CN115443399A - 测量装置、曝光装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

测量装置包括：照明系统，对位于物体面的被测量物照射光；成像系统，形成与物体面光学共轭的共轭面；衍射光限制部，限制来自被测量物的多个衍射光中的至少一部分，且使多个衍射光中的第一衍射光和与所述第一衍射光不同的第二衍射光通过；以及拍摄部，配置于共轭面，拍摄由第一衍射光与第二衍射光所形成的周期性的明暗像。

Description

测量装置、曝光装置以及测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置、曝光装置以及测量方法。

背景技术

在感光性基板上曝光明暗图案的曝光技术中，在明暗图案的曝光之前，先对预先形成于感光性基板上的现有图案的位置进行测量，与现有图案进行位置匹配，从而在感光性基板上曝光明暗图案。对于现有图案的位置的测量，使用下述方法，即：通过位置测量光学系统来拍摄现有图案中的对准标记的像，由此来测量现有图案的位置(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第10120294号

发明内容

根据第一实施例，测量装置包括：照明系统，对位于物体面的被测量物照射光；成像系统，形成与所述物体面光学共轭的共轭面；衍射光限制部，限制来自所述被测量物的多个衍射光中的至少一部分，且使所述多个衍射光中的第一衍射光和与所述第一衍射光不同的第二衍射光通过；以及拍摄部，配置于所述共轭面，拍摄由所述第一衍射光与所述第二衍射光所形成的周期性的明暗图案。

根据第二实施例，测量装置包括：照明系统，对位于物体面的被测量物照射多个波长的光；成像系统，形成与所述物体面光学共轭的共轭面；衍射光通过部，使来自所述被测量物的多个衍射光中的第一衍射光和与所述第一衍射光不同的第二衍射光通过；以及拍摄部，配置于所述共轭面，拍摄由通过了所述衍射光通过部的所述多个波长的所述光所形成的明暗图案。

根据第三实施例，曝光装置包括：第一实施例或第二实施例的测量装置；以及曝光用光学系统，对包含所述被测量物的物体照射曝光用光。

根据第四实施例，曝光装置使用第一实施例或第二实施例的测量装置，对具有周期结构的标记的位置进行测量。

附图说明

[图1]是概略地表示第一实施方式的测量装置的结构的图。

[图2]图2(a)及图2(b)是表示适合于第一实施方式的测量装置的位置测量标记的一例的图。图2(c)是表示图2(a)的标记的、形成于测量装置的拍摄部的拍摄面上的像的图。

[图3]是表示适合于第一实施方式的测量装置的位置测量标记的另一例的图。

[图4]图4(a)是表示照明系统内的照明孔径变更部的一例的图。图4(b)是表示衍射光限制部的一例的图。

[图5]是表示光源的一例的图。

[图6]图6(a)是表示设于照明孔径变更部的透射孔径的大小的一例的图。图6(b)是表示设于衍射光限制部的选择孔径的大小的一例的图。

[图7]图7(a)是表示测量装置的变形例1的照明孔径光阑的示例的图。图7(b)是表示测量装置的变形例1的衍射光限制光阑的示例的图。

[图8]是概略地表示测量装置的变形例2的结构的一部分的图。

[图9]是概略地表示第二实施方式的曝光装置的结构的图。

[图10]是表示变形例的位置测量标记的一例的图。

具体实施方式

本说明书中，所谓“光学共轭”，是指一个面与另一个面经由光学系统而成为成像关系。

以下参照的各图中以箭头所示的X方向、Y方向及Z方向为分别正交的方向，并且X方向、Y方向及Z方向分别在各图中表示同一方向。

以下，将各箭头所示的方向分别称作+X方向、+Y方向及+Z方向。

而且，将X方向的位置称作X位置、Y方向的位置称作Y位置、Z方向的位置称作Z位置。

(第一实施方式的测量装置)

图1是概略地表示第一实施方式的测量装置1的结构的图。试料台70是以作为测量对象的硅晶片等被测量物W的+Z侧的面即表面WS与成像系统10的物体面OP大致一致的方式来载置被测量物W。试料台70是由导引部71可沿X方向及Y方向移动地予以支撑，被测量物W也能沿X方向及Y方向移动，被测量物W的X位置、Y位置是经由设于试料台70的标度板72的位置而由编码器61予以测量，并作为位置信号S2而被传递给控制部60。

成像系统10具有物镜11、第一中继透镜12、第二中继透镜13、第三中继透镜14，形成相对于物体面OP而光学共轭的共轭面CP。在共轭面CP，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器等拍摄部19以其拍摄面19s与共轭面CP一致的方式而配置。

在被测量物W的表面WS，形成有成为位置测量对象的测量标记WM，成像系统10使包含测量标记WM的被测量物W的像成像于拍摄部19的拍摄面19s。

成像系统10在第一中继透镜12与第二中继透镜13之间，即，在配置被测量物W的物体面OP与共轭面CP之间，还具有形成被测量物W的中间像的中间成像面MP。在中间成像面MP，设有包含透明基板的指标板15，在指标板15的一部分设有位置指标16。

作为一例，位置指标16是在指标板15上周期性地配置有长方形状的遮光膜者。相对于成像系统10的光路的中心而在X方向的两侧配置有沿X方向周期性地配置有遮光膜的位置指标16，在Y方向的两侧配置有沿Y方向周期性地配置有遮光膜的位置指标16。

位置指标16是由来自设于成像系统10内的未图示的指标照明系统的光来进行照明，通过第二中继透镜13及第三中继透镜14，在共轭面CP上形成位置指标16的像。拍摄部19拍摄形成于共轭面CP的测量标记WM的像以及位置指标16的像。

照明系统20包含中继透镜21、中继透镜22、中继透镜24、照明孔径变更部40、镜23、分支镜25及物镜11，将从光源部50供给的照明光IL照射至被配置于物体面OP的、包含测量标记WM的被测量物W的表面WS。其中，物镜11被包含于成像系统10与照明系统20这两者中。

从光源部50供给的照明光IL透过构成照明系统20的中继透镜21，通过照明孔径变更部40中所含的照明孔径光阑41a来规定其数值孔径。关于照明孔径变更部40的详情将后述。

通过了照明孔径变更部40的照明光IL在经过了中继透镜21、镜23及中继透镜24后，到达分支镜25。

作为一例，分支镜25是在其面内的一部分反射光，而在其他部分使光透过的镜，例如是在透明板的一部分形成有反射膜的镜。

透过了中继透镜24的照明光由分支镜25予以反射，并透过物镜11而被照射至包含测量标记WM的被测量物W。

再者，在图1中，图示了物镜11等各透镜仅包含一片透镜的情况，但各透镜也可包含多个透镜。

图2(a)表示了从+Z方向观察形成于被测量物W的表面WS的、适合于X方向的位置测量的测量标记WM的一例的图。图2(b)表示了从-Y方向观察图2(a)所示的测量标记WM的剖面图。

再者，适合于Y方向的位置测量的测量标记的一例是使所述测量标记WM在XY面内旋转90°所得。

作为一例，测量标记WM是在被测量物W的表面WS沿X方向交替且周期性地形成有具有阶差的凹部MB与凸部MT的标记。一个凹部MB是各边与X方向或Y方向平行且在Y方向上长的长方形，多个凹部MB沿X方向以周期PX而周期性地形成。因此，测量标记WM作为在X方向上具备周期结构的反射型的衍射光栅发挥功能。再者，沿X方向周期性地配置的凹部MB的个数也可为两个以上的任意个数。

如图2(b)所示，包含测量标记WM的被测量物W的表面WS是由包含光致抗蚀剂等的透光性或半透光性的膜RS予以覆盖。

作为一例，凹部MB及凸部MT的X方向的宽度为1μm～3μm左右，作为一例，X方向的排列的周期PX为2μm～4μm左右。

测量标记WM在设计上形成于被测量物W上的规定位置。然而，根据半导体工艺等，硅晶片等被测量物W会受到各向同性或者非各向同性的变形，因此实际的测量标记WM的位置与设计上的位置不同。

在位置测量时，首先，控制部60基于来自编码器61的位置信号S2来发送控制信号S3而使试料台70移动，使测量标记WM的设计上的位置与成像系统10的测量基准位置一致。

由此，照明光IL被照射至被测量物W，通过测量标记WM的X方向的周期结构，如图1所示，从测量标记WM产生+1次衍射光Dp1、-1次衍射光Dm1、+2次衍射光Dp2、-2次衍射光Dm2等多个衍射光。所产生的衍射光入射至物镜11，并被导向分支镜25。

并且，多个衍射光(Dm2、Dm1、Dp1、Dp2)透过分支镜25，而到达成像系统10内的所谓的瞳面或设于其附近的衍射光限制光阑31a。因而，从配置于物体面OP的测量标记WM以不同的衍射角度产生的不同次数的衍射光在衍射光限制光阑31a中分别聚光至不同的位置。再者，图1所示的示例中，自测量标记WM为正反射光即0次衍射光被分支镜25遮挡，因此不会到达衍射光限制光阑31a。

在衍射光限制光阑31a，在使光衰减的衰减区域内的规定次数的衍射光聚光的位置设有选择孔径35a，使规定次数的衍射光通过，而使其他次数的衍射光衰减。此处，也可遮挡其他次数的衍射光。而且，选择孔径35a的光通过率(光透射率)也可并非100％。选择孔径35a的光通过率只要高于衰减区域的光透射率即可。图1所示的状态下，选择孔径35a使朝向X方向的+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1选择性地通过，而遮挡其他次数的衍射光(+1次衍射光Dp2及-2次衍射光Dm2等)。关于包含衍射光限制光阑31a的衍射光限制部30的详情将后述。

通过衍射光限制光阑31a而选择性地通过的+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1通过第一中继透镜12而聚光，在配置于中间成像面MP的指标板15附近，形成作为干涉条纹的测量标记WM的中间像。并且，+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1通过第二中继透镜13及第三中继透镜14而聚光，在拍摄部19的拍摄面，形成作为干涉条纹的测量标记WM的像。

图2(c)是表示形成于拍摄面19s的测量标记WM的像IM的强度分布的一例的图。图2(c)所示的强度分布的图表的横轴表示拍摄面19s上的X方向的位置，纵轴表示像IM的强度。

而且，在测量标记WM的像IM的-X侧及+X侧，表示了指标板15上的位置指标16的像IIL、像IIR的强度分布。

图2(c)所示的测量标记WM的像IM相对于图2(a)及图2(b)所示的测量标记WM而在X方向上放大了成像系统10的成像倍率(横倍率)。但是，以下，为了便于理解，设成像系统10的横倍率为一倍来进行说明。

再者，请留意，图2(c)的X方向的比例尺与图2(a)及图2(b)的X方向的比例尺并不一致。

测量标记WM的像IM是因来自测量标记WM的+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1相干涉而形成的干涉条纹。因而，在X方向上为周期性的明暗图案是遍及1周期以上而形成，并且所述X方向的明暗的周期为测量标记WM的X方向的周期PX的1/2。再者，也可将所述明暗图案称作明暗像。

拍摄部19沿着X方向，遍及测量标记WM的像IM的明暗的1周期以上的拍摄范围DA来拍摄像IM，并将拍摄信号S1发送至控制部60。拍摄范围DA的X方向的范围也可为周期PX的1/2的整数倍，即，n×PX/2(n为自然数)。

拍摄部19或控制部60也可在拍摄范围DA内，沿Y方向累计像IM的拍摄信号S1。而且，如后所述，在对测量标记WM等的Y方向的位置进行测量的情况下，拍摄部19或控制部60也可在拍摄范围DA内沿X方向累计像IM的拍摄信号S1。

拍摄范围DA的X方向的宽度及Y方向的宽度也可能够由拍摄部19或控制部60可变地设定。通过变更拍摄范围DA的X方向的宽度及Y方向的宽度，各种形状的测量标记WM、测量标记WMa、测量标记WMb的测量成为可能，并且可降低配置于测量标记WM、测量标记WMa、测量标记WMb周围的电路图案等引起的不良影响。

拍摄部19同样地关于位置指标16的像IIL、像IIR进行拍摄，并将拍摄信号S1发送至控制部60。

控制部60基于所发送的拍摄信号S1来对测量标记WM的实际位置进行测量。

如上所述，在测量时，测量标记WM是以其设计上的位置与成像系统10的测量基准位置一致的方式而配置。因而，通过对测量标记WM从成像系统10的测量基准位置计起的位置偏离量进行测量，并将测量标记WM的设计上的位置加上所述位置偏离量，由此，可对测量标记WM的实际位置进行测量。

所谓成像系统10的测量基准位置，例如是指配置于测量基准位置的测量标记WM等的像在拍摄面19s上形成于两个位置指标16的像IIL、像IIR的中间的位置。

控制部60基于两个位置指标16的像IIL、像IIR的例如明暗变化的X方向的相位，来分别决定像IIL、像IIR的X方向的位置，决定它们的中间位置即成像系统10的X方向的测量基准位置。

控制部60基于测量标记WM的像IM的例如明暗变化的X方向的相位，来决定像IM的X方向的位置，算出从所述成像系统10的X方向的测量基准位置计起的位置偏离量。并且，通过将已知的测量标记WM的设计上的X位置加上所述位置偏离量，从而算出(测量)测量标记WM的实际的X位置。

以上，对测量标记WM的X位置的测量进行了说明，但关于Y位置的测量，也能同样地进行。在Y位置的测量时，如上所述，对被测量物W上的图2(a)所示的测量标记WM在XY面内旋转90°后的测量标记WM进行测量。此时，在拍摄面19s上，形成沿着Y方向而周期性地明暗变化的像，控制部60基于所述像与位置指标16的像的位置关系、及测量标记WM的设计上的Y位置，来算出(测量)测量标记WM的实际的Y位置。

再者，以上，在测量标记WM的位置测量时，使测量标记WM的设计上的位置一致于成像系统10的测量基准位置来进行测量，但也可不使测量标记WM的设计上的位置完全一致于成像系统10的测量基准位置。此时，控制部60只要根据来自编码器61的位置信号S2来对测量时的测量标记WM的设计上的位置从成像系统10的测量基准位置计起的位置偏离量进行测量，进一步加上所述位置偏离量来算出(测量)测量标记WM的实际位置即可。

图3是表示测量标记WM的另一例的图。

图3(a)所示的测量标记WMa相当于相对于图2(a)所示的测量标记WM而使X方向的中心附近的数个凹部MB在XY面内旋转90°的测量标记。测量标记WMa中的-X侧端部LX及+X侧端部RX具有适合于X方向的位置测量的沿X方向延伸的凹部MBa及凸部MTa。另一方面，测量标记WMa中的X方向的中央部CY具有适合于Y方向的位置测量的沿Y方向延伸的凹部MBb及凸部MTb。

因而，测量装置1对于测量标记WMa的X方向的位置测量及Y方向的位置测量均能进行。

再者，中央部CY的凹部MBb及凸部MTb的Y方向的配置的周期PY既可与-X侧端部LX及+X侧端部RX的凹部MBa及凸部MTa的X方向的配置的周期PX相同，或者也可不同。

中央部CY所含的凹部MBa的个数、-X侧端部LX及+X侧端部RX所含的凹部MB的个数可分别为两个以上的任意个数。

图3(b)所示的测量标记WMb是包含形成为二维格子状的凹部MBc及由其包围的凸部MTc的标记。凹部MBc所形成的二维格子均包含X方向的周期性与Y方向的周期性，因此测量装置1对于测量标记WMb的X方向的位置测量及Y方向的位置测量均能进行。

再者，在所述的各测量标记WM、WMa、WMb中，一个凹部MB、MBa、MBb例如也可在被测量方向上被细分化。

图3(c)是表示经细分化的一个凹部MB的一例的图。图3(c)所示的一个凹部MB包含其内部在X方向上经细分化的多个微小凹部MBSB与多个微小凸部MBST。

在对适合于Y方向的测量的凹部MBa进行细分化的情况下，只要其内部在Y方向上进行细分化即可。

在对适合于在X方向、Y方向这两者测量的凹部MBb进行细分化的情况下，其内部既可在X方向上经细分化，也可在Y方向上经细分化，或者还可在X方向及Y方向上二维地经细分化。

这些情况下，一个微小凹部MBb的X方向(或Y方向)的宽度例如为0.05μm～0.3μm左右，构成一个凹部MB的多个微小凹部MBB的X方向(或Y方向)的排列周期为0.1μm～0.5μm左右。

再者，也可为并非一个凹部MB，而是一个凸部MT、MTa、MTb如上所述那样经细分化的标记。

再者，测量标记WM、测量标记WMa、测量标记WMb并不限于所述的具有阶差的形状，只要是凹部MB、凹部MBa、凹部MBb与凸部MT、凸部MTa、凸部MTb的振幅反射率存在差异的标记即可。

第一实施方式的测量装置1中，在以上所说明那样的各种测量标记WM、WMa、WMb(以下也简单地总称作“测量标记WM”)的位置测量时，拍摄适合于各个测量的衍射光所形成的像来进行位置测量。

为此，第一实施方式的测量装置1包括衍射光限制部30，所述衍射光限制部30使从测量标记WM产生的多个衍射光中的至少一部分衰减，而使第一衍射光(例如+1次衍射光Dp1)和与第一衍射光不同的第二衍射光(例如-1次衍射光Dm1)通过。

以下，参照图1及图4来说明衍射光限制部30及照明系统20中所含的照明孔径变更部40。

图4(b)是从+Z方向观察衍射光限制部30的图。如图1及图4(b)所示，衍射光限制部30具有衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d、成像光阑保持部32以及选择切换部33。成像光阑保持部32是由选择切换部33以旋转中心CL2为中心而可转动地予以保持。

作为一例，成像光阑保持部32保持四个衍射光限制光阑31a～31d，将它们中的一个插入至成像系统10的成像光路10P内。

在衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d，形成有具有各不相同的形状的选择孔径35a～选择孔径35d。衍射光限制部30通过将衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d中的任一个插入至成像光路10P内，从而可选择通过选择孔径35a～选择孔径35d的衍射光。

图4(a)是从+Z方向观察照明孔径变更部40的图。如图1及图4(a)所示，照明孔径变更部40具有照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d、照明光阑保持部42以及照明切换部43。照明光阑保持部42是由照明切换部43以旋转中心CL1为中心而可转动地予以保持。

作为一例，照明光阑保持部42保持四个照明孔径光阑41a～41d，将它们中的一个插入至照明系统20的照明光路20P内。

在照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d，设有具有各不相同的形状的透射孔径45a～透射孔径45d。照明孔径变更部40通过将照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d中的任一个插入至照明光路20P内，从而可选择通过透射孔径45a～透射孔径45d而照射至被测量物W的照明光的数值孔径等照明条件。

再者，所谓照明光的数值孔径，是指照射至被测量物W的照明光的入射角度范围的半角的正弦(sin)。将照明光的数值孔径除以物镜11的数值孔径(Numerical Aperture，NA)所得的值是一般称作相干系数的值。

再者，照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d相对于物体面OP而配置于由透镜22、透镜24及物镜11等所形成的所谓的瞳面或其附近。因而，透过照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d中的各透射孔径45a～透射孔径45d的照明光以与透射孔径45a～透射孔径45d的位置相应的入射角度而入射至配置于物体面OP的测量标记WM。

而且，如上所述，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d是设于成像系统10内的所谓的瞳面或其附近。因而，被插入至照明光路20P的照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d与被插入至成像光路10P的衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d经由透镜22、透镜24、物镜11以及配置于物体面OP的作为反射面的被测量物W而成为成像关系。

再者，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d与照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d的X方向及Y方向的位置关系通过照明系统20中的透镜22、透镜24的成像作用而反转。因此，将图4(a)的X方向及Y方向相对于图(b)而反转(即旋转180°)地显示，以便于理解衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d与照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d的成像关系。

例如，在对图2(a)所示的在X方向上具有周期性的测量标记WM进行测量的情况下，照明孔径变更部40将照明孔径光阑41a插入至照明光路20P，衍射光限制部30将衍射光限制光阑31a插入至成像光路10P内。此状态是图4(a)及图4(b)所示的状态，照明孔径光阑41a的中心41ac以与照明光路20P的中心一致的方式而配置，衍射光限制光阑31a的中心31ac以与成像光路10P的中心一致的方式而配置。

设于照明孔径光阑41a的透射孔径45a的X方向的宽度窄，Y方向的宽度比X方向的宽度宽。因而，照射至测量标记WM的照明光IL在X方向上以窄的入射角度度范围而入射，在Y方向上以宽的入射角度度范围而入射。

作为一例，透过了透射孔径45a的照明光IL朝向测量标记WM的X方向的入射角度的范围作为所述相干系数而为0以上且1/3以下。

通过照明光IL的照射，如图1所示，从测量标记WM产生多个衍射光(Dm2、Dm1、Dp1、Dp2)。衍射光限制部30的衍射光限制光阑31a的选择孔径35a使其中的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1通过，而遮挡除此以外的衍射光(Dm2、Dp2等)。因而，在拍摄部19的拍摄面19s，仅有适合于测量标记WM的X方向的检测的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1到达，形成测量标记WM的像IM。

再者，两个选择孔径35a从衍射光限制光阑31a的中心31ac计起的X方向的距离是设定为，选择孔径35a处于使来自测量标记WM的+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1通过的位置。而且，两个选择孔径35a各自的X方向的宽度是设定为来自测量标记WM的+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1可通过的宽度。

关于选择孔径35a从衍射光限制光阑31a的中心31ac计起的位置及宽度的所述关系，对于其他选择孔径35b～选择孔径35d从衍射光限制光阑31b～衍射光限制光阑31d的中心31bc～中心31dc计起的距离及宽度也同样。

而且，根据照明孔径光阑41a的透射孔径45a的X方向的宽度，各次数的衍射光在衍射光限制光阑31a中沿X方向展开而分布。因而，照明孔径光阑41a的透射孔径45a的X方向的宽度可设定为下述程度的宽度，即，在衍射光限制光阑31a中可使+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1从其他次数的衍射光分离。

再者，以往的测量装置中，是基于不仅包含+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1，还包含其他次数的衍射光的像来对测量标记的位置进行测量。并且，各次数的衍射光通过成像系统内的不同位置，因此将从成像系统受到各不相同的量的波前像差。此时，例如若测量标记WM的形状发生变动，并因此造成各次数的衍射光的强度之比发生变动，则会因成像系统的波前像差的影响而导致测量标记WM的像IM发生变形或位移，从而导致位置测量结果产生误差。

第一实施方式的测量装置1中，通过衍射光限制光阑31a来使多个衍射光中的第一衍射光(+1次衍射光Dp1等)与第二衍射光(-1次衍射光Dm1等)选择性地通过而形成测量标记WM的像IM，因此难以受到成像系统10的波前像差的影响，而可进行高精度的位置测量。

而且，测量标记WM的像IM是由第一衍射光与第二衍射光所形成，因此即使产生测量标记WM的Z方向的位置变动(失焦(defocus))，像IM的对比度也难以下降，从而能以深的焦深来对测量标记WM进行测量。

再者，在对使图2(a)所示的测量标记WM在XY面内旋转90°所得的、适合于Y方向的测量的测量标记WM进行测量的情况下，将照明孔径光阑41c以其中心41cc与照明光路20P的中心一致的方式而插入至照明光路20P内。并且，将衍射光限制光阑31c以其中心31cc与成像光路10P的中心一致的方式而插入至成像光路10P内。

在照明孔径光阑41c，设有使设于所述照明孔径光阑41a的透射孔径45a在XY面内旋转90°的形状的透射孔径45c。而且，在衍射光限制光阑31c，设有使设于所述衍射光限制光阑31a的选择孔径35a在XY面内旋转90°的形状的选择孔径35c。

因而，衍射光限制光阑31c的选择孔径35c使适合于Y方向的测量的来自测量标记WM的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1通过，而遮挡除此以外的衍射光(Dm2、Dp2等)。因而，在拍摄部19的拍摄面19s，仅有适合于测量标记WM的Y方向的检测的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1到达，形成测量标记WM的像IM。

所述中，在X方向的测量时，使用具有Y方向的宽度宽的透射孔径45a的照明孔径光阑41a，在Y方向的测量时，使用具有X方向的宽度宽的透射孔径45c的照明孔径光阑41c。

但是，在X方向的测量及Y方向的测量的任一者中，均可取代照明孔径光阑41a及照明孔径光阑41c，而使用具有X方向的宽度及Y方向的宽度均窄的后述的透射孔径45b的照明孔径光阑41b。

再者，通过如上所述那样使用照明孔径光阑41a或照明孔径光阑41c，可使照明光IL的光量增大，改善像IM的S/N，从而可期待测量精度的提高。

在对图3(a)所示的测量标记WMa进行测量的情况下，也可依序进行所述的X方向的测量与Y方向的测量。或者，也可在将照明孔径光阑41b以其中心41bc与照明光路20P的中心一致的方式而插入至照明光路20P，且将衍射光限制光阑31b以其中心31bc与成像光路10P的中心一致的方式而插入至成像光路10P的状态下，同时进行X方向与Y方向的测量。

在照明孔径光阑41b的中心41bc的附近，设有X方向及Y方向的宽度均窄的透射孔径45b。因而，照射至测量标记WMa的照明光IL在X方向及Y方向上以窄的入射角度度范围而入射。

作为一例，透过了透射孔径45b的照明光IL朝向测量标记WM的X方向及Y方向的入射角度的范围作为所述相干系数而为0以上且1/3以下。

在衍射光限制光阑31b，在从其中心31bc朝±X方向及±Y方向偏离的位置设有选择孔径35b。

所述选择孔径35b中的从中心31bc朝±X方向偏离的部分，使通过照明光IL的照射而从测量标记WMa的-X侧端部LX及+X侧端部RX产生的朝向±X方向的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1通过。并且，选择孔径35b中的从中心31bc朝±Y方向偏离的部分，使通过照明光IL的照射而从测量标记WMa的中央部CY产生的朝向±Y方向的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1通过。

从测量标记WMa产生的衍射光中的这些衍射光以外被衍射光限制光阑31b遮挡。

因而，通过使用照明孔径光阑41b及衍射光限制光阑31b，可高精度地测量图3(a)所示的测量标记WMa的X方向及Y方向的位置。

再者，在同时测量图3(a)所示的测量标记WMa的X方向及Y方向的情况下，也可使用照明孔径光阑41d与衍射光限制光阑31d来进行测量。即，也可在将照明孔径光阑41d以其中心41dc与照明光路20P的中心一致的方式插入至照明光路20P，且将衍射光限制光阑31d以其中心31dc与成像光路10P的中心一致的方式插入至成像光路10P的状态下进行测量。

关于此时，首先对透过了形成于照明孔径光阑41d的十字状的透射孔径45d中的±Y方向的端部附近的照明光IL进行说明。因所述照明光IL照射至测量标记WMa的-X侧端部LX及+X侧端部RX而产生的朝向X方向的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1通过设于衍射光限制光阑31d的四个选择孔径35d中的任一个。并且，朝向X方向的其他次数的衍射光、及由照射至测量标记WMa的中央部CY的光所产生的朝向Y方向的衍射光被衍射光限制光阑31d遮挡。

接下来，对透过了形成于照明孔径光阑41d的十字状的透射孔径45d中的±X方向的端部附近的照明光IL进行说明。因所述照明光IL照射至测量标记WMa的中央部CY而产生的朝向Y方向的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1通过设于衍射光限制光阑31d的四个选择孔径35d中的任一个。并且，朝向Y方向的其他次数的衍射光、及由照射至测量标记WMa的-X侧端部LX及+X侧端部RX的光所产生的朝向Y方向的衍射光被衍射光限制光阑31d遮挡。

因而，即便使用照明孔径光阑41d与衍射光限制光阑31d，也能高精度地测量图3(a)所示的测量标记WMa的X方向及Y方向的位置。

关于图3(b)所示的测量标记WMb，也与所述同样，可使用照明孔径光阑41b及衍射光限制光阑31b，或使用照明孔径光阑41d与衍射光限制光阑31d，来高精度地测量X方向及Y方向的位置。

再者，关于图3(b)所示的测量标记WMb，也可依序进行所述X方向的测量与Y方向的测量。

再者，以上，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d是使来自测量标记的+1次衍射光Dp1与-1次衍射光Dm1选择性地通过，而遮挡其他次数的衍射光。但是，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d选择性地使其通过的衍射光例如也可为+2次衍射光Dp2与-2次衍射光Dm2或+3次衍射光与-3次衍射光(未图示)。

而且，在多个衍射光限制光阑31a～31d中，也可设有使+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1选择性地通过的光阑、与使+2次衍射光Dp2及-2次衍射光Dm2选择性地通过的光阑，并可通过选择切换部33来切换这些光阑而插入至成像光路10P。

而且，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d所通过的两个衍射光并不限于如相对于自然数m为+m次衍射光与-m次衍射光那样次数的绝对值相等的衍射光的对，例如也可为如+1次衍射光Dp1与-2次衍射光Dm2那样次数的绝对值不同的衍射光的对。而且，其中的一者也可为0次衍射光(正反射光)。

基于被测量物W即使沿Z方向上下，测量标记WM的位置测量结果也不会发生变动这一所谓的焦阑性的观点，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d也可使对于与测量方向正交的面对称地射出的两个衍射光通过。换言之，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d也可关于通过各自的中心且与测量方向正交的轴，而呈线对称地设置各自的选择孔径。

因而，只要照明光IL相对于被测量物W而大致垂直地入射，则在所谓的焦阑性的观点上，也可使次数的绝对值相等的衍射光的对通过而在拍摄部19成像。

另一方面，在照明光IL对于被测量物W从垂直方向以规定的角度例如相当于-1次衍射光的衍射角度的一半的角度倾斜入射的情况下，在焦阑性的观点上，例如优选为使0次衍射光(正反射光)与+1次衍射光选择性地通过。

再者，所述照明孔径变更部40中所含的照明切换部43也可通过使照明光阑保持部42及照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d整体朝X方向及Y方向进行位置偏移，从而可变更照明光IL对被测量物W的入射角度。

图5是表示测量装置1的光源部50的结构的一例的图。一例的光源部50具有发出第一波长的第一光La的第一发光部51a、以及发出第二波长的第二光Lb的第二发光部51b。第一发光部51a及第二发光部51b既可为激光器或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等自发光的构件，也可为射出从光纤的射出端的外部导入的光的构件。例如，也可将第一发光部51a设为激光器，将第二发光部51b设为LED。

第一光La与第二光Lb通过偏振分光器(polarizing beam splitter)52而混合及分离。第一光La中的S偏光成分被偏振分光器52反射，而且，第二光Lb中的P偏光成分透过偏振分光器52而成为照明光L1。第一光La中的P偏光成分透过偏振分光器52，而且，第二光Lb中的S偏光成分被偏振分光器52反射而成为照明光L2。

照明光L1被镜53反射而入射至相位调变元件54a。照明光L2直接入射至相位调变元件54b。

相位调变元件54a、相位调变元件54b例如为液晶元件，是根据从电压控制部55a、电压控制部55b施加的电压而作为所谓的波长板发挥功能的元件。即，当从电压控制部55a、电压控制部55b施加第一电压时作为0波长板(平板)发挥功能，当施加第二电压时作为1/2波长板发挥功能。

照明光L1及照明光L2分别通过相位调变元件54a、相位调变元件54b而控制其偏光状态，以转换为照明光L3及照明光L4。

通过了相位调变元件54a的照明光L3入射至偏光型的分光器57。通过了相位调变元件54b的照明光L4被镜56反射而入射至分光器57。并且，照明光L3、照明光L4由分光器57予以合成，作为照明光L5而从光源部50射出。

在所述的一例的光源部50中，可将多个不同波长的光同时或者独立地射出，并且通过变更相位调变元件54a、相位调变元件54b的状态，可切换所射出的照明光L5的偏光状态。

在将第一发光部51a设为激光器的情况下，当使用所述衍射光限制光阑时，也可利用第一照明光L1来照射测量标记WM。即便因衍射光限制光阑而成像光束的光学扩展量(etendue)变小，但由于成像光束的亮度高，因此对于拍摄面19s仍可确保充分的光量。另一方面，在将第二发光部51b设为LED而利用第二照明光L2来照射测量标记WM的情况下，也可不使用所述衍射光限制光阑。此时，也可设照明NA为0.4左右且成像NA为0.5左右。

再者，测量装置1的光源部50并不限于图5所示的所述光源，只要是具有一个或多个发光部、以及根据需要对从这些发光部射出的光进行合成的合成部的光源，则使用任何光源皆可。

光源部50也可发出三个以上的不同波长的光。

在使用发出多个波长的光的光源部50的情况下，来自测量标记WM的各次数的衍射光的衍射角对应于照明光IL的每个波长而成为不同的角度。因而，衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d上的各次数的衍射光(Dm2、Dm1、Dp1、Dp2等)的位置也对应于照明光IL的每个波长而不同。因此，为了通过选择孔径35a～选择孔径35d来使多个波长的光的规定次数的衍射光选择性地通过，必须根据所使用的多个波长的波长宽度来扩大选择孔径35a～选择孔径35d的测量方向的宽度。

图6(a)是表示使用发出多个波长的光的光源部50时的、设于照明孔径光阑41a的透射孔径45a的大小的一例的图，图6(b)是表示设于衍射光限制光阑31a的选择孔径35a的大小的一例的图。

此处，设光源部50发出波长为λ1的最小波长至波长为λ2的最大波长为止的波长的光，而且，如图2(a)所示，对具有X方向的周期PX的测量标记WM进行测量。

再者，照明孔径光阑41a被设于照明系统20的瞳面或其附近，衍射光限制光阑31a被设于成像系统10的瞳面或其附近。因此，图6(a)、图6(b)中，将各图中的XY座标设为相当于照明光IL朝向被测量物W的入射角的正弦、或衍射光(Dm2、Dm1、Dp1、Dp2等)从被测量物W的射出角的正弦的参数来进行说明。

如图6(a)所示，将透射孔径45a的X方向的单边宽度设为iNA，将透射孔径45a的X方向的全宽设为2×iNA。再者，透射孔径45a的X方向的中心位置与照明孔径光阑41a的中心41ac一致。

如图6(b)所示，在衍射光限制光阑31a，在从衍射光限制光阑31a的X方向的中心31ac朝+X方向及-X方向分别离开DX的位置处配置有选择孔径35a。此处，DX的值为(λ1+λ2)/(2×PX)，相当于具有所述最小波长(λ1)与最大波长(λ2)的大致中间波长的光照射至具有周期PX的测量标记WM时所产生的±1次衍射光的衍射角的正弦。

并且，将选择孔径35a各自的X方向的宽度设为SX，SX也可满足式(1)。

SX＜(3×λ1-λ2)/PX-2×iNA…(1)

由此，选择孔径35a可使最小波长(λ1)至最大波长(λ2)为止的照明光IL的+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1通过，并导向拍摄部19。另一方面，衍射光限制光阑31a遮挡其他次数的衍射光(Dm2、Dp2等)。

再者，此时，选择孔径35a也可使+m次衍射光及-m次衍射光等其他次数的两个衍射光选择性地通过，以取代使+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1选择性地通过。此时，SX只要取代式(1)而满足式(2)的条件即可。

SX＜(m+2)×λ1--m×λ2)/PX-2×iNA…(2)

再者，若最小波长(λ1)与最大波长(λ2)大不相同，则在所述方法中，选择孔径35a难以仅使+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1选择性地通过。

但是，只要是λ1＜λ2≦2×λ1左右的范围，便可通过所述的朝X方向扩展的选择孔径35a来仅使+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1选择性地通过。

再者，例如在将测量标记WM的形状设定为偶数次的衍射光的强度比奇数次的衍射光充分小的情况下，通过所述的朝X方向扩展的选择孔径35a，直至λ1＜λ2≦3×λ1左右的范围为止，可使所期望的两个次数的衍射光选择性地通过。

再者，在进行Y方向的测量的情况下，只要使用使图6(a)及图6(b)所示的照明孔径光阑41a及衍射光限制光阑31a分别在XY面内旋转90°者即可。

再者，以上的示例中，衍射光限制部30包括具有各不相同的形状的选择孔径35a～选择孔径35d的多个衍射光限制光阑31a～31d，通过选择切换部33来选择它们而插入至成像光路10P中。然而，衍射光限制部30的结构并不限于此，例如也可为下述结构，即，具有多个可动叶片(blade)，选择切换部33使各个可动叶片的位置发生移动，由此可变更选择孔径的位置及形状。

关于照明孔径变更部40，同样也可为下述结构，即，例如具有多个可动叶片，照明切换部43使各个可动叶片的位置发生移动，由此可变更透射孔径的位置及形状。

而且，也可使用使照明光IL聚光至相当于透射孔径45a～透射孔径45d的位置的光学构件，以取代使用照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d来遮挡照明光IL的一部分。

再者，也可将照明孔径变更部40称作衍射光通过部。

再者，所述中，成像系统10具有中间成像面MP，在中间成像面MP配置有指标板15。然而，在成像系统10的机械刚性或温度稳定性良好的情况下，例如可使用拍摄部19的规定的拍摄像素来作为所述成像系统10的测量基准位置，因此也可未必配置指标板15。因而，也可不形成用于配置指标板15的中间成像面MP。

再者，通过在中间成像面MP配置设有位置指标16的指标板15，从而具有下述效果，即，即使在成像系统10产生了机械性或温度性的变形的情况下，也能高精度地对测量标记WM的位置进行测量。

(第一实施方式的测量装置的效果)

(1)以上的第一实施方式的测量装置包括：照明系统20，对位于物体面OP的被测量物W照射光(照明光IL)；成像系统10、成像系统10a、成像系统10b，形成与物体面OP光学共轭的共轭面CP；衍射光限制部30，限制来自被测量物W的多个衍射光(Dm2、Dm1、Dp1、Dp2等)中的至少一部分，且使多个衍射光中的第一衍射光+1次衍射光Dp1等)和与第一衍射光不同的第二衍射光(-1次衍射光Dm1等)通过；以及拍摄部19，被配置于共轭面CP，拍摄由第一衍射光与所述第二衍射光所形成的周期性的明暗图案(像IM)。

通过此结构，难以受到成像系统10、成像系统10a、成像系统10b的波前像差的影响，而可进行高精度的位置测量。

(测量装置的变形例1)

测量装置的变形例1中，使用发出多个波长的光的光源部50，并且取代图4(b)所示的衍射光限制光阑31a～衍射光限制光阑31d的至少一部分，而使用图7(b)所示的衍射光限制光阑31e。而且，取代图4(a)所示的照明孔径光阑41a～照明孔径光阑41d的至少一部分，而使用图7(a)所示的照明孔径光阑41e。

测量装置的变形例1中，关于衍射光限制光阑e及照明孔径光阑41e以外的结构，也与所述的第一实施方式的测量装置1同样，因此省略关于同样结构的说明。

在图7(a)所示的照明孔径光阑41e，分别在中心45ec的附近设有透射孔径45f，在从中心45ec朝-Y方向离开的位置设有透射孔径45e，且在从中心45ec朝+Y方向离开的位置设有透射孔径45g。

透射孔径45f使照明光IL所含的光中的第一波长的光透过。透射孔径45e使照明光IL所含的光中的波长比第一波长短的第二波长的光透过。并且，透射孔径45g使照明光IL所含的光中的波长比第一波长要长的第三波长的光透过。

透过了透射孔径45e、透射孔径45f、透射孔径45g中的任一个的照明光IL被透镜22、透镜24、镜23及分支镜25引导，而照射至测量标记WM。透过了透射孔径45f的第一波长的光从大致铅垂上方入射至测量标记WM。通过所述透镜22、透镜24的成像作用，透过了透射孔径45e的第二波长的光从相对于铅垂上方而朝-Y方向倾斜的方向入射至测量标记WM。而且，透过了透射孔径45g的第二波长的光从相对于铅垂上方而朝+Y方向倾斜的方向入射至测量标记WM。

通过使具有不同波长的多个照明光IL朝向测量标记WM的Y方向的入射角度分别错开，从而自测量标记WM产生的衍射光的射出角度也将对应于波长而偏离。由此，可使衍射光限制光阑31e中各次数的衍射光所聚光的位置对应于每个波长而在Y方向上错开。

因此，图7(b)所示的衍射光限制光阑31e中，在Y方向的各不相同的位置，分别设有在X方向上成对地配置的选择孔径35e、选择孔径35f、选择孔径35g。两个选择孔径35e的X方向的间隔短于两个选择孔径35f的X方向的间隔，两个选择孔径35g的X方向的间隔长于两个选择孔径35f的X方向的间隔。

在对图2(a)所示的测量标记WM进行测量的情况下，透过了透射孔径45f的第一波长的照明光IL大致垂直地入射至测量标记WM，所述+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1通过衍射光限制光阑31e的选择孔径35f而到达拍摄部19。

透过了透射孔径45e的第二波长的照明光IL从朝-Y方向倾斜的方向入射至测量标记WM，所述+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1通过衍射光限制光阑31e的选择孔径35e而到达拍摄部19。

透过了透射孔径45g的第三波长的照明光IL从朝+Y方向倾斜的方向入射至测量标记WM，所述+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1通过衍射光限制光阑31e的选择孔径35g而到达拍摄部19。

因而，在测量装置的变形例1中，通过使用衍射光限制光阑31e及照明孔径光阑41e，从而即便在使用发出多个波长的光的光源部50的情况下，也能使来自测量标记WM的+1次衍射光Dp1与--1次衍射光Dm1选择性地通过。由此，可在拍摄部19形成测量标记WM的良好的像。光源部50也可同时射出所述的多个不同波长的光(第一波长的光～第三波长的光)。

或者，也可每隔规定时间而使射出的光的波长不同。即，也可在第一期间照射第一波长的光，在与第一期间不同的第二期间照射第二波长的光。此时，拍摄部19在所述第一期间与第二期间分别进行拍摄，由此，可对应于不同的每个波长而分别拍摄测量标记WM的像。因而，通过对应于不同的每个波长而分别对测量标记WM的位置进行测量，并对这些测量结果实施平均化等统计处理，从而可进行更高精度的测量。

而且，也可在中间成像面MP的位置，沿非测量方向进行分光。

再者，在对使图2(a)所示的测量标记WM在XY面内旋转90°的、适合于Y方向的测量的标记的Y位置进行测量的情况下，只要使用使所述衍射光限制光阑31e及照明孔径光阑41e分别旋转90°的形状的衍射光限制光阑及照明孔径光阑即可。

(测量装置的变形例1的效果)

(2)以上的测量装置的变形例1包括：照明系统20，对位于物体面OP的被测量物W照射多个波长的光；成像系统10，形成与物体面OP光学共轭的共轭面CP；衍射光通过部(衍射光限制部30)，使来自被测量物W的多个衍射光(Dm2、Dm1、Dp1、Dp2等)中的第一衍射光(+1次衍射光Dp1等)和与第一衍射光不同的第二衍射光(-1次衍射光Dm1等)通过；以及拍摄部19，被配置于共轭面CP，拍摄由通过了衍射光通过部的多个波长的光所形成的被测量物W的明暗图案(像IM)。

通过此结构，从而具有与所述第一实施方式的测量装置1同样的效果，并且具有下述效果，即，通过使用多个波长的光，可进行更高精度的测量。例如在如下所述的情况下有效，即，由于测量标记的凹凸的阶差，而在某波长时测量标记的像对比度良好，但在其他波长时测量标记的像对比度变弱。

(测量装置的变形例2)

以下，对测量装置1的变形例2进行说明。测量装置1的变形例2的结构与所述第一实施方式的测量装置1或变形例1的结构大致相同，因此以下仅对与第一实施方式的测量装置1或变形例1的不同点进行说明，对于相同部分标注同一符号并适当省略说明。

图8是概略地表示变形例2的测量装置1中的、与所述第一实施方式的测量装置1的指标板15以后的成像系统10对应的部分的图。变形例2中，在第二中继透镜13与第三中继透镜14a之间配置有分光器17。因而，+1次衍射光Dp1及-1次衍射光Dm1等衍射光被分光器17分别分割为两个。

经分割的衍射光的其中一者(Dp1a、Dm1a)在分光器17中直进，经第三中继透镜14a聚光而在第一拍摄部19a的拍摄面19as上形成测量标记WM的像IM。经分割的衍射光的另一者(Dp1b、Dm1b)被分光器17反射，并经第三中继透镜14b聚光而在第二拍摄部19b的拍摄面19bs上形成测量标记WM的像IM。

从物镜11(参照图1)经过指标板15及分光器17等而到达第三中继透镜14a的光学系统构成一个成像系统10a。同样地，从物镜11经过指标板15及分光器17而到达第三中继透镜14b的光学系统构成另一个成像系统10b。即，变形例2的测量装置1具有多个成像系统10a、10b。

第一拍摄部19a的拍摄面19as被配置于相对于成像系统10a的物体面OP的共轭面CPa的附近。第二拍摄部19b的拍摄面19bs被配置于相对于成像系统10b的物体面OP的共轭面CPb的附近。

但是，拍摄面19as相对于共轭面CPa的Z方向的位置偏离量不同于拍摄面19bs相对于共轭面CPb的X方向的位置偏离量。

换言之，第一拍摄部19a的拍摄面19as相对于共轭面CPa的、与共轭面CPa交叉的方向的相对位置，不同于第二拍摄部19b的拍摄面19bs相对于共轭面CPb的、与共轭面CPb交叉的方向的相对位置。

因而，变形例2的测量装置1中，作为一例，形成于拍摄面19as的像相对于物体面OP及配置在从物体面OP朝-Z方向偏离的位置处的测量标记WM而呈现良好的对比度。另一方面，形成于拍摄面19bs的像相对于物体面OP及配置在从物体面OP朝+Z方向偏离的位置处的测量标记WM而呈现良好的对比度。

其结果，即便测量标记WM从物体面OP朝±Z方向偏离地配置，也可通过多个成像系统10a、10b的任一个来检测测量标记WM的良好的像，其结果，可高精度地对测量标记WM进行测量。

以上，对包括两个成像系统10a、10b的示例进行了说明，但也可通过串列地配置多个分光器17而包括三个成像系统。

而且，供配置使多个成像系统10a、10b的光路分支的分光器17的位置并不限于所述的第二中继透镜13与第三中继透镜14之间。使光路分支的分光器17例如也可比指标板15配置于物镜11侧，还可比衍射光限制部30配置于物镜11侧。这些情况下，只要将指标板15或衍射光限制部30分别配置于多个成像系统10a、10b即可。

(第二实施方式的曝光装置)

图9是表示第二实施方式的曝光装置2的概略的图。第二实施方式的曝光装置2是用于对形成于半导体晶片或显示元件用的基板(以下一并称作“基板”)WF的表面(+Z侧面)上的光致抗蚀剂(未图示)曝光转印明暗图案的曝光装置。

曝光装置2包括所述第一实施方式或变形例的测量装置1的一部分作为测量装置1a。测量装置1a是包含第一实施方式或变形例的测量装置1中的成像系统10、照明系统20、衍射光限制部30、拍摄部19及光源部50的部分。再者，曝光装置2中的控制部60、试料台70、导引部71、标度板72、编码器61的结构及功能与第一实施方式或变形例的测量装置1中所含的它们的结构及功能同样，因此适当省略说明。

测量装置1将基板WF作为所述的被测量物W进行处理，对形成于基板WF表面的测量标记WM(参照图1，图9中未图示)的位置进行测量。

被搬入至曝光装置2的基板WF被载置于在导引部71上可动的试料台70上，通过试料台70的移动而配置于测量装置1a的下方。控制部60发送控制信号S3，使试料台70在XY面内移动，将配置于基板WF表面的多处部位的测量标记WM依序配置于测量装置1a的成像系统10的正下方，通过所述方法来对测量标记WM的位置进行测量。

控制部60基于已知的测量标记WM与现有电路图案的位置关系、以及与由测量装置1a所测量出的测量标记WM的位置相关的信息，来制作与基板WF上的现有电路图案的X位置及Y位置相关的映射数据。

继而，控制部60以基板WF配置于曝光用光学系统80之下的方式来使试料台70在XY面内移动，对形成于基板WF表面的光致抗蚀剂(未图示)进行曝光。曝光既可为所谓的步进曝光，也可为扫描曝光。

曝光中的试料台70的X位置及Y位置是经由设于试料台70的标度板72的位置，而由与曝光用光学系统80一体地受到保持的编码器61a予以测量，并作为位置信号S2a而传递至控制部60。控制部60基于位置信号S2a及所述的映射数据来控制试料台70的X位置及Y位置。

在所述曝光动作中，来自曝光用光源81的照明光经由曝光照明系统82而照射至描绘在掩模83上的原版(掩模图案)。其结果，经由配置于曝光用光路AXP上的曝光用光学系统80，原版的像被投影至基板WF上的光致抗蚀剂(未图示)，从而对光致抗蚀剂曝光明暗图案。

在曝光动作为扫描曝光的情况下，在曝光动作中，掩模83与基板WF同步地相对于曝光用光学系统80进行相对扫描。为了进行所述扫描，掩模83被配置于掩模载台84上，掩模载台84可在掩模定盘85上沿X方向移动。掩模载台84的位置是经由基准镜86的位置而由干涉计87予以测量。

在曝光动作为步进曝光的情况下，在一发(shot)曝光中，试料台70静止，在各发之间，试料台70沿X方向或Y方向移动规定距离。

曝光用光学系统80也可为在曝光用光学系统80与基板WF之间配置有液体的所谓的液浸用的光学系统。或者，曝光装置2并不限于通过光或紫外线来进行曝光的装置，也可为通过电子射线或X射线来进行曝光的装置。

曝光装置2也可包括多个测量装置1a，从而可同时测量基板WF上的多个测量标记WM。

(第二实施方式的曝光装置的效果)

(3)第二实施方式的曝光装置2包括：所述的第一实施方式、变形例1或变形例2的测量装置；以及曝光用光学系统80，对包含被测量物W(基板WF)的物体照射曝光用光。

通过此结构，可高精度地测量形成于基板WF上的测量标记WM的位置，因而，对于形成在基板WF上的现有的电路图案，可高精度地使位置匹配而曝光明暗图案。

(其他变型例)

所述的说明中，如图2(b)所示，被测量物W的表面WS被膜RS直接覆盖。然而，也可为下述结构，即：如图10所示，在被测量物W的测量标记WM的凹部MB内嵌入有第一种类的介质ML1，与第一种类不同的第二种类的介质ML2覆盖其上，并在所述第二种类的介质ML2上形成有膜RS。此处，第二种类的介质ML2的膜厚有可能根据工艺而变化。形成于拍摄面19s上的测量标记WM的像的对比度根据所述介质ML2的膜厚变化而改变。此时，只要使用测量标记WM的像的对比度良好的波段的照明光来进行标记测量即可。

本发明并不限定于以上的内容。在本发明的技术思想的范围内想到的其他方式也包含在本发明的范围内。本实施方式也可将所述实施方式的全部或一部加以组合。

符号的说明

1、1a：测量装置

10、10a、10b：成像系统

11：物镜

15：指标板

16：位置指标

19：拍摄部

OP：物体面

CP：共轭面

MP：中间成像面

20：照明系统

40：照明孔径变更部

41a～41e：照明孔径光阑

30：衍射光限制部

31a～31e：衍射光限制光阑

33：选择切换部

50：光源部

60：控制部

W：被测量物W

WM、WMa、WMb：测量标记

2：曝光装置

80：曝光用光学系统

81：曝光用光源

82：曝光照明系统。

Claims (17)

1.一种测量装置，包括：

照明系统，对位于物体面的被测量物照射光；

成像系统，形成与所述物体面光学共轭的共轭面；

衍射光限制部，限制来自所述被测量物的多个衍射光中的至少一部分，且使所述多个衍射光中的第一衍射光和与所述第一衍射光不同的第二衍射光通过；以及

拍摄部，配置于所述共轭面，拍摄由所述第一衍射光与所述第二衍射光所形成的周期性的明暗图案。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其中

所述衍射光限制部具有选择切换部，所述选择切换部从来自所述被测量物的多个衍射光中切换使其通过的所述第一衍射光及所述第二衍射光。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其中

所述第一衍射光为+m次(m为自然数)的衍射光，

所述第二衍射光为-m次的衍射光。

4.根据权利要求1或2所述的测量装置，其中

所述第一衍射光与所述第二衍射光是对与测量所述被测量物的方向正交的面对称地射出的衍射光。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量装置，其中

所述照明系统对所述被测量物照射的所述光相对于所述成像系统的相干系数为0以上且1/3以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的测量装置，其中

所述照明系统具有照明孔径变更部，所述照明孔径变更部变更对所述被测量物照射的所述光相对于所述成像系统的相干系数。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的测量装置，其中

所述照明系统具有偏向构件，所述偏向构件变更所述光相对于所述被测量物的入射角度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的测量装置，其中

所述成像系统在所述被测量物与所述共轭面之间具有中间成像面，在所述中间成像面具有位置指标，

所述拍摄部拍摄与所述明暗图案一同形成于所述共轭面的所述位置指标的像。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的测量装置，其中

对形成于基板表面的所述被测量物进行检测，并且

具有多个所述成像系统及多个所述拍摄部，

多个所述成像系统各自中的所述拍摄部相对于所述共轭面的相对位置在与所述共轭面交叉的方向上不同。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的测量装置，其中

所述照明系统照射多个波长的光。

11.一种测量装置，包括：

照明系统，对位于物体面的被测量物照射多个波长的光；

成像系统，形成与所述物体面光学共轭的共轭面；

衍射光通过部，使来自所述被测量物的多个衍射光中的第一衍射光和与所述第一衍射光不同的第二衍射光通过；以及

拍摄部，配置于所述共轭面，拍摄由通过了所述衍射光通过部的所述多个波长的所述光所形成的明暗图案。

12.根据权利要求11所述的测量装置，其中

所述衍射光通过部限制来自所述被测量物的多个衍射光中的至少一部分。

13.根据权利要求11或12所述的测量装置，其中

所述衍射光通过部使由所述多个波长中的第一波长的光从所述被测量物产生的所述第一衍射光及第二衍射光通过，且使由所述多个波长中的与所述第一波长不同的第二波长的光从所述被测量物产生的所述第一衍射光及第二衍射光通过。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的测量装置，其中

照射所述多个波长的光中的第一波长的光的第一期间与照射所述多个波长的光中的第二波长的光的第二期间不同。

15.一种曝光装置，包括：

如权利要求1至14中任一项所述的测量装置；以及

曝光用光学系统，对包含所述被测量物的物体照射曝光用光。

16.一种测量方法，使用如权利要求1至14中任一项所述的测量装置，

对具有周期结构的标记的位置进行测量。

17.根据权利要求16所述的测量方法，其中

作为所述标记，使用规定次数的衍射光的强度比包含周期结构的周期的50％的凹部与50％的凸部的标记增强的标记。

Images