專利名稱：曝光裝置及曝光方法、以及元件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于非常適合用在制造半導(dǎo)體元件等電子元件時的微影制程中測量形成于光罩或基板的標(biāo)記位置的測量方法及測量裝置、以及藉由該測量方法來測量形成于光罩或基板的標(biāo)記位置以進(jìn)行曝光的曝光方法及曝光裝置。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體元件、液晶顯示元件、CCD等攝影元件、電漿顯示器元件、薄膜磁頭等電子元件時，是使用曝光裝置，將形成于光罩或標(biāo)線片(以下總稱為標(biāo)線片)的微細(xì)圖案像投影曝光至涂布有光阻等感光劑的半導(dǎo)體晶圓或玻璃板等基板(以下稱為晶圓)上。此時，須以高精度定位(對準(zhǔn))標(biāo)線片與晶圓，以將標(biāo)線片的圖案高精度重迭于晶圓上的圖案。近年來，圖案的微細(xì)化或高積體度化急速進(jìn)展，使此種曝光裝置被要求較以往更高的曝光精度。因此，對對準(zhǔn)的精度要求亦更為嚴(yán)格，被期望有更高精度的對準(zhǔn)。
以往，晶圓的位置測量，是藉由測量形成于晶圓上的位置對準(zhǔn)標(biāo)記(對準(zhǔn)標(biāo)記)的位置來予以進(jìn)行。作為此種測量對準(zhǔn)標(biāo)記位置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，例如有一種FIA(Field Image Alignment)系統(tǒng)的離軸對準(zhǔn)感測器等，其使用以鹵素?zé)舻葹楣庠吹牟ㄩL帶寬較寬的光照射標(biāo)記，以CCD攝影機等拍攝其反射光，并對所得的對準(zhǔn)標(biāo)記的影像資料進(jìn)行影像處理來測量標(biāo)記位置。藉由此FIA系統(tǒng)的對準(zhǔn)感測器，即較不易受到光阻層的薄膜干涉的影響，即使是鋁標(biāo)記或非對稱標(biāo)記亦可以高精度檢測出位置。又，亦已揭示有可藉由選擇檢測光的波長來以高對比拍攝標(biāo)記的方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)、或藉由強化檢測光的變化而即使使用來自段差少的標(biāo)記的反射光亦可以高精度檢測出其位置的方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)等，為了進(jìn)行更高精度的對準(zhǔn)，是已提出有各種方法。
此外，例如進(jìn)行晶圓或照射區(qū)域的定位時，是對同一晶圓上的既定復(fù)數(shù)個標(biāo)記分別測量其X軸方向及Y軸方向的位置，并據(jù)此來進(jìn)行例如EGA運算，以在最后得到作為控制對象的位置資訊。亦即，一連串對準(zhǔn)處理(標(biāo)記測量處理)中，一般大多是進(jìn)行復(fù)數(shù)個位置測量處理(對復(fù)數(shù)個標(biāo)記進(jìn)行的測量步驟)。然而，習(xí)知的對準(zhǔn)測量方法，是在對同一晶圓的一連串對準(zhǔn)測量處理中，對復(fù)數(shù)個測量對象(標(biāo)記)僅適用預(yù)先設(shè)定的單一測量條件來進(jìn)行測量處理。亦即，并未依各測量對象設(shè)定適切的測量條件來進(jìn)行位置測量等。
更具體而言，例如在復(fù)數(shù)個標(biāo)記形成于晶圓上的互異層(LAYER)時、或各測量軸方向所須的測量精度(對準(zhǔn)精度)不同時等，即有可能有各測量對象(標(biāo)記)所最適合的測量條件相異的情形。然而，以往的測量方法，由于在一連串測量處理中僅以單一測量條件進(jìn)行測量，因此并不一定能針對各測量對象(標(biāo)記)分別以最佳條件進(jìn)行測量。假設(shè)，當(dāng)欲依各測量對象改變測量條件時，即有產(chǎn)能顯著惡化、或基線量變動而帶給測量精度不良影響等問題，實質(zhì)上無法進(jìn)行在上述條件下的測量。
專利文獻(xiàn)1日本特開2002-170757號公報專利文獻(xiàn)2日本特開平9-134863號公報發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的，是提供能依各測量對象設(shè)定最佳測量條件來進(jìn)行測量、且亦不會使測量產(chǎn)能降低的能以高速進(jìn)行高精度測量的測量方法及測量裝置。又，本發(fā)明的另一目的，是藉由上述測量方法來進(jìn)行晶圓或標(biāo)線片的定位，藉此提供能以高精度進(jìn)行曝光處理的曝光方法及曝光裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第1觀點，提供一種測量方法，是使用測量系統(tǒng)，來測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，包含第1步驟(S211，S411)，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的測量條件設(shè)定成第1條件；第2步驟(S221，S421)，是在該第1條件下測量(S212～S215，S413～S416)該既定基板上的所有該第1標(biāo)記后，將該測量條件從該第1條件切換設(shè)定成第2條件；以及第3步驟(S222～S225，S423～S426)，是在該第2條件下，測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的所有該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記。
根據(jù)本發(fā)明的第2觀點，提供一種測量方法，是使用測量系統(tǒng)，來測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，包含第1步驟(S311，S411)，是在測量該既定基板上的該第1標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的測量條件設(shè)定成第1條件；第2步驟(S321，S421)，是在測量該既定基板上的該第2標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件；以及第3步驟(S312，S322，S412，S422)，是依該第1條件及該第2條件分別測量基線量，該基線量，是該測量系統(tǒng)的測量時的基準(zhǔn)位置、以及用以規(guī)定在對該基板進(jìn)行所欲處理的處理系統(tǒng)施以該處理時的位置的基準(zhǔn)位置間的間隔。
根據(jù)本發(fā)明的第3觀點，提供一種測量方法，是使用測量系統(tǒng)，來測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，該測量系統(tǒng)，具備用以將照明射束照射于該標(biāo)記上的照明光學(xué)系統(tǒng)與用以接收來自該標(biāo)記的射束的受光光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該測量系統(tǒng)，是包含該照明射束的光量、該照明光學(xué)系統(tǒng)的NA或σ、相位賦予構(gòu)件對該受光光學(xué)系統(tǒng)光路內(nèi)的插入或退離、以及對接收該標(biāo)記所產(chǎn)生的射束而得的光電轉(zhuǎn)換訊號進(jìn)行處理時的訊號處理條件中的至少一個，來作為可在測量該標(biāo)記時改變的測量條件，該相位賦予構(gòu)件，是對該標(biāo)記所產(chǎn)生的既定次數(shù)的繞射射束賦予既定相位差；在測量該既定基板上的該第1標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的該測量條件設(shè)定成第1條件(S111)；在測量該既定基板上的該第2標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件(S113)。
根據(jù)本發(fā)明的第4觀點，提供一種曝光方法，是用以將形成于光罩上的圖案轉(zhuǎn)印至基板上，其特征在于包含下述步驟，亦即對該光罩或該基板的任一者，藉由上述第1～第3觀點的任一項的測量方法來測量形成于該光罩或該基板的標(biāo)記位置，并根據(jù)該測量結(jié)果進(jìn)行該光罩或該基板的定位。
根據(jù)本發(fā)明的第5觀點，提供一種測量裝置，其特征在于藉由上述第1～第3的任一項的測量方法來測量物體上的測量對象。
根據(jù)本發(fā)明的第6觀點，提供一種測量裝置，是測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，具有條件設(shè)定機構(gòu)，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量裝置的測量條件設(shè)定成第1條件，在測量該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記時，則將該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件；以及控制機構(gòu)，是控制該條件設(shè)定機構(gòu)，以使其在該第1條件下測量該既定基板上的所有該第1標(biāo)記后，將該測量條件從該第1條件切換設(shè)定成第2條件。
根據(jù)本發(fā)明的第7觀點，提供一種測量裝置，是測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，具有條件設(shè)定機構(gòu)，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量裝置的測量條件設(shè)定成第1條件，在測量該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記時，則將該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件；以及保持裝置(記憶體305)，是依該設(shè)定的測量條件分別保持基線量，該基線量，是該測量裝置的測量時的基準(zhǔn)位置、以及用以規(guī)定在對該基板進(jìn)行所欲處理的處理裝置施以該處理時的位置的基準(zhǔn)位置間的間隔。
根據(jù)本發(fā)明的第8觀點，提供一種測量裝置，是測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記的裝置，且具備用以將照明射束照射于該標(biāo)記上的照明光學(xué)系統(tǒng)與用以接收來自該標(biāo)記的射束的受光光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包含該照明射束的光量、該照明光學(xué)系統(tǒng)的NA或σ、相位賦予構(gòu)件對該受光光學(xué)系統(tǒng)光路內(nèi)的插入或退離、以及對接收該標(biāo)記所產(chǎn)生的射束而得的光電轉(zhuǎn)換訊號進(jìn)行處理時的訊號處理條件中的至少一個，來作為可在測量該標(biāo)記時改變的該測量裝置的測量條件，該相位賦予構(gòu)件，是對該標(biāo)記所產(chǎn)生的既定次數(shù)的繞射射束賦予既定相位差；且具有條件設(shè)定機構(gòu)，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量裝置的測量條件設(shè)定成第1條件，在測量該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記時，則將該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件。
根據(jù)本發(fā)明的第9觀點，提供一種曝光裝置，是用以將形成于光罩上的圖案轉(zhuǎn)印至基板上，其特征在于具有定位裝置，該定位裝置是對該光罩或該基板的任一者，使用上述第5～第8觀點中任一項的測量裝置來測量形成于該光罩或該基板的標(biāo)記位置，并根據(jù)該測量結(jié)果進(jìn)行該光罩或該基板的定位。
根據(jù)本發(fā)明的測量方法或測量裝置，能依各測量對象設(shè)定最佳測量條件且亦可在不使測量產(chǎn)能降低的狀態(tài)下進(jìn)行測量，藉此能以高速進(jìn)行高精度測量。又，根據(jù)本發(fā)明的曝光方法或曝光裝置，由于是使用本發(fā)明的測量方法或測量裝置來進(jìn)行晶圓或標(biāo)線片的定位，因此能以高速且高精度進(jìn)行曝光處理。


圖1是顯示本發(fā)明一實施形態(tài)的曝光裝置構(gòu)成的圖。
圖2是顯示圖1所示的曝光裝置的對準(zhǔn)感測器構(gòu)成的圖。
圖3A是用以說明圖2所示的對準(zhǔn)感測器所具備的照明孔徑光闌的圖。
圖3B是用以說明圖2所示的對準(zhǔn)感測器所具備的相位差板的側(cè)視圖。
圖3C是用以說明圖2所示的對準(zhǔn)感測器所具備的相位差板的仰視圖。
圖4是顯示圖1所示的曝光裝置的主控制系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
圖5A是顯示以圖2所示的對準(zhǔn)感測器的攝影元件拍攝的晶圓標(biāo)記的圖。
圖5B是顯示以圖2所示的對準(zhǔn)感測器的攝影元件拍攝圖5A所示的晶圓標(biāo)記時的訊號波形的圖。
圖6是用以說明晶圓中的照射排列、以及取樣照射區(qū)域及對準(zhǔn)標(biāo)記的配置的圖。
圖7是依各軸方向改變測量條件的測量處理流程的圖。
圖8是依各軸方向改變測量條件、且依各軸方向連續(xù)測量標(biāo)記位置的處理流程的圖。
圖9是依各軸方向進(jìn)行基線測量的處理流程的圖。
圖10是每次改變測量條件時再次測量基線的處理流程的圖。
100曝光裝置101聚光透鏡102，113馬達(dá) 103標(biāo)線片載臺104，112激光干涉儀 105，111移動鏡106A，106B標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng) 108晶圓保持具109晶圓載臺110基準(zhǔn)板200對準(zhǔn)感測器 241，255光源242，256聚光透鏡 243波長選擇機構(gòu)244照明視野光闌245中繼透鏡246，263照明孔徑光闌 247分光器248物鏡249成像孔徑光闌250成像透鏡251分光鏡252指標(biāo)板 252a，252b指標(biāo)標(biāo)記253中繼透鏡254攝影元件257照明視野光闌258透鏡263a環(huán)帶狀透射部 264相位差板264a環(huán)帶狀相位差附加部 300主控制系統(tǒng)301FIA運算單元 302波形資料記憶裝置303對準(zhǔn)資料記憶部 304運算單元305記憶部 306照射圖資料部307系統(tǒng)控制器 308晶圓載臺控制器309標(biāo)線片載臺控制器320主聚焦系統(tǒng)330對準(zhǔn)聚焦系統(tǒng)AX光軸BS1L，BS2R外探測器部 BS1R，BS2L內(nèi)探測器部DL照明光 EL曝光用光ES1，ES2，ES3，ESN照射區(qū)域 FM1，F(xiàn)M2指標(biāo)標(biāo)記GX處理閘寬 H1，H2面Mx1，My2標(biāo)記 PA圖案區(qū)域PDS位置測量訊號R標(biāo)線片SA1，SA2，SA3，SA4取樣照射區(qū)域 SL1，SL2截剪位準(zhǔn)SV攝影訊號 VL水平掃描線VSA攝影視野W晶圓WM晶圓標(biāo)記
具體實施例方式
參照圖1～圖10說明本發(fā)明一實施形態(tài)的曝光裝置。圖1是顯示本實施形態(tài)的曝光裝置100概略構(gòu)成的圖。此外，以下說明中，是根據(jù)圖1中所示的XYZ正交座標(biāo)系統(tǒng)說明各構(gòu)成部及該等的位置關(guān)系等。此XYZ正交座標(biāo)系統(tǒng)中，是將X軸及Z軸設(shè)定成平行于紙面，將Y軸設(shè)定成垂直于紙面。此外，實際空間中，XY平面為與水平面平行的面，Z軸方向為垂直方向。圖1所示的曝光裝置100中，從未圖示的照明光學(xué)系統(tǒng)射出的曝光用光EL，是透過聚光透鏡101以均一照度分布照射形成于標(biāo)線片R的圖案區(qū)域PA。作為曝光用光EL，是使用例如g線(波長436nm)、i線(波長365nm)、KrF準(zhǔn)分子激光(波長248nm)、ArF準(zhǔn)分子激光(波長193nm)或F2激光(波長157nm)等。
標(biāo)線片R，是裝載于標(biāo)線片載臺103上。標(biāo)線片載臺103，是設(shè)置成可藉由馬達(dá)102微動于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX的方向，且可在與該光軸AX垂直的面內(nèi)進(jìn)行二維移動及微幅旋轉(zhuǎn)。于標(biāo)線片載臺103端部固定有用以反射來自激光干涉儀104的激光束的移動鏡105，標(biāo)線片載臺103的二維位置，是藉由激光干涉儀104例如以0.01μm左右的分解能力隨時檢測。
于標(biāo)線片R上方配置有標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106A及106B(以下總稱為標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106)。標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106，是用以檢測形成于標(biāo)線片R外周附近的至少兩個十字型對準(zhǔn)標(biāo)記。根據(jù)來自標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106的測量訊號使標(biāo)線片載臺103微動，藉此將標(biāo)線片R定位成圖案區(qū)域PA的中心點與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX一致。
透射過標(biāo)線片R的圖案區(qū)域PA的曝光用光EL，是透過例如兩側(cè)(單側(cè)亦可)遠(yuǎn)心的投影光學(xué)系統(tǒng)PL而投影于晶圓(基板)W上的各照射區(qū)域。投影光學(xué)系統(tǒng)PL，是對曝光用光EL的波長進(jìn)行最佳的像差修正，根據(jù)該波長使標(biāo)線片R與晶圓W彼此共軛。此外，投影光學(xué)系統(tǒng)PL具有復(fù)數(shù)個透鏡等的光學(xué)元件，作為該光學(xué)元件的材料，可視曝光用光EL的波長從石英、螢石等的光學(xué)材料來選擇。
晶圓W透過晶圓保持具108裝載于晶圓載臺109上。于晶圓保持具108上設(shè)有基準(zhǔn)板110。于此基準(zhǔn)板110，形成有基線測量等所使用的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記(wafer fiducial mark)。又，基準(zhǔn)板110的表面，是設(shè)定成與晶圓W的表面相同高度。
晶圓載臺109，是由在與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX垂直的面內(nèi)將晶圓W二維定位的XY載臺、將晶圓W定位于與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX平行的方向(Z方向)的Z載臺、使晶圓W微幅旋轉(zhuǎn)的載臺、以及使相對Z軸的角度變化來調(diào)整晶圓W相對XY平面的傾斜的載臺等所構(gòu)成。于晶圓載臺109上面一端安裝有L字型的移動鏡111，在與移動鏡111的鏡面對向的位置配置有激光干涉儀112。圖1中雖簡化圖示，但移動鏡111是由具有與X軸呈垂直的反射面的平面鏡及具有與Y軸呈垂直的反射面的平面鏡構(gòu)成。
又，激光干涉儀112，是由沿X軸將激光束照射于移動鏡111的兩個X軸用激光干涉儀及沿Y軸將激光束照射于移動鏡111的Y軸用激光干涉儀構(gòu)成，藉由X軸用的一個激光干涉儀及Y軸用的一個激光干涉儀，來測量晶圓載臺109的X座標(biāo)及Y座標(biāo)。又，藉由X軸用的兩個激光干涉儀的差，來測量晶圓載臺109在XY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角。
晶圓載臺109的二維座標(biāo)，是藉由激光干涉儀112例如以0.01μm左右的分解能力隨時檢測，藉由X軸方向及Y軸方向的座標(biāo)來決定晶圓載臺109的載臺座標(biāo)系統(tǒng)(靜止座標(biāo)系統(tǒng))(x，y)。亦即，激光干涉儀112所測量的晶圓載臺109的座標(biāo)值，是載臺座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)上的座標(biāo)值。
顯示藉由激光干涉儀112測量出的X座標(biāo)、Y座標(biāo)、以及旋轉(zhuǎn)角的位置測量訊號PDS，輸出至主控制系統(tǒng)300。主控制系統(tǒng)300，是根據(jù)被供應(yīng)的位置測量訊號PDS，生成用以控制晶圓載臺109位置的控制訊號，輸出至馬達(dá)113。又，主控制系統(tǒng)300，藉由控制是否從未圖示光源射出曝光用光、以及控制射出曝光用光時的曝光用光的強度，來控制通過聚光透鏡101及投影光學(xué)系統(tǒng)PL的曝光用光。
又，曝光裝置100，是于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的側(cè)具備為離軸方式且為FIA(Field Image Alignment)方式(攝影方式)的對準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)200(以下稱為對準(zhǔn)感測器200)。參照圖2詳細(xì)說明對準(zhǔn)感測器200。圖2是顯示對準(zhǔn)感測器200的概略構(gòu)成。
對準(zhǔn)感測器200中，發(fā)出鹵素?zé)舻裙庠?41的寬頻照明光(寬頻光)，是經(jīng)由聚光透鏡242及波長選擇機構(gòu)243而射入照明視野光闌244。
波長選擇機構(gòu)243，是用以僅使下述光束透射的機構(gòu)，亦即對涂布于晶圓W的光阻為非感光性的波長區(qū)的光束、且是非常適于檢測檢測對象(對準(zhǔn)對象)的標(biāo)記的波長區(qū)的光束。波長選擇機構(gòu)243，例如具有可抽出彼此為互異波長的光的復(fù)數(shù)個濾波器、以及用以將該復(fù)數(shù)個濾波器中的任一個配置于光源241所發(fā)出的寬頻光的光路上的濾波器驅(qū)動部。本實施形態(tài)中的波長選擇機構(gòu)243，具備分別使波長530～620nm的光束(綠色光)、波長620～710nm的光束(橙色光)、波長710～800nm的光束(紅色光)、以及波長530～800nm的光束(白色光)透射的四片濾波器。此外，用于選擇波長的濾波器，最好是配置于與光源241共軛且不易產(chǎn)生色不均的位置。又，作為濾波器，并不限于如上述的使既定波長區(qū)透射的類型，亦可使用截止既定波長區(qū)的類型的濾波器，以復(fù)數(shù)個波長截止濾波器的組合，來僅抽出既定波長并使其透射。
透射過照明視野光闌244的透射部的照明光DL，經(jīng)由中繼透鏡245射入照明孔徑光闌246(243)。進(jìn)一步地，照明光DL透過分光器247及物鏡248，而照明包含晶圓W的位置檢測對象標(biāo)記WM的區(qū)域等的所欲照明區(qū)域。照明視野光闌244，是與晶圓W表面(晶圓標(biāo)記WM)在實質(zhì)上共軛(成像關(guān)系)，可視照明視野光闌244的透射部的形狀、大小來限制在晶圓W上的照明區(qū)域。
照明孔徑光闌246(263)配置于面(稱為照明系統(tǒng)朣面)H1，該面H1是對晶圓表面(晶圓標(biāo)記WM)為透過物鏡248與分光器247來以方學(xué)方式進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換的關(guān)系。作為照明孔徑光闌，是可選擇照明孔徑光闌246(具有通常的圓形透射部)與照明孔徑光闌263(具有圖3A所示的環(huán)帶狀透射部263a)的構(gòu)成。當(dāng)使用通常的照明狀態(tài)(亦即通常照明)來對標(biāo)記進(jìn)行對準(zhǔn)(標(biāo)記)測量時，是將照明孔徑光闌246配置于照明光路上，當(dāng)使用所謂變形照明(或作為傾斜照明的環(huán)帶照明)來進(jìn)行標(biāo)記測量時，是將照明孔徑光闌263配置于照明光路上。要選擇孔徑光闌246與263中的哪一個，是視晶圓標(biāo)記WM的段差量或微細(xì)度、線寬等來決定。此點由于已記載于特開平8-306609號公報而為公知，因此在此省略詳細(xì)記述。如圖3A所示的照明孔徑光闌263，亦可與后述的相位差板264一起使用，藉由使用此等構(gòu)件而能使對準(zhǔn)感測器200發(fā)揮相位差顯微鏡型感測器的功能。此時，照明孔徑光闌263的環(huán)帶狀透射部263a，是設(shè)定成其像會在后述相位差板264上進(jìn)入環(huán)帶狀相位差附加部264a內(nèi)。
在包含晶圓W上的晶圓標(biāo)記WM的照明區(qū)域反射的光束，是射入配置于面(稱為成像系統(tǒng)朣面)H2的具有圓形開口部的成像孔徑光闌249，該面H2，是透過物鏡248與分光器247來和晶圓W表面以方學(xué)方式進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換的關(guān)系。此外，作為此成像孔徑光闌249，是可將具備特開平8-306609號公報中公知的具備環(huán)帶遮光形狀遮光部的成像孔徑光闌構(gòu)成為可插入于成像光路上或從該光路脫離，而可與上述照明孔徑光闌263并用來進(jìn)行暗視野檢測。其較佳方式為，若晶圓標(biāo)記為低段差標(biāo)記即設(shè)定暗視野檢測，若晶圓標(biāo)記為高段差標(biāo)記則使該成像光闌退離至光路外，并設(shè)定成亮視野檢測方式。
又，如前所述，當(dāng)適用如圖3A所示的照明孔徑光闌263來作為照明孔徑光闌時，是接近成像孔徑光闌249將相位差板264插入配置于縮像(投光)光路上，來自晶圓W的反射光束，是連同成像孔徑光闌249而亦射入相位差板264。此相位差板264，如分別于圖3B的側(cè)視圖、圖3C的仰視圖所示，是于圓形玻璃基板底面安裝環(huán)帶狀相位差附加部264a者，其在使用時，如前所述，是設(shè)定成照明孔徑光闌263的環(huán)帶狀透射部263a的像會在相位差板264上進(jìn)入環(huán)帶狀相位差附加部264a內(nèi)。
本實施形態(tài)中，相位差板264，是設(shè)定成對透射過相位差附加部264a的成像光束與透射過除此以外的部分的成像光束賦予+π/2[rad]或-π/2[rad]的相位差。因此，只要以成像光束的波長或中心波長為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可滿足式(n-1)d＝λ/4的薄膜即可。
使用圖3A所示的照明孔徑光闌263、以及圖3B及圖3C所示的相位差板264來將相位差顯微鏡型光學(xué)系統(tǒng)適用于對準(zhǔn)感測器200，藉此即使對極低段差的晶圓標(biāo)記WM亦能得到高對比檢測像。此外，亦可使圖3B及圖3C所示的相位差附加部264a進(jìn)一步具備用以減弱透射光束的減光作用。亦即，亦可于相位差附加部264a附加金屬薄膜等吸光構(gòu)件。
通過成像孔徑光闌249的光束，是藉由成像透鏡250聚光后，透射過分光鏡251使晶圓標(biāo)記WM的像成像于指標(biāo)板252上。于指標(biāo)板252上形成有指標(biāo)標(biāo)記252a及252b。又，藉由發(fā)光二極體(LED)等的光源255、聚光透鏡256、指標(biāo)照明視野光闌257、透鏡258等來構(gòu)成指標(biāo)板照明系統(tǒng)，來自此指標(biāo)板照明系統(tǒng)的照明光，是設(shè)定成會透過分光鏡251僅照明于包含指標(biāo)標(biāo)記252a及252b的部分區(qū)域。照明孔徑光闌244的透射部形狀，是設(shè)定成不照明包含此等指標(biāo)標(biāo)記252a及252b的部分區(qū)域而予以遮光。因此，晶圓標(biāo)記WM的像不會重迭形成于指標(biāo)標(biāo)記252a及252b。
來自形成于指標(biāo)板252上的晶圓標(biāo)記WM的像的光束、以及來自指標(biāo)標(biāo)記252a及252b的光束，是藉由中繼透鏡253聚光于CCD等攝影元件254上。其結(jié)果，晶圓標(biāo)記WM的像及指標(biāo)標(biāo)記252a及252b的像即成像于攝影元件254的攝影面。接著，來自攝影元件254的攝影訊號SV輸出至主控制系統(tǒng)300，在主控制系統(tǒng)300算出標(biāo)記的位置資訊。
其次，說明主控制系統(tǒng)300的構(gòu)成。圖4，是顯示主控制系統(tǒng)300的內(nèi)部構(gòu)成及與此相關(guān)連的構(gòu)成部分的方塊圖。此外，圖4中，是對與圖1所示的構(gòu)成部相同的構(gòu)成部賦予同一符號。如圖4所示，主控制系統(tǒng)300，具有FIA運算單元301、波形資料記憶裝置302、對準(zhǔn)資料記憶部303、運算單元304、記憶部305、照射圖資料部306、系統(tǒng)控制器307、晶圓載臺控制器308、標(biāo)線片載臺控制器309、主聚焦系統(tǒng)320、以及對準(zhǔn)聚焦系統(tǒng)330。
波形資料記憶裝置302，是儲存對準(zhǔn)感測器200所檢測出的透過FIA運算單元301而供應(yīng)的攝影訊號(波形資料)SV、以及來自主聚焦系統(tǒng)320及對準(zhǔn)聚焦系統(tǒng)330的輸出訊號的電路。于波形資料記憶裝置302，儲存有設(shè)于晶圓W上的各種對準(zhǔn)標(biāo)記、以及形成于基準(zhǔn)板110(設(shè)于晶圓保持具108上)的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM的訊號波形。此外，后述的晶圓W(圖6)中，是隨著各照射區(qū)域而個別形成有一維X標(biāo)記與Y標(biāo)記。在此種情形下，X標(biāo)記及Y標(biāo)記的波形資料是個別儲存于波形資料記憶裝置302。此外，標(biāo)記形狀并不限于上述形狀，亦可是可二維同時測量的標(biāo)記。
FIA運算單元301，是視必要情形從波形資料記憶裝置302讀出波形資料，求出各標(biāo)記(波形資料)的位置資訊、亦即在載臺座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)的座標(biāo)位置，并將求出的位置資訊輸出至對準(zhǔn)資料記憶部303。FIA運算單元301，是依據(jù)系統(tǒng)控制器307所指定的既定訊號處理算式，進(jìn)行波形資料的生成或從波形資料檢測出座標(biāo)位置的處理等。
參照圖5說明FIA運算單元301的標(biāo)記位置檢測處理例。圖5A是顯示以對準(zhǔn)感測器200的攝影元件254(參照圖2)拍攝的X軸方向的位置檢測用標(biāo)記Mx1，圖5B是顯示所得的攝影訊號波形。如圖5A所示，于攝影元件254的攝影視野VSA內(nèi)，配置有由復(fù)數(shù)條直線狀圖案構(gòu)成的標(biāo)記Mx1、以及在指標(biāo)板252(參照圖2)上形成為夾著該標(biāo)記Mx1的指標(biāo)標(biāo)記FM1，F(xiàn)M2。攝影元件254，是沿水平掃描線VL電氣掃描該等標(biāo)記Mx1及指標(biāo)標(biāo)記FM1，F(xiàn)M2的像。此時，由于僅使用一條掃描線在SN比的觀點來看較不利，因此最好是將藉由在攝影視野VSA內(nèi)的復(fù)數(shù)條水平掃描線而取得的攝影訊號位準(zhǔn)，依水平方向的各像素予以加算平均。其結(jié)果，即可得到如圖5B所示、于兩側(cè)具有分別與指標(biāo)標(biāo)記FM1，F(xiàn)M2對應(yīng)的凹部的攝影訊號，此攝影訊號是透過FIA運算單元301儲存于波形資料記憶裝置302。
FIA運算單元301，以截剪位準(zhǔn)SL2檢測該攝影訊號的凹部，求出兩凹部的像素上的中心位置。接著，求出以指標(biāo)標(biāo)記FM1，F(xiàn)M2為基準(zhǔn)時的基準(zhǔn)位置x0來作為該等兩個凹部中心位置的中心。此外，亦可取代求出指標(biāo)標(biāo)記FM1，F(xiàn)M2各中心位置的方式，從指標(biāo)標(biāo)記FM1的右邊緣位置與指標(biāo)標(biāo)記FM2的左邊緣位置求出該基準(zhǔn)位置x0。
又，如圖5B所示，攝影訊號內(nèi)的與標(biāo)記Mx1對應(yīng)的部分的波形，是在與各直線狀圖案的左邊緣及右邊緣對應(yīng)的位置呈凹部。FIA運算單元301，以截剪位準(zhǔn)SL檢測出與該攝影訊號的標(biāo)記Mx1對應(yīng)的凹部，以求出各直線狀圖案的中心位置后，再平均化各中心位置來算出標(biāo)記Mx1的測量位置xc。接著，算出先前求出的基準(zhǔn)位置x0與標(biāo)記Mx1的測量位置xc的差Δx(＝x0-xc)。接著，將算出的差Δx，加算于將晶圓標(biāo)記Mx1定位于圖5A的攝影區(qū)域VSA內(nèi)時晶圓載臺109的座標(biāo)位置后所得的值，即作為標(biāo)記位置資訊供應(yīng)至對準(zhǔn)資料記憶部303。
進(jìn)行上述處理的FIA運算單元301中，作為可選擇的訊號處理條件(對準(zhǔn)測量條件)，是有波形分析算式、截剪位準(zhǔn)SL1、以及圖5B的處理閘寬GX(在像素上的寬度Gx的中心位置與其寬度)等。再者，作為波形分析算式，例如有如特開平4-65603號公報所揭示者，其是在求出各直線狀圖案的中心位置時，如圖5B所示般，與直線狀圖案的左邊緣及右邊緣對應(yīng)的探測器部BS1L，BS2L、以及BS1R，BS2R中，(1)僅使用外探測器部BS1L，BS2R的模式，(2)僅使用內(nèi)探測器部BS1R，BS2L的模式，以及(3)使用外探測器部BS1L，BS2R及內(nèi)探測器部BS1R，BS2L的模式。
對準(zhǔn)資料記憶部303，是儲存在FIA運算單元301檢測出的各標(biāo)記位置資訊。又，是儲存在以標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106觀察透過系統(tǒng)控制器307從標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106輸入的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM時的座標(biāo)位置(投影光學(xué)系統(tǒng)PL的座標(biāo)系統(tǒng)的位置資訊)。儲存于對準(zhǔn)資料記憶部303的各座標(biāo)位置，是供應(yīng)至運算單元304，而供進(jìn)行EGA處理或基線測量處理等。
又，儲存于對準(zhǔn)資料記憶部303的位置資訊，是視必要情形直接供應(yīng)至系統(tǒng)控制器307。例如，在根據(jù)粗略測量的結(jié)果進(jìn)行晶圓W的定位后進(jìn)行精密測量的多階段處理的情形，或形成于晶圓W的標(biāo)記個別形成為用以測量X軸方向位置資訊的標(biāo)記與用以測量Y軸方向位置資訊的標(biāo)記的情形，以及根據(jù)測量用以測量X軸方向位置資訊的標(biāo)記的結(jié)果來使晶圓W移動，并測量用以測量Y軸方向位置資訊的標(biāo)記的情形等，儲存于對準(zhǔn)資料記憶部303的位置資訊是直接供應(yīng)至系統(tǒng)控制器307。
于照射圖資料記憶部306，儲存有屬于晶圓W上各照射區(qū)域的標(biāo)記在晶圓W上的座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)的設(shè)計上的排列座標(biāo)值。此等設(shè)計上的排列座標(biāo)值，是供應(yīng)至運算單元304及系統(tǒng)控制器307。
運算單元304，是進(jìn)行EGA參數(shù)的檢測。亦即，根據(jù)所測量的座標(biāo)值及設(shè)計上的座標(biāo)值，藉由最小平方法求出轉(zhuǎn)換參數(shù)(用以從在晶圓W上的座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)的設(shè)計上的排列座標(biāo)值求出在載臺座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)的計算上的排列座標(biāo)值)，并將此等轉(zhuǎn)換參數(shù)儲存于記憶部305。
又，運算單元304，是檢測出儲存于對準(zhǔn)記憶部303的對準(zhǔn)感測器200所測量的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM的位置座標(biāo)、以及藉由標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106透過投影光學(xué)系統(tǒng)PL所測量的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM的位置座標(biāo)間的距離，藉此算出對準(zhǔn)感測器200的光軸與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX間的距離、亦即基線量。本實施形態(tài)中，基線量，是依標(biāo)記測量時所設(shè)定(所使用)的對準(zhǔn)測量條件個別測量。又，所檢測出的基線量，是與所設(shè)定的對準(zhǔn)測量條件對應(yīng)個別儲存于記憶部305。
系統(tǒng)控制器307，是使用儲存于記憶部305的EGA參數(shù)(藉由運算單元304所求出)，從在晶圓W上的座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)的設(shè)計上的排列座標(biāo)值求出在載臺座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)的計算上的排列座標(biāo)值。接著，系統(tǒng)控制器307，即透過晶圓載臺控制器308一邊監(jiān)測激光干涉儀112的測量值，一邊透過馬達(dá)113驅(qū)動晶圓載臺109，以進(jìn)行晶圓W上各照射區(qū)域的定位及對各照射區(qū)域的曝光。
又，系統(tǒng)控制器307，是透過標(biāo)線片載臺控制器309一邊監(jiān)測激光干涉儀104的測量值，一邊透過馬達(dá)102驅(qū)動標(biāo)線片載臺103，以進(jìn)行標(biāo)線片R的位置調(diào)整。
其次，說明此種構(gòu)成的曝光裝置100在本發(fā)明的處理。曝光裝置100，是以高精度檢測設(shè)于晶圓載臺109上(晶圓保持具108上)的晶圓W及晶圓W上所規(guī)定的復(fù)數(shù)個照射區(qū)域的位置，將其以高精度定位(對準(zhǔn))于所欲位置，再將形成于標(biāo)線片R的圖案像投影曝光于各照射區(qū)域。此處，舉第1～第4具體處理例，來說明在該對準(zhǔn)處理時測量形成于晶圓上的標(biāo)記位置的處理、以及與此相關(guān)連的用以檢測基線量的處理。此外，以下說明的任一處理均是以下述方式實現(xiàn)，亦即曝光裝置100的主控制系統(tǒng)300是依照設(shè)定于主控制系統(tǒng)300的控制程式來動作，藉此來控制曝光裝置100各部。
首先，參照圖6說明以曝光裝置100進(jìn)行曝光的晶圓W的照射區(qū)域的排列、以及形成于晶圓W的對準(zhǔn)標(biāo)記。圖6，是顯示晶圓W上的照射區(qū)域排列、以及取樣照射區(qū)域及對準(zhǔn)標(biāo)記的配置的圖。如圖6所示，于晶圓W上，規(guī)定有沿設(shè)定于晶圓W上的座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)規(guī)則地規(guī)定有照射區(qū)域ES1，ES2…ESN。于各照射區(qū)域ESi(I＝1～N)積層有藉由至此為止的步驟所形成的圖案層。又，各照射區(qū)域ESi，是于x方向及y方向被既定寬度的直線分割。
于此晶圓W，分離形成有用以測量各照射區(qū)域ESi的X軸方向位置的標(biāo)記(X標(biāo)記)、以及用以測量Y軸方向位置的標(biāo)記(Y標(biāo)記)。亦即，延伸于x方向的直線的與各照射區(qū)域ESi接觸的范圍，形成有用以進(jìn)行X軸方向的對準(zhǔn)的X標(biāo)記Mxi，延伸于y方向的直線的與各照射區(qū)域ESi接觸的范圍，形成有用以進(jìn)行Y軸方向的對準(zhǔn)的Y標(biāo)記Myi。此外，本實施形態(tài)中的各標(biāo)記Mxi及Myi，是如圖5所示，分別于x方向及y方向相距既定間距排列有復(fù)數(shù)條直線圖案的標(biāo)記。
又，晶圓W中，X標(biāo)記與Y標(biāo)記，是藉由對準(zhǔn)感測器200測量標(biāo)記時的測量條件相異者。此種狀態(tài)雖會因各種要因而產(chǎn)生，但本實施形態(tài)中，作為一例，是假設(shè)為例如專利2591746號公報或特開平7-249558號公報等所示的狀況，亦即在為了對次層進(jìn)行重迭曝光、而須橫跨形成于晶圓上的復(fù)數(shù)層(多層)進(jìn)行對準(zhǔn)時，例如Y方向的對準(zhǔn)是對前一層(作為基準(zhǔn))進(jìn)行，而X方向的對準(zhǔn)則是對前兩層(作為基準(zhǔn))進(jìn)行。更具體而言，Y方向的定位，是對晶圓W已形成的圖案層中形成于最表層的圖案(標(biāo)記)進(jìn)行，而X方向的對準(zhǔn)則是對形成于最表層的下層的圖案(標(biāo)記)進(jìn)行。因此，在對準(zhǔn)測量時觀察X標(biāo)記時，是從晶圓W上面透過形成有Y標(biāo)記的最表層，來觀察形成于該最表層的下層的X標(biāo)記。因此，用以適切測量X標(biāo)記的對準(zhǔn)測量條件(照明條件、光學(xué)條件、訊號處理算式等)，是與用以適切測量Y標(biāo)記的對準(zhǔn)測量條件不同。
此外，圖6中附有斜線的照射區(qū)域SA1～SA4，是顯示對晶圓W適用EGA時的取樣照射區(qū)域，將在后述的各處理例的說明時予以參照。
以下，舉第1～第4具體處理例，來說明以此種晶圓W為處理對象的曝光裝置100在本發(fā)明的處理。
參照圖7說明作為曝光裝置100的第1處理例的、藉由EGA方式檢測前述的晶圓W的各照射區(qū)域位置的處理。據(jù)此，首先，是從晶圓W的照射區(qū)域ES1～ESN中，選擇既定復(fù)數(shù)個(三個以上)的照射區(qū)域來作為取樣照射區(qū)域，測量各取樣照射區(qū)域在載臺座標(biāo)系統(tǒng)(x，y)上的座標(biāo)位置。本實施形態(tài)中，例如是選擇圖6中施有斜線的四個照射區(qū)域SA1～SA4。接著，藉由測量分別與此等取樣照射區(qū)域SA1～SA4接觸形成的X標(biāo)記Mx1～Mx4及My1～My4的位置，來測量各取樣照射區(qū)域SA1～SA4的位置。
本第1處理例的特點在于，是依序依照射區(qū)域來測量標(biāo)記(X標(biāo)記、Y標(biāo)記)，且依各照射區(qū)域的測量切換測量條件。首先，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖，透過晶圓載臺控制器308使晶圓載臺109移動，以將設(shè)于取樣照射區(qū)域SA1的Y軸方向位置測量用Y標(biāo)記My1配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。又，系統(tǒng)控制器307，即觀察Y標(biāo)記My1并加以拍攝，并進(jìn)一步地控制對準(zhǔn)感測器200及主控制系統(tǒng)300內(nèi)各部的設(shè)定，以使其成為最適于測量其位置的對準(zhǔn)測量條件(第1條件)(步驟S111)。具體而言，例如，Y標(biāo)記My1，由于如前所述般是形成于圖案層(形成于晶圓W)的最表層的標(biāo)記，因此觀察該標(biāo)記并不須特別限定觀察光(照明光)的波長，只要以寬頻白色光觀察即可。因此，系統(tǒng)控制器307，是控制波長選擇機構(gòu)243，以在對準(zhǔn)感測器200的波長選擇機構(gòu)243選擇使波長530～800nm的光束(白色光)透射的濾波器。
主控制系統(tǒng)300(系統(tǒng)控制器307)，是控制照明視野光闌244、照明孔徑光闌246、成像孔徑光闌249及指標(biāo)照明視野光闌257，并控制對準(zhǔn)感測器200的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑N.A.、σ以及照明光量(光源241或255)等，來作為上述對準(zhǔn)光的波長以外的對準(zhǔn)測量條件。又，主控制系統(tǒng)300(系統(tǒng)控制器307)，其他亦視必要情形(作為對準(zhǔn)測量條件(第1條件)之一)進(jìn)行控制，以使配置于中繼透鏡245后段的照明孔徑光闌，在照明孔徑光闌246(具有通常的圓形透射部)與照明孔徑光闌263(具有如圖3A所示的環(huán)帶狀透射部263a)的間切換配置(照明條件的變更)，或如以上所述般，作為成像孔徑光闌，亦可代替光闌249，插入具有環(huán)帶狀遮光部(將來自標(biāo)記的0次繞射光截止的遮光部)的光闌(未圖示)或使其脫離來切換暗視野/亮視野檢測方式，或者將相位差板264插入配置于成像孔徑光闌249后段的接近成像孔徑光闌249的位置，以使對準(zhǔn)感測器200發(fā)揮相位差顯微鏡型感測器的功能。
再者，系統(tǒng)控制器307，是控制FIA運算單元301，以使其選擇測量Y標(biāo)記My1最適合的算式，來作為主控制系統(tǒng)300的FIA運算單元301所使用的訊號處理算式(作為對準(zhǔn)測量條件之一)。
當(dāng)測量對像的Y標(biāo)記My1配置于測量視野內(nèi)，且對準(zhǔn)測量條件設(shè)定為測量Y標(biāo)記My1最適合的條件(第1條件)時，即進(jìn)行Y標(biāo)記My1的測量(步驟S112)。亦即，從光源241射出的照明光照射于包含作為測量對象的Y標(biāo)記My1的被偵測區(qū)域，再以攝影元件254將來自被偵測區(qū)域的反射光轉(zhuǎn)換成攝影訊號。所拍攝的Y標(biāo)記My1的攝影訊號，是從對準(zhǔn)感測器200轉(zhuǎn)送至主控制系統(tǒng)300，而儲存于主控制系統(tǒng)300的波形資料記憶裝置302。
在波形資料儲存于波形資料記憶裝置302后，F(xiàn)IA運算單元301即讀出該資料，依據(jù)步驟S111所設(shè)定的訊號處理條件，亦即使用所選擇的既定算式、運算處理及截剪位準(zhǔn)等進(jìn)行訊號處理，從所拍攝的影像檢測出標(biāo)記，再求出其位置。在從攝影訊號檢測出Y標(biāo)記My1后，其位置座標(biāo)即儲存于對準(zhǔn)資料記憶部303，對第1取樣照射區(qū)域SA1的Y標(biāo)記My1的座標(biāo)(Y座標(biāo))測量即結(jié)束。
在對第1取樣照射區(qū)域SA1的Y標(biāo)記My1的座標(biāo)測量結(jié)束后，即進(jìn)行對對第1取樣照射區(qū)域SA1的X標(biāo)記Mx1的座標(biāo)測量。首先，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖，并根據(jù)作為目前測量對象的Y標(biāo)記My1的座標(biāo)與作為次一測量對象的X標(biāo)記Mx1的座標(biāo)在設(shè)計值上的相對值，以及目前進(jìn)行測量的Y標(biāo)記My1的位置資訊，透過晶圓載臺控制器308使晶圓載臺109移動，以將設(shè)于取樣照射區(qū)域SA1的X軸方向位置測量用X標(biāo)記Mx1配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。
又，系統(tǒng)控制器307，即觀察X標(biāo)記Mx1并加以拍攝，并進(jìn)一步地控制對準(zhǔn)感測器200及主控制系統(tǒng)300內(nèi)各部的設(shè)定，以使其成為最適于測量其位置的對準(zhǔn)測量條件(是與第1條件相異的第2條件)(步驟S113)。具體而言，例如，X標(biāo)記Mx1，由于如前所述般是形成于圖案層(形成于晶圓W)最表層的下一層的標(biāo)記，因此作為適切觀察該標(biāo)記的觀察光，最好是使用對構(gòu)成最表層的物質(zhì)具有高透射率的觀察光(照明光)。例如，當(dāng)此種觀察光為紅色區(qū)的光時，系統(tǒng)控制器307，是控制波長選擇機構(gòu)243，以在對準(zhǔn)感測器200的波長選擇機構(gòu)243選擇使波長710～800nm的光束(紅色光)透射的濾波器。
再者，與上述的拍攝Y標(biāo)記My1的情形同樣地，主控制系統(tǒng)300(系統(tǒng)控制器307)，是視必要情形，分別設(shè)定控制光源241及255或各光闌244，246，249及257的控制、照明孔徑光闌的選擇、相位差板的配置、主控制系統(tǒng)300的FIA運算單元301的訊號處理條件等，以作為對準(zhǔn)測量條件(第2條件)之一。
當(dāng)測量對像的X標(biāo)記Mx1配置于測量視野內(nèi)，且測量條件設(shè)定為測量X標(biāo)記Mx1最適合的條件時，即進(jìn)行X標(biāo)記Mx1的測量(步驟S114)。亦即，從光源241射出的紅色照明光照射于包含作為測量對象的X標(biāo)記Mx1的被偵測區(qū)域，再以攝影元件254將來自被偵測區(qū)域的反射光轉(zhuǎn)換成攝影訊號。所拍攝的X標(biāo)記Mx1的攝影訊號，是從對準(zhǔn)感測器200轉(zhuǎn)送至主控制系統(tǒng)300，而儲存于主控制系統(tǒng)300的波形資料記憶裝置302。
在波形資料儲存于波形資料記憶裝置302后，F(xiàn)IA運算單元301即讀出該資料，依據(jù)步驟S113所設(shè)定的訊號處理條件，亦即使用所選擇的既定算式、運算處理及截剪位準(zhǔn)等進(jìn)行訊號處理，以從所拍攝的影像檢測出標(biāo)記。在從攝影訊號檢測出X標(biāo)記Mx1后，其位置座標(biāo)即儲存于對準(zhǔn)資料記憶部303，對此第1標(biāo)記的X座標(biāo)測量即結(jié)束。
對第1取樣照射區(qū)域的Y標(biāo)記My1及X標(biāo)記Mx1的測量結(jié)束后，是以同樣方式，進(jìn)行對第2～第4取樣照射區(qū)域的Y標(biāo)記及X標(biāo)記的位置測量。亦即，例如將作為對準(zhǔn)測量條件之一的照明光的波長區(qū)切換成寬頻白色光(寬頻照明)等，設(shè)定成測量Y標(biāo)記的適切測量條件(第1條件)(步驟S121)，并對第2取樣照射區(qū)域SA2進(jìn)行Y標(biāo)記My2的位置測量(步驟S122)。其次，將作為對準(zhǔn)測量條件之一的照明光的波長區(qū)切換成紅色光(紅色照明)等，設(shè)定成測量X標(biāo)記的適切測量條件(第2條件)(步驟S123)，并對第2取樣照射區(qū)域SA2進(jìn)行X標(biāo)記Mx2的位置測量(步驟S124)。
進(jìn)一步地，對第3及第4取樣照射區(qū)域SA3及SA4亦同樣地，例如將作為對準(zhǔn)測量條件之一的照明光的波長區(qū)切換成寬頻白色光(寬頻照明)等，設(shè)定成測量Y標(biāo)記的適切測量條件(第1條件)(步驟S131及S141)，并對第3及第4取樣照射區(qū)域SA3及SA4進(jìn)行Y標(biāo)記My3及My4的位置測量(步驟S132及S142)。其次，例如將作為對準(zhǔn)測量條件之一的照明光的波長區(qū)切換成紅色光(紅色照明)等，設(shè)定成測量X標(biāo)記的適切測量條件(第2條件)(步驟S133及S143)，并對第3及第4取樣照射區(qū)域SA3及SA4進(jìn)行X標(biāo)記Mx3及Mx4的位置測量(步驟S134及s144)。
藉由反復(fù)以上處理，依序?qū)υO(shè)定于晶圓W上的取樣照射區(qū)域SA1～SA4測量各標(biāo)記Mx1，My1，Mx2，My2，Mx3，My3，Mx4，My4，對準(zhǔn)標(biāo)記的位置測量即結(jié)束。所測量的座標(biāo)值，透過主控制系統(tǒng)300的對準(zhǔn)資料記憶部303供應(yīng)至運算單元304。運算單元304，例如使用最小平方法，從標(biāo)記的設(shè)計上的座標(biāo)值及所測量的座標(biāo)值求出可滿足預(yù)先設(shè)定的既定EGA計算式的參數(shù)。接著，運算單元304，即將所求出的參數(shù)及各照射區(qū)域ESi的設(shè)計上的排列座標(biāo)值套用于EGA計算式，求出各照射區(qū)域ESi的計算上的排列座標(biāo)值。
其后，根據(jù)所求出的排列座標(biāo)值進(jìn)行曝光處理。在進(jìn)行曝光處理時，分別預(yù)先求出對準(zhǔn)感測器200的測量中心與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的曝光區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)點的間隔(基線量)。因此，系統(tǒng)控制器307，是根據(jù)對運算單元304所算出的排列座標(biāo)進(jìn)行基線量的修正而得的計算上座標(biāo)值，依序進(jìn)行各照射區(qū)域ESi的定位，以使標(biāo)線片R的圖案像曝光。
如此，根據(jù)本處理例，即可依據(jù)各測量的層(換言之是依各X標(biāo)記及Y標(biāo)記，進(jìn)一步換言之，是在X軸方向的測量與Y軸方向的測量中)切換測量條件，來對各測量對象的標(biāo)記以最適合條件測量。因此，可適切地拍攝各標(biāo)記，適切地進(jìn)行其位置的測量，來以高精度測量位置，因而能進(jìn)行高精度的對準(zhǔn)。
曝光裝置100的第2處理例，是與前述第1處理例同樣地以EGA方式檢測晶圓W的各照射區(qū)域位置的處理，且為依各層或各標(biāo)記的種類(依X軸方向及Y軸方向的各對準(zhǔn)標(biāo)記)連續(xù)對各照射區(qū)域檢測對準(zhǔn)標(biāo)記位置的方法，以下對此進(jìn)行說明。處理對象的晶圓W、照射區(qū)域的排列、所選擇的取樣照射區(qū)域及位置檢測的標(biāo)記，均與前述第1實施例相同。
圖8，是顯示作為第2處理例所示的標(biāo)記位置測量方法的處理流程的流程圖。首先，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是決定對準(zhǔn)感測器200及主控制系統(tǒng)300所使用的對準(zhǔn)測量條件(第1條件)并加以設(shè)定(步驟S211)，以能對四個取樣照射區(qū)域SA1～SA4在最好的測量條件下進(jìn)行Y軸方向的對準(zhǔn)標(biāo)記(Y標(biāo)記)My1～My4的位置測量。
作為選擇(切換)設(shè)定的對準(zhǔn)測量條件，例如有照明光的光源241及指標(biāo)板照明光的光源255的發(fā)光量。又，尚有照明視野光闌244、照明孔徑光闌246、成像孔徑光闌249(或上述的具備環(huán)帶遮光部的成像孔徑光闌)及指標(biāo)照明視野光闌257的光闌狀態(tài)。藉由控制此等條件，即能設(shè)定控制照明條件(通常照明/變形照明)或暗視野/亮視野檢測方式、或光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑N.A.、σ及照明光量等。又，藉由控制在波長選擇機構(gòu)243所使用的濾波器，而能選擇照明光(測量光)的波長。又，作為其他對準(zhǔn)測量條件，是將照明孔徑光闌從具有通常的圓形透射部照明孔徑光闌246變更為圖3A所示的具有環(huán)帶狀透射部263a的照明孔徑光闌263，并進(jìn)一步地將相位差板264配置于成像孔徑光闌249后段的接近成像孔徑光闌249的位置，藉此亦能使對準(zhǔn)感測器200發(fā)揮相位差顯微鏡型感測器的功能。
又，作為對準(zhǔn)感測量條件，亦包含訊號處理條件，且有主控制系統(tǒng)300的FIA運算單元301所使用的波形分析(波形處理)算式或運算單元304所使用的EGA計算模組等訊號處理算式的選擇、所選擇的各訊號處理算式所使用的各種參數(shù)的選擇等。
本處理例中，作為對準(zhǔn)測量條件(第1條件中的一例)，例如是進(jìn)行對準(zhǔn)感測器200的照明光波長的最佳化。形成于處理對象的晶圓W的Y標(biāo)記My1～My4，如前所述，是形成于圖案層(積層于晶圓W)的最表層的標(biāo)記，因此觀察該標(biāo)記并不須特別限定觀察光(照明光)的波長，只要以寬頻白色光觀察即可。因此，系統(tǒng)控制器307，是進(jìn)行波長選擇機構(gòu)243的設(shè)定(控制)，以在對準(zhǔn)感測器200的波長選擇機構(gòu)243選擇使波長530～800nm的光束(白色光)透射的濾波器。
在設(shè)定測量條件后，即依序連續(xù)進(jìn)行第1～第4取樣照射區(qū)域SA1～SA4的Y標(biāo)記My1～My4的位置測量(Y軸方向的位置測量)(步驟S212～S215)。
首先，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖，透過晶圓載臺控制器308使晶圓載臺109移動，以將設(shè)于取樣照射區(qū)域SA1的Y軸方向位置測量用Y標(biāo)記My1配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。接著，在Y標(biāo)記My1配置于測量視野內(nèi)后，主控制系統(tǒng)300即一邊控制對準(zhǔn)感測器200的測量條件，一邊以最佳測量條件進(jìn)行Y標(biāo)記My1的攝影，以進(jìn)行其位置測量(步驟S212)。
亦即，將光源241射出而通過波長選擇機構(gòu)243及照明視野光闌244等的照明光照射于包含Y標(biāo)記My1的被偵測區(qū)域。接著，來自被偵測區(qū)域的反射光，透過成像孔徑光闌249及指標(biāo)板252等而以攝影元件254接收，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而生成攝影訊號。所得的Y標(biāo)記My1的攝影訊號，是從對準(zhǔn)感測器200轉(zhuǎn)送至主控制系統(tǒng)300，儲存于主控制系統(tǒng)300的波形資料記憶裝置302。
儲存于波形資料記憶裝置302的攝影訊號，是藉由FIA運算單元301讀出，并依據(jù)步驟S211所設(shè)定的訊號處理條件，亦即依據(jù)所設(shè)定的處理算式及參數(shù)來進(jìn)行訊號處理。其結(jié)果，即從攝影訊號抽出Y標(biāo)記My1，并檢測出其位置。所檢測出的Y標(biāo)記My1的位置資訊(座標(biāo)值)儲存于對準(zhǔn)資料記憶部303。藉此，第1取樣照射區(qū)域SA1的Y標(biāo)記My1的位置測量處理即結(jié)束。
在第1取樣照射區(qū)域SA1的Y標(biāo)記My1的位置測量結(jié)束后，其次即進(jìn)行第2取樣照射區(qū)域SA2的Y標(biāo)記My2的位置測量(步驟S213)。主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖，并根據(jù)作為目前測量對象的第1取樣照射區(qū)域SA1的Y標(biāo)記My1的座標(biāo)與作為次一測量對象的第2取樣照射區(qū)域SA2的Y標(biāo)記My2的座標(biāo)在設(shè)計值上的相對值，以及目前進(jìn)行測量的第1取樣照射區(qū)域SA1的Y標(biāo)記My1的位置資訊，透過晶圓載臺控制器308使晶圓載臺109移動，以將第2取樣照射區(qū)域SA2的Y標(biāo)記My2配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。
接著，在Y標(biāo)記My2配置于測量視野內(nèi)后，主控制系統(tǒng)300即一邊控制對準(zhǔn)感測器200的測量條件，一邊藉由與前述第1取樣照射區(qū)域SA1的Y標(biāo)記My1的測量處理同樣的處理，進(jìn)行在最佳測量條件下的Y標(biāo)記My2的攝影及其位置測量。此時，前一測量對象的標(biāo)記，由于與此次測量對象的標(biāo)記相同是用以進(jìn)行Y軸方向的對準(zhǔn)的Y標(biāo)記，因此可適用同一測量條件來進(jìn)行測量。亦即，可不改變測量條件，在Y標(biāo)記My1的其后直接進(jìn)行Y標(biāo)記My2的測量。
同樣地，在第2取樣照射區(qū)域SA2的Y標(biāo)記My2的位置測量結(jié)束后，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖來將第3取樣照射區(qū)域SA3的Y標(biāo)記My3配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)，以進(jìn)行第3取樣照射區(qū)域SA3的Y標(biāo)記My3的位置測量(步驟S214)。然后，在第3取樣照射區(qū)域SA3的Y標(biāo)記My3的位置測量結(jié)束后，使第4取樣照射區(qū)域SA4的Y標(biāo)記My4配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)，以進(jìn)行第4取樣照射區(qū)域SA4的Y標(biāo)記My4的位置測量(步驟S215)。
在第1～第4取樣照射區(qū)域SA1～SA4的各Y標(biāo)記My1～My4的位置測量結(jié)束后，其次，即進(jìn)行第1～第4取樣照射區(qū)域SA1～SA4的各X標(biāo)記Mx1～Mx4的位置測量。因此，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，即決定最佳對準(zhǔn)測量條件(第2條件)并加以設(shè)定，以可在最佳測量條件下進(jìn)行X標(biāo)記Mx1～Mx4的位置測量(步驟S221)。
本處理例中，與Y標(biāo)記My1～My4的位置測量時同樣地，作為對準(zhǔn)測量條件(作為第2條件的一例)，是進(jìn)行對準(zhǔn)感測器200的照明光波長的最佳化。形成于處理對象的晶圓W的X標(biāo)記Mx1～Mx4，如前所述，是形成于圖案層(積層于晶圓W)最表層的下一層的標(biāo)記，因此為了對此進(jìn)行適切的觀察，最好是使用對構(gòu)成最表層的物質(zhì)具有高透射率的觀察光(照明光)。此處，此種觀察光例如是紅色區(qū)的光。在此情形下，系統(tǒng)控制器307，是進(jìn)行波長選擇機構(gòu)243的設(shè)定(控制)，以在對準(zhǔn)感測器200的波長選擇機構(gòu)243選擇使波長710～800nm的光束(紅色光)透射的濾波器。
在設(shè)定測量條件后，即依序連續(xù)進(jìn)行第1～第4取樣照射區(qū)域SA1～SA4的X標(biāo)記Mx1～Mx4的位置測量(X軸方向的位置測量)(步驟S222～S225)。
與Y標(biāo)記My1的測量時同樣地，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖，透過晶圓載臺控制器308使晶圓載臺109移動，以將設(shè)于取樣照射區(qū)域SA1的X軸方向位置測量用X標(biāo)記Mx1配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。接著，主控制系統(tǒng)300即一邊控制對準(zhǔn)感測器200的測量條件，一邊以最佳測量條件進(jìn)行X標(biāo)記My1的攝影，以進(jìn)行其位置測量(步驟S222)。
亦即，將光源241射出而通過波長選擇機構(gòu)243的紅色區(qū)濾波器的紅色照明光照射于包含X標(biāo)記Mx1的被偵測區(qū)域。接著，來自被偵測區(qū)域的反射光，透過成像孔徑光闌249及指標(biāo)板252等而以攝影元件254接收，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而生成攝影訊號。所得的X標(biāo)記Mx1的攝影訊號，是從對準(zhǔn)感測器200轉(zhuǎn)送至主控制系統(tǒng)300，儲存于主控制系統(tǒng)300的波形資料記憶裝置302。
儲存于波形資料記憶裝置302的攝影訊號，是藉由FIA運算單元301讀出，并依據(jù)步驟S221所設(shè)定的訊號處理條件，亦即依據(jù)所設(shè)定的處理算式及參數(shù)來進(jìn)行訊號處理。其結(jié)果，即從攝影訊號抽出X標(biāo)記Mx1，并檢測出其位置。所檢測出的X標(biāo)記Mx1的位置資訊(座標(biāo)值)儲存于對準(zhǔn)資料記憶部303。藉此，第1取樣照射區(qū)域SA1的X標(biāo)記Mx1的位置測量處理即結(jié)束。
在對第1取樣照射區(qū)域SA1的X標(biāo)記Mx1的位置測量結(jié)束后，其次即進(jìn)行第2取樣照射區(qū)域SA2的X標(biāo)記Mx2的位置測量(步驟S223)。主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖，并根據(jù)作為目前測量對象的第1取樣照射區(qū)域SA1的X標(biāo)記Mx1的座標(biāo)與作為次一測量對象的第2取樣照射區(qū)域SA2的X標(biāo)記Mx2的座標(biāo)在設(shè)計值上的相對值，以及目前進(jìn)行測量的第1取樣照射區(qū)域SA1的X標(biāo)記Mx1的位置資訊，透過晶圓載臺控制器308使晶圓載臺109移動，以將第2取樣照射區(qū)域SA2的X標(biāo)記Mx2配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。
接著，在Y標(biāo)記My2配置于測量視野內(nèi)后，主控制系統(tǒng)300即一邊控制對準(zhǔn)感測器200的測量條件，一邊藉由與前述第1取樣照射區(qū)域SA1的X標(biāo)記Mx1的測量處理同樣的處理，進(jìn)行在最佳測量條件下的X標(biāo)記Mx2的攝影及其位置測量。此時，前一測量對象的標(biāo)記，由于與此次測量對象的標(biāo)記相同是用以進(jìn)行X軸方向的對準(zhǔn)的X標(biāo)記，因此可適用同一測量條件來進(jìn)行測量。亦即，可不改變測量條件，在X標(biāo)記Mx1的其后直接進(jìn)行X標(biāo)記Mx2的測量。
同樣地，在第2取樣照射區(qū)域SA2的X標(biāo)記Mx2的位置測量結(jié)束后，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是根據(jù)儲存于照射圖資料部306的照射圖來將第3取樣照射區(qū)域SA3的X標(biāo)記Mx3配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)，以進(jìn)行第3取樣照射區(qū)域SA3的X標(biāo)記Mx3的位置測量(步驟S224)。然后，在第3取樣照射區(qū)域SA3的X標(biāo)記Mx3的位置測量結(jié)束后，使第4取樣照射區(qū)域SA4的X標(biāo)記Mx4配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)，以進(jìn)行第4取樣照射區(qū)域SA4的X標(biāo)記Mx4的位置測量(步驟S225)。
藉由反復(fù)以上處理，對設(shè)定于晶圓W上的取樣照射區(qū)域SA1～SA4的各標(biāo)記My1～My4及Mx1～Mx4的位置測量即結(jié)束。接著，所測量的座標(biāo)值，透過主控制系統(tǒng)300的對準(zhǔn)資料記憶部303供應(yīng)至運算單元304。運算單元304，例如使用最小平方法，從標(biāo)記的設(shè)計上的座標(biāo)值及所測量的座標(biāo)值求出可滿足預(yù)先設(shè)定的既定EGA計算式的參數(shù)。接著，運算單元304，即將所求出的參數(shù)及各照射區(qū)域ESi的設(shè)計上的排列座標(biāo)值套用于EGA計算式，求出各照射區(qū)域ESi的計算上的排列座標(biāo)值。
接著，根據(jù)所求出的排列座標(biāo)值進(jìn)行曝光處理。在進(jìn)行曝光處理時，分別預(yù)先求出對準(zhǔn)感測器200的測量中心與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的曝光區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)點的間隔(基線量)。因此，系統(tǒng)控制器307，是根據(jù)對運算單元304所算出的排列座標(biāo)進(jìn)行基線量的修正而得的計算上座標(biāo)值，依序進(jìn)行各照射區(qū)域ESi的定位，以于各照射區(qū)域使標(biāo)線片R的圖案像曝光。在對一片晶圓W的所有照射區(qū)域的曝光結(jié)束后，即進(jìn)行該晶圓W的搬出，對同一批的次一晶圓進(jìn)行相同的處理。
在本處理例中，亦與第1處理例同樣地，可依據(jù)各層(換言之是依各X標(biāo)記及Y標(biāo)記，進(jìn)一步換言之，是依各X軸方向的測量與Y軸方向的測量)切換測量條件，來對各測量對象的標(biāo)記以最適合條件測量。因此，可適切地拍攝各標(biāo)記，適切地進(jìn)行其位置的測量，來以高精度測量位置，因而能進(jìn)行高精度的對準(zhǔn)。進(jìn)一步地，根據(jù)本處理例，在設(shè)定Y軸方向的(最表層上的)標(biāo)記的測量條件、或X軸方向的(最表層的下一層上的)標(biāo)記的測量條件后，即連續(xù)進(jìn)行所有測量照射區(qū)域(取樣照射區(qū)域)的Y標(biāo)記的測量或X標(biāo)記的測量。因此，不須如第1處理例般依每一個標(biāo)記的測量變更測量條件(只要進(jìn)行一次測量條件的變更動作即可)，能以良好效率依序進(jìn)行標(biāo)記的測量。亦即，藉由以上述方法來進(jìn)行標(biāo)記測量，即能藉由進(jìn)行測量條件的最佳化來防止產(chǎn)能降低。
以下說明作為曝光裝置100的第3處理例的基線量測量處理。用以對晶圓W各照射區(qū)域進(jìn)行曝光的晶圓載臺109的位置控制所使用的最終位置資訊，是使用基線量(是對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)的基準(zhǔn)位置與投影光學(xué)系統(tǒng)的投影視野內(nèi)的基準(zhǔn)位置的差)，將根據(jù)對準(zhǔn)感測器200的位置測量結(jié)果進(jìn)行EGA所算出的各照射區(qū)域位置資訊予以修正后的值。在前述第1處理例及第2處理例中，雖是以依各層(依X軸方向及Y軸方向)使用分別不同的測量條件進(jìn)行標(biāo)記的檢測及位置測量的方式，來作為本發(fā)明的標(biāo)記測量方法，但最好是使用與對準(zhǔn)感測器200所使用的對準(zhǔn)測量條件相同的測量條件所測量的基線量，來作為對以上述方式檢測出的位置資訊所使用的基線量。亦即，當(dāng)在對準(zhǔn)感測器200中如前所述般于X軸方向及Y軸方向以不同測量條件進(jìn)行測量時，適用于此的基線量，最好亦以與位置測量時的測量條件相同的條件，依各測量條件分別(依各層、或于X軸方向及Y軸方向各別)予以檢測。本處理例，是參照圖9說明用以求出上述基線量的處理。
圖9，是顯示作為第3處理例所示的基線測量的處理流程的流程圖。圖9的流程圖所示的基線測量處理中，首先，是算出Y軸方向的基線量(步驟S311～S313)。藉此，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是檢測出用以適切進(jìn)行晶圓的各照射區(qū)域的Y標(biāo)記Myi的位置測量的對準(zhǔn)測量條件(控制條件)，并設(shè)定與此相同的測量條件(步驟S311)。此處，與第1及第2處理例同樣地，是決定使用寬頻白色光來作為對準(zhǔn)感測器200的照明光的主旨的條件，實際切換對準(zhǔn)感測器200的照明波長。
其后，進(jìn)行Y軸方向的基線測量(BCHK基線檢查)(步驟S312)。亦即首先，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是使晶圓載臺109移動，將設(shè)于晶圓載臺109的基準(zhǔn)板110的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM配置于標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106的視野內(nèi)，并測量其Y軸方向的位置資訊。其次，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是使晶圓載臺109移動，將設(shè)于晶圓載臺109的基準(zhǔn)板110的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。接著，主控制系統(tǒng)300一邊控制對準(zhǔn)感測器200的測量條件，一邊測量晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM的Y軸方向位置。此外，此處所使用的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM，亦可是XY兩軸共通的標(biāo)記(二維測量用標(biāo)記)，或Y軸方向測量用的專用標(biāo)記(一維測量用標(biāo)記)。
接著，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，即從所測量出的此等位置資訊，檢測出對準(zhǔn)感測器200的光軸與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX間在Y方向的距離，作為Y方向的基線量(BCHK量)(步驟S313)。
在Y軸方向的基線量算出結(jié)束后，即進(jìn)行X軸方向的基線量算出(步驟S321～S323)。主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，是檢測出用以適切進(jìn)行晶圓的各照射區(qū)域的X標(biāo)記Mxi的位置測量的對準(zhǔn)測量條件(控制條件)，并設(shè)定與此相同的測量條件(步驟S321)。此處，與第1及第2處理例同樣地，是設(shè)定使用紅色光來作為對準(zhǔn)感測器200的照明光的主旨的條件。
其后，進(jìn)行X軸方向的基線測量(BCHK基線檢查)(步驟S322)。首先，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307是使晶圓載臺109移動，將設(shè)于晶圓載臺109的基準(zhǔn)板110的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM配置于標(biāo)線片對準(zhǔn)系統(tǒng)106的視野內(nèi)，測量其X軸方向的位置資訊。其次，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307是使晶圓載臺109移動，將設(shè)于晶圓載臺109的基準(zhǔn)板110的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM配置于對準(zhǔn)感測器200的測量視野內(nèi)。接著，主控制系統(tǒng)300一邊控制對準(zhǔn)感測器200的測量條件，一邊測量晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM的X軸方向位置。此外，此處所使用的晶圓基準(zhǔn)標(biāo)記WFM，亦可是XY兩軸共通的標(biāo)記(二維測量用標(biāo)記)，或X軸方向測量用的專用標(biāo)記(一維測量用標(biāo)記)。
接著，主控制系統(tǒng)300的系統(tǒng)控制器307，即從所測量出的此等位置資訊，檢測出對準(zhǔn)感測器200的光軸與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX間在X方向的距離，作為X方向的基線量(BCHK量)(步驟S323)。
以此方式測量出的X軸方向及Y軸方向各自的基線量，例如當(dāng)如前述的第1處理例及第2處理例中在X軸方向及Y軸方向不同的測量條件下進(jìn)行位置測量時，是用于將在該各方向上對準(zhǔn)感測器200所測量的位置資訊轉(zhuǎn)換成座標(biāo)系統(tǒng)(以投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX為基準(zhǔn))的位置資訊。
如此，以與X軸方向及Y軸方向的各測量條件對應(yīng)的條件個別測量基線量，并個別保持，藉此即可對在各軸方向的標(biāo)記位置測量結(jié)果適切地進(jìn)行位置座標(biāo)值的轉(zhuǎn)換(修正)，抑制所謂基線錯誤的類的誤差。因此，能進(jìn)行高精度的對準(zhǔn)。
如前述的第1及第2處理例，在一連串對準(zhǔn)處理的途中切換測量條件時，當(dāng)該測量條件的切換內(nèi)容例如為波長選擇機構(gòu)243的濾波器切換、或相位差板264的移動的類伴隨光學(xué)性或機械性(機械式)的移動時，基線量等有可能會隨著此切換而產(chǎn)生誤差。為了對應(yīng)此種狀態(tài)，只要于每次進(jìn)行測量條件的切換時，即使是批量內(nèi)的處理亦執(zhí)行基線測量即可。第4處理例，是說明一邊適當(dāng)進(jìn)行基線測量，一邊藉由EGA方式檢測晶圓W的各照射區(qū)域位置的處理。
圖10，是顯示作為第4處理例所示的標(biāo)記位置測量方法的處理流程的流程圖。此處理，基本上與前述第2處理例所示的處理例(圖8)相同。在第4處理例所示的處理中與第2處理例的相異點，是在改變對準(zhǔn)測量條件時，在其后會重新測量所使用的基線量。具體而言，是追加再次測量Y軸方向的基線量的步驟(步驟S412)與再次測量X軸方向的基線量的步驟(步驟S422)。步驟S412，是在步驟S411中所設(shè)定的對準(zhǔn)條件(第1條件)下測量基線量，步驟S422，則是在步驟S421中所設(shè)定的對準(zhǔn)條件(第2條件)下測量基線量?；€量的測量方法，由于是如已參照圖9所述者相同，而其他步驟則與已參照圖8所述者相同，因此省略此處的說明。
如此，藉由在每次改變對準(zhǔn)感測器200的測量條件時進(jìn)行基線測量，即使因測量條件的切換而使基線等產(chǎn)生些微變動，亦能立刻因應(yīng)此狀況，其結(jié)果即能以高精度測量標(biāo)記位置，進(jìn)行高精度的對準(zhǔn)。
此外，本實施形態(tài)，是為容易理解本發(fā)明所記載者，并非對本發(fā)明作任何限定。本實施形態(tài)所揭示的各要素，亦包含屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍的所有設(shè)計變更或均等物，或可進(jìn)行任意的適切的各種改變。
例如，曝光裝置100的構(gòu)成、對準(zhǔn)感測器200的構(gòu)成、主控制系統(tǒng)300的構(gòu)成，并不限于分別于圖1、圖2、及圖4所示的構(gòu)成。
又，本實施形態(tài)中，作為對準(zhǔn)系統(tǒng)200，雖說明使用離軸方式的FIA系統(tǒng)(成像式的對準(zhǔn)感測器)的情形，但并不限于此，亦可使任一方式的檢測系統(tǒng)。亦即，亦可為TTR(Through The Reticle)方式、TTL(Through The Lens)方式、或離軸方式的任一方式，進(jìn)一步地除了檢測方式為FIA系統(tǒng)等所采用的成像方式(影像處理方式)以外，例如亦可是檢測繞射光或散射光的方式等。例如是以同調(diào)光束大致垂直照射晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記后，使該標(biāo)記所產(chǎn)生的同次數(shù)的繞射光(±1次、±2次、…、±n次繞射光)彼此干涉來檢測的對準(zhǔn)系統(tǒng)。此時，亦可是依各次數(shù)獨立檢測繞射光，使用至少1個次數(shù)的檢測結(jié)果，亦能將波長相異的復(fù)數(shù)個同調(diào)光束照射于對準(zhǔn)標(biāo)記，然后再依各波長使各次數(shù)的繞射光彼此干涉來加以檢測。
又，本發(fā)明，如前述各實施形態(tài)所示，并不限于步進(jìn)掃描方式的曝光裝置，其他亦可完全同樣地適用于各種方式的曝光裝置，如步進(jìn)重復(fù)方式或近接方式的曝光裝置(X線曝光裝置等)。又，曝光裝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線(包含EUV光)、電子束、或離子束等的荷電粒子線等。又，亦可是用于制造DNA晶片、光罩或標(biāo)線片等的曝光裝置。
本揭示，是與2004年4月23日所提出的日本專利申請案第2004-128536號所含主題相關(guān)連，將其所有揭示明確地置入此處來作為參照事項。
權(quán)利要求
1.一種測量方法，是使用測量系統(tǒng)，來測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，包含第1步驟，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的測量條件設(shè)定成第1條件；第2步驟，是在該第1條件下測量該既定基板上的所有該第1標(biāo)記后，將該測量條件從該第1條件切換設(shè)定成第2條件；以及第3步驟，是在該第2條件下，測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的所有該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記。
2.一種測量方法，是使用測量系統(tǒng)，來測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，包含第1步驟，是在測量該既定基板上的該第1標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的測量條件設(shè)定成第1條件；第2步驟，是在測量該既定基板上的該第2標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件；以及第3步驟，是依該第1條件及該第2條件分別測量基線量，該基線量，是該測量系統(tǒng)的測量時的基準(zhǔn)位置、以及用以規(guī)定在對該基板進(jìn)行所欲處理的處理系統(tǒng)施以該處理時的位置的基準(zhǔn)位置間的間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的測量方法，其特征在于其中該第3步驟中依各該測量條件的該基線量的測量，是在每次切換該測量條件時執(zhí)行；根據(jù)在該設(shè)定的測量條件下的各測量結(jié)果、以及分別與該設(shè)定的測量條件對應(yīng)的該基線量，算出在該處理系統(tǒng)進(jìn)行該處理時該基板的目標(biāo)移動位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的測量方法，其特征在于其中該測量條件，包含照明該標(biāo)記的照明射束的照明條件、接收被該照明射束照明的標(biāo)記所產(chǎn)生的射束時的受光條件、以及對接收該標(biāo)記所產(chǎn)生的射束而得的光電轉(zhuǎn)換訊號進(jìn)行處理時的訊號處理條件中的至少一個條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的測量方法，其特征在于其中該測量系統(tǒng)，具備將該照明射束照射于該標(biāo)記上的照明光學(xué)系統(tǒng)、以及接收該標(biāo)記所產(chǎn)生的射束的受光光學(xué)系統(tǒng)；該照明條件，包含該照明射束的波長、光量、以及該照明光學(xué)系統(tǒng)的NA或σ的至少一個；該受光條件，包含于該受光光學(xué)系統(tǒng)的光路內(nèi)配置相位賦予構(gòu)件的狀態(tài)、以及使該相位賦予構(gòu)件退離至該光路外的狀態(tài)，該相位賦予構(gòu)件，是對該標(biāo)記所產(chǎn)生的既定次數(shù)的繞射射束賦予既定相位差。
6.一種測量方法，是使用測量系統(tǒng)，來測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，該測量系統(tǒng)，具備用以將照明射束照射于該標(biāo)記上的照明光學(xué)系統(tǒng)與用以接收來自該標(biāo)記的射束的受光光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該測量系統(tǒng)，是包含該照明射束的光量、該照明光學(xué)系統(tǒng)的NA或σ、相位賦予構(gòu)件對該受光光學(xué)系統(tǒng)光路內(nèi)的插入或退離、以及對接收該標(biāo)記所產(chǎn)生的射束而得的光電轉(zhuǎn)換訊號進(jìn)行處理時的訊號處理條件中的至少一個，來作為可在測量該標(biāo)記時改變的測量條件，該相位賦予構(gòu)件，是對該標(biāo)記所產(chǎn)生的既定次數(shù)的繞射射束賦予既定相位差；在測量該既定基板上的該第1標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的該測量條件設(shè)定成第1條件；在測量該既定基板上的該第2標(biāo)記時，將該測量系統(tǒng)的該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的測量方法，其特征在于其中該第1標(biāo)記，是形成于積層在該基板上的第1層上的標(biāo)記；該第2標(biāo)記，是形成于積層在該基板上、且與該第1層相異的第2層上的標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項的測量方法，其特征在于其中該第1標(biāo)記，是為了測定該基板在二維平面內(nèi)的既定方向上的位置所形成的標(biāo)記；該第2標(biāo)記，是為了測定該基板在與該二維平面內(nèi)的該既定方向正交的方向上的位置所形成的標(biāo)記。
9.一種曝光方法，是用以將形成于光罩上的圖案轉(zhuǎn)印至基板上，其特征在于包含下述步驟，亦即對該光罩或該基板的任一者，藉由權(quán)利要求1至8中任一項的測量方法來測量形成于該光罩或該基板的標(biāo)記位置，并根據(jù)該測量結(jié)果進(jìn)行該光罩或該基板的定位。
10.一種測量裝置，其特征在于藉由權(quán)利要求1至8中任一項的測量方法來測量物體上的測量對象。
11.一種測量裝置，是測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，具有條件設(shè)定機構(gòu)，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量裝置的測量條件設(shè)定成第1條件，在測量該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記時，則將該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件；以及控制機構(gòu)，是控制該條件設(shè)定機構(gòu)，以使其在該第1條件下測量該既定基板上的所有該第1標(biāo)記后，將該測量條件從該第1條件切換設(shè)定成第2條件。
12.一種測量裝置，是測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記，其特征在于，具有條件設(shè)定機構(gòu)，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量裝置的測量條件設(shè)定成第1條件，在測量該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記時，則將該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件；以及保持裝置，是依該設(shè)定的測量條件分別保持基線量，該基線量，是該測量裝置的測量時的基準(zhǔn)位置、以及用以規(guī)定在對該基板進(jìn)行所欲處理的處理裝置施以該處理時的位置的基準(zhǔn)位置間的間隔。
13.一種測量裝置，是測量形成于既定基板上且作為被測量對象的復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記、以及與該第1標(biāo)記相異的復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記的裝置，且具備用以將照明射束照射于該標(biāo)記上的照明光學(xué)系統(tǒng)與用以接收來自該標(biāo)記的射束的受光光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包含該照明射束的光量、該照明光學(xué)系統(tǒng)的NA或σ、相位賦予構(gòu)件對該受光光學(xué)系統(tǒng)光路內(nèi)的插入或退離、以及對接收該標(biāo)記所產(chǎn)生的射束而得的光電轉(zhuǎn)換訊號進(jìn)行處理時的訊號處理條件中的至少一個，來作為可在測量該標(biāo)記時改變的該測量裝置的測量條件，該相位賦予構(gòu)件，是對該標(biāo)記所產(chǎn)生的既定次數(shù)的繞射射束賦予既定相位差；且具有條件設(shè)定機構(gòu)，是在測量該既定基板上作為該被測量對象的該標(biāo)記中的該復(fù)數(shù)個第1標(biāo)記時，將該測量裝置的測量條件設(shè)定成第1條件，在測量該復(fù)數(shù)個第2標(biāo)記時，則將該測量條件設(shè)定成與該第1條件相異的第2條件。
14.一種曝光裝置，是用以將形成于光罩上的圖案轉(zhuǎn)印至基板上，其特征在于具有定位裝置，該定位裝置是對該光罩或該基板的任一者，使用權(quán)利要求10至13中任一項的測量裝置來測量形成于該光罩或該基板的標(biāo)記位置，并根據(jù)該測量結(jié)果進(jìn)行該光罩或該基板的定位。
全文摘要
能依各測量對象設(shè)定所欲測量條件，且能以高速進(jìn)行高精度測量。在曝光裝置的對準(zhǔn)感測器對復(fù)數(shù)個取樣照射區(qū)域進(jìn)行位置測量時，是根據(jù)所測量的軸方向、根據(jù)標(biāo)記、或根據(jù)所測量標(biāo)記存在的層改變測量條件來進(jìn)行測量。此時，以同一測量條件進(jìn)行測量的測量對象，例如于Y軸方向的位置或于X軸方向的位置等是連續(xù)進(jìn)行測量。又，在切換測量條件時再次測量基線量?？汕袚Q的測量條件，為測量光的波長、相位差板的使用及選擇、光學(xué)系統(tǒng)的NA及σ、測量光的光量、照明形狀、以及訊號處理算式等。
文檔編號G03F9/00GK1961407SQ20058001716
公開日2007年5月9日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者小林滿, 安田雅彥 申請人:尼康股份有限公司