JP2005167139A - 波長選択方法、位置検出方法及び装置、並びに、露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アライメントマークの非対称性による影響を低減し、高精度に位置検出を行うことができる波長選択方法、位置検出装置及び方法、並びに、露光装置を提供する。
【解決手段】 レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被検出体の位置を検出する際に使用される光の波長を選択する波長選択方法であって、複数の波長の光を前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストに照射して、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率を計測するステップと、前記計測ステップで計測した前記反射率が極大となる波長又は前記反射率が極大となる波長から所定の範囲の波長を有する光を選択するステップとを有することを特徴とする波長選択方法を提供する。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、一般には、位置検出装置及び方法に係り、特に、ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＣＣＤ、磁気ヘッド等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置において、ウェハ等の物体の位置を検出する位置検出装置及び方法に関する。本発明は、例えば、レチクルとウェハとの相対的な位置合わせなどに好適である。

近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなってきている。半導体素子を製造するためのフォトリソグラフィー（焼き付け）方法としては、レチクル又はマスク（本出願では、これらの用語を交換可能に使用する。）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。

投影露光装置の解像度（転写できる最小の寸法）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い、投影光学系のＮＡを上げると共に、露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））からＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）、更に、より短波長紫外線光のＦ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光と短波長化が進められている。また、投影光学系のＮＡを大きくすることに伴う露光装置の焦点深度不足の問題を解決する平坦化技術として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセス等も導入されている。

一方、投影露光装置では、回路パターンの微細化（即ち、解像度の向上）に伴い、レチクルとウェハの相対的な位置を合わせるアライメントについても高精度化が要求されている。アライメントに必要な精度は、一般に、回路線幅の１／３以下とされており、例えば、現状の１８０ｎｍデザインにおける必要精度は、その１／３の６０ｎｍである。

レチクルとウェハの各ショットとのアライメントは、レチクル上の回路パターンと同時にウェハに露光転写された各ショットに対応してアライメントマークの位置を検出することにより行われる。アライメントマークは、光学系を介してアライメントマークからの光をＣＣＤカメラで受光し、得られた電気信号を種々のパラメーターを用いて信号処理することによりその位置を検出している。そして、かかる検出結果に基づいて、ウェハをレチクルに対して位置決めすることにより行われる（例えば、特許文献１参照。）。検出結果とは、具体的には、ウェハ倍率、ウェハ回転、シフト量等が挙げられる。

半導体産業の現状において、ウェハでの重ね合わせ精度を高精度化することは、半導体素子の性能及び製造の歩留まり（スループット）を向上させる上で露光装置に求められる必須の課題であると言える。しかしながら、ウェハプロセス起因の誤差（ＷＩＳ：Ｗａｆｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）によって検出結果に大きな誤差（アライメント信号の非対称性）を生じ、アライメント精度が劣化してしまう場合がある。その要因は、アライメントマークの非対称性やレジストの非対称性などが挙げられる。

このようなマーク非対称性への対応策として、例えば、（１）アライメントマーク上の薄膜干渉の影響を抑えるために照明波長の波長幅を広く取る方法、（２）先行ウェハ数枚（センダヘッド）を利用してアライメント後に露光した結果を評価し、アライメントオフセット量として露光装置にフィードバックして後のウェハを露光する方法、（３）複数の波長の光を照明してアライメント信号のコントラストが最大となる波長を使用してアライメントを行う方法などが提案されている。
特開平６−２６０３９０号公報

しかし、（１）の方法を用いてレジストの薄膜干渉の影響を完全に除去するためには、今後のレジスト厚の薄膜化（例えば、２００ｎｍ乃至３００ｎｍ）を考えると、現行の照明波長幅（約２００ｎｍ）の２倍程度の波長幅にする必要が生じてくる。この場合、アライメント光学系では、その波長幅に対して色収差補正を施すことが必要であるが、各波長に対する結像位置及び結像倍率を同時に補正することは技術的に非常に困難であり、実現の可能性が低い。

また、（２）の方法では、オフセット算出用に複数の無駄なウェハ（ＮＰＷ：Ｎｏｎ−Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｗａｆｅｒｓ）が発生し、特に、導入の始まっている３００ｍｍウェハは１枚当たりのコストが高いため、デバイス製造のコストパフォーマンスを悪化させる原因になる。更に、製造プロセスが変動した場合に、アライメントマークの段差及び幅変動が発生するため、アライメントオフセットでは取りきれないばらつき誤差が生じる。

一方、（３）の方法は、最も実現の可能性が高く、ＮＰＷも増加しないが、アライメント信号のコントラストが最も高い波長が、最もアライメントマークの非対称性誤差を発生しない波長と対応しているとは限らない。換言すれば、アライメント信号のコントラストが最大となる波長の光を用いたアライメントは、アライメントマークの非対称性による誤差を最小限にするものではない。

そこで、本発明は、アライメントマークの非対称性による影響を低減し、高精度に位置検出を行うことができる波長選択方法、位置検出装置及び方法、並びに、露光装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての波長選択方法は、レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被検出体の位置を検出する際に使用される光の波長を選択する波長選択方法であって、複数の波長の光を前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストに照射して、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率を計測するステップと、前記計測ステップで計測した前記反射率が極大となる波長又は前記反射率が極大となる波長から所定の範囲の波長を有する光を選択するステップとを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての波長選択方法は、レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被検出体の位置を検出する際に使用される光の波長を選択する波長選択方法であって、前記レジストの光学定数及び膜厚毎に前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率が極大となる光の波長を予め記憶するステップと、前記レジストの光学定数及び膜厚を取得するステップと、前記取得ステップで取得した前記レジストの光学定数及び膜厚に対応する前記レジストの反射率が極大となる光の波長を、前記記憶ステップで記憶した前記光の波長から選択するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての位置検出方法は、レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被検出体の位置を検出する位置検出方法であって、上述の波長選択方法を用いて選択した波長の光を用いて前記アライメントマークを照射するステップと、前記照射ステップで照射された前記アライメントマークから反射される光から前記信号を生成するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての位置検出装置は、レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被処理体の位置を検出する位置検出装置であって、複数の波長の光のうち、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率が極大となる波長の光を選択する選択手段と、前記選択手段が選択する前記波長の光から生成される前記信号に対して、前記アライメントマークの位置を決定するための処理を行う信号処理手段とを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての位置検出装置は、上述の波長選択方法を行うことができる処理手段を有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を介して被処理体上に露光する露光装置であって、上述の位置検出装置を有し、前記位置検出装置を利用して前記被処理体の位置合わせを行うことを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光方法は、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を介して被処理体上に露光する露光方法であって、上述の波長選択方法で選択された波長の光を用いて、前記被処理体の位置合わせを行うステップと、位置合わせが行われた前記被処理体に前記パターンを投影するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、アライメントマークの非対称性による影響を低減し、高精度に位置検出を行うことができる波長選択方法、位置検出方法及び装置、並びに、露光装置を提供することができる。

まず、本発明者は、ライメントマークの非対称性による影響を低減し、高精度に位置検出を行うことができる波長選択方法、位置検出方法及び装置、並びに、露光装置を提供するにあたり、アライメント信号のコントラストが最も高い波長とアライメントマークの非対称性誤差を最も発生しにくい波長との関係について鋭意検討した。

図１に示すようなモデルを用いて、アライメントマーク上に塗布されるレジストの塗布むらの非対称性によるアライメントマークの計測誤差（アライメント誤差）とアライメント信号のコントラストの解析を行った。図１は、アライメントマークＡＭの形状を示す断面図であり、レジストＰＲがアライメントマークＡＭに対して計測方向にＳｆずれた形状をしている。スピンコートによりウェハＷＰにレジストＰＲを塗布する場合、レジストＰＲは中心から外周方向に放射状に流れるため、図１に示すように、アライメントマークＡＭの段差付近で塗布むらが発生する。

図１に示すアライメントマークＡＭの像をシミュレーションした結果を図２に示す。図２を参照するに、アライメントマークＡＭを照明するアライメント光の波長によってアライメント信号のコントラストが変化している。

図３は、照明するアライメント光の波長に対するアライメント信号のコントラストとアライメント誤差との関係を示す図である。図３を参照するに、アライメント光の波長が５４０ｎｍのとき、コントラストは最大となるがアライメント誤差はゼロにならず、アライメント光の波長が５８０ｎｍのとき、アライメント誤差がゼロとなり最小となる。以上のことから、本発明者は、コントラストが最大となる波長のアライメント信号が、アライメント誤差を最小にするとは限らないことを発見した。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図４は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示すブロック図である。なお、図４において、回路パターンが形成されたレチクルＲＣを照明する照明装置は省略されている。

露光装置１は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクルＲＣに形成された回路パターンをウェハ１００に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート」方式とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。

露光装置１は、図４に示すように、所望のパターン（回路パターン等）の描画されたレチクルＲＣを縮小投影する投影光学系１０と、前工程で下地パターン及びアライメントマーク１１０の形成されたウェハ１００を保持するウェハチャック２５と、ウェハ１００を所定の位置に位置決めするウェハステージ２０と、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の位置を計測するアライメント光学系２００と、アライメント信号処理部３０と、制御部４０とを有する。なお、アライメント光学系２００、アライメント信号処理部３０及び制御部４０は、協同して、ウェハ１００の位置を検出する位置検出装置として機能する。

レチクルＲＣは、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクルＲＣから発せられた回折光は、投影光学系１０を通りウェハ１００上に投影される。レチクルＲＣとウェハ１００とは、投影光学系１０を介して光学的にほぼ共役な位置に配置される。本実施形態の露光装置１は、スキャナーであるため、レチクルＲＣとウェハ１００を縮小倍率比の速度比でスキャンすることにより、レチクルＲＣのパターンをウェハ１００上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクルＲＣとウェハ１００を静止させた状態で露光が行われる。

投影光学系１０は、レチクルＲＣ上のパターンを反映する光をウェハ１００上に投影する光学系である。投影光学系２０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。

ウェハ１００は、被処理体であり、図６に示すアライメントマーク１１０が形成されており、その上には、フォトレジストが塗布されている。ウェハ１００は、液晶基板その他の被処理体を広く含む。

ウェハステージ２０は、ウェハチャック２５を介してウェハ１００を支持する。ウェハステージ２０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージ２０は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にウェハ１００を移動することができる。レチクルＲＣとウェハ１００は、例えば、同期走査され、ウェハステージ２０と図示しないレチクルステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージ２０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ及び投影光学系１０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。

アライメント光学系２００は、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０を検出し、ウェハ１００の位置を計測する。図５は、図４に示すアライメント光学系２００の主要構成要素を示すブロック図である。図５は、ウェハ１００のＸ方向の位置を検出する光学系の例であり、Ｙ方向についてはＺ軸周りに９０度回転したものを用いればよい（アライメントマーク１１０もＸ方向用マークをＸ軸周りに９０度回転したものを用いる）ので、以下、ウェハ１００のＸ方向の位置を検出する光学系で説明する。

アライメント光学系２００は、照明系２１０と、結像系２２０とで構成され、アライメント光源２１１からの照明光（アライメント光）は、レンズ２１２で拡大及び平行光とされ、任意の波長を選択的に透過させる波長選択手段２５０を通り、再度、レンズ２１３で集光される。この間、可変開口絞り２１４により照明光のコヒーレンシー（σ）を調整する。アパーチャ２１５は、ウェハ１００と共役な位置に配置され、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の周辺の領域に不要な光が照明されないように視野絞りの機能を有する。

レンズ２１３により集光された光は、レンズ２１６で平行光にされ、ビームスプリッタ２２１で反射し、レンズ２２２を通り、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０を照明する。アライメントマーク１１０からの反射光は、レンズ２２２、ビームスプリッタ２２１、レンズ２２３、２２４及び２２５を通り、ラインセンサー２２６で受光される。結像系２２０の開口数（ＮＡ）は、可変開口絞り２２７により、調整することができる。アライメントマーク１１０は、１００倍程度の結像倍率で拡大され、ラインセンサー２２６に結像される。なお、ラインセンサー２２６には、２次元エリアセンサーを用いることもできる。エリアセンサーを用いることで、Ｘ方向用及びＹ方向用のアライメントマークの両方を検出することが可能となる。

アライメントマーク１１０は、各ショットのスクライブライン上に配置されている。図６は、アライメントマーク１１０の形状の一例を示す図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図である。アライメントマーク１１０は、図６に示すように、計測方向であるＸ方向に４μｍ、非計測方向２０μｍの矩形のマークエレメント１１２をＸ方向に２０μｍピッチで４つ並べている。また、マークエレメント１１２は、図６（ｂ）に示すように、エッチングにより矩形の輪郭部分が０．６μｍの凹形状の線幅で構成された断面構造をしている。また、実際には、アライメントマーク１１０上にレジストが塗布されているが、図６では図示を省略している。

図６に示すアライメントマーク１１０を用いた場合、アライメント光学系２００のレンズ２２２乃至２２５のＮＡに入らない大きな角度のエッジ部での散乱光の発生や、エッジ部での散乱光の干渉により、ラインセンサー２２６で撮像された像は、図７のようになるのが一般的である。アライメントマーク１１０は凸部が暗く又は明るくなる。これは、明視野画像で多く観察される像であり、その特徴と言える。ここで、図７は、図６に示すアライメントマーク１１０を光学的に検出した場合の典型的な検出結果を示す図である。

このように撮像されたアライメントマーク１１０の画像は、アライメント信号処理部３０で処理される。アライメント信号処理部３０は、本実施形態では、テンプレートマッチング法を用いて、アライメントマーク１１０の位置を算出する。テンプレートマッチング法は、図８（ｂ）に示す取得した信号Ｓと、図８（ａ）に示す予め装置で持っているモデル信号（テンプレート）Ｔとの相関演算で、最も相関が高い位置をアライメントマークの中心として検出する。図８（ｃ）に示す相関値の関数Ｅにおいて、ピーク画像から左右に数画素の領域の重心画素位置を求めることにより、１／１０画素乃至１／５０画素の分解能を達成できる。ここで、図８は、図７に示す検出結果に適用可能なテンプレートマッチング法を説明するための図である。

テンプレートマッチング法は、以下の数式１で表される。

ここで、Ｓはセンサーで取得した信号、Ｔはモデル信号、Ｅは相関結果である。信号Ｓ、モデル信号Ｔ、相関値Ｅの関係を図示すると、図８のようになる。図８では、４つのマークエレメント１１２のうち、１つのマークエレメント像についての処理方法を示している。以下同様に、他の３つのマークエレメント像についても、テンプレートマッチング法により、各マークエレメント像のセンサー上での位置を検出する。

テンプレートマッチング法により、マークエレメント像の中心位置Ｘ１（ｎ）、Ｘ２（ｎ）、Ｘ３（ｎ）及びＸ４（ｎ）を求める（単位は画素）。ここで、ｎは、テンプレート番号である。４つのマークエレメント像の中心位置Ｘ１（ｎ）乃至Ｘ４（ｎ）を平均化することで、以下の数式２で示すアライメントマーク１１０全体の中心座標Ｘａ（ｎ）が求まる。

その結果、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の位置ずれＸｗ（ｎ）は、アライメント光学系２００の結像倍率をＭ、ラインセンサー２２６のアライメント計測方向の画素ピッチをＰｘとすれば、以下の数式３で表される。

数式３に基づいて、ラインセンサー２２６で得られたベストフォーカス像信号からのアライメントマーク１１０の位置ずれ量Ｘ１と、ラインセンサー２２６からのアライメントマーク１１０の位置ずれ量Ｘ２を求める。かかる位置ずれ量Ｘ１及びＸ２を用いて、アライメントマーク１１０の位置Ｘを決定しているが、この処理方法については後で詳細に説明する。

続いて、アライメントマーク１１０の位置の計測値を基にして、ウェハ１００のアライメントを行う方法について説明する。本実施形態では、グローバルアライメント（ＡＧＡ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌｏｂａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を適用している。グローバルアライメントは、ウェハ上の全チップ（ショット）の内、数ショットを選択して（選択したショットをサンプルショットと呼ぶ）、選択したショット内にあるアライメントマークの位置を検出して行われる。

図９は、露光装置１のウェハステージ２０のＸＹ座標系に対して、ウェハ１１０上のショット配列がずれている様子を示す図である。ウェハ１１０のずれとしては、図９に示すように、Ｘ方向のシフトＳｘと、Ｙ方向のシフトＳｙと、Ｘ軸に対する傾きθｘと、Ｙ軸に対する傾きθｙと、Ｘ方向の倍率Ｂｘと、Ｙ方向の倍率Ｂｙの６つのパラメーターで示すことができる。なお、Ｘ方向及びＹ方向の倍率Ｂｘ及びＢｙは、露光装置１のウェハステージ送りを基準として、ウェハ１１０の伸縮を表し、半導体プロセスの成膜やエッチング等でウェハ１１０に熱を加えることにより引き起こされる。

ここで、計測したＡＧＡの各サンプルショットの計測値をＡｉ、サンプルショットのアライメントマーク１１０の設計位置座標をＤｉとして、以下の数式４及び５で定義する。ここで、ｉは、計測ショット番号である。

ＡＧＡでは、上述したウェハの位置ずれを示す６つのパラメーターＳｘ、Ｓｙ、θｘ、θｙ、Ｂｘ及びＢｙを用いて、以下の数式６で表される１次の座標変換Ｄ’ｉを行う。

数式６では、説明を簡単にするために、θｘ及びθｙは微少量（≒０）、Ｂｘ及びＢｙはＢｘ＝Ｂｙ≒１であるためｃｏｓθ＝１、ｓｉｎθ＝０、θｘ×Ｂｘ＝θｘ、θｙ×Ｂｙ≒θｙ等の近似を用いた。

図１０は、数式６に示す１次の座標変換を行う様子を模式的にベクトルで示した図である。図１０を参照するに、Ｗで示す位置にウェハ１１０上のアライメントマーク１１０があり」、設計上の位置であるＭの位置からＡｉだけずれており、座標変換Ｄ’ｉを行うと、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の位置ずれ（残差）Ｒｉは、以下の数式７で表される。

ＡＧＡでは、各サンプルショットでの残差Ｒｉが最小になるように最小２乗法を適用している。即ち、以下に示す数式８及び数式９から、残差Ｒｉの平均２乗和を最小とするパラメーターＳｘ、Ｓｙ、θｘ、θｙ、Ｂｘ及びＢｙを算出する。

数式８及び９に、各サンプルショットでの計測値（ｘｉ，ｙｉ）及びアライメントマーク１１０の設計位置（Ｘｉ，Ｙｉ）を代入して、パラメーターＳｘ、Ｓｙ、θｘ、θｙ、Ｂｘ及びＢｙを求め、求めたパラメーターを基に、ウェハ１１０上の各ショットのアライメントを行った後に露光が実施される。

次に、図５に示すアライメント光学系２００の波長選択手段２５０について説明する。図１１は、図５に示すアライメント光学系２００の波長選択手段２５０の構成の一例を示す平面図である。図１１を参照するに、本実施形態の波長選択手段２５０は、円盤２５２の同一半径上に１０個のバンドパス干渉フィルタ２５４ａ乃至２５４ｊが設けられており、円盤２５２を回転させて、任意のバンドパス干渉フィルタ２５４ａ乃至２５４ｊを照明光の光路上に配置することにより、任意の波長の照明光でアライメントマーク１１０を照明することができる。図１２は、図１１に示す波長選択手段２５０のバンドパス干渉フィルタ２５４ａ乃至２５４ｊの分光特性を示す図である。図１２を参照するに、本実施形態では、バンドパス干渉フィルタ２５４ａ乃至２５４ｊは、透過波長幅が約３０ｎｍで、透過中心波長が２０ｎｍずつ異なった特性を持つように構成している。

また、波長選択手段２５０は、例えば、複屈折板と強誘電性液晶セルの組み合わせを用いて作製したバンドパスフィルタを用いることもできる。更に、波長を可変とするＴｉサファイアレーザーを用いることも可能であり、或いは、異なる波長の光源を複数用いてもよい。

以下、アライメントマーク１１０の形状に非対称性の誤差がある場合の最適な波長選択方法について説明する。図１３は、アライメントマーク１１０の形状を示す断面図であり、レジスト１２０がアライメントマーク１１０に対して計測方向にＳｆだけずれた非対称な形状をしている。レジスト１２０の膜厚Ｒｔとしては、３２０ｎｍ、３６８ｎｍ、４１６ｎｍ、４６４ｎｍを使用し、照明光（アライメント光）の波長に対するアライメントマーク像のシミュレーション結果からアライメント信号を算出して、上述のテンプレートマッチング法により、アライメントマーク１１０の位置を求めた。アライメント誤差は、ウェハ１００のアライメントマーク１１０の位置と、アライメント信号から求めたアライメントマーク１１０の位置（検出値）との差分としている。

図１４（ａ）は、アライメント光の波長と、アライメント誤差との関係を示す図である。図１４（ａ）において、横軸はアライメント光の波長であり、縦軸はアライメント誤差（図１３において、レジスト１２０のシフト量に対するアライメント誤差の傾きを求めたもの）である。図１４（ａ）に示されるように、レジスト１２０の膜厚に応じて、アライメント誤差がゼロとなるアライメント光の波長が存在する。これは、レジスト１２０の塗布むらがあっても、アライメント誤差がゼロとなるアライメント光の波長を選択することによって、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の位置を正確に検出することが可能となることを意味する。従って、上述したように、波長選択手段２５０によって、アライメント光の波長を２０ｎｍピッチで変更できることが好ましいことがわかる。

アライメント誤差がゼロとなる波長を選択する方法として、本発明者は、マークエレメント１１２以外の部分にあるレジスト１２０、即ち、非マーク部Ｂ（図１３に示す領域Ｂ）に注目した。ここで、非マーク部Ｂは、アライメントマーク１１０の領域内又はその近傍において、マークエレメント１１２のエッジ部から所定距離だけ離れた領域の膜厚変化や膜構造変化が無い反射率が一定となる領域と定義する。本実施形態のように、複数のマークエレメント１１２から構成されるアライメントマーク１１０の場合は、マークエレメント１１２間の中心位置を非マーク部Ｂとすることが好ましい。

図１４（ｂ）は、図１３に示す非マーク部Ｂの反射率の分光特性を示す図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）を参照するに、非マーク部Ｂの反射率の変化が少ない領域、即ち、反射率が極大となる波長又は反射率が極小となる波長でのアライメント誤差が最小となっている。これは、アライメントマーク１１０のマークアライメント１１２のエッジ部両側において、レジスト１２０の膜厚の差による非対称性があっても、そのレジスト１２０の膜厚による反射率の差が僅かであるためアライメント信号も非対称にならない、又は、非対称量が小さいため誤差が極めて小さく、アライメントマーク１１０の位置を検出することができるようになったためと考えられる。なお、非マーク部Ｂの反射率が極大又は極小となる波長でアライメント誤差が最小となったが、非マーク部Ｂの反射率が極小となる波長の場合、明視野照明ではアライメント信号のコントラストが低下するため、非マーク部Ｂの反射率が極大となる波長を用いることが好ましい。

次に、非マーク部Ｂの反射率が極大となる波長を求める方法について説明する。第１の方法としては、アライメント信号を取得し、非マーク部Ｂの光量を比較する方法である。アライメントマーク１１０の形成されたウェハ１００にレジスト１２０を塗布した後、かかるウェハ１００に上述のＡＧＡを複数の波長に対して行い、各波長、各サンプルショットに対してアライメント信号を取得する。続いて、波長λごとに全サンプルショットの非マーク部Ｂのアライメント信号の強度の平均値Ｉｓｉｎ（λ）を求める。なお、各波長のアライメント光の入射光量や、各波長に対するアライメント光学系２００内での透過率を較正するため、ウェハステージ２０上に設置してある分光反射率Ｒｒｅｆ（λ）が、既知の基準マーク台をアライメント光学系２００で撮像して、同様に、波長ごとにアライメント信号の強度Ｉｒｅｆ（λ）を予め取得しておく。

これにより、非マーク部Ｂの反射率Ｒ（λ）は、以下の数式１０で求めることができる。

数式１０により、各波長λでの非マーク部Ｂの反射率Ｒ（λ）を求めて、極大の反射率となる波長を選択し、かかる波長を有するアライメント光を用いるようにしている。

なお、非マーク部Ｂの反射率を算出するにあたり、アライメント信号を生成するラインセンサー２２６を使用せず、図１５に示すように、アライメント光学系２００のアライメント光源２１１からの照明光を一部分割し、アライメントマーク１１０の非マーク部Ｂのみを照射し、その反射光をフォトダイオード３１０で計測する反射率計測部３００を設けてもよい。また、アライメント信号を取得するためのウェハ１００については、最適な（即ち、非マーク部Ｂでの反射率が極大をとる）波長が選択された後に、かかる波長を有するアライメント光を用いてアライメントを行った後、露光を行うようにしてもよい。ここで、図１５は、反射率計測部３００の構成の一例を示すブロック図である。

次に、非マーク部Ｂの反射率が極大となる波長を求める第２の方法は、反射率をアライメントマーク１１０を構成している材料の屈折率及び膜厚（即ち、レジスト１２０の屈折率及び膜厚）から計算により求める方法である。図１６に示すように、レジスト１２０の屈折率をｎ１、ウェハ１００の屈折率をｎ２とすると、反射率Ｒｉは、以下の数式１１で求めることができる。図１６は、ウェハ１１０及びレジスト１２０の屈折率及び膜厚を示す図である。

ここで、δｉは、レジスト１２０の表面１２０ａの反射光と、レジスト１２０の裏面１２０ｂの反射光との光路長差に相当する位相差であり、以下の数式１２で示される。

但し、ｄ１はレジスト１２０の膜厚、θｉはレジスト１２０からウェハ１００への入射角度である。

ウェハ１００に対して、照明光が垂直入射した場合、反射率が極大となる波長λは、以下の数式１３及び数式１４から求まる。

更に厳密には、実際のアライメント光学系２００では、パーシャルコヒーレント照明を用いる場合が多いので、垂直入射だけではなく、コヒーレンシーσ分の斜入射角度を考慮した計算をすることが好ましい。

垂直入射光に比べて斜入射光では、レジスト１２０の表面１２０ａの反射光と、レジスト１２０の裏面１２０ｂでの反射光との光路長差が長くなるため、反射率が極大となる波長が垂直入射に比べて短波長側に数ｎｍ程度シフトする。図１６に示すように、コヒーレンシーσ分に相当する入射光光線数をＪ、入射角度に相当する入射光線番号をｉとして、各入射角度ごとに数式１１に基づいて反射率Ｒｉを算出し、以下の数式１５に示すように、平均値として反射率Ｒを求め、その反射率が極大となる波長を求めるのが厳密な算出方法である。

数式１３、数式１４又は数式１５によって求めた反射率が極大となる波長に対して、アライメント光学系２００に設置されている波長選択手段２５０が有するバンドパス干渉フィルタ２５４ａ乃至２５４ｊのうち、最も近い中心波長となるバンドパス干渉フィルタ２５４ａ乃至２５４ｊを選択してアライメントを行うようにしている。なお、反射率が極大となる波長から所定の範囲内にある波長のアライメント光を用いてアライメントを行ってもよい。所定の範囲とは、反射率が極大となる波長から３０ｎｍ程度である。また、本実施形態では、二層構造（即ち、ウェハ１００とレジスト１２０）による反射率の算出を説明したが、アライメントマーク１１０が多層膜で構成される場合においても、公知の多層膜反射率の計算式により同様に求めることが可能である。

なお、露光装置１に、ユーザーがアライメントマーク１１０（レジスト１２０）を構成する材質の光学定数及び膜厚を入力する入力部と、入力された光学定数と膜厚を用いて、非マーク部での反射率が極大となる波長を自動的に算出する算出部とを設けてもよく、アライメントマーク１１０により最も非対称性の影響を受けにくい波長のアライメント光を自動的に選択してアライメントを行うようにしてもよい。なお、レジスト１２０の光学定数及び膜厚ごとに非マーク部での反射率が極大となるアライメント光の波長を予めデータベース等で記憶しておき、レジスト１２０の情報を取得することで、かかるデータベースから非マーク部での反射率が極大となるアライメント光の波長を選択してもよい。

本実施形態では、アライメント信号からアライメントマーク１１０の位置を検出する信号処理方式として、テンプレートマッチング法を適用した例で説明したが、折り返し対称テンプレートマッチング法などの別の信号処理方式を用いてもよい。本発明の波長選択方法を用いることで、アライメントマーク１１０の非対称性によるアライメント信号の誤差が低減され、高精度なアライメントを行うことができる。

更に、本実施形態では、アライメントマーク１１０の非対称性として、レジスト１２０の塗布むらの場合を例に説明したが、アライメントマーク１１０の非対称性はレジスト１２０に限らず、アライメントマーク１１０上に成膜された半透明膜の膜厚が非対称になる場合においても同様の効果が得られる。

アライメント信号のコントラストが最大となるアライメント光を用いた場合にアライメント誤差が除去しきれなかったものに対して、各波長に対する非マーク部の反射率の変化を図１７に示す。図１７を参照するに、非マーク部の反射率は、アライメント光の波長が５８０ｎｍのときに最大となり、アライメント誤差がゼロになる波長と一致していることがわかる。即ち、本発明の波長選択方法は、アライメント信号のコントラストによってアライメント光の波長を選択する場合に比べて、効果的にアライメント誤差を低減できる方法であるといえる。ここで、図１７は、アライメント光の波長に対する反射率及びアライメント信号のコントラストと、アライメント誤差の関係を示す図である。

以上の説明では、複数の波長のアライメント光をアライメント光学系２００の照明系２１０で時系列的に変更してアライメントマーク１１０を照明する例を示したが、以下の実施形態では、照明系２１０側では、複数の波長のアライメント光で同時にアライメントマーク１１０を照明し、結像系２２０側で異なる波長の信号に分離するアライメント光学系２００Ａを説明する。

図１８は、アライメント光学系２００Ａの主要構成要素を示すブロック図である。図１８を参照するに、複数の波長の光を発するアライメント光源２１１Ａからの照明光は、レンズ２１２で拡大及び平行光とされ、再度、レンズ２１３で集光される。この間、可変開口絞り２１４により照明光のコヒーレンシー（σ）を調整する。アパーチャ２１５は、ウェハ１００と共役な位置に配置され、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の周辺の領域に不要な光が照明されないように視野絞りの機能を有する。

レンズ２１３により集光された光は、レンズ２１６で平行光にされ、ビームスプリッタ２２１で反射し、レンズ２２２を通り、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０を照明する。アライメントマーク１１０からの反射光は、レンズ２２２、ビームスプリッタ２２１、レンズ２２３、２２４及び２２５を通り、ラインセンサー２２６で受光される。

更に、結像系２２０の光路上には、ダイクロイックミラー２２８及び２２９が配置され、ダイクロイックミラー２２８で反射した光は、レンズ２２５Ａを介してラインセンサー２２６Ａで、ダイクロイックミラー２２９で反射した光は、レンズ２２５Ｂを介してラインセンサー２２６Ｂで受光される構成となっている。

ダイクロイックミラー２２８の分光反射率特性は、図１９に示すＲＬのようになっており、中心波長λｃ１＝０．５μｍで波長幅５０ｎｍの光を効果的に反射させ、それより長波長側の光を効果的に透過させるように設計してある。従って、ラインセンサー２２６Ａで生成されるアライメント信号は、中心波長λｃ１＝０．５μｍで波長幅５０ｎｍの光から形成されたものとなる。

また、ダイクロイックミラー２２９の分光反射率特性は、図１９に示すＭＬのようになっており、中心波長λｃ３＝０．６１μｍで波長幅５０ｎｍの光を効果的に反射させ、それより長波長側の光を効果的に透過させるように設計してある。従って、ラインセンサー２２６Ｂで生成されるアライメント信号は、中心波長λｃ３＝０．６１μｍで波長幅５０ｎｍの光から形成されたものとなる。

ダイクロイックミラー２２８及び２２９を透過してラインセンサー２２６で受光される光は、図１９に示すＴＬのように、中心波長λｃ２＝０．５５５μｍで波長幅５０ｎｍの光になる。ここで、図１９は、図１８に示すダイクロイックミラー２２８及び２２９の分光反射特性を示す図である。

このように、アライメント光学系２００Ａでは、３つのラインセンサー２２６、２２６Ａ及び２２６Ｂで、波長が０．５０μｍ、０．５５５μｍ及び０．６１μｍの異なる波長のアライメント信号を同時に形成することが可能となる。アライメント光学系２００Ａは、アライメント光学系２００に比べて、結像系２２０の構成が複雑になるが、異なる波長の光によるアライメント信号を同時に生成することができるため、スループットが有利になるという効果を有する。更に、ダイクロイックミラーを用いて、波長幅を限定しているため、分光された後の光路上に、限定された波長幅のみに対応した色収差補正手段を配置することが可能となり、色収差の補正が容易であるという効果も有する。なお、本実施形態では、３つの異なる波長の光を使用する例を説明したが、ダイクロイックミラーの枚数を増やすことで、細かい波長ピッチで更に多くの波長のアライメント信号を得ることも可能である。

図２０は、図１８に示すアライメント光学系２００Ａの変形例であるアライメント光学系２００Ｂの主要構成要素を示すブロック図である。アライメント光学系２００Ｂは、センサー２３０に２次元のエリアセンサーを用いて、アライメントマーク１１０の計測方向と垂直方向に分光するように構成していることが特徴である。

図２０を参照するに、複数の波長の光を発するアライメント光源２１１Ａからの照明光は、レンズ２１１で拡大及び平行光とされ、再度、レンズ２１３で集光される。この間、可変開口絞り２１４により照明光のコヒーレンシー（σ）を調整する。アパーチャ２１５は、ウェハ１００と共役な位置に配置され、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の周辺の領域に不要な光が照明されないように視野絞りの機能を有する。

レンズ２１３により集光された光は、レンズ２１６で平行光にされ、ビームスプリッタ２２１で反射し、レンズ２２２を通り、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０を照明する。アライメントマーク１１０からの反射光は、レンズ２２２、ビームスプリッタ２２１、レンズ２２３、２２４及び２２５を通り、エリアセンサー２３０で受光される。

更に、結像系２２０の光路上には、アライメントマーク１１０と共役な位置に、図２１に示すような、バンドパスフィルタ２３１が配置されている。バンドパスフィルタ２３１は、図２１に示すように、アライメントマーク１１０の計測方向と垂直な方向に、帯状の３種類の多層膜２３１ａ乃至２３１ｃを透明基板上に成膜することで構成される。本実施形態では、多層膜２３１ａ乃至２３１ｃの透過帯域は、４８０ｎｍ乃至５２０ｎｍ、５２０ｎｍ乃至５６０ｎｍ、５６０ｎｍ乃至６００ｎｍとなるように設計されている。バンドパスフィルタ２３１は、アライメントマーク１１０と共役な位置に配置されているため、アライメントマーク１１０の像１１０ｚがバンドパスフィルタ２３１上に結像する。ここで、図２１は、図２０に示すアライメント光学系２００Ｂのバンドパスフィルタ２３１の構造を模式的に示す断面図である。

また、エリアセンサー２３０もアライメントマーク１１０とバンドパスフィルタ２３１と共役な位置に配置されているため、図２２に示すように、アライメントマーク１１０の像１１０ｚ及びバンドパスフィルタ２３１がエリアセンサー２３０上に再度結像する。即ち、エリアセンサー２３０上において、アライメントマーク１１０の計測方向と垂直な方向に異なる波長のアライメント光を用いてアライメントマーク１１０を照明した場合のアライメントマーク１１０の像１１０ａを得ることができる。従って、図２２に示すように、エリアセンサー２３０の信号ラインを選ぶことにより、所望の波長でのアライメント信号を得ることができる。換言すれば、アライメントマーク１１０の非マーク部の反射率が極大となる波長から所定の範囲内の波長に対応する信号ラインを選択して、かかる信号ラインから生成されるアライメント信号に信号処理を行うことで、アライメントマーク１１０の位置を高精度に検出することができる。ここで、図２２は、図２０に示すアライメント光学系２００Ｂのエリアセンサー２３０上でのアライメントマーク１１０の像１１０ｚを示す平面図である。

なお、アライメント光学系２００Ｂでは、３つの異なる波長の光を使用する例を説明したが、バンドパスフィルタ２３１を構成する多層膜の数を増やすことで、細かい波長ピッチで更に多くの波長のアライメント信号を得ることも可能である。また、バンドパスフィルタ２３１を照明系２１０側に配置することも可能である。図２０においては、アライメントマーク１１０と共役な位置であるアパーチャ２１５の位置に配置することになりアパーチャ２１５の透過部（即ち、開口部）にバンドパスフィルタ２３１を設けて、視野絞りの機能と兼用する構成としてもよい。

図２３は、図２０に示すアライメント光学系２００Ｂの変形例であるアライメント光学系２００Ｃの主要構成要素を示すブロック図である。アライメント光学系２００Ｃは、アライメント光学系２００Ｂと同様に、センサー２３０に２次元のエリアセンサーを用いているが、アライメントマーク１１０の計測方向と垂直な方向に回折格子を使用して分光するように構成していることが特徴である。

図２３を参照するに、複数の波長の光を発するアライメント光源２１１Ａからの照明光は、レンズ２１１で拡大及び平行光とされ、再度、レンズ２１３で集光される。この間、可変開口絞り２１４により照明光のコヒーレンシー（σ）を調整する。アパーチャ２１５は、ウェハ１００と共役な位置に配置され、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０の周辺の領域に不要な光が照明されないように視野絞りの機能を有する。

レンズ２１３により集光された光は、レンズ２１６で平行光にされ、ビームスプリッタ２２１で反射し、レンズ２２２を通り、ウェハ１００上のアライメントマーク１１０を照明する。アライメントマーク１１０からの反射光は、レンズ２２２、ビームスプリッタ２２１、レンズ２２３、２２４及び２２５を通り、エリアセンサー２３０で受光される。

また、レンズ２２５とエリアセンサー２３０との間には、回折格子２４０が配置されている。回折格子２４０は、アライメントマーク１１０の計測方向と垂直な方向に格子が配列されており、図２４に示すように、回折格子２４０で回折した光がエリアセンサー２３０で受光されるように構成される。エリアセンサー２３０上では、回折格子２４０の分光作用により、アライメントマーク１１０の計測方向と垂直な方向に連続的に波長が異なる光によって結像したアライメントマーク１１０の像が得られる。これにより、エリアセンサー２３０のアライメントマーク１１０の計測方向と垂直な方向の信号ラインを任意に選び、平均化することにより、任意の中心波長及び波長幅のアライメント信号を生成することができる。ここで、図２４は、図２３に示すアライメント光学系２３０Ｃの回折格子２４０の分光作用を示す断面図である。

従って、アライメントマーク１１０の非マーク部の反射率が極大となる波長から所定の範囲内の波長に対応する信号ラインを選択して、かかる信号ラインから生成されるアライメント信号に信号処理を行うことで、アライメントマーク１１０の位置を高精度に検出することができる。なお、アライメント光学系２３０Ｃでは、アライメントマーク１１０の計測方向と垂直な方向に連続して変化する波長のアライメントマークの像を形成することができるため、エリアセンサー２３０の信号ラインの数を適当に選ぶことができ、中心波長及び波長幅の自由度が高いという効果もある。

アライメント光学系２００、２００Ａ乃至２００Ｃは、アライメントを実行する上で、半導体プロセスによるアライメントマークの非対称性の影響を低減させ、アライメント精度を向上させることができ、半導体素子の製造工程において、歩留まり（スループット）を向上させることができる。

再び、図４に戻って、制御部４０は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部４０は、図示しない照明装置及びレチクルステージ、ウェハステージ２０と電気的に接続されている。制御部４０は、アライメント信号処理部３０からのアライメントマーク１１０の位置情報に基づいて、ウェハステージ２０を介してウェハ１００の位置決めを行う。ＣＰＵは、ＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置１を動作するファームウェアを格納する。

露光において、図示しない光源から発せられた光束は、図示しない照明光学系によりレチクルＲＣを、例えば、ケーラー照明する。レチクルＲＣを通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系１０によりウェハ１００上に結像される。露光装置１は、アライメント光学系２００及びアライメント信号処理部３０等によって高精度にアライメントが行われているので、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図２５及び図２６を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図２５は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図２６は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

アライメントマークの形状を示す断面図である。 図１に示すアライメントマークＡＭの像をシミュレーションした結果を示す図である。 照明するアライメント光の波長に対するアライメント信号のコントラストとアライメント誤差との関係を示す図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示すブロック図である。 図４に示すアライメント光学系の主要構成要素を示すブロック図である。 アライメントマークの形状の一例を示す図である。 図６に示すアライメントマークを光学的に検出した場合の典型的な検出結果を示す図である 図７に示す検出結果に適用可能なテンプレートマッチング法を説明するための図である。 図４に示す露光装置のウェハステージのＸＹ座標系に対して、ウェハ上のショット配列がずれている様子を示す図である。 数式６に示す１次の座標変換を行う様子を模式的にベクトルで示した図である。 図５に示すアライメント光学系の波長選択手段の構成の一例を示す平面図である。 図１１に示す波長選択手段のバンドパス干渉フィルタの分光特性を示す図である。 アライメントマークの形状を示す断面図である。 図１４（ａ）はアライメント光の波長と、アライメント誤差との関係を示す図であり、図１４（ｂ）は図１３に示す非マーク部の反射率の分光特性を示す図である。 反射率計測部の構成の一例を示すブロック図である。 ウェハ及びレジストの屈折率及び膜厚を示す図である。 アライメント光の波長に対する反射率及びアライメント信号のコントラストと、アライメント誤差の関係を示す図である。 アライメント光学系の主要構成要素を示すブロック図である。 図１８に示すダイクロイックミラーの分光反射特性を示す図である。 図１８に示すアライメント光学系の変形例であるアライメント光学系の主要構成要素を示すブロック図である。 図２０に示すアライメント光学系のバンドパスフィルタの構造を模式的に示す断面図である。 図２０に示すアライメント光学系のエリアセンサー上でのアライメントマークの像を示す平面図である。 図２０に示すアライメント光学系の変形例であるアライメント光学系の主要構成要素を示すブロック図である。 図２３に示すアライメント光学系の回折格子の分光作用を示す断面図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図２５に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 露光装置
１０ 投影光学系
２０ ウェハステージ
２５ ウェハチャック
３０ アライメント信号処理部
４０ 制御部
１００ ウェハ
１１０ アライメントマーク
１１２ マークエレメント
１２０ レジスト
２００ アライメント光学系
２１０ 照明系
２２０ 結像系
２５０ 波長選択手段
２５２ 円盤
２５４ａ乃至２５４ｊ バンドパス干渉フィルタ
２２８及び２２９ ダイクロイックミラー
２３０ エリアセンサー
２３１ バンドパスフィルタ
２３１ａ乃至２３１ｃ 多層膜
２４０ 回折格子

Claims (13)

1. レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被検出体の位置を検出する際に使用される光の波長を選択する波長選択方法であって、
   複数の波長の光を前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストに照射して、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率を計測するステップと、
   前記計測ステップで計測した前記反射率が極大となる波長又は前記反射率が極大となる波長から所定の範囲の波長を有する光を選択するステップとを有することを特徴とする波長選択方法。
2. 前記計測ステップは、前記アライメントマークから反射される光から前記信号を生成するステップと、
   前記生成ステップで生成された前記信号から光量を計測し、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率を算出するステップとを有することを特徴とする請求項１記載の波長選択方法。
3. 前記算出ステップは、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの光学定数及び膜厚から前記反射率を算出することを特徴とする請求項２記載の波長選択方法。
4. 前記選択ステップは、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの屈折率及び厚さをｎ１及びｄ１とし、前記被検出体の屈折率をｎ２とすると、
   ｎ１＜ｎ２のときに、ｎ１ｄ１＝λ／２＋ｍλ／２ （ｍ＝０，１，２，・・・）
   ｎ１＞ｎ２のときに、ｎ１ｄ１＝λ／４＋ｍλ／２ （ｍ＝０，１，２，・・・）
   を満足する波長λを有する光を選択することを特徴とする請求項１記載の波長選択方法。
5. 前記選択ステップは、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの屈折率及び厚さをｎ１及びｄ１とし、前記レジストから前記被検出体への入射角度をθｉ、Ｊを自然数とすると、
   の式から得られる反射率Ｒが最大となる波長λの光を選択することを特徴とする請求項１記載の波長選択方法。
6. 前記波長から所定の範囲は、前記反射率が極大となる波長から３０ｎｍの波長範囲であることを特徴とする請求項１記載の波長選択方法。
7. レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被検出体の位置を検出する際に使用される光の波長を選択する波長選択方法であって、
   前記レジストの光学定数及び膜厚毎に前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率が極大となる光の波長を予め記憶するステップと、
   前記レジストの光学定数及び膜厚を取得するステップと、
   前記取得ステップで取得した前記レジストの光学定数及び膜厚に対応する前記レジストの反射率が極大となる光の波長を、前記記憶ステップで記憶した前記光の波長から選択するステップとを有することを特徴とする波長選択方法。
8. レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被検出体の位置を検出する位置検出方法であって、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の波長選択方法を用いて選択した波長の光を用いて前記アライメントマークを照射するステップと、
   前記照射ステップで照射された前記アライメントマークから反射される光から前記信号を生成するステップとを有することを特徴とする位置検出方法。
9. レジストが塗布される被検出体上に形成された複数のマークエレメントから構成されるアライメントマークの像の信号を用いて前記被処理体の位置を検出する位置検出装置であって、
   複数の波長の光のうち、前記複数のマークエレメント以外の部分にある前記レジストの反射率が極大となる波長の光を選択する選択手段と、
   前記選択手段が選択する前記波長の光から生成される前記信号に対して、前記アライメントマークの位置を決定するための処理を行う信号処理手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
10. 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の波長選択方法を行うことができる処理手段を有することを特徴とする位置検出装置。
11. レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を介して被処理体上に露光する露光装置であって、
    請求項９又は１０記載の位置検出装置を有し、
    前記位置検出装置を利用して前記被処理体の位置合わせを行うことを特徴とする露光装置。
12. レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を介して被処理体上に露光する露光方法であって、
    請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の波長選択方法で選択された波長の光を用いて、前記被処理体の位置合わせを行うステップと、
    位置合わせが行われた前記被処理体に前記パターンを投影するステップとを有することを特徴とする露光方法。
13. 請求項１１記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。