CN1795536A - 位置信息测量方法及装置、和曝光方法及装置 - Google Patents

位置信息测量方法及装置、和曝光方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1795536A
CN1795536A CN200480014713.8A CN200480014713A CN1795536A CN 1795536 A CN1795536 A CN 1795536A CN 200480014713 A CN200480014713 A CN 200480014713A CN 1795536 A CN1795536 A CN 1795536A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
mark
light
marks
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200480014713.8A
Other languages
English (en)
Inventor
中岛伸一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of CN1795536A publication Critical patent/CN1795536A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

一种可用散射测量或反射测量简单求取两个标记的相对位置偏差信息的位置信息测量方法。在晶片(W)上以间隔P1预先形成标记(25A)，在其上的中间层(27)上以不同于间距P1的间距P2形成标记(28A)。使检出光(DL)垂直入射晶片(W)，按照波长仅将来自两个标记(25A、28A)的正反射光(22)进行分光后进行光电转换。从获得的检出信号求出各波长的反射率，按照标记(25A、28A)在测量方向(X方向)上的各个位置求出预定波长上的反射率，根据求出的反射率分布求出由两个标记(25A、28A)重合而形成的波纹图形的形状，根据其形状求出标记(28A)的位置偏差量。

Description

位置信息测量方法及装置、和曝光方法及装置
技术领域
本发明涉及使用所谓散射测量(Scatterometry)或反射测量(Reflectometry)求取与两个标记的相对位置偏差有关信息的位置信息测量方法及装置，可适用于进行曝光步骤中掩模及基板的对准、及其曝光后的重合误差的评价等时候，所述曝光步骤，是将例如半导体元件、摄像元件(CCD等)或显示元件(液晶显示元件等)等各种设备的掩模图形转印到基板上。
背景技术
在用来制造半导体元件及液晶显示元件的光刻步骤中的曝光步骤之中，使用分档器等曝光装置，将在作为掩模的中间掩模(レチクル，或光掩模等)上形成的细微图形的像，投影曝光到涂布了感光胶等感光剂的作为基板的半导体晶片(或玻璃板等)上。由于需在晶片内的多层上以预定的位置关系形成复杂电路，因而当对晶片上的第2层以后的层进行曝光时，可根据中间掩模及晶片上的对准标记的位置的检出结果，在将中间掩模的图形的像高精度地与已在晶片上的各拍摄区域内形成的电路图形位置匹配(对准)的状态下，进行中间掩模的图形的像的曝光。对对准精度的要求随着图形的细微化而变得越来越严格，对对准进行了各种研究。
以往，检出中间掩模上的对准标记(中间掩模对准)时使用VRA(Visual Reticle Alignment)方式：用曝光光束对用CCD照相机等拍摄的标记图像数据进行图像处理，并测量标记位置(参照日本国特开平7-176468号公报)。另外，作为晶片上的对准标记的检出(晶片对准)方式，也使用对用CCD摄照相机等拍摄的标记图像数据进行图像处理并测量标记位置的FLA(Field Image Alignment)方式(参照日本特开平7-183186号公报)。除此之外，还使用以下方式：对晶片上点列状的标记照射激光、利用由该标记衍射或散射的光检出标记位置的LSA(Laser Step Alignment，激光分步对准)方式；或对晶片上的衍射光栅格状的标记从两个方向上照射频率稍有不同的激光光束、使产生的两种衍射光干涉而根据该干涉光的相位测量标记位置的LIA(Laser Interferometric Alignment，激光干涉对准)方式等。
此外，作为用来评估对准精度的装置，以往一直使用重合误差测量装置。其是下述装置：用与FIA方式相似的大数值孔径的光学系统同时拍摄第1层的标记和第2层的标记，根据获取的图像数据测量二者的相对位置偏差量。但是，在通过此种大数值孔径光学系统使标记的像成像的方式中，很可能因受光学系统的像差及标记歪斜的影响而产生测量误差。此外，有可能由于形成了标记的受检物的振动的影响而使测量结果的再现性下降。
因此，作为一种从原理上讲不受光学系统像差、标记歪斜、以及受检物振动影响的重合误差测量方法，近来有人提出采用所谓散射测量(Scatterometry)的方法。所谓使用散射测量的方法是指：对测量对象的两层标记照射预定频带宽度的检出光，将从这些标记产生的预定一个次数的衍射光或在预定的一个方向上的光束(反射光等)按照波长进行分光并检出，用获取的各波长的反射率或透过率(分光反射率或分光透过率)等测量结果，求取两层标记的相对位置偏差量。在该方法之中，使检出光对该两层标记垂直入射、接收来自这些标记的正反射光的方式也称之为反射测量(Reflectometry)。
最近提出的采用散射测量的重合误差测量方法，通过预先在第1层及第2层上靠近测量方向形成具有同一间距的第1及第2的一对标记，对该第1及第2的一对标记分别层间设计上付与+1/4间距及-1/4间距的相对位置偏差量(参照非特许文献1)。在此情况下，该第2层相对于该第1层的相对位置偏差产生时，该第1及第2的一对标记的相对位置偏差量的绝对值变为反向，可以利用此、并根据来自这些标记的光束的分光反射率的测量结果，测量该第2层的相对位置偏差量。
非特许文献1：H.Huang，G.Raghavendra，A.Sezginer，K.Johnson，F.Stanke，M.Zimmerman，C.Cheung，M.Miyagi and B.Singh，“Scatterometry-Based Overlay Metrology”，Metrology，Inspection，andProcess Control for Microlithography，SPIE(美国)，Bellingham，2003，Vol.5038，p.132-143
发明内容
如上所述，在采用散射测量(或反射测量)的重合误差的测量方法之中，实质上只要检出预定次数的衍射光或正反射光等在一个方向上产生的光束即可，因而在可使用小数值孔径的简单的光学系统，光学系统的像差的影响极小，标记歪斜的影响等也小，在这一点原理上优于现有的FIA方式等成像方式。
然而，在使用现有的散射测量的测量方法之中，由于是根据来自设计值偏差+1/4间距的一对标记及设计值偏差-1/4的另一对标记的光束的分光反射率的测量结果，求取相对位置偏差量，因而需预先求出分光反射率的变动量和相对位置偏差量之间的关系(如比例系数)。因此，存在以下问题：实际对于第2层相对于第1层的相对位置偏差量的不同的多个样品，需要用于测量分光反射率来求取其关系的烦杂的准备步骤。此外，由于其分光反射率的变动量和相对位置偏差量的关系，因各层及各标记的结构不同而有所变化，因而需按照各个不同的工艺及不同的标记进行准备步骤，存在重合误差的评估需花费很长时间的问题。除此之外，由于设计值偏差+1/4间距及偏差-1/4间距的两对标记的中心间隔的伸缩量也可能引起测量误差，因而存在需使测量温度与曝光时的温度高度一致的问题。
本发明正是鉴于上述各点而提出的，其目的在于提供一种位置信息测测量技术，其在采用散射测量或反射测量时，可易于求取与两个标记的相对位置偏差有关的信息。
本发明的另一目的在于提供一种可用散射测量或反射测量高精度地进行对准或重合误差评估的曝光技术。
用于解决问题的方法
本发明的位置信息测量方法，用于求取与两个标记的相对位置偏差相关的信息，其包括以下步骤：第1步骤(步骤102～105)，作为上述两个标记，使用彼此间距不同的第1标记(25A、WM1、WM)及第2标记(28A、RM1、55)，对上述两个标记照射光束，按照多个波长仅检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束(22)构成的光；和第2步骤(步骤106)，根据上述第1步骤的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息。
根据本发明，第1及第2标记被配置为在上下方向上至少局部重合，作为这两个标记产生的预定次数的衍射光或预定方向上的光束，可通过按照多个波长仅对两个标记在预定方向上产生的反射光进行分光并检出，来测量各个波长上的反射率(分光反射率)。此外，由于第1及第2标记的间距彼此不同，因而可通过沿该两个标记的测量方向以预定间隔依次测量其分光反射率，从而可按照各个波长获得与两个标记重合后形成的波纹图形对应的反射率分布。这时，由于波纹图形的间距相对于原先的两个标记的间距而言被放大，该波纹图形的相位根据两个标记一方的1个间距量的相对位置偏差量发生360°的变化，因而可放大观察该两个标记的相对位置偏差量。而且在各个波长的反射率分布之中，通过用反差最大的波长分布确定该波纹图形的中心位置的相位，即可通过散射测量方式轻松获取作为与该两个标记的相对位置偏差相关的信息的相对位置偏差量。
在该方法中，只要确定波纹图形的中心位置即可，因而不需要预先在采用多种样品的准备步骤中求取反射率分布和相对位置偏差量的关系。此外，由于实质上只要接收朝向预定方向的光束即可，因而也可用简单的光学系统使两个标记的光成像，进行该摄像信号的图像处理。
在此情况下，也可设定为只用垂直入射的光束照射该两个标记，并仅检出来自者两个标记的正反射光。这样即可通过反射测量方式检出与两个标记的相对位置偏差相关的信息。
此外，作为这两个标记的间距差的一例，可在这些标记的测量方向的整个宽度上偏差1个间距左右。这样即可获得间距最大为1周期的波纹图形。此外，第1标记与第2标记也可以对称形态重合。这样一来在整个标记上用散射测量法获得的反射率分布(或透过率分布)即成为鲜明的波纹图形。
在本发明中，作为一例，上述第1标记(25A)在物体(W)上的第1层上形成，上述第2标记(28A)在离开上述物体表面的法线方向的上述物体上的第2层(27)上形成。在该构成中，可测量第2层相对于第1层的重合误差。
此外，作为另一例，上述第1标记(WM1、WM)在第1物体(W)上形成，上述第2标记(RM1、55)在第2物体(R、54)上形成，该第2物体，在上述第1物体表面的法线方向上离开上述第1物体进行配置。在该构成中，例如可测量掩模与基板的相对位置偏差量、或基板相对于指标标记的位置偏差量，可根据该测量结果进行对准。
此外，该第1步骤也可具有仅检出基于使上述两个标记重合而获得的波纹图形的光的步骤(步骤103)。
此外，作为一例，上述第1步骤包括：使用具有一维排列的多个像素的光电传感器(20)，检出从上述两个标记产生的上述多个波长的光的步骤(步骤103)；以及使上述光电传感器和上述两个标记在测量方向上相对移位的步骤(步骤105)。通过这两道步骤可按照各个波长测量出沿两个标记的测量方向的反射率分布或透过率分布。
此外，作为另一例，上述第1步骤，包括使用具有二维排列的多个像素的光电传感器(20A)、检出从上述两个标记产生的上述多个波长的光的步骤。通过如此利用二维的光电传感器，只要对两个标记照射一次光束，即可在短时间内按照各个波长测量出沿该两个标记的测量方向的反射率分布或透过率分布。
下面，本发明的位置信息测量装置，用于求取与两个标记的相对位置偏差相关的信息，其包括：分光检出装置(10、10A)，对上述两个标记照射光束，并按照多个波长检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束构成的光；及运算装置(8、8A)，根据上述分光检出装置的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息，上述两个标记是彼此间距不同的标记(25A、28A)。
通过本发明可用散射测量方式求取与两个标记的相对位置偏差相关的信息。
在此情况下，该分光检出装置，作为一例，具有：受光光学系统(15～18)，接收从上述两个标记产生的衍射光或光束；分光光学系统(19)，将上述接收到的光按照多个波长进行分光；和光电传感器(20、20A)，经由一维或二维排列的多个像素对上述分光后的光进行光电转换。这样即可有效地对各个波长的光进行光电变换。
此外，本发明的曝光方法，用曝光光束对第1物体(R)进行照明，用上述曝光光束经上述第1物体对第2物体(W)进行曝光，其包括以下步骤：第1步骤，使第2标记(RM1、55)与上述第1物体或上述第2物体上的第1标记(WM1、WM)靠近来进行配置；第2步骤(步骤102～105)，对上述第1标记及上述第2标记照射光束，并按照多个波长检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束构成的光；第3步骤(步骤106)，根据上述第2步骤的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息；和第4步骤，根据上述第3步骤中求出的信息，使上述第1物体和上述第2物体的位置一致。
根据本发明，可用散射测量方式测量两个标记的相对位置偏差量，并可根据其结果进行第1物体及第2物体中至少一方的对准。
在此情况下，作为一例，该第1标记是第1物体上的标记(WM1)，该第2标记是第2物体上的标记(RM1)。这是在例如用接近方式曝光时使用了本发明，由于可直接测量该第1物体和第2物体的相对位置偏差量，因而可根据其结果高精度地进行对准。
此外，该第1标记和该第2标记的间距也可以不同，这样即可将该第1及第2标记的位置偏差量放大为波纹图形来轻松检出。
此外，本发明的曝光装置，用曝光光束对第1物体(R)进行照明，用上述曝光光束经上述第1物体对第2物体(W)进行曝光，其包括：分光检出装置(10、10A)，对上述第1物体或上述第2物体上的第1标记(WM1、WM)及与该第1标记靠近配置的第2标记(RM1、55)照射光束，并按照多个波长检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束构成的光；和运算装置(8、8A)，根据上述分光检出装置的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息。根据本发明，即可用散射测量方式测量出两个标记的相对位置偏差量。
在此情况下，作为一例，还具有：形成有上述第2标记(55)的指标部件(54)；及使上述指标部件的上述第2标记与上述第1标记靠近进行配置的载物台机构(48、49)。这样即可在投影曝光装置之中对投影光学系统的图像面一侧的第2物体(基板)进行对准时，通过将该第2物体的第1标记移动到该指标部件的底面一侧，以该指标部件上的第2标记为基准测量该第1标记的位置。
此外，该第1标记和该第2标记的间距也可以不同。这样即可将该第1及第2标记的位置偏差量放大为波纹图形而轻松检出。
此外，本发明的设备制造方法，包括光刻步骤，在上述光刻步骤中使用本发明的曝光方法将设备图形(R)转印到感光体(W)上。根据本发明，由于可提高曝光时的重合精度等，因而可高精度地制造设备。
发明的效果
根据本发明，由于采用彼此间距不同的标记，因而当使用散射测量或反射测量时，可通过将与两个标记的相对位置相关的信息放大为波纹图形而轻松求出。
此外，根据本发明，通过在不同的层上预先形成两个标记，不必另行设置准备步骤等即可轻松地测量出两层的重合误差。
此外，根据本发明的曝光方法及装置，可用散射测量或反射测量高精度地进行对准。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的重合误差的测量装置的图。
图2是从+X方向看的图1的分光反射率检出装置10的侧视图。
图3是表示图1中的测量对象的两层标记结构的主要部分的放大剖视图。
图4是表示由图1的分光反射率检出装置10获得的分光反射率的一例的图。
图5是表示图3的两个标记25A、28A的相对位置偏差量、和由正反射光获取的某个波长上的反射率分布之间的关系的图。
图6(A)是表示本发明的第2实施方式的分光反射率检出装置10A的图，图6(B)是图6(A)的侧视图。
图7是表示本发明的第3实施方式的接近方式的曝光装置的图。
图8是表示本发明的第4实施方式的投影曝光装置的图。
图9是表示在第1实施方式中求取两个标记的相对位置偏差量时的动作的一例的流程图。
具体实施方式
下面参照图1至图3及图9说明本发明优选的第1实施方式。本例中，在用散射测量(Scatterometry)中的一种——反射测量(Reflectometry)方式测量重合误差时使用了本发明。
图1表示本例的重合误差的测量装置，在该图1中，在测量对象的晶片W的上层形成作为第2标记的标记28A、28B、28C，在这些标记的下层分别形成未图示的第一标记(详情后述)。在本例中，把上层中央的标记28A相对于该下层中央的第1标记的相对位置偏差量作为测量对象。其余的标记对的相对位置偏差量也同样进行测量。另外，在本例中，晶片W上的测量对象的标记对虽被配置在三个地方，但其配置位置及个数是任意的。下面，沿其相对位置偏差的测量方向作为X轴，将在该晶片W的承载面上与X轴垂直的方向作为Y轴，将垂直于该承载面的方向作为Z轴加以说明。
首先，晶片W经未图示的晶片架通过真空吸附保持在晶片台1上。晶片台1被固定在用来控制Z方向的位置的Z载物台2，Z载物台2被固定在XY载物台3上。XY载物台3以可在X、Y方向上移动的方式被承载于底座4上的基本水平且具有很高平面性的导向面(平行于XY平面的面)上。XY载物台3，通过包括驱动电动机及滚珠丝杠等在内的驱动机构(未图示)，在底座4上沿X方向、Y方向移动。
晶片台1(晶片W)的X方向、Y方向的位置，可由激光干涉仪5以10～1nm左右的分辨率进行测量，也对晶片台1绕Z轴的旋转角(偏转量)进行测量。这些测量值被提供给由控制装置整体动作的计算机构成的主控制系统7及载物台驱动系统6，载物台驱动系统6，根据该测量值及来自主控制系统7的控制信息，经其驱动机构控制XY载物台3(晶片W)的位置。此外，载物台驱动系统6根据来自主控制系统7的控制信息控制Z载物台2的高度。
在本例中的晶片台1的上方，通过未图示的立柱支撑分光反射率检出装置10(分光检出装置)，来自分光反射率检出装置10的检出信号被提供给由计算机构成的数据处理装置8(运算装置)。数据处理装置8，如下所述求出晶片W上的两层标记的相对位置偏差量，并提供给主控制系统7。
在分光反射率检出装置10中，经光纤束11导入从卤素灯等白色光源照射出的光。从光纤束11射出并由未图示的滤波板进行了波长选择的300～1000nm左右的波长范围的检出光DL，通过聚光透镜12聚光到照明视野光阑13上。通过了照明视野光阑13的光阑的检出光DL，经由透镜14入射到光束分离器15，由光束分离器15反射的检出光DL，经第1物镜16垂直入射到晶片W上的测量对象的上层标记28A上。在本例中，由于是使检出光DL和晶片W在测量方向上(本实施方式中为X方向)相对移动(扫描)来进行测量，因而晶片W上的检出光DL的照明区域可集中在直径为1～10μm左右的圆形斑点区域。
并且，实质上只有来自晶片W的上层(第2层)及下层(第1层)的正反射光22，经第1物镜16及光束分离器15，通过孔径光阑17后到达第2物镜18。作为由第1物镜16、光束分离器15、孔径光阑17、及第2物镜18构成的受光光学系统的成像光学系统的光轴BX平行于Z轴。在此情况下，通过标记28A及第1层的标记上的衍射及反射而在测量方向上(X方向)上产生的反射衍射光23B(正反射光22以外的反射衍射光)，无法入射到第1物镜16中或被孔径光阑17遮住。如上所述，本例是反射测量方式，由于实质上只要能检出来自晶片W的正反射光22即可，因而作为第1物镜16及第2物镜18，可使用数值口径(NA)例如小到0.1左右的简单的光学系统。通过了孔径光阑17的正反射光22，由第2物镜18聚光，经在Y方向上以预定间距形成的衍射光栅19(分光光学系统)，在一维的CCD型等摄像元件20(光电传感器)的摄像面上形成该圆形斑点区域的像。作为衍射光栅19，为了提高衍射效率优选采用相位型的衍射光栅、例如红外型的衍射光栅。
图2是从X方向看的图1的分光反射率检出装置10的侧视图，在该图2中，由第2物镜18聚光的正反射光22，通过衍射光栅19中的例如一次衍射在Y方向被分光为按波长分的J个光束24j(j＝1～J)。若将检出光DL(正反射光22)的波长范围设为λ1～λ2，该J个光束24j的中心波长λj以及分割宽度Δλ近似如下。
λj＝λ1+(j-1)Δλ             (1)
Δλ＝(λ2-λ1)/(J-1)          (2)
本例的波长范围为300～1000nm，若将波长的分割数J设定为20～200个左右，则波长的分割宽度Δλ为35～3.5nm左右。而被分光的J个光束24j，入射到分别与摄像元件20对应的第j个像素21j，而被进行光电转换。因此，本例的摄像元件20为J个或J个以上的像素呈一维排列。由各像素21j(j＝1～J)进行了光电转换的检出信号，被依次在数据处理装置8中进行模拟/数字(A/D)转换后存储到第1存储器中。此外，在图2中，预先在晶片W的位置上设置反射率均匀且高的反射镜(标准反射物)，在把检出光PL的输出设定在与测量时相同程度的状态下，将摄像元件20的各个像素20的各像素21j的检出信号纳入数据处理装置8中进行了A/D转换，将由此得到的值作为基准数据存入第2存储器。于是，在数据处理装置8内的运算处理部中，通过用存储在第2存储器中各像素21j的基准数据除存储在第1存储器中的各个像素21j的检出信号，求出每个对应的波长λj的正反射光22的反射率R(λj)。将该各波长λj的反射率R(λj)(分光反射率)，与图1的标记28A在X方向上的位置对应(标记28A和检出光DL在X方向上的各相对位置)存入第3存储器中。
图4表示由图1的分光反射率检出装置10测量的晶片W在X方向上的某个位置上的分光反射率的一例，在该图4之中，横轴表示检出光DL的波长λ(nm)的一部分，纵轴表示该波长λ上的反射率R(λ)。实际上关于波长λ，测量以分割宽度Δλ分割的多个波长λj上的反射率R(λj)。在本例之中，例如通过在标记28A上沿测量方向(X方向)测量该多个反射率之中可获得最大反射率的波长λa上的反射率R(λa)，获得来自2层的标记的正反射光22在测量方向上的反射率分布。
为了说明从该反射率分布求取两个标记的相对位置偏差量的方法，参照图3说明本例中的两个标记的结构。
图3是表示图1的晶片W的上层(下文中称之为“第2层”)的标记28A(第2标记)、及其下层(下文中称之为“第1层”)的标记25A(第1标记)结构的放大剖视图，在该图3之中，晶片W是硅(Si)基板。在该晶片W的第1层的表面X方向的宽度D的区域内，在X方向上以间距P1形成由凸部26排列而成的栅格状标记25A。在晶片W上以覆盖该标记25A的方式形成作为第2层的中间层27，在中间层27上的X方向的宽度D区域内，以与间距P1有微小差异的间距P2形成由凸部29排列而成的栅格状标记28A。在此情况下，第1层的标记25A、作为第2层的中间层27、以及其上的标记28A，在重合误差的评估对象的光刻步骤中形成，构成第2层的标记28A的凸部29通常是感光胶的图形。而在本实施方式之中，是作为具有凸部26的标记来进行下面的说明，但取代凸部而形成凹部的标记，也可适用本发明。
此外，构成第1层的标记25A的凸部26，可与晶片W相同由硅形成，也可由钛(Ti)、钨(W)等金属形成。当凸部26是硅的情况下，有时在其上形成硅与金属的化合物(Silicide)或栅氧化膜等薄膜。而中间层27，在本例中为单个或多个电介质(dielectrics)等的层，所述电介质透过来自图1的分光反射率检出装置10的检出光DL的波长范围内至少一部分光。在此种电介质层上有例如STI(Shallow TrenchIsolation，浅槽隔离)用的氧化膜、多晶硅、氮化硅(SiN)、以及ILD(inter-layer dielectrics，层间电介质)等。此外，为了提高与检出光DL对应的反射率，也可根据需要在晶片W表面、中间层27的内部层、及中间层27的表面等处形成防反射膜(Anti-Reflection Coating：ARC)。
而为了能够测量出与第2层的标记28A相对于第1层的标记25A的相对位置偏差相关的信息(两层之间的重合误差信息)，需满足下述式(3)的条件，使第2层的标记28A上产生的0次以外的衍射光可到达第1层的标记25A，与之相反，使第1层的标记25A上产生的0次以外的衍射光可到达第2层的标记28A。在此，λ1是检出光DL中波长最短一侧的光在空气中的波长，n是中间层27相对于空气的折射率的最小值，NA是包括图1的第1物镜16及第2物镜18在内的成像光学系统的数值孔径，间距P是上述间距P1及P2中较小的值。
(n+NA)P＞λ1             (3)
满足该条件时，在图3之中，对于垂直入射的检出光DL，除0次的衍射光(透过光)23A之外，在第2层的标记28A上产生的1次或1次以上的透过衍射光23C的一部分在第1层的标记25A上大致向垂直上方衍射，其成为检出对象的正反射光22。此外，0次衍射光23A的一部分通过在第1层的标记25A上的衍射形成1次或1次以上的反射衍射光23B，但正如已说明过的那样，反射衍射光23B不能用图1的分光反射率检出装置10检出。另外，若不能满足式(3)的条件，则由于入射到第2层的标记28A中的检出光DL，全部成为易消失光23D而在中间层27内衰减，因而不能获得重合误差信息。
下面举例说明标记25A的间距P1以及标记28A的间距P2的数值。散射测量的优点是可用与设备图形相同间距的标记进行测量。假定该设备图形的间距为200nm。此外，图3中的标记25A、28A整体的在各自的测量方向(X方向)上的宽度D，优选与当前使用的标记宽度一致或比其短一些，例如50μm左右。
其结果，在图3之中第1层的标记25A的间距P1为200nm，在宽度D之中配置250个凸部26，因而下式成立。
P1＝50/250(μm)＝200(nm)                (4)
此外，第2层的标记28A，在宽度D之中配置251个凸部29。其结果，标记28A的间距P2如下变得比间距P1略短。另外，为了充分满足式(3)的条件，也可将间距P1、P2设定为长到1μm左右。
P2＝50/251(μm)≈199.2(nm)            (5)
在此情况下，由两层标记25A、28A形成的波纹图形在测量方向(X方向)上的间距PM变为下式。
PM＝P1·P2/(P1-P2)              (6)
通过把式(4)及式(5)代入式(6)，波纹图形的间距PM为与标记宽度D相同的50μm。
图3表示第1层的标记25A和第2层的标记28A完全重合的状态。也就是说标记25A、28A的左端的凸部26L、29L以及标记25A、28A右端的凸部26R、29R，实质上彼此各自重合，第2层的标记28A中央的凸部29C位于第1层的标记25A中央的两个凸部26C1、26C2之间，标记结构左右对称。此外，以标记25A、28A的中央为原点，在沿X轴距该原点+D/4(＝12.5μm)的位置附近，实现相对于第1层的标记25A、第2层的标记28A仅左右偏差1/4间距的状况，由于在这些部分上反射率急剧变化，因而反射测量的位置偏差灵敏度最大。因此，由来自两层标记25A、28A的正反射光22产生的反射率在X方向上的分布R(X)，变为与间距50μm的波纹图形对应的分布。
图5(A)～(E)表示图3的第1层的标记25A和第2层的标记28A在X方向上的相对位置偏差量、与由这些标记上的正反射光产生的某个波长在X方向上的反射率的分布R(X)之间的关系。也就是说，图5(A)是在标记25A、28A完全重合的状态，获得的反射率分布R (X)为中央最大的左右对称的正弦波状。图5(B)表示第2层的标记28A从图5(A)的状态向+X方向仅偏差1/4间距(＝P2/4)的状态，所得到的反射率分布R(X)也相对于图5A的分布向+X方向仅偏差1/4间距(＝D/4)。与此相同，图5(C)、(D)、(E)表示第2层的标记28A从图5(A)的状态分别向+X方向仅偏差了1/2间距(＝P2/2)、3/4间距(＝3·P2/4)、以及1间距(＝P2)的状态，所得到的反射率分布R(X)也变为相对于图5(A)的分布分别仅偏差1/2间距(180°，相对于图5(A)反转)、3/4间距(＝3·D/4)、以及1间距(360°，实质上与图5(A)相同)的分布。
如上所述，标记28A的位置偏差量作为波纹图形的位置偏差量被大致放大了(D/P2)倍(本例中约为250倍)。因此，检出反射率分布，求取该波纹图形的位置偏差量(相位)，从而可高精度地求出第2层的标记28A相对于第1层的标记25A的位置偏差量，进而求出第2层相对于第1层的重合误差。
下面参照图9的流程图，说明用图1的分光反射率检出装置10实际测量两个标记的相对位置偏差量时的动作的一例。首先，在主控制系统7的控制下，在图9的步骤101之中驱动图1的XY载物台3，移动晶片台1(晶片W)，以使晶片W的检出对象的上层标记28A在+X方向上的端部，间隔数μm左右、向分光反射率检出装置10的检出光DL的照明区域在-X方向的端部靠近。为此，只要预先用未图示的显微镜等以1μm左右的较低的精度求出晶片W的上层标记28A～28C在X方向、Y方向上的位置即可。在一下步骤102之中，由分光反射率检出装置10对晶片W垂直照射检出光DL。如后述，在本例之中由于经由XY载物台3使晶片W逐渐朝+X方向移动，因而检出光DL可逐渐照射图3的上层标记28A及下层标记25A。
在下一步骤103之中，用图1的分光反射率检出装置10的摄像元件20接收将两个标记25A、28A上的正反射光22按各像素(各波长)分光后的光束，并将得到的检出信号提供给数据处理装置8。在数据处理装置8内的运算处理部中，如上所述用预先求出的基准数据除各像素的检出信号，从而求出各波长λj的分光反射率R(λj)(j＝1～J)，使这些与XY载物台3(晶片W)的X方向的位置对应并进行存储。
在下一步骤104之中，判定是否检出了包括第2层标记28A的测量方向(X方向)上的全部宽度在内的区域。由于本例中的标记28A在测量方向的宽度D是50μm，因此作为一例，只要清楚晶片W是否从步骤101的状态在+X方向上仅移动了宽度D增加10μm的距离即可。当尚未移动到该程度的情况下，将动作转移到步骤105，主控制系统7将XY载物台3向测量方向即+X方向仅移动ΔX(例如0.1～1μm左右)。然后返回到步骤102及103的动作，由分光反射率检出装置10对晶片W上的标记25A、28A垂直照射检出光DL，由摄像元件20按各波长接收来自标记25A、28A的正反射光22，然后将得到的检出信号提供给数据处理装置8。步骤102～105的动作在接收到来自标记28A在测量方向上的全部区域内的正射光之前反复进行，并在接收了来自该全部区域的正反射光的时刻，动作从步骤104转移到步骤106。
而数据处理装置8的运算处理部，在由摄像元件20提供后，对用基准数据除而得出的检出数据、即对应于晶片W在X方向上的位置而存储的分光反射率R(λj)进行处理，求出图3中第2层标记28A相对于第1层标记25A在X方向上的位置偏差量。因此，数据处理装置8的运算处理部，作为一例，对按照晶片W在X方向上的各个位置而得到的分光反射率R(λj)中平均反射率最高的波长λj(将其设定为λa)进行确定。接着，该运算处理部，按照晶片W在X方向上的各个位置排列波长λa上的反射率R(λa)，求出反射率分布R(λa、X)。该反射率分布R(λa、X)，为图5(A)～(E)中的反射率分布R(X)的任意两个相邻分布的中间性分布。因此，例如可通过进行插补，从该反射率分布R(λa、X)求出标记28A相对于标记25A在X方向上的位置偏差量δXA(-P2/2＜δXA≤+P2/2＝。
而在本例之中，由于重合误差为0的状态是图5(A)的状态，因而当反射率分布R(λa，X)处于图5(C)到图5(D)或图5(D)到图5(E)的范围内时，标记28A的位置偏差量δXA作为处于负的范围(-P2/2＜δXA≤0＝来处理。这样即可结束图1的第2层的中央标记28A的位置偏差量的测量，与此相同，还可测量其它标记28B、28C相对于第1层的标记的位置偏差量。而标记28A～28C的位置偏差量，成为第2层的各标记的位置相对于第1层在X方向上的重合误差。
如此，在本例之中，使用散射测量法之一的反射测量法测量两个标记的相对位置偏差量，因而作为受光光学系统的分光反射率检出装置10中的成像光学系统可使用小数值孔径结构简单的光学系统。而且在其测量结果之中不仅几乎不受该成像光学系统像差的影响，也几乎不受两层标记25A、28A的非对称性的影响。此外，由于只接收来自一体化后的标记25A、28A的正反射光22，因而具有以下优点：即便在测量期间出现XY载物台3振动之类的情况，相对位置偏差量的测量结果几乎不受影响。
在上述实施方式中，为了使来自分光反射率检出装置10的检出光DL和标记25A、28A在测量方向上相对移动，采用了XY载物台3(载物台机构)，但除此之外也可使用振动反射镜等使检出光DL在晶片W上沿测量方向进行扫描。
下面参照图6说明本发明的第2种实施方式。本例使用二维摄像元件，代替图1的分光反射率检出装置10中的一维摄像元件20，在图6之中对与图1及图2对应的部分标注相同或类似的标号，并省略其详细说明。
图6(A)是表示本例的分光反射率检出装置10A的图，图6(B)是图6(A)的侧视图，在图6(A)、(B)中，本例的照明视野光阑13A，较之图1的照明视野光阑13，被设定为可照明晶片W上的广大范围。也就是说，本例的检出光DL，具有将晶片W上的第2层的标记28A的测量方向(X方向)上的宽度(本例中为50μm)全部覆盖的照明区域，例如X方向上的宽度为100μm左右、Y方向上的宽度为10μm左右的照明区域。此外，本例的摄像元件20A，二维地配置有多个像素21jk(j＝1～J，k＝1-k)，其在大致Y方向上配置J个(J为20～200左右)、在X方向上配置K个(K为100～500左右)。假定K为100，则测量方向上的标记的像的分辨率为1μm。其它构成与图1的实施方式相同。
在本例中，由垂直入射的检出光DL产生的正反射光22，通过由第1物镜16、光束分离器15、孔径光阑17、以及第2物镜18构成的成像光学系统(受光光学系统)聚光，以覆盖晶片W的上层标记28A在测量方向上的全部宽度。这样聚光后的正反射光22，由衍射光栅19(分光光学系统)按波长分光并被摄像元件20的各像素21jk接收。本例中代替晶片W预先配置反射镜(基准反射物)来接收正反射光22，从而按照各像素21jk求出基准数据，将其存储到与图1的数据处理装置8对应的处理装置之中。在该处理装置之中，通过用该基准数据除各像素21jk的检出信号，来求出反射率Rjk。在该反射率Rjk之中，X方向上第k(k＝1～K)的列、且与大致排列在Y方向上的一列像素21jk(j＝1～J)对应的反射率，与晶片W在X方向上的各位置上的图4的各波长上的反射率R(X)(分光反射率)对应。而且，在本例中，标记28A在测量方向上的各位置的分光反射率可通过一次摄像获得。
为了从该反射率Rjk的数据测量出第2层的标记28A相对于第1层的标记在X方向上的位置偏差量，例如可与第1实施方式相同，从X方向的各位置的分光反射率Rjk(j＝1～J)中确定反射率最高的波长(设j＝a)即可。并且，通过沿X方向上的各位置(k＝1～K)排列该波长上的反射率R(X)，得到测量方向上的反射率分布R(X)，因而与第1实施方式相同，能以反射测量方式从该反射率分布R(X)求出标记28A相对于标记25A的相对位置偏差量，进而求出第2层相对于第1层的重合误差。
这时，由于在本例中使用了二维摄像元件20A，因而不需要机械地使分光反射率检出装置10A和晶片W在测量方向上相对移动，即可高精度且高效地求出两层间的重合误差。
下面参照图7说明本发明的第3实施方式。本例是在用接近方式的曝光装置进行对准时使用了本发明的例子。
图7表示本例的接近方式的曝光装置，在该图7之中，曝光时，例如来自KrF准分子激光(波长248nm)等曝光光源(未图示)的曝光光线IL(曝光光束)，经照明光学系统31以均匀的照度分布对作为掩模(第1物体)的中间掩模R的图形面(底面)的图形区域进行照明。照明光学系统1，由照度分布均匀化用的光学积分器、限定照明区域的视野光阑(中间掩模遮板)、以及聚光透镜等构成。
并且在曝光光线IL之下，中间掩模R上的电路图形被投影到涂布了感光胶的作为基板(第2物体)的晶片W上。而除了晶片W之外，也可使用涂布了感光胶的玻璃板等。下面将平行于照明光学系统31的光轴的方向作为Z轴，在垂直于Z轴的平面内，将平行于图7的纸面的方向作为X轴，将垂直于图7的纸面的方向作为Y轴，来加以说明。
这时，中间掩模R被吸附保持在中间掩模载物台32上，中间掩模载物台32，被配置为可通过未图示的驱动机构在中间掩模座33上沿X方向、Y方向以及围绕Z轴的旋转方向微动。中间掩模载物台32的X方向、Y方向的位置以及旋转角度，可通过未图示的激光干涉仪以1nm左右的分辨率进行测量。
另外，晶片W经未图示的晶片架通过真空吸附而保持在晶片台36上，该晶片台36被固定在用来控制Z方向的位置的Z载物台37上，Z载物台37被固定在XY载物台38上。XY载物台38以可经由空气轴承在X方向、Y方向上移动的方式被承载在由底座构成的晶片座39上。晶片台36(晶片W)在X方向、Y方向上的位置以及旋转角，可通过未图示的激光干涉仪以1nm左右的位置分辨率进行测量，根据该测量结果由未图示的驱动机构驱动XY载物台38。
设该曝光为重合曝光，则需在该曝光之前，预先进行中间掩模R和晶片W的对准。因此，在中间掩模R的图形面的图形区域附近的两个地方，形成对准标记(中间掩模标记)RM1、RM2，与之相对应，在晶片W上也形成对准标记(晶片标记)WM1、WM2。而两个中间掩模RM1、RM2的位置设定为在Y方向上有很大偏差。此外，在本例之中，测量方向上的中间掩模标记RM1、RM2的间距与晶片标记WM1、WM2的间距也只有很小的差异。而且在一侧的晶片标记WM1(第1标记)以及中间掩模标记RM1(第2标记)上方，经光路弯曲用反射镜34A配置了与图6的分光反射率检出装置10A结构相同的对准传感器35A，在另一侧的晶片标记WM2(第1标记)以及中间掩模标记RM2(第2标记)上方，也经光路弯曲用反射镜34B配置了与图6的分光反射率检出装置10A结构相同的对准传感器35B。
在本例中对准传感器35A及35B，分别用反射测量方式测量中间掩模标记RM1、RM2相对于晶片标记WM1、WM2在测量方向(例如X方向)上的位置偏差量。这时，中间掩模R的图形面和晶片W的上表面之间的间隔例如是数十μm，由于在该间隔内几乎不产生检出光的衰减，因而可通过简单的光学系统的对准传感器35A、35B，高精度地测量出上下两个标记间的位置偏差量。
虽未图示，但实际也形成了用来测量中间掩模R和晶片W在Y方向上的位置偏差量的间距稍有不同的中间掩模标记以及晶片标记，也设有用来测量这些标记间在Y方向上的位置偏差量的与图6的分光反射率检出装置10A构成相同的对准传感器。根据这些的测量值，可在高精度使晶片W和中间掩模R位置一致的状态下，将中间掩模R的图形投影到晶片W上。
在本例之中，也可将中间掩模标记RM1、RM2的间距设定为与晶片标记WM1、WM2的间距相等。在此情况下也可预先将晶片标记WM1分为两个标记，将中间掩模标记RM1的间距分为设计值为+1/4间距以及-1/4间距的不同间距的两个标记，由根据来自这两对标记的正反射光得出的分光反射率，测量中间掩模标记相对于晶片标记的位置偏差量。
下面参照图8说明本发明的第4实施方式。本例是在用投影曝光装置进行晶片对准时使用了本发明的例子。
图8表示本例中使用的扫描曝光型的投影曝光装置，在该图8中，曝光时，例如来自由KrF或ArF(波长193nm)构成的准分子激光光源等曝光光源(未图示)的曝光光线IL(曝光光束)，经由照明光学系统41以均匀的照度分布对作为掩模(第1物体)的中间掩模R的图形面上的细长照明区域进行照明。
并且在曝光光线IL下，中间掩模R上的电路图形的一部分像，经两侧远心的投影光学系统PL、以投影倍率β(β为1/5、1/4等)投影到作为基板(第2物体)的晶片W上的一个拍摄区域上的细长曝光区域内。晶片W可以是半导体(硅等)或SOI(silicon on insulator，硅绝缘体)等直径150～300mm左右的圆盘状的基板，其表面涂布了感光胶。下面将平行于投影光学系统PL的光轴的方向作为Z轴，在垂直于Z轴的平面内将平行于图8中的纸面的方向作为X轴，将垂直于图8纸面的方向作为Y轴，由此加以说明。本例中扫描曝光时的中间掩模R以及晶片W的扫描方向为Y方向。
这时，中间掩模R被吸附保持在中间掩模载物台42上，中间掩模载物台42在中间掩模座43被承载为：经由空气轴承以恒定速度在Y方向上被驱动，并可在X方向、Y方向以及围绕Z轴的旋转方向上微动。中间掩模载物台42的X方向、Y方向上的位置以及旋转角度，可通过中间掩模驱动系统45内的激光干涉仪进行测量。中间掩模驱动系统45，根据该测量值以及来自主控制系统44的控制信息，经由线性电动机等驱动机构(未图示)控制中间掩模载物台42的速度及位置，上述主控制系统44，由对装置整体的动作进行控制的计算机构成。
另外，晶片W经未图示的晶片架、通过真空吸附保持在晶片台46上，该晶片台46被固定在用来控制Z方向的位置以及绕X轴、Y轴的倾斜角的Z倾斜载物台47上，Z倾斜载物台47被固定在XY载物台48上。XY载物台48在由底座构成的晶片座49上被承载为：可经由空气轴承以恒定速度在Y方向上移动，并可在X方向、Y方向上步进移动。此外，在投影光学系统PL的下部一侧配置了倾斜入射方式的多点自动聚焦传感器，该自动聚焦传感器由以下两个光学系统构成：投影光学系统51A，将多个缝隙像倾斜投影到晶片W表面上；以及受光光学系统51B，接收来自晶片W的反射光，将其缝隙像重新成像，并输出与该重新成像后的像的位移量相对应的信号。扫描曝光时，可根据该自动聚焦传感器的测量值使晶片W的表面与投影光学系统PL的像面重合。
晶片台46(晶片W)在X方向、Y方向的位置以及旋转角，可通过晶片载物台驱动系统50内的激光干涉仪以1nm左右的位置分辨率进行测量。晶片载物台驱动系统50，根据该测量值以及来自主控制系统44的控制信息，经由线性电动机等驱动机构(未图示)，控制XY载物台48(晶片载物台)的速度及位置。
而在对晶片W扫描曝光时，反复进行以下动作：驱动中间掩模载物台42以及XY载物台48，相对于曝光光线IL的照明区域以及关于投影光学系统PL共用的曝光区域，分别在Y方向上对中间掩模R和晶片W上的一个拍摄区域进行同步扫描的动作；以及驱动XY载物台在X方向、Y方向上步进移动晶片W的动作。通过该动作，即可用步进扫描方式在晶片W上的各拍摄区域内对中间掩模R的像进行曝光。
若将该曝光设为重合曝光，则需在该曝光前预先进行中间掩模R的对准以及晶片W的对准。因此，可在中间掩模R上方配置例如日本特开平7-176468号公报中公开的中间掩模对准显微镜(未图示)。此外，在晶片W上的各拍摄区域内还分别设置了作为对准标记的晶片标记WM，为了检出该晶片标记的位置，在投影光学系统PL的侧面以离轴方式配置与图6的分光反射率检出装置10A(将测量方向设为X方向)结构相同的对准传感器60。而为了测量晶片标记WM在X方向、Y方向的位置，在对准传感器60内还内置有将图6的分光反射率检出装置10A旋转了90°的机构的Y轴传感器。对准传感器60的检出信号由数据处理装置8A处理，测量晶片WM的位置，测量结果被提供给主控制系统44。
此外，由于本例的对准传感器60采用反射测量方式，因而需要成为用于测量晶片标记WM(第1标记)的位置的基准的标记(指标标记)。因此，在投影光学系统PL的下端附近，通过未图示的支柱支撑着透光性的指标板54，在指标板54的下表面上形成指标标记55(第2标记)。指标标记55的间距仅与晶片标记WM有些许不同。在该指标板54和晶片(被测量对象物)之间不存在任何光学系统。此外，为了使来自对准传感器60的检出光垂直入射到指标板54之中，还设置了光路弯曲用的反射镜52及53。
本例之中，在晶片台46上的晶片W附近，与晶片标记WM相同，设置了形成有基准标记的基准标记部件(未图示)，预先将该基准标记移动到指标标记55的底面上之后，由对准传感器60以反射测量方式测量指标标记55相对于基准标记的位置偏差量。根据该位置偏差量求出对准传感器60的基线量。并且在测量晶片W上的晶片标记WM的位置时，驱动XY载物台48，将晶片标记WM移动到指标标记55的底面上。然后，由对准传感器60及数据处理装置8A，通过与图9的流程相同的动作，求出晶片标记WM相对于指标标记55在X方向、Y方向上的位置偏差量。与此相同，也对晶片W上的其它预定个数的晶片标记测量位置偏差量，主控制系统44根据该测量结果进行晶片W的对准。
在本例之中，晶片标记WM的间距和指标标记55的间距也可以相同。
在上述实施方式中，由分光反射率检出装置10、10A对测量对象的标记垂直入射来照射检出光，并检出正反射光，从而以反射测量方式进行测量。除此之外，也可将本发明应用于以下情况：检出由测量对象的标记在倾斜的预定方向上产生的预定次数的衍射光及反射光，或对测量对象的标记倾斜照射检出光，检出在预定方向上产生的衍射光及反射光等，用普通的散射测量方式测量标记的位置偏差量的情况。
上述实施方式的曝光装置及投影曝光装置，可通过把由多个透镜构成的照明光学系统等安装到曝光装置主体中并进行光学调整，再把由多个机械零件构成的中间掩模载物台及晶片载物台安装到曝光装置主体中，连接配线及配管，并进行综合调整(电气调整、动作确认等)，由此进行制造。而该曝光装置的制造优选在温度及清洁度等均受到管理的无尘室内进行。
此外，当使用上述实施方式的投影曝光装置制造半导体设备时，可通过下列步骤以及检查步骤制造出该半导体设备：进行设备的功能、性能设计的步骤、根据该步骤制造中间掩模的步骤、由硅材料形成晶片的步骤、通过上述实施方式的投影曝光装置进行对准并把中间掩模的图形曝光到晶片上的步骤、形成蚀刻等的电路图形的步骤、设备组装步骤(包括切割步骤、接合步骤、封装步骤)。
本发明也同样可适用于统一曝光型的投影曝光装置。此外，本发明也可适用于用例如国际公开(WO)第99/49504号等所公开的浸液型曝光装置进行对准时的情况。
此外，本发明的曝光装置的用途并不局限于制造半导体设备用的曝光装置，也可广泛用于例如在方形的玻璃板上形成的液晶显示元件、或等离子显示器等的显示装置用的曝光装置、及制造摄像元件(CCD)、微型机械、薄膜磁头、以及DNA芯片等各种设备的曝光装置之中。此外，本发明也可适用于用光刻步骤制造形成各种设备的掩模图形的掩模(光掩模、中间掩模等)时的曝光步骤(曝光装置)。
本发明并不局限于上述实施方式，在不超出本发明主旨的范围内可采用种种构成。此外，包括说明书、权利要求书、附图、以及摘要在内的2003年5月28日提交的日本专利申请第2003-151703号的全部公开内容，全部直接引用到本申请中。
产业上的利用可能性
把本发明用于曝光方法或设备制造方法之中的情况下，可用散射测量或反射测量高精度地进行对准，由于重合精度等提高，因而可高精度地制造各种设备。

Claims (15)

1.一种用于求取与两个标记的相对位置偏差相关的信息的位置信息测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步骤，作为上述两个标记，使用彼此间距不同的第1标记及第2标记，对上述两个标记照射光束，按照多个波长仅检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束构成的光；和第2步骤，根据上述第1步骤的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息。
2.根据权利要求1所述的位置信息测量方法，其特征在于：
上述第1标记在物体上的第1层上形成，上述第2标记在上述物体表面的法线方向上离开的上述物体上的第2层上形成。
3.根据权利要求1所述的位置信息测量方法，其特征在于：
上述第1标记在第1物体上形成，上述第2标记在第2物体上形成，该第2物体，在上述第1物体表面的法线方向上离开上述第1物体进行配置。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的位置信息测量方法，其特征在于：
上述第1步骤，具有仅检出基于使上述两个标记重合而获得的波纹图形的光的步骤。
5.根据权利要求1至3的任一项所述的位置信息测量方法，其特征在于：
上述第1步骤包括：使用具有一维排列的多个像素的光电传感器，检出从上述两个标记产生的上述多个波长的光的步骤；以及
使上述光电传感器和上述两个标记在测量方向上相对移位的步骤。
6.根据权利要求1至3的任一项所述的位置信息测量方法，其特征在于：
上述第1步骤，包括使用具有二维排列的多个像素的光电传感器、检出从上述两个标记产生的上述多个波长的光的步骤。
7.一种用于求取与两个标记的相对位置偏差相关的信息的位置信息测量装置，其特征在于，
包括：分光检出装置，对上述两个标记照射光束，并按照多个波长检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束构成的光；及
运算装置，根据上述分光检出装置的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息，
上述两个标记是彼此间距不同的标记。
8.根据权利要求7所述的位置信息测量装置，其特征在于：
上述分光检出装置具有：受光光学系统，接收从上述两个标记产生的衍射光或光束；分光光学系统，将上述接收到的光按照多个波长进行分光；和光电传感器，经由一维或二维排列的多个像素对上述分光后的光进行光电转换。
9.一种曝光方法，用曝光光束对第1物体进行照明，用上述曝光光束经上述第1物体对第2物体进行曝光，其特征在于，包括以下步骤：
第1步骤，使第2标记与上述第1物体或上述第2物体上的第1标记靠近来进行配置；
第2步骤，对上述第1标记及上述第2标记照射光束，并按照多个波长仅检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束构成的光；
第3步骤，根据上述第2步骤的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息；和
第4步骤，根据上述第3步骤中求出的信息，使上述第1物体和上述第2物体的位置一致。
10.根据权利要求9所述的曝光方法，其特征在于：
上述第1标记是上述第1物体上的标记，上述第2标记是上述第2物体上的标记。
11.根据权利要求9或10所述的曝光方法，其特征在于：
上述第1标记和上述第2标记的间距不同。
12.一种曝光装置，用曝光光束对第1物体进行照明，用上述曝光光束经上述第1物体对第2物体进行曝光，其特征在于，包括：
分光检出装置，对上述第1物体或上述第2物体上的第1标记及与该第1标记靠近配置的第2标记照射光束，并按照多个波长检出由从上述两个标记产生的预定一个次数的衍射光或从上述两个标记在预定的一个方向上产生的光束构成的光；和
运算装置，根据上述分光检出装置的检出结果，求取与上述两个标记的相对位置偏差相关的信息。
13.根据权利要求12所述的曝光装置，其特征在于：
还具有：形成有上述第2标记的指标部件；及
使上述指标部件的上述第2标记与上述第1标记靠近进行配置的载物台机构。
14.根据权利要求12或13所述的曝光装置，其特征在于：
上述第1标记和上述第2标记间距不同。
15.一种包括光刻步骤在内的设备制造方法，其特征在于：
在上述光刻步骤中使用权利要求9或10所述的曝光方法将设备图形转印到感光体上。
CN200480014713.8A 2003-05-28 2004-05-27 位置信息测量方法及装置、和曝光方法及装置 Pending CN1795536A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003151703 2003-05-28
JP151703/2003 2003-05-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1795536A true CN1795536A (zh) 2006-06-28

Family

ID=33487235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200480014713.8A Pending CN1795536A (zh) 2003-05-28 2004-05-27 位置信息测量方法及装置、和曝光方法及装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20060250597A1 (zh)
EP (1) EP1630857A4 (zh)
JP (1) JPWO2004107415A1 (zh)
KR (1) KR20060014063A (zh)
CN (1) CN1795536A (zh)
WO (1) WO2004107415A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI476538B (zh) * 2007-11-01 2015-03-11 Asml Netherlands Bv 定位測量系統及微影裝置
CN106066137A (zh) * 2015-04-22 2016-11-02 罗伯特·博世有限公司 带有信号补偿的标记的尺寸标准装置
CN106933046A (zh) * 2015-12-30 2017-07-07 上海微电子装备有限公司 用于套刻误差检测的装置及测校方法
CN109752832A (zh) * 2019-03-25 2019-05-14 南京泰立瑞信息科技有限公司 一种显微镜镜筒在z轴上的运动控制方法及自动显微镜
CN110553583A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 佳能株式会社 检测设备、方法、压印装置、平坦化设备和物品制造方法
CN112969971A (zh) * 2018-11-09 2021-06-15 Asml荷兰有限公司 器件的制造过程中的方法、非暂态计算机可读介质和被配置为执行该方法的系统

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7317531B2 (en) * 2002-12-05 2008-01-08 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
AU2003298003A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-30 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
US20080144036A1 (en) 2006-12-19 2008-06-19 Asml Netherlands B.V. Method of measurement, an inspection apparatus and a lithographic apparatus
US7791727B2 (en) 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7629697B2 (en) 2004-11-12 2009-12-08 Asml Netherlands B.V. Marker structure and method for controlling alignment of layers of a multi-layered substrate
US7532305B2 (en) * 2006-03-28 2009-05-12 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method using overlay measurement
US7391513B2 (en) * 2006-03-29 2008-06-24 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method using overlay measurement quality indication
US7898662B2 (en) * 2006-06-20 2011-03-01 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7564555B2 (en) * 2006-08-15 2009-07-21 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7599064B2 (en) * 2007-03-07 2009-10-06 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method, substrate for use in the methods
JP4897006B2 (ja) * 2008-03-04 2012-03-14 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． アラインメントマークを設ける方法、デバイス製造方法及びリソグラフィ装置
JP5241343B2 (ja) * 2008-06-30 2013-07-17 株式会社日立製作所 微細構造転写装置
JP2010267931A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Toshiba Corp パターン形成方法およびパターン設計方法
DE102010041556A1 (de) 2010-09-28 2012-03-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie und Verfahren zur mikrolithographischen Abbildung
JP5806540B2 (ja) * 2011-07-26 2015-11-10 オリンパス株式会社 波長分布測定装置
JP2016100366A (ja) * 2014-11-18 2016-05-30 キヤノン株式会社 リソグラフィ装置、及び物品の製造方法
US9864209B2 (en) * 2015-05-19 2018-01-09 Kla-Tencor Corporation Self-moire target design principles for measuring unresolved device-like pitches
KR20190031542A (ko) * 2016-07-21 2019-03-26 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 타겟을 측정하는 방법, 기판, 메트롤로지 장치, 및 리소그래피 장치
EP3454129A1 (en) * 2017-09-07 2019-03-13 ASML Netherlands B.V. Beat patterns for alignment on small metrology targets
US11294293B2 (en) 2018-09-19 2022-04-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Overlay marks for reducing effect of bottom layer asymmetry
KR20210120110A (ko) * 2019-02-15 2021-10-06 케이엘에이 코포레이션 결합된 광학 및 전자빔 기술을 사용한 편심 측정
CN113557466A (zh) 2019-03-25 2021-10-26 科磊股份有限公司 用于计量学中的经改进自叠纹光栅设计
US11841628B2 (en) 2020-02-05 2023-12-12 Asml Holding N.V. Apparatus for and method of sensing alignment marks
WO2021225587A1 (en) * 2020-05-06 2021-11-11 Kla Corporation Inter-step feedforward process control in the manufacture of semiconductor devices
KR102603531B1 (ko) * 2021-10-07 2023-11-20 인하대학교 산학협력단 패턴된 반사패드를 이용한 반도체 소자의 접합을 위한 미세 정렬 시스템 및 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69013790T2 (de) * 1989-08-04 1995-05-04 Canon Kk Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung.
JP2791120B2 (ja) * 1989-08-04 1998-08-27 キヤノン株式会社 位置検出装置及び方法
US5216257A (en) * 1990-07-09 1993-06-01 Brueck Steven R J Method and apparatus for alignment and overlay of submicron lithographic features
US6034378A (en) * 1995-02-01 2000-03-07 Nikon Corporation Method of detecting position of mark on substrate, position detection apparatus using this method, and exposure apparatus using this position detection apparatus
JPH08288197A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Nikon Corp 位置検出方法、及び位置検出装置
US5808742A (en) * 1995-05-31 1998-09-15 Massachusetts Institute Of Technology Optical alignment apparatus having multiple parallel alignment marks
JP4591802B2 (ja) * 2000-09-13 2010-12-01 株式会社ニコン 表面検査装置および方法
US20020192577A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-19 Bernard Fay Automated overlay metrology system
JP2003224057A (ja) * 2002-01-30 2003-08-08 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US6985229B2 (en) * 2002-05-30 2006-01-10 Agere Systems, Inc. Overlay metrology using scatterometry profiling

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI476538B (zh) * 2007-11-01 2015-03-11 Asml Netherlands Bv 定位測量系統及微影裝置
CN106066137A (zh) * 2015-04-22 2016-11-02 罗伯特·博世有限公司 带有信号补偿的标记的尺寸标准装置
CN106066137B (zh) * 2015-04-22 2019-11-05 罗伯特·博世有限公司 带有信号补偿的标记的尺寸标准装置
CN106933046A (zh) * 2015-12-30 2017-07-07 上海微电子装备有限公司 用于套刻误差检测的装置及测校方法
CN106933046B (zh) * 2015-12-30 2019-05-03 上海微电子装备（集团）股份有限公司 用于套刻误差检测的装置及测校方法
CN110553583A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 佳能株式会社 检测设备、方法、压印装置、平坦化设备和物品制造方法
CN110553583B (zh) * 2018-05-31 2021-11-16 佳能株式会社 检测设备、方法、压印装置、平坦化设备和物品制造方法
CN112969971A (zh) * 2018-11-09 2021-06-15 Asml荷兰有限公司 器件的制造过程中的方法、非暂态计算机可读介质和被配置为执行该方法的系统
CN109752832A (zh) * 2019-03-25 2019-05-14 南京泰立瑞信息科技有限公司 一种显微镜镜筒在z轴上的运动控制方法及自动显微镜

Also Published As

Publication number Publication date
EP1630857A1 (en) 2006-03-01
WO2004107415A1 (ja) 2004-12-09
KR20060014063A (ko) 2006-02-14
EP1630857A4 (en) 2008-04-16
JPWO2004107415A1 (ja) 2006-07-20
US20060250597A1 (en) 2006-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1795536A (zh) 位置信息测量方法及装置、和曝光方法及装置
JP6850332B2 (ja) イメージングシステム
JP4660533B2 (ja) スキャトロメータ、及びフォーカス分析方法
KR100471524B1 (ko) 노광방법
US7528966B2 (en) Position detection apparatus and exposure apparatus
CN1303477C (zh) 利用截面分析确定聚焦中心
US20220317581A1 (en) Measurement device and measurement method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
TWI435182B (zh) 角度分辨散射計及檢查方法
TW200931208A (en) Alignment method and apparatus, lithographic apparatus, metrology apparatus and device manufacturing method
CN1837959A (zh) 用于确定z位置误差/变化以及基板台平整度的光刻装置和方法
CN101042542A (zh) 位移测量系统、光刻装置和器件制造方法
CN1609713A (zh) 光刻设备和器件制造方法以及测量系统
KR102565128B1 (ko) 오버레이 타겟을 사용한 필드 대 필드 보정
CN1918518A (zh) 光刻装置和测量方法
JP2008166755A (ja) 測定方法、検査装置、およびリソグラフィ装置
TWI534558B (zh) 偵測裝置、曝光設備及使用其之裝置製造方法
US11281112B2 (en) Method of measuring misregistration in the manufacture of topographic semiconductor device wafers
TW200925791A (en) Position detecting apparatus, position detecting method, exposure apparatus and device manufacturing method
CN101055430A (zh) 光刻设备、透镜干涉仪和装置制造方法
TWI672569B (zh) 監測來自度量衡裝置之照明特性的方法
TW201312299A (zh) 用於微影裝置之位階感測器配置、微影裝置及器件製造方法
TWI358529B (en) Shape measuring apparatus, shape measuring method,
JP2006012867A (ja) マーク計測方法及び装置、露光方法及び装置、並びに露光システム
JP5973472B2 (ja) リソグラフィ装置、放射ビームスポットフォーカスを測定するための方法、及びデバイス製造方法
JP2013205367A (ja) 検査装置、検査方法、およびデバイス製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned