CN109976112A - 对准装置、光刻装置和物品制造方法 - Google Patents

对准装置、光刻装置和物品制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及对准装置、光刻装置和物品制造方法。提供执行基板的对准的对准装置。所述装置包括：在保持基板的同时移动的台架；捕捉基板上的标记的图像的成像设备；和基于标记的图像获得标记的位置的处理器。成像设备包含图像传感器和存储通过图像传感器获得的图像数据的存储设备。成像设备在图像传感器执行电荷的蓄积并且完成图像数据向存储设备的传送之后执行下一次图像捕捉。当在移动台架的同时在多个位置处通过使用成像设备捕捉标记的图像时，所述装置与图像数据向存储设备的传送同时地为下一次图像捕捉移动台架。

Description

对准装置、光刻装置和物品制造方法
技术领域
本发明涉及对准装置、光刻装置和物品制造方法。
背景技术
随着半导体器件的小型化(集成化)的进步，曝光装置也需要实现高精度和高功能性。原版和基板之间的对准精度特别直接地影响曝光装置的功能，因此需要改进。除了对曝光装置的更高对准精度的要求之外，考虑到生产率，还需要增加生产能力(每单位时间能够处理的基板的数量)。
为了将原版与基板精确对准，在最佳条件下用成像设备捕捉在测量目标(例如，基板)上形成的标记(对准标记)的图像是重要的。例如，作为测量目标的基板可以根据预处理步骤改变基板表面内的平坦度。因此，为了在最佳条件下捕捉标记的图像，需要执行聚焦调整，以将各标记设定为传感器的最佳聚焦位置。例如，传统的曝光装置按以下方式执行聚焦调整。首先，当基板在聚焦方向(Z方向)上逐步移动时，根据通过成像获得的基板上的标记的图像，在基板的各位置处计算对比度评估值。获得最佳评估值的位置被决定为最佳聚焦位置(参见日本专利公开2009-192271)。
在对准中，在执行以上的聚焦调整之后，捕捉基板上的多个对准标记的图像，并且根据相应的标记图像计算标记在基板平面方向(X和Y方向)上的位置。通过对计算的标记位置执行统计处理，获得基板上的各拍摄(shot)位置。在通过曝光装置的曝光处理中，基于通过对准获得的基板上的各拍摄位置校正基板或原版的位置。
例如按以下方式执行捕捉多个对准标记的图像的方法。首先，安装基板的台架在X方向和Y方向上移动，以允许用传感器观察附着在基板上的测量拍摄位置处的对准标记。然后使台架静止。当台架静止时，传感器蓄积对准标记的图像。当蓄积完成时，将台架移动到下一个测量拍摄位置。这些动作被重复以在所有测量拍摄处捕捉标记图像。在传感器中蓄积的标记图像被传送到对准处理器。对准处理器从传送的标记图像计算标记的位置。通常与台架向下一个测量拍摄的移动同时地执行这种图像传送和标记计算处理。执行这种同时的处理可以提高生产能力(参见日本专利公开No.11-329943)。
近年来，用于捕捉对准标记的图像的照相机在分辨率方面已经取得了显著的提高。但是，随着传感器分辨率的提高，图像数据量增加，从而导致从照相机传送图像的时间增加。这使得传统的的曝光装置不可能在完成从照相机的图像传送之前允许传感器开始蓄积。这增加捕捉对准标记的图像所需要的时间。
发明内容
本发明提供有利于缩短捕捉对准标记的图像所需要的时间的对准装置。
本发明在其第一方面中提供一种通过检测设置在基板上的标记来执行基板的对准的对准装置，所述装置包括：台架，被配置为在保持基板的同时移动；成像设备，被配置为捕捉由台架保持的基板上的标记的图像；和处理器，被配置为基于通过成像设备捕捉的标记的图像获得标记的位置，其中，成像设备包含：图像传感器，被配置为通过光电转换蓄积电荷；和存储设备，被配置为暂时存储基于通过图像传感器蓄积的电荷获得的图像数据，成像设备被配置为在图像传感器执行电荷的蓄积并且完成通过蓄积获得的图像数据向存储设备的传送之后执行下一次图像捕捉，以及当在移动台架的同时在多个位置处通过使用成像设备捕捉标记的图像时，对准装置与图像数据向存储设备的传送同时地为下一次图像捕捉移动台架。
本发明在其第二方面中提供一种包括在第一方面中限定的对准装置的光刻装置，其中，原版的图案被转印到通过对准装置的台架保持的基板上。
本发明在其第三方面中提供一种物品制造方法，所述方法包括：通过使用在第二方面中限定的光刻装置在基板上形成图像；以及处理上面形成了图案的基板，其中，从经处理的基板制造物品。
从(参照附图)对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是示出根据实施例的曝光装置的布置的框图；
图2A和图2B是示出对准标记的例子的示图；
图3A和图3B是用于解释获得最佳聚焦的方法的示图；
图4是示出晶片上的测量拍摄的例子的示图；
图5是示出根据第一实施例的例子1的聚焦测量中的台架和照相机的成像定时的示图；
图6是示出根据第一实施例的例子2的聚焦测量中的台架和照相机的成像定时的示图；
图7是示出根据第一实施例的例子3的对准测量中的台架和照相机的成像定时的示图；
图8是示出根据第一实施例的例子4的曝光装置的布置的框图；
图9是示出根据第一实施例的例子4的聚焦测量中的台架和照相机的成像定时的示图；
图10是示出根据第一实施例的例子5的聚焦测量中的台架和照相机的成像定时的示图；
图11是示出根据第一实施例的例子5的聚焦测量中的台架和照相机的成像定时的示图；
图12A-12C是示出根据第二实施例的对准方法的流程图；以及
图13是示出根据第三实施例的曝光方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。注意，以下的实施例仅仅是本发明的实施例的具体例子，并不限制本发明。另外，并非在以下的实施例中描述的特征的所有组合对于解决本发明中的问题都是必要的。
本发明的一个方面涉及通过检测设置在基板上的标记来执行基板的对准的对准装置。根据本发明的对准装置可以应用于诸如曝光装置或压印装置的光刻装置中的原版和基板的对准装置，也可以应用于诸如处理装置、检查装置和显微镜的其他装置。以下将例示根据本发明的对准装置应用于曝光装置的情况。
<第一实施例>
图1是示出包括对准装置200的曝光装置100的布置的示图。曝光装置100是这样一种装置，即，该装置将作为原版的中间掩模(reticle)R与作为基板的晶片W对准，并然后通过使用照明系统IL用曝光光照射中间掩模R以经由投影光学系统PO将中间掩模R的图案转印到晶片W上。晶片W被安装在可以通过保持晶片的卡盘CH在X、Y和Z方向上移动的台架STG上。当主机控制器HP将目标位置的坐标传送到台架控制器STC中的台架处理器SP时，台架处理器SP控制马达MOT，以将台架STG驱动到接收的目标位置的坐标。干涉仪PM精确地测量台架STG的位置。
多个对准标记(以下也简称“标记”)被设置在晶片W上，以对准晶片W。例如，如图2A所示的对准标记MA所示出的那样，对准标记具有X和Y两个方向上的位置信息。X方向上的位置信息是根据在垂直于X方向的方向上排列的多个标记测量的。Y方向上的位置信息是根据在垂直于Y方向的方向上排列的多个标记测量的。假定X方向和X方向相互垂直。
曝光装置100包括用于观察对准标记的观察镜SC。从光源LI发射的光经由光纤或专用光学系统被引向半反射镜M，以经由投影光学系统等(未示出)照射对准标记MA。对准标记MA的图像被晶片W反射，穿过半反射镜M，并投影在作为成像设备的照相机CAM中的传感器S上。传感器S包括通过光电转换蓄积电荷的图像传感器。例如，CMOS图像传感器被用作这种图像传感器。
照相机CAM包括作为暂时存储基于通过图像传感器蓄积的电荷而获得的图像数据的存储设备的帧存储器FMEM。帧存储器FMEM具有足够大的容量以存储多个帧的图像数据。为了获得对准标记的图像，传感器S执行光电转换。此时，主机控制器HP使传感器控制器AMP控制电荷蓄积所花费的时间。另外，台架处理器SP向主机控制器HP通知蓄积电荷的定时，以对传感器控制器AMP给予相应的命令。传感器S通过光电转换获得的信号通过传感器控制器AMP被A/D转换。帧存储器传送单元TR1(第一传送单元)使帧存储器FMEM将得到的数据存储为图像数据(以下，也简称为图像)。当图像被存储在帧存储器FMEM中时，传感器S变得为下一次图像捕捉的电荷蓄积准备好。
传统的的照相机直到完成将通过成像产生的图像数据传送到相机外部的处理器为止不能开始下一次图像捕捉(通过传感器的下一次电荷蓄积)。与此相反，根据本实施例的照相机CAM在将图像数据传送到照相机外部的对准处理器AP之前将图像数据暂时存储在帧存储器FMEM中。即使图像数据到对准处理器的传送没有完成，只要完成了通过成像产生的图像数据向帧存储器FMEM的传送，根据本实施例的照相机CAM就可以开始下一次图像捕捉。这使得能够在比传统的的照相机更短的时间内开始下一次图像捕捉。
主机控制器HP可以控制图像捕捉(电荷蓄积)。照相机CAM可以包括通知单元MTR，通知单元MTR通知主机控制器HP图像数据向帧存储器FMEM的传送已经完成并且可以执行下一次图像捕捉。可以通过在照相机CAM和主机控制器HP之间准备专用信号线，实现通知单元MTR。这允许主机控制器HP基于来自通知单元MTR的通知控制照相机CAM下一次图像捕捉的开始定时。注意，可以基于预先指定的传感器蓄积时间和帧存储器传送单元TR1的图像传送时间决定成像使能定时(imagingenable timing)。
帧存储器FMEM可以存储多个图像。因此，即使先前存储的图像仍然剩余，也可以通过将剩余图像存储在帧存储器FMEM中的另一区域中，使得传感器S再次为蓄积准备好。另外，帧存储器FMEM可以由在存储区域满时将最新图像数据覆写在最老的图像数据上的环形缓冲器形成。
照相机传送单元TR2(第二传送单元)将从帧存储器FMEM读出的图像传送到对准处理器AP。帧存储器FMEM安装在例如照相机中的电子电路板上，并且帧存储器传送单元TR1也可以形成为电子电路板上的数据总线。另一方面，照相机传送单元TR2包括符合诸如CameraLink、或的标准的通信线。帧存储器传送单元TR1具有比照相机传送单元TR2短的通信距离，并因此可以通过高频数据传送时钟进行控制。因此，可以使得帧存储器传送单元TR1的数据传送速度高于照相机传送单元TR2的数据传送速度。另外，帧存储器传送单元TR1可以与照相机传送单元TR2的图像传送异步地执行图像传送。因此，即使在照相机传送单元TR2传送图像的同时，帧存储器传送单元TR1也可以将蓄积在传感器S中的下一图像传送到帧存储器FMEM。
对准处理器AP是基于由照相机CAM捕捉的标记的图像获得标记位置的处理器。例如，当照相机CAM在台架移动的同时捕捉多个位置处的标记图像时，对准处理器AP可以评估各位置处的台架的对准状态。对准处理器AP基于输入图像计算关于各对准标记的评估值。在这种情况下，在Z方向上的聚焦测量中评估值包括例如对比度值、线宽和对准标记部分处的光量。在X和Y方向上的对准测量中，评估值包括检测的标记位置。通过捕捉设定于晶片上的测量拍摄处的各对准标记的图像，获得图像。
图3A和图3B是用于解释在给定测量拍摄的对准标记位置处测量最佳聚焦的方法的视图。如图3A所示，通过在逐步移动台架STG以逐步改变传感器S与台架STG之间的距离的同时捕捉步进位置Z1～Z6处的标记的图像并然后评估各步进位置处的标记图像的聚焦状态，执行该测量。
首先，当对准标记MA处于可以用传感器S观察对准标记MA的XY位置处时，晶片W的表面与Z位置Z1对准。当晶片W的表面与Z位置Z1对准时，光源LI经由半反射镜M照射对准标记MA。然后传感器S蓄积对准标记MA的图像。在蓄积完成后，晶片表面的Z位置移动到Z2。然后，传感器S蓄积Z位置Z2处的对准标记MA的图像。从Z位置Z1到Z位置Z6重复该处理，以获得所有指定Z位置处的对准标记MA的图像。获得的图像被传送到对准处理器AP，该对准处理器AP然后计算各图像的对比度。在最佳聚焦附近捕捉的图像是如图2A所示的清晰标记图像，并由此具有高对比度。另一方面，在散焦Z位置处捕捉的图像是如图2B所示的不清楚的标记图像，并由此具有低的对比度。因此，如图3B所示，当横坐标代表Z位置且纵坐标代表对比度时，绘制对比度可以绘制以最佳聚焦位置为峰值的图形。通过利用诸如质心计算的技术，可以从该图形计算最佳聚焦位置。参照图3B，最佳聚焦位于Z位置Z4附近。在本实施例中，代表由对准处理器AP计算的各Z位置处的对比度的信息被传送到检测器DP，该检测器DP然后计算最佳聚焦位置。注意，对准处理器AP或主机控制器HP可以包括检测器DP。由检测器DP计算的代表最佳聚焦位置的信息被传送到主机控制器HP。主机控制器HP通过基于代表该最佳聚焦位置的信息控制各测量拍摄处的Z位置，执行对准测量。
(例子1)
下面，将参照图4和图5，详细描述在聚焦测量中捕捉对准标记的图像时的台架驱动模式和照相机的成像定时。在本实施例中，在晶片W上的预定不同位置处设定测量拍摄区域S1～S4，并且在各个测量拍摄区域中布置对准标记。图4中的例子示出台架STG如何从晶片W上的预定初始位置STR1位于照相机CAM的成像位置处的状态被驱动以依次位于测量拍摄区域S1、S2、S3和S4中。以下将描述一系列处理，在该一系列处理中，成像位置从测量拍摄区域S1～S4中的S1移动到S2以在S2中执行聚焦测量，并且在聚焦测量完成后从S2移动到S3。图5中的图形5A示出X台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vxm且横坐标代表时间T。图形5B示出在这种情况下X台架的相对于目标位置的残差(residuals)，其中纵坐标代表残差dPxm且横坐标代表时间T。图形5C示出Y台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vym且横坐标代表时间T。图形5D示出在这种情况下Y台架的相对于目标位置的残差，其中纵坐标代表残差dPym且横坐标代表时间T。图形5E示出Z台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vzm且横坐标代表时间T。图形5F示出这种情况下的Z台架的位置，其中纵坐标代表位置dZ且横坐标代表时间T。最后，图形5G示出照相机的成像定时以及对准处理器AP和检测器DP的测量定时。更具体地说，图形5G指示以下方面：
·传感器S的蓄积时段(带电项)；
·从在传感器控制器AMP中对来自传感器S的图像进行A/D转换起直到经由帧存储器传送单元TR1将图像存储在帧存储器FMEM中为止的帧存储器传送时段(传送项(TR1))；
·直到图像经由照相机传送单元TR2从帧存储器FMEM被传送到对准处理器AP为止的图像传送时段(传送项(TR2))；以及
·包括对准处理器AP根据图像计算对比度的时段和检测器DP根据各Z位置处的对比度计算最佳聚焦位置的时段的处理时段(处理项)。
当台架从S1移动到S2时，台架在X和Y方向上被驱动，直到其到达目标位置为止。当台架停止在目标位置时，由于台架的停止的冲击而造成残差。当X和Y方向上的残差分别收敛到±tolumx和±tolumy范围时，成像就绪状态被设定。假定SOC代表成像开始定时。假定Z台架被事先驱动到第一目标位置Z1。注意，Z台架可以与XY台架的驱动同时被驱动到第一目标位置Z1。
当成像就绪状态被设定时，目标位置Z1处的标记的图像在蓄积时段ct1中蓄积在传感器中。在蓄积时段ct1中，干涉仪PM测量台架Z位置。当蓄积时段ct1结束时，Z台架与帧存储器FMEM的图像的传送同时地被驱动到下一个目标位置Z2。
当向帧存储器FMEM的图像传送完成时，传感器S为蓄积准备好。因此，当Z台架到达目标位置Z2时，传感器S在蓄积时段ct2中蓄积目标位置Z2处的标记的图像。在这种情况下，在向帧存储器FMEM的图像的传送时段中执行蓄积时段完成之后的Z台架驱动(步进移动)。特别地，优选在与向帧存储器FMEM的图像的传送时段相同的时段内执行该步进移动。这使得能够在与完成向帧存储器FMEM的传送相同的时间开始下一次蓄积，从而允许有效的成像处理。干涉仪PM以与上述相同的方式在蓄积时段ct2中测量Z台架的位置。
当蓄积时段ct2完成时，与在传送时段ft2中图像传送到帧存储器FMEM同时地，Z台架被驱动到下一个目标位置Z3。类似地，传感器在蓄积时段ct3、ct4、ct5和ct6中在目标位置Z3、Z4、Z5和Z6处蓄积电荷，并且在传送时段ft3、ft4、ft5和ft6中将图像传送到帧存储器FMEM。如上所述，干涉仪PM测量Z台架在蓄积时段ct1～ct6中的每一个中的位置。在目标位置Z6处的传感器蓄积时段ct6完成的成像完成定时EOC，向作为下一个目标位置的S3驱动XY台架。存储在帧存储器FMEM中的图像在照相机传送时段tt1～tt6中被依次传送到对准处理器AP。帧存储器FMEM可以存储多个图像，并由此能够以比照相机传送处理的间隔更短的间隔重复执行一系列成像处理。
在计算时段pt1～pt6中，对准处理器AP从各传送的图像计算对比度。随后，在计算时段ptt中，检测器DP根据在时段pt1-pt6中的每一个中计算的对比度以及由干涉仪PM在蓄积时段ct1-ct6中的每一个中测量的台架的Z位置信息计算最佳聚焦位置。在对所有测量拍摄执行这种处理后，主机控制器HP通过基于各测量拍摄处的最佳聚焦位置控制各测量拍摄处的Z位置，执行对准测量。当计算最佳聚焦位置时，检测器DP使用由干涉仪PM测量的台架的Z位置信息。但是，当以简化的方式执行该处理时，检测器DP可以从目标Z位置计算最佳聚焦位置。但是，曝光装置需要精确地计算聚焦位置，并由此优选使用由干涉仪PM测量的台架的Z位置信息。
上面已经描述了第一实施例的例子1。传统上，除非完成了通过照相机成像产生的图像数据到照相机外部的处理器的传送，否则照相机不能开始下一次图像捕捉(通过传感器的电荷蓄积)。与此相反，如上所述，根据本实施例的照相机CAM在图像数据传送到对准处理器AP之前将图像数据暂时存储在帧存储器FMEM中。即使没有完成图像数据到对准处理器的传送，当完成通过成像产生的图像数据向帧存储器FMEM的传送时，根据本实施例的照相机CAM也可以开始下一次图像捕捉。因此，在例子1中，当在移动台架的同时在多个位置处捕捉标记的图像时，与向帧存储器FMEM传送图像数据同时地，为了下一次图像捕捉移动台架。这使得能够以比帧存储器FMEM的传送时段短的间隔多次执行图像捕捉。结果，在图5所示的例子中，能够缩短从成像开始定时SOC到成像完成定时EOC的时间。
(例子2)
下面将参照图6描述第一实施例的例子2。例子2的特征在于，Z台架在聚焦测量时通过扫描被驱动。根据例子1的Z台架通过步进移动被驱动。这使得能够在各位置处执行精确的测量。与此相反，根据例子2，尽管Z台架的精度低于例子1中的精度，但是可以高速执行测量。除了驱动Z台架的方法以外，例子2与例子1相同。图形6A示出Z台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vzm且横坐标代表时间T。图形6B示出这种情况下的Z台架的位置，其中纵坐标代表位置dZ且横坐标代表时间T。图形6C示出包含于照相机的成像定时中的传感器蓄积时段(带电项)。
当成像开始定时SOC到来时，开始台架的Z驱动。当台架进入恒定速度时段STT时，在传感器蓄积时段ct1～ct6中执行传感器蓄积。干涉仪PM在蓄积时段ct1～ct6中的每一个中测量台阶的Z位置。当台架到达最终目标位置Z6时，停止扫描驱动。与例子1一样，当图像被传送到对准处理器AP、然后对准处理器AP根据在蓄积时段ct1～ct6中的每一个中获得的图像计算对比度时，检测器DP计算最佳聚焦位置。由于执行扫描驱动，因此台架的Z位置在蓄积时段期间变化。当计算最佳聚焦位置时，检测器DP使用在蓄积时段中获得的台架的多个Z位置的平均位置。即，检测器DP基于对比度和各时段中的台架的Z位置的平均位置计算最佳聚焦位置。
上面已经描述了第一实施例的例子2。例子2被配置为执行扫描驱动，并由此不需要在蓄积之后执行台架驱动控制。与例子1相比，这缩短成像处理时间(从成像开始定时SOC到成像完成定时EOC的时间)。
(例子3)
例子1和例子2描述了获得最佳聚焦位置的处理。例子3将描述通过检测设置在基板上的不同位置处的多个标记来执行对准测量的情况。在例子3中，首先捕捉上述多个标记中的第一标记的图像，并且，在通过图像捕捉获得的第一标记的图像数据被传送到帧存储器的传送时段期间，台架开始移动以捕捉上述多个标记中的第二标记的图像。下面将参照图4和图7描述具体的例子。以下将描述从将成像位置由设定于图4中的晶片W上的测量拍摄区域S1～S4中的S1移动到S2以在S2处执行对准测量到将成像位置由S2移动到S3的一系列处理。
对准测量可以使用通过在同一位置处多次捕捉对准标记的图像并对多个计算的对准标记位置进行平均来提高对准标记位置的测量精度的方法。下面将描述连续两次捕捉各对准标记的图像的情况。
图形7A示出X台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vxm且横坐标代表时间T。图形7B示出在这种情况下X台架的相对于目标位置的残差，其中纵坐标代表残差dPxm且横坐标代表时间T。图形7C示出Y台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vym且横坐标代表时间T。图形7D示出在这种情况下Y台架的相对于目标位置的残差，其中纵坐标代表残差dPym且横坐标代表时间T。图形7E示出照相机的成像定时以及对准处理器AP和检测器DP的测量定时。更具体地说，图形7E指示以下方面：
·传感器S的蓄积时段(带电项)；
·从在传感器控制器AMP中对来自传感器S的图像进行A/D转换起直到经由帧存储器传送单元TR1将图像存储在帧存储器FMEM中为止的帧存储器传送时段(传送项(TR1))；
·直到图像经由照相机传送单元TR2从帧存储器FMEM被传送到对准处理器AP为止的照相机传送时段(传送项(TR2))；以及
·对准处理器AP根据图像计算对准标记位置的处理时段(处理项)。
当台架从S1移动到S2时，台架在X和Y方向上被驱动，直到其到达目标位置为止。当台架停止在目标位置时，由于台架的停止的冲击而造成残差。当X和Y方向上的残差分别收敛到±tolumx和±tolumy的范围时，成像就绪状态被设定。假定SOC代表成像开始定时。假定Z台架被事先驱动到在上述的聚焦测量中获得的最佳聚焦位置。当成像就绪状态被设定时，在蓄积时段ctb1中在传感器中蓄积对准标记图像。在蓄积时段ctb1中，干涉仪PM测量台架的XY位置。当蓄积时段ctb1结束时，图像在传送时段ftb1中被传送到帧存储器FMEM。当完成向帧存储器FMEM的图像传送时，传感器S为蓄积准备好，并由此在蓄积时段ctb2中蓄积第二对准标记图像。干涉仪PM测量台架在蓄积时段ctb2中的XY位置。在蓄积时段ctb2完成时的定时EOC处，XY台架被驱动以向作为下一个目标位置的S3移动。与该动作同时地，在蓄积时段ctb2中捕捉的图像在传送时段ftb2中被传送到帧存储器FMEM。存储在帧存储器FMEM中的图像在照相机传送时段ttb1和ttb2中被依次传送到对准处理器。帧存储器FMEM可以存储多个图像，因此可以在不等待照相机传送的完成的情况下执行传感器蓄积。即，能够以比照相机传送处理的间隔更短的间隔重复执行传感器蓄积处理。对准处理器在计算时段ptb1和ptb2中从传送到对准处理器的图像计算对准标记位置。随后，在计算时段ptb1中，对准处理器对在计算时段ptb1和ptb2中计算的对准标记位置进行平均，并且基于在各蓄积时段中获得的台架XY位置信息校正对准标记位置，由此计算最终对准标记位置。
在所有测量拍摄处执行这种处理后，主机控制器HP通过使用各测量拍摄处的对准标记位置执行全局对准测量。在全局对准中，主机控制器HP计算晶片W上的各拍摄的位置。然后，基于各拍摄位置在晶片W上曝光中间掩模R的图案。
通过以上的处理，多个标记中的第一标记的图像被多次捕捉。随后，在通过多次图像捕捉中的最终图像捕捉获得的第一标记的图像数据被传送到帧存储器的传送时段期间，台架开始移动以捕捉上述多个标记中的第二标记的图像。
以上描述了第一实施例的例子3。例子3被配置为使用包括帧存储器FMEM的照相机CAM，并且在传感器蓄积期间以比照相机传送处理的时间间隔短的时间间隔重复执行包括传感器蓄积和台架XY位置测量的一系列成像处理。这可以缩短处理时间，以在每次测量拍摄时多次捕捉对准标记。
(例子4)
下面将参考图8和图9描述第一实施例的例子4。根据本实施例的包括对准装置200′的曝光装置100′在观察镜SC′的照相机CAM′中包括对准处理器AP和将评估值从对准处理器AP传送到检测器DP的照相机传送单元TR2。曝光装置100′还包括将图像从帧存储器FMEM传送到对准处理器AP的图像传送单元TR3。与帧存储器传送单元TR1类似，图像传送单元TR3可以是形成于照相机内部的电子电路板上的数据总线。这种配置可以缩短从帧存储器FMEM到对准处理器AP的图像传送时间。另外，照相机传送单元TR2传送评估值，因此可以相对于图像所需要的传送时间缩短传送时间。照相机CAM′包括存储根据图像计算评估值所需要的参数的参数保持单元MP。在图像捕捉之前，主机控制器HP向参数保持单元MP发送参数。参数包括例如测量区域的窗口、聚焦测量情况下的对比度计算算法的类型以及与对比度测量相关联的参数。在对准测量的情况下，这些参数包括对准测量区域的窗口和用于通过使用模板匹配计算位置的模板。
以下是根据例子3的对准装置200′在聚焦测量中捕捉对准标记图像时的台架驱动模式和照相机的成像定时的详细描述。以下将描述从在设定于图4中的晶片W上的测量拍摄S1～S4中的由S1到S2的台架的步进驱动后在S2处的聚焦调整起到在聚焦测量结束之后台架由S2步进驱动到S3的一系列处理。图形9A示出X台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vxm且横坐标代表时间T。图形9B示出在这种情况下X台架的相对于目标位置的残差，其中纵坐标代表残差dPxm且横坐标代表时间T。图形9C示出Y台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vym且横坐标代表时间T。图形9D示出在这种情况下Y台架的相对于目标位置的残差，其中纵坐标代表残差dPym且横坐标代表时间T。图形9E示出Z台架的移动速度模式，其中纵坐标代表速度Vzm且横坐标代表时间T。图形9F示出这种情况下的Z台架的位置，其中纵坐标代表位置dZ且横坐标代表时间T。最后，图形9G示出照相机的成像定时以及对准处理器AP和检测器DP的测量定时。更具体地说，图形9G指示以下方面：
·传感器S的蓄积时段(带电项)；
·从在传感器控制器AMP中对来自传感器S的图像进行A/D转换起直到经由帧存储器传送单元TR1将图像存储在帧存储器FMEM中为止的帧存储器传送时段(传送项(TR1))；
·直到图像经由图像传送单元TR3从帧存储器FMEM被传送到对准处理器AP为止的图像传送时段(传送项(TR3))；
·直到作为评估值的对比度数据经由照相机传送单元TR2被传送到检测器DP为止的照相机传送时段(TR2)；和
·包括对准处理器AP根据图像计算对比度的时段和检测器DP根据各Z位置处的对比度计算最佳聚焦位置的时段的处理时段(处理项)。
当台架从S1移动到S2时，台架在X和Y方向上被驱动，直到其到达目标位置为止。当台架停止在目标位置处时，由于台架的停止的冲击而造成残差。当X和Y方向上的残差分别收敛到±tolumx和±tolumy的范围时，成像就绪状态被设定。假定SOC代表成像开始定时。假定Z台架被事先驱动到第一目标位置Z1。注意，Z台架可以与XY台架的驱动同时地被驱动到第一目标位置Z1。当成像就绪状态SOC被设定时，目标位置Z1处的对准标记图像在蓄积时段ctc1中蓄积于传感器中。在蓄积时段ctc1中，干涉仪PM测量台架Z位置。当蓄积时段ctc1结束时，与图像向帧存储器FMEM的传送同时地，Z台架被驱动到下一个目标位置Z2。
当完成向帧存储器FMEM的图像传送时，传感器S为蓄积准备好。因此，当Z台架到达目标位置Z2时，传感器S在蓄积时段ctc2中蓄积目标位置Z2处的标记的图像。干涉仪PM以与上述相同的方式测量蓄积时段ctc2中的台架Z位置。当蓄积时段ctc2完成时，与在传送时段ftc2中将图像传送到帧存储器FMEM同时地，Z台架被驱动到下一个目标位置Z3。类似地，传感器在蓄积时段ctc3、ctc4、ctc5和ctc6中蓄积目标位置Z3、Z4、Z5和Z6处的电荷，并且在传送时段ftc3、ftc4、ftc5和ftc6中将图像传送到帧存储器FMEM。如上所述，干涉仪PM测量蓄积时段ctc1～ctc6中的每一个中的Z台架的位置。在目标位置Z6处的传感器蓄积时段ctc6完成的成像完成定时EOC，向着作为下一个目标位置的S3驱动XY台架。存储在帧存储器FMEM中的图像在图像传送时段atcl～atc6中被依次传送到对准处理器AP。在接收到图像后，对准处理器AP在计算时段ptcl～ptc6中依次计算对比度。当计算所有Z位置的对比度后，对准处理器AP在照相机传送时段dtc中将对比度传送到检测器DP。在接收到在时段ptc1～ptc6中计算的对比度后，检测器DP根据计算的对比度和在蓄积时段ctc1～ctc6中测量的台架的Z位置信息计算最佳聚焦位置。在对所有测量拍摄执行这种处理后，主机控制器HP通过基于各测量拍摄中的最佳聚焦位置控制各测量拍摄区域中的Z位置，执行全局对准测量。
以上描述了第一实施例的例子4。与例子1的配置相比，例子4通过使得照相机CAM′包括对准处理器AP，可以缩短到对准处理器AP的图像传送处理所需要的时间。
(例子5)
下面将参照图10和图11描述第一实施例的例子5。例子1描述了以被控制为使得驱动时段等于或小于帧存储器传送时段的驱动速度执行完成蓄积时段之后的Z台架驱动的情况。在这种情况下，如果台架驱动速度的改变(加速度)如图形10A所示的那样陡峭，那么如图形10B所示，在台架停止之后，可能出现偏差。如果出现偏差的时段st与图形10C所示的蓄积时段ctd2重叠，则成像目标模糊，导致无法执行精确的测量。
因此，优选的是，在步进移动所花费的时间和通过传感器S的电荷的蓄积时段的总时间不超过图像数据从帧存储器FMEM向对准处理器AP的传送时段的范围内，使步进移动所花费的时间最大化。例如，如图形11A所示，Z台架驱动被控制以抑制台架驱动速度的变化(加速度)并抑制台架驱动偏差的出现。这种情况下的Z台架驱动时段是图形11B所示的时段zt1。在Z台架驱动时段zt1变得比图形11C所示的照相机传送时段ttd1′所需要的时间短的范围内，Z台架驱动被控制。在完成Z台架驱动之后，在蓄积时段ctd2′中执行下一个Z位置处的蓄积。
以上描述了第一实施例的例子5。在例子5中，Z台架驱动被控制以不导致任何Z台架驱动偏差，并且在这种情况下的Z台架驱动时间变得比照相机传送时段所需要的时间短的范围内被执行。这使得能够在确保高精度的同时执行测量。
以上描述了本发明的第一实施例。该实施例例示了晶片对准中的聚焦测量和对准测量。但是，可在中间掩模对准和台架上的标记的测量中执行该实施例。另外，实施例例示了对准标记作为测量目标。但是，成像目标不限于对准标记图像，并且可以包括例如晶片上的电路图案、灰尘、缺陷。实施例使用配备有帧存储器FMEM的照相机以以比照相机传送处理的间隔更短的间隔重复地执行一系列成像处理，诸如台架控制、传感器蓄积以及向帧存储器的图像传送。这可以缩短成像处理时间。
<第二实施例>
下面将参照图12A～12C的流程图描述根据第二实施例的对准方法。图12A～12C所示的流程图是由主机控制器HP、照相机CAM、对准处理器AP、检测器DP和台架处理器SP执行的并行处理的流程图。该流程图解释将台架从图4中的晶片上的对准标记S1移动到对准标记S2并且在聚焦测量之后进一步将台架移动到对准标记S3时的处理过程的例子。
主机控制器HP向台架处理器SP发送S2的标记坐标，以发出移动到S2的位置的命令(HPS001)。台架处理器SP开始向作为目标位置的S2的标记坐标的台架驱动(SPS001)，并且等待台架驱动的完成(SPS002)。当完成台架驱动时，台架处理器SP向主机控制器HP传送标记图像蓄积许可(SPS003)。
在接收到标记图像蓄积许可(HPS002)后，主机控制器HP向照相机CAM传送标记图像蓄积开始通知(HPS003)。主机控制器HP还向台架处理器SP传送蓄积开始通知。台架处理器SP在蓄积时段期间通过使用干涉仪开始台架Z位置测量(SPS004)。在接收到蓄积开始通知(CS001)后，照相机CAM开始传感器蓄积并继续传感器蓄积，直到传送标记图像蓄积完成通知(CS002)。当主机控制器HP传送标记图像蓄积完成通知(HPS004)时，照相机CAM完成传感器蓄积并将图像传送到帧存储器FMEM(CS003)。主机控制器HP还向台架处理器SP传送蓄积完成通知。台架处理器SP在蓄积时段期间通过利用干涉仪完成台架Z位置测量，并向主机控制器HP传送台架Z位置信息(SPS005)。在完成向帧存储器FMEM的传送后，照相机CAM将存储完成通知通知给主机控制器HP。主机控制器HP检查在聚焦测量中测量的所有Z位置处的蓄积是否与由照相机CAM执行的CS003和CS004同时完成(HPS005)。在这种情况下，如果没有完成所有Z位置处的蓄积，则主机控制器HP指定Z目标位置相对于台架处理器SP的坐标以移动到下一个Z目标位置(HPS006)。在接收到来自主机控制器HP的命令后，台架处理器SP开始台架到指定Z目标位置的坐标的Z驱动(SPS006)。当台架的Z驱动完成(SPS007)时，台架处理器SP向主机控制器HP传送标记图像蓄积许可(SPS003)。同时，与由台架处理器SP执行的SPS006和SPS007同时地，主机控制器HP等待来自照相机CAM的存储完成通知(HPS007)。在接收存储完成通知后，主机控制器HP等待来自台架处理器SP的标记图像蓄积完成通知(HPS002)。
重复HPS002～HPS007、CS001～CS004和SPS003～SPS007中的处理，直到在所有Z位置处执行了图像捕捉为止。以与通过照相机CAM的CS001～CS004中的处理同时出现的存储完成通知的次数相等的次数，在照相机CAM内重复将图像传送到对准处理器AP的处理。如果在帧存储器FMEM中存在图像(CS005)，则图像从帧存储器FMEM被传送到对准处理器AP(CS006)。当完成到对准处理器AP的图像传送时，照相机CAM向对准处理器AP发送传送完成通知(CS007)。当接收到传送完成通知(APS001)后，对准处理器AP根据传送的图像计算对比度作为评估值(APS002)。当计算所有Z位置的对比度(APS003)时，所有计算的对比度值被传送到检测器DP(APS004)。对在各Z位置处捕捉的图像执行APS001～APS003中的处理。
当完成了最终Z位置的处理(HPS005)时，主机控制器HP向台架处理器SP发出移动到下一个对准标记位置的命令(HPS008)。在接收到命令后，台架处理器SP开始将台架移动到下一个目标位置(SPS008)。
主机控制器HP向检测器DP发出计算最佳聚焦位置的命令(HPS009)。当在HPS009中发出命令时，主机控制器HP向检测器DP传送由干涉仪测量的台架Z位置信息，该信息对应于各Z位置处的对比度。检测器DP根据各Z位置处的对比度和由干涉仪测量的台架Z位置信息计算最佳聚焦位置(DPS001)。在计算之后，检测器DP将最佳聚焦位置通知给主机控制器HP(DPS002)。主机控制器HP从检测器DP获得最佳聚焦位置(HPS010)。然后，在随后的对准标记处执行类似的处理。
以上已经描述了第二实施例。通过以比通过上述方法进行的照相机传送处理的时间间隔更短的时间间隔重复执行成像处理，能够缩短成像处理所需要的时间。
<第三实施例>
将参照图13描述通过图1中的曝光装置100的曝光方法。当通过曝光装置的序列开始时，晶片被加载到台架上(S001)。曝光装置100通过关于加载到台架上的晶片依次执行预对准(S002)和全局对准(S003)，执行对准处理。在预对准中，曝光装置100利用包括低倍率观察镜的位置检测器计算在晶片上形成的两个对准标记的位置。随后，曝光装置100通过获得粗略晶片移位、晶片倍率和晶片旋转来执行对于执行全局对准所需要的对准。在全局对准中，曝光装置100利用包括高倍率观察镜的位置检测器观察在晶片上形成的多个对准标记。在计算出各测量拍摄处的对准标记的聚焦位置后，曝光装置100计算X和Y方向上的对准标记，并且，通过对所计算的对准标记位置的统计处理，精确地获得晶片上的各拍摄位置。作为用于预对准和全局对准的对准装置，可以使用根据本发明的对准装置。曝光装置100基于通过全局对准获得的拍摄位置执行曝光处理(S004)。在完成所有拍摄上的曝光(S005)时，曝光装置100加载下一个晶片(S001)。当完成了对所有晶片的曝光处理(S006)时，曝光装置100终止该序列。
以上描述了第三实施例。根据第三实施例，通过使用根据本发明的对准装置执行对准使得能够以更高速度执行对准。因此，能够期望更高的生产能力。
<物品制造方法的实施例>
根据本发明的实施例的物品制造方法适于制造物品，例如，诸如半导体器件的微器件或具有微结构的元件。根据本实施例的物品制造方法包括通过使用上述光刻装置(曝光装置、压印装置或绘制装置等)将原版的图案转印到基板上的步骤以及处理在前面的步骤中转印了图案的基板的步骤。这种制造方法还包括其他已知的步骤(氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂去除、切割、粘合和封装等)。根据本实施例的物品制造方法在物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一项上优于传统的方法。
其它实施例
也可通过读出并执行记录于存储介质(也可被更完整地称为“非暂时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或更多个程序)以执行上述实施例中的一个或更多个的功能并且/或者包含用于执行上述实施例中的一个或更多个的功能的一个或更多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机，以及，通过由系统或装置的计算机通过例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或更多个的功能并且/或者控制一个或更多个电路以执行上述实施例中的一个或更多个的功能执行的方法，实现本发明的实施例。计算机可包括一个或更多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且可包含单独的计算机或单独的处理器的网络，以读出并执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可例如从网络或存储介质被提供给计算机。存储介质可包含例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如紧致盘(CD)、数字万用盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM)、闪速存储器装置和记忆卡等中的一个或更多个。
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (12)

1.一种通过检测设置在基板上的标记来执行基板的对准的对准装置，其特征在于，所述装置包括：
台架，被配置为在保持基板的同时移动；
成像设备，被配置为捕捉由台架保持的基板上的标记的图像；和
处理器，被配置为基于通过成像设备捕捉的标记的图像获得标记的位置，
其中，成像设备包含：
图像传感器，被配置为通过光电转换蓄积电荷；和
存储设备，被配置为暂时存储基于通过图像传感器蓄积的电荷获得的图像数据，
成像设备被配置为在图像传感器执行电荷的蓄积并且完成通过蓄积获得的图像数据向存储设备的传送之后执行下一次图像捕捉，以及
当在移动台架的同时在多个位置处通过使用成像设备捕捉标记的图像时，对准装置与图像数据向存储设备的传送同时地为下一次图像捕捉移动台架。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在移动台架的同时在多个位置处通过成像设备捕捉标记的图像，并且，处理器评估各位置处的台架的对准状态。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，在执行逐步移动台架以逐步改变图像传感器与台架之间的距离的步进移动的同时，成像设备捕捉各步进位置处的标记的图像，并且，处理器评估各步进位置处的标记的图像的聚焦状态作为对准状态。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，在图像数据从成像设备向存储设备的传送时段内，执行步进移动。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，使得步进移动所花费的时间与图像数据从成像设备向存储单元的传送时段一致。
6.根据权利要求3所述的装置，其中，在步进移动所花费的时间与通过图像传感器的电荷的蓄积时段的总时间不超过图像数据从存储设备向处理器的传送时段的范围内，步进移动所花费的时间被最大化。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，当设置在基板上的不同位置处的所述多个标记要被检测时，成像设备捕捉所述多个标记中的第一标记的图像，并且，在通过图像捕捉获得的第一标记的图像数据向存储设备的传送时段期间，台架为了成像设备对所述多个标记中的第二标记的图像捕捉开始移动。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，当设置在基板上的不同位置处的所述多个标记要被检测时，成像设备多次捕捉所述多个标记中的第一标记的图像，并且，在通过多次图像捕捉中的最后图像捕捉获得的第一标记的图像数据被传送到存储设备的传送时段期间，台架为了成像设备对所述多个标记中的第二标记的图像捕捉开始移动。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，成像设备包含：
被配置为将图像数据传送到存储设备的第一传送单元；和
被配置为将从存储设备读出的图像数据传送到处理器的第二传送单元，以及
第一传送单元的数据传送速度比第二传送单元的数据传送速度高。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括被配置为控制通过成像设备的图像捕捉的控制器，
其中，成像设备包含被配置为向控制器通知下一次图像捕捉就绪的通知单元，以及
控制器基于来自通知单元的通知控制通过成像设备的下一次图像捕捉的开始定时。
11.一种光刻装置，其特征在于，包括在权利要求1～10中的任一项中限定的对准装置，
其中，原版的图案被转印到通过对准装置的台架保持的基板上。
12.一种物品制造方法，其特征在于，包括：
通过使用在权利要求11中限定的光刻装置在基板上形成图像；以及
处理上面形成了图案的基板，
其中，从经处理的基板制造物品。
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