光学特性测量方法、曝光方法及组件制造方法

专利名称：光学特性测量方法、曝光方法及组件制造方法
技术领域：
本发明关于一种光学特性测量方法、曝光方法及组件制造方法，更详细而言，关于测量在既定面上产生图案的像的光学系统的光学特性的光学特性测量方法、考虑以该光学特性测量方法测量的光学特性进行曝光的曝光方法、及利用该曝光方法的组件制造方法。
背景技术：
半导体组件(集成电路)等逐年高度集成化，伴随于此对半导体组件等的制造装置即步进器等的投影曝光装置要求更高的高解像力。又，次层以后的图案相对于已形成在被曝光物体上的图案的重迭精度的提升也相当重要。作为其前提，必须正确地测量、评估投影光学系统的光学特性(包含成像特性)，根据该评估结果提升投影光学系统的光学特性(包含调整的情形)。为了求出投影光学系统的光学特性、例如非点像差，前提为能对在像面内的评估 点(测量点)彼此正交的二个测量方向分别正确地测量最适焦点位置(最佳焦点位置)。作为投影光学系统的最适焦点位置的测量方法的一例，已知例如专利文献I揭示的方法。此方法中，使用形成有既定图案(例如，密集线图案(线宽与线距图案)等)作为测试图案的标线片进行曝光，在投影光学系统的光轴方向上多个位置将测试图案转印至测试用晶片。以例如曝光装置具备的成像式对准传感器等拍摄使该测试用晶片显影所得的光阻像(转印后的图案的像)，根据自其拍摄数据所得的测试图案的影像的对比值(例如像素的亮度值的分散等)与晶片在投影光学系统的光轴方向的位置的关系，求出最适焦点位置。因此，此方法也称为对比焦点法。然而，最近，已知使用对比焦点法并不易以要求的水准正确地求出现在的曝光装置具备的投影光学系统的非点像差。其主要原因可认为在于因近年来图案的细微化，在组件制程的曝光条件中，转印至测试用晶片的密集线图案不会分解，对其影像的对比值的测量方向(密集线的排列方向)的感度钝化，此外，与测量方向正交的非测量方向的图案的像的长度离焦且变短，而产生对该非测量方向的感度。专利文献I :美国专利申请公开第2004/0179190号说明书

发明内容
本发明第I形态的光学特性测量方法，测量使配置在第I面上的图案的像产生在第2面上的光学系统的光学特性，其特征在于，包含一边在该光学系统的光轴方向变更配置在该光学系统的该第2面侧的物体的位置、一边使以既定方向为测量方向的测量用图案经由该光学系统依序转印至该物体上，在该物体上产生多个包含该测量用图案的像的划分区域的动作；拍摄该物体上的多个划分区域之中既定数的划分区域，取出关于产生在拍摄后的该既定数的各划分区域的该测量用图案的像之中、除了与该测量方向交叉的非测量方向的两端部以外的至少一部分的像的拍摄数据的动作；以及使用该取出的拍摄数据就该既定数的各划分区域算出关于各像素的亮度值的该测量方向的评估量，且根据关于算出的该多个各划分区域的该评估量求出该光学系统的光学特性的动作。据此，一边在光学系统的光轴方向变更配置在光学系统的第2面侧的物体的位置、一边使以既定方向为测量方向的测量用图案经由该光学系统依序转印至该物体上，在该物体上产生多个包含该测量用图案的像的划分区域。接着，拍摄物体上的多个划分区域之中既定数的划分区域，取出关于产生在拍摄后的既定数的各划分区域的测量用图案的像之中、除了与测量方向交叉的非测量方向的两端部以外的至少一部分的像的拍摄数据。因此，此取出的拍摄数据几乎不具对离焦等的检测时的非测量方向的感度。接着，使用该取出的拍摄数据就既定数的各划分区域算出关于各像素的亮度值的测量方向的评估量，且根据关于算出的既定数的各划分区域的评估量求出光学系统的光学特性。因此，可高精度求出光学系统的光学特性。本发明第2形态的光学特性测量方法，测量使配置在第I面上的图案的像产生在第2面上的光学系统的光学特性，其特征在于，包含一边在该光学系统的光轴方向变更配 置在该光学系统的该第2面侧的物体的位置、一边使以既定方向为测量方向的测量用图案经由该光学系统依序转印至该物体上的多个区域以分别产生该测量用图案的像的动作；对该多个区域分别进行用以除去产生的该测量用图案的像的该非测量方向的两端部的修正曝光的动作；拍摄分别包含该非测量方向的两端部除去后的该测量用图案的像的物体上的多个划分区域之中既定数的划分区域的动作；以及处理该拍摄所得的拍摄数据，就拍摄后的该既定数的各划分区域算出关于各像素的亮度值的该测量方向的评估量，且根据关于算出的该既定数的各划分区域的该评估量求出该光学系统的光学特性的动作。据此，通过修正曝光拍摄分别包含非测量方向的两端部切除后的测量用图案的像的物体上的多个划分区域之中既定数的划分区域。因此，通过此拍摄所得的拍摄数据几乎不具对离焦等的检测时的非测量方向的感度。接着，处理该拍摄数据，就拍摄后的既定数的各划分区域算出关于各像素的亮度值的测量方向的评估量，且根据关于算出的既定数的各划分区域的该评估量求出光学系统的光学特性。因此，可高精度求出光学系统的光学特性。本发明第3形态的曝光方法，包含使用本发明第I或第2形态的光学特性测量方法测量光学系统的光学特性的动作；以及考虑该光学特性的测量结果，调整该光学系统的光学特性及该物体在该光学系统的光轴方向的位置的至少一方，在该既定面上经由该光学系统产生既定图案的像以使物体曝光的动作。据此，使用上述光学特性测量方法高精度测量光学系统的光学特性，考虑该光学特性的测量结果，在光学系统的曝光区域内产生高精度的图案的像。本发明第4形态的组件制造方法，包含通过本发明的曝光方法使物体曝光的动作；以及使曝光后的该物体显影的动作。


图I是显示第I实施形态的曝光装置的概略构成的图。图2是显示用于投影光学系统的光学特性的测量的标线片的一例的图。图3是显示测量用图案MPn的构成的一例的图。图4是用以说明第I实施形态的光学特性测量方法的流程图。
图5是用以说明划分区域的排列的图。图6是显示在晶片Wt上形成有评估点对应区域DB1 DB5的状态的图。图7 (A)是显示在使晶片Wt显影后形成在晶片Wt上的评估点对应区域DB1的光阻像的一例的图，图7 (B)是将形成在评估点对应区域DBn内的划分区域DAi的光阻像放大显示的图。图8是显示图4的步骤426 (光学特性的算出处理)的详细的流程图。图9(A)是显示在光阻像的测量方向的拍摄资料的一例的图，图9(B)是显示在非测量方向的拍摄资料的一例的图。图10是用以说明最适焦点位置的求法的图。
图11是用以说明变形例的图，是显示在晶片Wt上的多个照射区域形成有测量用图案的转印像的状态的图。图12是显示在实施例I使用的孔径光阑板的图。图13是显示在实施例I使用的4种标记的图。图14是显示在实施例I的比较例使用的4种标记的图。图15是显示比较例的最佳焦点计算值的曝光量依存性的图。图16是显示实施例I的最佳焦点计算值的曝光量依存性的图。图17是显示在实施例2使用的标记的图。图18⑷是用以说明在实施例2进行的双重曝光的图，图18⑶是显示该双重曝光的结果所得的测量标记的图。图19是显示实施例2的结果所得的空间像计算的最佳焦点计算值的曝光量依存性的图。主要组件符号说明AFS焦点传感器AP1 AP5, APn 开口图案AS对准系统AXp 光轴DA1, DA2, DA15, DAi 划分区域DB1 DB5, DBn评估点对应区域DS检测信号DVi, DHi, DRi, DLi 检测区域FP基准板Fl F5焦点位置IAR ’矩形区域IL照明光IOP照明系统LSvn, LSHn, LSEn, LSLn L/S 图案LS \n, LS "Hn, LS^sn, LS \n 像MM第I标记MM’ 第 2 标记
MMl MM4, MM1’ MM4，标记MP1-MP5lMPn 测量用图案MP ”n测量用图案的像Ml M5测量标记PA图案区域PL投影光学系统PU投影单元 R, Rt 标标片RMl, RM2标线片对准标记RST标线片载台SA1 SAn照射区域SP步进间距W，Wt 晶片WST晶片载台12移动镜14激光干涉仪16对准控制装置18晶片台20 XY 载台22驱动系统24移动镜26激光干涉仪28主控制装置40 镜筒42玻璃基板50a送光系统50b受光系统100曝光装置
具体实施例方式以下，根据图I 图10说明本发明一实施形态。图I是显示用以实施一实施形态的光学特性测量方法及曝光方法的较佳曝光装置100的概略构成。曝光装置100是步进扫描方式的缩小投影曝光装置(所谓步进扫描仪(也称为扫描仪))。曝光装置100具备照明系统I0P、保持标线片R的标线片载台RST、将形成在标线片R的图案的像投影至涂布有感光剂(光阻)的晶片W上的投影单元PU、保持晶片W并在二维平面(XY平面内)移动的晶片载台WST、驱动该晶片载台WST的驱动系统22、及这些的控制系统等。控制系统是以由统筹控制装置整体的微电脑(或工作站)等构成的主控制装置28为中心构成。
照明系统IOP包含例如由ArF准分子激光器(输出波长193nm)(或KrF准分子激光器(输出波长248nm)等)构成的光源、经由送光光学系统连接于该光源的照明系统壳体及该照明系统壳体内部的照明光学系统。照明光学系统，如美国专利申请公开第2003/0025890号说明书等所揭示，包含包含光学积分器等的照度均一化光学系统、分束器、中继透镜、可变ND滤光器、标线片遮廉等(皆未图示)。此照明光学系统将从光源输出的激光束整形，通过此整形后的激光束(以下，称为照明光)IL，以大致均一照度照明在标线片R上细长延伸于X轴方向(图I中纸面正交方向)的狭缝状的照明区域。标线片载台RST配置在照明系统IOP的图I中的下方。在此标线片载台RST上装载标线片R，透过未图示的真空夹头等吸附保持。标线片载台RST可通过未图示的标线片载台驱动系统在水平面(XY平面)内微幅驱动，且在扫描方向(此处设为图I的纸面内左右方向即Y轴方向)以既定动程范围扫描。此标线片载台RST的位置是透过移动镜(或镜面加工后的端面)12通过激光干涉仪14测量，此激光干涉仪14的测量值供应至主控制装置 28。该投影单元I3U配置在标线片载台RST的图I中的下方，包含镜筒40与由以既定位置关系保持在该镜筒40内的多个光学组件构成的投影光学系统PL。作为投影光学系统PL，此处使用两侧远心的缩小系统、即由具有Z轴方向的共通光轴AXp的多片透镜组件(省略图标)构成的折射光学系统。透镜组件中的特定的多片，是根据来自主控制装置28的指令，通过未图标的成像特性修正控制器控制，由此调整投影光学系统PL的光学特性(包含成像特性)，例如倍率、畸变、慧形像差、及像面弯曲等。投影光学系统PL的投影倍率，作为一例是设为1/4。因此，如上述通过照明光IL以均一照度照明标线片R，则其照明区域内的标线片R的图案被投影光学系统PL缩小，投影至涂布有光阻的晶片W上，在晶片W上的被曝光区域(照射区域)的一部分形成图案的缩小像。此时，投影光学系统PL在其视野内的一部分(即，曝光区域，在投影光学系统PL与照明区域共轭的矩形区域)形成该缩小像。此外，上述成像特性修正控制器，为了调整投影光学系统PL的光学特性、即在晶片W上的图案的像的成像状态，使投影光学系统PL的至少一个光学组件(透镜组件等)移动，但替代此或与其组合地，进行例如光源的控制导致的照明光IL的特性(例如中心波长、频谱宽度等)的变更、和在与投影光学系统PL的光轴AXp平行的Z轴方向(及相对XY平面的倾斜方向)的晶片W的驱动的至少一方也可。上述晶片载台WST具备通过包含线性马达等的驱动系统22驱动、在XY平面内移动的XY载台20，及装载于该XY载台20上的晶片台18。在该晶片台18上透过晶片保持具(未图示)通过真空吸附等保持晶片W。晶片台18将保持晶片W的晶片保持具微幅驱动于Z轴方向及相对XY平面的倾斜方向，也称为Z倾斜载台。在该晶片台18上面设有移动镜(或镜面加工后的反射面)24，在此移动镜24照射有来自激光干涉仪26的激光束(测距光束)，根据来自该移动镜24的反射光测量晶片台18在XY平面内的位置信息及旋转信息(包含偏摇(绕Z轴的旋转即0 z旋转)、纵摇(绕X轴的旋转即0 X旋转)、及横摇(绕Y轴的旋转即0 7旋转))。激光干涉仪26的测量值供应至主控制装置28，主控制装置28根据该激光干涉仪26的测量值，透过驱动系统22控制晶片载台WST的XY载台20，由此控制晶片台18在XY平面内的位置(包含Qz旋转)。
又，晶片W表面在Z轴方向的位置及倾斜量是通过例如美国专利第5448332号说明书等所揭示的焦点传感器AFS测量，该焦点传感器AFS是由具有送光系统50a及受光系统50b的斜入射方式的多点焦点位置检测系统构成。此焦点传感器AFS的测量值也供应至主控制装置28。又，在晶片台18上固定有其表面与晶片W表面相同高度的基准板FP。在此基准板FP的表面形成有通过后述标线片对准系统与一对标线片对准标记一起被检测的至少一对第I基准标记、及用于接下来说明的对准系统AS的所谓基线测量的第2基准标记(第I及第2基准标记皆未图标)等。本实施形态中，在该投影单元I3U的镜筒40的侧面设有检测形成在晶片W的对准标记的对准系统AS。作为此对准系统AS的一例，是使用影像处理方式的成像式对准传感器的一种即FIA(场像对准Field Image Alignment)系统,该FIA系统以齒素灯等的宽频带的光照明标记，对标记影像进行影像处理以测量标记位置。此对准系统AS的解像界限大于 投影光学系统PL的解像界限(解像度低)。对准系统AS的检测信号DS供应至对准控制装置16，该对准控制装置16对该检测信号DS进行A/D转换，对此数字化后的波形信号进行运算处理以检测标记位置。其结果，从对准控制装置16供应至主控制装置28。再者，本实施形态的曝光装置100中，虽省略图示，但在标线片R上方设有例如美国专利第5646413号说明书等所揭示的由使用曝光波长的光的TTR(穿透标线片=ThroughThe Reticle)对准系统构成的一对标线片对准系统，该标线片对准系统的检测信号经由对准控制装置16供应至主控制装置28。接着，针对曝光装置100中用于投影光学系统的光学特性的测量的标线片的一例进行说明。图2是显示用于投影光学系统的光学特性的测量的标线片Rt的一例。图2是从图案面侧(图I中下面侧)观察标线片Rt的俯视图。如图2所示，标线片Rt是由矩形(正确来说为正方形)的玻璃基板42构成，在其图案面形成有通过未图示的遮光带规定的大致长方形的图案区域PA。在本例(图2的例)，通过铬等遮光构件使该图案区域PA的大致整面为遮光部。在图案区域PA之中心(此处与标线片Rt之中心(标线片中心)一致)、及以标线片中心为中心且以X轴方向为长边方向的假想矩形区域IAR’内部的4角部分的合计5个部位，形成既定宽度(例如27 u m)且既定长度(例如108 u m)的在X轴方向细长的开口图案(透射区域)AP1 AP5，在开口图案AP1 AP5的内部分别形成有测量用图案MP1 MP50上述矩形区域IAR’为与上述照明区域大致一致的大小及形状。此外，在本例(图2的例)，虽使图案区域PA的大致整面为遮光部，但上述矩形区域IAR’在X轴方向的两端被上述遮光带所规定，因此仅在例如Y轴方向的两端分别设置既定宽度(例如与遮光带相同宽度)的遮光部也可。测量用图案MPn(n= I 5)分别包含如图3放大所示的4种线宽与线距图案(以下，记载为「L/S图案」)LSvn, LSlfc, LSsn, LSLn0 L/S图案LSVn，LSHn, LSsn, LSLn分别是通过既定线宽(例如O.Sym)且既定长度(例如24pm程度)的8条线图案以既定间距(例如l.eym)排列于个别的周期方向的多棒图案构成。此情形，L/S图案LSVn，LSHn, LSEn, LSLn分别的周期方向为X轴方向、Y轴方向、相对Y轴一 45°的方向、相对Y轴十45°的方向。此外，各周期方向与各L/S图案的测量方向对应。又，本实施形态中，L/S图案的非测量方向的宽度(各线图案的长度(24pm))设定成较测量方向的宽度(线图案的排列宽度(Uym))长(此处为2倍长度)。本实施形态中，在以将图3所示的开口图案APn四等分的实线与虚线包围的正方形区域分别配置有与该正方形区域中心相同的L/S图案LSvn, LSlfc, LSEn, LSLn0此外，以虚线所示的正方形区域彼此的边界实际上不存在。又，在通过上述标线片中心的图案区域PA的X轴方向两侧形成有一对标线片对准标记RM1，RM2(参照图2)。接着，针对本实施形态的曝光装置100中投影光学系统PL的光学特性的测量方法，沿着简略显示主控制装置28内的CPU的处理算法的图4的流程图且适当使用其它图式进行说明。 首先，在图4的步骤402，透过未图示的标线片装载器将标线片Rt装载至标线片载台RST上，且透过未图示的晶片装载器将晶片WT(参照图6)装载至晶片台18上。在下一个步骤404，进行标线片Rt对投影光学系统PL的对准等的既定准备作业。具体而言，分别根据激光干涉仪14，26的测量值使标线片载台RST与晶片载台WST (XY载台20)移动，以通过上述标线片对准系统(未图标)检测基准板FP上的上述一对第I基准标记(未图标)与标线片Rt的一对标线片对准标记RM1，RM2。接着，根据上述标线片对准系统的检测结果调整标线片载台RST的XY平面内的位置(包含旋转)。由此，在上述照明区域内设定标线片Rt的矩形区域IAR’，并以照明光IL照射其整面。又，本实施形态中，透过投影光学系统PL在其视野(尤其是曝光区域)内产生测量用图案MP1J^投影像(图案的像)的位置，成为在投影光学系统PL的曝光区域内待测量其光学特性(例如焦点位置)的评估点。本实施形态中，设定有上述曝光区域之中心及四角的合计5个评估点。此外，评估点实际上会有设定更多、例如9X9 = 81点程度的情形，但此处为了图示及方便说明设为上述5点。然而，评估点的数量几点皆可，I点也可。以此方式结束既定准备作业后，移至下一个步骤406，将曝光能量量的目标值设定成最适值。此曝光能量量的最适值系通过预先实验或模拟等求出，作为一例，设能将组件制造用的标线片上的最小线宽的L/S图案解像的能量量的60 70%程度的能量量为最适值。在下一个步骤408，将第I计数器的计数值i初始化(i — I)。本实施形态中，计数值i除了用于晶片Wt的焦点位置的目标值Zi的设定外，也用于后述步骤410中曝光对象的划分区域DAi的设定(参照图5)。本实施形态中，以例如关于投影光学系统PL的既知最适焦点位置(设计值等)为中心，使晶片Wt的焦点位置从Z1以刻度八2变化至2 (作为一例 M = 15) (Zi = Z1 Z15)。因此，本实施形态中，一边变更晶片Wt在投影光学系统PL的光轴方向(Z轴方向)的位置(焦点位置)、一边进行用以将测量用图案MPn(n= I 5)依序转印至晶片Wt上的M次(本例中M= 15)的曝光。本实施形态中，将投影光学系统PL的开口图案APn的晶片Wt上的投影区域称作测量图案区域，在该测量图案区域内产生测量用图案MPn的投影像，通过各曝光将开口图案APn转印至晶片Wt上，形成包含测量用图案MPn的转印像的划分区域。因此，在与投影光学系统PL的曝光区域(与上述照明区域对应)内的各评估点对应的晶片Wt上的区域(以下称为「评估点对应区域」WB1 DB5(参照图6)转印有IXM个的测量用图案MPn。此处，虽说明顺序前后相反，但方便上使用图5说明通过后述曝光转印有测量用图案MPn的晶片Wt上的各评估点对应区域DBn。如图5所示，本实施形态中，在配置成M行I列(例如，15行I列)的数组状的MX I = M(例如15X I = 15)个假想的划分区域DAi (i=I M(例如M = 15))分别转印有测量用图案MPn，由分别转印有此等测量用图案MPn的M个(例如15个)划分区域DAi构成的评估点对应区域DBn形成在晶片Wt上。此外，假想的划分区域DAi,如图5所示，排列成一 Y方向成为行方向(i的增加方向)。又，以下说明中使用的附加字i及M具有与上述相同的意义。返回图4，在下一个步骤410，一边监测来自焦点传感器AFS的测量值、一边将晶片台18驱动于Z轴方向(及倾斜方向)以使晶片Wt往Z轴方向的目标位置Zi (此处为Z1)移动，且在XY平面内移动，使晶片Wt上的各评估点对应区域DBn(n = 1、2、……5)内的假想的划分区域DAi (此处为DA1 (参照图7))曝光，将测量用图案MPn的像分别转印至此假想的划分区域DAi(MaSDA1)c此时，以晶片Wt上的一点的曝光能量量(积算曝光量)成为设定的目标值的方式进行曝光量控制。由此，如图6所示，在晶片Wt上的各评估点对应区域DBn的划分区域DA1分别转印有包含测量用图案MPn的开口图案APn的像。返回图4，上述步骤410的曝光结束后，进到步骤416，通过判断晶片Wt的焦点位置的目标值是否为Zm以上(计数值i SM)，来判断在既定Z范围的曝光是否结束。此处，由于仅在最初的目标值Z1的曝光结束，因此移至步骤418，在将计数值i加l(i — i + I)后，返回步骤410。在此步骤410，将晶片台18驱动于Z轴方向(及倾斜方向)以使晶片Wt往Z轴方向的目标位置Z2移动，且在XY平面内移动，使晶片Wt上的各评估点对应区域DBn(n=1、2、……5)内的假想的划分区域DA2曝光，将包含测量用图案MPn的开口图案APn分别转印至此假想的划分区域DA2。此时，在曝光开始之前，XY载台20以既定步进间距SP (参照图5)在XY平面内往既定方向(此情形为+Y方向)移动。此处，本实施形态中，上述步进间距SP系设定成与各开口图案APn的晶片Wt上的投影像(与上述测量图案区域对应)的Y轴方向尺寸大致一致的约6. 75 u m。此外，步进间距SP虽不限于约6. 75 u m,但较佳为分别转印于相邻划分区域的测量用图案MPn的像不重迭、且为6. 75 y m即各开口图案APn的晶片Wt上的投影像(与上述测量图案区域对应)的Y轴方向尺寸以下。此情形，由于步进间距SP为开口图案APn的晶片Wt上的投影像的Y轴方向尺寸以下，因此在各评估点对应区域DBn的划分区域DA1与划分区域DA2的边界部分不存在由开口图案APn的像的一部分形成的框线或未曝光区域。之后，在步骤416的判断受到肯定之前、即在判断设定的晶片Wt的焦点位置的目标值为Zm之前，反复步骤416 —418 —410的循环处理(包含判断)。由此，在晶片Wt上的各评估点对应区域DBn的划分区域DAi (i = 3 M)分别转印有包含测量用图案MPn的开口图案APn。然而，此情形，在相邻划分区域间的边界因与上述相同的原因也不存在框线或未曝光区域。另一方面，在对各评估点对应区域DBn的划分区域DAm(本例中为DA15)的曝光结束、上述步骤416的判断受到肯定后，移至步骤420。在步骤416的判断受到肯定的阶段 ，在晶片Wt上的各评估点对应区域DBn，如图6所示，分别形成曝光条件(本例中为焦点位置)不同的M个(本例中M= 15)测量用图案MP1J^转印像(潜像)。此外，实际上以上述方式在晶片Wt上形成M(本例中为15)个划分区域(形成有测量用图案MP1J^转印像(潜像))后的阶段，虽欲形成各评估点对应区域DBn，但上述说明中，为了方便说明，采用预先使评估点对应区域DBn位于晶片Wt上的说明方法。返回图4，在步骤420，透过未图示的晶片卸载器将晶片Wt从晶片台18上卸载，且使用未图标的晶片搬送系统将晶片Wt搬送至线内连接于曝光装置100的未图标的涂布显影机。在对上述涂布显影机搬送晶片Wt后，进到步骤422等待晶片Wt的显影结束。在此步骤422的等待时间的期间，通过涂布显影机进行晶片Wt的显影。通过此显影结束，在晶片Wt上形成图6所示的评估点对应区域DBn(n = I 5)的光阻像，形成有此光阻像的晶片Wt成为测量投影光学系统PL的光学特性的试料。图7 (A)是显示形成在晶片Wt上的评估点对应区域DB1的光阻像的一例。
在图7(A)中，评估点对应区域DB1是由M( = 15)个划分区域DAiQ = I 15)构成，虽图标成在相邻划分区域彼此间存在有分隔框的光阻像，但此是为了易于了解各划分区域。然而，实际上，在相邻划分区域彼此间不存在分隔框的光阻像。通过如上述消除框，在上述对准系统AS等进行的评估点对应区域DBn的影像取得时，可防止因框的干涉产生的图案部的对比降低。因此，本实施形态中，将上述步进间距SP设定成各开口图案APn的晶片Wt上的投影像的Y轴方向尺寸以下。此外，图7(A)中在各划分区域内以虚线所示的形成有L/S 图案 LSVn，LSlfc, LSsn, LSui 的像 LS ’’ Vn, LS ’’ Hn, LS ’’ _ LS ” (参照图 7 (B))的区域(以下，适当称为「测量标记区域」)彼此的边界实际上也不存在。在上述步骤422的等待状态，通过来自未图示的涂布显影机的控制系统的通知确认晶片Wt的显影结束后，移至步骤424，对未图示的晶片装载器发出指示，与上述步骤402同样地将晶片Wt再次装载至晶片台18上之后，移至步骤426的算出投影光学系统的光学特性的子例程(以下，称为「光学特性测量例程」)。在此光学特性测量例程，首先，在图8的步骤502，参照表示检测对象的评估点对应区域的编号的第2计数器的计数值n，使晶片Wt移动至能以对准系统AS检测晶片Wt上的评估点对应区域DBn的光阻像的位置。此移动、即定位是通过一边监测激光干涉仪26的测量值一边透过驱动系统22控制XY载台20进行。此处，计数值n初始化成n= I。是以，此处，如图7 (A)所示，晶片Wt定位在能以对准系统AS检测晶片Wt上的评估点对应区域DB1的光阻像的位置。以下的光学特性测量例程的说明中，将评估点对应区域DBn的光阻像适当略记成「评估点对应区域DBn」。在下一个步骤504，使用对准系统AS拍摄晶片Wt上的评估点对应区域DBn(此处为DB1)的光阻像，取得其拍摄资料。对准系统AS将光阻像分割成本身具有的摄影组件(CCD等)的像素单位，将与各像素对应的光阻像的浓淡作为例如8位的数字数据(像素数据)供应至主控制装置28。即，上述拍摄资料系以多个像素资料构成。此情形，随着光阻像的浓度变高(接近黑色)使像素数据的值愈大。此外，本实施形态中评估点对应区域DB1JAR寸为101. 25iim(Y轴方向)X27iim(X轴方向)，其整体设定在对准系统AS的检测区域内，因此可就各评估点对应区域同时(一次)拍摄M个划分区域DAit5在下一个步骤506，整理来自对准系统AS的形成在评估点对应区域DBn(此处为DB1)的光阻像的拍摄资料，作成拍摄数据文件。在下一个步骤508，对该拍摄数据进行影像处理以检测评估点对应区域DBn(此处为DB1)的外缘。此外缘的检测的一例能以下述方式进行。即，根据拍摄所得的拍摄资料，以构成由评估点对应区域DBn的轮廓构成的外框的直线部为检测对象，使既定大小的窗区域往与该检测对象的直线部大致正交的方向扫描，在该扫描中根据窗区域内的像素数据检测检测对象的直线部的位置。此情形，外框部分的像素数据与其它部分的像素资料明显地像素值不同，因此根据与例如窗区域的扫描方向的位置逐一像素变化对应的窗区域内的像素数据的变化，确实地检测检测对象的直线部(外框的一部分)的位置。在此情形，扫描方向较佳为从该外框的内侧朝向外侧的方向。其原因在于，最初求出与上述窗区域内的像素数据对应的像素值的峰值时，其位置与外框的位置确实一致，因此可通过外框检测确实地进行。 针对构成由评估点对应区域DBn的轮廓构成的外框的四边分别进行此种直线部的检测。关于此外框的检测，详细地揭示于例如美国专利申请公开第2004/0179190号说明书
坐寸o在下一个步骤510，将上述检测出的评估点对应区域DBn的外缘、即长方形的框线的内部在Y轴方向M等分(例如15等分)，由此求出划分区域DA1-DAm(DA15).即，以外缘为基准，求出各划分区域(的位置信息)。在下一个步骤512，就关于各划分区域DAi (i = I M)的测量标记区域设定检测区域。具体而言，主控制装置28分别对形成在划分区域DAi内的光阻像所含的4个像LS ” Vn, LS ” Hn, LS ” _ LS ” Ln (分别与图案 MPn 内的 L/S 图案 LSVn，LSlfc, LSsn, LSLn 对应)设定检测区域 DVi, DHi, DRi, DLi (参照图 7(B)) 0以形成在划分区域DAi内的L/S图案LSvn的像(光阻像)LS”Vn为例，针对检测区域DVi的决定进行说明。与光阻像LS”Vn对应的图案MPn内的L/S图案LSVn，如图3所示，是8条线图案排列于测量方向(X轴方向)的多棒图案。然而，实际的组件制程的曝光条件中，从图7(B)所示的二维资料及图9(A)所示的在X轴方向的一维数据可知，无法从转印至晶片Wt的L/S图案LSvn的像LS”Vn分解8条线图案来检测。本实施形态中，主控制装置28，求出光阻像LS\ 在测量方向的扩张来替代习知法中影像的对比值。此处，较佳为，根据检测感度等观点求出光阻像LS”Vn的面积作为与在测量方向的扩张对应的量。然而，从图7(B)所示的二维资料及图9(B)所示的在Y轴方向(非测量方向)的一维数据可知，实际的组件制程的曝光条件中，相对于在延伸方向(Y轴方向)的L/S图案LSvn的图案分布，光阻像LS”Vn的检测信号的分布平缓，其扩张取决于曝光条件(焦点位置等)而变化。是以，实际的曝光条件中，光阻像LS”VIJ^面积不会与在测量方向的扩张对应。因此，本实施形态中，如图7(B)所示，对光阻像LS”Vn设定检测区域DVit5 S卩，检测区域DVi设定成，如图9(A)所示，在测量方向(X轴方向)较L/S图案LSvn的分布充分地广，如图9(B)所示，在非测量方向(Y轴方向)较L/S图案LSvn的分布充分地窄。由此，即使因曝光条件光阻像LS”Vn的检测信号在非测量方向(Y轴方向)的分布整体变化，在检测区域DVi内其分布也不会变化。是以，检测区域DVi内的光阻像LS”vn的面积，实质上与在测量方向的扩张对应，因此可将检测区域DVi内的光阻像LS”Vn的面积采用为与在测量方向的扩张对应的量。对与图案MPn中的L/S图案LSHn，LSEn, LSLn对应的其它光阻像LS”^，LS%n, LS\n也依据相同方针，如图7(B)所示设定检测区域DHi, DRi, DLit5在下一个步骤513，分别对各划分区域DAi (i = I M)内的4个光阻像LS” Vn, LS”_ LS”En, LS” 算出在检测区域DVi, DHi, DRi, DLi内的面积。光阻像LS”Vn，LSLSLS"Ln的面积Cni是通过例如Cni = Sk 0 (xk — xth)求出。此处，xk是关于检测区域内的第k个像素的检测信号(亮度)、xth是阈值(阈亮度)、9 (x)是步进函数。SP，面积Cni与检测区域内的像素之中超过阈亮度Xth的亮度Xk的像素的数量相等。此外，阈亮度Xth是依据欲求出的测量精度、检测感度等适当设定。求出的光阻像的面积Cni，就4个光阻像的种类(V、H、R、L)及划分区域DAi (i)记录至记忆装置(未图标)。在下一个步骤514，使用记录至记忆装置(未图标)的4个光阻像 LS”Vn，LS”Hn，LS”Kn，LS\n的检测面积Cni，求出评估点对应区域DBn (第n个评估点)中在各自的测量方向的最适焦点位置。此处，主控制装置28，分别就光阻像LS”Vn，LSV LSV, LS\n,如图10所示，对焦点位置Zi描绘检测面积Cni。再者，主控制装置28，使用适当的试行函数对描绘点进行最小自乘近似。图10中，获得的近似曲线(称为焦点曲线)系使用在焦点中心(Z = 0)的近似值正规化(作为相对信号)来表示。此外，图10中，以二点链线一并表示就不同剂量(曝光量)获得的焦点曲线。从图10明确可知，焦点曲线的形状强烈取决于剂量P。例如，对小剂量而言，焦点曲线(例如曲线C1)描绘平缓曲线。此种焦点曲线对焦点位置的感度弱，因此不适合用于求出最适焦点位置。又，对大剂量而言，焦点曲线(例如曲线C2)描绘尖锐峰值曲线。然而，出现伴峰。是以，此种焦点曲线也不适合用于求出最适焦点位置。相对于此等，对中程度剂量而言，焦点曲线(例如曲线C)描绘理想山形曲线。此外，发明人通过计算器仿真确认对组件制程中剂量的50 70%的剂量而言可获得理想形状的焦点曲线。主控制装置28使用焦点曲线c从其峰值中心求出最适焦点位置Zbest。此处，峰值中心定义成与例如焦点曲线与既定片段等级的交差点对应的2个焦点位置之中心。主控制装置28就4个光阻像LS”Vn，LS”Hn，LS^sn, LS\n全部进行上述最适焦点位置Zb6st的算出。由此，可求出4个测量方向分别的最适焦点位置Zb6St。接着，主控制装置28算出4个测量方向分别的最适焦点位置Zbest的平均以作为评估点对应区域DBn(第n个评估点)中的最适焦点位置。在下一个步骤516，参照上述计数值n，判断就所有评估点对应区域DB1 DB5处理是否结束。此处，由于仅就评估点对应区域DB1的处理结束，因此否定此步骤516的判断，进到步骤518，在将计数值n加I (n — n + I)后，返回步骤502，将晶片Wt定位在能以对准系统AS检测评估点对应区域DB2的位置。接着，再次进行上述步骤504 514的处理(包含判断)，与上述评估点对应区域DB1的情形相同，就评估点对应区域DB2求出最适焦点位置。接着，就评估点对应区域DB2的最适焦点位置的算出结束后，在步骤516再次判断就所有评估点对应区域DB1 DB5处理是否结束，此处的判断被否定。之后，在步骤516的判断被肯定之前，反复上述步骤502 518的处理(包含判断)。由此，就其它评估点对应区域DB3 DB5,与上述评估点对应区域DB1的情形相同，分别求出最适焦点位置。
以此方式，在就晶片Wt上的所有评估点对应区域DB1 DB5的最适焦点位置的算出后、即在投影光学系统PL的曝光区域内于成为5个测量用图案MP1 MP5的投影位置的上述各评估点的最适焦点位置的算出后，在步骤516的判断受到肯定。此处，即使光学特性测量例程结束也可，但本实施形态中，移至步骤520，根据上述求出的最适焦点位置数据算出其它光学特性。例如，在此步骤520，作为一例，根据评估点对应区域DB1 DB5的最适焦点位置的数据，算出投影光学系统PL的像面弯曲。又，求出在上述曝光区域内的各评估点的焦点深度也可。此处，本实施形态中，为了简化说明，根据在各评估点对应区域(与各评估点对应的位置)关于4个测量方向分别的最适焦点位置Zb6st的平均，求出评估点对应区域DBn (第n个评估点)中的最适焦点位置，但并不限于此，以周期方向正交的I组L/S图案分别从获得的最适焦点位置求出各评估点的非点像差也可。再者，关于投影光学系统PL的曝光区域内的各评估点，根据以上述方式算出的非点像差，通过进行例如最小平方法的近似处理求 出非点像差面内均一性，且从非点像差面内均一性与像面弯曲求出综合焦点差也可。接着，以上述方式求出的投影光学系统PL的光学特性数据保存至未图标的记忆装置，且显示在未图标的显示装置的画面上。由此，图8的步骤520的处理、即图4的步骤426的处理结束，结束一系列的光学特性的测量处理。接着，说明组件制造时的本实施形态的曝光装置100的曝光动作。作为前提，以上述方式决定的最适焦点位置的信息、或其加上非点像差(及像面弯曲)的信息，经由未图标的输出入装置输入至主控制装置28。例如，在输入非点像差(及像面弯曲)的信息的情形，主控制装置28，在曝光之前，根据光学特性数据指示未图标的成像特性修正控制器，变更例如投影光学系统PL的至少一个光学组件(本实施形态中，透镜组件)的位置(包含与其它光学组件之间隔)或倾斜等，由此在可能范围修正投影光学系统PL的成像特性以修正非点像差(及像面弯曲)。此处，变更位置或倾斜等的光学组件并不限于透镜组件，依照光学系统的构成为例如凹面镜等反射光学组件，或修正投影光学系统PL的像差(畸变、球面像差等)、尤其是其的非旋转对称成分的像差修正板也可。又，作为投影光学系统PL的成像特性的修正方法，单独采用例如仅使照明光IL之中心波长偏移的方法、或在投影光学系统PL的一部分使折射率变化的方法等，或采用该等与光学组件的移动的组合也可。接着，通过主控制装置28，使用未图标的标线片装载器将作为转印对象的形成有既定电路图案(组件图案)的标线片R装载至标线片载台RST上，同样地，使用未图示的晶片装载器将晶片W装载至晶片台18上。接着，通过主控制装置28，使用未图标的标线片对准系统、晶片台18上的基准板FP、对准系统AS等，以既定顺序进行标线片对准系统及对准系统AS的基线测量等准备作业，接着进行例如EGA (增强整体对准)方式等的晶片对准。此处，关于标线片对准系统、对准系统AS的基线测量揭示于例如美国专利第5646413号说明书等，此外，关于EGA揭示于例如美国专利第4780617号说明书等。此外，替代标线片对准系统，使用设在晶片载台WST上的未图示的空间像测量器进行标线片对准也可。上述晶片对准结束后，通过主控制装置28控制曝光装置100的各部，反复进行晶片W上的照射区域的扫描曝光与照射区域间的步进动作，将标线片R的图案依序转印至晶片W上的所有曝光对象照射区域。在上述扫描曝光中，主控制装置28根据通过焦点传感器AFS检测出的晶片W在Z轴方向的位置信息，以在上述光学特性修正后的投影光学系统PL的曝光区域内于其焦点深度的范围内设定晶片W(照射区域)表面的方式，透过驱动系统22将晶片台18驱动于Z轴方向及倾斜方向，以进行晶片W的聚焦调平控制。本实施形态中，在晶片W的曝光动作之前，根据上述各评估点的最适焦点位置算出投影光学系统PL的像面，根据该算出结果，进行焦点传感器AFS的光学校正(例如，配置于受光系统50b内的平行平面板的倾斜角度的调整等)。不限于此，考虑与例如先算出的像面与焦点传感器AFS的检测基准的偏差对应的偏移，进行聚焦动作(及调平动作)也可。如上述说明，根据本实施形态的光学特性测量方法，在投影光学系统PL的光轴方向，一边变更配置在投影光学系统PL的像面侧的测试用晶片Wt的位置、一边将形成在标线片Rt的测量用图案MPn透过投影光学系统PL转印(产生)至晶片Wt上的多个划分区域，拍摄(检测)转印后测量用图案MPn的像LS”Vn，LSLS%n, LS\n,就各划分区域求出与 在对应测量方向的各图案的像LS”Vn，LS”Hn，LS^sn, LS\n的扩张对应的量，以作为关于各像素的亮度值的测量方向的评估量，根据与求出的扩张对应的量求出投影光学系统PL的光学特性。由此，可高精度求出投影光学系统PL的光学特性。又，根据本实施形态的光学特性测量方法，分别对转印至测试用晶片Wt上的测量用图案MPn的像LS”Vn，LS”Hn，LS”Kn，LS'n，检测除了对应的非测量方向的两端部以外的其余至少一部分，求出检测后一部分图案的像LS”Vn，LS”Hn，LS%n, LS\n的面积以作为与在测量方向的扩张对应的量。由此，由于从与扩张对应的量求出的投影光学系统PL的光学特性对非测量方向不具感度，因此可正确地求出对测量方向的光学特性。又，由于上述处理容易，因此将排列在测量方向的延伸于非测量方向的多个多棒图案用作测量用图案。又，根据本实施形态的光学特性测量方法，由于求出检测后一部分图案的像LS”Vn，LS”Hn，LSjV, LS"Ln的面积以作为与在测量方向的扩张对应的量，因此相较于SEM(扫描式电子显微镜)等以分解能低的显微镜、例如曝光装置100的对准系统AS等测量装置也可测量。由此，不需要使用SEM时的严格的焦点对准，可缩短测量时间。例如，即使是不如上述般同时拍摄各评估点对应区域DBn，而是就各划分区域DAi拍摄的情形，也可缩短每一点的测量时间。又，不论图案的像的种类(线宽与线距(孤立线、密集线)、接触孔、尺寸及排列方向等)，且不论测量用图案MPJ^投影像(图案的像)产生时的照明条件，皆可测量。又，本实施形态中，由于检测与在上述测量方向的扩张对应的量，因此不需在标线片Rt的图案区域PA内配置测量用图案MPn以外的图案(例如，比较用的基准图案、定位用标记图案等)。又，相较于习知测量尺寸的方法(CD/焦点法、SMP焦点测量法等)，可缩小测量用图案。因此，可增加评估点的数量，且缩小评估点间之间隔。其结果，可提升光学特性的测量精度及测量结果的再现性。又，根据曝光装置100，以考虑通过上述光学特性测量方法高精度测量后的投影光学系统PL的光学特性来进行最适转印的方式，在进行关于经由投影光学系统PL投影至晶片W上的图案的像的成像状态的调整的动作、例如投影光学系统PL的光学组件的移动等造成的成像特性的调整，或焦点传感器AFS的校正等之后，经由投影光学系统PL将形成在标线片R的图案转印至晶片W上。因此，根据本实施形态的曝光方法，使用上述光学特性测量方法以高精度测量投影光学系统PL的光学特性，考虑该光学特性的测量结果在投影光学系统PL的曝光区域内产生高精度的图案的像，而实现高精度曝光(图案转印)。此外，将构成上述实施形态的测量用图案MPn的各L/S图案的线宽0. 8 ii m(在晶片上换算值为线宽0. 2 y m)的线进一步分割的图案、例如将线进一步5分割后的3条线与2条空间构成的图案采用为测量用图案也可。此图案的情形，各线及各空间的宽度在晶片上成为40nm。若使用此种图案，则相对焦点变化的「上述图案的面积的变化」变大，能以高感度检测最佳焦点位置，因此较佳。此情形，构成L/S图案的各线图案的复数条线的线宽(或间距)在晶片上换算值系设定成小于上述对准系统AS等测量装置(光学系统)的解像界限。此外，较佳为，在包含小于上述解像界限的L/S图案等的细微密集线，减少曝光量以防止图案变形。此处，图案变形系指若在光阻膜厚相对图案尺寸的比即深宽比为3以上则容 易产生。又，上述实施形态中，针对作为标线片Rt上的测量用图案MPn使用配置在开口图案APn内的4种L/S图案(多棒图案)的情形进行说明，但并不限于此，作为测量用图案使用其数量或种类仅包含一个图案者也可，替代L/S图案或与其组合使用孤立线等也可。又，上述实施形态中，就各评估点对应区域同时拍摄其整体，但例如将一个评估点对应区域分成多个并分别对其拍摄也可。此时，将例如评估点对应区域的整体设定在对准系统AS的检测区域内，在不同时序拍摄评估点对应区域的多个部分也可，或将评估点对应区域的多个部分依序设定在对准系统AS的检测区域内并进行拍摄也可。再者，虽构成一个评估点对应区域DB1J^多个划分区域彼此相邻形成，但例如使其一部分(至少一个划分区域)分离与上述对准系统AS的检测区域的大小对应的距离以上形成也可。又，上述实施形态中，在各评估点对应区域多个划分区域排列成一列，但使在与该排列方向(Y轴方向)正交的方向(X轴方向)的位置在多个划分区域部分不同也可，例如在排列方向(Y轴方向)评估点对应区域的长度超过对准系统AS的检测区域的大小时，在各评估点对应区域将划分区域配置成多列(二维)也可。即，以能同时拍摄各评估点对应区域整体的方式，与对准系统AS的检测区域的大小对应决定多个划分区域的配置也可。此时，较佳为，以在与排列方向正交的方向(X轴方向)相邻划分区域的边界部分也不存在上述框线或未曝光部分的方式，决定X轴方向的步进间距。此外，上述实施形态中，通过静止曝光将测量用图案MPn转印至晶片Wt上，但使用扫描曝光替代静止曝光也可，此时可求出动态光学特性。又，使本实施形态的曝光装置100为液浸型也可，通过经由投影光学系统及液体将测量用图案10\的像转印至晶片上，可测量包含液体的投影光学系统的光学特性。此外，上述实施形态中，针对检测测量标记的像的检测区域内的面积(上述像素数)，根据其检测结果求出投影光学系统的最佳焦点位置的情形进行说明。然而，并不限于此，例如美国专利申请公开第2008/0208499号说明书等所揭示，替代上述面积，检测各测量标记区域(或各划分区域DAi)的对比值，根据其检测结果求出投影光学系统的最佳焦点位置的情形也适用于上述实施形态。此情形，也可从以周期方向正交的一组L/S图案分别获得的最适焦点位置更确实地求出各评估点的非点像差。此情形，作为各测量标记区域(或各划分区域DAi)的对比值，能使用包含各测量标记区域(或各划分区域DAi)的各像素的亮度值的分散或标准偏差、或各测量标记区域(或各划分区域DAi)的各像素的亮度值相对既定基准值的偏差的其它统计量。此外，采用例如不含上述偏差的关于各测量标记区域(或各划分区域DAi)的各像素的亮度值的信息、例如测量标记区域(或划分区域DAi)之中在包含测量用图案的像的既定面积(既定像素数)的区域内的各像素的亮度的总和值或平均值等关于各像素的亮度的任意统计量作为对比信息也可。综合而言，在各测量标记区域(或各划分区域DAi)用于对比信息的算出的拍摄区域的面积(像素数等)一定的情形，使用关于各像素的亮度值的任意统计量也可。又，将例如该拍摄区域的面积设定成包含测量用图案的像且与测量标记区域(或划分区域DAi)的面积相同程度以下的情形，在测量用图案转印时晶片Wt的步进间距SP大于各开口图案APn的晶片Wt上的投影像(与上述测量图案区域对应)的Y轴方向尺寸也可。又，上述实施形态中，虽拍摄所有形成在晶片上的各划分区域的像，但不需全部拍摄。例如，每隔一个划分区域拍摄也可。此外，上述实施形态中，例如，拍摄的对象为曝光时形成在光阻的潜像也可，为使形成有上述像的晶片显影、接着对该晶片进行蚀刻处理所得 的像(蚀刻像)等也可。又，在晶片等物体上形成有像的感光层并不限于光阻，只要为通过光(能量)的照射形成像(潜像及显影)者即可，例如为光记录层、光磁气记录层等也可。(变形例)此变形例的曝光装置与上述实施形态的曝光装置构成相同。因此，投影光学系统的光学特性的测量，基本上依据与上述实施形态相同的步骤进行。然而，本变形例在下述的点不同，即在图4的步骤410为了扫描曝光第2个以后的划分区域DAi而使晶片Wt移动时的步进间距SP不是约6. 75 u m,而是成为以步进扫描方式进行曝光，在晶片W上的多个照射区域分别形成组件图案时的步进距离、即照射区域的X轴方向的尺寸，例如25mm。因此，在晶片Wt上形成有15个照射区域(光阻像)，该照射区域分别形成有图I所示的照射区域SA4 SA18的测量用图案MP1 MP5。又，此情形，替代上述步骤502 516的处理，针对照射区域SA4 SA18分别进行形成有测量用图案MP1 MPn的像的区域的拍摄数据的取得、拍摄数据文件的作成、各区域的各测量标记区域的检测区域的设定、各测量标记面积的算出、及以该算出结果为依据的各评估点的最适焦点位置的算出。其它处理与第I实施形态相同，因此省略详细说明。根据以上说明的本变形例的光学特性测量方法，除了可获得与上述实施形态相同的效果的外，也可控制取决于晶片上的特定位置的焦点误差(最适焦点位置的算出结果所含的误差)、及起因于杂质等的焦点误差。此外，上述变形例中，针对在测量用图案转印时变更的曝光条件为晶片Wt在投影光学系统PL的光轴方向的位置(焦点位置)的情形进行说明，但并不限于此，上述曝光条件，除了焦点位置外，包含例如曝光量(剂量)等也可。此情形，在最适焦点位置的决定之前，必须从例如图10的各剂量的多个焦点曲线选择理想的山形曲线即焦点曲线(例如曲线c)以决定最适剂量。又，上述变形例中，通过扫描曝光将测量用图案MP1J^像转印至各划分区域，但使用静止曝光替代扫描曝光也可，此情形也同样地设定步进间距。此外，上述实施形态中，使用曝光装置的对准系统拍摄形成在晶片上的各划分区域的像，但除了曝光装置以外，使用例如光学检查装置等也可。
(实施例I)此处，为了确认本发明的效果，针对关于发明人进行的空间像计算(模拟)的实施例I进行说明。本例中，作为前提的曝光条件，使用曝光波长193nm、投影透镜NA = I. 30,Azimuth偏光的CrossPole照明条件。此照明条件,如图12所示,是以外径o =0.95、内径o =0.75、4个开口(弧角、即中心角35° )以90°间隔配置的孔径光阑板设定。又，作为投影光学系统(投影透镜)，使用具有Fringe Zernike第5项的大小为相当于50mX的量的低次非点像差的投影光学系统。在上述前提条件下，改变焦点求出各种测量用标记的空间像强度分布，在像强度小于像形状评估时的片段等级的情形，假设与其像强度差成正比的厚度的光阻会残留，计 算标记区域内部各点的光阻残留厚度的总和(相当于残留光阻体积)。接着，使用该计算结果求出伴随焦点变化的残留光阻体积的焦点依存性，根据该结果求出设最大残留光阻体积的值为I时相对值为0. 8、与该最大值I对应的焦点位置的+、一两侧的焦点位置，设相当于该等的焦点位置之中点的点为最佳焦点位置。又，在上述条件下，求出线宽45nm的纵线L/S图案(线部与空间部的宽度比为1:1)的像的对比成为最大的焦点位置的结果，计算为+ 10. 5nm。此外，纵线L/S图案系意指周期方向为X轴方向的L/S图案。实施例中，在透射率6%的半色调标线片，如图13所示，在光透射部中使用长度611111的线宽4511111纵线L/S图案(标记)、即其线条数为33条(宽度2. 925 y m)、22条(宽度1.935iim)、16 条(宽度 1.935 iim)、11 条(宽度 0. 945 y m)的 4 种标记 MMl, MM2, MM3, MM4，将其中残留光阻体积的评估限定在图13的虚线包围的范围即标记之中央4pm宽度来进行。作为比较例，如图14所示，使用长度3. Oiim的线宽45nm纵线L/S图案、其线条数为33条、22条、16条、11条的4种习知标记丽I’，丽2’，丽3’，MM4’，进行使用习知二维测
量的情形的最佳焦点计算。图15是显示比较例中最佳焦点计算值的曝光量依存性。此情形，将45nmL/S图案线部与空间部的宽度比解像成1:1的曝光量设为1，对各标记求出在相对于其的相对曝光量0.4 I. I所对应的片段等级的最佳焦点计算值。从图15可明确得知，在习知二维测量，当非点像差存在时，在纵线最佳焦点测量值具有曝光量依存性，曝光量愈少与像对比最大焦点位置+ 10.5nm的偏差愈大。又，虽标记条数愈少曝光量依存性愈低，但测量的最佳焦点位置较像对比最大的焦点位置接近零，非点像差的感度不够。图16是显示实施例中最佳焦点计算值的曝光量依存性。曝光量的定义与上述习知标记的情形相同。从图16可明确得知，曝光量或标记条数依存性极小，以所有条件测量的最佳焦点位置与像对比最大的+ 10. 5nm大致一致。如上述，根据实施例(本发明的光学特性测量方法)，可进行曝光量及标记条数依存性极小、且与密集线像的对比最大的焦点位置的偏置(偏移)也极小的高精度非点像差量的测量。(实施例2)接着，作为实施例2，针对为了除去密集线标记(由L/S图案构成的标记)的非测量方向两端的信息，进行双重曝光(修正曝光)的情形进行说明。此实施例中，如图17所示，使用由6%半色调、线数15条长度4. 2 ii m的线宽45nm的纵线L/S图案构成的第I标记MM，及由一边为3 u m的正方形的透射率0%的遮光部构成的第2标记MT。此实施例中，也设为与上述实施例I存在相同曝光条件、非点像差量的条件。接着，如图18(A)所示，分别在焦点位置Fl F5以第I标记丽使基板上的光阻层的不同区域曝光，以第2标记丽’使该第I标记丽的像曝光转印后的基板上的多个区域重迭修正曝光。此修正曝光，是在第I标记丽与第2标记丽’的位置关系成为图17所示的状态下，在一定的焦点位置F3(大致最佳焦点)进行。此外，修正曝光，在从最佳焦点偏移的状态下进行也可。又，修正曝光的曝光量的比例为一定。此情形，如图17所示，第I标记MM之中心部成为遮光部，两端部成为光透射部。接着，在曝光后若使该基板显影，则在图18(B)概略显示的焦点位置形成对应形状的测量标记Ml M5。通过对此等测量标记Ml M5进行习知二维影像处理，使用二维标记整体求出空间像计算的最佳焦点计算值的曝光量依存性。此外，使用第I标记MM与第2标记MT的曝光顺序，与上述说明相反也可。图19是显示本例的计算结果。从此图19可知，若修正曝光量为第I标记的曝光量的20%以上，则可进行曝光量依存性小且与像对比最大的焦点位置的偏置小的最佳焦点测量。此处，第I标记曝光时的焦点步进数并不限于5。又，第2标记(修正图案)，在预先设定第I标记的照射区域间距与照射区域数的情形，作为多数或单一的长矩形图案设在光罩上以能一次曝光于所有第I标记上也可。此外，上述实施形态及变形例中，虽使用摄影方式的测量装置(对准系统AS、检查装置2000)检测晶片上的图案的像，但此测量装置的受光组件(传感器)并不限于CCD等摄影组件，包含例如线传感器等也可。此情形，线传感器为一维也可。又，上述实施形态中，虽使用干涉仪系统(26)测量晶片载台WST的位置信息，但并不限于此，使用编码器系统也可，该编码器系统包含例如对设在晶片载台WST上面及晶片载台WST外部的一方的标尺(绕射光栅)照射测量光束并接收其反射光(绕射光)的设在晶片载台WST上面及晶片载台WST外部的另一方的读头。此情形，较佳为，构成为具备干涉仪系统与编码器系统两者的并合系统，使用干涉仪系统的测量结果进行编码器系统的测量结果的校正。又，切换干涉仪系统与编码器系统、或使用两者来进行晶片载台的位置控制也可。又，上述第I实施形态等，虽求出最适焦点位置、像面弯曲、或非点像差作为投影光学系统的光学特性，但该光学特性并不限于此等，为其它像差等也可。再者，上述第I、第2实施形态的曝光装置并不限于半导体组件的制造用，为例如显示器(液晶显示组件等)、摄影组件(CCD等)、薄膜磁头、微机器、DNA芯片等其它组件的制造所使用的曝光装置等也可。此外，上述第I、第2实施形态中，虽使用在光透射性基板上形成既定遮光图案(或相位图案、减光图案)的光透射型光罩，但替代此光罩，例如美国专利第6778257号说明书所揭示，使用根据待曝光图案的电子数据形成透射图案或反射图案、或发光图案的电子光罩(也称为可变成形光罩，包含例如非发光型影像显示组件(空间像调变器)的一种的DMD(数字微镜组件Digital Micro-mirror Device)等)也可。又,投影光学系统并不限于折射系统，为反射折射系统或反射系统也可，并不限于缩小系统，为等倍系统或放大系统也可。再者，投影光学系统的投影像为倒立像与正立像的任一者也可。又，如国际公开第2001/035168号所揭示，上述各实施形态也可适用于通过将干涉条纹形成在晶片W上以在晶片W上形成组件图案的曝光装置(微影系统)。再者，例如美国专利第6611316号说明书所揭示，上述各实施形态也可适用于经由投影光学系统将二个标线片图案在晶片上合成，通过一次扫描曝光使晶片上的一个照射区域大致同时双重曝光的曝光装置。综合而言，只要为通过在光学系统的曝光区域内产生测量用的图案的像以使物体曝光的曝光装置即可。此外，上述各实施形态中，被照射能量光束(照明光IL等)的曝光对象的感应性物体(基板)并不限于晶片，为玻璃板、陶瓷基板、或光罩基板等其它物体也可，其形状并不限于圆形，为矩形等也可。此外，援引关于至此为止的说明引用的曝光装置等的所有公报、国际公开、美国专利申请公开说明书及美国专利说明书的揭示作为本说明书记载的一部分。
半导体组件是经由下述步骤制造，即进行组件的功能、性能设计的步骤，制作根据该设计步骤的标线片的步骤，由硅材料制作晶片的步骤，通过上述第I、或第2实施形态的曝光装置执行上述曝光方法、将标线片的图案转印至晶片的微影步骤，组件组装步骤(包含切割步骤、接合步骤、封装步骤)，检查步骤等。此情形，在微影步骤使用第I、或第2实施形态的曝光装置执行上述曝光方法，在晶片上形成组件图案，因此能以高产率制造高集成度的组件。本发明的光学特性测量方法适于在既定面上产生图案的像的光学系统、例如投影曝光装置的投影光学系统等的光学特性的测量。又，本发明的曝光方法及组件制造方法适于微组件的制造。
权利要求
1.ー种光学特性測量方法，測量使配置在第I面上的图案的像产生在第2面上的光学系统的光学特性，其特征在于，包含 ー边在所述光学系统的光轴方向变更配置在所述光学系统的所述第2面侧的物体的位置、一边使以既定方向为测量方向的測量用图案经由所述光学系统依序转印至所述物体上，在所述物体上产生多个包含所述测量用图案的像的划分区域的动作； 拍摄所述物体上的多个划分区域之中既定数的划分区域，取出关于产生在拍摄后的所述既定数的各划分区域的所述测量用图案的像之中、除了与所述测量方向交叉的非測量方向的两端部以外的至少一部分的像的拍摄数据的动作；以及 使用所述取出的拍摄数据就所述既定数的各划分区域算出关于各像素的亮度值的所述测量方向的评估量，且根据关于算出的所述多个各划分区域的所述评估量求出所述光学系统的光学特性的动作。
2.ー种光学特性測量方法，測量使配置在第I面上的图案的像产生在第2面上的光学系统的光学特性，其特征在于，包含 ー边在所述光学系统的光轴方向变更配置在所述光学系统的所述第2面侧的物体的位置、一边使以既定方向为测量方向的測量用图案经由所述光学系统依序转印至所述物体上的多个区域以分别产生所述测量用图案的像的动作； 对所述多个区域分别进行用以除去产生的所述测量用图案的像的所述非测量方向的两端部的修正曝光的动作； 拍摄分别包含所述非测量方向的两端部除去后的所述测量用图案的像的物体上的多个划分区域之中既定数的划分区域的动作；以及 处理所述拍摄所得的拍摄数据，就拍摄后的所述既定数的各划分区域算出关于各像素的亮度值的所述测量方向的评估量，且根据关于算出的所述既定数的各划分区域的所述评估量求出所述光学系统的光学特性的动作。
3.如权利要求I或2项所述的光学特性測量方法，其中，所述测量用图案的所述非测量方向的长度比所述测量方向的宽度长。
4.如权利要求I至3项中任一项所述的光学特性測量方法，其中，所述评估量包含与所述测量用图案在所述测量方向的扩张对应的量。
5.如权利要求4项所述的光学特性測量方法，其中，所述与扩张对应的量包含所述测量用图案的面积。
6.如权利要求I至3项中任一项所述的光学特性測量方法，其中，所述评估量包含所述測量用图案的对比。
7.如权利要求I至6项中任一项所述的光学特性測量方法，其中，所述测量用图案包含排列于所述測量方向的延伸干与所述测量方向正交的非測量方向的多个图案。
8.如权利要求7项所述的光学特性測量方法，其中，所述多个图案分别由排列于所述測量方向的延伸于所述非測量方向的多个细微图案的集合构成。
9.如权利要求I至8项中任一项所述的光学特性測量方法，其中，在产生所述测量用图案的像吋，以至少包含所述物体在所述光轴方向的位置的共通曝光条件在所述多个区域内的不同位置产生多个所述測量用图案的像。
10.如权利要求I至9项中任一项所述的光学特性測量方法，其中，所述光学特性包含所述光学系统的最适焦点位置。
11.如权利要求10项所述的光学特性測量方法，其中，所述光学特性进ー步包含所述光学系统的非点像差。
12.如权利要求I至11项中任一项所述的光学特性測量方法，其中，进ー步包含在产生所述测量用图案的像时，一边进ー步变更对所述物体的曝光剂量、一边将所述测量用图案转印至所述物体上，并根据所述评估量求出最适曝光剂量的动作。
13.—种曝光方法,包含 使用权利要求I至12项中任一项所述的光学特性測量方法測量光学系统的光学特性的动作；以及 考虑该光学特性的測量结果，调整所述光学系统的光学特性及所述物体在所述光学系统的光轴方向的位置的至少一方，在所述既定面上经由所述光学系统产生既定图案的像以使物体曝光的动作。
14.一种组件制造方法，包含 通过权利要求13项所述的曝光方法使物体曝光的动作；以及 使曝光后的所述物体显影的动作。
全文摘要
一边阶段性变更形成在测试用标线片的测量用图案的像在投影光学系统的光轴方向的位置一边经由投影光学系统转印至测试用晶片上。检测转印后的测量用图案的像(MP”n)，求出与图案的像在测量方向的扩张对应的量。此处，分别在区域(DVj,DHj,DRj,DLj)检测测量用图案的像(MP”n)所含的4个像(LS”Vn,LS”Hn,LS”Rn,LS”Ln)，即检测除了非测量方向的两端部以外的剩余部，将检测出的剩余部的面积求出为对应量。根据求出的面积求出投影光学系统的光学特性。由于求出的面积对非测量方向不具感度，因此可正确地求出对投影光学系统的测量方向的光学特性。
文档编号H01L21/027GK102696095SQ201080060408
公开日2012年9月26日 申请日期2010年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者小杉润一, 蛭川茂, 近藤尚人 申请人:株式会社尼康