(57)【要約】【課題】位置合わせ精度の点で有利な位置合わせ装置を提供する。【解決手段】物体の表面に形成された所定の対象の位置に基づき、表面に沿う第１方向における物体の位置合わせを行う位置合わせ装置であって、物体を保持して移動する保持部と、保持部に保持された物体の表面に形成された所定の対象の画像を取得する取得部と、取得部によって取得された画像とテンプレートとの相関度に基づき決定された、物体の表面に垂直な第２方向における物体と取得部との相対的な距離、物体と取得部との相対的な傾き、または距離および傾きになるように保持部を駆動し、相関度に基づき所定の対象の第１方向における位置を検出する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の表面に形成された所定の対象の位置に基づき、前記表面に沿う第１方向における前記物体の位置合わせを行う位置合わせ装置であって、
前記物体を保持して移動する保持部と、
前記保持部に保持された前記物体の表面に形成された前記所定の対象の画像を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された画像とテンプレートとの相関度に基づき決定された、前記物体の表面に垂直な第２方向における前記物体と前記取得部との相対的な距離、前記物体と前記取得部との相対的な傾き、または前記距離および前記傾きになるように前記保持部を駆動し、前記相関度に基づき前記所定の対象の前記第１方向における位置を検出する制御部と、を備えることを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記相関度が高くなるように前記距離、前記傾き、または前記距離および前記傾きを繰り返し変更しながら、前記距離、前記傾き、または前記距離および前記傾きを決定することを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記相関度と予め定めた閾値とを比較して前記相関度が前記閾値より高い場合に、前記距離、前記傾き、または前記距離および前記傾きを決定することを特徴とする請求項２に記載の位置合わせ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記距離、前記傾き、または前記距離および前記傾きを所定の回数だけ繰り返し変更した場合に、前記距離、前記傾き、または前記距離および前記傾きを決定することを特徴とする請求項２に記載の位置合わせ装置。
【請求項５】
前記所定の対象は、三次元構造を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位置合わせ装置。
【請求項６】
前記三次元構造は、貫通孔、三次元形状を有するアライメントマーク、凸部、及び凹部の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の位置合わせ装置。
【請求項７】
前記物体は、基板であり、前記第１方向は、前記保持部に保持された前記基板の表面に沿う方向であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置合わせ装置。
【請求項８】
前記第２方向は、前記保持部に保持された前記基板の表面に垂直な方向であることを特徴とする請求項７に記載の位置合わせ装置。
【請求項９】
前記制御部は、記憶部に決定された前記距離、前記傾き、または前記距離および前記傾きを記憶し、前記記憶された前記距離、前記傾き、または前記距離および前記傾きを用いて、前記保持部を駆動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置合わせ装置。
【請求項１０】
前記取得部は、基準とする前記所定の対象の形状の画像である基準画像を取得し、
前記制御部は、前記基準画像から前記所定の対象の特徴点を抽出し、前記テンプレートを生成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の位置合わせ装置。
【請求項１１】
前記制御部は、記憶部にあらかじめ記憶された前記テンプレートを用いて、前記物体の位置を調整することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の位置合わせ装置。
【請求項１２】
物体の表面に形成された所定の対象の位置に基づき、前記表面に沿う第１方向における前記物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
前記物体を保持して移動する保持工程と、
保持された前記物体の表面に形成された前記所定の対象の画像を取得する取得工程と、
前記取得工程において取得された画像とテンプレートとの相関度に基づき決定された、前記物体の表面に垂直な第２方向における前記物体と前記画像を取得する取得部との相対的な距離、前記物体と前記取得部との相対的な傾き、または前記距離および前記傾きになるように前記物体を移動させ、前記相関度に基づき前記所定の対象の前記第１方向における位置を検出することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項１３】
原版を用いて基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
前記物体である前記基板の位置合わせを行う請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の位置合わせ装置を有し、
前記位置合わせ装置によって位置合わせされた前記基板にパターンを形成することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のリソグラフィ装置を用いて基板上にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程と、を含み、
前記加工された基板から物品を製造する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
位置合わせ装置、位置合わせ方法、リソグラフィ装置、および、物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造用の露光装置においては、回路の微細化及び高密度化に伴い、回路パターンが形成されているレチクルと、それが投影される基板とを高精度にアライメントすることが要求されている。
【０００３】
レチクルと基板の相対的な位置合わせ技術として、基板上に設けられたアライメントマークを用いて、プリアライメント、ファインアライメントの２種類のアライメントを実行する方法がある。プリアライメントの役割は、基板搬送装置から基板ステージ上に基板を送り込んだ際の送り込みずれ量を検出し、ファインアライメントが正常に処理できるよう、基板の位置を粗く位置合わせすることである。また、ファインアライメントの役割は、基板ステージ上に置かれた基板の位置を正しく計測し、レチクルとの位置合わせ誤差が許容範囲内になるように精密に位置合わせすることである。
【０００４】
前述したように、プリアライメントは、基板搬送装置から基板ステージ上に基板を送り込んだ際に発生する送り込みずれを検出しなければならない。そのため、アライメントマークのサイズに対して広範な検出範囲を有している。このような広範な検出範囲の中にあるアライメントマークを検出し基板の表面に平行な平面内におけるＸ、Ｙの座標を算出する方法として、パターンマッチング処理が知られている。
【０００５】
この種のパターンマッチング処理としては、大きく分けると２種類ある。１つは蓄積型光電変換素子を備えたカメラでアライメントマークを撮像した画像を２値化して、予め持っているテンプレートとのマッチングを行い、もっとも相関がある位置をマーク位置とする方法である。もう一つは、濃淡画像のまま、濃淡情報を持つテンプレートとの相関演算を行う方法である。後者には、正規化相互相関法などが知られている。
【０００６】
上記のようなパターンマッチング処理において、撮像した画像からパターンを抽出、保持することでテンプレートを自動生成する方法が特許文献１により提案されている。この方法では、パターンマッチング処理において、テンプレートとマークとの最大相関度の値が判定閾値より低い場合に、テンプレートの形状を変形させ、テンプレートの最適化を行なうことで、マークの検出精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３３８４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、あるプロセスにおいて基板上に形成されたパターンや三次元形状等の対象から自動生成したテンプレートを、同じプロセスの別基板のパターンマッチングに用いる場合、それぞれの基板上に形成された対象の形状ばらつきにより、相関度が下がりうる。これにより、位置計測精度が低下しうる。
【０００９】
そこで、本発明は、例えば、位置合わせ精度の点で有利な位置合わせ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、物体の表面に形成された所定の対象の位置に基づき、前記表面に沿う第１方向における前記物体の位置合わせを行う位置合わせ装置であって、前記物体を保持して移動する保持部と、前記保持部に保持された前記物体の表面に形成された前記所定の対象の画像を取得する取得部と、前記取得部によって取得された画像とテンプレートとの相関度に基づき決定された、前記物体の表面に垂直な第２方向における前記物体と前記取得部との相対的な距離、前記物体と前記取得部との相対的な傾き、または前記距離および前記傾きになるように前記保持部を駆動し、前記相関度に基づき前記所定の対象の前記第１方向における位置を検出する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、位置合わせ精度の点で有利な位置合わせ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る位置合わせ装置を適用した露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る位置合わせ処理を説明するフロー図である。
【図３】デバイスパターンの画像の一例を示す模式図である。
【図４】テンプレートの一例を示す模式図である。
【図５】テンプレートを用いたデバイスパターンの検出を説明する図である。
【図６】取得画像の一例を示す模式図である。
【図７】各Ｚ位置における相関度をプロットしたグラフの一例を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る基板の位置合わせ処理の一例を示すフロー図である。
【図９】第３の実施形態に係る基板の位置合わせ処理の一例を示すフロー図である。
【図１０】第４の実施形態に係る位置合わせ装置を適用した露光装置の構成を示す概略図である。
【図１１】第５実施形態に係る露光処理のフロー図である
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態の位置検出装置について説明する。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。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に係る位置合わせ装置２００を適用した露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、半導体デバイスや液晶表示素子の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、原版を用いて基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。以下の実施形態では、位置合わせ装置２００を露光装置に適用して説明するが、それに限られるものではない。例えば、型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置や、荷電粒子線を基板に照射して当該基板にパターンを形成する描画装置など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。また、以下では、後述の基板ステージＳＴＧに保持された基板の表面に垂直な方向をＺ方向（第２方向）とし、基板の表面に沿う方向（第１方向）であって互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。
【００１６】
本実施形態の露光装置１００は、照明系ＩＬと、投影光学系ＰＯと、位置合わせ装置２００と、を含む。露光装置１００は、原版であるレチクルＲと基板Ｗをアライメントした後に、照明系ＩＬでレチクルＲに露光光を照射してレチクルＲのパターンを基板Ｗに投影光学系ＰＯを介して転写する装置である。
【００１７】
照明系ＩＬは、光源を含み、例えば、光源からの光でレチクルＲを円弧状に照明する。投影光学系ＰＯは、例えば、複数のミラーを含むミラープロジェクション方式の光学系である。投影光学系ＰＯは、所定の投影倍率（例えば、１倍や１／２倍）を有し、レチクルＲに形成されたパターンを基板Ｗに投影する。
【００１８】
位置合わせ装置２００は、基板ステージＳＴＧ、アライメントスコープＳＣ、計測部ＡＣ、および、ホスト制御部ＨＰを備える。位置合わせ装置２００は、基板Ｗ等の物体の位置合わせを行う。
【００１９】
基板ステージＳＴＧ上には基板を吸着（固定）するチャックＣＨが配置され、基板ステージＳＴＧはチャックＣＨを介して基板Ｗを保持して移動する保持部である。基板ステージＳＴＧは、基板ＷをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて基板ＷとレチクルＲとの位置合わせを行う。基板ステージＳＴＧは、露光光のフォーカス調整用にＺ軸方向にも移動可能である。さらに、基板ＷのθＺ（さらに好ましくはθＸ、θＹ、およびθＺ）方向位置調整機能、基板Ｗの傾きを補正するためのチルト機能を有していても良い。
【００２０】
アライメントスコープＳＣは、基板Ｗの表面に形成されたアライメントマークや三次元形状などのデバイスＤ（検出対象）を観察して、デバイスＤの画像する撮像手段（取得部）である。アライメントスコープＳＣは、デバイスＤを目標に基板Ｗのアライメント（位置合わせ）を行う。光源ＬＩから発せられた光は、ＮＤフィルタＮＤを介して光量が調整され、ファイバや専用光学系でハーフミラーＭに導かれ、投影光学系等を介してデバイスＤを照射する。光源ＬＩやＮＤフィルタＮＤの制御は光量調整手段ＬＰにて行われる。デバイスＤの像は、ハーフミラーＭを通過してマーク撮像用カメラＣＡＭ内のフォトセンサＳに投影される。
【００２１】
フォトセンサＳで受光したデバイスＤの像は光電変換される。この時、光を蓄積する時間は、ホスト制御部ＨＰよりデバイスＤの位置や光量の算出手段としての計測部ＡＣ内の計測処理部ＡＰに伝えられ、センサ制御部ＡＭＰによって制御される。また、光を蓄積するタイミングは、ステージ制御手段としてのステージ制御部ＳＴＣ内のステージ処理部ＳＰより計測処理部ＡＰに伝えられ、センサ制御部ＡＭＰに指示される。ステージ処理部ＳＰは、基板ステージＳＴＧをモーターＭＯＴで駆動し、位置を干渉計ＰＭで計測する。フォトセンサＳで光電変換された信号は、センサ制御部ＡＭＰにてＡ／Ｄ変換され、デジタル信号情報である画像として計測部ＡＣへ出力される。
【００２２】
計測部ＡＣは、メモリＭＥＭ、および、計測処理部ＡＰを含む。計測部ＡＣへと出力された計測対象のデバイスＤの画像は、メモリＭＥＭに記憶される。メモリＭＥＭに記憶された画像から計測処理部ＡＰでデバイスＤの位置の検出を行う。デバイスＤの位置検出の手法としてパターンマッチングを用いるため、まず、メモリＭＥＭに記憶された画像と計測処理部ＡＰが保存しているテンプレートＴＰとの相関度を演算器ＣＭＰで算出して取得する。その後、算出結果に基づき、画像からデバイスＤの第１方向における位置を検出する。検出されたデバイスＤ位置は、ホスト制御部ＨＰに伝送される。ホスト制御部ＨＰは、検出されたデバイスＤ位置に基づいてステージ制御部ＳＴＣを介して基板ステージＳＴＧの位置合わせをする。
【００２３】
本実施形態のフローについて図２を用いて、説明する。図２は、第１の実施形態に係る位置合わせ処理を説明するフロー図である。図２（Ａ）は本実施形態において、実プロセスの基板に描画されているデバイス形状からテンプレートを作成する処理を示すフローチャートである。このフローチャートで示す各動作（ステップ）は、ホスト制御部ＨＰによる各部の制御よって実行されうる。
【００２４】
まず、テンプレート作成処理を開始する（Ｓ１０１）と、基板Ｗが不図示の搬入装置によって露光装置１００内の基板ステージＳＴＧに搬入される（Ｓ１０２）。搬入された基板ＷのテンプレートとしたいデバイスパターンがアライメントスコープＳＣの撮影視野内となるように、ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって、基板ステージＳＴＧを移動させる（Ｓ１０３）。ここで、一例としてデバイスパターンは、基板Ｗ上に形成された基板間接続用のスルーホール（貫通孔）とするがこれに限られるものではない。デバイスパターンは、例えば、スルーホール、三次元形状を有するアライメントマーク、基板表面から突起した凸部、基板を貫通しない凹部（溝、くぼみ）の少なくとも１つを含む三次元構造である。また、ここでデバイスパターンは検出対象である。
【００２５】
次に、アライメントスコープＳＣによって、テンプレートとするための基板Ｗのデバイスパターンを撮影し、基準画像を取得する（Ｓ１０４）。デバイスパターンの撮影条件、例えば、デバイスパターンに照射する光量、フォーカス位置などは事前計測により決定しているものとする。撮影するデバイスパターンについて、図３を用いて説明する。図３は、デバイスパターンの画像の一例を示す模式図である。画像のＸＹ座標系で中心Ｏを（０，０）とする。画像内の検出範囲ＡＲにアライメントの目標とするデバイスパターンＤＡが存在する。ここで、デバイスパターンＤＡは、一例として基板間接続用のスルーホールであるため、画像においては円形状として取得される。
【００２６】
図２（Ａ）に戻り、その後、取得したデバイスパターンの画像から、計測処理部ＡＰによって、テンプレートのパターンとなりうる特徴点を抽出する（Ｓ１０５）。具体的には、デバイスパターンＤＡを撮影した画像をＸ方向、Ｙ方向に微分することで、デバイスパターンのエッジ部分のみを強調した画像を生成する。このエッジ部分を信号強度、あるいはテンプレートとして登録したい点数の間隔などをもとに抽出する。本実施形態において特徴点の抽出方法は上記に限定したものではく、デバイスの特徴を示す指標であれば、他の方法であってもよい。テンプレートの位置を決定するため、デバイスパターンの位置を計測する(Ｓ１０６)。テンプレート中心をデバイスパターン中心とするため、図３に示す円形状のデバイスパターンＤＡの中心位置を計測する。中心位置の計測方法は一例として、演算器ＣＭＰによって、円形部分の重心計算で算出する。
【００２７】
そして、計測処理部ＡＰによって、デバイスパターンの位置に基づき、特徴点を配置したテンプレートを作成する(Ｓ１０７)。図３の画像に基づいて、作成されたテンプレートの一例を図４に示す。図４は、テンプレートの一例を示す模式図である。Ｓ１０５で抽出する特徴点は誤検知防止用にＴＰ１〜ＴＰ１２のようにエッジを多点抽出し、Ｓ１０６で取得した円の中心ＯＴを（０，０）とするＸＹ座標系に抽出したＴＰ１〜ＴＰ１２を配置し、テンプレートＴＰとする。なお、図示する特徴点の数は一例であって、抽出する特徴点が多いほど、後述するマッチングの精度が向上する。図４に示す例では、デバイスパターンＤＡが画像中心にあるため、テンプレート中心ＯＴは画像中心Ｏと重なっている。テンプレートのＸ軸ＸＴも画像Ｘ軸と重なり、同様にテンプレートのＹ軸ＹＴも画像Ｙ軸と重なっている。作成したテンプレートＴＰを計測部ＡＣまたはホスト制御部ＨＰに保存（図２（Ａ）、Ｓ１０８）したら一連の処理を終了する（Ｓ１０９）。
【００２８】
次に、図２（Ｂ）を用いて、図２（Ａ）のフローチャートに示す工程で事前にテンプレートを作成、保存し、前記保存しているテンプレートを用いて基板位置計測をする方法について、説明する。図２（Ｂ）は、テンプレートを用いた基板位置の合わせ処理を説明するフローチャートである。
【００２９】
基板位置合わせを開始する（Ｓ２０１）と、基板Ｗが不図示の搬入装置によって露光装置１００内の基板ステージＳＴＧに搬入される（Ｓ２０２）。搬入された基板Ｗ、すなわち、計測対象となる基板Ｗは、テンプレートを事前作成した基板と同じプロセスで製造された基板である。ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって、搬入した基板Ｗのプリアライメント位置に基板ステージＳＴＧを移動する（Ｓ２０３）。ここで、プリアライメント位置は、計測対象の基板Ｗ上に形成され、事前にテンプレートが作成されたデバイスパターンに対応するデバイスパターン（計測対象のデバイスパターン）がアライメントスコープＳＣの撮影視野内に入る位置である。
【００３０】
次に、アライメントスコープＳＣによって、計測対象の基板Ｗのデバイスパターンを撮影し、画像を取得する（Ｓ２０４）。そして、取得した画像と事前作成したテンプレートを用いてデバイスパターンの位置をパターンマッチングで検出する（Ｓ２０５）。具体的には、パターンマッチングでは、メモリＭＥＭに記憶された取得画像の検出範囲ＡＲ内の各画素においてデバイスパターンＤＡに対応したテンプレートＴＰとの相関度を演算器ＣＭＰにより算出する。相関度から検出範囲ＡＲ内のパターンと相似である位置をデバイス位置として検出する。
【００３１】
図５を用いて、事前作成したテンプレートを用いたパターンマッチングで、デバイスパターンの位置を検出する一例について詳細に説明する。図５は、テンプレートを用いたデバイスパターンの検出を説明する図である。図５に示すデバイスパターンＤＡ’は、計測対象の基板上に形成された検出対象である。デバイスパターンＤＡ’は、テンプレートを作成したデバイスパターンＤＡと同じプロセスで製造されているが、基板間のデバイスパターン形状にはプロセス起因により若干のばらつきがある。そのため、テンプレートのデバイスパターンＤＡと計測対象のデバイスパターンＤＡ’の形状があっていない状態でパターンマッチングすると、実際のデバイスパターンＤＡ’中心とはずれた位置をデバイスパターンＤＡ’の中心として検出しうる。
【００３２】
図５では、実際のデバイスパターンＤＡ’中心は画像中心のＯであるが、パターンマッチングで検出したテンプレート中心ＯＴはＯよりずれた位置を検出している。このような場合、実際のデバイスパターンＤＡ’中心とは異なる位置を中心として処理を続けるか、または相関度が低すぎてデバイスパターンＤＡ’中心を検出できないか、などの事態が生じうる。
【００３３】
図２（Ｂ）にもどり、本実施形態では、テンプレートのデバイスパターンＤＡと計測対象のデバイスパターンＤＡ’との相関度がより高くなる基板Ｗの高さ位置を検出するため、基板ステージＳＴＧのＺ位置（相対的な距離）を微小移動する（Ｓ２０６）。言い換えると、アライメントスコープＳＣが基板Ｗから離間する方向、すなわち、基板Ｗ表面に垂直な方向における基板ＷとアライメントスコープＳＣとの相対的な位置関係を、基板ステージＳＴＧをＺ方向に移動することによって変更する。そして、異なる高さ位置で、それぞれ画像取得（Ｓ２０４）、テンプレートマッチング（Ｓ２０５）を繰り返す。つまり、テンプレートマッチング（Ｓ２０５）が実行された後、ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって基板ステージＳＴＧのＺ位置を微小移動する（Ｓ２０６）。その後、計測処理部ＡＰは、高さ毎の相関度を算出してＺ位置の微小移動を終了するかを判定する（Ｓ２０７）。具体的には、例えば、Ｓ２０４〜Ｓ２０６を繰り返す回数をあらかじめ設定しておき、Ｓ２０４〜Ｓ２０６が所定の回数繰り返された場合にＺ位置の微小移動を終了すると判定しても良い。また、相関度の閾値をあらかじめ設定し、相関度が閾値以下となった場合にＺ位置の微小移動を終了すると判定しても良い。あるいは相関度がピークとなる相対的な距離を探すようにしても良い。計測処理部ＡＰがＺ位置の微小移動を終了すると判定するまで（Ｓ２０７、Ｙｅｓ）、Ｓ２０４〜Ｓ２０６を繰り返す。それによって前記相関度に基づき基板ステージＳＴＧのＺ位置が決定される。言い換えると、ホスト制御部ＨＰは、相関度が高くなるように、基板ＷとアライメントスコープＳＣとの相対的な距離を繰り返し変更しながら、基板ＷとアライメントスコープＳＣとの相対的な距離、即ち、基板ステージＳＴＧのＺ位置を決定する。
【００３４】
なお、Ｚ位置の微小移動を終了するかを判定（Ｓ２０７）した後に、基板ステージＳＴＧを微小移動（Ｓ２０７）させても良い。相関度の算出を終了すると判定した場合には、基板ステージＳＴＧを移動させる必要はないため、このようにすることで、不要な基板ステージＳＴＧの移動を低減することができる。
【００３５】
次に、算出した相関度のうち相関度が比較的高い第１の状態になるように相対的な位置関係を設定した状態で、ホスト制御部ＨＰは、取得画像それぞれの相関度を比較する。そして、ホスト制御部ＨＰは、相関度が一番高くなる高さ位置で取得したデバイスパターンＤＡ’の画像に基づいて取得したデバイスパターンＤＡ’の位置に基づいて、ファインアライメント位置を決定し、基板ステージＳＴＧを移動させる（Ｓ２０８）。即ち、前記相関度が比較的高い第２の状態になるよう基板表面に沿ったＸＹ方向について前記物体の位置を調整する。なお、ここでファインアライメントとは、露光前の最終的な基板の位置合わせであり、ファインアライメント位置とはファインアライメントを行うときの基板Ｗの位置である。
【００３６】
図６および図７を用いて、相関度のより高い画像を用いてファインアライメント位置を決定する処理について説明する。図６は、取得画像の一例を示す模式図である。図６を用いて、基板ステージＳＴＧのＺ位置を移動させることにより、基板Ｗ高さ位置を変更して取得する画像について説明する。図６では、スルーホールを例としているため、計測対象のデバイスパターンは基板表面から深さがある形状、すなわち、三次元構造となっている。また、この例では、スルーホールは基板の表面から深くなるにつれて径が小さくなるようなテーパーがついた形状としている。
【００３７】
基板ステージＳＴＧのＺ位置を移動させて画像を取得することによって、事前にベストフォーカスとして決定していた基板の高さＦではなく、高さＦとは異なる高さ位置の高さＦ’で画像を取得する。このＦ’の基板の高さを焦点とした画像はデバイスパターンの形状がテンプレートに相似しているようにみえるため、パターンマッチングすると図５に示す画像よりも相関度が高くなる。図６は、テンプレートＴＰとは、異なる高さ位置である高さＦ’で取得されたデバイスパターンＤＡ’の画像である。本図では、画像中のデバイスパターンＤＡ’Ｚが、テンプレートの特徴点ＴＰ１〜ＴＰ１２と一致し、デバイスパターン中心Ｏと検出するテンプレート中心ＯＴが重なった理想的な一例とを示している。
【００３８】
図７を用いて基板ステージＳＴＧのＺ位置毎のデバイスパターン形状とテンプレートの相関度について説明する。図７は、各Ｚ位置における相関度をプロットしたグラフの一例を示す。本図に示すように、Ｚ位置によって、相関度が異なる。よって、相関度がピークとなる基板の高さＦ’で取得した画像を用いてパターンマッチングした計測結果を、用いて基板Ｗの位置合わせをすることが好ましい。
【００３９】
図２（Ｂ）にもどり、具体的にファインアライメント位置への基板ステージＳＴＧの移動は、例えば、以下のように行われる。演算器ＣＭＰによって、相関度が一番高いデバイスパターンＤＡ’の画像に基づいてデバイスパターンＤＡ’の位置を算出する。算出されたデバイスパターンＤＡ’の位置は、ホスト制御部ＨＰに伝送される。算出されたデバイスパターンＤＡ’の位置に基づき、ホスト制御部ＨＰは、ファインアライメント位置を決定する。ホスト制御部ＨＰは、決定したファインアライメント位置をステージ制御部ＳＴＣに出力する。ステージ制御部ＳＴＣは、ファインアライメント位置に基板ステージＳＴＧを制御して、ファインアライメント位置に基板を移動させる。
【００４０】
次に、ファインアライメント位置において、ファインアライメントが行われる（Ｓ２０９）する。なお、ファインアライメントを実施しなくてもパターンマッチングの結果のみで基板の位置合わせを終了してもよい。すなわち、ファインアライメント位置を露光前の最終的な基板の位置としてもよい。
【００４１】
また、本実施形態において、計測部ＡＣ、ステージ制御部ＳＴＣ、および、ホスト制御部ＨＰはそれぞれ別体としたが、一つの制御部としてもよい。
【００４２】
以上によれば、基板上に形成されたアライメントマークや三次元形状等の検出対象の形状が基板毎にばらつきがある場合であっても、精度良く位置合わせをすることが可能となる。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
第１の実施形態において、計測対象のデバイスパターン形状とテンプレートとの相関度を向上させるために、基板Ｗの高さ位置を変更して基板ＷとアライメントスコープＳＣとの相対的な位置関係を調整した。第２の実施形態では基板Ｗの傾き（チルト）を調整することで、相関度を向上させる。露光装置の構成は、第１の実施形態の図１と同等とする。本実施形態のテンプレートを作成する処理は第１の実施形態の図２（Ａ）に示すフローと同様であるが、テンプレートを用いた基板の位置合わせ処理のフローについては第１の実施形態と異なる。よって、異なる部分を中心に、図８のフロー図を用いて説明する。図８は、第２の実施形態に係るテンプレートを用いた基板の位置合わせ処理の一例を示すフロー図である。
【００４４】
本実施形態のフローでは、図２（Ｂ）と比較してＳ２０６〜Ｓ２０８の工程が異なる。Ｓ２０１〜Ｓ２０５、Ｓ２０９、および、Ｓ２１０は同様であるため、説明を省略する。取得した画像と事前作成したテンプレートを用いてデバイスパターンの位置をパターンマッチングで検出（Ｓ２０５）した後、ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって基板ステージＳＴＧの傾きを微小変更する（Ｓ３０６）。言い換えると、アライメントスコープＳＣが基板Ｗから離間する方向、すなわち、基板Ｗ表面に垂直な方向における基板ＷとアライメントスコープＳＣとの相対的な位置関係を、基板ステージＳＴＧの傾きを変更することによって変更する。そして、異なる傾きで、それぞれ画像取得（Ｓ２０４）、テンプレートマッチング（Ｓ２０５）を繰り返す。つまり、テンプレートマッチング（Ｓ２０５）が実行された後、ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって基板ステージＳＴＧの傾きを微小変更する（Ｓ３０６）。その後、計測処理部ＡＰは、基板ステージＳＴＧの傾きの微小変更を終了するかを判定する（Ｓ３０７）。計測処理部ＡＰが傾きの微小変更を終了すると判定するまで（Ｓ３０７、Ｙｅｓ）、Ｓ２０４〜Ｓ３０６を繰り返す。言い換えると、ホスト制御部ＨＰは、相関度が高くなるように、基板ステージＳＴＧの傾きを繰り返し変更しながら、基板ステージＳＴＧの傾きを決定する。例えば、基板の表面が歪んでいる場合は、基板の傾きを調整することにより、位置合わせ精度をより向上させることがきる。それによって前記相関度が比較的高い第１の状態になるように相対的な位置関係（傾きを含む。）を設定する。ここで第１の状態とは例えば傾きを調整した場合に前記相関度がピークとなるような状態を含む。そして第１の実施形態と同様、前記第１の状態において、前記相関度が比較的高い第２の状態になるよう基板表面に沿ったＸＹ方向について前記物体の位置を調整する。
【００４５】
以上によれば、基板の表面が歪んでいる場合であっても、精度良く基板の位置合わせをすることが可能となる。
【００４６】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態は、第１の実施形態、第２の実施形態を組み合わせたものであり、本実施形態では、基板のＺ位置（相対的な距離）と傾きを調整することで、テンプレートとの相関度をより向上させる。露光装置の構成は、第１の実施形態の図１と同等とする。本実施形態のテンプレートを作成する処理は第１の実施形態の図２（Ａ）に示すフローと同様であるが、テンプレートを用いた基板の位置合わせ処理のフローについては第１の実施形態と異なる。よって、異なる部分を中心に、図９のフロー図を用いて説明する。図９は、第３の実施形態に係るテンプレートを用いた基板の位置合わせ処理の一例を示すフロー図である。
【００４７】
本実施形態のフローにおける、Ｓ２０１〜Ｓ２０５、Ｓ２０９、および、Ｓ２１０は同様であるため、説明を省略する。取得した画像と事前作成したテンプレートを用いてデバイスパターンの位置をパターンマッチングで検出（Ｓ２０５）した後、ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって基板ステージＳＴＧのＺ位置を微小移動（Ｓ２０６）する。その後、さらに、ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって基板ステージＳＴＧの傾きを微小変更する（Ｓ３０６）。これにより、基板ＷとアライメントスコープＳＣとの相対的な位置関係を変更して、異なる高さ位置および異なる傾きで、それぞれ画像取得（Ｓ２０４）、テンプレートマッチング（Ｓ２０５）を繰り返す。つまり、テンプレートマッチング（Ｓ２０５）が実行された後、ステージ制御部ＳＴＣによる制御によって基板ステージＳＴＧのＺ位置の微小移動（Ｓ２０６）および傾きの微小変更を（Ｓ３０６）する。その後、計測処理部ＡＰは、基板ステージＳＴＧのＺ位置の微小移動および傾きの微小変更を終了するかを判定する（Ｓ４０７）。計測処理部ＡＰが基板ステージＳＴＧのＺ位置の微小移動および傾きの微小変更を終了すると判定するまで（Ｓ４０７、Ｙｅｓ）、Ｓ２０４〜Ｓ３０６を繰り返す。言い換えると、ホスト制御部ＨＰは、相関度が高くなるように、前記相対的な距離および基板ステージＳＴＧの傾きを繰り返し変更しながら、前記相対的な距離、即ち基板ステージＳＴＧのＺ位置、および、基板ステージＳＴＧを決定する。例えば、想定外のデバイスパターンの形状変化などデバイスパターンが複雑に変形しているような場合は、高さとチルトを組み合わせて移動することで基板の位置及び姿勢の計測精度をより向上させることができる。
【００４８】
なお、図９におけるフローでは、基板ステージのＺ位置の微小移動（Ｓ２０６）の後に基板ステージの傾きの微小移動（Ｓ３０６）を実行することとしたが、Ｓ３０６の後にＳ２０６を実行してもよい。また、Ｓ２０６とＳ３０６を並列動作、言い換えると、Ｓ２０６とＳ３０６を同時に実行してもよい。
【００４９】
以上によれば、基板上に形成されたアライメントマークやデバイス等の形状が複雑に変形している場合であっても、精度良く位置合わせをすることが可能となる。
【００５０】
〔第４の実施形態〕
第４の実施形態は、上述の実施形態で行うテンプレート作成処理フローである図２（Ａ）を実施せず、テンプレートをデバイスの設計値あるいは別ラインで事前作成したものを流用するなど、外部入力されたテンプレートを用いて、位置合わせを行う。
【００５１】
図１０は、第４の実施形態に係る位置合わせ装置４００を適用した露光装置１０００の構成を示す概略図である。本図に本実施形態における計測部ＡＣとホスト制御部ＨＰの接続図を示す。計測部ＡＣとホスト制御部ＨＰの接続以外は図１と同様である。本実施形態において、ホスト制御部ＨＰ内にネットワークあるいは可搬メモリを用いて別工程で作成したテンプレートを事前に外部入力しておく。処理基板のプロセスに対応させてホスト制御部ＨＰに保存しているテンプレートを計測部ＡＣ内のテンプレート保存領域ＴＰＭにロードし、テンプレート保存領域ＴＰＭはテンプレートを記憶する。つまり、ここでは、テンプレート保存領域ＴＰＭは記憶部であると言える。または、外部入力する対象はテンプレートとするデバイス画像とし、メモリＭＥＭにロードして図２（Ａ）（Ｓ１０５）以降の処理でロードした画像からテンプレートを作成してもよい。以降の処理は第１の実施形態から第３の実施形態に示すフローと同様である。
【００５２】
以上によれば、位置合わせ装置内でテンプレートを作成する必要がないため、位置合わせ装置による処置を簡易化することができる。
【００５３】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５実施形態の露光装置について、図１１のフローを用いて説明する。図１１は、第５実施形態に係る露光処理のフロー図である。このフローチャートで示す各動作（ステップ）は、ホスト制御部ＨＰによる各部の制御よって実行されうる。露光装置のシーケンスの一例として、本実施形態では同一プロセスで製造された基板を複数枚単位、例えば１ロット２５枚、を生産する。シーケンスをスタートする（Ｓ５０１）と、まず、不図示の搬入装置によって基板ステージに基板Ｗを搬入する（Ｓ５０２）。ここではパターンマッチング用のテンプレートは第１の実施形態または第４の実施形態に示す方法で事前に計測部ＡＣに作成、保存またはホスト制御部ＨＰより転送されているものとする。まず、ホスト制御部ＨＰは、基板ステージＳＴＧに搬入された基板Ｗが１枚目であるか否かを判定する（Ｓ５０３）。基板Ｗが１枚目である場合（ＹＥＳ）、上述の実施形態のいずれかを用いて、基板のデバイスパターン形状とテンプレートとの相関度がより高くなる基板ステージのＺ位置、傾き、またはその両方をパターンマッチングにより算出する(Ｓ５０４)。
【００５４】
次に、算出した基板ステージのＺ位置、傾き、またはその両方を調整した際のプリアライメントを実行する（Ｓ５０５）。その後、プリアライメント結果に基づいて、ファインアライメント位置に基板Ｗを移動し、ファインアライメントを実行する（Ｓ５０６）。その後、基板を露光する（Ｓ５０７）。
【００５５】
露光完了後、基板ステージＳＴＧによって基板を搬出し（Ｓ５０８）、ホスト制御部ＨＰは、全ての基板に対して露光処理が終了したか否かを判定する（Ｓ５０９）。全ての基板に対して露光処理が終了していない場合（ＮＯ）、次の基板に対する露光処理へ移行する。すなわち、次の基板に対してＳ５０２〜Ｓ５０９の処理を行い、全ての基板に対して露光処理が終了するまで、これを繰り返す。
【００５６】
なお、２枚目以降の基板に対しては１枚目で算出した基板ステージのＺ位置、傾き、またはその両方を、例えば、計測部ＡＣまたはホスト制御部ＨＰに保存しておき、その位置で以降のアライメント処理を行うことが好ましい。このようにすることにより、スループットの点で有利となる。全基板に対し露光処理が終了したら(Ｓ５０９、ＹＥＳ)、露光処理を終了する（Ｓ５１０）。
【００５７】
以上によれば、基板上に形成されたアライメントマークやデバイス等の形状が基板毎にばらつきがある場合であっても、精度良く位置合わせをすることができ、露光装置におけるレチクルと基板との位置合わせ精度を向上させることができる。
【００５８】
〔物品の製造方法の実施形態〕
本発明の実施形態にかか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、上記の露光装置を用いて基板（に塗布された感光剤）にパターン（潜像）を形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で露光（パターンを形成された）基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の加工工程（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
【００５９】
〔その他の実施形態〕
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
【００６０】
１００，１０００  露光装置
２００，４００    位置合わせ装置
ＡＣ              計測部
ＤＡ              デバイスパターン
ＨＰ              ホスト制御部
ＳＴＧ            基板ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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