JP6422246B2 - 計測装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に設けられたマークの位置を計測する計測装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造において用いられるリソグラフィ装置では、基板を高精度に位置決めするため、基板ステージ上のマーク（基板または基板ステージに設けられたマーク）の位置を精度よく計測することが求められている。当該マークの位置は、撮像部によって得られた当該マークの画像に基づいて決定される。

マークの位置の計測には、撮像部のイメージセンサの画素ピッチでのサンプリングに起因した誤差（いわゆるサンプリング誤差）が生じうる。特許文献１には、サンプリング誤差が所定の周期で現れることを利用してサンプリング誤差を低減する方法が提案されている。特許文献１に記載の方法では、イメージセンサに投影されたマークの位置がサンプリング誤差の周期に応じて異なる複数の画像を用いることにより、サンプリング誤差を低減している。

特開２００１−６６１１１号公報

特許文献１に記載の方法では、基板を保持するステージの位置を変えて基板上のマークを撮像することにより複数の画像を得ている。しかしながら、基板上のマークを撮像したときのステージの位置には目標位置に対して偏差が生じうる。そのため、このような偏差を考慮して基板ステージの移動を制御しないと、複数の画像を用いることによるサンプリング誤差の低減が不十分になりうる。

そこで、本発明は、マークの位置を計測する精度の点で有利な技術を提供することを例示的目的とする。

本発明の１つの側面は、可動のステージを有し、該ステージ上のマークの位置を計測する計測装置に係り、前記計測装置は、所定の画素ピッチで配列された複数の画素を有し、該複数の画素を介して前記マークを撮像する撮像部と、前記ステージと前記撮像部との間の相対位置を変更する駆動部と、前記相対位置を計測する計測部と、第１の目標相対位置に従って前記相対位置が制御されながら前記相対位置が振動している期間内における撮像期間において前記撮像部によって撮像された前記マークの第１の画像と、前記第１の目標相対位置とは異なる第２の目標相対位置に従って前記相対位置が制御された状態で前記撮像部によって撮像された前記マークの第２の画像とに基づいて前記マークの位置を得る処理部と、を含み、前記処理部は、前記第１の画像が撮像された前記撮像期間において前記計測部によって計測された前記相対位置と前記第１の目標相対位置との差分と前記画素ピッチに基づいて、前記第２の目標相対位置を決定する。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、マークの位置を計測する精度の点で有利な技術を提供することができる。

第１実施形態の露光装置の構成を示す概略図である。 基板ステージ、計測部、および撮像部の位置関係を示す図である。 撮像部の構成を示す概略図である。 基板上のマークの位置を計測する方法を説明するための図である。 サンプリング誤差の発生原理を説明するための図である。 サンプリング誤差の発生原理を説明するための図である。 エッジ検出法によって検出される投影パターンの中心位置と実際の投影パターンの中心位置との関係を示す図である。 基板ステージの位置と時刻との関係を示す図である。 ｎ個の画像から基板上のマークの位置を計測する方法を示すフローチャートである。 基板ステージの位置と時刻との関係を示す図である。 基板ステージ、計測部、および撮像部の位置関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態では、基板を走査しながら露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャナ）について説明するが、それに限られるものではない。例えば、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（いわゆるステッパ）やインプリント装置、描画装置などの別のリソグラフィ装置においても、本発明を適用することができる。

＜第１実施形態＞
［装置構成について］
本発明の第１実施形態の露光装置１００について図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、例えば、照明光学系１０と、マスクステージ２と、投影光学系３と、基板ステージ５（ステージ）と、撮像部６と、計測部７と、計測部９（計測部）と、処理部２３とを含みうる。処理部２３は、後述するように、撮像部６で得られた複数の画像に基づいて基板上のマーク８の位置を決定する処理を行うとともに、露光装置１００の各部を制御する。ここで、第１実施形態の露光装置１００では、処理部２３が基板４を露光する処理（基板４にパターンを形成する処理）を制御するが、それに限られるものではなく、基板４を露光する処理を制御する制御部が処理部２３とは別に設けられてもよい。また、基板ステージ５、撮像部６、計測部９、および処理部２３は、基板ステージ上のマーク（基板または基板ステージに設けられたマーク）の位置を計測する計測装置を構成しうる。第１実施形態では、基板に設けられたマーク８に位置を計測する例について説明する。

照明光学系１０は、光源（不図示）から射出された光（露光光）を用いて、マスクステージ２により保持されたマスク１を照明する。投影光学系３は、所定の倍率（例えば１／２倍）を有し、露光光で照明されたマスク１のパターンを基板４に投影する。マスク１および基板４は、マスクステージ２および基板ステージ５によってそれぞれ保持されており、投影光学系３を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系３の物体面および像面）に配置される。マスクステージ２は、例えば真空吸着や静電吸着などによってマスク１を保持し、例えば基板４の面と平行な方向（ＸＹ方向）やＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転方向（θＸ、θＹ、θＺ）に可動に構成される。マスクステージ２は、マスク駆動部２ｂによって駆動されうる。また、基板ステージ５は、例えば真空吸着や静電吸着などによって基板４を保持し、例えば基板４の面と平行な方向（ＸＹ方向）やＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転方向（θＸ、θＹ、θＺ）に可動に構成される。基板ステージ５は、駆動部５ｂによって駆動されうる。第１実施形態では、駆動部５ｂが、基板ステージ５と撮像部６との間の相対位置を変更する駆動部として機能しうる。

マスクステージ２の位置は、計測部７によって計測される。計測部７は、例えば干渉計を含みうる。計測部７に含まれる干渉計は、マスクステージ２の側面に設けられたミラー２ａに光を照射し、ミラー２ａで反射された光に基づいて基準位置からのマスクステージ２の位置を計測する。

また、基板ステージ５の位置は、撮像部６を基準として計測部９によって計測される。計測部９は、例えば、基板ステージ５の位置をそれぞれ計測する複数の干渉計（第１計測部９ａ）を含みうる。複数の第１計測部９ａの各々は、基板ステージ５の側面に設けられたミラー５ａに光を照射し、ミラー５ａで反射された光に基づいて基準位置からの基板ステージ５の位置を計測する。例えば、複数の第１計測部９ａは、図２に示すように配置される。図２は、基板ステージ５、計測部９（複数の第１計測部９ａ）、および撮像部６の位置関係を示す図である。第１計測部９ａ_１〜９ａ_３は、基板ステージ５のＸ方向における位置をそれぞれ計測する。そして、第１計測部９ａ_１および９ａ_２はＺ方向に沿って並ぶように、第１計測部９ａ_１および９ａ_３はＹ方向に沿って並ぶように配置される。また、第１計測部９ａ_４および９ａ_５は、基板ステージ５のＹ方向における位置をそれぞれ計測する。そして、第１計測部９ａ_４および９ａ_５はＸ方向に沿って並ぶように配置される。このように各第１計測部９ａを配置することにより、計測部９は、基板４の面と平行な方向（ＸＹ方向）における基板ステージ５の位置に加えて、基板ステージの傾き（θＸおよびθＹ）や、基板ステージの回転（θＺ）も計測することができる。以下の説明で用いられる「基板ステージの位置」は、撮像部６に対する基板ステージ５の位置（ＸＹ方向）に係る成分、撮像部６に対する基板ステージ５の傾きに係る成分、および撮像部６に対する基板ステージ５の回転に係る成分の少なくとも１つを含みうる。

撮像部６は、例えば、図３に示すように、複数の画素を有するイメージセンサ６１と、基板上に設けられたマーク８をイメージセンサ６１に投影するための光学系６２とを含み、基板上に設けられたマーク８を撮像する。イメージセンサ６１としては、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなど複数の画素が二次元状に配列したセンサ、またはラインセンサなど複数の画素が一次元状に配列したセンサが用いられうる。第１実施形態では、複数の画素が二次元状に配列したセンサをイメージセンサ６１として用いる例について説明する。ここで、第１実施形態の露光装置１００は、図２に示すように、基板上に設けられた複数のマーク８を同時に撮像できるように複数の撮像部６を含みうる。また、撮像部６としては、基板上のマーク８をマスク上のマークと投影光学系３とを介して撮像するアライメントスコープ６ａと、基板上のマーク８をマスク上のマークと投影光学系３とを介さずに撮像するオフアクシススコープ６ｂがある。第１実施形態では、オフアクシススコープ６ｂを撮像部６として用いて基板上のマークを撮像する例について説明する。

［基板上のマークの位置を計測する方法について］
撮像部６で基板上のマークを撮像することによって得られた画像に基づいて当該マークの位置を計測する方法について説明する。図４（Ａ）は、撮像部６のイメージセンサ６１に投影されたマークを示す図である。上述したようにイメージセンサ６１は二次元状に配列された複数の画素を有し、図４（Ａ）における複数の画素は、行Ｒ１〜Ｒｉ（ｉは行の数）および列Ｃ１〜Ｃｊ（ｊは列の数）で配列されている。また、基板上のマーク８は、例えば、複数のパターンの配列（ラインアンドスペースパターン）を含む。そして、図４（Ａ）に示されるイメージセンサ上には、基板上のマーク８に含まれる３本のパターンが、撮像部６の光学系６２における光学倍率で投影されているものとする。以下の説明では、イメージセンサ６１に投影された３本のパターンを投影パターンＭ１〜Ｍ３と称する。また、基板上のマーク８に含まれるパターンは光の反射率が低い部材（例えばレジスト）によって構成され、それ以外の部分は光の反射率が高い部材（例えばガラス）によって構成されているものとする。なお、基板上のパターンとそれ以外の部分とで光の反射率が異なっていればよいため、基板上のパターンが反射率が高い部材で構成され、それ以外の部分が反射率の低い部材で構成されていてもよい。

撮像部６は、イメージセンサ６１を用いて基板上のマーク８を撮像し、当該撮像によって得られた画像を画素ピッチの単位でサンプリングされた信号を出力する。図４（Ｂ）は撮像部６から出力される信号の一例を示す図である。図４（Ｂ）において、横軸は、イメージセンサ６１における画素列を表し、縦軸はイメージセンサ６１の各画素列における光量を表している。上述したように、基板上のラインパターンとそれ以外の部分とで光の反射率が異なるため、複数の画素列の間では、投影パターンを含む面積に応じて光量が異なる。例えば、投影パターンＭ１〜Ｍ３を含まない画素列Ｃ３では、投影パターンＭ１を含む画素列Ｃ４およびＣ５に比べて光量が大きくなる。そして、画素列Ｃ４は、画素列Ｃ５に比べて、投影パターンを含む面積が小さいため光量が大きくなる。このように撮像部６から出力された信号を用いることにより、処理部２３は、基板上のマーク８の基板上における位置を決定することができる。例えば、処理部２３は、各画素列の光量の変化（エッジ）を検出し、その交点を求めることで投影パターンの中心位置を求めるエッジ検出法を用いて、基板上のマークの位置を求めることができる。

このように構成された露光装置１００では、マーク８の位置の計測結果に、画素ピッチでのサンプリングに起因した誤差（いわゆるサンプリング誤差）が生じうる。ここで、マークの位置の計測結果におけるサンプリング誤差の発生原理について、図５および図６を参照しながら説明する。図５（Ａ）は、基板上のマーク８が投影された撮像部６のイメージセンサ６１を示す図である。図５（Ａ）に示すように、イメージセンサ６１に投影されたパターン（投影パターンＭ４）が、２つの画素列Ｃ２およびＣ３に一致している場合を想定する。この場合、撮像部６は、イメージセンサ６１を用いて基板上のマークを撮像し、当該撮像によって得られた画像を画素ピッチの単位でサンプリングした信号（図５（Ｂ））を出力する。そして、処理部２３は、撮像部６から出力された信号を用いて、エッジ検出法により投影パターンＭ４の中心位置を検出する。このように投影パターンＭ４が画素列と一致している場合では、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、エッジ検出法によって検出される投影パターンの中心位置と、実際の投影パターンの中心位置とを一致させることができる。

一方で、図６（Ａ）に示すように、投影パターンＭ４が、図５（Ａ）に示す位置から画素ピッチの１／４だけシフトしている場合、即ち、投影パターンＭ４が画素列に一致していない場合を想定する。この場合、撮像部６は、イメージセンサ６１を用いて基板上のマーク８を撮像し、当該撮像によって得られた画像を画素ピッチの単位でサンプリングした信号（図６（Ｂ））を出力する。そして、処理部２３は、撮像部６から出力された信号を用いて、エッジ検出法により投影パターンＭ４の中心位置を検出する。このように投影パターンＭ４が画素列に一致していない場合では、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、エッジ検出法によって検出される投影パターンの中心位置と実際の投影パターンの中心位置との間に差Ｅが生じうる。このような差Ｅが、サンプリング誤差であり、基板上のマーク８の計測精度を低下させる要因となる。

図７は、エッジ検出法によって検出される投影パターンの中心位置と実際の投影パターンの中心位置との関係を示す図である。理想的には、図７の破線５１で示すように、エッジ検出法によって検出される投影パターンの中心位置と実際の投影パターンの中心位置とが同じ値となることが好ましい。しかしながら、投影パターンが画素列に対してずれると、図７の実線５２で示すように、エッジ検出法によって検出される投影パターンの中心位置と実際の投影パターンの中心位置との間にサンプリング誤差がある周期で生じる。このようなサンプリング誤差の周期は、画素ピッチと等しくなることが知られている。そのため、理論上では、イメージセンサ上の投影パターンの位置が画素ピッチの１／ｎ倍（ｎ≧２）だけ互いに異なるｎ個の画像を用いて基板上のマークの位置を決定することで、サンプリング誤差を相殺させることができる。

イメージセンサ上の投影パターンの位置を変える方法としては、基板ステージ５の目標位置（基板ステージ５と撮像部６との間の目標相対位置）を変えることが挙げられる。例えば、イメージセンサ上の投影パターンの位置を画素ピッチの１／ｎ倍だけ変えるときには、画素ピッチの１／ｎと撮像部６における光学系６２の光学倍率から求められる量だけ基板ステージ５の目標位置を変える。しかしながら、基板ステージ５の振動などにより、撮像部６で画像を得たときの基板ステージ５の位置が目標位置に一致しているとは限らない。即ち、撮像部６で画像を得たときの基板ステージ５の位置に、目標位置に対する偏差が生じうる。例えば、ｎ個の画像のうち２個の画像（第１画像および第２画像）を撮像部６で続けて得る場合を想定する。図８は、基板ステージ５の位置と時刻との関係を示す図である。図８に示すように、基板上のマーク８を撮像して第１画像を得た時刻ｔ_１における基板ステージ５の位置が第１目標位置Ｐ_１と異なっている、即ち、時刻ｔ_１における基板ステージ５の位置と第１目標位置Ｐ_１との間に偏差Ｄが生じている場合を想定する。この場合において、第２画像を取得するための基板ステージの目標位置（第２目標位置Ｐ_２）を、画素ピッチと光学系６２の光学倍率から求められる目標距離Ａだけ第１目標位置Ｐ_１から変わるように決定する。このように第２目標位置Ｐ_２を決定してしまうと、第１画像を得た時刻ｔ_１における基板ステージ５の位置と第２目標位置Ｐ_２との間の距離が目標距離Ａに対して偏差Ｄだけ異なることとなる。その結果、第１画像と第２画像との間における投影パターンの位置の差が画素ピッチの１／ｎからずれてしまい、サンプリング誤差を低減することが不十分になりうる。

そこで、第１実施形態の露光装置１００は、撮像部６で第１画像を得たときに計測部９によって計測された基板ステージ５の位置を考慮して、撮像部６で第２画像を得るときの基板ステージ５の目標位置（第２目標位置Ｐ_２）を決定する。即ち、露光装置１００は、基板ステージ５と撮像部６との間における複数の相対位置が、撮像部６と撮像マーク（基板のマークの像）との間の相対位置に換算して、画素ピッチの１／ｎ倍ずつ異なるように、各目標相対位置を決定する。例えば、処理部２３は、撮像部６で第２画像を得るための基板ステージ５の第２目標位置Ｐ_２を、第１画像を得たときの基板ステージ５の位置と第２目標位置Ｐ_２との距離に対応するイメージセンサ上での長さが画素ピッチの１／ｎ倍になるように決定する。これにより、第１目標位置Ｐ_１に基づいて第２目標位置Ｐ_２を決定する場合と比べて、第１画像と第２画像との間における投影パターンの位置の差を画素ピッチの１／ｎ倍に近づけることができる。ここで、基板上のマーク８が、複数のパターンの配列を含む場合では、処理部２３は、撮像部６でｎ個の画像を得る際において複数のパターンの配列の方向に沿って基板ステージ５を移動させるとよい。

［基板上のマークの位置の計測フローについて］
次に、撮像部６で得られたｎ個の画像から基板上のマークの位置を計測するフローについて、図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、撮像部６によってｎ個の画像を取得し、ｎ個の画像から基板上のマークの位置を計測する方法を示すフローチャートである。また、図１０は、２個の画像（例えば第１画像および第２画像）を得るときの基板ステージ５の位置と時刻との関係を示す図である。図１０に示されているＳ１０１〜Ｓ１０９は、図９における各工程に対応する。

Ｓ１０１では、処理部２３は、基板上のマーク８が撮像部６の視野に入るように基板ステージ５を移動させる。Ｓ１０２では、処理部２３は、基板ステージ５を移動させた後、計測部９によって計測された基板ステージ５の位置と目標位置との偏差が許容範囲に収まったか否かを判断する。当該偏差が許容範囲に収まった場合はＳ１０３に進み、当該偏差が許容範囲に収まっていない場合はＳ１０２を繰り返す。ここで、基板上のマーク８を撮像している間における基板ステージ５の振動の振幅が、当該マーク８におけるラインパターンの間隔より大きいと、隣り合う投影パターン同士が重なってしまい、各投影パターンの中心位置を精度よく求めることが困難になりうる。そのため、例えば、当該許容範囲を、基板上のマーク８におけるパターンの間隔以下になるように設定することが好ましい。また、２個目の画像を得るために基板上のマーク８を撮像している間においても基板ステージ５が振動しうる。そのため、２個目の画像を得るときの許容範囲を、１個目の画像を得るときの許容範囲より狭くすることが好ましい。このように許容範囲を狭くすることにより、１個目の画像と２個目の画像との間における投影パターンの位置の差を画素ピッチの１／ｎに更に近づけることができる。３個目以降の画像を得るときの許容範囲は、２個目の画像を得るときの許容範囲と同じ、もしくはそれより狭くするとよい。

Ｓ１０３では、処理部２３は、基板上のマーク８を撮像部６に撮像させるとともに、撮像部６による撮像を行っている期間において計測部９に基板ステージ５の位置を計測させる。これにより、撮像部６は１個の画像を得ることができ、処理部２３は当該１個の画像を画素ピッチの単位でサンプリングされた信号を撮像部６から得ることができる。また、処理部２３は、当該期間に計測部９によって計測された基板ステージ５の位置を記憶する。ここで、第１実施形態では、処理部２３は、当該偏差が許容範囲に収まった場合に撮像部６による基板上のマークの撮像を開始しているが、それに限られるものではない。例えば、処理部２３は、基板ステージ５の振動が整定する時間（整定時間）を予め求めておき、整定時間が経過した後に撮像部６による撮像を開始してもよい。また、処理部２３は、Ｓ１０３において、撮像部６による撮像を行っている期間に計測部９によって計測された基板ステージ５の位置を記憶しているが、当該期間に計測部によって計測された基板ステージ５の位置と目標位置との偏差を記憶してもよい。

Ｓ１０４では、処理部２３は、撮像部６で得られた１個の画像に基づいて、即ち、撮像部６から得られた信号に基づいて、上述した方法によりイメージセンサ上の投影パターンの中心位置を求める。Ｓ１０５では、処理部２３は、撮像部６で得られた画像の個数が規定個数（例えばｎ個）に達したか否かを判断する。画像の個数が規定個数に達していない場合はＳ１０６に進み、画像の個数が規定個数に達した場合はＳ１０８に進む。

Ｓ１０６では、処理部２３は、次の画像を撮像部６で得るための基板ステージ５の目標位置を、Ｓ１０３において記憶した基板ステージ５の位置を用いて決定する。例えば、処理部２３は、次の画像を撮像部６で得るための基板ステージ５の目標位置を、Ｓ１０３において記憶した基板ステージ５の位置と当該目標位置との距離に対応するイメージセンサ上での長さが画素ピッチの１／ｎ倍になるように決定する。ここで、処理部２３は、Ｓ１０３において基板ステージ５の位置と目標位置との偏差を記憶している場合には、当該偏差を用いて、次の画像を得るための基板ステージ５の目標位置を決定してもよい。また、撮像部６による撮像を行っている期間における基板ステージ５の位置（または偏差）を記憶している場合には、当該期間における基板ステージ５の位置（または偏差）の平均値を用いて、次の画像を得るための基板ステージ５の目標位置を決定してもよい。例えば、図１０において、撮像部６で第１画像を得ている期間（Ｓ１０３）における基板ステージ５の位置の平均値がＸ_１１であるとする。この場合、処理部２３は、イメージセンサ６１における画素ピッチの１／ｎに対応する基板ステージ５の目標距離Ａを平均値Ｘ_１１に加えた位置を、次の画像（第２画像）を得るための基板ステージの目標位置Ｐ_２に決定する。

Ｓ１０７では、処理部２３は、Ｓ１０６で決定した目標位置に基板ステージ５を移動させる。その後、処理部２３は、Ｓ１０２〜Ｓ１０５の工程を繰り返す。Ｓ１０８では、処理部２３は、Ｓ１０４において求めた投影パターンの中心位置を用いてマーク８の基板上における位置を決定する。このように、処理部２３は、基板ステージ５の移動を制御してｎ個の画像を取得することにより、サンプリング誤差を低減し、基板上のマーク８の位置を精度よく決定することができる。ここで、第１実施形態では、ｎ個の画像に基づいて基板上のマーク８の位置を決定しているが、ｎ個の画像を含む複数の画像に基づいて基板上のマーク８の位置を決定してもよい。

上述したように、第１実施形態の露光装置１００は、撮像部６で画像を得たときの基板ステージ５の位置を考慮して、撮像部６で次に画像を得るための基板ステージ５の目標位置を決定する。これにより、基板ステージ５の移動によってイメージセンサ上の投影パターンの位置を変化させる量を画素ピッチの１／ｎに近づけることができるため、サンプリング誤差を低減し、基板上のマークの位置を精度よく決定することができる。

ここで、第１実施形態の露光装置では、撮像部６で画像を得るための基板ステージ５の目標位置を、１つ前の撮像時における基板ステージ５の位置（または偏差）から決定したが、それに限られるものではない。当該目標位置を、２つ以上前の撮像時における基板ステージ５の位置を用いて決定してもよいし、過去の撮像時における基板ステージ５の位置を複数用いて決定してもよい。後者の場合、例えば、１つ前の撮像時における基板ステージ５の位置と２つ前の撮像時における基板ステージ５の位置とに基づいて当該目標位置が決定されうる。このとき、過去の２つの偏差の符号（＋／−）が異なる場合では、撮像部６で画像を得るための基板ステージ５の目標位置を、予め設定されている値に決定してもよい。

また、第１実施形態の露光装置では、基板ステージ５を移動させることによって投影パターンの位置が互いに異なるｎ個の画像を取得したが、それに限られるものではない。例えば、撮像部６を駆動する駆動部を設け、撮像部６を移動させることによってｎ個の画像を取得してもよいし、基板ステージ５および撮像部６の双方を移動させることによってｎ個の画像を取得してもよい。この場合、基板ステージ５を駆動する駆動部５ｂおよび撮像部６を駆動する駆動する駆動部の少なくとも１つが、基板ステージ５と撮像部６との間の相対位置を変更する駆動部として機能しうる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の露光装置について説明する。露光装置では、外乱によって基板ステージ５が振動するだけでなく、撮像部６も振動しうる。そのため、基板ステージ５の位置を計測するだけでは、撮像部６を基準とした基板ステージ５の位置を精度よく計測することが不十分である。そこで、第２実施形態の露光装置では、図１１に示すように、計測部９が、撮像部６の位置をそれぞれ計測する複数の干渉計（第２計測部９ｂ）を含みうる。図１１は、基板ステージ５、第２計測部９（複数の第１計測部９ａ、複数の第２計測部９ｂ）、および撮像部６の位置関係を示す図である。露光装置では、各撮像部６のＸ方向およびＹ方向における位置を計測できるように、各撮像部６に対して複数の第２計測部９ｂが設けられることが好ましい。例えば、各撮像部６に対して設けられた第２計測部９ｂ_１は、撮像部６のＸ方向における位置を計測するように配置され、第２計測部９ｂ_２は、撮像部６のＹ方向における位置を計測するように配置される。また、各第２計測部９ｂは、基板ステージ５の位置を計測するための各第１計測部９ａを支持する支持部材によって支持されていることが好ましい。これにより、計測部９は、撮像部６に対する基板ステージ５の位置を精度よく計測することができる。ここで、第２実施形態の露光装置は、計測部９以外の構成が第１実施形態の露光装置１００と同じであるため、ここでは第２計測部以外の構成の説明を省略する。

次に、ｎ個の画像を用いて基板上のマーク８の位置を計測する方法について説明する。第２実施形態の露光装置は、図９に示すフローチャートに従って基板上のマーク８の位置を計測する。第２実施形態の露光装置は、第１実施形態の露光装置１００と比べてＳ１０３の工程が異なる。以下では、Ｓ１０３の工程について説明する。Ｓ１０３では、処理部２３は、基板上のマーク８を撮像部６に撮像させるとともに、撮像部６による撮像を行っている期間において、撮像部６に対する基板ステージ５の位置を計測部９に計測させる。このとき、計測部９は、上述したように、各第１計測部９ａによる計測結果と各第２計測部９ｂによる計測結果とに基づいて、撮像部６に対する基板ステージ５の位置（基板ステージ５と撮像部６との間の相対位置）を求める。そして、処理部２３は、当該期間に計測部９によって求められた撮像部６に対する基板ステージ５の位置を記憶する。ここで、処理部２３は、撮像部６による撮像を行っている期間に計測部９によって計測された基板ステージの位置を記憶しているが、当該期間に計測部９によって計測された基板ステージ５の位置と目標位置との偏差を記憶してもよい。

上述したように、第２実施形態の露光装置では、計測部９において、基板ステージ５の位置を第１計測部９ａによって計測するとともに、撮像部６の位置を第２計測部９ｂによって計測する。これにより、第２実施形態の露光装置は、第１実施形態の露光装置１００と比べて、撮像部６に対する基板ステージ５の位置を更に精度よく計測することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置）を用いて基板にパターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程でパターンが形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１：マスク、２：マスクステージ、４：基板、５：基板ステージ、６：撮像部、７：第１計測部、９：第２計測部、２３：処理部、１００：露光装置

Claims (10)

1. 可動のステージを有し、該ステージ上のマークの位置を計測する計測装置であって、
   所定の画素ピッチで配列された複数の画素を有し、該複数の画素を介して前記マークを撮像する撮像部と、
   前記ステージと前記撮像部との間の相対位置を変更する駆動部と、
   前記相対位置を計測する計測部と、
   第１の目標相対位置に従って前記相対位置が制御されながら前記相対位置が振動している期間内における撮像期間において前記撮像部によって撮像された前記マークの第１の画像と、前記第１の目標相対位置とは異なる第２の目標相対位置に従って前記相対位置が制御された状態で前記撮像部によって撮像された前記マークの第２の画像とに基づいて前記マークの位置を得る処理部と、を含み、
   前記処理部は、前記第１の画像が撮像された前記撮像期間において前記計測部によって計測された前記相対位置と前記第１の目標相対位置との差分と前記画素ピッチに基づいて、前記第２の目標相対位置を決定することを特徴とする計測装置。
2. 可動のステージを有し、該ステージ上のマークの位置を計測する計測装置であって、
   所定の画素ピッチで配列された複数の画素を有し、該複数の画素を介して前記マークを撮像する撮像部と、
   前記ステージと前記撮像部との間の相対位置を変更する駆動部と、
   前記相対位置を計測する計測部と、
   第１の目標相対位置に対する第１の許容範囲内になるように前記相対位置が変更された状態で取得された前記マークの第１の画像と、前記第１の目標相対位置とは異なる第２の目標相対位置に対する第２の許容範囲内になるように前記相対位置が変更された状態で取得された前記マークの第２の画像とに基づいて前記マークの位置を得る処理部と、を含み、
   前記処理部は、前記第１の画像が取得されたときに前記計測部によって計測された前記相対位置と前記第１の目標相対位置との差分と前記画素ピッチに基づいて、前記第２の目標相対位置を決定し、
   前記第２の許容範囲は、前記第１の許容範囲より小さい、
   ことを特徴とする計測装置。
3. 前記処理部は、前記第１の画像の撮像期間における前記ステージの位置と前記第１の目標相対位置に対応する前記ステージの目標位置との差分と前記画素ピッチに基づいて、前記第２の目標相対位置に対応する前記ステージの目標位置を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
4. 前記処理部は、前記第１の画像の撮像期間における前記差分の平均値に基づいて、前記第２の目標相対位置を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の計測装置。
5. 前記計測部は、前記ステージの位置を計測する第１計測部と前記撮像部の位置を計測する第２計測部とを含み、前記第１計測部による計測結果および前記第２計測部による計測結果に基づいて前記相対位置を計測することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
6. 前記マークは、複数のパターンの配列を含み、
   前記処理部は、前記配列の方向における前記ステージと前記撮像部との間の目標相対位置を決定することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の計測装置。
7. 前記相対位置は、前記ステージの回転に係る成分を含むことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
8. 前記処理部は、前記差分が許容範囲に収まった場合に前記第２の目標相対位置を決定することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の計測装置。
9. パターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
   前記基板に形成されたマークの位置を計測する請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置を含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 請求項９に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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