JP6521637B2 - 計測装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、計測装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスの微細化や高集積化に伴い、かかる半導体デバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置（例えば、露光装置）には、高性能化が要求されている。例えば、レチクル（マスク）と基板との位置合わせ精度は、露光装置の性能として重要であり、レチクルのパターンの像と基板に形成されているパターンとをナノメートルのオーダーで位置合わせする技術が求められている。

露光装置は、基板のステップ移動を介在させて、レチクルのパターンを基板のショット領域に順次転写する。このような露光装置には、かかる転写を一括で行う所謂ステッパーと、かかる転写を基板を走査しながら行う所謂スキャナーとがある。

レチクルステージに対するレチクルの位置合わせ（レチクルアライメントとも呼ばれる）は、レチクルの下面に設けられたレチクルマークと、レチクルステージの上面に設けられた基準マークとを検出して行われうる（特許文献１参照）。これにより、例えば、レチクルステージに対するレチクルの位置ずれ量が計測されうる。従って、レチクルのパターンを基板に転写するのに、レチクルステージの位置及び基板ステージの位置のうち少なくとも一方を補正してレチクルのパターン像と基板との位置合わせを高精度に行いうる。

特開２００４−２３５３５４号公報

レチクルマークや基準マークにパーティクル（塵）が付着していたり、傷などの欠陥があったりする場合、かかるマークの位置を誤計測する可能性がある。そのため、そのような場合、レチクルアライメント処理をエラーとして停止させている。しかしながら、様々なオーバーレイ要求精度を有する基板を処理するところ、パーティクルや傷による計測誤差が精度上無視できる場合であっても処理を停止させると、露光装置（計測装置）のスループットを損ねてしまう。

本発明は、スループットの点で有利な計測装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測装置は、対象物の位置を計測する計測装置であって、前記対象物に形成されたマークの画像を取得する検出部と、前記取得した画像から検出データを生成し、前記検出データに基づいて前記対象物の位置を得る処理部と、を有し、前記処理部は、前記マークの領域が分割された前記画像の部分から複数の検出データを生成し、前記複数の検出データのそれぞれに対する位置計測誤差を評価し、前記複数の検出データから、前記評価した位置計測誤差に基づいて、前記計測装置による前記対象物の位置の計測に要求される精度の許容範囲に収まる部分を選択し、前記複数の検出データのうちの前記選択した部分に基づいて前記対象物の位置を得ることを特徴とする。

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、スループットの点で有利な計測装置を提供することができる。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 レチクルマーク及び基準マークのそれぞれの構成の一例を示す図である。 レチクルマーク及び基準マークのそれぞれの構成の一例を示す図である。 画像処理部で生成される１次元の積算波形の一例を示す図である。 第１の実施形態における計測処理を説明するためのフローチャートである。 レチクルマークに設定される複数の計測窓の一例を示す図である。 第２の実施形態における計測処理を説明するためのフローチャートである。 レチクルマークに設定される複数の計測窓の一例を示す図である。 第３の実施形態における計測処理を説明するためのフローチャートである。 第４の実施形態における計測処理を説明するためのフローチャートである。

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。

図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、パターン形成をビームで基板に行うリソグラフィ装置である。露光装置１は、レチクル（マスク）を介して基板を露光する。露光装置１は、レチクルＲを照明する照明光学系（不図示）と、レチクルＲを保持して可動のレチクルステージ（保持部）１１と、計測装置２０と、レチクルＲのパターンを基板Ｗに投影する投影光学系１２とを有する。また、露光装置１は、基板Ｗを保持して可動の基板ステージ（保持部）１３と、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１の全体（動作）を制御する制御部１４とを有する。

レチクルＲは、パターン形成のための原版であって、レチクル搬送系（不図示）によってレチクルステージ１１に搬入される。レチクルＲの下面には、レチクルマークＲＭが設けられている。また、レチクルステージ１１の上面には、基準マークＳＭが設けられている。

レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれは、図２に示すように、Ｘ軸方向の位置を計測するためのＸマークと、Ｙ軸方向の位置を計測するためのＹマークとを含む。また、レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭにおいて、Ｘマーク及びＹマークのそれぞれは、複数のバーマーク（マーク要素）で構成されている。

本実施形態では、レチクルマークＲＭは、図３（ａ）に示すように、複数のＹバーマークＲＭＢＹ１乃至ＲＭＢＹ８で構成されたＹマークと、複数のＸバーマークＲＭＢＸ１乃至ＲＭＢＸ１０で構成されたＸマークとを含む。基準マークＳＭは、図３（ｂ）に示すように、複数のＹバーマークＳＭＢＹＬ１乃至ＳＭＢＹＬ８と、複数のＹバーマークＳＭＢＹＲ１乃至ＳＭＢＹＲ８とで構成されたＹマークを含む。また、基準マークＳＭは、複数のＸバーマークＳＭＢＸＬ１乃至ＳＭＢＸＬ６と、複数のＸバーマークＳＭＢＸＲ１乃至ＳＭＢＸＲ６とで構成されたＸマークを含む。このように、レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭにおいて、Ｘマーク及びＹマークのそれぞれを複数のバーマークで構成することで、平均化効果によって計測精度を向上させることができる。

レチクルＲは、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭとが重ね合わさるように、レチクルステージ１１に保持される。計測装置２０は、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭとの相対的な位置（位置関係）、即ち、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置を計測する。計測装置２０は、アライメントスコープ３０と、画像処理部４０と、オーバーレイ要求精度部５０と、通知部６０とを含む。オーバーレイ要求精度部５０は、設定部５１と、記憶部５２とを含み、レチクルＲと基板Ｗとの位置合わせに要求される精度、即ち、計測装置２０による対象物の位置の計測に要求される精度（オーバーレイ要求精度）を設定及び記憶する。

アライメントスコープ３０は、光源３１と、照明系３２と、対物系３３と、撮像素子３４とを含む。アライメントスコープ３０は、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭとを撮像して、図２に示すような画像ＩＭＧを取得する。画像ＩＭＧは、２次元画像である。

画像処理部４０は、画像記憶部４１と、領域分割部４２と、位置特定部４３と、誤差量推定部４４と、選択部４５とを含む。画像処理部４０は、アライメントスコープ３０で撮像された画像ＩＭＧを処理して、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置を求める。アライメントスコープ３０で撮像された画像ＩＭＧは、画像記憶部４１に記憶される。画像処理部４０は、図３（ａ）に示すように、レチクルマークＲＭのＹマークに対して設定された計測窓ＷＩＮ−Ｙにおける光量を一方向に積算することで、図４に示すような１次元の積算波形（検出信号）を生成する。このように、アライメントスコープ３０及び画像処理部４０は、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭを検出して検出信号を生成する検出部として機能する。図４では、計測窓ＷＩＮ−Ｙの非積算方向の位置を横軸に採用し、計測窓ＷＩＮ−Ｙにおける最大光量を１００％としたときの相対的な光量を縦軸に採用している。図４を参照するに、ＹバーマークＲＭＢＹ１乃至ＲＭＢＹ８が存在する位置では光量が低くなり、ＹバーマークＲＭＢＹ１乃至ＲＭＢＹ８が存在しない位置では光量が高くなる。また、パーティクル（塵）の付着や欠陥などがない正常な状態では、各Ｙバーマークにおける光量は、ほぼ一定になる。

位置特定部４３は、図４に示す１次元の積算波形を処理し、画像ＩＭＧにおけるレチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれの位置を特定する。位置特定部４３は、例えば、重心計算処理でレチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれの各バーマークの位置を求め、各バーマークの位置を加算して平均化することで、レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれの中心位置を求める。

画像処理部４０で求められたレチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置（計測結果）は、制御部１４に送られる。制御部１４は、レチクルステージ１１に対するレチクルＲの位置ずれ量を求める。そして、制御部１４は、投影光学系１２を介してレチクルＲのパターンを基板Ｗに投影する際に、レチクルステージ１１及び基板ステージ１３の少なくとも一方の位置を補正することで、レチクルＲと基板Ｗとの位置合わせを行う。換言すれば、制御部１４は、計測装置２０で計測されたレチクルＲの位置に基づいて、レチクルステージ１１の位置や基板ステージ１３の位置を制御する。

以下、各実施形態において、露光装置１における計測装置２０の計測処理（レチクルアライメント）、即ち、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置を計測する計測処理について具体的に説明する。

＜第１の実施形態＞
図５を参照して、第１の実施形態における計測処理について説明する。Ｓ１０１において、設定部５１は、画像処理部４０に対して、計測精度に係る許容条件に関する情報として、オーバーレイ要求精度を設定する。例えば、設定部５１は、記憶部５２に記憶されているオーバーレイ要求精度から、ユーザの入力に応じて、１つのオーバーレイ要求精度を選択して設定する。換言すれば、設定部５１は、計測精度に係る許容条件に関する情報であるオーバーレイ要求精度を入力する入力部として機能する。なお、記憶部５２には、画像処理部４０に設定可能な複数のオーバーレイ要求精度が予め記憶されている。

Ｓ１０２において、レチクル搬送系は、レチクルステージ１１にレチクルＲを搬入し、かかるレチクルＲを、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭとが重ね合わさるように、レチクルステージ１１に保持させる。

Ｓ１０３において、アライメントスコープ３０は、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭとを撮像して画像（２次元画像）を取得する。アライメントスコープ３０で撮像された画像ＩＭＧは、画像記憶部４１に記憶される。

Ｓ１０４において、領域分割部４２は、レチクルマークＲＭが形成されたマーク領域を複数の領域に分割し、かかる複数の領域のそれぞれに計測窓を設定する（即ち、レチクルマークＲＭに対して複数の計測窓を設定する）。例えば、領域分割部４２は、ＹマークやＸマークを構成する複数のマーク要素が配列される方向（第１方向）に直交する方向に沿って、マーク領域を複数の領域に分割する。本実施形態では、図６に示すように、レチクルマークＲＭのＹマークに対して、３つの計測窓ＷＩＮ−Ｙ１、ＷＩＮ−Ｙ２及びＷＩＮ−Ｙ３を設定する。但し、レチクルマークＲＭのＹマークに対して設定する計測窓の数は、３つに限定されるものではない。また、レチクルマークＲＭのＸマークに対しても同様に、複数の計測窓を設定する。

Ｓ１０５において、位置特定部４３は、Ｓ１０３で取得された画像において、Ｓ１０４で設定された複数の計測窓のそれぞれにおける光量を非計測方向に積算して、複数の計測窓のそれぞれについて、図４に示すような１次元の積算波形を生成する。

Ｓ１０６において、位置特定部４３は、複数の計測窓のそれぞれについて、Ｓ１０５で生成された積算波形から、例えば、重心計算処理やテンプレートマッチング処理などを用いて、レチクルマークＲＭの中心位置を求める。換言すれば、位置特定部４３は、複数の計測窓のそれぞれについて、Ｓ１０５で生成された積算波形のうちの各計測窓に対応する部分に基づいて、各計測窓に形成されたレチクルマークＲＭの一部の中心位置を求める。

Ｓ１０７において、誤差量推定部４４は、複数の計測窓のそれぞれについて、Ｓ１０６でレチクルマークＲＭの中心位置を求める際に発生しうる誤差量を推定する。換言すれば、誤差量推定部４４は、Ｓ１０５で生成された積算波形（検出信号）の複数の部分（各計測窓に対応する部分）のそれぞれに関して、位置計測誤差を評価する。具体的には、誤差量推定部４４は、例えば、特許第５１３２２７７号公報に開示されているように、積算波形の左右対称度、凹凸形状、コントラストなどの特徴量に関する値を用いて、誤差量を推定する。また、誤差量推定部４４は、積算波形のＳ／Ｎなどの別の指標を用いて、誤差量を推定してもよい。

Ｓ１０８において、領域分割部４２は、Ｓ１０４と同様に、基準マークＳＭが形成されたマーク領域を複数の領域に分割し、かかる複数の領域のそれぞれに計測窓を設定する（即ち、基準マークＳＭに対して複数の計測窓を設定する）。

Ｓ１０９において、位置特定部４３は、Ｓ１０５と同様に、Ｓ１０３で取得された画像において、Ｓ１０８で設定された複数の計測窓のそれぞれにおける光量を非計測方向に積算して、複数の計測窓のそれぞれについて、１次元の積算波形を生成する。

Ｓ１１０において、位置特定部４３は、Ｓ１０６と同様に、複数の計測窓のそれぞれについて、Ｓ１０９で生成された積算波形から、例えば、重心計算処理などを用いて、基準マークＳＭの中心位置を求める。換言すれば、位置特定部４３は、複数の計測窓のそれぞれについて、Ｓ１０９で生成された積算波形のうちの各計測窓に対応する部分に基づいて、各計測窓に形成された基準マークＳＭの一部の中心位置を求める。

Ｓ１１１において、誤差量推定部４４は、Ｓ１０７と同様に、複数の計測窓のそれぞれについて、Ｓ１１０で基準マークＳＭの中心位置を求める際に発生しうる誤差量を推定する。換言すれば、誤差量推定部４４は、Ｓ１０９で生成された積算波形（検出信号）の複数の部分（各計測窓に対応する部分）のそれぞれに関して、位置計測誤差を評価する。

Ｓ１１２において、選択部４５は、Ｓ１０７及びＳ１１１で推定された誤差量に基づいて、オーバーレイ要求精度を満たす計測窓を選択する。具体的には、選択部４５は、Ｓ１０１で設定されたオーバーレイ要求精度と、Ｓ１０７及びＳ１１１のそれぞれで推定された誤差量とを比較する。そして、選択部４５は、Ｓ１０４及びＳ１０８のそれぞれで設定された複数の計測窓のうち、オーバーレイ要求精度を満たす計測窓（即ち、検出信号における複数の部分のうちの位置計測誤差が許容条件を満たす部分）を選択する。

Ｓ１１３において、位置特定部４３は、Ｓ１１２で計測窓が選択されたかどうかを判定する。Ｓ１１２で計測窓が選択されていない場合、即ち、全ての計測窓における誤差量がオーバーレイ要求精度を満たさない場合には、レチクルアライメントをエラーとして、処理を終了する。Ｓ１１２で計測窓が選択されている場合、即ち、オーバーレイ要求精度を満たす計測窓がある場合には、Ｓ１１４に移行する。

Ｓ１１４において、位置特定部４３は、レチクルマークＲＭの中心位置及び基準マークＳＭの中心位置を求める。具体的には、位置特定部４３は、Ｓ１１２で選択された計測窓から求まるレチクルマークＲＭの中心位置を平均化して、最終的なレチクルマークＲＭの中心位置を求める。同様に、位置特定部４３は、Ｓ１１２で選択された計測窓から求まる基準マークＳＭの中心位置を平均化して、最終的な基準マークＳＭの中心位置を求める。

Ｓ１１５において、位置特定部４３は、Ｓ１１４で求められたレチクルマークＲＭの中心位置及び基準マークＳＭの中心位置に基づいて、レチクルマークＲＭの位置と基準マークＳＭの位置との差を求める。ここで、レチクルマークＲＭの位置と基準マークＳＭの位置との差とは、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置（ずれ量）である。このように、本実施形態では、Ｓ１０６やＳ１１０で求められるマークの一部の位置のうち、Ｓ１０１で設定されるオーバーレイ要求精度を満たすマークの一部の位置に基づいて、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置を求める。

Ｓ１１６において、通知部６０は、ユーザに対して、Ｓ１０４及びＳ１０８のそれぞれで設定された複数の計測窓のうち、Ｓ１１２で選択された計測窓の割合（即ち、検出信号に占める位置計測誤差が許容条件を満たす部分の割合）を通知する。例えば、図６に示すように、３つの計測窓ＷＩＮ−Ｙ１、ＷＩＮ−Ｙ２及びＷＩＮ−Ｙ３のうち、パーティクルＰＴの付着によって、計測窓ＷＩＮ−Ｙ１における誤差量がオーバーレイ要求精度を満たさない場合を考える。この場合、Ｓ１１２では、計測窓ＷＩＮ−Ｙ１を除いて、２つの計測窓ＷＩＮ−Ｙ２及びＷＩＮ−Ｙ３が選択されるため、通知部６０は、計測窓の選択率として、２／３＝６６．６７％を通知する。また、通知部６０は、Ｓ１１２で選択されなかった計測窓の割合（計測窓の除去量）として、１／３＝３３．３３％を通知してもよい。このように、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭにおけるパーティクルの付着や欠陥などに関する情報をユーザに通知することで、その後の工程において、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭに対して計画的なクリーニングを行うことが可能となる。

このように、本実施形態では、検出信号における複数の部分のうち、位置計測誤差が許容条件を満たす部分を選択し、かかる部分に基づいて、レチクルＲの位置を得ている。換言すれば、計測精度に係る許容条件に関する情報に基づいて限定された検出信号のうちの部分に基づいてレチクルＲの位置を得ている。従って、本実施形態では、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭにパーティクルの付着や欠陥などがあっても、オーバーレイ要求精度を満たす場合には、レチクルアライメントをエラーとすることなく、レチクルＲの位置（ずれ量）を計測することができる。これにより、露光装置１を停止させる頻度を低下させて、スループットを向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
図７を参照して、第２の実施形態における計測処理について説明する。Ｓ２０１乃至Ｓ２０５のそれぞれは、第１の実施形態で説明したＳ１０１乃至Ｓ１０５のそれぞれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ２０６において、位置特定部４３は、Ｓ２０５で生成された積算波形から、例えば、重心計算処理やテンプレートマッチング処理などを用いて、レチクルマークＲＭのＹマーク及びＸマークのそれぞれを構成する各バーマークの中心位置を求める。本実施形態では、位置特定部４３は、レチクルマークＲＭのＹマークを構成するＹバーマークＲＭＢＹ１乃至ＲＭＢＹ８のそれぞれの中心位置やレチクルマークＲＭのＸマークを構成するＸバーマークＲＭＢＸ１乃至ＲＭＢＸ１０のそれぞれの中心位置を求める。

Ｓ２０７において、誤差量推定部４４は、レチクルマークＲＭのＹマーク及びＸマークを構成するバーマークのそれぞれについて、Ｓ２０６で各バーマークの中心位置を求める際に発生しうる誤差量を推定する。換言すれば、誤差量推定部４４は、Ｓ２０５で生成された積算波形（検出信号）の複数の部分（各バーマークに対応する部分）のそれぞれに関して、位置計測誤差を評価する。

Ｓ２０８及びＳ２０９のそれぞれは、第１の実施形態で説明したＳ１０８及びＳ１０９のそれぞれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ２１０において、位置特定部４３は、Ｓ２０９で生成された積算波形から、例えば、重心計算処理やテンプレートマッチング処理などを用いて、基準マークＳＭのＹマーク及びＸマークのそれぞれを構成する各バーマークの中心位置を求める。本実施形態では、位置特定部４３は、基準マークＳＭのＹマークを構成するＹバーマークＳＭＢＹＬ１乃至ＳＭＢＹＬ８、及び、ＹバーマークＳＭＢＹＲ１乃至ＳＭＢＹＲ８のそれぞれの中心位置を求める。同様に、位置特定部４３は、基準マークＳＭのＸマークを構成するＸバーマークＳＭＢＸＬ１乃至ＳＭＢＸＬ６、及び、ＸバーマークＳＭＢＸＲ１乃至ＳＭＢＸＲ６のそれぞれの中心位置を求める。

Ｓ２１１において、誤差量推定部４４は、基準マークＳＭのＹマーク及びＸマークを構成するバーマークのそれぞれについて、Ｓ２１０で各バーマークの中心位置を求める際に発生しうる誤差量を推定する。換言すれば、誤差量推定部４４は、Ｓ２０９で生成された積算波形（検出信号）の複数の部分（各バーマークに対応する部分）のそれぞれに関して、位置計測誤差を評価する。

Ｓ２１２において、選択部４５は、Ｓ２０７及びＳ２１１で推定された誤差量に基づいて、オーバーレイ要求精度を満たすバーマークを選択する。具体的には、選択部４５は、Ｓ２０１で設定されたオーバーレイ要求精度と、Ｓ２０７及びＳ２１１のそれぞれで推定された誤差量とを比較する。そして、選択部４５は、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭを構成する複数のバーマークのうち、オーバーレイ要求精度を満たすバーマーク（即ち、一部のバーマークに対応する、位置計測誤差が許容条件を満たす検出信号の部分）を選択する。

Ｓ２１３において、位置特定部４３は、Ｓ２１２でバーマークが選択されたかどうかを判定する。Ｓ２１２で計測窓が選択されていない場合、即ち、全てのバーマークの誤差量がオーバーレイ要求精度を満たさない場合には、レチクルアライメントをエラーとして、処理を終了する。Ｓ２１２で計測窓が選択されている場合、即ち、オーバーレイ要求精度を満たすバーマークがある場合には、Ｓ２１４に移行する。

Ｓ２１４において、位置特定部４３は、レチクルマークＲＭの中心位置及び基準マークＳＭの中心位置を求める。具体的には、位置特定部４３は、Ｓ２１２で選択されたレチクルマークＲＭを構成するバーマークの中心位置を平均化して、最終的なレチクルマークＲＭの中心位置を求める。同様に、位置特定部４３は、Ｓ２１２で選択された基準マークＳＭを構成するバーマークの中心位置を平均化して、最終的な基準マークＳＭの中心位置を求める。

Ｓ２１５において、位置特定部４３は、Ｓ２１４で求められたレチクルマークＲＭの中心位置及び基準マークＳＭの中心位置に基づいて、レチクルマークＲＭの位置と基準マークＳＭの位置との差を求める。ここで、レチクルマークＲＭの位置と基準マークＳＭの位置との差とは、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置（ずれ量）である。このように、本実施形態では、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭを構成する複数のバーマークのうち、Ｓ１０１で設定されるオーバーレイ要求精度を満たすバーマークの位置に基づいて、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置を求める。

Ｓ２１６において、通知部６０は、ユーザに対して、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭを構成する複数のバーマークのうち、Ｓ２１２で選択されたバーマークの割合を通知する。換言すれば、通知部６０は、複数のバーマークに占める一部のバーマーク、即ち、位置計測誤差が許容条件を満たすバーマークの割合を通知する。また、通知部６０は、Ｓ２１２で選択されなかったバーマークの割合（バーマークの除去量）を通知してもよい。

例えば、図８に示すように、レチクルマークＲＭの非計測方向の全域にパーティクルＰＴが付着している場合がある。このような場合であっても、本実施形態では、レチクルアライメントをエラーとすることなく、オーバーレイ要求精度を満たすバーマークの位置からレチクルＲの位置（ずれ量）を計測することができる。従って、露光装置１を停止させる頻度を低下させて、スループットを向上させることができる。

＜第３の実施形態＞
図９を参照して、第３の実施形態における計測処理について説明する。本実施形態では、検出信号における複数の部分のそれぞれに関して、位置計測精度を評価し、検出信号における複数の部分のうち、位置計測精度が許容条件を満たす部分を選択し、かかる部分に基づいて、レチクルＲの位置を得る。Ｓ３０１乃至Ｓ３１４のそれぞれは、第１の実施形態で説明したＳ１０１乃至Ｓ１１４のそれぞれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ３１５において、誤差量推定部４４は、Ｓ３１２で選択されていない計測窓、即ち、オーバーレイ要求精度を満たしていない計測窓の割合に基づいて、計測窓の減少に起因する計測再現性（の変化）Ａを求める。本実施形態では、上述したように、レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれを複数のバーマークで構成することで、平均化効果によって計測精度（計測再現性）を向上させている。但し、オーバーレイ要求精度を満たしていない計測窓を選択しないことで、その分の平均化効果が低減してしまう。例えば、全ての計測窓を選択したときの計測再現性が３σ＝５ｎｍである場合、半分の計測窓を選択したときの計測再現性Ａは、Ａ＝５／√（５０／１００）＝７．１ｎｍとなる。なお、全ての計測窓を選択したときの計測再現性は、画像処理部４０に予め記憶させておく必要がある。

Ｓ３１６において、誤差量推定部４４は、Ｓ３１２で選択された計測窓におけるレチクルマークＲＭや基準マークＳＭの誤差量の平均値Ｂを求める。これは、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭの中心位置を求める際に発生しうる誤差量の平均値である。

Ｓ３１７において、誤差量推定部４４は、Ｓ３１５で求めた計測再現性Ａと、Ｓ３１６で求めた平均値Ｂとに基づいて、レチクルアライメントにおけるトータルの誤差量Ｃを求める。例えば、誤差量推定部４４は、計測再現性Ａと平均値Ｂとの二乗和加算平方根、即ち、Ｃ＝√（Ａ^２＋Ｂ^２）から、トータルの誤差量Ｃを求める。

Ｓ３１８において、誤差量推定部４４は、Ｓ３１７で求めたトータルの誤差量ＣがＳ３０１で設定されたオーバーレイ要求精度を満たしているかどうかを判定する。トータルの誤差量Ｃがオーバーレイ要求精度を満たしていない場合には、レチクルアライメントをエラーとして、処理を終了する。トータルの誤差量Ｃがオーバーレイ要求精度を満たしている場合には、Ｓ３１９に移行する。

Ｓ３１９及びＳ３２０のそれぞれは、第１の実施形態で説明したＳ１１５及びＳ１１６のそれぞれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。但し、Ｓ３２０におけるＳ３１２で選択された計測窓の割合の通知は、検出信号に占める、位置計測精度が許容条件を満たす部分の割合を通知しているともいえる。

本実施形態では、Ｓ３０７やＳ３１１で推定される誤差量の統計値（トータルの誤差量Ｃ）がオーバーレイ要求精度を満たす場合には、レチクルアライメントをエラーとすることなく、レチクルＲの位置（ずれ量）を計測する。従って、計測再現性が低く、計測窓の割合がレチクルアライメントの精度（計測精度）に大きく寄与する場合であっても、オーバーレイ要求精度に応じて、レチクルアライメントを行うことができる。但し、計測再現性が十分に良好な場合には、本実施形態で得られる結果は、第１の実施形態で得られる結果とほぼ一致するため、処理時間の観点では、第３の実施形態よりも第１の実施形態の方が有利である。また、第３の実施形態は、第２の実施形態に適用することも可能である。

＜第４の実施形態＞
図１０を参照して、第４の実施形態における計測処理について説明する。Ｓ４０１乃至Ｓ４０３のそれぞれは、第１の実施形態で説明したＳ１０１乃至Ｓ１０３のそれぞれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ４０４において、位置特定部４３は、レチクルマークＲＭについて、Ｓ４０３で取得された画像における光量を非計測方向に積算して、図４に示すような１次元の積算波形を生成する。

Ｓ４０５において、位置特定部４３は、Ｓ４０４で生成された積算波形に基づいて、例えば、重心計算処理やテンプレートマッチング処理などを用いて、レチクルマークＲＭの中心位置を求める。

Ｓ４０６において、誤差量推定部４４は、Ｓ４０５でレチクルマークＲＭの中心位置を求める際に発生しうる誤差量を推定する。換言すれば、誤差量推定部４４は、Ｓ４０４で生成された積算波形（検出信号）に関して、位置計測誤差を評価する。

Ｓ４０７において、位置特定部４３は、Ｓ４０４と同様に、基準マークＳＭについて、Ｓ４０３で取得された画像における光量を非計測方向に積算して、１次元の積算波形を生成する。

Ｓ４０８において、位置特定部４３は、Ｓ４０５と同様に、Ｓ４０７で生成された積算波形に基づいて、例えば、重心計算処理やテンプレートマッチング処理などを用いて、基準マークＳＭの中心位置を求める。

Ｓ４０９において、誤差量推定部４４は、Ｓ４０６と同様に、Ｓ４０８で基準マークＳＭの中心位置を求める際に発生しうる誤差量を推定する。換言すれば、誤差量推定部４４は、Ｓ４０７で生成された積算波形（検出信号）に関して、位置計測誤差を評価する。

Ｓ４１０において、誤差量推定部４４は、レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれについて、Ｓ４０６及びＳ４０９のそれぞれで推定された誤差量がＳ４０１で設定されたオーバーレイ要求精度を満たしているかどうかを判定する。本実施形態において、誤差量推定部４４は、レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれの中心位置を求める際に発生しうる誤差量が計測精度に係る許容範囲内（オーバーレイ要求精度）を満たすかどうかを判定する。Ｓ４０６及びＳ４０９のそれぞれで推定された誤差量がオーバーレイ要求精度を満たしていない場合には、レチクルアライメントをエラーとして、処理を終了する。Ｓ４０６及びＳ４０９のそれぞれで推定された誤差量がオーバーレイ要求精度を満たしている場合には、Ｓ４１１に移行する。

Ｓ４１１において、位置特定部４３は、Ｓ４０５で求められたレチクルマークＲＭの中心位置及びＳ４０８で求められた基準マークＳＭの中心位置に基づいて、レチクルマークＲＭの位置と基準マークＳＭの位置との差を求める。ここで、レチクルマークＲＭの位置と基準マークＳＭの位置との差とは、上述したように、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置（ずれ量）である。このように、本実施形態では、Ｓ４０６及びＳ４０９のそれぞれで推定された誤差量がＳ４０１で設定されるオーバーレイ要求精度を満たしている場合には、レチクルステージ１１におけるレチクルＲの位置を求める。

Ｓ４１２において、通知部６０は、ユーザに対して、Ｓ４０６及びＳ４０９のそれぞれで推定された誤差量（即ち、レチクルマークＲＭ及び基準マークＳＭのそれぞれについての誤差量）を通知する。

このように、本実施形態では、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭが形成されたマーク領域を複数の領域に分割することなく（即ち、複数の計測窓を設定することなく）、１次元の積算波形を生成してレチクルマークＲＭや基準マークＳＭの中心位置を求めている。具体的には、計測精度に係る許容条件（オーバーレイ要求精度）を検出信号が満たす場合、かかる検出信号に基づいてレチクルＲの位置を得ている。従って、レチクルマークＲＭや基準マークＳＭへのパーティクルの付着などの頻度が低いプロセスにおいて、処理時間（レチクルアライメントに要する時間）を遅延させることなく、レチクルＲの位置（ずれ量）を計測することができる。従って、露光装置１を停止させる頻度を低下させて、スループットを向上させることができる。

露光装置１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。物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に露光装置１を用いて潜像パターンを形成する工程（パターン形成を基板に行う工程）と、かかる工程で潜像パターンを形成された基板を加工する工程（パターン形成を行われた基板を現像する工程）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）を含みうる。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及び変更が可能である。例えは、本発明では、対象物の位置としてレチクルステージにおけるレチクルの位置を例に説明したが、基板ステージにおける基板の位置を被計測物の位置としてもよい。

１：露光装置 １４：制御部 ２０：計測装置 ３０：アライメントスコープ ４０：画像処理部 ４２：領域分割部 ４３：位置特定部 ４４：誤差量推定部 Ｒ：レチクル Ｗ：基板

Claims (14)

1. 対象物の位置を計測する計測装置であって、
   前記対象物に形成されたマークの画像を取得する検出部と、
   前記取得した画像から検出データを生成し、前記検出データに基づいて前記対象物の位置を得る処理部と、を有し、
   前記処理部は、前記マークの領域が分割された前記画像の部分から複数の検出データを生成し、前記複数の検出データのそれぞれに対する位置計測誤差を評価し、前記複数の検出データから、前記評価した位置計測誤差に基づいて、前記計測装置による前記対象物の位置の計測に要求される精度の許容範囲に収まる部分を選択し、前記複数の検出データのうちの前記選択した部分に基づいて前記対象物の位置を得ることを特徴とする計測装置。
2. 前記処理部は、前記複数の検出データのそれぞれの左右対称度又は前記複数の検出データのそれぞれのコントラストを用いることによって、前記位置計測誤差を評価する、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記処理部は、
   前記選択された部分に対する計測再現性と、前記選択された部分に対する位置計測誤差量の平均値とに基づいて、トータルの誤差量を求め、前記トータルの誤差量が前記許容範囲を満たしているかどうかを判定し、
   前記トータルの誤差量が前記許容範囲を満たしていない場合には、前記処理部は、前記選択した部分に基づいて前記対象物の位置を得ず、
   前記トータルの誤差量が前記許容範囲を満たしている場合には、前記処理部は、前記選択した部分に基づいて前記対象物の位置を得る、
   ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
4. 前記マークは、第１方向に沿って配列された複数のマーク要素を含み、
   前記処理部は、前記マークの前記領域が前記第１方向に直交する方向に分割された前記画像の前記部分から前記複数の検出データを生成する、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。
5. 前記複数の検出データに占める前記検出データの前記選択された部分の割合を通知する通知部を有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の計測装置。
6. 前記マークは、第１方向に沿って配列された複数のマーク要素を含み、
   前記処理部は、前記部分として、前記複数のマーク要素のうちの少なくとも１つを選択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。
7. 前記複数のマーク要素に占める前記部分の割合を通知する通知部を有することを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
8. 前記許容範囲に関する情報を入力する入力部を有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. 前記マークの領域が分割された複数の領域に対して複数の計測窓が設定され、
   前記処理部は、前記部分として、前記複数の計測窓の少なくとも１つを選択することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
10. 対象物の位置を計測する計測装置であって、
    前記対象物に形成されたマークを検出して検出信号を生成する検出部と、
    前記検出信号に基づいて前記対象物の位置を得る処理部と、を有し、
    前記処理部は、前記対象物に対する計測精度に係る許容条件に関する情報に基づいて限定された前記検出信号のうちの部分に基づいて前記対象物の位置を得、
    前記計測装置は、前記検出信号に占める前記部分の割合を通知する通知部を更に有することを特徴とする計測装置。
11. 対象物の位置を計測する計測装置であって、
    前記対象物に形成されたマークを検出して検出信号を生成する検出部と、
    前記検出信号のうちの複数の部分のそれぞれに関して、位置計測精度を評価し、前記対象物に対する計測精度に係る許容条件に関する情報に基づいて、前記位置計測精度が許容条件を満たす、前記複数の部分のうちの部分を選択し、該部分に基づいて、前記対象物の位置を得る処理部と、を有し、
    前記マークは、第１方向に沿って配列された複数のマーク要素を含み、
    前記処理部は、前記複数のマーク要素のうちの一部のマーク要素に対応する、前記位置計測精度が許容条件を満たす前記部分に基づいて、前記対象物の位置を得、
    前記計測装置は、前記複数のマーク要素に占める前記一部のマーク要素の割合を通知する通知部を有することを特徴とする計測装置。
12. 対象物に関してパターン形成を行うリソグラフィ装置であって、
    前記対象物を保持して可動の保持部と、
    前記対象物の位置を計測する請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の計測装置と、
    を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
13. 前記対象物は、前記パターン形成のための原版及び前記パターン形成を行われる基板のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 請求項１２又は１３に記載のリソグラフィ装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行わ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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