JP2019196943A - 計測装置、露光装置及び物品の製造方法 - Google Patents

計測装置、露光装置及び物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な構成でありながらスループットの低下を抑制するのに有利な計測装置を提供する。【解決手段】基板のマークを検出して前記基板の位置を計測する計測装置であって、前記マークを照明するための光を出力する光源と、前記マークを撮像する撮像素子との間の光路に配置され、光を通過させる波長帯が互いに異なる複数の波長フィルタ領域を含む第１フィルタ部と、前記光源と前記撮像素子との間の光路に配置され、光を減光して通過させる複数の減光フィルタ領域を含む第２フィルタ部と、前記複数の波長フィルタ領域のそれぞれを通過した光の波長帯に対する前記複数の減光フィルタ領域のそれぞれの透過率を表すデータを取得する取得部と、前記取得部で取得されたデータに基づいて、前記複数の減光フィルタ領域から、前記複数の波長フィルタ領域のうちの１つの波長フィルタ領域とともに前記光路上に配置される１つの減光フィルタ領域を選択する選択部と、を有することを特徴とする計測装置を提供する。【選択図】図１２

Description

本発明は、計測装置、露光装置及び物品の製造方法に関する。
半導体デバイスの製造に用いられる露光装置においては、近年、微細化とともに、基板の重ね合わせ精度（オーバーレイ精度）の高精度化が求められている。オーバーレイ精度には、一般的に、解像度の１／５程度が必要とされるため、半導体デバイスの微細化が進むにつれて、益々、オーバーレイ精度の向上が重要となる。
オーバーレイ精度を向上させるための手段として、アライメントマークを検出するための光（検出光）の波長の広帯域化が考えられる。特に、近年では、カラーフィルタ工程など、可視光ではコントラストが低く、精度が低いプロセスが増えており、可視光以外の青波長の光（青波長光）や近赤外光などを含む幅広い波長帯の光を使用可能な位置計測装置が求められている。
位置計測装置では、減光手段として、一般的に、減光フィルタが用いられる（特許文献１及び２参照）。特許文献１には、複数の離散的な透過率を有する減光フィルタを回転可能なターレットに配置し、これらの減光フィルタを、検出光の波長帯にかかわらず同一な透過率を有するものとして選択的に用いる技術が開示されている。また、特許文献２には、検出光の波長帯ごとに照明光学系を設けて、それぞれの照明光学系の光路に減光フィルタを配置する技術が開示されている。
特開２００３−０９２２４８号公報 特開平８−２９２５８０号公報
しかしながら、従来の位置計測装置では、検出光の波長を広帯域化した際に、高精度な減光を行うことができず、スループットが低下してしまう。これは、減光フィルタは可視光に対してフラットな減光率を有するが、青波長光や赤外光に対して可視光と同じ減光率を実現できないことに起因する。従って、可視光と同じ減光率が実現されることを想定して赤外光に対して同一の減光フィルタを用いていても、実際には、赤外光に対する減光率が可視光に対する減光率よりも高かったり、低かったりすることがある。この場合、減光フィルタを用いた検出光の光量調整（調光）に時間を要し、その結果、スループットが低下してしまう。一方、検出光の波長帯ごとに設けられた照明光学系の光路に減光フィルタを配置する技術では、光学系の複雑化、大型化及びコストアップを招いてしまう。
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、簡易な構成でありながらスループットの低下を抑制するのに有利な計測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計測装置は、基板のマークを検出して前記基板の位置を計測する計測装置であって、前記マークを照明するための光を出力する光源と、前記マークを撮像する撮像素子との間の光路に配置され、光を通過させる波長帯が互いに異なる複数の波長フィルタ領域を含む第１フィルタ部と、前記光源と前記撮像素子との間の光路に配置され、光を減光して通過させる複数の減光フィルタ領域を含む第２フィルタ部と、前記複数の波長フィルタ領域のそれぞれを通過した光の波長帯に対する前記複数の減光フィルタ領域のそれぞれの透過率を表すデータを取得する取得部と、前記取得部で取得されたデータに基づいて、前記複数の減光フィルタ領域から、前記複数の波長フィルタ領域のうちの１つの波長フィルタ領域とともに前記光路上に配置される１つの減光フィルタ領域を選択する選択部と、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、簡易な構成でありながらスループットの低下を抑制するのに有利な計測装置を提供することができる。
本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 基板ステージに配置されるステージ基準プレートの構成を示す図である。 基板アライメント計測系の具体的な構成を示す概略図である。 減光フィルタ板の構成の一例を示す図である。 カラーフィルタを説明するための図である。 ＲＧＢカラーフィルタを示す図である。 ＲＧＢカラーフィルタの透過率の一例を示す図である。 減光フィルタの透過率特性の一例を示す図である。 減光フィルタの透過率特性の一例を示す図である。 従来の露光装置で管理されている減光フィルの透過率と、実際の透過率との関係を示す図である。 従来の露光装置で管理されている減光フィルの透過率と、実際の透過率との関係を示す図である。 本実施形態における露光装置で管理されている減光フィルの透過率と、実際の透過率との関係を示す図である。 従来の露光装置における調光を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の露光装置における調光を説明するためのフローチャートである。 減光フィルタ板の構成の一例を示す図である。 減光フィルタの構成の一例を示す図である。 減光フィルタの構成の一例を示す図である。
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。
図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、パターンを基板に形成するリソグラフィ装置である。露光装置１００は、レチクル１を保持するレチクルステージ２と、基板３を保持する基板ステージ４と、レチクルステージ２に保持されたレチクル１を照明する照明光学系５とを有する。また、露光装置１００は、レチクル１のパターン（の像）を基板ステージ４に保持された基板３に投影する投影光学系６と、露光装置１００の全体の動作を統括的に制御する制御部１７とを有する。
露光装置１００は、本実施形態では、レチクル１と基板３とを走査方向に互いに同期走査しながら（即ち、ステップ・アンド・スキャン方式で）、レチクル１のパターンを基板３に転写する走査型露光装置（スキャナー）である。但し、露光装置１００は、レチクル１を固定して（即ち、ステップ・アンド・リピート方式で）、レチクル１のパターンを基板３に投影する露光装置（ステッパー）であってもよい。
以下では、投影光学系６の光軸と一致する方向（光軸方向）をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクル１及び基板３の走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り及びＺ軸周りのそれぞれの方向を、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向とする。
照明光学系５は、レチクル１、具体的には、レチクル上の所定の照明領域を、均一な照度分布の光（露光光）で照明する。露光光としては、例えば、超高圧水銀ランプのｇ線やｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２レーザなどが用いられる。また、より微細な半導体デバイスを製造するために、数ｎｍ〜数百ｎｍの極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）を露光光として用いてもよい。
レチクルステージ２は、レチクル１を保持し、投影光学系６の光軸に垂直な平面内、即ち、ＸＹ平面内で２次元移動可能に、θＺ方向に回転可能に構成されている。レチクルステージ２は、リニアモータなどの駆動装置（不図示）によって駆動される。
レチクルステージ２には、ミラー７が配置されている。また、ミラー７に対向する位置には、レーザ干渉計９が配置されている。レチクルステージ２の２次元方向の位置及び回転角はレーザ干渉計９によってリアルタイムで計測され、かかる計測結果は制御部１７に出力される。制御部１７は、レーザ干渉計９の計測結果に基づいて駆動装置を制御し、レチクルステージ２に保持されたレチクル１を位置決めする。
投影光学系６は、複数の光学素子を含み、レチクル１のパターンを所定の投影倍率βで基板３に投影する。投影光学系６は、本実施形態では、例えば、１／４又は１／５の投影倍率βを有する縮小光学系である。
基板ステージ４は、チャックを介して基板３を保持するＺステージと、Ｚステージを支持するＸＹステージと、ＸＹステージを支持するベースとを含む。基板ステージ４は、リニアモータなどの駆動装置によって駆動される。
基板ステージ４には、ミラー８が配置されている。また、ミラー８に対向する位置には、レーザ干渉計１０及び１２が配置されている。基板ステージ４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向の位置はレーザ干渉計１０によってリアルタイムで計測され、かかる計測結果は制御部１７に出力される。同様に、基板ステージ４のＺ軸方向の位置、θＸ方向及びθＹ方向の位置はレーザ干渉計１２によってリアルタイムで計測され、かかる計測結果は制御部１７に出力される。制御部１７は、レーザ干渉計１０及び１２の計測結果に基づいて駆動装置を制御し、基板ステージ４に保持された基板３を位置決めする。
レチクルアライメント計測系１３は、レチクルステージ２の近傍に配置されている。レチクルアライメント計測系１３は、レチクルステージ２に保持されたレチクル１に設けられたレチクル基準マーク（不図示）と、投影光学系６を介して基板ステージ４に配置されたステージ基準プレート１１に設けられた基準マーク３９とを検出する。レチクルアライメント計測系１３は、レチクルステージ２に保持されたレチクル１の上のレチクル基準マーク（不図示）と、投影光学系６を介して基板ステージ４に配置されたステージ基準プレート１１の上の基準マーク３９とを検出する。
レチクルアライメント計測系１３は、基板３を実際に露光する際に用いられる光源と同一の光源を用いて、レチクル１に設けられたレチクル基準マークと、投影光学系６を介して基準マーク３９とを照明する。また、レチクルアライメント計測系１３は、レチクル基準マーク及び基準マーク３９からの反射光を撮像素子（例えば、ＣＣＤカメラなどの光電変換素子）で検出する。かかる撮像素子からの検出信号に基づいて、レチクル１と基板３との位置合わせ（アライメント）が行われる。この際、レチクル１に設けられたレチクル基準マークとステージ基準プレート１１に設けられた基準マーク３９との位置及びフォーカスを合わせることで、レチクル１と基板３との相対的な位置関係（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を合わせることができる。
レチクルアライメント計測系１４は、基板ステージ４に配置されている。レチクルアライメント計測系１４は、透過型の計測系であって、基準マーク３９が透過型のマークである場合に用いられる。レチクルアライメント計測系１４は、基板３を実際に露光する際に用いられる光源と同一の光源を用いて、レチクル１に設けられたレチクル基準マーク及び基準マーク３９を照明し、その透過光を光量センサで検出する。この際、基板ステージ４をＸ軸方向（又はＹ軸方向）及びＺ軸方向に移動させながら、レチクルアライメント計測系１４は、透過光の光量を検出する。これにより、レチクル１に設けられたレチクル基準マークとステージ基準プレート１１に設けられた基準マーク３９との位置及びフォーカスを合わせることができる。
このように、レチクルアライメント計測系１３、或いは、レチクルアライメント計測系１４のどちらの計測系を用いても、レチクル１と基板３との相対的な位置関係（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を合わせることができる。
ステージ基準プレート１１は、基板ステージ４に保持された基板３の表面とほぼ同じ高さになるように、基板ステージ４のコーナーに配置されている。ステージ基準プレート１１は、基板ステージ４の１つのコーナーに配置されていてもよいし、基板ステージ４の複数のコーナーに配置されていてもよい。
ステージ基準プレート１１は、図２に示すように、レチクルアライメント計測系１３又は１４によって検出される基準マーク３９と、基板アライメント計測系１６によって検出される基準マーク４０とを有する。ステージ基準プレート１１は、複数の基準マーク３９や複数の基準マーク４０を有していてもよい。また、基準マーク３９と基準マーク４０との位置関係（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）は、所定の位置関係に設定されている（即ち、既知である）。なお、基準マーク３９と基準マーク４０とは、共通のマークであってもよい。
フォーカス計測系１５は、基板３の表面に光を射入射で投光する投光系と、基板３の表面で反射した光を受光する受光系とを含み、基板３のＺ軸方向の位置を計測し、かかる計測結果を制御部１７に出力する。制御部１７は、フォーカス計測系１５の計測結果に基づいて基板ステージ４を駆動する駆動装置を制御し、基板ステージ４に保持された基板３のＺ軸方向の位置及び傾斜角を調整する。
基板アライメント計測系１６は、基板３に設けられたアライメントマーク１９やステージ基準プレート１１に設けられた基準マーク４０を照明する照明系と、かかるマークからの光を受光する受光系とを含む。基板アライメント計測系１６は、アライメントマーク１９や基準マーク４０の位置を計測し、かかる計測結果を制御部１７に出力する。制御部１７は、基板アライメント計測系１６の計測結果に基づいて基板ステージ４を駆動する駆動装置を制御し、基板ステージ４に保持された基板３のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を調整する。
また、基板アライメント計測系１６は、基板アライメント計測系用のフォーカス計測系（ＡＦ計測系）４１を含む。ＡＦ計測系４１は、フォーカス計測系１５と同様に、基板３の表面に光を射入射で投光する投光系と、基板３の表面で反射した光を受光する受光系とを含む。フォーカス計測系１５は、投影光学系６のフォーカス合わせに用いるのに対して、ＡＦ計測系４１は、基板アライメント計測系１６のフォーカス合わせに用いる。
基板アライメント計測系の構成は、一般的には、オフアクシスアライメント（ＯＡ）計測系と、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）計測系との２つに大別される。ＯＡ計測系は、投影光学系を介さずに、基板に設けられたアライメントマークを光学的に検出する。ＴＴＬ計測系は、投影光学系を介して、露光光の波長とは異なる波長の光（非露光光）を用いて基板に設けられたアライメントマークを検出する。基板アライメント計測系１６は、本実施形態では、ＯＡ計測系であるが、本発明は、アライメントの検出方式を限定するものではない。例えば、基板アライメント計測系１６がＴＴＬ計測系である場合には、投影光学系６を介して、基板に設けられたアライメントマークを検出するが、基本的な構成は、ＯＡ計測系と同様である。
制御部１７は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従って露光装置１００の各部を統括的に制御する。制御部１７は、本実施形態では、レチクル１のパターンを基板３に転写する、即ち、基板３を露光する露光処理を制御する。露光処理において、制御部１７は、例えば、基板アライメント計測系１６の計測結果に基づいて、基板ステージ４の位置を制御する。また、制御部１７は、基板アライメント計測系１６に関して、基板３に設けられたアライメントマーク１９を照明する光の光量調整に関する処理を制御する。例えば、制御部１７は、後述するように、波長フィルタ板２２に設けられた波長フィルタのそれぞれを通過した光の波長帯に対する減光フィルタ板３６に設けられた複数の減光フィルタのそれぞれの透過率を表す透過率データを取得する取得部として機能する。また、制御部１７は、透過率データに基づいて、減光フィルタ板３６に設けられた複数の減光フィルタから、アライメントマーク１９を照明する光の調光に用いる１つの減光フィルタ領域を選択する選択部としても機能する。更に、制御部１７は、波長フィルタ板２２に設けられた複数の波長フィルタから、アライメントマーク１９を照明すべき光の波長帯に対応する１つの波長フィルタを選択する選択部としても機能する。
図３を参照して、基板アライメント計測系１６について詳細に説明する。図３は、基板アライメント計測系１６の具体的な構成を示す概略図である。基板アライメント計測系１６は、基板３に設けられたアライメントマーク１９を検出して基板３の位置を計測する計測装置として機能する。基板アライメント計測系１６は、光源２０と、第１コンデンサ光学系２１と、波長フィルタ板２２と、第２コンデンサ光学系２３と、減光フィルタ板３６と、開口絞り板２４と、第１照明系２５と、第２照明系２７と、偏光ビームスプリッター２８とを含む。更に、基板アライメント計測系１６は、ＮＡ絞り２６と、λ／４板２９と、対物レンズ３０と、リレーレンズ３１と、第１結像系３２と、コマ収差調整用光学部材３５と、第２結像系３３と、波長シフト差調整用光学部材３７と、光電変換素子３４とを含む。
光源２０は、アライメントマーク１９を照明するための光を射出（出力）する。光源２０は、本実施形態では、可視光（例えば、５５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光）、青波長の光（例えば、４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長の光（青波長光））及び赤外光（例えば、７００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長の光）を射出する。光源２０からの光は、第１コンデンサ光学系２１、波長フィルタ板２２、第２コンデンサ光学系２３及び減光フィルタ板３６を通過して、基板アライメント計測系１６の瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に位置する開口絞り板２４に到達する。
波長フィルタ板２２は、光源２０と光電変換素子３４との間の光路に配置されている。波長フィルタ板２２には、光を通過させる波長帯が互いに異なる複数の波長フィルタ（波長フィルタ領域）が配置され、制御部１７の制御下において、複数の波長フィルタから１つの波長フィルタが選択されて基板アライメント計測系１６の光路に配置される。具体的な構成として、基板アライメント計測系１６には、波長フィルタ板２２に設けられた複数の波長フィルタのうち１つの波長フィルタを選択的に光路上に配置するように波長フィルタ板２２を駆動する第１駆動部ＦＤＵが設けられている。そして、制御部１７は、入力信号に基づいて、複数の波長フィルタのうち１つの波長フィルタを光路上に配置すべく第１駆動部ＦＤＵを制御する。なお、第１駆動部ＦＤＵは、例えば、複数の波長フィルタが設けられたターレットを回転させる回転機構などで構成される。このように、波長フィルタ板２２は、複数の波長フィルタから、基板３に設けられたアライメントマーク１９を照明すべき光の波長帯に対応する１つの波長フィルタが選択される第１フィルタ部として機能する。
また、波長フィルタ板２２は、アライメントマーク１９を照明する光の波長帯を４００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲で選択可能なように、複数の波長フィルタを含む。なお、複数の波長フィルタ領域のそれぞれが通過させる光の波長帯の幅は、例えば、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とする。本実施形態では、波長フィルタ板２２には、赤外光（赤の波長帯の光）を通過させる波長フィルタと、可視光（緑の波長帯の光）を通過させる波長フィルタと、青波長光を通過させる波長フィルタとが配置されている。波長フィルタ板２２において、これらの波長フィルタを切り替えることによって、基板３に設けられたアライメントマーク１９を照明する光の波長帯を選択することができる。また、波長フィルタ板２２は、予め設けられた複数の波長フィルタの他に、新たな波長フィルタを追加することが可能な構成を有していてもよい。
減光フィルタ板３６は、光源２０と光電変換素子３４との間の光路、本実施形態では、波長フィルタ板２２と光電変換素子３４との間の光路に配置されている。減光フィルタ板３６には、光を減光して通過させる互いに異なる複数の減光フィルタ（減光フィルタ領域）が配置され、制御部１７の制御下において、複数の減光フィルタから１つの減光フィルタが選択されて基板アライメント計測系１６の光路に配置される。具体的な構成として、基板アライメント計測系１６には、減光フィルタ板３６に設けられた複数の減光フィルタのうち１つの減光フィルタを選択的に光路上に配置するように減光フィルタ板３６を駆動する第２駆動部ＳＤＵが設けられている。なお、第２駆動部ＳＤＵは、例えば、複数の減光フィルタが設けられたターレットを回転させる回転機構などで構成される。そして、制御部１７は、複数の減光フィルタのうち１つの減光フィルタを光路上に配置すべく第２駆動部ＳＤＵを制御する。このように、減光フィルタ板３６は、複数の減光フィルタから１つの減光フィルタが選択される第２フィルタ部として機能する。また、減光フィルタ板３６は、予め設けられた複数の減光フィルタの他に、新たな減光フィルタを追加することが可能な構成を有していてもよい。
図４は、減光フィルタ板３６の構成の一例を示す図である。減光フィルタ板３６は、図４に示すように、ターレット３６２と、ターレット３６２に配置された互いに異なる減光率（透過率）を有する複数の減光フィルタ３６４ａ乃至３６４ｆとを含む。減光フィルタ３６４ａ乃至３６４ｆは、例えば、金属層を含む膜で構成されている。また、減光フィルタ板３６は、完全遮光用にターレット３６２のフィルタ穴を塞いだ箇所３６６や完全透過用にターレット３６２のフィルタ穴に減光フィルタを構成しない箇所３６８も含む。
図１では、減光フィルタ板３６を１つだけ図示しているが、例えば、２つの減光フィルタ板を設けて、２つの減光フィルタを組み合わせることで、減光率をより精細に設定することが可能となる。また、減光フィルタ板３６において、完全遮光用の箇所３６６や完全透過用の箇所３６８は必須ではなく、これらを構成しない減光フィルタ板を適用してもよい。例えば、完全遮光に関しては、ターレット３６２のフィルタ穴をメカ的に塞ぐのではなく、光源２０の電源を遮断することなどで代替可能である。
開口絞り板２４には、照明σが互いに異なる複数の開口絞りが配置され、制御部１７の制御下において、基板アライメント計測系１６の光路に配置する開口絞りを切り替えることで、アライメントマーク１９を照明する光の照明σを変更することができる。また、開口絞り板２４は、予め設けられた複数の開口絞りの他に、新たな開口絞りを追加することが可能な構成を有していてもよい。
開口絞り板２４に到達した光は、第１照明系２５及び第２照明系２７を介して、偏光ビームスプリッター２８に導かれる。偏光ビームスプリッター２８に導かれた光のうち紙面に垂直なＳ偏光は、偏光ビームスプリッター２８で反射され、ＮＡ絞り２６及びλ／４板２９を通過して円偏光に変換される。λ／４板２９を通過した光は、対物レンズ３０を介して、基板３に設けられたアライメントマーク１９を照明する。ＮＡ絞り２６は、制御部１７の制御下において、絞り量を変えることでＮＡを変更することができる。
アライメントマーク１９からの反射光、回折光及び散乱光は、対物レンズ３０を通過し、λ／４板２９を透過して紙面に平行なＰ偏光に変換され、ＮＡ絞り２６を介して、偏光ビームスプリッター２８を透過する。偏光ビームスプリッター２８を透過した光は、リレーレンズ３１、第１結像系３２、コマ収差調整用光学部材３５、第２結像系３３及び波長シフト差調整用光学部材３７を介して、光電変換素子（例えば、ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子）３４に到達する。光電変換素子３４に到達する光は、光電変換素子上にアライメントマーク１９の像を形成する。光電変換素子３４は、アライメントマーク１９からの光を検出するが、かかる光の強度がある一定の閾値を超えるまで、蓄積時間を延ばすことが可能である。光電変換素子３４の蓄積時間は、制御部１７によって制御される。また、制御部１７は、光電変換素子３４からの出力信号（光電変換素子上に形成されたアライメントマーク１９の像に対応する信号）に基づいて、基板３の位置を求める（演算部として機能する）。
基板アライメント計測系１６が基板３に設けられたアライメントマーク１９を検出する場合、アライメントマーク１９の上には、レジスト（透明層）が塗布（形成）されているため、単色光又は狭い波長帯の光では干渉縞が発生してしまう。従って、光電変換素子３４からのアライメント信号に干渉縞の信号が加算され、アライメントマーク１９を高精度に検出することができなくなる。そこで、一般的には、広帯域の波長の光を射出する光源を光源２０として用いて、光電変換素子３４からのアライメント信号に干渉縞の信号が加算されることを低減している。
上述したように、基板アライメント計測系１６では、レジストに起因する干渉縞を低減するために、広帯域の波長の光を用いているが、近年では、特定の波長の光しか通さないカラーフィルタを扱う工程（カラーフィルタ工程）が増えている。カラーフィルタは、図５に示すように、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのセンサ上に配置される色選択用フィルタである。カラーフィルタを通すことで、センサの画素に色の情報をもたせることができる。具体的には、図５に示すように、カラーフィルタにブロードな波長の光ＢＬが入射すると、カラーフィルタを通過することができる光ＰＬのみがセンサに到達し、センサの画素に色の情報をもたせることができる。
例えば、ＲＧＢカラーフィルタ工程では、図６に示すように、赤波長（Ｒ）の光、緑波長（Ｇ）の光及び青波長（Ｂ）の光のそれぞれを通すカラーフィルタがセンサ上に並列に配置される。ＲＧＢカラーフィルタ工程におけるデバイス製造では、各カラーフィルタを介してアライメントを行わなければならないため、青波長から赤波長まで幅広く波長帯を切り替える必要がある。
図７は、ＲＧＢカラーフィルタの透過率の一例を示す図である。図７では、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示している。図７を参照するに、Ｒカラーフィルタは、６００ｎｍ以上の波長の光に対して高い透過率を有しているが、５５０ｎｍ未満の波長の光を殆ど透過しない。従って、Ｒカラーフィルタを介してアライメントを行うためには、６００ｎｍ以上の波長の光を用いる必要がある。また、Ｇカラーフィルタは、５３０ｎｍの波長の近傍に透過率のピークを有する。従って、Ｇカラーフィルタを介してアライメントを行うためには、５３０ｎｍ近傍の波長の光、或いは、８５０ｎｍ以上の波長の光を用いる必要がある。また、Ｂカラーフィルタは、４５０ｎｍの波長の近傍に透過率のピークを有する。従って、Ｂカラーフィルタを介してアライメントを行うためには、４５０ｎｍ近傍の波長の光、或いは、８５０ｎｍ以上の波長の光を用いる必要がある。
このように、ＲＧＢカラーフィルタ工程では、各カラーフィルタを透過する波長の光、或いは、全てのカラーフィルタを透過する８５０ｎｍ以上の波長の光を用いてアライメントを行う必要がある。そこで、全てのカラーフィルタを透過する８５０ｎｍ以上の波長の光、即ち、赤外光だけを用いることが考えられる。但し、実際のプロセスでは、カラーフィルタ以外にも多種多様なレイヤーが重なっているため、干渉条件によっては、赤外光だけではコントラストが得られないことがある。従って、ＲＧＢカラーフィルタ工程では、カラーフィルタを透過し、且つ、コントラストを得られる波長の光を選択してアライメントを行うことが重要となる。
基板アライメント計測系１６において、アライメントマーク１９を照明する光の波長を切り替えると、かかる波長によってプロセスの反射率や光学系の分光特性（光源パワー、センサ感度、レンズ透過率など）が変化するため、光量調整（調光）が必要となる。アライメントマーク１９を照明する光の調光は、減光フィルタ板３６での減光フィルタの選択、光源２０の出力の制御、光電変換素子３４の蓄積時間の制御などで行うことができる。但し、アライメントマーク１９を照明する光の波長を切り替えた場合には、一般的に、減光フィルタ板３６での減光フィルタの選択によって、アライメントマーク１９を照明する光を調光する。これは、光源２０の出力の制御（電圧調整など）は光源２０の寿命に影響を与え、光電変換素子３４の蓄積時間の制御はスループットに影響を与えるためである。従って、カラーフィルタ工程に代表される、アライメントマーク１９を照明する光の波長を頻繁に切り替える工程では、かかる光を減光フィルタで精細に減光することで、光電変換素子３４で検出可能な光量範囲に収めることが必要となる。
本実施形態では、図４に示したように、減光フィルタ板３６には、複数（種類）の減光フィルタ３６４ａ乃至３６４ｆが配置されている。図８は、減光フィルタ３６４ａ乃至３６４ｆのうちの１つの減光フィルタの透過率特性の一例を示す図である。図８では、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示している。減光フィルタは、波長にかかわらず均一に減光する（即ち、均一な透過率を有する）ことを目的として設計されている。但し、カラーフィルタ工程で用いられる波長帯は広く、このような広波長帯に対して均一な透過率を有する減光フィルタを実現することは非常に困難である。
図８に示す減光フィルタは、６０％の透過率を有するように設計された減光フィルタである。但し、図８に示すように、可視光（６００ｎｍの波長の光）に対する透過率が６０％であるのに対して、青波長光（４５０ｎｍの波長の光）に対する透過率が６２％であり、可視光に対する透過率からプラス側に乖離していることがわかる。一方、赤外光（９００ｎｍの波長の光）に対する透過率は約５９％であり、可視光に対する透過率からマイナス側に乖離していることがわかる。
従来技術では、図８に示す減光フィルタの透過率を、全ての波長帯に対して６０％としているため、青波長光や赤外光に対しては実際の透過率とのずれが生じてしまう。従って、青波長光や赤外光に切り替える場合には、光電変換素子３４で検出可能な光量範囲に収めることができず、再調光が必要となることもあり、スループットの低下の要因となる。
図８に示すように、短波長から長波長にかけて透過率が低減する傾向を有する減光フィルタだけが存在するのであれば、かかる傾向を考慮して減光フィルタを用いればよい。具体的には、可視光に対する透過率を基準とし、短波長側では透過率が一定の割合でプラスになり、長波長側では透過率が一定の割合でマイナスになるものとして減光フィルタを用いることが考えられる。
但し、減光フィルタ板３６に配置される減光フィルタの透過率特性は、実際には、非常に多種多様である。例えば、図９に示すように、１０％の透過率を有するように設計された減光フィルタも存在する。図９は、減光フィルタの透過率特性の一例を示す図であって、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示している。図９に示す減光フィルタは、可視光（６００ｎｍの波長の光）に対する透過率が１０％であるのに対して、青波長光（４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長の光）に対する透過率が約９．９％であり、可視光に対する透過率とほぼ同じであることがわかる。一方、赤外光（９００ｎｍの波長の光）に対する透過率は約１０．７％であり、可視光に対する透過率から大きくプラス側に乖離していることがわかる。図９に示す減光フィルタは、可視光から長波長側では透過率がプラスに増加する傾向を有し、図８に示す減光フィルタとは、波長依存性が大きく異なることがわかる。
本実施形態では、６０％の透過率を有するように設計された減光フィルタ及び１０％の透過率を有するように設計された減光フィルタについて説明した。但し、６０％よりも高い透過率を有するように設計された減光フィルタや１０％よりも低い透過率を有するように設計された減光フィルタも存在する。このように、減光フィルタ板３６に配置される減光フィルタの透過率特性は多種多様であり、減光率のダイナミックレンジも大きいため、波長依存性も一様であるとは限らない。
従って、１回の調光で、アライメントマーク１９を照明する光の光量を光電変換素子３４で検出可能な光量範囲に収めるためには（即ち、再調光を回避するためには）、減光フィルタの波長依存特性の問題を解決する必要がある。減光フィルタの波長依存性が大きくなる理由は、アライメントマーク１９を照明する光に用いる波長帯が広く、かかる波長帯に対して均一な透過率を有する減光フィルタの製造が困難であるからである。アライメントマーク１９を照明する光の波長帯ごとに照明光学系を設けて、それぞれの照明光学系の光路に減光フィルタを配置することも考えられるが、光学系の複雑化、大型化及びコストアップを招いてしまう。また、減光フィルタの波長に対する透過率の均一性を向上させようとすればするほど、減光フィルタ単体のコストアップを招いてしまう。更に、アライメントで用いる光の波長帯が広帯域である場合には、減光フィルタの波長に対する透過率を均一にすること自体が困難である。
そこで、本実施形態では、基板アライメント計測系１６において、簡易な光学系を実現し、且つ、減光フィルタを用いながら、青波長から近赤外までの広帯域な波長帯の光に対して、再調光することなく、調光することが可能な技術を提供する。
図１０は、従来の露光装置で管理されている減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの透過率と、波長帯ＷＢ１乃至ＷＢ３のそれぞれでの実際の透過率との関係を示す図である。なお、減光フィルタＮＤ１は、１００％の透過率を有し、実際には、完全透過用にターレットのフィルタ穴に減光フィルタを構成しないことを意味している。従来の露光装置では、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの透過率を、波長にかかわらず、即ち、波長帯ＷＢ１乃至ＷＢ３の全てに対して、同じ値としている。従来の露光装置においても、アライメントに用いる光の波長が可視光の狭い波長帯ＷＢ１乃至ＷＢ３だけであれば、露光装置で管理されている各減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０の透過率と、各波長帯ＷＢ１乃至ＷＢ３での実際の透過率とが同じとなる。例えば、波長帯ＷＢ１を５７０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、波長帯ＷＢ２を６００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下、波長帯ＷＢ３を５７０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下とし、アライメントに用いる光の波長帯を可視光の一部の波長帯に限定している場合を考える。この場合、露光装置で管理されている各減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０の透過率と、各波長帯ＷＢ１乃至ＷＢ３での実際の透過率との間に殆ど差は生じない。従って、調光の目標光量範囲（光電変換素子で検出可能な光量範囲）が７０％以上９０％以下である場合、減光フィルタＮＤ２、ＮＤ３又はＮＤ４を用いれば（切り替えれば）、目標光量範囲に収められることがわかる。
実際のアライメントでは、まず、基板からの光の光量を計測し、例えば、５０％であったあとすると、７０％以上９０％以下の目標光量範囲に対して光量が低いため、目標光量範囲に収まるように減光フィルタを切り替える。基板からの光の光量は、最初はわからないため、一度計測してから、目標光量範囲に収まるように減光フィルタを切り替える必要がある。
但し、上述したように、アライメントで用いる光の波長帯が青波長から赤外波長までの広帯域になるにつれて、減光フィルタの透過率の均一性を維持することができなくなる。従って、従来の露光装置のように、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの透過率を波長にかかわらず同じ値としていると、調光でエラーが生じる可能性がある。
図１１は、従来の露光装置で管理されている減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの透過率と、波長帯ＷＢ４乃至ＷＢ６のそれぞれでの実際の透過率との関係を示す図である。例えば、波長帯ＷＢ４を青波長、即ち、４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、波長帯ＷＢ５を可視波長、即ち、５５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下、波長帯ＷＢ６を赤外波長、即ち、５７０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下とする。この場合、露光装置で管理されている各減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０の透過率と、各波長帯ＷＢ４乃至ＷＢ６での実際の透過率とが同じとならないことがわかる。
ここで、青波長光で基板を照明し、基板からの光の光量を、減光フィルタＮＤ６を介して計測したところ、４８％の光量が得られたとする。また、調光の目標光量範囲を７０％以上９０％以下とし、光量を高くするために、調光において減光フィルタＮＤ２を選択したとする。減光フィルタＮＤ６から減光フィルタＮＤ２への切り替えでは、露光装置で管理されている透過率を基準とすると、９０％／５０％＝１．８倍の光量となるため、４８％×１．８＝８６．４％となり、目標光量範囲に収めることができると演算される。但し、実際には、減光フィルタＮＤ６から減光フィルタＮＤ２への切り替えでは、９２％／４８％＝１．９１６倍となるため、４８％×１．９１６＝９２％となり、目標光量範囲に収めることができず、調光でエラーが生じてしまう。目標光量範囲に収めるためには、減光フィルタＮＤ２ではなく、減光フィルタＮＤ３又はＮＤ４に切り替える必要がある。このように、最初は減光フィルタＮＤ２を選択し、次に減光フィルタＮＤ３又はＮＤ４を選択することが無駄なシーケンスであり、スループットを低下させる要因となる。また、減光フィルタの数が多く、且つ、目標光量範囲が狭い場合には、適応する減光フィルタがみつからず、調光が不可能となることも考えられる。
本実施形態では、露光装置１００（基板アライメント計測系１６）で選択可能な波長帯のそれぞれに対して減光フィルタの透過率を管理する。図１２は、本実施形態における露光装置１００で管理されている減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの透過率と、波長帯ＷＢ４乃至ＷＢ６のそれぞれでの実際の透過率との関係を示す図である。例えば、波長帯ＷＢ４を青波長、即ち、４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、波長帯ＷＢ５を可視波長、即ち、５５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下、波長帯ＷＢ６を赤外波長、即ち、５７０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下とする。
本実施形態では、１つの減光フィルタに対して、露光装置１００で選択可能な波長帯の全てに対して個別に透過率が設定されている。露光装置１００では、各波長帯ＷＢ４乃至ＷＢ６での減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０の透過率を装置内で取得して記憶している。具体的には、露光装置１００において、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれと波長帯ＷＢ４乃至ＷＢ６のそれぞれとの組み合わせを変更しながら、ステージ基準プレート１１に設けられた基準マーク４０からの光の光量を検出する。基準マーク４０からの光の光量は光電変換素子３４で検出してもよいし、光電変換素子３４とは別に、基準マーク４０からの光の光量を検出する専用のセンサを設けてもよい。
例えば、波長帯ＷＢ４の光で基準マーク４０を照明し、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０を切り替えながら基準マーク４０からの光の光量を検出すると、波長帯ＷＢ４に対する減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの実際の透過率が得られる。次に、波長帯ＷＢ５の光で基準マーク４０を照明し、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０を切り替えながら基準マーク４０からの光の光量を検出すると、波長帯ＷＢ５に対する減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの実際の透過率が得られる。更に、波長帯ＷＢ６の光で基準マーク４０を照明し、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０を切り替えながら基準マーク４０からの光の光量を検出すると、波長帯ＷＢ５に対する減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの実際の透過率が得られる。
このようにして取得された波長帯ＷＢ４乃至ＷＢ６のそれぞれに対する減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０のそれぞれの透過率を表す透過率データは、例えば、制御部１７の記憶部３８に記憶される。制御部１７は、記憶部３８に記憶された透過率データに基づいて、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０から、アライメントマーク１９を照明すべき光の調光に用いる１つの減光フィルタを選択する。各波長帯に対する各減光フィルタの実際の透過率を装置内で管理することで、アライメントに広帯域な波長帯の光を用いる場合であっても、調光において、正確な減光フィルタの透過率で減光することが可能となる。
また、本実施形態では、ステージ基準プレート１１に設けられた基準マーク４０を用いて各減光フィルタの実際の透過率を取得しているが、これに限定されるものではない。例えば、同一のマークであれば、基板上のマークを用いてもよい。但し、基板上のマークであっても同一のマークでなければ、マークからの光の光量差が誤差となるため、同一のマークを用いるとよい。
また、図１０、図１１及び図１２では、減光フィルタＮＤ１乃至ＮＤ１０の透過率を１０％刻みとしているが、実際には、減光フィルタ板３６に設けられた減光フィルタによって決まるものであり、１０％よりも細かく設定されることもある。なお、調光においては、減光フィルタを用いることに加えて、光源２０の出力及び光電変換素子３４の蓄積時間の少なくとも一方を制御してもよい。光源２０の出力及び光電変換素子３４の蓄積時間の少なくとも一方は、上述したように、制御部１７によって制御される。従って、制御部１７は、波長フィルタ板２２及び減光フィルタ板３６を通過してアライメントマーク１９を照明する光を調光する調光部としても機能する。
本実施形態の露光装置１００における調光の比較例として、従来の露光装置における調光を説明する。図１３は、従来の露光装置における調光を説明するためのフローチャートである。Ｓ１００２では、例えば、基板に設けられたマークからの光の光量を検出する。Ｓ１００４では、Ｓ１００２で検出された光量と、装置内で管理されている減光フィルタのそれぞれの透過率とに基づいて、目標光量範囲に収めるための調光に用いる減光フィルタを選択（決定）する。Ｓ１００６では、Ｓ１００４で選択した減光フィルタを、基板アライメント計測系の光路に配置して、基板上のマークからの光の光量が目標光量範囲に収まっているかどうかを判定する。基板上のマークからの光の光量が目標光量範囲に収まっていない場合には、Ｓ１００４に移行して、再度、調光に用いる減光フィルタを選択する。一方、基板上のマークからの光の光量が目標光量範囲に収まっている場合には、調光を終了する。
図１３に示す各工程について、図１１を参照して具体的に説明する。例えば、減光フィルタＮＤ１０が選択されており、基板に設けられたマークからの光の光量が１０％であったとする。目標光量範囲を７０％乃至８０％とすると、目標光量範囲に収めるためには、光量を７倍〜８倍にする必要があるため、装置内で８０％の透過率を有すると管理されている減光フィルタＮＤ３が選択される。減光フィルタＮＤ３を選択することで、光量が８倍（８０％／１０％）となるはずであるが、波長帯ＷＢ１に対する減光フィルタＮＤ３及びＮＤ１０の実際の透過率を考慮すると、光量は１０．２５倍（８２％／８％）となる。従って、１０％の光量が１０．２５倍で１０２．５％となり、目標光量範囲から外れてしまう。
そこで、光量を低減させるために、再度、減光フィルタＮＤ４が選択されるが、波長帯ＷＢ１に対する減光フィルタＮＤ４の実際の透過率は７２％であるため、光量は９倍（７２％／８％）となり、目標光量範囲にまだ収まらないことがわかる。従って、光量を更に低減させるために、再度、減光フィルタＮＤ５が選択され、波長帯ＷＢ１に対する減光フィルタＮＤ５の実際の透過率は６２％であるため、光量は７．７５倍（６２％／８％）となり、目標光量範囲に収めることができる。このように、従来の露光装置では、装置内で管理されている減光フィルタの透過率が実際の透過率と異なるため、１回の調光で目標光量範囲に収めることができず、再調光が必要となる可能性がある。
図１４は、本実施形態の露光装置１００における調光を説明するためのフローチャートである。Ｓ１０２では、複数の波長フィルタのそれぞれと、複数の減光フィルタのそれぞれとの組み合わせを変更しながら、ステージ基準プレート１１に設けられた基準マーク４０からの光の光量を検出する。Ｓ１０４では、Ｓ１０２で検出された光量に基づいて、波長フィルタ板２２に設けられた波長フィルタのそれぞれを通過した光の波長帯に対する減光フィルタ板３６に設けられた複数の減光フィルタのそれぞれの透過率を表す透過率データを取得する。かかる透過率データは、上述したように、制御部１７の記憶部３８に記憶される。Ｓ１０６では、アライメントマーク１９を照明すべき光の波長帯に関する波長帯データを取得する（即ち、アライメントマーク１９を照明すべき光の波長帯に対応する１つの波長フィルタを特定する）。Ｓ１１０では、基板３に設けられたアライメントマーク１９からの光の光量を検出する。Ｓ１１２では、減光フィルタ板３６に設けられた複数の減光フィルタから、調光に用いる減光フィルタを選択（決定）する。具体的には、Ｓ１０４で取得された透過率データと、Ｓ１１０で検出された光量とに基づいて、Ｓ１０６で取得された波長帯データに対応する波長帯の光を目標光量範囲に収めるための調光に用いる減光フィルタを選択する。
図１４に示す各工程について、図１２を参照して具体的に説明する。例えば、減光フィルタＮＤ１０が選択されており、基板３に設けられたアライメントマーク１９からの光の光量が１０％であったとする。目標光量範囲を７０％乃至８０％とすると、目標光量範囲に収めるためには、光量を７倍〜８倍にする必要がある。ここで、アライメントマーク１９を照明する光の波長帯が波長帯ＷＢ１である場合を考える。この場合、露光装置１００で取得された透過率データを参照し、減光フィルタＮＤ１０は波長帯ＷＢ１に対する透過率が８％であるため、光量を７倍〜８倍にするために、波長帯ＷＢ１に対して６２％の透過率を有する減光フィルタＮＤ５を選択する。減光フィルタＮＤ５を選択することで、光量が７．７５倍（６２％／８％）となり、光量は７７．５％（１０％×７．７５）となる。このように、本実施形態では、露光装置１００で選択可能な各波長帯に対する各減光フィルタの実際の透過率を表す透過率データを取得し、かかる透過率データに基づいて調光に用いる減光フィルタを選択している。従って、１回の調光でアライメントマーク１９からの光の光量を目標光量範囲に収めることができる。
また、本実施形態では、露光装置１００で選択可能な各波長帯に対する各減光フィルタの実際の透過率を表す透過率データを取得しているが、これに限定されるものではない。例えば、透過率データを取得する前に波長帯データを取得するような場合には、露光装置１００で選択可能な各波長帯ではなく、かかる波長帯データに対応する波長帯に対する各減光フィルタの透過率を表す透過率データを取得するようにしてもよい。これにより、透過率データを取得するために要する時間を短縮することができる。
また、本実施形態では、ターレット３６２と、金属膜を含む膜で構成された減光フィルタ３６４ａ乃至３６４ｆとを含む減光フィルタ板３６を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、減光フィルタ板３６は、図１５に示す減光フィルタ板４３に置換することが可能である。減光フィルタ板４３は、ターレット４３２と、ターレット４３２に配置された、互いに異なる開口率を有するメカメッシュで構成された減光フィルタ４３４ａ乃至４３４ｄとを含む。メッシュラインの太さやピッチが異なるメカメッシュで減光フィルタ４３４ａ乃至４３４ｄを構成することで、減光フィルタ４３４ａ乃至４３４ｄを通過する光の光量の制限率を変更することができる。
図１５に示す減光フィルタ板４３においては、減光フィルタ４３４ａ乃至４３４ｄを構成するメカメッシュのメッシュラインのピッチによって、減光フィルタ４３４ａ乃至４３４ｄを通過する光の回折光が発生する。かかる回折光の回折角度は、減光フィルタ４３４ａ乃至４３４ｄを通過する光の波長によって変化するため、回折角度が大きいと、減光フィルタ板４３よりも後段の光学系で減光フィルタ４３４ａ乃至４３４ｄを通過した光を取り込めないことがある。このように、メカメッシュで構成された減光フィルタでは、単純な面積比だけではなく、ピッチによる回折角度が波長の影響を受け、後段の光学系の取り込み角度との関係もあるため、各波長帯に対する透過率を均一にすることが困難である。従って、露光装置１００で選択可能な各波長帯に対する各減光フィルタの実際の透過率を表す透過率データを取得し、かかる透過率データに基づいて調光に用いる減光フィルタを選択することが非常に有効となる。
更に、減光フィルタ板３６は、図１６に示すグラデーション型の減光フィルタ４４に置換することも可能である。減光フィルタ４４は、透過率が異なるフィルタ領域が互いに連続的に接続して構成されているため、光が入射する位置によって透過率が異なる。従って、入射光に対する減光フィルタ４４の位置を制御することで、減光フィルタ４４の透過率を調整することができる。図１６に示す減光フィルタ４４は、例えば、中心の透過率が高く、周辺に向かって透過率が連続的に低下する減光フィルタである。従って、高い透過率を得たい場合には、減光フィルタ４４の中心付近に光が入射するように、減光フィルタ４４を位置決めする。
図１６に示す減光フィルタ４４は、青波長から赤外波長までの広帯域な波長帯に対して均一な透過率を実現することが困難である。従って、露光装置１００で選択可能な各波長帯に対する各減光フィルタの実際の透過率を表す透過率データを取得し、かかる透過率データに基づいて調光に用いる減光フィルタを選択することが非常に有効となる。
また、グラデーション型の減光フィルタには、様々な形態が存在する。例えば、回転方向に対して透過率が連続的に変化する減光フィルタも存在するし、図１７に示すように、矩形の一端から他端に向けて透過率が連続的に変化する減光フィルタ４５も存在する。このようなグラデーション型の減光フィルタも減光フィルタ板３６として適用可能である。
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）、カラーフィルタ、光学部品、ＭＥＭＳなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した実施形態の露光装置１００を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング（加工）を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、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、レジスト剥離など）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び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及び変更が可能である。例えば、本実施形態では、露光装置１００において、基準マーク４０からの光の光量を検出することで各減光フィルタの透過率データを取得しているが、外部の計測装置などで得られた透過率データを制御部１７が取得してもよい。
１００：露光装置 ３：基板 １６：基板アライメント計測系 １７：制御部 ２２：波長フィルタ板 ３６：減光フィルタ板

Claims (16)

  1. 基板のマークを検出して前記基板の位置を計測する計測装置であって、
    前記マークを照明するための光を出力する光源と、前記マークを撮像する撮像素子との間の光路に配置され、光を通過させる波長帯が互いに異なる複数の波長フィルタ領域を含む第１フィルタ部と、
    前記光源と前記撮像素子との間の光路に配置され、光を減光して通過させる複数の減光フィルタ領域を含む第２フィルタ部と、
    前記複数の波長フィルタ領域のそれぞれを通過した光の波長帯に対する前記複数の減光フィルタ領域のそれぞれの透過率を表すデータを取得する取得部と、
    前記取得部で取得されたデータに基づいて、前記複数の減光フィルタ領域から、前記複数の波長フィルタ領域のうちの１つの波長フィルタ領域とともに前記光路上に配置される１つの減光フィルタ領域を選択する選択部と、
    を有することを特徴とする計測装置。
  2. 前記選択部は、前記複数の波長フィルタ領域から、前記マークを照明すべき光の波長帯に対応する前記１つの波長フィルタ領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
  3. 前記選択部は、前記１つの減光フィルタ領域を通過して前記マークを照明する光の光量が前記撮像素子で検出可能な光量範囲に収まるように、前記１つの減光フィルタ領域を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
  4. 前記基板が配置される面に配置された基準マークと、
    光量を検出するセンサと、を更に有し、
    前記取得部は、前記複数の波長フィルタ領域のそれぞれと前記複数の減光フィルタ領域のそれぞれとの組み合わせを変更しながら、当該組み合わせの波長フィルタ領域及び減光フィルタ領域を通過した光で前記基準マークを照明し、前記基準マークからの光の光量を前記センサで検出することで、前記データを取得することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  5. 前記取得部は、前記基板の位置を計測する前に、前記データを取得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項に記載の計測装置。
  6. 前記第１フィルタ部は、前記マークを照明する光の波長帯を４００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲で選択可能なように前記複数の波長フィルタ領域を含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  7. 前記複数の波長フィルタ領域のそれぞれが通過させる光の波長帯の幅は、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  8. 前記光源の出力及び前記撮像素子の蓄積時間の少なくとも一方を制御することで、前記１つの波長フィルタ領域を通過した光を調光する調光部を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  9. 前記複数の減光フィルタ領域のそれぞれは、金属層を含む膜で構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  10. 前記複数の減光フィルタ領域のそれぞれは、互いに異なる開口率を有するメッシュで構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  11. 前記複数の減光フィルタ領域は、互いに連続的に接続して設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  12. 前記複数の波長フィルタ領域のうち１つの波長フィルタ領域を選択的に光路上に配置するように前記第１フィルタ部を駆動する第１駆動部と、
    前記複数の減光フィルタ領域のうち１つの減光フィルタ領域を選択的に光路上に配置するように前記第２フィルタ部を駆動する第２駆動部と、
    入力信号に基づいて、前記１つの波長フィルタ領域を前記光路上に配置すべく前記第１駆動部を制御するとともに、前記選択部によって選択された前記１つの減光フィルタ領域を前記光路上に配置すべく前記第２駆動部を制御する制御部と、
    を更に有することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  13. 前記撮像素子からの出力信号に基づいて、前記基板の位置を求める演算部を更に有することを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  14. 基板のマークを検出して前記基板の位置を計測する計測装置であって、
    前記マークを照明するための光を出力する光源と、前記マークを撮像する撮像素子との間の光路に配置され、光を減光して通過させる複数の減光フィルタ領域を含むフィルタ部と、
    前記マークを照明すべき光の波長帯に対する前記複数の減光フィルタ領域のそれぞれの透過率を表すデータを取得し、前記データに基づいて、前記複数の減光フィルタ領域から、前記マークを照明する光の調光に用いる１つの減光フィルタ領域を選択する選択部と、
    を有することを特徴とする計測装置。
  15. レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、
    前記基板を保持するステージと、
    前記基板の位置を計測する請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の計測装置と、
    前記計測装置の計測結果に基づいて、前記ステージの位置を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする露光装置。
  16. 請求項１５に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    露光した前記基板を現像する工程と、
    現像された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
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