(57)【要約】      （修正有）【課題】光学式検出系を使用せずに、静電容量センサを用いて面位置の検出を可能とするリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】リソグラフィ装置は、絶縁体４、５を保持する導電性の保持部材６と、保持部材６との間に電場を発生させる静電容量センサ１４とを有している。電場中に絶縁体４、５が在るときの静電容量センサ１４の出力値及び絶縁体４、５の静電容量に関する情報に基づいて、絶縁体４の面位置を求め、絶縁体４の表面をパターン形成位置に位置決めする。【選択図】図１
2015070030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板を含む絶縁体を保持する導電性の保持部材と、
前記保持部材との間に電場を発生させる静電容量センサとを有し、
前記電場中に前記絶縁体が在るときの前記静電容量センサの出力値と前記絶縁体の静電容量に関する情報とに基づいて前記絶縁体表面の面位置を求め、前記絶縁体の表面をパターン形成位置に位置決めすることを特徴とすることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
固定手段により前記保持部材と前記静電容量センサの前記電場発生方向に関する距離を所定の距離に固定した状態で得られる前記静電容量センサの出力値を用いて前記絶縁体の厚さを求め、求めた厚さに基づいて前記絶縁体の静電容量に関する情報を形成することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記絶縁体は層状であって、新たな絶縁層を積層する前後において前記固定手段を使用しながら得られる前記静電容量センサの出力値を用いて、前記新たな絶縁層の厚さを求めることを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記絶縁体は層状であって、新たな絶縁層を積層する前後において前記固定手段を使用しながら得られる前記静電容量センサの出力値の差を用いて、前記新たな絶縁層の厚さを求めることを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記情報は、前記絶縁体の静電容量及び前記電場に応じて前記絶縁体に生じる電圧の、いずれか一方であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記出力値が電圧であり、前記絶縁体の表面と前記静電容量センサとが任意の距離のもとで計測された前記電圧と前記絶縁体で生じる電圧との差、あるいは、前記出力値が静電容量であり、前記絶縁体の表面と前記静電容量センサとが任意の距離のもとで計測された前記電圧から得られる静電容量の逆数と前記絶縁体の静電容量の逆数との差に基づいて、前記絶縁体の面位置を求めることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記基板上の複数のショット領域にパターンを形成する場合に、少なくとも２つのショット領域において、前記電場中に前記絶縁体が在るときの前記静電容量センサの出力値と前記絶縁体の静電容量に関する情報とを用いて前記少なくとも２つのショット領域における面位置を求めることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
導体の上に絶縁体を供給するステップと、
前記絶縁体の静電容量に関する情報を求めるステップと、
前記導体と静電容量センサの間に前記絶縁体が在る状態で、前記静電容量センサの出力値を計測するステップと、
前記情報と前記静電容量センサの出力値に基づいて、前記絶縁体表面の面位置を求めるステップとを有すること特徴とする面位置の計測方法。
【請求項９】
前記絶縁体の静電容量に関する情報を求めるステップは、
前記導体と前記静電容量センサの前記電場発生方向に関する距離を所定の距離に固定した状態で得られる前記静電容量センサの出力値を用いて前記絶縁体の厚さを求めるステップと、求めた厚さに基づいて前記絶縁体の静電容量に関する情報を形成するステップとを有することを特徴とする請求項８に記載の計測方法
【請求項１０】
前記絶縁体の静電容量に関する情報を求めるステップは、
膜厚計測器によって計測された前記絶縁体の厚さに基づいて前記絶縁体の静電容量に関する情報を形成するステップを有することを特徴とする請求項８に記載の計測方法。
【請求項１１】
前記導体の上に前記絶縁体を供給するステップを実行するごとに前記絶縁体の静電容量に関する情報を求めるステップを実行することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の計測方法。
【請求項１２】
導体上の絶縁体表面の面位置を計測する装置であって、
静電容量センサと、
前記導体と静電容量センサの間に前記絶縁体が在る状態で得られた前記静電容量センサの出力値と前記絶縁体の静電容量に関する情報とに基づいて、前記絶縁体表面の面位置を求める処理部とを有することを特徴とする面位置計測装置。
【請求項１３】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、前記工程で処理された基板に対して、エッチング処理を施す工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置、面位置の計測方法、及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体素子の回路パターンの微細化が進んでいる。基板の被露光領域に対して微細な回路パターンを転写するためには、被露光領域が投影光学系の許容焦点深度内に位置するように高さ方向の位置合わせをする必要がある。そのためにも、投影光学系から基板上の被露光領域表面までの光軸方向の距離を高精度に検出することが肝要である。
【０００３】
従来のリソグラフィ装置では、光学式検出系を用いて面位置を計測している。また、特許文献１には静電容量センサを主な面位置計測器とした面位置の計測方法が記載されている。静電容量センサの計測値に対して、基板上に形成されている絶縁層やレジスト等の絶縁体が与える影響を考慮する必要があるため、当該文献にはさらに、斜入射方式の光学式検出系を併用する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４３９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、斜入射方式の光学式検出系を設置するためには投影光学系と試料表面の間や、投影光学系の周囲に十分なスペースが必要となってしまう。さらに真空環境下で露光を行うＥＵＶ露光装置や電子線描画装置の場合は、真空度を維持するために光学式検出系の適切な材料選択が必要となり、さらに熱予防対策として冷却装置の設置も必要となってしまう。そのため、コストの増大につながってしまうという課題が生じる。
【０００６】
そこで本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、斜入射方式の光学式検出系を併用しなくても静電容量センサを用いて少なくとも基板を含む絶縁体の面位置を計測することを可能とするリソグラフィ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のリソグラフィ装置は、少なくとも基板を含む絶縁体を保持する導電性の保持部材と、前記保持部材との間に電場を発生させる静電容量センサとを有し、前記電場中に前記絶縁体が在るときの前記静電容量センサの出力値と前記絶縁体の静電容量に関する情報とに基づいて前記絶縁体表面の面位置を求め、前記絶縁体の表面をパターン形成位置に位置決めすることを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のリソグラフィ装置によれば、基板上に形成されている絶縁体の影響を考慮しつつ、静電容量センサを用いて面位置を計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の構成図
【図２】回路パターンの形成工程を示す図
【図３】静電容量センサの原理を示す図
【図４】絶縁層に起因して静電容量センサでは面位置の計測が困難であることを示す図
【図５】回路パターンの面位置計測の様子を示す図
【図６】実施形態１の初期状態の概略図
【図７】実施形態１で固定部材を使用した状態を示す図
【図８】実施形態１で基板の挿入された状態を示す図
【図９】実施形態１で絶縁層の積層された状態を示す図
【図１０】実施形態１の面位置計測方法を示すフローチャート
【図１１】第２の実施形態に係る露光装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（装置構成）
実施形態１に係る光露光装置（リソグラフィ装置）の構成を図１に示す。照明系１は不図示の光源を含んでおり、基板５に向かって光を射出する。光源として、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザ等を使用する。レチクル２には回路パターンが形成されており、照明系１から射出される光の一部を透過し、一部を遮光する。
【００１１】
投影光学系３は複数の不図示のレンズや不図示のミラーで構成されたレンズ系を備えており、レチクル２を透過した光の焦点が、基板５上に塗布されている絶縁性のレジスト４の表面に合うように回路パターンを縮小投影する。投影光学系３はレンズ系を例えば円柱状の筐体に収容している。
【００１２】
接地されている導電性の保持部材６（導体）によって基板５は保持されている。保持部材６は、真空引きをして吸着する真空チャックや、静電気力によって吸着する静電チャック等を用いて基板５を保持している。リソグラフィ工程が進むにつれて、基板５とレジスト４の間には、後述の絶縁層２１が積層されていることもある。よって保持部材６上には、基板５、基板５に塗布されている絶縁性のレジスト４、後述の配線２５の導通を防ぐための絶縁層２１等の絶縁体が在る状態となる。
【００１３】
駆動制御部１１の指示により、ステージ７は移動する。ステージ７は、保持部材６等を光軸と垂直なＸ−Ｙ平面上で移動するＸＹステージ７ａと、光軸と平行なＺ軸方向に移動するＺステージ７ｂによって構成されている。ステージ７上には、保持部材６、レジスト４が塗布された基板５の他に、反射鏡８も設置されている。
【００１４】
ステージ７の位置は、反射鏡８に対してレーザ干渉計１０からレーザ光を照射することによって計測している。ステージ７の、目標位置と計測された位置との差に応じて、駆動制御部１１はＸＹステージ７ａ、Ｚステージ７ｂに対して移動を指示する。
【００１５】
一方、基板５上の被露光領域表面のＺ軸方向位置（面位置）は投影光学系３の下端部に取り付けられている静電容量センサ１４によって計測している。このように投影光学系３の下端部に設けられているほうがＸＹステージ７ａの駆動量を減らすことができるため好ましい。あるいは、静電容量センサ１４を投影光学系３の側面に設置しても構わない。
【００１６】
静電容量センサ１４による面位置の計測方法は後で詳述する。このような構成により、レジスト４に所望の回路パターンを転写できるよう基板５の位置合わせを行っている。センサアンプ９は，静電容量センサ１４に対する交流電流の印加や、電圧（出力値）の計測をする。
【００１７】
コントローラ１２（処理部）は、センサアンプ９、レーザ干渉計１０、駆動制御部１１と接続されており、これらを統括的に制御している。また、センサアンプ９から得られる出力値に基づいて、基板５やレジスト４で生じる電圧の算出や、面位置の算出等の演算も行う。コントローラ１２は、さらにメモリ１３とも接続されており、センサアンプ９、レーザ干渉計１０、駆動制御部１１からの出力値をメモリ１３へ格納する。
【００１８】
メモリ１３に、後述の図１０のフローチャートに示すプログラムや、基板５の誘電率εｗ、レジスト４の誘電率εｐ、静電容量センサ１４の位置変換ゲインＧｐ（電圧と距離の関係を示す比例係数：ｍ／Ｖ）等が格納されている。さらに、基板５やレジスト４で生じる電圧値等も格納されていく。
【００１９】
固定部材１５（固定手段）は、保持部材６と静電容量センサ１４の電場発生方向に関する距離とを固定する（所定の距離に一定に保つ）ための部材である。例えば、図１に示すように、固定部材１５は投影光学系３の下端部に、一体に配置されている。この場合、駆動制御部１１によってＺステージ７ｂを＋Ｚ方向に上昇させて、固定部材１５とＸＹステージ７ａを接触させることにより、投影光学系３と保持部材６の距離を固定できるため、高い精度で面位置を計測することができる。
【００２０】
固定部材１５は、３つ配置されることが好ましい。また、その形状は図１に示すように、なるべくステージ７との接触面積が少なくなるよう先端の尖っている形状の部材であることが好ましい。このような固定部材１５を使用することによって保持部材６の面を安定的に固定することが可能となるからである。
【００２１】
あるいは、投影光学系３を支持している支持体が設置されている、不図示の定盤上に固定部材１５を取り付けることで、Ｚステージ７ｂを−Ｚ方向に移動させてＺステージの下方で位置を固定することも可能である。
【００２２】
（回路パターンの形成工程）
続いて図２（ａ）〜（ｅ）を用いて、基板５上に回路パターンが形成されていく工程を説明する。
【００２３】
図２（ａ）：図２（ａ）は、レジスト４の塗布されている基板５に対して、図１に示す露光装置を用いて、レチクル２を介して照射光２０を照射している状態を示している。レチクル２に形成されている回路パターンに応じて、レジスト４の照射光２０が照射された部分には潜像２２が形成される。図２（ａ）に示す露光工程の後、エッチング、現像、イオンドーピング等、半導体形成のための一連の処理を行う。
【００２４】
図２（ｂ）：前述の処理を繰り返すことにより、図２（ｂ）に示すようなトランジスタ２３（Ｄ：ドレイン、Ｇ：ゲート、Ｓ：ソース）の構造体を形成する。
【００２５】
図２（ｃ）：トランジスタ２３への配線層２５を形成し、さらにその上に絶縁層２１を形成する。絶縁層２１としてはＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）やＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）等の材料を使用する。これらの層をトランジスタ２３上に形成していく際はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にて薄膜形成を行う。
【００２６】
さらにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いて絶縁層２１の表面を研磨する。研磨によって、下層の凹凸の影響が出ないよう表面を均一にしている。このとき、絶縁層２１の厚さが０．５〜１．０μｍ程度になるようにしている。
【００２７】
図２（ｄ）：配線層２５を形成するために、ＣＭＰ研磨によって平面加工した絶縁層２１上にレジスト４を塗布し、図２（ａ）と同様の工程により潜像２２を形成している。
【００２８】
図２（ｅ）：図２（ｃ）の絶縁層２１を形成する工程と図２（ｄ）の配線層２５を形成する工程とを十数回繰り返すことで、絶縁層２１の上に複数の絶縁層２１が積層されていき、基板５上には合計の厚さＴｐの絶縁層２１が形成される。
【００２９】
（静電容量センサによる計測）
静電容量センサ１４は通常、静電容量センサ１４と導体の間の静電容量や距離を計測するために用いられる。図３を用いて静電容量センサ１４の測定原理を、図４を用いて従来の計測方法において面位置を計測する際に生じる問題点について説明する。
【００３０】
図３（ａ）は静電容量センサ１４の構成とセンサアンプ９の構成、及び導電性のターゲット３０（図１に示す保持部材６に相当）を示しており、これらを空気中に設置した場合を示す。図３（ｂ）は静電容量センサ１４をターゲット３０の側から見た図を示している。図３（ｂ）に示す通り、センサ１４の電極３１、３２がある面（以下、「センサ面」と書く）の形は円形である。なお、以下の説明において、静電容量センサ１４から静電容量センサ１４と対向している物体との間にある空気で満たされた空間のことを、以下、空気層と称す。
【００３１】
ガード電極３１でセンサ電極３２の周囲を囲み、ガード電極３１とセンサ電極３２とを同軸ケーブル３３に接続し、これらの部材を非導電性のエポキシ樹脂３４で固めて一体に成形することで、静電容量センサ１４を構成している。電流源３５を用いて交流電流を流すことにより、センサ電極３２から導体１７に向かって電気力線３６に示すような平行電場が発生する。
【００３２】
電圧測定器３７は、等倍で伝達するバッファアンプ３８を介してセンサ電極３２と導体３０との間の空間の静電容量Ｃに応じた交流電圧Ｖｇ（出力値）を検出する。
【００３３】
図３の状態において、空気層の静電容量Ｃｇは式（１）で表され、検出される電圧Ｖｇは式（２）で表され、これらの式を用いることにより導体３０とセンサ電極３２の距離ｇを求めることが可能となる。なお、各々の記号は、印加した交流電流Ｉ、角周波数ω、空気の誘電率εｇ、センサ電極３２の面積Ａを示している。
【００３４】
【数１】
2015070030.tif 000003
【００３５】
【数２】
2015070030.tif 000004
【００３６】
続いて、静電容量センサ１４を用いて絶縁体表面の面位置を計測する際に生じる問題点について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、静電容量センサ１４によって保持部材６の位置を計測している様子を示している。電流源３５により交流電流が印加されると、電気力線３６に示すように平行電場は導体である保持部材６に向かって生じるので、導電性ターゲット３０と静電容量センサ１４との間の空気層の静電容量Ｃｇ０に対応する電圧Ｖｇ０が検出される。
【００３７】
一方、図４（ｂ）は図４（ａ）とは異なり、保持部材６上に絶縁体である基板５や、絶縁体のレジスト４が在る状態を示している。この場合も、交流電流を印加して静電容量センサ１４によってレジスト４までの面位置を計測するときに、平行電場（電気力線３６）が導体である保持部材６に向かって生じる。
【００３８】
静電容量センサ１４と導体である保持部材６の間に絶縁体として例えばレジスト４が挿入される場合は、基板５ではＣｗ、レジスト４ではＣｐ、空気層ではＣｇで示される静電容量に応じて、各々Ｖｗ、Ｖｐ、Ｖｇの電圧が各々生じる。よって、静電容量センサ１４の出力値はＶｃ＝Ｖｗ＋Ｖｐ＋Ｖｇとなり、各層で生じる電圧の和で表される。
【００３９】
そのため導電性ターゲット３０までの距離ｇ０が一定でない場合には静電容量センサ１４の出力値Ｖｃは変動する値であり、基板５の電圧やレジスト４の電圧は不明なので、空気層の厚さ、すなわち面位置ｇを求めることができないという問題が生じる。
【００４０】
（面位置の計測方法）
（第１の実施形態）
以下に説明する本実施形態の光露光装置によれば、数回のリソグラフィ工程を経た図５に示すようなデバイスであっても、面位置ｇを計測することが可能となる。第１の実施形態における光露光装置は、図１と同様の構成をしており、面位置計測のための光学式検出系を配置しておらず静電容量センサ１４を配置している点や、固定部材１５を配置している点で従来の光露光装置とは構成が異なる。
【００４１】
静電容量センサ１４はセンサ面の直径が１０〜３０ｍｍ程度のものが好ましい。図５に示すように複数の層状の回路パターンを形成すると配線層２５が疎な領域と密な領域とが生じてくる。配線層の粗密に起因する計測誤差の影響を平均化する必要がある場合や、面位置計測に適した位置よりも離れた位置から面位置を計測しようとする場合であっても、センサ面の直径が１０〜３０ｍｍ程度あれば計測誤差の発生を低減することができるからである。
【００４２】
第１の実施形態では、具体的な面位置の計測方法を説明する。図６−図９は静電容量センサ１４付近の装置構成を示している。図１０は図１のコントローラ１２がセンサアンプ９、レーザ干渉計１０、駆動制御部１１等に制御指示を与えながら実行するプログラムの内容を示す、面位置計測のフローチャートを示している。以下、図６−図１０を用いて本実施形態について説明する。
【００４３】
本実施形態に係る光露光装置は、事前計測モードと露光モードを選択的に実行する。事前計測モードにおいて、コントローラ１２は、後述の第１の電圧Ｖｇ０の計測及び図１０のフローチャートにおけるＳ１００−Ｓ１０７に示す処理を実行する。一方、露光モードでは、コントローラ１２は図１０のＳ１０８−Ｓ１１０に示す処理を実行する。
【００４４】
図６は固定部材１５にステージ７を接触させる前の状態を示している。図６は、図の簡略化のため、静電容量センサ１４のセンサ電極３２以外の部分、及び固定部材１５以外の周辺構造の図示を省略している。このとき保持部材６上に基板５を載せていない。ＸＹステージ７ａは面位置を計測したい位置に移動して静電容量センサ１４の下方に停止しており、Ｚステージ７ｂはＺ軸方向の任意の位置に停止している。
【００４５】
図７は、駆動制御部１１からの指令によりＺステージ７ｂが上昇してＸＹステージ７ａが固定部材１５に接触している状態を示している。この際、センサ電極３２と保持部材６との所定の距離ｇ０の再現性を確保するために、駆動制御部１１が保持部材６に加える鉛直方向の力ｆは一定である必要がある。そのため、駆動制御部１１からの指令信号である電流値をメモリ１３に格納しておき、ＸＹステージ７ａを固定部材１５に接触させる際には常に力ｆが一定となるように制御している。
【００４６】
ＸＹステージ７ａを固定部材１５に対して力ｆで接触させている状態で、電流源３５が交流電流を印加すると、第１の電圧Ｖｇ０（式（２）参照の事）が検出される。駆動制御部１１からの指令電流値や、力ｆで接触させたときのセンサ電極３２と保持部材６との距離ｇ０、及び第１の電圧Ｖｇ０はメモリ１３に格納される。
【００４７】
第１の電圧Ｖｇ０を検出後の状態を図１０に示すフローチャートの開始時とする。まずコントローラ１２は、保持部材６に基板５が載せられた段階で基板５に生じる電圧Ｖｗを求めたかどうかを判断する（Ｓ１００）。Ｖｗを求めていない（ＮＯ）と判断された場合にはＳ１０１で基板５の厚さＴｗを求める。すでに求めている（ＹＥＳ）と判断された場合は、後述のＳ１０４の処理に進む。
【００４８】
図８は保持部材６に基板５を載せた状態で、再びＸＹステージ７ａを固定部材１５に鉛直方向の力ｆで接触させている状態を示している。
【００４９】
図８の状態で、交流電流を印加すると第２の電圧Ｖｇ１が検出される。検出される第２の電圧Ｖｇ１は厚さＴｗの基板５で生じる電圧と、厚さｇ０−Ｔｗの空気層で生じる電圧の和である。ここで、式（２）を用いることにより、Ｖｇ１−Ｖｇ０に関して式（３）が成り立つ。コントローラ１２は、式（３）の方程式を解くことによって未知の値Ｔｗを求める。なお、基板５の誘電率εｗは予めメモリ１３に格納されている既知の値を使用する。
【００５０】
【数３】
2015070030.tif 000005
【００５１】
次にＳ１０１で得られた基板５の厚さＴｗを用いて、式（４）により基板５の静電容量を求め（Ｓ１０２）、さらに式（５）を計算することで基板５に生じる電圧Ｖｗを求める（Ｓ１０３）。基板５で生じる電圧Ｖｗの値も、メモリ１３に格納しておく。
【００５２】
【数４】
2015070030.tif 000006
【００５３】
【数５】
2015070030.tif 000007
【００５４】
続いて、レジスト４を塗布する（Ｓ１０４）。図９は基板５上にレジスト４が在る状態で、再びＸＹステージ７ａを固定部材１５に鉛直方向の力ｆで接触させている状態を示している。
【００５５】
この状態のまま、再び交流電流を印加して第３の出力電圧Ｖｇ２を検出する。Ｓ１０１−Ｓ１０３の方法と同様の方法で、レジスト４で生じる電圧Ｖｐを算出する。すなわち、式（６）を用いてレジスト４の厚さＴｐを求め（Ｓ１０５）、式（７）を用いてレジスト４の静電容量Ｃｐを求め（Ｓ１０６）、式（８）を用いてレジスト４で生じる電圧Ｖｐを算出する（Ｓ１０７）。なお、εｐはレジスト４の誘電率を示している。
【００５６】
【数６】
2015070030.tif 000008
【００５７】
【数７】
2015070030.tif 000009
【００５８】
【数８】
2015070030.tif 000010
【００５９】
次に露光中にレジスト４までの面位置を求める工程を説明する。露光中はステージ７を移動させる必要があるため固定部材１５は使用できず、図６−図９に示すように、保持部材６までの距離はｇ０とはならない。そこで面位置を求めたい各位置において静電容量センサ１４による電圧Ｖｃを読み出し（Ｓ１０８）、基板５で生じる電圧Ｖｗ及びレジスト４で生じる電圧Ｖｐを考慮して、式（９）を用いて距離ｇの空気層において生じる電圧を求める（Ｓ１０９）。
【００６０】
【数９】
2015070030.tif 000011
【００６１】
最後に、式（９）で得られた電圧Ｖｇとあらかじめメモリ１３に格納されている位置変換ゲインＧｐを用いて、空気層の厚さ、すなわち面位置ｇを式（１０）を用いて算出する（Ｓ１１０）。
【００６２】
【数１０】
2015070030.tif 000012
【００６３】
以上で図１０のフローチャートに示すＳ１００−Ｓ１１０の処理内容の説明を終了する。本実施形態方法によれば、保持部材６上に在る（供給される）絶縁体の厚さが変化する前後において静電容量センサ１４で電圧を計測し、静電容量センサ１４より生じる電場中に在る各絶縁体に生じる電圧を求めれば、面位置を求められる。よって、パターン形成位置を、精度良く絶縁体表面に位置決めすることが可能となる。なお、静電容量Ｃｗ，Ｃｐの算出工程（式（４）（７））は、式（２）を適用することにより省略することも可能である。
【００６４】
前述で説明したように、デバイスの製造過程が進むにつれて、基板５上には絶縁層２１や配線層２５が積層されていく。あるいは絶縁体の金属酸化膜層も積層される。基板５上に絶縁層２１が形成され、絶縁体の厚みが変化する度に、固定部材１５を用いて静電容量センサ１４による計測を行う。
【００６５】
そして、Ｓ１０４−Ｓ１１０の工程を繰り返すことで、各絶縁層２１に形成される電圧を求めれば面位置を求めることができる。ここで、連続して積層されている複数の絶縁層２１の誘電率が等しい場合には各々の絶縁層２１で生じる電圧値を求める必要は無く、式（６）における引かれる電圧値と引く電圧値を適宜変更すれば良い。このようにすることで、複数層の絶縁層２１の膜厚を一度に求めることが可能となり、結果的に複数の絶縁層２１で生じる電圧を一度に求めることが可能となる。
【００６６】
基板５の面積内の１点における静電容量センサ１４の計測値を用いて面位置を求めても良いが、少なくとも一直線上に無い３点の計測値を用いたほうが、基板５上の面の傾き度合いを計測することが可能となる。また、一直線上に無い３点のような代表点における計測値から複数箇所の面位置のデータを求め、データの補間処理を行うことで、代表点以外の場所における面位置を求めても良い。
【００６７】
より好ましくは基板上のより多くの箇所、例えば回路等のパターンを形成する各ショット領域において静電容量センサ１４による計測を行うことである。より多くの箇所で計測を行うことにより、基板５表面の微小な凹凸やレジスト４の膜厚ムラも考慮して基板５に関する面位置のマップを得ることができる。これにより、被露光領域表面に対するパターンの形成位置をより精度良く位置合わせすることが可能となる。なお、ショット領域ごとに静電容量センサ１４によるレジスト表面の面位置計測を行う場合は、各ショット領域の、基板やレジストを含む絶縁体の厚さや、膜厚から得られる絶縁体の静電容量や絶縁体に生じる電圧等の静電容量に関する情報を求めることになる。すなわち、基板の複数ショット領域に対応する絶縁体の厚さマップ、静電容量マップ又は電圧マップなどを上記の実施例の方法を応用して、求めておくことを必要とする。
【００６８】
さらに本実施形態は、絶縁体である基板５、レジスト４で生じる電圧を考慮して空気層で生じる電圧を求める手法であるため、露光中であっても面位置計測をできるという利点がある。よって、固定部材１５の不使用中や、基板５の熱変形等により、静電容量センサ１４から保持部材６までの距離が変化しやすい場合であり、絶縁体と静電容量センサ１４が任意の距離だけ離れた状態であっても随時面位置を求めることが可能となる。この点が、単に基板５やレジスト４の厚さを最初に計測した静電容量センサ１４から保持部材６までの距離ｇ０から差し引く場合に比べて優れている点である。
【００６９】
本実施形態によれば静電容量センサ１４のみを使用して焦点深度の位置合わせのための面位置計測を行うことができる。斜入射方式の光学式検出系を配置する必要がないため、光学系周辺の装置の設置面積を縮小し、コストの増大も抑制することが可能となる。
【００７０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るリソグラフィ装置の構成は、メモリには位置変換ゲインＧｐが必要ない点以外は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態における、面位置の計測方法を、前述の式を用いて説明する。
【００７１】
保持部材６上に基板５やレジスト４が載せられる毎に、固定部材１５を用いて静電容量センサ１４により計測を行う。各々の絶縁体で得られる厚さＴｗ、Ｔｐをもとに、式（４）により各々の絶縁体の静電容量Ｃｗ、Ｃｐを求める点は第１の実施形態と同様である。
【００７２】
続いて、固定部材１５を使用せずに、露光中に静電容量センサ１４により電圧Ｖｃを計測する。この電圧Ｖｃから、式（２）を利用して、保持部材６と静電容量センサ１４間における絶縁体と空気層の静電容量の和Ｃｃが求める。よって、得られたＣｃと、空気層の静電容量Ｃｇとの間には式（１１）の関係が成り立つ。
【００７３】
【数１１】
2015070030.tif 000013
【００７４】
式（１１）より、保持部材６と静電容量センサ１４が任意の距離のもとで計測された電圧Ｖｃから得られる静電容量Ｃｃの逆数から、基板５の静電容量Ｃｗの逆数及びレジスト４の静電容量Ｃｐの逆数を引くことで、空気層の静電容量Ｃｇの逆数を得る。これにより求められる空気層の静電容量Ｃｇと、空気層の厚さ、すなわち面位置ｇには式（１）の関係が成り立つ。よって、空気層の静電容量Ｃｇの情報を元に、絶縁体表面の面位置ｇを求めることも可能となる。
【００７５】
また、第１の実施形態同様、レジスト４以外の絶縁層２１が積層された際には、これらの絶縁体の厚さが変化する前後において固定部材１５を利用しながら計測される静電容量センサ１４の出力値を利用すれば絶縁体までの面位置ｇを求めることができる。
【００７６】
よって、保持部材６と静電容量センサ１４が任意の距離であるときの出力値から、絶縁体の静電容量を利用して面位置ｇを求めることも可能である。
【００７７】
（第３の実施形態）
図１１に第３の実施形態に係る光露光装置の構成図を示す。静電容量センサ１４が、投影光学系３を収容している筐体の側面に３つ配置されている点及びメモリ１３には各々の静電容量センサ１４の位置変換ゲインＧｐが格納されている点が実施形態１とは異なる。
【００７８】
このように、複数の静電容量センサ１４によって絶縁層４の面位置を計測する場合にも、各センサは図１０のフローチャートに従って面位置の計測を行う。静電容量センサ１４を複数配置することによって、絶縁層４の全面における電圧計測に要する時間を短縮することが可能となる。あるいは、計測に要する時間は変えない代わりに同じ位置を複数回計測して平均値を算出することにより精度を高めることも可能となる。
【００７９】
（第４の実施形態）
第１〜３の実施形態が光露光によるリソグラフィ装置であったが、第４の実施形態ではリソグラフィ装置として電子線描画装置（不図示）である場合を例に挙げる。電子線描画装置の構造は図１の露光装置とほぼ同様であるが、レチクル２を不要としない点で異なる。
【００８０】
また、投影光学系３の代わりに電界レンズや磁界レンズ等の電子光学系を使用している。これらのレンズを用いて電子線を試料面に集束させて、レジスト４上に直接回路パターンの潜像２２を形成していく装置である。第１〜３の実施形態と同様、静電容量センサ１４が配置されている点や、固定部材１５が設置されている。本実施形態に係る電子線描画装置も２つの動作モードを実行するが、前述の各実施形態における露光モードの代わりに描画モードを実行する。
【００８１】
電子線描画装置のように、電子光学系の収容されている筐体から試料面までの距離が短い装置には、小型な静電容量センサ１４のみで面位置の計測が可能な本発明は好適である。また、電子線描画装置は真空下で回路パターンの描画を行うため、メモリ１３には空気の誘電率εｇではなく真空の誘電率ε０が格納されており、かつ真空下における位置変換ゲインＧｐが格納されている点が第１〜３の実施形態とは異なる。
【００８２】
電子線描画装置に設置されている面位置の計測方法は、第１〜３の実施形態と同様であるため説明は省略する。
【００８３】
以上、本発明の実施形態として第１〜第４の実施形態を示した。絶縁体の膜厚及び膜厚から得られる絶縁体の静電容量や絶縁体に生じる電圧等の静電容量に関する情報と絶縁体表面が任意の位置にある状態における静電容量センサ１４の出力値とに基づいて絶縁体の面位置を求めている。各々の実施形態は、これらの計測を１つのリソグラフィ装置のみを用いて実行することができるという利点がある。
【００８４】
なお、絶縁体表面と静電容量センサ１４とが任意の距離であることは、絶縁体表面と静電容量センサ１４との距離が、静電容量センサ１４の規格上、計測精度が確保できる距離の範囲内の任意の距離であることを意味している。
【００８５】
（その他の実施形態）
最後に第１〜第４の実施形態に適用可能な、その他の実施形態について説明する。
【００８６】
基板５のように規格品であって厚さ情報を事前に入手している場合には、式（３）による厚さＴｗの算出工程（Ｓ１０１）を省略して、基板５に生じる電圧Ｖｗを算出しても良い。各実施形態では、レジスト４に露光をしながら面位置の計測を行う例を示したが、事前に基板５の全面の面位置を求めても構わない。
【００８７】
あるいは、外部に設置されている膜厚計測器等の装置により、基板５やレジスト４や絶縁層２１の膜厚情報を入手できるようにしても構わない。この場合は、リソグラフィ装置本体で厚さを計測する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができるという利点がある。
【００８８】
さらに、前述の事前計測モードや露光モードを通じて求められる、１枚の基板５に対して各絶縁層を形成する度に得られる面位置の情報は、同一ロット内の他の基板に対して適用しても良い。同一ロット内の各基板に対する、露光、積層、研磨等の工程において誤差が生じにくいのであれば、このようにして静電容量センサ１４による計測回数を低減させることによりスループットを向上させることが可能となるからである。
【００８９】
各実施形態では光露光装置や電子線描画装置における面位置の計測方法を例に挙げたが、その他の計測装置において、ある位置から導体上の絶縁体表面までの面位置を計測したい場合に本発明を適用することも可能である。求めたい面位置の精度に応じて、レジストのような薄膜層に生じる電圧やそれに対応する静電容量は無視しても構わない。
【００９０】
（デバイスの製造方法）
本発明におけるデバイスの製造方法は、各実施形態に記載のリソグラフィ装置やインプリント技術を用いたリソグラフィ装置によって面位置を求めながら、基板にパターンを形成する工程と、パターンが形成された基板をエッチングする工程とを含む。さらに、他の周知の工程（現像、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含んでも良い。
【符号の説明】
【００９１】
４  レジスト
５  基板
６  保持部材
７ｂ  Ｚステージ
９  センサアンプ
１２  コントローラ
１４  静電容量センサ
１５  固定部材
２１  絶縁層
３０  導体
【図１】
2015070030.tif 000014
【図２】
2015070030.tif 000015
【図３】
2015070030.tif 000016
【図４】
2015070030.tif 000017
【図５】
2015070030.tif 000018
【図６】
2015070030.tif 000019
【図７】
2015070030.tif 000020
【図８】
2015070030.tif 000021
【図９】
2015070030.tif 000022
【図１０】
2015070030.tif 000023
【図１１】
2015070030.tif 000024