TW552623B - Position measuring apparatus and exposure apparatus - Google Patents

Description

552623 A7 _ B7__ 五、發明說明（/ ) [技術領域] 本發明係有關在半導體元件或液晶顯示元件等的製程 中，用於量測形成於晶圓（wafer)、玻璃基板（glass plate)、光罩（mask)、或標線片（reticule)等物體上的 標記的位置資訊之位置量測裝置，及使用該位置量測裝置 所得的標記的位置資訊而進行物體的對準（alignment)， 並將形成於光罩或標線片的圖案（Pattern)曝光於晶圓或 玻璃基板上之曝光裝置。 [習知技術] 在半導體元件或液晶顯示元件等裝置的製造，使用曝 光裝置將形成於光罩或標線片（以下總稱此爲標線片）上 的微細圖案的像，重複地進行投影曝光於塗布有光阻等感 光劑的半導體晶圓或玻璃基板等的基板上。在進行投影曝 光之際，基板的位置和形成於被投影的標線片的圖案像的 位置，必須精密地對準。用以進行該對準之曝光裝置具有 對準裝置。對準裝置係由：對準感測器，檢測形成於基板 的對準標記的位置；及控制系統，根據該對準感測器所檢 測的對準標記的位置而進行基板之對準所構成。 在半導體元件或液晶顯示元件等的製造過程當中，因 測定對象的基板的表面狀態（粗糙程度）有所變化，故以 單一的對準感測器是難以正確的檢測基板位置，一般而言 ，配合著基板的表面狀態而使用不同的感測器。主要的對 準感測器係有 LSA (Laser Step Alignment)方式、FIA ( Filed Image Alignment)方式、LIA (Laser Interferometric 3 -------------------—訂-- C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 象紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 _ B7___ 五、發明說明（> )

Alignment)方式。以下槪略說明這些對準感測器。 LSA方式的對準感測器係照射雷射光於形成於基板上 的對準標記，並利用繞射、散射光而量測該對準標記的位 置之對準感測器，習知上被廣泛地使用於各種製程的半導 體晶圓上。FIA方式的對準感測器係使用鹵素燈等的波長 帶域較寬的光源而照明對準標記，並將該結果所得的對準 標記的像作影像處理而進行位置量測的對準感測器，對於 形成於鋁層或基板表面的非對稱性標記的量測頗具功效。 LIA方式的對準感測器係對形成於基板表面的繞射格子狀 的對準標記，只從兩方向照射波長相異的雷射光，並干涉 該結果所產生的兩繞射光，而自該干涉光的相位檢測對準 標記的位置資訊的對準感測器。此LIA方式的對準感測器 係使用於低段差的對準標記或基板表面較粗糙的基板具有 功效。 又，作爲上述之位置資訊檢測裝置，係有透過投影光 學系統而檢測基板上的標記的位置資訊的TTL (Through The Lens)方式、不透過投影光學系統而直接檢測基板上 的標記的位置資訊的離軸（off-axis)方式、及透過投影光 學系統而同時觀察基板和標線片並檢測兩者之相對位置關 係的TTR (Through The Reticule)方式等。使用這些位置 資訊檢測裝置以進行標線片和基板的對準之際，是預先求 得位置資訊檢測裝置的量測中心和標線片的圖案的投影像 的中心（曝光中心）之間隔的基準線量。繼而，藉由位置 資訊檢測裝置檢測距離標記的量測中心的偏離量，藉由以 4 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---I----------------訂-- ------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ____Β7__ 五、發明說明（）） 基準線量修正該偏離量的距離來移動基板，使設定於基板 上的區分領域（攝影領域）的中心正確地對準曝光中心之 後，以曝光用光來曝光攝影領域。雖在維持使用曝光裝置 的過程中，基準線量會依次地變動，當像如此的基準線量 的變動的所謂基準線變動發生之際，對準精度（重疊精度 )即下降。因此，例如，爲能正確地量測位置資訊檢測裝 置的量測中心與曝光中心之間的間隔，而必須定期性地進 行基準線檢查。 其次，槪述曝光裝置之整體動作之一例如下。 首先，在搬送基板於曝光位置之前，藉由標線片位置 資訊檢測裝置檢測形成於標線片的標記的位置資訊，且依 據該位置資訊而進行標線片之位置的調整。其次，搬送基 板於曝光位置，並藉由基板位置資訊檢測裝置檢測形成於 基板上的標記的位置資訊。又，依據形成於基板上的標記 的位置資訊，而在正交於曝光用光的光軸正交的面內，藉 由將基板的位置資訊所示的偏離量以基準線量作修正的距 離而來移動基板，而在進行形成於基板的攝影領域與標線 片的相對位置之對準之後，照射曝光用光於標線片而將形 成於標線片的圖案的像曝光於基板上。 形成於上述基板的標記係例如第12圖所示。第12圖 係表示位置量測之用而形成於基板上的標記之一例的圖。 於第12圖中，標記1〇〇係將具有長邊方向的矩形形狀的標 記要素101，101，…，使各標記要素1〇1，101，…的長邊 方向爲大致平彳了 ’且在相對於長邊方向的正交方向以既定 5 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---I----------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ______B7____ 五、發明說明（☆) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的間隔，例如具有數u m之間隔而配列著。依此，第12圖 所示之標記1〇〇係對標記要素101，101，…的長邊方向正 交的方向上，亦即對圖中附有符號102的方向，表面位置 是週期性的變化之構造。 對準感測器係檢測表面位置的週期性變化而量測標記 100的位置資訊。例如，FIA方式的對準感測器係因應於 表面位置的週期性變化而對信號強度（像的明暗）的變化 的影像資訊進行影像處理而檢測標記要素101 ’ 101 ’…的 邊緣位置，並依據被檢測的邊緣位置而量測標記100的位 置資訊（例如、表示標記1〇〇的中心位置的位置資訊）。 此外又，在進行影像處理而量測標記100的位置資訊之際 ，若因不能獲得足夠強度的影像資訊則不能以高精度量測 位置資訊，故以AGC (Automatic Gain Control自動增益 控制）進行放大，而設定影像資訊的強度能成爲某範圍的 強度。 以下，詳細說明相關之FIA方式的對準感測器所作之 位置資訊的量測處理。第13圖係用以說明FIA方式的對 準感測器所作之位置資訊的量測處理之圖。FIA方式的對 準感測器係具有例如將複數個像素1〇3，103，…配列於標 記的像的成像面亦即攝影面1〇4上，而構成的攝影元件。 而作爲攝影元件則例如是使用CCD ( Charge Coupled Device)。爲了易於理解，第13圖係表示第12圖所示的 標記要素103，103，…之中3個標記要素的像11〇，111， 112之成像於攝影面1〇4的情形。配列於攝影面104的像 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 ___B7_ —— 五、發明說明（夕） 素係將射入的光予以受光而轉換成電氣性信號者。攝影元 件係藉由依序掃瞄配列的像素而將射入至攝影面的像轉換 成影像資訊。 亦即如第13圖所示，沿圖中附有符號1〇5的掃瞒方 向上依序掃瞄配列於行rl的像素，當相關的配列於行rl 的像素的全部掃瞄終了，其次，沿正交於掃瞄方向1〇5的 方向，將配列於第13圖中附有符號106的方向的行r2內 的像素在掃瞄方向圖中的105依序掃瞄，以下相同地’依 序掃瞄配列於行r3，r4的元件。如此掃瞄而得的影像資訊 的當中，掃瞄行rl而得的影像資訊係作爲影像資訊C1而 輸出，掃瞄行r2而得的影像資訊係作爲影像資訊C2而輸 出。有關於以下的其他行亦相同地輸出影像資訊。又，爲 易於理解，第13圖係減少配列於攝影面的像素的數目而圖 示0 一般而言，在量測標記100的位置的場合中，構成標 記100的標記要素101，101，…的長邊方向與攝影元件的 掃瞄方向係設定爲正交。此外然而，即使依攝影元件而檢 測的影像資訊的強度是在各個標記上有所變化，但是藉由 具有前述的AGC電路的處理，影像資訊的強度係能設定於 安定的某範圍的値。然而，標記的影像資訊爲在各個標記 以相異的放大率作放大的結果，被量測的位置資訊則產生 位置偏離的誤差。其次，說明有關因AGC電路之放大率的 不同而產生位置偏離的誤差之理由。 第14圖係將以攝影元件變換第13圖所示的標記要素 7 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 _B7___ 五、發明說明（A ) 的像110，111，112而得的影像資訊，以相異的放大率作 放大的結果之例示圖。於第14圖中，附有符號dl，d2， d3的曲線係表示分別以相異的放大率作放大而得的影像資 訊的一部份。被設定的放大率係依曲線dl，d2，d3的順序 而變大。又，示於第14圖的影像資訊係表示使用進行前述 的時間性的掃瞄處理的攝影元件而得的影像資訊，分別設 定橫軸爲時間、縱軸爲信號強度。於第14圖中雖表示3條 橫軸，但平行地設定於縱軸的直線與各橫軸相交的時點係 同一時點。 自第14圖可知，以相異的放大率作放大的結果而得的 檢測信號係作時間性的延遲。此爲起因於對於包含有AGC 電路的放大電路的頻率特性的高頻成分產生惡化之故。亦 即若對第14圖所示之檢測信號實施傅立葉(Fourier)變換， 則能分離出各頻率成分。因放大電路一般係對高頻成分的 增益較小，故低頻成分係以設定的放大率作放大，但高頻 成分則對依低頻成分而設定的放大率並不作放大。 如此，若將不同放大率所放大的頻率成分予以合成的 話，即會如第14圖之曲線d2、d3般地形成鈍化的信號波 形。而該傾向係對通常之檢測信號而設的放大率愈高即愈 加顯著。如第14圖所示，檢測信號爲設定於時間軸上時， 檢測信號的時間軸上的位置，例如依據極大部與極小部的 時間軸上的位置而可量測標記的位置資訊。因此，如第14 圖所示，若不同的放大率時檢測信號會鈍化，此結果，檢 測信號的時間軸上的位置即會變化。檢測信號的時間軸上 8 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------Φ------- 丨訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 __B7___ 五、發明說明（7 ) 之位置變化量係因放大率的不同而改變。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第13圖所示，攝影元件雖係可經由掃瞄配列的元件 而取得影像資訊，但因掃瞄係依時系列而來求得配列於不 同位置的影像資訊之處理方式，故經掃瞄而得的影像資訊 係一種隨時間變化的信號。又，第12圖所示之標記100係 量測第12圖中之符號102的位置資訊，但如前述般地’在 量測標記100的位置資訊之際，構成標記100的標記要素 101，101，…的長邊方向與攝影元件的掃瞄方向係設定爲 正交。亦即，當放大率變化而影像資訊的信號波形鈍化時 ，標記1〇〇的時間軸上的位置係變成時間延後之位置，此 結果，量測的位置資訊係變成偏離原來的標記100的位置 之位置資訊。此外，當放大率變化，該偏離量亦改變。 標記的位置偏離量當在被要求對準時，若爲解析度以 下，則可視爲並無問題。因此，若改善AGC電路，則幾乎 不會發生位置偏離，或亦可考量該位置偏離量能在被要求 對準時之解析度以下的狀態下設計AGC電路。但是，位置 量測裝置的視野大小是爲200umXl60um程度，而在攝影 元件的像素數目是640X480像素時，1像素係相當於基板 上的0.3iim程度的距離。一般對準時所要求的解析度係 l〇nm程度，而此距離係1像素份的30分之一的程度之距 離。若將此l〇nm的距離換算成影像資訊的時間間隔，則 約相當於3ns，作爲電氣信號的延遲而言係極爲短的時間 。因此，設計一個藉由改善頻率特性而不致發生位置偏離 的AGC電路係極爲困難。 9 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 ______B7_ 五、發明說明（g ) [發明之揭示] 本發明有鑑於上述之情事，其目的除了提供一種能以 高精度來量測形成於物體上的標記的位置資訊之位置量測 裝置的同時，亦提供能依據該位置量測裝置所量測的高精 度的位置資訊而進行良好精度的對準而曝光，此結果可實 現微細加工的曝光裝置。 爲解決上述之課題，本發明之位置量測裝置，係沿形 成於物體（W)上的標記（AM、AM1 )的既定方向（D1 、D2、D3)之位置資訊予以量測的位置量測裝置（14、18 )，其特徵爲具有：照射機構（15、16、20、21、24、25 、26' 27、28)，對前述標記（AM、AM1)照射檢測光束 (IL2);成像光學系統（28、27、26、25、29、30、31、 50)，藉由前述檢測光束（IL2)的照射而自前述標記（ AM、AM1)產生的標記像（Iml、lm2)，成像於成像面 (FI、F2、F3)上；攝影機構（32、51)，邊沿掃瞄線掃 描邊攝取前述成像面（FI、F2、F3)上的前述標記像（ Im卜Im2)，而產生相當於前述標記像（Iml、Im2)的影 像資訊；及運算機構（41)，依據前述影像資訊，求得前 述標記（AM、AM1)的前述既定方向（D1、D2、D3)中 的位置資訊；前述掃瞄線的掃瞄方向（SCI、SC2、SC3) 係和前述既定方向（Dl、D2、D3)正交。 依本發明，因標記的既定方向與掃瞄線的掃瞄器方向 是設定爲正交，故即使放大影像資訊之際，亦不發生如習 知之量測方向的時間延遲，且不產生因時間延遲所造成的 10 --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 ____B7___ 五、發明說明（？） 位置偏離。藉此，能高精度地量測標記的位置資訊。 又，本發明之位置量測裝置較佳係進一步具有記憶機 構（40、60)，用以記憶前述影像資訊，前述運算機構（ 41)係依據記憶於前述記憶機構（40、60)的前述影像資 訊，而運算前述標記（AM、AM1 )的位置資訊。 又，本發明之位置量測裝置，前述掃瞄線的方向（ SCI)係與前述既定方向（D1)正交，故前述攝影機構（ 32、51)可相對於前述標記像（Iml)旋轉。 又，本發明之位置量測裝置，前述標記（AM1)包含 :沿第1方向（D3)具有週期性的第1標記（AMy)、及 沿與前述第1方向（D3)正交的第2方向（D2)具有週期 性的第2標記（AMx)，其前述攝影機構（32、51)包含 :沿與前述第1方向（D3)正交的方向上延伸的掃瞄線所 構成的第1攝影機構（32)、及沿與前述第2方向（D2) 正交的方向延伸的掃瞄線所構成的第2攝影機構（51)。 又，本發明之位置量測裝置，前述運算機構（41)係 依據來自前述第1攝影機構（32)而得的影像資訊以求得 前述第1標記（AMy)在前述第1方向（D3)的位置資訊 ，且依據來自前述第2攝影機構（51)而得的影像資訊以 求得前述第2標記（AMx)在前述第2方向（D2)的位置 資訊。 又，本發明之位置量測裝置，具有：分岐機構（50) ，使前述標記像（Im2)分岐爲前述第1標記像（Imy)與 前述第2標記像（Imx)，而導引前述第1標記像（Imy) --------------- ----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 _^_ 五、發明說明（P ) 至前述第1攝影機構（32)，且導引前述第2標記像（ Imx)至前述第2攝影機構（51);第1記憶機構（40) ，記憶來自前述第1攝影機構（32)所得的影像資訊；及 第2記憶機構（60)，記憶來自前述第2攝影機構（51) 所得的影像資訊。 又，本發明之位置量測裝置，係在量測形成於物體（ W)上的標記（AM、AM1)在既定方向（X軸方向）的位 置資訊者，其特徵係具有：照射機構（15、16、20、21、 24、25、26、27、28)，對前述標記（AM、AM1 )照射 檢測光束（IL2);成像光學系統（28、27、26、25、29、 30、31、50)，藉由前述檢測光束（IL2)的照射而將自前 述標記（AM、AM1 )產生的標記像，成像於前述成像面（ 104)上；攝影機構（32、51)，邊沿掃瞄線掃描邊攝取前 述成像面（104)上的前述標記像，而產生相當於前述標記 像的影像資訊；及運算機構（41)，依據前述影像資訊’ 求得前述標記（AM、AM1)的前述既定方向（X軸方向） 的位置資訊；前述攝影機構（32、51)係除了對前述標記 像，沿前述既定方向（X軸方向）邊掃瞄前述掃猫線而攝 影前述標記像，且產生第1影像資訊的同時’亦對該標記 像，邊沿與該掃描方向（X軸方向）相反方向（一Y軸方 向）進行掃描邊攝影前述標記像而產生第2影像資訊；前 述運算機構（41)係依據前述第1、第2影像資訊而求得 前述位置資訊。 又，本發明之位置量測裝置，前述攝影機構（32、51 12 -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 _B7___ 五、發明說明（Π ) )係可相對於前述標記像旋轉。 又，本發明之位置量測裝置，前述攝影機構（32、51 )是爲包含有複數個掃瞄線，第1掃插線係邊對前述標記 像沿前述既定方向（X軸方向）掃描邊攝影前述標記像， 異於前述第1掃描線的第2掃描線，係邊對前述標記像沿 前述相反方向（-X軸方向）掃描邊攝影前述標記像。 又，本發明之曝光裝置，其特徵係具有對準機構(9、 12)，係依據上述位置量測裝置所量測的基板（W)上的標 記（AM、AM1 )之位置資訊，而將前述基板（W)對準； 在前述對準後之前述基板（W)上，進行既定圖案之曝光 〇 依本發明之曝光裝置，能依據高精度所檢測的位置資 訊來進行基板的對準，藉此，在對已形成於基板上的圖案 進行重疊曝光時，係能高精度地進行重疊，此結果可實現 微細加工。 [圖式之簡單說明] 第1圖係表示本發明之一實施形態之曝光裝置的槪略 構成圖。 第2圖係表示本發明之一實施形態之位置量測裝置所 具有之對準感測器14之構成圖。 第3圖中，（a)係表示視野分割光圈103之一例的截 面圖；（b)係表示遮光板33之一例之圖。 第4圖係用以說明對準感測器14之晶圓上的照明領域 之圖。 13 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 _______B7 五、發明說明（p ) 第5圖係表示相對於對準標記am之像之攝影元件32 的攝影面F1之配置關係圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第6圖係表示對準信號處理系統18之內部構成槪略之 方塊圖。 第7圖係表示本發明之另一實施形態之位置量測裝置 所具有之對準感測器14之構成圖。 第8圖係本實施形態所使用之對準標記AM1之俯視 圖。 第9圖係表示相對於對準標記AM1之像之攝影元件 32的攝影面F2及攝影元件51的攝影面F3之配置關係圖 〇 第10圖係表示對準感測器14爲在第9圖所示之情形 下之對準信號處理系統18之內部構成槪略之方塊圖。 第11圖係使用本發明之一實施形態之曝光裝置以生產 裝置時之流程圖。 第12圖係表示用於位置量測之基板上所形成之標記之 一例之圖。 第13圖係說明以FIA方式之對準感測器進行位置資 訊量測處理之圖。 第14圖係以攝影元件轉換第13圖所示之標記要素之 像110、111、112而得之影像資訊，並以不同之放大率所 放大之結果的示例圖。 第15圖係說明位置資訊運算部41之運算形態之一例 之圖。 14 未紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 ____B7___ 五、發明說明（β ) [發明之實施形態] (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下，參照圖式詳細說明有關本發明之一實施形態之 位置量測裝置及曝光裝置。 第1圖係表示本發明之一實施形態之曝光裝置的槪略 構成圖。在本實施形態中’係使用本發明於備有離軸方式 之對準感測器之步進重複（step and repeat)方式之曝光裝 置。又，以下之說明中，設定如第1圖所示之XYZ正交座 標系統，參照該XYZ正交座標系統而說明各構件之位置關 係。XYZ正交座標系統係設定X軸及Z軸是對紙面成平行 狀態，Y軸則對紙面成正交。圖中之XYZ座標系統實際上 XY平面是設定成平行於水平面，Z軸則設定於垂直方向。 於第1圖中，照明光學系統1在自後述的主控制系統 13輸出指示曝光用光之射出的控制信號中，係射出大致均 一照度的曝光用光EL，而照射標線片R。曝光用光EL的 光軸係設定成相對於Z軸方向平行。上述之曝光用光EL 係可例如使用g線（436nm) i線（ 365nm)、KrF準分子 雷射（ 248nm)、ArF準分子雷射（193nm)、F2準分子 雷射（193nm )。 標線片R係在塗布有光阻的晶圓（基板）W上具有使 用於轉印的微細圖案，並保持於標線片固定器3上。標線 片固定器3係被支持成可在基座4上的XY平面內進行移 動及微小旋轉。控制裝置之整體動作的主控制系統13爲透 過基座4上的驅動裝置5而控制標線片固定器3的動作， 設定標線片R的位置。 15 朱紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 ___ B7 五、發明說明（# ) 在曝光用光EL自照明光學系統i射出時，標線片R 的圖案像即透過投影光學系統PL投影至晶圓W上的各攝 影領域。投影光學系統PL係具有複數個個透鏡等光學元 件’該光學元件的材質係因應於曝光用光EL的波長而選 自石英、螢石等光學材料。晶圓W係透過晶圓固定器7而 載置於Z台8。該Z台8係進行晶圓之Z軸方向之位置之 微調的台。又，Z台8係載置於χγ台9上。XY台9係使 晶圓W移動於XY平面內的台。又，雖省略了圖示，但較 佳係設計一個使晶圓W在XY平面內作微小旋轉的台、及 對Z軸改變角度以調整相對於XY平面的晶圓w的傾斜度 的台。 在晶圓固定器7上面的一端係裝設有L字型的移動鏡 1〇，在移動鏡1〇的對面位置爲配置著雷射干涉計Η。第1 圖之圖式雖簡略化，但移動鏡10係由具有垂直於X軸之 反射鏡的平面鏡與具有垂直於Υ軸之反射鏡的平面鏡所構 成。此外，雷射干涉計11係由沿著X軸照射雷射光束至 移動鏡10的兩個X軸用的雷射干涉計與沿著Υ軸照射雷 射光束至移動鏡10的Υ軸用的雷射干涉計所構成，藉由 X軸用的一個雷射干涉計及Υ軸用的一個雷射干涉計，以 量測晶圓固定器7的X座標及Υ座標。 又，藉由X軸用的兩個雷射干涉計之量測値之差，可 量測晶圓固定器7的ΧΥ平面內的旋轉角。 經由雷射干涉計11所量測的X座標、γ座標及旋轉 角的資訊係供給至台驅動系統12。這些資訊係作爲位置杳 16 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ___B7______ 五、發明說明（K ) 訊而自台驅動系統12輸出至主控制系統13。主控制系統 13係監控被供給的位置資訊並透過台驅動系統12，以控制 如何決定晶圓固定器7的位置之動作。此外，第1圖雖未 明示，但在標線片固定器3上亦是和設計於晶圓固定器7 的移動鏡10與雷射干涉計11是同樣的設計，標線片固定 器3的XYZ位置等的資訊爲輸入至主控制系統13。在投 影光學系統PL的側端係設置有離軸之對準感測器14。該 對準感測器14係構成本發明之一實施形態之曝光裝置所具 有之本發明之一實施形態之位置量測裝置的一部份，其係 使用於FIA (Filed Image Alignment)方式之場合的位置量 測裝置。 對準感測器14係透過光纖16自鹵素燈15射入照明 晶圓W之用的照射光。使用鹵素燈15來作爲照明光的光 源，係因鹵素燈15的射出光的波長域爲500〜800nm，其係 一種不感光塗布於晶圓W上面之光阻的波長域之故，且波 長帶域較寬，能減低對晶圓W表面上之反射率的波長特性 的影響。 自對準感測器14射出照明光線經稜鏡17反射後照射 晶圓W上面。對準感測器14係透過稜鏡17而取得晶圓W 上面的反射光，並轉換該檢測結果爲電氣信號且作爲影像 資訊而輸出至對準信號系統18。而且，從對準感測器14 至對準信號處理係18輸出表示相對於對準感測器14之焦 點位置的晶圓W位置偏離量(散焦量)的散焦信號。對準信 號處理系統18係依據來自對準感測器14的影像資訊及散 17 未紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------Φ------- 丨訂--------- 暴 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 _B7 五、發明說明（Μ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 焦信號，而求得相對於對準標記AM的χγ平面內的位置 及對準感測器14的焦點位置的晶圓位置偏離量(散焦量）， 並以此作爲晶圓位置資訊而輸出至主控制系統13。 主控制器系統13係依據台驅動系統12所輸出的位置 資訊及自對準信號處理系統18所輸出的晶圓位置資訊，而 控制曝光裝置的整體動作。具體說明之，主控制器裝置13 係依據自對準信號處理系統18所輸出的晶圓位置資訊，而 對台驅動系統12輸出驅動控制信號。台驅動系統12係依 據該驅動控制信號，而步進(stepping)驅動XY台9及Z台 8。此時，主控制系統13首先對台驅動系統12輸出驅動控 制信號，而得以藉由位置檢測感測器(未圖示）來檢測形成 於晶圓W的基準信號(未圖示）的位置。當台驅動系統12 爲驅動XY台9時，即自對準位準器14對對準信號處理系 統18輸出影像資訊及散焦信號。由此檢查結果，例如即可 量測出位置檢測感測器的檢測中心和標線片R的投影像的 中心(投射光學系統PL的光軸AX)之間的偏離量的基準線 量。其次，計算上述基準線量於位置檢測感測器所計測的 對準信號AM的位置而取得該計算値，而藉由控制晶圓W 的X座標及Y座標的處理，各攝影領域即可分別正確地與 曝光位置對準。在將攝影領域與曝光位置對準之後，主控 制系統13係對照明光學系統1輸出使曝光用光EL射出的 控制信號。 以上，說明有關本發明之一實施形態的曝光裝置之構 成及動作的槪略，其次，詳細說明本發明之一實施形態的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 _B7__ 五、發明說明（卩） 位置量測裝置所具有的對準位準器14。第2圖係表示本發 明之一實施形態的位置量測裝置所倶備的對準位準器14之 構成圖。又於第2圖中，和第1圖所示的構件是相同構件 時則附以相同之符號。如第2圖所示，對準感測器14係透 過光纖16而導引第1圖中的鹵素燈15所發出的波長域 500〜800nm的照明光IL1。 該照明光IL1係透過電容器透鏡20而射入至視野分割 光圈21。視野分割光圈21係將照射於晶圓W的照明光 IL1之像的形狀規格化。第3圖(a)係表示視野分割光圓21 之一例的截面圖。如圖不，在視野分割光圈21係形成有在 中央寬度較大之矩形的開口上構成標記照明用光圈22,和 包挾住標記照明用光圈22而配置的一對寬度較窄之矩形的 焦點檢測用切口 23a，23b。 照明光IL1係以視野分割光圈21分割成照明晶圓W 上的對準標記領域的照明用的第1光束，及在對準之前的 焦點位置檢測用的第2光束。經如此地被視野分割的照明 光IL2，係透過透鏡24，經半反射鏡25及反射鏡26反射 ，在透過對物透鏡27後以稜鏡28反射，如第4圖所示， 照射於包括有形成於晶圓W上的街道線SL(Street Line)內 的對準標記AM的標記領域和其附近。第4圖係用以說明 對準感測器14的晶圓W上的照明領域。 如第4圖所示，對準標記AM係形成於裝置部分之間 所設置的街道線SL(劃線)上。又，本實施形態中，係假設 第4圖所示的對準標記AM來說明對準信號。亦即，對準 19 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ___ B7_____ 五、發明說明（β ) 標記AM係在X軸方向具有長邊方向的矩形形狀的標記要 素am，am，…，並將此沿圖中的Y軸方向配列。該對準 標記AM的方向，其表面位置是沿γ軸方向作週期性的變 化，且用以量測Y軸方向的位置資訊。以下，對準標記 AM即如第4圖所示之情形，如圖示之配置，第4圖中附 有符號D1的方向，亦即稱此平行於Y軸方向的方向是爲 量測方向。 又，照明光IL2係如圖所示照明於對準標記AM。藉 由在視野分割光圏21所形成的照明用光圏22之整形而形 成的第1光束，係作爲照明光IL3而照明於對準信號AM ，而各經由焦點檢測用切口 23a，23b整形而成的照明光 IL4，IL5則分別照明於裝置部分DP上。 照明光IL2照射時的晶圓W的曝光面的反射光，係經 稜鏡28反射，透過對物鏡27再經反射鏡26反射後，透過 半反射鏡25。此後，透過透鏡系統29而到達光束分離器 30(Beam splitter)，反射光被分割成兩個方向。透過光束分 離器30的第1分歧光係將對準信號AM的像，成像於指標 31上。其次，來自該像及指標板31上的指標標記的光， 爲射入至二維CCD所構成的攝影元件，而在攝影元件32 的攝影面上，將對準標記AM及指標標記的像予以成像。 於此，先說明對對準標記像的攝影元件32的攝影面配 置關係。第5圖係表示相對於對準標記AM之像的攝影元 件32的攝影面F1的配置關係。又，成像於攝影面F1之 像當中，第5圖係僅表示對準標記AM之像。於第5圖中 20 ---------------I----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 ________B7 —_— 五、發明說明（i?) ，Iml係表示成像於攝影元件32的攝影面的對準標記AM 之像。 又，攝影元件32其掃描方向SCI爲設定成與對準標 記AM的量測方向Π正交。第5圖所示之量測方向11係 對應於第4圖所示之量測方向D1之方向，亦即，量測方 向11係週期性地改變對準標記AM之像的強度之方向。如 此地配置攝影元件32的情形下，攝影元件32的掃描方向 是被設定成與構成對準標記AM之要素，am…之像的長 邊方向是大致平行。 又，攝影元件32係在該攝影面F1內爲可轉轉動之構 成，在對準信號處理系統18的控制下，可藉由致動裝置 (actuator)進行轉動動作(未圖示）。攝影元件32爲藉由轉動 而能改變攝影元件32的掃描方向SCI。第4圖所示之對準 標記AM係用以量測Y軸方向之位置資訊的標記’而用以 量測X軸方向之位置的對準標記，係將第4圖所示之對準 標記AM作90度旋轉者。亦即，用以量測X軸方向之位置 的對準標記，係在X軸方向週期性地改變表面位置。當量 測該對準標記時，成像於攝影元件32的攝影面F1的像， 係在第5圖所示的攝影面F1內將像Iml作90度的旋轉。 此情形下，因攝影元件32的掃描方向SC1與量測方向— 致，故攝影元件32的掃描方向SCI與量測方向正交，而 使攝影元件作9〇度的旋轉。 另一方面，經光束分離器30反射的第2分歧光，係射 入至遮光板33。第3圖(a)爲表示遮光板33之一例的圖示 21 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " ^ I--— — — — — — — — — — — — — — I— ^ ·11111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 __B7 _ 五、發明說明（W ) 。第3圖(b)所示之遮光板33，係射入至附有符號33a的矩 形領域的光爲遮光，而射入至矩形領域33a以外的領域 33b的光爲透射，藉此，遮光板33係將對應於前述的第1 光束的分歧光予以遮光，而使對應於第2光束的分歧光透 射，透射過遮光板33的分歧光，由於格子分割鏡34的影 響而在遠心性崩潰的狀態下，射入至一維CCD所構成的線 感測器35，而在線感測器35的受光面將焦點檢測用切口 23a，23b的像予以成像。 於此，爲確保晶圓W和攝影元件32之間的遠心性， 當將晶圓W改變位置使成爲和照明光及反射光的光軸是平 行的方向時，則成像於攝影元件32的攝影面上的對準標記 AM之像，係不改變在攝影元件32的攝影面上的位置而會 散焦。相對於此，射入至線感測器35的反射光，如上述， 因該遠心性崩潰，故當將晶圓W改變位置使成爲和照明光 及反射光的光軸平行的方向時，成像於線感測器35的受光 面的切口 23a，23b的像，係沿對分歧光的光軸交叉的方向 上產生位置偏離。而利用如此之性質，若量測相對於線感 測器35上的像的基準位置之偏離量，則能檢測晶圓W的 照明光及反射光之沿光軸方向的位置(焦點位置）。 其次，槪略說明上述對準信號處理系統18之內部構成 。第6圖係表示對準信號處理系統18之內部構成槪略之方 塊圖。如圖6所示，對準信號處理系統18係具有：影像記 憶體40、位置資訊運算部41、焦點位置檢測部42、及控 制部43。影像記憶體40係暫時記憶自對準感測器14所輸 22 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 __B7___ 五、發明說明（ >丨） 出的影像資訊。此外，雖未圖示，但在影像記憶體40的前 段，係具有AGC電路及類比·數位轉換器(以下稱A/D轉 換器）。自對準感測器14所輸出的影像資訊，係經AGC電 路放大之後，經類比·數位轉換器而作成數位化。據此， 影像記憶體40係記憶著數位化的影像資訊。 位置資訊運算部41，係對記憶於影像記憶體40的影 像資訊，實施運算處理，而量測對準標記AM的位置資訊 。又，焦點位置檢測部係42依據對準感測器14所輸出的 散焦信號，而檢測相對於對準感測器14的焦點位置的晶圓 散焦量。控制部42係除了控制位置資訊運算部41及焦點 位置檢測部42的同時，亦將位置資訊與焦點位置檢測部 42所檢測的散焦量，作爲晶圓位置資訊而輸出至主控制部 13。其次，說明有關使用本實施形態的曝光裝置之對準感 測器14的位置檢測的動作。 在處理開始時，主控制系統13係透過台驅動系統12 而驅動XY台9，以使晶圓W上的Y軸方向的位置量測用 的對準標記AM，能在對準感測器Η的視野領域內。當完 成該對準標記AM的移動之後，主控制系統13係對對準信 號處理系統18輸出控制信號，而依據該控制信號，對準信 號處理系統18即轉動攝影元件。亦即，量測對象的對準標 記AM係量測Y軸方向的位置資訊，故對準信號處理器18 係對致動裝置(未圖示)輸出驅動信號，以使攝影元件32的 掃描方向能正交於該對準信號AM的量測方向。 其次，主控制器13係對鹵素燈15輸出控制信號而射 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 _ ___B7_____ 五、發明說明（，） 出照明光IL1。當照明光IL1射出之際，即透過光纖16而 被導入至對準感測器14內，並通過電容器透器20 ’而形 成經視野分割光圈21所整形的照明光IL2。照明光IL2係 透射過對物透鏡系統24，並經半反射鏡25及反射鏡26反 射之後，再通過對物體透鏡27後，經稜鏡28反射，而射 至晶圓上。 來自於照明燈IL2的反射光係透過稜鏡28而返回至對 準感測器14內，在透射過對物透鏡27之後，經反射鏡26 反射，而透射過半反射鏡25後，透過透鏡系統29而達於 光束分離器30。在到達光束分離器30的反射光之中，透 射過光束分離器30的反射光係照明指標板31，以第5圖 所示之狀態將指標板31及對準標記AM的像予以成像。另 一方面，經光束分離器30反射的反射光係透射過遮光板 33後，再經瞳分割鏡34而在遠心性崩潰的狀態下，射入 至線感測器35，並將焦點檢測用切口 23a，23b的像，成 像於線感測器35的受光面上。 參照第5圖，攝影元件32係沿掃描方向SCI，一邊掃 描成像於攝影面F1的像Iml，邊將其轉換成影像資訊，並 依順序輸出經轉換後的影像資訊至對準信號處理系統18， 當影像資訊輸出至對準信號處理系統18時，經由前述之 AGC電路(未圖示)而放大，並經A/D轉換器數位化，而記 憶於影像記憶體40。此時，影像資訊的位置偏離，特別是 經由AGC電路放大之際的時間延遲，會形成問題，但因如 前述般地，攝影方向SCI與像Iml的量測方向係設定爲正 24 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 __B7__ 五、發明說明（外） 資訊的對準標記AM之量測時的動作相同。經由如此方式 量測的對準標記的位置資訊，其時間延遲並不會發生’故 能高精度量測對準標記的位置資訊。 茲使用第15圖，說明位置資訊運算部41之運算狀態 的一例。 第15圖(a)係表示標記與攝影元件的配置關係圖’該 標記爲包括週期性地沿X方向配列的線圖案(標記要素）11〇 ，111，112等，在使用攝影元件32量測沿X軸方向之位 置之圖。攝影元件的掃描方向係第15圖(a)中的一 Y軸方 向，標記的量測方向係X軸方向，兩者(掃描方向與量測方 向)係正交。 影像記憶體40係對攝影元件32的全部像素在各行 m(n爲自然數），掃描之後而得的影像資訊Cn予以記憶。 在攝影元件32的每一行記憶第15圖(b)所示的信號波形， 以作爲影像資訊。又，第15圖(a)由於圖示之限制，故減 少行數而圖示之。第15圖(b)則僅代表性地表示所獲得的 信號波形。 位置資訊運算部41係依據記憶於影像記憶體40的影 像資訊而進行如下之處理。首先，對各行計算出存在於第 I5圖(a)，（b)所示之既定範圍a內的複數個像素的信號波 形(信號強度）之平均値。其次，以信號強度爲縱軸，攝影 元件的各行rn的X位置爲橫軸所算出的平均値(各行的信 號強度的平均値)予以繪標點。第15圖(c)係繪標點的一例 。接著’位置資訊運算部41係依據該標點的波形數據(第 26 表紙張尺度適用中國國家標準（CNs)A4規格（210 X 297公釐） Φ------- 1訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ____B7____ 五、發明說明（A ) 15圖(c)的波形），使用例如習知之邊緣檢測法，而計算出 標記的X軸方向的位置。 此時，由於影像資訊Cn的時間延遲而造成的位置偏 離(電器信號的延遲)係會發生於第15圖(a)，（b)的Y軸方 向。X軸方向則不會發生。因此，可藉由前述之方法，即 能防止因電器信號之延遲（時間延遲）而所造成的位置偏離 的發生。 在進行曝光處理之際，首先，主控制系統13係對對準 信號處理系統18所輸出的包含於晶圓位置資訊之位置資訊 ，計算前述之基本線量以進行修正，其次，主控制系統13 爲透過台驅動系統12，依據經修正的基準線量的晶圓W 之X座標及Y座標，來驅動XY台9，以使各攝影領域的 中心與投影光學系統PL的光軸X能一致。藉此，即能對 晶圓W的各攝影領域的正確曝光位置進行對準，亦即能進 行晶圓W的正確對準。 依以上說明之本發明之一實施型態，因將對準標記的 量測方向與攝影元件32的掃描方向設定爲正交，故即使使 用例如AGC的電路來放大影像資訊下，並不會產生如習知 之在量測方向上的時間延遲，更不會發生因時間延遲而造 成的位置偏離。藉此，即能以高精度地量測對準標記之位 置資訊。而且，依據高精度所檢測的位置資訊，可進行晶 圓W的攝影領域與曝光位置之對準。藉此，對於已在晶圓 W上形成的圖案進行重疊曝光時，能以高精度地進行重疊 ，此結果即能實現微細加工。 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂 ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ___Β7_ __ — _ 五、發明說明（W ) 以下，說明有關本發明之另一實施型態的位置量測裝 第7圖係表示具有有本發明之另一實施型％的位置量 測裝置之對準感測器14之構成圖。又，於第7圖中，和第 2圖所示之準感測器14的構件爲共通構件時’則附以相同 符號，並省略其說明。具有有第7圖所示之本發明之另一 實施型態的位置量測裝置的對準感測器14和第2圖所示之 對準感測器其相異之處，係在於將透射過指標板31的對準 標記AM1之像及指標板31之像素予以分割的光束分離器 50，以及將經由光束分離器50所分割的像素予以受光攝影 元件等。 首先，說明有關對準標記AM1。第8圖係本實施形態 所使用之對準標記AM1的俯視圖。如第8圖所示，本實施 型態中所使用之對準標記AM1，係單次量測之X軸方向的 位置資訊與Y軸方向的位置資訊。該對準標記係具有量測 X軸方向的位置資訊之標記要素AMx，與量測Y軸方向的 位置資訊之標記之標記要素AMy。標記要素AMx，AMx 的量測方向，係第8圖中附有符號D2的方向，標記要素 AMy的量測方向，係第8圖中附有符號D3的方向。 其次，說明有關攝影元件32及攝影元件51的掃描方 向，與對準標記AM1之像的位置關係。第9圖係表示相對 於對準標記AM1之像的攝影元件32的攝影面F2及攝影元 件51的攝影面F3的配置關係圖。攝影元件32的攝影面 F2及攝影元件51的攝影面F3上所成像的對準標記AM1 28 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------Φ-------- tT--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 _ B7__ 五、發明說明（>7 ) 之像Im2，係大致配置於攝影面F2及攝影面F3的中央。 又，於第5圖中，對於標記要素AMx，AMx之像是附以符 號Imx，而對標記要素Amy之像爲附以符號Imy。標記要 素AMx，AMx之像的量測方向係附有D12之方向，標記 要素AMy之像的量測方向係附有符號D13之方向。此外 ，於第9圖中，附有符號SC2的方向係攝影元件32的掃 描方向，附有符號SC3的方向則爲攝影元件51的掃描方 向。 此外，第10圖係表示對準感測器14在第9圖所示的 情形下之對準信號處理系統18的內部構成之方塊圖。第 10圖所示之對準信號系統18和第6圖所示之對準信號處 理系統18的相異之處，係在前者更設置有影像記憶體60 。這是因爲在感測對準器14內設置有攝影元件51之故。 亦即，自攝影元件32所輸出的影像資訊係記憶於影像記憶 體40，而自攝影元件所輸出的影像資訊則記憶於影像記憶 體60。此外，位置資訊運算部41，係依據記憶於影像記憶 體4〇及影像記憶體60的影像資訊，而使用相同於前述方 法的手法，經由運算而求得對準標記AM1的X軸方向的 位置資訊及Y軸方向的位置資訊。此外，雖省略了圖示， 但在影像記憶體60的前段爲設置有AGC電路及A/D轉換 電路。 其次，說明有關本發明之另一實施形態之位置量測裝 置的動作。 處理開始時，主控制系統13爲透過台驅動系統12來 29 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂 ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ___B7 ___ 五、發明說明（><?) ---------------------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 控制X Y台9，且將進行量測用的對準標記AMI，在對準 感測14的視野範圍內移動。進而，主控制系統13對鹵素 燈15輸出控制信號而射出照明光IL1，且由照明光IL2照 射到對準標記AM1，而將像Im2成像於攝影元件32的攝 影面F2及攝影元件51的攝影面F3上。 攝影元件32係將成像於攝影面F2上的像Im2，沿掃 描方向SC2持續掃描並將其轉換成電器信號，且作爲影像 資訊而輸出。而且，攝影元件51係將成像於攝影面F3的 像Im2，沿掃描方向SC3持續掃描並將其轉換成電器信號 ，並作爲影像資訊而輸出。攝影元件32及攝影元件51所 輸出的影像信號，係經由AGC電路（未圖示）放大’並經 A/D轉換器予以數位化，而分別記憶於影像記憶體40及影 像記憶體60。 此時，影像資訊的位置偏離，特別是因AGC電路的 放大之時間延遲，會造成問題點，但在攝影元件32的攝影 面F2，如前述，掃描方向SC2與標記要素Amy之像Imy 的量測方向D13係設定爲正交，故對於第9圖所示之掃描 方向SC2的時間延遲，亦即對對準標記AM的標記要素 Amy之像的長邊方向的時間延遲依然存在。但是°量測方 向D13對掃描方向SC2係正交地配置，故量測方向的時間 延遲即不會發生。因此，對準標記AM1之像Im2是以第9 圖所示之狀態，成像於攝影元件32的攝影面F2時’在記 憶於影像記憶體40的影像資訊當中，若僅使用標記要素 Amy之像Imy部分的影像資訊而進行量測的話’其量測方 30 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 552623 A7 ___B7___ 五、發明說明（4 ) 向D13，亦即在運算對準標記AM1的Y軸方向的位置資 訊之際，是不會產生因量測方向D13之時間延遲而造成的 位置偏離，故能以高精度來量測對準標記AM的Y軸方向 的位置資訊。 此外，在攝影元件51的攝影面上F3，如前述，掃描 方向SC3與要素AMx，AMx之像Imx，Imx的量測方向 D12，因係設定爲正交，故對第9圖所示之掃描方向SC3 的時間延遲，亦即對對準標記AM的標記要素AMx，AMx 之像Imx的長邊方向的時間延遲依然發生。但是，量測方 向D12對掃描方向SC3係配置爲正交，故量測方向D12的 時間延遲並不發生。依此，在對準標記AM1之像Im2是 以第9圖所示之狀態，成像於攝影元件51的攝影面F3時 ，在記憶於影像記憶體60的影像資訊當中，只要使用標記 要素AMx，AMx之像Imx，Imx部分的影像資訊而進行量 測的話，量測方向D12，亦即在運算對準標記AM1的X 軸方向的位置資訊之際，是不會產生因量測方向D12之時 間延遲而造成的位置偏離，故能高精度地量測對準標記 AM的X軸方向的位置資訊。 如上述般地，本實施型態係只要單次量測對準標記 AM1，即能量測對準標記AM1的X軸方向的位置資訊。 也就不需要像前面之實施形態所述地，來旋轉攝影元件， 因此，能達成生產率的提升，亦即在單位時間上能提升晶 圓的處理數目。位置資訊運算部41所運算出的X軸方向 的位置資訊與Y軸方向的位置資訊，以及焦點位置檢測部 31 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂· — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 _____B7___ 五、發明說明（3〇) 42所檢測的散焦量，係作爲晶圓位置資訊而輸出至主控制 系統13。 在進行曝光之際，首先，主控制系統13，係對對準標 記處理系統18所輸出的包含於晶圓位置資訊的X軸方向 之位置資訊與Y軸方向之位置資訊，計算前述之基準線量 而進行修正。其次，主控制系統13，係透過台驅動系統12 而依據經修正的基準線量的晶圓W之X座標及Y座標， 驅動XY台9以使各攝影領域的中心與投射光學系統PL的 光軸一致。藉此，而能使晶圓W的各攝影領域作正確的曝 光位置的對準，亦即能進行晶圓W的正確位置的對準。 依以上所說明之另一實施型態的位置量測裝置，作爲 量測位置資訊用的對準信號AM1，使用設定量測方向D2 ，D3互爲正交的方向之對準標記AMx，AMx，AMy，而 以掃描方向SC2，SC3互爲正交之關係配置之下的攝影元 件32，51，來攝影對準標記AM1之像Im2。又，以攝影 元件32，51轉換的影像資訊當中，只使用量測方向與掃描 方向正交之部份的影像信號，而來量測位置資訊。依此’ 例如即使是使用AGC電路來放大影像資訊的情形下’亦不 會產生如習知之量測方向的時間延遲，更不會產生因時間 延遲而造成的位置偏離。故，能高精度的量測對準標記之 位置資訊。而且，能依據高精度所檢測的位置資訊’進行 晶圓W的攝影領域與曝光位置的對準。因而對已形成於晶 圓W上的圖案，進行重疊曝光時，能以高精度來進行重疊 ，此結果可實現微細加工。 32 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 552623 A7 _ B7 ____ 五、發明說明（) --------------------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以上所說明之實施形態，係藉由使攝影元件的掃描方 向與標記的量測方向正交，以防止因電氣信號的延遲(時間 延遲)而造成的位置偏離的發生。 但除此之外，亦有防止因電氣信號之時間延遲而造成 的位置偏離之發生的其他量測方法。以下，說明該其他量 測方法。 首先，如第13圖所示，在將攝影元件的掃描方向與標 記的量測方向設定在同一方向之狀態下(攝影元件相對於標 記而言爲〇度的狀態），攝影標記並求得影像資訊(通常影 像資訊，第1影像資訊），並依據該影像資訊而求得標記位 置資訊(第1標記位置資訊）。其次，180度旋轉攝影元件後 將標記予以攝影，而求得該影像資訊(反轉影像資訊，第2 影像資訊）。其次，求得這些第1，第2標記位置資訊的平 均値。如此地，藉由攝影元件的掃描方向對標記的量測方 向爲〇度的狀態下所取得之標記資訊，以及反轉180度而 取得的標記位置資訊等之兩者的平均處理，即能抵消因電 氣信號之時間延遲所造成的標記信號之位置偏離，更能量 測出沒有因時間延遲而造成的位置偏離之標記位置。 此外，別的方法當中，可考量使用可交錯(interlace)讀 取的攝影元件之方法。如第13圖所示，將攝影元件的掃描 方向與標記的量測方向設定於同一方向的狀態下(攝影元件 對標記是爲〇度的狀態），而配置攝影元件。其次，例如先 構成攝影元件及掃描運算法(algorithem) ’俾能在掃描奇數 線的像素時，係掃描通常的掃描方向(若爲第13圖則是掃 33 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 ___B7 五、發明說明（β ) 描方向105)，而在掃描偶數線的像素時，係掃描通常的掃 描方向之反轉的掃描方向(第13圖則是掃描方向105的相 反方向）。依此，藉由和上述之量測方法相同地，求得攝影 元件的掃描方向對標記的量測方向爲〇度的狀態下，求得 的標記位置資訊，以及反轉180度而求得的標記資訊之兩 者的平均，即能相抵起因於電氣信號之時間延遲的標記信 號的位置偏離，即可量測出不包含於因該時間延遲而造成 的位置偏離的標記位置。 此外，上述之實施型態雖是說明反轉攝影元件32之方 法，但本發明並不限於此，例如，攝影元件係事先固定， 再將配置於標記至攝影元件爲止的光程中之可旋轉的光學 構件，予以旋轉(90度或180度)的處理，而使成像於攝影 元件面上的標記像能旋轉的一種構成亦可。 又，前述之本發明之一實施型態的曝光位置(第1圖) ，當能以高精度且高速地對晶圓作位置控制，並能提升生 產率且以高曝光精度來進行曝光的狀態下，係將包含照明 光學系統1、標線片固定器3、基座4、及驅動裝置5等的 標線片對準系統；包含晶圓固定器7、Ζ台8、ΧΥ台9、 移動鏡10、及雷射干涉計Π等的晶圓對準系統；及投影 光學系統PL等的第1圖所示之各要素，作電氣性，機械 性，及光學性的連結並組裝之後，再經綜合調整(電氣調整 ，動作確認等)而製成。又，曝光裝置的製造，較佳係於溫 度及淸潔度等受到管理之無塵室來進行。 其次，說明有關使用本說明之一實施型態的曝光裝置 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^--- Γ 清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552623 A7 ------B7___ 五、發明說明（〇 ) 及曝光方法之裝置(device)的製造。 ---------------------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第11圖係使用本發明之一實施形態的曝光裝置以生產 裝置(1C或LSi等的半導體晶片、液晶面板、cCD、薄膜磁 頭、微機械等)的流程圖。如第U圖所示，首先，於步驟 Sl〇(設計步驟），進行裝置的機能設計(例如，半導體裝置 的電路設計等），及進行用以實現的其機能的圖案設計。接 著’於歩驟Sll(光罩製作步驟），製作形成有所設計的電路 圖案之光罩。另一方面，於步驟S12(晶圓製造步驟），使用 矽等材料製造晶圓。 其次，於步驟S13(晶圓處理步驟），使用在步驟S10〜 步驟S12所準備的光罩與晶圓，藉由微影(lithograph)技術 而在晶圓上形成實際的電路。接著，於步驟S14，（組裝步 驟）’將步驟S13所處理的晶圓予以晶片(chip)化。在該步 驟S14，包含組裝步驟(切割、接線）、包裝步驟(晶片封裝) 等步驟。最後，於步驟S15(檢查步驟），進行步驟S15所製 作的裝置的動作確認測試、耐久性測試等檢查。經過如此 之步驟後即完成該裝置，即可出貨。 又，本實施形態的曝光裝置，亦能適用於同步移動光 罩與基板而曝光光罩的圖案之掃描型曝光裝置(USP5，473 ’ 410)。而且，本實施型態的曝光裝置亦能適用於不使用 投影光學系統之下而緊密結合光罩與基板後，再曝光光罩 的圖案之密合型曝光裝置。又，曝光裝置的用途，並不只 限於半導體製造用的曝光裝置，例如，亦能廣泛地適用於 在角型玻璃基板上曝光液晶顯示元件圖案的液晶用曝光裝 35 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552623 A7 B7 五、發明說明（W ) 置，或製造薄膜磁頭用的曝光裝置。本實施形態的曝光裝 置的光源，亦不只限於g線(436nm)，i線(365nm)，KrF準 分子雷射（248nm)，ArF準分子雷射（193nm)，F2雷射 (157nm)，也可使用X線或電子線等的荷電粒子線。例如 ，使用電子線的情形時，係可用熱電子放射型的LaB6、Ta 來作爲電子槍。 投影光學系統的倍率亦不限於縮小系統，等倍及放大 系統亦可使用。而作爲投影光學系統，當在使用準分子雷 射等遠紫外線時，使用石英或螢石等可使遠紫外線透射的 材料作爲玻璃材，而在使用F2雷射或X線時，係使用反 射折射系統或折射系統的光學系統(標線片亦使用反射型之 類），又’使用電子線的情形時，係可使用電子透鏡及偏向 器而構成的光學系統作爲光學系統。此外，電子線所通過 的光程當然應爲真空狀態。 在晶圓台或標線片台爲使用線性馬達(參考USP5，623 ’ 8M或USP5，528，118)時，係可使用具有空氣軸承的 空氣浮起型及具有洛倫玆(L〇rentz)力或電抗力的磁氣浮起 型之中任一種。此外，台可爲沿著導引構件移動的型類， 或不设置導引構件的無導引構件型。而作爲台驅動裝置係 可使用將配置有2維磁鐵的磁鐵單元，和配置有2維線圈 的電機子單元之兩者作相對向的配置所產生的電磁力，而 依據該電磁力驅動該台的平面馬達。此情形時，可設計爲 將磁鐵單兀與電機子單元其中之一連接於台，且磁鐵單元 與電磁子單元的另一方連接於台的移動面側。 36 ------------Φ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

tSJ (210 x 297 公釐） 552623 A7 ____B7__ 五、發明說明（；.r ) ---------------------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因晶圓台的移動而產生的反作用力，係如特開平8_ 166475號公報（USP ’ 528 ’ 118)所記載，可使用框架 (frame)構件作機械性地接地。因標線片台的移動所產生的 反作用力，則如特開平8-330224號公報(USS/N08/416， 558)所記載地，可使用框架構件作機械性地接地。 [符號說明] 1 照明光學系統 3 標線片固定器 4 基座 5 驅動裝置 R 標線片 W 晶圓 PL 投影光學系統 7 晶圓固定器 8 Z台 9 XY台 10 移動鏡 11 雷射干涉計 12 台驅動系統 13 主控制系統 14 對準感測器 15 鹵素燈 16 光纖 17 稜鏡 37 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复） 552623 A7 _B7 五、發明說明（A ) ---------------------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 18 信號處理系統 21 分割光圈 IL1、IL2 照明光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉

Claims (1)

1. 552623 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1、 一種位置量測裝置，係用以量測形成於物體上之標 記在既定方向之位置資訊，其特徵係具有： 照射機構，對前述標記照射檢測光束； 成像光學系統，藉由前述檢測光束的照射，而將自前 述標記所產生的標記像成像於成像面上；及 攝影機構，對前述成像面上的前述標記像，邊沿掃描 線掃描邊攝影，而產生相當於前述標記像的影像資訊；及 運算機構，依據前述影像資訊，而求得前述標記在前 述既定方向之位置資訊； 前述掃描線的掃描方向係與前述既定方向正交。 2、 如申請專利範圍第1項之位置量測裝置，其中，進 一步具有記憶機構，用以記憶前述影像資訊； 前述運算機構係依據記憶於前述記憶機構的前述影像 資訊，而運算前述標記之位置資訊。 3、 如申請專利範圍第1項或第2項之位置量測裝置， 其中，前述攝影機構係可相對於前述標記像旋轉，俾使前 述掃描線的方向與前述既定方向正交° 4、 如申請專利範圍第1項之位置量測裝置，其中，前 述標記包含：第1標記，沿第1方向具有週期性；及第2 標記，沿與前述第1方向正交的第2方向具有週期性； 前述攝影機構包含：第1攝影機構’沿與前述第1方 向正交的方向延伸的掃描線所構成；及第2攝影機構’ '沿 與前述第2方向正交的方向延伸的掃描線所構成。 5、 如申請專利範圍第4項之位置量測裝置，其中’則 ____1 —------* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------^---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 552623 A8 B8 C8 D8 '—. 六、申睛專利範圍 述運算機構係依據來自前述第1攝影機構所得的影像資訊 ，而求得前述第1標記在前述第1方向的位置資訊，且依 據來自前述第2攝影機構所得的影像資訊，而求得前述第 2標記在前述第2方向的位置資訊。 6、 如申請專利範圍第4項或第5項之位置量測裝置， 其中具有： 分歧機構，將前述標記像分歧爲前述第1標記像與前 述第2標記像，並將前述第1標記像導引至前述第1攝影 機構，而將前述第2標記像導引至前述第2攝影機構； 第1記憶機構，記億自前述第1攝影機構所得的影像 資訊；及 第2記憶機構，記憶自前述第2攝影機構所得的影像 資訊。 7、 一種位置量測裝置，係用以量測形成於物體上之標 記在既定方向之位置資訊，其特徵係具有： 照射機構，對前述標記照射檢測光束； 成像光學系統，藉由前述檢測光束的照射，而將自前 述標記所產生的標記像成像於成像面上；及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 # (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 攝影機構，對前述成像面上的前述標記像，邊沿掃描 線掃描邊攝影，而產生相當於前述標記像的影像資訊·，及 運算機構，依據前述影像資訊，而求得沿前述標記之 前述既定方向之位置資訊； 前述攝影機構係對前述標記像，邊沿前述既定方向掃 描前述掃描線邊攝影前述標記像而產生第1影像資訊的同 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 552623 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 時，亦對該標記像，邊沿與該掃描方向相反方向進行掃描 邊攝影前述標記像而產生第2影像資訊；前述運算機構係 依據第1、第2影像資訊而求得前述位置資訊。 8、 如申請專利範圍第7項之位置量測裝置，前述攝影 機構係可相對於前述標記像旋轉。 9、 如申請專利範圍第7項之位置量測裝置，其中，前 述攝影機構包含有複數之掃描線，第1掃描線係邊對前述 標記像沿前述既定方向掃描邊攝影前述標記像，異於前述 第1掃描線的第2掃描線，係邊對前述標記像沿前述相反 方向掃描邊攝影前述標記像。 10、 一種曝光裝置，其特徵爲具有對準機構，係依據 ^ 申請專利範圍第1項至第9項中任一項之位置量測裝置所 量測的基板上的標記之位置資訊，而將前述基板對準； 在前述對準後之前述基板上，進行既定圖案之曝光。 --------訂·----I---. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）