KR102022785B1 - 계측 장치 및 계측 방법, 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 - Google Patents

계측 장치 및 계측 방법, 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

얼라인먼트계는, Y 축 방향으로 이동 가능한 웨이퍼 (W) 에 대향하는 대물 투명판 (62) 을 포함하는 대물 광학계 (60) 와, 계측광 (L1, L2) 을 Y 축 방향으로 주사하면서 그 계측광 (L1, L2) 을 대물 투명판 (62) 을 개재하여 웨이퍼 (W) 에 형성된 격자 마크 (GM) 에 조사하는 조사계 (70) 와, 계측광 (L1, L2) 의 격자 마크 (GM) 로부터의 회절광 (±L3, ±L4) 을 대물 광학계 (60) 를 개재하여 수광하는 수광계 (80) 를 갖는 얼라인먼트계 (50) 와, 수광계 (80) 의 출력에 기초하여 격자 마크 (GM) 의 위치 정보를 구하는 연산계를 구비하고, 대물 투명판 (62) 은, 격자 마크 (GM) 에서 회절되는 회절광 (±L3, ±L4) 을 수광계 (80) 를 향하여 편향 또는 회절한다.

Description

계측 장치 및 계측 방법, 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법{MEASUREMENT DEVICE AND MEASUREMENT METHOD, EXPOSURE DEVICE AND EXPOSURE METHOD, AND DEVICE PRODUCTION METHOD}
본 발명은, 계측 장치 및 계측 방법, 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관련되고, 더욱 상세하게는 물체에 형성된 격자 마크의 위치 정보를 구하는 계측 장치 및 계측 방법, 계측 장치를 구비한 노광 장치 및 계측 방법을 이용하는 노광 방법, 그리고 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자 (집적 회로 등), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 등이 이용되고 있다.
이러한 종류의 노광 장치에서는, 예를 들어 웨이퍼 또는 유리 플레이트 (이하, 「웨이퍼」라고 총칭한다) 상에 복수층의 패턴이 중첩되어 형성되는 것으로부터, 웨이퍼 상에 이미 형성된 패턴과, 마스크 또는 레티클 (이하 「레티클」이라고 총칭한다) 이 갖는 패턴을 최적의 상대 위치 관계로 하기 위한 조작 (이른바 얼라인먼트) 이 실시되고 있다. 또, 이러한 종류의 얼라인먼트에서 사용되는 얼라인먼트계 (센서) 로는, 웨이퍼에 형성된 격자 마크에 대해 계측광을 주사하는 (추종시키는) 것에 의해 그 격자 마크의 검출을 실시하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그러나, 이러한 종류의 얼라인먼트계에서는, 계측광을 주사하기 위해, 대물 렌즈를 포함하는 대물 광학계에 넓은 시야가 요구된다. 그러나, 대물 렌즈의 시야를 단순히 넓힌 경우에는, 대물 렌즈를 포함하는 대물 광학계가 대형화한다.
미국 특허 제8,593,646호 명세서
제 1 양태에 의하면, 제 1 방향으로 이동하는 물체에 형성된 격자 마크에 대해 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하는 조사계와, 상기 제 1 방향으로 이동하는 물체에 대향 가능한 대물 광학 소자를 포함하는 대물 광학계와, 상기 대물 광학계를 개재하여 상기 계측광의 상기 격자 마크로부터의 회절광을 수광하는 수광계를 갖는 마크 검출계와, 상기 마크 검출계의 검출 결과에 기초하여 상기 격자 마크의 위치 정보를 구하는 연산계를 구비하고, 상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크에서 생성된 회절광을 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절하는 계측 장치가 제공된다.
제 2 양태에 의하면, 제 1 양태에 관련된 계측 장치와, 상기 계측 장치의 출력에 기초하여 상기 물체의 위치를 제어하는 위치 제어 장치와, 상기 물체에 에너지 빔을 사용하여 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
제 3 양태에 의하면, 제 1 양태에 관련된 계측 장치를 구비하고, 상기 계측 장치의 출력에 기초하여 상기 물체의 위치를 제어하면서, 상기 물체에 에너지 빔을 조사하여 상기 물체에 소정의 패턴을 형성하는 노광 장치가 제공된다.
제 4 양태에 의하면, 물체에 에너지 빔을 조사하여, 상기 물체에 소정의 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 제 1 방향으로 이동하는 상기 물체에 형성된 격자 마크에 대해 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하는 조사계와, 상기 제 1 방향으로 이동하는 물체에 대향 가능한 대물 광학 소자를 포함하는 대물 광학계와, 상기 대물 광학계를 개재하여 상기 계측광의 상기 격자 마크로부터의 회절광을 수광하는 수광계를 갖는 마크 검출계를 구비하고, 상기 격자 마크에서 생성된 회절광은, 상기 대물 광학계에 의해, 상기 수광계를 향하여 편향, 또는 회절되고, 상기 마크 검출계의 검출 결과에 기초하여, 상기 물체의 위치가 제어되는 노광 장치가 제공된다.
제 5 양태에 의하면, 제 2 내지 제 4 양태 중 어느 하나에 관련된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 것과, 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제 6 양태에 의하면, 물체에 형성된 격자 마크의 위치 정보를 계측하는 계측 방법으로서, 상기 물체에 대향 가능한 대물 광학 소자를 포함하는 대물 광학계의 하방에서, 제 1 방향으로 상기 물체를 이동시키는 것과, 이동하는 상기 물체의 상기 격자 마크에 대해 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하는 것과, 상기 대물 광학계를 개재하여 상기 계측광의 상기 격자 마크로부터의 회절광을 수광계에서 수광하는 것과, 상기 수광계의 출력에 기초하여 상기 격자 마크의 위치 정보를 구하는 것을 포함하고, 상기 대물 광학계는, 상기 격자 마크에서 생성된 상기 회절광을, 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절하는 계측 방법이 제공된다.
제 7 양태에 의하면, 제 4 양태에 관련된 계측 방법을 이용하여 물체에 형성된 격자 마크의 위치 정보를 계측하는 것과, 상기 계측된 상기 격자 마크의 위치 정보에 기초하여 상기 물체의 위치를 제어하면서, 상기 물체를 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.
제 8 양태에 의하면, 제 7 양태에 관련된 노광 방법을 이용하여 기판을 노광하는 것과, 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 의 (a) ∼ (c) 는, 웨이퍼 상에 형성된 격자 마크의 일례 (그 1 ∼ 그 3) 를 나타내는 도면이다.
도 3 은 도 1 의 노광 장치가 갖는 얼라인먼트계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 의 (a) 는, 도 3 의 얼라인먼트계가 갖는 대물 투명판의 평면도, (b) 는, 대물 투명판에 입사하는 회절광을 나타내는 도면이다.
도 5 의 (a) 는, 도 3 의 얼라인먼트계가 갖는 검출용 격자판의 평면도, (b) 는, 도 3 의 얼라인먼트계가 갖는 수광계로부터 얻어지는 신호의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은 노광 장치의 제어계를 나타내는 블록도이다.
도 7 의 (a) 는, 제 2 실시형태에 관련된 얼라인먼트계가 갖는 대물 투명판의 평면도, (b) 는, (a) 의 대물 투명판에 입사하는 회절광을 나타내는 도면이다.
도 8 의 (a) 는, 격자 마크의 변형예를 나타내는 도면이고, (b) 는, (a) 의 격자 마크를 검출하기 위해서 사용되는 대물 투명판의 평면도이다.
도 9 는 얼라인먼트계의 수광계의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 10 은 변형예에 관련된 대물 투명판의 평면도이다.
《제 1 실시형태》
이하, 제 1 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 6 에 기초하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 노광 장치 (10) 는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다. 후술하는 바와 같이 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (16b) 가 형성되어 있고, 이하에 있어서는, 이 투영 광학계 (16b) 의 광축 (AX) 과 평행한 방향을 Z 축 방향, 이것에 직교하는 면내에서 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 가 상대 주사되는 방향을 Y 축 방향, Z 축 및 Y 축에 직교하는 방향을 X 축 방향으로 하고, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 하여 설명을 실시한다.
노광 장치 (10) 는, 조명계 (12), 레티클 스테이지 (14), 투영 유닛 (16), 웨이퍼 스테이지 (22) 를 포함하는 웨이퍼 스테이지 장치 (20), 다점 초점 위치 계측계 (40), 얼라인먼트계 (50), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 도 1 에 있어서는, 웨이퍼 스테이지 (22) 상에 웨이퍼 (W) 가 재치 (載置) 되어 있다.
조명계 (12) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2003/0025890호 명세서 등에 개시된 바와 같이, 광원과, 옵티칼 인터그레이터를 갖는 조도 균일화 광학계, 및 레티클 블라인드 (모두 도시 생략) 를 갖는 조명 광학계를 포함한다. 조명계 (12) 는, 레티클 블라인드 (마스킹 시스템) 에서 설정 (제한) 된 레티클 (R) 상의 X 축 방향으로 긴 슬릿상의 조명 영역 (IAR) 을 조명광 (노광광)(IL) 에 의해 대략 균일한 조도로 조명한다. 조명광 (IL) 으로는, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저 광 (파장 193 ㎚) 이 사용된다.
레티클 스테이지 (14) 상에는, 회로 패턴 등이 그 패턴면 (도 1 에 있어서의 하면) 에 형성된 레티클 (R) 이, 예를 들어 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (14) 는, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동계 (32)(도 1 에서는 도시 생략, 도 6 참조) 에 의해, XY 평면 내에서 미소 구동 가능함과 함께, 주사 방향 (도 1 에 있어서의 지면 내 좌우 방향인 Y 축 방향) 으로 소정의 주사 속도로 구동 가능하게 되어 있다. 레티클 스테이지 (14) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 는, 예를 들어 간섭계 시스템 (혹은 인코더 시스템) 을 포함하는 레티클 스테이지 위치 계측계 (34) 에 의해, 예를 들어 0.5 ∼ 1 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 계측된다. 레티클 스테이지 위치 계측계 (34) 의 계측값은, 주제어 장치 (30)(도 1 에서는 도시 생략, 도 6 참조) 로 보내진다. 주제어 장치 (30) 는, 레티클 스테이지 위치 계측계 (34) 의 계측값에 기초하여 레티클 스테이지 (14) 의 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향의 위치를 산출함과 함께, 이 산출 결과에 기초하여 레티클 스테이지 구동계 (32) 를 제어함으로써, 레티클 스테이지 (14) 의 위치 (및 속도) 를 제어한다. 또, 도 1 에서는 도시 생략하지만, 노광 장치 (10) 는, 레티클 (R) 상에 형성된 레티클 얼라인먼트 마크의 위치 검출을 실시하기 위한 레티클 얼라인먼트계 (18)(도 6 참조) 를 구비하고 있다. 레티클 얼라인먼트계 (18) 로는, 예를 들어 미국 특허 제5,646,413호 명세서, 미국 특허 공개 제2002/0041377호 명세서 등에 개시되는 구성의 얼라인먼트계를 사용할 수 있다.
투영 유닛 (16) 은, 레티클 스테이지 (14) 의 도 1 에 있어서의 하방에 배치되어 있다. 투영 유닛 (16) 은, 경통 (16a) 과, 경통 (16a) 내에 격납된 투영 광학계 (16b) 를 포함한다. 투영 광학계 (16b) 로서 예를 들어, Z 축 방향과 평행한 광축 (AX) 을 따라 배열되는 복수의 광학 소자 (렌즈 엘리먼트) 로 이루어지는 굴절 광학계가 이용되고 있다. 투영 광학계 (16b) 는, 예를 들어 양측 텔레센트릭이고, 소정의 투영 배율 (예를 들어 1/4, 1/5 또는 1/8 등) 을 갖는다. 이 때문에, 조명계 (12) 에 의해 레티클 (R) 상의 조명 영역 (IAR) 이 조명되면, 투영 광학계 (16b) 의 제 1 면 (물체면) 과 패턴면이 대략 일치하여 배치되는 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (16b)(투영 유닛 (16)) 를 개재하여 그 조명 영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로 패턴의 축소상 (회로 패턴의 일부의 축소상) 이, 투영 광학계 (16b) 의 제 2 면 (상면 (像面)) 측에 배치되는, 표면에 레지스트 (감응제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 상기 조명 영역 (IAR) 에 공액인 영역 (이하, 노광 영역이라고도 부른다)(IA) 에 형성된다. 그리고, 레티클 스테이지 (14) 와 웨이퍼 스테이지 (22) 의 동기 구동에 의해, 조명 영역 (IAR)(조명광 (IL)) 에 대해 레티클 (R) 을 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴과 함께, 노광 영역 (IA)(조명광 (IL)) 에 대해 웨이퍼 (W) 를 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴으로써, 웨이퍼 (W) 상의 1 개의 쇼트 영역 (구획 영역) 의 주사 노광이 실시되고, 그 쇼트 영역에 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다. 즉, 본 실시형태에서는 조명계 (12), 레티클 (R) 및 투영 광학계 (16b) 에 의해 웨이퍼 (W) 상에 패턴이 생성되고, 조명광 (IL) 에 의한 웨이퍼 (W) 상의 감응층 (레지스트층) 의 노광에 의해 웨이퍼 (W) 상에 그 패턴이 형성된다.
웨이퍼 스테이지 장치 (20) 는, 베이스반 (28) 의 상방에 배치된 웨이퍼 스테이지 (22) 를 구비하고 있다. 웨이퍼 스테이지 (22) 는, 스테이지 본체 (24) 와, 그 스테이지 본체 (24) 상에 탑재된 웨이퍼 테이블 (26) 을 포함한다. 스테이지 본체 (24) 는, 그 저면에 고정된 도시 생략한 비접촉 베어링, 예를 들어 에어 베어링에 의해, 수 ㎛ 정도의 클리어런스 (간극, 갭) 를 개재하여, 베이스반 (28) 상에 지지되어 있다. 스테이지 본체 (24) 는, 예를 들어 리니어 모터 (혹은 평면 모터) 를 포함하는 웨이퍼 스테이지 구동계 (36)(도 1 에서는 도시 생략, 도 6 참조) 에 의해, 베이스반 (28) 에 대해 수평면 내 3 자유도 (X, Y, θz) 방향으로 구동 가능하게 구성되어 있다. 웨이퍼 스테이지 구동계 (36) 는, 웨이퍼 테이블 (26) 을 스테이지 본체 (24) 에 대해 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 미소 구동하는 미소 구동계를 포함한다. 웨이퍼 테이블 (26) 의 6 자유도 방향의 위치 정보는, 예를 들어 간섭계 시스템 (혹은 인코더 시스템) 을 포함하는 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (38) 에 의해 예를 들어 0.5 ∼ 1 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 계측된다. 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (38) 의 계측값은, 주제어 장치 (30)(도 1 에서는 도시 생략, 도 6 참조) 로 보내진다. 주제어 장치 (30) 는, 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (38) 의 계측값에 기초하여 웨이퍼 테이블 (26) 의 6 자유도 방향의 위치를 산출함과 함께, 이 산출 결과에 기초하여 웨이퍼 스테이지 구동계 (36) 를 제어함으로써, 웨이퍼 테이블 (26) 의 위치 (및 속도) 를 제어한다. 주제어 장치 (30) 는, 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (38) 의 계측값에 기초하여, 스테이지 본체 (24) 의 XY 평면 내의 위치도 제어한다.
다점 초점 위치 계측계 (40) 는, 예를 들어 미국 특허 제5,448,332호 명세서 등에 개시된 것과 동일한 구성의 웨이퍼 (W) 의 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 사입사 (斜入射) 방식의 위치 계측 장치이다. 다점 초점 위치 계측계 (40) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 투영 유닛 (16) 의 -Y 측에 배치된 얼라인먼트계 (50) 의 더욱 -Y 측에 배치되어 있다. 다점 초점 위치 계측계 (40) 의 출력은, 후술하는 오토포커스 제어에 이용되는 점에서, 이하 다점 초점 위치 계측계 (40) 를 AF 계 (40) 라고 칭한다.
AF 계 (40) 는, 복수의 검출빔을 웨이퍼 (W) 표면에 대해 조사하는 조사계와, 그 복수의 검출빔의 웨이퍼 (W) 표면으로부터의 반사광을 수광하는 수광계 (모두 도시 생략) 를 구비하고 있다. AF 계 (40) 의 복수의 검출점 (검출빔의 조사점) 은, 도시는 생략되어 있지만, 피검면 상에서 X 축 방향을 따라 소정 간격으로 배치된다. 본 실시형태에서는, 예를 들어 1 행 M 열 (M 은 검출점의 총수) 또는 2 행 N 열 (N 은 검출점의 총수의 1/2) 의 매트릭스상으로 배치된다. 수광계의 출력은, 주제어 장치 (30)(도 6 참조) 에 공급된다. 주제어 장치 (30) 는, 수광계의 출력에 기초하여 상기 복수의 검출점에 있어서의 웨이퍼 (W) 표면의 Z 축 방향의 위치 정보 (면 위치 정보) 를 구한다. 본 실시형태에 있어서, AF 계 (40) 에 의한 면 위치 정보의 검출 영역 (복수의 검출점의 배치 영역) 은, 적어도 웨이퍼 (W) 상에 설정된 1 개의 쇼트 영역의 X 축 방향의 길이와 동등하게 설정되어 있다.
주제어 장치 (30) 는, 노광 동작에 앞서, AF 계 (40) 의 검출 영역에 대해 웨이퍼 (W) 를 Y 축 및/또는 X 축 방향으로 적절히 이동시키고, 그때의 AF 계 (40) 의 출력에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 면 위치 정보를 구한다. 주제어 장치 (30) 는, 상기 면 위치 정보의 취득을 웨이퍼 (W) 상에 설정된 모든 쇼트 영역에 대해 실시하고, 그 결과를 웨이퍼 테이블 (26) 의 위치 정보와 관련지어, 포커스 매핑 정보로서 기억한다.
다음으로, 웨이퍼 (W) 에 형성된 얼라인먼트 마크, 및 그 얼라인먼트 마크의 검출에 이용되는 오프 액시스형의 얼라인먼트계 (50) 에 대해 설명한다.
웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역에는, 얼라인먼트계 (50) 에 의한 검출 대상으로서, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같은 격자 마크 (GM) 가 적어도 1 개 형성되어 있다. 또한, 격자 마크 (GM) 는, 실제로는 각 쇼트 영역의 스크라이브 라인 내에 형성되어 있다.
격자 마크 (GM) 는, 제 1 격자 마크 (GMa) 와 제 2 격자 마크 (GMb) 를 포함한다. 제 1 격자 마크 (GMa) 는, XY 평면 내에서 X 축에 대해 45°의 각도를 이루는 방향 (이하, 편의상 α 방향이라고 칭한다) 으로 연장되는 격자선이, XY 평면 내에서 α 방향에 직교하는 방향 (이하, 편의상 β 방향이라고 칭한다) 으로 소정 간격 (예를 들어 피치 P1 (P1 은 임의의 수치)) 으로 형성된, β 방향을 주기 방향으로 하는 반사형의 회절 격자로 이루어진다. 제 2 격자 마크 (GMb) 는, β 방향으로 연장되는 격자선이 α 방향으로 소정 간격 (예를 들어 피치 P2 (P2 는 임의의 수치)) 으로 형성된, α 방향을 주기 방향으로 하는 반사형의 회절 격자로 이루어진다. 제 1 격자 마크 (GMa) 와 제 2 격자 마크 (GMb) 는, Y 축 방향의 위치가 동일해지도록, X 축 방향으로 연속하여 (인접하여) 배치되어 있다. 또한, 도 2(a) 에서는, 도시의 편의상으로부터 격자의 피치는, 실제의 피치에 비해 현격히 넓게 도시되어 있다. 그 밖의 도면에 있어서의 회절 격자도 동일하다. 또한, 피치 P1 과 피치 P2 는 동일한 수치여도 되고, 서로 상이한 수치여도 된다. 또, 도 2 에 있어서는, 제 1 격자 마크 (GMa) 와 제 2 격자 마크 (GMb) 가 접하고 있지만, 접하고 있지 않아도 된다.
얼라인먼트계 (50) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 복수의 계측광 (L1, L2) 을 출사하는 광원 (72), 웨이퍼 (W) 에 대향하여 배치된 대물 투명판 (대물 광학 소자라고도 칭한다)(62) 을 포함하는 대물 광학계 (60), 계측광 (L1, L2) 을 스캔 방향 (본 실시형태에서는 Y 축 방향이고, 적당히 「제 1 방향」이라고도 칭한다.) 으로 주사하면서, 그 계측광 (L1, L2) 을 대물 투명판 (62) 을 개재하여 웨이퍼 (W) 상의 격자 마크 (GM) 에 조사하는 조사계 (70), 및 계측광 (L1, L2) 에 기초하는 격자 마크 (GM) 로부터의 회절광 (±L3, ±L4) 을 대물 광학계 (60) 를 개재하여 수광하는 수광계 (80) 를 구비하고 있다.
조사계 (70) 는, 상기 서술한 광원 (72), 계측광 (L1, L2) 의 광로 상에 배치된 가동 미러 (74), 가동 미러 (74) 에 의해 반사된 계측광 (L1, L2) 의 일부를 웨이퍼 (W) 를 향하여 반사하고, 나머지를 투과시키는 하프 미러 (빔 스플리터) (76), 하프 미러 (76) 를 투과 (통과) 한 계측광 (L1, L2) 의 광로 상에 배치된 빔 위치 검출 센서 (78) 등을 구비하고 있다.
광원 (72) 은, 웨이퍼 (W)(도 1 참조) 에 도포된 레지스트를 감광시키지 않는 브로드 밴드인 파장의 2 개의 계측광 (L1, L2) 을 -Z 방향으로 출사한다. 또한, 도 3 에 있어서, 계측광 (L2) 의 광로는, 계측광 (L1) 의 광로에 대해 지면 안측에서 겹쳐져 있다. 본 제 1 실시형태에 있어서, 계측광 (L1, L2) 으로는, 예를 들어 백색광이 이용되고 있다.
가동 미러 (74) 로는, 본 실시형태에서는, 예를 들어 공지된 갈바노 미러가 이용되고 있다. 가동 미러 (74) 는, 계측광 (L1, L2) 을 반사하기 위한 반사면이 X 축에 평행한 축선 둘레로 회동 (회전) 가능하게 되어 있다. 가동 미러 (74) 의 회동 각도는, 주제어 장치 (30)(도 3 에서는 도시 생략, 도 6 참조) 에 의해 제어된다. 가동 미러 (74) 의 각도 제어에 대해서는 추가로 후술한다. 또한, 계측광 (L1, L2) 의 반사각을 제어할 수 있으면, 갈바노 미러 이외의 광학 부재 (예를 들어 프리즘 등) 를 사용해도 된다.
하프 미러 (76) 는, 가동 미러 (74) 와는 상이하고, 위치 (반사면의 각도) 가 고정되어 있다. 가동 미러 (74) 의 반사면에서 반사된 계측광 (L1, L2) 의 일부는, 하프 미러 (76) 에 의해 광로가 -Z 방향으로 절곡된 후, 대물 투명판 (62) 을 개재하여 웨이퍼 (W) 상에 형성된 격자 마크 (GM) 에 대략 수직으로 입사한다. 또한, 도 3 에 있어서는, 가동 미러 (74) 가 Z 축에 대해 45°의 각도로 경사져 있고, 가동 미러 (74) 로부터의 계측광 (L1, L2) 의 일부는, 하프 미러 (76) 에서 Z 축과 평행한 방향으로 반사된다. 또, 도 3 에 있어서는, 광원 (72) 과 대물 투명판 (62) 사이의, 계측광 (L1, L2) 의 광로 상에는, 가동 미러 (74) 와 하프 미러 (76) 만이 배치되어 있지만, 가동 미러 (74) 가 Z 축에 대해 45°이외의 각도로 경사져 있는 경우에도, 대물 투명판 (62) 으로부터 사출되는 계측광 (L1, L2) 이 웨이퍼 (W) 상에 형성된 격자 마크 (GM) 에 대략 수직으로 입사하도록, 조사계 (70) 가 구성된다. 이 경우, 광원 (72) 과 대물 투명판 (62) 사이의, 계측광 (L1, L2) 의 광로 상에, 가동 미러 (74), 하프 미러 (76) 와는 상이한, 다른 적어도 1 개의 광학 부재가 배치되어 있어도 된다. 하프 미러 (76) 를 통과 (투과) 한 계측광 (L1, L2) 은, 렌즈 (77) 를 개재하여 빔 위치 검출 센서 (78) 로 입사한다. 빔 위치 검출 센서 (78) 는, 예를 들어 PD (Photo Detector) 어레이, 혹은 CCD (Charge Coupled Device) 등의 광전 변환 소자를 가지고 있고, 그 결상면은, 웨이퍼 (W) 표면과 공액인 면 상에 배치되어 있다.
여기서, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 광원 (72) 으로부터 출사된 계측광 (L1, L2) 중, 계측광 (L1) 은, 제 1 격자 마크 (GMa) 상에 조사되고, 계측광 (L2) 은, 제 2 격자 마크 (GMb) 상에 조사되도록 계측광 (L1, L2) 의 간격이 설정되어 있다. 그리고, 얼라인먼트계 (50) 에서는, 가동 미러 (74) 의 반사면의 각도가 변경되면, 가동 미러 (74) 의 반사면의 각도에 따라 격자 마크 (GMa, GMb)(웨이퍼 (W)) 상에 있어서의 계측광 (L1, L2) 각각의 입사 (조사) 위치가, 스캔 방향 (Y 축 방향, 제 1 방향) 으로 변화한다 (도 2(a) 중의 백색 화살표 참조). 또, 계측광 (L1, L2) 의 격자 마크 (GM) 상의 위치 변화와 연동하여, 빔 위치 검출 센서 (78)(도 3 참조) 상에 있어서의 계측광 (L1, L2) 의 입사 위치도 변화한다. 빔 위치 검출 센서 (78) 의 출력은, 주제어 장치 (30)(도 2 에서는 도시 생략, 도 6 참조) 로 공급된다. 주제어 장치 (30) 는, 빔 위치 검출 센서 (78) 의 출력에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상에 있어서의 계측광 (L1, L2) 의 조사 위치 정보를 구할 수 있다.
대물 광학계 (60) 는, 대물 투명판 (62), 검출기측 투명판 (64), 및 격자판 (66) 을 구비하고 있다. 대물 투명판 (62) 은, 예를 들어 석영 유리 등의 투명한 (광을 투과 가능한) 재료에 의해, 평면으로 볼 때 대략 정방형의 판상으로 형성되고, 수평면에 대략 평행으로 배치된 본체부 (62a) 와, 그 본체부 (62a) 의 하면에 형성된 복수의 투과형 회절 격자 (이하, 간단히 「회절 격자」라고 칭한다) 를 포함한다. 도 4(a) 에는, 대물 투명판 (62) 을 하면측 (-Z 측) 으로부터 본 평면도가 나타내어져 있다.
본체부 (62a) 의 하면에는, β 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 (회절 격자 Ga1, Ga2) 와, α 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 (회절 격자 Gb1, Gb2) 가 형성되어 있다. 회절 격자 (Ga1, Ga2, Gb1, Gb2) 각각의 격자 피치는, 격자 마크 (GMa, GMb)(각각 도 2(a) 참조) 의 격자 피치 (상기 서술한 P1 및 P2) 와 설계상 동일한 값으로 설정되어 있다. 회절 격자 (Ga1, Ga2) 는, β 방향으로 이간하여 배치되고, 회절 격자 (Gb1, Gb2) 는, α 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 또, 회절 격자 (Ga1 ∼ Gb2) 는, 각각 본체부 (62a) 의 중앙부를 피해 형성되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 하프 미러 (76) 에 의해 광로가 -Z 방향으로 절곡된 계측광 (L1, L2) 은, 본체부 (62a) 의 중앙부를 통과 (투과) 하여 격자 마크 (GM) 상에 조사된다. 대물 투명판 (62) 의 본체부 (62a) 중, 상기 중앙부를 포함하는 (회절 격자 (Ga1, Ga2, Gb1, Gb2) 가 형성되어 있지 않다) 영역을, 「투과 영역」 또는 「제 1 영역」이라고 칭한다. 또, 회절 격자 (Ga1) 및/또는 회절 격자 (Gb1) 를 제 1 광학 요소라고도 칭하고, 회절 격자 (Ga2) 및/또는 회절 격자 (Gb2) 를 제 2 광학 요소라고도 칭한다.
얼라인먼트계 (50) 에서는, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 본체부 (62a) 에 있어서의 투과 영역의 바로 아래에 격자 마크 (GM (GMa, GMb)) 가 위치한 상태에서, 그 투과 영역을 개재하여 제 1 격자 마크 (GMa) 에 계측광 (L1) 이 조사된다. 그러면, 제 1 격자 마크 (GMa) 로부터 발생한 계측광 (L1) 에 기초하는 복수의 ＋1 차 회절광 (＋L3) 이 회절 격자 (Ga1) 에 입사함과 함께, 제 1 격자 마크 (GMa) 로부터 발생한 계측광 (L1) 에 기초하는 복수의 -1 차 회절광 (-L3) 이 회절 격자 (Ga2) 에 입사한다. 마찬가지로, 투과 영역을 개재하여 제 2 격자 마크 (GMb) 에 계측광 (L2) 이 조사되면, 제 2 격자 마크 (GMb) 로부터 발생한 계측광 (L2) 에 기초하는 복수의 ＋1 차 회절광 (＋L4) 이 회절 격자 (Gb1) 에 입사함과 함께, 제 2 격자 마크 (GMb) 로부터 발생한 계측광 (L2) 에 기초하는 복수의 -1 차 회절광 (-L4) 이 회절 격자 (Gb2) 에 입사한다. 또한, 본 실시형태와 같이, 계측광 (L1) 및 계측광 (L2) 으로서 백색광이 사용되는 경우, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이 당해 백색광에 포함되는 복수 파장의 광에 따른 복수의 -1 차 회절광 및 복수의 ＋1 차 회절광이 각각 발생하게 된다.
＋1 차 회절광 (＋L3, ＋L4) 은, 각각 회절 격자 (Ga1, Gb1) 에 의해 회절되고, -1 차 회절광 (-L3, -L4) 은, 각각 회절 격자 (Ga2, Gb2) 에 의해 회절된다. 이때, 계측광 (L1, L2) 중, 격자 마크 (GMa, GMb), 및 이 격자 마크에 대응한 회절 격자 (Ga1, Ga2, Gb1, Gb2) 각각의 격자 피치의 설정에 의해, 생성된 소정 차수의 회절광, 여기서는 ＋1 차 회절광 (＋L3, ＋L4) 각각의 -1 차 회절광, 및 -1 차 회절광 (-L3, -L4) 각각의 ＋1 차 회절광이, 대물 광학계 (60)(도 3 참조) 의 광축과 평행 (Z 축 방향과 평행) 하게, 수광계 (80)(도 3 참조) 를 향하여 진행한다. 또, 계측광 (L1, L2) 각각의 격자 마크 (GMa, GMb) 로부터의 0 차 회절광은, 대물 투명판 (62) 의 중앙부에 회절 격자가 형성되어 있지 않은 (즉, 투과 영역과 회절 격자 (Ga1 ∼ Gb2) 가 형성된 영역에서 광학적으로 표면 상태가 상이하다) 점에서 감쇠하게 된다. 이 경우, 계측광 (L1, L2) 각각의 격자 마크 (GMa, GMb) 로부터의 0 차 회절광은, 수광계 (80)(도 3 참조) 로의 진행이 차단 (저해) 되는 것이 바람직하지만, 적어도 수광계 (80) 에서의 계측 노이즈가 되지 않는 범위에서 감쇠시키도록 해도 된다.
대물 투명판 (62) 으로부터 출사한 ±1 차 회절광 (±L3, ±L4) 각각의 전술한 소정 차수의 회절광 (이하, 통합하여 대물 투명판 (62) 으로부터의 회절광이라고도 칭한다) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이 대물 투명판 (62) 의 상방에 배치된 검출기측 투명판 (64) 에 입사한다.
검출기측 투명판 (64) 의 구성 및 기능은, 대물 투명판 (62) 과 실질적으로 동일하므로 설명을 생략한다. 즉, 검출기측 투명판 (64) 에 입사한 대물 투명판 (62) 으로부터의 회절광은, 검출기측 투명판 (64) 의 본체부 (64a) 의 하면에 형성된 투과형의 회절 격자에 입사함으로써 회절되고 (광로가 구부러지고), 검출기측 투명판 (64) 의 상방에 배치된 격자판 (66) 에 입사한다.
격자판 (66) 은, 검출기측 투명판 (64) 에 평행하게 배치된, Y 축 방향으로 평행하게 연장되는 판상의 부재로 이루어진다. 격자판 (66) 에는, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 판독 출력용 회절 격자 (Ga, Gb) 가 형성되어 있다. 판독 출력용 회절 격자 (Ga) 는, 격자 마크 (GMa)(도 2(a) 참조) 에 대응하는, β 방향을 주기 방향으로 하는 투과형의 회절 격자이다. 판독 출력용 회절 격자 (Gb) 는, 격자 마크 (GMb)(도 2(a) 참조) 에 대응하는, α 방향을 주기 방향으로 하는 투과형의 회절 격자이다.
주제어 장치 (30)(도 6 참조) 는, 얼라인먼트계 (50) 를 사용하여 격자 마크 (GM) 의 위치 계측을 실시할 때, 도 3 중의 양쪽 화살표로 나타내는 바와 같이 격자 마크 (GM)(즉 웨이퍼 (W)) 를 대물 투명판 (62)(즉 얼라인먼트계 (50)) 에 대해 Y 축 방향 (제 1 방향) 으로 구동하면서, 얼라인먼트계 (50) 의 가동 미러 (74) 를 제어함으로써, 계측광 (L1, L2) 을, 격자 마크 (GM) 에 추종시켜 Y 축 방향 (제 1 방향) 으로 주사한다. 이로써, 격자 마크 (GM) 와 격자판 (66) 이 Y 축 방향으로 상대 이동하므로, 계측광 (L1, L2) 에 기초하는 회절광 (±L3, ±L4) 에서 유래하는 회절광끼리의 간섭에 의해, 판독 출력용 회절 격자 (Ga, Gb)(도 5(a) 참조) 상에 간섭 무늬가 결상한다 (형성된다).
수광계 (80) 는, 검출기 (84), 및 격자판 (66) 상에 결상된 상 (像)(간섭 무늬) 에 대응하는 광을 검출기 (84) 로 유도하는 광학계 (86) 등을 구비하고 있다.
판독 출력용 회절 격자 (Ga, Gb) 상에 결상한 상 (간섭 무늬) 에 대응하는 광은, 광학계 (86) 가 갖는 미러 (86a) 를 개재하여 검출기 (84) 로 유도된다. 본 실시형태의 얼라인먼트계 (50) 에서는, 계측광 (L1, L2) 으로서 백색광이 사용되는 것에 대응하여, 광학계 (86) 는, 분광 프리즘 (86b) 을 가지고 있다. 격자판 (66) 으로부터의 광은, 분광 프리즘 (86b) 을 개재하여, 예를 들어 청, 녹, 및 적의 각 색으로 분광된다. 검출기 (84) 는, 상기 각 색에 대응하여 독립적으로 형성된 포토디텍터 (PD1 ∼ PD3) 를 가지고 있다. 검출기 (84) 가 갖는 포토디텍터 (PD1 ∼ PD3) 각각의 출력은, 주제어 장치 (30)(도 3 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 로 공급된다.
포토디텍터 (PD1 ∼ PD3) 각각의 출력으로부터는, 일례로서 도 5(b) 에 나타내는 바와 같은 파형의 신호 (간섭 신호) 가 얻어진다. 주제어 장치 (30)(도 6 참조) 는, 상기 신호의 위상으로부터, 격자 마크 (GMa, GMb) 각각의 위치를 연산에 의해 구한다. 즉, 본 실시형태의 노광 장치 (10)(도 1 참조) 에서는, 얼라인먼트계 (50) 와 주제어 장치 (30)(각각 도 6 참조) 에 의해, 웨이퍼 (W) 에 형성된 격자 마크 (GM) 의 위치 정보를 구하기 위한 얼라인먼트 장치가 구성되어 있다. 또한, 도 5(b) 에 나타내는 신호는, 격자 마크 (GMa, GMb) 와 판독 출력용 회절 격자 (Ga, Gb) 의 상대 위치에 기초하여 생성된다. 또한, 격자 마크 (GMa, GMb) 의 Y 축 방향의 구동과 계측광 (L1, L2) 의 Y 축 방향의 주사는, 반드시 완전히 동기 (속도가 엄밀하게 일치) 하고 있지 않아도 된다.
상기와 같이 구성된 노광 장치 (10)(도 1 참조) 에서는, 먼저 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 가, 각각 레티클 스테이지 (14) 및 웨이퍼 스테이지 (22) 상에 로드되고, 레티클 얼라인먼트계 (18) 를 사용한 레티클 얼라인먼트, 및 얼라인먼트계 (50) 를 사용한 웨이퍼 얼라인먼트 (예를 들어 EGA (인헨스드 글로벌 얼라인먼트) 등) 등의 소정의 준비 작업이 실시된다. 또한, 상기 레티클 얼라인먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비 작업에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제5,646,413호 명세서, 미국 특허 공개 제2002/0041377호 명세서 등에 상세하게 개시되어 있다. 또, 이것에 계속되는 EGA 에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제4,780,617호 명세서 등에 상세하게 개시되어 있다.
여기서, 본 실시형태에 있어서, 주제어 장치 (30) 는, 얼라인먼트계 (50) 를 이용한 격자 마크 (GM) 의 위치 계측 동작에 앞서, AF 계 (40) 를 이용하여 웨이퍼 (W) 의 면 위치 정보를 구한다. 그리고, 주제어 장치 (30) 는, 상기 면 위치 정보와, 미리 레이어마다 구해진 오프셋값에 기초하여 웨이퍼 테이블 (26) 의 Z 축 방향의 위치 및 자세 (θx 방향 및 θz 방향의 경사) 를 제어함으로써, 얼라인먼트계 (50) 의 대물 광학계 (60) 를 격자 마크 (GM) 에 합초 (合焦) 시킨다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 오프셋값이란, 얼라인먼트계 (50) 의 신호 강도 (간섭 무늬의 콘트라스트) 가 최대가 되도록 웨이퍼 테이블 (26) 의 위치 및 자세를 조정했을 때에 얻어지는 AF 계 (40) 의 계측값을 의미한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 얼라인먼트계 (50) 에 의한 격자 마크 (GM) 의 검출 직전에 얻어진 웨이퍼 (W) 의 면 위치 정보를 사용하여, 대략 리얼 타임으로 웨이퍼 테이블 (26) 의 위치 및 자세의 제어가 실시된다. 또한, 격자 마크 (GM) 의 위치 계측과 병행하여, 위치 계측 대상의 격자 마크 (GM) 로부터의 광을 수광하고, 웨이퍼 (W) 의 면 위치 검출을 실시해도 된다.
그 후, 주제어 장치 (30) 의 관리하, 웨이퍼 (W) 의 제 1 번째의 쇼트 영역에 대한 노광을 위한 가속 개시 위치로 웨이퍼 스테이지 (22) 가 이동됨과 함께, 레티클 (R) 의 위치가 가속 개시 위치가 되도록 레티클 스테이지 (14) 가 이동된다. 그리고, 레티클 스테이지 (14) 와, 웨이퍼 스테이지 (22) 가 Y 축 방향을 따라 동기 구동됨으로써, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 번째의 쇼트 영역에 대한 노광이 실시된다. 이후, 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트 영역에 대한 노광이 실시됨으로써, 웨이퍼 (W) 의 노광이 완료된다.
이상 설명한, 본 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 가 구비하는 얼라인먼트계 (50) 에 의하면, 일반적인 렌즈가 광의 굴절 현상을 이용하여 광의 진행 방향을 바꾸는 데에 대해, 회절 격자 (Ga1 ∼ Gb2) 가 형성된 대물 투명판 (62) 을 사용하여 (광의 회절 현상을 이용하여), 특정 피치 (P1, P2) 의 격자 마크 (GM (GMa, GMb)) 로부터 회절된 광의 진행 방향을 바꾸므로, 대물 광학 소자로서 렌즈를 사용하는 경우에 비해, 대물 광학계 (60) 전체의 대형화를 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 얼라인먼트계 (50) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 (W)(웨이퍼 스테이지 (22)) 를 Y 축 방향으로 이동시키면서, 계측광 (L1, L2) 을 격자 마크 (GM)((GMa, GMb), 도 2(a) 참조) 에 대해 Y 축 방향으로 주사하므로, 그 격자 마크 (GM) 의 위치 계측 동작을, 예를 들어 웨이퍼 스테이지 (22) 상에 웨이퍼 (W) 를 로드한 후에 실시되는, 웨이퍼 스테이지 (22) 의 노광 개시 위치로의 이동 동작과 병행하여 실시할 수 있다. 이 경우, 웨이퍼 스테이지 (22) 의 이동 경로 상에 미리 얼라인먼트계 (50) 를 배치해 두면 좋다. 이로써, 얼라인먼트 계측 시간을 단축하여, 전체적인 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 얼라인먼트계 (50) 는, 스캔 방향으로 이동하는 웨이퍼 (W)(격자 마크 (GM)) 에 추종하도록 계측광을 주사하므로, 장시간의 계측이 가능해진다. 이 때문에, 이른바 출력의 이동 평균을 취하는 것이 가능하므로, 장치의 진동 영향을 저감할 수 있다. 또, 만일 얼라인먼트계의 수광계로서 화상 센서 (예를 들어 CCD 등) 를 사용하여 라인 앤드 스페이스상의 마크를 검출하는 경우, 스캔 방향으로 이동하는 웨이퍼 (W) 에 추종시켜 계측광을 주사하면, 스캔 방향으로 완전히 평행한 라인 이외의 상은, 검출할 수 없다 (상이 깨진다). 이것에 대해, 본 실시형태에서는, 격자 마크 (GM) 로부터의 회절광을 간섭시킴으로써 그 격자 마크 (GM) 의 위치 계측을 실시하므로, 확실하게 마크 검출을 실시할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 얼라인먼트계 (50) 는, 검출기 (84) 로서 백색광인 계측광 (L1, L2) 에 대응하여, 예를 들어 3 개의 포토디텍터 (PD1 ∼ PD3)(각각 청색광, 녹색광, 적색광용) 를 가지고 있다. 이 때문에, 예를 들어 웨이퍼 얼라인먼트에 앞서 웨이퍼 (W) 상에 형성된 중첩 마크 (도시 생략) 를 백색광을 사용하여 검출하고, 간섭 무늬의 콘트라스트가 가장 높아지는 광의 색을 미리 구해 둠으로써, 상기 예를 들어 3 개의 포토디텍터 (PD1 ∼ PD3) 중 어느 출력을 웨이퍼 얼라인먼트에 사용하는 것이 최적인지를 결정할 수 있다.
《제 2 실시형태》
다음으로 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치에 대해 설명한다. 본 제 2 실시형태의 노광 장치는, 전술한 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 와는, 얼라인먼트계의 일부의 구성이 상이할 뿐이므로, 이하 상이점에 대해서만 설명하고, 제 1 실시형태와 동일한 구성, 및 기능을 갖는 요소에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일한 부호를 사용함과 함께, 그 설명을 생략한다.
도 7(a) 에는, 본 제 2 실시형태에 관련된 얼라인먼트계 (전체도는 도시 생략) 가 갖는 대물 투명판 (대물 광학 소자라고도 칭한다)(162) 을 하방 (-Z 측) 으로부터 본 평면도가 나타내어져 있다. 또한, 도시 생략하지만, 본 제 2 실시형태에 관련된 얼라인먼트계는, 제 1 실시형태와 동일한 조사계, 및 수광계를 가지고 있다.
전술한 제 1 실시형태 (도 3 참조) 에 있어서, 계측광 (L1) 및 계측광 (L2) 에 기초하는 격자 마크 (GMa, GMb)(각각 도 2(a) 참조) 로부터의 회절광 (±L3, ±L4) 이, 대물 투명판 (62) 의 본체부 (62a) 에 형성된 회절 격자 (Ga1 ∼ Gb2) 에 의해 수광계 (80) 를 향하여 회절된 (도 4(b) 참조) 것에 대해, 본 제 2 실시형태에서는, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 계측광 (L1, L2) 에 근거하는 격자 마크 (GMa, GMb) 로부터의 회절광 (±L3, ±L4) 이, 대물 투명판 (162) 의 본체부 (162a) 의 하면에 형성된, 복수, 예를 들어 4 개의 프리즘군 (Pa1, Pa2, Pb1, Pb2) 에 의해 수광계 (80) 를 향하여, Z 축과 평행하게 편향되는 점이 상이하다. 또한, 제 1 실시형태에서는, 계측광 (L1, L2)(도 3 참조) 으로서 백색광이 이용된 것에 대해, 본 제 2 실시형태에 있어서, 계측광 (L1, L2) 에는, 서로 파장이 상이한 복수의 광이 이용된다. 또한, 상기 복수의 파장이 상이한 광은, 도 7(b) 에서는, 편의상 1 개의 빔으로서 나타내어져 있다.
여기서, 4 개의 프리즘군 (Pa1 ∼ Pb2) 의 구성은, 배치가 상이한 점을 제외하고 실질적으로 동일하므로, 이하 프리즘군 (Pa1) 에 대해 설명한다. 프리즘군 (Pa1) 은, 복수, 예를 들어 4 개의 프리즘 (P1 ∼ P4) 을 가지고 있다. 4 개의 프리즘 (P1 ∼ P4) 은, 여기서는 각각 Y 축 방향으로 동일 길이를 갖는 XZ 단면 삼각형상의 직각 프리즘이고, 본체부 (162a) 의 하면에 일체적으로 고정 (혹은 본체부 (162a) 와 일체적으로 형성) 되어 있다. 또, 4 개의 프리즘 (P1 ∼ P4) 은, 각각의 중심이 β 방향의 대각선 상에 소정 간격으로 위치하도록 배열되어 있다. 즉, 4 개의 프리즘 (P1 ∼ P4) 은, Y 축 방향의 위치가 서로 상이하다.
각 프리즘 (P1 ∼ P4) 은, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 계측광 (L1) 에 기초하는 격자 마크 (GMa) 로부터의 복수의 회절광의 각각이, Z 축에 평행하게 편향되도록 (즉, 계측광 (L1) 에 포함되는 복수의 광 각각의 파장에 따라) 본체부 (162a) 상에 있어서의 위치, 및 굴절률이 설정되어 있다. 프리즘군 (Pb1) 은, 도 7(a) 에 있어서 프리즘군 (Pa1) 에 대해 좌우 대칭으로 배치되고, 프리즘군 (Pa2) 은, 도 7(a) 에 있어서 프리즘군 (Pb1) 에 대해 상하 대칭으로 배치되고, 프리즘군 (Pb2) 은, 도 7(a) 에 있어서 프리즘군 (Pa2) 에 대해 좌우 대칭으로 배치되어 있다. 따라서, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 본체부 (162a) 의 중앙부에 형성된 투과 영역을 개재하여 격자 마크 (GM) 에 계측광 (L1, L2) 이 조사되면, 전술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 계측광 (L1, L2) 에 기초하는 격자 마크 (GM) 로부터의 ±1 차 회절광 (±L3, ±L4) 의 광로가, 대응하는 프리즘 (Pa1 ∼ Pb2) 에 의해, 수광계 (80)(도 7(b) 에서는 도시 생략. 도 3 참조) 를 향하여, Z 축에 대략 평행하게 구부러진다.
본 제 2 실시형태도 제 1 실시형태와 마찬가지로, 얼라인먼트계의 대물 광학계의 대형화를 억제한다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에 관련된 얼라인먼트계, 및 그 얼라인먼트계를 포함하는 격자 마크의 검출 시스템 그리고 방법은, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 격자 마크 (GMa, GMb) 각각에 대응하는 계측광 (L1, L2) 이 조사되었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 연장되는 (폭넓은) 단일의 계측광 (L1) 을 격자 마크 (GMa, GMb) 에 조사해도 된다.
또, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 격자 마크 (GMa, GMb) 가 X 축 방향을 따라 배열되었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 격자 마크 (GMa, GMb) 가 Y 축 방향을 따라 배열되어도 된다. 이 경우, 단일의 계측광 (L1) 을 격자 마크 (GMa, GMb) 의 차례 (혹은 그 반대) 로 주사함으로써, 격자 마크 (GM) 의 XY 평면 내의 위치를 구할 수 있다.
또, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서의 격자 마크 (GMa, GMb) 는, 격자선이 X 축 및 Y 축에 대해, 예를 들어 45°의 각도를 이루고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 8(a) 에 나타내는 바와 같은, Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 격자 마크 (GMy) 와 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 격자 마크 (GMx) 를 사용해도 된다. 이 경우, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같은 격자 마크 (GMx, GMy) 에 대응하는 회절 격자 (Gx1, Gx2, Gy1, Gy2) 를 구비한 대물 투명판 (대물 광학 소자)(262) 을 사용함으로써, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로 넓은 검출 시야를 확보하면서 대형화가 억제된 얼라인먼트계를 실현할 수 있다. 또한, 도 8(b) 에 나타내는 대물 투명판 (262) 을 포함하는 얼라인먼트계를 사용하여 도 8(a) 에 나타내는 격자 마크 (GMx) 를 검출하는 경우에는, 예를 들어 2 축 갈바노 미러를 사용하여 계측광을 X 축, 또는 Y 축 방향으로 적절히 주사하면 된다.
또, 도 4(a) 에 나타내는 대물 투명판 (62) 을, Z 축 둘레로, 예를 들어 45°회전 가능하게 구성해도 된다. 이 경우, 회전 후의 대물 투명판 (62) 에 형성된 회절 격자 (Ga1 ∼ Gb2) 는, 각각 X 축 또는 Y 축 방향이 주기 방향이 되므로, 도 8(b) 에 나타내는 대물 투명판 (262) 과 동등하게 기능한다. 따라서, 도 2(a) ∼ 도 2(c) 에 나타내는 바와 같은 각 격자 마크 (GM) 의 검출과, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같은 격자 마크 (GM) 의 검출을 실시할 수 있다.
또, 상기 제 1 및 제 2 실시형태의 얼라인먼트계가 구비하는 대물 광학계 (60) 는, 대물 투명판 (62)(제 2 실시형태에서는 대물 투명판 (162)) 과 실질적으로 동일한 구성인 검출기측 투명판 (64) 을 가지고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 검출기측의 광학계는, 종래의 광학계와 동일한 렌즈여도 된다.
또, 상기 제 1 실시형태의 얼라인먼트계 (50) 의 수광계 (80) 는, 분광 프리즘 (86b) 에 의해 백색광을 분광했지만, 이것에 한정되지 않고, 도 9 에 나타내는 수광계 (380) 와 같이, 복수의 분광 필터 (386) 를 사용하여 백색광을, 각 색 (예를 들어, 청, 녹, 황, 적, 적외광) 에 대응하여 배치된 포토디텍터 (PD1 ∼ PD5) 를 향하여 분광해도 된다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는, 계측광 (L1, L2) 으로서 백색광이 사용되었지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 제 2 실시형태와 마찬가지로 서로 파장이 상이한 복수의 광을 사용해도 된다. 또, 상기 제 2 실시형태에서는, 계측광 (L1, L2) 으로서 서로 파장이 상이한 광을 계측광 (L1, L2) 으로서 사용했지만, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로 계측광 (L1, L2) 으로서 백색광을 사용해도 된다.
또, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, 얼라인먼트계 (50) 는, 레티클 패턴과 웨이퍼의 위치 맞춤 (파인 얼라인먼트) 을 실시하기 위한 격자 마크를 검출하는 데에 이용되었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 웨이퍼 스테이지 (22) 상에 웨이퍼 (W) 를 로드한 직후에, 그 웨이퍼 (W) 에 형성된 서치 마크 (격자 마크 (GMa, GMb) 보다 선폭이 굵고 또한 피치가 성긴 격자 마크) 를 검출하는 데에 사용해도 된다. 이 경우, 도 10 에 나타나는 대물 투명판 (대물 광학 소자라고도 칭한다)(362) 과 같이, 서치 마크에 따른, β 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 (Ga3, Ga4), 및 α 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 (Gb3, Gb4) 를, 투과 영역을 피해 추가적으로 형성하면 된다.
또, 얼라인먼트계 (50) 의 배치, 및 수는, 적절히 변경이 가능하고, 예를 들어 복수의 얼라인먼트계 (50) 가, X 축 방향으로 소정 간격으로 배치되어 있어도 된다. 이 경우, X 축 방향의 위치가 상이한 복수의 쇼트 영역에 형성된 격자 마크를 동시에 검출할 수 있다. 또, 이 경우, 복수의 얼라인먼트계 (50) 중 일부가 X 축 방향으로 미소 스트로크로 이동 가능하게 구성되어도 된다. 이 경우, 쇼트 맵이 상이해도 웨이퍼 상에 형성된 복수의 격자 마크를 검출할 수 있다.
또, 상기 제 1 실시형태에 있어서, 얼라인먼트계 (50) 가 구비하는 대물 투명판 (62) 에 형성된 회절 격자 (Ga1 ∼ Gb2) 의 격자 피치는, 검출 대상의 격자 마크 (GMa, GMb) 의 격자 피치와 동일하게 설정되었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 격자 마크 (GMa, GMb) 의 격자 피치의 1/n (n 은 자연수) 이어도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태의 대물 투명판 (162) 은, 격자 마크 (GM) 로부터의 회절광 (±L3, ±L4) 의 광로를 구부리기 위해서 복수의 프리즘군 (Pa1 ∼ Pb2) 을 가지고 있었지만, 광로 절곡용의 광학 요소는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 미러 등이어도 된다.
또, 상기 제 1 실시형태와 상기 제 2 실시형태에서 각각 설명한 각 구성을 임의로 조합하여 실시해도 된다.
또, 조명광 (IL) 은, ArF 엑시머 레이저 광 (파장 193 ㎚) 에 한정하지 않고, KrF 엑시머 레이저 광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광, 혹은 F2 레이저 광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 예를 들어 미국 특허 제7,023,610호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 진공 자외광으로서 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저 광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다. 또, 조명광 (IL) 의 파장은, 100 ㎚ 이상의 광에 한정하지 않고, 파장 100 ㎚ 미만의 광을 사용해도 되고, 예를 들어 연 X 선 영역 (예를 들어 5 ∼ 15 ㎚ 의 파장역) 의 EUV (Extreme Ultraviolet) 광을 사용하는 EUV 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다. 그 외, 전자선 또는 이온 빔 등의 하전 입자선을 사용하는 노광 장치에도, 상기 실시형태는 적용할 수 있다.
또, 상기 각 실시형태의 노광 장치에 있어서의 투영 광학계는, 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계 중 어느 것이라도 되고, 투영 광학계 (16b) 는 굴절계뿐만 아니라, 반사계 및 반사 굴절계 중 어느 것이라도 되고, 그 투영상은 도립상 및 정립상 중 어느 것이라도 된다.
또, 상기 각 실시형태에 있어서는, 광 투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴, 감광 패턴) 을 형성한 광 투과형 마스크 (레티클) 를 사용했지만, 이 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 하는 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크, 액티브 마스크, 혹은 이미지 제너레이터라고도 불리고, 예를 들어 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기) 의 일종인 DMD (Digital Micro-mirror Device) 등을 포함한다) 를 사용해도 된다.
또, 노광 장치로는, 예를 들어 미국 특허 제8,004,650호 명세서에 개시된 바와 같은, 투영 광학계와 노광 대상 물체 (예를 들어 웨이퍼) 사이에 액체 (예를 들어 순수) 를 채운 상태에서 노광 동작을 실시하는, 이른바 액침 노광 장치에도 상기 각 실시형태는 적용할 수 있다.
또, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2010/0066992호 명세서에 개시된 바와 같은, 웨이퍼 스테이지를 2 개 구비한 노광 장치에도, 상기 각 실시형태는 적용할 수 있다.
또, 예를 들어 국제 공개 제2001/035168호에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 무늬를 웨이퍼 (W) 상에 형성함으로써, 웨이퍼 (W) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 상기 각 실시형태를 적용할 수 있다. 또, 쇼트 영역과 쇼트 영역을 합성하는 스텝 앤드 스티치 방식의 축소 투영 노광 장치에도 상기 각 실시형태는 적용할 수 있다.
또, 예를 들어 미국 특허 제6,611,316호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 2 개의 레티클 패턴을, 투영 광학계를 개재하여 웨이퍼 상에서 합성하고, 1 회의 스캔 노광에 의해 웨이퍼 상의 1 개의 쇼트 영역을 대략 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 상기 각 실시형태를 적용할 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에서 패턴을 형성해야 하는 물체 (에너지 빔이 조사되는 노광 대상의 물체) 는 웨이퍼에 한정되는 것이 아니고, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크 등 다른 물체라도 된다.
또, 노광 장치의 용도로는 반도체 제조용의 노광 장치로 한정되는 일 없이, 예를 들어 각형 (角型) 의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치, 또는 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD 등), 마이크로 머신 혹은 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치, 혹은 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 상기 각 실시형태를 적용할 수 있다.
반도체 소자 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초한 레티클을 제작하는 스텝, 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 제작하는 스텝, 전술한 실시형태에 관련된 노광 장치 (패턴 형성 장치) 및 그 노광 방법에 의해 마스크 (레티클) 의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상 스텝, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 완료되고 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 스텝, 디바이스 조립 스텝 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태의 노광 장치를 사용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 웨이퍼 상에 디바이스 패턴이 형성되므로, 고집적도의 디바이스를 생산성 양호하게 제조할 수 있다.
또한, 지금까지의 기재에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공보, 국제 공개, 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용해 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 계측 장치 및 계측 방법은, 격자 마크를 검출하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법은, 물체를 노광하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 마이크로 디바이스의 제조에 적합하다.
10 : 노광 장치
14 : 레티클 스테이지
20 : 웨이퍼 스테이지 장치
30 : 주제어 장치
50 : 얼라인먼트계
60 : 대물 광학계
62 : 대물 투명판 (대물 광학 소자)
70 : 조사계
80 : 수광계
Ga1, Ga2, Gb1, Gb2 : 회절 격자
GM : 격자 마크
W : 웨이퍼

Claims (46)

  1. 제 1 방향으로 이동하는 물체에 형성된 격자 마크에 대해 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하는 조사계와, 상기 제 1 방향으로 이동하는 물체에 대향 가능한 대물 광학 소자를 포함하는 대물 광학계와, 상기 대물 광학계를 개재하여 상기 계측광의 상기 격자 마크로부터의 회절광을 수광하는 수광계를 갖는 마크 검출계와,
    상기 마크 검출계의 검출 결과에 기초하여 상기 격자 마크의 위치 정보를 구하는 연산계를 구비하고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크에서 생성된 회절광을 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절하고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 조사계로부터의 상기 계측광의 광로가 형성된 제 1 영역과, 상기 회절광을 편향 또는 회절하는 광학 요소가 형성된 제 2 영역을 갖는, 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 회절광을 상기 대물 광학계의 광축에 평행하게 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절하는, 계측 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크로부터의 회절광 중 0 차 광을 감쇠시킴과 함께, 상기 0 차 광 이외의 광을 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절시키는, 계측 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역에서 표면 상태가 광학적으로 상이한, 계측 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자에 있어서, 상기 제 1 영역의 주위에 상기 제 2 영역이 배치되는, 계측 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에 있어서 상기 격자 마크로부터의 회절광 중 0 차 광이 감쇠되고,
    상기 제 2 영역에 있어서 상기 0 차 광 이외의 광이 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절되는, 계측 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향으로 평행한 방향에 관해서 상기 제 1 영역의 일측에 제 1 광학 요소가 형성되고, 상기 제 1 영역의 타측에 제 2 광학 요소가 형성되는, 계측 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향에 따른 방향으로 소정 피치로 배치된 복수의 격자선을 포함하는, 계측 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 격자선의 피치는, 상기 격자 마크의 격자 피치의 1/n (n 은 자연수) 인, 계측 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향에 따른 방향으로 소정간격으로 배치되고, 각각에 대응하는 파장의 회절광을 굴절시켜 상기 수광계를 향하여 편향하는 복수의 프리즘 요소를 포함하는, 계측 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향에 따른 방향으로 소정간격으로 배치되고, 각각에 대응하는 파장의 회절광을 굴절시켜 상기 수광계를 향하여 반사하는 복수의 미러 요소를 포함하는, 계측 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마크 검출계는, 상기 대물 광학 소자를 상기 대물 광학계의 광축 둘레로 회전시키는 회전 장치를 추가로 구비하는, 계측 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 계측 대상의 상기 격자 마크의 격자의 주기 방향에 따라 상기 광축 둘레 방향의 위치가 제어되는, 계측 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격자 마크는, 상기 제 1 방향과 상이하고 또한 서로 상이한 방향을 각각의 주기 방향으로 하는 제 1 격자 마크 및 제 2 격자 마크를 포함하고,
    상기 조사계는, 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크에 대해 상기 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하고, 상기 수광계는 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각으로부터의 회절광을 수광하고,
    상기 연산계는, 상기 마크 검출계의 검출 결과에 기초하여 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각의 위치 정보를 구하는, 계측 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크는, 상기 제 1 방향과 교차하는 방향으로 인접하여 배치되는, 계측 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 조사계는, 상기 제 1 격자 마크에 대해 제 1 계측광을 조사함과 함께, 상기 제 2 격자 마크에 대해 상기 제 1 계측광과는 상이한 제 2 계측광을 조사하는, 계측 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 조사계는, 상기 제 1 계측광 및 상기 제 2 계측광을 동기하여 상기 제 1 방향으로 주사하는, 계측 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 조사계는, 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크에 대해, 상기 제 1 격자 마크의 적어도 일부 및 상기 제 2 격자 마크의 적어도 일부를 포함하는 조명 영역을 갖는 계측광을 조사하는, 계측 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각의 주기 방향은, 서로 직교하고,
    상기 제 1 방향은, 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각의 주기 방향에 대해 45°의 각도를 이루는 방향인, 계측 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 계측 장치와,
    상기 계측 장치의 출력에 기초하여 상기 물체의 위치를 제어하는 위치 제어장치와,
    상기 물체에 에너지 빔을 조사하여 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치를 구비하는, 노광 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 계측 장치를 구비하고,
    상기 계측 장치의 출력에 기초하여 상기 물체의 위치를 제어하면서, 상기 물체에 에너지 빔을 조사하여 상기 물체에 소정의 패턴을 형성하는, 노광 장치.
  22. 물체에 에너지 빔을 조사하여, 상기 물체에 소정의 패턴을 형성하는 노광 장치로서,
    제 1 방향으로 이동하는 상기 물체에 형성된 격자 마크에 대해 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하는 조사계와, 상기 제 1 방향으로 이동하는 물체에 대향 가능한 대물 광학 소자를 포함하는 대물 광학계와, 상기 대물 광학계를 개재하여 상기 계측광의 상기 격자 마크로부터의 회절광을 수광하는 수광계를 갖는 마크 검출계를 구비하고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 조사계로부터의 상기 계측광의 광로가 형성된 제 1 영역과, 광학 요소가 형성된 제 2 영역을 갖고,
    상기 격자 마크에서 생성된 회절광은, 상기 대물 광학 소자의 상기 광학 요소에 의해 상기 수광계를 향하여 편향, 또는 회절되고,
    상기 마크 검출계의 검출 결과에 기초하여, 상기 물체의 위치가 제어되는, 노광 장치.
  23. 제 22 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 것과,
    노광된 상기 기판을 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  24. 물체에 형성된 격자 마크의 위치 정보를 계측하는 계측 방법으로서,
    상기 물체에 대향 가능한 대물 광학 소자를 포함하는 대물 광학계의 하방에서, 제 1 방향으로 상기 물체를 이동시키는 것과,
    이동하는 상기 물체의 상기 격자 마크에 대해 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하는 것과,
    상기 대물 광학계를 개재하여 상기 계측광의 상기 격자 마크로부터의 회절광을 수광계에서 수광하는 것과,
    상기 수광계의 출력에 기초하여 상기 격자 마크의 위치 정보를 구하는 것을 포함하고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 계측광의 광로가 형성된 제 1 영역과는 상이한 제 2 영역 내에 형성된 광학 요소에 의해, 상기 격자 마크에서 생성된 상기 회절광을, 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절하는, 계측 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 회절광을, 상기 대물 광학계의 광축에 평행하게 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절하는, 계측 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 대물 광학계는, 상기 대물 광학 소자를 개재하여 상기 격자 마크로부터의 회절광 중 0 차 광을 감쇠시킴과 함께, 상기 0 차 광 이외의 광을 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절시키는, 계측 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역에서 표면 상태가 광학적으로 상이한, 계측 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자에 있어서, 상기 제 1 영역의 주위에 상기 제 2 영역이 배치되는, 계측 방법.
  29. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에 있어서 상기 격자 마크로부터의 회절광 중 0 차 광이 감쇠되고,
    상기 제 2 영역에 있어서 상기 0 차 광 이외의 광이 상기 수광계를 향하여 편향 또는 회절되는, 계측 방법.
  30. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향에 평행한 방향에 관해서 상기 제 1 영역의 일측에 제 1 광학 요소가 형성되고, 상기 제 1 영역의 타측에 제 2 광학 요소가 형성되는, 계측 방법.
  31. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향에 따른 방향으로 소정 피치로 배치된 복수의 격자선을 포함하는, 계측 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 격자선의 피치는, 상기 격자 마크의 격자 피치의 1/n (n 은 자연수) 인, 계측 방법.
  33. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향에 따른 방향으로 소정간격으로 배치되고, 각각에 대응하는 파장의 회절광을 굴절시켜 상기 수광계를 향하여 편향하는 복수의 프리즘 요소를 포함하는, 계측 방법.
  34. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 격자 마크의 주기 방향에 따른 방향으로 소정간격으로 배치되고, 각각에 대응하는 파장의 회절광을 굴절시켜 상기 수광계를 향하여 반사하는 복수의 미러 요소를 포함하는, 계측 방법.
  35. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 광학 소자를 상기 대물 광학계의 광축 둘레로 회전시키는 것을 추가로 포함하는, 계측 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 회전시키는 것으로는, 계측 대상의 상기 격자 마크의 격자의 주기 방향에 따라 상기 대물 광학 소자의 상기 광축 둘레 방향의 위치를 제어하는, 계측 방법.
  37. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격자 마크는, 상기 제 1 방향과 상이하고 또한 서로 상이한 방향을 각각의 주기 방향으로 하는 제 1 격자 마크 및 제 2 격자 마크를 포함하고,
    상기 조사하는 것으로는, 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크에 대해 상기 계측광을 상기 제 1 방향으로 주사하면서 조사하고,
    상기 수광하는 것으로는, 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각으로부터의 회절광을 수광하고,
    상기 구하는 것으로는, 상기 수광계의 출력에 기초하여 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각의 위치 정보를 구하는, 계측 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크는, 상기 제 1 방향과 교차하는 방향으로 인접하여 배치되는, 계측 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 조사하는 것으로는, 상기 제 1 격자 마크에 대해 제 1 계측광을 조사함과 함께, 상기 제 2 격자 마크에 대해 상기 제 1 계측광과는 상이한 제 2 계측광을 조사하는, 계측 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 조사하는 것으로는, 상기 제 1 계측광 및 상기 제 2 계측광을 동기하여 상기 제 1 방향으로 주사하는, 계측 방법.
  41. 제 37 항에 있어서,
    상기 조사하는 것으로는, 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크에 대해, 상기 제 1 격자 마크의 적어도 일부 및 상기 제 2 격자 마크의 적어도 일부를 포함하는 조명 영역을 갖는 계측광을 조사하는, 계측 방법.
  42. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각의 주기 방향은, 서로 직교하고,
    상기 제 1 방향은, 상기 제 1 격자 마크 및 상기 제 2 격자 마크 각각의 주기 방향에 대해 45°의 각도를 이루는 방향인, 계측 방법.
  43. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재된 계측 방법을 이용하여 물체에 형성된 격자 마크의 위치 정보를 계측하는 것과,
    상기 계측된 상기 격자 마크의 위치 정보에 기초하여 상기 물체의 위치를 제어하면서, 상기 물체를 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  44. 제 43 항에 기재된 노광 방법을 이용하여 기판을 노광하는 것과,
    노광된 상기 기판을 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  45. 삭제
  46. 삭제
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