CN1677641A

CN1677641A - 位置测量技术

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Publication number: CN1677641A
Application number: CN200510062774.8A
Authority: CN
Inventors: 林望
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2005294474A; KR20060045152A; TW200535576A; US20050219491A1; JP3880589B2; CN100394573C; US7126670B2; KR100671350B1; TWI282044B

Abstract

本发明提供一种测量标记位置的位置测量装置，该装置具备：摄像单元；求出用上述摄像单元得到的图像数据的偏差的计算单元；基于对于在不同受光量下用上述摄像单元得到的多个图像数据用上述计算单元分别求得的偏差，设定与上述摄像单元的受光量有关的参数的设定单元。

Description

位置测量技术

技术领域

本发明涉及测量标记等位置的位置测量技术。

背景技术

在用于半导体制造等的曝光装置中，作为测量晶片的各曝光区域位置的方法，有使用校准用的光学系统，照射规定波长的光，利用光电变换校准标记的反射光的结果的方法。以下，简单地说明使用该技术的半导体制造用曝光装置的以往例子。

在图5所示的曝光装置中，R是形成电路图案的原版(以下，还称为“中间掩膜”)，W是作为曝光衬底的晶片，1是投影光学系统。另外，S表示校准用光学系统，2是校准照明装置，3是光束分离器，4和5是成像光学系统，6是摄像装置，7是A/D变换装置，8是积分装置，9是位置检测装置，10是波长切换装置，11是二维可移动XY载物台，13是载物台控制装置。载物台控制装置13根据位置检测装置9的检测结果可以把XY载物台定位在规定的位置上。14是曝光照明光源，照明中间掩膜R。在此假设在图5中只展示检测X方向位置的校准用光学系统S，但同样用于检测Y方向(和纸面垂直方向)位置的校准用光学系统也安置在曝光装置上。在图5所示的半导体的制造中使用的曝光装置在中间掩膜R和晶片W的相对位置校准后，从曝光照明光源14照射曝光光，经由投影光学系统1把被形成在中间掩膜R上的电子电路图案投影曝光在安置于XY载物台11上的晶片W上。

以下，说明在上述曝光装置中的位置测量方法。首先，最初调整XY载物台11的位置，使得可以在摄像装置6的摄像画面内观察晶片W上的校准标记WM。接着，从校准照明装置2照射非曝光光，由波长切换装置10切换波长。经波长切换的光束经由成像光学系统4、光束分离器3，照明校准标记WM。从被照明的校准标记WM反射的光束经由光束分离器3、成像光学系统5在摄像装置6的摄像面上的观察范围(WP)上形成通过反射得到的校准标记的像(图2E)。摄像装置6光电变换校准标记WM的像。

其后，来自摄像装置6的输出在A/D变换装置7中，被变换为二维的数字信号串。积分装置8把作为A/D变换装置7的输出的二维信号变换为一维数字信号串S1(x)。在变换为一维的数字信号串后，由位置测量装置9检测校准标记WM的位置。

在此在采用积分装置8的一维数字信号串S1(x)的制成中需要，(1)摄像装置6中的光电变换以及A/D变换装置7中的A/D变换在各个动态范围内进行，(2)在摄像装置6中在校准标记WM的位置测量中确保充分的受光量，如果这2个条件满足，则可以正确地进行校准标记位置的测量。

在此，作为判定摄像光量是否进入规定范围并且可以根据该判定结果用适宜的光量拍摄标记的位置测量技术，揭示在特开2003-092247号公报中。

但是，近年，以DRAM为代表的半导体集成度越来越高，在校准标记的位置测量中要求的测量精度也越来越高。为了调节摄像装置6的受光量，有用未图示的ND滤波器等调节校准照明装置2的照明强度的方法，和调节摄像装置6的受光时间(在CCD等的光电变换装置中的电荷蓄积时间等)的方法。但是，在A/D变换采用摄像装置6的光电变换结果后，生成一维数字信号串S(x)，当求该S(x)的S/N比的情况下，由于采用校准照明装置2的光源中的闪烁引起的光学噪声，和摄像装置6和A/D变换装置7的电气噪声的影响，即使调节成同样的受光量，由于该受光量，或者照明强度和受光时间的组合，处于一维数字信号串S1(x)的S/N比不同的情况。这意味着即使是同样的受光量校准标记的位置检测精度也变化，因而，根据情况存在校准标记的位置测定精度恶化的可能，只控制为处于规定容限内的受光量是不够的。

本发明以提供抑止精度劣化的新的位置测量技术为目的。

为了实现上述目的，本发明的位置测量装置的特征是主要具有以下构成。

本发明提供一种测量标记位置的位置测量装置，具备：

摄像单元；

求出由上述摄像单元得到的图像数据偏差(variation)的积分单元；

根据对于与由在不同受光量下通过上述摄像单元得到的多个图像数据，由上述计算单元分别求得的偏差，设定与上述摄像单元的受光量有关的参数的设定单元。

本发明的其它特征和优点将通过以下结合附图的详细描述而更加清楚，其中相同的附图标记表明相同的部分。

附图说明

图1A是展示实施方式1中的曝光装置构成的图。

图1B是说明实施方式1中的位置测量处理流程的流程图。

图1C是说明图1B的步骤S106后续的实施方式2的具体处理流程的流程图。

图1D是说明图1B的步骤S106后续的实施方式3的具体处理流程的流程图。

图1E是说明图1B的步骤S106后续的实施方式4的具体处理流程的流程图。

图2A-2E是说明基准面、基准标记的摄像的图。

图3A是展示受光时间和噪声成分的标准偏差关系的图。

图3B是展示由切换装置10切换的照明光的各波长λi和受光时间tcimin相对该波长的关系的图。

图3C是关注波长λi，将使受光时间变化为tc1、tc2、tc3、…tcm时的跨距dM1～dM4的测量结果归纳为数据表的图。

图4A是展示固定规定波长λi考虑时的标准偏差和受光量关系的图。

图4B是展示把在位置测量中使用的光束波长作为λi，改变受光量Hi时的标记跨距dM1～dM4的测量结果，和此时的标准偏差关系的图。

图5是展示以往例子中的曝光装置构成例子的图。

图6是展示半导体设备整体制造工艺流程的图。

图7是展示晶片工艺详细流程的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的适宜的实施方式。

<实施方式1>

下面说明把本发明的位置检测方法适用于曝光装置的实施方式。图1A是展示实施方式1的曝光装置构成的图。在同一图中，R是形成有电子电路图案的中间掩膜，W是作为曝光衬底的晶片，1是投影光学系统。该投影光学系统1根据由照明光源14照射的投影光，把中间掩膜R的电子电路图案像投影在晶片W上。

S是校准用光学系统，包含照明装置、光束分离器、成像光学系统、摄像装置、控制单元。2是照射位置检测用的照明光的校准用的照明装置，3是光束分离器，4以及5是成像光学系统。60是可以调节接收从照明装置照射光的反射光的受光时间(蓄积时间)的摄像装置。16是控制单元，控制照明装置2照射光束的强度，或者根据用摄像评价装置12的评价结果设定摄像装置60接收的光束的受光时间。摄像装置60根据已设定的受光时间接收从照明装置2照明的光的反射光。

7是用于把在摄像装置60中处理的结果变换为数字信号的A/D变换装置。8是和A/D变换装置7连接，可以进行数字信号计算的积分装置。9是根据数字信号检测检查对象位置的位置检测装置。10是用于切换从照明装置2照射的照明光波长的波长切换装置，在检测对象的位置测量中，在向位置检测对象照射位置测量用的照明光时，可以切换为各种波长的照明光。波长切换可以由控制单元16控制。11是可以二维移动的XY载物台，13是载物台控制装置。XY载物台11在晶片W的曝光时，在载物台控制装置13的控制下，为了曝光晶片W的被曝光区域移动晶片W进行校准，在位置测量时，为了用摄像装置60测量被放置在XY载物台上的晶片W的各被曝光区域的位置，把被设置在需要的XY载物台上的基准标记SM，在摄像装置60可以观测的范围(WP)中进行校准。

12是摄像评价装置，可以测量采用积分装置8的积分结果的偏差，进行与标准偏差和范围等的统计计算处理和最小平方计算等的误差评价有关的计算处理。15是用于保存在位置检测装置9、摄像评价装置12中经检测、评价的结果的数据库，在被存储在存储器中的状态下可以写入，读出。

图1B是说明在实施方式1中的位置测量处理流程的流程图。首先，在步骤S101中，用载物台控制装置13驱动XY载物台11进行位置调整，使得在摄像装置60的摄像画面内(WP)可以观察XY载物台11上的基准标记SM。在此，被设置在XY载物台11上的基准标记SM是在载物台上的XY平面内配置多个图2B所示的矩形标记。WP是表示在摄像装置60中的摄像画面的观察范围，在步骤S101中，XY载物台11的基准标记(SM)进入摄像装置60的观察范围(WP)内，如果可以调整到可以观察4条基准标记的位置上，则处理进入步骤S102，从校准用的照明装置2中照射照明光。

在步骤S103中，用由波长切换装置10选择的波长的光束，经由成像光学系统4、光束分离器3，照明XY载物台上的基准标记SM。从基准标记SM反射的光束再次返回光束分离器3，经由成像光学系统5在摄像装置60的观察范围(WP)内形成基准标记SM的像。

在步骤S104中，摄像装置60光电变换基准标记SM的像，其后，来自摄像装置60的输出被输入A/D变换装置7，A/D变换装置7把光电变换的结果变换为二维的数字信号串(S105)。通过摄像装置60进行的受光时间的调节，可以调节受光量(照明光量＝光束的强度×受光时间)。

在步骤S106中，积分装置8把作为A/D变换装置7的输出的二维信号在Y方向或者X方向上进行积分处理变换为一维的数字信号串S1(x)或者S1(y)(图2D展示在Y方向积分处理得到的X方向的数字信号串的例子的图)。一维数字信号串例如如图2D所示是与基准标记SM对应的一维的数字信号串S1(x)，根据该信号串S1(x)的对比度(contrast)(例如，把该对比度成为最大作为条件)可以把摄像装置60和基准标记SM相互设置成共轭位置关系(进而，该共轭位置关系可以通过校准用光学系统内的光学要素、摄像装置60或者基准标记SM的移动等进行)。求出对比度的处理可以用位置检测装置9执行。另外，位置检测装置9通过把用积分装置8求得的一维的数字信号串S1(x)对在摄像装置60的观察范围(WP)中的位置(x)微分，可以求出一维数字信号串S1(x)的斜率和其分布，或者求出摄像装置60接收到的光束的强度(Intensity)的最大值、接收到的光束的强度分布。在图2D中，与基准标记SM1～SM4(图2B)的位置对应，在信号电平中发生峰值(M1～M4)。通过使强度峰值的间隔dM1～dM3，和基准标记的正规的配置间隔LM1～LM3(图2B)一致，可以使摄像装置60和基准标记SM处于共轭位置关系。即，一边使摄像装置60中的接收时间变化，求出相对峰值位置M1～M4的正规位置的偏离的偏差(标准偏差等)为最小的受光时间，在该受光期间用摄像装置60进行摄像，根据得到的摄像图像的对比度，可以把基准标记SM和摄像装置60设置成共轭位置关系。

接着，求出由作为位置测量用而选择出的每个波长的照射光引起的闪烁和电子噪声的影响。首先，在步骤S107中，为了用位置测量用的照明照射没有基准标记和图案的测量用区域，调整位置，使得可以在摄像装置60的摄像画面(WP)内观察如图2A所示可以观察的区域(基准标记SM不存在的XY载物台上的测量区域(以下，还称为“基准面”))。而后，对于该基准面，和相对前面说明过的基准标记SM一样的处理，用被选择出的波长光束照射，经由光束分离器3、成像光学系统5用摄像装置60接收其反射光，进行与来自基准面的反射像有关的光电变换。而后，采用摄像装置60的光电变换的结果其后用A/D变换器7进行A/D变换，求出相对基准面的一维的数字信号串。这样，在摄像装置60中的每一受光时间tc，可以求出与基准标记SM相关的一维的数字信号串和与基准面有关的一维数字信号串的相对关系(S/N比)。

在此，图2C是作为一维数字信号串，示例在X方向上的一维的数字信号串So(x)的图。从So(x)的分布可知，当观测没有图案和基准标记的基准面的情况下，根据校准用的照明装置2的光源的闪烁和摄像装置的电气特性，数字信号串不一样，如图2C所示有偏差。因而，用摄像评价装置12求出该偏差(例如标准偏差)，根据该偏差确定优选的受光时间(S109)。在此确定的受光时间由控制单元16设定在摄像装置60中。

在此，作为决定优选受光时间的具体处理，例如如图3A所示横轴为摄像装置60中的受光时间tci，纵轴为基于基准面中的反射光的一维数字信号串的偏差(标准偏差和范围等，作为用摄像评价装置12得到的偏差的指标的值)(在图3A中表示纵轴为标准偏差的例子)，从两者的关系中求出一维数字信号串的偏差为最小的受光时间tcimin。对于受光时间tcimin，如图3A所示一边使受光时间变化，一边求标准偏差，可以作为标准偏差值成为最小的受光时间而特定。该受光时间tcimin是可以使由位置测量用的照明装置2的光源中的闪烁和摄像装置60的电气特性引起的偏差的影响最小的受光时间，如果用摄像装置60在该受光时间摄像校准标记，则可以使S/N比最高。

对于可以用波长切换装置10切换的照明光的波长λi全部执行以上处理，对每个波长λi求出基准面一维数字信号串的偏差最小的受光时间tcimin。图3B是展示用波长切换装置10切换的照明光的各波长λi和受光时间tcimin关系的图。根据被选择出的波长，通过切换受光时间tcimin，可以减少照明光的闪烁等的影响，可以调整摄像装置60的受光光量使得S/N比为最高。

图3B的波长和受光时间的关系例如在存储器内的数据库15中作为查找表(LUT)存储，在采用曝光装置对晶片的校准测量时，通过参照该LUT，可以用对应于选择出的波长的受光时间执行位置测量。

进而，在本实施方式中，图2C、D所示的一维数字信号串与X轴方向有关，但也可以使用Y轴方向的数字信号串，另外，也可以在该每个方向上根据两方向的信号串的数据确定受光时间(tcimin)。

<实施方式2>

为了求实施方式1中优选的受光时间tc，根据被设置在XY载物台11上的基准标记SM，和在观察没有基准标记的面(基准面)时的一维的数字信号串的数据，确定最小受光时间(tcimic)，但在本实施方式中，只使用基准标记SM的位置测量结果作为指标求出优选的受光时间。在本实施方式中，根据相对在XY载物台11中的基准标记SM的一维数字信号串，把摄像装置60和基准标记SM调整为共轭位置关系的处理(图1的步骤S101～S106)和实施方式1一样进行。

图1C是说明在图1B的步骤S106中后续的实施方式2的具体处理流程的流程图。首先，在步骤S201中，使用位置测量装置9根据图2D所示的基准SM的信号测量各矩形标记的位置M1～M4，在步骤S202中，求出各矩形标记间的距离(跨距)dM1～dM4。在此，各矩形标记间的跨距dM1(＝M2-M1)～dM4(＝M4-M1)的偏差主要由照明装置2的光源的闪烁和摄像装置60的电气特性等引起。一边使摄像装置60中的受光时间变化，一边测量基准标记SM中的矩形标记间的跨距dM1～dM4，根据测量结果，摄像评价装置12逐个计算跨距的偏差。图3C是对某一波长λ1的光束，把将受光时间变化为tc1、tc2、tc3、…tcm时的跨距dM1～dM4的测量结果归纳为数据表的图，在每个受光时间求出跨距dM1～dM4的标注偏差(σ)。另外，如图2B所示当作为矩形标记间的规范长度把LM1～LM4作为已知量确定的情况下，对于该规范长度(LMi)和测量的标记跨距(dMi)的差可以求出标准偏差等(步骤S203)。进而，作为统计性指标，除了标准偏差外，也可以是作为测量值的最大值或最小值的幅度范围和用最小平方法求得的范围长度(LMi)和测量测量值(dMi)的关系(例如，是表示该关系的近似直线的斜率等的参数)。一边使摄像装置60接收反射光的受光时间变化一边求这些统计性指标。而后，在步骤S204中，根据在步骤S203中求得的统计性指标(例如，把将与标记跨距dM1～Dm4有关的标准偏差和范围等设置为最小的受光时间作为优选时间)确定受光时间。而后，在此确定的受光时间由控制单元16在摄像装置60中设定。

为了确定优选的受光时间，例如，如在实施方式1中说明的图3A所示，横轴取在摄像装置60中的受光时间tci，纵轴取与标记跨距dM1～dM4有关的标准偏差和范围等、表示由摄像评价装置12得到的一维数字信号串的偏差的数据，只要求得如一维信号串的偏差最小那样的受光时间tcimin即可。这样得到的受光时间tcimin是使由位置测量用的照明装置2的光源的闪烁和摄像装置的电气特性引起的偏差影响最小的受光时间。进而，通过位置测量装置9，在切换为位置检测用的光束的每个波长中，求出受光时间tcimin。另外，波长和受光时间的关系和在实施方式1中说明的LUT(图3B)一样，以在校准测量时可以参照的状态下存储在存储器内的数据库15中。

实际在测量校准标记时，与测量时的照明波长一致地变更受光时间tcimin，拍摄校准标记。根据选择的波长，通过切换受光时间tcimin，可以排除照明光的闪烁等的影响，另外，对于摄像装置60的受光光量，通过调整可以使S/N为最高。因而，即使在切换位置测量用的照明光波长的情况下，也可以不依赖波长或者与波长对应的光源得到S/N比良好的图像。

在本实施方式中，确定了把在基准标记SM的摄像信号中的各矩形标记的间隔(跨距)的“偏差”设置为最小的受光时间，但摄像的对象并不限定于XY载物台11上的基准标记SM，例如，也可以是被设置在成为曝光对象的晶片上的晶片标记WM(图1A)。根据可以用照明装置2照明晶片标记WM得到的摄像结果，作为把晶片标记WM的间隔的偏差设置为最小的方法还可以确定受光时间tcimin。在测量中使用晶片W上的标记WM的同时，如果把本实施方式的处理适用在晶片W单张上，则即使在每个晶片上晶片表面状态和标记形状存在偏差，也可以在各个晶片上确定优选的受光时间tcimin。

当以晶片标记WM为基准的情况下，虽然可以对测量对象标记全部求出优选受光时间tcimin，但这种情况下因为处理需要长时间，所以例如对有代表性的晶片标记WM(例如，与1个采样拍照对应设置的晶片标记)求出优选的受光时间，对于另一晶片标记在代表性的晶片标记中求得的受光时间摄像，还可以缩短求出受光时间的处理时间。另外，当在一批内晶片表面状态和晶片标记的形状稳定的情况下，还可以在以后的同一批内的晶片中使用在批内的第1晶片中求得的优选的受光时间tcimic。

如上所述，通过设置成在由波长切换装置10切换的照明波长中优选的受光时间，可以进行更高精度的校准标记的位置测量。另外，通过把晶片W上的标记的摄像数据作为指标确定受光时间，可以确定在实际的晶片上优选的受光时间。

<实施方式3>

在实施方式2中，为了求出优选的受光时间，把基准标记SM或者晶片标记WM的摄像信号中的标记跨距的偏差作为指标，但在本实施方式中，把被设定在XY载物台上的基准标记SM的测量位置的偏差作为指标确定优选的受光量(受光时间)。在本实施方式中，把摄像装置60和基准标记SM调整为共轭位置关系的处理(图1B的步骤S101～S106)和实施方式1一样执行。

图1D是说明图1B的步骤S106后续的实施方式3的具体处理流程的流程图。首先，在步骤S301中，使用位置测量装置9根据图2D所示的基准标记SM的摄像信号，测量与各矩阵中央位置对应的峰值的位置M1～M4。在此，相对位置M1～M4的各基准位置(各矩形标记设计上的实际的位置)的偏差主要由照明光源的偏差和摄像装置60的电气特性，进而还由载物台和测量载物台的位置的干涉等引起。在摄像基准标记SM时得到的一维数字信号串S1(x)中，峰值的位置M1～M4可以作为图2D的峰值位置求得。

在步骤S302中，一边改变摄像装置60中的受光时间，一边求测量位置M1～M4的偏差(标准偏差等)。进而，作为偏差的统计指标，和实施方式2一样，除了标准偏差外，还可以使用作为最大值和最小值的差的范围等。

而后，在步骤S303中，根据在步骤S302中求得的位置M1～M4的偏差(标准偏差和范围等)，确定(假设把标准偏差等的偏差指标设置为最小)受光时间。在此确定的受光时间由控制单元16设定在摄像装置60中。

为了确定优选受光时间，例如如实施方式1中说明的图3A所示，横轴取摄像装置60中的受光时间tci，纵轴取与测量值M1～M4有关的标准偏差和范围等由摄像评价装置12得到的偏差的指标，只要求出测量值M1～M4的偏差最小的受光时间tcimic即可。该受光时间tcimin可以是使由位置测量用的照明装置2的光源中的闪烁和摄像装置60的电气特性引起的偏差的影响最小的受光时间。另外，用位置测量装置9对于切换为位置检测用的光束的每个波长中，求出受光时间tcimin。波长和受光时间的关系如在实施方式1中说明的LUT(图3B)那样，以在校准测量时可以参照的状态下存储在存储器内的数据库15中。

实际在测量校准标记时，与测量时的照明波长一致地变更受光时间tcimin，摄像校准标记。根据选择出的波长，通过切换受光时间tcimin，可以排除照明光的偏差等的影响，对于摄像装置60的受光光量，通过调整可以使S/N比最高。因而，不依赖于波长或者与波长对应的光源可以得到S/N比良好的图像。

在本实施方式中，确定把在基准标记SM的摄像信号中的各矩形标记的位置的“偏差”设置为最小的受光时间，但摄像对象并不限于XY载物台11上的基准标记SM，例如，也可以是被设置在成为曝光对象的晶片W上的晶片WM(图1A)。在测量中使用晶片WM的同时，通过对晶片W在单片上适用本实施方式的处理，即使在每个晶片上晶片表面状态和标记形状存在偏差，也可以在各个晶片中确定优选的受光时间tcimin。

另外，虽然可以对晶片上的测量标记全部求出优选的受光时间tcimin，但因为当各自求受光时间时在处理中需要长时间，所以，例如，对于代表性的1个晶片WM(例如，与1个采样拍照对应设置的晶片标记)求出优选的受光时间，对于另一晶片标记在用代表性的晶片标记WM求得的受光时间进行摄像，还可以缩短求受光时间的处理时间。另外，当在一批内晶片表面状态和晶片标记的形状稳定的情况下，还可以在以后的同一批内的晶片中使用在批内的第1晶片中求得的优选的受光时间tcimic。

如上所述，通过设置成在由波长切换装置10切换的照明波长中优选的受光时间，可以进行更高精度的校准标记的位置测量。另外，通过根据晶片W上的标记的摄像信号确定受光时间，可以确定在实际的晶片上优选的受光时间。

另外，在上述受光时间确定中，还加进载物台的振动、干涉计的测量误差的影响评价标记的位置(例如，根据受光时间中的多个载物台位置数据(例如，把载物台位置作为该多个位置的平均位置)求出标记位置)，不仅可以排除光源的闪烁和摄像装置60的电气特性、噪声，而且还可以排除XY载物台11的振动、激光干涉计(未图示)的测量误差的影响。

<实施方式4>

在上述实施方式2、3中，从构成基准标记SM的矩形标记的间隔(跨距)和矩形标记的测量位置求出优选的受光时间，但也可以求出可以确保测量精度的光量容限。

所谓光量容限是在基准标记SM和晶片WM的摄像中，摄像装置60的受光量是否是适宜测量的电平的判定基准。通过设定光量容限进行受光时间和照明强度的调整，使得在基准标记等的位置测量时受光量在该光量容限的范围内，可以缩短用于调整受光时间的时间。以下，说明用于求出光量容限的顺序。

在本实施方式中，把摄像装置60和基准标记SM调整为共轭位置关系的处理(图1B的步骤S101～S106)和实施方式1同样地执行。

图1E是说明图1B的步骤S106后续的实施方式4的具体处理流程的流程图。首先，在步骤S401中，使用位置测量装置9测量在图2D所示的基准标记SM的摄像信号中的各矩形标记的位置M1～M4，在步骤S402中，根据该测量结果，求出各矩阵标记间的跨距dM1(＝M2-M1)、dM2(＝M3-M2)、dM3(＝M4-M3)、dM4(＝M4-M1)。

在此，各矩阵标记间的跨距dM1～dM4的偏差和前面的实施方式中说明的一样，主要是由照明装置2的光源闪烁和摄像装置60的电气特性等引起。

在步骤S403中，在一边改变光束的波长、摄像装置60的受光时间、照明强度，一边通过摄像评价装置12逐个计算已求得的跨距dM1～dM4的偏差(标准偏差等)。其结果，如在实施方式2中说明的那样，例如，归纳为图4B那样的数据表，存储在数据库15中。图4B是把在位置测量中使用的光束的波长设置为λi，把改变受光量Hi(由照明强度I，摄像装置60的受光时间Tc确定)时的标记跨距dM1～dM4的测量结果、此时的标准偏差的关系归纳为表形式。在此，对每个波长i确定容许标准偏差σai。该容许标准偏差σai是表示容许的偏差的最大值的数据。

在步骤S404中，根据步骤S403的计算结果确定优选的光量容限。作为确定优选光量容限的具体处理，例如，如图4A所示，横轴取受光量，纵轴取标记跨距的标准偏差，把基于容许标准偏差σai的受光量作为光量容限的下限。在图4A中，用虚线表示的部分是给予小于等于容许标准偏差σai的偏差的受光量的范围。该范围是光量容限。一般受光量在摄像装置60和A/D变换装置7的动态范围内最好尽可能大，但如果是在对矩形标记的位置测量精度没有不良影响的范围内(光量容限内)则小也可以。

图4A是相对规定波长λi展示标准偏差和受光量关系的图，对在波长切换装置10中可以设定的照明波长的各自执行上述处理，把在每一照明波长中标记跨越dM1～dM4的标准偏差小于等于规定的容许标准偏差作为条件求光量容限(S401～S404)。

实际上在测量校准标记时，与测量时的照明波长λi相应，通过切换为如上所述那样求得的光量容限内的受光量Hi，可以排除照明光的闪烁等的影响，对于摄像装置60的受光光量，可以调整成能够确保可以容许的S/N比。因而，不依赖于波长或者与波长对应的光源可以得到S/N比的良好的图像。进而，受光量因为根据照射的光束的强度和摄像装置60的受光时间确定，所以控制单元16通过调整其中某一方或者双方的参数，控制照明装置2以及/或者摄像装置60，以满足上述的光量容限的条件。

另外，在本实施方式中根据基准标记SM的矩形标记的跨越的偏差确定光量容限，但也可以根据晶片上的标记WM的矩形标记的跨越确定光量容限。这种情况下，在使用晶片上的标记WM的同时，通过对晶片W在单片上适用本实施方式的处理，即使在每个晶片上晶片表面状态和标记形状存在偏差，也可以确定与各个晶片相应的光量容限。可以对每个晶片上的标记求出光量容限，但通过用晶片上的代表性的标记(例如，与采样拍照区域对应设置的标记)求出光量容限，如果对其他的标记使用对上述代表标记求得的光量容限，则可以缩短求出光量容限的处理时间。另外，还可以对以后同一批内的晶片使用对批内的第1晶片求得的光量容限。

这样通过控制受光量使得满足在每个照明波长中预先求得的光量容限的条件，可以进行更高精度的校准标记的位置测量。另外，通过根据晶片W上的标记的摄像数据确定光量容限，可以确定最适宜实际晶片的光量容限。

如果采样本发明，则可以提供抑止上述那样的精度劣化的高精度的位置测量技术。

<设备制造方法的实施方式>

以下说明利用上述曝光装置的半导体设备的制造工艺。图6是展示半导体设备的全体的制造工艺流程的图。在步骤1(电路设计)中进行半导体设备的电路设计。在步骤2中(掩膜制造)中根据已设计的电路图案制作掩膜。另一方面，在步骤S3(晶片制造)中使用硅等的材料制造晶片。步骤4(晶片工艺)被称为前工序，使用上述掩膜和晶片，用光刻技术在晶片上形成实际的电路。以下的步骤5(组装)被称为后工序，是使用通过步骤4制作的晶片半导体芯片化的工序，包含装配工序(切割，焊接)、封装工序(封入芯片)等组装工序。在步骤6(检查)中进行在步骤5中制作的半导体设备的动作确认检查、耐久性检查等的检查。经过这样的工序半导体设备完成，出厂(步骤7)。

图7是展示上述晶片工艺的详细流程的图。在步骤11(氧化)中氧化晶片表面。在步骤12(CVD)中在晶片表面形成绝缘膜。在步骤13(电极形成)中用蒸镀在晶片上形成电极。在步骤14(离子注入)中在晶片上注入离子。在步骤15(抗蚀剂处理)中在晶片上涂抹感光剂。在步骤16(曝光)中用上述曝光装置在晶片上转印电路图案。在步骤17(显影)中显影经曝光的晶片。在步骤18(蚀刻)中削去经显影的抗蚀剂像以外的部分。在步骤19(抗蚀剂剥离)中去除蚀刻后不需要的抗蚀剂。通过重复进行这些步骤，在晶片上多重形成电路图案。如果采样本方法，则可以提供适用了抑止上述那样精度劣化的高精度的位置测量技术的本设备制造方法。

在不偏离本发明的范围和精神的前提下，可以有各种实施方式。本发明不受所说明的具体实施方式的限制。

Claims

1、一种测量标记位置的位置测量装置，该装置具备：

摄像单元；

求出用上述摄像单元得到的图像数据的偏差的计算单元；

基于对于在不同受光量下用上述摄像单元得到的多个图像数据用上述计算单元分别求得的偏差，设定与上述摄像单元的受光量有关的参数的设定单元。

2、权利要求1所述的位置测量装置，上述计算单元，作为上述偏差，求出上述图像数据的标准偏差以及范围中的1个。

3、权利要求1所述的位置测量装置，上述设定单元，作为上述参数，设定积累时间以及受光量容限之一。

4、权利要求1所述的位置测量装置，上述设定单元设定上述参数以使上述偏差为最小。

5、权利要求1所述的位置测量装置，上述设定单元设定上述参数以使上述偏差小于等于容许值。

6、权利要求1所述的位置测量装置，上述设定单元作为上述参数，设定上述摄像单元的受光量容限，以使上述偏差小于等于容许值。

7、权利要求1所述的位置测量装置，上述计算单元包含根据上述图像数据抽出标记的各部分间的跨距的抽出单元，作为上述偏差，求出由上述抽出单元抽出的多个跨距和分别与上述多个跨距对应的多个基准跨距间的差的偏差。

8、权利要求1所述的位置测量装置，上述计算单元包含根据上述图像数据抽出标记各部分位置的抽出单元，作为上述偏差，求出由上述抽出单元抽出的多个位置和分别与上述多个位置对应的多个基准位置之间的位置偏移的偏差。

9、权利要求1所述的位置测量装置，还具备波长可变的照明单元，上述设定单元对于上述照明装置的每个波长设定上述参数。

10、一种在衬底上曝光图案的曝光装置，具备：

权利要求1所述的位置测量装置；

根据由上述位置测量装置所测量的位置，在上述衬底上曝光图案的曝光单元。

11、权利要求10所述的曝光装置，用上述位置测量装置测量上述衬底上的标记的位置。

12、权利要求10所述的曝光装置，具备支撑以及使上述衬底移动的载物台，用上述位置测量装置测量上述载物台上的标记的位置。

13、权利要求10所述的曝光装置，具备支撑以及使上述衬底移动的载物台，上述图像数据是用上述摄像装置拍摄上述载物台上的基准面得到的。

14、权利要求10所述的曝光装置，上述计算装置包含根据上述图像数据抽出标记的各部分间的跨距的抽出单元，作为上述偏差，求出用上述抽出单元抽出的多个跨距和分别与上述多个跨距对应的多个基准跨距之间的差的偏差。

15、权利要求10所述的曝光装置，上述计算单元包含根据上述图像数据抽出标记的各部分的位置的抽出单元，作为上述偏差，求出用上述抽出单元抽出的多个位置和分别与上述多个位置对应的多个基准位置之间的位置偏移的偏差。

16、权利要求14所述的曝光装置，上述标记是上述衬底上的标记。

17、权利要求14或者15所述的曝光装置，具备支撑以及使上述衬底移动的载物台，上述标记是上述载物台上的标记。

18、一种设备制造方法，包含：

用权利要求10所述的曝光装置在衬底上曝光图案的曝光步骤；

显影经上述曝光后的图案的步骤。

19、一种测量标记的位置的位置测量方法，具备：

用摄像单元取得图像数据的摄像步骤；

求出在摄像步骤中得到的图像数据的偏差的计算步骤；

根据对于在上述摄像步骤中在不同受光量得到的多个图像数据在上述计算步骤中分别求得的偏差，设定与上述摄像单元中的受光量有关的参数的设定步骤。

20、权利要求19所述的位置测量方法，在上述计算步骤中，作为上述偏差，求出上述图像数据的标准偏差以及范围之一。

21、权利要求19所述的位置测量方法，在上述设定步骤中，作为上述参数，设定积累时间以及受光量容限之一。

22、权利要求19所述的位置测量方法，在上述设定步骤中设定上述参数以使上述偏差为最小。

23、权利要求19所述的位置测量方法，在上述设定步骤中设定上述参数以使上述偏差小于等于容许值。

24、权利要求19所述的位置测量方法，在上述设定步骤中作为上述参数设定上述摄像单元中的受光量容限，以使上述偏差小于等于容限。

25、权利要求19所述的位置测量方法，上述计算步骤包含根据上述图像数据抽出标记的各部分间的跨距的抽出步骤，在上述计算步骤中，作为上述偏差，求出在上述抽出步骤中抽出的多个跨距和分别与上述多个跨距对应的多个基准跨距间的差的偏差。

26、权利要求19所述的位置测量方法，上述计算步骤包含根据上述图像数据抽出标记的各部分的位置的抽出步骤，在上述计算步骤中，作为上述偏差，求出在上述抽出步骤中抽出的多个位置和分别与上述多个位置对应的多个基准位置之间的位置偏移的偏差。

27、权利要求19所述的位置测量方法，上述设定步骤对于波长可变的照明装置的每个波长设定上述参数。