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公開番号2025128328
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2025099128,2024015552
出願日2025-06-13,2019-02-21
発明の名称面位置検出装置、露光装置、デバイス製造方法、および基板処理システム
出願人株式会社ニコン
代理人個人,個人,個人
主分類G03F 7/207 20060101AFI20250826BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】露光装置では投影光学系の焦点深度が比較的浅く、像面(結像面)に対する感光性基板の表面の位置合わせを正確に行う必要がある。
【解決手段】面位置検出装置は、被検面内の第1方向に滑らかに強度変調される複数の検出光を、斜入射で被検面に重畳して照射して被検面上に照射領域を形成する送光部と、受光面が被検面と光学的に共役な光検出部を有し、照射領域のうち検出領域で反射された複数の検出光を、受光面の異なる位置で受光し、複数の検出光の光電変換信号を出力する受光部と、複数の検出光の光電変換信号に基づいて、被検面の位置情報を算出する演算部と、を備え、送光部は、複数の検出光の光路に配置される回折格子を備え、複数の検出光において、回折格子からの干渉縞が、被検面上に第1方向の強度変調を形成し、複数の検出光はそれぞれ同一周期の関数で第1方向に強度変調されており、第1方向における位相が相互に異なる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被検面と交差する軸に沿った前記被検面の位置情報を求める面位置検出装置において、
前記被検面において前記被検面内の第１方向に滑らかに強度変調される複数の検出光を、前記第１方向に方向成分を有する方向から斜入射で前記被検面に重畳して照射して前記被検面上に照射領域を形成する送光部と、
受光面が前記被検面と光学的に共役な位置に配置された光検出部を有し、前記照射領域のうち前記第１方向の幅が所定値である検出領域で反射された前記複数の検出光を、前記受光面のそれぞれ異なる位置で受光し、前記複数の検出光の光電変換信号をそれぞれ出力する受光部と、
前記受光部から出力された前記複数の検出光の光電変換信号に基づいて、前記被検面の位置情報を算出する演算部と、
を備え、
前記送光部は、前記複数の検出光の光路に配置される回折格子を備え、
前記複数の検出光においてそれぞれ、前記回折格子からの＋１次回折光および－１次回折光による干渉縞が、前記被検面上に前記第１方向の前記強度変調を形成し、
前記被検面において、前記複数の検出光はそれぞれ同一の周期の関数で前記第１方向に強度変調されており、前記関数の前記第１方向における位相が相互に異なる、面位置検出装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の面位置検出装置において、
前記複数の検出光のそれぞれは、前記照射領域において前記第１方向と交差する第２方向での光強度が一定である、面位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の面位置検出装置において、
前記送光部は、前記複数の検出光を、前記被検面の法線に対してそれぞれ等しい角度で前記被検面に照射する、面位置検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の面位置検出装置において、
前記被検面上の前記検出領域における、前記複数の検出光の光量の和は、前記第１方向に沿って一定である、面位置検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の面位置検出装置において、
前記被検面において、前記複数の検出光はそれぞれ同一の振幅の前記関数で前記第１方向に強度変調されている、面位置検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の面位置検出装置において、
前記複数の検出光は、前記関数の前記位相が相互に前記周期の半分だけ異なっている第１検出光と第２検出光とを含む、面位置検出装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の面位置検出装置において、
前記複数の検出光は、前記関数の前記位相が相互に前記周期の１／３ずつ異なっている第１検出光、第２検出光、および第３検出光とを含む、面位置検出装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の面位置検出装置において、
前記検出領域の前記第１方向の前記幅は、前記関数の前記周期の半分よりも短い、面位置検出装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の面位置検出装置において、
前記受光部は、前記被検面と光学的に共役な第１共役面を形成する第１受光光学系と、前記第１共役面と光学的に共役な第２共役面を前記共役な位置に形成する第２受光光学系と、前記第１共役面に配置され、前記第１方向と結像関係にある第３方向と交差する第４方向に長手方向を有し、前記検出領域と結像関係にある開口部を備えた開口部材とを備える、面位置検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の面位置検出装置において、
前記第２受光光学系は、前記検出領域を介して前記受光部に入射する前記複数の検出光を、前記受光面上のそれぞれ異なる位置に入射させる光分離部材を有する、面位置検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、面位置検出装置、露光装置、デバイス製造方法、および基板処理システムに関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
マスク上に形成されたパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光装置においては、投影光学系の焦点深度が比較的浅く、感光性基板の被露光面（表面：転写面）が平坦でない場合もある。このため、露光装置では、投影光学系の像面（結像面）に対する感光性基板の表面の位置合わせを正確に行う必要がある。
投影光学系の光軸方向に沿った感光性基板の面位置（被露光面の面位置）を検出する装置として、例えば斜入射型の面位置検出装置が知られている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１０／０２３１８８１号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様の面位置検出装置は、被検面と交差する軸に沿った前記被検面の位置情報を求める面位置検出装置において、前記被検面において前記被検面内の第１方向に滑らかに強度変調される複数の検出光を、前記第１方向に方向成分を有する方向から斜入射で前記被検面に重畳して照射して前記被検面上に照射領域を形成する送光部と、受光面が前記被検面と光学的に共役な位置に配置された光検出部を有し、前記照射領域のうち前記第１方向の幅が所定値である検出領域で反射された前記複数の検出光を、前記受光面のそれぞれ異なる位置で受光し、前記複数の検出光の光電変換信号をそれぞれ出力する受光部と、前記受光部から出力された前記複数の検出光の光電変換信号に基づいて、前記被検面の位置情報を算出する演算部と、を備え、前記送光部は、前記複数の検出光の光路に配置される回折格子を備え、前記複数の検出光においてそれぞれ、前記回折格子からの＋１次回折光および－１次回折光による干渉縞が、前記被検面上に前記第１方向の前記強度変調を形成し、前記被検面において、前記複数の検出光はそれぞれ同一の周期の関数で前記第１方向に強度変調されており、前記関数の前記第１方向における位相が相互に異なる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
第１実施形態の面位置検出装置１００の構成を概略的に示す図。
面位置検出装置１００の一部の構成を、－Ｙ方向から見た側面図。
面位置検出装置１００の一部の構成を、＋Ｚ方向から見た上面図。
検出光分割部材の一例を示す図。
図５（ａ）は、被検面ＷＡ上の照射領域ＩＡを示す図。図５（ｂ）は、照射領域ＩＡのＸ軸方向の光量分布を示す図。
受光プリズム２３の入射面２３ａを、入射面２３ａに対する法線の方向から見た図。
複合分離部材２５の一例を示す図。
受光面２９ａに形成される開口部ＳＬのＰ偏光成分の像を示す図。
被検面ＷＡのＺ軸方向の位置（横軸）と、光電変換信号Ｓ１ｂおよび光電変換信号Ｓ２ｂとの関係の一例を示す図。
図１０（ａ）は別の例の検出光分割部材を示す斜視図。図１０（ｂ）は別の例の検出光分割部材を送光側第１レンズ１７側から見た図。
図１１（ａ）は、第２実施形態の面位置検出装置における、被検面ＷＡ上の第１検出光、第２検出光、および第３検出光の光量分布を表す図。図１１（ｂ）は、被検面ＷＡのＺ軸方向の位置（横軸）と、光電変換信号との関係を示す図。
第３実施形態の露光装置２００の概略を示す図。
第４実施形態の基板処理システム３００を含む、基板処理ラインの概略を示す図。
デバイス製造方法の概要を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書において、「光学的に共役」とは、１つの面と他の１つの面とが光学系を介して結像関係になっていることをいう。
本明細書において、「結像関係」とは、１つの領域内の任意の１点を発した光が、光学系を介して他の１つの領域内の１点を中心とする光学系の解像度程度の範囲内に集光する関係をいう。
本明細書において、「正弦波関数」とは、正弦関数（ｓｉｎ）または余弦関数（ｃｏｓ）に対して所定の定数が加わり、値がすべて非負となっている関数をいう。
【０００７】
（第１実施形態の面位置検出装置）
図１は、第１実施形態の面位置検出装置１００の構成を概略的に示す図である。図１では、面位置検出装置１００に載置される被計測物Ｗの表面（以下、「被検面」ともいう）ＷＡに垂直な方向（法線方向）にＺ軸を、Ｚ軸に垂直な面内、すなわち被検面ＷＡに平行な面内において図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を設定している。
【０００８】
第１実施形態の面位置検出装置１００における検出光の経路の概要を説明する。光導入部１２に、例えば光源１０からライトガイド１１を介して検出光が供給される。光源１０からの検出光の波長帯域は、一例として４００ｎｍから８００ｎｍであるが、これには限定されない。例えば、４００ｎｍ以下、一例として２００ｎｍ近傍であってもよいし、８００ｎｍ以上の赤外域、一例として１２００ｎｍ～１７００ｎｍであってもよい。光導入部１２を発した検出光は、コンデンサーレンズ群１３、回折格子板１４、送光側第２レンズ群１５、送光側第１レンズ群１７、およびミラー１８等を介して被検面ＷＡに照射される。被検面ＷＡで反射した検出光は、ミラー１９、受光側第１レンズ群２０、受光側第２レンズ群２２等を介して、受光プリズム２３に至る。受光プリズム２３により屈折した検出光は、前側レンズ群２４と後側レンズ群２６とからなるリレー光学系を介して、偏光分離プリズム２７に入射する。そして、検出光は偏光分離プリズム２７で２つの異なる偏光成分に分離され、分離されたそれぞれの検出光は、光検出部２８ａの受光面２９ａ、および光検出部２８ｂの受光面２９ｂに入射する。
尚、図１乃至図３では、各レンズ群のレンズは１枚のみ図示しているが、各レンズ群は１枚以上のレンズから構成されてもよい。
被計測物ＷはステージＳＴに載置されており、ステージＳＴのＸＹＺ位置は、不図示の干渉計またはエンコーダーにより計測されている。
【０００９】
本明細書では、光導入部１２、コンデンサーレンズ群１３、回折格子板１４、送光側第２レンズ群１５、検出光分割部材１６、送光側第１レンズ群１７、およびミラー１８の全て、または一部を、総称して送光部ＴＳとも呼ぶ。
本明細書では、ミラー１９、受光側第１レンズ群２０、シリンドリカルレンズ２１、受光側第２レンズ群２２、受光プリズム２３、リレー光学系（２４，２６）、複合分離部材２５、偏光分離プリズム２７、および光検出部２８ａ，２８ｂの全て、または一部を、総称して受光部ＲＳとも呼ぶ。
【００１０】
図２および図３は、図１に示した面位置検出装置１００の一部の構成を概略的に示す図である。図２は、コンデンサーレンズ群１３から光検出部２８ａまでの構成を－Ｙ方向から見た側面図である。図２では、回折格子板１４から被検面ＷＡまでの光路、および被検面ＷＡから受光プリズム２３までの光路を直線状に展開している。図３は、コンデンサーレンズ群１３から光検出部２８ａまでの構成を＋Ｚ方向から見た上面図である。図２および図３では、ミラー１８、１９、偏光分離プリズム２７、および光検出部２８ｂの図示を省略している。また、図２および図３では、光軸ＡＸ２を光軸ＡＸ３と一致させ、光軸ＡＸ４を光軸ＡＸ５と一致させているとともに、光軸ＡＸ６をＸ軸方向に一致させている。
（【００１１】以降は省略されています）

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