JP2017215429A - 位置検出装置及び位置検出方法、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)露光システムSYSの構成
はじめに、図1を参照しながら、本実施形態の露光システムSYSの構成の一例について説明する。図1に示すように、露光システムSYSは、露光装置1と、アライメント装置2と、基板処理装置3と、記憶装置4とを備えている。
(2)露光装置1の構成
続いて、図2を参照しながら、露光装置1の構成の一例について説明する。尚、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、露光装置1を構成する構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向)であるものとする。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。
続いて、図3を参照しながら、アライメント装置2の構成について説明する。尚、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、アライメント装置2を構成する構成要素の位置関係について説明する。尚、アライメント装置2の説明で用いるXYZ直交座標系は、露光装置1の説明で用いるXYZ直交座標系とは異なるものとする。但し、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向であり、Z軸方向が鉛直方向である点は、両者のXYZ直交座標系において共通していてもよい。
(3−2)アライメント装置2が備える照明系21の構成
続いて、図4(a)から図4(b)を参照しながら、照明系21の構成について説明する。本実施例では、光源輝度が高く且つ波長域が短い光源であるレーザ光源としてLD(Laser Diode)素子を採用した例について説明するが、原理的には、LED素子の様な干渉性の低く波長域の狭い光源や、Xeランプ等の広い波長域を持つ光源から狭い波長域を切り出した光源等も採用可能である。但し、光源としてレーザ光源が採用される場合、レーザ光のコヒーレンシーが高いので、XY計測を同時に行う(つまり、格子マークMX及びMYの双方に同時にレーザ光を照射する)と、XY計測結果(つまり、第2撮像情報(X)及び第2撮像情報(Y))に相互作用成分が混入する恐れがある。よって、X計測用とY計測用の2つの光源を用いた例を示す。また、本実施例では、高速な計測と高輝度な中継が可能な光学系を示す。
(3−3)アライメント装置2が備える導光光学系23の構成
続いて、図6を参照しながら、導光光学系23の構成について説明する。図6に示すように、導光光学系23は、可変視野絞り231と、リレーレンズ232と、ケスタープリズム233とを備えている。
(3−4)アライメント装置2が備える撮像素子25の構成
続いて、図9(a)及び図9(b)を参照しながら、撮像素子25の構成について説明する。図9(a)に示すように、撮像素子25の撮像面25aは、第1撮像領域25a−1と、第2撮像領域25a−2とを含む。第1撮像領域25a−1は、反射領域233d−1によって減衰されていない出射光L24が入射する領域である。一方で、第2撮像領域25a−2は、反射領域233d−1によって減衰された出射光L24が入射する領域である。
(4)露光装置1及びアライメント装置2によるアライメント計測の流れ
続いて、露光装置1及びアライメント装置2によるアライメント計測の流れについて説明する。上述したように、アライメント装置2は、露光装置1が基板141を露光する前に、当該基板141に対してアライメント計測を行う。その後、露光装置1は、アライメント装置2が行ったアライメント計測によって得られたアライメントパラメータを用いて、基板141に対してアライメント計測を行う。このため、以下では、アライメント装置2が行うアライメント計測の流れを説明した後に、露光装置1が行うアライメント計測の流れを説明する。
14 基板ステージ
141 基板
143 位置計測装置
15 アライメント系
16 制御装置
2 計測装置
21 照明系
23、24 導光光学系
231 可変視野絞り
233 ケスタープリズム
25、26 撮像素子
25a 撮像面
25a−1、25a−2 撮像領域
27 基板ステージ
271 位置計測装置
29 制御装置
M アライメントマーク
Claims (59)
- 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラと
を備える位置検出装置。 - 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラと
を備える位置検出装置。 - 前記誤差情報は、前記計測光を前記マークに導く導光光学系の光軸に沿った対称軸に関する前記マークの非対称性に起因した前記検出誤差に関する
請求項1又は2に記載の位置検出装置。 - 前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する第1及び第2検出器を備える
請求項1から3のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記コントローラは、前記第1検出器の検出結果を用いて前記マークの位置を検出すると共に、前記第2検出器の検出結果を用いて前記誤差情報を算出する
請求項4に記載の位置検出装置。 - 前記コントローラは、前記誤差情報を用いて、前記第1検出器の検出結果を変更する
請求項5に記載の位置検出装置。 - 前記第2検出器は、前記計測光の±N(但し、Nは1以上の整数)次回折光を独立に検出する
請求項1から6のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記コントローラは、前記+N次回折光の検出結果と前記−N次回折光の検出結果との関係を用いて前記誤差情報を算出する
請求項7に記載の位置検出装置。 - 前記第2検出器は、前記計測光の反射光を検出し、
前記コントローラは、前記反射光の検出結果と前記+N次回折光及び−N次回折光の少なくとも一方の検出結果との関係を用いて前記誤差情報を算出する
請求項7又は8に記載の位置検出装置。 - 前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出し、
前記コントローラは、2種類の前記回折光の強度の関係に関する第1情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記誤差情報を算出する
請求項1から9のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出する検出器と、
2種類の前記回折光の強度の関係に関する第1情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラと
を備える位置検出装置。 - 前記第1情報は、前記2種類の回折光の強度の差に関する
請求項10又は11に記載の位置検出装置。 - 前記第2情報は、前記反射光の強度、前記回折光の強度、前記反射光の強度で正規化した前記回折光の強度、及び、前記回折光の強度で正規化した前記反射光の強度のうちの少なくとも一つに関する
請求項10から12のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記検出器は、前記回折光として、+N(但し、Nは1以上の整数)次回折光及び−N次回折光の夫々を少なくとも検出する
請求項10から13のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記光源からの前記計測光を前記マークに照射する照射光学系を更に備え、
前記照射光学系は、前記物体に対して斜め方向から前記計測光を照射可能である
請求項1から14のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰する減衰部材を更に備え、
前記検出器は、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰した第1反射光成分及び前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰した第1回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する
請求項1から15のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記検出器は、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰していない第2反射光成分及び前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰していない第2回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する
請求項16に記載の位置検出装置。 - 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰する減衰部材と、
前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰した第1反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰した第1回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰していない第2反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰していない第2回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する検出器と
を備える位置検出装置。 - 前記検出器の検出結果に基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を少なくとも算出するコントローラを更に備える
請求項18に記載の位置検出装置。 - 前記コントローラは、前記検出器が検出した2種類の前記回折光の強度に関する第1情報と、前記検出器が検出した前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記誤差情報を算出する
を備える請求項19に記載の位置検出装置。 - 前記第1情報は、2種類の前記第2回折光成分の強度の関係に関し、
前記第2情報は、前記第1反射光成分の強度及び前記第2回折光成分の強度に関する
請求項17又は20に記載の位置検出装置。 - 前記第1情報は、前記2種類の第2回折光成分の強度の差に関し、
前記第2情報は、前記第1反射光成分の強度で正規化した前記第2回折光成分の強度、及び、前記第2回折光成分の強度で正規化した前記第1反射光成分の強度のうちの少なくとも一方に関する
請求項21に記載の位置検出装置。 - 前記検出器は、前記第1反射光成分及び前記第1回折光成分を検出するための第1検出領域と、前記第2反射光成分及び前記第2回折光成分を検出するための第2検出領域とを含む
請求項17から22のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記マークを介した前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一方の光路を複数の光路に分岐する分岐部材を備え、
前記減衰部材は、前記複数の光路のうちの一つの光路に配置される
請求項16から23のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材を更に備え、
前記検出器は、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方を検出する
請求項1から24のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記遮光部材は、前記マークのうちの第1マークを介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一部を遮光する一方で、前記マークのうちの前記第1マークとは異なる第2マークを介した前記反射光及び前記回折光を遮光しない
請求項25に記載の位置検出装置。 - 前記遮光部材は移動可能である
請求項25又は26に記載の位置検出装置。 - 前記遮光部材は、第1方向に沿って延びた形状の第1部材と、前記第1部材の一方の端部から前記第1方向に交差する第2方向に沿って突出した形状の第2部材と、前記第1部材の他方の端部から前記第2方向に沿って且つ前記第2部材が突出した側に向かって突出した形状の第3部材とを備える第1遮光部材を含む
請求項25から27のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、
前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方を検出する検出器と
を備え、
前記遮光部材は、第1方向に沿って延びた形状の第1部材と、前記第1部材の一方の端部から前記第1方向に交差する第2方向に沿って突出した形状の第2部材と、前記第1部材の他方の端部から前記第2方向に沿って且つ前記第2部材が突出した側に向かって突出した形状の第3部材とを備える第1遮光部材を含む
位置検出装置。 - 前記第1部材、前記第2部材、及び前記第3部材は一体化されている
請求項28又は29に記載の位置検出装置。 - 前記第1遮光部材は、前記第1方向に沿って移動可能である
請求項28から30のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記遮光部材は、前記第2方向に沿って並ぶ一対の前記第1遮光部材を備える
請求項28から31のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記一対の第1遮光部材の一方の前記第2及び第3部材の夫々は、前記一対の第1遮光部材の他方に向かって突出しており、
前記一対の第1遮光部材の他方の前記第2及び第3部材の夫々は、前記一対の第1遮光部材の一方に向かって突出している
請求項32に記載の位置検出装置。 - 前記一対の第1遮光部材は、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第1遮光領域と、前記第1方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第1光通過領域と、前記第2方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第2光通過領域と、前記第2方向に沿って前記第1光通過領域に隣接し、前記第1方向に沿って前記第2光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第2遮光領域とを規定する
請求項32又は33に記載の位置検出装置。 - 前記第1遮光領域は、前記一対の第1遮光部材の一方の前記第2又は第3部材によって規定され、
前記第2遮光領域は、前記一対の第1遮光部材の他方の前記第2又は第3部材によって規定され、
前記第1光通過領域は、前記一対の第1遮光部材の一方の前記第1から第3部材によって囲まれる部分によって規定され、
前記第2光通過領域は、前記一対の第1遮光部材の他方の前記第1から第3部材によって囲まれる部分によって規定される
請求項34に記載の位置検出装置。 - 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、
前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出する検出器と
を備え、
前記遮光部材は、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第1遮光領域と、第1方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第1光通過領域と、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第2透過領域と、前記第2方向に沿って前記第1光通過領域に隣接し、前記第1方向に沿って前記第2光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第2遮光領域とを規定する
位置検出装置。 - 前記遮光部材は、前記第1方向に沿って並び且つ夫々が前記第2方向に沿って延びる一対の第2遮光部材と、前記第2方向に沿って並び且つ夫々が前記第1方向に沿って延びる一対の第3遮光部材と、前記第1方向に沿って少なくとも部分的に重なり且つ夫々が前記第2方向に沿って延びる一対の第4遮光部材とのうちの少なくとも一つを含む
請求項28から36のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記一対の第2遮光部材の少なくとも一方は、前記第1方向に沿って移動可能であり、
前記一対の第3遮光部材の少なくとも一方は、前記第2方向に沿って移動可能であり、
前記一対の第4遮光部材の少なくとも一方は、前記第1方向に沿って移動可能である
請求項37に記載の位置検出装置。 - 前記光源からの前記計測光を前記マークに照射する照射光学系を更に備え、
前記照射光学系は、前記光源からの前記計測光を、前記物体の法線に対して第1角度で前記マークに照射する第1照射部と、前記光源からの前記計測光を、前記物体の法線に対して前記第1角度とは異なる第2角度で前記マークに照射する第2照射部とを含む
請求項1から38のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記照射光学系は、前記計測光が照射される前記マークの特性に基づいて、前記第1及び第2照射部のいずれかを、前記計測光を照射する照射部として選択する
請求項39に記載の位置検出装置。 - 前記第1角度は0度であり、前記第2角度は0度より大きい
請求項39又は40に記載の位置検出装置。 - 前記照射光学系は、複数の前記第2照射部を含む
請求項39から41のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記複数の第2照射部から前記計測光が順次照射される
請求項42に記載の位置検出装置。 - 前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一方を撮像する撮像素子を含む
請求項1から43のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記コントローラは、
前記撮像素子の撮像結果に対して、前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方の理想的な強度分布を示すテンプレートを用いたフィッティング処理を行うことで、前記撮像結果から前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方に関する撮像情報を抽出し、
当該抽出した撮像情報に基づいて前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方の強度を算出し、算出した強度に基づいて前記誤差情報を算出する
請求項44に記載の位置検出装置。 - 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出する検出器と、
前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラと
を備える位置検出装置。 - 光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出する検出器と、
前記第1回折光及び前記第2回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に、前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラと
を備える位置検出装置。 - 他の光源から前記マークを介した他の計測光を検出する他の検出器を更に備え、
前記コントローラは、前記他の検出器の検出結果を用いて、前記位置情報を算出し、
前記コントローラは、前記誤差情報に基づいて、前記位置情報を補正する
請求項1から47のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、
前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、
前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することと
を含む位置検出方法。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、
前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、
前記回折光の検出結果を用いて前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することと
を含む位置検出方法。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することと、
2種類の前記回折光の強度に関する第1情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと
を含む位置検出方法。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰することと、
前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰した第1反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰した第1回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰していない第2反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰していない第2回折光成分のうちの少なくとも一つを検出することと
を含む位置検出方法。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
第1方向に沿って延びた形状の第1部材と、前記第1部材の一方の端部から前記第1方向に交差する第2方向に沿って突出した形状の第2部材と、前記第1部材の他方の端部から前記第2方向に沿って且つ前記第2部材が突出した側に向かって突出した形状の第3部材とを備える第1遮光部材を含む遮光部材を移動して、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光することと、
前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出することと
を含む位置検出方法。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の光路に、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第1遮光領域と、第1方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第1光通過領域と、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第2光通過領域と、前記第2方向に沿って前記第1光通過領域に隣接し、前記第1方向に沿って前記第2光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第2遮光領域とを設定することと
前記第1及び第2光通過領域を介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することと
を含む位置検出方法。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出することと、
前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、
前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することと
を含む位置検出方法。 - 物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出することと、
前記第1回折光及び前記第2回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することと、
前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと
を含む位置検出方法。 - 請求項1から48のいずれか一項に記載の位置検出装置の検出結果を用いて物体を露光する露光装置。
- 請求項1から48のいずれか一項に記載の位置検出装置の検出結果を用いて物体を露光する露光方法。
- 請求項58に記載の露光方法を用いて、感光剤が塗布された前記物体を露光し、当該物体に所望のパターンを転写し、
露光された前記感光剤を現像して、前記所望のパターンに対応する露光パターン層を形成し、
前記露光パターン層を介して前記物体を加工するデバイス製造方法。
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