JP7173891B2 - 計測装置、露光装置、および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、計測装置、露光装置、および物品製造方法に関する。

基板に形成されたマークの位置を高精度に検出するには、マークを画像観察した際のコントラストが最大となるフォーカス位置で、計測する必要がある。しかし、マークのコントラストが最大となるフォーカス位置を探索する計測（イメージオートフォーカス）は、マークの観察とコントラスト算出を複数のフォーカス位置に対して実施し、そこからコントラスト最大となる位置を探索する必要がある。そのため、計測に時間がかかる。そこで、イメージオートフォーカスの探索範囲を限定するため、探索の開始点となるフォーカス位置を、高速に計測可能な基板表面検出系を用いて計測し、イメージオートフォーカス計測を高速化する技術がある。

例えば、特許文献１（特許第６０２５３４６号公報）には、基板の表面位置からのオフセット量と、事前に設定してある基板厚み量および基板の屈折率とに基づいて、イメージオートフォーカス開始位置を決定することが開示されている。

特許第６０２５３４６号公報

多層化された基板においては、基板の表面と裏面との間の中間層にマークが配置されることになり、このマークの位置を計測する必要がある。通常、基板の表面とマークとの間の距離については設計上の値が登録され、これを使用することができるが、実際の距離は複数の基板間でばらつく。このばらつきが大きい場合には、事前に設定した基板厚み量に基づいて決定されるイメージオートフォーカス開始位置が適当でなくなる可能性がある。その場合、イメージオートフォーカスの探索範囲が広くなって計測に時間がかかり、これがスループット低下の要因となりうる。

本発明は、例えば、基板のマークの位置の計測の精度およびスループットの両立に有利な計測装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、基板の第１面と該第１面とは反対側の第２面との間に形成されたマークの位置を計測する計測装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記マークの像を検出する第１検出器と、前記第１面の高さ位置を検出する第２検出器と、前記第２検出器により検出された前記第１面の高さ位置から前記マークに前記第１検出器のフォーカスを合わせるためのオフセット量を決定する処理部と、を有し、前記処理部は、前記第１面から前記マークまでの距離として設定されている第１距離に基づいて前記オフセット量を決定する第１モードと、前記第２面から前記マークまでの距離として設定されている第２距離に基づいて前記オフセット量を決定する第２モードとを有することを特徴とする計測装置が提供される。

本発明によれば、例えば、基板のマークの位置の計測の精度およびスループットの両立に有利な計測装置を提供することができる。

実施形態に係る露光装置の構成を示す図。 ＡＦ検出器の動作を説明する図。 ウエハアライメント検出器によるイメージオートフォーカス計測を説明する図。 ベストフォーカス位置を求める処理を説明する図。 表面と裏面との間にマークが形成されている基板の例を示す図。 表面と裏面との間にマークが形成されている基板に対するＡＦ検出器の動作を説明する図。 ウエハアライメント検出器のオフセット駆動を説明する図。 各ウエハの各層厚の実測値をプロットした結果の例を示す図。 ウエハアライメント検出器の別の配置例を示す図。 図９の例における、ウエハアライメント検出器のオフセット駆動を説明する図。 裏面にマークが形成されている基板に対するＡＦ検出器の動作を説明する図。 図１１の例における、ウエハアライメント検出器のオフセット駆動を説明する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明の計測装置は、例えば、半導体デバイスや液晶表示デバイス等の物品の製造工程におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置に採用されるもので、基板の表面位置を計測しうる。図１は、本発明の計測装置が適用される露光装置の構成を示す図である。本明細書および添付図面では、基板であるウエハ３の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。この場合、投影光学系６の光軸方向はＸＹ平面と直交するＺ方向となる。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板および原版の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。

図１の露光装置は、原版（マスク）であるレチクル１と、基板であるウエハ３とを走査方向に互いに移動しつつレチクル１に形成されたパターンをウエハ３に投影して露光する走査型露光装置（スキャナー）でありうる。あるいは、露光装置は、レチクル１を固定しレチクル１のパターンをウエハ３に投影して露光する露光装置（ステッパー）であってもよい。

レチクルステージ２は、レチクル１を保持して移動することが可能であり、ウエハステージ４は、ウエハ３を保持して移動することが可能である。照明光学系５は、レチクル１を露光光で照明する。投影光学系６は、露光光で照明されたレチクル１のパターン像をウエハステージ４に保持されたウエハ３に投影する。制御部Ｃは、露光装置全体の動作を統括制御する。

レチクルステージ２にはミラー７が設けられ、ミラー７に対向する位置にはＸＹ方向用のレーザ干渉計９が設けられている。レチクル１の２次元方向の位置及び回転角はレーザ干渉計９によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、レーザ干渉計９の計測結果に基づいてレチクルステージ２の駆動部を制御してレチクルステージ２に支持されているレチクル１の位置決めを行う。

ウエハステージ４は、ウエハチャックを介してウエハ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備えている。ウエハステージ４はリニアモータ等の駆動部（不図示）により駆動される。ウエハステージ４の駆動部は制御部Ｃにより制御される。ウエハステージ４にはミラー８が設けられている。ミラー８に対向する位置には、ＸＹ方向用のレーザ干渉計１０とＺ方向用のレーザ干渉計１２が設けられている。ウエハステージ４のＸＹ方向の位置及びθＺはレーザ干渉計１０によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御部Ｃに出力される。また、ウエハステージ４のＺ方向の位置及びθＸ、θＹについてはレーザ干渉計１２によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、レーザ干渉計１０，１２の計測結果に基づいてウエハステージ４の駆動部を制御してＸＹステージおよびＺステージを駆動することでウエハ３のＸＹＺ方向における位置を調整し、ウエハステージ４に支持されているウエハ３の位置決めを行う。

レチクルアライメント検出器１３は、レチクル１上の基準マーク（不図示）と投影光学系６とを通してウエハステージ４上の基準プレート１１に設けられた基準マーク（不図示）を検出して、レチクル１とウエハ３の相対位置関係を合わせる。フォーカス検出器１５は、検出光をウエハ３の表面に投射する投射系と、ウエハ３からの反射光を受光する受光系とを備え、フォーカス検出器１５の検出結果は制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、フォーカス検出器１５の検出結果に基づいてＺステージを駆動し、Ｚステージに保持されているウエハ３のＺ方向における位置（高さ位置、すなわち、フォーカス位置）及び傾斜角を許容範囲に収めるように調整する。

露光装置は、基板の第１面（表面）と該第１面とは反対側の第２面（裏面）との間に形成されたマークの位置を計測する計測装置Ｄを備える。計測装置Ｄは、マークの像を検出する第１検出器であるウエハアライメント検出器１６と、基板の第１面の高さ位置を検出する第２検出器であるＡＦ検出器４１（オートフォーカス検出器）と、処理部Ｐとを含む。処理部Ｐは、記憶部１７および入力部１８を含みうる。

ウエハアライメント検出器１６は、検出光をウエハ３に形成されているマークに投射する投射系と該マークからの反射光を受光する受光系とを備える。ウエハアライメント検出器１６の検出結果は制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、ウエハアライメント検出器１６の検出結果に基づいてウエハステージ４をＸＹ方向に駆動することで、ウエハ３のＸＹ方向における位置を調整することが可能である。

ＡＦ検出器４１は、ウエハ３の表面位置を検出してウエハアライメント検出器１６のベストフォーカス位置を求めるための支援を行う。ＡＦ検出器４１は、フォーカス検出器１５と同じく、検出光をウエハ３表面に投射する投射系と、ウエハ３からの反射光を受光する受光系とを備えている。フォーカス検出器１５は投影光学系６のベストフォーカス位置を取得するために用いられるのに対して、ＡＦ検出器４１はウエハアライメント検出器１６のベストフォーカス位置を取得するために用いられる。

ＡＦ検出器４１は、投射系によりウエハ３にＡＦ光を斜入射させ、受光系における不図示のＡＦ検出センサでウエハ３からの反射光を受光する。図２は、ＡＦ検出器４１が表面にマーク１９があるウエハ３をフォーカス計測している状態を示す。ウエハ３がフォーカス方向（Ｚ方向）に移動すると、それに応じてＡＦ検出センサにおけるＡＦ光の受光位置がずれる。したがって、ＡＦ検出器４１は、ＡＦ検出センサにおけるＡＦ光の受光位置に基づいてウエハ３の高さ位置を計測することができる。なお、ウエハアライメント検出器１６およびＡＦ検出器４１の具体的な構成例については、特許第６０２５３４６号公報を参照されたい。

ＡＦ検出器４１によるフォーカス計測は、ウエハアライメント検出器１６がマークを検出するためのベストフォーカス位置を計測するものではなく、ウエハ３の表面位置（最上層表面の高さ位置）を検出するためのものである。ＡＦ検出器４１によるフォーカス計測は、ウエハアライメント検出器１６におけるマークの像のフォーカス状態を許容範囲に収めるようにするための計測である。ＡＦ検出器４１は、ウエハ３の表面で反射されたＡＦ光を検出するので、ウエハ３の中間層または裏面に設けられたマークのフォーカス位置を直接検出することはできない。

図３を用いて、ウエハ３の表面にマーク１９が配置されている場合に、ウエハアライメント検出器１６がマーク１９を検出するベストフォーカス位置を求める「イメージオートフォーカス計測」について説明する。イメージオートフォーカス計測は、まず初めにＡＦ検出器４１がウエハ３の表面位置を検出する。その取得した表面位置を用いてウエハアライメント検出器１６のフォーカス位置をマーク１９に概略合わせることができる。そして、マーク１９にウエハアライメント検出器１６からの計測光２２が照射される。

ＡＦ検出器４１にはウエハ３の表面に配置されたマーク１９にフォーカスが概ね合っているが、ウエハアライメント検出器１６が高精度にアライメントを実施するためには、マーク１９の像のコントラストが最も高くなるフォーカス位置を求める必要がある。そのために、ウエハステージ４をＺ方向に移動させながら、ウエハアライメント検出器１６が各フォーカス位置でのマーク１９の像のコントラスト算出を行うことで、図４に示すようなコントラストカーブ４７を取得する。コントラストカーブ４７は、フォーカス位置とコントラストの関係を示している。ウエハアライメント検出器１６は、コントラストカーブ４７においてコントラストがピークとなるフォーカス位置をベストフォーカス位置として求める。最大コントラスト値の算出には、得られたコントラストカーブに対して２次の多項式フィッティングや重心計算を用いた手法などを用いることができる。なお、簡単のため、図中では、イメージオートフォーカス計測による３つのフォーカス位置４４，４５，４６のみを示しているが、計測点は１０点や２０点などに増やしてもよい。なお、このオートフォーカス制御は、制御部Ｃによって行われる構成でもよいし、処理部Ｐによって行われる構成でもよい。ここでは、オートフォーカス制御は、処理部Ｐによって行われる構成であるものとする。

次に、図５，図６，図７を参照して、ウエハ３の表面（第１面）と裏面（第２面）との間にマーク１９が配置されている場合のイメージオートフォーカス計測について説明する。図５において、ウエハ３は上層３１と下層３２とを有し、マーク１９が上層３１によって被覆されている。例えば、下層３２はガラスのサポート基板であり、上層３１はＳｉ層でありうる。ウエハ３の表面ＦＳからマーク１９までの距離（すなわち上層３１の厚み）を３ａで表し、マーク１９からウエハ３の裏面ＲＳまでの距離（すなわち下層３２の厚み）を３ｂで表す。

マーク１９を位置を計測するための、イメージオートフォーカスの手順は、例えば以下のとおりである。まず、図６に示すように、ＡＦ検出器４１でウエハ３の表面ＦＳの高さ位置を検出する。次に、マーク１９のベストフォーカス位置を求めるため、距離３ａと上層３１（表面ＦＳからマーク１９までの間の層）の物質の屈折率を利用して、イメージオートフォーカス計測の開始点を決定する。以下、開始点を決定する方法の詳細について説明する。

処理部Ｐは、ＡＦ検出器４１により検出されたウエハ３の表面ＦＳの高さ位置からマーク１９にウエハアライメント検出器１６のフォーカスを合わせるためのオフセット量を決定する。例えば、表面ＦＳからマーク１９までの距離３ａ（上層３１の厚み）が、入力部１８を介してユーザにより入力され、この距離３ａが第１距離として設定される。また、上層３１の屈折率も入力部１８を介して入力されうる。これら入力されたデータは記憶部１７に記憶される。処理部Ｐは、距離３ａと上層３１の屈折率を基に、マーク１９にウエハアライメント検出器１６のフォーカスを合わせるためのオフセット量を決定し、ウエハステージ４にオフセット量だけ駆動するように指示する。このときのオフセット量ＯＳ_topは、次式で表される。

ＯＳ_top＝距離３ａ／上層３１の屈折率 （１）
例えば、上層３１が２００μｍ厚のＳｉ層の場合、２００μｍ／３．５（Ｓｉの屈折率）≒５７μｍとなる。このオフセット量ＯＳ_top分のウエハステージ駆動により、図７に示すように、ウエハアライメント検出器１６のフォーカスをマーク１９に合わせることができる。なお、ウエハアライメント検出器１６の計測光はＳｉを透過する赤外光等を使用している。処理部Ｐは、このようにウエハ３の表面からマークまでの距離３ａを上層３１の屈折率で割った値をオフセット量として決定する。そして、このオフセット量だけオフセットした高さ位置にステージを移動してから、ウエハアライメント検出器１６のフォーカスがマークに厳密に合うようにステージの高さを調整するフォーカス制御が開始される。これにより、迅速な計測を行うことが可能となる。処理部Ｐは、このフォーカス制御の後に、ウエハアライメント検出器１６により検出されたマークの像に基づいてマークの位置を求める。

しかし、図５に示したような張り合わせ基板の場合、ウエハ３の表面ＦＳからマーク１９までの距離３ａの実測値がプロセスの影響により複数の基板の間でばらつくことがある。その結果、上記のようなオフセット量ＯＳ_topだけオフセットした高さ位置はフォーカス制御の開始位置として適当でなくなり、ベストフォーカス位置の探索に時間がかかる可能性がある。その場合、プロセスによってはむしろ、裏面ＲＳからマーク１９までの距離３ｂの実測値のほうが、複数の基板の間のばらつきが小さいこともある。例えば、３ａ＞３ｂである場合や、下層３２の構造がシンプルなサポート基板である場合には、距離３ａの実測値より距離３ｂの実測値のばらつきが小さくなることがある。その場合は、裏面ＲＳからマーク１９までの距離３ｂとして設定された第２距離を用いてオフセット量を算出することで、ばらつきの影響を小さくしてイメージオートフォーカス計測の開始点を決定することができる。このオフセット量をＯＳ_bottomとすると、ＯＳ_bottomは次式で表される。

ＯＳ_bottom＝（ウエハの総厚－距離３ｂ）／上層３１の屈折率 （２）
なお、ウエハ総厚は、ウエハ３の表面ＦＳの高さ位置と裏面ＲＳ（＝ウエハ支持面３０）の高さ位置との差によって算出できる。ウエハ３の表面ＦＳの高さ位置は、ＡＦ検出器４１によって検出することができる。また、裏面ＲＳの高さ位置は、ＡＦ検出器４１を用いて、ウエハが無い状態で事前にウエハ支持面３０を計測することにより求めることができる。あるいは、ＡＦ検出器４１を用いて、厚みが既知のウエハの表面の高さ位置を検出し、その検出結果から裏面ＲＳの高さ位置を推定してもよい。

以上より、実施形態において、処理部Ｐは、オフセット量の決定の仕方が異なる第１モードと第２モードとを有する。第１モードでは、ウエハの表面からマークまでの距離として設定されている第１距離に基づいてオフセット量を決定する。第２モードでは、ウエハの裏面からマークまでの距離として設定されている第２距離に基づいてオフセット量を決定する。

第１モードでは、上記した（１）式に従い、第１距離を表面からマークまでの間の層の屈折率で割った値がオフセット量として決定される。第２モードでは、上記した（２）式に従い、ウエハの総厚（すなわち表面と裏面との間の距離）から第２距離を引いた値を表面からマークまでの間の層の屈折率で割った値がオフセット量として決定される。

例えば、表面ＦＳからマーク１９までの距離（上層３１の厚み）が、入力部１８を介してユーザにより入力され、この距離が第１距離として設定される。また、上層３１の屈折率も入力部１８を介して入力されうる。同様に、マーク１９から裏面ＲＳまでの距離（下層３２の厚み）が、入力部１８を介してユーザにより入力され、この距離が第２距離として設定される。また、下層３２の屈折率も入力部１８を介して入力されうる。これら入力されたデータは記憶部１７に記憶される。したがって、距離３ａと距離３ｂのうち、複数のウエハ間のばらつきが小さい方側の値を選択して使用することで、ばらつきの影響を小さくしたイメージオートフォーカス開始点の算出が可能になる。これにより、マークの位置の計測の精度を維持しながら高速化（すなわちスループット向上）を図ることが可能になる。

実施形態では、距離３ａと距離３ｂのどちらを使用するか、すなわち、第１モードと第２モードのどちらを使用するかは、設定されたパラメータに応じて選択されうる。これによりプロセスに応じて最適な処理（モード）に切り替えを行うことが可能となる。なお、パラメータは、プロセス設計情報に基づいて入力してもよいし、外部の厚み計測装置で実測した値に基づいて、装置にネットワーク経由で設定してもよい。

＜第２実施形態＞
例えば、複数の基板間における、距離３ａの実測値のばらつきと距離３ｂの実測値のばらつきを求め、第１モードおよび第２モードのうち、ばらつきが小さい方に対応するモードを自動で選択してもよい。

本実施形態では、事前に装置に入力されている距離情報とウエハ屈折率情報に基づいて、複数枚のウエハでイメージオートフォーカスを実施する。ＡＦ検出器４１により検出されたウエハの表面の高さ位置とウエハアライメント検出器１６によるフォーカス制御の結果とに基づいて実測値が得られる。すなわち、ウエハ表面の高さ位置とイメージオートフォーカスの結果から、各ウエハの距離３ａと距離３ｂの値が実際幾つであったかが算出される。

図８は、各ウエハの距離３ａと距離３ｂの実測値をプロットした結果の例を示す図である。この結果から、各距離のウエハ間ばらつき量を算出する。ここで、例えば、距離３ａの実測値のばらつきが距離３ｂの実測値のばらつきより小さい場合は第１モードが選択され、そうでなければ第２モードが選択される。これにより、イメージオートフォーカスの開始位置が高精度に決定される。なお、各距離のウエハ間のばらつき量は、標準偏差や分散値などが使用可能であるが、変化の割合を表す指標であればよく、これらに限定されない。

また、事前に設定されている距離情報に実測値をフィードバックすることもできる。例えば、処理部Ｐは、距離ａの実測値である第１実測値および距離３ｂの実測値である第２実測値が得られる都度、記憶部１７に記憶されている第１距離および第２距離をそれぞれ、第１実測値および第２実測値で更新してもよい。これにより、実測に基づく正確な距離情報を維持することができる。

＜第３実施形態＞
図９に、ウエハアライメント検出器１６の別の配置例を示す。図６の例では、ウエハアライメント検出器１６は、ウエハの表面ＦＳを介してマークの像を検出するように配置されていた。それに対し、図９においては、ウエハアライメント検出器１６は、ウエハの裏面ＲＳを介してマークの像を検出するように配置されている。これにより、表面ＦＳとマーク１９との間に赤外光が不透過な層がある場合でも、マーク１９の検出が可能である。このとき、ウエハアライメント検出器１６は、ウエハステージとは分離した構成になっており、ウエハステージを駆動することで、ウエハとウエハアライメント検出器１６の相対位置を変化させることができる。それにより、フォーカス位置を変更することが可能である。本構成では、ＡＦ検出器４１で算出したウエハ表面の高さ位置と、ウエハ裏面からマークまでの距離３ｂを用いて、ウエハアライメント検出器１６がイメージオートフォーカスを開始するためのオフセット量を算出する。このオフセット量ＯＳ_bottomは次式で表される。

ＯＳ_bottom＝距離３ｂ／下層３２の屈折率 （３）
これにより、図１０に示すように、ウエハ３の中にあるマーク１９に対して、ウエハ裏面側に構成されたウエハアライメント検出器１６のイメージオートフォーカス開始点を決定することができる。そして、第１実施形態と同様に距離３ｂより距離３ａのばらつきが小さい場合は、次式に従いオフセット量ＯＳ_bottomを算出することができる。

ＯＳ_bottom＝（ウエハの総厚－距離３ａ）／下層３２の屈折率 （４）
なお、本実施形態において、第２実施形態の構成である複数ウエハでのばらつきが小さい側の値を使用する構成を合わせて適用することも可能である。

＜第４実施形態＞
第４実施形態では、ウエハ３の裏面にあるマーク１９のイメージオートフォーカス計測を高速に実施する。図１１に示すように、ＡＦ検出器４１がウエハ表面を検出する。処理部Ｐは、ＡＦ検出器４１で検出されたウエハ表面の高さ位置と、事前に設定されているウエハ厚み情報と屈折率情報を用いて、ウエハアライメント検出器１６がイメージオートフォーカスを開始するためのオフセット量を算出する。オフセット量ＯＳは次式に従い算出される。

ＯＳ＝ウエハ厚み／ウエハの屈折率 （５）
なお、「ウエハ厚み」は、ＡＦ検出器４１で検出されたウエハ表面の高さ位置とウエハ裏面（＝ウエハ支持面表面）の高さ位置との差から算出できる。これにより「ウエハ厚み」にばらつきがある場合でも、毎回ウエハ厚みを算出し使用することでばらつきの影響を無視することができる。このように、図１２に示すように、ウエハ３の裏面のマーク１９に対して、ウエハアライメント検出器１６のイメージオートフォーカス開始点を正確に決定することができる。なお、ウエハ裏面の高さ位置は、ＡＦ検出器４１で事前にウエハ支持面の表面を計測した値を記憶しておいて使用すればよい。

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、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。本実施形態の物品製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：レチクル、２：レチクルステージ、３：ウエハ、４：ウエハステージ、５：照明光学系、６：投影光学系、１６：ウエハアライメント検出器、４１：フォーカス検出器

Claims (15)

1. 基板の第１面と該第１面とは反対側の第２面との間に形成されたマークの位置を計測する計測装置であって、
   前記基板を保持して移動するステージと、
   前記マークの像を検出する第１検出器と、
   前記第１面の高さ位置を検出する第２検出器と、
   前記第２検出器により検出された前記第１面の高さ位置から前記マークに前記第１検出器のフォーカスを合わせるためのオフセット量を決定する処理部と、を有し、
   前記処理部は、前記第１面から前記マークまでの距離として設定されている第１距離に基づいて前記オフセット量を決定する第１モードと、前記第２面から前記マークまでの距離として設定されている第２距離に基づいて前記オフセット量を決定する第２モードとを有することを特徴とする計測装置。
2. 前記処理部は、前記第１モードでは、前記第１距離を前記第１面から前記マークまでの間の層の屈折率で割った値を前記オフセット量として決定し、前記第２モードでは、前記第１面と前記第２面との間の距離から前記第２距離を引いた値を前記屈折率で割った値を前記オフセット量として決定することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記処理部は、前記オフセット量だけオフセットした高さ位置に前記ステージを移動してから前記第１検出器のフォーカスが前記マークに合うように前記ステージの高さを調整するフォーカス制御を行い、該フォーカス制御の後に前記第１検出器により検出された前記マークの像に基づいて前記マークの位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
4. 前記処理部は、複数の基板における、前記第１面と前記マークとの間の距離の実測値のばらつきが前記第２面と前記マークとの間の距離の実測値のばらつきより小さい場合は前記第１モードを選択し、そうでなければ前記第２モードを選択することを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
5. 前記処理部は、前記第２検出器により検出された前記第１面の高さ位置と前記フォーカス制御の結果とに基づいて前記実測値を得ることを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
6. 前記第１距離および前記第２距離を記憶する記憶部を有し、
   前記処理部は、前記第１面と前記マークとの間の距離の実測値である第１実測値および前記第２面と前記マークとの間の距離の実測値である第２実測値が得られる都度、前記記憶部に記憶されている前記第１距離および前記第２距離をそれぞれ、前記第１実測値および第２実測値で更新することを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
7. 前記第１検出器は、前記第１面を介して前記マークの像を検出す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６のいずれか１項に記載の計測装置。
8. 前記第１検出器は、前記第２面を介して前記マークの像を検出す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６のいずれか１項に記載の計測装置。
9. 前記第１モードまたは前記第２モードの選択をユーザが行うための入力部を有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. 前記第２検出器は、前記第１面に斜入射させ、該第１面で反射された光を検出することによって前記第１面の高さ位置を検出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. 前記処理部は、前記フォーカス制御において、前記オフセット量だけオフセットした高さ位置を開始位置として前記ステージを移動させながら前記第１検出器により前記マークの像を検出することで前記マークの像のコントラストカーブを得て、該コントラストカーブにおいてコントラストがピークとなる高さ位置をベストフォーカス位置として求めることを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
12. 基板の第１面と該第１面とは反対側の第２面との間に形成されたマークの位置を計測する計測装置であって、
    前記基板を保持して移動するステージと、
    前記マークの像を検出する第１検出器と、
    前記第１面の高さ位置を検出する第２検出器と、
    前記第２検出器により検出された前記第１面の高さ位置から前記マークに前記第１検出器のフォーカスを合わせるためのオフセット量を決定する処理部と、を有し、
    前記処理部は、前記第２面から前記マークまでの距離として設定されている第２距離に基づいて前記オフセット量を決定することを特徴とする計測装置。
13. 前記処理部は、前記第１面と前記第２面との間の距離から前記第２距離を引いた値を前記第１面から前記マークまでの間の層の屈折率で割った値を前記オフセット量として決定することを特徴とする請求項１２に記載の計測装置。
14. 基板を露光する露光装置であって、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の計測装置と、
    前記計測装置によって計測された前記基板のマークの位置に基づいて前記ステージ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。
15. 請求項１４に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記露光された基板を現像する工程と、
    を含み、前記現像された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。

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