CN1419267A - 聚焦、位置测量、曝光及元件制造的方法及曝光装置 - Google Patents

Abstract

本案可以在不拘光罩的反射特性下，高精确度地实现一高产出率的对焦调整。其主要是将一可观察第一物体，并可通过第一物体与第一光学系组观察第二物体的第二光学系组的聚焦位置，对准于第一物体上的特定表面。其包含有：步骤(S8)，用以相对于第一光学系组，将第二物体上的特定表面，对准于一与第一物体上的特定表面呈光学共轭的位置上；以及步骤(S10)，其通过第一光学系组，使第二光学系组的聚焦位置，对准于第二物体上的特定表面。

Description

聚焦、位置测量、曝光及元件制造的方法以及曝光装置

技术领域

本发明有关于一种使光学系组的聚焦位置对准于物体上的特定表面的聚焦方法、以该光学系组来量测物体的位置信息的位置量测方法、以及根据所量测得的位置信息将光罩的图案曝光于基板上的曝光方法和元件制造方法。

背景技术

于以照相术工艺来制造半导体元件或液晶显示元件等时，会使用一种投影曝光装置，其将光罩(mask)或光栅(raticle)(以下，总称“光罩”)上的元件图案图像，通过投影光学系组，投影于感光基板上的各投射(shot)区域。原来，此种投影曝光装置大多使用一种将感光基板载置于二次元自由移动的座台上，再通过该座台使感光基板步进移动，而依次将光罩上图案图像曝光于晶圆等感光基板上的各投射区域，且重复此动作的所谓步进重复式(step and repeat)曝光装置，例如整批曝光型曝光装置(步进机)。而且，近年来，亦有使用一种在晶圆曝光时，通过使光罩与晶圆同步扫描(scan)，来依次对晶圆上的各投射区域进行曝光的所谓步进扫描式(step and scan)扫描曝光型曝光装置(scanner)。

例如半导体元件等微元件由于其感光基板在涂布有感光材的晶圆上重复形成多层电路图案而成，因而当要在晶圆上投影曝光第二层以后的电路图案时，必须精确地进行各晶圆上已形成有电路图案的投射区域，和之后要曝光的光罩上的图案图像间的对准，亦即晶圆与光罩间的对准(alignment)。

在上述光罩与晶圆间的对准时，有采用各种的对准传感器，例如一无接触(off access)方式的传感器，或一所谓TTR(through the raticle)方式的传感器；其中前者是通过一例如设置于投影光学系组旁的对准光学系组，来量测对准标记位置，而后者是通过一形成于光罩上的光罩对准标记以及投影光学系组，来检测出一形成于晶圆台上所设基准构件上的指针标记，或一形成于晶圆上的对准标记。

TTR传感器为一通过例如光罩对准标记与投影光学系组，以一同一视野重叠的状态下，对成像(观察到)的晶圆对准标记(或指针标记)进行摄影，再量测标记间的位置偏移量。详言之，为光纤所导入的曝光波长光，会被一设置于光罩上方的下射镜所反射，再照射至光罩上并穿过光罩的玻璃部分照射至晶圆上。而且，在光罩上与晶圆上所反射的光，会再度因下射镜而反射，并被导入各种量测传感器。

此时，在使晶圆的相对于投影光学系组的光轴方向的位置，聚焦于对准光学系组(以及投影光学系组)之后，才量测光罩上的标记与指针标记间的位置关系，因此，除了要使光罩对准于一属曝光装置的基准坐标系的晶圆台坐标系，并要量测光罩上的对准标记以及晶圆对准标记间的位置关系，通过此来对准光罩与晶圆。在该方式中，由于是通过投影光学系组，来直接量测光罩对准标记与晶圆对准标记，因而一实为光罩中心与对准传感器量测中心间的相对距离的所谓基线本身将不存在，而可以在不受无接触式中所挂念的热变动等影响之下，进行高精确度的位置量测(对准)。

其中，对准光学系组的下射镜在曝光时，会被驱动至退避位置，以不阻碍入射至投影光学系组的曝光光线，但常因驱动机构的机械性误差等，每次在从退避位置驱动至量测位置时，都会产生偏差，而使一所谓失焦的对准光学系组的聚焦位置没对准光罩上的量测面的情形发生。又，要被量测的光罩由于在光罩间会有厚度上的不齐，因而光罩上的量测面的位置亦要因应每个光罩而变动，而成为失焦的一个原因。在这样的失焦状态下，若进行位置量测，将产生一图像很模糊，且量测的再现性恶化等不良情形。

因此，以往，为了吸收这些失焦量，大都在光罩对准光学系组内，设计一内对焦光学元件。通过沿光轴移动该光学元件，即可使对准光学系组的聚焦位置，对准于光罩的量测表面。

若用图13所示流程图来说明具体的顺序的话，当通过光罩交换等来加载光罩(步骤S1)，并使下射镜由退避位置驱动至量测位置(步骤S2)时，首先，为了不使光罩对准标记量测时的对比度降低，会驱动晶圆台(步骤S3)，俾使一其反射率与光罩对准标记的反射率(例如60％)大大不同者(例如5％)的下方表面，来到对准光学系组正下方。其次，边驱动(focusing)上述内对焦光学元件，边以CCD照相机等传感器，来检测出(步骤S4)形成于光罩上的光罩对准标记的图像，并以微分处理等适当运算逻辑，来处理其信号波形的变化，借此来算出(步骤S5)一所谓最佳聚焦位置的对准光学系组的聚焦位置会与光罩上的量测面一致的位置。在最佳聚焦位置算出后，将内对焦系组的光学元件，驱动至该聚焦位置，并使对准光学系组的聚焦位置，对准于光罩量测面(步骤S6)。像这样，一旦对准光学系组的对焦调整结束，即可在步骤S7中，进行光罩对准。

又，进行该对准光学系组的对焦调整的时机，最好是在光罩交换后的基线量测(以下，称之为基线检查(base line check))时、或是批处理途中进行基线检查的所谓间隔基线检查(interval base line check)时、以及光罩与晶圆的对准时。

然而，在上述公知技术中，存在有以下问题。

现状的光罩除了如公知以Cr来作成图案外，亦有使用MoSi或ZrSi等半调材料来作图案。当利用一形成于此类半调光罩上的对准标记，来求取上述最佳对焦位置时，由于信号的对比度会因光罩的反射率而有所不同，因而S/N将恶化，而难以作到正确的对焦调整。

以往，为了解决此问题，在使用低反射率的光罩时，要提高晶圆台侧的下表面的反射率，相反地，当使用高反射率的光罩时，则要降低晶圆台侧的下表面的反射率，其显然要一因应光罩种类的工夫，而有管理变烦杂的问题。

又，在上述方法中，在作对准光学系组的对焦调整时，在晶圆台侧的对准光学系组正下方(下方属地)，有必要定位一因应于光罩的反射率的特定标记，此亦有降低晶圆台的驱动产出率的问题。

发明内容

本发明为一考量上率各点而成者，其目的在于提供一种不拘光罩的反射特性，而能实现高精确度的对焦调整的聚焦方法、位置量测方法、与曝光方法、以及元件制造方法。又，本发明的另一目的在于以高产出率来进行对焦调整。

为达成上述目的，本发明提供的具体技术方案的实施例的对应下述构成。

本发明的聚焦方法为一种使一可观察第一物体，并可通过第一物体与一第一光学系组来观察第二物体的第二光学系组的聚焦位置，对准于该第一物体上的聚焦方法，其特征在于包含：一相对于该第一光学系组，使该第二物体对准于一与该第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及一通过该第一光学系组，使该第二光学系组的聚焦位置，对准于该第二物体上的步骤。

因此，在本发明的聚焦方法中，通过对准该通过第一光学系组来观察第二物体的第二光学系组的聚焦位置，将可以间接地使第二光学系组的聚焦位置，对准于一与该第二物体在光学上共轭的位置的第一物体上。在该第二物体上，若由例如Cr等高反射率材质，与玻璃面等低反射率材质，来形成标记，将可以不管光罩等第一物体的反射特性，而不需要烦杂的管理，并能获得充分的对比度，而可以高精确度地进行第二光学系组的对焦调整。

又，预先求得第二物体与第一基准构件间的相对位置信息，再观察反射率高的第一基准构件而使第二光学系组的聚焦位置对准，将可以不管第二物体的位置即可进行对焦调整。因此，不需要驱动第二物体，并可提高产出率。

又，本发明的位置量测方法为一种通过一可观察第一物体，并可通过第一物体与一第一光学系组来观察第二物体的第二光学系组，来量测第一物体的位置信息的位置量测方法，其特征在于包含：一相对于第一光学系组，使第二物体对准于一与第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及一通过第一光学系组，使第二光学系组的聚焦位置，对准于第二物体上的步骤。

因此，在本发明的位置量测方法中，将不管光罩等第一物体的反射特性，且没有必要烦杂的管理，即可高精确度地进行第二光学系组的对焦调整，而可以防止一因失焦所引起的影像模糊等所致量测的再现性恶化等不当情形。

接着，本发明的曝光方法通过一第一光学系组，对一形成于一第一物体上的图案进行曝光的曝光方法，其特征在于包含：一相对于第一光学系组，使一第二物体对准于一与第一物体上的图案在光学上共轭的位置的步骤；以及一通过第一光学系组，使一可观察第一物体，并可通过第一物体与第一光学系组而观察到第二物体的第二光学系组的聚焦位置，对准于第二物体上的步骤。

因此，在本发明的曝光方法中，将不依靠第一物体的反射特性，且不需要烦杂的管理，即可高精确度地调整第二光学系组的聚焦位置，并能在不失焦下对第一物体进行观察与曝光。

又，本发明的元件制造方法依一通过通过一第一光学系组，来复写一形成于第一物体上的元件图案而制造元件的元件制造方法，其特征在于包含：一相对于第一光学系组，使一第二物体对准于一与该第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及一通过第一光学系组，使一可观察第一物体并可通过第一物体与第一光学系组而观察第二物体的第二光学系组的聚焦位置，对准于第二物体上的步骤。

因此，在本发明的元件制造方法中，将不依靠光罩的反射特性，且不需要烦杂的管理，即可高精确度地调整第二光学系组的聚焦位置，并能在不失焦下对第一物体进行观察与曝光。

又，本发明的曝光装置是一通过一第一光学系组，对一形成于一第一物体上的图案进行曝光的曝光装置，其特征在于包含：一第二光学系组，其除可观察第一物体，并可通过第一物体与第一光学系组来观察一第二物体；一座台，用以保持第二物体，使第二物体相对于第一光学系组，定位于一与第一物体共轭的位置；以及一对准控制系组，用以使第二光学系组的聚焦位置，对准于第二物体上。

因此，在本发明的曝光装置中，将不依靠光罩的反射特性，即可高精确度地进行第二光学系组的对焦位置，并能在不失焦下对第一物体进行观察与曝光。

又，本发明的曝光装置中的第二光学系组具有一用以调整第二光学系组的聚焦位置的内对焦镜，以及一用以检测内对焦镜的位置的内对焦镜位置检测部；且该装置具有一存储装置，用以存储下一为内对焦镜位置检测部所检测出之内对焦镜的位置数据。

因此，可以高精确度地调整第二光学系组的聚焦位置，并能存储该位置，以能以后再现该聚焦位置。

附图说明

图1为一显示本发明的实施例的图式，其为曝光装置的概略构成图；

图2为一平面图，显示出光罩上所形成的对准标记的一例；

图3为一平面图，显示出指针标记、光罩基准标记、晶圆对准标记等的一例；

图4为对准传感器的概略构成图；

图5为顺序A的流程图；

图6(a)为一条标记的摄影信号波形图；图6(b)为对图6(a)所示摄影信号进行微分处理后的信号波形图；

图7为一用以说明一由对焦信号波形算出最佳聚焦位置F1的运算逻辑的图式；

图8显示一组合了指针标记与光罩对准标记的标记图像的一摄影信号例；

图9为一在批次起始时的顺序B的流程图；

图10为一在批次内的顺序B的流程图；

图11为顺序C的流程图；

图12为一半导体元件的工艺例的流程图；

图13显示公知一与对准传感器有关的对焦调整例的流程图。

PT：电路图案(元件图案)

R：光栅(光罩、第一物体)

Ra：量测面(第一物体上的特定表面)

W：晶圆(基板、第二物体)

1：曝光装置

9：投影光学系组(第一光学系组)

16：对准传感器(第二光学系组)

18：第二基准构件(第二物体)

18a：基准面(第二物体上的特定表面)

24：第一基准构件

24a：基准面

具体实施方式

以下，参照图1至图9说明本发明的聚焦方法、位置测量方法、与曝光方法、以及元件制造方法的实施例。在这些图中，与作为公知例的图10所示流程图相同的步骤，赋予相同的符号，并简略其说明。又，其中，是以利用扫描曝光型曝光装置，来将光罩上的元件图案，曝光在半导体元件制造用晶圆上的例子作说明。且其中，是以将本发明的聚焦方法和位置量测方法，用于一种在要对准光罩与晶圆时，对形成于晶圆上的对准标记进行位置测量用的TTR式对准光学系组的对焦调整来作说明。

图1为译码装置与显像装置100(以下，称之为Co/Dev100)，以及通过晶圆运送路120而成列连接的曝光装置1的概略结构图。Co/Dev100为一用以将光阻披覆至曝光前的晶圆上，再对曝光完的晶圆进行显像处理者。曝光装置1与Co/Dev100都是由CPU110所统一管理。又，在本实施例中，虽就曝光装置1与Co/Dev100接成成列状态作说明，但本发明也可以适用于不那样成列连接的曝光装置中。又，若不是成列连接，则晶圆运送路径120的部分(曝光装置1与Co/Dev100间之晶圆传送)是由操作员手持搬运。

在曝光装置1中，超高压水银灯或激光等光源2所射出的照明光(曝光的光)，为反射镜所反射，而入射至一波长选择滤光镜4，以仅使曝光所要的波长的光线通过。通过波长选择滤光镜4的照明光，通过光积分器5，而被调整成强度均匀分布的光束，再到光栅遮板6。光栅遮板6是通过其多个用以限定开口S的叶片，在驱动系组6a的作用下分别驱动，而使开口S的大小产生变化，而来设定照明光所要照在该作为第一物体的光栅(光罩)R上的照明区域。

通过光栅遮板6的开口S的照明光会为反射镜7所反射，而入射至镜片组8。通过该镜片组8，光栅遮板6的开口S的像，将成像于一被固持在光罩台20上的光罩R上，而使光罩R上的所要区域被照明。又，在图1中，这些波长选择滤光镜4、光积分器5、光栅遮板6、镜片组8等构成一照明光学系组。

又，光罩台20会受到线性马达等驱动装置17的驱动，而在投影光学系组9的光轴方向(Z方向)，以及相互垂直而正交的X方向与Y方向、和沿Z轴旋转的旋转方向上移动，且光罩台20(还包括光罩R)的位置和旋转量，会为图中未示的激光干涉仪所检测出。该激光干涉仪的测量值，会分别被输出至后述的座台控制系组14、主控制系组15、以及对准控制系组19。又，在扫描曝光时，光罩台20与晶圆台10(细节于后述明)同步，而为驱动装置所扫描于Y方向(图1中的垂直于纸面的方向)。

又，在光罩台20上，设有第一基准构件24。在第1基准构件24的下表面的基准面24a上，以Cr等高反射材料，形成有一由线与空隙等构成的光罩基准(fiducial)标记RFM(细节后述)。由于第1基准构件24设置成与光罩台20上用以固持光罩R的表面约略同一平面，因而光罩对准标记RM形成所在的光罩R基准面Ra，即与第一基准构件24的基准面24a，位于约略同一平面。

存在于光罩R的照明区域上的图案(元件图案)PT，及/或要被复写至晶圆W上的晶圆对准标记(未图标)的像，会因为投影光学系组(第一光学系组)9而被结像至一涂布有光阻的晶圆(基板)W上。借此，光罩R上的图案PT图像，及/或对准标记的图像，即被曝光至该载置于晶圆台(基板台)10上的晶圆W中的特定区域(曝光区域)上。又，形成于光罩R上的标记稍后描述。

投影光学系组9是在镜筒内沿光轴方向，以一特定间隔配置着，且通过以多个构成一群组的镜片元件，来将图案PT的图像及/或对准标记的图像，以例如1/4的缩小倍率，投影于晶圆W上。而且，该等镜片元件会因为多个配置于圆周方向的可伸缩驱动元件的驱动，而在光轴方向上移动着，借此，投影光学系组9的各种结像特性将可被调整。例如，当使镜片元件沿光轴方向移动时，将可以使倍率以光轴为中心产生变化。又，若使镜片元件以一与光轴垂直相交的轴为中心作倾斜，将可以使畸变(distortion)产生变化。又，在不动镜片元件下，控制一位于镜片元件间的密闭空间的气压，亦可以调整投影光学系组的结像特性。该投影光学系组9的结像特性，是通过该为上述主控制系组15所统一控制的结像特性调整装置22，而被调整。

晶圆台10具有一用以真空吸着晶圆W(图中未示)的晶圆持器，且受线性马达等驱动装置11的作用，而在一与投影光学系组9的光轴方向(Z方向)相垂直且直交的X方向与Y方向，非接触性地移动底盘23。借此，相对于投影光学系组9而言，晶圆W将在其图像面侧被二次元移动，并以例如步进扫描的方式，将光罩R的图案复写至晶圆W上的各投射区域。又，晶圆持具会在Z方向上移动，借此，晶圆W在光轴方向上的位置将被调整。该晶圆持具在Z方向上的移动亦由驱动装置11所进行。在扫描曝光时，晶圆台10受驱动装置11的作用，而在Y方向上(图1中的与纸面垂直的方向上)，和光罩台20同步地(与光罩台20相反方向)，以一对应于投影光学系组9的缩小倍率的速度(例如，缩小倍率为1/4时，即为光罩台20的扫描速度的1/4)进行扫描。

又，晶圆台移动坐标系(直角坐标系)XY上的晶圆台10(与晶圆W)的X、Y方向上的位置、以及旋转量(偏航yawing量、俯仰pitching量、旋转量)等，是通过一将激光照射于一设置于晶圆台10的端部上的移动镜(反射镜)12的激光干涉仪13，而被检测出来。激光干涉仪13的测量值(位置信息)会分别被输出至座台控制系组14、主控制系组15、以及对准控制系组19。

又，底盘23是由一热膨胀系数与钢铁材约略相同的印度块等具有充分刚性的石材所形成。其上表面通过熔射等，而披覆一层陶瓷。该陶瓷可以是铝系列陶瓷(灰铝、铝氧化钛等)或氮化硅、碳化钨、二氧化钛、氧化铬(铬酸chromia)等。又，底盘23亦可以通过将陶瓷喷镀至钢铁材上而成。

晶圆台10的上方，具有一发光系组30a与一受光系组30b，且配置有一斜入射型的自动对焦系组30，该自动对焦系组30用以量测晶圆W在XY平面(二次元平面)内的光轴方向上的位置。发光系组30a为一用以将检测光照射至晶圆W上的多个量测点者；这些量测点可以是例如相互间隔而排列成7×7栅格状的49个位置。受光系组30b为用以接收由各量测点反射过来的检测光；收到的光信号会通过座台控制系组14，而被输出至主控制系组15。主控制系组15根据所输出的信号，而通过座台控制系组14与驱动装置11，来使晶圆台10(晶圆持具)在Z方向上移动，借此而将晶圆W定位于投影光学系组9与对准传感器16(描述于后)的焦点位置。座台控制系组14会根据主控制系组15与激光干涉仪13等所输出的位置信息，而通过驱动装置11、17等，来分别控制光罩台20与晶圆10的移动。

以下，就本实施例的光罩对准标记RM、晶圆对准标记AM、指针标记(晶圆基准(fiducial)标记)FM、以及光罩基准标记RFM作说明。

在光罩R上，在一形成有该电路图案PT及/或晶圆对准标记AM的图案区域的外围区域上，形成有光罩对准标记RM。光罩对准标记RM为一用以在对准晶圆台坐标系与光罩R时所用者，其二个一组地设在相对于光罩R中心的Y轴的相对位置上。又，光罩对准标记RM如图2所示，包含有：将矩形透光部31分割成4部分的十字标记、形成于矩形透光部31的约略中央且包围该十字标记的交点的口字形标记、以及对向配置于该口字形标记的各边的线状标记。又，这些电路图案PT、光罩对准标记RM等，不管是反射率低的照相铜版(halftone)、或反射率高的Cr等都可以。这些光罩对准标记RM由后面所述的对准传感器16所量测。又，在此所谓光罩对准标记RM可以使用图中所示的二次元标记，但不限定于二次元标记，使用一次元标记亦可。

在晶圆W上，设有多个投射区域，亦即光罩R上所形成的电路图案PT图像所要复写的多个区域，且在特定层(例如第一层)上，对应于各投射区域，形成有位于晶圆上供量测位置的晶圆对准标记AM。晶圆对准标记AM的形状，是因应所使用的晶圆对准传感器而选择最适当形状，其可以是线/空隔所构成的、格子状的、或各种形状，在本实施例中，所使用的是一与后述标记FM相同形状(参照图3)的晶圆对准标记AM。又，在晶圆W上，对应于各投射区域，并形成有搜寻对准用的搜寻标记，在此省略其说明。

又，在晶圆台10上，固定有第二基准构件18(参照图1)，在该第二基准构件18上，于一与晶圆W表面同高(约略同一平面)的基准面(第二物体上的特定表面)18a上，形成有一由线/空隙所构成的指针标记FM。指针标记FM的一例子示于图3中。该指针标记FM系由Cr等反射性高的材料形成于玻璃等透光材料而形成。另一方面，在光罩台20上，如前所述，固定有第一基准构件24，在第一基准构件24的基准面24a上，形成有一与指针标记FM相同的光罩基准(fiducial)标记RFM。

回到图1，在该曝光装置1上，为了进行光罩R的位置对准、并进行光罩R与晶圆W间的位置对准，设有一采TTR(through thereticule)方式的对准传感器(第二光学系组)16。又，在曝光装置1上，虽亦设有一属于公知的偏轴(off-axis)方式与影像处理方式的FIA(fieldimage alignment)对准系组200，但因与本发明无直接关系，故在此省略其说明。

图4显示对准传感器16的构造。图4虽仅图标出面向曝光装置1下的右侧的对准传感器16，但实际上，以投影光学系组9的光轴为中心，在X方向的相反侧的约略对称位置上，亦配置了一个(参照图1)。对准传感器16包含：对准光源41、CCD等摄影元件42X、42Y、监视用摄影元件43、分束器44、44’、45、聚焦镜或接物镜等光学元件46～50、反射镜55、56、视野遮片51、遮片52、内对焦镜53、内对焦镜驱动部57、内对焦镜位置检测部58等。在由这些所构成的各对准传感器16，与光罩R之间，设有一下射镜54，其被驱动于一供入射至投影光学系组9的曝影光所不会到的退避位置，以及供进行光罩R或晶圆W的对位的量测位置。

对准光源41是以导光管来导引曝光用照明光，其构设成会射出一与该由光源2节照射出的曝光用照明光约略相同波长的检测光束。

摄影元件42X为一用以量测所观察到的标记在X方向的位置信息者；摄影元件42Y为一用以量测所观察到的标记在Y方向上的位置信息者。这些摄影元件42X、42Y所量测到的摄影信号，被输出至对准控制系组19。监视用摄影元件43与摄影元件42X和42Y相比，观察较广的范围，且将摄影信号输出至图中未示的观察用监视器，并输出至对准控制系组19。输出至对准控制系组19的监视用摄影元件43的摄影信号，被使用在光罩R的搜寻对准(粗略对准)。内对焦镜53在对准控制系组19的控制下，沿着对准用检测光束的光径，为内对焦镜驱动部57所自由移动地驱动着。内对焦镜位置检测部58会检测出内对焦镜53的位置，且检测出之内对焦镜53的位置信息，被输出至对准控制系组19中。

由对准光源41所射出的检测光束(照明光束)，会经由光学元件46、47、50、以及内对焦镜53，而由对准传感器16射出，再为下射镜54所反射，而在视野遮片51所限定的视野内，照射到光罩R上的光罩对准标记RM。光罩对准标记RM所反射的反射光，会经由内对焦镜53、光学元件50、分束器44、光学元件48，而入射至摄影元件43，并在分束器44的反射下，经由光学元件49、分束器45，而入射至摄影元件42X、42Y。

另一方面，穿过光罩R的检测光束，则经由投影光学系组9，而照射到晶圆上的晶圆对准标记，或是固定于晶圆台10上的第二基准构件18的指针标记FM。晶圆对准标记AM或指针标记FM所反射的反射光，在穿过投影光学系组9、和光罩R之后，以一和该为光罩对准标记RM所反射的情形一样的光径，入射至摄影元件42X、42Y、43。

在对准传感器16中，会通过摄影元件42X、42Y，而同时在每个X方向与Y方向上，对经由投影光学系组9而入射的有关指针标记RM的图像，以及光罩R上的对准标记RM的图像进行摄影，再将摄得的信号，输出至对准控制系组19中。对准控制系组19会根据所输入的摄影信号，而在每个方向上，检测出每两个标记位置的偏移量，并输入对该用以分别检测出光罩台20与晶圆台10的位置的激光干涉仪13等的测量值，以及存储装置21中所存储的信息，而对该位置偏移量进行修正，以求得当修正过的两标记位置偏移量是在特定值，例如零，时的光罩台20与晶圆台10的各别位置。借此，晶圆台移动坐标系XY上的光罩R的位置即被检测出来。换言之，光罩台坐标是与晶圆台坐标系XY间的对应关系(亦即，相对位置关系的检测)会被执行，且对准控制系组19会将其结果(位置信息)输出至主控制系组15。

主控制系组15是经由驱动系组6a，而来控制光罩遮片6的开口S的大小或形状，并根据对准控制系组19所输出有关晶圆W上的部分照射区域(取样照射区域)内的对准标记的位置信息(坐标值)，而以统计算法算出(将此一位置决定方式称之为加强型全区化对准，以下称的EGA，将取样照射区域称之为EGA照射，将照射排列误差参数称之为EGA参数)一作为位置信息的照射排列误差参数，而该位置信息则用以表示所有照射区域的排列特性的位置信息。通过此一算出结果，主控制系组15将可依需要，而修正投影光学系组9的投影倍率，或者，修正晶圆台10与光罩台20间的同步扫描速度比。又，主控制系组15会将EGA参数所算出的所有照射区域的位置信息，输出至座台控制系组14。座台控制系组14会根据该来自主控制系组15的位置信息，而通过驱动装置11、17，来分别控制晶圆台10、光罩台20的移动(亦包含曝光中的两座台的同步移动)。借此，例如以步进扫描(step and scan)的方式，即可将光罩R上的图案图像，复写至晶圆W上的各投射区域。

又，主控制系组15中设有一存储装置21，其用以记住投射区域的排列位置，或是曝光顺序等曝光数据(制方(recipe))；且主控制系组15会根据该曝光数据，而统一控制整个装置。又，在存储装置21中，除了曝光数据外，还存储有该由内对焦镜位置检测部58所测量出的对准传感器16的聚焦位置数据。

在具上述构造的曝光装置1中，首先就一实施对准传感器16的聚焦调整的顺序，用图5、第9至图11所示流程图作说明。其中，分别就顺序A、B、C三种模式下的顺序作说明。<顺序A>

此一模式一般是通过观察指针标记FM，来进行对准传感器16的对焦调整。

亦即，如图5所示，在批次之初，一旦光罩R被加载光罩台20上(步骤S1)，光罩R的基准面Ra与第二基准构件18的基准面18a，即相对于投影光学系组9，处于光学性共轭位置，而能以空间影像量测(AIS)等手法，进行一依光罩R的电路图案PT的投影光学系组9而行的投影影像像面位置量测。利用该测量结果，自动对焦系组30的测量原点将被校正(聚焦校正)(步骤S8)。借此，自步骤S8以后，通过自动对焦系组30，将可以将晶圆台10上的特定表面(例如晶圆W表面，或第二基准构件18的基准面18a)，定位于一和光罩R的基准面Ra相共轭的位置。

例如，在进行空间影像量测时，将使设于光罩R上的缝隙标记以及设于晶圆台10上的缝隙标记边相对移动，边受到曝光光线的照射，并测量曝光光线穿过两缝隙标记的照度。之后，边改变晶圆台10在Z方向上的位置，边依序重复该动作，并以特定的运算逻辑，来处理所得的信号强度，而求取晶圆台10的位置与对比度间的相对关系。通过从所求得的相对关系的信号波形中，求得适当切片准位的中点，将可以求得光罩R的基准面Ra与第二基准构件18的基准面18a两者相对于投影光学系组9下的光学性共轭位置。如前所述，通过将该位置视为自动对焦系组30的测量原点，将可以把晶圆台10上的晶圆W表面和第二基准构件18的基准面18a，定位于一和光罩图案面共轭的位置。

接着，将下射镜54由退避位置驱动至测量位置(步骤S2)，并驱动晶圆台10，以使第二基准构件18的指针标记(晶圆基准标记)FM位于对准传感器16的正下方，而且，利用自动对焦系组30，进行定位，俾使第二基准构件18的基准面18a位于一与光罩图案面Ra在光学上共轭的位置(步骤S9)。此时，对光罩R进行定位(参照图2)而使光罩对准标记RM位于一与指针标记FM不相干涉的透光部31。

其次，边使内对焦镜53沿着检测光束的路径移动，边以摄影元件42X检测出基准构件18的指针标记FM的图像(步骤S10)，通过对其信号波形的变化，以微分处理等适当运算逻辑进行处理，而算出一所谓对准传感器16的聚焦位置与第二基准构件18上的指针标记FM处于一致位置的最佳聚焦位置F1(步骤S5)。

以下，对此作个详述。

开始时，对准控制系组19会将内对焦镜53的位置，定位于特定的量测起始位置Fs，量测起始位置Fs可以设定于内对焦镜53的可动范围的任一方，但在最佳聚焦位置F1的大略位置已判定出来之下，例如针对每个光罩R记录有其最佳聚焦位置，而通过光罩R的识别号码即可得到其值时，亦可以将量测起始地址Fs设定于最佳聚焦位置F1旁。借此，将可以缩短最佳聚焦位置量测时间。

在将内对焦镜53定位于量测起始位置Fs之后，利用摄影元件42检测出指针标记FM的图像。在将量测起始位置Fs与摄影信号配对完之后，即将其由对准控制装置19输出至主控制装置15，将其存储在存储装置21中。接着以一定的间距边使内对焦镜位置移动，边重复此动作，直到到达量测结束位置Fe。所谓量测结束位置Fe，是和量测起始位置Fs一样，可以将其设定于一预先设想的最佳聚焦位置旁。通过缩短量测起始位置Fs与量测结束位置Fe间的间隔，将可以缩短最佳聚焦位置的量测时间。

在各个内对焦镜位置中检测出来的摄影信号，会经由一定的运算而被处理，而算出各个内对焦镜位置的对比度C。通过各个由量测起始位置Fs至量测结束位置Fe为止的各内对焦镜位置的对比度C，即可针对一连串的量测，求得一个对焦信号波形。

以下依据图6与图7说明一如何由摄影信号求得对焦信号波形的一处理例。

图6(a)为一以纵轴为摄影信号、横轴为标记的坐标位置，来表示一个标记的摄影信号波形的图式。图6(b)为一将图6(a)的摄影信号，进行微分处理之后所得的信号波形。在本实施例中，是以摄影信号波形的最大倾斜成分(参照图6(a))，作为对比度。对比度是对摄影信号波形作微分处理，再通过算出依此所得的微分信号波形的最大值而求得的(参照图6(b))。由该微分信号波形所求得的最大对比度C(亦即最大倾斜成分)，以及配对于该图像信号的内对焦镜53的位置间的对应关系，即可求得对焦信号波形(参照图7)。又，对比度C的求取方法除了上述方法以外，亦可利用信号的峰值对峰值法(peak to peak)，采用任一种方法都可以。

其次，依据显示出对焦信号波形的图7，来说明一如何由对焦信号波形，算出最佳聚焦位置F1的运算逻辑。

图7的纵轴表示摄影信号的对比度，横轴表示内对焦镜53的位置。至于一般算出最佳对焦信号F1的运算的方法，是在一定的切片准位SL(例如50％)下，对对焦信号波形予以切片，再将一对应于该对焦信号波形与切片准位间的二交点C1、C2的中间点M的位置，设定为最佳聚焦位置F1。有关算出最佳聚焦位置的运算方法，除了这个方法以外，亦可以用以下方法，亦即，由于可以考量将对比度C最大之点，设为最佳聚焦位置，以及算出多个切片准位的各中间点M并取得其平均值等，因而可以以其它运算求得最佳聚焦位置F1。又，在作以上的说明时，虽为求简单而仅就一条标记摄影信号作说明，然理所当然地对于复数条标记亦可作同样的处理。

在本实施例中，虽是使内对焦镜53步进移动而取得摄影信号，但亦可使内对焦镜连续移动，并在其间以一定的取样频率，同时取得摄影信号与内对焦镜53的位置。借此，通过连续取得摄影信号，将可以缩短最佳聚焦位置的检测时间。

又，在本实施例中，虽说明的是一仅用摄影元件42X的摄影信号的例子，但亦可用摄影元件42Y的摄影信号，再由双方所求得的各别最佳聚焦位置的平均值，来取得对准传感器16的最佳聚焦位置。

通过以上方法，将可以求得一用以使对准传感器16的聚焦位置与指针标记FM(基准面18a)匹配的内对焦镜53的最佳聚焦位置F1。

接着，在步骤S6中，对准控制系组19会控制内对焦镜驱动部57，以使内对焦镜53处于一最佳聚焦位置F1。如此一来，一旦对准传感器16的对焦调整结束，即在步骤S7中，实施光罩对准或晶圆对准。又，在上述说明中，虽仅显示批次开始时的顺序，但在批次内(当中)，只要实施图5中步骤S2至步骤S6的顺序即可。又，依需要，亦可在步骤S2之前，追加步骤S8。又，当要在批次内进行间隔基线检查(interval base line check)下进行本顺序时，由于最佳聚焦位置F1并没有很大的变化，因而步骤S10中之内对焦镜53的移动范围、亦即最佳对焦量测范围(Fs-Fe)，可以较窄地设定于上述最佳聚焦位置旁。借此，将可以缩短最佳聚焦位置量测时间。<顺序B>

本模式为一在批次起始场合、批次内场合，都对所要观察的标记加以区别，而来进行对准传感器16的对焦调整。

亦即，在批次起始之初，如图9所示，在将光罩R加载至光罩台20上之后(步骤S1)，以一和顺序A相同的顺序，算出最佳聚焦位置F1，再使该最佳聚焦位置F1存储于存储装置21中，作为第一聚焦位置数据(步骤S8～S5)。

接着，驱动光罩台20，使第一基准构件24的光罩基准标记RFM位于对准传感器16的正下方。此时，驱动成使晶圆台10的位于对准传感器16正下方的部位不会有高反射率，例如使底盘露出于对准传感器16的正下方。接着，边使内对焦镜53沿检测光束的路径移动，边以摄影元件42X，检测出光罩基准标记RFM的图像(步骤S11)。通过使所检测出的摄影信号，通过微分处理等适当运算而被处理，并与检测出该摄影信号时的内对焦镜53的位置相配对，即可和观察指针标记FM时的情形一样，算出对准传感器16的聚焦位置与光罩基准标记RFM一致下的最佳聚焦位置F2(步骤S12)，再将其存储于存储装置21中作为第二聚焦位置数据。

利用指针标记FM算出最佳聚焦位置F1，再用光罩基准标记RFM算出最焦聚焦位置F2的话，即可在步骤S13中，算出位置F2、F1的差(F2-F1)，并将其存储于存储装置21中。之后，和顺序A一样地，在步骤S6中，通过对准控制系组19驱动内对焦镜53，使其位于最佳聚焦位置F1，一旦对准传感器16的对焦调整结束，在步骤S7中，即进行光罩对准。

其次，在批次内进行间隔基线检查时，或是对各晶圆进行EGA时，如图10所示，将已退离曝光光线的下射镜54，由退离位置驱动至量测位置(步骤S3)，再和上述一样，边使内对焦镜53沿检测光束的路径移动，边以摄影元件42X检测出RFM的图像(步骤S11)，再算出对准传感器16的聚焦位置是与光罩基准标记RFM一致的最佳聚焦位置F2’(步骤S14)。又，此时，晶圆台10由于已移动至晶圆交换的待机位置，通过对准传感器16，光罩基准标记RFM量测时的下方，将是具有低反射率的底盘23。

接着，主控制系组15利用存储装置21中所存储的位置F1、F2，以及所算出的位置F2’，通过下面式子，算出新的最佳聚焦位置F3(步骤S15)。

    F3＝F2’-(F2-F1)...........(1)

其中，当对准传感器16的量测具有再现性时，位置F2和位置F2’是一致的，然而如上所述，会因为下射镜54的驱动所伴随之机械性误差，或是光罩R的厚度偏差等外力，位置F2’未必与位置F2一致。因此，通过在对准传感器16进行对焦调整时所量测到的位置F1、F2的误差，来修正位置F2’，将可以排除上述外力所造成的坏影响。

之后，以对准控制系组19驱动内对焦镜53，以使其处于最佳聚焦位置F3(步骤S16)，一旦对准传感器16的对焦调整结束，即在步骤S7中，进行光罩对准或晶圆对准。

又，和顺序A场合一样，依需要，可以在步骤S2之前，追加前述步骤S8。<顺序C>

本模式是根据所设定之曝光参数，可选择地进行上述顺序A、顺序B者。亦即，在顺序A中，标记量测虽然一次就完成，但在标记量测之间，晶圆台10必须停止于特定位置。另一方面，在顺序B中，虽然在批次内的标记量测之间，通过驱动晶圆台10，而进行晶圆交换等作业，但在批次起始，必须进行二次对于指针标记FM和光罩基准标记RFM的标记量测，且依场合的不同，其产出率(throughout)将降低。因此，在本模式中，是通过算出执行各顺序时的产出率，而选择所要执行的顺序。

详述之，如图11所示，一旦曝光制方被决定，且被存储于存储装置21中，主控制系组15即根据所要处理的晶圆片数、间隔基线检查频率等，算出各顺序执行时的产出率(步骤S18)。接着，比较各顺序的产出率(步骤S19)，执行产出率较优的顺序(步骤S20或S21)。之后，一旦对准传感器16的对焦调整结束，即在步骤S7中，进行光罩对准或晶圆对准。

像这样，通过上述顺序A～C的任一种，即可完成对准传感器16的对焦调整。

接着，说明一利用已作了上述对焦调整的对准传感器16，进行曝光处理的步骤。

已相对于对准传感器16进行对焦调整后的光罩对准，虽然是在曝光装置中，以晶圆台坐标系作为基准，来量测光罩台20上的光罩R相对于投影光学系组9的光轴的位置，再使位置匹配(对准)而进行者，但亦可以在光罩交换后至曝光开始之间进行。又，在该光罩对准中，光罩R相当于第一物体，而第二基准构件18则相当于第二物体。

以下，就光罩对准作一详述。通过以座台控制系组14驱动一驱动装置17，而使一组光罩对准标记RM，移动至对准传感器16的检测区域(量测位置)，并通过驱动该驱动装置11，而使晶圆台10上的第二基准构件18的指针标记FM，移动至其检测区域。接着，如上所述，对准传感器16同时对一受检测光束所照明的光罩对准标记RM的图像，以及一经由投影光学系组9而入射的指针标记FM的图像进行摄影，并输出至对准控制系组19。在图8中，所示的是一指针标记FM与光罩对准标记RM组合在一起且被同时量测时的标记图像的摄影信号例。对准控制系组19会对于所输出的摄影信号，进行一次元的压缩等处理，而量测光罩对准标记RM与指针标记FM间的偏移量，再将量测结果输出至主控制系组15。

若为一整批曝光式曝光装置(步进机)，只要量测光罩R上的一组光罩对准标记RM，即可确定光罩R相对于晶圆台坐标系的位置；但若为步进扫描式曝光装置(扫描机)的话，为了进行晶圆台10与光罩台20的扫描方向和扫描速度比的修正，必须使扫描方向上所配置的多组第二基准构件18上的指针标记FM，与多组设置于对应于该多组指针标记FM的位置的光罩对准标记RM，具相对应关系下进行量测。此时，是边使晶圆台10与光罩台20在Y方向移动，边就特定的标记组数，依序进行一和上述一样的量测。

光罩对准标记RM的量测一旦结束，主控制系组15即根据各标记的设计坐标值，以及所量测到的位置偏差量，进行特定的运算处理，并算出XY偏移、旋转等修正参数，再根据该参数，控制座台控制系组14；借此，光罩台20、将在X方向、Y方向、θZ方向上，被驱动特定量，光罩R即被定位了。

对于一由Co/Dev100被运送至曝光装置1中的晶圆台10上的晶圆W而言，将在49个量测点，受到一由自动对焦系组30的发光系组30a所发射的感测光的照射，且在各量测点所反射的感测光会为受光系组30b所接收，对应于各量测点的受光信号，再被输出至主控制系组15。接着，在主控制系组15中，会依据各量测点的量测结果，求取晶圆W在Z方向上的位置，但主控制系组15亦会从多个量测点中，选择一最接近作为量测对象的晶圆对准标记AM的量测点，再利用所选择的量测点的量测结果，通过座台控制系组14，来驱动该驱动装置11，以使该量测点配置于对准传感器16和投影光学系组9的聚焦位置上。借此，晶圆W将在Z方向上被对位，以使作为量测对象的晶圆对准标记处于聚焦位置。

又，在上述顺序B会被进行的批次起始场合下，有关晶圆的运送/交换等，由于对准传感器16的上述对焦调整，是利用晶圆台10上的第二基准构件18来进行，因而是在该对焦调整结束后进行，然而在批次内的场合下，由于对焦调整是利用第一基准构件24来进行，因而可以在对焦调整的同时，进行晶圆的交换，而能提高产出率。

在结束对焦调整之后，对晶圆W进行搜寻对准。被加载晶圆台10上的晶圆W是以被预对准的状态被载置，而尚未进行一作为良好对准的可以执行EGA量测等级的定位。因此，通常在执行EGA量测前，会进行一所谓将晶圆粗调整至一不防碍EGA量测的程度的搜寻对准(search alignment)。该搜寻对准是在预先指定的曝光(投射)区域(例如二个地方)，量测搜寻对准用标记，并根据该量测结果，对每一次EGA曝光，修正晶圆对准标记在晶圆台移动坐标系XY上的设计上的坐标值。

接着，座台控制系组14会将上述修正过的坐标值，作为目标值，再根据激光干涉仪13的测量值，来移动晶圆台10，而在每次EGA投射时，将晶圆对准标记AM，分别定位于对准传感器16的检测区域内，并移动光罩台20，而在将光罩对准标记RM与晶圆对准标记AM定位于该检测区域后，通过对准传感器16，在重叠相同视野的状态下，对两标记作摄影，并通过对准控制系组19，来量测XY平面内的标记间的位置错开量。

要处理批次途中的晶圆W时，在对每个晶圆W进行EGA量测之前，进行对准传感器16的对焦调整。此时，在顺序A中，利用第二基准构件18上的指针标记FM，算出最佳聚焦位置F1，而在顺序B中，则利用光罩基准标记RFM，算出最佳聚焦位置F3。又，在顺序A中，亦可取代指针标记FM，而用晶圆W上的对准标记AM。

接着，在每次EGA照射时，依一和上述一样的顺序，依序量测晶圆对准标记AM间的位置错位量。之后，根据所得的量测值和设计值，进行EGA计算，并算出X位移、Y位移、X刻度、Y刻度、旋转、垂直度等6个EGA参数，来作为一与晶圆W上的照射区域的排列特性有关的位置信息。然后，根据这些EGA参数，对晶圆W上的所有照射区域，修正设计上的坐标位置，并特别根据刻度参数(X刻度、Y刻度)，调整投影光学系组9的成像特性。借此，晶圆W即可相对于光罩R作到位置匹配。

像这样，对应于根据EGA参数与各照射的设计上的坐标值而算出的晶圆上各照射的位置信息(坐标值)，依次将晶圆W定位于曝光位置，再于被定位的各个照射区域上，进行一所谓依序复写一形成于光罩R上的电路图案的曝光处理。

又，虽然是利用该形成有电路图案PT的上述晶圆W，来制造半导体元件等元件，但该元件如图12所示，是经由以下步骤所制成的：步骤201：进行微型元件的机能/性能设计；步骤202：制作出根据该设计步骤而成的光罩R；步骤203：以硅材料制造晶圆W；曝光处理步骤204：通过前述实施例所揭投影曝光装置1，将光罩R上的图案投影曝光至晶圆W上，并对该晶圆W进行显影；步骤205：组装元件(包括切片工艺、黏线工艺、封装工艺)；以及检查步骤206等。

如以上所述，在本实施例中，由于利用一相对于光罩R的基准面与投影光学系组9，处于一光学上共轭的位置且反射率为一定的高对比度指针标记FM，来进行对准传感器16的对焦调整，因而不需要一对应于光罩的反射率的管理，即可容易地量测指针标记FM，并可在不发生失焦之下，作高精确度的对焦调整，而能使光罩R与晶圆W有高精确度的位置对准。

又，在本实施例中，在顺序B的模式下，由于是在求得指针标记FM与光罩基准标记RFM的相对位置关系之后，即通过再度观察光罩基准标记RFM，而进行对焦调整，因而不需要驱动晶圆台10，因而可使一涉及对焦调整的产出率提高。而且，在本实施例中，由于可以并行地进行对准传感器16的对焦调整，以及晶圆W的交换，因而可以提高曝光处理，亦即元件制造处理，有关的产出率。进一步，在本实施例中，由于可以根据各对应于曝光制方的产出率的比较结果，来选择顺序A或B，因而可以因应于批次数或使用的光罩数，以及所要求的精确度，执行最佳的顺序，而能大幅提高实用性。

此外，就该使用此类对焦方法或位置量测方法的曝光方法而言，由于使光罩R与晶圆W高精确度地对准，因而即在晶圆W上重叠对准复数层电路图案，亦可以提高重叠的精确度，并能提高生产性。因此，在一经由此一曝光处理而制造成的元件中，将可以大幅地抑制一因重叠误差所引起的品质的降低，并可实现一因生产性提高所带来的成本降低。

又，当使用一与曝光光线不同波长的检测光束，来作为对准照明光时，有必要在光罩R与投影光学系组9之间，或是投影光学系组9的瞳孔附近，配置一修正光学元件，用以修正一因投影光学系组9所产生的色相差；然而在本实施例中，由于是以一与曝光光线约略同一波长的检测光束，来量测标记位置，因而没有必要设置一个那样的光学元件，而能实现一装置的小型化、低价格化。

又，在上述实施例中的顺序B中，其顺序虽是在将指针标记FM与光罩基准标记RFM间的相对位置关系赋予关连之后，再观察光罩基准标记RFM，然而不限定于该顺序，例如，亦可以采用一预先使光罩的量测面(形成于其上的对准标记)，与光罩基准标记RFM间的相对位置关系具有关连，再来观察光罩基准标记RFM的顺序。此时，于量测该形成于光罩上的对准标记时，虽要作一控制晶圆台10的位置等的管理，但和执行顺序B时一样，可以获得一涉及对焦调整或曝光处理、元件制造处理等的产出率的提高。

又，在上述实施例中，虽是构设成利用一与曝光光线约略同一波长的检测光束，来作为对准光，但不限定于此。如上所述，通过使用一修正光学元件，亦可使用一具有其它波长的光束。

又，在上述实施例中，虽就一将本发明的对焦方法与位置量测方法，运用于曝光处理的例子作说明，但亦可应用于各种在调整聚焦位置后，进行测量的量测处理。

又，本实施例所用的基板不止限于半导体元件制造用的半导体晶圆W，显示装置用的玻璃基板、薄膜磁头用陶瓷晶圆、或是曝光装置中所用的光罩或光栅等的原版(合成石英、硅晶圆)等亦可适用。

至于曝光装置1，则除了一将光罩R与晶圆W同步移动，来对光罩R上的图案进行扫描曝光的步进与扫描(step and scan)式扫描型曝光装置(扫描步进机；USP5,473,410)外，亦可适用于一在静止光罩R与晶圆W的状态下，对光罩R的图案进行曝光，再依次步进移动晶圆W的步进与重复(step and repeat)式投影曝光装置(步进机)。又，本发明亦适用于一种步进与缝线(step and stitch)式的曝光装置，其是在晶圆上部分地重叠并复写至少二个图案。

至于曝光装置1的种类，并不限定于该用以将半导体元件图案曝光于晶圆W上的半导体元件制造用曝光装置，亦可广泛地适用于液晶显示元件制造用或显示器制造用曝光装置，或是用以制造薄膜磁头、摄影元件(CCD)或光栅或光罩等的曝光装置。

又，光源2的选择不限定于超高压水银灯所产生的辉光(g线(436nm)、h线(404nm)、i线(365nm))、KrF激光(248nm)、ArF激光(193nm)、F2激光(157nm)、Ar2激光(126nm)，亦可以使用电子束或离子束等荷电粒子线。例如，当使用电子束时，即可使用热电子放射型LaB6、Ta作为电子

。又，使用YAG激光或半导体激光等高频波等亦可。

例如，以一掺杂有铒(erbium)(或铒与钇两者)的光纤放大器，来放大一由DFB半导体激光或是光纤激光所振荡出的位于红外线区域或可视区域的单一波长激光，并利用非线形光学结晶，来变换紫外光的波长，将以此而得的高频波作为曝光光线亦可。又，若单一波长激光的振荡波长在1.544～1.553μm范围内，将可以得到一193～194nm范围内的8倍高频波，亦即与ArF激光约略相同波长的紫外光；而若振荡波长为1.57～1.58μm的范围内的话，将可以得到一157～158nm范围内的10倍高频波，亦即与F2激光约略相同波长的紫外光。

又，以激光等离子体光源，或是由SOR所产生的波长5～50nm左右在软X光区域，例如波长13.4nm，或11.5nm的EUV(extreme UltraViolet)光，作为曝光光线亦可。在EUV曝光装置中，所用的是反射型光罩，且投影光学系组为一仅由多片(例如3～6片)反射光学元件(镜)所组成的缩小系组。

投影光学系组9不限于缩小系组，等倍系组或扩大系组亦都可。而且，投影光学系组9可为折射系组、反射系组、或是反射折射系组。又，当曝光光线的波长在200nm以下时，最好以不会吸收曝光光线的气体(氮气、氦气等非活性气体)，来清洗(purge)曝光光线所会通过的路径。又，于利用电子线的场合，只要使用一由电子镜与偏向器所构成的电子光学系组，来作为光学系组即可。又，电子线会通过的路径最好是呈真空状态。

当使用线性马达于晶圆台10或光罩台20上时(参考USP5,623,853或USP5,528,118)，可以使用一利用空气轴承的气浮型，或是利用低楞次(low Lenz)力或电抗(reactance)力而成的磁浮型。又，各座台10、20可以是一沿轨道移动型者，亦可以是一不设轨道而为一无轨道式者。

至于各座台10、20的驱动机构，则可以使用一平面马达，其通过使一在二次元配置磁铁的磁铁单元、以及一在二次元配置线圈的转子单元相对向，而以电磁力来驱动各座台10、20。在此场合，可将磁铁单元或转子单元其中之一，连接至座台10、20，并将磁铁单元与转子单元的另一方，设置于座台10、20的移动面侧。

亦可如日本特开平8-166475号(USP5,528,118)公报所记载者，利用框构件，而不用机械性的底盘，以使一因晶圆台10移动所产生的反力，不会传至投影光学系组9。

亦可如日本特开平8-330224号公报(US S/N 08/416,558)所记载般，利用框构件，而不用机械性底盘，以使一因光罩台20移动所产生的反力，不会传至投影光学系组9。

如上所述，本案的实施例所揭曝光装置1是通过将包含本案申请专利范围所举各种构成要素的各种次系组加以组装制造而成者，以保持特定的机械性精确度、电性精确度、以及光学性精确度。为确保这些各种精确度，于组装前后，会就各种光学系组进行一用以达成光学精确度的调整、就各种机械系组进行一用以达成机械性精确度的调整、以及就各种电气系组进行一用以达成电气性精确度的调整。由各种次系组至整个曝光装置的组装工艺，包含各种次系组间相互的机械性连接、电气电路的接线连接、以及气压电路的配管连接等。在该由各种次系组组装成曝光装置的工艺前，当然有各种次系组的各自组装工艺。而在一由各种次系组组装成曝光装置的工艺结束后，则进行总合性调整，以确保曝光装置整体的各种精确度。又，曝光装置的制造，最好是在一温度与湿度等都受到管理的洁净室进行。

[发明效果]

如以上所述，本发明提供的第1项技术方案所述对焦方法的步骤包含：一相对于第一光学系组，将第二物体对准于一与第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及，一通过第一光学系组使第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上的步骤。

借此，在本对焦方法中，将不需要一所谓因应于第一物体的反射率来选择下方物体的反射率的管理，且由于可以使第二光学系组的聚焦位置对准于反射率一定的第二物体上，因而可以获得一所谓可以在不引起失焦下实施高精确度对焦调整的效果。

本发明提供的第2项技术方案所揭示的对焦方法的顺序包含一使第二光学系组的聚焦位置对准于一配置于一与第一物体约略相同平面内的不同于第一物体的第一基准构件的步骤。

借此，在本对焦方法中，由于可以在不管第一物体上的特定表面的反射率下，即可将第二光学系组的聚焦位置，对准于反射率一定的第一基准构件的特定表面，因而可以在不引起失焦的情形下即可实施高精确度的对焦调整；而且，在对焦调整时，由于不需要将第二物体置于特定位置，因而可得一期望可提高产出率的效果。

本发明提供的第3项技术方案所揭示的对焦方法可选择一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上之后，才再度将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上的步骤，亦或是一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体的特定表面之后，才将第二光学系组的聚焦位置对准于第一基准构件的步骤。

借此，在本对焦方法中，将可因应批次数或所要求的精确度，而执行最佳的顺序，而有一能使实用性大幅提高的效果。

本发明提供的第4项技术方案所述对焦方法的顺序是在存储下一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体时所得到的第二光学系组的第一聚焦位置数据，以及一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第一基准构件时所得到的第二光学系组的第二聚焦位置数据之后，才再度使第二光学系组的聚焦位置对准第一基准构件，并因应于所存储的第一与第二聚焦位置数据，再度使已对准的第二光学系组的聚焦位置移动。

借此，在本对焦方法中，由于不需要驱动座台下，将获得一所谓可以提高一与对焦调整有关的产出率的效果。

本发明提供的第5项技术方案所述位置量测方法所揭步骤包含：一相对于第一光学系组，将第二物体对准于一与第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及，一通过该第一光学系组使第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上的步骤。

借此，在本位置量测方法中，将可以不依据第一物体的反射特性，即可高精确度地进行对焦调整，并能防止一因失焦所引起的量测再现性差等的不利。

本发明提供的第6项技术方案所揭示的位置量测方法的顺序包含一使第二光学系组的聚焦位置对准于一配置于一与第一物体约略相同平面内的不同于第一物体的第一基准构件的步骤。借此，在本位置量测方法中，将可以在不管第一物体的反射率下，将第二光学系组的聚焦位置，对准于反射率一定的第一基准构件上，并可以在不引起失焦的情形下实施高精确度的位置量测。

本发明提供的第7项技术方案所揭示的1位置量测方法为可选择一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上之后，才再度将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上的步骤，亦或是一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体的特定表面之后，才将第二光学系组的聚焦位置对准于第一基准构件的步骤。借此，在本对焦方法中，将可因应批次数或所要求的精确度，而执行最佳的顺序，而有一能使实用性大幅提高的效果。

本发明提供的第8项技术方案所述位置量测方法的顺序是在存储下一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体时所得到的第二光学系组的第一聚焦位置数据，以及一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第一基准构件时所得到的第二光学系组的第二聚焦位置数据之后，才再度使第二光学系组的聚焦位置对准第一基准构件，并因应于所存储的第一与第二聚焦位置数据，再度使已对准的第二光学系组的聚焦位置移动。借此，在本位置量测方法中，由于在开始作位置量测前的对第二光学系组作聚焦位置调整时，不需要驱动晶圆台，将获得一所谓可以提高一与对焦调整有关的产出率的效果。

本发明提供的第9项技术方案所述位置量测方法所揭步骤包含一量测第一物体与第二物体间的相对位置信息的步骤。借此，在本位置量测方法中，将可获得一能高精确度地使第一物体与第二物体位置对准的效果。

本发明提供的第10项技术方案所述的位置量测方法中的第二物体为一被固设在可移动的座台上的第二基准构件。借此，在本位置量测方法中，由于可以以第二基准构件为基准，高精确度地调整第二光学系组的聚焦位置，将可得到一所谓可以高精确度地量测第一物体的位置的效果。

本发明提供的第11项技术方案所述位置量测方法所揭步骤包含一量测第一物体与第二物体间的相对位置信息的步骤。借此，在本位置量测方法中，将可获得一能通过第二光学系组来高精确度地量测第一物体与第二物体间的相对位置关系的效果。

本发明提供的第12项技术方案所述的位置量测方法中的第一物体为一具有图案的光罩，而第二物体为一通过第一光学系组被转写有图案的基板。借此，在本位置量测方法中，由于可以以基板为基准，高精确度地调整第二光学系组的聚焦位置，因而可获得一可以高精确度地量测光罩的位置的效果。

本发明提供的第13项技术方案所述的位置量测方法中的顺序会量测光罩与基板间的相对位置信息。借此，在本位置量测方法中，将可以得到一能以第二光学系组来高精确度地量测光罩与基板间的相对位置关系的效果。

本发明提供的第14项技术方案所述曝光方法包含：一相对于第一光学系组，将第二物体对准于一与第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及，一通过该第一光学系组使第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上的步骤。借此，在本曝光方法中，将可以不依据第一物体的反射特性，即可高精确度地进行第二光学系组的对焦调整，并能在不失焦第一物体下作观察而作曝光。

本发明提供的第15项技术方案所述的曝光方法包含一使第二光学系组的聚焦位置对准于一配置于一与第一物体的图案所形成表面约略相同平面内的不同于第一物体的第一基准构件的步骤。借此，在本曝光方法中，由于可以在不管第一物体的反射率下，将第二光学系组的聚焦位置，对准于反射率一定的第一基准构件上，因而可以在不引起失焦的情形下高精确度地观察第一物体并对其曝光。

本发明提供的第16项技术方案所述曝光方法的顺序是在存储下一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体时所得到的第二光学系组的第一聚焦位置数据，以及一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第一基准构件时所得到的第二光学系组的第二聚焦位置数据之后，才再度使第二光学系组的聚焦位置对准第一基准构件，并因应于所存储的第一与第二聚焦位置数据，再度使已对准的第二光学系组的聚焦位置移动。借此，在本曝光方法中，由于在开始作位置量测前的对第二光学系组作聚焦位置调整时，不需要驱动晶圆台，将获得一所谓可以提高一与对焦调整有关的产出率的效果。

本发明提供的第17项技术方案所述曝光方法所揭步骤包含一通过第二光学系组来量测第一物体与第二物体间的相对位置信息的步骤。借此，在本曝光方法中，将可获得一能高精确度地使第一物体与第二物体位置对准之后进行曝光的效果。

本发明提供的第18项技术方案所述的曝光方法为一利用一具有一与在曝光时使用的曝光光线约略同一波长的光束，来进行第一物体与第二物体间的相对位置信息的量测者。借此，在本曝光方法中，将不需要针对色相差设置一修正光学元件，而可得到一可以实现低价格化的效果。

本发明提供的第19项技术方案所述的曝光方法中的第二物体的一通过第一光学系组被曝光出一图案的基板。借此，在本曝光方法中，将可以在基板上，调整第二光学系组的聚焦位置并进行曝光，且由于可以缩短座台的移动距离，因而可以提高产出率。

本发明提供的第20项技术方案所述的曝光方法中的第二物体为一被固设在可移动的座台上的第二基准构件。借此，在本曝光方法中，由于可以以第二基准构件为基准，高精确度地调整第二光学系组的聚焦位置，将可得到一所谓可以在不失焦下观察第一物体并对其曝光的效果。

本发明提供的第21项技术方案所述的曝光方法具有一步骤在于其第二光学系组会量测一将通过第一光学系组而被复写有一图案的基板，与一第一物体间的相对位置信息。借此，在本曝光方法中，将可以在高精确度地对准第一物体与基板下进行曝光。

本发明提供的第22项技术方案所述的曝光方法为一利用一具有一与在曝光时使用的曝光光线约略同一波长的光束，来进行第一物体与第二物体间的相对位置信息的量测者。借此，在本曝光方法中，将不需要针对色相差设置一修正光学元件，而可得到一可以实现装置小型化、低价格化的效果。

本发明提供的第23项技术方案所述的元件制造方法所揭步骤包含：一相对于第一光学系组，将第二物体对准于一与第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及，一通过该第一光学系组使第二光学系组的聚焦位置对准于该第二物体上的步骤。借此，在本元件制造方法中，将可以不依据第一物体的反射特性，即可高精确度地进行对焦调整，并能大幅抑制一因第二光学系组的失焦所引起的品质降低，且达到一可以实现一因生产性提高所带来的成本降低的效果。

本发明提供的第24项技术方案所述的曝光装置为一通过第一光学系组，对第一物体上所形成的图案进行曝光的曝光装置，其特征在于具有：一第二光学系组，用以观察第一物体，且可以通过第一物体与第一光学系组，来观察第二物体；一座台，用以保持第二物体，并相对于第一光学系组，将第二物体定位于一与第一物体共轭的位置；以及一对准控制系组，用以使第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上。借此，将可以不管第一物体的反射特性，而能高精确度地进行第二光学系组的对焦调整，并能在不失焦下欢察第一物体并对其进行曝光。

本发明提供的第25项技术方案所述的曝光装置中的第二光学系组为一具有一用以调整第二光学系组的聚焦位置的内对焦镜，以及一用以检测出内对焦镜的位置的内对焦镜位置检测部者，且其特征在于：具有一存储装置，用以存储下一利用该内对焦镜位置检测部所检测出的内对焦镜位置数据。借此，由于可以调整第二光学系组的聚焦位置，并能量测该位置且存储之，因而之后可以再现该聚焦位置，并能进行一相对于特定基准的偏置(offset)管理。

本发明提供的第26项技术方案所述的曝光装置具特征在于具有一第一基准构件，其形成有一与第一物体的图案面约略同一平面的基准面，且该对准控制系组是在将第二光学系组的聚焦位置，对准于第一基准构件的基准面之后，才因应一被存储在存储装置中的内对焦镜位置数据，来移动该聚焦位置。借此，将可以以第一基准构件为基准，高精确度地再现第二光学系组的聚焦位置。

本发明提供的第27项技术方案所述的曝光装置为一具特征在于在本发明提供的第26项技术方案所述的曝光装置中的第二光学系组会量测第一物体与第二物体间的相对位置信息者。借此，由于可以通过聚焦位置已被调整过的第二光学系组，来进行第一物体与第二物体间的位置量测，将可以高精确度地对准第一物体与第二物体。

Claims (27)

1.一种聚焦方法，其使一可观察第一物体，并可通过该第一物体与一第一光学系组来观察第二物体的第二光学系组的聚焦位置，对准于该第一物体上，其特征在于，包含以下步骤：

一相对于该第一光学系组，使该第二物体对准于一与该第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及

一通过该第一光学系组，使该第二光学系组的聚焦位置，对准于该第二物体上的步骤。

2.如权利要求1所述的聚焦方法，其特征在于，

包含一使第二光学系组的聚焦位置，对准于一配置于一与第一物体约略相同平面内的不同于第一物体的第一基准构件的步骤。

3.如权利要求2所述的聚焦方法，其特征在于，可选择：

一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上之后，才再度将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上的步骤，亦或是

一在将第二光学系组的聚焦位置对准于第二物体上之后，才将第二光学系组的聚焦位置对准于第一基准构件的步骤。

4.如权利要求2所述的聚焦方法，其特征在于包含以下步骤：

一存储下一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第二物体时所得到的该第二光学系组的第一聚焦位置数据，以及一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第一基准构件时所得到的该第二光学系组的第二聚焦位置数据的步骤；

一于存储下该第一与第二聚焦位置数据之后，再度使该第二光学系组的聚焦位置对准于该第一基准构件的步骤；以及

一因应所存储的该第一与第二聚焦位置数据，使该再度对准的该第二光学系组的聚焦位置移动的步骤。

5.一种位置量测方法，其通过一可观察第一物体，并可通过该第一物体与第一光学系组来观察第二物体的第二光学系组，来量测该第一物体的位置信息，其特征在于，包含以下步骤：

一相对于该第一光学系组，使一第二物体对准于一与该第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及

一通过该第一光学系组，使该第二光学系组的聚焦位置，对准于该第二物体上的步骤。

6.如权利要求5所述的位置量测方法，其特征在于，

包含一使该第二光学系组的聚焦位置，对准于一配置于一与该第一物体约略相同平面内，且不同于该第一物体的第一基准构件上的步骤。

7.如权利要求6所述的位置量测方法，其特征在于，可选择：

一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第二物体上之后，才再度将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第二物体上的步骤，亦或是

一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第二物体上之后，才将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第一基准构件的步骤。

8.如权利要求6所述的位置量测方法，其特征在于，包含以下步骤：

一存储下一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第二物体时所得到的该第二光学系组的第一聚焦位置数据，以及一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第一基准构件时所得到的该第二光学系组的第二聚焦位置数据的步骤；

一于存储下该第一与第二聚焦位置数据之后，再度使该第二光学系组的聚焦位置对准于该第一基准构件的步骤；以及

一因应所存储的该第一与第二聚焦位置数据，使该再度对准的该第二光学系组的聚焦位置移动的步骤。

9.如权利要求5所述的位置量测方法，其特征在于，

该第一物体的该位置信息，是指该第一物体与该第二物体间的相对位置信息。

10.如权利要求5所述的位置量测方法，其特征在于，

该第二物体为一被固设在一可移动的座台上的第二基准构件。

11.如权利要求10所述的位置量测方法，其特征在于，

该第一物体的该位置信息是指该第一物体与该第二基准构件间的相对位置信息。

12.如权利要求5所述的位置量测方法，其特征在于，

该第一物体为一具有图案的光罩；

该第二物体为一要通过该第一光学系组来复写该图案的基板。

13.如权利要求12所述的位置量测方法，其特征在于，

该光罩的该位置信息是指该光罩与该基板间的相对位置信息。

14.一种曝光方法，其通过一第一光学系组，对一形成于一第一物体上的图案进行曝光，其特征在于，包含以下步骤：

一相对于该第一光学系组，使一第二物体对准于一与该第一物体上的该图案在光学上共轭的位置的步骤；以及

一通过该第一光学系组，使一可观察该第一物体，并可通过该第一物体与该第一光学系组而观察该第二物体的第二光学系组的聚焦位置，对准于该第二物体上的步骤。

15.如权利要求14所述的曝光方法，其特征在于，

包含一使该第二光学系组的聚焦位置，对准于一配置于一与该第一物体的该图案所形成的表面约略相同平面内，且不同于该第一物体的第一基准构件上的步骤。

16.如权利要求15所述的曝光方法，其特征在于，包含以下步骤：

一存储下一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第二物体时所得到的该第二光学系组的第一聚焦位置数据，以及一在将该第二光学系组的聚焦位置对准于该第一基准构件时所得到的该第二光学系组的第二聚焦位置数据的步骤；

一于存储下该第一与第二聚焦位置数据之后，再度使该第二光学系组的聚焦位置对准于该第一基准构件的步骤；以及

一因应所存储的该第一与第二聚焦位置数据，使该再度对准的该第二光学系组的聚焦位置移动的步骤。

17.如权利要求14所述的曝光方法，其特征在于，包含：

一用以通过该第二光学系组，量测该第一物体与该第二物体间的相对位置信息的步骤。

18.如权利要求17所述的曝光方法，其特征在于，

利用一具有一与该图案的该曝光时使用的曝光光线约略相同波长的光束，来量测该相对位置信息。

19.如权利要求14所述的曝光方法，其特征在于，

该第二物体为一该图案所要通过该第一光学系组曝光的基板。

20.如权利要求14所述的曝光方法，其特征在于，

该第二物体为一被固设在一可移动的座台上的第二基准构件。

21.如权利要求20所述的曝光方法，其特征在于，还包含：

一该第二光学系组会量测该通过该第一光学系组而被复写该图案的基板，与该第一物体间的相对位置信息的步骤。

22.如权利要求21所述的曝光方法，其特征在于，

利用一具有一与该图案的该曝光时使用的曝光光线约略相同波长的光束，来量测该相对位置信息。

23.一种元件制造方法，其通过通过一第一光学系组，来复写一形成于一第一物体上的元件图案，而制造元件，其特征在于，包含以下步骤：

一相对于该第一光学系组，使一第二物体对准于一与该第一物体在光学上共轭的位置的步骤；以及

一通过该第一光学系组，使一可观察该第一物体，并可通过该第一物体与该第一光学系组而观察该第二物体的第二光学系组的聚焦位置，对准于该第二物体上的步骤。

24.一种曝光装置，其通过一第一光学系组，对一形成于一第一物体上的图案进行曝光，其特征在于，包含：

一第二光学系组，其除可观察该第一物体，并可通过该第一物体与该第一光学系组来观察一第二物体；

一座台，用以保持该第二物体，使该第二物体相对于该第一光学系组，定位于一与该第一物体共轭的位置；以及

一对准控制系组，用以使该第二光学系组的聚焦位置，对准于该第二物体上。

25.如权利要求24所述的曝光装置，其特征在于，

该第二光学系组具有一用以调整该第二光学系组的聚焦位置的内对焦镜，以及一用以检测该内对焦镜的位置的内对焦镜位置检测部；

且具有一存储装置，用以存储下该内对焦镜位置检测部所检测出的该内对焦镜的位置数据。

26.如权利要求25所述的曝光装置，其特征在于，

还具有一形成有一与该第一物体的该图案面约略相同平面的基准面的第一基准构件；

且该对准控制系组是在将该第二光学系组的聚焦位置，对准于该第一基准构件的基准面之后，才因应该存储装置所存储的该内对焦镜位置数据，来移动该聚焦位置。

27.如权利要求24所述的曝光装置，其特征在于，

该第二光学系组会量测该第一物体与该第二物体间的相对位置信息。

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