JP6228420B2 - 検出装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に設けられた複数のマークを検出する検出装置、それを有するリソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造に用いられるリソグラフィ装置として、例えば、基板を移動させることによりスリット光を基板上で走査させながら、マスクのパターンを基板上に転写する露光装置がある。このような露光装置には、基板に形成された複数のショット領域の各々にマスクのパターンを高精度に転写することが求められる。そのため、各ショット領域に対して設けられた複数のアライメントマークの各々における位置を検出し、各ショット領域の位置や形状を示す情報を取得することが必要である。

特許文献１には、１つのアライメントマークを検出するＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式の検出部を複数配列させた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、複数の検出部によって複数のアライメントマークの位置を同時に検出することができる。

特開２０１０−２６８００５号公報

特許文献１に記載された露光装置では、アライメントマークの間隔が検出部の幅より狭くなると、検出部同士を近づけることができないといった問題があった。即ち、複数の検出部が干渉するため、複数の検出部によって検出することができるアライメントマークの間隔が制限されていた。

そこで、本発明は、基板に設けられた複数のマークを検出する上で有利な技術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検出装置は、基板に設けられた第１マークおよび前記第１マークとは異なる第２マークを検出する検出装置であって、反射面を有する光学部材と、第１の光を前記基板上にパターンを形成するための投影光学系を介することなく前記光学部材を通して前記基板に照射し、前記基板で反射され前記光学部材を通った前記第１の光を受光する第１スコープと、第２の光を前記投影光学系を介することなく前記反射面で反射させて前記基板に照射し、前記基板で反射され前記反射面で反射された前記第２の光を受光する第２スコープと、前記第１スコープを用いて前記第１マークを検出すると共に前記第２スコープを用いて前記第２マークを検出するために、前記光学部材と前記第１スコープとの前記基板に沿った方向の位置関係を変更する変更手段と、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、基板に設けられた複数のマークを検出する上で有利な技術を提供することができる。

第１実施形態の露光装置を示す図である。 従来の検出系をＹ方向から見たときの図である。 従来の検出部の構成例を示す図である。 複数の検出部の配置を説明するための図である。 Ｘ方向に隣り合う２つのマークを検出する際における２つの従来の検出部の配置を示す図である。 Ｘ方向に隣り合う２つのマークを同時に検出用に構成された従来の検出部を示す図である。 第１実施形態の検出部の構成を示す図である。 第１実施形態の検出系をＹ方向から見たときの図である。 第１実施形態の検出系における複数の検出部の配置例を示す図である。 第１実施形態の検出系における複数の検出部の配置例を示す図である。 第１実施形態の検出系をＹ方向から見たときの図である。 第２実施形態の検出部の構成を示す図である。 第２実施形態の検出部の構成を示す図である。 第３実施形態の検出部をＹ方向から見たときの図である。 第３実施形態の検出部をＺ方向から見たときの図である。 第３実施形態の検出部をＹ方向から見たときの図である。 第３実施形態の検出部をＺ方向から見たときの図である。

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。また、以下の実施形態では、リソグラフィ装置として露光装置を用いた例について説明するが、リソグラフィ装置としては、例えば、インプリント装置や描画装置なども含みうる。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の露光装置１について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態の露光装置１を示す図である。第１実施形態の露光装置１は、スリット光により基板２１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である。そして、露光装置１は、照明光学系４０と、マスクステージ１０と、投影光学系３０と、基板ステージ２０と、制御部５０とを含みうる。また、露光装置１は、基板２１に形成された複数のショット領域の各々に対して設けられた複数のアライメントマーク（以下、マーク）を検出するオフアクシス（ＯＦＦ−ＡＸＩＳ）方式の検出系１００を含みうる。ここで、制御部５０は、例えばＣＰＵやメモリなどを有し、露光処理を制御する（露光装置１の各部を制御する）。

照明光学系４０は、それに含まれるマスキングブレードなどの遮光部材により、光源（不図示）から射出された光を、例えば、Ｘ方向に長い帯状または円弧状の形状を有するスリット光に整形し、そのスリット光でマスク１１の一部を照明する。マスク１１および基板２１は、マスクステージ１０および基板ステージ２０によってそれぞれ保持されており、投影光学系３０を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系３０の物体面および像面）にそれぞれ配置される。投影光学系３０は、所定の投影倍率（例えば１／２倍や１／４倍）を有し、マスク１１に形成されたパターンをスリット光により基板上に投影する。マスク１１のパターンが投影された基板上の領域（スリット光が照射する領域）を、以下では照射領域と称する。そして、マスクステージ１０および基板ステージ２０は、投影光学系３０の光軸方向（Ｚ方向）に直交する方向（第１実施形態ではＹ方向）に移動可能に構成されており、互いに同期しながら投影光学系３０の投影倍率に応じた速度比で相対的に走査される。これにより、照射領域を基板上でＹ方向に走査させて、マスク１１に形成されたパターンを基板上のショット領域に転写することができる。そして、このような走査露光を、基板ステージ２０を移動させながら基板上における複数のショット領域の各々について順次繰り返すことにより、１枚の基板２１における露光処理を完了させることができる。

また、露光装置１は、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式のアライメントスコープ（不図示）や、基板２１の表面のＺ方向における位置を検出する面位置検出部（不図示）などを含むように構成されてもよい。ＴＴＬ方式のアライメントスコープは、マスクに形成されたアライメントマークと基板に形成されたアライメントマークとを投影光学系を介して重ねて観察することにより、マスクのパターンと各ショット領域との相対位置を計測することができる。

ここで、オフアクシス方式の検出系１００について、従来の検出系１１０と比較しながら説明する。まず、従来の検出系１１０について説明する。図２は、従来の検出系１１０をＹ方向から見たときの図である。従来の検出系１１０は、例えば、基板上のマークをそれぞれ検出する複数の検出部３００（検出装置）と、複数の検出部３００を個別に駆動する駆動部２００とを含みうる。複数の検出部３００はＸ方向に沿って配置されており、駆動部２００は複数の検出部３００をＸ方向に沿って個別に駆動することができる。そして、従来の検出系１１０は、複数のマークのＸ方向（第２方向）における配置に応じて複数の検出部３００を配置することで、基板２１をＹ方向（第１方向）に移動させながら、各ショット領域に対して設けられた各マークの位置を検出することができる。以下に、従来の検出部３００の構成例、および従来における複数の検出部３００の配置について説明する。

図３は、従来の検出部３００の構成例を示す図である。検出部３００は、基板上のマーク２２に光を照射し、反射された光によってマーク２２を検出することができる。従来の検出部３００は、例えば、発光部３０１と、光学系３０２と、ビームスプリッタ３０３と、開口絞り３０４と、対物レンズ３０５と、リレーレンズ３０６と、撮像素子３０７とを有するスコープ３１０を１つ含みうる。発光部３０１は、例えばＬＥＤなどの光源や光源から射出された光を導光する光ファイバなどを含み、光を射出する。発光部３０１から射出された光は、光学系３０２を介してビームスプリッタ３０３に入射し、ビームスプリッタ３０３で反射される。ビームスプリッタ３０３で反射された光は、対物レンズ３０５を介して、基板上のマーク２２にケーラー照明を行う。ケーラー照明された基板上のマーク２２の像は、対物レンズ３０５とビームスプリッタ３０３とリレーレンズ３０６とを介して撮像素子３０７（例えばＣＣＤセンサ）に結像される。このように撮像素子３０７に結像されたマーク２２の像を制御部５０において画像処理することによって、当該マーク２２の位置を検出することができる。

図４は、複数の検出部３００の配置を説明するための図である。基板２１には、複数のマーク２２が、基板上に形成された各ショット領域２３に対して設けられている。図４に示す例では、各ショット領域２３に対して６個のマーク２２が設けられている。このように複数のマーク２２を設けることにより、各ショット領域２３の位置や変形（倍率成分やシフト成分、樽型成分、糸巻型成分などを含む）を高精度に計測することができ、マスク１１のパターンを各ショット領域２３に高精度に転写することができる。また、複数の検出部３００は、複数のマーク２２のＸ方向における配列に応じて、Ｘ方向に沿って配置されている。このように複数の検出部３００を配置することにより、Ｘ方向に沿って配列した複数のマーク２２を複数のスコープで同時に検出することができる。そして、図４に示すようにＸ方向に沿って配列した複数のマーク２２の列がＹ方向に６列ある場合、基板ステージ２０によって基板２１をＹ方向に６段階にステップ移動させることにより、基板２１に設けられた複数のマーク２２のすべてを検出することができる。

ここで、Ｘ方向に隣り合う２つのショット領域２３の間に配置された２つのマーク２２に着目する。例えば、ショット領域２３ａとショット領域２３ｂとの間に配置されたマーク２２ａとマーク２２ｂとに着目する。図４において、マーク２２ａおよびマーク２２ｂは、Ｘ方向に間隔２４ａで配置されている。このように配置された２つのマーク２２のＸ方向における間隔は、ショット領域２３の大きさに応じて、例えば１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲で基板２１ごとに変わりうる。このとき、Ｘ方向に隣り合う２つのショット領域２３の間に配置された２つのマーク２２のＸ方向における間隔が検出部３００のＸ方向における幅より狭くなると、スコープ同士を近づけることができないといった問題が生じうる。即ち、当該２つのマーク２２を２つの検出部３００を用いて同時に計測することができなくなってしまいうる。検出部３００同士の間隔は、例えば、各検出部３００のスコープ３１０に含まれる対物レンズ３０５の直径によって拘束されうる。

図５は、Ｘ方向に隣り合う２つのマーク２２を検出する際における２つの従来の検出部３００ａおよび３００ｂの配置を示す図である。図５に示す各検出部３００のスコープ３１０では、発光部と光学系との図示を省略する。例えば、各検出部３００のスコープ３１０においてＮＡが０．１、焦点距離が２０ｍｍである場合、開口絞り３０３のサイズは４ｍｍになる。そして、この場合、対物レンズ３０５の直径は、例えば対物レンズ３０５を抑える部品に起因して２ｍｍのマージンが必要であるとすると、開口絞り３０３のサイズに２ｍｍのマージンを加算した６ｍｍとなる。即ち、Ｘ方向に隣り合う２つのマーク２２を２つの検出部３００によって検出する場合、２つのマーク２２の間隔が対物レンズ３０５の直径である６ｍｍより狭いと２つの検出部３００を近づけることができない。したがって、２つのマーク２２を２つの検出部３００を用いて同時に計測することができなくなってしまいうる。ここで、検出部３００のＸ方向における幅は、鏡筒などにより対物レンズ３０５の直径よりも広くなるため、実際には、２つのマーク２２の間隔が対物レンズ３０５の直径より広い間隔であっても、２つのスコープを近づけることが困難になることがある。

上述の問題を解決するため、１つの対物レンズ３１１と１つのリレーレンズ３１２と２つのスコープ３２０ａおよび３２０ｂとを用いて２つのマーク２２ａおよび２２ｂを同時に検出できるように構成された検出部４００がある。図６は、Ｘ方向に隣り合う２つのマーク２２ａおよび２２ｂを同時に検出するように構成された従来の検出部４００を示す図である。検出部４００では、１つの対物レンズ３１１と１つのリレーレンズ３１２とに対して、ミラー３１３とエレクターレンズ３１４および３１５とビームスプリッタ３１６と撮像素子３１７とを含むスコープ３２０が２つ備えられている。図６に示す各スコープ（３２０ａおよび３２０ｂ）では、図３に示すように発光部と光学系とを有し、発光部から射出された光が光学系を介してビームスプリッタ３１６に入射しうるが、図６では発光部と光学系との図示を省略する。そして、検出部４００では、各スコープ（３２０ａおよび３２０ｂ）を対物レンズ３１１およびリレーレンズ３１２に対して相対的に且つ個別にＸ方向に移動させる。これにより、図５に示す方法よりも狭い間隔で配置された２つのマーク２２ａおよび２２ｂを検出することができる。しかしながら、このように構成された検出部４００では、広い間隔（例えば４０ｍｍ）でＸ方向に配列された２つのマーク２２も同時に検出できるように構成する場合、対物レンズ３１１の直径を大きくする必要が生じうる。即ち、図６に示す検出部４００は、対物レンズ３１１の直径が大きくなるにつれて、Ｘ方向における寸法が大きくなるだけではなく、Ｙ方向における寸法も大きくなってしまいうる。

そこで、第１実施形態の検出系１００では、それに含まれる検出部５００は、マーク２２に光を照射し、反射された光によって当該マーク２２の位置を検出するスコープ５１０を２つ有するように構成されている。そして、第１実施形態の検出部５００は、Ｘ方向に隣り合う２つのショット領域２３の間に配置された２つのマーク２２の間隔がスコープのＸ方向における幅よりも狭い場合であっても、当該２つのマークを同時に検出することができるように構成されている。また、第１実施形態の検出部５００は、Ｘ方向における寸法（後述する光学部材５５０のＸ方向における寸法）を大きくすることにより、広い間隔（例えば４０ｍｍ）でＸ方向に配列された２つのマーク２２も同時に検出できるように構成することができる。即ち、検出部５００では、広い間隔でＸ方向に配列された２つのマーク２２を同時に検出できるように構成する際に、Ｙ方向における寸法が大きくなることを低減することができる。次に、第１実施形態の検出部５００の構成について説明する。

図７は、第１実施形態の検出部５００の構成を示す図である。第１実施形態の検出部５００は、例えば、２つのスコープ５１０（第１スコープ５１０ａおよび第２スコープ５１０ｂ）と光学部材５５０とを含む。第１スコープ５１０ａおよび第２スコープ５１０ｂはそれぞれ、図３に示すスコープ３１０と同様に、例えば、発光部と、光学系と、ビームスプリッタ５０３と、開口絞りと、対物レンズ５０５と、リレーレンズ５０６と、撮像素子５０７とを含みうる。また、光学部材５５０は、第１スコープ５１０ａから射出された光を基板２１に入射するように透過する透過部５５０ｄと、第２スコープ５１０ｂから射出された光を基板２１に向けて反射する面５５０ａを有する。ここで、図７では、第１スコープ５１０ａおよび第２スコープ５１０ｂのそれぞれにおける発光部、光学系および開口絞りの図示を省略する。

第１スコープ５１０ａは、図３に示すスコープ３１０と同様に、発光部から射出された光を、光学系とビームスプリッタ５０３と対物レンズ５０５とを介して射出し、基板上の第１マーク２２ａをケーラー照明する。このとき、第１スコープ５１０ａから射出された光は、光学部材５５０（面５５０ｂおよび面５５０ｃ）を透過して基板２１に入射し、第１マーク２２ａをケーラー照明する。また、第２スコープ５１０ｂは、第１スコープ５１０ａと同様に、発光部から射出された光を光学系とビームスプリッタ５０３と対物レンズ５０５とを介して射出し、基板上の第２マーク２２ｂをケーラー照明する。このとき、第２スコープ５１０ｂから射出された光は、光学部材の面５５０ａを反射して基板２１に入射し、第２マーク２２ｂをケーラー照明する。ここで、第１実施形態の第１スコープ５１０ａと第２スコープ５１０ｂとは、例えば、波長や偏光特性が互いに同じになるように、互いに同じ構成のスコープが採用されうる。また、第１スコープ５１０ａは、その光軸が基板２１の表面と垂直になるように配置され、第２スコープ５１０ｂは、その光軸と第１スコープ５１０ａの光軸との間の角度が９０度未満になるように配置されるとよい。

光学部材５５０（透過部５５０ｄ）は、例えばガラスなど光を透過することが可能な材料で作製されており、基板２１の表面と平行になるようにそれぞれ構成された上側（Ｚ方向側）の面５５０ｂと下側（−Ｚ方向側）の面５５０ｃ（平行平板）を含みうる。このように上側の面５５０ｂと下側の面５５０ｃとを構成することにより、基板２１の表面に垂直になるように第１スコープ５１０ａから射出された光の主光線を、光学部材５５０を透過した後においても基板２１の表面に対して垂直にすることができる。また、光学部材５５０は、第２スコープ５１０ｂから射出された光を基板２１に向けて反射する面５５０ａを含む。光学部材５５０の面５５０ａは、例えば、当該面５５０ａにより反射された光の主光線が基板２１の表面に垂直になるように構成される。ここで、光学部材５５０の面５５０ｂおよび５５０ｃには、光の透過率を向上させるため、光の反射を防止する反射防止膜を設けるとよく、光学部材５５０の面５５０ａには、光の反射率を向上させるため、光を反射する反射膜を設けるとよい。

このように構成された検出部５００では、第１スコープ５１０ａは、光学部材を透過した光の焦点の高さが変わらないように光学部材５５０に対して相対的に移動可能に構成されている。例えば、検出部５００は、第１スコープ５１０ａをＸ方向に駆動する駆動機構を含み、当該駆動機構は、制御部５０により制御されうる。これにより、検出部５００は、第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置との間の距離を、Ｘ方向に隣り合う２つのマーク２２ａおよび２２ｂの相対位置に応じて変更することができる。ここで、照射位置とは、各スコープ５１０から射出された光が照射される基板上の位置のことをいう。

図８は、第１実施形態の検出系１００をＹ方向から見たときの図である。第１実施形態の検出系１００には、上述（図７）のように構成された複数の検出部５００がＸ方向に沿って配置されている。また、検出系１００には、Ｘ方向（−Ｘ方向）の端に配置された１つのマークを検出するため、図３のように構成された検出部３００が複数の検出部５００のＸ方向側（−Ｘ方向側）に配置されている。ここで、例えば、図９に示すように、Ｘ方向に隣り合う２つのショット領域２３ａおよび２３ｂの間に配置された第１マーク２２ａおよび第２マーク２２ｂとのＸ方向における間隔が間隔２４ａである場合を想定する。この場合、制御部５０は、検出部５００ａの第２スコープ５１０ｂから射出された光が第２マーク２２ｂを照射するように駆動部２００を制御して、検出部５００ａをＸ方向に移動させる。そして、制御部５０は、検出部５００ａの第１スコープ５１０ａから射出された光が第１マーク２２ａを照明するように駆動機構を制御して、第１スコープ５１０ａを光学部材５５０（第２スコープ５１０ａ）に対して相対的にＸ方向に移動させる。これにより、図７に示すように、第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置との間の距離（Ｘ方向）を、第１マーク２２ａと第２マーク２２ｂとのＸ方向における間隔２４ａにすることができる。また、制御部５０は、検出部５００ａ以外の検出部５００を、検出部５００ａと同様に第１スコープ５１０ａと第２スコープ５１０ｂとを配置し、検出部３００を、Ｘ方向（−Ｘ方向）の端に配置された１つのマーク２２が検出されるように配置する。これにより、検出系１００は、基板上でＸ方向に沿って配列した複数のマーク２２を同時に検出することができる。

一方で、例えば、図１０に示すように、第１マーク２２ａおよび第２マーク２２ｂとのＸ方向における間隔が、図９に示す間隔２４ａよりも狭い間隔２４ｂである場合を想定する。この場合、制御部５０は、検出部５００ａの第２スコープ５１０ａから射出された光が第２マーク２２ｂを照明するように駆動部２００を制御して、検出部５００ａをＸ方向に移動させる。そして、制御部５０は、検出部５００ａの第１スコープ５１０ａから射出された光が第１マーク２２ａを照明するように駆動機構を制御して、第１スコープ５１０ａを光学部材５５０（第２スコープ５１０ｂ）に対して相対的にＸ方向に移動させる。つまり、光学部材５５０（透過部５５０ｄ）に入射する第１スコープ５１０ａからの光の入射位置と光学部材５５０の面５５０ａで反射される第２スコープ５１０ｂからの光の反射位置との相対位置を変える。このとき、第１スコープ５１０ａを、図７に示す位置よりも第２スコープ５１０ｂに近づいた位置に配置する。これにより、図１１に示すように、第１スコープ５１０から射出された光の照射位置と第２スコープから射出された光の照射位置との間隔（Ｘ方向）を、間隔２４ａよりも狭い間隔２４ｂにすることができる。このように、第１実施形態の検出部５００は、第１スコープ５１０ａをＸ方向に移動させることにより、２つのスコープ５１０における照射位置の間隔を、Ｘ方向に隣り合う２つのマーク２２ａおよび５５ｂの間隔に対応させることができる。

ここで、第１実施形態の検出部５００では、第１スコープ５１０ａから射出された光に光学部材５５０を透過させる際に当該光が光学部材５５０の面５５０ｃからはみ出さないように第１スコープ５１０ａをＸ方向に移動させるとよい。即ち、第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置とは、第１スコープ５１０ａから射出された光が光学部材５５０の面５５０ｃのＸ方向における端部からはみ出さない程度に近づけることができる。一方で、第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置とを拡げる場合には、光学部材５５０（面５５０ｂおよび５５０ｃ）を−Ｘ方向に伸ばすことにより対応することができる。また、第１実施形態の検出部５００は、第１スコープ５１０ａが光学部材５５０に対して移動するように構成されているが、それに限られるものではなく、光学部材５５０が第１スコープ５１０ａに対して移動するように構成されてもよい。この場合では、第２スコープ５１０ｂは、光学部材５５０と共に移動しうる。また、光学部材５５０の面５５０ａがＹ方向に向き、第２スコープ５１０ｂがＹ方向に伸びる光軸を有し、Ｘ方向に移動可能な場合には、第２スコープのみを移動するように構成されてもよい。また、第１スコープ５１０ａや第２スコープ５１０ｂの光路の途中に光路折り曲げミラーを設け、光路折り曲げミラーを移動可能に構成してもよい。

上述したように、第１実施形態の検出部５００は、マーク２２に光を照射し、反射された光によって当該マーク２２の位置を検出する第１スコープ５１０ａと第２スコープ５１０ｂとを含む。そして、第１実施形態の検出部５００は、第１スコープ５１０ａから射出された光を基板２１に入射するように透過する透過部と、第２スコープ５１０ｂから射出された光を基板２１に向けて反射する面５５０ａとを有する光学部材５５０を含む。また、検出部５００は、基板上に設けられた２つのマーク２２のＸ方向における間隔に応じて、第１スコープ５１０ａを光学部材５５０に対して相対的にＸ方向に移動させることができる。このように検出部５００を構成することにより、検出部５００は、例えば、Ｘ方向に隣り合う２つのマーク２２の間隔が互いに異なる基板間においても、第１スコープ５１０ａを移動させることにより当該２つのマーク２２を同時に検出することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の検出部６００について説明する。第２実施形態の検出部６００は、第１実施形態の検出部５００と比較して、第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置とを更に近づけることができるように構成されている。

図１２は、第２実施形態の検出部６００の構成を示す図である。第２実施形態の検出部６００では、光学部材５５０の面５５０ａにプリズム５６０が接合されている。プリズム５６０は、例えばガラスなど、光学部材５５０の材料と同じ材料で作製されるとよい。光学部材５５０の面５５０ａに接合されたプリズム５６０は、例えば、光学部材５５０の面５５０ｃと連続し且つ基板２１の表面と平行な面５６０ａと、第２スコープ５１０ａの光軸に直交する面５６０ｂとを含みうる。これにより、図１３に示すように、第１スコープ５１０ａから射出された光を光学部材５５０の面５５０ａを介して基板２１に照射させることができる。そのため、第２実施形態の検出部６００は、第１実施形態の検出部５００と比較して、第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置とを更に近づけることができる。第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置とを一致させることも可能となる。これにより、Ｘ方向に隣り合うマーク２２ａとマーク２２ｂとの間隔が図１２に示す間隔２４ｃより狭い間隔２４ｄであっても、検出部６００は、マーク２２ａとマーク２２ｂとを同時に検出することができる。

このように構成された検出部６００では、光学部材５５０の面５５０ａに、波長帯域で反射と透過を切り分けるダイクロイック膜や、偏光特性で反射と透過を切り分ける偏光ビームスプリッタ膜を設けるとよい。光学部材５５０の面５５０ａにダイクロイック膜を設ける場合では、第１スコープ５１０ａから射出される光と第２スコープ５１０ｂから射出される光とが互いに異なる波長帯域を有するように各スコープ５１０ａおよび５１０ｂを構成するとよい。第１スコープ５１０ａと第２スコープ５１０ｂとから射出される光の波長帯域を互いに異ならせる方法としては、例えば、互いに異なる波長帯域の光を射出する光源を用いる方法や、互いに異なる波長帯域の光を透過させる波長フィルターを用いる方法などがある。また、光学部材５５０の面５５０ａに偏光ビームスプリッタ膜を設ける場合では、第１スコープ５１０ａから射出される光と第２スコープ５１０ｂから射出される光とが互いに異なる偏光特性を有するように各スコープ５１０ａおよび５１０ｂを構成するとよい。例えば、第１スコープ５１０ａから射出される光の偏光特性をＳ偏光およびＰ偏光のうち一方とし、第２スコープ５１０ｂから射出される光の偏光特性をＳ偏光およびＰ偏光のうち他方とするとよい。第１スコープ５１０ａと第２スコープ５１０ｂとから射出される光の偏光特性を互いに異ならせる方法としては、例えば、各スコープ５１０から射出される光が所望の偏光特性になるように各スコープ５１０に偏光板を配置する方法がある。

上述したように、第２実施形態の検出部６００は、光学部材５５０の面５５０ａにプリズム５６０を接合させ、第１スコープ５１０ａと第２スコープ５１０ｂとから射出される光の特性（波長帯域または偏光特性）を互いに異ならせる。これにより、第２実施形態の検出部６００は、第１実施形態の検出部５００と比較して、第１スコープ５１０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５１０ｂから射出された光の照射位置とを更に近づけることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の検出部７００について説明する。第３実施形態の検出部７００は、４つのスコープ５２０ａ〜５２０ｄと、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄから射出された光をそれぞれ反射する４つの面５８０ａ〜５８０ｄを有する光学部材５８０とを含みうる。そして、検出部７００は、光学部材５８０を基板２１の表面と垂直になる方向に移動させることにより、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄから射出された光の照射位置の間隔を変更することができる。

図１４は、第３実施形態の検出部７００をＹ方向から見たときの図であり、４つのスコープ５２０のうち２つのスコープ５２０（第１スコープ５２０ａおよび第２スコープ５２０ｂ）が示されている。また、図１５は、第３実施形態の検出部７００をＺ方向から見たときの図であり、４つのスコープ５２０（第１スコープ５２０ａ、第２スコープ５２０ｂ、第３スコープ５２０ｃおよび第４スコープ５２０ｄ）が示されている。各スコープ５２０は、図３に示すスコープ３１０と同様に、例えば、発光部と、光学系と、ビームスプリッタ５２３と、開口絞りと、対物レンズ５２５と、リレーレンズ５２６と、撮像素子５２７とをそれぞれ含みうる。図１４および図１５では、各スコープにおける発光部と光学系と開口絞りとの図示をそれぞれ省略する。

光学部材５８０は、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄから射出された光を基板２１に向けて反射する４つの面５８０ａ〜５８０ｄを有する四角錐の形状に構成されうる。図１４では、光学部材５８０において、第１スコープ５２０ａから射出された光を反射する面５８０ａ（第１面）と、第２スコープ５２０ｂから射出された光を反射する面５８０ｂ（第２面）とが示されている。また、図１４では、第３スコープ５２０ｃから射出された光を反射する面５８０ｃが示されている。このように構成された検出部７００は、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄにより、図１５に示すように、基板上で隣り合うマーク２２ｅ〜２２ｈを同時に検出することができる。

このように構成された第３実施形態の検出部７００では、光学部材５８０は、基板２１の表面と直交する方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。例えば、検出部７００は、光学部材５８０をＺ方向に駆動する駆動機構を含み、当該駆動機構は、制御部５０により制御されうる。これにより、検出部７００は、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄから射出された光の照射位置の間隔を、隣り合う４つのマークの相対位置に応じて変更することができる。例えば、図１６に示すように光学部材５８０をＺ方向に移動させた場合を想定する。この場合、第１スコープ５２０ａから射出された光の照射位置と第２スコープ５２０ｂから射出された光の照射位置との間隔を、図１４に示す間隔２４ｅから図１６に示す間隔２４ｇに狭めることができる。また、光学部材５８０をＺ方向に移動させた際における検出部７００をＺ方向から見たときの図１７に示すように、光学部材５８０をＺ方向に移動させることにより、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄから射出された光の照射位置の間隔を狭めることができる。したがって、検出部７００は、光学部材５８０をＺ方向に移動させることにより、図１５に示す４つマーク２２ｅ〜２２ｈより狭い間隔で配置された４つのマーク２２ｉ〜２２ｌを同時に検出することができる。

上述したように、第３実施形態の検出部７００は、４つのスコープ５２０ａ〜５２０ｄと、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄから射出された光を基板２１に向けて反射する４つの面５８０ａ〜５８０ｄを有する光学部材５８０とを含みうる。このような構成により、検出部７００は、光学部材５８０をＺ方向に移動させることで、各スコープ５２０ａ〜５２０ｄから射出された光の照射位置の間隔を変更させることができる。そのため、隣り合う４つのマークの間隔が互いに異なる基板間においても、光学部材５８０をＺ方向に移動させることにより当該４つのマークを同時に検出することができる。ここで、第３実施形態では、検出部７００に４つのスコープ５２０ａ〜５２０ｄが含まれる場合について説明したが、それに限られるものではない。例えば、検出部７００に２つまたは３つのスコープ５２０が含まれる場合、もしくは５つ以上のスコープ５２０が含まれる場合についても本発明を適用することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロ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、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。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。

Claims (19)

1. 基板に設けられた第１マークおよび前記第１マークとは異なる第２マークを検出する検出装置であって、
   反射面を有する光学部材と、
   第１の光を前記基板上にパターンを形成するための投影光学系を介することなく前記光学部材を通して前記基板に照射し、前記基板で反射され前記光学部材を通った前記第１の光を受光する第１スコープと、
   第２の光を前記投影光学系を介することなく前記反射面で反射させて前記基板に照射し、前記基板で反射され前記反射面で反射された前記第２の光を受光する第２スコープと、
   前記第１スコープを用いて前記第１マークを検出すると共に前記第２スコープを用いて前記第２マークを検出するために、前記光学部材と前記第１スコープとの前記基板に沿った方向の位置関係を変更する変更手段と、を有することを特徴とする検出装置。
2. 前記第１スコープおよび前記第２スコープはそれぞれ、対物レンズを有する光学系と該光学系が形成するマークの像を検出する撮像素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 前記光学部材は、前記反射面を端部に有し、前記基板の表面に沿って前記基板側の面が対面するよう設けられた透明な部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
4. 前記反射面は、前記基板側に傾いていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の検出装置。
5. 前記変更手段が前記光学部材と前記第１スコープとの位置関係を変更することにより、前記方向において前記第１の光が前記光学部材に入射する位置と前記反射面との位置関係が変更されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の検出装置。
6. 前記光学部材は、前記基板に入射するときの前記第１の光の主光線と前記第２の光の主光線とが前記基板の表面に対してそれぞれ垂直になるように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の検出装置。
7. 前記反射面は、前記第１の光を透過し、且つ前記第２の光を反射するように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の検出装置。
8. 前記第１の光および前記第２の光は、互いに異なる偏光特性を有し、
   前記反射面には、入射した光の偏光特性に応じて当該光を反射または透過させる偏光ビームスプリッタ膜が設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載の検出装置。
9. 前記第１の光は、第１の波長帯域における光であり、前記第２の光は、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域における光であり、
   前記反射面には、入射した光の波長帯域に応じて当該光を反射または透過させるダイクロイック膜が設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載の検出装置。
10. 前記反射面には、前記第２の光を反射する反射膜が設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の検出装置。
11. 前記変更手段は、前記第１スコープを前記光学部材に対して前記方向に移動させることにより、前記光学部材と前記第１スコープとの位置関係を変更することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の検出装置。
12. 前記変更手段は、前記基板に入射するときの前記第１の光の焦点の高さが変わらないように前記第１スコープを移動させることを特徴とする請求項１１に記載の検出装置。
13. 前記変更手段は、前記光学部材を前記方向に移動させる手段であることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の検出装置。
14. 前記第１スコープは、その光軸が前記基板の表面に垂直になるように配置され、
    前記第２スコープは、前記第１スコープの光軸と前記第２スコープの光軸との間の角度が９０度未満になるように配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の検出装置。
15. 前記光学部材における前記反射面に、前記第１の光および前記第２の光を透過可能なプリズムが接合されている、ことを特徴とする請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の検出装置。
16. 前記変更手段は、前記方向のうち、前記第１マークと前記第２マークとが並んでいる方向において前記位置関係を変更する、ことを特徴とする請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の検出装置。
17. 基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    請求項１乃至１６のうちいずれか１項に記載の検出装置を含み、該検出装置による前記第１マークと前記第２マークとの検出結果に応じて前記基板の位置合わせを行うことを特徴とするリソグラフィ装置。
18. 前記基板上にパターンを形成するための投影光学系を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載のリソグラフィ装置。
19. 請求項１７又は１８に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する形成工程と、
    前記形成工程で前記パターンを形成された前記基板を加工する加工工程と、を有し、
    前記加工工程で加工した前記基板の少なくとも一部から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

Images