JP5577625B2 - 面位置検出装置、露光装置、面位置検出方法およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光をそれぞれ第1観測面および第2観測面へ導いて、該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成するとともに該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成する受光光学系と、
前記第1観測面における前記第1パターンの観測像および前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の各位置情報を検出し、該各位置情報に基づいて前記被検面の面位置を算出する検出部とを備える面位置検出装置が提供される。
前記感光性基板の感光面および前記マスクのパターン面の少なくとも一方の面位置を検出する本発明の面位置検出装置と、
前記面位置検出装置の検出結果に基づいて、前記基板ステージおよび前記マスクステージの相対的な位置合わせをする位置合わせ機構と、
を備えた露光装置が提供される。
前記パターンが転写された前記感光性基板を前記パターンに基づいて加工することとを含むデバイス製造方法が提供される。
Zm=Zv+Eo (1)
Zr=(sinθr/sinθm)×Zv+Eo (2)
Zv=(Zm−Zr)/(1−sinθr/sinθm) (3)
3 送光プリズム
4,24 ダイクロイックミラー
5,7,25,27 対物レンズ
6 振動ミラー
8,28 菱形プリズム
9,29 ダイクロイック膜
10,30 偏角プリズム
11,31 平面ミラー
21 光検出器
23 受光プリズム
PR 信号処理部
CR 制御部
R レチクル
RS レチクルステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
VS Zステージ
HS XYステージ
Claims (39)
- 第1パターンからの第1の光および第2パターンからの第2の光を異なる入射角で被検面に入射させ、該被検面に前記第1パターンの中間像および前記第2パターンの中間像を投射する送光光学系と、
前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光をそれぞれ第1観測面および第2観測面へ導いて、該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成するとともに該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成する受光光学系と、
前記第1観測面における前記第1パターンの観測像および前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の各位置情報を検出し、該各位置情報に基づいて前記被検面の面位置を算出する検出部とを備え、
前記送光光学系は、前記第1の光および前記第2の光に対して共通に設けられた少なくとも1つの送光側共通光学部材と、該送光側共通光学部材を経た前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて前記被検面に入射させる送光側偏向部とを有することを特徴とする面位置検出装置。 - 前記送光側偏向部は、前記送光側共通光学部材を経た前記第1の光および前記第2の光を相対的に偏向させて該第1の光を前記被検面へ導く第1偏向部と、該第1偏向部を経た前記第2の光を偏向させて前記第1の光よりも小さい入射角で前記被検面に入射させる第2偏向部とを有することを特徴とする請求項1に記載の面位置検出装置。
- 前記第2偏向部は、前記被検面の直上に配置されることを特徴とする請求項2に記載の面位置検出装置。
- 前記第2偏向部は、前記被検面における前記第2パターンの中間像の直上に配置されることを特徴とする請求項3に記載の面位置検出装置。
- 前記第2偏向部は、前記被検面への前記第2の光の入射角θrと、前記被検面に対する前記第2の光の入射面に沿った前記第2パターンの中間像の投射幅DArとをもとに、前記被検面からの高さVhが、
Vh>DAr/2tanθr
を満足する範囲のうちの前記被検面側の端部近傍に配置されることを特徴とする請求項3または4に記載の面位置検出装置。 - 前記第2偏向部は、前記被検面に対する前記第1の光の入射面と交差する方向から前記第2の光を前記被検面に入射させることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記第2偏向部は、前記被検面に対する前記第2の光の入射角のうち前記被検面に対する前記第1の光の入射面に沿った入射角成分を略0度として前記第2の光を前記被検面に入射させることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記第1偏向部は、前記第1の光および前記第2の光の一方を反射させて他方を透過させる送光側分離面を有することを特徴とする請求項2〜7のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記送光側分離面は、前記第1の光および前記第2の光の波長もしくは偏光に応じて該第1の光および該第2の光の一方を反射させて他方を透過させることを特徴とする請求項8に記載の面位置検出装置。
- 前記受光光学系は、前記第1の光および前記第2の光に対して共通に設けられた少なくとも1つの受光側共通光学部材と、前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて該第1の光および該第2の光を前記受光側共通光学部材へ導く受光側偏向部とを有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 第1パターンからの第1の光および第2パターンからの第2の光を異なる入射角で被検面に入射させ、該被検面に前記第1パターンの中間像および前記第2パターンの中間像を投射する送光光学系と、
前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光をそれぞれ第1観測面および第2観測面へ導いて、該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成するとともに該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成する受光光学系と、
前記第1観測面における前記第1パターンの観測像および前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の各位置情報を検出し、該各位置情報に基づいて前記被検面の面位置を算出する検出部とを備え、
前記受光光学系は、前記第1の光および前記第2の光に対して共通に設けられた少なくとも1つの受光側共通光学部材と、前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて該第1の光および該第2の光を前記受光側共通光学部材へ導く受光側偏向部とを有することを特徴とする面位置検出装置。 - 前記受光側偏向部は、前記被検面によって反射された前記第2の光を偏向させる第3偏向部と、前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第3偏向部によって偏向された前記第2の光を相対的に偏向させて前記受光側共通光学部材へ導く第4偏向部とを有することを特徴とする請求項10または11に記載の面位置検出装置。
- 前記受光光学系は、前記第1の光および前記第2の光に対して共通に設けられた少なくとも1つの受光側共通光学部材と、前記被検面によって反射された前記第2の光を偏向させる第3偏向部と、前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第3偏向部によって偏向された前記第2の光を相対的に偏向させて前記受光側共通光学部材へ導く第4偏向部とを有し、前記第3偏向部は、前記第2偏向部の近傍に配置されることを特徴とする請求項2〜9のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記第3偏向部は、前記第2偏向部と一体に配置されることを特徴とする請求項13に記載の面位置検出装置。
- 前記第4偏向部は、前記第1の光および前記第2の光の一方を反射させて他方を透過させる受光側合成面を有することを特徴とする請求項12〜14のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記受光側合成面は、前記第1の光および前記第2の光の波長もしくは偏光に応じて該第1の光および該第2の光の一方を反射させて他方を透過させることを特徴とする請求項15に記載の面位置検出装置。
- 前記送光光学系は、互いに異なる方向から入射する前記第1の光および前記第2の光を前記送光側共通光学部材へ導く送光側合成部を有することを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記受光光学系は、前記受光側共通光学部材を経た前記第1の光および前記第2の光を相対的に偏向させて該第1の光を前記第1観測面へ導くとともに該第2の光を前記第2観測面へ導く受光側分離部を有することを特徴とする請求項10〜16のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記第1パターンおよび前記第2パターンは、それぞれ複数の要素パターンが配列された配列パターンであって、
前記送光光学系は、前記第1パターンの中間像と前記第2パターンの中間像とを前記被検面上で平行に配列させることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項に記載の面位置検出装置。 - 前記送光光学系は、前記第1パターンの中間像の要素パターンと前記第2パターンの中間像の要素パターンとを前記被検面上で同列に配列させることを特徴とする請求項19に記載の面位置検出装置。
- 前記送光光学系は、前記第1パターンの中間像のうちの少なくとも1つの要素パターンと前記第2パターンの中間像のうちの少なくとも1つの要素パターンとを前記被検面上の同一箇所に配列させることを特徴とする請求項20に記載の面位置検出装置。
- 前記送光光学系は、前記第1パターンの中間像の要素パターンと前記第2パターンの中間像の要素パターンとを一以上の要素パターンごとに交互に配列させることを特徴とする請求項20に記載の面位置検出装置。
- 前記送光光学系は、前記第1パターンの中間像および前記第2パターンの中間像を前記被検面に対する前記第1の光の入射面に沿って配列させることを特徴とする請求項19〜22のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
- 前記第2パターンは、複数のスリット状要素パターンが配列された配列パターンであって、
前記送光光学系は、前記第2パターンの中間像における前記スリット状要素パターンの長手方向を前記被検面に対する前記第2の光の入射面に平行にすることを特徴とする請求項1〜23のいずれか一項に記載の面位置検出装置。 - 前記検出部は、前記第1観測面における前記第1パターンの観測像の位置情報に基づいて前記被検面の第1の面位置Zmを算出し、前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の位置情報に基づいて前記被検面の第2の面位置Zrを算出し、前記被検面への前記第1の光の入射角をθmとし、前記被検面への前記第2の光の入射角をθrとして、前記被検面の第3の面位置Zvを、
Zv=(Zm−Zr)/(1−sinθr/sinθm)
の式に基づいて算出することを特徴とする請求項1〜24のいずれか一項に記載の面位置検出装置。 - 前記第2パターンは、複数の要素パターンが配列された配列パターンであって、
前記検出部は、前記第2パターンの観測像の複数の要素パターンに対応する位置情報に基づいて前記第2の面位置Zrを算出することを特徴とする請求項25に記載の面位置検出装置。 - 前記第1パターンおよび前記第2パターンは、それぞれ複数の要素パターンが配列された配列パターンであって、
前記送光光学系は、前記被検面上で前記第2パターンの中間像の要素パターンを前記第1パターンの中間像の要素パターンの近傍に配列させ、
前記検出部は、前記第1パターンの中間像の要素パターンに対応する前記第1パターンの観測像の位置情報に基づいて前記第1の面位置Zmを算出し、該第1パターンの中間像の要素パターンの近傍に配列された一以上の前記第2パターンの中間像の要素パターンに対応する前記第2パターンの観測像の位置情報に基づいて前記第2の面位置Zrを算出することを特徴とする請求項25に記載の面位置検出装置。 - 前記検出部は、前記第1パターンの中間像の要素パターンを挟み込む複数の前記第2パターンの中間像の要素パターンに対応する前記第2パターンの観測像の位置情報に基づいて前記第2の面位置Zrを算出することを特徴とする請求項27に記載の面位置検出装置。
- 第1パターンからの第1の光を所定の面に入射させて該所定の面に前記第1パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第1の光を第1観測面に導いて該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成し、前記第1観測面における前記第1パターンの観測像の位置情報を検出する第1検出系と、
第2パターンからの第2の光を前記所定の面に入射させて該所定の面に前記第2パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第2の光を第2観測面に導いて該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成し、前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の位置情報を検出する第2検出系と、
前記第1パターンの観測像の位置情報および前記第2パターンの観測像の位置情報に基づいて、前記所定の面の面位置を算出する処理部と、を備え、
前記第1検出系および第2検出系は、相互に共通に設けられた少なくとも1つの共通光学部材と、該共通光学部材を経た前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて前記所定の面に入射させる送光側偏向部とを有し、
前記所定の面に入射する前記第1の光の入射角と前記所定の面に入射する前記第2の光の入射角とは異なることを特徴とする面位置検出装置。 - 第1パターンからの第1の光を所定の面に入射させて該所定の面に前記第1パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第1の光を第1観測面に導いて該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成し、前記第1観測面における前記第1パターンの観測像の位置情報を検出する第1検出系と、
第2パターンからの第2の光を前記所定の面に入射させて該所定の面に前記第2パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第2の光を第2観測面に導いて該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成し、前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の位置情報を検出する第2検出系と、
前記第1パターンの観測像の位置情報および前記第2パターンの観測像の位置情報に基づいて、前記所定の面の面位置を算出する処理部と、を備え、
前記第1検出系および第2検出系は、相互に共通に設けられた少なくとも1つの共通光学部材と、前記所定の面によって反射された前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて前記第1の光および前記第2の光を前記共通光学部材へ導く受光側偏向部とを有し、
前記所定の面に入射する前記第1の光の入射角と前記所定の面に入射する前記第2の光の入射角とは異なることを特徴とする面位置検出装置。 - マスクステージに載置されたマスクのパターンを基板ステージに載置された感光性基板に転写する露光装置において、
前記感光性基板の感光面および前記マスクのパターン面の少なくとも一方の面位置を検出する請求項1〜30のいずれか一項に記載の面位置検出装置と、
前記面位置検出装置の検出結果に基づいて、前記基板ステージおよび前記マスクステージの相対的な位置合わせをする位置合わせ機構と、
を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記基板ステージを前記感光面に沿った方向へ移動させる平面駆動機構を備え、
前記面位置検出装置は、前記平面駆動機構による前記基板ステージの移動に応じて前記感光面の複数箇所における面位置を検出することを特徴とする請求項31に記載の露光装置。 - 前記平面駆動機構は、前記マスクステージを前記パターン面に沿った方向へ移動させ、
前記面位置検出装置は、前記平面駆動機構による前記マスクステージの移動に応じて前記パターン面の複数箇所における面位置を検出することを特徴とする請求項31または32に記載の露光装置。 - 前記面位置検出装置の複数の検出結果をマップデータとして記憶する記憶部を備えたことを特徴とする請求項32または33に記載の露光装置。
- 所定の面の面位置を算出する面位置検出方法であって、
第1パターンからの第1の光および第2パターンからの第2の光を異なる入射角で被検面に入射させ、該被検面に前記第1パターンの中間像および前記第2パターンの中間像を投射することと、
前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光をそれぞれ第1観測面および第2観測面へ導いて、該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成するとともに該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成することと、
前記第1観測面における前記第1パターンの観測像および前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の各位置情報を検出することと、
該各位置情報に基づいて前記被検面の面位置を算出することとを含み、
前記投射することは、前記第1の光および前記第2の光を送光側共通光学部材に通すことと、該送光側共通光学部材を経た前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて前記被検面に入射させることとを含むことを特徴とする面位置検出方法。 - 所定の面の面位置を算出する面位置検出方法であって、
第1パターンからの第1の光および第2パターンからの第2の光を異なる入射角で被検面に入射させ、該被検面に前記第1パターンの中間像および前記第2パターンの中間像を投射することと、
前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光をそれぞれ第1観測面および第2観測面へ導いて、該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成するとともに該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成することと、
前記第1観測面における前記第1パターンの観測像および前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の各位置情報を検出することと、
該各位置情報に基づいて前記被検面の面位置を算出することとを含み、
前記形成することは、前記第1の光および前記第2の光を受光側共通光学部材に通すことと、前記被検面によって反射された前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて該第1の光および該第2の光を前記受光側共通光学部材へ導くこととを含むことを特徴とする面位置検出方法。 - 所定の面の面位置を算出する面位置検出方法であって、
第1パターンからの第1の光を前記所定の面に入射させて該所定の面に前記第1パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第1の光を第1観測面に導いて該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成し、前記第1観測面における前記第1パターンの観測像の位置情報を第1検出系により検出することと、
第2パターンからの第2の光を前記所定の面に入射させて該所定の面に前記第2パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第2の光を第2観測面に導いて該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成し、前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の位置情報を第2検出系により検出することと、
前記第1パターンの観測像の位置情報および前記第2パターンの観測像の位置情報に基づいて、前記所定の面の面位置を算出することと、を含み、
前記第1検出系および第2検出系は、相互に共通に設けられた少なくとも1つの共通光学部材に、それぞれ前記第1の光と前記第2の光とを経由させ、且つ該共通光学部材を経た前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて前記所定の面に入射させ、
前記所定の面に入射する前記第1の光の入射角と前記所定の面に入射する前記第2の光の入射角とは異なる面位置検出方法。 - 所定の面の面位置を算出する面位置検出方法であって、
第1パターンからの第1の光を前記所定の面に入射させて該所定の面に前記第1パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第1の光を第1観測面に導いて該第1観測面に前記第1パターンの観測像を形成し、前記第1観測面における前記第1パターンの観測像の位置情報を第1検出系により検出することと、
第2パターンからの第2の光を前記所定の面に入射させて該所定の面に前記第2パターンの中間像を投射し、前記所定の面において反射された前記第2の光を第2観測面に導いて該第2観測面に前記第2パターンの観測像を形成し、前記第2観測面における前記第2パターンの観測像の位置情報を第2検出系により検出することと、
前記第1パターンの観測像の位置情報および前記第2パターンの観測像の位置情報に基づいて、前記所定の面の面位置を算出することと、を含み、
前記第1検出系および第2検出系は、相互に共通に設けられた少なくとも1つの共通光学部材に、それぞれ前記第1の光と前記第2の光とを経由させ、且つ前記所定の面によって反射された前記第1の光および前記第2の光の少なくとも一方を偏向させて前記第1の光および前記第2の光を前記共通光学部材へ導き、
前記所定の面に入射する前記第1の光の入射角と前記所定の面に入射する前記第2の光の入射角とは異なる面位置検出方法。 - 請求項31〜34のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、前記パターンを前記感光性基板に転写することと、
前記パターンが転写された前記感光性基板を前記パターンに基づいて加工することとを含むデバイス製造方法。
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