(57)【要約】スキャタロメトリ又はリフレクトメトリを用いて、２つのマークの相対位置ずれ情報を容易に求めることができる位置情報計測方法である。ウエハ（Ｗ）上にピッチＰ１でマーク（２５Ａ）を形成し、その上の中間層（２７）上にピッチＰ１と異なるピッチＰ２でマーク（２８Ａ）を形成しておく。ウエハ（Ｗ）に対して検出光（ＤＬ）を垂直に入射させて、２つのマーク（２５Ａ，２８Ａ）からの正反射光（２２）のみを波長別に分光して光電変換する。得られた検出信号から波長別の反射率を求め、所定の波長における反射率をマーク（２５Ａ，２８Ａ）の計測方向（Ｘ方向）の各位置毎に求め、求めた反射率分布から２つのマーク（２５Ａ，２８Ａ）の重なりによって形成されるモアレパターンの形状を求め、その形状からマーク（２８Ａ）の位置ずれ量を求める。
2004107415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測方法において、
前記２つのマークとして互いにピッチの異なる第１マーク及び第２マークを用い、前記２つのマークに光ビームを照射し、前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを複数の波長別に検出する第１工程と、
前記第１工程の検出結果に基づいて前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第２工程とを有することを特徴とする位置情報計測方法。
【請求項２】
前記第１マークは物体上の第１レイヤに形成され、前記第２マークは、前記物体の表面の法線方向に離れた前記物体上の第２レイヤに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置情報計測方法。
【請求項３】
前記第１マークは第１物体上に形成され、前記第２マークは前記第１物体の表面の法線方向に前記第１物体から離れて配置された第２物体上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置情報計測方法。
【請求項４】
前記第１工程は、前記２つのマークを重ね合わせて得られるモアレパターンに基づいた光のみを検出する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置情報計測方法。
【請求項５】
前記第１工程は、前記２つのマークから発生する前記複数の波長別の光を１次元的に配列された複数の画素を持つ光電センサを用いて検出する工程と、
前記光電センサと前記２つのマークとを計測方向に相対変位させる工程とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置情報計測方法。
【請求項６】
前記第１工程は、前記２つのマークから発生する前記複数の波長別の光を２次元的に配列された複数の画素を持つ光電センサを用いて検出する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置情報計測方法。
【請求項７】
２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測装置において、
前記２つのマークに光ビームを照射し、前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光を複数の波長別に検出する分光検出装置と、
前記分光検出装置の検出結果に基づいて前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置とを有し、
前記２つのマークは互いにピッチの異なるマークであることを特徴とする位置情報計測装置。
【請求項８】
前記分光検出装置は、前記２つのマークから発生する回折光又は光束を受光する受光光学系と、前記受光された光を複数の波長別に分光する分光光学系と、前記分光された光を１次元的又は２次元的に配列された複数の画素を介して光電変換する光電センサとを有することを特徴とする請求項７に記載の位置情報計測装置。
【請求項９】
露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光方法において、
前記第１物体又は前記第２物体上の第１マークに近接させて第２マークを配置する第１工程と、
前記第１マーク及び前記第２マークに光ビームを照射し、前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを複数の波長別に検出する第２工程と、
前記第２工程の検出結果に基づいて前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第３工程と、
前記第３工程で求められた情報に基づいて前記第１物体と前記第２物体との位置合わせを行う第４工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
前記第１マークは前記第１物体上のマークであり、前記第２マークは前記第２物体上のマークであることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記第１マークと前記第２マークとはピッチが異なることを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光方法。
【請求項１２】
露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光装置において、
前記第１物体又は前記第２物体上の第１マーク及び該第１マークに近接させて配置される第２マークに光ビームを照射し、前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光を複数の波長別に検出する分光検出装置と、
前記分光検出装置の検出結果に基づいて前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
前記第２マークが形成された指標部材と、
前記指標部材の前記第２マークを前記第１マークに近接させて配置するステージ機構とをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第１マークと前記第２マークとはピッチが異なることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項９又は１０に記載の露光方法を用いてデバイスパターンを感光体に転写することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、いわゆるスキャタロメトリ（Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）又はリフレクトメトリ（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）を用いて、２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測方法及び装置に関し、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は表示素子（液晶表示素子等）等の各種デバイスのマスクパターンを基板上に転写する露光工程におけるマスク及び基板のアライメント、並びにその露光後の重ね合わせ誤差の評価等を行う場合に使用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】  例えば半導体素子や液晶表示素子を製造するためのリソグラフィ工程中の露光工程においては、ステッパー等の露光装置を用いて、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）に形成された微細なパターンの像が、フォトレジスト等の感光剤を塗布した基板としての半導体ウエハ（又はガラスプレート等）上に投影露光される。ウエハ上には複雑な回路を多数のレイヤに亘って所定の位置関係で形成する必要があるため、ウエハ上の２層目以降のレイヤへの露光に際しては、レチクル及びウエハ上のアライメントマークの位置の検出結果に基づいて、レチクルのパターン像をウエハ上の各ショット領域に既に形成されている回路パターンに高精度に位置合わせ（アライメント）した状態で、レチクルのパターン像の露光が行われる。アライメント精度に対する要求は、パターンの微細化と共に厳しくなってきており、アライメントには様々の工夫がなされている。【０００３】  従来、レチクル上のアライメントマークの検出（レチクルアライメント）には、露光光を用いてＣＣＤカメラなどで撮像したマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するＶＲＡ（Ｖｉｓｕａｌ  Ｒｅｔｉｃｌｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式などが使用されている（例えば、日本国特開平７−１７６４６８号公報参照）。一方、ウエハ上のアライメントマークの検出（ウエハアライメント）方式としては、ＣＣＤカメラなどで撮像したマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式が用いられている（例えば、日本国特開平７−１８３１８６号公報参照）。その他に、レーザ光をウエハ上のドット列状のマークに照射し、そのマークにより回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、或いはウエハ上の回折格子状のマークに周波数を僅かに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その干渉光の位相からマーク位置を計測するＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等も使用されている。【０００４】  また、アライメント精度を評価するための装置として、従来より重ね合わせ誤差計測装置が使用されている。これは、ＦＩＡ方式と似た大きい開口数の光学系で第１レイヤのマークと第２レイヤのマークとを同時に撮像し、得られた画像データからそれらの相対的な位置ずれ量を計測するものである。ところが、このような大開口数の光学系によってマーク像を結像する方式では、光学系の収差やマーク歪みの影響などによって計測誤差が生じる恐れがある。また、マークが形成された被検物の振動等の影響によって計測結果の再現性が低下する恐れもあった。【０００５】  そのため、最近、光学系の収差、マーク歪み、及び被検物の振動等の影響を原理的に受けにくい重ね合わせ誤差の計測方法として、いわゆるスキャタロメトリ（Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）を用いる方法が提案されている。スキャタロメトリを用いる方法とは、計測対象の２層のマークに所定帯域幅の検出光を照射し、それらのマークから発生する所定の一つの次数の回折光、又は所定の一つの方向への光束（反射光等）を波長別に分光して検出し、得られた波長別の反射率又は透過率（分光反射率又は分光透過率）等の計測結果を用いて、２層のマークの相対位置ずれ量を求める方法である。この方法において、その２層のマークに対して検出光を垂直入射させて、それらのマークからの正反射光を受光する方式はリフレクトメトリ（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）とも呼ばれている。【０００６】  最近提案されたスキャタロメトリを用いた重ね合わせ誤差の計測方法は、第１レイヤ及び第２レイヤに同一ピッチの第１及び第２の１対のマークを計測方向に近接して形成しておき、その第１及び第２の１対のマークにそれぞれレイヤ間で設計上で＋１／４ピッチ及び−１／４ピッチの相対位置ずれ量を与えておくものである（例えば、非特許文献１参照）。この場合、その第１レイヤに対してその第２レイヤの相対位置ずれが生じていると、その第１及び第２の１対のマークの相対位置ずれ量の絶対値が逆方向に変化することを利用して、それらのマークからの光束の分光反射率の計測結果に基づいて、その第２レイヤの相対位置ずれ量を計測することができる。
非特許文献１：Ｈ．Ｈｕａｎｇ，Ｇ．Ｒａｇｈａｖｅｎｄｒａ，Ａ．Ｓｅｚｇｉｎｅｒ，Ｋ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｆ．Ｓｔａｎｋｅ，Ｍ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎ，Ｃ．Ｃｈｅｕｎｇ，Ｍ．Ｍｉｙａｇｉ  ａｎｄ  Ｂ．Ｓｉｎｇｈ，″Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ−Ｂａｓｅｄ  Ｏｖｅｒｌａｙ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ″，Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，ＳＰＩＥ（米国），Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ，２００３，Ｖｏｌ．５０３８，ｐ．１３２−１４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  上記の如く、スキャタロメトリ（又はリフレクトメトリ）を用いた重ね合わせ誤差の計測方法では、所定次数の回折光又は正反射光等の実質的に一つの方向に発生する光束のみを検出すればよい。そのため、開口数の小さい単純な光学系が使用でき、光学系の収差の影響は極めて小さくなり、マーク歪みの影響等も小さくなる点で、原理的には従来のＦＩＡ方式等の結像方式よりも優れている。【０００８】  しかしながら、従来のスキャタロメトリを用いた計測方法では、設計値で−１／４ピッチずれた１対のマーク、及び設計値で−１／４ピッチずれた別の１対のマークからの光束の分光反射率の計測結果から相対位置ずれ量を求めるために、予め分光反射率の変動量と相対位置ずれ量との関係（例えば比例係数）を求めておく必要があった。そのため、実際に第１レイヤに対する第２レイヤの相対位置ずれ量の異なる多数のサンプルについて、分光反射率を計測してその関係を求めるための煩雑な準備工程（トレーニング工程）が必要であるという不都合があった。また、その分光反射率の変動量と相対位置ずれ量との関係は、各レイヤ及び各マークの構造によっても変化するため、異なるプロセス毎及び異なるマーク毎にその準備工程が必要となり、重ね合わせ誤差の評価に時間がかかるという不都合もあった。更に、設計値で＋１／４ピッチ及び−１／４ピッチずれた２対のマークの中心間隔の伸縮量も計測誤差となる恐れがあるため、計測時の温度を露光時の温度に高精度に合わせる必要があるという不都合もあった。【０００９】  本発明は斯かる点に鑑み、スキャタロメトリ又はリフレクトメトリを用いたときに、２つのマークの相対位置ずれに関する情報を容易に求めることができる位置情報計測技術を提供することを目的とする。
更に本発明は、スキャタロメトリ又はリフレクトメトリを用いて、アライメント又は重ね合わせ誤差の評価等を高精度に行うことができる露光技術を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明による位置情報計測方法は、２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測方法において、その２つのマークとして互いにピッチの異なる第１マーク（２５Ａ；ＷＭ１；ＷＭ）及び第２マーク（２８Ａ；ＲＭ１；５５）を用い、その２つのマークに光ビームを照射し、その２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光、又はその２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束（２２）よりなる光のみを複数の波長別に検出する第１工程（ステップ１０２〜１０５）と、その第１工程の検出結果に基づいてその２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第２工程（ステップ１０６）とを有するものである。【００１１】  斯かる本発明によれば、第１及び第２マークは例えば上下に少なくとも一部が重なるように配置されており、これら２つのマークから発生する所定次数の回折光又は所定方向への光束として、例えばその２つのマークから所定方向に発生する反射光のみを複数の波長別に分光して検出することで、波長別の反射率（分光反射率）が計測される。また、第１及び第２マークのピッチが互いに異なるため、その分光反射率をその２つのマークの計測方向に沿って所定間隔で順次計測することで、２つのマークが重なって形成されるモアレパターンに対応する反射率分布が複数の波長別に得られる。この場合、モアレパターンのピッチは、元の２つのマークのピッチに対して大きく拡大され、そのモアレパターンの位相はその２つのマークの一方の１ピッチ分の相対位置ずれに応じて３６０°変化するため、その２つのマークの相対位置ずれ量が拡大して観測されることになる。そして、複数の波長別の反射率分布のうち、例えば最もコントラストの大きい波長の分布を用いて、そのモアレパターンの中心位置の位相を特定することによって、その２つのマークの相対位置ずれに関する情報としての相対位置ずれ量をスキャタロメトリ方式によって容易に得ることができる。【００１２】  この方法では、例えばモアレパターンの中心位置を特定するだけでよいため、予め多数のサンプルを用いた準備工程で反射率分布と相対位置ずれ量との関係を求めておく必要がない。また、実質的に所定方向に向かう光束を受光すればよいだけであるため、簡易な光学系で２つのマークからの光を結像させ、その撮像信号の画像処理を行うことも可能である。【００１３】  この場合、その２つのマークに対して垂直入射で光ビームを照射し、その２つのマークからの正反射光のみを検出するようにしてもよい。これによって、リフレクトメトリ方式によってその２つのマークの相対位置ずれに関する情報を検出できる。
また、その２つのマークのピッチの差の一例は、それらのマークの計測方向の幅全体で１ピッチずれる程度である。これによってピッチが最大で１周期のモアレパターンが得られる。また、第１マークと第２マークとが対称な形で重なるようにしてもよい。これにより、マーク全体で、スキャタロメトリによって得られる反射率分布（又は透過率分布）は鮮明なモアレパターンとなる。【００１４】  本発明において、一例として、その第１マーク（２５Ａ）は物体（Ｗ）上の第１レイヤに形成され、その第２マーク（２８Ａ）は、その物体の表面の法線方向に離れたその物体上の第２レイヤ（２７）に形成されている。この構成では、第１レイヤに対する第２レイヤの重ね合わせ誤差を計測することができる。
また、他の例として、その第１マーク（ＷＭ１；ＷＭ）は第１物体（Ｗ）上に形成され、その第２マーク（ＲＭ１；５５）はその第１物体の表面の法線方向にその第１物体から離れて配置された第２物体（Ｒ；５４）上に形成されている。この構成では、例えばマスクと基板との相対位置ずれ量、又は基板の指標マークに対する位置ずれ量を計測でき、この計測結果に基づいてアライメントを行うことができる。【００１５】  また、その第１工程は、その２つのマークを重ね合わせて得られるモアレパターンに基づいた反射光のみを検出する工程（ステップ１０３）を有していてもよい。
また、一例として、その第１工程は、その２つのマークから発生するその複数の波長別の光を１次元的に配列された複数の画素を持つ光電センサ（２０）を用いて検出する工程（ステップ１０３）と、その光電センサとその２つのマークとを計測方向に相対変位させる工程（ステップ１０５）とを有するものである。この２つの工程によって、その２つのマークの計測方向に沿った反射率分布又は透過率分布を波長別に計測することができる。【００１６】  また、別の例として、その第１工程は、その２つのマークから発生するその複数の波長別の光を２次元的に配列された複数の画素を持つ光電センサ（２０Ａ）を用いて検出する工程を有するものである。このように２次元の光電センサを用いることで、２つのマークに一度光ビームを照射するのみで、その２つのマークの計測方向に沿った反射率分布又は透過率分布を波長別に短時間に計測することができる。【００１７】  次に、本発明による位置情報計測装置は、２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測装置において、その２つのマークに光ビームを照射し、その２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又はその２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光を複数の波長別に検出する分光検出装置（１０；１０Ａ）と、その分光検出装置の検出結果に基づいてその２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置（８；８Ａ）とを有し、その２つのマークは互いにピッチの異なるマーク（２５Ａ，２８Ａ）であるものである。【００１８】  本発明によって、スキャタロメトリ方式で２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めることができる。
この場合、その分光検出装置は、一例としてその２つのマークから発生する回折光又は光束を受光する受光光学系（１５〜１８）と、その受光された光を複数の波長別に分光する分光光学系（１９）と、その分光された光を１次元的又は２次元的に配列された複数の画素を介して光電変換する光電センサ（２０；２０Ａ）とを有するものである。これによって、効率的に波長別の光を光電変換することができる。【００１９】  また、本発明による露光方法は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光方法において、その第１物体又はその第２物体上の第１マーク（ＷＭ１；ＷＭ）に近接させて第２マーク（ＲＭ１；５５）を配置する第１工程と、その第１マーク及びその第２マークに光ビームを照射し、その２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又はその２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを複数の波長別に検出する第２工程（ステップ１０２〜１０５）と、その第２工程の検出結果に基づいてその２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第３工程（ステップ１０６）と、その第３工程で求められた情報に基づいて、その第１物体とその第２物体との位置合わせを行う第４工程とを有するものである。【００２０】  本発明によれば、スキャタロメトリ方式で２つのマークの相対位置ずれ量を計測でき、その結果に基づいてその第１物体及び第２物体の少なくとも一方のアライメントを行うことができる。
この場合、一例として、その第１マークはその第１物体上のマーク（ＷＭ１）であり、その第２マークはその第２物体上のマーク（ＲＭ１）である。これは、例えばプロキシミティ方式で露光する場合に本発明を適用したものであり、その第１物体と第２物体との相対位置ずれ量を直接計測できるため、この結果に基づいてアライメントを高精度に行うことができる。【００２１】  また、その第１マークとその第２マークとはピッチが異なっていてもよい。これによって、その第１及び第２マークの位置ずれ量をモアレパターンに拡大して容易に検出できる。
また、本発明による露光装置は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光装置において、その第１物体又はその第２物体上の第１マーク（ＷＭ１；ＷＭ）及びこの第１マークに近接させて配置される第２マーク（ＲＭ１；５５）に光ビームを照射し、その２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又はその２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光を複数の波長別に検出する分光検出装置（１０；１０Ａ）と、その分光検出装置の検出結果に基づいてその２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置（８；８Ａ）とを有するものである。本発明によれば、スキャタロメトリ方式で２つのマークの相対位置ずれ量を計測できる。【００２２】  この場合、一例としてその第２マーク（５５）が形成された指標部材（５４）と、その指標部材のその第２マークをその第１マークに近接させて配置するステージ機構（４８，４９）とを更に有する。これによって、例えば投影露光装置において投影光学系の像面側の第２物体（基板）のアライメントを行う際に、その第２物体の第１マークをその指標部材の底面側に移動することによって、その第１マークの位置をその指標部材上の第２マークを基準として計測できる。【００２３】  また、その第１マークとその第２マークとはピッチが異なっていてもよい。これによって、その第１及び第２マークの位置ずれ量をモアレパターンに拡大して容易に検出できる。
また、本発明によるデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、そのリソグラフィ工程で本発明の露光方法を用いてデバイスパターン（Ｒ）を感光体（Ｗ）に転写するものである。本発明によれば、露光時の重ね合わせ精度等が向上するため、デバイスを高精度に製造できる。
【発明の効果】
【００２４】  本発明によれば、互いにピッチの異なるマークを用いているため、スキャタロメトリ又はリフレクトメトリを用いたときに、２つのマークの相対位置ずれに関する情報を例えばモアレパターンに拡大して容易に求めることができる。
また、本発明によれば、２つのマークを異なるレイヤに形成しておくことによって、２層の重ね合わせ誤差を特に準備工程等を設けることなく容易に計測することができる。【００２５】  また、本発明の露光方法及び装置によれば、スキャタロメトリ又はリフレクトメトリを用いて高精度にアライメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】［図１］図１は、本発明の第１の実施形態の重ね合わせ誤差の計測装置を示す図である。
［図２］図２は、図１の分光反射率検出装置１０を＋Ｘ方向に見た側面図である。
［図３］図３は、図１における計測対象の２層のマーク構造を示す要部の拡大断面図である。
［図４］図４は、図１の分光反射率検出装置１０で得られる分光反射率の一例を示す図である。
［図５］図５は、図３の２つのマーク２５Ａ，２８Ａの相対位置ずれ量と、正反射光によって得られる或る波長における反射率分布との関係を示す図である。
［図６］図６（Ａ）は本発明の第２の実施形態の分光反射率検出装置１０Ａを示す図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の側面図である。
［図７］図７は、本発明の第３の実施形態のプロキシミティ方式の露光装置を示す図である。
［図８］図８は、本発明の第４の実施形態の投影露光装置を示す図である。
［図９］図９は、第１の実施形態において２つのマークの相対位置ずれ量を求める際の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】  以下、本発明の好ましい第１の実施の形態につき図１〜図３及び図９を参照して説明する。本例は、スキャタロメトリ（Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）の一種であるリフレクトメトリ（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）方式で重ね合わせ誤差を計測する場合に本発明を適用したものである。
図１は、本例の重ね合わせ誤差の計測装置を示し、この図１において、計測対象のウエハＷの上層には第２マークとしてのマーク２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが形成され、これらのマークの下層にはそれぞれ不図示の第１マーク（詳細後述）が形成されている。本例ではその下層の中央の第１マークに対する上層の中央のマーク２８Ａの相対位置ずれ量を計測するものとする。その他のマーク対の相対位置ずれ量も同様に計測される。なお、本例ではウエハＷ上の計測対象のマーク対は３箇所に配置されているが、その配置及び個数は任意である。以下では、その相対位置ずれの計測方向に沿ってＸ軸を取り、そのウエハＷの載置面においてＸ軸に直交する方向にＹ軸を取り、その載置面に垂直な方向にＺ軸を取って説明する。【００２８】  先ず、ウエハＷは不図示のウエハホルダを介してウエハテーブル１上に真空吸着によって保持されている。ウエハテーブル１はＺ方向の位置を制御するためのＺステージ２上に固定され、Ｚステージ２はＸＹステージ３上に固定されている。ＸＹステージ３は、定盤４上のほぼ水平で高い平面度を有するガイド面（ＸＹ平面に平行な面）上にＸ方向、Ｙ方向に移動できるように載置されている。ＸＹステージ３は、駆動モータ及びボールねじ等を含む駆動機構（不図示）によって定盤４上でＸ方向、Ｙ方向に駆動される。【００２９】  ウエハテーブル１（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向の位置は、レーザ干渉計５によって例えば１０〜１ｎｍ程度の分解能で計測されており、ウエハテーブル１のＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）も計測されている。これらの計測値は装置全体の動作を制御するコンピュータよりなる主制御系７及びステージ駆動系６に供給されており、ステージ駆動系６は、その計測値及び主制御系７からの制御情報に基づいて、その駆動機構を介してＸＹステージ３（ウエハＷ）の位置を制御する。また、ステージ駆動系６は、主制御系７からの制御情報に基づいてＺステージ２の高さを制御する。【００３０】  本例のウエハテーブル１の上方には、分光反射率検出装置１０（分光検出装置）が不図示のコラムによって支持されており、分光反射率検出装置１０からの検出信号がコンピュータよりなるデータ処理装置８（演算装置）に供給されている。データ処理装置８は、後述のようにウエハＷ上の２層のマークの相対位置ずれ量を求めて主制御系７に供給する。
分光反射率検出装置１０において、不図示のハロゲンランプ等の白色光源から射出された光が光ファイバ・バンドル１１を介して導かれている。光ファイバ・バンドル１１から射出されて不図示のフィルタ板によって波長選択された３００〜１０００ｎｍ程度の波長域の検出光ＤＬは、コンデンサレンズ１２によって照明視野絞り１３上に集光される。照明視野絞り１３の絞りを通過した検出光ＤＬは、レンズ１４を介してビームスプリッタ１５に入射し、ビームスプリッタ１５で反射された検出光ＤＬは、第１対物レンズ１６を介してウエハＷ上の計測対象の上層のマーク２８Ａに垂直に入射する。本例では、検出光ＤＬとウエハＷとを計測方向（本実施形態ではＸ方向）に相対移動（走査）して計測を行うため、ウエハＷ上での検出光ＤＬの照明領域は直径１〜１０μｍ程度の円形スポット領域に絞られている。【００３１】  そして、ウエハＷの上層（第２レイヤ）及び下層（第１レイヤ）からの実質的に正反射光２２のみが、第１対物レンズ１６及びビームスプリッタ１５を経て開口絞り１７を通過して第２対物レンズ１８に至る。第１対物レンズ１６、ビームスプリッタ１５、開口絞り１７、及び第２対物レンズ１８よりなる受光光学系としての結像光学系の光軸ＢＸは、Ｚ軸に平行である。この場合、マーク２８Ａ及び第１レイヤのマークでの回折及び反射によって計測方向（Ｘ方向）に発生する反射回折光２３Ｂ（正反射光２２以外の反射回折光）は、第１対物レンズ１６には入射しないか、又は開口絞り１７で遮光される。このように本例はリフレクトメトリ方式であり、実質的にウエハＷからの正反射光２２のみを検出できればよいため、第１対物レンズ１６及び第２対物レンズ１８としては、開口数（ＮＡ）が例えば０．１程度と小さい簡単な光学系を使用することができる。開口絞り７を通過した正反射光２２は、第２対物レンズ１８によって集光されて、Ｙ方向に所定ピッチで形成された回折格子１９（分光光学系）を経て、１次元のＣＣＤ型等の撮像素子２０（光電センサ）の撮像面にその円形スポット領域の像を形成する。回折格子１９としては、回折効率を高めるために位相型の回折格子、例えばブレーズド型の回折格子が望ましい。【００３２】  図２は、図１の分光反射率検出装置１０をＸ方向に見た側面図であり、この図２において、第２対物レンズ１８によって集光された正反射光２２は、回折格子１９における例えば１次の回折によってＹ方向に波長別のＪ個の光束２４ｊ（ｊ＝１〜Ｊ）に分光される。検出光ＤＬ（正反射光２２）の波長域をλ１〜λ２とすると、そのＪ個の光束２４ｊの中心波長λｊ及び分割幅Δλは近似的に次のようになる。【００３３】  λｊ＝λ１＋（ｊ−１）Δλ      …（１）
Δλ＝（λ２−λ１）／（Ｊ−１）…（２）
本例の波長域は３００〜１０００ｎｍであり、波長の分割数Ｊを例えば２０〜２００程度とすると、波長の分割幅Δλは３５〜３．５ｎｍ程度である。そして、分光されたＪ個の光束２４ｊはそれぞれ撮像素子２０の対応するｊ番目の画素２１ｊに入射して光電変換される。従って、本例の撮像素子２０は、Ｊ個以上の画素が一次元的に配列されたものである。各画素２１ｊ（ｊ＝１〜Ｊ）で光電変換された検出信号は、順次図１のデータ処理装置８内でアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換されて第１メモリに格納される。また、図２において、予めウエハＷの位置に例えば反射率が均一で高いミラー（基準反射物）を設置して、検出光ＤＬの出力を計測時と同じレベルに設定した状態で、撮像素子２０の各画素２１ｊの検出信号をデータ処理装置８内に取り込んでＡ／Ｄ変換した値が、基準データとして第２メモリに格納されている。そこで、データ処理装置８内の演算処理部では、その第１メモリに格納されている各画素２１ｊの検出信号をその第２メモリに格納されている各画素２１ｊの基準データで除算することによって、対応する波長λｊ毎の正反射光２２の反射率Ｒ（λｊ）を求める。この波長λｊ毎の反射率Ｒ（λｊ）（分光反射率）は、図１のマーク２８ＡのＸ方向の位置に応じて（マーク２８Ａと検出光ＤＬとのＸ方向における相対位置毎に）第３メモリに格納される。【００３４】  図４は、図１の分光反射率検出装置１０によって計測されるウエハＷの或るＸ方向の位置での分光反射率の一例を示し、この図４において、横軸は検出光ＤＬの波長λ（ｎｍ）の一部、縦軸はその波長λでの反射率Ｒ（λ）を表している。実際には波長λに関しては分割幅Δλで分割された複数の波長λｊでの反射率Ｒ（λｊ）が計測される。本例では、例えばその複数の反射率中で最も大きい反射率が得られる波長λａでの反射率Ｒ（λａ）を、マーク２８Ａ上で計測方向（Ｘ方向）に沿って計測することで、２層のマークからの正反射光２２の計測方向の反射率分布を得る。【００３５】  その反射率分布から２つのマークの相対位置ずれ量を求める方法を説明するために、本例のその２つのマークの構造につき図３を参照して説明する。
図３は、図１のウエハＷの上層（以下、「第２レイヤ」と呼ぶ）のマーク２８Ａ（第２マーク）、及びその下層（以下、「第１レイヤ」と呼ぶ）のマーク２５Ａ（第１マーク）の構造を示す拡大断面図であり、この図３において、ウエハＷは例えばシリコン（Ｓｉ）の基板である。このウエハＷの第１レイヤとしての表面のＸ方向の幅Ｄの領域に、Ｘ方向にピッチＰ１で凸部２６を配列してなる格子状のマーク２５Ａが形成されている。ウエハＷ上にそのマーク２５Ａを覆うように第２レイヤとしての中間層２７が形成され、中間層２７上のＸ方向の幅Ｄの領域に、Ｘ方向にピッチＰ１と僅かに異なるピッチＰ２で凸部２９を配列してなる格子状のマーク２８Ａが形成されている。この場合、第１レイヤのマーク２５Ａ、第２レイヤとしての中間層２７、及びその上のマーク２８Ａは、重ね合わせ誤差の評価対象のリソグラフィ工程で形成されるものであり、第２レイヤのマーク２８Ａを構成する凸部２９は、通常はフォトレジストのパターンである。なお、本実施形態では、凸部２６を有するマークとして以降の説明を進めるが、凸部の代わりに凹部が形成されているマークであっても、本発明を適用できることは勿論である。【００３６】  また、第１レイヤのマーク２５Ａを構成する凸部２６は、例えばウエハＷと同じシリコンか、又はチタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）等の金属より形成される。なお、凸部２６がシリコンである場合には、その上にシリコンと金属との化合物（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）又はゲート酸化膜等の薄い層が形成されることもある。そして、中間層２７は、本例では図１の分光反射率検出装置１０からの検出光ＤＬの波長域内の少なくとも一部の光を透過する単一又は複数の誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）等のレイヤである。そのような誘電体のレイヤには、例えばＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）用の酸化膜、ポリシリコン、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、及びＩＬＤ（ｉｎｔｅｒ−ｌａｙｅｒ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）などがある。更に、検出光ＤＬに対する反射率を高めるために、必要に応じてウエハＷの表面、中間層２７の内部の層、及び中間層２７の表面等に反射防止膜（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ：ＡＲＣ）が形成されることもある。【００３７】  なお、第１レイヤのマーク２５Ａに対する第２レイヤのマーク２８Ａの相対位置ずれに関する情報（２層間の重ね合わせ誤差の情報）が計測できるためには、次の（３）式の条件が満たされて、第２レイヤのマーク２８Ａで発生する０次以外の回折光が第１レイヤのマーク２５Ａに達し、逆に第１レイヤのマーク２５Ａで発生する０次以外の回折光が第２レイヤのマーク２８Ａに達することができる必要がある。ここで、λ１は検出光ＤＬのうち最も短波長側の光の空気中での波長、ｎは中間層２７の空気に対する屈折率の最小値、ＮＡは図１の第１対物レンズ１６及び第２対物レンズ１８を含む結像光学系の開口数、ピッチＰは上記のピッチＰ１及びＰ２のうち小さい方の値である。【００３８】  （ｎ＋ＮＡ）Ｐ＞λ１  …（３）
この条件が満たされると、図３において、垂直入射の検出光ＤＬに対して０次回折光（透過光）２３Ａの他に、第２レイヤのマーク２８Ａで発生した１次以上の透渦回折光２３Ｃの一部が第１レイヤのマーク２５Ａでほぼ垂直上方に回折され、これが検出対象の正反射光２２となる。また、０次回折光２３Ａの一部は第１レイヤのマーク２５Ａでの回折によって１次以上の反射回折光２３Ｂとなるが、既に説明したように反射回折光２３Ｂは図１の分光反射率検出装置１０では検出されない。一方、（３）式の条件が満たされないと、第２レイヤのマーク２８Ａに入射した検出光ＤＬは、全てエバネッセント光２３Ｄとなって中間層２７で減衰してしまうため、重ね合わせ誤差の情報は得られない。【００３９】  次に、マーク２５ＡのピッチＰ１及びマーク２８ＡのピッチＰ２の数値例について説明する。スキャタロメトリでは、その利点として、デバイスパターンと同じピッチのマークで計測を行うことができる。そのデバイスパターンのピッチを仮に２００ｎｍとする。また、図３におけるマーク２５Ａ，２８Ａ全体のそれぞれの計測方向（Ｘ方向）の幅Ｄは、現在使用されているマークの幅と同程度か又はそれより短い長さ、例えば５０μｍ程度が望ましい。【００４０】  その結果、図３において、第１レイヤのマーク２５ＡのピッチＰ１は２００ｎｍとなり、幅Ｄの中に凸部２６は２５０本配置されるため、次式が成立する。
Ｐ１＝５０／２５０（μｍ）＝２００（ｎｍ）    …（４）
また、第２レイヤのマーク２８Ａは、幅Ｄの中に凸部２９を２５１本配置するように構成する。この結果、マーク２８ＡのピッチＰ２は、次のようにピッチＰ１より僅かに短くなる。なお、（３）式の条件を十分に満たすためには、ピッチＰ１，Ｐ２を１μｍ程度まで長く設定してもよい。【００４１】  Ｐ２＝５０／２５１（μｍ）≒１９９．２（ｎｍ）  …（５）
この場合、２層のマーク２５Ａ，２８Ａによって形成されるモアレパターンの計測方向（Ｘ方向）のピッチＰＭは次のようになる。
ＰＭ＝Ｐ１・Ｐ２／（Ｐ１−Ｐ２）      …（６）
（６）式に（４）式及び（５）式を代入することによって、モアレパターンのピッチＰＭはマーク幅Ｄと同じ５０μｍとなる。【００４２】  図３は、第１レイヤのマーク２５Ａと第２レイヤのマーク２８Ａとが完全に重なっている状態を示している。即ち、マーク２５Ａ，２８Ａの左端部の凸部２６Ｌ，２９Ｌ、及びマーク２５Ａ，２８Ａの右端部の凸部２６Ｒ，２９Ｒはそれぞれ実質的に重なっており、第２レイヤのマーク２８Ａの中央の凸部２９Ｃは、第１レイヤのマーク２５Ａの中央の２つの凸部２６Ｃ１，２６Ｃ２の間に位置しており、マーク構造は左右対称である。また、マーク２５Ａ，２８Ａの中央を原点として、その原点からＸ軸に沿って±Ｄ／４（＝１２．５μｍ）離れた位置の近傍では、第１レイヤのマーク２５Ａに対して第２のレイヤのマーク２８Ａが１／４ピッチだけ左右にずれる状況が実現され、これらの部分で反射率が急激に変化して、リフレクトメトリの位置ずれ感度は最大となる。従って、２層のマーク２５Ａ，２８Ａからの正反射光２２による反射率のＸ方向への分布Ｒ（Ｘ）は、ピッチ５０μｍのモアレパターンに対応した分布となる。【００４３】  図５（Ａ）〜（Ｅ）は、図３の第１レイヤのマーク２５Ａと第２レイヤのマーク２８ＡとのＸ方向への相対位置ずれ量と、それらのマークからの正反射光による或る波長でのＸ方向への反射率の分布Ｒ（Ｘ）との関係を示している。即ち、図５（Ａ）はマーク２５Ａ，２８Ａが完全に重なっている状態で、得られる反射率分布Ｒ（Ｘ）は中央が最大となる左右対称の正弦波状となる。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態から第２レイヤのマーク２８Ａが１／４ピッチ（＝Ｐ２／４）だけ＋Ｘ方向にずれた状態を示し、得られる反射率分布Ｒ（Ｘ）も図５（Ａ）の分布に対して１／４ピッチ（＝Ｄ／４）だけ−Ｘ方向にずれる。同様に図５（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は図５（Ａ）の状態から第２レイヤのマーク２８Ａがそれぞれ１／２ピッチ（＝Ｐ２／２）、３／４ピッチ（＝３・Ｐ２／４）、及び１ピッチ（＝Ｐ２）だけ＋Ｘ方向にずれた状態を示し、得られる反射率分布Ｒ（Ｘ）も図５（Ａ）の分布に対してそれぞれ１／２ピッチ（１８０°で、図５（Ａ）に対して反転）、３／４ピッチ（＝３・Ｄ／４）、及び１ピッチ（３６０°で、図５（Ａ）と実質的に同じ）ずれた分布となる。【００４４】  このように、マーク２８Ａの位置ずれ量がモアレパターンの位置ずれ量としてほぼ（Ｄ／Ｐ２）倍（本例では約２５０倍）に拡大されている。従って、反射率分布を検出して、そのモアレパターンの位置ずれ量（位相）を求めることによって、第１レイヤのマーク２５Ａに対する第２レイヤのマーク２８Ａの位置ずれ量、ひいては第１レイヤに対する第２レイヤの重ね合わせ誤差を高精度に求めることができる。【００４５】  ここで、図１の分光反射率検出装置１０を用いて実際に２つのマークの相対位置ずれ量を計測する場合の動作の一例につき、図９のフローチャートを参照して説明する。先ず、主制御系７の制御のもとで、図９のステップ１０１において、図１のＸＹステージ３を駆動して、ウエハＷの検出対象の上層のマーク２８Ａの＋Ｘ方向の端部が、分光反射率検出装置１０からの検出光ＤＬの照明領域の−Ｘ方向の端部に数μｍ程度の��隔をあけて近接するようにウエハテーブル１（ウエハＷ）を移動する。このためには、例えば予め不図示の顕微鏡等を用いて、ウエハＷの上層のマーク２８Ａ〜２８ＣのＸ方向、Ｙ方向の位置を例えば１μｍ程度の比較的粗い精度で求めておけばよい。次のステップ１０２において、分光反射率検出装置１０からウエハＷ上に検出光ＤＬを垂直に照射する。後述のように本例では次第にＸＹステージ３を介してウエハＷを＋Ｘ方向に移動するため、検出光ＤＬは次第に図３の上層のマーク２８Ａ及び下層のマーク２５Ａに照射されるようになる。【００４６】  次のステップ１０３において、図１の分光反射率検出装置１０の撮像素子２０で２つのマーク２５Ａ，２８Ａからの正反射光２２を画素毎（波長別）に分光した光束を受光し、得られた検出信号をデータ処理装置８に供給する。データ処理装置８内の演算処理部では、上述のように各画素毎の検出信号を予め求められている基準データで除算することによって、波長λｊ毎の分光反射率Ｒ（λｊ）（ｊ＝１〜Ｊ）を求め、これらをＸＹステージ３（ウエハＷ）のＸ方向の位置に対応させて記憶する。【００４７】  次のステップ１０４において、第２レイヤのマーク２８Ａの計測方向（Ｘ方向）の全幅を含む領域を検出したかどうかを判定する。本例のマーク２８Ａの計測方向の幅Ｄは５０μｍであるため、一例としてステップ１０１の状態からウエハＷを＋Ｘ方向に幅Ｄに１０μｍ程度を加えた距離だけ移動したかどうかを調べればよい。それだけの移動が行われていない場合には、動作はステップ１０５に移行して、主制御系７はＸＹステージ３を計測方向である＋Ｘ方向にΔＸ（例えば０．１〜１μｍ程度）だけ移動する。その後、動作はステップ１０２及び１０３に戻り、分光反射率検出装置１０からウエハＷ上のマーク２５Ａ，２８Ａに検出光ＤＬを垂直に照射して、マーク２５Ａ，２８Ａからの正反射光２２を波長別に撮像素子２０で受光して、得られる検出信号をデータ処理装置８に供給する。ステップ１０２〜１０５の動作はマーク２８Ａの計測方向の全領域からの正反射光を受光するまで繰り返され、その全領域からの正反射光を受光した時点で、動作はステップ１０４からステップ１０６に移行する。【００４８】  そして、データ処理装置８の演算処理部は、撮像素子２０から供給された後、基準データで除算して得られている検出データ、即ちウエハＷのＸ方向の位置に対応させて記憶されている分光反射率Ｒ（λｊ）を処理して、図３の第１レイヤのマーク２５Ａに対する第２レイヤのマーク２８ＡのＸ方向への位置ずれ量を求める。そのためにデータ処理装置８の演算処理部は、一例として、ウエハＷのＸ方向の各位置毎に得られている分光反射率Ｒ（λｊ）の中で平均的に最も反射率の高い波長λｊ（これをλａとする）を特定する。次に、その演算処理部は、ウエハＷのＸ方向の各位置毎に波長λａでの反射率Ｒ（λａ）を配列して反射率分布Ｒ（λａ，Ｘ）を求める。この反射率分布Ｒ（λａ，Ｘ）は、図５（Ａ）〜（Ｅ）の反射率分布Ｒ（Ｘ）の何れか２つの隣り合う分布の中間的な分布となっている。そこで、例えば補間を行うことによって、その反射率分布Ｒ（λａ，Ｘ）からマーク２５Ａに対するマーク２８ＡのＸ方向への位置ずれ量δＸＡ���−Ｐ２／２＜δＸＡ≦＋Ｐ２／２）を求めることができる。【００４９】  なお、本例では、重ね合わせ誤差が０の状態が図５（Ａ）の状態であるため、反射率分布Ｒ（λａ，Ｘ）が図５（Ｃ）から図５（Ｄ）、又は図５（Ｄ）から図５（Ｅ）の範囲にあるときには、マーク２８Ａの位置ずれ量δＸＡは負の範囲（−Ｐ２／２＜δＸＡ≦０）にあるとして扱う。これによって、図１の第２レイヤの中央のマーク２８Ａの位置ずれ量の計測が終わり、同様にして他のマーク２８Ｂ，２８Ｃの第１レイヤのマークに対する位置ずれ量も計測することができる。そして、マーク２８Ａ〜２８Ｃの位置ずれ量が、第１レイヤに対する第２レイヤの各マークの位置におけるＸ方向の重ね合わせ誤差となる。【００５０】  このように本例では、スキャタロメトリの一種であるリフレクトメトリを用いて２つのマークの相対位置ずれ量を計測しているため、その受光光学系としての分光反射率検出装置１０中の結像光学系は小さい開口数の簡単な構成の光学系を使用することができる。しかも、その計測結果には、その結像光学系の収差の影響は殆どないとともに、２層のマーク２５Ａ，２８Ａの非対称性の影響も殆どない。また、一体化されたマーク２５Ａ，２８Ａからの正反射光２２のみを受光しているため、仮に計測中にＸＹステージ３の振動等があっても、相対位置ずれ量の計測結果は殆ど影響を受けないという利点もある。【００５１】  なお、上記の実施形態では、分光反射率検出装置１０からの検出光ＤＬとマーク２５Ａ，２８Ａとを計測方向に相対移動するためにＸＹステージ３（ステージ機構）を用いているが、その他に振動ミラー等を用いて検出光ＤＬをウエハＷ上で計測方向に走査してもよい。
次に、本発明の第２の実施形態につき図６を参照して説明する。本例は、図１の分光反射率検出装置１０中の１次元の撮像素子２０の代わりに２次元の撮像素子を用いるものであり、図６において図１及び図２に対応する部分には同一又は類似の符号を付して、その詳細説明を省略する。【００５２】  図６（Ａ）は、本例の分光反射率検出装置１０Ａを示す図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の側面図であり、図６（Ａ），（Ｂ）において本例の照明視野絞り１３Ａは、図１の照明視野絞り１３に比べてウエハＷ上の広い領域を照明できるように設定されている。即ち、本例の検出光ＤＬは、ウエハＷ上の第２レイヤのマーク２８Ａの計測方向（Ｘ方向）の幅（本例では５０μｍ）を全部覆うような照明領域、例えばＸ方向の幅が１００μｍ程度でＹ方向の幅が１０μｍ程度の照明領域を照明する。また、本例の撮像素子２０Ａは、複数の画素２１ｊｋ（ｊ＝１〜Ｊ，ｋ＝１〜Ｋ）がほぼＹ方向にＪ個（Ｊは２０〜２００程度）で、かつＸ方向にＫ個（Ｋは１００〜５００程度）で２次元的に配置されている。Ｋが１００であるとすると、計測方向のマーク像の分解能は１μｍとなる。この他の構成は図１の実施形態と同様である。【００５３】  本例において、ウエハＷの上層のマーク２８Ａの計測方向の全部の幅を覆うように垂直入射した検出光ＤＬによる正反射光２２が、第１対物レンズ１６、ビームスプリッタ１５、開口絞り１７、及び第２対物レンズ１８よりなる結像光学系（受光光学系）によって集光される。このように集光された正反射光２２は、回折格子１９（分光光学系）によって波長別に分光されて撮像素子２０Ａの各画素２１ｊｋに受光される。本例でも予め、ウエハＷの代わりにミラー（基準反射物）を配置して正反射光２２を受光することによって、各画素２１ｊｋ毎に基準データが求められて、これが図１のデータ処理装置８に対応する処理装置に記憶されている。その処理装置では、各画素２１ｊｋの検出信号をその基準データで除算することによって反射率Ｒｊｋを求める。この反射率Ｒｊｋのうち、Ｘ方向にｋ番目（ｋ＝１〜Ｋ）の列で、かつほぼＹ方向に配列された一列の画素２１ｊｋ（ｊ＝１〜Ｊ）に対応する反射率は、ウエハＷのＸ方向の各位置毎の図４の波長別の反射率Ｒ（Ｘ）（分光反射率）に対応している。そして、本例では、マーク２８Ａの計測方向の各位置における分光反射率が一度の撮像によって得られたことになる。【００５４】  その反射率Ｒｊｋのデータから第１レイヤのマークに対する第２レイヤのマーク２８ＡのＸ方向への位置ずれ量を計測するためには、例えば第１の実施形態と同様に、Ｘ方向の各位置毎の分光反射率Ｒｊｋ（ｊ＝１〜Ｊ）中から最も反射率の高い波長（ｊ＝ａとする）を特定すればよい。そして、その波長での反射率ＲａｋをＸ方向の各位置（ｋ＝１〜Ｋ）に沿って並べることで、計測方向への反射率分布Ｒ（Ｘ）が得られるため、リフレクトメトリ方式でその反射率分布Ｒ（Ｘ）から第１の実施形態と同様にマーク２５Ａに対するマーク２８Ａの相対位置ずれ量、ひいては第１レイヤに対する第２レイヤの重ね合わせ誤差を求めることができる。【００５５】  この際に本例では２次元の撮像素子２０Ａが用いられているため、分光反射率検出装置１��ＡとウエハＷとを計測方向に機械的に相対移動する必要が無く、高精度にかつ効率的に２層間の重ね合わせ誤差を求めることができる。
次に、本発明の第３の実施形態につき図７を参照して説明する。本例はプロキシミティ方式の露光装置でアライメントを行う場合に本発明を適用したものである。【００５６】  図７は、本例のプロキシミティ方式の露光装置を示し、この図７において露光時には、例えばＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）等の露光光源（不図示）からの露光光ＩＬ（露光ビーム）は、照明光学系３１を介してマスク（第１物体）としてのレチクルＲのパターン面（下面）のパターン領域を均一な照度分布で照明する。照明光学系１は、照度分布均一化用のオプティカル・インテグレータ、照明領域を規定する視野絞り（レチクルブラインド）、及びコンデンサレンズ系等から構成されている。【００５７】  そして、露光光ＩＬのもとで、レチクルＲ上の回路パターンが、フォトレジストが塗布された基板（第２物体）としてのウエハＷ上に投影される。なお、ウエハＷの他にフォトレジストが塗布されたガラスプレート等も使用される。以下、照明光学系３１の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図７の紙面に平行にＸ軸を取り、図７の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。【００５８】  このとき、レチクルＲはレチクルステージ３２上に吸着保持され、レチクルステージ３２は、レチクルベース３３上にＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の回りの回転方向に不図示の駆動機構によって微動できるように載置されている。レチクルステージ３２のＸ方向、Ｙ方向の位置、及び回転角は不図示のレーザ干渉計によって例えば１ｎｍ程度の分解能で計測されている。【００５９】  一方、ウエハＷは不図示のウエハホルダを介してウエハテーブル３６上に真空吸着によって保持されており、このウエハテーブル３６がＺ方向の位置を制御するためのＺステージ３７上に固定され、Ｚステージ３７はＸＹステージ３８上に固定されている。ＸＹステージ３８は、定盤よりなるウエハベース３９上にエアーベアリングを介してＸ方向、Ｙ方向に移動できるように載置されている。ウエハテーブル３６（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向の位置及び回転角は、不図示のレーザ干渉計によって例えば１ｎｍ程度の位置分解能で計測されており、この計測結果に基づいて不図示の駆動機構がＸＹステージ３８を駆動する。【００６０】  さて、この露光が重ね合わせ露光であるとすると、その露光前に予めレチクルＲとウエハＷとのアライメントを行っておく必要がある。そのため、レチクルＲのパターン面のパターン領域の近傍の２箇所にアライメントマーク（レチクルマーク）ＲＭ１，ＲＭ２が形成され、それに対応するようにウエハＷ上にもアライメントマーク（ウエハマーク）ＷＭ１，ＷＭ２が形成されている。なお、２つのレチクルマークＲＭ１，ＲＭ２の位置はＹ方向に大きくずれているものとする。また、本例においても、計測方向におけるレチクルマークＲＭ１，ＲＭ２のピッチはウエハマークＷＭ１，ＷＭ２のピッチと僅かに異なっている。そして、一方のウエハマークＷＭ１（第１マーク）及びレチクルマークＲＭ１（第２マーク）の上方に光路折り曲げ用のミラー３４Ａを介して図６の分光反射率検出装置１０Ａと同じ構成のアライメントセンサ３５Ａが配置され、他方のウエハマークＷＭ２（第１マーク）及びレチクルマーク��Ｍ２（第２マーク）の上方にも光路折り曲げ用のミラー３４Ｂを介して図６の分光反射率検出装置１０Ａと同じ構成のアライメントセンサ３５Ｂが配置されている。【００６１】  本例では、アライメントセンサ３５Ａ及び３５Ｂは、それぞれリフレクトメトリ方式でウエハマークＷＭ１，ＷＭ２に対するレチクルマークＲＭ１，ＲＭ２の計測方向（例えばＸ方向）の位置ずれ量を計測する。この際に、レチクルＲのパターン面とウエハＷの上面との間隔は例えば数１０μｍであり、その間隔での検出光の減衰等は殆ど生じないため、上下の２つのマーク間の位置ずれ量を簡単な光学系のアライメントセンサ３５Ａ，３５Ｂによって高精度に計測することができる。【００６２】  なお、不図示であるが、実際にはレチクルＲとウエハＷとのＹ方向の位置ずれ量を計測するためのピッチが僅かに異なるレチクルマーク及びウエハマークも形成されており、これらのマーク間のＹ方向への位置ずれ量を計測するための図６の分光反射率検出装置１０Ａと同じ構成のアライメントセンサも設けられている。これらの計測値に基づいて、ウエハＷとレチクルＲとを高精度に位置合わせした状態でレチクルＲのパターンをウエハＷ上に投影することができる。【００６３】  なお、本例では、レチクルマークＲＭ１，ＲＭ２のピッチをウエハマークＷＭ１，ＷＭ２のピッチと等しくしてもよい。この場合には、例えばウエハマークＷＭ１を２つのマークに分け、レチクルマークＲＭ１をピッチが設計値で−１／４ピッチ及び−１／４ピッチ異なる２つのマークに分けておき、それら２対のマークからの正反射光に基づいて得られる分光反射率からウエハマークに対するレチクルマークの位置ずれ量を計測してもよい。【００６４】  次に、本発明の第４の実施形態につき図８を参照して説明する。本例は投影露光装置でウエハアライメントを行う場合に本発明を適用したものである。
図８は、本例で使用される走査露光型の投影露光装置を示し、この図８において露光時には、例えばＫｒＦ又はＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）よりなるエキシマレーザ光源等の露光光源（不図示）からの露光光ＩＬ（露光ビーム）は、照明光学系４１を介してマスク（第１物体）としてのレチクルＲのパターン面の細長い照明領域を均一な照度分布で照明する。【００６５】  そして、露光光ＩＬのもとで、レチクルＲ上の回路パターンの一部の像が、両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは１／５，１／４等）で、基板（第２物体）としてのウエハＷ上の一つのショット領域上の細長い露光領域に投影される。ウエハＷは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の直径が１５０〜３００ｍｍ程度の円板状の基板であり、その表面にフォトレジストが塗布されている。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図８の紙面に平行にＸ軸を取り、図８の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。本例の走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ方向である。【００６６】  このとき、レチクルＲはレチクルステージ４２上に吸着保持され、レチクルステージ４２は、レチクルベース４３上にエアーベアリングを介してＹ方向に一定速度で駆動され、かつＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の回りの回転方向に微動できるように載置されている。レチクルステージ４２のＸ方向、Ｙ方向の位置、及び回転角はレチクルステージ駆動系４５内のレーザ干渉計によって計測されている。この計測値及び装置全体の動作を制御するコンピュータよりなる主制御系４４からの制御情報に基づいて、レチクルステージ駆動系４５は、リニアモータ等の駆動機構（不図示）を介してレチクルステージ４２の速度及び位置を制御する。【００６７】  一方、ウエハＷは不図示のウエハホルダを介してウエハテーブル４６上に真空吸着によって保持されており、このウエハテーブル４６がＺ方向の位置及びＸ軸、Ｙ軸の回りの傾斜角を制御するためのＺチルトステージ４７上に固定され、Ｚチルトステージ４７はＸＹステージ４８上に固定されている。ＸＹステージ４８は、定盤よりなるウエハベース４９上にエアーベアリングを介してＹ方向に一定速度で移動でき、かつＸ方向、Ｙ方向にステップ移動できるように載置されている。また、投影光学系ＰＬの下部側面に、ウエハＷの表面に複数のスリット像を斜めに投影する投射光学系５１Ａと、ウエハＷからの反射光を受光してそのスリット像を再結像して、この再結像された像のシフト量に応じた信号を出力する受光光学系５１Ｂとからなる斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサが配置されている。走査露光時には、このオートフォーカスセンサの計測値に基づいてウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合わせ込まれる。【００６８】  ウエハテーブル４６（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向の位置及び回転角は、ウエハステージ駆動系５０内のレーザ干渉計によって例えば１ｎｍ程度の位置分解能で計測されている。この計測値及び主制御系４４からの制御情報に基づいて、ウエハステージ駆動系５０は、リニアモータ等の駆動機構（不図示）を介してＸＹステージ４８（ウエハステージ）��速度及び位置を制御する。【００６９】  そして、ウエハＷに対する走査露光時には、レチクルステージ４２及びＸＹステージ４８を駆動して、露光光ＩＬの照明領域及びこれに投影光学系ＰＬに関して共役な露光領域に対してそれぞれレチクルＲとウエハＷ上の一つのショット領域とをＹ方向に同期走査する動作と、ＸＹステージ４８を駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返される。この動作によって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。【００７０】  さて、この露光が重ね合わせ露光であるとすると、その露光前に予めレチクルＲのアライメント及びウエハＷのアライメントを行っておく必要がある。そのため、レチクルＲの上方には、例えば日本国特開平７−１７６４６８号公報等に開示されているレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が配置されている。また、ウエハＷ上の各ショット領域にはそれぞれアライメントマークとしてのウエハマークＷＭが付設されており、そのウエハマークの位置を検出するために、投影光学系ＰＬの側面にオフ・アクシス方式で図６の分光反射率検出装置１０Ａ（計測方向をＸ方向とする）と同じ構成のアライメントセンサ６０が配置されている。なお、ウエハマークＷＭのＸ方向、Ｙ方向の位置を計測するために、アライメントセンサ６０には、図６の分光反射率検出装置１０Ａを９０°回転した構成のＹ軸のセンサも内蔵されている。アライメントセンサ６０の検出信号がデータ処理装置８Ａによって処理されてウエハマークＷＭの位置が計測され、計測結果が主制御系４４に供給される。【００７１】  また、本例のアライメントセンサ６０は、リフレクトメトリ方式であるため、ウエハマークＷＭ（第１マーク）の位置を計測するための基準となるマーク（指標マーク）が必要である。そこで、投影光学系ＰＬの下端近傍に不図示のコラムによって光透過性の指標板５４が支持され、指標板５４の下面に指標マーク５５（第２マーク）が形成されている。指標マーク５５のピッチはウエハマークＷＭのピッチと僅かに異なっている。この指標板５４とウエハ（被計測対象物）との間には、何らの光学系も介在しない構成となっている。また、アライメントセンサ６０からの検出光を指標板５４に垂直入射させるために、光路折り曲げ用のミラー５２及び５３も設けられている。【００７２】  本例では、ウエハテーブル４６上のウエハＷの近傍にウエハマークＷＭと同様に基準マークが形成された基準マーク部材（不図示）が設けられており、予めその基準マークを指標マーク５５の底面に移動した後、アライメントセンサ６０によってリフレクトメトリ方式でその基準マークに対する指標マーク５５の位置ずれ量が計測される。この位置ずれ量に基づいて、アライメントセンサ６０のベースライン量が求められている。そして、ウエハＷ上のウエハマークＷＭの位置を計測する際には、ＸＹステージ４８を駆動してウエハマークＷＭが指標マーク５５の底面に移動される。その後、アライメントセンサ６０及びデータ処理装置８Ａによって図９のシーケンスと同様の動作によって、指標マーク５５に対するウエハマークＷＭのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量が求められる。同���に、ウエハＷ上の他の所定個数のウエハマークについても位置ずれ量が計測され、この計測結果に基づいて主制御系４４がウエハＷのアライメントを行う。【００７３】  本例においても、ウエハマークＷＭのピッチと指標マーク５５のピッチとは同一であってもよい。
なお、上記の実施形態では、分光反射率検出装置１０，１０Ａから計測対象のマークに対して垂直入射で検出光を照射して、正反射光を検出することでリフレクトメトリ方式で計測を行っている。その他に、計測対象のマークから斜めの所定方向に発生する所定次数の回折光や反射光を検出するか、又は計測対象のマークに斜めに検出光を照射して所定方向に発生する回折光や反射光を検出するなどして、一般的なスキャタロメトリ方式でマークの位置ずれ量を計測する場合にも本発明を適用することができる。【００７４】  なお、上記の実施の形態の露光装置及び投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系等を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。【００７５】  また、上記の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。【００７６】  なお、本発明は、一括露光型の投影露光装置にも同様に適用することができる。更に本発明は、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号などに開示される液浸型露光装置でアライメントを行う場合にも適用できる。
また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。【００７７】  なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００３年５月２８日付け提出の日本国特許出願第２００３−１５１７０３の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。
【産業上の利用可能性】
【００７８】  本発明を露光方法又はデバイス製造方法に適用した場合には、スキャタロメトリ又はリフレクトメトリを用いて高精度にアライメントを行うことができ、重ね合わせ精度等が向上するため、各種デバイスを高精度に製造できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年11月21日(2005.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測方法において、
前記２つのマークとして互いにピッチの異なる第１マーク及び第２マークを用い、前記２つのマークに光ビームを照射し、前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを複数の波長別に分光し、該分光された光を該複数の波長別に検出する第１工程と、
前記第１工程の検出結果に基づいて前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第２工程とを有することを特徴とする位置情報計測方法。
【請求項２】  前記第１マークは物体上の第１レイヤに形成され、前記第２マークは、前記物体の表面の法線方向に離れた前記物体上の第２レイヤに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置情報計測方法。
【請求項３】  前記第１マークは第１物体上に形成され、前記第２マークは前記第１物体の表面の法線方向に前記第１物体から離れて配置された第２物体上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置情報計測方法。
【請求項４】  前記第１工程は、前記２つのマークを重ね合わせて得られるモアレパターンに基づいた光のみを検出する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置情報計測方法。
【請求項５】  前記第１工程は、前記２つのマークから発生する前記複数の波長別の光を１次元的に配列された複数の画素を持つ光電センサを用いて検出する工程と、
前記光電センサと前記２つのマークとを計測方向に相対変位させる工程とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置情報計測方法。
【請求項６】  前記第１工程は、前記２つのマークから発生する前記複数の波長別の光を２次元的に配列された複数の画素を持つ光電センサを用いて検出する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置情報計測方法。
【請求項７】  ２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測装置において、
前記２つのマークに光ビームを照射する照射系と、
前記光ビームを照射することにより前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークからの所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを受光する受光光学系と、
前記受光された光を複数の波長別に分光する分光光学系と、
前記分光された光を該複数の波長別に光電変換する光電センサと、
前記光電センサの出力に基づいて、前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置とを有し、
前記２つのマークは互いにピッチの異なるマークであることを特徴とする位置情報計測装置。
【請求項８】  前記光電センサは、一次元的又は二次元的に配列された複数の画素を含むことを特徴とする請求項７に記載の位置情報計測装置。
【請求項９】  露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光方法において、
前記第１物体又は前記第２物体上の第１マークに近接させて第２マークを配置する第１工程と、
前記第１マーク及び前記第２マークに光ビームを照射し、前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを複数の波長別に分光し、該分光された光を該複数の波長別に検出する第２工程と、
前記第２工程の検出結果に基づいて前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第３工程と、
前記第３工程で求められた情報に基づいて前記第１物体と前記第２物体との位置合わせを行う第４工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１０】  前記第１マークは前記第１物体上のマークであり、前記第２マークは前記第２物体上のマークであることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
【請求項１１】  前記第１マークと前記第２マークとはピッチが異なることを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光方法。
【請求項１２】  露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光装置において、
前記第１物体又は前記第２物体上の第１マーク及び該第１マークに近接させて配置される第２マークに光ビームを照射する照射系と、
前記光ビームを照射することにより前記２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又は前記２つのマークからの所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを受光する受光光学系と、
前記受光された光を複数の波長別に分光する分光光学系と、
前記分光された光を該複数の波長別に光電変換する光電センサと、
前記光電センサの出力に基づいて、前記２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１３】  前記第２マークが形成された指標部材と、
前記指標部材の前記第２マークを前記第１マークに近接させて配置するステージ機構とをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】  前記第１マークと前記第２マークとはピッチが異なることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の露光装置。
【請求項１５】  リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項９又は１０に記載の露光方法を用いてデバイスパターンを感光体に転写することを特徴とするデバイス製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明による位置情報計測方法は、２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測方法において、その２つのマークとして互いにピッチの異なる第１マーク（２５Ａ；ＷＭ１；ＷＭ）及び第２マーク（２８Ａ；ＲＭ１；５５）を用い、その２つのマークに光ビームを照射し、その２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光、又はその２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束（２２）よりなる光のみを複数の波長別に分光し、この分光された光をこの複数の波長別に検出する第１工程（ステップ１０２〜１０５）と、その第１工程の検出結果に基づいてその２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第２工程（ステップ１０６）とを有するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
次に、本発明による位置情報計測装置は、２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求めるための位置情報計測装置において、その２つのマークに光ビームを照射する照射系と、その光ビームを照射することによりその２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又はその２つのマークからの所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを受光する受光光学系と、その受光された光を複数の波長別に分光する分光光学系と、その分光された光を該複数の波長別に光電変換する光電センサと、その光電センサの出力に基づいて、その２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置（８；８Ａ）とを有し、その２つのマークは互いにピッチの異なるマーク（２５Ａ，２８Ａ）であるものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明による露光方法は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光方法において、その第１物体又はその第２物体上の第１マーク（ＷＭ１；ＷＭ）に近接させて第２マーク（ＲＭ１；５５）を配置する第１工程と、その第１マーク及びその第２マークに光ビームを照射し、その２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又はその２つのマークから所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを複数の波長別に分光し、この分光された光をこの複数の波長別に検出する第２工程（ステップ１０２〜１０５）と、その第２工程の検出結果に基づいてその２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める第３工程（ステップ１０６）と、その第３工程で求められた情報に基づいて、その第１物体とその第２物体との位置合わせを行う第４工程とを有するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、その第１マークとその第２マークとはピッチが異なっていてもよい。これによって、その第１及び第２マークの位置ずれ量をモアレパターンに拡大して容易に検出できる。
また、本発明による露光装置は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光装置において、その第１物体又はその第２物体上の第１マーク（ＷＭ１；ＷＭ）及びこの第１マークに近接させて配置される第２マーク（ＲＭ１；５５）に光ビームを照射する照射系と、その光ビームを照射することによりその２つのマークから発生する所定の一つの次数の回折光又はその２つのマークからの所定の一つの方向に発生する光束よりなる光のみを受光する受光光学系と、その受光された光を複数の波長別に分光する分光光学系と、その分光された光を該複数の波長別に光電変換する光電センサと、その光電センサの出力に基づいて、その２つのマークの相対位置ずれに関する情報を求める演算装置（８；８Ａ）とを有するものである。本発明によれば、スキャタロメトリ方式で２つのマークの相対位置ずれ量を計測できる。
【国際調査報告】
2004107415.tif 000012
2004107415.tif 000013
2004107415.tif 000014
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