JP2015005542A - 光源装置、およびリソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源から複数の光束を取得する場合、光源の出力に存在する光源自身によるけられで、生じる陰影光束による影響を低減させる必要があった。【解決手段】 光源装置は、中心領域に陰影部分を有する光束を射出する光源ユニットと、光源ユニットからの光束を、中心領域に陰影部分を有しない２つ以上の光束を含む複数の光束に分離する分離ユニットと、分離ユニットからの前記２つ以上の光束の各々を導光する導光ユニットと、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は光源装置、および光源装置を有するリソグラフィ装置に関する。

フォトリソグラフィ技術を用いて半導体デバイスや液晶デバイスを製造するために、従来からリソグラフィ装置が使用されている。リソグラフィ装置は、デバイスの回路パターンを基板上に形成するために使用され、セカンドレイヤー以降の回路パターンの形成では、基板上の回路パターンの周辺に形成されているマークを観察して、その位置を検出し、検出結果に基づいて基板を位置合わせして新たな回路パターンを形成する。

特許文献１には、リソグラフィ装置において対象物を観察するための光学顕微鏡が記載され、対象物を照明するための光源装置としてハロゲンランプユニットを用いることが記載されている。楕円鏡と電極を有するハロゲンランプユニットは、電極自体により楕円鏡で反射した光束の一部が遮られるため、ハロゲンランプユニットから射出される光束の中心領域に陰影部分（陰影光束）が生じてしまう。そのため、観察領域の中心付近で照度低下を招いてしまい対象物を観察し難くなる。そこで特許文献１では、ハロゲンランプユニットからの光束を、観察領域を照明するための照明光学系の光軸に対して傾けたり、あるいは、照明光学系に同光束を導くためのオプティカルファイバーの光軸に対して傾けて、入射させている。

特開平９−９６７６３号公報

光源装置の使用形態によっては、複数の光束が必要になる場合がある。例えば、リソグラフィ装置において、複数の光学顕微鏡（マーク位置検出装置）を設ける場合には、顕微鏡毎に照明用の光束が必要となる。

特許文献１の構成によれば、陰影光束が観察領域の中心付近に照射されないため、陰影光束による中心付近の照度低下を軽減することが可能であるが、光源装置から射出される光束は１つである。そのため、光源装置を複数用意する、もしくは、光束を分離することが考えられる。しかしながら、後者の場合、特許文献１ではハロゲンランプユニットからの光束の多くは照明光学系もしくはオプティカルファイバーの前段で遮られるため、単純に光源装置からの１つの光束を２以上に分離したのでは、エネルギー効率の点で不利である。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、エネルギー効率の点で有利な、複数の光束を射出可能な光源装置、およびそれを用いたリソグラフィ装置を提供することを目的としている。

本発明の光源装置は、中心領域に陰影部分を有する光束を射出する光源ユニットと、
光源ユニットからの光束を、中心領域に陰影部分を有しない２つ以上の光束を含む複数の光束に分離する分離ユニットと、分離ユニットからの前記２つ以上の光束の各々を導光する導光ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、エネルギー効率の点で有利であり、複数の光束を射出可能な光源装置、およびそれを用いたリソグラフィ装置を提供することができる。

実施例１に係る光源装置を示す図 光源ユニットを示す図 （ａ）実施例１に係る２つの反射面を有する反射部材の三面図、（ｂ）実施例１の変形例に係る２つの反射面を有する反射部材の三面図 実施例１に係る４つの反射面を有する反射部材の三面図 （ａ）実施例２に係る光源装置の概略を示す図、（ｂ）実施例２に係る反射部材の三面図 （ａ）実施例３に係る光源装置の概略を示す図、（ｂ）実施例３に係る反射部材の三面図 実施例４に係るリソグラフィ装置を示す図 ウエハ及びウエハステージ上のアライメントマーク、基準マークを示す図 実施例４に係るアライメント検出系を示す図 実施例５に係るリソグラフィ装置を示す図 実施例６に係るインプリント装置を示す図 実施例６に係るアライメント検出系を示す図

（実施例１）
図１は、実施例１に係る光源装置の概略図である。光源装置１は、中心領域に陰影光束を有する光束（光線束）ＬＢ０を射出する光源ユニット２と、光源ユニット２からの光束ＬＢ０を２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２に分離するミラーユニット６（分離ユニット）、分離された光束を平行化するためのコリメータレンズ８ａ，８ｂ、視野絞り（遮光部材）９ａ，９ｂとを備える。

図２は、光源ユニット２の構成を示す図である。光源ユニット２は、コイル状に捲回されたフィラメント３を有するハロゲンランプ４と、回転楕円面を有する凹面鏡５（鏡）を含む。フィラメント３から射出した光束は、凹面鏡５で反射し、凹面鏡５の開口５ａから射出する。ハロゲンランプ４の輝点３’は凹面鏡５の第１焦点位置ＦＰ１に一致しており、凹面鏡５で反射した光束ＬＢ０は図１に示す第２焦点位置ＦＰ２に集光される。一点鎖線Ａは光源ユニット２の光軸を示し、凹面鏡５の中心軸（回転楕円面の場合には回転軸）に一致する。なお、上述の光源ユニットは一例であり、凹面鏡５ａとして放物面鏡を用いてもよく、また、放物面鏡からの光束を集光レンズにより集光させる構成であってもよい。

このような構成において、凹面鏡５により集光される光束ＬＢ０の一部がハロゲンランプ４自体で遮られてしまうため、集光する光束の中心領域に、外周部分よりも照度が低い陰影が生じてしまう。つまり、光源ユニット２から射出される光束ＬＢ０は、光束ＬＢ０の中心領域に陰影光束（中心領域を囲む外周領域よりも照度が低い陰影部分）を有する。仮に、実施例１の光源装置を顕微鏡に使用し、この光束ＬＢ０をそのまま使用してマークを観察してその位置を検出すると、観察領域の中心付近で照度が低下してしまうため、検出精度が悪化してしまう。

この検出精度の悪化を抑えるために、光源装置１は、光束ＬＢ０の陰影光束が、ミラーユニット６の所定の位置に向けて射出され、照射されるように構成される。

図３（ａ）は、ミラーユニット６の三面図（正面図、平面図、側面図）を示す。ミラーユニット６は、互いに所定の角度をなす２つの反射面６ａ（第１反射面），６ｂ（第２反射面）を有する。図では、反射面６ａが中心軸に対してなす角度をα、反射面６ｂが中心軸に対してなす角度をβとしている。本実施例ではα＝β＝１３５°とするが、角度α、βの値は適宜設定してよく、αとβの値は異なっていてもよい。ミラーユニット６の母材の材質は、例えば石英ガラス、ＢＫ７などであり、反射面に例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒなどの金属によるコーティングを施している。母材の材質を金属として、反射面のコーティングを不要としてもよい。

光束ＬＢ０はミラーユニット６に照射（照射領域を点線で示す）され、光束ＬＢ０の陰影光束（照射領域を斜線で示す）は、２つの反射面６ａ，６ｂが接する境界線（境界部分）上に照射（境界部分に向けて射出）される。光束ＬＢ０は、ミラーユニット６により分離され、反射面６ａにより反射された一部の光束ＬＢ１は図中左方向へ導かれ、反射面６ｂにより反射された一部の光束ＬＢ２は図中右方向へ導かれる。各光束ＬＢ１，ＬＢ２は、中心領域に陰影光束を有さず、中心から離れた位置（外周領域）に陰影光束を有する。つまり、ミラーユニット６は、光束ＬＢ０を分離するとともに、光束ＬＢ０の陰影光束を中心領域から外周領域にシフトさせる機能を有する。外周領域は、視野絞り９ａ，９ｂにより遮光できる部分、あるいはマークの位置の検出に影響がない部分であることが好ましい。なお、ミラーユニット６の反射面６ａ，６ｂは平面ではなく曲面であってもよい。

図３（ｂ）に示す変形例のように、基台１７と、反射面を有する反射板１８ａ，１８ｂとを有するミラーユニット１６としてもよい。反射板１８ａ，１８ｂは、例えば、メカクランプや締結、接着により基台１７に固定される。この場合、陰影光束は、反射板１８ａ，１８ｂの反射面の間に照射される。図３（ａ），（ｂ）のいずれの構成も、光束ＬＢ０の陰影光束は、各反射面の端部に照射（端部に向けて射出）される。

図１において、ミラーユニット６からの光束ＬＢ１，ＬＢ２は、熱線カットフィルタ７ａ，７ｂ、コリメータレンズ８ａ，８ｂ、視野絞り９ａ，９ｂ、ミラー１０ａ，１０ｂ、波長切り換え板１１ａ，１１ｂ、集光レンズ１３ａ，１３ｂ、光ファイバ１４ａ，１４ｂを介して光源装置１の外部に導光される。熱線カットフィルタ７ａ，７ｂは光束ＬＢ１，ＬＢ２から特定の波長の光（赤外線）を除去する。コリメータレンズ８ａ，８ｂは、ミラーユニット６からの光束ＬＢ１，ＬＢ２を平行光にする。視野絞り９ａ，９ｂは、平行化された光束ＬＢ１，ＬＢ２の外周領域の光束を遮光する。ミラーユニット６により陰影光束が中心領域から外周領域にシフトされているため、視野絞り９ａ，９ｂにより陰影光束を遮光することができる。波長切り換え板１１ａ，１１ｂは複数の波長フィルタを有する円板であり、各フィルタは互いに異なる波長帯域光束を通過させる。モータ１２ａ，１２ｂにより円板を回転させて、ミラー１０ａ，１０ｂからの光束ＬＢ１，ＬＢ２が通過する波長フィルタを選択することで、用途に応じた波長の光束を得ることができる。集光レンズ１３ａ，１３ｂは、光ファイバ１４ａ，１４ｂの端部に光束を集光させる。以上の構成により、陰影光束が除去された２つの光束が光源装置１から射出される。

これらの構成は、ミラーユニット６により分離された光束ＬＢ１，ＬＢ２を光源装置の外部に導光する導光ユニットの一例である。導光ユニットは、光源装置に要求される性能や設計上の制約に応じて適宜変更してもよい。典型的には、導光ユニットは、少なくとも、視野絞り、レンズ、ミラー、光ファイバのいずれか１つの光学部材を含む。

なお、２つの光束の波長が同じでもよい場合には、熱線カットフィルタ７と波長切り換え円板１１のそれぞれを光源ユニット２とミラーユニット６の間に１つのみ配置してもよい。

また、光源ユニット２またはミラーユニット６を移動可能に支持し、互いの間隔（距離）を可変にしてもよい。この場合、光源ユニット２またはミラーユニット６、あるいは双方を、不図示のアクチュエータで駆動しうる。間隔を可変にすることで、コリメータレンズ８ａ，８ｂに入射する光のＮＡ（広がり角）や光量を変更できる。同様に、ミラーユニット２とレンズ８ａ，８ｂの間隔を可変にすることで、コリメータレンズ８ａ，８ｂに入射する光のＮＡや光量を変更できる。本実施例では、光源ユニット２からの光束ＬＢ０が集光する位置の直後にミラーユニット６を配置しているが、これに限られず、光束ＬＢ０が集光する位置よりも光源ユニット２側に配置してもよい。

本実施例では、光束ＬＢ０を２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２に分離する例を説明したが、分離される光束の数はこれに限られない。図４を用いて、変形例として、光束ＬＢ０を４つの光束ＬＢ１（第１反射面），ＬＢ２（第２反射面），ＬＢ３（第３反射面），ＬＢ４（第４反射面）に分離するミラーユニット２６を説明する。

ミラーユニット２６は、四角錐の形状であり、４つの反射面２６ａ〜２６ｄを有する。反射面２６ａが中心軸に対してなす角度をα、反射面２６ｂが中心軸に対してなす角度をβ、反射面２６ｃが中心軸に対してなす角度をγ、反射面２６ｄが中心軸に対してなす角度をδとし、本実施例ではα＝β＝γ＝δ＝１３５°としている。角度α、β、γ、δの値は適宜設定してよく、これらの角度の値は異なっていてもよい。図４において、陰影光束は、反射面２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが接する頂角（境界部分）上に照射される。

同様に、光束を３つに分離する場合には、ミラーユニットを３つの反射面を有する三角錐形状にすればよい。

分離される光束の数が３つ以上である場合には、図１における導光ユニットを光束の数に応じた数だけ用意すればよい。

本実施例ではハロゲンランプを例に説明したが、これに限られない。本発明は、陰影光束を有する光束を射出するような光源ユニットを備える光源装置に適用可能である。例えば、メタルハライドランプや水銀ランプであってもよい。

本実施例によれば、陰影光束を中心領域から除去することにより中心領域の照度低下が抑えられた複数の光束を射出することができる。また、陰影光束を中心領域から除去する機能と光源からの光束を複数の光束に分離する機能とを１つのミラーユニットが備えることで、簡易な構成で中心領域の照度低下が抑えられた複数の光束を射出することができる。簡易な構成であるメリットとして、例えば、光源装置の小型化、あるいはユニット数を減らすことによるコスト低減、あるいは組立調整がし易いことによる製造コスト低減、を図ることが可能となる。

なお、本実施例では、２つの光束ＬＢ１、ＬＢ２を２つの反射面により形成したが、１つの反射面を有するミラーユニットを代わりに設けて光束ＬＢ０を複数の光束に分離する構成にしてもよい。この場合、例えば、ミラーユニットの１つの反射面の端部に向けて陰影光束を射出し、ミラーユニットの反射面で反射された光束と、反射されずに通過した光束とを導光ユニットにより導光させればよい。

また、本実施例では、分離ユニットが反射面を有する構成について説明したが、代わりにプリズムによる屈折を利用して分離する構成としてもよい。

（実施例２）
図５は、実施例２に係る光源装置の概略図である。実施例１とはミラーユニットの構成が異なるが、それ以外の構成は同じであるとして詳細な説明を省略する。図において、導光ユニットのうちコリメータレンズ８ａ，８ｂと視野絞り９ａ，９ｂのみを図示している。

ミラーユニット３６は四角錐台（四角錐の上部を切り取ったもの）の部材であり、４つの反射面３６ａ〜３６ｄと遮光面３６ｅとを有する。光源ユニット２からの光束ＬＢ０は、ミラーユニット３６により４つの光束ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４（ＬＢ１，ＬＢ２のみを図示）に分離され、分離された光束ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４は導光ユニットにより光源装置の外部に導光される。

図５において、陰影光束は、反射面３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの間に位置する遮光面３６ｅに照射される。つまり、光源ユニット２からの光束の陰影部分は、反射面３６ａと反射面３６ｂ（反射面３６ｃと反射面３６ｄ）の間に向けて射出される。遮光面３６ｅの面積は陰影光束の照射領域よりも大きく、そのため、分離された光束ＬＢ１，ＬＢ２は陰影光束を有さない。ただし、本実施例はこれに限られず、遮光面３６ｅの面積が陰影光束の照射領域よりも小さくてもよい。この場合であっても、ミラーユニット３６により陰影光束が中心領域から外周領域にシフトされるため、実施例１と同様に視野絞り９ａ，９ｂにより陰影光束を除去することができる。遮光面３６ｅの表面には、例えば黒クロムメッキ、黒ニッケルメッキが施されており、反射率を低減させるためにつや消し処理を施すことが好ましい。

本実施例では、４つの反射面と１つの遮光面を有するミラーユニットについて説明したが、構成（例えば、ミラーユニットの形状、反射面の数）はこれに限られず、複数の反射面の間に遮光面が設けられる思想の範疇において構成を適宜変更しうる。

（実施例３）
図６は、実施例３に係る光源装置の概略図である。実施例１とはミラーユニットの構成が異なるが、それ以外の構成は同じであるとして詳細な説明を省略する。

ミラーユニット４６は、４つの反射面４６ａ（第１反射面），４６ｂ（第２反射面），４６ｃ（第３反射面），４６ｄ（第４反射面）と貫通口４６ｅを有する。光源ユニット２からの光束ＬＢ０は、ミラーユニット４６により分離され、分割された光束ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４（ＬＢ１，ＬＢ２のみを図示）は導光ユニットにより光源装置の外部に導光される。光束ＬＢ０の陰影光束は、貫通口５１ｅに向けて射出される。貫通口４６ｅの開口の面積は陰影光束の照射面積よりも大きく、陰影光束はコリメータレンズ４６ａ〜４６ｄに向けて反射されない。ただし、本実施例はこれに限られず、遮光面３６ｅの面積が陰影光束の照射領域よりも小さくてもよい。この場合であっても、ミラーユニット３６により陰影光束が中心領域から外周領域にシフトされるため、実施例１と同様に視野絞り９ａ，９ｂにより陰影光束を除去することができる。

光源ユニット２からの光束の陰影部分は、反射面４６ａと反射面４６ｂ（反射面４６ｃと反射面４６ｄ）の間に射出され、貫通口４６ｅを通過した光束は冷却板４７に照射される。冷却板４７に形成された流路に冷媒を流すことで、不要な光束による発熱を抑えることができる。また、本実施例では、さらに低温に制御された気体を供給する気体供給部４８を備える。これにより光束が通過する空間を冷却し、発熱を抑えることができる。なお、冷却板の冷却方法はこれらの方法に限られない。

また、ミラーユニット４６に貫通口４６ｅが形成されていたが、陰影光束を有する光束が通過するための経路（光束経路）が形成されていればよく、例えば、貫通口４６ｅの代わりに透過部材を設けてもよい。

本実施例では、４つの反射面と１つの貫通口を有するミラーユニットについて説明したが、構成（例えば、ミラーユニットの形状、反射面の数）はこれに限られず、複数の反射面の間に光束が通過あるいは透過する部分が設けられる思想の範疇において構成を適宜変更しうる。

（実施例４）
つづいて、上述の実施例１に係る光源装置を備えるリソグラフィ装置の例を説明する。リソグラフィ装置は、半導体デバイスまたは液晶デバイス、あるいはＭＥＭＳを製造するための製造装置群の一つであり、ステッパあるいはスキャナのいずれのタイプであってもよい。また、リソグラフィ装置は、光を用いて露光する装置に限られず、荷電粒子線を用いて直接パターンを描画する装置やインプリント装置であってもよい。本実施例では、スキャナタイプの半導体露光装置の例を説明する。

図７は、半導体露光装置を示す図である。露光装置１００は、レチクル１０１（原版）を移動させるレチクルステージ１０２、ウエハ１０３（基板）を移動させるウエハステージ１０４、レチクル１０１を照明する照明光学系１０５、レチクル１０１に形成された回路パターン（以下、パターンと称する）の像をウエハ上に投影する投影光学系１０６を備える。また、ウエハ１０３の表面の位置（高さ）を検出するフォーカス検出系１０７と、マーク（詳細は後述する）の位置を検出するアライメント検出系（マーク位置検出装置）１０８，１０９，１１０と、上述した実施例１の光源装置１と、制御部１１１を備える。

以下の説明において、投影光学系１０６の光軸方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とする。レチクル１０１とウエハ１０３が露光のために走査する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θ_Ｘ、θ_Ｙ及びθ_Ｚ方向とする。

レチクルステージ１０２は、レチクル１０１を搭載する天板と、天板を移動させるためのリニアモータと、天板の位置を計測するための干渉計１１２とを備える。干渉計１１２は、天板上に配置されたミラー１１３に計測光を照射し、ミラー１１３からの反射光と参照光とを干渉させて得られる干渉信号に基づいて天板の位置を計測する。計測結果にもとづいてリニアモータを制御することで、天板を位置決めすることができる。位置決め方向は、典型的には、Ｘ、Ｙ軸方向、θ_Ｚ方向であるが、これに限られない。また、リニアモータに代えて他の駆動手段（例えば、ボールねじ＋回転モータ）を用いてもよく、干渉計に代えて他の位置計測手段（例えば、リニアエンコーダ）を設けてもよい。

ウエハステージ１０４は、ウエハ１０３を搭載する天板と、天板を移動させるためのリニアモータと、天板の位置を計測するための干渉計１１４ａ，１１４ｂとを備える。干渉計１１４ａ，１１４ｂは、天板上に配置されたミラー１１５に計測光を照射し、ミラー１１３からの反射光と参照光とを干渉させて得られる干渉信号に基づいて天板の位置を計測する。干渉計１１４ａは、天板のＸ、Ｙ軸方向、θｚ方向の位置を計測するために用いられ、干渉計１１４ｂは、天板のＺ軸方向、θｘ、θｙ方向の位置を計測するために用いられる。計測結果にもとづいてリニアモータを制御することで、天板を位置決めすることができる。位置決め方向は、典型的には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向、θｘ、θｙ、θ_Ｚ方向であるが、これに限られない。また、リニアモータに代えて他の駆動手段（例えば、ボールねじと回転モータの組み合わせ）を用いてもよく、干渉計に代えて他の位置計測手段（例えば、リニアエンコーダ）を設けてもよい。

照明光学系１０５は、ハエの目レンズ、コリメータレンズ、遮光板を含み、レチクル１０１を均一な照度分布のスリット光で照明するように構成される。

投影光学系１０６は、複数のレンズを含み、レチクル１０１のパタ−ンを所定の倍率βでウエハ３に投影するように構成される。倍率βは、例えば１／４あるいは１／５である。

フォーカス検出系１０７は、ウエハ１０３の表面に斜め上方から光を照射する照射光学系と、ウエハ１０３からの反射光を受光する受光光学系と、を備える。受光光学系はＣＣＤなどの光電変換素子を有する。ウエハ１０３表面のＺ軸方向の位置は、このフォーカス検出系１０７を用いて検出される。フォーカス検出系１０７の検出結果に基づいてウエハステージ１０４をＺ軸方向、θｘ、θｙ方向に駆動することで、投影光学系１０６のベストフォーカス位置にウエハを位置決めすることができる。

制御部１１１は、プロセッサ、メモリが搭載された回路基板を含む。典型的には、露光装置は、メインコントローラと呼ばれる回路基板と、露光装置を構成するユニット毎に専用の回路基板とを備え、これらの回路基板間で信号の送受信を行うように構成される。ユニットとして、例えば、レチクルステージ１０２、ウエハステージ１０４、照明光学系１０５、投影光学系１０６、アライメント検出系１０８，１０９，１１０などが挙げられる。メインコントローラは、専用回路基板との間で信号の送受信及び露光装置のシーケンス動作の制御を行い、専用回路基板は各ユニットとの間で信号の送受信及びユニットに応じた演算処理を行う。本実施例の制御部１１１は、メモリに予め記憶されたプログラムをプロセッサが実行する、いわゆる組み込みシステムにより制御を実現している。しかしながら、ソフトウェアを用いずに、電子回路や機械的なハードウェアのみで制御を実現してもよい。なお、上述した制御部１１１の構成は一例であり、この構成に限られるものではない。例えば、複数の回路基板を設けずに１つの回路基板により制御を実現してもよい。

上述の構成を用いて、照明光学系１０６を用いてレチクル１０１を照明しながら、レチクルステージ１０２とウエハステージ１０４とを同期して走査移動させることで、ウエハ１０３上にレチクル１０１のパターンが形成される。本明細書において「ウエハ上にパターンが形成される」とは、ウエハ１０３上に凹凸のパターンが形成されるものに限定されず、ウエハ１０３上に塗布された感光剤の感光により潜像パターンが形成されるものを含む。

以下、アライメント検出系１０８，１０９，１１０により検出されるマークの配置と、アライメント検出系１０８，１０９，１１０の構成および動作について説明をする。

図８は、ウエハステージ１０４上及びウエハ１０３上に形成されたマークを示す図である。ウエハステージ１０４上には複数の基準プレート１１６が設けられ、基準プレート１１６の表面の高さはウエハ１０３の表面とほぼ同じ高さである。各基準プレート１１６は、基準マークＭＷＡ、ＭＷＢを有する。図８のウエハ１０３は、セカンドレイヤー以降のパターンの形成のために搬入されたウエハであり、ウエハ上には、既にパターンとアライメントマークＭＷが形成されている。以下、パターンが形成されている領域をパターン領域ＳＡと称する。アライメントマークＭＷは、パターン領域ＳＡの周辺に形成されている。

アライメント検出系１０８は、レチクル１０１上に形成されているアライメントマークＭＲと、基準マークＭＷＡのＸＹ方向における位置を検出する。アライメント検出系１０８は、アライメントマークＭＲ及び基準マークＭＷＡを照明する照明部（不図示）と、アライメントマークＭＲ及び基準マークＭＷＡからの反射光を検出する検出部（不図示）を備える。照明部は、好適には、露光用光源からの光を導光するレンズ、ミラーを含む。検出部は、好適には、ＣＣＤなどの光センサを備える。照明部からの照明光は、投影光学系１０６を介して基準マークＭＷＡに照射される。露光用光源からの光を用いることで、投影光学系１０６により生じる色収差の影響を軽減できる。このアライメント検出系１０８は、投影光学系１０６を介して基準マークＭＷＡを検出するため、ＴＴＬ−ＡＡ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ ＡｕｔｏＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式と称される。

アライメント検出系１０８は、両マークのＸＹ方向における相対位置を検出可能であることに加えて、投影光学系１０６のベストフォーカス位置を検出可能であってもよい。ウエハステージ１０４のＺ軸方向位置を変えながら基準マークＭＷＡからの反射光を検出し、検出結果のコントラスト値がピークとなるＺ軸方向位置を特定することで、投影光学系１０６のベストフォーカス位置が検出できる。検出されたベストフォーカス位置は、フォーカス検出系１０７において基準として使用される。

上述のアライメント検出系１０８は、アライメントマークＭＲ及び基準マークＭＷＡからの反射光を検出しているが、アライメントマークＭＲ及び基準マークＭＷＡからの透過光を検出してもよい。その場合には、基準マークＭＷＡの下方に光量を検出可能な光センサを配置すればよい。露光用光源からの光をアライメントマークＭＲ、基準マークＭＷＡに照射し、ウエハステージ１０４を移動させながら透過光を検出することで、アライメントマークＭＲと基準マークＭＷＡの位置の相対位置を検出する。

アライメント検出系１０９，１１０は、アライメントマークＭＷと、基準マークＭＷＡの位置を検出する。図９は、アライメント検出系１０９の詳細を示す図である。アライメント検出系１１０は、同様の構成であるものとして説明を省略する。

アライメント検出系１０９は、リレー光学系５１と、開口絞り５３と、照明光学系５４と、偏向ビームスプリッタ５５と、λ／４板５６と、対物レンズ５７と、リレーレンズ５８と、結像光学系５９，６１と、光学部材６０と、ＣＣＤなどの撮像素子６２を含む。

光源装置１からの光束は、光ファイバ１９ａを介して、リレー光学系５１に導光される。開口絞り５３は、アライメント検出系１０９の瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に位置する。開口絞り５３として、照明σが異なる複数の開口絞りを切換可能に構成してもよい。開口絞り５３からの光束は、照明光学系５４を介して偏光ビームスプリッタ５５に導光される。偏光ビームスプリッタ５５により反射されたＳ偏光光はλ／４板により円偏光にされ、対物レンズ５７を介してアライメントマークＭＷをケーラー照明する。アライメントマークＭＷからの反射光（回折光、散乱光を含む）は、対物レンズ５７を介してλ／４板に導光され、λ／４板によりＰ偏光に変換される。偏光された光束は、偏光ビームスプリッタ５５を透過し、リレーレンズ５８に導光される。そして、結像光学系５９，６１により撮像素子６２の撮像面にアライメントマークＭＷの像が結像される。光学部材６０は、コマ収差を調整するために使用される。以上の構成により、アライメントマークＭＷの位置を検出できる。同様の方法で、基準マークＭＷＡの位置も検出できる。

アライメント検出系１０８の周辺もしくは内部には、さらに、アライメントマークＭＷＡのＺ軸方向位置を検出するためのアライメント用のフォーカス検出系（不図示）が設けられる。アライメント用のフォーカス検出系は、フォーカス検出系１０７と同様の構成であってもよい。アライメント用のフォーカス検出系を用いることで、アライメント検出系１０９のベストフォーカス位置にアライメントマークＭＷＡを位置決めすることができる。

アライメント検出系１０８の検出結果とアライメント検出系１０９の検出結果とに基づいて、レチクル１０１上のアライメントマークＭＲとウエハ１０３上のアライメントマークＭＷの相対位置を検出することが可能となる。この検出結果にもとづいてレチクルとウエハの位置合わせをすることで、ウエハ１０３のパターン領域にレチクル１０１のパターンを正確に重ね合わせて形成することができる。なお、上述の説明では、アライメントマークＭＷＡを用いたが、アライメントマークＭＷＢを用いてもよい。

本実施例では、２つのアライメント検出系１０９，１１０を備える。例えば、３つの基準プレート１１５のうち使用される基準プレート、あるいは使用される順番に応じて、２つのアライメント検出系の使用を切り替えることで、アライメント工程におけるウエハステージ１０４の駆動量を小さくし、アライメント工程に要する時間を短縮できる。使用される基準プレートや、使用される順番は、例えば、インターフェースを介してユーザが入力した情報に基づいて制御部１１１が設定しうる。

さらに、実施例１の光源装置１から射出される２つの光束を光ファイバ１９ａ，１９ｂを介してアライメント検出系１０９，１１０に導光することで、各々のアライメント検出系に対して１つずつ光源装置を設けた場合に比べて、露光装置の製造コストもしくは稼働コストを低減することができる。また、本実施例では、陰影光束に対して両側の光束を使用可能するため、一方の側の光束のみを使用する場合に比べて、エネルギー効率の点で有利である。

通常、搬入されたウエハ１０３上には透明層などの層が形成されており、単色光をアライメント検出系１０９，１１０の光源に用いると干渉縞によって計測誤差が大きくなってしまう。本実施例では、アライメント検出系１０９，１１０の光源装置として、ハロゲンランプの広帯域波長の光を使用することによって、単色光に比べて高精度な検出ができる。

本実施例では、アライメント検出系１０８の光源として露光用の光源を用いているが、色収差の影響が許容できるのであれば、光源装置１からの２つの光束をアライメント検出系１０８とアライメント検出系１０９に用いてもよい。また、光源装置１から３つ以上の光束を射出させる場合には、１つの光源装置からの光束をアライメント検出系１０８，１０９，１１０のアライメント検出系に用いてもよい。なお、実施例２または実施例３に記載の光源装置を用いてもよい。

（実施例５）
つづいて、上述の実施例１に係る光源装置を備える露光装置の別の例を説明する。実施例４とは、アライメント検出系が異なる。実施例４と同じ構成については、詳細な説明を省略する。

露光装置１５０は、アライメント検出系（マーク位置検出装置）１０８，１０９，１１７，１１８を備える。アライメント検出系１０８，１０９の構成は実施例３と同様であるとして説明を省略する。

アライメント検出系１１７，１１８は、アライメントマークＭＷと、基準マークＭＷＡの位置を検出する。アライメント検出系１１７によりＸ方向用のマークを、アライメント検出系１１８によりＹ方向用のマークを検出する。

このような構成により、アライメント検出系１０９を用いてプリアライメント（低精度計測）を行い、アライメント検出系１１７，１１８を用いてファインアライメント（高精度計測）を行うことができる。高精度用と低精度用のアライメント検出系を個別に設けることによって、各々のアライメント検出系を小型かつ低コストにすることができる。

光源装置１からの３つの光束をアライメント検出系１１７，１１８，１０９に光ファイバ１９ａ，１９ｂ，１９ｃを介して導光することで、各々のアライメント検出系に対して１つずつ光源装置を設けた場合に比べて、露光装置の製造コストもしくは稼働コストを低減することができる。

本実施例では３つの光束を用いたが、２つの光束を射出可能な光源装置１からの光束をアライメント検出系１１７とアライメント検出系１１８に用いてもよい。なお、実施例２または実施例３に記載の光源装置を用いてもよい。

（実施例６）
図１１は、インプリント装置を示す図である。インプリント装置２００は、ウエハ２０３上に塗布された樹脂（未硬化樹脂）と凹凸パターンを有するモールド２０１（型）とを接触させた状態で樹脂を硬化させることによって、基板上に樹脂のパターンを形成する装置である。本実施例の装置は光硬化方式であるが、熱硬化方式であってもよい。以下の説明において、ウエハ２０３の表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とし、当該平面に直交する軸をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θ_Ｘ、θ_Ｙ及びθ_Ｚ方向とする。

インプリント装置２００は、モールド保持部２０２と、ウエハ２０３を保持して移動するウエハステージ２０４と、ウエハ２０３上に樹脂を塗布する塗布部２０５と、樹脂を硬化させる光を照射する照射部２０６と、アライメント検出系（マーク位置検出装置）２０７ａ，２０７ｂを備える。

モールド２０１は、凹凸パターンが形成されたパターン部２０１ａを有する。モールド２０１は、照射部２０６からの光に対して透過性を有する。モールド２０１の材質として、例えば石英が用いられる。ウエハ２０３は、例えば、単結晶シリコンからなる基板である。

モールド保持部２０２は、真空吸着力や静電力を利用してモールド２０１を保持する。不図示の駆動機構を用いてモールド保持部をＺ軸方向に移動させることで、モールド２０１のパターン部とウエハ２０２上の樹脂とを接触させることができる。また、モールド２０１を変形させてパターン部の形状を補正する補正機構を備える。補正機構は、例えば、モールド２０１の側面に力を付与する複数のアクチュエータを備える。

ウエハステージ２０４は、ウエハ１０３を搭載する天板と、天板を移動させるためのリニアモータと、天板の位置を計測するための干渉計１１４ａ，１１４ｂとを備える。干渉計１１４ａ，１１４ｂは、天板上に配置されたミラー１１５に計測光を照射し、ミラー１１３からの反射光と参照光とを干渉させて得られる干渉信号に基づいて天板の位置を計測する。干渉計１１４ａは、天板のＸ、Ｙ軸方向、θｚ方向の位置を計測するために用いられ、干渉計１１４ｂは、天板のＺ軸方向、θｘ、θｙ方向の位置を計測するために用いられる。計測結果にもとづいてリニアモータを制御することで、天板を位置決めすることができる。位置決め方向は、典型的には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向、θｘ、θｙ、θ_Ｚ方向であるが、これに限られない。また、リニアモータに代えて他の駆動手段（例えば、ボールねじ＋回転モータ）を用いてもよく、干渉計に代えて他の位置計測手段（例えば、リニアエンコーダ）を設けてもよい。

塗布部２０５は、ウエハ２０１上に樹脂（未硬化樹脂）を塗布する。樹脂は、光硬化性樹脂である。なおインプリント装置が塗布部２０５を備えない構成でもよい。この場合には、インプリント装置２００の外でウエハ２０１上に樹脂が塗布される。

照射部２０６は、光を射出する光源と、光源からの光を導光する複数の光学素子とを含む。光源は、例えば、高圧水銀ランプ、各種エキシマランプ、エキシマレーザー、発光ダイオ−ドのいずれかを含む。本実施例では、紫外線を射出するものとする。複数の光学素子は、パターン部２０１ａを所定の形状の均一な光で照明するように構成される。複数の光学素子を用いて照射領域を制限にすることで、光の照射に伴うモールドあるいはウエハの熱変形を抑えることができる。さらに、不要な光が硬化させる必要のない樹脂を硬化させることを防止することができる。

アライメント検出系２０７ａ，２０７ｂは、モールドに形成されたアライメントマークＭＭＡ，ＭＭＢと、ウエハに形成されたアライメントマークＭＷ１，ＭＷ２とのＸＹ方向における相対位置を検出する。これにより、モールド２０１とウエハ２０３とを位置合わせすることが可能となる。アライメント検出系２０７ａ，２０７ｂはＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動可能に支持され、不図示の駆動機構によって駆動される。これにより、アライメントマークを計測する際にモールド２０１の上方にアライメント検出系の一部を移動させ、それ以外のときにはモールド２０１の上方から退避させておくことができる。図１１では、２つのアライメントマークＭＷＡ，ＭＷＢと２つのアライメント検出系２０７ａ，２０７ｂが設けられているが、パターン部２０１ａの形状を補正する場合、アライメントマーク及びアライメント検出系を３つ以上設けてもよい。

図１２は、アライメント検出系２０７ａの詳細を示す図である。アライメント検出系２０７ｂは、同様の構成であるものとして説明を省略する。図において、ウエハ２０３のアライメントマークＭＷ１とモールド２０１のアライメントマークＭＭＡが近接した状態を示す。これらのアライメントマークは、例えば、回折格子で構成される。

アライメント検出系２０７ａは、照明光学系７１と、結像光学系７２と、撮像素子７３を含む。照明光学系７１は、レンズ７４，７６、プリズム７５を含む。光源装置１からの光束は、光ファイバ１９ａ、照明光学系７１を介してアライメントマークＭＭＡ、ＭＷ１に導かれ、これによりアライメントマークＭＭＡ、ＭＷ１は照明される。結像光学系７２はレンズ７６，７７を含む。結像光学系７２は、アライメントマークＭＭＡ、ＭＷ１からの回折光の干渉により生じる干渉縞（モアレ縞）を撮像素子７３上に結像させる。撮像素子として、例えばＣＣＤやＣＭＯＳが用いられる。照明光学系７１と結像光学系７２は光学素子の一部を共有しており、照明光学系７１は結像光学系の光軸上に光束を導いている。プリズム７５は、照明光学系７１と結像光学系７２の瞳面もしくはその近傍に配置されている。プリズム７５は、２つの光学部材が貼り合わされており、その貼り合わせ面において反射膜７５ａが設けられている。反射膜７５ａは、照明光学系７１の瞳面の周辺部分の光を反射し、照明光学系の瞳強度分布形状を規定する開口絞りとして機能する。また、反射膜７５ａは、結像光学系７２の瞳の大きさ（あるいはＮＡ）を規定する開口絞りとしても機能する。プリズム７５に代えて、貼り合わせ面に半透膜を有するハーフプリズム、あるいはプリズムではなく表面に反射膜を成膜した板状の光学素子を用いてもよい。照明光学系７１あるいは結像光学系７２の瞳形状を変更するために、異なる形状の開口絞りとして機能するプリズムを切り換え可能にしてもよい。切り替え機構として、複数のプリズムを保持するターレットやスライド機構を用いることができる。

インプリント装置２００は、制御部２０８を備える。制御部２０８は、プロセッサ、メモリが搭載された回路基板を含む。制御部２０８は、装置（ユニット）毎に専用の回路基板を構成してもよく、単一の回路基板により構成してもよい。ユニットとして、例えば、ウエハステージ２０４、照射部２０６、塗布部２０５、アライメント検出系２０７ａ，２０７ｂなどが挙げられる。制御部２０８は各装置と信号の送受信を行うとともに、所定の演算処理を行う。本実施例ではメモリに予め記憶されたプログラムをプロセッサが実行する、いわゆる組み込みシステムにより制御を実現している。しかしながら、ソフトウェアを用いずに、電子回路や機械的なハードウェアのみで制御を実現してもよい。例えば、複数の回路基板を設けずに１つの回路基板により制御を実現してもよい。

本実施例によれば、実施例１の光源装置１から射出される２つの光束を光ファイバ１９ａ，１９ｂを介してアライメント検出系２０７ａ，２０７ｂに導光することで、各々のアライメント検出系に対して１つずつ光源装置を設けた場合に比べて、露光装置の製造コストもしくは稼働コストを低減することができる。

また、アライメント検出系を３つ以上配置する場合には、３つ以上の光束を射出する光源装置からの光束を各アライメント検出系に用いてもよい。なお、実施例２または実施例３に記載の光源装置を用いてもよい。

上述のインプリント装置を用いたインプリント処理フローを説明する。制御部２０８は、インプリント処理フローを実行するように各装置を制御する。

不図示の基板搬送部がウエハ２０３をウエハステージ２０４上に搬送する。ウエハステージ２０４は、搬送されたウエハ２０３を吸着して保持する。ウエハステージ２０４は、ウエハ２０３を塗布部２０５の塗布位置に移動させる。塗布部２０５は、ウエハ２０３上に樹脂を塗布する（塗布工程）。ウエハステージ２０４は、ウエハ２０３をモールド２０１のパターン部２０１ａに対向する位置に移動させる。モールド保持部２０２を駆動する駆動機構は、モールド保持部２０２を駆動し、ウエハ２０３上の樹脂とモールド２０１のパターン部２０１ａとを接触させる（押型工程）。この接触により、パターン部２０１ａの凹部に樹脂が充填される。アライメント検出系２０７ａ，２０７ｂを駆動する駆動機構は、アライメント検出系２０７ａ，２０７ｂを、アライメントマークＭＷ１，ＭＷ２とアライメントマークＭＭＡ，ＭＭＢを検出可能な位置に移動させる。アライメント検出系２０７ａ，２０７ｂは、アライメントマークＭＷ１とアライメントマークＭＭＡの相対位置、アライメントマークＭＷ２とアライメントマークＭＭＢの相対位置を検出する。アライメント検出系２０７ａ，２０７ｂの検出結果に基づいて、ウエハステージ２０４を駆動する。アライメント検出系２０７，２０７ｂの検出結果からアライメントマークＭＷ１，ＭＷ２とアライメントマークＭＭＡ，ＭＭＢの相対位置が許容範囲内になったことが検知されると、駆動機構はアライメント検出系２０７ａ，２０７ｂを退避させる。照射部２０５が樹脂に光を照射し、樹脂を硬化させる（硬化工程）。モールド保持部２０２を保持する駆動機構は、モールド２０１を駆動し、モールド２０１のパターン部２０１ａと硬化された樹脂とを引き離す（離型工程）。以上の処理フローにより、ウエハ２０１上に樹脂のパターンが形成される。

（デバイス製造方法）
実施形態に係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。該製造方法は、物体（例えば、感光材を表面に有する基板）上に上記のリソグラフィ装置を用いてパターン（例えば潜像パターン）を形成する工程と、当該工程でパターンを形成された物体を処理する工程（例えば、現像工程）とを含みうる。さらに、該製造方法は、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）を含みうる。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ず、その要旨の範囲内で種々の変形または変更が可能である。例えば、上述の実施形態においてリソグラフィ装置として紫外光、真空紫外光または極端紫外光を用いた露光装置の例を説明したが、リソグラフィ装置は、それに限らず、可動の原版ステージおよび可動の基板ステージの少なくとも一方を含むリソグラフィ装置であればよい。例えば、電子線のような荷電粒子線で基板（上の感光材）に描画を行う描画装置であってもよく、また、型を用いて基板上のインプリント材を成形（成型）して基板上にパターンを形成するインプリント装置であってもよい。

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ず、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。

２ 光源ユニット
６、１６、２６、３６、４６ ミラーユニット
８ａ、８ｂ コリメータレンズ
９ａ、９ｂ 視野絞り
１０ａ、１０ｂ ミラー
１３ａ、１３ｂ 集光レンズ
１４ａ、１４ｂ 光ファイバ

Claims (11)

1. 中心領域に陰影部分を有する光束を射出する光源ユニットと、
   前記光源ユニットからの前記光束を、中心領域に陰影部分を有しない２つ以上の光束を含む複数の光束に分離する分離ユニットと、
   前記分離ユニットからの前記２つ以上の光束の各々を導光する導光ユニットと、を備えることを特徴とする光源装置。
2. 前記分離ユニットは、互いに所定の角度をなし、前記光源ユニットからの光束を反射する第１反射面と第２反射面を有し、
   前記光源ユニットからの光束の陰影部分は、前記第１反射面と前記第２反射面とが接している場合はこれらの境界部分、あるいは、前記第１反射面と前記第２反射面とが離れている場合はこれらの間に向けて射出されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光源ユニットは、ハロゲンランプと該ランプからの光束を反射する鏡とを含むことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の光源装置。
4. 前記分離ユニットは、前記第１の反射面と第２の反射面の間に、反射を抑えるための処理がなされた処理面を有し、
   前記光源ユニットからの光束の陰影部分は前記処理面に照射されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記分離ユニットは、前記第１の反射面と第２の反射面の間を光束が透過あるいは通過可能に構成され、
   前記光源ユニットからの光束の陰影部分は前記第１の反射面と前記第２の反射面の間を透過あるいは通過することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記第１の反射面と前記第２の反射面の間を透過あるいは通過した光束を冷却する冷却部を備えることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記光源ユニットまたは前記分離ユニットは、互いの間隔が変化するように移動可能に支持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 陰影部分を有する光束を射出する光源ユニットと、
   互いに所定の角度をなし、前記光源ユニットからの光束を反射する第１反射面と第２反射面とを有し、前記光源ユニットからの光束を各反射面により反射される２つ以上の光束を含む複数の光束に分離する分離ユニットと、
   前記２つ以上の光束の各々を導光する導光ユニットと、を備え、
   前記光源ユニットからの前記光束の陰影部分は、前記第１反射面と前記第２反射面とが接している場合はこれらの境界部分、あるいは、前記第１反射面と前記第２反射面とが離れている場合はこれらの間に向けて射出されることを特徴とする光源装置。
9. 陰影部分を有する光束を射出する光源ユニットと、
   前記光源ユニットからの光束を反射する反射面を有し、前記光源ユニットからの光束を前記反射面により反射される光束と反射されない光束とを含む複数の光束に分離する分離ユニットと、
   前記反射面により反射される光束と反射されない光束の各々を導光する導光ユニットと、を備え、
   前記光源ユニットからの光束の陰影部分は、前記反射面の端部に向けて射出されることを特徴とする光源装置。
10. 基板にパターンを形成するためのリソグラフィ装置であって、
    基板上に形成されているマークの位置を検出する複数のマーク検出装置を備えるリソグラフィ装置であって、
    中心領域に陰影部分を有する光束を射出する光源ユニットと、
    前記光源ユニットからの前記光束を、中心領域に陰影部分を有しない２つ以上の光束を含む複数の光束に分離する分離ユニットと、
    前記分離ユニットからの前記２つ以上の光束の各々を前記複数のマーク検出装置に導光する導光ユニットと、を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
11. 請求項１０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工程と、
    前記パターンが形成された基板に対してエッチングをする工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。

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