JP5609513B2 - 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。

従来から、各種デバイスを製造するときのパターンの形成等に、露光装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。露光装置は、例えば、基板ステージ、アライメント系及び投影光学系等を備えている。基板ステージは、露光対象となるデバイス製造用の基板を保持し、この基板の投影光学系に対する位置を管理する。アライメント系は、基板の位置を検出する。投影光学系は、露光対象の基板の位置が管理された状態で、この基板にパターンの像を投影する。

近年では、例えばＭＥＭＳ等のデバイス製造時に、基板の表裏両面にパターンを形成することがある。基板は、投影光学系に向ける露光対象の面（表面又は裏面）を切替えながら、露光される。このような場合に基板の位置を検出する方法として、例えば下記の第１、第２の方法が考えられる。第１の方法は、基板（例えばシリコン基板）を透過する波長の検出光（例えば赤外光）を用いて、基板を透かしてアライメントマークを検出する方法等である。第２の方法は、基板ステージ上の基板の表面側に配置されたアライメント系と、裏面側に配置されたアライメント系を用いる方法である。

特開２００４−３０３９５１号公報

上述のような従来技術にあっては、次に説明するように、基板の位置を検出する上で改善の余地がある。デバイス製造過程の基板には、例えば不純物がドープされた半導体膜や、導電膜、絶縁膜等のデバイス構成要素が形成されている。上記の第１の方法では、検出光の透過率が上記のデバイス構成要素の影響を受けることによって、検出精度が低下するおそれがある。上記の第２の方法では、複数のアライメント系を設けるので、露光装置の構成が複雑になるおそれがある。
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、基板の位置を容易に検出可能にすることを目的の１つとする。

本発明の露光装置は、露光対象の基板に回路パターンを露光する露光部と、基板を貫通して設けられ、露光の位置基準となるアライメントマークに光を通して基板の位置を検出するアライメント系を備える。

本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて基板に露光することと、露光された基板を現像することとを含んでいる。

本発明の基板は、基板本体を貫通する３以上のアライメントマークを有する。

本発明によれば、基板の位置を容易に検出可能になる。

第１実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 （ａ）はアライメントマークの一例を示す平面図、（ｂ）、（ｃ）は基板の各面に検出光が入射するときの基板の断面図である。 第２実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、変形例１〜４の基板を示す図である。 本発明に係るデバイス製造方法の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、各種構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。図１に示す露光装置ＥＸは、基板ステージ１、パターン生成部２、投影光学系３、アライメント系４、及び制御部５を備えている。本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクレス方式の露光装置である。露光装置ＥＸは、例えばＭＥＭＳ等のデバイスの製造に使用される。ＭＥＭＳ等のデバイスは、デバイス製造用の基板Ｐの両面にパターン形成等の基板処理を施すこと等によって、製造される。

基板Ｐは、本発明を適用したデバイス製造用の基板である。基板Ｐは、基板本体Ｐ０、感光膜（図示略）、及び複数のアライメントマークＡＭを含んでいる。ここでは、説明の便宜上、基板Ｐの片面を表面Ｐａと呼び、もう片面を裏面Ｐｂと呼ぶ。

基板本体Ｐ０は、例えばシリコン含有の半導体基板や石英基板、ガラス基板、材質が異なる２種以上の基板を接合した基板等である。上記の感光膜は、感光材（フォトレジスト）の膜である。複数のアライメントマークＡＭは、基板本体Ｐ０を貫通している。本実施形態のアライメントマークＡＭは、基板Ｐの外周から離れた位置に設けられた貫通孔を含んでいる。上記の貫通孔は、デバイス製造用の加工が施される領域（チップ領域）よりも外周側、例えばエッジリンス領域に設けられる。

基板Ｐは、基板本体Ｐ０に形成された膜パターンや凹部、凸部等の構造物を含むことがある。上記の構造物は、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。また、基板Ｐは、デバイスの製造過程又は製造後の機能する膜として、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。

基板Ｐの表面Ｐａに露光するときに、基板Ｐは、表面Ｐａを投影光学系３に向けて基板ステージ１上に保持される。基板Ｐの裏面Ｐｂに露光するときに、基板Ｐは、裏面Ｐｂを投影光学系３に向けて基板ステージ１上に保持される。

露光装置ＥＸは、概略すると以下のように動作する。制御部５は、露光装置ＥＸの各部の動作を総括して制御する。基板ステージ１は、露光対象の基板Ｐを保持して移動可能である。アライメント系４は、基板Ｐに設けられたアライメントマークＡＭの位置を検出する。制御部５は、アライメント系４の検出結果に基づいて基板ステージ１の位置を管理し、実質的に、投影光学系３の投影領域に対する基板Ｐの相対位置を管理する。パターン生成部２は、制御部５に制御されて、パターンの像を生成する。投影光学系３は、パターン生成部２によって生成されたパターンの像を基板Ｐに投影する。

次に、露光装置ＥＸの構成要素について詳しく説明する。ここでは、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の光射出側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の光射出側の光軸に直交する面内で互いに直交する方向である。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が水平方向に設定され、Ｚ軸方向が鉛直方向に設定される。

基板ステージ１は、例えば減圧吸着や静電吸着等によって基板Ｐを着脱可能に保持する。基板Ｐは、表面Ｐａ及び裏面Ｐｂの法線方向がＺ軸方向と平行になるように、基板ステージ１の上面１ａに保持される。基板ステージ１は、基板ＰをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸周りの回転方向、Ｙ軸周りの回転方向、及びＺ軸周りの回転方向の６方向に移動可能である。

パターン生成部２は、露光用光源６、コレクタレンズ７、ライトバルブ８、及び対物レンズ９を含んでいる。露光用光源６から射出された露光光ＥＬは、コレクタレンズ７を通過して平行化され、ライトバルブ８に入射する。ライトバルブ８は、露光光ＥＬを用いてパターンの像を形成する。ライトバルブ８から射出された露光光ＥＬは、パターンの像を示す光となって対物レンズ９に入射する。

露光光ＥＬは、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。露光用光源６の構成は、露光光ＥＬの波長等に応じて、適宜選択される。制御部５は、露光用光源６の点灯消灯等の動作を制御する。

ライトバルブ８は、例えばデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を含んでいる。ＤＭＤは、二次元的に配列された複数の画素を有している。ＤＭＤの各画素は、マイクロミラーを含んでおり、各画素に入射した露光光ＥＬの分割光束を反射させる。マイクロミラーの反射面は、入射する露光光ＥＬの進行方向に対する角度を可変に制御可能である。このように、ライトバルブ８は、各画素で反射した分割光束の進行方向を画素ごとに制御可能であり、パターンの像を形成可能である。制御部５は、ライトバルブ８によって形成するパターン像を示すデータをライトバルブ８に供給し、ライトバルブ８の動作を制御する。

なお、パターン生成部としては、自発光型のパネルを含んだ構成も可能である。この自発光型のパネルは、二次元的に配列された複数の発光素子を含んでいる。各発光素子は、レーザーダイオードイや発光ダイオード等によって構成される。各発光素子は、発光素子ごとに点灯消灯が制御可能される。自発光型のパネルは、各発光素子から各画素を示す光を射出し、パターンの像を形成可能である。

対物レンズ９から射出された露光光ＥＬが入射する位置に、波長選択ミラー１０が配置されている。波長選択ミラー１０は、例えばダイクロイックミラー等によって構成される。本実施形態の波長選択ミラー１０は、露光光ＥＬが反射し、後述する検出光ＳＬが通過する特性を有している。

対物レンズ９から射出されて波長選択ミラー１０で反射した露光光ＥＬは、波長選択ミラー１０で反射した後に、投影光学系３に入射する。投影光学系３は、レンズ等の光学部品を１以上含んでいる。露光光ＥＬが示すパターンの像を基板Ｐ上の投影領域に投影する。この投影領域は、投影光学系３によってパターンの像を投影可能な領域を含む。

アライメント系４は、アライメント用光源１１、対物レンズ１２、分光部品１３、対物レンズ１４、及び検出部１５を含んでいる。アライメント用光源１１は、例えば露光光ＥＬと異なる波長の光を検出光ＳＬとして射出する。本実施形態のアライメント用光源１１は、検出光ＳＬとして赤外光を射出する発光素子を含んでいる。

アライメント用光源１１から射出された検出光ＳＬは、対物レンズ１２を通過して分光部品１３に入射する。分光部品１３は、ハーフミラー等によって構成され、入射した検出光ＳＬを分光する。分光部品１３は、検出光ＳＬに対する反射率が０以上１未満に設定されている。分光部品１３に入射した検出光ＳＬの一部は、分光部品１３で反射し、他の一部は分光部品１３を通過する。

分光部品１３で反射した検出光ＳＬは、投影光学系３を介して、アライメントマークＡＭ及びその周囲に照射される。検出光ＳＬの一部は基板Ｐの表面Ｐａに入射し、他の一部は基板ＰのアライメントマークＡＭを通過する。投影光学系３から射出された検出光ＳＬの一部は、表面Ｐａ又はアライメントマークＡＭの内側を経由して、投影光学系３に再度入射する。投影光学系３に再度入射した検出光ＳＬは、分光部品１３に入射する。分光部品１３に入射した検出光ＳＬの一部は、分光部品１３を通過して対物レンズ１４を通過し、検出部１５に入射する。

検出部１５は、検出部１５に入射した検出光ＳＬの強度分布を検出可能である。検出部１５は、例えばＣＣＤカメラ等によって構成される。ＣＣＤカメラは、例えば二次元的に配列された複数の画素を含んでいる。ＣＣＤカメラの各画素は、例えばフォトダイオード等の受光素子と、薄膜トランジスター等のスイッチング素子とを含んでいる。検出光ＳＬが受光素子に入射すると、受光素子に電荷が発生する。スイッチング素子は、受光素子に発生した電荷の読出しをスイッチングする。検出部１５の検出結果に基づいて、投影光学系３の投影領域に対するアライメントマークＡＭの位置が検出される。検出部１５の検出結果は、制御部５に出力される。

図２（ａ）はアライメントマークの一例を示す平面図、図２（ｂ）は基板の表面に検出光が入射するときの基板の断面図、図２（ｃ）は基板の裏面に検出光が入射するときの基板の断面図である。図２（ｂ）、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線断面図に相当する。

図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すアライメントマークＡＭは、基板本体Ｐ０を貫通する貫通孔Ｐ１を含んでいる。基板Ｐの表面Ｐａ側における貫通孔Ｐ１の開口Ｐ２は、基板Ｐの裏面Ｐｂ側における貫通孔Ｐ１の開口Ｐ３とほぼ相似形状になっている。開口Ｐ２の中心（重心）のＸＹ面での座標は、開口Ｐ３の中心（重心）とほぼ一致している。貫通孔Ｐ１内の基板Ｐの側面Ｐ４は、表面Ｐａから裏面Ｐｂに向うにつれて内寸が縮小するテーパー形状になっている。開口Ｐ２の内寸は、開口Ｐ３の内寸よりも大きくなっている。

本実施形態の開口Ｐ２、Ｐ３は、２つの帯状部が互いに交差するクロスハッチ形状になっている。２つの帯状部は、それぞれが１つのアライメントマークとして機能する。すなわち、クロスハッチ形状のアライメントマークＡＭは、実質的に２つのアライメントマークとして利用可能である。なお、アライメントマークの形状は、クロスハッチ形状の形状に限らず適宜選択可能である。アライメントマークの他の例については、後述する。

本実施形態の基板Ｐは、上記の６方向のうちの少なくともＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸周りの回転方向の３方向にて基板Ｐの位置（座標）を検出可能なようにアライメントマークＡＭが設けられている。すなわち、基板Ｐには、３以上のアライメントマークが設けられている。上述のようにクロスハッチ形状のアライメントマークは、２つのアライメントマークとして利用可能であるので、このアライメントマークの他に１以上のアライメントマークが基板Ｐに設けられていれば、上記の３方向での基板Ｐの位置を検出可能である。

図２（ｂ）に示すように、表面Ｐａが投影光学系３側（Ｚ軸方向の正側）に向いているときに、表面Ｐａに入射した検出光ＳＬは、その一部が表面Ｐａで反射して投影光学系３に向けて折り返される。貫通孔Ｐ１を通過した検出光ＳＬは、その一部が基板ステージ１の上面１ａで反射して投影光学系３に向けて折り返される。基板Ｐの表面Ｐａ又は基板ステージ１の上面１ａで反射した検出光ＳＬは、投影光学系３を通って検出部１５に入射する。基板Ｐの表面Ｐａでの検出光ＳＬの反射率が、基板ステージ１の上面１ａでの検出光ＳＬの反射率と異なることにより、アライメントマークＡＭの位置を検出可能である。

検出部１５での受光結果に基づいて、アライメントマークＡＭの位置を算出するには、例えば二値化処理等を用いたエッジ検出、パターンマッチング、画像相関法等が適宜用いられる。アライメントマークＡＭの位置を算出するときの演算については、制御部５が実行してもよいし、制御部５とは別の演算装置や画像処理装置が実行してもよい。

図２（ｃ）に示すように、裏面Ｐｂが投影光学系３に向いているときについても同様に、基板Ｐの裏面Ｐｂ又は基板ステージ１の上面１ａで反射した検出光ＳＬは、投影光学系３を通って検出部１５に入射する。基板Ｐの表面Ｐａでの検出光ＳＬの反射率が、基板ステージ１の上面１ａでの検出光ＳＬの反射率と異なることによって、アライメントマークＡＭの位置を検出可能である。

なお、貫通孔Ｐ１の側面Ｐ４に入射した検出光ＳＬの一部は、側面Ｐ４で反射する。側面Ｐ４がテーパー形状であるので、側面Ｐ４で反射した検出光ＳＬは、その一部又は全部が投影光学系３に向かう光路から除去される。したがって、検出部１５の検出結果において、アライメントマークＡＭの内側に相当する領域に、アライメントマークＡＭの外側に相当する領域よりも検出光量が小さい領域が存在することになる。よって、表面Ｐａと側面Ｐ４の境界（開口Ｐ２の輪郭）や、裏面Ｐｂと側面Ｐ４の境界（開口Ｐ３の輪郭）を高精度に検出可能である。

上述のように、第１実施形態の露光装置ＥＸは、基板Ｐを貫通するアライメントマークＡＭに検出光ＳＬを通して、基板Ｐの位置を検出するアライメント系４を備えている。したがって、基板Ｐの表面Ｐａと裏面Ｐｂのいずれが投影光学系３に向いている場合でも、アライメントマークＡＭを投影光学系３側から検出可能になり、基板Ｐの位置を容易に検出可能になる。

第１実施形態では、開口Ｐ２は、開口Ｐ３とほぼ相似形状になっており、開口Ｐ２の中心が開口Ｐ３の中心とほぼ一致している。したがって、検出された開口Ｐ２の輪郭の中心と検出された開口Ｐ３の輪郭の中心とを比較すること等によって、表裏両面でのアライメントマークＡＭの位置を対応付けることが容易になり、基板Ｐの位置を高精度かつ容易に検出可能である。

［第２実施形態］
次に、図３を参照しつつ、第２実施形態の露光装置について説明する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。図３では、基板ステージ１の図示を省略している。

図３に示す露光装置ＥＸのアライメント系４は、反射部１６を備えている。投影光学系３は、露光光ＥＬを射出する光学部材を含んでいる。反射部１６は、投影光学系３の光学部材から射出された検出光ＳＬが入射可能な位置に配置されている。例えば、反射部１６は、図１に示した基板ステージ１の上面１ａに埋め込まれていてもよい。また、基板ステージ１に検出光ＳＬが通過する通過部が設けられており、反射部１６は通過部を通った検出光ＳＬが入射する位置に設けられていてもよい。上記の通過部は、例えば検出光ＳＬが通過する貫通孔や透光部材を含んで構成される。

本実施形態の反射部１６は、その反射面が投影光学系３の光軸と直交するように配置されている。反射部１６での検出光ＳＬの反射率は、基板ステージ１の上面１ａでの検出光ＳＬの反射率よりも高く設定されている。また、反射部１６での検出光ＳＬの反射率は、基板Ｐの表面Ｐａ及び裏面Ｐｂでの検出光ＳＬの反射率よりも高く設定されている。

第２実施形態の露光装置ＥＸにおいて、投影光学系３から射出された検出光ＳＬの一部は、基板Ｐの表面Ｐａで反射する。表面Ｐａで反射した検出光ＳＬは、投影光学系３を介して検出部１５によって検出される。また、投影光学系３から射出された検出光ＳＬの他の一部は、アライメントマークＡＭを通過して反射部１６で反射する。反射部１６で反射した検出光ＳＬは、アライメントマークＡＭを再度通過し、投影光学系３を介して検出部１５によって検出される。反射部１６での検出光ＳＬの反射率が、基板ステージ１の上面１ａでの検出光ＳＬの反射率及び基板Ｐでの検出光ＳＬの反射率よりも高く設定されているので、アライメントマークＡＭを高精度に検出することができる。基板Ｐの裏面Ｐｂが投影光学系３を向いている場合にも同様に、アライメントマークＡＭを高精度に検出することができる。

なお、アライメント系が、反射部１６に代えて遮光部を備える構成にしてもよい。この遮光部は、アライメントマークＡＭを通った検出光ＳＬが入射する位置に配置される。この遮光部での検出光ＳＬの反射率は、基板ステージ１の上面１ａでの検出光ＳＬの反射率及び基板Ｐでの検出光ＳＬの反射率よりも低く設定される。このような構成を採用した場合にも、開口Ｐ２、Ｐ３の輪郭を高精度に検出することができる。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ、本発明の係るデバイス製造用の基板の変形例について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、変形例１〜３の基板を示す平面図、図４（ｄ）は変形例４の基板を示す断面図である。

図４（ａ）に示す変形例１の基板Ｐは、アライメントマークＡＭの平面形状、すなわち貫通孔の開口形状が矩形になっている。アライメントマークＡＭの平面形状としては、矩形やクロスハッチ形状の他に、三角形やその他の多角形、楕円形（円形を含む）、多角形と楕円形とを組み合わせた形状、輪郭が閉じた自由曲線である形状等であってもよい。

図４（ｂ）に示す変形例２の基板Ｐ、図４（ｃ）に示す変形例３の基板Ｐは、いずれも、アライメントマークＡＭが基板Ｐの外周に設けられている。変形例２でのアライメントマークＡＭは、基板Ｐの外周での位置が互いに異なる３箇所以上（図示では４箇所）に設けられた四角ノッチである。変形例３でのアライメントマークＡＭは、基板Ｐの外周での位置が互いに異なる３箇所以上（図示では４箇所）に設けられた三角ノッチである。

変形例１〜３に示したように、アライメントマークＡＭは、基板Ｐの外周から離れた位置に設けられた貫通孔を含んでいてもよいし、基板Ｐの外周に設けられた切欠（ノッチ）を含んでいてもよい。ノッチの形状は、例えば貫通孔の開口の形状として説明した各種形状等から選択可能である。

図４（ｄ）に示す変形例４の基板Ｐにおいて、アライメントマークＡＭは貫通孔Ｐ５を含んでいる。貫通孔Ｐ５の内側の側面Ｐ６は、表面Ｐａから裏面Ｐｂに向うにつれて内寸が縮小し、表面Ｐａと裏面Ｐｂとの間で内寸が最小になった後に、表面Ｐａから裏面Ｐｂに向うにつれて内寸が拡大している。このような基板Ｐを形成するには、例えば、テーパー形状の孔部をエッチングや切削加工等によって表面Ｐａ側から形成した後に、同様の孔部を裏面Ｐｂ側から形成する。変形例４の基板Ｐにあっては、表面Ｐａ側と裏面Ｐｂ側のいずれから検出光ＳＬが入射するときでも、側面Ｐ６に入射する検出光ＳＬが検出部１５に検出されにくくなり、アライメントマークＡＭを高精度で容易に検出可能である。

図５は、本発明に係るデバイス製造方法の一例を示す図である。図５に示すデバイス製造方法では、まず、例えば液晶パネル等のデバイスの機能・性能設計を行う（ステップ２０１）。次いで、デバイスの設計に基づいて、マスク（レチクル）を製作する（ステップ２０２）。マスクレス方式の露光装置を用いてデバイスを製造する場合には、ステップ２０２で、パターンの形状を例えば制御部の内部又は外部の記憶装置に登録する。また、デバイスの基材である基板を準備しておく（ステップ２０３）。

次いで、基板上にデバイスを構成する導電膜パターンや絶縁膜パターン、半導体膜パターン等の膜パターンを形成する（ステップ２０４）。ステップ２０４は、基板上に膜を形成することと、この膜上にレジストパターンを形成することと、このレジストパターンをマスクにして上記膜をエッチングすることと、を含む。レジストパターンを形成するには、レジスト膜を形成することと、上記の実施形態に従って、露光光で基板を露光することにより形成予定の膜パターンに応じたパターンの像を基板上のレジスト膜に投影することと、露光されたレジスト膜を現像することと、を行う。

次いで、製造するデバイスに応じて、例えば、基板をダイシングすることや、一対の基板を貼り合せるとともに一対の基板間に液晶層を形成すること等を行って、デバイスを組み立てる（ステップ２０５）。次いで、デバイスに検査等の後処理を行う（ステップ２０６）。以上のようにして、デバイスを製造することができる。

なお、本発明は、マスクレス方式の露光装置の他に、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板上に転写した後、第２パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板を順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

本発明は、例えば米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのパターンの像を投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などに適用することができる。また、本発明は、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも適用することができる。

本発明は、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

本発明は、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

本発明において、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測し、その計測結果を基板の位置の管理等に用いることもできる。また、レーザ干渉計を含む干渉計システムの他に、例えば基板ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。

本発明は、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）に、適用することができる。

上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

上述の各実施形態、各変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

１・・・基板ステージ、１ａ・・・上面、２・・・パターン生成部、
３・・・投影光学系、４・・・アライメント系、５・・・制御部、６・・・露光用光源、
７・・・コレクタレンズ、８・・・ライトバルブ、９・・・対物レンズ、
１０・・・波長選択ミラー、１１・・・アライメント用光源、１２・・・対物レンズ、
１３・・・分光部品、１４・・・対物レンズ、１５・・・検出部、１６・・・反射部、
ＡＭ・・・アライメントマーク、ＥＬ・・・露光光、ＥＸ・・・露光装置、
Ｐ・・・基板、Ｐ０・・・基板本体、Ｐａ・・・表面、Ｐｂ・・・裏面、
Ｐ１・・・貫通孔、Ｐ２、Ｐ３・・・開口、Ｐ４・・・側面、Ｐ５・・・貫通孔、
Ｐ６・・・側面、ＳＬ・・・検出光（光）

Claims (15)

1. マスクレス方式の露光装置であって、
   基板本体の表面から裏面へ貫通して設けられたアライメントマークを有する基板を保持するステージと、
   投影光学系を介して前記基板の表面及び裏面にパターンの像を示す露光光をそれぞれ露光するパターン生成部と、
   前記表面及び前記裏面に対して露光する時に前記パターンの位置基準となる前記アライメントマークに検出光を射出するアライメント用光源と、前記投影光学系及び前記アライメントマークを介した前記検出光を検出する検出部とを有するアライメント系と、
   前記アライメント系の検出結果に基づいて前記投影光学系に対する前記基板の相対位置を管理する制御部と、
   前記アライメントマークの位置を検出するために前記基板の表面及び裏面における前記検出光の反射率と異なる反射率を有し、前記アライメントマークを通過した前記検出光を前記投影光学系に向けて反射する反射部と、
   を備える露光装置。
2. 前記反射部は、前記基板が保持される前記ステージの上面に配置され、前記アライメントマークを通過した前記検出光が入射する、
   請求項１に記載の露光装置。
3. 前記反射部は、前記ステージの上面に埋め込まれて設けられ、前記アライメントマークを通過した前記検出光が入射する、
   請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記ステージは、前記検出光が通過する通過部を有し、
   前記反射部は、前記通過部を通った前記検出光が入射する位置に設けられている、
   請求項１に記載の露光装置。
5. 前記露光光を反射し前記検出光を透過させる第１の光学部品と、
   前記検出光の一部を反射して前記検出光の他の一部を透過させる第２の光学部品と、
   を備える、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記反射部は、前記露光光と異なる波長を有する前記検出光に対して前記基板の表面及び裏面よりも高い反射率を有する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記反射部は、前記露光光と異なる波長を有する前記検出光に対して前記基板の表面及び裏面よりも低い反射率を有する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の露光装置。
8. 前記反射部は、前記検出光を前記アライメントマークに向けて折り返す、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 基板本体の表面から裏面へ貫通して設けられ、前記表面及び前記裏面の両面において露光の位置基準となるアライメントマークを有する基板を保持する保持工程と、
   投影光学系を介して前記基板の表面及び裏面にパターンの像を示す露光光をそれぞれ露光する露光工程と、
   前記基板の表面に前記露光光を露光するときに、前記表面を前記投影光学系に向けて前記基板を保持させた後、前記投影光学系を介して前記アライメントマークを含む前記表面に検出光を入射させて前記アライメントマークを通過した前記検出光を反射部にて前記投影光学系に向けて反射し、前記投影光学系に再度入射した前記検出光を検出する第１の検出工程と、
   前記基板の裏面に前記露光光を露光するときに、前記裏面を前記投影光学系に向けて前記基板を保持させた後、前記投影光学系を介して前記アライメントマークを含む前記裏面に前記検出光を入射させて前記アライメントマークを通過した前記検出光を前記反射部にて前記投影光学系に向けて反射し、前記投影光学系に再度入射した前記検出光を検出する第２の検出工程と、
   を含み、
   前記第１の検出工程及び前記第２の検出工程は、前記アライメントマークと前記表面及び前記裏面における前記検出光の反射率と異なる反射率を有する前記反射部とに対して前記検出光を射出することを有する、
   露光方法。
10. 前記第１の検出工程及び前記第２の検出工程は、互いに同じアライメント系を用いて前記アライメントマークを検出することを含む、
    請求項９に記載の露光方法。
11. 前記第１の検出工程及び前記第２の検出工程は、前記露光光と異なる波長を有する前記検出光を前記アライメントマークに射出することを有する、
    請求項９又は１０に記載の露光方法。
12. 前記検出光の検出結果に基づいて前記投影光学系に対する前記基板の相対位置を管理すること、を含む、
    請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の露光方法。
13. 前記アライメントマークのうち前記表面の側における第１開口は、前記裏面の側における第２開口とほぼ相似形状になっており、
    前記第１開口と前記第２開口とに基づいて、前記基板の前記表面及び前記裏面における前記アライメントマークの位置を対応付けすること、を含む、
    請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の露光方法。
14. 前記アライメントマークの側面の少なくとも一部はテーパ形状になっており、
    前記側面に入射した前記検出光の少なくとも一部は、前記投影光学系に向かう光路から除去されること、を含む、
    請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の露光方法。
15. 請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の露光方法を含む、デバイス製造方法。

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