露光装置及びデバイス製造方法
【課題】様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減させて検出精度の向上を可能とする位置検出装置を有する露光装置を提供する。
【解決手段】レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記レチクルの位置及び前記基板の位置の少なくとも一方を検出する位置検出装置とを有し、前記位置検出装置は、位置を変更可能な光学部材を含む光学系と、前記光学系を介して前記レチクルの位置及び前記基板の位置を検出するためのマークからの光を受光して検出信号を出力する光電変換素子と、前記光学部材の複数の位置に対する前記検出信号の波形の対称性を示す第１の評価値の情報、及び、前記光学部材の複数の位置のそれぞれについて前記マークの前記光学系の光軸の方向の位置を変えた際に検出される前記マークの位置のずれを示す第２の評価値の情報に基づいて、前記光学部材の位置を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第１の評価値の情報を予め有していることを特徴とする露光装置を提供する。
【解決手段】レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記レチクルの位置及び前記基板の位置の少なくとも一方を検出する位置検出装置とを有し、前記位置検出装置は、位置を変更可能な光学部材を含む光学系と、前記光学系を介して前記レチクルの位置及び前記基板の位置を検出するためのマークからの光を受光して検出信号を出力する光電変換素子と、前記光学部材の複数の位置に対する前記検出信号の波形の対称性を示す第１の評価値の情報、及び、前記光学部材の複数の位置のそれぞれについて前記マークの前記光学系の光軸の方向の位置を変えた際に検出される前記マークの位置のずれを示す第２の評価値の情報に基づいて、前記光学部材の位置を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第１の評価値の情報を予め有していることを特徴とする露光装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光束を用いてレチクルのパターンを基板に投影し、かかる基板を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体デバイスを製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置においては、半導体デバイスの微細化に伴い、より高い解像力でレチクルのパターンをウエハに露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。このため、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進められている。
【０００４】
現在では、露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））からＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）となり、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。更には、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）の採用も見込まれている。
【０００５】
また、投影光学系とウエハとの間の少なくとも一部を液体（例えば、１よりも大きな屈折率を有する液体）で浸すことによって投影光学系の高ＮＡ化を図る液浸露光も提案されている。液浸露光は、ウエハ側からみた投影光学系のＮＡを増加させることで解像度を向上させている。
【０００６】
このような解像度の向上に伴って、投影露光装置においては、ウエハに幾つかのパターンを重ね合わせる際の精度である重ね合わせ精度（オーバーレイ精度）の向上も求められている。一般に、オーバーレイ精度には解像度の１／５程度が必要とされており、半導体デバイスの微細化が進むにつれてオーバーレイ精度の向上がますます重要となる。所望のオーバーレイ精度を得るためには、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要があり、投影露光装置には複数のアライメント検出系（即ち、位置検出装置）が構成されている。
【０００７】
ウエハアライメント検出系は、オフアクシス（Ｏｆｆ−ａｘｉｓ）検出系とＴＴＬ−ＡＡ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ａｌｉｇｍｅｎｔ）検出系の２つに大別される。オフアクシス検出系は、投影光学系を介さずにウエハ上のアライメントマークを検出する。ＴＴＬ−ＡＡ検出系は、投影光学系を介して、非露光光のアライメント波長を用いてウエハ上のアライメントマークを検出する。
【０００８】
近年では、半導体デバイスの生産が少品種大量生産型から多品種少量生産型に移行しているため、様々な条件のウエハプロセス（材質、厚さ、膜厚、線幅等）に対して検出誤差を小さく抑えることができるアライメント検出系が求められている。例えば、アライメント検出系がＴＩＳ（Ｔｏｏｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）を含んでいると、対称な段差構造を有するアライメントマークを検出しても検出誤差が発生してしまう。検出誤差は、ＴＩＳの原因であるアライメント検出系の光学系に残存する収差（特に、偏芯によるコマ収差）や、かかる光学系の光軸の傾き（光軸ずれ）によって発生する。従って、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を小さく抑えることができるアライメント検出系を提供するためには、アライメント検出系の光学系のコマ収差及び光軸ずれを小さくすることが必要である。
【０００９】
そこで、まず、調整用マークを検出した際の波形の非対称性に着目し、かかる波形が対称となるようにアライメント検出系の光学部材を動かす（光学重心を調整する）ことによってアライメント検出系におけるコマ収差を低減させている（特許文献１参照）。そして、露光装置に構成されたアライメントマーク（クロムパターン）を各デフォーカス状態で検出し、かかるアライメントマークの像の検出位置（デフォーカス特性）が所定の範囲内（規格）に収まるように調整している。
【特許文献１】特開平９−１６７７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術においては、アライメント検出系の光学系のコマ収差と光軸ずれをトータルでキャンセルする（打ち消す）ようにアライメント検出系を調整していた。換言すれば、従来技術は、アライメント検出系の光学系のコマ収差と光軸ずれの各々を０に近づけるものではなかった。
【００１１】
調整用マークを検出した際の波形の非対称性には、コマ収差の影響だけではなく、光軸ずれの影響も含まれている。従って、波形対称性が所定の範囲（規格）に収まるようにアライメント検出系を調整したとしても、コマ収差の影響が光軸ずれによる波形非対称成分を打ち消しているだけであり、実際には、アライメント検出系にコマ収差や光軸ずれが残存している場合がある。コマ収差や光軸ずれが残存した状態で、ウエハアライメント検出系の光軸ずれを表す指標であるデフォーカス特性が規格を満たすようにアライメント検出系を調整すると、波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうことがある。
【００１２】
また、アライメント検出系は、ウエハプロセス毎に最もコントラストの高い波長帯域を選択してアライメントマークを検出する。なお、アライメント検出系に備えられている波長帯域では必要なコントラストが得られないようなウエハプロセスの場合には、かかるウエハプロセスに対して必要なコントラストが得られる波長帯域を新たに追加することがある。アライメント検出系に新たな波長帯域を追加した場合には、新たな波長帯域でのデフォーカス特性が規格を満たすようにアライメント検出系を調整する必要がある。しかしながら、この場合にも、新たな波長帯域でのデフォーカス特性が規格を満たすようにアライメント検出系を調整すると、波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうことがある。
【００１３】
そこで、本発明は、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減させて検出精度の向上を可能とする位置検出装置を有する露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記レチクルの位置及び前記基板の位置の少なくとも一方を検出する位置検出装置とを有し、前記位置検出装置は、位置を変更可能な光学部材を含む光学系と、前記光学系を介して前記レチクルの位置及び前記基板の位置を検出するためのマークからの光を受光して検出信号を出力する光電変換素子と、前記光学部材の複数の位置に対する前記検出信号の波形の対称性を示す第１の評価値の情報、及び、前記光学部材の複数の位置のそれぞれについて前記マークの前記光学系の光軸の方向の位置を変えた際に検出される前記マークの位置のずれを示す第２の評価値の情報に基づいて、前記光学部材の位置を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第１の評価値の情報を予め有していることを特徴とする。
【００１５】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減させて検出精度の向上を可能とする位置検出装置を有する露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。露光装置１は、本実施形態では、レチクル２０とウエハ４０とを走査方向に互いに同期移動させながらレチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する走査型の露光装置（スキャナー）である。但し、露光装置１は、レチクル２０を固定してレチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する投影露光装置（ステッパー）であってもよい。
【００１９】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を支持するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウエハ４０を支持するウエハステージ４５とを備える。更に、露光装置１は、ステージ基準プレート５０と、フォーカス検出系６０と、レチクルアライメント検出系７０及び７５と、ウエハアライメント検出系８０と、制御部９０とを備える。以下では、投影光学系３０の光軸の方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクル２０とウエハ４０との走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの方向をθＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向とする。
【００２０】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源１２と、照明光学系１４とを有する。
【００２１】
光源１２は、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーや波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどのエキシマレーザーを使用する。但し、光源１２はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用してもよい。
【００２２】
照明光学系１４は、光源１２からの光束を用いてレチクル２０を照明する光学系である。照明光学系１４は、本実施形態では、レチクル２０上の所定の照明領域を均一な照度分布の光（露光光）で照明する。
【００２３】
レチクル２０は、回路パターンを有し、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０から発せされた回折光は、投影光学系３０を介して、ウエハ４０に投影される。
【００２４】
レチクルステージ２５は、レチクル２０を支持し、本実施形態では、投影光学系３０の光軸に垂直な平面内、即ち、ＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能に構成される。また、レチクルステージ２５は、少なくとも１軸駆動で構成されるが、６軸駆動で構成されることが好ましい。レチクルステージ２５は、リニアモータ等のレチクルステージ駆動機構によって駆動される。
【００２５】
レチクルステージ２５上には、ミラー２７が配置されている。また、ミラー２７に対向する位置には、ミラー２７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計２９が配置されている。レチクルステージ２５に支持されたレチクル２０の２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計２９によってリアルタイムに計測される。レーザ干渉計２９の計測結果は、制御部９０に出力される。
【００２６】
投影光学系３０は、複数の光学素子を含み、レチクル２０のパターンを所定の投影倍率βでウエハ４０に投影する光学系である。投影光学系３０は、本実施形態では、縮小投影光学系であり、例えば、１／４倍又は１／５倍の投影倍率を有する。
【００２７】
ウエハ４０は、レチクル２０のパターンが投影（転写）される基板である。但し、ウエハ４０は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。ウエハ４０には、レジスト（感光剤）が塗布されている。
【００２８】
ウエハステージ４５は、ウエハ４０を支持及び駆動する。ウエハステージ４５は、本実施形態では、ウエハチャックを介してウエハ４０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有する。ウエハステージ４５は、リニアモータ等のウエハステージ駆動機構によって駆動される。
【００２９】
ウエハステージ４５上には、ミラー４７が配置されている。また、ミラー４７に対向する位置には、ミラー４７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計４９ａとミラー４７のＺ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計４９ｂとが配置されている。ウエハステージ４５のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置及びθＺ方向の位置は、レーザ干渉計４９ａによってリアルタイムに計測される。また、ウエハステージ４５のＺ軸方向の位置、θＸ方向の位置及びθＹ方向の位置は、レーザ干渉計４９ｂによってリアルタイムに計測される。レーザ干渉計４９ａ及びレーザ干渉計４９ｂの計測結果は、制御部９０に出力される。
【００３０】
また、ウエハステージ４５上のコーナーには、ステージ基準プレート５０が配置されている。図２は、ウエハステージ４５上のステージ基準プレート５０の構成を示す図であって、ステージ基準プレート５０は、ウエハ４０の表面とほぼ同じ高さとなるように配置される。ステージ基準プレート５０は、図２に示すように、レチクルアライメント検出系７０（又はレチクルアライメント検出系７５）が検出するレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を有する。更に、ステージ基準プレート５０は、ウエハアライメント検出系８０が検出するウエハアライメント検出系用基準マーク５４を有する。
【００３１】
ステージ基準プレート５０は、ウエハステージ４５上の１つのコーナーに配置されていてもよいし、ウエハステージ４５上の複数のコーナーに配置されていてもよい。また、ステージ基準プレート５０は、複数のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２や複数のウエハアライメント検出系用基準マーク５４を有していてもよい。なお、レチクルアライメント検出系用基準マーク５２とウエハアライメント検出系用基準マーク５４との位置関係（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）は、予め所定の位置関係に設定される。レチクルアライメント検出系用基準マーク５２とウエハアライメント検出系用基準マーク５４とは、共通のマークであってもよい。
【００３２】
フォーカス検出系６０は、ウエハ４０のフォーカス（Ｚ軸方向の位置）を検出する機能を有し、本実施形態では、ウエハ４０の表面に検出光を投射する投射系と、ウエハ４０の表面で反射した検出光を受光する受光系とを含む。フォーカス検出系６０の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３３】
レチクルアライメント検出系７０は、レチクルステージ２５の近傍に配置されている。レチクルアライメント検出系７０は、レチクルステージ２５に支持されているレチクル２０上の図示しないレチクル基準マークを検出する。また、レチクルアライメント検出系７０は、投影光学系３０を介して、ウエハステージ４５上に配置されたステージ基準プレート５０のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を検出する。
【００３４】
レチクルアライメント検出系７０は、実際にウエハ４０を露光する光源１２と同一な光源を用いてレチクル基準マーク及びレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を照射し、かかるマークからの反射光を光電変換素子（例えば、ＣＣＤカメラ）で検出する。レチクル２０上のレチクル基準マークとステージ基準プレート５０上のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２との位置及びフォーカスを合わせることで、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との相対的な位置関係を合わせることができる。レチクルアライメント検出系７０の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３５】
レチクルアライメント検出系７５は、透過型の検出系であって、レチクルアライメント検出系用基準マーク５２が透過型のマークである場合に使用される。レチクルアライメント検出系７５は、光源１２と同一な光源を用いてレチクル基準マーク及びレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を照射し、かかるマークを透過した透過光を光量センサで検出する。レチクルアライメント検出系７５は、ウエハステージ４５のＸ軸方向（又はＹ軸方向）及びＺ軸方向に駆動させながら透過光の光量を検出する。これにより、レチクル２０上のレチクル基準マークとステージ基準プレート５０上のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２との位置及びフォーカスを合わせることができる。その結果、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との相対的な位置関係を合わせることができる。レチクルアライメント検出系７５の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３６】
このように、レチクルアライメント検出系７０、或いは、レチクルアライメント検出系７５のどちらを用いても、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との相対的な位置関係を合わせることができる。
【００３７】
ウエハアライメント検出系８０は、ウエハ４０上のウエハアライメントマーク４２やステージ基準プレート５０上のウエハアライメント検出系用基準マーク５４に検出光を投射する投射系と、かかるマークからの反射光を受光する受光系とを有する。ウエハアライメント検出系８０の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３８】
制御部９０は、図示しないＣＰＵやメモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部９０は、レチクルステージ２５、レーザ干渉計２９、ウエハステージ４５、レーザ干渉計４９ａ及び４９ｂと電気的に接続されている。また、制御部９０は、フォーカス検出系６０、レチクルアライメント検出系７０（又はレチクルアライメント検出系７５）及びウエハアライメント検出系８０と電気的に接続されている。
【００３９】
制御部９０は、レーザ干渉計２９の計測結果に基づいて、レチクルステージ２５（即ち、レチクルステージ駆動機構）を制御し、レチクルステージ２５に支持されたレチクル２０の位置決めを行う。また、制御部９０は、レーザ干渉計２９ａ及び２９ｂの計測結果に基づいて、ウエハステージ４５（即ち、ウエハステージ駆動機構）を制御し、ウエハステージ４５に支持されたウエハ４０の位置決めを行う。また、制御部９０は、フォーカス検出系６０の検出結果に基づいて、ウエハステージ４５に支持されたウエハ４０のＺ軸方向の位置（フォーカス位置）及び傾斜角を調整する。また、制御部９０は、レチクルアライメント検出系７０又は７５の検出結果に基づいて、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との位置合わせ（アライメント）を行う。また、制御部９０は、ウエハアライメント検出系８０の検出結果に基づいて、ウエハステージ４５のＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動し、ウエハ４０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を調整する。更に、制御部９０は、後述するウエハアライメント検出系８０などの位置検出装置の調整処理を制御する。
【００４０】
図３を参照して、ウエハアライメント検出系８０について詳細に説明する。図３は、ウエハアライメント検出系８０の具体的な構成を示す概略断面図である。ウエハアライメント検出系８０は、本実施形態では、ファイバ等を含む照明光源８０１と、リレー光学系８０２と、開口絞り８０３と、照明系８０４と、偏光ビームスプリッター８０５と、λ／４位相板８０６と、対物レンズ８０７とを含む。また、ウエハアライメント検出系８０は、リレーレンズ８０８と、第１の結像光学系８０９と、コマ収差を調整するための光学部材８１０と、第２の結像光学系８１１と、光電変換素子８１２と、波長選択機構８１３と、駆動部８１４乃至８１７とを含む。なお、波長選択機構８１３は、例えば、透過波長帯の異なる複数のフィルタで構成され、照明光源８０１から射出された光のうち所定の波長を有する光のみを透過する（即ち、透過する光の波長を選択する）機能を有する。駆動部８１４は、制御部９０に制御され、ウエハアライメント検出系８０の光学系（本実施形態では、リレー光学系８０２や照明系８０４など）の光軸に垂直な方向に照明光源８０１（詳細には、照明光源８０１の光束の射出口）を駆動する。駆動部８１５は、制御部９０に制御され、ウエハアライメント検出系８０の光学系（本実施形態では、リレー光学系８０２や照明系８０４など）の光軸に垂直な方向に開口絞り８０３（詳細には、開口絞り８０３の開口）を駆動する。また、駆動部８１５は、開口絞り８０３の開口径を変更したり、開口絞り８０３を他の開口絞り（即ち、照明σ値の異なる開口絞り）に切り替えたりする機能も有する。これにより、ウエハアライメント検出系８０が被検物体としてのアライメントマークを照明する際の照明σ値を変更することができる。駆動部８１６は、制御部９０に制御され、ウエハアライメント検出系８０の光学系（本実施形態では、リレーレンズ８０８、第１の結像光学系８０９や第２の結像光学系８１１など）の光軸に垂直な方向に光学部材８１０を駆動する。このように、駆動部８１４乃至８１６の各々は、照明光源８０１、開口絞り８０３及び光学部材８１０の位置を変更可能にする。また、駆動部８１７は、制御部９０に制御され、波長選択機構８１３が有する複数のフィルタを切り替える機能を有する。これにより、ウエハプロセスに対して最もコントラストの高い波長帯域を選択することができる。駆動部８１４乃至８１７には、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができる。また、本実施形態のウエハアライメント検出系８０は、照明光源８０１乃至照明系８０４及び波長選択機構８１３を含む光学系の光軸と、偏光ビームスプリッター８０５乃至光電変換素子８１２を含む光学系の光軸とを含むが、これらをまとめて光軸と称する。
【００４１】
図３を参照するに、照明光源８０１から射出された光束は、リレー光学系８０２及び波長選択機構８１３を介して、ウエハアライメント検出系８０の瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に相当する位置に配置された開口絞り８０３に到達する。なお、開口絞り８０３でのビーム径ＬＤ８０３は、図４に示すように、照明光源８０１でのビーム径ＬＤ８０１よりも十分に小さくなる。ここで、図４は、照明光源８０１でのビーム径ＬＤ８０１と開口絞り８０３でのビーム径ＬＤ８０３との関係を示す図である。
【００４２】
開口絞り８０３に到達した光束は、照明系８０４に介して、偏光ビームスプリッター８０５に導光される。偏光ビームスプリッター８０５に導光された光束のうち紙面に垂直なＳ偏光は、偏光ビームスプリッター８０５で反射され、λ／４位相板８０６を透過して円偏光に変換される。λ／４位相板８０６を透過した光束は、対物レンズ８０７を介して、ウエハ４０上に形成されたウエハアライメントマーク４２をケーラー照明する。
【００４３】
ウエハアライメントマーク４２からの反射光、回折光及び散乱光は、対物レンズ８０７を介して、λ／４位相板８０６を透過して紙面に平行なＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッター８０５を透過する。偏光ビームスプリッター８０５を透過した光束は、リレーレンズ８０８、第１の結像光学系８０９、光学部材８１０及び第２の結像光学系８１１を介して、光電変換素子８１２上にウエハアライメントマーク４２の像を形成する。
【００４４】
ウエハアライメント検出系８０は、光電変換素子８１２によって光電変換されたウエハアライメントマーク４２の検出信号の波形に基づいて、ウエハ４０の位置を検出する。
【００４５】
ウエハアライメント検出系８０がウエハ４０上のウエハアライメントマーク４２を検出する場合、ウエハアライメントマーク４２上にはレジスト（透明層）が塗布（形成）されているため、単色光では干渉パターンが発生してしまう。従って、光電変換素子８１２から出力された検出信号（アライメント信号）に干渉パターンの信号が加算され、ウエハアライメントマーク４２を高精度に検出することができなくなる。そこで、本実施形態では、広帯域の波長を有する光源を照明光源８０１として使用し、光電変換素子８１２からの検出信号に干渉パターンの信号が加算されることを防止している。
【００４６】
また、ウエハ４０上のウエハアライメントマーク４２を高精度に検出するためには、ウエハアライメントマーク４２の像が明確に検出されなければならない。換言すれば、ウエハアライメント検出系８０の焦点（ピント）がウエハアライメントマーク４２に合っていなければならない。そこで、本実施形態では、ウエハアライメント検出系８０は、図示しないＡＦ検出系を有し、かかるＡＦ検出系の検出結果に基づいて、ウエハアライメントマーク４２をベストフォーカス面に駆動して、ウエハアライメントマーク４２を検出する。
【００４７】
ウエハアライメント検出系８０は、本実施形態では、オフアクシス検出系であるが、ＴＴＬ−ＡＡ検出系であってもよい。ウエハアライメント検出系８０がＴＴＬ−ＡＡ検出系である場合には、投影光学系３０を介して、ウエハアライメントマーク４２を検出するが、基本的な構成はオフアクシス検出系と同様である。
【００４８】
ここで、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差の調整について説明する。ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する場合には、図５に示すように、シリコン（Ｓｉ）面に段差ＤＬを有する調整専用ウエハを使用する必要がある。なお、かかる調整用ウエハは、露光装置１（ウエハアライメント検出系８０）の外部から搬送され、露光装置１には備えられていない。ここで、図５は、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する際に使用される調整用ウエハの一例を示す概略断面図である。
【００４９】
例えば、照明光源８０１からの光束の波長をλ、図５に示す調整専用ウエハの段差ＤＬをλ／８とし、かかる調整専用ウエハをウエハアライメント検出系８０が照明σ値０．９で検出（照明）して、図６に示すような非対称な検出波形が得られたとする。図６に示す検出波形の非対称性は、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差や光軸ずれを原因として発生するが、ここでは、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差のみを原因として発生したと仮定する。
【００５０】
図６に示すような非対称な検出波形を図７に示すような対称な検出波形にするためには、駆動部８１６を介して、光学部材８１０を光軸に垂直な方向に駆動してウエハアライメント検出系８０の光学系全系のコマ収差を調整すればよい。具体的には、図６に示す非対称な検出波形が図７に示す対称な検出波形になるまで、光学部材８１０を光軸に対して垂直な方向に駆動する。ここで、図７は、図５に示す調整専用ウエハをウエハアライメント検出系８０が検出した場合の検出波形の一例を示す図である。
【００５１】
このように、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸に垂直な方向に光学部材８１０を駆動することで、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整することができる。
【００５２】
次に、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの調整について説明する。図８に示すように、ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在しない場合には、照明光源８０１からの光束の主光線は、ウエハ４０（ウエハアライメントマーク４２）に対して垂直に入射する。この場合、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差が完全に調整されていれば、図７に示すような対称な検出波形が得られる。図８は、ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在しない場合の例を示す図である。
【００５３】
一方、図９に示すように、ウエハアライメント検出系８０の開口絞り８０３が光軸に対してずれている場合には、照明光源８０１からの光束の主光線は、ウエハ４０に対して垂直に入射せずに傾斜して（角度θを有して）入射する。なお、開口絞り８０３でのビーム径ＬＤ８０３’の中心位置は、図４に示すように、照明光源８０１でのビーム径ＬＤ８０１の中心位置に対してずれた位置に位置することになる。このような状態のことを光学系に光軸ずれが存在すると言う。この場合、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差が完全に調整されていても、ウエハアライメント検出系８０から得られる検出波形は、図６に示すような非対称な検出波形となる。ここで、図９は、ウエハアライメント検出系８０に光軸ずれが存在する場合の例を示す図である。
【００５４】
本実施形態では、図９に示したように、開口絞り８０３の位置ずれを例としてウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを説明している。但し、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれは、照明光源８０１の位置ずれ等によっても発生する。ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在すると、検出波形が非対称となるため、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差が存在する場合と同様に、検出誤差が発生してしまう。
【００５５】
ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在する場合には、駆動部８１４又は駆動部８１５を介して、照明光源８０１又は開口絞り８０３を光軸に垂直な方向に駆動してウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整すればよい。具体的には、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの指標であるデフォーカス特性を用いてウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する。
【００５６】
図１０乃至図１３を参照して、デフォーカス特性について説明する。デフォーカス特性を取得するためには、クロムパターンで形成されたアライメントマークをデフォーカスさせながら検出する。かかるアライメントマークは、例えば、ステージ基準プレート５０上などに形成されており、デフォーカス特性は、露光装置１において容易に取得することができる。
【００５７】
ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していない理想的な状態でベストフォーカス位置に配置されたアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）に示す検出波形をプラス（＋）方向にデフォーカスして（即ち、図１０（ｂ）の状態からアライメントマークをプラス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１０（ａ）に示す。また、図１０（ｂ）に示す検出波形をマイナス（−）方向にデフォーカスして（即ち、図１０（ｂ）の状態からアライメントマークをマイナス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１０（ｃ）に示す。ここで、図１０は、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していない理想的な状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【００５８】
図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示す検出波形は、図１０（ｂ）に示す検出波形よりもコントラストが低下しているが、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していないため、検出波形の対称性が崩れることはない。従って、図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示す検出波形から検出されるアライメントマークの中心位置（即ち、検出波形の中心位置）は、図１０（ｂ）に示す検出波形から検出されるアライメントマークの中心位置と同じである。
【００５９】
図１１は、図１０に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。図１１に示すように、図１０に示す検出波形の中心位置は、デフォーカスに関わらずに一定値となる。デフォーカスに対する検出波形の中心位置の傾きがデフォーカス特性である。従って、図１１では、デフォーカス特性は０となる。デフォーカスに対して検出波形の中心位置が変化しなければ、ウエハアライメントの際に（即ち、アライメントマークを検出する際に）アライメントマークがデフォーカスしても検出波形の中心位置の位置ずれ（検出誤差）は生じない。
【００６０】
一方、検出波形が対称となるようにコマ収差を調整したものの、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存している状態でベストフォーカス位置に配置されたアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）に示す検出波形をプラス（＋）方向にデフォーカスして（即ち、図１２（ｂ）の状態からアライメントマークをプラス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１２（ａ）に示す。また、図１２（ｂ）に示す検出波形をマイナス（−）方向にデフォーカスして（即ち、図１２（ｂ）の状態からアライメントマークをマイナス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１２（ｃ）に示す。ここで、図１２は、検出波形が対称となるようにコマ収差を調整したものの、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存している状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【００６１】
図１２（ａ）及び図１２（ｃ）に示す検出波形は、図１２（ｂ）に示す検出波形と比較して、コントラストが低下するだけでなく、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの影響によって非対称な検出波形となる。
【００６２】
図１３は、図１２に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。図１３を参照するに、検出波形の中心位置は、デフォーカスに依存した値（即ち、デフォーカスに対して変動する値）をとる。上述したように、デフォーカスに対する検出波形の中心位置の傾きがデフォーカス特性である。従って、図１３では、デフォーカス特性はある値を有し、０ではない。図１３に示すように、デフォーカスに対して検出波形の中心位置が変化する場合には、ベストフォーカス位置では検出波形の中心位置の位置ずれは生じないが、実際のウエハアライメントの際には多少のデフォーカスが発生するため、位置ずれが生じてしまう。従って、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する際には、デフォーカス特性に基づいて、照明光源８０１又は開口絞り８０３をウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸に垂直な方向に駆動すればよい。
【００６３】
以下、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差及び光軸ずれの調整方法について説明する。本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の調整方法について説明する前に、従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法について説明する。
【００６４】
従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法においては、まず、露光装置１の外部から図５に示すような調整専用ウエハを搬送し、かかる調整専用ウエハを用いてウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する。次に、ステージ基準プレート５０上のクロムパターンで形成されたアライメントマークを用いてデフォーカス特性を取得し、かかるデフォーカス特性が０となるように、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する。
【００６５】
しかしながら、従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法は、２つの問題点を含んでいる。１つ目の問題点は、デフォーカス特性が０となる光軸ずれ量と検出波形が対称となる光軸ずれ量とが異なるために、デフォーカス特性が０となるように光学系の光軸ずれを調整すると、検出波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうというものである。２つ目の問題点は、露光装置１上でウエハアライメント検出系８０に新たな波長帯域を追加した場合に、かかる波長帯域でデフォーカス特性が規格に収まるように光軸ずれを調整すると、検出波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうというものである。
【００６６】
従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法の問題点について具体的に説明する。図１４は、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。図１４では、縦軸にデフォーカス特性又は波形対称性を採用し、横軸に光軸ずれ量を採用している。ここで、波形対称性は、図６に示すように、検出波形のベース強度をＩａ、検出波形のエッジ部分の各々の強度をＩｂ及びＩｃとした場合に、（Ｉｂ−Ｉｃ）／Ｉａ［％］で定義される。
【００６７】
検出波形はウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する際に対称にすることができるため、波形対称性は、図１４の点ＷＳ０に示すように、略０にすることができる。但し、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存していると、デフォーカス特性は、図１４の点ＤＣａに示すように、ある値を有し、デフォーカス特性の規格ＤＣｓを超えてしまう場合がある。換言すれば、検出波形の波形対称性は規格を満たしているが、デフォーカス特性が規格を満たしていない場合がある。この場合、従来技術では、デフォーカス特性の規格を満たすために、図１４の点ＤＣ０に示すように、デフォーカス特性が０となるようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整していた。但し、光軸ずれを調整することによって、デフォーカス特性は０となるが、検出波形の対称性が崩れてしまうため、波形対称性が、図１４の点ＷＳａに示すように、ある値を有し、波形対称性の規格ＷＳｓを超えてしまう場合がある。
【００６８】
そこで、本実施形態では、図１５に示すように、制御部９０の図示しないメモリに予め格納（取得）されている波形対称性を用いて、ウエハアライメント検出系８０を調整する。換言すれば、本実施形態は、図１５に示すようなウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量に対する波形対称性の情報を制御部９０が予め有していることを特徴とする。かかる波形対称性の情報は、上述したように、図５に示すシリコン面に段差ＤＬを有する調整専用ウエハを用いて取得する。ここで、図１５は、本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【００６９】
上述のように、波形対称性は、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する段階で０にすることができる（図１４の点ＷＳ０）が、このままではデフォーカス特性（図１４の点ＤＣａ）がデフォーカス特性の規格（図１４の点ＤＣＳ）を満たさない。そこで、デフォーカス特性がデフォーカス特性の規格を満たすようにウエハアライメント検出系８０の光軸ずれ量を調整するが、デフォーカス特性が０になる（図１４の点ＤＣ０）まで光軸ずれ量を調整してしまうと、波形非対称性が規格を満たさなくなる。
【００７０】
一方、本実施形態では、予め取得している波形対称性の情報を用いて、図１５の点ＯＳａに示すように、波形対称性が規格ＷＳｓを満たすようにウエハアライメント検出系８０の光軸ずれを調整する。図１５の点ＯＳａに示す光軸ずれ量であれば、デフォーカス特性は、図１５の点ＤＣｂに示すような値を有するため、デフォーカス特性の規格ＤＣＳを満たし、且つ、波形対称性は、図１５のＷＳｂに示すような値を有するため、波形対称性の規格ＷＳＳを満たす。
【００７１】
なお、図１５では、波形対称性の規格及びデフォーカスの規格を満たす光軸ずれ量（図１５の点ＯＳａ）となるようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整すればよいと説明した。但し、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量は、具体的には、デフォーカス特性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量と波形対称性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量との中間となるように調整することが好ましい。
【００７２】
図１６に示すように、デフォーカス特性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量を点ＯＳＤとし、波形対称性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量を点ＯＳＷとする。この場合、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれは、点ＯＳＤで示す光軸ずれ量と点ＯＳＷで示す光軸ずれ量との中間である点ＯＳＭで示す光軸ずれ量となるように調整する。ここで、図１６は、本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【００７３】
このように、本実施形態では、波形対称性（第１の評価値）の規格及びデフォーカス特性（第２の評価値）の規格（許容値）を満たすようにウエハアライメント検出系８０を調整することができる。従って、ウエハアライメント検出系８０は、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減することができる。その結果、露光装置１は、様々な条件のウエハプロセスに対して精度よくアライメントすることが可能となる。
【００７４】
本実施形態では、デフォーカス特性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量と波形対称性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量との中間となるようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整することを説明した。但し、波形対称性及びデフォーカス特性の少なくとも一方に重み付けをして、ウエハアライメント検出系８０を調整する際の光軸ずれ量を決定してもよい。例えば、デフォーカス特性と波形対称性の重み付けを７：３とすると、（０．７×点ＯＳＤで示す光軸ずれ量＋０．３×点ＯＳＷで示す光軸ずれ量）の光軸ずれ量となるように、ウエハアライメント検出系８０を調整する。このように、アライメント（マークの検出）に要求される精度に応じて、デフォーカス特性及び波形対称性の少なくとも一方に重み付けして、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整することも可能である。
【００７５】
なお、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整しなくてもデフォーカス特性の規格及び波形対称性の規格を満たす場合もある。この場合、ウエハアライメント検出系８０は所望の性能を発揮することができるため、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する必要はない。換言すれば、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整した際に、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量が点ＯＳＷから点ＯＳＤの範囲内であれば、波形対称性の規格及びデフォーカス特性の規格を満たすことになる。従って、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する必要はない。
【００７６】
また、露光装置１に設けられた波形対称性及びデフォーカス特性の規格値を設定する設定部を介して、波形対称性の規格及びデフォーカス特性の規格を変更することも可能である。換言すれば、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの調整範囲（光軸ずれ量の調整範囲）を変更することができる。例えば、図１７に示すように、デフォーカス特性の規格ＤＣＳから規格ＤＣＳ’に変更すると、デフォーカス特性の規格ＤＣＳ’の閾値を満たす光軸ずれ量は、点ＯＳｂとなる。この場合、波形対称性の規格ＷＳＳ及びデフォーカス特性の規格ＤＣＳ’を満たす光軸ずれ量は、点ＯＳＷから点ＯＳｂの範囲となり、図１６に示した範囲（点ＯＳＷから点ＯＳＤ）よりも狭くなっている。これにより、ウエハアライメント検出系８０をより高精度に調整することが可能となる。ここで、図１７は、本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【００７７】
本実施形態では、デフォーカス特性の規格を変更した際の光軸ずれ量の範囲について説明したが、波形対称性の規格を変更してもよい。波形対称性の規格を変更しても光軸ずれ量の範囲を変更することが可能であり、ウエハアライメント検出系８０をより高精度に調整することができる。
【００７８】
また、本実施形態は、露光装置１上でウエハアライメント検出系８０に新たな波長帯域や照明σ値を追加した場合におけるウエハアライメント検出系８０の調整（特に、光軸ずれ）にも適用することができる。例えば、ウエハアライメント検出系８０に新たな照明条件が追加された場合、新たな照明条件でウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれが調整されていないため、新たな照明条件でウエハアライメント検出系８０を調整する必要がある。
【００７９】
上述したように、従来技術では、新たな照明条件においてデフォーカス特性が０に近づくようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整していたが、デフォーカス特性が０になっても波形対称性が規格を満たさない場合がある。この場合、検出誤差が発生してしまうため、様々な条件のウエハプロセスに対して精度よくアライメントすることができなくなる。
【００８０】
一方、本実施形態のように、新たな照明条件でのウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量に対する波形対称性の情報を予め有しておけば、波形対称性及びデフォーカス特性の規格を満たすように、ウエハアライメント検出系８０を調整することができる。その結果、新たな照明条件が追加された場合でも、検出誤差を低減し、精度よくアライメントすることが可能となる。つまり、本特許では、ウエハアライメント検出系８０の最も広い波長帯域で、全ての照明σ値について、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量に対する波形対称性の情報を予め取得しておく。
【００８１】
また、光軸ずれ量に対する波形対称性とデフォーカス特性との関係（即ち、図１５乃至図１７に示すような波形対称性及びデフォーカス特性の情報）は、定期的に取り直してもよい。これにより、現在のウエハアライメント検出系８０の状態を反映してウエハアライメント検出系８０を調整する（即ち、光軸ずれ量の調整範囲を決定する）ことができる。
【００８２】
なお、本実施形態は、ウエハアライメント検出系８０の調整だけではなく、同様に、レチクルアライメント検出系７０の調整やその他の位置検出装置の調整にも適用することができる。
【００８３】
露光装置１の動作において、まず、レチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０を調整する。レチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０は、上述したように、波形対称性及びデフォーカス特性が規格値に収まるように調整される。
【００８４】
次いで、波形対称性及びデフォーカス特性が規格値に収まるように調整されたレチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０を用いて、レチクル２０とウエハ４０との位置合わせ（アライメント）を行う。この際、レチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０は、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減することができるため、レチクル２０とウエハ４０とを高い精度で位置合わせすることができる。
【００８５】
次いで、レチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する。光源１２から発せられた光束は、照明光学系１４によってレチクル２０を照明する。レチクル２０のパターンを反映する光は、投影光学系３０によってウエハ４０上に結像する。この際、レチクル２０とウエハ４０とは、高精度に位置合わせされているため、高い重ね合わせ精度でレチクル２０のパターンをウエハ４０に露光することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００８６】
次に、図１８及び図１９を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１８は、デバイス（半導体デバイスや液晶デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８７】
図１９は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例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及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置のウエハステージ上に配置されるステージ基準プレートの構成を示す図である。
【図３】図１に示す露光装置のウエハアライメント検出系の具体的な構成を示す概略断面図である。
【図４】図３に示すウエハアライメント検出系において、照明光源でのビーム径と開口絞りでのビーム径との関係を示す図である。
【図５】図１に示す露光装置のウエハアライメント検出系の光学系のコマ収差を調整する際に使用される調整専用ウエハの一例を示す概略断面図である。
【図６】図５に示す調整専用ウエハをウエハアライメント検出系が検出した場合の検出波形（非対称波形）の一例を示す図である。
【図７】図５に示す調整専用ウエハをウエハアライメント検出系が検出した場合の検出波形（対称波形）の一例を示す図である。
【図８】図３に示すウエハアライメント検出系の光学系に光軸ずれが存在しない場合の例を示す図である。
【図９】図３に示すウエハアライメント検出系の光学系に光軸ずれが存在する場合の例を示す図である。
【図１０】ウエハアライメント検出系の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していない理想的な状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【図１１】図１０に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。
【図１２】検出波形が対称となるようにコマ収差を調整したものの、ウエハアライメント検出系の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存している状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【図１３】図１２に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。
【図１４】ウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１５】本実施形態におけるウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１６】本実施形態におけるウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１７】本実施形態におけるウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１８】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１８に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１ 露光装置
１０ 照明装置
１２ 光源
１４ 照明光学系
２０ レチクル
２５ レチクルステージ
２７ ミラー
２９ レーザ干渉計
３０ 投影光学系
４０ ウエハ
４５ ウエハステージ
４７ ミラー
４９ａ及び４９ｂ レーザ干渉計
５０ ステージ基準プレート
５２ レチクルアライメント検出系用基準マーク
５４ ウエハアライメント検出系用基準マーク
６０ フォーカス検出系
７０及び７５ レチクルアライメント検出系
８０ ウエハアライメント検出系
８０１ 照明光源
８０２ リレー光学系
８０３ 開口絞り
８０４ 照明系
８０５ 偏光ビームスプリッター
８０６ λ／４位相板
８０７ 対物レンズ
８０８ リレーレンズ
８０９ 第１の結像光学系
８１０ 光学部材
８１１ 第２の結像光学系
８１２ 光電変換素子
８１３ 波長選択機構
８１４乃至８１７ 駆動部
９０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光束を用いてレチクルのパターンを基板に投影し、かかる基板を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体デバイスを製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置においては、半導体デバイスの微細化に伴い、より高い解像力でレチクルのパターンをウエハに露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。このため、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進められている。
【０００４】
現在では、露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））からＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）となり、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。更には、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）の採用も見込まれている。
【０００５】
また、投影光学系とウエハとの間の少なくとも一部を液体（例えば、１よりも大きな屈折率を有する液体）で浸すことによって投影光学系の高ＮＡ化を図る液浸露光も提案されている。液浸露光は、ウエハ側からみた投影光学系のＮＡを増加させることで解像度を向上させている。
【０００６】
このような解像度の向上に伴って、投影露光装置においては、ウエハに幾つかのパターンを重ね合わせる際の精度である重ね合わせ精度（オーバーレイ精度）の向上も求められている。一般に、オーバーレイ精度には解像度の１／５程度が必要とされており、半導体デバイスの微細化が進むにつれてオーバーレイ精度の向上がますます重要となる。所望のオーバーレイ精度を得るためには、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要があり、投影露光装置には複数のアライメント検出系（即ち、位置検出装置）が構成されている。
【０００７】
ウエハアライメント検出系は、オフアクシス（Ｏｆｆ−ａｘｉｓ）検出系とＴＴＬ−ＡＡ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ａｌｉｇｍｅｎｔ）検出系の２つに大別される。オフアクシス検出系は、投影光学系を介さずにウエハ上のアライメントマークを検出する。ＴＴＬ−ＡＡ検出系は、投影光学系を介して、非露光光のアライメント波長を用いてウエハ上のアライメントマークを検出する。
【０００８】
近年では、半導体デバイスの生産が少品種大量生産型から多品種少量生産型に移行しているため、様々な条件のウエハプロセス（材質、厚さ、膜厚、線幅等）に対して検出誤差を小さく抑えることができるアライメント検出系が求められている。例えば、アライメント検出系がＴＩＳ（Ｔｏｏｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）を含んでいると、対称な段差構造を有するアライメントマークを検出しても検出誤差が発生してしまう。検出誤差は、ＴＩＳの原因であるアライメント検出系の光学系に残存する収差（特に、偏芯によるコマ収差）や、かかる光学系の光軸の傾き（光軸ずれ）によって発生する。従って、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を小さく抑えることができるアライメント検出系を提供するためには、アライメント検出系の光学系のコマ収差及び光軸ずれを小さくすることが必要である。
【０００９】
そこで、まず、調整用マークを検出した際の波形の非対称性に着目し、かかる波形が対称となるようにアライメント検出系の光学部材を動かす（光学重心を調整する）ことによってアライメント検出系におけるコマ収差を低減させている（特許文献１参照）。そして、露光装置に構成されたアライメントマーク（クロムパターン）を各デフォーカス状態で検出し、かかるアライメントマークの像の検出位置（デフォーカス特性）が所定の範囲内（規格）に収まるように調整している。
【特許文献１】特開平９−１６７７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術においては、アライメント検出系の光学系のコマ収差と光軸ずれをトータルでキャンセルする（打ち消す）ようにアライメント検出系を調整していた。換言すれば、従来技術は、アライメント検出系の光学系のコマ収差と光軸ずれの各々を０に近づけるものではなかった。
【００１１】
調整用マークを検出した際の波形の非対称性には、コマ収差の影響だけではなく、光軸ずれの影響も含まれている。従って、波形対称性が所定の範囲（規格）に収まるようにアライメント検出系を調整したとしても、コマ収差の影響が光軸ずれによる波形非対称成分を打ち消しているだけであり、実際には、アライメント検出系にコマ収差や光軸ずれが残存している場合がある。コマ収差や光軸ずれが残存した状態で、ウエハアライメント検出系の光軸ずれを表す指標であるデフォーカス特性が規格を満たすようにアライメント検出系を調整すると、波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうことがある。
【００１２】
また、アライメント検出系は、ウエハプロセス毎に最もコントラストの高い波長帯域を選択してアライメントマークを検出する。なお、アライメント検出系に備えられている波長帯域では必要なコントラストが得られないようなウエハプロセスの場合には、かかるウエハプロセスに対して必要なコントラストが得られる波長帯域を新たに追加することがある。アライメント検出系に新たな波長帯域を追加した場合には、新たな波長帯域でのデフォーカス特性が規格を満たすようにアライメント検出系を調整する必要がある。しかしながら、この場合にも、新たな波長帯域でのデフォーカス特性が規格を満たすようにアライメント検出系を調整すると、波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうことがある。
【００１３】
そこで、本発明は、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減させて検出精度の向上を可能とする位置検出装置を有する露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記レチクルの位置及び前記基板の位置の少なくとも一方を検出する位置検出装置とを有し、前記位置検出装置は、位置を変更可能な光学部材を含む光学系と、前記光学系を介して前記レチクルの位置及び前記基板の位置を検出するためのマークからの光を受光して検出信号を出力する光電変換素子と、前記光学部材の複数の位置に対する前記検出信号の波形の対称性を示す第１の評価値の情報、及び、前記光学部材の複数の位置のそれぞれについて前記マークの前記光学系の光軸の方向の位置を変えた際に検出される前記マークの位置のずれを示す第２の評価値の情報に基づいて、前記光学部材の位置を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第１の評価値の情報を予め有していることを特徴とする。
【００１５】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減させて検出精度の向上を可能とする位置検出装置を有する露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。露光装置１は、本実施形態では、レチクル２０とウエハ４０とを走査方向に互いに同期移動させながらレチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する走査型の露光装置（スキャナー）である。但し、露光装置１は、レチクル２０を固定してレチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する投影露光装置（ステッパー）であってもよい。
【００１９】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を支持するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウエハ４０を支持するウエハステージ４５とを備える。更に、露光装置１は、ステージ基準プレート５０と、フォーカス検出系６０と、レチクルアライメント検出系７０及び７５と、ウエハアライメント検出系８０と、制御部９０とを備える。以下では、投影光学系３０の光軸の方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクル２０とウエハ４０との走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの方向をθＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向とする。
【００２０】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源１２と、照明光学系１４とを有する。
【００２１】
光源１２は、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーや波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどのエキシマレーザーを使用する。但し、光源１２はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用してもよい。
【００２２】
照明光学系１４は、光源１２からの光束を用いてレチクル２０を照明する光学系である。照明光学系１４は、本実施形態では、レチクル２０上の所定の照明領域を均一な照度分布の光（露光光）で照明する。
【００２３】
レチクル２０は、回路パターンを有し、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０から発せされた回折光は、投影光学系３０を介して、ウエハ４０に投影される。
【００２４】
レチクルステージ２５は、レチクル２０を支持し、本実施形態では、投影光学系３０の光軸に垂直な平面内、即ち、ＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能に構成される。また、レチクルステージ２５は、少なくとも１軸駆動で構成されるが、６軸駆動で構成されることが好ましい。レチクルステージ２５は、リニアモータ等のレチクルステージ駆動機構によって駆動される。
【００２５】
レチクルステージ２５上には、ミラー２７が配置されている。また、ミラー２７に対向する位置には、ミラー２７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計２９が配置されている。レチクルステージ２５に支持されたレチクル２０の２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計２９によってリアルタイムに計測される。レーザ干渉計２９の計測結果は、制御部９０に出力される。
【００２６】
投影光学系３０は、複数の光学素子を含み、レチクル２０のパターンを所定の投影倍率βでウエハ４０に投影する光学系である。投影光学系３０は、本実施形態では、縮小投影光学系であり、例えば、１／４倍又は１／５倍の投影倍率を有する。
【００２７】
ウエハ４０は、レチクル２０のパターンが投影（転写）される基板である。但し、ウエハ４０は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。ウエハ４０には、レジスト（感光剤）が塗布されている。
【００２８】
ウエハステージ４５は、ウエハ４０を支持及び駆動する。ウエハステージ４５は、本実施形態では、ウエハチャックを介してウエハ４０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有する。ウエハステージ４５は、リニアモータ等のウエハステージ駆動機構によって駆動される。
【００２９】
ウエハステージ４５上には、ミラー４７が配置されている。また、ミラー４７に対向する位置には、ミラー４７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計４９ａとミラー４７のＺ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計４９ｂとが配置されている。ウエハステージ４５のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置及びθＺ方向の位置は、レーザ干渉計４９ａによってリアルタイムに計測される。また、ウエハステージ４５のＺ軸方向の位置、θＸ方向の位置及びθＹ方向の位置は、レーザ干渉計４９ｂによってリアルタイムに計測される。レーザ干渉計４９ａ及びレーザ干渉計４９ｂの計測結果は、制御部９０に出力される。
【００３０】
また、ウエハステージ４５上のコーナーには、ステージ基準プレート５０が配置されている。図２は、ウエハステージ４５上のステージ基準プレート５０の構成を示す図であって、ステージ基準プレート５０は、ウエハ４０の表面とほぼ同じ高さとなるように配置される。ステージ基準プレート５０は、図２に示すように、レチクルアライメント検出系７０（又はレチクルアライメント検出系７５）が検出するレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を有する。更に、ステージ基準プレート５０は、ウエハアライメント検出系８０が検出するウエハアライメント検出系用基準マーク５４を有する。
【００３１】
ステージ基準プレート５０は、ウエハステージ４５上の１つのコーナーに配置されていてもよいし、ウエハステージ４５上の複数のコーナーに配置されていてもよい。また、ステージ基準プレート５０は、複数のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２や複数のウエハアライメント検出系用基準マーク５４を有していてもよい。なお、レチクルアライメント検出系用基準マーク５２とウエハアライメント検出系用基準マーク５４との位置関係（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）は、予め所定の位置関係に設定される。レチクルアライメント検出系用基準マーク５２とウエハアライメント検出系用基準マーク５４とは、共通のマークであってもよい。
【００３２】
フォーカス検出系６０は、ウエハ４０のフォーカス（Ｚ軸方向の位置）を検出する機能を有し、本実施形態では、ウエハ４０の表面に検出光を投射する投射系と、ウエハ４０の表面で反射した検出光を受光する受光系とを含む。フォーカス検出系６０の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３３】
レチクルアライメント検出系７０は、レチクルステージ２５の近傍に配置されている。レチクルアライメント検出系７０は、レチクルステージ２５に支持されているレチクル２０上の図示しないレチクル基準マークを検出する。また、レチクルアライメント検出系７０は、投影光学系３０を介して、ウエハステージ４５上に配置されたステージ基準プレート５０のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を検出する。
【００３４】
レチクルアライメント検出系７０は、実際にウエハ４０を露光する光源１２と同一な光源を用いてレチクル基準マーク及びレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を照射し、かかるマークからの反射光を光電変換素子（例えば、ＣＣＤカメラ）で検出する。レチクル２０上のレチクル基準マークとステージ基準プレート５０上のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２との位置及びフォーカスを合わせることで、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との相対的な位置関係を合わせることができる。レチクルアライメント検出系７０の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３５】
レチクルアライメント検出系７５は、透過型の検出系であって、レチクルアライメント検出系用基準マーク５２が透過型のマークである場合に使用される。レチクルアライメント検出系７５は、光源１２と同一な光源を用いてレチクル基準マーク及びレチクルアライメント検出系用基準マーク５２を照射し、かかるマークを透過した透過光を光量センサで検出する。レチクルアライメント検出系７５は、ウエハステージ４５のＸ軸方向（又はＹ軸方向）及びＺ軸方向に駆動させながら透過光の光量を検出する。これにより、レチクル２０上のレチクル基準マークとステージ基準プレート５０上のレチクルアライメント検出系用基準マーク５２との位置及びフォーカスを合わせることができる。その結果、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との相対的な位置関係を合わせることができる。レチクルアライメント検出系７５の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３６】
このように、レチクルアライメント検出系７０、或いは、レチクルアライメント検出系７５のどちらを用いても、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との相対的な位置関係を合わせることができる。
【００３７】
ウエハアライメント検出系８０は、ウエハ４０上のウエハアライメントマーク４２やステージ基準プレート５０上のウエハアライメント検出系用基準マーク５４に検出光を投射する投射系と、かかるマークからの反射光を受光する受光系とを有する。ウエハアライメント検出系８０の検出結果は、制御部９０に出力される。
【００３８】
制御部９０は、図示しないＣＰＵやメモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部９０は、レチクルステージ２５、レーザ干渉計２９、ウエハステージ４５、レーザ干渉計４９ａ及び４９ｂと電気的に接続されている。また、制御部９０は、フォーカス検出系６０、レチクルアライメント検出系７０（又はレチクルアライメント検出系７５）及びウエハアライメント検出系８０と電気的に接続されている。
【００３９】
制御部９０は、レーザ干渉計２９の計測結果に基づいて、レチクルステージ２５（即ち、レチクルステージ駆動機構）を制御し、レチクルステージ２５に支持されたレチクル２０の位置決めを行う。また、制御部９０は、レーザ干渉計２９ａ及び２９ｂの計測結果に基づいて、ウエハステージ４５（即ち、ウエハステージ駆動機構）を制御し、ウエハステージ４５に支持されたウエハ４０の位置決めを行う。また、制御部９０は、フォーカス検出系６０の検出結果に基づいて、ウエハステージ４５に支持されたウエハ４０のＺ軸方向の位置（フォーカス位置）及び傾斜角を調整する。また、制御部９０は、レチクルアライメント検出系７０又は７５の検出結果に基づいて、レチクルステージ２５とウエハステージ４５との位置合わせ（アライメント）を行う。また、制御部９０は、ウエハアライメント検出系８０の検出結果に基づいて、ウエハステージ４５のＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動し、ウエハ４０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を調整する。更に、制御部９０は、後述するウエハアライメント検出系８０などの位置検出装置の調整処理を制御する。
【００４０】
図３を参照して、ウエハアライメント検出系８０について詳細に説明する。図３は、ウエハアライメント検出系８０の具体的な構成を示す概略断面図である。ウエハアライメント検出系８０は、本実施形態では、ファイバ等を含む照明光源８０１と、リレー光学系８０２と、開口絞り８０３と、照明系８０４と、偏光ビームスプリッター８０５と、λ／４位相板８０６と、対物レンズ８０７とを含む。また、ウエハアライメント検出系８０は、リレーレンズ８０８と、第１の結像光学系８０９と、コマ収差を調整するための光学部材８１０と、第２の結像光学系８１１と、光電変換素子８１２と、波長選択機構８１３と、駆動部８１４乃至８１７とを含む。なお、波長選択機構８１３は、例えば、透過波長帯の異なる複数のフィルタで構成され、照明光源８０１から射出された光のうち所定の波長を有する光のみを透過する（即ち、透過する光の波長を選択する）機能を有する。駆動部８１４は、制御部９０に制御され、ウエハアライメント検出系８０の光学系（本実施形態では、リレー光学系８０２や照明系８０４など）の光軸に垂直な方向に照明光源８０１（詳細には、照明光源８０１の光束の射出口）を駆動する。駆動部８１５は、制御部９０に制御され、ウエハアライメント検出系８０の光学系（本実施形態では、リレー光学系８０２や照明系８０４など）の光軸に垂直な方向に開口絞り８０３（詳細には、開口絞り８０３の開口）を駆動する。また、駆動部８１５は、開口絞り８０３の開口径を変更したり、開口絞り８０３を他の開口絞り（即ち、照明σ値の異なる開口絞り）に切り替えたりする機能も有する。これにより、ウエハアライメント検出系８０が被検物体としてのアライメントマークを照明する際の照明σ値を変更することができる。駆動部８１６は、制御部９０に制御され、ウエハアライメント検出系８０の光学系（本実施形態では、リレーレンズ８０８、第１の結像光学系８０９や第２の結像光学系８１１など）の光軸に垂直な方向に光学部材８１０を駆動する。このように、駆動部８１４乃至８１６の各々は、照明光源８０１、開口絞り８０３及び光学部材８１０の位置を変更可能にする。また、駆動部８１７は、制御部９０に制御され、波長選択機構８１３が有する複数のフィルタを切り替える機能を有する。これにより、ウエハプロセスに対して最もコントラストの高い波長帯域を選択することができる。駆動部８１４乃至８１７には、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができる。また、本実施形態のウエハアライメント検出系８０は、照明光源８０１乃至照明系８０４及び波長選択機構８１３を含む光学系の光軸と、偏光ビームスプリッター８０５乃至光電変換素子８１２を含む光学系の光軸とを含むが、これらをまとめて光軸と称する。
【００４１】
図３を参照するに、照明光源８０１から射出された光束は、リレー光学系８０２及び波長選択機構８１３を介して、ウエハアライメント検出系８０の瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に相当する位置に配置された開口絞り８０３に到達する。なお、開口絞り８０３でのビーム径ＬＤ８０３は、図４に示すように、照明光源８０１でのビーム径ＬＤ８０１よりも十分に小さくなる。ここで、図４は、照明光源８０１でのビーム径ＬＤ８０１と開口絞り８０３でのビーム径ＬＤ８０３との関係を示す図である。
【００４２】
開口絞り８０３に到達した光束は、照明系８０４に介して、偏光ビームスプリッター８０５に導光される。偏光ビームスプリッター８０５に導光された光束のうち紙面に垂直なＳ偏光は、偏光ビームスプリッター８０５で反射され、λ／４位相板８０６を透過して円偏光に変換される。λ／４位相板８０６を透過した光束は、対物レンズ８０７を介して、ウエハ４０上に形成されたウエハアライメントマーク４２をケーラー照明する。
【００４３】
ウエハアライメントマーク４２からの反射光、回折光及び散乱光は、対物レンズ８０７を介して、λ／４位相板８０６を透過して紙面に平行なＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッター８０５を透過する。偏光ビームスプリッター８０５を透過した光束は、リレーレンズ８０８、第１の結像光学系８０９、光学部材８１０及び第２の結像光学系８１１を介して、光電変換素子８１２上にウエハアライメントマーク４２の像を形成する。
【００４４】
ウエハアライメント検出系８０は、光電変換素子８１２によって光電変換されたウエハアライメントマーク４２の検出信号の波形に基づいて、ウエハ４０の位置を検出する。
【００４５】
ウエハアライメント検出系８０がウエハ４０上のウエハアライメントマーク４２を検出する場合、ウエハアライメントマーク４２上にはレジスト（透明層）が塗布（形成）されているため、単色光では干渉パターンが発生してしまう。従って、光電変換素子８１２から出力された検出信号（アライメント信号）に干渉パターンの信号が加算され、ウエハアライメントマーク４２を高精度に検出することができなくなる。そこで、本実施形態では、広帯域の波長を有する光源を照明光源８０１として使用し、光電変換素子８１２からの検出信号に干渉パターンの信号が加算されることを防止している。
【００４６】
また、ウエハ４０上のウエハアライメントマーク４２を高精度に検出するためには、ウエハアライメントマーク４２の像が明確に検出されなければならない。換言すれば、ウエハアライメント検出系８０の焦点（ピント）がウエハアライメントマーク４２に合っていなければならない。そこで、本実施形態では、ウエハアライメント検出系８０は、図示しないＡＦ検出系を有し、かかるＡＦ検出系の検出結果に基づいて、ウエハアライメントマーク４２をベストフォーカス面に駆動して、ウエハアライメントマーク４２を検出する。
【００４７】
ウエハアライメント検出系８０は、本実施形態では、オフアクシス検出系であるが、ＴＴＬ−ＡＡ検出系であってもよい。ウエハアライメント検出系８０がＴＴＬ−ＡＡ検出系である場合には、投影光学系３０を介して、ウエハアライメントマーク４２を検出するが、基本的な構成はオフアクシス検出系と同様である。
【００４８】
ここで、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差の調整について説明する。ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する場合には、図５に示すように、シリコン（Ｓｉ）面に段差ＤＬを有する調整専用ウエハを使用する必要がある。なお、かかる調整用ウエハは、露光装置１（ウエハアライメント検出系８０）の外部から搬送され、露光装置１には備えられていない。ここで、図５は、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する際に使用される調整用ウエハの一例を示す概略断面図である。
【００４９】
例えば、照明光源８０１からの光束の波長をλ、図５に示す調整専用ウエハの段差ＤＬをλ／８とし、かかる調整専用ウエハをウエハアライメント検出系８０が照明σ値０．９で検出（照明）して、図６に示すような非対称な検出波形が得られたとする。図６に示す検出波形の非対称性は、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差や光軸ずれを原因として発生するが、ここでは、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差のみを原因として発生したと仮定する。
【００５０】
図６に示すような非対称な検出波形を図７に示すような対称な検出波形にするためには、駆動部８１６を介して、光学部材８１０を光軸に垂直な方向に駆動してウエハアライメント検出系８０の光学系全系のコマ収差を調整すればよい。具体的には、図６に示す非対称な検出波形が図７に示す対称な検出波形になるまで、光学部材８１０を光軸に対して垂直な方向に駆動する。ここで、図７は、図５に示す調整専用ウエハをウエハアライメント検出系８０が検出した場合の検出波形の一例を示す図である。
【００５１】
このように、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸に垂直な方向に光学部材８１０を駆動することで、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整することができる。
【００５２】
次に、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの調整について説明する。図８に示すように、ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在しない場合には、照明光源８０１からの光束の主光線は、ウエハ４０（ウエハアライメントマーク４２）に対して垂直に入射する。この場合、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差が完全に調整されていれば、図７に示すような対称な検出波形が得られる。図８は、ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在しない場合の例を示す図である。
【００５３】
一方、図９に示すように、ウエハアライメント検出系８０の開口絞り８０３が光軸に対してずれている場合には、照明光源８０１からの光束の主光線は、ウエハ４０に対して垂直に入射せずに傾斜して（角度θを有して）入射する。なお、開口絞り８０３でのビーム径ＬＤ８０３’の中心位置は、図４に示すように、照明光源８０１でのビーム径ＬＤ８０１の中心位置に対してずれた位置に位置することになる。このような状態のことを光学系に光軸ずれが存在すると言う。この場合、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差が完全に調整されていても、ウエハアライメント検出系８０から得られる検出波形は、図６に示すような非対称な検出波形となる。ここで、図９は、ウエハアライメント検出系８０に光軸ずれが存在する場合の例を示す図である。
【００５４】
本実施形態では、図９に示したように、開口絞り８０３の位置ずれを例としてウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを説明している。但し、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれは、照明光源８０１の位置ずれ等によっても発生する。ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在すると、検出波形が非対称となるため、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差が存在する場合と同様に、検出誤差が発生してしまう。
【００５５】
ウエハアライメント検出系８０の光学系に光軸ずれが存在する場合には、駆動部８１４又は駆動部８１５を介して、照明光源８０１又は開口絞り８０３を光軸に垂直な方向に駆動してウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整すればよい。具体的には、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの指標であるデフォーカス特性を用いてウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する。
【００５６】
図１０乃至図１３を参照して、デフォーカス特性について説明する。デフォーカス特性を取得するためには、クロムパターンで形成されたアライメントマークをデフォーカスさせながら検出する。かかるアライメントマークは、例えば、ステージ基準プレート５０上などに形成されており、デフォーカス特性は、露光装置１において容易に取得することができる。
【００５７】
ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していない理想的な状態でベストフォーカス位置に配置されたアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）に示す検出波形をプラス（＋）方向にデフォーカスして（即ち、図１０（ｂ）の状態からアライメントマークをプラス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１０（ａ）に示す。また、図１０（ｂ）に示す検出波形をマイナス（−）方向にデフォーカスして（即ち、図１０（ｂ）の状態からアライメントマークをマイナス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１０（ｃ）に示す。ここで、図１０は、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していない理想的な状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【００５８】
図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示す検出波形は、図１０（ｂ）に示す検出波形よりもコントラストが低下しているが、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していないため、検出波形の対称性が崩れることはない。従って、図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示す検出波形から検出されるアライメントマークの中心位置（即ち、検出波形の中心位置）は、図１０（ｂ）に示す検出波形から検出されるアライメントマークの中心位置と同じである。
【００５９】
図１１は、図１０に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。図１１に示すように、図１０に示す検出波形の中心位置は、デフォーカスに関わらずに一定値となる。デフォーカスに対する検出波形の中心位置の傾きがデフォーカス特性である。従って、図１１では、デフォーカス特性は０となる。デフォーカスに対して検出波形の中心位置が変化しなければ、ウエハアライメントの際に（即ち、アライメントマークを検出する際に）アライメントマークがデフォーカスしても検出波形の中心位置の位置ずれ（検出誤差）は生じない。
【００６０】
一方、検出波形が対称となるようにコマ収差を調整したものの、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存している状態でベストフォーカス位置に配置されたアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）に示す検出波形をプラス（＋）方向にデフォーカスして（即ち、図１２（ｂ）の状態からアライメントマークをプラス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１２（ａ）に示す。また、図１２（ｂ）に示す検出波形をマイナス（−）方向にデフォーカスして（即ち、図１２（ｂ）の状態からアライメントマークをマイナス方向にデフォーカスして）得られる検出波形を図１２（ｃ）に示す。ここで、図１２は、検出波形が対称となるようにコマ収差を調整したものの、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存している状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【００６１】
図１２（ａ）及び図１２（ｃ）に示す検出波形は、図１２（ｂ）に示す検出波形と比較して、コントラストが低下するだけでなく、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの影響によって非対称な検出波形となる。
【００６２】
図１３は、図１２に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。図１３を参照するに、検出波形の中心位置は、デフォーカスに依存した値（即ち、デフォーカスに対して変動する値）をとる。上述したように、デフォーカスに対する検出波形の中心位置の傾きがデフォーカス特性である。従って、図１３では、デフォーカス特性はある値を有し、０ではない。図１３に示すように、デフォーカスに対して検出波形の中心位置が変化する場合には、ベストフォーカス位置では検出波形の中心位置の位置ずれは生じないが、実際のウエハアライメントの際には多少のデフォーカスが発生するため、位置ずれが生じてしまう。従って、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する際には、デフォーカス特性に基づいて、照明光源８０１又は開口絞り８０３をウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸に垂直な方向に駆動すればよい。
【００６３】
以下、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差及び光軸ずれの調整方法について説明する。本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の調整方法について説明する前に、従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法について説明する。
【００６４】
従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法においては、まず、露光装置１の外部から図５に示すような調整専用ウエハを搬送し、かかる調整専用ウエハを用いてウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する。次に、ステージ基準プレート５０上のクロムパターンで形成されたアライメントマークを用いてデフォーカス特性を取得し、かかるデフォーカス特性が０となるように、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する。
【００６５】
しかしながら、従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法は、２つの問題点を含んでいる。１つ目の問題点は、デフォーカス特性が０となる光軸ずれ量と検出波形が対称となる光軸ずれ量とが異なるために、デフォーカス特性が０となるように光学系の光軸ずれを調整すると、検出波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうというものである。２つ目の問題点は、露光装置１上でウエハアライメント検出系８０に新たな波長帯域を追加した場合に、かかる波長帯域でデフォーカス特性が規格に収まるように光軸ずれを調整すると、検出波形の対称性が崩れ、検出誤差が発生してしまうというものである。
【００６６】
従来のウエハアライメント検出系８０の調整方法の問題点について具体的に説明する。図１４は、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。図１４では、縦軸にデフォーカス特性又は波形対称性を採用し、横軸に光軸ずれ量を採用している。ここで、波形対称性は、図６に示すように、検出波形のベース強度をＩａ、検出波形のエッジ部分の各々の強度をＩｂ及びＩｃとした場合に、（Ｉｂ−Ｉｃ）／Ｉａ［％］で定義される。
【００６７】
検出波形はウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する際に対称にすることができるため、波形対称性は、図１４の点ＷＳ０に示すように、略０にすることができる。但し、ウエハアライメント検出系８０の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存していると、デフォーカス特性は、図１４の点ＤＣａに示すように、ある値を有し、デフォーカス特性の規格ＤＣｓを超えてしまう場合がある。換言すれば、検出波形の波形対称性は規格を満たしているが、デフォーカス特性が規格を満たしていない場合がある。この場合、従来技術では、デフォーカス特性の規格を満たすために、図１４の点ＤＣ０に示すように、デフォーカス特性が０となるようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整していた。但し、光軸ずれを調整することによって、デフォーカス特性は０となるが、検出波形の対称性が崩れてしまうため、波形対称性が、図１４の点ＷＳａに示すように、ある値を有し、波形対称性の規格ＷＳｓを超えてしまう場合がある。
【００６８】
そこで、本実施形態では、図１５に示すように、制御部９０の図示しないメモリに予め格納（取得）されている波形対称性を用いて、ウエハアライメント検出系８０を調整する。換言すれば、本実施形態は、図１５に示すようなウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量に対する波形対称性の情報を制御部９０が予め有していることを特徴とする。かかる波形対称性の情報は、上述したように、図５に示すシリコン面に段差ＤＬを有する調整専用ウエハを用いて取得する。ここで、図１５は、本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【００６９】
上述のように、波形対称性は、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整する段階で０にすることができる（図１４の点ＷＳ０）が、このままではデフォーカス特性（図１４の点ＤＣａ）がデフォーカス特性の規格（図１４の点ＤＣＳ）を満たさない。そこで、デフォーカス特性がデフォーカス特性の規格を満たすようにウエハアライメント検出系８０の光軸ずれ量を調整するが、デフォーカス特性が０になる（図１４の点ＤＣ０）まで光軸ずれ量を調整してしまうと、波形非対称性が規格を満たさなくなる。
【００７０】
一方、本実施形態では、予め取得している波形対称性の情報を用いて、図１５の点ＯＳａに示すように、波形対称性が規格ＷＳｓを満たすようにウエハアライメント検出系８０の光軸ずれを調整する。図１５の点ＯＳａに示す光軸ずれ量であれば、デフォーカス特性は、図１５の点ＤＣｂに示すような値を有するため、デフォーカス特性の規格ＤＣＳを満たし、且つ、波形対称性は、図１５のＷＳｂに示すような値を有するため、波形対称性の規格ＷＳＳを満たす。
【００７１】
なお、図１５では、波形対称性の規格及びデフォーカスの規格を満たす光軸ずれ量（図１５の点ＯＳａ）となるようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整すればよいと説明した。但し、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量は、具体的には、デフォーカス特性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量と波形対称性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量との中間となるように調整することが好ましい。
【００７２】
図１６に示すように、デフォーカス特性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量を点ＯＳＤとし、波形対称性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量を点ＯＳＷとする。この場合、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれは、点ＯＳＤで示す光軸ずれ量と点ＯＳＷで示す光軸ずれ量との中間である点ＯＳＭで示す光軸ずれ量となるように調整する。ここで、図１６は、本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【００７３】
このように、本実施形態では、波形対称性（第１の評価値）の規格及びデフォーカス特性（第２の評価値）の規格（許容値）を満たすようにウエハアライメント検出系８０を調整することができる。従って、ウエハアライメント検出系８０は、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減することができる。その結果、露光装置１は、様々な条件のウエハプロセスに対して精度よくアライメントすることが可能となる。
【００７４】
本実施形態では、デフォーカス特性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量と波形対称性の規格の閾値を満たす光軸ずれ量との中間となるようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整することを説明した。但し、波形対称性及びデフォーカス特性の少なくとも一方に重み付けをして、ウエハアライメント検出系８０を調整する際の光軸ずれ量を決定してもよい。例えば、デフォーカス特性と波形対称性の重み付けを７：３とすると、（０．７×点ＯＳＤで示す光軸ずれ量＋０．３×点ＯＳＷで示す光軸ずれ量）の光軸ずれ量となるように、ウエハアライメント検出系８０を調整する。このように、アライメント（マークの検出）に要求される精度に応じて、デフォーカス特性及び波形対称性の少なくとも一方に重み付けして、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整することも可能である。
【００７５】
なお、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整しなくてもデフォーカス特性の規格及び波形対称性の規格を満たす場合もある。この場合、ウエハアライメント検出系８０は所望の性能を発揮することができるため、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する必要はない。換言すれば、ウエハアライメント検出系８０の光学系のコマ収差を調整した際に、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量が点ＯＳＷから点ＯＳＤの範囲内であれば、波形対称性の規格及びデフォーカス特性の規格を満たすことになる。従って、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整する必要はない。
【００７６】
また、露光装置１に設けられた波形対称性及びデフォーカス特性の規格値を設定する設定部を介して、波形対称性の規格及びデフォーカス特性の規格を変更することも可能である。換言すれば、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれの調整範囲（光軸ずれ量の調整範囲）を変更することができる。例えば、図１７に示すように、デフォーカス特性の規格ＤＣＳから規格ＤＣＳ’に変更すると、デフォーカス特性の規格ＤＣＳ’の閾値を満たす光軸ずれ量は、点ＯＳｂとなる。この場合、波形対称性の規格ＷＳＳ及びデフォーカス特性の規格ＤＣＳ’を満たす光軸ずれ量は、点ＯＳＷから点ＯＳｂの範囲となり、図１６に示した範囲（点ＯＳＷから点ＯＳＤ）よりも狭くなっている。これにより、ウエハアライメント検出系８０をより高精度に調整することが可能となる。ここで、図１７は、本実施形態におけるウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【００７７】
本実施形態では、デフォーカス特性の規格を変更した際の光軸ずれ量の範囲について説明したが、波形対称性の規格を変更してもよい。波形対称性の規格を変更しても光軸ずれ量の範囲を変更することが可能であり、ウエハアライメント検出系８０をより高精度に調整することができる。
【００７８】
また、本実施形態は、露光装置１上でウエハアライメント検出系８０に新たな波長帯域や照明σ値を追加した場合におけるウエハアライメント検出系８０の調整（特に、光軸ずれ）にも適用することができる。例えば、ウエハアライメント検出系８０に新たな照明条件が追加された場合、新たな照明条件でウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれが調整されていないため、新たな照明条件でウエハアライメント検出系８０を調整する必要がある。
【００７９】
上述したように、従来技術では、新たな照明条件においてデフォーカス特性が０に近づくようにウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれを調整していたが、デフォーカス特性が０になっても波形対称性が規格を満たさない場合がある。この場合、検出誤差が発生してしまうため、様々な条件のウエハプロセスに対して精度よくアライメントすることができなくなる。
【００８０】
一方、本実施形態のように、新たな照明条件でのウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量に対する波形対称性の情報を予め有しておけば、波形対称性及びデフォーカス特性の規格を満たすように、ウエハアライメント検出系８０を調整することができる。その結果、新たな照明条件が追加された場合でも、検出誤差を低減し、精度よくアライメントすることが可能となる。つまり、本特許では、ウエハアライメント検出系８０の最も広い波長帯域で、全ての照明σ値について、ウエハアライメント検出系８０の光学系の光軸ずれ量に対する波形対称性の情報を予め取得しておく。
【００８１】
また、光軸ずれ量に対する波形対称性とデフォーカス特性との関係（即ち、図１５乃至図１７に示すような波形対称性及びデフォーカス特性の情報）は、定期的に取り直してもよい。これにより、現在のウエハアライメント検出系８０の状態を反映してウエハアライメント検出系８０を調整する（即ち、光軸ずれ量の調整範囲を決定する）ことができる。
【００８２】
なお、本実施形態は、ウエハアライメント検出系８０の調整だけではなく、同様に、レチクルアライメント検出系７０の調整やその他の位置検出装置の調整にも適用することができる。
【００８３】
露光装置１の動作において、まず、レチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０を調整する。レチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０は、上述したように、波形対称性及びデフォーカス特性が規格値に収まるように調整される。
【００８４】
次いで、波形対称性及びデフォーカス特性が規格値に収まるように調整されたレチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０を用いて、レチクル２０とウエハ４０との位置合わせ（アライメント）を行う。この際、レチクルアライメント検出系７０及びウエハアライメント検出系８０は、様々な条件のウエハプロセスに対して検出誤差を低減することができるため、レチクル２０とウエハ４０とを高い精度で位置合わせすることができる。
【００８５】
次いで、レチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する。光源１２から発せられた光束は、照明光学系１４によってレチクル２０を照明する。レチクル２０のパターンを反映する光は、投影光学系３０によってウエハ４０上に結像する。この際、レチクル２０とウエハ４０とは、高精度に位置合わせされているため、高い重ね合わせ精度でレチクル２０のパターンをウエハ４０に露光することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００８６】
次に、図１８及び図１９を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１８は、デバイス（半導体デバイスや液晶デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８７】
図１９は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例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及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置のウエハステージ上に配置されるステージ基準プレートの構成を示す図である。
【図３】図１に示す露光装置のウエハアライメント検出系の具体的な構成を示す概略断面図である。
【図４】図３に示すウエハアライメント検出系において、照明光源でのビーム径と開口絞りでのビーム径との関係を示す図である。
【図５】図１に示す露光装置のウエハアライメント検出系の光学系のコマ収差を調整する際に使用される調整専用ウエハの一例を示す概略断面図である。
【図６】図５に示す調整専用ウエハをウエハアライメント検出系が検出した場合の検出波形（非対称波形）の一例を示す図である。
【図７】図５に示す調整専用ウエハをウエハアライメント検出系が検出した場合の検出波形（対称波形）の一例を示す図である。
【図８】図３に示すウエハアライメント検出系の光学系に光軸ずれが存在しない場合の例を示す図である。
【図９】図３に示すウエハアライメント検出系の光学系に光軸ずれが存在する場合の例を示す図である。
【図１０】ウエハアライメント検出系の光学系にコマ収差及び光軸ずれが存在していない理想的な状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【図１１】図１０に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。
【図１２】検出波形が対称となるようにコマ収差を調整したものの、ウエハアライメント検出系の光学系にコマ収差及び光軸ずれが残存している状態でアライメントマークを検出した場合に得られる検出波形を示す図である。
【図１３】図１２に示す検出波形でのデフォーカスに対する検出波形の中心位置を示す図である。
【図１４】ウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１５】本実施形態におけるウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１６】本実施形態におけるウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１７】本実施形態におけるウエハアライメント検出系の光学系の光軸ずれ（光軸ずれ量）に対する検出波形の波形対称性及びデフォーカス特性の変化を示す図である。
【図１８】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１８に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１ 露光装置
１０ 照明装置
１２ 光源
１４ 照明光学系
２０ レチクル
２５ レチクルステージ
２７ ミラー
２９ レーザ干渉計
３０ 投影光学系
４０ ウエハ
４５ ウエハステージ
４７ ミラー
４９ａ及び４９ｂ レーザ干渉計
５０ ステージ基準プレート
５２ レチクルアライメント検出系用基準マーク
５４ ウエハアライメント検出系用基準マーク
６０ フォーカス検出系
７０及び７５ レチクルアライメント検出系
８０ ウエハアライメント検出系
８０１ 照明光源
８０２ リレー光学系
８０３ 開口絞り
８０４ 照明系
８０５ 偏光ビームスプリッター
８０６ λ／４位相板
８０７ 対物レンズ
８０８ リレーレンズ
８０９ 第１の結像光学系
８１０ 光学部材
８１１ 第２の結像光学系
８１２ 光電変換素子
８１３ 波長選択機構
８１４乃至８１７ 駆動部
９０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記レチクルの位置及び前記基板の位置の少なくとも一方を検出する位置検出装置とを有し、
前記位置検出装置は、
位置を変更可能な光学部材を含む光学系と、
前記光学系を介して前記レチクルの位置及び前記基板の位置を検出するためのマークからの光を受光して検出信号を出力する光電変換素子と、
前記光学部材の複数の位置に対する前記検出信号の波形の対称性を示す第１の評価値の情報、及び、前記光学部材の複数の位置のそれぞれについて前記マークの前記光学系の光軸の方向の位置を変えた際に検出される前記マークの位置のずれを示す第２の評価値の情報に基づいて、前記光学部材の位置を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記第１の評価値の情報を予め有していることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の評価値及び前記第２の評価値の各々が許容値を満たすように、前記光学部材の位置を制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１の評価値の許容値及び前記第２の評価値の許容値を設定する設定部を更に有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光学部材が前記第１の評価値の許容値を満たす前記光学部材の位置と前記第２の評価値の許容値を満たす前記光学部材の位置との中間に位置するように制御することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の評価値及び前記第２の評価値の各々に重み付けした重み付け量に基づいて、前記光学部材の位置を制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記光学部材は、前記マークを照明するための光を射出する光源又は前記光学系の瞳面に配置された開口絞りを含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記レチクルの位置及び前記基板の位置の少なくとも一方を検出する位置検出装置とを有し、
前記位置検出装置は、
位置を変更可能な光学部材を含む光学系と、
前記光学系を介して前記レチクルの位置及び前記基板の位置を検出するためのマークからの光を受光して検出信号を出力する光電変換素子と、
前記光学部材の複数の位置に対する前記検出信号の波形の対称性を示す第１の評価値の情報、及び、前記光学部材の複数の位置のそれぞれについて前記マークの前記光学系の光軸の方向の位置を変えた際に検出される前記マークの位置のずれを示す第２の評価値の情報に基づいて、前記光学部材の位置を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記第１の評価値の情報を予め有していることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の評価値及び前記第２の評価値の各々が許容値を満たすように、前記光学部材の位置を制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１の評価値の許容値及び前記第２の評価値の許容値を設定する設定部を更に有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光学部材が前記第１の評価値の許容値を満たす前記光学部材の位置と前記第２の評価値の許容値を満たす前記光学部材の位置との中間に位置するように制御することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の評価値及び前記第２の評価値の各々に重み付けした重み付け量に基づいて、前記光学部材の位置を制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記光学部材は、前記マークを照明するための光を射出する光源又は前記光学系の瞳面に配置された開口絞りを含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−１６７６２（Ｐ２００９−１６７６２Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８０１５５（Ｐ２００７−１８０１５５）
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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