JP2014143253A - 検出装置、計測装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マークを検出する検出部を含む検出装置であって、マークの位置を高精度に計測する上で有利な検出装置を提供する。
【解決手段】
第１方向に沿って物体上に配列された複数のパターンを含むマークを検出する検出部を含む検出装置は、前記検出部の少なくとも一部を支持する支持部を含み、前記支持部は、前記第１方向に対応する第２方向における前記少なくとも一部の変位が前記第２方向と直交する第３方向における前記少なくとも一部の変位より小さくなるように、前記少なくとも一部を支持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出装置、計測装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

微細な回路パターンを有する半導体デバイスは、基板上にレジストパターンを形成するためのリソグラフィ工程を経て製造される。近年、半導体デバイスにおける回路パターンの更なる微細化および高集積化に伴い、リソグラフィ装置には解像力の向上が求められている。そのため、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ；波長５〜１５ｎｍ）光による露光装置や、電子線（荷電粒子線）による描画装置などが開発されている。

このような露光装置や描画装置には、一般に、基板上に形成されたアライメントマークを検出し、基板の位置を計測する計測装置が備えられている。そして、計測装置に対しては、高精度化が求められている（特許文献１および２参照）。特許文献１では、計測装置は、移動可能な光学素子を備え、この光学素子を移動させることで、コマ収差や光軸ずれなどによる計測誤差を抑制している。また、特許文献２では、計測装置は、熱膨張率の異なる２つの部材を用いて投影光学系に固定されている。そして、その２つの部材は、計測装置が配置されている環境の温度が変化した場合に、一方の部材における熱変形が他方の部材における熱変形により相殺されるように構成されている。

特開２００９−１６７６１号公報 特開２００９−４５２１号公報

特許文献１に記載された計測装置は、計測誤差改善のため、光学素子を駆動する駆動装置を備えることを必須とするものである。また、特許文献２に記載された計測装置は、一方の部材における熱変形が他方の部材における熱変形により相殺されるように構成しなければならず、設計の自由度の点で不利である。

そこで、本発明は、マークを検出する検出部を含む検出装置であって、マークの位置を高精度に計測する上で有利な検出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検出装置は、第１方向に沿って物体上に配列された複数のパターンを含むマークを検出する検出部を含む検出装置であって、前記検出部の少なくとも一部を支持する支持部を含み、前記支持部は、前記第１方向に対応する第２方向における前記少なくとも一部の変位が前記第２方向と直交する第３方向における前記少なくとも一部の変位より小さくなるように、前記少なくとも一部を支持する、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、マークを検出する検出部を含む検出装置であって、マークの位置を高精度に計測する上で有利な検出装置を提供することができる。

第１実施形態の計測装置における光学系と支持部とを示す図である。 第１実施形態の計測装置における光学系と支持部と気密容器とを示す図である。 光学系と支持部と気密容器とをＺ方向から見たときの図である。 支持部材の形状の変形例を示す図である。 光学系の変位量に対する検出箇所のずれ量を示す図である。 マークに含まれるパターンを示す図である。 反射光がミラーを介して計測装置に入射する状態を示す図である。 反射光がミラーを介して計測装置に入射する状態を示す図である。 Ｘ計測用マークとＹ計測用マークとを計測する場合における計測装置の構成を示す図である。 Ｘ計測用マークとＹ計測用マークとを計測する場合における計測装置の構成を示す図である。 第１実施形態の計測装置を示す図である。 計測装置を用いた描画装置を示す図である。 計測装置を用いた描画装置を示す図である。 計測装置を用いた描画装置を示す図である。 計測装置を用いた露光装置を示す図である。

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、同一の部材ないし要素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。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の計測装置１０について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、第１実施形態の計測装置１０を示す図である。計測装置１０は、基板９上に形成されたマーク１に光を照射し、マーク１で反射された反射光１３０を検出することによりマーク１の位置を計測することができる。計測装置１０は、マーク１を検出する検出部と、検出部の出力に基づいてマーク１の位置を決定する決定部６（処理部）とを含む。検出部は、光源２００と、光学素子１１２および１１３を有する照明リレー光学系１１１と、開口絞り１１４と、照明光学系１１５と、ミラー１１６と、リレーレンズ１１７とを含む。また、検出部は、偏光ビームスプリッタ１１８と、λ／４板１１０と、対物光学系１２１と、結像光学系１２４と、センサ５とを含む。

光源２００から射出された光は、照明リレー光学系１１１を通り、計測装置１０の瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に相当する位置に配置された開口絞り１１４に到達する。このとき、開口絞り１１４での光束径は、光源２００から射出された光束径よりも十分に小さくなる。開口絞り１１４は、その絞り量を変えることにより、基板上（物体上）に形成されたマーク１を照明する照明光の開口数を調整することができる。開口絞り１１４を通過した光は、照明光学系１１５、ミラー１１６およびリレーレンズ１１７を介して偏光ビームスプリッタ１１８に入射し、例えば、Ｙ方向に平行なＰ偏光成分を有する光と、Ｘ方向に平行なＳ偏光成分を有する光とに分割される。Ｐ偏光成分を有する光は、偏光ビームスプリッタ１１８を透過し、開口絞り１１９を介してλ／４板１１０に入射する。λ／４板１１０に入射した光は、円偏光に変換され、対物光学系１２１を通って基板９に形成されたマーク１をケーラー照明する。

基板９に形成されたマーク１で反射された反射光１３０は、その偏光状態がマーク１に入射する際の円偏光の光とは逆周りの円偏光となる。例えば、マーク１に入射する光の偏光状態が右回りの円偏光の場合、マーク１で反射された反射光１３０の偏光状態は左回りの円偏光となる。マーク１に入射する際の円偏光の光とは逆周りの円偏光となった反射光１３０は、対物光学系１２１を通った後、λ／４板１１０を通過して円偏光からＳ偏光に変換され、開口絞り１１９に到達する。開口絞り１１９は、その絞り量を変えることにより、マーク１で反射された反射光１３０の開口数を調整することができる。開口絞り１１９を通過した反射光は、偏光ビームスプリッタ１１８で反射された後、結像光学系１２４を介してセンサ５に入射する。これにより、センサ５は、マーク１で反射された反射光１３０を検出することができる。

基板上に形成されたマーク１は、所定の方向（第１方向（例えばＸ方向））に沿って配列された複数のパターンを含んでいる。マーク１は、例えば、図６（ａ）における左側の図に示すように、Ｘ方向に沿って複数のラインパターンが配列されたラインアンドスペースのパターン１ａを含んでいる。また、基板９は、ＸＹＺ方向に移動可能な基板ステージ（不図示）に保持されている。計測装置１０は、基板ステージによりマーク１（基板）をＸ方向（第１方向）に沿って移動させながら反射光１３０をセンサ５により検出することで、基板上のマーク１においてＸ方向の光強度分布を形成することができる。そして、計測装置１０は、センサ５により検出された光強度分布（検出部の出力）に基づいて、第１方向におけるマーク１の位置を決定部６（処理部）において決定することができる。例えば、マーク１が、図６（ａ）の左側の図に示すように、Ｘ方向に沿って複数のラインパターン１Ｘａが配列されたラインアンドスペースのパターンを含むように構成されている場合を想定する。この場合、基板９をＸ方向に沿って移動させながら反射光１３０をセンサ５において受光することにより、一点破線１１Ｘ上における光強度分布が検出される。そして、検出した反射光の強度分布に基づいてマーク１の位置が得られる。

このような計測装置１０では、近年、半導体デバイスにおける回路パターンの更なる微細化および高集積化に伴い、高精度にマーク１の位置を計測することが求められている。即ち、計測装置１０においてマーク１の位置を計測する際に、計測誤差が生じることを低減する必要がある。計測装置１０では、一般的に、光学系の製造誤差や組み立て調整誤差、気温・気圧・振動等の環境変化等に伴って、光学系の位置がずれてしまい（変位してしまい）、計測装置の光学系に起因した誤差（ＴＩＳ：Ｔｏｏｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）が生じうる。ＴＩＳとしては、例えば、コマ収差や球面収差などが挙げられ、ＴＩＳが生じているとマーク１上において反射光が検出される箇所（以下、検出箇所）がずれてしまい、計測装置１０においてマーク１の位置を高精度に計測することができない。即ち、計測装置１０における計測誤差は、検出部の少なくとも一部（例えば光学系）が変位することに起因して生じてしまう。

また、第１実施形態の計測装置１０では、上述したように、第１方向に沿って配列した複数のパターンを含むマーク１を用いて計測が行われる。そのため、マーク上において検出箇所が第１方向（Ｘ方向）にずれた場合では、センサ５により検出される光強度分布に大きく影響してしまい、大きな計測誤差が生じてしまいうる。一方で、マーク上において検出箇所が第１方向と直交する方向（Ｙ方向）にずれた場合では、当該検出箇所が第１方向（Ｘ方向）にずれた場合と比較して、光強度分布への影響が小さくなる。即ち、マーク上において検出箇所が第１方向（Ｘ方向）にずれるより、第１方向と直交する方向（Ｙ方向）にずれた方が、光強度分布への影響を鈍感にすることができ、マーク１の位置を計測する際の計測誤差を小さくすることができる。そこで、第１実施形態の計測装置１０は、所定の方向（第２方向）への光学系の変位が、当該所定の方向（第２方向）と直交する方向（第３方向）への光学系の変位より小さくなるように、光学系を支持する支持部４を含んでいる。ここで、第２方向は、マーク１上における第１方向に対応する方向であり、マーク上における検出箇所が第１方向にずれるような光学系の変位の方向である。第１実施形態では、第２方向は第１方向と平行な方向である。なお、反射光の光路を折り曲げる場合には、第２方向は第１方向と異なる方向になりうる。

第１実施形態の計測装置１０において、支持部４による光学系の支持について図１を参照しながら説明する。図１は、計測装置１０における光学系と、それを支持する支持部４とを示す図である。図１では、説明を簡単にするため、マーク１で反射された反射光がセンサ５に入射するまでの経路のみが示されており、図１における計測装置１０は、２つの光学系２１および２２と、センサ５とを含むように構成されている。光学系２１および２２はそれぞれ、例えば、対物光学系１２１や結像光学系１２４を想定しているが、それに限られるものではなく、検出部の一部、即ち、反射光の経路上に配置された光学部材であればよい。また、図１（ａ）は、光学系２１および２２に変位（偏心）が生じていない状態の計測装置１０を示す図であり、図１（ｂ）は、光学系２１および２２に変位が生じている状態の計測装置１０を示す図である。まず、図１（ａ）を参照して、光学系２１および２２に変位が生じていない状態の計測装置１０について説明する。支持部４は、図１（ａ）に示すように、光学系２１および２２の光軸に平行、かつ第２方向に平行な支持面４ａを含み、その支持面４ａにより光学系２１および２２を支持している。図１において第２方向は、マーク上における検出箇所の第１方向（Ｘ方向）へのずれを生じさせる光学系の変位の方向、即ち、Ｘ方向となる。このように構成および配置された支持部４により光学系２１および２２を支持することで、光学系２１および２２がＸ方向に変位することを小さくすることができる。例えば、計測装置１０が配置されている環境の温度が変化したり、計測装置１０に振動が伝わったりした場合、図１（ｂ）に示すように、支持部４はＹ方向に大きく変形するが、Ｘ方向にはほとんど変形しない。そのため、支持部４により支持されている光学系２１および２２は、第２方向（Ｘ方向）に直交する第３方向（Ｙ方向）に変位するだけで、第２方向（Ｘ方向）に変位することを小さくすることができる。即ち、光学系２１および２２のＸ方向への変位を、Ｙ方向への変位より小さくすることができる。これにより、マーク上における検出箇所は、Ｙ方向にはずれるものの、光強度分布に大きく影響するＸ方向（第１方向）へずれることを小さくし、マーク１の位置を計測する際の計測誤差を低減することができる。

ここで、第１実施形態の計測装置１０では、支持部４とともに光学系２１および２２を気密に収容する容器８を備えることもできる。このように光学系２１および２２を支持部４と容器８とにより気密に収容することは、例えば、計測装置１０を真空中に配置させる場合に有効である。計測装置１０を真空中に配置させる場合では、部品からガスが発生してしまい真空環境を維持できないなど、大気環境下では使用できた部品が真空環境下では使用できないといった問題が生じてしまいうる。また、真空環境下では伝熱量が低下してしまうため計測装置１０内に熱が蓄積してしまい、部品等に熱変形や熱破壊が発生してしまうといった問題も生じてしまいうる。第１実施形態の計測装置１０では、支持部４とともに光学系２１および２２を気密に収容する容器８を備えることにより、上述した問題を解決することができる。容器８を備えた計測装置１０について、図２を参照しながら説明する。図２は、計測装置１０における光学系２１および２２と、それを支持する支持部４と、支持部４とともに光学系２１および２２を気密に収容する容器８とを示す図である。図２では、図１と同様に、説明を簡単にするため、マーク１で反射された反射光がセンサ５に入射するまでの経路のみが示されている。また、図２（ａ）は、光学系２１および２２に変位（偏心）が生じていない状態の計測装置１０を示す図であり、図２（ｂ）は、光学系２１および２２に変位が生じている状態の計測装置１０を示す図である。支持部４と容器８とにより光学系２１および２２を気密に収容することにより、真空環境下においても、光学系２１および２２を大気環境と同じように使用することができる。しかしながら、容器８内を大気環境として使用した場合、容器８の内側と外側とにおいて圧力差が生じてしまい、図２（ｂ）に示すように、容器８が変形してしまう。このような場合であっても、光学系２１および２２は、支持部４の支持面４ａにより支持されているため、図１（ｂ）と同様に、それらは第２方向と直交する第３方向（Ｙ方向）に変位するだけで、第２方向（Ｘ方向）に変位することを低減することができる。これにより、マーク上における検出箇所は、Ｙ方向にはずれるものの、光強度分布に大きく影響するＸ方向（第１方向）ずれることを小さくし、マーク１の位置を計測する際の計測誤差を低減することができる。

次に、光学系２１および２２を支持部４に支持する方法について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、光学系２２（または光学系２１）と支持部４と容器８とをＺ方向から見たときの図である。図３（Ａ）は、光学系２２に変位が生じていない状態の計測装置１０を示す図であり、図３（Ｂ）は、光学系２２に変位が生じている状態の計測装置１０を示す図である。図３に示すように、光学系２２は、支持部材３１（スペーサ）を介して支持部４に支持されており、支持部材３１は、光学系２２の光軸を含み、かつ支持面４ａに直交する面（ＹＺ面）に関して対称な複数の位置に配置されている。このように、光学系２２を支持部材３１を介して支持部４により支持することで、光学系２２が支持部４の変形に影響されることを低減することができ、支持部材３１を用いない場合に比べて、光学系２２がＹ方向に変位することを小さくすることができる。なお、光学系２２は、図１および図２に示すように、支持部材３１を介さずに支持部４の支持面４ａにより直接支持されてもよい。

図４は、支持部材３１の形状の変形例を示す図である。図４において、下図は光学系２２をＺ方向から見たときの図であり、上図は光学系２２をＹ方向から見たときの図である。図４（Ａ）では、光学系２２は、支持部材３１として円柱状のスペーサ４２を４つ用いて支持部４により支持されており、円柱状の各スペーサ４２は光学系２２の角付近に配置されている。図４（Ｂ）では、光学系２２は、支持部材３１としてＸ方向に長い四角柱状のスペーサ４３を２つ用いて支持部４により支持されており、四角柱状の各スペーサ４３はＺ方向に離れて配置されている。また、図４（Ｃ）では、光学系２２は、支持部材３１としてＺ方向に長い四角柱状のスペーサ４４を２つ用いて支持部４により支持されており、四角柱状の各スペーサ４４はＸ方向に離れて配置されている。図４（Ａ）〜（Ｃ）のいずれにおいても、支持部材３１は、光学系２２の光軸を含み、かつ支持面４ａに直交する面（ＹＺ面）に関して対称な複数の位置に配置されている。このように、光学系２２を支持部材３１を介して支持部４により支持することで、光学系２２が支持部４の変形に影響されることを低減することができ、支持部材３１を用いない場合に比べて、光学系２２がＹ方向に変位することを小さくすることができる。

ここで、光学系２２が変位する量（変位量）と、検出箇所のずれ量（コマ収差）との関係について、図５を参照しながら説明する。図５は、例えば、図１に示す計測装置１０において、光学系２２がＸ方向に変位した場合（図５（Ａ））と、光学系２２がＹ方向に変位した場合（図５（Ｂ））とにおける検出箇所のずれ量を示す図である。図５に示すように、光学系２２がＸ方向に変位した場合（図５（Ａ））と比べて、光学系２２がＹ方向に変位した場合（図５（Ｂ））では、検出箇所のずれ量（コマ収差）を大幅に低減することができている。即ち、第１実施形態では、光学系２２が変位する方向（第３方向）を、マーク上でパターンが配列する第１方向と直交する方向（Ｙ方向）と同じにすることで計測誤差を大幅に低減することができる。なお、光学系２２が変位する方向と、第１方向と直交する方向との角度に差（角度差）がある場合、角度差により生じる光強度分布への影響度は、以下の式（１）により表すことができる。このように、角度差が生じている場合であっても、式（１）により光強度分布への影響度を計算することにより、光強度分布を補正することができる。
角度誤差により生じる光強度分布への影響度＝
光学系が変位する量（変位量）×ｔａｎ（角度差） ・・・（１）

次に、基板上に形成されたマーク１に含まれるパターンについて、図６を参照しながら説明する。図６は、基板上に形成されたマーク１に含まれるパターンを示す図であり、図６（Ａ）はラインアンドスペースのパターン１ａであり、図６（Ｂ）は複数のドットパターン１ｂであり、また、図６（Ｃ）は複数の四角形パターン１ｃである。各図において左図は、センサ５によりＸ方向における光強度分布が検出されるように構成されたマーク（Ｘ計測用マーク１Ｘ）を示す図であり、Ｘ計測用マーク１Ｘは、Ｘ方向に沿って配列したパターンを含む。このようなＸ計測用マーク１Ｘを計測する際には、第１方向および第２方向をＸ方向として、光学系２１および２２のＸ方向への変位が低減されるように構成された計測装置１０（例えば図１）が用いられる。各図における左図に示されるパターンは、Ｘ方向に平行な対称軸に対して線対称になるように形成されるとよい。また、各図において右図は、センサ５によりＹ方向における光強度分布が検出されるように構成されたマーク（Ｙ計測用マーク１Ｙ）を示す図であり、Ｙ計測用マーク１Ｙは、Ｙ方向に沿って配列したパターンを含む。このようなＹ計測用マーク１Ｙを計測する際には、第１方向および第２方向をＹ方向として、光学系２１および２２のＹ方向への変位が低減されるように構成された計測装置１０が用いられる。各図における右図に示されるパターンは、Ｙ方向に平行な対称軸に対して線対称になるように形成されるとよい。このように、Ｘ計測用マーク１ＸおよびＹ計測用マーク１Ｙをそれぞれ計測するためには、後述するように（図９参照）、Ｘ計測用マーク１Ｘを計測する計測装置とＹ計測用マーク１Ｙを計測する計測装置とが併用される。ここで、図６（Ａ）に示されるラインアンドスペースのパターン１ａは、等間隔のピッチであっても、不等間隔のピッチであってもよい。図６（Ｂ）および図６（Ｃ）に示されるパターン１ｂおよび１ｃはそれぞれ、不等間隔のピッチであってもよい。また、Ｘ方向の光強度分布を検出するためのマークとＹ方向の光強度分布を検出するためのマークとを分けずに、１つのマークからＸ方向の光強度分布とＹ方向の光強度分布を検出できるようにしてもよい。１つのマークとは、例えば、ドットパターン１ｂもしくは四角形パターン１ｃが二次元的に配置されたマークのことをいう。

上述したように、第１実施形態の計測装置１０では、所定の方向（第２方向）への光学系の変位が、当該所定の方向（第２方向）と直交する方向（第３方向）への光学系の変位より小さくなるように、検出部の一部（光学系）を支持する支持部４を含んでいる。ここで、第２方向は、マーク１上においてパターンが配列する方向（第１方向）に対応する方向であり、マーク上における検出箇所の第１方向へのずれを生じさせる光学系の変位の方向である。これにより、マーク上における検出箇所が、光強度分布に大きく影響する方向（第１方向）へずれることを小さくし、マーク１の位置を計測する際の計測誤差を低減することができる。ここで、光学系内の光学部材としてシリンドリカルレンズを使用した場合では、シリンドリカルレンズの母線方向とシリンドリカルレンズが変位する方向（第３方向）とを一致させることにより、光強度分布への影響を鈍感にすることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について、図７を参照しながら説明する。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、マーク１で反射された反射光がミラー５１により光路１５を折り曲げられて計測装置１０に入射している点で異なっている。図７は、第２実施形態において、反射光がミラー５１により光路を折り曲げられて計測装置１０に入射される状態を示す図である。

図７において、マーク１で反射された反射光は、折り曲げミラー５１を介して光路１５を折り曲げられて計測装置１０に入射する。計測装置１０は、所定の方向（第２方向）への光学系の変位が、当該所定の方向（第２方向）と直交する方向（第３方向）への光学系の変位より小さくなるように、光学系を支持する支持部４を含んでいる。そして、計測装置１０における第２方向は、折り曲げミラー５１を介してもマーク上における第１方向に対応するように設定されている。例えば、図７では、マーク上における第１方向はＸ方向であるため、計測装置１０における第２方向はＸ方向、および第３方向はＺ方向となる。この場合、計測装置１０は、第２方向（Ｘ方向）への光学系の変位が、第２方向と直交する第３方向（Ｚ方向）への変位より小さくなるように支持部４により光学系を支持している。ここで、図７では、マーク１で反射された反射光の光路１５を折り曲げミラー５１によりＺ方向からＹ方向に折り曲げている場合を示しているが、これに限られるものではなく、他の方向（例えばＸ方向）に折り曲げてもよい。この場合であっても、計測装置１０は、所定の方向（第２方向）への光学系の変位が当該所定の方向（第２方向）と直交する方向（第３方向）への光学系の変位より小さくなるように、光学系を支持部４により支持している。例えば、マーク１で反射された反射光の光路１５を折り曲げミラー５１によりＺ方向からＸ方向に折り曲げる場合、第２方向はＺ方向、および第３方向はＹ方向となる。そして、計測装置１０は、Ｚ方向への光学系の変位がＹ方向への光学系の変位より小さくなるように支持部４により光学系を支持する構成とされる。

ここで、複数（２つ）の折り曲げミラーを用いた場合について、図８を参照しながら説明する。図８は、マーク１で反射した反射光が２つの折り曲げミラー５１ａおよび５１ｂを介して計測装置１０に入射する場合を示す図である。図８（Ａ）はＹ方向の矢視図であり、図８（Ｂ）はＺ方向の矢視図であり、図８（Ｃ）はＸ方向の矢視図である。マーク１で反射した反射光は、折り曲げミラー５１ａおよび５１ｂを介して計測装置１０に入射する。計測装置１０は、所定の方向（第２方向）への光学系の変位が、当該所定の方向（第２方向）と直交する方向（第３方向）への光学系の変位より小さくなるように、光学系を支持する支持部４を含んでいる。そして、計測装置１０における第２方向は、２つの折り曲げミラー５１ａおよび５１ｂを介してもマーク上における第１方向に対応するように設定されている。例えば、図８では、マーク上における第１方向はＸ方向であるため、計測装置１０における第２方向はＹ方向、および第３方向はＺ方向となる。この場合、計測装置１０は、Ｙ方向への光学系の変位が、Ｚ方向への変位より小さくなるように支持部４により光学系を支持している。ここで、図８では、マーク１で反射された反射光の光路１５を２つの折り曲げミラー５１ａおよび５１ｂによりＺ方向からＹ方向に折り曲げている場合を示しているが、これに限られるものではなく、他の方向（例えばＸ方向）に折り曲げてもよい。この場合であっても、計測装置１０における第２方向は、２つの折り曲げミラーを介してもマーク上における第１方向に対応するように設定される。また、図８では、２つの折り曲げミラーを用いているが、それに限られるものではなく、３つ以上の折り曲げミラーを用いてもよい。

上述したように、第２実施形態では、マーク１で反射された反射光が、折り曲げミラー５１を介して光路を折り曲げられて計測装置１０に入射する場合について示した。この場合であっても、計測装置１０は、第２方向への光学系の変位が、第２方向と直交する第３方向への光学系の変位より小さくなるように支持部４により光学系を支持している。ここで、第２方向は、マーク上においてパターンが配列する方向（第１方向）に対応する方向であり、マーク上における検出箇所の第１方向へのずれを生じさせる光学系の変位の方向である。これにより、第１実施形態と同様に、マーク上における検出箇所が光強度分布に大きく影響する方向（第１方向）へずれることを小さくし、マーク１の位置を計測する際の計測誤差を低減することができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について、図９を参照しながら説明する。第３実施形態では、図６に示すＸ計測用マークとＹ計測用マークとを計測する場合における計測装置１０の構成について説明する。図９（Ａ）は、Ｘ計測用マークを計測している状態を示し、図９（Ｂ）は、Ｙ計測用マークを計測している状態を示す。図９には、Ｘ計測用マーク１Ｘを計測するための計測装置１０Ｘと、Ｙ計測用マークを計測するための計測装置１０Ｙと、マーク１で反射された反射光の光路を折り曲げる２つのミラー６１および６２とが示されている。そして、ミラー６１は、駆動機構（不図示）によりＸ方向に移動可能に構成されている。

Ｘ計測用マーク１Ｘを計測する場合では、図９（Ａ）に示すように、Ｘ計測用マーク１Ｘで反射された反射光の光路上にミラー６１を配置させずに、当該反射光を計測装置１０Ｘに入射させる。計測装置１０Ｘでは、計測装置１０Ｘにおける第２方向であるＸ方向への光学系の変位が、第３方向であるＹ方向への光学系の変位より小さくなるように光学系が支持部４により支持されている。これにより、Ｘ計測用マーク１Ｘ上における検出箇所が光強度分布に大きく影響する方向（Ｘ計測用マーク１Ｘにおける第１方向（Ｘ方向））へずれることを小さくし、Ｘ計測用マーク１Ｘの位置を計測する際の計測誤差を低減することができる。一方で、Ｙ計測用マーク１Ｙを計測する場合では、図９（Ｂ）に示すように、Ｙ計測用マーク１Ｙで反射された反射光の光路上にミラー６１を配置し、当該反射光をミラー６１および６２を介して計測装置１０Ｙに入射させる。計測装置１０Ｙでは、計測装置１０Ｙにおける第２方向であるＹ方向への光学系の変位が、第３方向であるＸ方向への光学系の変位より小さくなるように光学系が支持部４により支持されている。これにより、Ｙ計測用マーク１Ｙ上における検出箇所が光強度分布に大きく影響する方向（Ｙ計測用マーク１Ｙにおける第１方向（Ｙ方向））へずれることを小さくし、Ｙ計測用マーク１Ｙの位置を計測する際の計測誤差を低減することができる。ここで、第３実施形態では、図９に示すように、計測装置１０Ｘおよび計測装置１０Ｙのそれぞれが照射光学系（光源２００、照明リレー光学系１１１、開口絞り１１４、照明光学系１１５、ミラー１１６およびリレーレンズ１１７）を含んでいる。しかし、それに限られるものではなく、例えば、第３実施形態では、図１０に示すように、計測装置１０Ｘと計測装置１０Ｙとで共通の照射光学系６４としてもよい。この場合、例えば、図１０に示すように、Ｘ計測用マーク１Ｘで反射された反射光と、Ｙ計測用マーク１Ｙで反射された反射光とで共通する光路上にプリズム６３が配置される。このような構成では、照射光学系６４から射出された光はプリズム６３で反射されてマーク１上に照射される。一方で、マーク１で反射された反射光は、プリズムを透過して、計測装置１０Ｘまたは計測装置１０Ｙに入射する。

＜リソグラフィ装置の実施形態＞
上述した計測装置を有するリソグラフィ装置の実施形態として、描画装置５００および露光装置４００について説明する。まず、電子線（荷電粒子線）を用いた描画装置５００について、図１２を参照しながら説明する。描画装置５００は、電子銃５２１と、電子光学系５０１と、電子計測系５２４と、基板５０６を保持して移動可能な基板ステージ５０２と、基板ステージ５０２の位置を制御する制御部５０５と、計測装置１０と、真空チャンバー５５０とを含む。真空チャンバー５５０内は、不図示の真空ポンプによって真空排気されている。電子光学系５０１は、電子銃５２１から出射された電子線を集束させる電子レンズ系５２２と、電子線を偏向させる偏向器５２３により構成されている。

このような描画装置５００では、基板５０６と電子線との間、または基板５０６に形成された複数のショット領域間において位置合わせを行うため、基板上に形成されたマークの位置を計測する計測装置１０が備えられている。計測装置１０は、例えば、第１実施形態で説明した計測装置１０を適用することができる。描画装置５００は、計測装置１０により計測されたマークの位置に基づいて基板ステージ５０２の位置を制御部５０５により制御する。これにより、基板上に形成されたマークの位置、即ち、基板５０６の位置を高精度に計測することができる。

ここで、描画装置５００の制御部５０５において基板ステージ５０２の位置を制御する方法について、図１３および図１４を参照しながら説明する。描画装置５００は、基板ステージ５０２の位置を計測する干渉計７０を含み、干渉計７０により基板ステージ５０２の位置を高精度に測定することができる。例えば、干渉計７０は、干渉計７０に含まれる光源から出射されたレーザー光を分岐し、分岐された一方のレーザー光を計測装置１０が備える反射板７１に向けて照射し、他方のレーザー光を基板ステージ５０２が備える反射板７２に向けて照射する。反射板７１で反射されたレーザー光と反射板７２で反射されたレーザー光は、干渉光として合成され、その干渉光の波長（周波数）や位相差が測定される。これにより、計測装置１０の位置（基準位置）対する基板ステージ５０２の位置の変位が検出され、基板ステージ５０２の現在位置を算出することができる。ここで、本実施形態では、干渉計７０を用いて、計測装置１０の位置に対する基板ステージ５０２の位置を測定したが、それに限られるものではなく、計測装置１０の位置に対する基板ステージ５０２の相対的な位置を測定できるものであれば代用可能である。

本実施形態の描画装置５００は、計測装置１０により基板上に形成されたマークの位置（例えばＺ方向）を高精度に計測し、そのときの基板ステージ５０２の位置を干渉計７０により計測する。そして描画装置５００は、この計測されたマークの位置および基板ステージ５０２の位置に基づいて、基板ステージ５０２を電子光学系５０１の描画位置に移動させる。これにより、基板上に所望のパターンを高精度に描画することができる。なお、基板ステージ５０２上には、電子光学系５０１から出射される電子線の位置を計測するための基準マークや、計測装置１０の位置を計測するための基準マークなどが備えられてもよい。この場合、描画装置５００は、基板上に形成されたマークだけではなく、基板ステージ５０２上に備えられた基準マークを計測装置１０により計測し、それらの計測結果に基づいて基板ステージ５０２の位置を制御しながら基板５０６を描画する。これにより、基板上に所望のパターンを高精度に描画することができる。

ここで、Ｘ計測用マークを計測する計測装置１０Ｘや、Ｙ計測用マークを計測する計測装置１０Ｙなど、複数の計測装置１０を備えた描画装置５００について説明する。図１４は、Ｘ計測用マークを計測する計測装置１０Ｘと、Ｙ計測用マークを計測する計測装置１０Ｙとを備えた描画装置５００を、Ｚ方向から見たときの図である。このような描画装置５００では干渉計７０も複数（２つ）備えられており、干渉計７０Ｘは計測装置１０Ｘの位置に対する基板ステージ５０２（図１４では不図示）のＸ方向の位置を測定する。同様に、干渉計７０Ｙは計測装置１０Ｙの位置に対する基板ステージ５０２のＹ方向の位置を測定する。図１４に示す描画装置５００では、基板上に形成されたＸ計測用マークを計測する際には、Ｘ計測用マークを基板ステージ５０２により計測装置１０Ｘの下に移動させて計測を行う。同様に、基板上に形成されたＹ計測用マークを計測する際には、Ｙ計測用マークを基板ステージ５０２により計測装置１０Ｙの下に移動させて計測を行う。このような描画装置５００では、Ｘ計測用マークおよびＹ計測用マークを計測装置１０Ｘおよび５０４Ｙによりそれぞれ計測し、それらの計測結果に基づいて基板ステージ５０２の位置を制御しながら基板５０６を描画する。これにより、基板上に所望のパターンを高精度に描画することができる。

次に、露光装置４００について、図１５を参照しながら説明する。露光装置４００は、光源４０１と、照明光学系４０２と、レチクル４１５を保持するレチクルステージ４０３と、投影光学系４０４と、基板４１８を保持して移動可能な基板ステージ４０５と、基板ステージ４０５の移動を制御する制御部４３０とを含む。露光装置４００では、照明光学系４０２、レチクルステージ４０３、投影光学系４０４および基板ステージ４０５は、真空チャンバー４０６により覆われている。光源４０１は、本実施形態ではＥＵＶ光源であり、ターゲット供給部４０７と、パルスレーザ照射部４０８と、集光レンズ４０９とを含んでいる。光源４０１は、例えば、ターゲット供給部４０７から真空チャンバー４０６中に供給されたターゲット材に対してパルスレーザ照射部４０８からパルスレーザーを集光レンズ４０９を介して照射する。これにより、高温のプラズマ４１０を発生させてＥＵＶ光（例えば、波長１３．５ｎｍ）を放射させることができる。ターゲット材としては、例えば、金属薄膜、不活性ガス、液滴などを使用することができ、ガスジェット等の方法で真空チャンバー４０６内に供給されうる。なお、真空チャンバー４０６内の圧力は１０^−４〜１０^−５Ｐａに維持される。照明光学系４０２は、複数のミラー４１１（多層膜ミラーまたは斜入射ミラー）と、オプティカルインテグレータ４１２と、アパーチャ４１３とを含みうる。複数のミラー４１１およびオプティカルインテグレータ４１２により、プラズマ４１０から等方的に放射されたＥＵＶ光を集光し、レチクル４１５を均一に照射する。アパーチャ４１３は、レチクル４１５の照射領域を所定の形状（例えば、円弧状）に規定する。投影光学系４０４は、複数のミラー４１６と、アパーチャ４２２とを含み、レチクル４１５で反射されたＥＵＶ光を基板ステージ４０５に保持された基板４１８に導く。

このような露光装置４００は、基板４１８とレチクル４１５との間、または基板上に形成された複数のショット領域間において位置合わせを行うため、基板上に形成されたマークの位置を計測する計測装置１０を含んでいる。計測装置１０は、例えば、第１実施形態で説明した計測装置１０を適用することができる。露光装置４００は、計測装置１０により計測されたマークの位置に基づいて基板ステージ４０５の位置を制御部４３０により制御する。これにより、基板上に形成されたマークの位置、即ち、基板の位置を高精度に計測することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかける物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板（物体）に塗布された感光剤に上記のリソグラフィ装置（描画装置や露光装置）を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板（物体）を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、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）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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および変更が可能である。

Claims (10)

1. 第１方向に沿って物体上に配列された複数のパターンを含むマークを検出する検出部を含む検出装置であって、
   前記検出部の少なくとも一部を支持する支持部を含み、
   前記支持部は、前記第１方向に対応する第２方向における前記少なくとも一部の変位が前記第２方向と直交する第３方向における前記少なくとも一部の変位より小さくなるように、前記少なくとも一部を支持する、
   ことを特徴とする検出装置。
2. 前記検出部は、光学系を含み、
   前記支持部は、前記光学系の光軸および前記第２方向に平行な支持面を含み、該支持面で前記少なくとも一部を支持する、ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 前記支持部は、少なくとも１つの支持部材を含み、該支持部材を介して前記支持面で前記少なくとも一部を支持する、ことを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
4. 前記支持部材は、前記光学系の光軸を含み且つ前記支持面に直交する面に関して対称な複数の位置にそれぞれ配置されている、ことを特徴とする請求項３に記載の検出装置。
5. 前記少なくとも一部を気密に収容する容器を含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の検出装置。
6. 前記第２方向は、前記第１方向と平行な方向である、ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の検出装置。
7. 前記検出部は、前記複数のパターンとして、複数のラインパターンを検出する、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の検出装置。
8. 第１方向に沿って物体上に配列された複数のパターンを含むマークの位置を計測する計測装置であって、
   請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の検出装置と、
   前記検出装置の出力に基づいて前記マークの位置を得る処理部と、
   を含むことを特徴とする計測装置。
9. パターンを物体に形成するリソグラフィ装置であって、
   請求項８に記載の計測装置と、
   前記物体を保持して移動可能な基板ステージと、
   前記基板ステージの位置を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記計測装置の出力に基づいて前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 請求項９に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを物体に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記物体を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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