JP2014236163A - 合焦方法、合焦装置、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の表面のうち、下方に位置する部分にも光学系の焦点を高精度で合わせる合焦方法を提供する。
【解決手段】第１面と該第１面より下方に位置する第２面とを含む表面を有する対象物の前記第２面に光学系の焦点を合わせる合焦方法は、前記光学系の光軸に平行な第１方向に対して第１入射角θ１で前記第１面に投光し、前記第１面の面位置を計測する工程と、前記第１方向に対して前記第１角度より小さな第２入射角θ２で前記第２面に投光し、前記第２面の面位置を計測する工程と、前記第１面の面位置の計測結果に基づいて、前記光学系の焦点が前記第１面に合う合焦条件を取得する工程と、前記第１面の面位置の計測結果と前記第２面の面位置の計測結果とに基づいて前記第１面と前記第２面との間の段差量の情報を取得する工程と、前記合焦条件と前記段差量の情報とに基づいて前記光学系の焦点を前記第２面に合わせる工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、合焦方法、合焦装置、露光装置、及びデバイス製造方法に関する。

半導体デバイスや液晶表示デバイス等のマイクロデバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写するフォトリソグラフィの手法により製造される。フォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら、マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して基板に転写する。露光装置では、基板上の各露光対象領域（ショット領域）を基板ステージにより投影光学系下の露光位置に移動する毎に、投影光学系の焦点と基板の面位置とのずれを面位置検出器によって検出し、基板の面位置を補正して合焦を行う。

特許文献１には、被検出面に対して平行に近い角度で斜め方向から光束を照射して面位置を検出する斜入射方式の面位置検出器が開示されている。斜入射方式の面位置検出器は、投影光学系を挟んで一方の側に設けられた光束を射出する投光部と、他方の側に設けられた被検出面で反射した前記光束の反射光を受光する受光部とを備えている。被検出面に平行に近い角度で光束を照射するのは、基板上に塗布されたフォトレジスト（感光剤）表面の反射光のみを利用することにより、投影光学系の焦点と基板表面とを正確に合わせるためである。被検出面に対する角度が大きいと、照射した光が屈折してフォトレジスト内に入り、下地の酸化膜層あるいはその下の層にまで達してそこで反射されるために、基板のどこの面を測っているのかがあいまいになる。

斜入射方式の面位置検出器を使用すると、例えば投影光学系を介したＴＴＬ（Through The Lens）方式の面位置検出器に比べて投影光学系の影響を受けずに高精度な検出結果を得ることができる。投影光学系は露光光の波長に対してのみ良好に収差が補正されているので、ＴＴＬ方式の面位置検出器において検出光を露光光と異なる波長とした場合には、諸収差が生じる。一方、面位置の検出光を露光光と同一波長とした場合には、基板上に塗布されたフォトレジストが感光してしまう不都合が生じる。そこで、マイクロデバイスを製造するための露光装置においては、斜入射方式の面位置検出器が用いられる場合が多い。

特開平４−３５４３２０号公報

ところで、例えばＭＥＭＳ等のマイクロデバイスを製造するときに、凹凸形状を持つ基板に構造物を形成することがある。基板の凹部に構造物を形成するために凹部の底部を露光するときに、露光対象領域である凹部の底部に投影光学系の焦点を合わせようとすると、斜入射方式の面位置検出器では、検出光が凸部で蹴られてしまうことがある。そうすると、露光対象領域を経由する検出光が得られず、露光対象領域を合焦できないことがある。また、露光対象領域の周辺に凸部が存在する場合にも、斜入射方式の面位置検出器では、凸部の存在によって露光対象領域を合焦できないことがある。

本発明は、上述の事情に鑑み成されたものであって、対象物の表面のうち下方に位置する部分にも光学系の焦点を高精度で合わせる合焦方法を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、第１面と該第１面より下方に位置する第２面とを含む表面を有する対象物の前記第２面に光学系の焦点を合わせる合焦方法であって、前記光学系の光軸に平行な第１方向に対して第１角度をなす第１入射角で前記第１面に投光し前記第１面で反射された光を受光することにより前記第１面の面位置を計測する第１工程と、前記第１方向に対して前記第１角度より小さな第２角度をなす第２入射角で前記第２面に投光し前記第２面で反射された光を受光することにより前記第２面の面位置を計測する第２工程と、前記第１面の面位置の計測結果に基づいて、前記光学系の焦点が前記第１面に合う合焦条件を取得する第３工程と、前記第１面の面位置の計測結果と前記第２面の面位置の計測結果とに基づいて前記第１面と前記第２面との間の段差量の情報を取得する第４工程と、前記合焦条件と前記段差量の情報とに基づいて前記光学系の焦点を前記第２面に合わせる第５工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、対象物の表面のうち下方に位置する部分にも光学系の焦点を高精度で合わせる合焦方法を提供することができる。

第１実施形態の露光装置を示した図である。 第１実施形態における基板上の構造物の一例を示す図である。 第１実施形態の露光方法を示すフローチャートである。 第１実施形態におけるスリット像の例を示す平面図である。 第２実施形態の露光装置を示した図である。 第２実施形態における基板上の構造物の一例を示す図である。 第２実施形態における露光ショット領域内のアライメント計測点の配置を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態の露光装置の全体構成の概略を模式的に表したものである。露光装置ＥＸは、概略すると以下のように動作する。基板ステージ１は、露光の対象物である基板２を保持して移動可能である。制御部９は、基板ステージ１の位置を管理し、実質的に、投影光学系（光学系）３の投影領域と基板２との相対位置を管理する。制御部９は、面位置計測器６を用いて、投影光学系３の焦点を露光対象領域に合わせる。制御部９および面位置計測器６は、投影光学系３の焦点を基板表面に合わせる合焦装置を構成している。基板２転写用のパターンが形成されたレチクル（マスク）５は、レチクルステージ４上に保持され、不図示の照明光学系はレチクル５を照明する。照明されたレチクル５のパターンは投影光学系３により基板２の上に投影される。

第１実施形態の基板２は、デバイスを製造するための基板である。基板２は、例えば、石英基板やガラス基板、シリコン含有の半導体基板、あるいは材質が異なる２種以上の基板を接合した多層基板等である。ここでは、説明の便宜上、基板２の一方の面を表面と称し、他方の面を裏面Ｐｂと称す。基板２の表面には、トレンチ、ビア等の構造物Ｐ１が形成されている。露光装置ＥＸは、構造物Ｐ１の内側に収まる凹部に投影光学系３の焦点が合った状態で、この領域を露光する。基板２は、基板本体に形成された膜パターンを含むことがある。この膜パターンは、例えばデバイスの一部を構成する構成要素である。膜パターンの具体例として、電極や配線となる導電膜パターン、スイッチング素子の一部を構成する半導体膜パターン、パッシベーション膜等となる絶縁膜パターン等が挙げられる。基板２は、基板本体に形成された感光膜（フォトレジスト膜）を含むことがある。基板２は、デバイスの製造過程で又は製造後で機能する膜として、例えば露光光等の反射を防止する反射防止膜や、上記の感光膜を保護する保護膜（トップコート膜）等を含むことがある。

以下の説明では、図１に示すＸＹＺ直交座標系に基づいて、各種構成要素の位置関係等を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｚ軸方向は投影光学系３の光軸に平行な方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は投影光学系３の光軸に直交する面内で互いに直交する方向である。基板２の表面は、凹部以外の領域における第１面Ｐａと、該第１面より下方に位置する凹部の第２面Ｐｃとを含む。面位置計測器６は、第１面Ｐａの面位置を計測する第１計測器７と第２面Ｐｃの面位置を検出する第２計測器８とを含む。

第１面Ｐａの面位置を検出する第１計測器７について詳しく説明する。第１計測器７は、ＡＦ用光源１０、コレクタレンズ１１、スリット１２、投光レンズ１３、１５、反射ミラー１４，１７、受光レンズ１６，１８、検出部１９を含んでいる。ＡＦ用光源１０から射出された検出光Ｌ１は、コレクタレンズ１１を通ってスリット１２を均一に照明する。スリット１２を通過した検出光Ｌ１は、投光レンズ１３，１５及び反射ミラー１４を介して、基板２の第１面Ｐａに入射する。第１計測器７のうち、ＡＦ用光源１０から投光レンズ１５までが光を第１面Ｐａに投光する投光部を構成する。第１計測器７のうち、受光レンズ１６から検出部１９までが第１面Ｐａで反射された光を受光する受光部を構成している。第１計測器７により投影光学系３直下の基板表面の面位置を計測するために、第１計測器７の投光部と受光部とは第１方向と直交する方向に沿って投影光学系３を挟んで互いに反対側となるように配置される。スリット１２のパターン（開口）は例えば短辺５〜５０μｍ、長辺０．３〜３ｍｍ程度の大きさのスリットパターンを用いる。第１面Ｐａにスリットパターンを投影する代わりにスポット光束を照明し、所定面上における結像位置を求める方法も適用可能である。

第１計測器７が投光する光Ｌ１が投影光学系３の光軸に平行な方向（第１方向）に対してなす第１角度（第１入射角）θ１は、７０°以上である。通常、θ１＝７５〜８５°程度に設定することで、フォトレジスト膜の表面等の第１面Ｐａからの反射光を支配的にし、基板本体からの反射光の強度を小さくすることができる。したがって、より正確に投影光学系３の焦点と第１面Ｐａを合わせることが可能になる。スリット１２の像は、投光レンズ１５で縮小され、投影光学系３の光軸が第１面Ｐａと交差する位置の近傍に形成される。

第１面Ｐａで反射した検出光Ｌ１は、受光レンズ１６を通った後に、反射ミラー１７で反射して光路が折り曲げられ、受光レンズ１８を通って検出部１９に入射する。第１面Ｐａ上のスリット結像位置と検出部１９の受光面は共役な関係にあり、検出部１９上にスリット１２像が形成される。検出部１９は受光面に入射した検出光Ｌ１の光量を検出可能であり、第１面Ｐａの高さ及び傾斜角に起因するずれ量に対応した測定信号が生成される。制御部９は、検出部１９からの検出信号に基づき基板ステージ１により基板２の第１面Ｐａの面位置及び傾斜角を高精度に制御する。

第２面Ｐｃの面位置を検出する第２計測器８は、露光対象領域に段差をなす領域が存在する場合であっても露光対象領域となる第２面Ｐｃの面位置を計測するために設けられる。第２計測器８が投光する光Ｌ２が第１方向に対してなす第２角度（第２入射角）θ２は、例えば１５°以下である。第２計測器８は、入射角が第１計測器７より小さいことを除き、第１計測器７と同等の構成を有しているため、構成の説明を省略する。第２計測器８は、投影光学系３の光軸からずれた位置に配置される。これは、投影光学系３の光軸が基板表面と交差する位置の近傍には、第１計測器７や投影光学系３が配置されているためである。第２計測器８のスリット結像位置を投影光学系３の光軸と合わせることは、第１計測器７あるいは投影光学系３の配置に著しい制約を生じさせるので、事実上困難である。

図２の（ａ）は、第１実施形態における基板上の構造物Ｐ１の一例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。第１実施形態の構造物Ｐ１は、基板２の外側に向かって凹となる凹部を含んでいる。構造物Ｐ１が、その周辺に凸部を含んでいてもよい。凹部の表面（第２面）Ｐｃは、基板２の凹部以外の表面（第１面）Ｐａに対して段差量ｄ１を有している。基板２の厚みｄ０は、例えば０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。段差量ｄ１は、例えば厚みｄ０の１／１０以上９／１０以下である。第１実施形態の構造物Ｐ１の凹部の外形は、ほぼ正方形である。構造物Ｐ１の凹部の外形は、多角形や楕円形（円形を含む）、多角形の角を丸めた形状等、閉曲線を輪郭とする形状から適宜選択される。凹部の内寸（口径）は、例えば２ｍｍ以下あるいは１ｍｍ以下であってもよい。凹部の内寸は、構造物の輪郭が収まる最小の矩形を想定したときに、この矩形の短辺の長さで定義してもよい。

第１実施形態では高アスペクトな凹凸を有した微小構造物に対応させるため、第２計測器８の検出光Ｌ２の入射角θ２を１５°以下としている。例えば、基板２の厚みｄ０が１ｍｍ、段差量ｄ１が０．９ｍｍ、凹部の内寸（口径）が１ｍｍとし、露光対象面すなわち合焦対象面が構造物Ｐ１の表面（第２面）Ｐｃを含むとする。また、基板表面に投影されるスリットパターンサイズが０．５ｍｍ程度であるとする。そうすると、この場合、検出部２７上に第２面Ｐｃを経由したスリット２２像を形成するための入射角条件はθ２≦ｔａｎ^−１｛（１−０．５）／２／０．９｝＝１５．５°となる。したがって、第１入射角θ１が７０°以上である第１計測器７の検出光Ｌ１は、図２（ｂ）に示すように、構造物Ｐ１で蹴られてスリット像が形成できないが、第２計測器８の検出光Ｌ２は第２面Ｐｃを経由したスリット像を検出部１９上に形成可能である。

検出光Ｌ２は、入射角θ２が小さいのでフォトレジスト表面からの反射光だけでなく、基板本体からの反射光も検出される。そこで、投影光学系３の焦点を第２面Ｐｃに正確に合わせるため、事前に露光評価等により、正しい合焦位置に対するずれ量を補正しておけばよい。例えば、基板ステージ１のＺ座標の条件を変えて露光を行い、露光結果が最も良いときのＺ座標を投影光学系３の焦点が第２面Ｐｃが合っている状態として、このときの検出信号を予め取得しておく。第１実施形態の制御部９は、基板表面に段差を有する第２面Ｐｃが存在しても、第１面Ｐａの面位置を計測する第１計測器７と第２面Ｐｃの面位置を計測する第２計測器８を併用することにより、投影光学系３の焦点を露光対象面に合わせることが可能である。したがって、第１実施形態の露光装置ＥＸは、露光対象領域を合焦状態で露光することができる。

次に、第１実施形態における合焦方法を含む露光方法の一例について図３のフローチャートに従い説明する。第１実施形態では、露光対象面は、第２面Ｐｃであるとする。第１実施形態では、露光処理を行う前に合焦処理を行う。第１実施形態の合焦処理は、仮合焦処理（Ｓ１〜Ｓ２）と、測定処理（Ｓ３〜Ｓ６）と、補正処理（Ｓ７〜Ｓ９）と、を含む。仮合焦処理を行うＳ１〜Ｓ２で、制御部９は、第１計測器７によって投影光学系３の焦点を第１面Ｐａに合わせる。測定処理を行うＳ３〜Ｓ６で、制御部９は、第２計測器８によって露光対象面である第２面Ｐｃと第１面Ｐａとの段差量の情報を取得する。補正処理を行うＳ７〜Ｓ９で、制御部９は、第１計測器７によって第１面Ｐａに合焦した状態からＳ５で求めた段差量に基づいて第２面Ｐｃを第１面Ｐａの位置に移動させる。

露光装置ＥＸは、制御部９が各部を制御することによって、合焦処理及び露光処理を行う。制御部９は、仮合焦処理、測定処理及び補正処理を行うときに、各処理で動作する各部の制御を実行させるプログラムに従って、露光装置ＥＸの各部を制御する。

第１実施形態では、露光処理面すなわち露光処理時における合焦対象面は第２面Ｐｃであり、第１面Ｐａは基板２の第２面以外の表面である。第１面Ｐａは、スリット１２の像全体を投影可能な領域における面であるので、第１面Ｐａに高精度に合焦することが可能である。

図４の（ａ）は、仮合焦処理で制御部９が基板ステージ１の位置を制御するために、Ｓ１で第１計測器７により検出されたスリット像の例を模式的に示す平面図である。基板表面上で互いに異なる複数の投影位置ｃｈ１〜ｃｈ５のそれぞれにおけるスリット１２の像（１２ａ〜１２ｅ）の検出結果に基づいて、制御部９は、投影光学系３を第１面Ｐａに合焦したときの基板ステージ１のＺ座標を投影位置ごとに求める。なお、スリット１２の像全体を投影可能な領域が狭い場合、投影位置ｃｈ１〜ｃｈ５のうちの任意の投影位置の計測データから近似平面を計算するという方法も取ることができる。

第１実施形態では、Ｓ１で、サンプルショット領域において第１面Ｐａの面位置を第１計測器７により計測する（第１工程）。Ｓ２で、制御部９は、Ｓ１の計測結果に基づき、例えば最小２乗近似等の方法で第１面Ｐａの近似平面を計算し、投影光学系３が第１面Ｐａの近似平面と合焦する条件を求め（第３工程）、合焦条件を満たすように基板ステージ１をＺ方向に駆動する（第６工程）。

仮合焦処理は複数の基板２のうちの１つに対して行って、得られた推定値を複数の基板２で共通の値として用いてもよい。すなわち、１枚の基板２で求められた投影光学系３を基板表面に合焦させるための基板ステージ１のＺ座標及び傾斜角を用いて、他の基板２の基板表面に投影光学系３を合焦させてもよい。

第１面Ｐａの補正されたＺ位置及び傾斜角を保持しつつ、制御部９は、Ｓ３で、基板ステージ１によって基板２をＸＹ方向に駆動する。その後、Ｓ４で、制御部は、第２計測器８によって各ショット領域の第２面Ｐｃの面位置を計測する（第２工程）。

予め第１面ＰａのＺ位置及び傾斜角が高精度に補正されているので、第２計測器８による面位置計測の計測レンジを狭くすることが可能になり、計測精度の向上が達成できる。第１計測器７と第２計測器８とは基板上でＸＹ方向に離れて配置されているため、ステージ定盤の平面度や変形の影響があると、基板ステージ１の駆動によって基板表面がＺ座標方向に変動してしまう。そのため、基板ステージ１のＸＹ位置に対するＺ座標方向の変動分を予め計測しておき、その計測データは、基板ステージ１のＺ座標と対応付けたテーブルとしてメモリーに保存しておく。第２計測器８の位置まで基板ステージ１が駆動した場合には、制御部９は、このメモリー内のテーブルを用いて基板ステージ１のＺ座標を補正駆動する。

図４の（ｂ）は、測定処理で基板ステージ１の位置を制御するときに、第２面Ｐｃに投影される第２計測器８のスリット２２の像の例を模式的に示す平面図である。制御部９は、Ｓ４で、第２面Ｐｃ上の１つの位置に投影されたスリット２２の像２２ａ〜２２ｅ像を検出部２７によって検出した検出結果に基づいて、第２面Ｐｃの面位置を計測する。Ｓ５で、制御部９は、第１面Ｐａの面位置と、第２面Ｐｃの面位置との差分を求めることにより、第１面Ｐａと第２面Ｐｃとの段差量を取得し（第４工程）、記憶部に段差量の情報を格納する。Ｓ４〜Ｓ５の処理は指定された基板内の対象ショット領域のすべてについて繰り返し実行される（Ｓ６）。

補正処理において、制御部９は、まずＳ７で、基板ステージ１によって基板２を露光領域に駆動する。Ｓ８で、制御部９は、第１計測器７のスリット１２の像を基板表面に投影し、検出部１９によるこの像の検出結果から、投影光学系３が第１面Ｐａに合焦する基板ステージ１のＺ座標を求める。次に、Ｓ９で、制御部９は、第１面Ｐａと第２面Ｐｃとの段差量に基づいて、投影光学系３が第２面Ｐｃに合焦するように基板ステージ１の位置を制御する（第５工程）。制御部９は、第１面Ｐａと第２面Ｐｃとの段差量を示す情報をメモリーから読み出す。制御部９は、投影光学系３が第１面Ｐａに合焦している状態から、基板ステージ１が段差量だけ投影光学系３に近づくように、基板ステージ１の位置を制御する。すなわち、制御部９は、投影光学系３が合焦対象面である第２面Ｐｃに合焦する基板ステージ１のＺ座標を段差量を用いて求める。制御部９は、補正処理Ｓ７〜Ｓ９を行った後、Ｓ１０で、１つの対象ショット領域を露光処理し、Ｓ７〜Ｓ１０の補正処理および露光処理を、基板内の全ショット領域に対して繰り返し実行する。

構造物Ｐ１が凸部であってその頂面に投影光学系３を合焦するには、投影光学系３が凸部以外の基板表面に合焦している状態から、頂面と基板表面との段差量だけ基板ステージ１が投影光学系３から遠ざかるように基板ステージ１を制御すればよい。

第１実施形態ではショット領域ごとに第１面Ｐａと第２面Ｐｃとの段差量を取得している。しかし、複数のショット領域のうち一部のショット領域で段差量を求め、一部のショット領域の段差量求を関数近似などすることにより段差量のＸＹ方向の分布を求めて、段差量の情報を取得することも可能である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を図５に示す。符号で図１と同じものは、機能が同じものである。第２実施形態においても第１実施形態同様に、露光対象領域に第２面Ｐｃを持つ領域が存在する場合に第２面Ｐｃの面位置を計測する場合について説明する。第１実施形態との相違点は、第２実施形態がアライメント検出器ＡＳを含んだ構成であり、第２実施形態では、第２面の位置のマッピングとショット領域の配列の情報を取得するグローバルアライメントとを同時に行うことができる。

アライメント検出器ＡＳの構成要素について詳しく説明する。アライメント検出器ＡＳは、アライメント検出器用ＡＳの照明光源２８や、対物レンズ３４等の光学系を備えている。照明光源２８は、ハロゲンランプなどを用いた広帯域波長の光や、Ｈｅ−Ｎｅレーザーなどを用いた単色光を供給する。照明光源２８から射出された照明光は、照明系レンズ２９を介してハーフミラー３０で反射され、結像レンズ前群３１ａへ入射する。照明光は更に、リレーレンズ３２を介して反射ミラー３３で反射され、対物レンズ３４へ入射する。対物レンズ３４で集光された照明光は、観察可能範囲内に位置決めされた基板２上にあるアライメントマークＭを照明する。

アライメントマークＭからの反射散乱光は、対物レンズ３４を介し反射ミラー３３で反射された後、リレーレンズ３２へ入射する。更に、その反射散乱光は、結像レンズ前群３１ａを介し、ハーフミラー３０を透過した後、結像レンズ後群３１ｂで集光され、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子３２の撮像面にアライメントマークＭの像を形成する。撮像素子３２は、その撮像面に形成されたアライメントマークＭの像の出力信号を制御部９へ送る。制御部９は、撮像素子３２からの出力信号を信号処理することで基板２上のアライメントマークＭの位置を検出し、基板内に形成されたショット領域の配列情報を取得する。制御部９は、このショット領域の配列の情報に基づいてステージ駆動機構（不図示）により基板ステージ１を駆動し、基板２を投影光学系３の露光領域に移動させる。

図６の（ａ）は、第２実施形態における基板上の構造物Ｐ２の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。第２実施形態の構造物Ｐ２は、その凹部の領域の底面ＰｂにアライメントマークＭを含んでいる。ここで、第２実施形態に係る露光方法の一例について説明する。第２実施形態の合焦処理も、第１計測器７により投影光学系３を第１面Ｐａへ仮合焦する処理と、第２計測器８により構造物Ｐ１の第２面Ｐｃと第１面Ｐａとの段差量を求める処理と、段差量に基づいて第１面Ｐａの面位置に第２面Ｐｃを移動させる補正処理とを行う。

仮合焦処理後の測定処理において、制御部９は、第２計測器８を用いて第２面Ｐｃの面位置を計測し、第１面Ｐａと第２面Ｐｃとの段差量を算出する。そして、制御部９は、仮合焦処理び測定処理の結果から、第１面Ｐａと第２面Ｐｃとの段差量を求める。制御部９は、段差量の情報をメモリーに格納する。

段差量を求めるための第２計測器による計測は、例えば図７でハッチングを施した４つのショット領域のアライメントマーク位置Ｍ１〜Ｍ４におけるアライメント計測と同時に行うことが可能である。計測されたアライメントマークＭ１〜Ｍ４におけるθ方向の回転角度の精度を向上させるためには、ＸＹ方向の計測スパンを広げた方が良い。そこで、上記の４つのショット領域は、通常、基板２の外周に近いショット領域とする。

なお、アライメントマークＭが第２面Ｐｃに近接して、第２計測器８のスリットパターンの像全体を第２面Ｐｃに投影できないことがある。そのような場合は、アライメント検出器ＡＳによりアライメントマークＭを観察した後、基板ステージ１を微小量駆動してスリットパターンの像全体が第２面Ｐｃ面に投影するようにすれば良い。補正処理では、制御部９は、アライメント計測で取得したショット領域の配列情報に基づいて基板２を移動後、第１計測器７による第１面Ｐａの面位置の計測結果に基づいて投影光学系３を第１面Ｐａに合焦させる基板ステージ１のＺ座標を求める。

次に、制御部９は、投影光学系３が第１面Ｐａに合焦している状態から、第１面Ｐａと第２面Ｐｃとの段差量だけ基板ステージ１が投影光学系３に近づくように、基板ステージ１の位置を制御する。以上のように、第２実施形態によれば、アライメント計測と同時に合焦対象領域である第２面Ｐｃの面位置の計測を可能としており、第１実施形態の効果に加えてスループットの向上を果たすことができる。

〔デバイス製造方法〕
デバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。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。

以上、本発明の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ず、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面と該第１面より下方に位置する第２面とを含む表面を有する対象物の前記第２面に光学系の焦点を合わせる合焦方法であって、
   前記光学系の光軸に平行な第１方向に対して第１角度をなす第１入射角で前記第１面に投光し前記第１面で反射された光を受光することにより前記第１面の面位置を計測する第１工程と、
   前記第１方向に対して前記第１角度より小さな第２角度をなす第２入射角で前記第２面に投光し前記第２面で反射された光を受光することにより前記第２面の面位置を計測する第２工程と、
   前記第１面の面位置の計測結果に基づいて、前記光学系の焦点が前記第１面に合う合焦条件を取得する第３工程と、
   前記第１面の面位置の計測結果と前記第２面の面位置の計測結果とに基づいて前記第１面と前記第２面との間の段差量の情報を取得する第４工程と、
   前記合焦条件と前記段差量の情報とに基づいて前記光学系の焦点を前記第２面に合わせる第５工程と、
   を含むことを特徴とする合焦方法。
2. 前記第１工程および前記第３工程を実行した後に、前記第３工程で取得された前記合焦条件に基づいて前記光学系の焦点が前記第１面に合うように前記対象物を前記第１方向に沿って移動する第６工程をさらに含み、
   前記第６工程で前記合焦条件を満たしている前記対象物の前記第１方向における位置を保持しつつ前記第２工程を実行し、その後に前記第４工程を実行し、
   前記第５工程で、前記合焦条件を満たしている前記対象物を前記第１方向に沿って前記段差量だけ移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の合焦方法。
3. 前記第１面は、前記第２面を取り囲むように設定される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の合焦方法。
4. 前記第１角度は７０°以上であり、前記第２角度は１５°以下である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の合焦方法。
5. 前記第１面の面位置を計測する第１計測器は、光を前記第１面に投光する投光部と前記第１面で反射された光を受光する受光部とを含み、前記投光部と前記受光部とは、前記第１方向と直交する方向に沿って前記光学系を挟んで互いに反対側となるように配置され、前記第２面の面位置を計測する第２計測器は、前記光学系の光軸からずれた位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の合焦方法。
6. 第１面と該第１面より下方に位置する第２面とを含む表面を有する対象物の前記第２面に光学系の焦点を合わせる合焦装置であって、
   前記光学系の光軸に平行な第１方向に対して第１角度をなす第１入射角で前記第１面に投光し前記第１面で反射された光を受光することにより前記第１面の面位置を計測する第１計測器と、
   前記第１方向に対して前記第１角度より小さな第２角度をなす第２入射角で前記第２面に投光し前記第２面で反射された光を受光することにより前記第２面の面位置を計測する第２計測器と、
   前記第１面の面位置の計測結果に基づいて前記光学系の焦点が前記第１面に合う合焦条件を取得し、前記第１面の面位置の計測結果と前記第２面の面位置の計測結果とに基づいて前記第１面と前記第２面との間の段差量の情報を取得し、前記合焦条件と前記段差量の情報とに基づいて前記光学系の焦点を前記第２面に合わせる制御部と、
   を備えることを特徴とする合焦装置。
7. 基板上の複数のショット領域のそれぞれに露光を行う露光方法であって、
   前記複数のショット領域のそれぞれは、第１面と該第１面より下方に位置する第２面とを含む表面を有し、
   前記露光方法は、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載の合焦方法によって投影光学系の焦点を対象ショット領域の前記第２面に合わせる工程と、
   前記工程で前記投影光学系の焦点に合わされた前記対象ショット領域の前記第２面を露光する工程と、
   を含む、ことを特徴とする露光方法。
8. 前記第３工程で、前記複数のショット領域のうち一部のショット領域の前記第２面の面位置を計測し、前記第４工程で、前記一部のショット領域の前記第２面の面位置の計測結果を用いて前記対象ショット領域の前記第２面の段差量を推定する、ことを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
9. 前記複数のショット領域のうち一部のショット領域の前記第２面が存在する領域には、アライメントマークが設けられており、
   前記投影光学系の焦点を対象ショット領域の前記第２面に合わせる工程は、前記アライメントマークを計測し、該アライメントマークの計測結果に基づいてショット領域の配列の情報を取得する工程を含む、ことを特徴とする請求項７または８に記載の露光方法。
10. 請求項７ないし９のいずれか１項に記載の露光方法によって基板を露光する工程と、
    前記工程で露光された基板を現像する工程と、
    を含む、ことを特徴とするデバイス製造方法。

Images