CN1961407A - 曝光装置及曝光方法、以及元件制造方法 - Google Patents

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Abstract

能依各测量对象设定所欲测量条件，且能以高速进行高精度测量。在曝光装置的对准感测器对复数个取样照射区域进行位置测量时，是根据所测量的轴方向、根据标记、或根据所测量标记存在的层改变测量条件来进行测量。此时，以同一测量条件进行测量的测量对象，例如于Y轴方向的位置或于X轴方向的位置等是连续进行测量。又，在切换测量条件时再次测量基线量。可切换的测量条件，为测量光的波长、相位差板的使用及选择、光学系统的NA及σ、测量光的光量、照明形状、以及讯号处理算式等。

Description

曝光装置及曝光方法、以及元件制造方法
技术领域
本发明是关于非常适合用在制造半导体元件等电子元件时的微影制程中测量形成于光罩或基板的标记位置的测量方法及测量装置、以及藉由该测量方法来测量形成于光罩或基板的标记位置以进行曝光的曝光方法及曝光装置。
背景技术
在制造半导体元件、液晶显示元件、CCD等摄影元件、电浆显示器元件、薄膜磁头等电子元件时，是使用曝光装置，将形成于光罩或标线片(以下总称为标线片)的微细图案像投影曝光至涂布有光阻等感光剂的半导体晶圆或玻璃板等基板(以下称为晶圆)上。此时，须以高精度定位(对准)标线片与晶圆，以将标线片的图案高精度重迭于晶圆上的图案。近年来，图案的微细化或高积体度化急速进展，使此种曝光装置被要求较以往更高的曝光精度。因此，对对准的精度要求亦更为严格，被期望有更高精度的对准。
以往，晶圆的位置测量，是藉由测量形成于晶圆上的位置对准标记(对准标记)的位置来予以进行。作为此种测量对准标记位置的对准系统，例如有一种FIA(Field Image Alignment)系统的离轴对准感测器等，其使用以卤素灯等为光源的波长带宽较宽的光照射标记，以CCD摄影机等拍摄其反射光，并对所得的对准标记的影像资料进行影像处理来测量标记位置。藉由此FIA系统的对准感测器，即较不易受到光阻层的薄膜干涉的影响，即使是铝标记或非对称标记亦可以高精度检测出位置。又，亦已揭示有可藉由选择检测光的波长来以高对比拍摄标记的方法(例如参照专利文献1)、或藉由强化检测光的变化而即使使用来自段差少的标记的反射光亦可以高精度检测出其位置的方法(例如参照专利文献2)等，为了进行更高精度的对准，是已提出有各种方法。
此外，例如进行晶圆或照射区域的定位时，是对同一晶圆上的既定复数个标记分别测量其X轴方向及Y轴方向的位置，并据此来进行例如EGA运算，以在最后得到作为控制对象的位置资讯。亦即，一连串对准处理(标记测量处理)中，一般大多是进行复数个位置测量处理(对复数个标记进行的测量步骤)。然而，习知的对准测量方法，是在对同一晶圆的一连串对准测量处理中，对复数个测量对象(标记)仅适用预先设定的单一测量条件来进行测量处理。亦即，并未依各测量对象设定适切的测量条件来进行位置测量等。
更具体而言，例如在复数个标记形成于晶圆上的互异层(LAYER)时、或各测量轴方向所须的测量精度(对准精度)不同时等，即有可能有各测量对象(标记)所最适合的测量条件相异的情形。然而，以往的测量方法，由于在一连串测量处理中仅以单一测量条件进行测量，因此并不一定能针对各测量对象(标记)分别以最佳条件进行测量。假设，当欲依各测量对象改变测量条件时，即有产能显著恶化、或基线量变动而带给测量精度不良影响等问题，实质上无法进行在上述条件下的测量。
专利文献1：日本特开2002-170757号公报
专利文献2：日本特开平9-134863号公报
发明内容
因此，本发明的目的，是提供能依各测量对象设定最佳测量条件来进行测量、且亦不会使测量产能降低的能以高速进行高精度测量的测量方法及测量装置。又，本发明的另一目的，是藉由上述测量方法来进行晶圆或标线片的定位，藉此提供能以高精度进行曝光处理的曝光方法及曝光装置。
根据本发明的第1观点，提供一种测量方法，是使用测量系统，来测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，包含：第1步骤(S211，S411)，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量系统的测量条件设定成第1条件；第2步骤(S221，S421)，是在该第1条件下测量(S212～S215，S413～S416)该既定基板上的所有该第1标记后，将该测量条件从该第1条件切换设定成第2条件；以及第3步骤(S222～S225，S423～S426)，是在该第2条件下，测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的所有该复数个第2标记。
根据本发明的第2观点，提供一种测量方法，是使用测量系统，来测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，包含：第1步骤(S311，S411)，是在测量该既定基板上的该第1标记时，将该测量系统的测量条件设定成第1条件；第2步骤(S321，S421)，是在测量该既定基板上的该第2标记时，将该测量系统的测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件；以及第3步骤(S312，S322，S412，S422)，是依该第1条件及该第2条件分别测量基线量，该基线量，是该测量系统的测量时的基准位置、以及用以规定在对该基板进行所欲处理的处理系统施以该处理时的位置的基准位置间的间隔。
根据本发明的第3观点，提供一种测量方法，是使用测量系统，来测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，该测量系统，具备用以将照明射束照射于该标记上的照明光学系统与用以接收来自该标记的射束的受光光学系统，其特征在于：该测量系统，是包含该照明射束的光量、该照明光学系统的NA或σ、相位赋予构件对该受光光学系统光路内的插入或退离、以及对接收该标记所产生的射束而得的光电转换讯号进行处理时的讯号处理条件中的至少一个，来作为可在测量该标记时改变的测量条件，该相位赋予构件，是对该标记所产生的既定次数的绕射射束赋予既定相位差；在测量该既定基板上的该第1标记时，将该测量系统的该测量条件设定成第1条件(S111)；
在测量该既定基板上的该第2标记时，将该测量系统的该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件(S113)。
根据本发明的第4观点，提供一种曝光方法，是用以将形成于光罩上的图案转印至基板上，其特征在于：包含下述步骤，亦即对该光罩或该基板的任一者，藉由上述第1～第3观点的任一项的测量方法来测量形成于该光罩或该基板的标记位置，并根据该测量结果进行该光罩或该基板的定位。
根据本发明的第5观点，提供一种测量装置，其特征在于：藉由上述第1～第3的任一项的测量方法来测量物体上的测量对象。
根据本发明的第6观点，提供一种测量装置，是测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，具有：条件设定机构，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量装置的测量条件设定成第1条件，在测量该复数个第2标记时，则将该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件；以及控制机构，是控制该条件设定机构，以使其在该第1条件下测量该既定基板上的所有该第1标记后，将该测量条件从该第1条件切换设定成第2条件。
根据本发明的第7观点，提供一种测量装置，是测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，具有：条件设定机构，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量装置的测量条件设定成第1条件，在测量该复数个第2标记时，则将该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件；以及保持装置(记忆体305)，是依该设定的测量条件分别保持基线量，该基线量，是该测量装置的测量时的基准位置、以及用以规定在对该基板进行所欲处理的处理装置施以该处理时的位置的基准位置间的间隔。
根据本发明的第8观点，提供一种测量装置，是测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记的装置，且具备用以将照明射束照射于该标记上的照明光学系统与用以接收来自该标记的射束的受光光学系统，其特征在于：包含该照明射束的光量、该照明光学系统的NA或σ、相位赋予构件对该受光光学系统光路内的插入或退离、以及对接收该标记所产生的射束而得的光电转换讯号进行处理时的讯号处理条件中的至少一个，来作为可在测量该标记时改变的该测量装置的测量条件，该相位赋予构件，是对该标记所产生的既定次数的绕射射束赋予既定相位差；且具有条件设定机构，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量装置的测量条件设定成第1条件，在测量该复数个第2标记时，则将该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件。
根据本发明的第9观点，提供一种曝光装置，是用以将形成于光罩上的图案转印至基板上，其特征在于：具有定位装置，该定位装置是对该光罩或该基板的任一者，使用上述第5～第8观点中任一项的测量装置来测量形成于该光罩或该基板的标记位置，并根据该测量结果进行该光罩或该基板的定位。
根据本发明的测量方法或测量装置，能依各测量对象设定最佳测量条件且亦可在不使测量产能降低的状态下进行测量，藉此能以高速进行高精度测量。又，根据本发明的曝光方法或曝光装置，由于是使用本发明的测量方法或测量装置来进行晶圆或标线片的定位，因此能以高速且高精度进行曝光处理。
附图说明
图1是显示本发明一实施形态的曝光装置构成的图。
图2是显示图1所示的曝光装置的对准感测器构成的图。
图3A是用以说明图2所示的对准感测器所具备的照明孔径光阑的图。
图3B是用以说明图2所示的对准感测器所具备的相位差板的侧视图。
图3C是用以说明图2所示的对准感测器所具备的相位差板的仰视图。
图4是显示图1所示的曝光装置的主控制系统构成的图。
图5A是显示以图2所示的对准感测器的摄影元件拍摄的晶圆标记的图。
图5B是显示以图2所示的对准感测器的摄影元件拍摄图5A所示的晶圆标记时的讯号波形的图。
图6是用以说明晶圆中的照射排列、以及取样照射区域及对准标记的配置的图。
图7是依各轴方向改变测量条件的测量处理流程的图。
图8是依各轴方向改变测量条件、且依各轴方向连续测量标记位置的处理流程的图。
图9是依各轴方向进行基线测量的处理流程的图。
图10是每次改变测量条件时再次测量基线的处理流程的图。
100：曝光装置                    101：聚光透镜
102，113：马达                   103：标线片载台
104，112：激光干涉仪             105，111：移动镜
106A，106B：标线片对准系统       108：晶圆保持具
109：晶圆载台                    110：基准板
200：对准感测器                  241，255：光源
242，256：聚光透镜               243：波长选择机构
244：照明视野光阑                245：中继透镜
246，263：照明孔径光阑           247：分光器
248：物镜                        249：成像孔径光阑
250：成像透镜                    251：分光镜
252：指标板                      252a，252b：指标标记
253：中继透镜                    254：摄影元件
257：照明视野光阑                258：透镜
263a：环带状透射部               264：相位差板
264a：环带状相位差附加部         300：主控制系统
301：FIA运算单元                 302：波形资料记忆装置
303：对准资料记忆部              304：运算单元
305：记忆部                      306：照射图资料部
307：系统控制器                  308：晶圆载台控制器
309：标线片载台控制器            320：主聚焦系统
330：对准聚焦系统                AX：光轴
BS1L，BS2R：外探测器部         BS1R，BS2L：内探测器部
DL：照明光                       EL：曝光用光
ES1，ES2，ES3，ESN：照射区域     FM1，FM2：指标标记
GX：处理闸宽                     H1，H2：面
Mx1，My2：标记                   PA：图案区域
PDS：位置测量讯号                R：标线片
SA1，SA2，SA3，SA4：取样照射区域 SL1，SL2：截剪位准
SV：摄影讯号                     VL：水平扫描线
VSA：摄影视野                    W：晶圆
WM：晶圆标记
具体实施方式
参照图1～图10说明本发明一实施形态的曝光装置。图1是显示本实施形态的曝光装置100概略构成的图。此外，以下说明中，是根据图1中所示的XYZ正交座标系统说明各构成部及该等的位置关系等。此XYZ正交座标系统中，是将X轴及Z轴设定成平行于纸面，将Y轴设定成垂直于纸面。此外，实际空间中，XY平面为与水平面平行的面，Z轴方向为垂直方向。图1所示的曝光装置100中，从未图示的照明光学系统射出的曝光用光EL，是透过聚光透镜101以均一照度分布照射形成于标线片R的图案区域PA。作为曝光用光EL，是使用例如g线(波长436nm)、i线(波长365nm)、KrF准分子激光(波长248nm)、ArF准分子激光(波长193nm)或F2激光(波长157nm)等。
标线片R，是装载于标线片载台103上。标线片载台103，是设置成可藉由马达102微动于投影光学系统PL的光轴AX的方向，且可在与该光轴AX垂直的面内进行二维移动及微幅旋转。于标线片载台103端部固定有用以反射来自激光干涉仪104的激光束的移动镜105，标线片载台103的二维位置，是藉由激光干涉仪104例如以0.01μm左右的分解能力随时检测。
于标线片R上方配置有标线片对准系统106A及106B(以下总称为标线片对准系统106)。标线片对准系统106，是用以检测形成于标线片R外周附近的至少两个十字型对准标记。根据来自标线片对准系统106的测量讯号使标线片载台103微动，藉此将标线片R定位成图案区域PA的中心点与投影光学系统PL的光轴AX一致。
透射过标线片R的图案区域PA的曝光用光EL，是透过例如两侧(单侧亦可)远心的投影光学系统PL而投影于晶圆(基板)W上的各照射区域。投影光学系统PL，是对曝光用光EL的波长进行最佳的像差修正，根据该波长使标线片R与晶圆W彼此共轭。此外，投影光学系统PL具有复数个透镜等的光学元件，作为该光学元件的材料，可视曝光用光EL的波长从石英、萤石等的光学材料来选择。
晶圆W透过晶圆保持具108装载于晶圆载台109上。于晶圆保持具108上设有基准板110。于此基准板110，形成有基线测量等所使用的晶圆基准标记(wafer fiducial mark)。又，基准板110的表面，是设定成与晶圆W的表面相同高度。
晶圆载台109，是由在与投影光学系统PL的光轴AX垂直的面内将晶圆W二维定位的XY载台、将晶圆W定位于与投影光学系统PL的光轴AX平行的方向(Z方向)的Z载台、使晶圆W微幅旋转的载台、以及使相对Z轴的角度变化来调整晶圆W相对XY平面的倾斜的载台等所构成。于晶圆载台109上面一端安装有L字型的移动镜111，在与移动镜111的镜面对向的位置配置有激光干涉仪112。图1中虽简化图示，但移动镜111是由具有与X轴呈垂直的反射面的平面镜及具有与Y轴呈垂直的反射面的平面镜构成。
又，激光干涉仪112，是由沿X轴将激光束照射于移动镜111的两个X轴用激光干涉仪及沿Y轴将激光束照射于移动镜111的Y轴用激光干涉仪构成，藉由X轴用的一个激光干涉仪及Y轴用的一个激光干涉仪，来测量晶圆载台109的X座标及Y座标。又，藉由X轴用的两个激光干涉仪的差，来测量晶圆载台109在XY平面内的旋转角。
晶圆载台109的二维座标，是藉由激光干涉仪112例如以0.01μm左右的分解能力随时检测，藉由X轴方向及Y轴方向的座标来决定晶圆载台109的载台座标系统(静止座标系统)(x，y)。亦即，激光干涉仪112所测量的晶圆载台109的座标值，是载台座标系统(x，y)上的座标值。
显示藉由激光干涉仪112测量出的X座标、Y座标、以及旋转角的位置测量讯号PDS，输出至主控制系统300。主控制系统300，是根据被供应的位置测量讯号PDS，生成用以控制晶圆载台109位置的控制讯号，输出至马达113。又，主控制系统300，藉由控制是否从未图示光源射出曝光用光、以及控制射出曝光用光时的曝光用光的强度，来控制通过聚光透镜101及投影光学系统PL的曝光用光。
又，曝光装置100，是于投影光学系统PL的侧具备为离轴方式且为FIA(Field Image Alignment)方式(摄影方式)的对准光学系统200(以下称为对准感测器200)。参照图2详细说明对准感测器200。图2是显示对准感测器200的概略构成。
对准感测器200中，发出卤素灯等光源241的宽频照明光(宽频光)，是经由聚光透镜242及波长选择机构243而射入照明视野光阑244。
波长选择机构243，是用以仅使下述光束透射的机构，亦即对涂布于晶圆W的光阻为非感光性的波长区的光束、且是非常适于检测检测对象(对准对象)的标记的波长区的光束。波长选择机构243，例如具有可抽出彼此为互异波长的光的复数个滤波器、以及用以将该复数个滤波器中的任一个配置于光源241所发出的宽频光的光路上的滤波器驱动部。本实施形态中的波长选择机构243，具备分别使波长530～620nm的光束(绿色光)、波长620～710nm的光束(橙色光)、波长710～800nm的光束(红色光)、以及波长530～800nm的光束(白色光)透射的四片滤波器。此外，用于选择波长的滤波器，最好是配置于与光源241共轭且不易产生色不均的位置。又，作为滤波器，并不限于如上述的使既定波长区透射的类型，亦可使用截止既定波长区的类型的滤波器，以复数个波长截止滤波器的组合，来仅抽出既定波长并使其透射。
透射过照明视野光阑244的透射部的照明光DL，经由中继透镜245射入照明孔径光阑246(243)。进一步地，照明光DL透过分光器247及物镜248，而照明包含晶圆W的位置检测对象标记WM的区域等的所欲照明区域。照明视野光阑244，是与晶圆W表面(晶圆标记WM)在实质上共轭(成像关系)，可视照明视野光阑244的透射部的形状、大小来限制在晶圆W上的照明区域。
照明孔径光阑246(263)配置于面(称为照明系统朣面)H1，该面H1是对晶圆表面(晶圆标记WM)为透过物镜248与分光器247来以方学方式进行傅立叶转换的关系。作为照明孔径光阑，是可选择照明孔径光阑246(具有通常的圆形透射部)与照明孔径光阑263(具有图3A所示的环带状透射部263a)的构成。当使用通常的照明状态(亦即通常照明)来对标记进行对准(标记)测量时，是将照明孔径光阑246配置于照明光路上，当使用所谓变形照明(或作为倾斜照明的环带照明)来进行标记测量时，是将照明孔径光阑263配置于照明光路上。要选择孔径光阑246与263中的哪一个，是视晶圆标记WM的段差量或微细度、线宽等来决定。此点由于已记载于特开平8-306609号公报而为公知，因此在此省略详细记述。如图3A所示的照明孔径光阑263，亦可与后述的相位差板264一起使用，藉由使用此等构件而能使对准感测器200发挥相位差显微镜型感测器的功能。此时，照明孔径光阑263的环带状透射部263a，是设定成其像会在后述相位差板264上进入环带状相位差附加部264a内。
在包含晶圆W上的晶圆标记WM的照明区域反射的光束，是射入配置于面(称为成像系统朣面)H2的具有圆形开口部的成像孔径光阑249，该面H2，是透过物镜248与分光器247来和晶圆W表面以方学方式进行傅立叶转换的关系。此外，作为此成像孔径光阑249，是可将具备特开平8-306609号公报中公知的具备环带遮光形状遮光部的成像孔径光阑构成为可插入于成像光路上或从该光路脱离，而可与上述照明孔径光阑263并用来进行暗视野检测。其较佳方式为，若晶圆标记为低段差标记即设定暗视野检测，若晶圆标记为高段差标记则使该成像光阑退离至光路外，并设定成亮视野检测方式。
又，如前所述，当适用如图3A所示的照明孔径光阑263来作为照明孔径光阑时，是接近成像孔径光阑249将相位差板264插入配置于缩像(投光)光路上，来自晶圆W的反射光束，是连同成像孔径光阑249而亦射入相位差板264。此相位差板264，如分别于图3B的侧视图、图3C的仰视图所示，是于圆形玻璃基板底面安装环带状相位差附加部264a者，其在使用时，如前所述，是设定成照明孔径光阑263的环带状透射部263a的像会在相位差板264上进入环带状相位差附加部264a内。
本实施形态中，相位差板264，是设定成对透射过相位差附加部264a的成像光束与透射过除此以外的部分的成像光束赋予+π/2[rad]或-π/2[rad]的相位差。因此，只要以成像光束的波长或中心波长为λ，于相位差附加部264a(或于除此以外的部分)形成折射率n及厚度d可满足式(n-1)d＝λ/4的薄膜即可。
使用图3A所示的照明孔径光阑263、以及图3B及图3C所示的相位差板264来将相位差显微镜型光学系统适用于对准感测器200，藉此即使对极低段差的晶圆标记WM亦能得到高对比检测像。此外，亦可使图3B及图3C所示的相位差附加部264a进一步具备用以减弱透射光束的减光作用。亦即，亦可于相位差附加部264a附加金属薄膜等吸光构件。
通过成像孔径光阑249的光束，是藉由成像透镜250聚光后，透射过分光镜251使晶圆标记WM的像成像于指标板252上。于指标板252上形成有指标标记252a及252b。又，藉由发光二极体(LED)等的光源255、聚光透镜256、指标照明视野光阑257、透镜258等来构成指标板照明系统，来自此指标板照明系统的照明光，是设定成会透过分光镜251仅照明于包含指标标记252a及252b的部分区域。照明孔径光阑244的透射部形状，是设定成不照明包含此等指标标记252a及252b的部分区域而予以遮光。因此，晶圆标记WM的像不会重迭形成于指标标记252a及252b。
来自形成于指标板252上的晶圆标记WM的像的光束、以及来自指标标记252a及252b的光束，是藉由中继透镜253聚光于CCD等摄影元件254上。其结果，晶圆标记WM的像及指标标记252a及252b的像即成像于摄影元件254的摄影面。接着，来自摄影元件254的摄影讯号SV输出至主控制系统300，在主控制系统300算出标记的位置资讯。
其次，说明主控制系统300的构成。图4，是显示主控制系统300的内部构成及与此相关连的构成部分的方块图。此外，图4中，是对与图1所示的构成部相同的构成部赋予同一符号。如图4所示，主控制系统300，具有FIA运算单元301、波形资料记忆装置302、对准资料记忆部303、运算单元304、记忆部305、照射图资料部306、系统控制器307、晶圆载台控制器308、标线片载台控制器309、主聚焦系统320、以及对准聚焦系统330。
波形资料记忆装置302，是储存对准感测器200所检测出的透过FIA运算单元301而供应的摄影讯号(波形资料)SV、以及来自主聚焦系统320及对准聚焦系统330的输出讯号的电路。于波形资料记忆装置302，储存有设于晶圆W上的各种对准标记、以及形成于基准板110(设于晶圆保持具108上)的晶圆基准标记WFM的讯号波形。此外，后述的晶圆W(图6)中，是随着各照射区域而个别形成有一维X标记与Y标记。在此种情形下，X标记及Y标记的波形资料是个别储存于波形资料记忆装置302。此外，标记形状并不限于上述形状，亦可是可二维同时测量的标记。
FIA运算单元301，是视必要情形从波形资料记忆装置302读出波形资料，求出各标记(波形资料)的位置资讯、亦即在载台座标系统(x，y)的座标位置，并将求出的位置资讯输出至对准资料记忆部303。FIA运算单元301，是依据系统控制器307所指定的既定讯号处理算式，进行波形资料的生成或从波形资料检测出座标位置的处理等。
参照图5说明FIA运算单元301的标记位置检测处理例。图5A是显示以对准感测器200的摄影元件254(参照图2)拍摄的X轴方向的位置检测用标记Mx1，图5B是显示所得的摄影讯号波形。如图5A所示，于摄影元件254的摄影视野VSA内，配置有由复数条直线状图案构成的标记Mx1、以及在指标板252(参照图2)上形成为夹着该标记Mx1的指标标记FM1，FM2。摄影元件254，是沿水平扫描线VL电气扫描该等标记Mx1及指标标记FM1，FM2的像。此时，由于仅使用一条扫描线在SN比的观点来看较不利，因此最好是将藉由在摄影视野VSA内的复数条水平扫描线而取得的摄影讯号位准，依水平方向的各像素予以加算平均。其结果，即可得到如图5B所示、于两侧具有分别与指标标记FM1，FM2对应的凹部的摄影讯号，此摄影讯号是透过FIA运算单元301储存于波形资料记忆装置302。
FIA运算单元301，以截剪位准SL2检测该摄影讯号的凹部，求出两凹部的像素上的中心位置。接着，求出以指标标记FM1，FM2为基准时的基准位置x0来作为该等两个凹部中心位置的中心。此外，亦可取代求出指标标记FM1，FM2各中心位置的方式，从指标标记FM1的右边缘位置与指标标记FM2的左边缘位置求出该基准位置x0。
又，如图5B所示，摄影讯号内的与标记Mx1对应的部分的波形，是在与各直线状图案的左边缘及右边缘对应的位置呈凹部。FIA运算单元301，以截剪位准SL检测出与该摄影讯号的标记Mx1对应的凹部，以求出各直线状图案的中心位置后，再平均化各中心位置来算出标记Mx1的测量位置xc。接着，算出先前求出的基准位置x0与标记Mx1的测量位置xc的差Δx(＝x0-xc)。接着，将算出的差Δx，加算于将晶圆标记Mx1定位于图5A的摄影区域VSA内时晶圆载台109的座标位置后所得的值，即作为标记位置资讯供应至对准资料记忆部303。
进行上述处理的FIA运算单元301中，作为可选择的讯号处理条件(对准测量条件)，是有波形分析算式、截剪位准SL1、以及图5B的处理闸宽GX(在像素上的宽度Gx的中心位置与其宽度)等。再者，作为波形分析算式，例如有如特开平4-65603号公报所揭示者，其是在求出各直线状图案的中心位置时，如图5B所示般，与直线状图案的左边缘及右边缘对应的探测器部BS1L，BS2L、以及BS1R，BS2R中，(1)仅使用外探测器部BS1L，BS2R的模式，(2)仅使用内探测器部BS1R，BS2L的模式，以及(3)使用外探测器部BS1L，BS2R及内探测器部BS1R，BS2L的模式。
对准资料记忆部303，是储存在FIA运算单元301检测出的各标记位置资讯。又，是储存在以标线片对准系统106观察透过系统控制器307从标线片对准系统106输入的晶圆基准标记WFM时的座标位置(投影光学系统PL的座标系统的位置资讯)。储存于对准资料记忆部303的各座标位置，是供应至运算单元304，而供进行EGA处理或基线测量处理等。
又，储存于对准资料记忆部303的位置资讯，是视必要情形直接供应至系统控制器307。例如，在根据粗略测量的结果进行晶圆W的定位后进行精密测量的多阶段处理的情形，或形成于晶圆W的标记个别形成为用以测量X轴方向位置资讯的标记与用以测量Y轴方向位置资讯的标记的情形，以及根据测量用以测量X轴方向位置资讯的标记的结果来使晶圆W移动，并测量用以测量Y轴方向位置资讯的标记的情形等，储存于对准资料记忆部303的位置资讯是直接供应至系统控制器307。
于照射图资料记忆部306，储存有属于晶圆W上各照射区域的标记在晶圆W上的座标系统(x，y)的设计上的排列座标值。此等设计上的排列座标值，是供应至运算单元304及系统控制器307。
运算单元304，是进行EGA参数的检测。亦即，根据所测量的座标值及设计上的座标值，藉由最小平方法求出转换参数(用以从在晶圆W上的座标系统(x，y)的设计上的排列座标值求出在载台座标系统(x，y)的计算上的排列座标值)，并将此等转换参数储存于记忆部305。
又，运算单元304，是检测出储存于对准记忆部303的对准感测器200所测量的晶圆基准标记WFM的位置座标、以及藉由标线片对准系统106透过投影光学系统PL所测量的晶圆基准标记WFM的位置座标间的距离，藉此算出对准感测器200的光轴与投影光学系统PL的光轴AX间的距离、亦即基线量。本实施形态中，基线量，是依标记测量时所设定(所使用)的对准测量条件个别测量。又，所检测出的基线量，是与所设定的对准测量条件对应个别储存于记忆部305。
系统控制器307，是使用储存于记忆部305的EGA参数(藉由运算单元304所求出)，从在晶圆W上的座标系统(x，y)的设计上的排列座标值求出在载台座标系统(x，y)的计算上的排列座标值。接着，系统控制器307，即透过晶圆载台控制器308一边监测激光干涉仪112的测量值，一边透过马达113驱动晶圆载台109，以进行晶圆W上各照射区域的定位及对各照射区域的曝光。
又，系统控制器307，是透过标线片载台控制器309一边监测激光干涉仪104的测量值，一边透过马达102驱动标线片载台103，以进行标线片R的位置调整。
其次，说明此种构成的曝光装置100在本发明的处理。曝光装置100，是以高精度检测设于晶圆载台109上(晶圆保持具108上)的晶圆W及晶圆W上所规定的复数个照射区域的位置，将其以高精度定位(对准)于所欲位置，再将形成于标线片R的图案像投影曝光于各照射区域。此处，举第1～第4具体处理例，来说明在该对准处理时测量形成于晶圆上的标记位置的处理、以及与此相关连的用以检测基线量的处理。此外，以下说明的任一处理均是以下述方式实现，亦即曝光装置100的主控制系统300是依照设定于主控制系统300的控制程式来动作，藉此来控制曝光装置100各部。
首先，参照图6说明以曝光装置100进行曝光的晶圆W的照射区域的排列、以及形成于晶圆W的对准标记。图6，是显示晶圆W上的照射区域排列、以及取样照射区域及对准标记的配置的图。如图6所示，于晶圆W上，规定有沿设定于晶圆W上的座标系统(x，y)规则地规定有照射区域ES1，ES2…ESN。于各照射区域ESi(I＝1～N)积层有藉由至此为止的步骤所形成的图案层。又，各照射区域ESi，是于x方向及y方向被既定宽度的直线分割。
于此晶圆W，分离形成有用以测量各照射区域ESi的X轴方向位置的标记(X标记)、以及用以测量Y轴方向位置的标记(Y标记)。亦即，延伸于x方向的直线的与各照射区域ESi接触的范围，形成有用以进行X轴方向的对准的X标记Mxi，延伸于y方向的直线的与各照射区域ESi接触的范围，形成有用以进行Y轴方向的对准的Y标记Myi。此外，本实施形态中的各标记Mxi及Myi，是如图5所示，分别于x方向及y方向相距既定间距排列有复数条直线图案的标记。
又，晶圆W中，X标记与Y标记，是藉由对准感测器200测量标记时的测量条件相异者。此种状态虽会因各种要因而产生，但本实施形态中，作为一例，是假设为例如专利2591746号公报或特开平7-249558号公报等所示的状况，亦即在为了对次层进行重迭曝光、而须横跨形成于晶圆上的复数层(多层)进行对准时，例如Y方向的对准是对前一层(作为基准)进行，而X方向的对准则是对前两层(作为基准)进行。更具体而言，Y方向的定位，是对晶圆W已形成的图案层中形成于最表层的图案(标记)进行，而X方向的对准则是对形成于最表层的下层的图案(标记)进行。因此，在对准测量时观察X标记时，是从晶圆W上面透过形成有Y标记的最表层，来观察形成于该最表层的下层的X标记。因此，用以适切测量X标记的对准测量条件(照明条件、光学条件、讯号处理算式等)，是与用以适切测量Y标记的对准测量条件不同。
此外，图6中附有斜线的照射区域SA1～SA4，是显示对晶圆W适用EGA时的取样照射区域，将在后述的各处理例的说明时予以参照。
以下，举第1～第4具体处理例，来说明以此种晶圆W为处理对象的曝光装置100在本发明的处理。
[第1处理例]
参照图7说明作为曝光装置100的第1处理例的、藉由EGA方式检测前述的晶圆W的各照射区域位置的处理。据此，首先，是从晶圆W的照射区域ES1～ESN中，选择既定复数个(三个以上)的照射区域来作为取样照射区域，测量各取样照射区域在载台座标系统(x，y)上的座标位置。本实施形态中，例如是选择图6中施有斜线的四个照射区域SA1～SA4。接着，藉由测量分别与此等取样照射区域SA1～SA4接触形成的X标记Mx1～Mx4及My1～My4的位置，来测量各取样照射区域SA1～SA4的位置。
本第1处理例的特点在于，是依序依照射区域来测量标记(X标记、Y标记)，且依各照射区域的测量切换测量条件。首先，主控制系统300的系统控制器307，根据储存于照射图资料部306的照射图，透过晶圆载台控制器308使晶圆载台109移动，以将设于取样照射区域SA1的Y轴方向位置测量用Y标记My1配置于对准感测器200的测量视野内。又，系统控制器307，即观察Y标记My1并加以拍摄，并进一步地控制对准感测器200及主控制系统300内各部的设定，以使其成为最适于测量其位置的对准测量条件(第1条件)(步骤S111)。具体而言，例如，Y标记My1，由于如前所述般是形成于图案层(形成于晶圆W)的最表层的标记，因此观察该标记并不须特别限定观察光(照明光)的波长，只要以宽频白色光观察即可。因此，系统控制器307，是控制波长选择机构243，以在对准感测器200的波长选择机构243选择使波长530～800nm的光束(白色光)透射的滤波器。
主控制系统300(系统控制器307)，是控制照明视野光阑244、照明孔径光阑246、成像孔径光阑249及指标照明视野光阑257，并控制对准感测器200的光学系统的数值孔径N.A.、σ以及照明光量(光源241或255)等，来作为上述对准光的波长以外的对准测量条件。又，主控制系统300(系统控制器307)，其他亦视必要情形(作为对准测量条件(第1条件)之一)进行控制，以使配置于中继透镜245后段的照明孔径光阑，在照明孔径光阑246(具有通常的圆形透射部)与照明孔径光阑263(具有如图3A所示的环带状透射部263a)的间切换配置(照明条件的变更)，或如以上所述般，作为成像孔径光阑，亦可代替光阑249，插入具有环带状遮光部(将来自标记的0次绕射光截止的遮光部)的光阑(未图示)或使其脱离来切换暗视野/亮视野检测方式，或者将相位差板264插入配置于成像孔径光阑249后段的接近成像孔径光阑249的位置，以使对准感测器200发挥相位差显微镜型感测器的功能。
再者，系统控制器307，是控制FIA运算单元301，以使其选择测量Y标记My1最适合的算式，来作为主控制系统300的FIA运算单元301所使用的讯号处理算式(作为对准测量条件之一)。
当测量对像的Y标记My1配置于测量视野内，且对准测量条件设定为测量Y标记My1最适合的条件(第1条件)时，即进行Y标记My1的测量(步骤S112)。亦即，从光源241射出的照明光照射于包含作为测量对象的Y标记My1的被侦测区域，再以摄影元件254将来自被侦测区域的反射光转换成摄影讯号。所拍摄的Y标记My1的摄影讯号，是从对准感测器200转送至主控制系统300，而储存于主控制系统300的波形资料记忆装置302。
在波形资料储存于波形资料记忆装置302后，FIA运算单元301即读出该资料，依据步骤S111所设定的讯号处理条件，亦即使用所选择的既定算式、运算处理及截剪位准等进行讯号处理，从所拍摄的影像检测出标记，再求出其位置。在从摄影讯号检测出Y标记My1后，其位置座标即储存于对准资料记忆部303，对第1取样照射区域SA1的Y标记My1的座标(Y座标)测量即结束。
在对第1取样照射区域SA1的Y标记My1的座标测量结束后，即进行对对第1取样照射区域SA1的X标记Mx1的座标测量。首先，主控制系统300的系统控制器307，是根据储存于照射图资料部306的照射图，并根据作为目前测量对象的Y标记My1的座标与作为次一测量对象的X标记Mx1的座标在设计值上的相对值，以及目前进行测量的Y标记My1的位置资讯，透过晶圆载台控制器308使晶圆载台109移动，以将设于取样照射区域SA1的X轴方向位置测量用X标记Mx1配置于对准感测器200的测量视野内。
又，系统控制器307，即观察X标记Mx1并加以拍摄，并进一步地控制对准感测器200及主控制系统300内各部的设定，以使其成为最适于测量其位置的对准测量条件(是与第1条件相异的第2条件)(步骤S113)。具体而言，例如，X标记Mx1，由于如前所述般是形成于图案层(形成于晶圆W)最表层的下一层的标记，因此作为适切观察该标记的观察光，最好是使用对构成最表层的物质具有高透射率的观察光(照明光)。例如，当此种观察光为红色区的光时，系统控制器307，是控制波长选择机构243，以在对准感测器200的波长选择机构243选择使波长710～800nm的光束(红色光)透射的滤波器。
再者，与上述的拍摄Y标记My1的情形同样地，主控制系统300(系统控制器307)，是视必要情形，分别设定控制光源241及255或各光阑244，246，249及257的控制、照明孔径光阑的选择、相位差板的配置、主控制系统300的FIA运算单元301的讯号处理条件等，以作为对准测量条件(第2条件)之一。
当测量对像的X标记Mx1配置于测量视野内，且测量条件设定为测量X标记Mx1最适合的条件时，即进行X标记Mx1的测量(步骤S114)。亦即，从光源241射出的红色照明光照射于包含作为测量对象的X标记Mx1的被侦测区域，再以摄影元件254将来自被侦测区域的反射光转换成摄影讯号。所拍摄的X标记Mx1的摄影讯号，是从对准感测器200转送至主控制系统300，而储存于主控制系统300的波形资料记忆装置302。
在波形资料储存于波形资料记忆装置302后，FIA运算单元301即读出该资料，依据步骤S113所设定的讯号处理条件，亦即使用所选择的既定算式、运算处理及截剪位准等进行讯号处理，以从所拍摄的影像检测出标记。在从摄影讯号检测出X标记Mx1后，其位置座标即储存于对准资料记忆部303，对此第1标记的X座标测量即结束。
对第1取样照射区域的Y标记My1及X标记Mx1的测量结束后，是以同样方式，进行对第2～第4取样照射区域的Y标记及X标记的位置测量。亦即，例如将作为对准测量条件之一的照明光的波长区切换成宽频白色光(宽频照明)等，设定成测量Y标记的适切测量条件(第1条件)(步骤S121)，并对第2取样照射区域SA2进行Y标记My2的位置测量(步骤S122)。其次，将作为对准测量条件之一的照明光的波长区切换成红色光(红色照明)等，设定成测量X标记的适切测量条件(第2条件)(步骤S123)，并对第2取样照射区域SA2进行X标记Mx2的位置测量(步骤S124)。
进一步地，对第3及第4取样照射区域SA3及SA4亦同样地，例如将作为对准测量条件之一的照明光的波长区切换成宽频白色光(宽频照明)等，设定成测量Y标记的适切测量条件(第1条件)(步骤S131及S141)，并对第3及第4取样照射区域SA3及SA4进行Y标记My3及My4的位置测量(步骤S132及S142)。其次，例如将作为对准测量条件之一的照明光的波长区切换成红色光(红色照明)等，设定成测量X标记的适切测量条件(第2条件)(步骤S133及S143)，并对第3及第4取样照射区域SA3及SA4进行X标记Mx3及Mx4的位置测量(步骤S134及s144)。
藉由反复以上处理，依序对设定于晶圆W上的取样照射区域SA1～SA4测量各标记Mx1，My1，Mx2，My2，Mx3，My3，Mx4，My4，对准标记的位置测量即结束。所测量的座标值，透过主控制系统300的对准资料记忆部303供应至运算单元304。运算单元304，例如使用最小平方法，从标记的设计上的座标值及所测量的座标值求出可满足预先设定的既定EGA计算式的参数。接着，运算单元304，即将所求出的参数及各照射区域ESi的设计上的排列座标值套用于EGA计算式，求出各照射区域ESi的计算上的排列座标值。
其后，根据所求出的排列座标值进行曝光处理。在进行曝光处理时，分别预先求出对准感测器200的测量中心与投影光学系统PL的曝光区域内的基准点的间隔(基线量)。因此，系统控制器307，是根据对运算单元304所算出的排列座标进行基线量的修正而得的计算上座标值，依序进行各照射区域ESi的定位，以使标线片R的图案像曝光。
如此，根据本处理例，即可依据各测量的层(换言之是依各X标记及Y标记，进一步换言之，是在X轴方向的测量与Y轴方向的测量中)切换测量条件，来对各测量对象的标记以最适合条件测量。因此，可适切地拍摄各标记，适切地进行其位置的测量，来以高精度测量位置，因而能进行高精度的对准。
[第2处理例]
曝光装置100的第2处理例，是与前述第1处理例同样地以EGA方式检测晶圆W的各照射区域位置的处理，且为依各层或各标记的种类(依X轴方向及Y轴方向的各对准标记)连续对各照射区域检测对准标记位置的方法，以下对此进行说明。处理对象的晶圆W、照射区域的排列、所选择的取样照射区域及位置检测的标记，均与前述第1实施例相同。
图8，是显示作为第2处理例所示的标记位置测量方法的处理流程的流程图。首先，主控制系统300的系统控制器307，是决定对准感测器200及主控制系统300所使用的对准测量条件(第1条件)并加以设定(步骤S211)，以能对四个取样照射区域SA1～SA4在最好的测量条件下进行Y轴方向的对准标记(Y标记)My1～My4的位置测量。
作为选择(切换)设定的对准测量条件，例如有照明光的光源241及指标板照明光的光源255的发光量。又，尚有照明视野光阑244、照明孔径光阑246、成像孔径光阑249(或上述的具备环带遮光部的成像孔径光阑)及指标照明视野光阑257的光阑状态。藉由控制此等条件，即能设定控制照明条件(通常照明/变形照明)或暗视野/亮视野检测方式、或光学系统的数值孔径N.A.、σ及照明光量等。又，藉由控制在波长选择机构243所使用的滤波器，而能选择照明光(测量光)的波长。又，作为其他对准测量条件，是将照明孔径光阑从具有通常的圆形透射部照明孔径光阑246变更为图3A所示的具有环带状透射部263a的照明孔径光阑263，并进一步地将相位差板264配置于成像孔径光阑249后段的接近成像孔径光阑249的位置，藉此亦能使对准感测器200发挥相位差显微镜型感测器的功能。
又，作为对准感测量条件，亦包含讯号处理条件，且有主控制系统300的FIA运算单元301所使用的波形分析(波形处理)算式或运算单元304所使用的EGA计算模组等讯号处理算式的选择、所选择的各讯号处理算式所使用的各种参数的选择等。
本处理例中，作为对准测量条件(第1条件中的一例)，例如是进行对准感测器200的照明光波长的最佳化。形成于处理对象的晶圆W的Y标记My1～My4，如前所述，是形成于图案层(积层于晶圆W)的最表层的标记，因此观察该标记并不须特别限定观察光(照明光)的波长，只要以宽频白色光观察即可。因此，系统控制器307，是进行波长选择机构243的设定(控制)，以在对准感测器200的波长选择机构243选择使波长530～800nm的光束(白色光)透射的滤波器。
在设定测量条件后，即依序连续进行第1～第4取样照射区域SA1～SA4的Y标记My1～My4的位置测量(Y轴方向的位置测量)(步骤S212～S215)。
首先，主控制系统300的系统控制器307，根据储存于照射图资料部306的照射图，透过晶圆载台控制器308使晶圆载台109移动，以将设于取样照射区域SA1的Y轴方向位置测量用Y标记My1配置于对准感测器200的测量视野内。接着，在Y标记My1配置于测量视野内后，主控制系统300即一边控制对准感测器200的测量条件，一边以最佳测量条件进行Y标记My1的摄影，以进行其位置测量(步骤S212)。
亦即，将光源241射出而通过波长选择机构243及照明视野光阑244等的照明光照射于包含Y标记My1的被侦测区域。接着，来自被侦测区域的反射光，透过成像孔径光阑249及指标板252等而以摄影元件254接收，并进行光电转换而生成摄影讯号。所得的Y标记My1的摄影讯号，是从对准感测器200转送至主控制系统300，储存于主控制系统300的波形资料记忆装置302。
储存于波形资料记忆装置302的摄影讯号，是藉由FIA运算单元301读出，并依据步骤S211所设定的讯号处理条件，亦即依据所设定的处理算式及参数来进行讯号处理。其结果，即从摄影讯号抽出Y标记My1，并检测出其位置。所检测出的Y标记My1的位置资讯(座标值)储存于对准资料记忆部303。藉此，第1取样照射区域SA1的Y标记My1的位置测量处理即结束。
在第1取样照射区域SA1的Y标记My1的位置测量结束后，其次即进行第2取样照射区域SA2的Y标记My2的位置测量(步骤S213)。主控制系统300的系统控制器307，是根据储存于照射图资料部306的照射图，并根据作为目前测量对象的第1取样照射区域SA1的Y标记My1的座标与作为次一测量对象的第2取样照射区域SA2的Y标记My2的座标在设计值上的相对值，以及目前进行测量的第1取样照射区域SA1的Y标记My1的位置资讯，透过晶圆载台控制器308使晶圆载台109移动，以将第2取样照射区域SA2的Y标记My2配置于对准感测器200的测量视野内。
接着，在Y标记My2配置于测量视野内后，主控制系统300即一边控制对准感测器200的测量条件，一边藉由与前述第1取样照射区域SA1的Y标记My1的测量处理同样的处理，进行在最佳测量条件下的Y标记My2的摄影及其位置测量。此时，前一测量对象的标记，由于与此次测量对象的标记相同是用以进行Y轴方向的对准的Y标记，因此可适用同一测量条件来进行测量。亦即，可不改变测量条件，在Y标记My1的其后直接进行Y标记My2的测量。
同样地，在第2取样照射区域SA2的Y标记My2的位置测量结束后，主控制系统300的系统控制器307，是根据储存于照射图资料部306的照射图来将第3取样照射区域SA3的Y标记My3配置于对准感测器200的测量视野内，以进行第3取样照射区域SA3的Y标记My3的位置测量(步骤S214)。然后，在第3取样照射区域SA3的Y标记My3的位置测量结束后，使第4取样照射区域SA4的Y标记My4配置于对准感测器200的测量视野内，以进行第4取样照射区域SA4的Y标记My4的位置测量(步骤S215)。
在第1～第4取样照射区域SA1～SA4的各Y标记My1～My4的位置测量结束后，其次，即进行第1～第4取样照射区域SA1～SA4的各X标记Mx1～Mx4的位置测量。因此，主控制系统300的系统控制器307，即决定最佳对准测量条件(第2条件)并加以设定，以可在最佳测量条件下进行X标记Mx1～Mx4的位置测量(步骤S221)。
本处理例中，与Y标记My1～My4的位置测量时同样地，作为对准测量条件(作为第2条件的一例)，是进行对准感测器200的照明光波长的最佳化。形成于处理对象的晶圆W的X标记Mx1～Mx4，如前所述，是形成于图案层(积层于晶圆W)最表层的下一层的标记，因此为了对此进行适切的观察，最好是使用对构成最表层的物质具有高透射率的观察光(照明光)。此处，此种观察光例如是红色区的光。在此情形下，系统控制器307，是进行波长选择机构243的设定(控制)，以在对准感测器200的波长选择机构243选择使波长710～800nm的光束(红色光)透射的滤波器。
在设定测量条件后，即依序连续进行第1～第4取样照射区域SA1～SA4的X标记Mx1～Mx4的位置测量(X轴方向的位置测量)(步骤S222～S225)。
与Y标记My1的测量时同样地，主控制系统300的系统控制器307，根据储存于照射图资料部306的照射图，透过晶圆载台控制器308使晶圆载台109移动，以将设于取样照射区域SA1的X轴方向位置测量用X标记Mx1配置于对准感测器200的测量视野内。接着，主控制系统300即一边控制对准感测器200的测量条件，一边以最佳测量条件进行X标记My1的摄影，以进行其位置测量(步骤S222)。
亦即，将光源241射出而通过波长选择机构243的红色区滤波器的红色照明光照射于包含X标记Mx1的被侦测区域。接着，来自被侦测区域的反射光，透过成像孔径光阑249及指标板252等而以摄影元件254接收，并进行光电转换而生成摄影讯号。所得的X标记Mx1的摄影讯号，是从对准感测器200转送至主控制系统300，储存于主控制系统300的波形资料记忆装置302。
储存于波形资料记忆装置302的摄影讯号，是藉由FIA运算单元301读出，并依据步骤S221所设定的讯号处理条件，亦即依据所设定的处理算式及参数来进行讯号处理。其结果，即从摄影讯号抽出X标记Mx1，并检测出其位置。所检测出的X标记Mx1的位置资讯(座标值)储存于对准资料记忆部303。藉此，第1取样照射区域SA1的X标记Mx1的位置测量处理即结束。
在对第1取样照射区域SA1的X标记Mx1的位置测量结束后，其次即进行第2取样照射区域SA2的X标记Mx2的位置测量(步骤S223)。主控制系统300的系统控制器307，是根据储存于照射图资料部306的照射图，并根据作为目前测量对象的第1取样照射区域SA1的X标记Mx1的座标与作为次一测量对象的第2取样照射区域SA2的X标记Mx2的座标在设计值上的相对值，以及目前进行测量的第1取样照射区域SA1的X标记Mx1的位置资讯，透过晶圆载台控制器308使晶圆载台109移动，以将第2取样照射区域SA2的X标记Mx2配置于对准感测器200的测量视野内。
接着，在Y标记My2配置于测量视野内后，主控制系统300即一边控制对准感测器200的测量条件，一边藉由与前述第1取样照射区域SA1的X标记Mx1的测量处理同样的处理，进行在最佳测量条件下的X标记Mx2的摄影及其位置测量。此时，前一测量对象的标记，由于与此次测量对象的标记相同是用以进行X轴方向的对准的X标记，因此可适用同一测量条件来进行测量。亦即，可不改变测量条件，在X标记Mx1的其后直接进行X标记Mx2的测量。
同样地，在第2取样照射区域SA2的X标记Mx2的位置测量结束后，主控制系统300的系统控制器307，是根据储存于照射图资料部306的照射图来将第3取样照射区域SA3的X标记Mx3配置于对准感测器200的测量视野内，以进行第3取样照射区域SA3的X标记Mx3的位置测量(步骤S224)。然后，在第3取样照射区域SA3的X标记Mx3的位置测量结束后，使第4取样照射区域SA4的X标记Mx4配置于对准感测器200的测量视野内，以进行第4取样照射区域SA4的X标记Mx4的位置测量(步骤S225)。
藉由反复以上处理，对设定于晶圆W上的取样照射区域SA1～SA4的各标记My1～My4及Mx1～Mx4的位置测量即结束。接着，所测量的座标值，透过主控制系统300的对准资料记忆部303供应至运算单元304。运算单元304，例如使用最小平方法，从标记的设计上的座标值及所测量的座标值求出可满足预先设定的既定EGA计算式的参数。接着，运算单元304，即将所求出的参数及各照射区域ESi的设计上的排列座标值套用于EGA计算式，求出各照射区域ESi的计算上的排列座标值。
接着，根据所求出的排列座标值进行曝光处理。在进行曝光处理时，分别预先求出对准感测器200的测量中心与投影光学系统PL的曝光区域内的基准点的间隔(基线量)。因此，系统控制器307，是根据对运算单元304所算出的排列座标进行基线量的修正而得的计算上座标值，依序进行各照射区域ESi的定位，以于各照射区域使标线片R的图案像曝光。在对一片晶圆W的所有照射区域的曝光结束后，即进行该晶圆W的搬出，对同一批的次一晶圆进行相同的处理。
在本处理例中，亦与第1处理例同样地，可依据各层(换言之是依各X标记及Y标记，进一步换言之，是依各X轴方向的测量与Y轴方向的测量)切换测量条件，来对各测量对象的标记以最适合条件测量。因此，可适切地拍摄各标记，适切地进行其位置的测量，来以高精度测量位置，因而能进行高精度的对准。进一步地，根据本处理例，在设定Y轴方向的(最表层上的)标记的测量条件、或X轴方向的(最表层的下一层上的)标记的测量条件后，即连续进行所有测量照射区域(取样照射区域)的Y标记的测量或X标记的测量。因此，不须如第1处理例般依每一个标记的测量变更测量条件(只要进行一次测量条件的变更动作即可)，能以良好效率依序进行标记的测量。亦即，藉由以上述方法来进行标记测量，即能藉由进行测量条件的最佳化来防止产能降低。
[第3处理例]
以下说明作为曝光装置100的第3处理例的基线量测量处理。用以对晶圆W各照射区域进行曝光的晶圆载台109的位置控制所使用的最终位置资讯，是使用基线量(是对准感测器200的测量视野内的基准位置与投影光学系统的投影视野内的基准位置的差)，将根据对准感测器200的位置测量结果进行EGA所算出的各照射区域位置资讯予以修正后的值。在前述第1处理例及第2处理例中，虽是以依各层(依X轴方向及Y轴方向)使用分别不同的测量条件进行标记的检测及位置测量的方式，来作为本发明的标记测量方法，但最好是使用与对准感测器200所使用的对准测量条件相同的测量条件所测量的基线量，来作为对以上述方式检测出的位置资讯所使用的基线量。亦即，当在对准感测器200中如前所述般于X轴方向及Y轴方向以不同测量条件进行测量时，适用于此的基线量，最好亦以与位置测量时的测量条件相同的条件，依各测量条件分别(依各层、或于X轴方向及Y轴方向各别)予以检测。本处理例，是参照图9说明用以求出上述基线量的处理。
图9，是显示作为第3处理例所示的基线测量的处理流程的流程图。图9的流程图所示的基线测量处理中，首先，是算出Y轴方向的基线量(步骤S311～S313)。藉此，主控制系统300的系统控制器307，是检测出用以适切进行晶圆的各照射区域的Y标记Myi的位置测量的对准测量条件(控制条件)，并设定与此相同的测量条件(步骤S311)。此处，与第1及第2处理例同样地，是决定使用宽频白色光来作为对准感测器200的照明光的主旨的条件，实际切换对准感测器200的照明波长。
其后，进行Y轴方向的基线测量(BCHK：基线检查)(步骤S312)。亦即首先，主控制系统300的系统控制器307，是使晶圆载台109移动，将设于晶圆载台109的基准板110的晶圆基准标记WFM配置于标线片对准系统106的视野内，并测量其Y轴方向的位置资讯。其次，主控制系统300的系统控制器307，是使晶圆载台109移动，将设于晶圆载台109的基准板110的晶圆基准标记WFM配置于对准感测器200的测量视野内。接着，主控制系统300一边控制对准感测器200的测量条件，一边测量晶圆基准标记WFM的Y轴方向位置。此外，此处所使用的晶圆基准标记WFM，亦可是XY两轴共通的标记(二维测量用标记)，或Y轴方向测量用的专用标记(一维测量用标记)。
接着，主控制系统300的系统控制器307，即从所测量出的此等位置资讯，检测出对准感测器200的光轴与投影光学系统PL的光轴AX间在Y方向的距离，作为Y方向的基线量(BCHK量)(步骤S313)。
在Y轴方向的基线量算出结束后，即进行X轴方向的基线量算出(步骤S321～S323)。主控制系统300的系统控制器307，是检测出用以适切进行晶圆的各照射区域的X标记Mxi的位置测量的对准测量条件(控制条件)，并设定与此相同的测量条件(步骤S321)。此处，与第1及第2处理例同样地，是设定使用红色光来作为对准感测器200的照明光的主旨的条件。
其后，进行X轴方向的基线测量(BCHK：基线检查)(步骤S322)。首先，主控制系统300的系统控制器307是使晶圆载台109移动，将设于晶圆载台109的基准板110的晶圆基准标记WFM配置于标线片对准系统106的视野内，测量其X轴方向的位置资讯。其次，主控制系统300的系统控制器307是使晶圆载台109移动，将设于晶圆载台109的基准板110的晶圆基准标记WFM配置于对准感测器200的测量视野内。接着，主控制系统300一边控制对准感测器200的测量条件，一边测量晶圆基准标记WFM的X轴方向位置。此外，此处所使用的晶圆基准标记WFM，亦可是XY两轴共通的标记(二维测量用标记)，或X轴方向测量用的专用标记(一维测量用标记)。
接着，主控制系统300的系统控制器307，即从所测量出的此等位置资讯，检测出对准感测器200的光轴与投影光学系统PL的光轴AX间在X方向的距离，作为X方向的基线量(BCHK量)(步骤S323)。
以此方式测量出的X轴方向及Y轴方向各自的基线量，例如当如前述的第1处理例及第2处理例中在X轴方向及Y轴方向不同的测量条件下进行位置测量时，是用于将在该各方向上对准感测器200所测量的位置资讯转换成座标系统(以投影光学系统PL的光轴AX为基准)的位置资讯。
如此，以与X轴方向及Y轴方向的各测量条件对应的条件个别测量基线量，并个别保持，藉此即可对在各轴方向的标记位置测量结果适切地进行位置座标值的转换(修正)，抑制所谓基线错误的类的误差。因此，能进行高精度的对准。
[第4处理例]
如前述的第1及第2处理例，在一连串对准处理的途中切换测量条件时，当该测量条件的切换内容例如为波长选择机构243的滤波器切换、或相位差板264的移动的类伴随光学性或机械性(机械式)的移动时，基线量等有可能会随着此切换而产生误差。为了对应此种状态，只要于每次进行测量条件的切换时，即使是批量内的处理亦执行基线测量即可。第4处理例，是说明一边适当进行基线测量，一边藉由EGA方式检测晶圆W的各照射区域位置的处理。
图10，是显示作为第4处理例所示的标记位置测量方法的处理流程的流程图。此处理，基本上与前述第2处理例所示的处理例(图8)相同。在第4处理例所示的处理中与第2处理例的相异点，是在改变对准测量条件时，在其后会重新测量所使用的基线量。具体而言，是追加再次测量Y轴方向的基线量的步骤(步骤S412)与再次测量X轴方向的基线量的步骤(步骤S422)。步骤S412，是在步骤S411中所设定的对准条件(第1条件)下测量基线量，步骤S422，则是在步骤S421中所设定的对准条件(第2条件)下测量基线量。基线量的测量方法，由于是如已参照图9所述者相同，而其他步骤则与已参照图8所述者相同，因此省略此处的说明。
如此，藉由在每次改变对准感测器200的测量条件时进行基线测量，即使因测量条件的切换而使基线等产生些微变动，亦能立刻因应此状况，其结果即能以高精度测量标记位置，进行高精度的对准。
此外，本实施形态，是为容易理解本发明所记载者，并非对本发明作任何限定。本实施形态所揭示的各要素，亦包含属于本发明的技术范围的所有设计变更或均等物，或可进行任意的适切的各种改变。
例如，曝光装置100的构成、对准感测器200的构成、主控制系统300的构成，并不限于分别于图1、图2、及图4所示的构成。
又，本实施形态中，作为对准系统200，虽说明使用离轴方式的FIA系统(成像式的对准感测器)的情形，但并不限于此，亦可使任一方式的检测系统。亦即，亦可为TTR(Through The Reticle)方式、TTL(Through The Lens)方式、或离轴方式的任一方式，进一步地除了检测方式为FIA系统等所采用的成像方式(影像处理方式)以外，例如亦可是检测绕射光或散射光的方式等。例如是以同调光束大致垂直照射晶圆上的对准标记后，使该标记所产生的同次数的绕射光(±1次、±2次、…、±n次绕射光)彼此干涉来检测的对准系统。此时，亦可是依各次数独立检测绕射光，使用至少1个次数的检测结果，亦能将波长相异的复数个同调光束照射于对准标记，然后再依各波长使各次数的绕射光彼此干涉来加以检测。
又，本发明，如前述各实施形态所示，并不限于步进扫描方式的曝光装置，其他亦可完全同样地适用于各种方式的曝光装置，如步进重复方式或近接方式的曝光装置(X线曝光装置等)。又，曝光装置所使用的曝光用照明光(能量束)并不限于紫外光，亦可是X线(包含EUV光)、电子束、或离子束等的荷电粒子线等。又，亦可是用于制造DNA晶片、光罩或标线片等的曝光装置。
本揭示，是与2004年4月23日所提出的日本专利申请案第2004-128536号所含主题相关连，将其所有揭示明确地置入此处来作为参照事项。

Claims (14)

1.一种测量方法，是使用测量系统，来测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，包含：
第1步骤，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量系统的测量条件设定成第1条件；
第2步骤，是在该第1条件下测量该既定基板上的所有该第1标记后，将该测量条件从该第1条件切换设定成第2条件；以及
第3步骤，是在该第2条件下，测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的所有该复数个第2标记。
2.一种测量方法，是使用测量系统，来测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，包含：
第1步骤，是在测量该既定基板上的该第1标记时，将该测量系统的测量条件设定成第1条件；
第2步骤，是在测量该既定基板上的该第2标记时，将该测量系统的测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件；以及
第3步骤，是依该第1条件及该第2条件分别测量基线量，该基线量，是该测量系统的测量时的基准位置、以及用以规定在对该基板进行所欲处理的处理系统施以该处理时的位置的基准位置间的间隔。
3.根据权利要求2的测量方法，其特征在于其中该第3步骤中依各该测量条件的该基线量的测量，是在每次切换该测量条件时执行；
根据在该设定的测量条件下的各测量结果、以及分别与该设定的测量条件对应的该基线量，算出在该处理系统进行该处理时该基板的目标移动位置。
4.根据权利要求1至3中任一项的测量方法，其特征在于其中该测量条件，包含照明该标记的照明射束的照明条件、接收被该照明射束照明的标记所产生的射束时的受光条件、以及对接收该标记所产生的射束而得的光电转换讯号进行处理时的讯号处理条件中的至少一个条件。
5.根据权利要求4的测量方法，其特征在于其中该测量系统，具备将该照明射束照射于该标记上的照明光学系统、以及接收该标记所产生的射束的受光光学系统；
该照明条件，包含该照明射束的波长、光量、以及该照明光学系统的NA或σ的至少一个；
该受光条件，包含于该受光光学系统的光路内配置相位赋予构件的状态、以及使该相位赋予构件退离至该光路外的状态，该相位赋予构件，是对该标记所产生的既定次数的绕射射束赋予既定相位差。
6.一种测量方法，是使用测量系统，来测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，该测量系统，具备用以将照明射束照射于该标记上的照明光学系统与用以接收来自该标记的射束的受光光学系统，其特征在于：
该测量系统，是包含该照明射束的光量、该照明光学系统的NA或σ、相位赋予构件对该受光光学系统光路内的插入或退离、以及对接收该标记所产生的射束而得的光电转换讯号进行处理时的讯号处理条件中的至少一个，来作为可在测量该标记时改变的测量条件，该相位赋予构件，是对该标记所产生的既定次数的绕射射束赋予既定相位差；
在测量该既定基板上的该第1标记时，将该测量系统的该测量条件设定成第1条件；
在测量该既定基板上的该第2标记时，将该测量系统的该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件。
7.根据权利要求1至6中任一项的测量方法，其特征在于其中该第1标记，是形成于积层在该基板上的第1层上的标记；
该第2标记，是形成于积层在该基板上、且与该第1层相异的第2层上的标记。
8.根据权利要求1至7中任一项的测量方法，其特征在于其中该第1标记，是为了测定该基板在二维平面内的既定方向上的位置所形成的标记；
该第2标记，是为了测定该基板在与该二维平面内的该既定方向正交的方向上的位置所形成的标记。
9.一种曝光方法，是用以将形成于光罩上的图案转印至基板上，其特征在于：
包含下述步骤，亦即对该光罩或该基板的任一者，藉由权利要求1至8中任一项的测量方法来测量形成于该光罩或该基板的标记位置，并根据该测量结果进行该光罩或该基板的定位。
10.一种测量装置，其特征在于：
藉由权利要求1至8中任一项的测量方法来测量物体上的测量对象。
11.一种测量装置，是测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，具有：
条件设定机构，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量装置的测量条件设定成第1条件，在测量该复数个第2标记时，则将该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件；以及
控制机构，是控制该条件设定机构，以使其在该第1条件下测量该既定基板上的所有该第1标记后，将该测量条件从该第1条件切换设定成第2条件。
12.一种测量装置，是测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记，其特征在于，具有：
条件设定机构，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量装置的测量条件设定成第1条件，在测量该复数个第2标记时，则将该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件；以及
保持装置，是依该设定的测量条件分别保持基线量，该基线量，是该测量装置的测量时的基准位置、以及用以规定在对该基板进行所欲处理的处理装置施以该处理时的位置的基准位置间的间隔。
13.一种测量装置，是测量形成于既定基板上且作为被测量对象的复数个第1标记、以及与该第1标记相异的复数个第2标记的装置，且具备用以将照明射束照射于该标记上的照明光学系统与用以接收来自该标记的射束的受光光学系统，其特征在于：
包含该照明射束的光量、该照明光学系统的NA或σ、相位赋予构件对该受光光学系统光路内的插入或退离、以及对接收该标记所产生的射束而得的光电转换讯号进行处理时的讯号处理条件中的至少一个，来作为可在测量该标记时改变的该测量装置的测量条件，该相位赋予构件，是对该标记所产生的既定次数的绕射射束赋予既定相位差；
且具有条件设定机构，是在测量该既定基板上作为该被测量对象的该标记中的该复数个第1标记时，将该测量装置的测量条件设定成第1条件，在测量该复数个第2标记时，则将该测量条件设定成与该第1条件相异的第2条件。
14.一种曝光装置，是用以将形成于光罩上的图案转印至基板上，其特征在于：
具有定位装置，该定位装置是对该光罩或该基板的任一者，使用权利要求10至13中任一项的测量装置来测量形成于该光罩或该基板的标记位置，并根据该测量结果进行该光罩或该基板的定位。
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