JP2023019695A - 計測装置、計測方法、基板処理装置、および物品の製造方法 - Google Patents

計測装置、計測方法、基板処理装置、および物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2023019695000001
【課題】 パターンに照射される光の波長の誤差を低減できる計測装置を提供する。
【解決手段】 第１光でパターンを照明して前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測装置であって、前記第１光が入射する入射位置に応じて前記第１光のスペクトルを変化させて前記第１光を透過させる波長可変部と、前記波長可変部を移動させることにより前記入射位置を変更する移動部と、前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光の波長との関係を示す波長特性情報、及び前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光により照明された前記パターンからの前記第２光の強度との関係を示す強度特性情報に基づき、前記移動部により移動される前記波長可変部の位置を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、計測装置、計測方法、基板処理装置、および物品の製造方法に関する。
半導体デバイス、ＭＥＭＳ、カラーフィルターまたはフラットパネルディスプレイなどの物品の製造において、基板上に形成されるパターンの微細化が進み、パターンの寸法精度の向上への要求が高まっている。
そのため、基板に対する処理を行う基板処理装置において、パターンが形成される基板の位置の計測に高い精度が要求される。基板処理装置の例として、基板上にパターンを形成するために基板を露光する露光装置がある。露光装置においては、投影光学系を介して露光光を基板上の所定の位置に結像させて、基板を載せたステージを移動させることにより、基板上にパターンを形成する。また、パターンが形成される基板上の所定の位置と露光光との相対位置を合わせるために基板上のパターンを計測する精度や、基板上の異なる層（レイヤ）に形成されたパターン同士の相対位置を計測する精度が重要になる。
基板上に形成されたパターン（以下、単にパターンとする。）の位置を計測する方法として、パターンを照明して、パターンで反射された光を検出する方法がある。また、パターンをより高精度に計測する方法として、パターンおよびパターンの周辺部の物理的特性や光学的特性に応じて、パターンを照明する光の波長を選択する方法がある。パターンを構成する材料の物性やパターンの形状は、基板が処理される工程に応じて変化する。そのため、基板が処理される工程に応じて選択された波長の光でパターンを照明することにより、パターンから反射された光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差が低減して、パターンの位置計測の精度が改善する。
特許文献１には、試料を撮像する撮像システムにおいて、試料に照射される光の波長を変化させながら、波長の変化に同期して試料を撮像することが記載されている。また、撮像システムに構成された光源装置は、フィルタを駆動することによりフィルタを透過して試料に照射される光の波長を変化させることが記載されている。
特許第６５６８０４１号公報
特許文献１において、駆動されるフィルタの位置が目標位置からずれた場合、フィルタを透過して試料に照射される光の波長に誤差が生じる。これにより、試料を撮像するために望ましい波長の光が試料に照射されないという問題が生じる。
そこで本発明は、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる計測装置、計測方法、基板処理装置、及び物品の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の一側面としての計測装置は、第１光でパターンを照明して前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測装置であって、前記第１光が入射する入射位置に応じて前記第１光のスペクトルを変化させて前記第１光を透過させる波長可変部と、前記波長可変部を移動させることにより前記入射位置を変更する移動部と、前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光の波長との関係を示す波長特性情報、及び前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光により照明された前記パターンからの前記第２光の強度との関係を示す強度特性情報に基づき、前記移動部により移動される前記波長可変部の位置を決定する。
本発明によれば、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる計測装置、計測方法、基板処理装置、及び物品の製造方法を提供することができる。
第１実施形態に係る計測装置を説明するための図である。 第１実施形態に係る計測方法を説明するための図である。 第２実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。 第３実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。 第４実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。 第４実施形態に係る計測方法を説明するための図である。 第５実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。 第６実施形態に係る計測装置を説明するための図である。 第７実施形態に係る露光装置を説明するための図である。 第７実施形態に係る露光処理を説明するための図である。 従来技術に係る計測装置を説明するための図である。
以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。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。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る計測装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る計測装置を説明するための図である。また、以下では、後述の対物光学系７１の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面に沿う方向で互いに直交する２方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。また、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向とする。
図１（ａ）は、計測装置１００の構成を示す図である。計測装置１００は、例えば、基板７３に設けられたパターンのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置を計測する計測装置である。また、計測装置１００は、例えば、基板７３上の異なる層のそれぞれに設けられたパターンのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置を計測して、それぞれのパターン間の距離を計測する計測装置であってもよい。また、計測装置１００は、基板７３を保持する基板ステージＷＳと、計測部１５０と、制御部１１００とを有する。
ここで、基板７３は、計測装置１００によって位置合わせ誤差や重ね合わせ誤差が計測される対象物である。基板７３は、例えば、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスを製造するのに用いられる基板であって、具体的には、ウエハ、液晶基板、その他の被処理基板などを含む。
基板ステージＷＳは、基板チャック（不図示）を介して基板７３を保持し、ステージ駆動部（不図示）により駆動可能に構成されている。ステージ駆動部は、リニアモータなどを含み、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向に、基板ステージＷＳを駆動することで、基板ステージＷＳに保持された基板７３を移動させることができる。また、基板ステージＷＳ上にはミラー８２が設けられている。また、このミラー８２に対向する位置にはレーザ干渉計８１が設けられている。レーザ干渉計９１は、Ｘ軸方向におけるミラー８２までの距離を計測することにより、Ｘ軸方向における基板ステージＷＳの位置を計測する。また、同様にＸ軸方向、Ｚ軸方向における基板ステージＷＳの位置を計測するためのレーザ干渉計（不図示）がそれぞれ設けられている。これらのレーザ干渉計により基板ステージＷＳの位置はリアルタイムで計測され、計測された結果は制御部１１００に出力されことにより、制御部１１００の制御下において基板ステージＷＳは所定の位置に駆動される。また、計測装置１００は、基板ステージＷＳに配置されたスケールと、当該スケールの位置を検出することにより基板ステージＷＳの位置を計測するエンコーダとを有してもよい。
制御部１１００は、計測装置１００の各部を統括的に制御して、計測装置１００を動作させる。また、制御部１１００は、計測装置１００における計測処理や計測装置１００で得られた計測値の演算処理も実行する。制御部１１００は、コンピュータ（情報処理装置）で構成される。制御部１１００は、例えば、プログラムに従って制御のための演算などを行うＣＰＵなどのプロセッサを有する処理部、制御プログラムや固定的なデータを保持するＲＯＭ、処理部のワークエリア及び一時的なデータを保持するＲＡＭなどの記憶部を有する。また、制御部１１００は、ＲＯＭ、ＲＡＭよりも大容量のデータを保存することができる磁気記憶装置（ＨＤＤ）を記憶部として有してもよい。また、制御部１１００は、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリカードといった外部メディアを装填してデータの読み込みや書き込みを行うドライブ装置を記憶部として有してもよい。本実施形態において、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気記憶装置、ドライブ装置のうち少なくとも１つを記憶部として、記憶部に制御プログラム、固定的なデータ、処理部のワークエリア、及び一時的なデータを保持するものとする。
計測部１５０は、基板７３に設けられているパターンを照明して、パターンからの光を検出して、基板７３に設けられたパターンを撮像する。図１（ｂ）は計測部１５０の構成を示す図である。計測部１５０は、光源６１からの光を用いて基板７３を照明する照明系と、パターン７２からの光を検出部７５に結像する（パターン７２の像を形成する）結像系（検出系）と、を有する。検出部７５は、パターン７２からの光を受光する受光部（不図示）を有し、受光部により受光された光の検出信号を取得する。また、検出部７５は、受光部によってパターン７２を撮像するための撮像領域を形成する撮像部として機能しうる。検出部７５は、ここで、パターン７２は、基板７３における位置合わせ誤差や重ね合わせ誤差を計測するためのパターンであり、検出部７５により取得された検出信号に基づきパターン７２の位置が計測される。
光源６１から照射された光（第１光）は、照明光学系（第１光学系）６２を介して波長可変部１４０に導かれる。光源６１には、例えば、レーザ光源やＬＥＤ、ハロゲンランプ等の光源を用いることができる。波長可変部１４０は、駆動部４１（移動部）により駆動（移動）される。駆動部４１は、リニアモータなどの駆動手段を有し、Ｘ軸方向（光軸に垂直な所定の方向）に波長可変部１４０を駆動（移動）することで、波長可変部１４０に保持された波長可変部材１４２を移動させることができる。また、波長可変部１４０の位置は、例えば、エンコーダや干渉計などで計測され、制御部１１００により波長可変部１４０は所定の位置に駆動されるように制御される。
ここで、波長可変部１４０の構成について説明する。図１（ｃ）は、本実施形態に係る波長可変部１４０を示す図である。波長可変部１４０は、波長可変部材（第１部材）１４２、開口形成部材（第２部材）１４４、及び保持部材１４５を有する。波長可変部材１４２は、光が入射する位置や角度に応じて透過する光の波長と強度に関する関係（以下、スペクトルとする。）を変化させる波長可変素子を含む。ここで、スペクトルには、例えば、光の波長に対する光の強度の関係を示す情報が含まれうる。また、スペクトルには、例えば、光の強度が最大、最小、又は所定の値となる光の波長の情報が含まれうる。また、スペクトルには、例えば、光の強度が所定の範囲内の値となる光の波長帯域の情報が含まれうる。また、スペクトルには、例えば、スペクトルの波形の情報が含まれうる。
予め取得された波長可変部１４０の光軸に垂直な所定の方向の位置と波長可変部１４０を透過する光の波長の関係に基づき、駆動部４１により波長可変部１４０が位置合わせされることにより、所望の波長の光により基板７３を照明することができる。ここで、光軸に垂直な所定の方向とは、後述の照明光学系６２、６３、リレーレンズ６７、又は対物光学系７１の光軸に垂直な方向であり、例えば、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向である。また、駆動部４１は、波長可変部１４０を光軸に垂直な所定の方向（例えば、Ｘ軸方向）に駆動させるだけでなく、光軸に垂直な所定の軸回りの回転方向（例えば、θＸ方向）に駆動させて、波長可変部１４０の所定の回転方向の位置を移動させてもよい。ここで、位置と波長の関係については、後で詳細に説明する。
このように、駆動部４１により波長可変部材１４２の位置や角度を変更することにより、波長可変部材１４２を透過する光の波長を変化させることができる。波長可変部材１４２として、例えば、透過波長可変フィルタを用いることができる。ここで、透過波長可変フィルタとは、例えば、光が入射する面に形成された多層積層膜を有するバンドパスフィルタであり、多層積層膜の膜厚が波長変化方向に沿って厚く形成される。これにより、光の干渉によって透過する光の波長が連続的に変化する。また、波長可変部材１４２として、例えば、光を透過する部材に形成された回折格子により異なる波長の光に分離する透過型回折格子を用いることもできる。
図１（ｄ）は、波長可変部材１４２を透過した光の波長と強度の関係を示した図である。波長可変部材１４２を、Ｘ軸方向における複数の離散的な位置に配置した場合に、波長可変部材１４２を透過した光の波長と強度の関係が示されている。波長可変部材１４２の位置に応じて光が入射する位置が変化して、波長可変部材１４２を透過する光の波長が変化する。ここで、計測部１５０において波長可変部１４０に入射する光の絶対的な位置は変わらないため、駆動部４１により波長可変部１４０を駆動させることにより、波長可変部１４０に対して入射する光の相対的な位置が変化する。このため、図１（ａ）に示す計測部１５０において、駆動部４１により波長可変部１４０はＸ軸方向に駆動され、入射する光に対して波長可変部材１４２の位置が変化することにより、基板７３を照明する光の波長を調整することができる。
ここで、図１（ｃ）の説明に戻る。開口形成部材１４４は、入射する光を透過する開口１４３を有し、透過する光の波長を変化させない。波長可変部材１４２に対してＸ軸方向において異なる位置に配置されている。開口１４３は、波長可変部材１４２と光軸に垂直な同一平面（ＸＹ平面）内に配置されている。また、開口１４３の長手方向（Ｘ軸方向）の長さは、開口１４３に入射する光の光束径より小さくなるように構成されている。また、図１（ｃ）の例では、開口１４３の形状は、Ｙ軸方向の辺よりＸ軸方向の辺が短い長方形であるが、この形状に限られない。開口１４３の形状は、円形や正方形でもよく、Ｙ軸方向の辺よりＸ軸方向の辺が長い長方形でもよい。また、開口１４３の長手方向（Ｘ軸方向）の長さを長くすることにより、光の強度を強くすることができる。一方、開口１４３の長手方向の長さを短くすることにより、開口１４３を透過する光のＸ軸方向の範囲が狭くなり、光の強度のピークの位置を検出する精度が向上する。そのため、光の強度と検出精度を考慮して、開口１４３の長手方向の長さを決定するとよい。また、開口形成部材１４４は、透過する光の波長を変化させない光学素子を有してもよい。
開口形成部材１４４は、開口１４３の周辺領域に入射する光を遮光する。また、開口１４３の周辺領域は、開口１４３と波長可変部材１４２との間の領域を含む。保持部材１４５は、波長可変部材１４２、開口形成部材１４４を保持する。駆動部４１により波長可変部１４０がＸ軸方向に駆動されることにより、光が入射するＸ軸方向における位置を所望の位置に合わせることができる。これにより、光源６１から照射された光は、開口１４３又は波長可変部材１４２を透過して、基板７３を照明する。
ここで、図１（ｂ）の説明に戻る。波長可変部１４０を透過した光は、照明光学系（第１光学系）６３を介して、照明開口絞り６４に入射する。照明開口絞り６４において光の光束径は、光源６１における光の光束径よりも小さくなる。照明開口絞り６４を透過する光は、リレーレンズ６７を介して、ビームスプリッタ６８に入射する。ビームスプリッタ６８は、例えば、偏光ビームスプリッタであり、Ｙ軸方向に平行なＰ偏光の光を透過し、Ｘ軸方向に平行なＳ偏光の光を反射する。ビームスプリッタ６８を透過する光は、開口絞り６９を介して、λ／４板７０を透過して円偏光に変換され、対物光学系７１を介して、基板７３に設けられたパターン７２をケーラー照明する。
ここで、照明光学系６３は、光源６１からの光に対して透過率が互いに異なる複数のＮＤフィルタを切替可能な光量調整部（不図示）を有してもよい。制御部１１００は、光量調整部を制御することで、基板７３を照明する光の強度を高精度に調整することができる。
パターン７２からの光（第２光）は、対物光学系７１を介して、λ／４板７０を透過して円偏光からＳ偏光に変換され、開口絞り６９に入射する。ここで、パターン７２からの光には、パターン７２で反射、回折、又は散乱される光が含まれる。また、パターン７２からの光の偏光状態は、パターン７２を照明する円偏光の光とは逆回りの円偏光となる。したがって、パターン７２を照明する光の偏光状態が右回りの円偏光であれば、パターン７２からの光の偏光状態は左回りの円偏光となる。開口絞り６９を透過した光は、ビームスプリッタ６８で反射され、結像光学系（第２光学系）７４を介して、検出部７５に入射する。
このように、計測部１５０では、ビームスプリッタ６８によって、基板７３を照明する光の光路と基板７３からの光の光路とが分離され、パターン７２の像が検出部７５に形成される。そして、制御部１１００は、レーザ干渉計８１で得られる基板ステージＷＳの位置情報と、パターン７２の像を検出して得られる検出信号の波形とに基づいて、パターン７２を構成するパターン要素の位置やパターン７２の位置を取得する。
ここで、計測部１５０においては、ビームスプリッタ６８と検出部７５との間に複数のレンズを配置することによって、検出開口絞りを構成してもよい。また、照明開口絞り６４及び検出開口絞りのそれぞれに、照明系及び検出系のそれぞれに対して異なる開口数を設定可能な複数の開口絞りを設け、かかる複数の開口絞りを切替可能としてもよい。これにより、照明系の開口数と検出系の開口数との比を表す係数であるσ値を調整することができるようになる。
ここで、図１１を参照して、従来技術に係る計測部について説明する。図１１（ａ）は、従来技術に係る計測部５０の構成を示す図である。波長可変部４０の他の構成については、図１に示された計測部１５０と同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。図１１（ｂ）は、従来技術に係る波長可変部４０の構成例を示す図である。波長可変部材４２は、波長可変部材４２、及び保持部材４５を有する。波長可変部材４２は、図１における波長可変部材１４２と同様の光学素子である。また、保持部材４５は、波長可変部材４２を保持する。また、波長可変部４０は駆動部４１によりＸ軸方向に駆動され、予め取得された波長可変部４０の位置と波長の関係に基づき、波長可変部４０が移動されることにより、所望の波長の光により基板７３を照明することができる。
このように、予め取得された波長可変部４０の位置と波長の関係に基づき、波長可変部４０は駆動される。しかし、波長可変部材４２に光が入射する入射位置（以下、入射位置とする）、入射する光の光束径、角度特性等が変化する場合、波長可変部材４２を透過する光の波長が変化する。これにより、波長可変部材４２を透過して基板７３を照明する光の波長が目標とする波長からのずれ（以下、波長ずれとする。）が発生する可能性がある。
ここで、図１１（ｃ）～（ｅ）を参照して、波長ずれの発生要因について説明する。 図１１（ｃ）は、入射位置がＸ軸方向に変化した場合の波長可変部材４２を透過した光の波長の変化を示す図である。入射位置がＸ軸方向に変化する要因として、光源６１の発光点や取付位置がＸ軸方向に変化すること、駆動部４１の駆動による波長可変部材９４０の位置制御において制御誤差が発生すること、などが挙げられる。図１１（ｃ）に示すように、入射位置がＸ軸方向に変化した場合、波長可変部材４２を透過した光の中心波長がλ０からλ１に変化して、中心波長にずれΔλ１が発生する。
また、図１１（ｄ）は、波長可変部材４２に入射する光の光束径が変化した場合の波長可変部材４２を透過した光の波長の変化を示す図である。波長可変部材４２に入射する光の光束径が変化する要因として、光源６１の発光点や取付位置がＺ軸方向に変化すること、照明光学系６２、６３、又は波長可変部４０の取付位置がＺ軸方向に変化すること、などが挙げられる。図１１（ｄ）に示すように、波長可変部材４２に入射する光の光束径が変化した場合、波長可変部材４２を透過する光の波長帯域がｗ０からｗ２に変化する。また、波長帯域の変化に応じて信号強度が変化し、波長帯域が広がる場合には中心波長付近の信号強度が低下する。
また、図１１（ｅ）は、波長可変部材４２に入射する光の角度特性が変化した場合の波長可変部材４２を透過した光の波長の変化を示す図である。また、波長可変部材４２に入射する光の角度特性が変化する要因として、光源６１の発光点から出射される光の角度が変化すること、光の角度に対する光強度分布が変化すること、レンズ６２、又は波長可変部材４２の透過特性の変化すること、などが挙げられる。図１１（ｅ）に示すように、波長可変部材４２に入射する光の角度特性が変化した場合、波長可変部材４２を透過する光の中心波長がλ０からλ３に変化して、中心波長にずれΔλ３が発生して、波長可変部材４２を透過する光の波長帯域がｗ０からｗ３に変化する。また、波長帯域の変化に応じて信号強度が変化し、波長帯域が広がる場合には中心波長付近の信号強度が低下する。また、入射位置がＸ軸方向に変化して、かつ波長可変部材４２に入射する光の角度特性が変化した場合にも、図１１（ｅ）に示すような波長の変化が生じる。
このように、従来技術に係る計測部５０においては、波長可変部材４２を透過する光の波長ずれによって、基板７３に照明される光の波長にずれが生じるという問題が生じうる。このため、検出部７５により取得される光の検出信号の強度の低下や誤差の増加が発生して、パターンの位置計測の精度が低下しうる。
そこで、本実施形態の計測装置１００は、波長可変部材１４２と開口１４３を透過する光の波長特性情報から取得された、波長可変部材１４２における光の入射位置と開口１４３との相対距離（以下、相対距離とする。）を用いて、駆動部４１により駆動される波長可変部１４０の位置を決定する。図２は、本実施形態に係る計測方法を説明するための図である。
制御部１１００は、パターンの位置を計測する前に、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置と波長可変部材１４２及び開口１４３を透過する光の波長との関係を表す情報（以下、波長特性情報とする。）を取得する。ここで、波長特性情報は、制御部１１００の記憶部や外部装置から取得することができる。また、波長特性情報は、実際に波長可変部１４０のＸ軸方向における位置を変えながら光の波長を計測することにより取得される。また、波長特性情報は、波長可変部材１４２及び開口１４３の位置、寸法、及び波長可変部材１４２の波長に関する特性の設計値からシミュレーションにより取得されてもよい。
ここで、波長可変部１４０の波長特性情報について説明する。図２（ａ）は、波長可変部１４０の波長特性情報の一例を示す図である。図２（ａ）に示されたグラフにおいて、横軸は波長可変部１４０のＸ軸方向における位置であり、縦軸は検出部７５により検出された光の波長（例えば、中心波長）である。また、波形Ｗ４３は開口１４３を透過した光の波長（第２波長）の変化を表しており、波形Ｗ４２は波長可変部材１４２を透過した光の波長（第１波長）の変化を表している。また、図２（ａ）に示されたグラフにおいて、Ｘ２ＳからＸ２Ｌの範囲が波長可変部材１４２に光が入射する波長可変部１４０のＸ軸方向における位置である。
図２（ａ）に示すように、開口１４３は透過する光の波長には影響しないため、開口１４３を透過する光の波長の変化を表す波形Ｗ４３は波長可変部４０のＸ軸方向における位置によらず一定となる。また、波形Ｗ４３において、Ｘ軸方向の両端の位置を求めることで、開口１４３の中心位置Ｘ３が取得される。一方、波長可変部材１４２の波長に関する特性により、波長可変部材１４２を透過する光の波長の変化を表す波形Ｗ４２は、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置に応じて変化する。ここで、図２（ａ）の例では、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置が大きくなるにつれて、波長可変部材１４２を透過する光の波長が大きくなるように、波長可変部材１４２が配置されている。しかし、図２（ａ）の例に限られず、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置が大きくなるにつれて、波長可変部材１４２を透過する光の波長が小さくなるように、波長可変部材１４２が配置されていてもよい。
制御部１１００は、取得された波長特性情報に基づいて、波長可変部材１４２における光の入射位置と開口１４３と相対距離を取得する。波長可変部材１４２を透過する光の波長がλとなる、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置をＸ２とした場合、相対距離ｄＸは、以下の式（１）で表される。
ｄＸ＝Ｘ３－Ｘ２ ・・・（１）
また、波長可変部材１４２を透過する光の波長がλとなる、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘ２は、取得された波長特性情報に基づいて求められる。
ここで、波長可変部材１４２と開口１４３のＸ軸方向における間隔は、波長可変部材１４２に入射される光の光束径に比べて十分に大きくなるように構成されることが好ましい。これは、波長可変部材１４２と開口１４３のそれぞれを透過する光の中心波長の変化を示す波形Ｗ４２と波形Ｗ４３が重複しないようにするためである。
次に、本実施形態に係るパターンの位置を計測する計測方法について説明する。図２（ｂ）は、パターンの位置を計測する計測方法を示すフローチャートである。図２（ｂ）においては、一例として、重ね合わせ誤差、つまり、パターン７２を構成する複数のパターンの相対位置を計測する計測方法のフローチャートが示されている。
Ｓ１２１において、制御部１１００は、基板ステージＷＳの位置を決定する。まず、制御部１１００は、パターン７２の像が検出部７５の検出領域に形成される位置に、基板ステージＷＳを光軸方向に垂直な方向（Ｘ、Ｙ軸方向）に沿って移動させて、基板ステージＷＳのＸ、Ｙ軸方向における位置を決定する。制御部１１００は、基板ステージＷＳを光軸方向（Ｚ軸方向）に沿って移動させながら、検出部７５によりパターン７２からの光が検出されて取得された検出信号の強度を取得する。制御部１１００は、取得された検出信号の強度や光軸方向の位置に応じた検出信号の強度の変化が閾値以上となる位置に、基板ステージＷＳをＺ軸方向に沿って移動させて、基板ステージＷＳのＺ軸方向における位置を決定する。
Ｓ１２２において、制御部１１００は、駆動部４１により波長可変部１４０をＸ軸方向に所定の移動量だけ移動させる。制御部１１００は、波長可変部材１４２及び開口１４３を透過する光の強度を検出部７５により検出させる。制御部１１００は、波長可変部材の４２の移動と光の強度の検出を繰り返し行うように駆動部４１と検出部７５を制御する。また、制御部１１００は、駆動部４１と検出部７５を制御しながら、検出部７５により光の強度が検出された波長可変部１４０の位置を取得する。
これにより、制御部１１００は、駆動部４１により移動させた波長可変部１４０のＸ軸方向における位置と波長可変部材１４２及び開口１４３を透過する光の強度との関係を表す情報（以下、強度特性情報とする。）を取得する。ここで、駆動部４１により波長可変部１４０が移動される所定の移動量は常に同じ移動量とは限られない。例えば、検出時間を短縮するために、制御部１１００は、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置に応じて異なる移動量だけ移動させてもよい。例えば、波長可変部１４０に光が入射する位置が、開口１４３及び波長可変部材１４２の位置となる場合は移動量を小さくして、開口１４３及び波長可変部材１４２以外の位置となる場合は移動量を大きくしてもよい。
ここで、強度特性情報について説明する。図２（ｃ）は、波長可変部１４０の強度特性情報の一例を示す図である。図２（ｃ）に示されたグラフにおいて、横軸は波長可変部１４０のＸ軸方向における位置であり、縦軸は検出部７５により検出された光の強度である。また、波形Ｉ４３は開口１４３を透過した光の強度の変化を表しており、波形Ｉ４２は波長可変部材１４２を透過した光の強度の変化を表している。また、波形Ｉ４２、Ｉ４３において最大の強度となる位置をそれぞれＸ４２、Ｘ４３とする。
また、Ｓ１２２において、制御部１１００は、相対距離と開口１４３を透過した光の強度特性情報とに基づいて、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘを決定する。次に、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘを決定する方法について説明する。波長可変部１４０の位置を決定する場合、図２（ｃ）で示されるような強度特性情報に基づいて、強度が最大となる位置に決定することが考えられる。つまり、図２（ｃ）における波形Ｉ４２において最大の強度となる位置Ｘ４２が波長可変部１４０のＸ軸方向における位置となるように、位置Ｘとすることもできる。また、波形Ｉ４２において最大の強度となる位置Ｘ４２は、例えば、スライスレベルを設定して重心位置を求めることにより算出される。しかし、図２（ｃ）で示されるように、波形Ｉ４２のピーク付近において強度の変化量が小さい場合には、強度が最大となるＸ軸方向における位置Ｘ４２を精度よく算出することが困難になりうる。
そこで、本実施形態においては、相対距離ｄＸと強度特性情報に基づき求められた位置Ｘ４３とに基づき、波長可変部材１４２を透過する光の波長が計測に用いる光の波長となる位置Ｘを求める。ここで、波形Ｉ４３において最大の強度となる位置Ｘ４３は、例えば、スライスレベルを設定して重心位置を計算することにより算出される。また、図２（ｃ）に示されるように、波形Ｉ４３のピーク付近において強度の変化量が波形Ｉ４２における強度の変化量よりも大きいため、波形Ｉ４３の位置Ｘ４３をより精度よく算出することができる。
計測に用いる光の波長をλとした場合、制御部１１００は、波形特性情報に基づき、相対距離を取得する。そして、制御部１１００は、相対距離と波形Ｉ４３において最大の強度となる位置Ｘ４３とに基づき、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘを取得する。ここで、波形Ｉ４３において強度が最大となる波長可変部１４０のＸ軸方向における位置をＸ４３とする。また、波長可変部材１４２を透過する光の波長がλとなる、開口１４３からの相対距離ｄＸとする。波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘは、以下の式（２）で表される。
Ｘ＝Ｘ４３－ｄＸ ・・・（２）
このように、制御部１１００は、相対距離、及び開口１４３を透過した光の強度特性情報に基づき、計測に用いる光の波長がλとなる、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘを決定する。
なお、制御部１１００は、Ｓ１２２において取得された強度特性情報に基づいて、計測に用いられる光の波長以外の計測条件の設定を行ってもよい。計測に用いる光の波長以外の計測条件には、例えば、σ値、偏光などが含まれる。計測条件を適切に設定することにより基板７３に設けられたパターンの位置を精度良く計測することができる。
ここで、図２（ｂ）の説明に戻る。Ｓ１２３において、そして、制御部１１００は、駆動部４１により波長可変部１４０のＸ軸方向における位置が決定された位置Ｘになるように移動させる。これにより、波長可変部材１４２を透過する光は波長λとなり基板７３に照射される。なお、制御部１１００は、Ｓ１２２において取得した、検出部７５により光の強度が検出された波長可変部１４０の位置に基づき、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘから波長可変部１４０を移動すべき位置を決定することができる。
Ｓ１２４において、制御部１１００は、計測部１５０によりパターン７２を検出させる。基板７３上に設けられたパターン７２が光源６１から射出される光により照明され、撮像素子によりパターン７２の像が取得される。これにより、得られる撮像画像に基づいて検出信号が取得（検出）される。
Ｓ１２５において、制御部１１００は、パターン７２の検出信号に基づいて、パターン７２の位置を計測する。また、例えば、基板７３上の異なる層に設けられた複数のパターン７２の重ね合わせ誤差を計測する場合、制御部１１００は、基板７３上の各層に設けられたパターン７２の検出信号に基づいて、それぞれのパターンの位置の計測値を算出する。そして、制御部１１００は、それら計測値の差分である相対位置を重ね合わせ誤差として取得する。
ここで、本実施形態においては、計測部１５０が波長可変部１４０と駆動部４１を１つずつ有する構成について説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、計測部１５０は、複数の波長可変部と複数の駆動部を備える構成としても良い。計測部１５０は、例えば、第１波長より長い波長の光をカットする波長カットフィルタを有する第１波長可変部と、第２波長より短い波長の光をカットする波長カットフィルタを有する第２波長可変部とを有する構成としてもよい。この場合、第１波長可変部と第２波長可変部とは、光源６１の発光点と共役な位置に配置される。これにより、制御部１１００は、第１波長可変部と第２波長可変部とのそれぞれの位置を制御することにより、所望の中心波長と波長帯域の光を基板７３に照射させることができる。
以上、本実施形態に係る計測装置によれば、波長可変部材と開口の相対距離と開口を透過した光の強度特性情報とに基づいて波長可変部の位置を決定するので、基板に照射される光の波長ずれを低減できる。そして、所望の波長の光で基板を照明することにより、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる。
＜第２実施形態＞
次に、本実施形態に係る計測装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。本実施形態においては、複数の開口を有する波長可変部を用いる形態について説明する。図３は、本実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。図３（ａ）は、波長可変部２４０を示す図である。波長可変部２４０は、波長可変部材２４２、第１開口形成部材２４４ａ、第２開口形成部材２４４ｂ、及び保持部材２４５を有する。第１開口形成部材２４４ａ、第２開口形成部材２４４ｂは、入射する光を透過する第１開口２４３ａ、第２開口２４３ｂをそれぞれ有し、波長可変部材２４２に対してＸ軸方向においてそれぞれ異なる位置に配置されている。図３（ａ）の例では、第１開口形成部材２４４ａ、第２開口形成部材２４４ｂは波長可変部材２４２の両端付近に配置されている。第１開口２４３ａ、第２開口２４３ｂは、波長可変部材２４２と光軸に垂直な同一平面（ＸＹ平面）内にそれぞれ配置されている。また、第１開口２４３ａ、第２開口２４３ｂの長手方向（Ｘ軸方向）の長さ、及び形状は、図１（ｃ）に示された開口１４３と同様である。
第１開口形成部材２４４ａ、第２開口形成部材２４４ｂは、第１開口２４３ａ、第２開口２４３ｂのそれぞれと波長可変部材２４２との間の領域を含む、第１開口２４３ａ、第２開口２４４ｂのそれぞれの周辺領域に入射する光を遮光する。保持部材２４５は、波長可変部材２４２、第１開口形成部材２４４ａ、第２開口形成部材２４４ｂを保持する。
図３（ｂ）は、波長可変部２４０の波長特性情報の一例を示す図である。ここで、波長可変部２４０の波長特性情報を取得する方法は第１実施形態の波長可変部１４０の波長特性情報を取得する方法と同様である。また、図３（ｂ）に示されたグラフにおいて、横軸は波長可変部２４０のＸ軸方向における位置であり、縦軸は検出部７５により検出された光の波長（例えば、中心波長）である。また、波形Ｗ４３ａ、Ｗ４３ｂはそれぞれ第１開口２４３ａ、第２開口２４３ｂを透過した光の波長の変化を表しており、波形Ｗ４２は波長可変部材２４２を透過した光の波長の変化を表している。また、位置Ｘ３ａ、Ｘ３ｂは、第１開口２４３ａ、第２開口２４３ｂのそれぞれの中心位置を表している。
図３（ｃ）は、波長可変部２４０の強度特性情報の一例を示す図である。図３（ｃ）に示されたグラフにおいて、横軸は波長可変部２４０のＸ軸方向における位置であり、縦軸は検出部７５により検出された光の強度である。また、波形Ｉ４３ａ、Ｉ４３ｂはそれぞれ第１開口２４３ａ、第２開口２４３ｂを透過した光の強度の変化を表しており、波形Ｉ４２は波長可変部材２４２を透過した光の強度の変化を表している。また、波形Ｉ４２、Ｉ４３ａ、Ｉ４３ｂにおいて最大の強度となる位置をそれぞれＸ４２、Ｘ４３ａ、Ｘ４３ｂとする。
本実施形態において、制御部１１００は、波長可変部材２４２を透過する光の波長がλとなる、波長可変部２４０における光の入射位置と開口２４３ａとの第１相対距離を取得する。また、制御部１１００は、波長可変部材２４２を透過する光の波長がλとなる、波長可変部材２４２における光の入射位置と開口２４３ｂとの第２相対距離を取得する。波長可変部材２４２を透過する光の波長がλとなる、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置をＸ２とした場合、第１相対距離ｄＸａ及び第２相対距離ｄＸｂは、以下の式（３）、（４）で表される。
ｄＸａ＝Ｘ３ａ－Ｘ２ ・・・（３）
ｄＸｂ＝Ｘ３ｂ－Ｘ２ ・・・（４）
そして、制御部１１００は、第１相対距離ｄＸａ、第２相対距離ｄＸｂを含む相対位置情報、及び開口２４３ａ、２４３ｂを透過した光の強度特性情報に基づき、計測に用いる光の波長がλとなる、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置Ｘを決定する。波長可変部２４０のＸ軸方向における位置Ｘは、以下の式（５）乃至（７）のいずれかで表される。
Ｘ＝Ｘ４３ａ－ｄＸａ ・・・（５）
Ｘ＝Ｘ４３ｂ－ｄＸｂ ・・・（６）
Ｘ＝｛（Ｘ４３ａ－ｄＸａ）＋（Ｘ４３ｂ－ｄＸｂ）｝／２ ・・・（７）
式（５）、（６）のいずれを用いても位置Ｘを決定することができるが、駆動前の波長可変部２４０の位置に応じて選択することにより、波長可変部２４０の駆動に要する時間を短縮することができる。また、式（７）については、波長可変部材２４２と開口２４３ａ、２４３ｂのそれぞれとの相対位置の平均値に基づき、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置Ｘを決定することにより、より精度よく波長可変部２４０の位置を決定することができる。
また、波長可変部２４０を用いることにより、駆動部４１による駆動方向と波長可変部２４０が配置された方向とのずれを補正することができる。図３（ｄ）は、駆動部４１による駆動方向（Ｘ軸方向）と、波長可変部２４０が配置された方向（Ｖ軸方向）とにずれが生じている例を示す図である。ここで、Ｖ軸方向は、ＸＹ平面に沿う方向であり、駆動部４１により波長可変部２４０が駆動される駆動方向（Ｘ軸方向）に対して所定の角度だけ傾いている方向である。
また、図３（ｅ）は、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置と光の波長との関係を示す図である。波長可変部２４０の駆動方向がＶ軸方向からＸ軸方向にずれた場合は、波長はＷ４０２からＷ４０１に変化する。このように、波長可変部２４０の駆動方向にずれが生じることにより、波長可変部材２４２を透過する光の波長が所望の波長からずれて、計測精度が低下しうる。
そこで、制御部１１００は、波長可変部２４０の波長特性情報、及び波長可変部２４０の強度特性情報に基づき、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置Ｘを求め、波長可変部２４０の位置を決定する。ここで、図３（ｂ）に示される波長可変部２４０の波長特性情報は、予め取得された情報であり、図３（ｄ）におけるＶ軸方向に沿った位置に対する波長の変化を表している。また、図３（ｄ）に示される波長可変部は２４０の強度特性情報は、駆動部４１により波長可変部２４０をＸ軸方向に駆動することにより取得された情報であり、図３（ｄ）におけるＸ軸方向に沿った位置に対する強度の変化を表している。そして、制御部１１００は、図３（ｂ）に示される波形特性情報から第１開口２４３ａと第２開口２４３ｂとの間の第１距離（Ｘ３ｂ－Ｘ３ａ）を求める。また、制御部１１００は、図３（ｃ）に示される強度特性情報から第１開口２４３ａと第２開口２４３ｂとの間の第２距離（Ｘ４３ｂ－Ｘ４３ａ）を求める。そして、制御部１１００は、波形特性情報から求められた第１距離と強度特性情報から求められた第２距離とに基づき、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置Ｘを求め、波長可変部２４０の位置を決定する。ここで、第２距離を第１距離で除した値をパラメータαとして、以下の式（８）のように定義する。
α＝（Ｘ４３ａ－Ｘ４３ｂ）／（Ｘ３ａ－Ｘ３ｂ） ・・・（８）
そして、制御部１１００は、パラメータαを用いて、前述の第１相対距離ｄＸａ及び第２相対距離ｄＸｂを、それぞれ式（９）、（１０）により求める。
ｄＸａ＝α×（Ｘ３ａ－Ｘ２） ・・・（９）
ｄＸｂ＝α×（Ｘ３ｂ－Ｘ２） ・・・（１０）
そして、制御部１１００は、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置Ｘを、前述の式（５）乃至（７）のいずれかで求める。これにより、波長可変部２４０のＸ軸方向における位置Ｘは、駆動部４１による駆動方向と波長可変部２４０が配置された方向とのずれが補正された値として求められる。制御部１１００は、補正された位置Ｘに基づき、波長可変部２４０の位置を決定する。
また、パラメータαは、駆動部４１による駆動方向と波長可変部２４０が配置された方向とのずれの度合いを示す情報である。よって、制御部１１００は、パラメータαが予め定められた許容範囲に収まっているかを判定することにより、駆動部４１により波長可変部２４０が駆動される方向（駆動方向）が正常であるかを判定することができる。駆動方向が正常でない（異常である）と判定された場合には、制御部１１００は、パターン７２を計測する処理を中止したり、駆動方向が異常であると判定されたことをユーザーに通知したりする。異常であると判定されたことが通知された場合、ユーザーは波長可変部２４０の取付位置、駆動部４１による送り込み位置などを調整することにより、駆動方向のずれを補正することができる。
以上、本実施形態に係る計測装置によれば、波長可変部材と開口の相対位置情報と開口を透過した光の強度特性情報とに基づいて波長可変部の位置を決定するので、基板に照射される光の波長ずれを低減できる。また、複数の開口を有する波長可変部を用いることにより、より精度よく波長可変部の位置を決定することができる。そして、所望の波長の光で基板を照明することにより、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる。
＜第３実施形態＞
次に、本実施形態に係る計測装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態又は第２実施形態に従いうる。本実施形態においては、光の波長を検出する分光検出部を用いて波長可変部の位置を決定する形態について説明する。図４は、本実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。図４（ａ）は、計測部３５０の構成を示す図である。計測部３５０は、図１１（ａ）に示される計測部５０に相当して、計測部５０とは光分岐部３７６、レンズ３７７、及び分光検出部３７８を有する点で相違する。計測部３５０のその他の構成については、計測部５０と同様であるため説明を省略する。
分光検出部３７８は、波長可変部４０を透過する光の一部を、光分岐部３７６、及びレンズ３７７を介して受光して、光の波長を検出する。光源６１から射出された光は、波長可変部４０を透過して、光分岐部３７６により分岐されて、一部の光がレンズ３７７を介して分光検出部３７８で検出される。光分岐部３７６は、例えば、入射した光を透過光と反射光に所定の分岐比率で分岐するビームスプリッタである。分光検出部３７８は、光を波長ごとに分光する分光部と分光した光を検出する検出部から構成され、入射した光は分光部によって波長毎に分光された後に検出部で検出される。分光部と検出部は、例えば、それぞれ回折格子と撮像素子である。
また、検出部１７５が光を波長ごとに分光する分光部と分光した光を検出する検出部を備え、光の波長も検出できるように構成してもよい。つまり、検出部１７５が光の波長と強度を検出する機能を有して、制御部１１００は、検出部１７５による検出結果により光の波長と強度を取得するように構成してもよい。
次に、本実施形態に係るパターンの位置を計測する計測方法について説明する。図４（ｂ）は、パターンの位置を計測する計測方法を示すフローチャートである。図２（ｂ）に示された計測方法と異なる点は、Ｓ１３２のステップであるため他のステップの説明は省略する。
Ｓ１３２において、制御部１１００は、駆動部４１により波長可変部４０をＸ軸方向に微小な距離を移動させる。制御部１１００は、波長可変部材４２を透過する光の波長を分光検出部３７８により検出させる。制御部１１００は、波長可変部４０の移動と光の波長の検出を繰り返し行うように駆動部４１と分光検出部３７８を制御する。ここで、分光検出部３７８は、分光手段を用いて光を分光することにより光の波長を検出する。つまり、分光検出部３７８は、分光手段を介して波形ごとに分光された光を検出することにより、光の波長情報を取得する。これにより、制御部１１００は、駆動部４１により移動させた波長可変部４０のＸ軸方向における位置と波長可変部材４２を透過する光の波長との関係を表す情報（以下、波長特性情報とする。）を取得する。また、本実施形態で取得される波長特性情報は、第１実施形態の図２（ａ）における波形Ｗ４２と同様になる。
ここで、波長可変部４０が移動される微小な距離は等距離に限られない。例えば、検出時間を短縮するために、制御部１１００は、駆動部４１により波長可変部１４０をＸ軸方向の位置に応じて異なる距離を移動させてもよい。例えば、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置が、波長可変部材４２の位置では距離を短くして、波長可変部材４２以外の位置では距離を長くしてもよい。
また、Ｓ１３２において、制御部１１００は、取得した波長特性情報に基づき、計測に用いる光の波長がλとなる、波長可変部４０のＸ軸方向のＸ軸方向における位置Ｘを決定する。
また、波長特性情報を取得する処理は、パターンの検出、計測を行うときに必ず行われる必要はない。例えば、計測に用いる光の波長がλに変更がない場合、制御部１１００は、波長特性情報を取得する処理を行わず、前回と同じ位置Ｘを用いてもよい。また、制御部１１００は、前回、波長特性情報が取得されたときからの経過時間や計測処理が行われた回数が閾値を超えた場合に、波長特性情報を取得する処理を行ってもよい。これにより、パターンの計測を行う処理に要する時間を短縮することができる。
以上、本実施形態に係る計測装置によれば、計測装置において取得された波長特性情報に基づいて波長可変部の位置を決定するので、基板に照射される光の波長ずれを低減できる。そして、所望の波長の光で基板を照明することにより、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる。
＜第４実施形態＞
次に、本実施形態に係る計測装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１乃至３実施形態に従いうる。本実施形態においては、光の波長を切り替える波長切替部を用いて波長可変部の位置を決定する形態について説明する。図５は、本実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。図５（ａ）は、計測部４５０の構成を示す図である。計測部４５０は、図１１（ａ）に示される計測部５０に相当して、計測部５０とは波長切替部４３０を有する点で相違する。計測部４５０のその他の構成については、第３実施形態の計測部３５０と同様であるため説明を省略する。
図５（ｂ）は、本実施形態における波長切替部４３０を示す図である。波長切替部４３０は、複数の波長フィルタ４３１ａ～４３１ｆと保持部材４３５とを有する。波長切替部４３０は、光源６１から射出された光を、透過する光の波長を互いに異ならせる複数の波長フィルタのいずれかに透過させて、波長可変部４０に入射させる。また、波長切替部４３０は、不図示の駆動部によりＺ軸回り回転（θＺ）方向に駆動され、光が入射する位置に配置される波長フィルタを切り替えることにより、波長可変部４０に入射させる光の波長を変化させることができる。波長フィルタ４３１ａ～４３１ｆは、透過する光を互いに異なる波長に変化させるが、それぞれの波長フィルタの面内においては、所定の範囲内の波長に変化させる。
次に、本実施形態に係るパターンの位置を計測する計測方法について説明する。図５（ｃ）は、パターンの位置を計測する計測方法を示すフローチャートである。図２（ｂ）、及び図３（ｂ）に示された計測方法と異なる点は、Ｓ１４２、及びＳ１４３ステップであるため他のステップの説明は省略する。
Ｓ１４２において、制御部１１００は、不図示の駆動部により波長切替部４３０をθＺ方向に回転移動させて、複数の波長フィルタのうちのいずれかが光の光路上に配置されるように波長切替部４３０を位置決めする。また、制御部１１００は、波長切替部４３０が位置決めされた状態で、駆動部４１により波長可変部１４０をＸ軸方向に微小な距離を移動させる。制御部１１００は、波長切替部４３０及び波長可変部材４２を透過した光の強度を検出部７５により検出させる。制御部１１００は、波長可変部材の４２の移動と光の強度の検出を繰り返し行うように駆動部４１と検出部７５を制御する。また、制御部１１００は、駆動部４１と検出部７５を制御しながら、検出部７５により光の強度が検出された波長可変部１４０の位置を取得する。
次に、図６を参照して、Ｓ１４２において取得される強度特性情報について説明する。図６（ａ）は、複数の波長フィルタのうちのいずれか（例えば、波長フィルタ４３１ｂ）を透過する光の波長の例を示す図である。ここで、波長フィルタ４３１ｂを透過する光の波長帯域を、波長Ｗ２３Ｓから波長Ｗ２３Ｌまでの波長帯域とする。また、図６（ｂ）は、波長可変部材４２を透過する光の波長の例を示す図である。つまり、波長切替部４３０は、光源からの光の波長帯域を所定の範囲に制限する波長制限部として機能する。ここで、波長可変部材４２に光が所定の位置に入射するときの波長可変部材４２を透過する光の波長帯域を、波長Ｗ２４Ｓから波長Ｗ２４Ｌまでの波長帯域とする。ここで、波長可変部材４２に入射する光の位置は、駆動部４１により波長可変部４０がＸ軸方向に移動されることにより、波長可変部材４２においてＸ軸方向に移動される。このため、図６（ｂ）に示す波長可変部材４２を透過する光は、波長可変部４０のＸ軸方向の位置に応じて、波長Ｗ２４Ｓと波長Ｗ２４Ｌの位置の変化とともに波長が変化する。
図６（ｃ）は、Ｓ１４２において取得される強度特性情報の例を示す図である。図６（ｃ）に示されたグラフにおいて、横軸は波長可変部４０のＸ軸方向における位置であり、縦軸は検出部７５により検出された光の強度である。また、波形Ｉ２００は、波長可変部４０のＸ軸方向における位置と検出部７５により検出された光の強度との関係を表す。ここで、波長可変部材４２を透過する光の波長帯域の最大値であるＷ２４Ｌが、波長フィルタ４３１ｂを透過する光の波長帯域の最小値であるＷ２３Ｓよりも小さくなる位置に光が入射する場合は、検出部７５により検出される光の強度は０になる。また、波長可変部材４２を透過する光の波長帯域の最小値であるＷ２４Ｓが、波長フィルタ４３１ｂを透過する光の波長帯域の最大値であるＷ２３Ｌよりも大きくなる位置に光が入射する場合も、検出部７５により検出される光の強度は０になる。一方、波長フィルタ４３１ｂを透過する光の波長帯域の少なくとも一部に、波長可変部材４２を透過する光の波長帯域が重複する位置に光が入射する場合は、検出部７５により検出される光の強度は０以上になる。
図６（ｄ）は、波長可変部の位置に関する光の強度の微分値の例を示す図である。図６（ｄ）に示されたグラフにおいて、横軸は波長可変部４０のＸ軸方向における位置であり、縦軸は波長可変部４０のＸ軸方向における位置に関する光の強度（波形Ｉ２００）の微分値である。また、波形Ｉ２０１は、波長可変部４０のＸ軸方向における位置と検出部７５により検出された光の強度の微分値との関係を表す。波形Ｉ２０１は、Ｉ２００が変化する位置で２つのピークを有する。ここで、２つのピークの位置をＸ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌとする。
ここで、図６（ｃ）に示される波形Ｉ２００は、図２（ｃ）や図３（ｃ）に示されるＩ４２と比較すると、０から最大値まで変化、及び最大値から０までの変化が急峻である。つまり、図６（ｄ）で示される波形Ｉ２０１のピークの位置Ｘ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌが精度よく求めることが可能になる。これは、波長切替部４３０により波長可変部４０に入射する光の波長帯域が一定の範囲に制限されているためである。
ここで、図５（ｃ）の説明に戻る。Ｓ１４３において、制御部１１００は、波長可変部４０の位置を更新するかを判定する。具体的には、制御部１１００は、波形Ｉ２０１のピークの位置Ｘ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌを取得して、位置Ｘ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌの変化量が所定の閾値よりも大きいか判定する。Ｓ１４３において、位置Ｘ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌの変化量が所定の閾値よりも大きいと判定された場合は、制御部１１００は、Ｓ１４４に処理を進める。
Ｓ１４４において、制御部１１００は、位置Ｘ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌの変化量に基づき波長特性情報を補正する。また、制御部１１００は、補正された波長特性情報に基づき、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置Ｘを決定して、制御部１１００は、Ｓ１２３に処理を進める。
一方、Ｓ１４３において、位置Ｘ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌの変化量が所定の閾値よりも小さいと判定された場合は、制御部１１００は、Ｓ１２４に処理を進める。
ここで、１つ波長フィルタを用いて、波長可変部４０を透過する光の強度特性を取得する例を説明したが、本実施形態の適用範囲はこれに限定されない。例えば、複数の波長フィルタを用いて複数の強度特性情報を取得して、位置Ｘ２０Ｓ、Ｘ２０Ｌの変化量の平均値を取得することにより、波長可変部４０の位置の補正値を精度良く求めることができる。
以上、本実施形態に係る計測装置によれば、計測装置において取得された強度特性情報に基づいて波長可変部の位置の補正値を決定するので、基板に照射される光の波長ずれを低減できる。そして、所望の波長の光で基板を照明することにより、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる。
＜第５実施形態＞
次に、本実施形態に係る計測装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１乃至４実施形態に従いうる。本実施形態においては、基板で反射された光の強度特性情報に基づき波長特性情報を補正して、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置を決定する形態について説明する。図７は、本実施形態に係る計測装置、及び計測方法を説明するための図である。図７（ａ）は、計測部５５０の構成を示す図である。計測部５５０は、図１１（ａ）に示される計測部５０に相当して、計測部５０と同様の構成である。そのため、計測部５５０の構成については、説明を省略する。
図７（ｂ）は、本実施形態で用いられる基板５７３、及び基板５７３で反射された光を示した図である。基板５７３は、第１層５７３Ｂと、第１層５７３Ｂの上に形成された第２層５７３Ｕが形成されている。基板５７３の第１層５７３Ｂにおいてパターン５７２が設けられ、パターン５７２は凹部から形成されている。パターン５７２のＸ軸方向の幅をＬＷとし、パターン５７２は凹部の底面から第１層５７３Ｂの上面までの高さをｈとする。第１層５７３Ｂの上面から第２層５７３Ｕまでの高さをＬ１とする。
基板５７３に入射する光のうち、パターン５７２がある領域に入射する光をＩ１とし、パターン５７２がある領域以外に入射する光をＩ２とする。また、光Ｉ１は、第１層５７３Ｂの下面で反射された光Ｉ１Ｂと第２層５７３Ｕの上面で反射されたＩ１Ｕとが干渉した反射光となる。また、光Ｉ２は、第１層５７３Ｂの上面で反射された光Ｉ２Ｂと第２層５７３Ｕの上面で反射された光Ｉ２Ｕとが干渉した反射光となる。
ここで、光Ｉ１Ｂ、Ｉ１Ｕ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｕの振幅をそれぞれＡ１Ｂ、Ａ１Ｕ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｕとして、反射光Ｉ１ＢとＩ１Ｕの位相差をφ１、反射光Ｉ２ＢとＩ２Ｕの位相差をφ２とする。基板５７３で反射された光Ｉ１、Ｉ２の強度ｉ１、ｉ２は、以下の式（１１）、（１２）によりそれぞれ表される。
ｉ１＝Ａ１Ｂ ２＋Ａ１Ｕ ２＋２Ａ１ＢＡ１Ｕ・ｃｏｓφ１ ・・・（１１）
ｉ２＝Ａ２Ｂ ２＋Ａ２Ｕ ２＋２Ａ２ＢＡ２Ｕ・ｃｏｓφ２ ・・・（１２）
例えば、第１層５７３Ｂの屈折率ｎＢと第２層５７３Ｕの屈折率ｎＵが、以下の式（１３）の関係であるとすると、
１＞ｎＵ＞ｎＢ ・・・（１３）
光Ｉ１Ｂと光Ｉ１Ｕの位相差が波長の整数倍となる場合に、光Ｉ１Ｂと光Ｉ１Ｕの位相が揃い、光Ｉ１Ｂと光Ｉ１Ｕは強め合い、検出部７５において検出される光Ｉ１の強度は大きくなる。一方、光Ｉ１Ｂと光Ｉ１Ｕの位相差が半波長の整数倍となる場合に、光Ｉ１ＢとＩ１Ｕは弱め合い、検出部７５において検出される光Ｉ１の強度は小さくなる。
図７（ｃ）は、検出部７５により検出される光Ｉ１、Ｉ２の強度の例を示した図である。光Ｉ１は光Ｉ１Ｂ、Ｉ１Ｕの干渉により弱めあい、光Ｉ２は光Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｕの干渉により強め合い、光Ｉ１の強度Ｉ１は、光Ｉ２の強度Ｉ２よりも小さくなる例を示している。
図７（ｄ）は、駆動部４１による波長可変部４０を駆動させて波長を変化させた場合の光Ｉ１、Ｉ２の強度の変化を示している。横軸は光Ｉ１、Ｉ２の波長、縦軸は光Ｉ１、Ｉ２の強度を表している。また、波形Ｓ１、Ｓ２はそれぞれ光Ｉ１、Ｉ２の強度の変化を表している。光の干渉による光の強度の変化は、光の位相差と波長に応じて変化する。また、位相差φ１、φ２は、高さｈ、Ｌ１、及び第２層５７３Ｕの屈折率ｎＵを用いて、以下の式（１４）、（１５）によりそれぞれ表される。
φ１＝２ｎＵ（Ｌ１＋ｈ） ・・・（１４）
φ２＝２ｎＵｈ ・・・（１５）
よって、高さｈ、Ｌ１、及び第２層５７３Ｕの屈折率ｎＵが同一の基板を用いて、光Ｉ１、Ｉ２を検出すれば、図７（ｄ）に示される波形Ｓ１、Ｓ２と同一の強度の変化を検出することができる。また、駆動部４１による波長可変部４０を駆動させて波長を変化させた場合、波長ずれが発生すると波形Ｓ１、Ｓ２は横軸方向にずれが生じる。
そこで、本実施形態では、予め取得した波長と光の強度の関係を示す情報と、駆動部４１による波長可変部４０を駆動させて検出部７５により検出された光の強度の情報とに基づき、波長特性情報を補正して、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置を決定する。具体的には、予め取得した波長と光の強度の関係における波形Ｓ１、Ｓ２に対する、検出された光の強度の波形の横軸方向の変化量を求め、求められた変化量に応じて波長特性情報を補正する。そして、補正された波長特性情報に基づき、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置を決定する。また、波形Ｓ１、Ｓ２のいずれかに基づき波長特性情報を補正することもできるが、２つの情報を用いることにより、精度よく波長特性情報を補正することができる。
また、波長と光の強度の関係を示す情報の代わりに、波長とコントラストの関係を示す情報を用いてもよい。コントラストＣｎｔは、光の強度ｉ１、ｉ２を用いて以下の式（１６）の通りに求めることができる。
Ｃｎｔ＝（ｉ２－ｉ１）／（ｉ２＋ｉ１） ・・・（１６）
また、凹部で形成されているパターン５７２が形成されている基板５７３の代わりに、互いに高さの異なる複数のパターンが形成された基板を用いてもよい。図７（ｅ）は、を互いに高さの異なるパターン６７２（第１パターン）、パターン７８２（第２パターン）が形成された基板６７３を示した図である。パターン６７２の高さをｈ１とし、パターン６８２の高さをｈ２とし、ｈ１とｈ２は互いに異なるものとする。基板６７３に入射する光が反射する場合、パターン６７２の高さｈ１、パターン６８２の高さｈ２に応じて、パターン６７２及びパターン６８２のそれぞれの下面からの反射光の位相が変化して、波長の変化に対する光の強度の変化に違いが生じる。このため、基板５７３を用いた場合と同様に、波長特性情報を補正して、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置を決定することができる。
以上、本実施形態に係る計測装置によれば、基板で反射された光の強度特性情報に基づき波長特性情報を補正して、波長可変部１４０のＸ軸方向における位置を決定するので、基板に照射される光の波長ずれを低減できる。そして、所望の波長の光で基板を照明することにより、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる。
＜第６実施形態＞
次に、本実施形態に係る計測装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１乃至５実施形態に従いうる。本実施形態における計測装置６５０においては、第１実施形態に係る計測装置１５０等と、波長可変部１４０が配置される位置が異なる。図８は、本実施形態に係る計測装置を説明するための図である。計測装置６５０においては、波長可変部１４０は、パターン７２からの光がビームスプリッタ６８で反射され、検出部７５に入射される間で、波長可変部１４０に入射される位置に配置される。
光源６１から照射された光（第１光）は、照明光学系（第１光学系）６３を介して、照明開口絞り６４に入射する。照明開口絞り６４を透過する光は、リレーレンズ６７を介して、ビームスプリッタ６８に入射する。ビームスプリッタ６８を透過する光は、開口絞り６９を介して、λ／４板７０を透過して円偏光に変換され、対物光学系７１を介して、基板７３に設けられたパターン７２をケーラー照明する。
パターン７２からの光（第２光）は、対物光学系７１を介して、λ／４板７０を透過して円偏光からＳ偏光に変換され、開口絞り６９に入射する。開口絞り６９を透過した光は、ビームスプリッタ６８で反射され、結像光学系（第２光学系）７４を介して、波長可変部１４０に導かれる。そして、波長可変部１４０を透過した光がレンズ７６を介して検出部７５に入射する。
本実施形態では、予め取得された波長可変部１４０の光軸に垂直な所定の方向の位置と波長可変部１４０を透過する光の波長の関係に基づき、駆動部４１により波長可変部１４０が位置合わせされることにより、所望の波長の光が検出部７５に入射する。ここで、光軸に垂直な所定の方向とは、結像光学系７４又はレンズ７６の光軸に垂直な方向であり、例えば、Ｚ軸方向、又はＹ軸方向である。駆動部４１は、波長可変部１４０を光軸に垂直な所定の方向（例えば、Ｚ軸方向）に駆動させるだけでなく、光軸に垂直な所定の軸回りの回転方向（例えば、θＺ方向）に駆動させて、波長可変部１４０の所定の回転方向の位置を移動させてもよい。
以上、本実施形態に係る計測装置によれば、所望の波長の光を検出部に入射させることにより、光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差を低減できる。
＜第７実施形態＞
本実施形態では、基板処理装置としての露光装置が計測装置を有する形態について説明する。ここで言及しない事項は、第１乃至５実施形態に従いうる。図９を参照して、本実施形態に係る露光装置を説明する。露光装置ＥＸＡは、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に用いられ、基板８３にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置ＥＸＡは、レチクル（原版、マスク）３１を介して基板７３（ウエハ）を露光して、レチクル３１のパターンを基板８３に転写する露光処理（基板に対する処理）を行う。
ここで、レチクル３１は、回路パターンなどの所定のパターンが形成されたレチクル、原版、またはマスクであり、例えば、石英から構成される。レチクル３１は、後述の照明光学系８０１により照明された光を透過する。また、基板７３は、レチクル３１のパターンが転写される被処理体であって、例えば、シリコンウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板、その他の被処理基板である。また、基板８３は、フォトレジストが塗布された状態で露光されることにより、パターンが転写される。
また、ここでは、露光装置ＥＸＡとしてレチクル３１と基板７３とを走査方向に互いに同期して移動させつつレチクル３１に形成されたパタ－ンを基板７３に露光する走査型露光装置（スキャナ）を使用する場合を例にして説明する。なお、本実施形態はレチクル３１を固定しレチクルパタ－ンを基板７３に露光するタイプの露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
露光装置ＥＸＡは、光源部８００、照明光学系８０１、レチクルステージＲＳ、投影光学系３２、基板ステージＷＳ、計測部１５０、及び制御部１１００を有する。
光源部８００は、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレ－ザ、及びＡｒＦエキシマレ－ザのうち少なくとも１つの光源を含む。また、波長が数ｎｍ～百ｎｍの極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）の光源を含んでもよい。
照明光学系８０１は、光源部８００から射出される光を露光に最適な所定の形状を有するスリット光に成形し、レチクルステージＲＳに保持されたレチクル３１に照射して、レチクル３１上の所定の照明領域を照明する。照明光学系８０１は、レチクル３１上の所定の照明領域を均一な照度分布の光で照明する。照明光学系８０１は、例えば、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレータ、絞りなどを含み、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順に配置することで構成される。
レチクルステージＲＳは、レチクル３１を保持して移動する。レチクルステージＲＳは、例えば、投影光学系３２の光軸に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で移動可能及びθＺ方向に回転可能である。レチクルステージＲＳはリニアモ－タ等の駆動装置（不図示）により駆動され、駆動装置はＸ、Ｙ、θＺの３軸方向に駆動可能であり、後述の制御部１１００により制御される。なお、駆動装置は、３軸方向に駆動可能としたが、１軸方向から６軸方向のいずれかで駆動可能としてもよい。
投影光学系３２は、レチクル３１を透過した光を基板ステージＷＳに保持された基板７３に照射して、レチクル３１に形成されたパターンの像を所定の投影倍率βで基板７３に投影する。このように、基板７３は投影光学系３２から照射される光により露光され、基板７３上にパターンが形成される。また、投影光学系３２は複数の光学素子で構成されており、所定の投影倍率βは例えば１／４、または１／５である。
基板ステージＷＳについては、第１実施形態と共通の構成については説明を省略する。基板ステージＷＳには、基準マークを備えた基準プレート３９が設置されている。基準プレート３９の表面の高さは、基板ステージＷＳに保持された基板７３の表面と同じ高さになるように定められ、計測部１５０は基準プレート３９の基準マークの位置も計測する。
制御部１１００は、計測装置１００を含む露光装置ＥＸＡの各部を統括的に制御する。制御部１１００の構成については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
計測部１５０は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、本実施形態では、第１実施形態の計測装置、計測方法が用いられる形態について説明するが、第２乃至５実施形態のいずれかの計測装置、計測方法が用いられてもよい。
次に、図１０を参照して、本実施形に係る露光処理について説明する。図１０に示される露光処理は、制御部１１００が露光装置ＥＸＡの各部を統括的に制御することにより行われる。
Ｓ１０１において、制御部１１００は、露光装置ＥＸＡに基板７３を搬入させる。Ｓ１０２において、制御部１１００は、形状計測装置（不図示）に、基板７３の表面（高さ）を検出して基板７３の全域の表面形状を計測する。
Ｓ１０３において、制御部１１００は、キャリブレーションを行う。具体的には、基準プレート３９に設けられた基準マークの位置に基づいて、計測装置１５０の光軸上に基準マークが位置するように、制御部１１００は、基板ステージＷＳを駆動させる。次に、制御部１１００は、計測部１５０の光軸に対する基準マークの位置ずれを計測し、かかる位置ずれに基づいて、基板ステージＷＳの座標系の原点が計測部１５０の光軸と一致するように、基板ステージＷＳの座標系を再設定する。次に、計測装置１５０の光軸と投影光学系３２の光軸との位置関係に基づいて、基準マークが露光光の光軸上に位置するように、制御部１１００は、基板ステージＷＳを駆動させる。そして、制御部１１００は、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）計測系（不図示）に、投影光学系３２を介して、露光光の光軸に対する基準マークの位置ずれを計測させる。Ｓ１０４において、制御部１１００は、Ｓ１０３におけるキャリブレーションの結果に基づいて、計測部１５０の光軸と投影光学系３２の光軸とのベースラインを決定する。
ここで、Ｓ１０３において基準マークの位置ずれを計測するために、図２（ｂ）で示されたパターンの計測処理が行われる。制御部１１００は、計測部１５０により基準マークに含まれるパターンを計測する。また、複数の基準マークを計測する場合、図２（ｂ）のＳ１２１～Ｓ１２３は複数の基準マーク毎に行う必要はない。図２（ｂ）のＳ１２１～Ｓ１２３は、例えば、所定の計測回数ごとや露光処理が行われる基板７３の所定の枚数ごとなどに行われてもよい。
Ｓ１０５において、制御部１１００は、計測部１５０に基板７３に設けられたマーク７２の位置を計測させる。Ｓ１０６において、制御部１１００は、グローバルアライメントを行う。具体的には、Ｓ１０５における計測結果に基づいて、制御部１１００は、基板７３のショット領域の配列に関して、シフト、マグニフィケーション（倍率）、ローテーション（回転）を算出し、ショット領域の配列の規則性を求める。そして、ショット領域の配列の規則性及びベースラインから補正係数を求め、かかる補正係数に基づいて、レチクル３１（露光光）に対して基板７３を位置合わせ（アライメント）する。
ここで、Ｓ１０５においてマーク７２の位置を計測するために、図２（ｂ）で示されたパターンの計測処理が行われる。制御部１１００は、計測部１５０によりマーク７２に含まれるパターンを計測する。また、複数のマーク７２を計測する場合、図２（ｂ）のＳ１２１～Ｓ１２３は複数のマーク７２毎に行う必要はない。図２（ｂ）のＳ１２１～Ｓ１２３は、例えば、所定の計測回数ごとや露光処理が行われる基板７３の所定の枚数ごとなどに行われてもよい。
Ｓ１０７において、制御部１１００は、レチクル３１と基板７３とを走査方向（Ｙ方向）に走査させるようにレチクルステージＲＳと基板ステージＷＳとを制御しながら、基板７３を露光する。この際、形状計測装置によって計測した基板７３の表面形状に基づいて、制御部１１００は、Ｚ方向及び傾き（チルト）方向に基板ステージＷＳを駆動させて、基板７３の表面を投影光学系３２の結像面に逐次合わせ込む。
Ｓ１０８において、制御部１１００は、基板７３の露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了したかどうか（即ち、露光すべきショット領域のうち、未露光のショット領域が存在していないかどうか）を判定する。露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了していないと判定された場合には、制御部１１００は処理をＳ１０７に移行させる。つまり、露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了するまで、Ｓ１０７及びＳ１０８が繰り返される。一方、露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了したと判定された場合には、制御部１１００は処理をＳ１０９に移行させる。Ｓ１０９において、制御部１１００は、露光装置ＥＸＡから基板７３を搬出させる。
＜物品の製造方法＞
物品として、例えば、デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）、カラーフィルター、又はハードディスク等の製造方法について説明する。かかる製造方法は、リソグラフィ装置（例えば、露光装置、インプリント装置、描画装置等）を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。該処理ステップは、該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。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および変更が可能である。
また、基板処理装置の一例として、露光装置について説明したが、これらに限定されるものではない。基板処理装置の一例として、凹凸パターンを有するモールド（型、テンプレート）を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であっても良い。また、基板処理装置の一例として、凹凸パターンがない平面部を有するモールド（平面テンプレート）を用いて基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置であってもよい。また、基板処理装置の一例として、荷電粒子光学系を介して荷電粒子線（電子線やイオンビームなど）で基板に描画を行って、基板にパターン形成を行う描画装置などの装置であっても良い。
また、第１実施形態乃至第７実施形態は、単独で実施するだけでなく、第１実施形態乃至第６実施形態のいずれかの組合せで実施することができる。
上記課題を解決する本発明の一側面としての計測装置は、第１光によりパターンを照明された前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測装置であって、前記第１光が入射する入射位置に応じて前記第１光の波長特性を変化させて前記第１光を透過させる部材と、前記第１光を透過させる開口と、を有する波長可変部と、前記第１光が前記開口を透過するように配置された前記波長可変部の位置に基づき、前記第１光が前記部材に入射するように前記波長可変部を移動させる移動部と、を有する。
上記課題を解決する本発明の一側面としての計測装置は、第１光によりパターンを照明された前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測装置であって、前記第１光が入射する入射位置に応じて、前記第１光の透過する波長を変化させる部材と、開口と、を有する波長可変部と、前記第１光が前記開口に入射するときの前記波長可変部の位置に基づき、前記部材を透過した前記第１光の波長が所望の波長に変化するように前記波長可変部を移動させる移動部と、を有する。

Claims (21)

  1. 第１光でパターンを照明して前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測装置であって、
    前記第１光が入射する入射位置に応じて前記第１光のスペクトルを変化させて前記第１光を透過させる波長可変部と、
    前記波長可変部を移動させることにより前記入射位置を変更する移動部と、を有し
    前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光の波長との関係を示す波長特性情報、及び前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光により照明された前記パターンからの前記第２光の強度との関係を示す強度特性情報に基づき、前記移動部により移動される前記波長可変部の位置を決定する、
    ことを特徴とする計測装置。
  2. 前記移動部は、前記第１光が照射される前記波長可変部の面内における所定の方向に沿って前記波長可変部を移動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
  3. 光源から照射された前記第１光を前記波長可変部に導く第１光学系を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
  4. 前記波長可変部を透過した前記第１光により照明された前記パターンからの前記第２光の強度を検出する検出部を有し、
    前記検出部により検出された前記第２光の強度に基づき、前記強度特性情報を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の計測装置。
  5. 前記パターンからの前記第２光を前記検出部に導く第２光学系を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
  6. 前記波長可変部を透過した前記第１光を透過し、前記パターンからの前記第２光を分岐して前記検出部に導くビームスプリッタを有する、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の計測装置。
  7. 前記移動部により前記波長可変部を所定の移動量で移動させて、前記検出部により前記第２光の強度を検出させることを繰り返すことにより、前記強度特性情報を取得する、ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の計測装置。
  8. 前記移動部により前記波長可変部を前記波長可変部の位置に応じて変化させた移動量で移動させて、前記検出部により前記第２光の強度を検出させることを繰り返すことにより、前記強度特性情報を取得する、ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の計測装置。
  9. 前記波長可変部は、透過する前記第１光の波長を変化させる第１部材と透過する前記第１光の波長を変化させない第２部材とを有し、
    前記第１部材を透過した前記第１光の第１波長と前記第２部材を透過した前記第１光の第２波長に基づき求められた、前記第１部材における前記第１光の入射位置と前記第２部材との相対距離及び前記強度特性情報に基づき、前記移動部により移動される前記波長可変部の位置を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の計測装置。
  10. 前記波長可変部を透過した前記第１光の前記波長を検出する分光検出部を有し、
    前記波長可変部の位置と前記分光検出部により検出された前記波長に基づき、前記波長特性情報を取得する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の計測装置。
  11. 前記波長可変部に入射する前記第１光の波長帯域を所定の範囲に制限する波長制限部を有し、
    前記波長可変部の位置と、前記波長制限部により波長帯域が制限され前記波長可変部を透過した前記第１光により照明された前記パターンからの前記第２光の強度との関係を示す強度特性情報に基づき、前記移動部により移動される前記波長可変部の位置を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の計測装置。
  12. 前記波長制限部は、前記第１光が入射する面内において所定の範囲内の波長に変化させる波長フィルタを有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の計測装置。
  13. 前記波長制限部は、前記第１光を互いに異なる波長に変化させる複数の前記波長フィルタを有し、前記第１光が入射する前記波長フィルタを切り替える、ことを特徴とする請求項１２に記載の計測装置。
  14. 前記強度特性情報を前記波長可変部の位置に関して微分することにより取得された情報に基づき、前記移動部により移動される前記波長可変部の位置を決定する、ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の計測装置。
  15. 前記パターンからの前記第２光及び前記パターンが形成された面とは高さが異なる面からの前記第２光の強度に基づき、前記波長特性情報を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の計測装置。
  16. 前記パターンに含まれる第１パターンからの前記第２光及び前記パターンに含まれ前記第１パターンとは高さが異なる第２パターンからの前記第２光の強度に基づき、前記波長特性情報を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の計測装置。
  17. 前記移動部により前記波長可変部を決定された前記位置に移動させるように制御する制御部を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の計測装置。
  18. 第１光でパターンを照明して前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測装置であって、
    前記第２光が入射する入射位置に応じて前記第２光のスペクトルを変化させて前記第１光を透過させる波長可変部と、
    前記波長可変部を移動させることにより前記入射位置を変更する移動部と、を有し
    前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第２光の波長との関係を示す波長特性情報、及び前記波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第２光の強度との関係を示す強度特性情報に基づき、前記移動部により移動される前記波長可変部の位置を決定する、
    ことを特徴とする計測装置。
  19. 第１光でパターンを照明して前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測方法であって、
    前記第１光が入射する入射位置に応じて前記第１光のスペクトルを変化させて前記第１光を透過させる波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光の波長との関係を示す波長特性情報、及び前記波長可変部の位置と前記第２光の強度との関係を示す強度特性情報を取得する工程と、
    前記波長特性情報及び前記強度特性情報に基づき決定された位置に前記波長可変部を移動する工程と、
    前記波長可変部を透過した前記第１光により照明された前記パターンからの前記第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する工程と、を有することを特徴とする計測方法。
  20. パターンが形成された基板を処理する基板処理装置であって、
    請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の計測装置を有し、
    前記計測装置により計測された前記パターンの位置に基づき位置合わせされた前記基板を処理する
    ことを特徴とする基板処理装置。
  21. 第１光で基板に形成されたパターンを照明して前記パターンからの第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する計測工程と、
    前記計測工程で計測された前記パターンの位置に基づき前記基板を位置合せする位置合せ工程と、
    前記位置合せ工程で位置合わせされた前記基板を処理する処理工程と、
    前記処理工程で処理された前記基板から物品を製造する製造工程と、を有し、
    前記計測工程は、
    前記第１光が入射する入射位置に応じて前記第１光のスペクトルを変化させて前記第１光を透過させる波長可変部の位置と前記波長可変部を透過した前記第１光の波長特性との関係を示す波長特性情報、及び前記波長可変部の位置と前記第２光の強度との関係を示す強度特性情報を取得する工程と、
    前記波長特性情報及び前記強度特性情報に基づき決定された位置に前記波長可変部を移動する工程と、
    前記波長可変部を透過した前記第１光により照明された前記パターンからの前記第２光を検出することにより前記パターンの位置を計測する工程と、を有する
    ことを特徴とする物品の製造方法。
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