(57)【要約】【課題】計測精度を維持してウエハアライメントのスループット性を向上させた位置計測方法等を提供すること。【解決手段】Ｚステージ１８をフォーカス方向における第１移動範囲（ラフ計測範囲）内で、複数の計測箇所に移動・停止させて、各計測箇所でアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の撮像信号を取得するラフ計測を行い（Ｓ１０２）、このラフ計測結果から第１移動範囲よりも狭い第２移動範囲（ファイン計測範囲）を絞り込み（Ｓ１０４）、この絞り込んだ第２移動範囲内において、Ｚステージ１８を、ラフ計測時よりも短い間隔の複数の計測箇所に移動・停止させて、各計測箇所でアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の撮像信号を取得するファイン計測を行い（Ｓ１０５）、このファイン計測により最適フォーカス位置を計測する。【選択図】      図１
2006242722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元平面内を移動可能な物体上に形成されたマークを照明し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換して得られたマーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記二次元平面と直交するフォーカス方向における第１移動範囲内における複数の箇所に前記物体を順次移動し、前記マーク信号を該複数の箇所それぞれにおいて取得する第１計測工程と、
前記第１計測工程で得られた複数のマーク信号に基づいて、前記フォーカス方向の、前記第１移動範囲よりも狭い第２移動範囲を決定する決定工程と、
前記決定工程で決定された第２移動範囲内における複数の箇所に前記物体を順次移動し、前記マーク信号を該複数の箇所それぞれにおいて取得する第２計測工程と、
前記第２計測工程で得られた複数の前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定工程と、
を有することを特徴とする位置計測方法。
【請求項２】
前記第１計測工程では、前記フォーカス方向の前記複数の箇所に前記物体を順次移動する毎に前記物体の移動を停止し、該停止状態下において前記マーク信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項３】
前記第２計測工程では、前記フォーカス方向の前記複数の箇所に前記物体を順次移動する毎に前記物体の移動を停止し、該停止状態下において前記マーク信号を取得し、
前記第２計測工程における前記複数の箇所間の距離は、前記第１計測工程における前記複数の箇所間の距離よりも短いことを特徴とする請求項２に記載の位置計測方法。
【請求項４】
前記第２計測工程で移動先として設定された前記複数の箇所の中に、前記第１計測工程で既にマーク信号取得がなされている箇所と同一の箇所が存在している場合にはその同一箇所については該第１計測工程での計測結果を利用することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置計測方法。
【請求項５】
前記第２計測工程では、前記第２移動範囲内で前記物体を所定の等速度で連続的に移動し、該物体の連続移動中に前記複数の箇所における前記マーク信号を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置計測方法。
【請求項６】
前記第１計測工程では、前記第１移動範囲内で前記物体を、前記所定の等速度よりも高速な等速度で連続的に移動し、該物体の連続移動中に前記複数の箇所における前記マーク信号を取得することを特徴とする請求項５に記載の位置計測方法。
【請求項７】
前記第２移動範囲は、前記第１移動範囲よりも外側の範囲も含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の位置計測方法。
【請求項８】
前記物体上には前記マークが複数設けられており、
該複数のマークのうち前記位置情報の計測対象とされる複数の被計測マークのうち、最初に計測すべき被計測マークからＮ個（Ｎは１以上の整数）までの被計測マークを計測する際には、前記第１計測工程、前記決定工程を経た後に前記第２計測工程を実行し、
それ以降の前記被計測マークを計測する際には、前記Ｎ個までの被計測マークの計測時の前記決定工程で決定された第２移動範囲に基づいて、前記第２計測工程を実行することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の位置計測方法。
【請求項９】
前記マークを複数備えた複数の前記物体に対して、前記位置情報の計測処理を行うに際して、
最初からＫ枚目（Ｋは１以上の整数）までの前記物体上に形成され、前記位置計測の対象とされる複数の被計測マークのうち、最初に計測すべき被計測マークからＮ個（Ｎは１以上の整数）までの被計測マークを計測する際には、前記第１計測工程、前記決定工程を経た後に前記第２計測工程を実行し、
それ以降に計測すべき前記物体上に形成された被計測マークを計測する際には、前記Ｋ枚目までの物体に対する前記位置計測時の前記決定工程で決定された前記第２移動範囲に基づいて、前記第２計測工程を実行することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の位置計測方法。
【請求項１０】
二次元平面内を移動可能な物体上に形成されたマークを照明し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換して得られたマーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記二次元平面と直交するフォーカス方向における所定移動範囲内で前記物体を連続的に移動し、該物体の連続移動中に複数の箇所における前記マーク信号を取得する計測工程と、
前記計測工程で得られた複数の前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定工程と、
を有することを特徴とする位置計測方法。
【請求項１１】
前記計測工程では、前記物体を前記フォーカス方向に等速で移動することを特徴とする請求項１０に記載の位置計測方法。
【請求項１２】
前記計測工程では、前記マークを連続的に照明する一方、前記マークからの光を断続的に光電変換することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の位置計測方法。
【請求項１３】
前記計測工程では、前記マークを断続的に照明することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の位置計測方法。
【請求項１４】
前記フォーカス位置決定工程では、
前記取得された前記複数のマーク信号それぞれから所定の特徴量を抽出し、
前記マーク信号毎に抽出された複数の前記特徴量と、該マーク信号が取得された際の前記フォーカス方向における前記物体の位置との関係を求め、
前記関係に基づいて、前記最適フォーカス位置を決定することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の位置計測方法。
【請求項１５】
デバイス用パターンを備えたマスクを照明して、該パターンを基板上に転写する工程を含むデバイス製造方法であって、
前記マスクを用意し、
請求項１乃至１４の何れか一項に記載の位置計測方法を用いて前記基板上に形成されたマークの二次元平面内での位置計測を行う工程と、
前記位置計測工程での計測結果に基づいて前記基板を位置決めする工程と、
前記位置決め工程で位置決めされた前記基板上に、前記デバイスパターンを露光する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１６】
二次元平面内を移動可能なステージと、該ステージ上に載置された物体上に形成されたマークを照明し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換してマーク信号を生成するセンサーとを有し、該センサーからの該マーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記物体を載置したステージを、前記二次元平面と直交するフォーカス方向における第１移動範囲内における複数の箇所に順次移動させる際に、該複数の箇所それぞれにおいて前記センサーから出力される複数の前記マーク信号に基づいて、前記フォーカス方向の、前記第１移動範囲よりも狭い第２移動範囲を決定する演算手段と、
前記第２移動範囲内における複数の箇所に前記ステージを順次移動させる際に、該複数の箇所それぞれにおいて前記センサーから出力される複数の前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段と、を有することを特徴とする位置計測装置。
【請求項１７】
前記演算手段と前記フォーカス位置決定手段の少なくとも一方は、前記フォーカス方向の前記複数の箇所に前記ステージを順次移動させる毎に前記ステージの移動を停止し、該停止状態下において取得された前記マーク信号に基づいて、前記決定を行うことを特徴とする請求項１６に記載の位置計測装置。
【請求項１８】
前記演算手段と前記フォーカス位置決定手段の少なくとも一方は、前記移動範囲内で前記ステージを等速度で連続的に移動し、該ステージの連続移動中に前記複数の箇所毎に取得された前記マーク信号に基づいて、前記決定を行うことを特徴とする請求項１６に記載の位置計測装置。
【請求項１９】
二次元平面内を移動可能なステージと、該ステージ上に載置された物体上に形成されたマークを照明し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換してマーク信号を生成するセンサーとを有し、該センサーからの該マーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記二次元平面と直交するフォーカス方向における所定移動範囲内で前記物体を載置した前記ステージを連続的に移動させるステージ制御手段と、
前記ステージの連続移動中に前記複数の箇所において、前記センサーから出力された前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段と、を有することを特徴とする位置計測装置。
【請求項２０】
マスク上に形成されたパターンを照明して、該マスクパターンの像を基板上に転写する露光装置であって、
請求項１６乃至１９の何れか一項に記載された位置計測装置と、
前記位置計測装置により計測された、前記基板上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報に基づいて前記基板の位置決めを行う位置決め手段と、を有し、
前記位置決め手段で位置決めされた前記基板上に、前記マスクパターンを露光することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメント計測を行う前に実行される最適フォーカス（ベストフォーカス）位置の計測時間を短縮し（フォーカス計測のスループット性を向上させ）、その結果としてアライメントのスループット性を向上させた、位置計測方法、この位置計測方法を実施する位置計測装置、この位置計測方法を使用するデバイス製造方法、及びこの位置計測装置を装備する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスを、リソグラフィ技術を用いて製造する際には、パターンが形成されたマスクとしてのレチクルに露光用照明光（露光光）を照射し、このパターンの像を、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラステンプレート等の感光性基板上に投影露光する露光装置が使用されている。
【０００３】
この露光装置では、一般に複数枚の各レチクル上に描かれた異なる回路パターンをウエハ上に順次重ねて露光するため、露光に先立ち、レチクルとウエハとのアライメント（位置合わせ）を精度良く行う必要がある。このアライメントを行うために、例えば、露光装置に装着されているアライメントセンサーによりウエハ上に形成されているアライメントマークの位置を検出しており、これによりウエハ上の各ショット領域の正確な位置を検出している。
【０００４】
このアライメントセンサーの一つとして、例えば、ウエハ上に形成されたアライメントマークにハロゲンランプなどを光源とする波長帯域幅の長いブロードバンド光（感光剤が感光しない帯域の光）を照射する一方、該アライメントマークからの反射光をＣＣＤカメラで撮像し、その画像信号に画像処理を施してアライメントマークの位置を計測する、ウエハアライメントセンサーの一種である、ＦＩＡ(Field Image Alignment)センサーが知られている。
【０００５】
このＦＩＡセンサーでウエハ上のアライメントマークを撮像する際には、予めＣＣＤカメラの撮像面（受光素子の受光面）上にアライメントマークの反射光の像が結像するように、フォーカス計測（FIA Focus Optimization :FFO計測）により合焦操作を行う。このフォーカス計測では、ＦＩＡ系内に設けられ、ウエハ上にスリット光を照射しその反射光を受光して、ＦＩＡ系のフォーカス状態を検出するためのアライメントオートフォーカス（ＡＬＧ−ＡＦ）センサーではなく、アライメントマークの二次元平面内（ＸＹ平面内）における位置を計測するためのＦＩＡセンサーを使用し、ウエハステージをＺ方向（高さ方向：フォーカス方向）に移動させて、このウエハステージ上のウエハのアライメントマークからの反射光をＣＣＤカメラで撮像し、この撮像信号（ＣＣＤカメラの出力信号）を処理することにより、アライメントマークの結像位置がＣＣＤカメラの受光面上に位置する最適フォーカス位置を計測する。すなわち、アライメントマークの二次元面内での位置を計測するＦＩＡセンサーをフォーカス位置の計測に用いて、最適フォーカス位置を計測する。そして、この最適フォーカス位置計測結果に基づいてウエハステージをＺ方向に移動調整して、ＦＩＡセンサーを合焦調整する（ＦＩＡセンサーのピント合わせを行う）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したフォーカス計測によれば、アライメントマークがＦＩＡセンサーの計測視野内に入るようにウエハステージをＸＹ方向に移動させておき、次いで最適フォーカス位置が存在するＺ方向（フォーカス方向：ＸＹ平面と直交する方向）の移動範囲（計測範囲）内において、ウエハステージをこのＺ方向にある複数の計測箇所に移動させて停止させ、各計測箇所でウエハのアライメントマークにブロードバンド光を照射する一方、ウエハ上のアライメントマークからの反射光をＣＣＤカメラで撮像し、この撮像信号（ＣＣＤカメラの出力信号）を処理し、この操作を繰り返すことにより、最適フォーカス位置を求めている。
【０００７】
フォーカス計測では、ウエハステージのＺ方向における各計測箇所間の間隔を長く設定すると最適フォーカス位置の検出を逃すおそれがあるので、各計測箇所間の間隔を比較的狭く設定しており、このため計測に時間がかかるのが避けられず、その結果ウエハアライメントのスループット性を低下させ、ひいてはこのウエハアライメントを利用したデバイスの製造のスループット性を低下させる課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、計測精度を維持してウエハアライメントのスループット性を向上させた位置計測方法、この位置計測方法を実施する位置計測装置、この位置計測方法を使用するデバイス製造方法、及びこの位置計測装置を装備する露光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】
【０００９】
上記目的を達成する、本発明の位置計測方法は、二次元平面内を移動可能な物体（例えば図１０中のウエハＷ参照）上に形成されたマーク（例えば図１０中のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２参照）を照明し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換して得られたマーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測方法であって、前記二次元平面と直交するフォーカス方向における第１移動範囲内における複数の箇所に前記物体を順次移動し、前記マーク信号を該複数の箇所それぞれにおいて取得する第１計測工程（例えば図１中のステップＳ１０２或いは図３中のステップＳ２０２等のラフ計測を参照）と、前記第１計測工程で得られた複数のマーク信号に基づいて、前記フォーカス方向の、前記第１移動範囲よりも狭い第２移動範囲を決定する決定工程（例えば図１中のステップＳ１０４或いは図４中のステップＳ２０４等の計測範囲の絞り込みを参照）と、前記決定工程で決定された第２移動範囲内における複数の箇所に前記物体を順次移動し、前記マーク信号を該複数の箇所それぞれにおいて取得する第２計測工程（例えば図１中のステップＳ１０５或いは図３中のステップＳ２０５等のファイン計測を参照）と、前記第２計測工程で得られた複数の前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定工程（例えば図１中のステップＳ１０６，１０７或いは図３中のステップＳ２０６，Ｓ２０７等を参照）と、を有することを特徴とする（請求項１参照）。
【００１０】
前記第１計測工程において、前記フォーカス方向の前記複数の箇所に前記物体を順次移動する毎に前記物体の移動を停止し（一旦停止し）、該停止状態下において前記マーク信号を取得するようにしてもよい（請求項２：例えば図１のステップＳ１０２等を参照）。
【００１１】
また、前記第２計測工程において、前記フォーカス方向の前記複数の箇所に前記物体を順次移動する毎に前記物体の移動を停止し（一旦停止し）、該停止状態下において前記マーク信号を取得するようにしてもよく、そして前記第２計測工程における前記複数の箇所間の距離を、前記第１計測工程における前記複数の箇所間の距離よりも短くしてもよい（請求項３：例えば図１のステップＳ１０５等を参照）。
【００１２】
前記第２計測工程で移動先として設定された前記複数の箇所の中に、前記第１計測工程で既にマーク信号取得がなされている箇所と同一の箇所が存在する場合にはその同一箇所については、該第１計測工程での計測結果を利用するようにしてもよい（請求項４：例えば図２中のステップＳ１０４Ａ、ステップＳ１０４Ｂを参照）。
【００１３】
前記第２計測工程において、前記第２移動範囲内で前記物体を所定の等速度で連続的に移動し、該物体の連続移動中に前記複数の箇所における前記マーク信号を取得するようにしてもよい（請求項５：例えば図３中のステップＳ２０５を参照）。
【００１４】
前記第１計測工程において、前記第１移動範囲内で前記物体を、前記所定の等速度よりも高速な等速度で連続的に移動し、該物体の連続移動中に前記複数の箇所における前記マーク信号を取得するようにしてもよい（請求項６：例えば図３中のステップＳ２０２を参照）。
【００１５】
前記第２移動範囲は、前記第１移動範囲よりも外側の範囲も含むようにしてもよい（請求項７：例えば図１１を参照）。
【００１６】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の位置計測方法において、前記物体上に前記マークが複数設けられており、該複数のマークのうち前記位置情報の計測対象とされる複数の被計測マークのうち、最初に計測すべき被計測マークからＮ個（Ｎは１以上の整数）までの被計測マークを計測する際には、前記第１計測工程、前記決定工程を経た後に前記第２計測工程を実行し、それ以降の前記被計測マークを計測する際には、前記Ｎ個までの被計測マークの計測時の前記決定工程で決定された第２移動範囲に基づいて、前記第２計測工程を実行するようにしてもよい（請求項８：例えば図４及び図６を参照）。
【００１７】
また、請求項１乃至８の何れか一項に記載の位置計測方法において、前記マークを複数備えた複数の前記物体に対して、前記位置情報の計測処理を行うに際して、最初からＫ枚目（Ｋは１以上の整数）までの前記物体上に形成され、前記位置計測の対象とされる複数の被計測マークのうち、最初に計測すべき被計測マークからＮ個（Ｎは１以上の整数）までの被計測マークを計測する際には、前記第１計測工程、前記決定工程を経た後に前記第２計測工程を実行し、それ以降に計測すべき前記物体上に形成された被計測マークを計測する際には、前記Ｋ枚目までの物体に対する前記位置計測時の前記決定工程で決定された前記第２移動範囲に基づいて、前記第２計測工程を実行するようにしてもよい（請求項９：例えば図６乃至図８を参照）。
【００１８】
また、本発明の記載の別の位置計測方法は、二次元平面内を移動可能な物体（ウエハＷ）上に形成されたマーク（アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２）を照明し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換して得られたマーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測方法であって、前記二次元平面と直交するフォーカス方向における所定移動範囲内で前記物体を連続的に移動し、該物体の連続移動中に複数の箇所における前記マーク信号を取得する計測工程（例えば、図９中のステップＳ５０２を参照）と、前記計測工程で得られた複数の前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定工程（請求項１０：例えば、図９中のステップＳ５０３，Ｓ５０４を参照）と、を有することを特徴とする。
【００１９】
前記計測工程では、前記物体を前記フォーカス方向に等速で移動するか（請求項１１参照）、前記マークを連続的に照明する一方、前記マークからの光を断続的に光電変換するか（請求項１２）、或いは前記マークを断続的に照明（ストロボ発光）する（請求項１３参照）ようにしてもよい。
【００２０】
また、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の位置計測方法において、前記フォーカス位置決定工程では、前記取得された前記複数のマーク信号それぞれから所定の特徴量を抽出し、前記マーク信号毎に抽出された複数の前記特徴量と、該マーク信号が取得された際の前記フォーカス方向における前記物体の位置との関係を求め、前記関係に基づいて、前記最適フォーカス位置を決定するようにしてもよい（請求項１４参照：例えば、図１４を参照）。
【００２１】
本発明のデバイス製造方法は、デバイス用パターンを備えたマスクを照明して、該パターンを基板上に転写する工程を含むデバイス製造方法であって、前記マスクを用意し、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の位置計測方法を用いて前記基板上に形成されたマークの二次元平面内での位置計測を行う工程と、前記位置計測工程での計測結果に基づいて前記基板を位置決めする工程と、前記位置決め工程で位置決めされた前記基板上に、前記デバイスパターンを露光する工程と、を含むことを特徴とする（請求項１５：例えば、図２０を参照）。
【００２２】
本発明の位置計測装置は、二次元平面内を移動可能なステージ（例えば、図１０中のウエハステージＷＳＴを参照）と、該ステージ上に載置された物体（例えば、図１０中のウエハＷを参照）上に形成されたマーク（例えば、図１０及び図１３中のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を参照）を照明（例えば、図１０中の光源３１、照明光ＩＬなどを参照）し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換（例えば、図１０中のＣＣＤカメラ４４，４５を参照）してマーク信号を生成するセンサー（例えば、図１０中のＦＩＡセンサー３０を参照）とを有し、該センサーからの該マーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測装置であって、前記物体を載置したステージを、前記二次元平面と直交するフォーカス方向における第１移動範囲内における複数の箇所に順次移動させる際に、該複数の箇所それぞれにおいて前記センサーから出力される複数の前記マーク信号に基づいて、前記フォーカス方向の、前記第１移動範囲よりも狭い第２移動範囲を決定する演算手段（例えば、図１０中の主制御系５０を参照）と、前記第２移動範囲内における複数の箇所に前記ステージを順次移動させる際に、該複数の箇所それぞれにおいて前記センサーから出力される複数の前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段（例えば、図１０中の主制御系５０を参照）と、を有することを特徴とする（請求項１６）。
【００２３】
前記演算手段と前記フォーカス位置決定手段の少なくとも一方は、前記フォーカス方向の前記複数の箇所に前記ステージを順次移動させる毎に前記ステージの移動を停止し（一旦停止し）、該停止状態下において取得された前記マーク信号に基づいて、前記決定を行うようにしてもよい（請求項１７：例えば、図１を参照）。
【００２４】
又は、前記演算手段と前記フォーカス位置決定手段の少なくとも一方は、前記移動範囲内で前記ステージを等速度で連続的に移動し、該ステージの連続移動中に前記複数の箇所毎に取得された前記マーク信号に基づいて、前記決定を行うようにしてもよい（請求項１８：例えば、図３を参照）。
【００２５】
本発明の別の位置計測装置は、二次元平面内を移動可能なステージ（例えば、図１０中のウエハステージＷＳＴを参照）と、該ステージ上に載置された物体（例えば、図１０中のウエハＷを参照）上に形成されたマーク（例えば、図１０中のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を参照）を照明（例えば、図１０中の光源１０、照明光ＩＬなどを参照）し、該照明により生じる該マークからの光を光電変換（例えば、図１０中のＣＣＤカメラ４４，４５を参照）してマーク信号を生成するセンサー（例えば、図１０中のＦＩＡセンサー３０を参照）とを有し、該センサーからの該マーク信号に基づいて、該二次元平面内における該マークの位置情報を計測する位置計測装置であって、前記二次元平面と直交するフォーカス方向における所定移動範囲内で前記物体を載置した前記ステージを連続的に移動させるステージ制御手段（例えば、図１０中の主制御部５０、制御部５２参照）と、前記ステージの連続移動中に前記複数の箇所において、前記センサーから出力された前記マーク信号に基づいて、前記二次元平面内における前記マークの位置情報を計測する際に設定すべき前記フォーカス方向における前記物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段（例えば、図１０中の主制御部５０を参照）と、を有することを特徴とする（請求項１９）。
【００２６】
本発明の露光装置は、マスク（例えば、図１０中のレチクルＲを参照）上に形成されたパターンを照明（例えば、図１０中の照明光学系１１を参照）して、該マスクパターンの像を基板（例えば、図１０中のウエハＷを参照）上に転写する露光装置であって、請求項１６乃至１９の何れか一項に記載された位置計測装置と、前記位置計測装置により計測された、前記基板上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報に基づいて前記基板の位置決めを行う位置決め手段（例えば、図１０中のウエハステージＷＳＴを参照）と、を有し、前記位置決め手段で位置決めされた前記基板上に、前記マスクパターンを転写することを特徴とする（請求項２０）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の位置計測方法によれば、第１計測工程において、フォーカス方向での複数の箇所でそれぞれ物体上に形成されたマークのマーク信号を取得し、これらマーク信号に基づいて最適フォーカス位置が存在する可能性のある第２移動範囲を決定し、次いで第２計測工程において、この決定した第２移動範囲内のフォーカス方向での複数の箇所でそれぞれマーク信号を取得して最適フォーカス位置を決定するようにしてあるので、比較的短い計測時間内で確実に最適フォーカス位置を見出すことが出来、計測精度を確保しつつ、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を向上させることが可能となる。
【００２８】
また、第２計測工程で移動先として設定された複数の箇所の中に、第１計測工程で既にマーク信号取得がなされている箇所と同一の箇所について、該第１計測工程での計測結果を利用するようにした場合には、重複してマーク信号を取得しなくても済み、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を更に向上させることが可能となる。
【００２９】
また、第２計測工程において、第２移動範囲内で前記物体を所定の等速度で連続的に移動し、該物体の連続移動中に複数の箇所でそれぞれマーク信号を取得する場合には、物体を複数の箇所毎に停止させないことから、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を更に向上させることが可能となる。
【００３０】
また、第１計測工程において、第１移動範囲内で物体を、所定の等速度よりも高速な等速度で連続的に移動し、該物体の連続移動中に複数の箇所でそれぞれマーク信号を取得する場合にも、物体を複数の箇所毎に停止させないことから、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を更に向上させることが可能となる。
【００３１】
また、第２移動範囲を、第１移動範囲よりも外側の範囲も含むようにした場合には、最適フォーカス位置を逃すことなく確実に見出すことが可能となる。
【００３２】
また、物体上にマークが複数設けられていて、該複数のマークのうち位置情報の計測対象とされる複数の被計測マークのうち、最初に計測すべき被計測マークからＮ個までの被計測マークを計測する際に、第１計測工程、決定工程を経た後に第２計測工程を実行し、それ以降の被計測マークを計測する際に、Ｎ個までの被計測マークの計測時の決定工程で決定された第２移動範囲に基づいて、第２計測工程を実行する場合には、複数のマークの全てにおいて、第１計測工程、決定工程を経た後に第２計測工程を実行しなくても済むことから、計測精度を確保しつつ、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を更に向上させることが可能となる。
【００３３】
また、マークを複数備えた複数の物体に対して、位置情報の計測処理を行うに際して、最初からＫ枚目までの物体上に形成され、位置計測の対象とされる複数の被計測マークのうち、最初に計測すべき被計測マークからＮ個までの被計測マークを計測する際には、第１計測工程、決定工程を経た後に第２計測工程を実行し、それ以降に計測すべき物体上に形成された被計測マークを計測する際には、Ｋ枚目までの物体に対する位置計測時の決定工程で決定された第２移動範囲に基づいて、第２計測工程を実行する場合にも、複数枚の各物体の複数のマークの全てにおいて第１計測工程、決定工程を経た後に第２計測工程を実行しなくても済むことから、計測精度を確保しつつ、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を更に向上させることが可能となる。
【００３４】
本発明の記載の別の位置計測方法によれば、フォーカス方向における所定移動範囲内で物体を連続的に移動し、該物体の連続移動中に複数の箇所においてマーク信号を取得するようにしてあるので、更に短い計測時間内で確実に最適フォーカス位置を見出すことが出来、計測精度を確保しつつ、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を向上させることが可能となる。
【００３５】
本発明のデバイス製造方法によれば、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の位置計測方法を用いて基板上に形成されたマークの二次元平面内での位置計測を行う工程を含むので、位置計測のスループット性が向上し、ひいてはデバイス製造のスループット性が向上する。
【００３６】
本発明の位置計測装置によれば、ステージを二次元平面と直交するフォーカス方向における第１移動範囲内における複数の箇所に順次移動させる際に、該複数の箇所それぞれにおいてセンサーから出力される複数の前記マーク信号に基づいてフォーカス方向の第１移動範囲よりも狭い第２移動範囲を決定する演算手段と、第２移動範囲内における複数の箇所にステージを順次移動させる際に、該複数の箇所それぞれにおいてセンサーから出力される複数のマーク信号に基づいて、二次元平面内におけるマークの位置情報を計測する際に設定すべきフォーカス方向における物体の最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段と、を備えるので、比較的短い計測時間内で確実に最適フォーカス位置を見出すことが出来、計測精度を確保しつつ、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を向上させることが可能となる。
【００３７】
本発明の別の位置計測装置によれば、二次元平面と直交するフォーカス方向での所定移動範囲内で物体を載置したステージを連続的に移動させるステージ制御手段と、ステージの連続移動中に複数の箇所において、センサーから出力されたマーク信号に基づいて、二次元平面内におけるマークの位置情報を計測する際に設定すべきフォーカス方向におけるステージの最適フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段と、を有するので、更に短い計測時間内で確実に最適フォーカス位置を見出すことが出来、計測精度を確保しつつ、フォーカス計測（ウエハアライメント）のスループット性を向上させることが可能となる。
【００３８】
本発明の露光装置によれば、請求項１６乃至１９の何れか一項に記載された位置計測装置を備えているので、短い計測時間内で確実に最適フォーカス位置を見出すことが出来、露光精度を確保しつつ、露光処理のスループット性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の位置計測方法、該位置計測方法を実施する位置計測装置、該位置計測方法を使用するデバイス製造方法、及び該位置計測装置を備える露光装置の実施形態について図１乃至図２０を参照して説明する。
【００４０】
まず、本発明の位置計測装置と該位置計測装置を備える露光装置の実施態様について図１０を参照して説明する。
【００４１】
本実施形態においては、露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲ上に形成されたマスクパターンとしての回路パターンを、ステップ・アンド・リピート方式またはステップ・アンド・スキャン方式により投影光学系ＰＬを介して物体または基板としてのウエハＷの各ショット領域上に順次露光転写する縮小投影型の露光装置である。図１０中、Ｘ軸及びＺ軸は紙面に並行に設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定される。
【００４２】
図１０において、照明光学系１１から射出された露光光ＥＬがほぼ均一な照度でマスクとしてのレチクルＲを照明する。レチクルＲはレチクルステージＲＳ上に保持され、該レチクルステージＲＳはベース１２上の２次元平面（ＸＹ平面）内で移動及び微小回転できるように支持されている。装置全体の動作を制御する主制御系５０が、ベース１２上の駆動系１５を介してレチクルステージＲＳの動作を制御する。主制御部５０は、レチクルステージＲＳに配置された不図示の干渉計、後述するウエハステージＷＳＴに配置された干渉計２０、ＦＩＡセンサー３０などからの信号に基づいてレチクルＲやウエハＷの位置を演算する位置演算部５１と、この位置演算部５１の演算結果に基づいてレチクルステージＲＳの駆動系１５や後述するウエハステージＷＳＴの駆動系２１に制御信号を送る制御部５２を備える。
【００４３】
レチクルＲに形成された回路パターンの像は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域上に投影される。ウエハＷには各ショット領域の周辺部にＸ軸方向の位置計測用とＹ軸方向の位置計測用（二次元計測用）のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２がそれぞれ形成される。アライメントマークＡＭ１は、例えば、図１３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に沿って比較的狭い間隔をあけて配置したＹ軸方向に延びる互いに平行な複数本の線状のマーク要素（ラインパターン）を配置することにより形成され、各マーク要素は断面矩形状の溝から形成される。また、図示しないが、アライメントマークＡＭ２についても、同様に、例えばＹ軸方向に沿って比較的狭い間隔をあけて配置したＸ軸方向に延びる互いに平行な複数本の線状のマーク要素を配置することにより形成され、各マーク要素は断面矩形状の溝から形成される。
【００４４】
ウエハＷはウエハホルダー１６を介してウエハステージＷＳＴ上に載置される。ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な面内でウエハＷを２次元的に位置決めするＸＹステージ１７、投影光学系ＰＬの光軸に平行な方向（Ｚ軸方向）にウエハＷを位置決めするＺステージ１８、及びウエハＷを微小回転させる不図示のステージにより構成される。
【００４５】
ウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ１７）上には移動鏡１９が固定され、この移動鏡１９と対向するようにレーザ干渉計２０が配置される。なお、詳細に図示していないが、移動鏡１９は、Ｘ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡により構成される。また、レーザ干渉計２０は、Ｘ軸に沿って移動鏡１９にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１９にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計により構成される。Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計により、ウエハステージＷＳＴのＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差によりウエハステージＷＳＴの回転角が計測される。
【００４６】
レーザ干渉計２０により計測されたＸ座標、Ｙ座標及び回転角の情報は主制御系５０の位置演算部５１に送られ、該主制御系５０は送られた座標をモニターしつつ制御部５２から駆動系２１を介してウエハステージＷＳＴの位置決め動作を制御する。図示していないが、レチクル側にもウエハ側と同様の干渉計システムが設けられる。
【００４７】
投影光学系ＰＬの側方には、ＦＩＡセンサー３０が配置される。このＦＩＡセンサー３０では、ブロードバンド光を発生するハロゲンランプ等の光源３１からの照明光ＩＬが、コリメータレンズ３２によって平行光に変換され、ハーフプリズム３３で反射された後、さらにミラー３４で反射されて対物レンズ３５に至り、該対物レンズ３５により集光されて、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２を照明する。照明光ＩＬがアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２を照明すると、このアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２からの反射光が対物レンズ３５を介してミラー３４に入射し、該ミラー３４よって反射されて、ハーフプリズム３３を透過してレンズ３６を介してミラー３７に入射する。ミラー３７に入射した反射光は、その光軸が折り曲げられて、Ｚ軸方向へ進み、レンズ系３８によって指標板３９上に結像される。この指標板３９には、図示しないが、アライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の位置情報を計測する際の基準となる指標マーク（図示せず）が形成されており、この指標マークは不図示の赤外光源（ＬＥＤ）からの赤外光により照明される。指標板３９は対物レンズ３５とレンズ系３８によってウエハＷと光学的に共役関係に配置される。ウエハＷのアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の反射光像と指標マークの像は、リレーレンズ系４０，４１，４２及びハーフプリズム４３を介して、受光素子であるＣＣＤカメラ４４，４５及び不図示の指標用カメラ（ＣＣＤ）の撮像面にそれぞれ結像される。すなわち、リレーレンズ系４０からの光は、その一部がハーフプリズム４３で反射されてリレーレンズ系４１を介してアライメントマークＡＭ１を撮像するＸ軸計測用ＣＣＤカメラであるＣＣＤカメラ４４の撮像面に導かれ、また他の部分がハーフプリズム４３を通過してリレーレンズ系４２を介してアライメントマークＡＭ２を撮像するＹ軸計測用ＣＣＤカメラであるＣＣＤカメラ４５の撮像面に導かれる。
【００４８】
ＣＣＤカメラ４４，４５及び指標用カメラは撮像面に結像した光学像を電気信号に変換（光電変換）し、これを画像信号（マーク信号）として主制御系５０の位置演算部５１に送る（出力する）。
【００４９】
位置演算部５１では、ＣＣＤカメラ４４，４５から出力されたマーク信号に種々の信号処理を施してアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の位置情報を演算して求め、これらアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の位置情報を制御部５２に出力する。制御部５２では、これに基づいて駆動系２１を介してウエハステージＷＳＴを駆動し、ウエハＷ上に設定されたショット領域を投影光学系ＰＬの露光位置に合わせ込む。この後、露光光ＥＬをレチクルＲに照射してレチクルＲに形成された回路パターンの像をウエハＷ上に転写して露光処理が行われる。
【００５０】
ＦＩＡセンサー３０は、本発明の位置計測装置の中核部分をなすもので、上述したようにアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２のＸＹ平面内（二次元面内）での位置計測を行う他に、この位置計測前に、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の像をＣＣＤカメラ４４，４５の撮像面（受光面）上に結像させるために（ピントを合わせるために）フォーカス計測（FIA
Focus Optimization :FFO計測）を行う。このフォーカス計測では、ウエハステージＷＳＴ（Ｚステージ１８）をＺ方向（フォーカス方向）に移動させて、このウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に照明光ＩＬを照射する一方、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２からの反射光をＣＣＤカメラ４４，４５で順次撮像して光電変換し、ＣＣＤカメラ４４，４５から出力されたマーク信号を処理することにより、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の結像位置がＣＣＤカメラ４４，４５の受光面になる、最適フォーカス位置を計測する。
【００５１】
ＣＣＤカメラ４４，４５の撮像面とウエハＷ表面位置との間のフォーカス方向におけるズレがない場合、すなわち最適フォーカス位置では、撮像面に結像されたアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の反射像はシャープな状態で、該反射像を光電変換して得たマーク信号の特徴量である、コントラストは最大となり、また該マーク信号の波形のエッジ部分での傾斜は最大（急峻）となる。一方、ＣＣＤカメラ４４，４５の撮像面とウエハＷ表面位置との間のフォーカス方向におけるズレがある場合、すなわちピントが合っていない場合では、撮像面に結像したアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の反射像はぼけた状態（反射像の輪郭がぼやけた状態）で、該反射像を光電変換して得たマーク信号のコントラストは低く（小さく）、また該マーク信号の波形のエッジ部分での傾斜は緩やかなものとなる。図１３（ｂ）はアライメントマークＡＭ１（図１３（ａ）参照）を最適フォーカス位置で撮像した際のマーク信号波形を示しており、マーク信号波形のエッジ部分での傾斜（特徴量：微分値）は最大となっている。図１４はフォーカス方向（Ｚ方向）での計測位置と特徴量（微分値）との関係を示すグラフである。このグラフによれば、計測位置Ｚ３で特徴量が最大となり、この計測位置Ｚ３に隣接する計測位置Ｚ２，Ｚ３で特徴量が中程度の大きさとなり、計測位置Ｚ３から離れた計測位置Ｚ１，Ｚ５で特徴量が小さくなり、計測位置Ｚ３から離れるにしたがって特徴量が小さくなっていることが分かる。したがって、特徴量が最大となるＺ方向の位置（計測位置Ｚ３）を求めることにより、最適フォーカス位置を求めることが出来る。
【００５２】
主制御系５０では、ウエハＷの表面位置と、マーク信号から抽出した特徴量である、コントラスト情報や傾斜情報などに基づいて求められた最適フォーカス位置との間のズレ量を検出し、このズレ量が零になるように（最適フォーカス状態となるように）制御部５２から駆動部２１に制御信号を送る。駆動部２１は、制御部５２からの制御信号によりＺステージ１８をＺ軸方向に駆動して最適フォーカス状態にする。すなわち、主制御系５０では、ＦＩＡセンサー３０のフォーカス計測の結果に基づいて駆動系２１を介してＺステージ１８をＺ方向に移動させて、ＦＩＡセンサー３０の合焦操作を行う。
【００５３】
次に図１乃至図９を参照してフォーカス計測（ＦＦＯ：最適フォーカス位置を求める本発明の位置計測方法）の実施態様について説明する。
【００５４】
図１は本発明の位置計測方法（フォーカス計測）の第１の実施態様を示している。この第１実施態様では、Ｚステージ１８を、フォーカス方向における第１移動範囲（ラフ計測範囲）内で、複数の計測箇所に移動・停止（ステップ移動）させて、各計測箇所でアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の撮像信号を取得するラフ計測を行い、このラフ計測結果から第１移動範囲よりも狭い第２移動範囲（ファイン計測範囲）を決定し（絞り込み）、この絞り込んだ第２移動範囲内において、Ｚステージ１８を、ラフ計測時よりも短い間隔の複数の計測箇所に移動・停止（ステップ移動）させて、各計測箇所でアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２の撮像信号を取得するファイン計測を行い、このファイン計測により最適フォーカス位置を計測する。
【００５５】
図１に示すように、先ず、ステップＳ１００で図示しないウエハローダを介してウエハＷをウエハステージＷＳＴのウエハホルダ１６上に載置する。
【００５６】
次いで、ステップＳ１０１ではアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２をＦＩＡセンサー３０の視野の略中心に位置させる。これには、例えば、ウエハサーチの結果に基づいて主制御系５０から駆動系２１に制御信号を送り、ＸＹステージ１７を駆動するか、或いは、照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に照射する一方、ＣＣＤカメラ４４，４５の視野内にアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の反射像が入った時点でアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の位置を計測し、アライメントマークＡＭ１、ＡＭ２がＣＣＤカメラ４４，４５の視野内のほぼ中心に正確に位置するように、主制御系５０から駆動系２１に制御信号を送り、ＸＹステージ１７を駆動する、位置決め操作を繰り返す。
【００５７】
次いで、ステップＳ１０２でラフ計測を開始する。このラフ計測では、フォーカス方向における第１移動範囲内で、照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に照射する一方、Ｚステージ１８を複数の計測箇所に移動させては停止する操作を繰り返し、この移動・停止の毎にＦＩＡセンサー３０のＣＣＤ４４，４５の受光面でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２からの反射光を受光する。すなわち、Ｚステージ１８を第１移動範囲内で複数の計測箇所に移動させては一旦停止する操作を繰り返し、各計測箇所でのＺステージ１８の停止状態下でアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２からの反射光を受光する。この反射光はＣＣＤカメラ４４，４５で光電変換されてマーク信号として位置演算部５１に送られ、該位置演算部５１で演算処理が施され、各マーク信号からコントラスト或いはマーク信号波形のエッジ部分の傾斜などの特徴量が抽出される。このラフ計測では、第１移動範囲（ラフ計測範囲）の長さは、例えば、Ｚステージ１８の移動・停止間隔（各計測箇所間の間隔）を５μｍに設定し、計測箇所の数を４箇所に設定する場合にあっては、略２０μｍになる。
【００５８】
次いで、ステップＳ１０３でフォーカス方向における第１移動範囲全体でラフ計測が完了したか否かを判断する。完了していない場合にはステップＳ１０２に戻りラフ計測を続行する。完了した場合にはステップＳ１０４に移行する。
【００５９】
ステップＳ１０４ではラフ計測結果に基づいてファイン計測範囲である第２移動範囲を決定する（絞り込む）。この第２移動範囲の絞り込みでは、例えば、ラフ計測時において各計測箇所で取得したマーク信号の処理に成功したか否か（失敗）でファイン計測時の計測箇所を選択して第２移動範囲を絞り込む。マーク信号の処理に成功したとは、例えば、マーク信号から識別可能な程度の大きさの特徴量が抽出できた場合である。換言すると、デフォーカス量が小さく、抽出した特徴量が所定のレベルに達している場合である。これとは逆に、デフォーカス量が大きすぎて、抽出した特徴量のレベルが余りにも低くい場合には、この特徴量がノイズ中に埋もれてしまうので、マーク信号の処理に失敗したことになる。ラフ計測でマーク信号の処理に失敗した計測箇所を除くことにより、信号処理に失敗した際のエラー処理のための時間を節約して、最適フォーカス位置が存在する確率の高い第２移動範囲（ファイン計測範囲）を絞り込む。
【００６０】
図１１はステップＳ１０４での第２移動範囲（ファイン計測範囲）の決定（絞り込み）の具体的な内容を示している。例えば、ラフ計測箇所の４箇所（図１１中のｍ３，ｍ８，ｍ１３，ｍ１８参照）のうち、２箇所（図１１中のｍ３，ｍ８）についてマーク信号の処理に失敗し、他の２箇所（図１１中のｍ１３，ｍ１８）で成功した場合において、ラフ計測箇所と一致する計測箇所について、このマーク信号の処理に失敗した２箇所（ｍ３，ｍ８）についてはスキップし、成功した２箇所（ｍ１３，ｍ１８）の計測箇所を採用して第２移動範囲を絞り込む方法（一致する計測箇所を絞り込む方法）と、最外のラフ計測箇所（図１１中のｍ３，ｍ１８）よりも外側の計測箇所（図１１中のｍ１，ｍ２，ｍ１９，ｍ２０）について、直ぐ内側のラフ計測箇所（ｍ３，ｍ１８）でマーク信号の処理に成功していれば計測箇所として採用する一方、失敗していればスキップして第２移動範囲を絞り込む方法（外側の計測箇所を絞り込む方法）と、両側をラフ計測箇所に挟まれた計測箇所（図１１中のｍ４〜ｍ７とｍ９〜ｍ１２とｍ１４〜ｍ１７）について、両側のラフ計測箇所のうち、少なくとも一方で成功した場合に両側のラフ計測箇所に挟まれた計測箇所を採用し、両側のラフ計測箇所で失敗した場合（ｍ３とｍ８が×なので、この場合はｍ４〜ｍ７がスキップされる）にスキップして絞り込む方法（間の計測箇所を絞り込む方法）との３つの方法を示している。これら３つの方法の何れかの方法又は組み合わせを採用して第２移動範囲を決定すること（絞り込むこと）が出来る。なお、後述する、図２の、第１の実施態様の変形例で説明するが、外側の計測箇所に絞り込む方法や、間の計測箇所に絞り込む方法において、ラフ計測時と一致する計測箇所についてはスキップし、ラフ計測時の計測結果を利用することでフォーカス計測時間の短縮を図ることが可能となる。
【００６１】
次いで、ステップＳ１０５でファイン計測を開始する。このファイン計測では、照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に照明する一方、ステップＳ１０４で絞り込んだ第２移動範囲内（ファイン計測範囲内）において、Ｚステージ１８をラフ計測時での計測箇所間の間隔よりも狭い間隔（例えば１μｍ）の複数の計測箇所にそれぞれ移動させては停止する操作を繰り返し、ステップＳ１０２でのラフ計測の場合と同様に、この移動・停止の毎にＺステージ１８の停止状態下でＦＩＡセンサー３０のＣＣＤ４４，４５の受光面でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２からの反射光を受光する。この反射光はＣＣＤカメラ４４，４５で光電変換されてマーク信号として位置演算部５１に送られ、該位置演算部５１で演算処理が施され、各マーク信号からコントラスト或いはマーク信号波形のエッジ部分の傾斜などの特徴量が抽出される。抽出された特徴量はその都度以前に抽出した特徴量と比較され、大きい方の特徴量をメモリに残す操作を繰り返して、最適フォーカス位置を探す。
【００６２】
ステップＳ１０６ではステップＳ１０５で最適フォーカス位置が得られたか否かを判断し、得られない場合にはステップＳ１０５を続行し、得られた場合にはステップＳ１０７に移行する。
【００６３】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０５でのファイン計測の結果に基づいて、制御部５２から駆動系２１に制御信号を送り、該駆動系２１によりＺステージ１８（ウエハＷの被露光表面）を最適フォーカス位置に移動させ、ＦＩＡセンサー３０の合焦動作を行う。
【００６４】
このようにして最適フォーカス位置を計測し、この最適フォーカス位置にＺステージ１８を位置させたら、ステップＳ１０８でアライメントマークＡＭ１、ＡＭ２のＸＹ平面内の位置を計測し（例えばＥＧＡ計測し）、この計測結果に基づいてウエハアライメントを実行し、この後、ステップＳ１０９でレチクルＲに描かれた回路パターンをウエハＷの所定のショット領域に露光転写する、露光処理を実行する。
【００６５】
上記第１の実施態様によれば、先ずラフ計測を行って最適フォーカス位置が存在する確率の高い範囲を見出して第２移動範囲を決定し（絞り込み）、この絞り込まれた第２移動範囲内でＺステージ１８を移動・停止するファイン計測を実行し、最適フォーカス位置を探すので、フォーカス計測の時間の短縮を図ることができる。
【００６６】
図２は上述した第１の実施態様の変形例を示しており、ラフ計測で既に計測した箇所についてはこのラフ計測の結果を利用し、この箇所でのファイン計測をスキップすることにより、スループット性を向上させている。
【００６７】
ステップＳ１０４Ａで、絞り込まれた第２移動範囲内の計測箇所中にラフ計測時の計測箇所と同じ計測箇所が存在するか否かを判断する。存在する場合には、ステップＳ１０４Ｂに移行し、存在しない場合には上述した図１のステップＳ１０５に移行する。
【００６８】
ステップＳ１０４Ｂでは、ラフ計測箇所と同じ計測箇所については、スキップし、ラフ計測時の計測結果を利用するように設定する。
【００６９】
ステップＳ１０５Ａでは、ステップＳ１０４で絞り込んだ第２移動範囲内で且つステップＳ１０４Ｂで削除された計測箇所をスキップして、ステップＳ１０５の場合と同様に、Ｚステージ１８を、ラフ計測時での計測箇所間の間隔よりも狭い間隔（例えば１μｍ）の複数の計測箇所にそれぞれ移動させては停止する操作を繰り返し、この移動・停止の毎にＺステージ１８の停止状態下でＦＩＡセンサー３０のＣＣＤ４４，４５の受光面でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２からの反射光を受光し、この反射光を光電変換してマーク信号として位置演算部５１に送り、該位置演算部５１で演算処理を施し、各マーク信号からコントラスト或いはマーク信号波形のエッジ部分の傾斜などの特徴量を抽出する。そして、図１に示すステップＳ１０６に移行し、図１に示す、第１の実施態様と同じ操作を行う。なお、このステップＳ１０６では、スキップした計測箇所での計測結果（ラフ計測時での計測結果）を、ステップＳ１０５Ａでの計測結果と共に最適フォーカス位置の計測に利用する。
【００７０】
例えば、図１２では、ラフ計測時での計測箇所の間隔を５μｍ、計測範囲を±１０μｍ（−１０μｍ〜＋１０μｍ）、ファイン計測時の計測箇所の間隔を１μｍに設定した場合において、どの程度計測回数を減らすことが出来るかを示している。これによれば、ラフ計測では計測箇所の間隔５μｍで５つの計測箇所で計測を実行し、このラフ計測の計測結果に基づいて絞り込まれた第２移動範囲内において、計測箇所の間隔１μｍで１２の計測箇所（ラフ計測の計測箇所と一致する２つの計測箇所を除く）で計測を実行することにより、計測回数は１７回となり（ラフ計測：５回、ファイン計測：１２回で、合計：１７回）、これまでの計測候補箇所の全て（２１箇所）で計測を実行していたものに比して、計測回数（２１回−１７回＝４回）を減らすことが出来るので、フォーカス計測ひいてはアライメント計測のスループット性を向上させることが出来る。
【００７１】
図３は本発明の位置計測方法の第２の実施態様を示している。この第２実施態様では、Ｚステージ１８を複数の計測箇所に移動させる毎に停止させる、上述した第１実施態様（ステップ方式）とは異なり、照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に照明する一方、Ｚステージ１８を第１移動範囲内でフォーカス方向に比較的速い等速度で連続的移動（スキャン移動）させ、この移動中において複数の計測箇所でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２の撮像信号を取得するラフ計測を行い、このラフ計測結果から第２移動範囲を決定し（絞り込み）、この絞り込んだ第２移動範囲内において、ラフ計測よりも遅い等速度でＺステージ１８を連続的移動（スキャン移動）させ、この移動中において複数の計測箇所でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２の撮像信号を取得するファイン計測により最適フォーカス位置を計測する。
【００７２】
図３に示すように、ステップＳ２００，Ｓ２０１の内容は上述した図１中のステップＳ１００，１０１と同じなので、その説明を省略する。
【００７３】
ステップＳ２０２ではＺステージ１８を移動させながらこの移動中に複数の計測箇所でフォーカス計測するラフ計測を開始する。このラフ計測では、上述した図１のステップＳ１０２と異なり、Ｚステージ１８をフォーカス方向の第１移動範囲内において後述するステップＳ２０５よりも速い等速度で連続的に移動させ、この移動中に照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に連続的に照射する一方、例えばＺステージ１８の移動と連動して動作するシャッター等を使用して、複数の計測箇所でＦＩＡセンサー３０のＣＣＤ４４，４５の受光面でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２からの反射光を受光し、この反射光を光電変換してマーク信号として位置演算部５１に送り、該位置演算部５１で演算処理を施し、各マーク信号からコントラスト或いはマーク信号波形のエッジ部分の傾斜などの特徴量を抽出する。
【００７４】
次いで、ステップＳ２０３で第１移動範囲全体においてラフ計測が完了したか否かが判断され、完了していない場合にはステップＳ２０２でラフ計測が続行され、完了した場合にはステップＳ２０４に移行する。
【００７５】
ステップＳ２０４ではステップＳ２０２のラフ計測結果から第２移動範囲を決定する（絞り込む）。例えば、Ｚステージ１８の第１移動範囲（スキャン範囲）の両端において、ラフ計測結果から有効なデータが期待できない領域や、マーク信号から識別可能な程度の大きさの特徴量が抽出できない領域等を除くことにより第２移動範囲を絞り込む。
【００７６】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で絞り込まれた第２移動範囲内において、ステップＳ２０２のラフ計測の場合よりも遅い速度でＺステージ１８を連続的に移動させながら複数の計測箇所でフォーカス計測するファイン計測を開始する。すなわち、ラフ計測の場合と同様に、例えばＺステージ１８の移動と連動して動作するシャッター等を使用して、複数の計測箇所でＦＩＡセンサー３０のＣＣＤ４４，４５の受光面でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２からの反射光を受光し、この反射光を光電変換してマーク信号として位置演算部５１に送り、該位置演算部５１で演算処理を施し、各マーク信号からコントラスト或いはマーク信号波形のエッジ部分の傾斜などの特徴量を抽出する。
【００７７】
ステップＳ２０６では上述したファイン計測で最適フォーカス位置が得られたか否かが判断され、得られない場合にはステップＳ２０５でファイン計測が続行され、得られた場合にはステップＳ２０７に移行する。
【００７８】
ステップＳ２０７ではステップＳ２０５でのファイン計測の結果により得られた最適フォーカス位置にＺステージ１８をフォーカス方向に移動させてＦＩＡセンサー３０の合焦動作を行う。
【００７９】
ステップＳ２０８でウエハアライメントを実行し、次いでステップＳ２０９で露光処理するが、これらは上述した第１実施態様の場合と同様なので、その説明を省略する。
【００８０】
この第２実施態様では、第１実施態様とは異なり、Ｚステージ１８の移動中にマーク信号を採取（スキャン方式でマーク信号を採取）するため、採取されたマーク信号にぶれが生じるので、Ｚステージ１８の移動速度や計測時間などは以下に説明するように設定する必要がある。
【００８１】
図１５は上述した第２実施態様でのラフ計測、ファイン計測時におけるＺステージ１８の位置の時間的変化のグラフを示しており、Ｚステージ１８は等速運動をしているので、Ｚステージ１８の位置は時間に正比例し、グラフは直線となる。しかし、計測箇所における計測中（計測時間Δｔ）中でもＺステージ１８はΔＺだけ移動するので、得られるＦＩＡセンサー３０のマーク信号はその分だけぶれることになる。このぶれが大きすぎると、フォーカス計測に使用する特徴量（コントラスト、エッジ部分の傾斜量）の計算に誤差が生じて、計測自体が出来なくなるおそれがある。例えば、ΔＺの区間から得られた信号をその区間の中央（Ｚｃ：図１６参照）で得られた信号と見做して信号処理を行うが、その結果が区間の中央（Ｚｃ）におけるぶれのない信号から得られる値とは一致しない。例えば、特徴量とＺステージ１８の位置との関係を表す図１６に示すように、ぶれた信号から得られた特徴量の値はＣ′であるが、これをΔＺの区間の中央Ｚｃから得られたものとしてプロットした場合（図１６中の■参照）、点線で示された真の特徴量のグラフと一致しない（誤差が生じる）。図１６から理解されるように、この誤差はΔＺが小さいほど小さくなることが期待できるので、ΔＺをある値以下、例えば１μｍ以下に抑えることが望ましい。これからＺステージ１８の速度の上限を定めることが出来る。例えば、計測時間Δｔが１／６０ｓｅｃで、ΔＺを１μｍ以下に抑える場合には、Ｚステージ１８の移動速度の上限は６０μｍ／ｓｅｃとなる。また、Ｚステージ１８の移動中に連続的にＮ回の計測を行った場合、全計測時間Ｔｍは、図１７に示すようにＴｍ＝Δｔ×Ｎとなる。また、フォーカス方向（Ｚ方向）の計測範囲Ｚｍは、各ΔＺの中央をその区間のＺの代表値とした場合、Ｚｍ＝ΔＺ×（Ｎ−１）となる。計測範囲Ｚｍには最適フォーカス位置を内部に含まなければいけないので、ある範囲以上確保する必要がある。ここから計測回数Ｎあるいは計測時間Ｔｍの下限値が定まる。例えば、ΔＺが１μｍで、Δｔが１／６０ｓｅｃで、Ｚｍとして±１０μｍ（−１０μｍ〜＋１０μｍ）の範囲で計測する場合には、Ｎが２１点であるから、計測時間Ｔｍは３５０ｍｓｅｃとなる。
【００８２】
さらなる高速化のためにはＺステージ１８の移動速度を速くしなければならないが、計測精度の維持のためには各計測時間中のＺステージ１８の移動量ΔＺを所定値以下に抑えなければならず、このような制約の下で高速化を図るには、より計測時間の短いセンサーを使用する方法と、センサー以外の手段で実質的に計測時間を短縮する方法との２つの方法が考えられる。前者の方法では、例えば、図１８に示すように、ＦＩＡセンサー３０の１回当たりの計測時間をΔｔ′とし、このΔｔ′が上述した計測時間Δｔ（１／６０ｓｅｃ）の半分の１／１２０ｓｅｃであれば、全計測時間Ｔｍ′も上述した計測時間Ｔｍ（３５０ｍｓｅｃ）の半分の１７５ｍｓｅｃに抑えることが出来る。この場合、通常の計測に使用するセンサーとは別のセンサーを使用してもよいし、計測時間を変更することができるタイプのセンサーを使用してもよい。また、後者の方法では、光源３１として間欠点灯可能なストロボタイプのものを使用する。すなわち、上述したラフ計測やファイン計測では、照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に連続的に照射し、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２からの反射光をシャッターなどで間欠的に受光しているが、後者の方法ではアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を間欠的に照明する一方、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２からの反射光を、シャッターなどを介さずに受光する。例えば、図１９に示すように、照明を計測信号と同期させ、かつ点灯時間をΔｔ″に限定することで、１回当たりの計測時間Δｔに対してＺステージ１８の移動量をΔＺ″に抑えることが出来る。各マーク信号の特徴量計算により制約されるＺステージ１８の移動量はΔＺ″について考えればよいので、Ｚステージ１８の移動速度を速くすることが出来る。例えば、計測範囲Ｚｍ′として±１０μｍ（−１０μｍ〜＋１０μｍ）の範囲を確保する場合について考えると、例えばΔＺ″を２μｍとし、また照明の間欠点灯による実効計測時間Δｔ″をΔｔの半分の１／１２０ｓｅｃとすれば、Ｚステージ１８の移動速度を２倍に上げてもΔＺ″が特徴量計算の制限１μｍを満たし、したがって全計測時間は前者の方法と同様に１７５ｍｓｅｃに抑えられる。上述した高速化を図る２つの方法は、ラフ計測の場合のみならずファイン計測にも適用することが出来る。
【００８３】
図４及び図５は本発明の位置計測方法の第３実施態様を示している。この第３実施態様では、ウエハＷ上の複数のショット領域のうち、最初のショット領域に関連して配置されたアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２のフォーカス計測からＮ個目のショット領域に関連して配置されたアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２までのフォーカス計測については、ラフ計測により第２移動範囲（ファイン計測範囲）を決定し（絞り込み）、この第２移動範囲内でファイン計測を実行してフォーカス計測を行うが、Ｎ個目以降のショット領域に関連して配置されたアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２のフォーカス計測については、Ｎ個目までの計測結果を利用して新たに第２移動範囲（ファイン計測範囲）を決定し、この決定した第２移動範囲でファイン計測を行うようにして、フォーカス計測のスループット性を向上させる。
【００８４】
なお、第３実施態様のラフ計測やファイン計測では、第１実施態様のように、Ｚステージ１８を各計測箇所に移動させた後、停止させてマーク信号を採取する方法（ステップ方式）と、第２実施態様のようにＺステージ１８を連続的に移動させ、この移動中に複数の計測箇所でマーク信号を採取する方法（スキャン方式）のいずれか一方の方法を採用するが、その双方の方法を採用してもよい。
【００８５】
図４に示すように、ステップＳ３０１を除き、ステップＳ３００乃至ステップＳ３０６までの内容は上述した図１中のステップＳ１００乃至ステップＳ１０９と略同じなので、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
ステップＳ３００ではウエハＷをウエハステージＷＳＴ上にロードし、ステップＳ３０１では計測対象となる最初のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を選択し、これをカウントする。そして、ステップＳ３０２では、選択したアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２がＦＩＡセンサー３０のＣＣＤカメラ４４，４５の視野中心となるようにウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ１７）を移動させる。ステップＳ３０３でラフ計測を行い、ステップＳ３０４で第２移動範囲を絞り込み、ステップＳ３０５でファイン計測行い、ステップＳ３０６でステップＳ３０５でのファイン計測結果から最適フォーカス位置を求め、ウエハアライメントを実行して露光処理を行う。
【００８７】
ステップＳ３０７では次のショット領域で計測対象となるアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を選択してカウントし、ステップＳ３０８ではステップＳ３０２と同様に選択したアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２がＦＩＡセンサー３０のＣＣＤカメラ４４，４５の視野中心となるようにウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ１７）を移動させる。
【００８８】
ステップＳ３０９では、これまで選択したアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の総数をカウントする。そして、ステップＳ３１０ではステップＳ３０９でカウントした数がＮ個目以上か否かを判断する。Ｎ個目にならない場合にはステップＳ３０３に戻り、このステップＳ３０３からステップＳ３１０の内容を繰り返す。Ｎ個目以上の場合にはステップＳ３１１（図５参照）に移行する。
【００８９】
ステップＳ３１１では、図５に示すように、Ｎ個目までのラフ計測結果に基づいてファイン計測のための新たな第２移動範囲を演算により決定する。すなわち、１個からＮ個までの各ラフ計測結果に基づいて求められた複数の移動範囲を平均演算して第２移動範囲を決定する。
【００９０】
ステップＳ３１２ではステップＳ３１１で決定された第２移動範囲内でＺステージ１８を移動させてファイン計測を実行し、ステップＳ３１３ではファイン計測の結果から最適フォーカス位置を求め、次いでウエハアライメントを実行して露光処理を行う。
【００９１】
ステップＳ３１４では露光処理を続行するか否かが判断され、続行しない場合にはフォーカス計測が終了し、続行する場合にはステップＳ３１５に移行する。
【００９２】
ステップＳ３１５ではステップＳ３０７と同様に次のショット領域で計測対象となるアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を選択してカウントし、ステップＳ３１６では、ステップＳ３０８、ステップＳ３０２と同様に選択したアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２がＦＩＡセンサー３０のＣＣＤカメラ４４，４５の視野中心となるようにウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ１７）を移動させる。そして、ステップＳ３１１に戻り、ステップＳ３１２乃至ステップＳ３１６を繰り返す。
【００９３】
図６乃至図８は本発明の位置計測方法の第４実施態様を示している。この第４実施態様では、最初（１枚目）からＫ枚目までの各ウエハＷについては、第３実施態様と同様に、複数のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２のうち、計測対象とされる最初に計測すべきアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２（１個目アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２）のフォーカス計測からＮ個目までのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２のフォーカス計測について、ラフ計測により第２移動範囲を決定し、この第２移動範囲内でファイン計測を実行してフォーカス計測を行い、Ｎ個目以降のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２のフォーカス計測については、第２移動範囲内でファイン計測を行い、そしてＫ枚目以降のウエハＷについては、Ｋ枚目までの計測結果を利用して新たに第２計測範囲を決定し、この新たに決定した第２移動範囲でファイン計測を行うようにして、フォーカス計測のスループット性を向上させる。
【００９４】
すなわち、第４実施態様では、最初（１枚目）からＫ枚目までの各ウエハＷについては第３実施態様を適用し、Ｋ枚目以降のウエハについては、Ｋ枚目までのラフ計測の計測結果を平均演算して新たな第２移動範囲を演算して求め、ファイン計測を行うようにしている。
【００９５】
なお、第４実施態様においても、第３実施態様と同様にラフ計測やファイン計測では、Ｚステージ１８を各計測箇所に移動させた後、停止させてマーク信号を採取する方法と、Ｚステージ１８を連続的に移動させ、この移動中にマーク信号を採取する方法のいずれか一方の方法を採用するが、その双方の方法を採用してもよい。
【００９６】
図６乃至図８に示すように、ステップＳ４００乃至ステップＳ４１３（図６、図７参照）までの内容は第３実施態様のステップＳ３００乃至ステップＳ３１３（図４、図５参照）までの内容と同じなのでその説明を省略する。
【００９７】
ステップＳ４１４（図７参照）ではウエハＷ上の全てのショット領域について露光処理をしたか否かが判断され、処理していない場合にはステップＳ４１１に戻り、ステップＳ４１１からステップＳ４１４を繰り返し、また処理した場合には露光処理済みのウエハＷをウエハステージＷＳＴからアンロードしてステップＳ４１５に移行する。
【００９８】
ステップＳ４１５では新たなウエハＷについて露光処理するためにステップＳ４００に移行し、これまで処理したウエハＷの枚数をカウントする。
【００９９】
ステップＳ４１６ではステップＳ４０１からステップＳ４１５までの内容を実行し、ステップ４１７ではウエハＷの処理枚数がＫ枚以上に達したか否かを判断し、Ｋ枚に達していない場合にはステップＳ４１５に戻り、Ｋ枚に達した場合にはステップＳ４１８（図８参照）に移行する。
【０１００】
ステップＳ４１８ではＫ枚目までのラフ計測結果に基づいて求めた第２移動範囲から、それらを平均演算して新たな第２移動範囲を求める。
【０１０１】
ステップ４１９ではステップＳ４１８で求めた新たな第２移動範囲内においてＺステージ１８を移動させてファイン計測を実行し、ステップＳ４２０ではファイン計測結果から最適フォーカス位置を求め、ウエハアライメントを実行して露光処理を行う。
【０１０２】
ステップＳ４２１乃至ステップＳ４２３までの内容は、第３実施形態のステップＳ３１４乃至ステップＳ３１６（図５参照）までの内容と同じなので、その説明を省略する。
【０１０３】
図９は本発明の位置計測方法の第５実施態様を示している。この第５実施態様では、Ｚステージ１８をフォーカス方向（Ｚ方向）の移動範囲内において連続的に移動させつつ、この移動中に複数の箇所でマーク信号を採取する点で上述した第２実施形態と同じであるが、ラフ計測で第２移動範囲を決定して（絞り込んでおいて）からファイン計測で最適フォーカス位置を求めるのではなく、フォーカス方向（Ｚ方向）の移動範囲内において、単にＺステージ１８の移動中に複数の計測箇所でマーク信号を順次採取して最適フォーカス位置を求めるようにしており、信号処理の負担を大幅に軽減してフォーカス計測のスループット性を向上させている。
【０１０４】
図９中、ステップＳ５００及びステップＳ５０１の内容は第２実施形態のステップＳ２００，Ｓ２０１（図３参照）と同じなので、その説明を省略する。
【０１０５】
ステップＳ５０２ではＺステージ１８を移動させながらフォーカス計測するスキャン（走査）計測を開始する。このスキャン計測では、第２実施態様（図３参照）のステップＳ２０２におけるラフ計測やステップＳ２０５におけるファイン計測と同様にＺステージ１８をフォーカス方向の移動範囲内において等速度で移動させつつ、照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に連続的に照射する一方、この移動中に複数の計測箇所においてＦＩＡセンサー３０のＣＣＤ４４，４５の受光面でアライメントマークＡＭ１又はＡＭ２からの反射光を受光し、この反射光を断続的に光電変換してマーク信号として位置演算部５１に送り、該位置演算部５１で演算処理を施し、各マーク信号からコントラスト或いはマーク信号波形のエッジ部分の傾斜などの特徴量を抽出する。
【０１０６】
ステップＳ５０３では上述したスキャン計測で最適フォーカス位置が得られたか否かが判断され、得られない場合にはステップＳ５０２でスキャン計測が続行され、得られた場合にはステップＳ５０４に移行する。
【０１０７】
ステップＳ５０４ではステップＳ５０２でのスキャン計測の結果により得られた最適フォーカス位置にＺステージ１８をフォーカス方向に移動させてＦＩＡセンサー３０の合焦動作を行い、ステップＳ５０５ではウエハアライメントを実行し、ステップＳ５０６では露光処理するが、これらは第２実施態様等の場合と同様なので、その説明を省略する。
【０１０８】
なお、ステップＳ５０２において、照明光ＩＬをアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２に連続的に照射するのではなく、断続的（間欠的）に照射（フラッシュ発光）させるようにしてもよい。
【０１０９】
また、Ｚステージ１８の移動速度や計測時間については、第２実施態様において図１５乃至図１９を参照して説明したのと同様にして設定する必要がある。
【０１１０】
図２０は本発明のデバイス製造方法の実施態様を示している。この実施態様では、図１乃至図９に示す何れかの位置計測方法によりフォーカス計測を実行してＦＩＡセンサー３０の合焦動作を行ってから、ＦＩＡセンサー３０によりウエハアライメントを行ってウエハＷ上の各ショット領域の位置決めし、位置決めされた各ショット領域にデバイスパターンを露光転写するので、スループット性に優れ、高精度の露光が行える。
【０１１１】
ステップＳ６００では電子デバイスの回路設計等のデバイスの機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。ステップＳ６０１では設計した回路パターンを形成したレチクルＲを製作する。ステップＳ６０２ではシリコン等の材料を用いてウエハ（シリコン基板）Ｗを製造する。
【０１１２】
ステップＳ６０３では、ステップＳ６０１で製作したレチクルＲとステップＳ６０２で製造したウエハＷを使用し、リソグラフィ技術等によりウエハＷ上に回路等を形成する、ウエハ処理を行う。このウエハ処理では、ウエハアライメントを行い、ウエハＷ上の各ショット領域の位置決めを行う前に、ＦＩＡセンサー３０の合焦動作を行うが、これは本発明の位置計測方法の実施態様（図１乃至図９）に示す何れかの方法によるフォーカス計測によって実行される。次いで、ウエハアライメントなどを行い、ウエハＷ上の各ショット領域を位置決めし、レチクルＲに形成された回路パターンを位置決めされた各ショット領域に順次露光転写する。露光が終了したら、ウエハＷをウエハステージＷＳＴからアンロードし、現像、エッチング、洗浄工程などの処理を繰り返して、ウエハＷ上に回路などを形成する。
【０１１３】
ステップＳ６０４ではデバイス組立を行う。このデバイス組立では、回路などが形成されたウエハＷをダイシングして個々のチップに分割し、各チップをリードフレームやパッケージに装着して電極を接続するボンディングを行い、樹脂封止等のパッケージング処理を行う。
【０１１４】
ステップＳ６０５では検査を行う。この検査では組み立てたデバイスの動作確認テストや耐久性テストなどを行い、合格品を出荷する。
【０１１５】
以上、本発明の複数の実施態様について図面１乃至図２０を説明したが、本発明はこれら実施態様に示すものに限定されるものではない。
【０１１６】
例えば、ラフ計測とファイン計測の双方において、図１に示す実施態様では、Ｚステージ１８を各計測箇所に移動させた後、該各計測箇所で一旦停止させてマーク信号の採取し、フォーカス計測を行う場合を示し、図３に示す実施態様では、Ｚステージ１８を連続的に移動させつつ、この移動中に各計測箇所でマーク信号を採取し、フォーカス計測を行う場合を示したが、第２移動範囲を決定するラフ計測においては、比較的計測時間が短くて済む、Ｚステージ１８の移動中にマーク信号を採取する方法を採用し、最適フォーカス位置を求めるために計測精度が要求されるファイン計測においては、Ｚステージ１８を各計測箇所に移動させた後、該各計測箇所で停止させてマーク信号を採取するようにしてもよい。この場合、計測時間の短縮化を図りながら計測精度を向上させて確実に最適フォーカス位置を求めることが可能となる。
【０１１７】
また、マーク信号から抽出する特徴量として、マーク信号のコントラストや、マーク信号波形のエッジ部分での傾斜を使用した場合を示したが、これらに限定されるものではなく、例えばマーク信号の振幅の大きさ等を特徴量として抽出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の位置計測方法の第１実施態様を示すフローチャートである。
【図２】本発明の位置計測方法の第１実施態様の変形例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の位置計測方法の第２実施態様を示すフローチャートである。
【図４】本発明の位置計測方法の第３実施態様を示すフローチャートである。
【図５】本発明の位置計測方法の第３実施態様を示すフローチャートである。
【図６】本発明の位置計測方法の第４実施態様を示すフローチャートである。
【図７】本発明の位置計測方法の第４実施態様を示すフローチャートである。
【図８】本発明の位置計測方法の第４実施態様を示すフローチャートである。
【図９】本発明の位置計測方法の第５実施態様を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の位置計測装置を備えた本発明の露光装置の実施態様を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の位置計測方法における第２移動範囲を決定する方法の説明図である。
【図１２】本発明の位置計測方法における第２移動範囲の決定内容の一例を示す説明図である。
【図１３】（ａ）アライメントマークの平面図、（ｂ）アライメントマークのマーク信号波形図である。
【図１４】特徴量とフォーカス位置との関係を示すグラフである。
【図１５】ステージの位置（移動量）と計測時間との関係を示すグラフである。
【図１６】特徴量とステージの位置（移動量）との関係を示すグラフである。
【図１７】計測範囲（Ｚステージの移動範囲）と計測時間との関係を示すグラフである。
【図１８】計測範囲（Ｚステージの移動範囲）と計測時間との関係を示すグラフである。
【図１９】計測範囲（Ｚステージの移動範囲）と計測時間との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明のデバイス製造方法の実施態様を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１０      露光装置
１７      ＸＹステージ
１８      Ｚステージ
３０      ＦＩＡセンサー
４３      ＣＣＤカメラ（受光素子）
４４      ＣＣＤカメラ（受光素子）
５０      主制御系
５１      位置演算部
５２      制御部
ＡＭ１    アライメントマーク
ＡＭ２    アライメントマーク
Ｒ        レチクル
Ｗ        ウエハ
【図１】
2006242722.tif 000003
【図２】
2006242722.tif 000004
【図３】
2006242722.tif 000005
【図４】
2006242722.tif 000006
【図５】
2006242722.tif 000007
【図６】
2006242722.tif 000008
【図７】
2006242722.tif 000009
【図８】
2006242722.tif 000010
【図９】
2006242722.tif 000011
【図１０】
2006242722.tif 000012
【図１１】
2006242722.tif 000013
【図１２】
2006242722.tif 000014
【図１３】
2006242722.tif 000015
【図１４】
2006242722.tif 000016
【図１５】
2006242722.tif 000017
【図１６】
2006242722.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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