JP2017142307A - 露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原版と基板とのアライメントを高精度に行うために有利な露光装置を提供する。【解決手段】投影光学系を介して原版のパターンを基板上に転写する露光装置は、撮像素子および光学素子を有し、前記基板上のマークを前記投影光学系を介して前記原版上のマークともに前記撮像素子で検出する第１モード、または前記基板で反射されて前記撮像素子に入射する光の強度を前記第１モードより低減させた状態で前記原版上のマークを前記撮像素子で検出する第２モードで動作する検出部と、前記検出部による前記第１モードでの検出結果および前記第２モードでの検出結果に基づいて、前記原版と前記基板とのアライメントを制御する制御部と、を含み、前記検出部は、前記撮像素子と前記基板との間の光路上に前記光学素子を配置したり当該光路上から前記光学素子を外したりすることによって前記第１モードと前記第２モードとを切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、および物品の製造方法に関する。

液晶パネルや有機ＥＬパネル等のフラットパネルや、半導体デバイスの製造には、マスクなどの原版のパターンを、レジストが塗布されたガラスプレートやウェハなどの基板に転写する露光装置が用いられる。このような露光装置では、原版と基板とのアライメントを高精度かつ高速に行うことが求められている。特許文献１には、基板上のマークを投影光学系を介して原版上のマークとともに検出するアライメント検出部と、基板上のマークを投影光学系を介さずに検出するオフアクシス検出部とを有する露光装置が提案されている。特許文献１に記載された露光装置では、オフアクシス検出部において同時に検出することができるマークの数がアライメント検出部より多くなるようにオフアクシス検出部が構成される。そして、基板に設けられた複数のマークをオフアクシス検出部に検出させることにより、原版と基板とのアライメントを高精度かつ高速に行うことができる。

特開２０１５−１９８２０２号公報

露光装置では、露光光の影響により原版が熱変形しうるため、原版と基板とを高精度にアライメントするためには、原版上の複数のマークをアライメント検出部によりそれぞれ検出し、その検出結果から原版のパターン領域の形状を求めることが好ましい。このとき、基板で反射した光がアライメント検出部（撮像素子）に入射してしまうと、当該光がノイズとなり、原版上のマークを精度よく検出することが困難となりうる。

そこで、本発明は、原版と基板とのアライメントを高精度に行うために有利な露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、投影光学系を介して原版のパターンを基板上に転写する露光装置であって、撮像素子および光学素子を有し、前記基板上のマークを前記投影光学系を介して前記原版上のマークともに前記撮像素子で検出する第１モード、または前記基板で反射されて前記撮像素子に入射する光の強度を前記第１モードより低減させた状態で前記原版上のマークを前記撮像素子で検出する第２モードで動作する検出部と、前記検出部による前記第１モードでの検出結果および前記第２モードでの検出結果に基づいて、前記原版と前記基板とのアライメントを制御する制御部と、を含み、前記検出部は、前記撮像素子と前記基板との間の光路上に前記光学素子を配置したり当該光路上から前記光学素子を外したりすることによって前記第１モードと前記第２モードとを切り替える、ことを特徴とする。

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

本発明によれば、例えば、原版と基板とのアライメントを高精度に行うために有利な露光装置を提供することを目的とする。

第１実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。 マークおよびスコープの配置を示す図である。 アライメント検出部の構成を示す概略図である。 第１実施形態における原版と基板とのアライメント方法を示すフローチャートである。 基板側マークの配置・座標、および原版側マークの配置・座標を示す図である。 第２実施形態の露光装置を示す概略図である。 第２実施形態における原版と基板とのアライメント方法を示すフローチャートである。 板側マークの配置・座標、および原版側マークの配置・座標を示す図である。 第４実施形態のアライメント検出部の構成を示す概略図である。

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実施形態に係る露光装置１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、リソグラフィ装置として、例えば液晶表示デバイスや有機ＥＬデバイスなどのフラットパネルの製造工程に使用されるものである。特に本実施形態では、露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式にて、原版３（マスク）に形成されているパターンを、例えばガラスプレートなどの基板６に転写する走査型投影露光装置とする。露光装置１００は、例えば、照明光学系１と、アライメント検出部２（第１検出部）と、原版ステージ４と、投影光学系５と、基板ステージ７と、オフアクシス検出部９（第２検出部）と、基準プレート１０と、制御部１１とを含みうる。なお、本実施形態では、鉛直方向であるＺ方向に垂直な平面内において、露光時の原版３および基板６の走査方向をＹ方向とし、Ｙ方向に直交する方向をＸ方向としている。

照明光学系１は、光源（不図示）を有し、スリット状（例えば円弧状）に成形された照明光を原版３に照射する。原版ステージ４は、原版３を保持し、少なくともＹ方向に移動可能に構成されうる。投影光学系５は、例えば、複数のミラーにより構成されたミラープロジェクション方式を採用し、原版３に形成されたパターンの像を、基板ステージにより保持された基板６に例えば等倍で投影する。基板ステージ７は、基板６を保持し、定盤８の上を、例えばＸ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚの６方向に移動可能に構成されうる。原版ステージ４に保持された原版３、および基板ステージ７に保持された基板６は、投影光学系５を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系５の物体面および像面）にそれぞれ配置される。

ここで、基板上の複数のショット領域の各々に原版３のパターンを転写する際には、パターンが形成された原版３の領域（パターン領域）と複数のショット領域の各々とのアライメント（位置合わせ）が行われる。そのため、原版３および基板６には、複数のアライメントマークがそれぞれ設けられる。本実施形態の原版３には、図２（ｂ）に示すように、６個のアライメントマーク（以下、原版側マーク３１１〜３１６）がパターン領域３１に対して設けられている。また、本実施形態の基板６には、図２（ａ）に示すように、原版側マーク３１１〜３１６の位置に対応するように配置された６個のアライメントマーク（以下、基板側マーク）が複数のショット領域６１〜６４の各々に対して設けられている。例えば、ショット領域６１に対しては基板側マーク６１１〜６１６が設けられ、ショット領域６２に対しては基板側マーク６２１〜６２６が設けられうる。また、ショット領域６３に対しては基板側マーク６３１〜６３６が設けられ、ショット領域６４に対しては基板側マーク６４１〜６４６が設けられうる。

アライメント検出部２（第１検出部）は、照明光学系１と原版３との間に配置され、１つのマークを観察するための視野をそれぞれ有する（１つのマークをそれぞれ観察可能な）複数のスコープを含みうる。本実施形態のアライメント検出部２は、図２（ｃ）に示すように、Ｘ方向に沿って配列した２つのスコープ２ａ、２ｂを含みうる。また、アライメント検出部２（各スコープ２ａ、２ｂ）は、撮像素子と光学素子とを有し、第１モードまたは第２モードで動作する。第１モードは、基板側マークで反射された光を投影光学系５および原版３を介して撮像素子に入射させることにより基板側マークおよび原版側マークを撮像素子で検出するモードである。即ち、第１モードは、基板側マークを投影光学系５を介して原版側マークとともに撮像素子で検出するモードである。第２モードは、基板側マークで反射されて撮像素子に入射する光の強度を第１モードより低減させた状態で原版側マークを撮像素子で検出するモードである。そして、アライメント検出部２は、撮像素子と基板６との間の光路上に光学素子を配置したり当該光路上から光学素子を外したりすることによって第１モードと第２モードとを切り替えるように構成されている。アライメント検出部２の詳細な構成については後述する。

オフアクシス検出部９（第２検出部）は、投影光学系５と基板６（基板ステージ７）との間に配置され、１つの基板側マークを観察するための視野をそれぞれ有する（１つのマークをそれぞれ観察可能な）複数のスコープを含みうる。本実施形態のオフアクシス検出部９は、図２（ｄ）に示すように、Ｘ方向に沿って配列した基板側マークの位置に対応するようにＸ方向に沿って配置された４つのスコープ９ａ〜９ｄを含みうる。そして、オフアクシス検出部９（各スコープ９ａ〜９ｄ）は、投影光学系５を介さずに基板側マークを検出するように構成される。ここで、基板６に設けられる基板側マークの数は、原版３に設けられる原版側マークの数より通常多くなる。そのため、オフアクシス検出部９は、スコープの数がアライメント検出部２より多くなるように構成されることが好ましい。即ち、オフアクシス検出部９は、同時に検出可能な基板側マークの数がアライメント検出部２（第１モード）より多くなるように構成されることが好ましい。

基準プレート１０は、基板ステージ７に設けられ、図２（ｅ）に示すように、オフアクシス検出部９における複数のスコープ９ａ〜９ｄの位置の基準となるように配置された複数の基準マーク１０ａ〜１０ｄを有する。基準プレート１０の基準マーク１０ａ〜１０ｄをオフアクシス検出部９で検出する際には、基準プレート１０（基準マーク１０ａ〜１０ｄ）は、基板ステージ７を移動させることによりオフアクシス検出部９（複数のスコープ９ａ〜９ｄ）の下方に配置される。

制御部１１は、例えば、ＣＰＵやメモリを有するコンピュータなどによって構成され、露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の動作および調整などを制御しうる。例えば、制御部１１は、アライメント検出部２およびオフアクシス検出部９による検出結果に基づいて、原版３と基板６との位置関係や原版３のパターン領域３１の形状、基板６の各ショット領域６１〜６４の形状などの情報を求める。そして、制御部１１は、当該情報に基づいて、原版３と基板６とのアライメントを制御しながら、例えば、原版ステージ４および基板ステージ７の移動速度および投影光学系５の投影倍率を制御しながら、基板６の走査露光を行う。このような走査露光を基板６の複数のショット領域の各々に対して行うことにより、原版３のパターンを基板６の各ショット領域に転写することができる。

このように構成された露光装置１００では、露光光の影響により原版３が熱変形しうる。そのため、原版３と基板６とを高精度にアライメントするためには、アライメント検出部２により複数の原版側マークの各々を実際に検出し、その検出結果から原版３のパターン領域３１の形状を求めることが好ましい。このとき、基板６（基板側マーク６）で反射した光がアライメント検出部２（撮像素子）に入射してしまうと、当該光がノイズとなり、複数の原版側マークの各々を精度よく検出することが困難となりうる。そこで、本実施形態のアライメント検出部２は、上述したように、第１モードまたは第２モードで動作するように構成される。

［アライメント検出部２の構成］
以下に、アライメント検出部２（スコープ２ａ、２ｂ）の構成例について、図３を参照しながら説明する。図３は、アライメント検出部２（各スコープ２ａ、２ｂ）の構成を示す概略図である。アライメント検出部２は、例えば、光源２ａと、撮像素子２ｂと、偏光ビームスプリッタ２ｃと、第１波長板２ｄ（１／４波長板）と、第２波長板２ｅ（１／４波長板）とを含みうる。

光源２ａは、露光光の波長と異なる波長を有する光を射出する。撮像素子２ｂは、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどのイメージセンサを含みうる。偏光ビームスプリッタ２ｃは、撮像素子２ｂと原版３との間に配置され、Ｓ偏光およびＰ偏光のうち一方を透過させて他方を反射させるように構成される。本実施形態の偏光ビームスプリッタ２ｃは、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させるように構成されうる。第１波長板２ｄは、モードを切り替えるための光学素子として用いられ、偏光ビームスプリッタ２ｃと原版３との間の光路上に配置されたり当該光路上から外されたりするように駆動部２ｆによって駆動される。第２波長板２ｅは、原版３と基板６との間の光路上に配置される。

このように構成されたアライメント検出部２は、第１モードでは偏光ビームスプリッタ２ｃと原版３との間の光路上から第１波長板２ｄを外し、第２モードでは当該光路上に第１波長板２ｄを配置する。これにより、第１モードと第２モードとを切り替えることができる。ここで、図３では、第２波長板２ｅは、投影光学系５の内部の光路上に配置されているが、それに限られるものではない。例えば、第２波長板２ｅは、原版３と投影光学系５との間の光路上、または投影光学系５と基板６との間の光路上に配置されてもよい。また、本実施形態の第２波長板２ｅは、アライメント検出部２の構成要素として用いられたが、それに限られるものではなく、例えば、投影光学系５の構成要素として用いてられてもよいし。個別の部品として用いられてもよい。

図３（ａ）は、第１モードで動作する際の（即ち、原版側マークと基板側マークとを同時に検出する際の）アライメント検出部２を示す図である。第１モードでは、図３（ａ）に示すように、偏光ビームスプリッタ２ｃと原版３との間の光路上から第１波長板２ｄが外される。光源２ａから射出された光のうちＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ２ｃで反射されて原版３（原版側マーク）に入射する。原版側マークで反射して偏光ビームスプリッタ２ｃに入射した光は、Ｓ偏光のままであるため、偏光ビームスプリッタ２ｃで反射されて撮像素子２ｂに入射しない。一方、原版側マークを透過した光は、第２波長板２ｅを透過して基板６（基板側マーク）に入射する。そして、基板側マークで反射された光は、第２波長板２ｅを再び透過することによりＰ偏光になるため、偏光ビームスプリッタ２ｃを透過して撮像素子２ｂに入射する。このとき、原版側マークは影として撮像素子２ｂに形成される。これにより、アライメント検出部２は、原版側マークと基板側マークとを同時に検出することができる。

図３（ｂ）は、第２モードで動作する際の（即ち、原版側マークを検出する際の）アライメント検出部２を示す図である。第２モードでは、図３（ｂ）に示すように、偏光ビームスプリッタ２ｃと原版３との間の光路上に第１波長板２ｄが配置される。光源２ａから射出された光のうちＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ２ｃで反射され、第１波長板２ｄを透過して原版３（原版側マーク）に入射する。原版側マークで反射した光は、再び第１波長板２ｄを透過することによりＰ偏光になるため、偏光ビームスプリッタ２ｃを透過して撮像素子２ｂに入射する。一方、原版側マークを透過した光は、第２波長板２ｅを透過して基板６（基板側マーク）に入射する。そして、基板側マークで反射された光は、第２波長板２ｅおよび第１波長板２ｄを再び透過することによりＳ偏光になるため、偏光ビームスプリッタ２ｃで反射されて撮像素子２ｂには入射しない。これにより、アライメント検出部２は、基板６で反射して撮像素子２ｂに入射する光の強度を低減した状態で原版側マークを検出することができる。

［原版と基板とのアライメントについて］
次に、第１実施形態の露光装置１００における原版３と基板６とのアライメント方法について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態における原版３と基板６とのアライメント方法を示すフローチャートである。図５は、基板側マークの配置・座標、および原版側マークの配置・座標を示す図である。

Ｓ１１では、制御部１１は、オフアクシス検出部９の下に基準プレート１０が配置されるように基板ステージ７を移動させ、オフアクシス検出部９（各スコープ９ａ〜９ｄ）に基準プレート１０の複数の基準マーク１０ａ〜１０ｄの位置（座標）を検出させる。そして、制御部１１は、オフアクシス検出部９の検出結果から、オフアクシス検出部９の各スコープ９ａ〜９ｄと基準プレート１０の各基準マーク１０ａ〜１０ｄとの相対位置（ＸＹ方向）を示す情報を求める。これにより、制御部１１は、求めた情報に基づいて、オフアクシス検出部９の検出結果を補正するための補正値、具体的には、オフアクシス検出部９の複数のスコープ間における基板側マークの位置の検出結果のずれを補正するための補正値を求めることができる。

Ｓ１２では、制御部１１は、複数の基板側マークのうち選択された基板側マークの位置（座標）を、当該選択された基板側マークに対応する原版側マークを介して第１モードでアライメント検出部２に検出させる。Ｓ１２の工程で検出させる基板側マークは、アライメント検出部２による１回の検出処理で検出することができるように、アライメント検出部２に設けられたスコープの数および配置に応じて選択されることが、スループットの点で好ましい。

例えば、制御部１１は、基板６に設けられた複数の基板側マークのうち、ショット領域６１に対して設けられ且つＸ方向に配列した２つの基板側マーク６１１、６１４を選択する。そして、制御部１１は、基板側マーク６１１の位置を原版側マーク３１１を介してアライメント検出部２のスコープ２ａに検出させ、基板側マーク６１４の位置を原版側マーク３１４を介してアライメント検出部２のスコープ２ｂに検出させる。これにより、制御部１１は、原版３（原版側マーク３１１、３１４）と基板６（基板側マーク６１１、６１４）との位置関係を示す情報（第１情報）を求めることができる。Ｓ１２の工程は、例えば、１枚の基板６について少なくとも１回行われればよいが、それに限られるものではなく、例えば、各ショット領域について１回ずつ行われてもよい。

ここで、Ｓ１２の工程におけるアライメント検出部２の検出結果を（ＡＸ_Ｐ，ＡＹ_Ｐ）と表す。ＡＸ_Ｐは、アライメント検出部２により第１モードで検出されたマークのＸ方向の位置（座標）を示し、ＡＹ_Ｐは、アライメント検出部２により第１モードで検出されたマークのＹ方向の位置（座標）を示している。Ｐは、Ｓ１２の工程において選択された基板側マークの番号を示している。上述の例では、スコープ２ａによる第１モードでの検出結果は（ＡＸ_６１１，ＡＹ_６１１）、スコープ２ｂによる第１モードでの検出結果は（ＡＸ_６１４，ＡＹ_６１４）と表されうる。

Ｓ１３では、制御部１１は、原版３に設けられた複数の原版側マークの各々の位置（座標）を、アライメント検出部２に第２モードで検出させる。例えば、制御部１１は、原版側マーク３１１、３１４がアライメント検出部２のスコープ２ａ、２ｂの視野にそれぞれ収まるように原版ステージ４を移動させ、スコープ２ａ、２ｂに原版側マーク３１１、３１４の位置を検出させる。同様に、制御部１１は、原版ステージ４をＹ方向にステップ移動させて原版側マーク３１２、３１５の位置をスコープ２ａ、２ｂに検出させる。さらに、原版ステージ４をＹ方向にステップ移動させて原版側マーク３１３、３１６の位置をスコープ２ａ、２ｂに検出させる。これにより、制御部１１は、原版３に設けられた複数の原版側マークの各々の位置を得ることができる。Ｓ１３の工程は、基板６を交換している間において行われてもよい。また、Ｓ１４では、制御部１１は、Ｓ１３で得られた各原版側マークの位置の検出結果に基づいて、パターン領域３１の形状を示す情報（第２情報）を求める。

ここで、Ｓ１３の工程におけるアライメント検出部２の検出結果を（ＭＸ_Ｑ，ＭＹ_Ｑ）と表す。ＭＸ_Ｑは、アライメント検出部２により第２モードで検出された原版側マークのＸ方向の位置（座標）を示し、ＭＹ_Ｑは、アライメント検出部２により第２モードで検出された原版側マークのＹ方向の位置（座標）を示している。Ｑは、原版側マークの番号を示している。例えば、各原版側マーク３１１〜３１６の検出結果は、（ＭＸ_３１１，ＭＹ_３１１）、（ＭＸ_３１２，ＭＹ_３１２）、（ＭＸ_３１３，ＭＹ_３１３）、（ＭＸ_３１４，ＭＹ_３１４）、（ＭＸ_３１５，ＭＹ_３１５）、（ＭＸ_３１６，ＭＹ_３１６）と表されうる。

Ｓ１５では、制御部１１は、基板６に設けられた複数の基板側マークの各々の位置（座標）をオフアクシス検出部９に検出させる。例えば、制御部１１は、オフアクシス検出部のスコープ９ａ〜９ｄの配置に対応するようにＸ方向に配列した４つの基板側マーク６１１、６１４、６２１、６２４が、スコープ９ａ〜９ｄの視野にそれぞれ収まるように基板ステージ７を移動させる。そして、制御部１１は、スコープ９ａ〜９ｄに基板側マーク６１１、６１４、６２１、６２４の位置を検出させる。次いで、制御部１１は、基板ステージ７をＹ方向にステップ移動させてスコープ９ａ〜９ｄに基板側マーク６１２、６１５、６２２、６２５の位置を検出させる。このように基板ステージ７をステップ移動させてスコープ９ａ〜９ｄに基板側マークの位置を検出させる工程が繰り返される。また、制御部１１は、オフアクシス検出部９の検出結果を、Ｓ１１の工程で求めた補正値によって補正する。以下では、「オフアクシス検出部９の検出結果」を、Ｓ１１の工程で求めた補正値によって補正した後の値と定義する。

ここで、Ｓ１５の工程におけるオフアクシス検出部９の検出結果を（ＯＸ_Ｒ，ＯＹ_Ｒ）と表す。ＯＸ_Ｒは、オフアクシス検出部９により検出された基板側マークのＸ方向の位置（座標）を示し、ＯＹ_Ｒは、オフアクシス検出部９により検出された基板側マークのＹ方向の位置（座標）を示している。Ｒは、基板側マークの番号を示している。例えば、基板側マーク６１１〜６１６の検出結果は、（ＯＸ_６１１，ＯＹ_６１１）、（ＯＸ_６１２，ＯＹ_６１２）、（ＯＸ_６１３，ＯＹ_６１３）、（ＯＸ_６１４，ＯＹ_６１４）、（ＯＸ_６１５，ＯＹ_６１５）、（ＯＸ_６１６，ＯＹ_６１６）と表されうる。

本実施形態では、Ｓ１５の工程が、Ｓ１３の工程の後に行われているが、それに限られるものではない。本実施形態のアライメント検出部２は、第２モードにおいて、基板側マークで反射されて撮像素子２ｂに入射する光の光量が、原版側マークで反射されて撮像素子２ｂに入射する光の光量より小さくなるように構成されている。即ち、本実施形態のアライメント検出部２は、第２モードにおいて原版側マークを検出している際に、基板側マークの影響が小さくなるように構成されている。そのため、アライメント検出部２により第２モードで原版側マークを検出することと並行して、オフアクシス検出部９により基板側マークの検出を行うことができる。つまり、Ｓ１５の工程を、Ｓ１３の工程と並行して行うことができる。なお、Ｓ１５の工程が、Ｓ１３の工程の前に行われてもよい。

Ｓ１６では、制御部１１は、Ｓ１２での検出結果およびＳ１５での検出結果に基づいて、アライメント検出部２の検出結果とオフアクシス検出部９の検出結果とのずれを示す情報（以下、第１ずれ情報）を求める。例えば、Ｓ１２でアライメント検出部２によって検出された基板側マーク６１１、６１４の位置は、Ｓ１４においてオフアクシス検出部９によっても検出される。即ち、アライメント検出部２とオフアクシス検出部９において、共通の基板側マークの位置が検出されることとなる。そのため、制御部１１は、アライメント検出部２およびオフアクシス検出部９の各々において共通の基板側マークの位置を検出した結果に基づいて、第１ずれ情報を求めることができる。第１ずれ情報は、Ｘ方向については（ＡＸ_Ｐ−ＯＸ_Ｐ）、Ｙ方向については（ＡＹ_Ｐ−ＯＹ_Ｐ）で表されうる。ＯＸ_Ｐは、Ｓ１２の工程において選択された基板側マークのＸ方向の位置（座標）をＳ１５の工程でオフアクシス検出部９により検出した結果を示している。また、ＯＹ_Ｐは、Ｓ１２の工程において選択された基板側マークのＹ方向の位置（座標）をＳ１５の工程でオフアクシス検出部９により検出した結果を示している。

Ｓ１７では、制御部１１は、Ｓ１５で得られた各基板側マークの位置の検出結果を、Ｓ１６で求めた第１ずれ情報によって補正する。これにより、制御部１１は、オフアクシス検出部９により検出された基板側マークの位置（座標）をアライメント検出部２における基準座標で表すことができる。また、Ｓ１８では、制御部１１は、各基板側マークの位置の検出結果を補正した値に基づいて、各ショット領域６１〜６４の形状を示す情報（第３情報）を求める。

Ｓ１９では、制御部１１は、Ｓ１４で求めたパターン領域３１の形状を示す情報、およびＳ１８で求めた各ショット領域６１〜６４の形状を示す情報に基づいて、基板６を露光する際の原版３と基板６とのアライメントを制御する。例えば、制御部１１は、それらの情報に基づいて、基板６の各ショット領域６１〜６４に原版３のパターン領域が重なり合うように各ショット領域を走査露光する際の原版ステージ４と基板ステージ７との相対速度、および投影光学系５の投影倍率を求める。そして、制御部１１は、各ショット領域６１〜６４を走査露光する際、求めた相対速度および投影倍率に基づいて原版ステージ４、基板ステージ７および投影光学系５を制御することにより原版３と基板６とのアライメントを制御する。

例えば、基板側マークとそれに対応する原版側マークとの間の位置ずれ（補正すべき位置ずれ）は、式（１）および式（２）によって求められうる。そして、制御部は、この位置ずれが目標値（例えば零）になるように、原版ステージ４と基板ステージ７との相対速度、および投影光学系５の投影倍率を求める。ここで、式（１）は、Ｘ方向における位置ずれΔＸを求めるための式であり、式（２）は、Ｙ方向における位置ずれΔＹを求めるための式である。ＭＸ_ＰおよびＭＹ_Ｐはそれぞれ、Ｓ１２の工程において選択された基板側マークに対応する原版側マークのＹ方向の位置（座標）を、Ｓ１３の工程でアライメント検出部２により第２モードで検出した結果を示している。また、式（１）の（ＡＸ_Ｐ−ＯＸ_Ｐ）、および式（２）の（ＡＹ_Ｐ−ＯＹ_Ｐ）はそれぞれ、Ｓ１６の工程で求めた第１ずれ情報を示している。式（１）の（ＭＸ_Ｐ−ＭＸ_Ｑ）、および式（２）の（ＭＹ_Ｐ−ＭＹ_Ｑ）は、位置ずれを求めるべき原版側マークと、Ｓ１２の工程において選択された原版側マークとの間の距離（第２ずれ情報）を示している。
ΔＸ＝ＯＸ_Ｒ＋（ＡＸ_Ｐ−ＯＸ_Ｐ）＋（ＭＸ_Ｐ−ＭＸ_Ｑ） ・・・（１）
ΔＹ＝ＯＹ_Ｒ＋（ＡＹ_Ｐ−ＯＹ_Ｐ）＋（ＭＹ_Ｐ−ＭＹ_Ｑ） ・・・（２）

上述したように、第１実施形態の露光装置１００では、アライメント検出部２は、原版側マークおよび基板側マークを検出する第１モード、または原版側マークを検出する第２モードで動作するように構成される。これにより、露光装置１００は、アライメント検出部２により複数の原版側マークの各々を実際に検出する際に、基板６からの光の影響を低減することができ、原版３のパターン領域３１の形状を精度よく求めることができる。よって、原版３と基板６とのアライメントを高精度に行うことができる（即ち、重ね合わせ精度を向上させることができる）。ここで、第１実施形態では、Ｓ１５の工程において、各基板側マークの位置をオフアクシス検出部９によって検出したが、それに限られるものではなく、例えば、露光装置１００の外部装置によって各基板側マークの位置を検出した結果を取得してもよい。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態の露光装置２００について、図６を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る露光装置２００を示す概略図である。第２実施形態の露光装置２００は、第１実施形態の露光装置１００と比べて、基準プレート１０が設けられておらず、且つオフアクシス検出部９の構成が異なる。第２実施形態の露光装置２００におけるオフアクシス検出部９は、図２（ｆ）に示すように、各ショット領域６１〜６４の四隅に配置された基板側マークの位置に対応するように配置された４つのスコープ９ｅ〜９ｈを含みうる。そして、露光装置２００は、各ショット領域に対して設けられた６個の基板側マークのうち、オフアクシス検出部９が四隅の基板側マークを、アライメント検出部２がＹ方向中央の基板側マークを同時に検出することができるように構成される。例えば、ショット領域６１に注目すると、露光装置２００は、オフアクシス検出部９が四隅の基板側マーク６１１、６１３、６１４、６１６を、アライメント検出部２がＹ方向中央の基板側マーク６１２、６１５を同時に検出することができるように構成される。

このように構成された露光装置２００における原版３と基板６とのアライメント方法について、図７および図８を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態における原版３と基板６とのアライメント方法を示すフローチャートである。図８は、基板側マークの配置・座標、および原版側マークの配置・座標を示す図である。

Ｓ２１では、制御部１１は、原版３に設けられた複数の原版側マークの各々の位置（座標）を、アライメント検出部２に第２モードで検出させる。この工程は、図４のフローチャートにおけるＳ１３の工程と同様であり、例えば、基板６を交換している間において行われうる。Ｓ２１の工程におけるアライメント検出部２の検出結果を（ＭＸ_Ｑ，ＭＹ_Ｑ）と表す。また、Ｓ２２では、制御部１１は、Ｓ２１で得られた各原版側マークの位置の検出結果に基づいて、パターン領域３１の形状を示す情報（第２情報）を求める。

Ｓ２３では、制御部１１は、１つのショット領域に対して設けられた６個の基板側マークのうち、四隅の基板側マークの位置をオフアクシス検出部９に検出させ、Ｙ方向中央の基板側マークの位置をアライメント検出部２に第１モードで検出させる。例えば、ショット領域６１では、制御部１１は、ショット領域６１の四隅に設けられた基板側マーク６１１、６１３、６１４、６１６の位置をオフアクシス検出部９に検出させる。また、制御部１１は、ショット領域６１のＹ方向中央に設けられた基板側マーク６１２、６１５の位置をアライメント検出部２に検出させる。制御部１１は、アライメント検出部２の検出結果から、原版３と基板６との位置関係を示す情報（第１情報）を求めることができる。Ｓ２３の工程におけるアライメント検出部２の検出結果を（ＡＸ_Ｐ，ＡＹ_Ｐ）と表し、オフアクシス検出部９の検出結果を（ＯＸ_Ｒ，ＯＹ_Ｒ）と表す。

Ｓ２４では、制御部１１は、基板上の全てのショット領域について、アライメント検出部２およびオフアクシス検出部９による基板側マークの位置の検出を行ったか否かを判断する。全てのショット領域について基板側マークの位置の検出を行っていない場合はＳ２３を繰り返す。一方で、全てのショット領域について基板側マークの位置の検出を行った場合はＳ２５に進む。

Ｓ２５では、制御部１１は、Ｓ２３の工程においてアライメント検出部２による位置の検出が行われた基板側マークのうち、選択された基板側マーク（例えば、基板側マーク６１２、６１５）の位置をオフアクシス検出部９に検出させる。例えば、制御部１１は、オフアクシス検出部９のスコープ９ｅ、９ｇに基板側マーク６１２、６１５の位置を検出させる。その後、制御部１１は、基板ステージ７をＹ方向にステップ移動させ、オフアクシス検出部９のスコープ９ｆ、９ｈに基板側マーク６１２、６１５の位置を検出させる。Ｓ２５の工程におけるオフアクシス検出部９の検出結果を（Ｏ_ＣＸ_Ｒ，Ｏ_ＣＹ_Ｒ）と表す。Ｃが１のときは、オフアクシス検出部９のスコープ９ｅ、９ｇの検出結果を表し、Ｃが２のときは、オフアクシス検出部９のスコープ９ｆ、９ｈの検出結果を表している。

Ｓ２６では、制御部１１は、選択された基板側マークについてのＳ２３での検出結果およびＳ２５での検出結果に基づいて、アライメント検出部２の検出結果とオフアクシス検出部９の検出結果とのずれを示す情報（以下、第１ずれ情報）を求める。Ｓ２７では、Ｓ２３〜Ｓ２４で得られたオフアクシス検出部９による各基板側マークの位置の検出結果を、Ｓ２６で求めた第１ずれ情報によって補正する。これにより、制御部１１は、オフアクシス検出部９により検出された基板側マークの位置（座標）をアライメント検出部２における基準座標で表すことができる。また、Ｓ２８では、制御部１１は、アライメント検出部２による基板側マークの位置の検出結果、およびオフアクシス検出部９による基板側マークの位置の検出結果（補正後）に基づいて、各ショット領域６１〜６４の形状を示す情報（第３情報）を求める。

Ｓ２９では、制御部１１は、Ｓ２２で求めたパターン領域３１の形状を示す情報、およびＳ２８で求めた各ショット領域６１〜６４の形状を示す情報に基づいて、基板６を露光する際の原版３と基板６とのアライメントを制御する。この工程は、図４のフローチャートにおけるＳ１８の工程と同様である。

例えば、基板側マークとそれに対応する原版側マークとの間の位置ずれ（補正すべき位置ずれ）は、式（３）および式（４）によって求められうる。そして、制御部は、この位置ずれが目標値（例えば零）になるように、原版ステージ４と基板ステージ７との相対速度、および投影光学系５の投影倍率を求める。ここで、式（３）は、Ｘ方向における位置ずれΔＸを求めるための式であり、式（４）は、Ｙ方向における位置ずれΔＹを求めるための式である。ＭＸ_ＰおよびＭＹ_Ｐはそれぞれ、選択された基板側マークに対応する原版側マークのＹ方向の位置（座標）をアライメント検出部２により第２モードで検出した結果を示している。また、式（３）の（ＡＸ_Ｐ−Ｏ_ＣＸ_Ｐ）、および式（４）の（ＡＹ_Ｐ−Ｏ_ＣＹ_Ｐ）はそれぞれ、Ｓ２６の工程で求めた第１ずれ情報を示している。式（３）の（ＭＸ_Ｐ−ＭＸ_Ｑ）、および式（４）の（ＭＹ_Ｐ−ＭＹ_Ｑ）は、位置ずれを求めるべき原版側マークと、Ｓ２５の工程において選択された原版側マークとの間の距離（第２ずれ情報）を示している。
ΔＸ＝ＯＸ_Ｒ＋（ＡＸ_Ｐ−Ｏ_ＣＸ_Ｐ）＋（ＭＸ_Ｐ−ＭＸ_Ｑ） ・・・（３）
ΔＹ＝ＯＹ_Ｒ＋（ＡＹ_Ｐ−Ｏ_ＣＹ_Ｐ）＋（ＭＹ_Ｐ−ＭＹ_Ｑ） ・・・（４）
（但し、アライメント検出部２によって検出された基板側マークの場合は、ＯＸ_Ｒ＝Ｏ_ＣＸ_Ｐ、ＯＹ_Ｒ＝Ｏ_ＣＸ_Ｐとする。）

上述したように、第２実施形態の露光装置２００では、各ショット領域に設けられた複数の基板側マークのうち四隅の基板側マークを検出するようにオフアクシス検出部９が構成される。このように構成された露光装置２００においても、第１実施形態の露光装置１００と同様に、原版３のパターン領域３１の形状を精度よく求めることができる。よって、原版３と基板６とのアライメントを高精度に行うことができる（即ち、重ね合わせ精度を向上させることができる）。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、アライメント検出部２の他の構成例について説明する。第１および第２実施形態のアライメント検出部２では、偏光ビームスプリッタ２ｃと原版３との間の光路上に配置したり当該光路上から外したりするように第１波長板２ｄを駆動させた。しかしながら、それに限られるものではなく、例えば、偏光ビームスプリッタ２ｃと原版３との間の光路上に第１波長板２ｄを配置した状態で、原版３と基板６との間の光路上に配置したり当該光路上から外したりするように第２波長板２ｅを駆動させてもよい。即ち、モードを切り替えるための光学素子として、第２波長板２ｅを用いてもよい。このように構成されたアライメント検出部２は、原版３と基板６との間の光路上に第２波長板２ｅを配置したときに第１モードとして動作し、当該光路上から第２波長板２ｅを外したときに第２モードとして動作しうる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態では、アライメント検出部２の他の構成例について説明する。第４実施形態のアライメント検出部２は、モードを切り替えるための光学素子として、光を遮断する遮光板２ｇを用いる。図９は、第４実施形態のアライメント検出部２の構成を示す概略図である。第４実施形態のアライメント検出部２は、例えば、光源２ａと、撮像素子２ｂと、ハーフミラー２ｈと、遮光板２ｇとを含みうる。遮光板２ｇは、原版３と基板６との間の光路上に配置されたり当該光路上から外されたりするように駆動部２ｉによって駆動される。そして、アライメント検出部２は、原版３と基板との間の光路上から遮光板２ｇを外したときに第１モードとして動作し、当該光路上に遮光板２ｇを配置したときに第２モードとして動作する。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等の電子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、基板に塗布された感光剤に上記の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を現像する工程とを含む。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。

１：照明光学系、２：アライメント検出部、３：原版、４：原版ステージ、５:投影光学系、６：基板、７：基板ステージ、９：オフアクシス検出部、１１：制御部

Claims (11)

1. 投影光学系を介して原版のパターンを基板上に転写する露光装置であって、
   撮像素子および光学素子を有し、前記基板上のマークを前記投影光学系を介して前記原版上のマークともに前記撮像素子で検出する第１モード、または前記基板で反射されて前記撮像素子に入射する光の強度を前記第１モードより低減させた状態で前記原版上のマークを前記撮像素子で検出する第２モードで動作する検出部と、
   前記検出部による前記第１モードでの検出結果および前記第２モードでの検出結果に基づいて、前記原版と前記基板とのアライメントを制御する制御部と、
   を含み、
   前記検出部は、前記撮像素子と前記基板との間の光路上に前記光学素子を配置したり当該光路上から前記光学素子を外したりすることによって前記第１モードと前記第２モードとを切り替える、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記検出部は、
   前記撮像素子と前記原版との間の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、前記光学素子としての第１波長板と、前記原版と前記基板との間の光路上に配置された第２波長板とを含み、
   前記第１モードでは、前記偏光ビームスプリッタと前記原版との間の光路上から前記第１波長板を外し、前記第２モードでは、前記偏光ビームスプリッタと前記原版との間の光路上に前記第１波長板を配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記検出部は、
   前記撮像素子と前記原版との間の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタと前記原版との間の光路上に配置された第１波長板と、前記光学素子としての第２波長板とを含み、
   前記第１モードでは、前記原版と前記基板との間の光路上に前記第２波長板を配置し、前記第２モードでは、前記原版と前記基板との間の光路上から前記第２波長板を外す、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記検出部は、光を遮断する遮光板を前記光学素子として含み、前記第１モードでは、前記原版と前記基板との間の光路上から前記遮光板を外し、前記第２モードでは、前記原版と前記基板との間の光路上に前記遮光板を配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 前記制御部は、前記検出部に前記第１モードでの検出を行わせることにより前記原版と前記基板との位置関係を示す第１情報を求め、前記検出部に前記第２モードでの検出を行わせることにより前記原版のパターンの形状を示す第２情報を求め、前記第１情報および前記第２情報に基づいて前記アライメントを制御する、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記投影光学系を介さずに前記基板上のマークを検出する第２検出部を更に含み、
   前記制御部は、前記第２検出部に検出を行わせることにより前記基板上のショット領域の形状を示す第３情報を求め、前記第３情報にも基づいて前記アライメントを制御する、ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記基板を保持して移動可能な基板ステージと、前記基板ステージに設けられた基準マークとを更に含み、
   前記制御部は、前記基準マークを前記第２検出部に検出させることにより得られた前記第２検出部と前記基板ステージとの位置関係にも基づいて前記アライメントを制御する、ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記第２検出部は、同時に検出可能な前記基板上のマークの数が前記検出部の前記第１モードより多くなるように構成されている、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の露光装置。
9. 前記制御部は、前記検出部による前記第２モードでの検出と、前記第２検出部による検出とが並行に行われるように前記検出部および前記第２検出部を制御する、ことを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置。
10. 前記制御部は、前記基板を交換している間において、前記検出部に前記第２モードで前記原版上のマークを検出させる、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置。
11. 請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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