(57)【要約】  【課題】アライメント処理開始時の待機時間やスループット悪化要因を除外することにより、迅速に位置決め処理を行なうことのできる位置決め装置を提供する。  【解決手段】物体が載置されるステージの位置を検出するステージ位置検出手段（４００）と、前記物体の所定位置に形成されたパターンを検出して当該物体の位置決めを行なう位置決め処理手段（２００）とを有する位置決め装置であって、前記位置決め処理手段は、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報に直接基づいて検出し、当該検出結果に基づいて前記位置決め処理を行なう。位置決め処理手段が物体に形成されたパターンが位置決め処理手段により検出可能な状態となったこと、すなわち位置決め処理を開始してよい状態となったことを直接検出することができ、直ちに位置決め処理を開始することができる。  【選択図】  図４
2006073817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が載置されるステージの位置を検出するステージ位置検出手段と、
前記物体の所定位置に形成されたパターンを検出して当該物体の位置決めを行なう位置決め処理手段と、を有する位置決め装置であって、
前記位置決め処理手段は、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報に直接基づいて検出し、当該検出結果に基づいて前記位置決め処理を行なうことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報を前記位置決め処理手段に随時伝送するステージ位置情報伝送手段、をさらに有し、
前記位置決め処理手段は、前記ステージ位置情報伝送手段を介して伝送される前記ステージの位置情報に基づいて、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを検出することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記ステージを任意の位置に移動させるステージ制御手段をさらに有し、
前記位置決め処理手段は、前記ステージ制御手段により前記ステージが移動されて前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な位置に配置され、当該ステージの前記移動による振動が静定するための所定時間が経過した時に、当該位置決め処理手段により前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となったと検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記位置決め処理手段は、前記物体に形成されたパターンの像を光電変換素子により光電変換して当該パターンの光電変換信号を取り込み、当該取り込んだ光電変換信号を信号処理して前記位置決め処理を行なう手段であって、
前記光電変換素子による前記パターンの光電変換信号の取り込みは、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことが検出された後に直ちに開始することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記撮像素子からの光電変換信号の取り込みは所定の信号に同期して行なわれるものであって、
前記位置決め処理手段は、前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となった時に、直ちに光電変換信号の取り込み開始タイミングとなる新たな前記所定の信号を生成し、当該所定の信号に基づいて直ちに前記光電変換信号の取り込みを行なうことを特徴とする請求項４に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記位置決め処理手段は、前記所定の信号に対してリセット処理を施すことにより前記新たな所定の信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
【請求項７】
ステージ上に載置された物体の位置決めを、前記物体の所定位置に形成されたパターンを検出することにより行なう位置決め方法であって、
前記ステージの位置をステージ位置検出手段により検出し、
前記物体に形成されたパターンが、前記物体の位置決め処理を行なう位置決め処理手段において検出可能な状態となったことを、前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報に直接基づいて当該位置決め処理手段が検出し、
当該検出結果に基づいて前記位置決め処理手段において前記位置決め処理を行なうことを特徴とする位置決め方法。
【請求項８】
前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報を前記位置決め処理手段に随時伝送し、
前記随時伝送される前記ステージの位置情報に基づいて、前記物体に形成されたパターンが前記位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを当該位置決め処理手段において検出することを特徴とする請求項７に記載の位置決め方法。
【請求項９】
前記ステージが移動されて前記物体に形成されたパターンが前記位置決め処理手段により検出可能な位置に配置され、当該ステージの前記移動による振動が静定するための所定時間が経過した時に、前記位置決め処理手段は前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となったと検出することを特徴とする請求項７又は８に記載の位置決め方法。
【請求項１０】
前記位置決め処理手段においては、前記物体に形成されたパターンの像を光電変換素子により光電変換して当該パターンの光電変換信号を取り込み、当該取り込んだ光電変換信号を信号処理して前記位置決め処理を行ない、
前記光電変換素子による前記パターンの光電変換信号の取り込みは、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを検出された後に直ちに開始することを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の位置決め方法。
【請求項１１】
前記撮像素子からの前記光電変換信号の取り込みは所定の信号に同期して行なわれ、
前記位置決め処理手段においては、前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となった時に、直ちに光電変換信号の取り込み開始タイミングとなる新たな前記所定の信号を生成し、当該所定の信号に基づいて前記光電変換信号の取り込みを行なうことを特徴とする請求項１０に記載の位置決め方法。
【請求項１２】
前記位置決め処理手段は、前記所定の信号に対してリセット処理を施すことにより前記新たな所定の信号を生成することを特徴とする請求項１１に記載の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子等の電子デバイスを製造する際の露光装置に適用して好適なマーク等を撮像してその位置を決定する位置決め方法及び位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、プラズマディスプレイ素子或いは薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス（以下、電子デバイスと総称する）を製造する際には、露光装置を用いて、フォトマスクやレチクル（以下、レチクルと総称する）に形成された微細なパターンの像を、フォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウエハやガラスプレート等の基板上に投影露光する。
この時用いられる露光装置としては種々の方式のものがあるが、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）やステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）が広く使用されている。ステッパは、レチクルと感光基板との相対的な位置合わせを行った後で、レチクルに形成されたパターンを感光基板上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後に感光基板をステップ移動させて他のショット領域の露光を順次行なう露光装置である。また、スキャニング・ステッパは、レチクルと感光基板とを連続的に相対移動（走査）させつつレチクルに形成されたパターンを逐次感光基板に転写し、転写後に感光基板を移動させて他のショット領域に対して再度走査露光を行なう露光装置である。
【０００３】
例えば半導体デバイスの製造においては、このような露光装置を用いて基板としてのウエハ上の各ショット領域に複数層の回路パターンを重ねて形成するが、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の既に形成されているパターン上にこれから露光するレチクルのパターン像を正確に位置合わせする必要がある。すなわち、レチクルのパターン像の投影位置に、ウエハを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要がある。そのためのウエハ或いはウエハ上の各ショットの位置検出方法（アライメント計測方法）としては、数箇所（３箇所以上であって、通常は例えば６〜８箇所）のサンプルショット（以下、ＥＧＡショットと称する）について計測した位置情報に基づいて統計演算処理を行ないウエハ上の全てのショット領域の位置情報を得るエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ウエハステージにロードされるウエハは、プリアライメントされた状態でウエハステージに載置されるが、ファインアライメントとしてのＥＧＡ計測を実行できるレベル（精度）での位置決めはされていない。そのため、通常、ＥＧＡ計測を実行する前にＥＧＡ計測に支障を来さない程度にウエハの位置を粗調整する、いわゆるサーチアライメントが行なわれる。サーチアライメントは、予め指定されたショット領域（例えば２箇所、以下サーチショットと称する）においてアライメントマーク（サーチアライメント用マーク）の位置を検出し、この検出結果に基づいてショット領域の座標値を補正するものである。
【０００５】
また、前述したファインアライメントとしてのＥＧＡやサーチアライメントにおいてアライメントマークの計測を行なう場合には、ウエハ上のマーク形成面にアライメント光学系の結像面（合焦面）を一致させる必要がある。そのため、光学系の結像面に対するウエハの相対的な位置を検出し、これが一致するように、例えばウエハステージの高さを調整するアライメントＡＦ（オートフォーカス）が行なわれる。光学系の結像面とウエハ表面の相対的な位置を検出する方法としては、スリット状の光束でウエハ表面を照明し、照明されたウエハからの光束を対物光学系の瞳面で瞳分割し、瞳分割された光束の位置に基づいて結像面とウエハ表面の光軸方向の相対的な位置を検出するいわゆる瞳分割方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６１−４４４２９号公報
【特許文献２】特開平８−１６７５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような電子デバイスの製造工程における露光処理においては、従来より生産性の向上が要求されており、アライメント処理についてもこれを短時間で効率よく高いスループットで行ないたいという要望がある。
【０００７】
しかしながら、例えば、従来の露光装置のアライメント系（アライメントユニット）においては、ＸＹ二次元平面内におけるウエハステージの位置を計測するステージ干渉計を含むウェハステージの制御系と、アライメント処理の制御系とが分離している。そのため、アライメント計測の開始は、ステージ干渉計の出力に基づいてウエハステージの位置決めが完了したことがステージ制御系を介してアライメント制御系に通信路を介して通知された後、この通知に基づいてアライメント制御系がアライメント計測の処理を開始する構成となっていた。このような構成においては、通信路の通信速度によってアライメント計測の開始タイミングが影響を受けることとなり、スループットの悪化要因になっていた。
【０００８】
また、アライメント系に用いられている２次元ＣＣＤセンサー等から画像を取り込む（アライメント計測を開始する）時には、ＣＣＤの垂直同期信号を同期して画像信号の取り込みを開始するようになっている。その結果、任意の時間に発生する信号取り込みの要求に対して、次の垂直同期期間が始まるまでアライメント計測の開始を待機しなければならない場合が生じ、スループットの低下要因となっていた。より具体的には、例えばＮＴＳＣフォーマットで入力される映像信号について、画像をフィールド取り込みする場合には、１回の計測で最大１６ｍｓｅｃ（１フィールド期間）、平均で８ｍｓｅｃ（１フィールドの半分の期間）の待ち時間が生じる可能性がある。また、フレーム取り込みの場合には、最大３２ｍｓｅｃ（１フレーム期間）、平均で１６ｍｓｅｃ（１フレームの半分の期間）の待ち時間が生じる可能性がある。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、アライメント処理（位置決め処理）開始時のスループット悪化要因となる待機時間を除外することにより、迅速に位置決め処理を行なうことのできる位置決め装置及び位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係る位置決め装置は、物体が載置されるステージの位置を検出するステージ位置検出手段（４００）と、前記物体の所定位置に形成されたパターンを検出して当該物体の位置決めを行なう位置決め処理手段（２００）と、を有する位置決め装置であって、前記位置決め処理手段は、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報（光ファイバー５３０で伝送される情報）に直接基づいて検出し、当該検出結果に基づいて前記位置決め処理を行なう（図４参照）（請求項１）。
【００１１】
このような位置決め装置によれば、物体に形成されたパターンが位置決め処理手段により検出可能な状態となったこと、すなわち位置決め処理を開始してよい状態となったことを位置決め処理手段が直接に（ダイレクトに）検出することができ、直ちに位置決め処理を開始することができる。従って、他の手段等を介して位置決め処理の開始が通知される場合に生じる通信遅延等に起因する処理の遅延が生じることを回避し、迅速に位置決め処理を行なうことができる。
【００１２】
好適には、前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報を前記位置決め処理手段に随時伝送するステージ位置情報伝送手段をさらに有し、前記位置決め処理手段は、前記ステージ位置情報伝送手段を介して伝送される前記ステージの位置情報に基づいて、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを検出する（請求項２）。
【００１３】
また好適には、前記ステージを任意の位置に移動させるステージ制御手段をさらに有し、前記位置決め処理手段は、前記ステージ制御手段により前記ステージが移動されて前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な位置に配置され、当該ステージの前記移動による振動が静定するための所定時間が経過した時に、当該位置決め処理手段により前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となったと検出する。（請求項３）。
【００１４】
また好適には、前記位置決め処理手段は、前記物体に形成されたパターンの像を光電変換素子により光電変換して当該パターンの光電変換信号を取り込み、当該取り込んだ光電変換信号を信号処理して前記位置決め処理を行なう手段であって、前記光電変換素子による前記パターンの光電変換信号の取り込みは、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことが検出された後に直ちに開始する。（請求項４）。
【００１５】
また好適には、前記撮像素子からの光電変換信号の取り込みは所定の信号に同期して行なわれるものであって、前記位置決め処理手段は、前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となった時に、直ちに光電変換信号の取り込み開始タイミングとなる新たな前記所定の信号を生成し、当該所定の信号に基づいて直ちに前記光電変換信号の取り込みを行なう（請求項５）。
【００１６】
また好適には、前記位置決め処理手段は、前記所定の信号に対してリセット処理を施すことにより前記新たな所定の信号を生成することを特徴とする（請求項６）。
【００１７】
また、本発明に係る位置決め方法は、ステージ上に載置された物体の位置決めを、前記物体の所定位置に形成されたパターンを検出することにより行なう位置決め方法であって、前記ステージの位置をステージ位置検出手段により検出し、前記物体に形成されたパターンが、前記物体の位置決め処理を行なう位置決め処理手段において検出可能な状態となったことを、前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報に直接基づいて当該位置決め処理手段が検出し、当該検出結果に基づいて前記位置決め処理手段において前記位置決め処理を行なう（請求項７）。
【００１８】
好適には、前記ステージ位置検出手段において検出される前記ステージの位置情報を前記位置決め処理手段に随時伝送し、前記随時伝送される前記ステージの位置情報に基づいて、前記物体に形成されたパターンが前記位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを当該位置決め処理手段において検出する（請求項８）。
【００１９】
また好適には、前記ステージが移動されて前記物体に形成されたパターンが前記位置決め処理手段により検出可能な位置に配置され、当該ステージの前記移動による振動が静定するための所定時間が経過した時に、前記置決め処理手段は前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となったと検出する（請求項９）。
【００２０】
また好適には、前記位置決め処理手段においては、前記物体に形成されたパターンの像を光電変換素子により光電変換して当該パターンの光電変換信号を取り込み、当該取り込んだ光電変換信号を信号処理して前記位置決め処理を行ない、前記光電変換素子による前記パターンの光電変換信号の取り込みは、前記物体に形成されたパターンが当該位置決め処理手段により検出可能な状態となったことを検出された後に直ちに開始する（請求項１０）。
【００２１】
また好適には、前記撮像素子からの前記光電変換信号の取り込みは所定の信号に同期して行なわれ、前記位置決め処理手段においては、前記物体に形成されたパターンが検出可能な状態となった時に、直ちに光電変換信号の取り込み開始タイミングとなる新たな前記所定の信号を生成し、当該所定の信号に基づいて前記光電変換信号の取り込みを行なう（請求項１１）。
【００２２】
また好適には、前記位置決め処理手段は、前記所定の信号に対してリセット処理を施すことにより前記新たな所定の信号を生成する（請求項１２）。
【００２３】
なお、本欄においては、各構成に対して、添付図面に示されている対応する構成の符号を記載したが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、アライメント処理（位置決め処理）開始時の待機時間やスループット悪化要因を除外することにより、迅速に位置決め処理を行なうことのできる位置決め装置及び位置決め方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
本実施形態においては、レチクルに形成された回路パターンの像を投影光学系を介してウエハ上の複数のショット領域に投影し転写する露光装置、及び、その露光装置のアライメント系（位置合わせ装置）を説明することにより本発明を説明する。
【００２６】
まず、その露光装置の全体構成について説明する。
図１は、露光装置１００の概略構成を示す図である。
露光装置１００においては、超高圧水銀ランプやエキシマレーザ等の光源１０２から射出された照明光が反射鏡１０３で反射され、露光に必要な波長の光のみを透過させる波長選択フィルタ１０４に入射される。波長選択フィルタ４を透過した照明光は、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ又はロッド）１０５によって均一な強度分布の光束に調整され、レチクルブラインド（視野絞り）１０６に到達する。レチクルブラインド１０６は、複数のブレードが駆動系１０６ａによってそれぞれ駆動されることにより開口Ｓの大きさを変化させ、照明光によるレチクルＲ上の照明領域を設定するものである。
【００２７】
レチクルブラインド１０６の開口Ｓを通過した照明光は、反射鏡１０７で反射されてレンズ系１０８に入射する。このレンズ系１０８によってレチクルブラインド１０６の開口Ｓの像がレチクルステージ１２０上に保持されたレチクルＲ上に結像され、レチクルＲの所望のパターン領域が照明される。なお、これら波長選択フィルタ１０４、オプティカルインテグレータ１０５、レチクルブラインド１０６及びレンズ系１０８により、露光装置１００の照明光学系が構成される。
【００２８】
レチクルステージ１２０は、投影光学系１０９の光軸と垂直な面内で２次元移動可能である。レチクルステージ１２０（レチクルＲ）の位置及び回転量は、図示しないレーザ干渉計によって検出され、その測定値であるレチクルステージ１２０（レチクルＲ）の位置情報は、後述するステージ制御系１１４、主制御系１１５及びアライメント制御系１１９にそれぞれ出力される。
レチクルＲの照明領域に存在する回路パターンやアライメントマークの像は、レジストが塗布されたウエハＷ上に投影光学系１０９によって結像される。これにより、ウエハステージ１１０上に載置されるウエハＷ上のショット領域に、レチクルＲのパターン像やアライメントマーク像が露光される。
【００２９】
ウエハステージ１１０は、ウエハＷを真空吸着する図示せぬウエハホルダを有し、リニアモータ等の駆動装置１１１によって、投影光学系１０９の光軸と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動される。これにより、投影光学系１０９に対してその像面側でウエハＷが２次元移動され、例えばステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）で、ウエハＷ上（ウエハＷの位置合わせせれたショット領域上）にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００３０】
また、ステージ移動座標系ＸＹ上でのウエハステージ１１０（ウエハＷ）のＸ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、ピッチング量、ローリング量）は、ウエハステージ１１０の端部に設けられた移動鏡（反射鏡）１２にレーザ光を照射するレーザ干渉計１１３によって検出される。レーザ干渉計１１３の測定値（位置情報）は、ステージ制御系１１４、主制御系１１５及びアライメント制御系１１９にそれぞれ出力される。
【００３１】
ステージ制御系１１４は、主制御系１１５及びレーザ干渉計１１３等からの位置情報に基づいて、駆動装置１１１等を介してレチクルステージ１２０及びウエハステージ１１０の移動をそれぞれ制御する。
【００３２】
主制御系１１５は、駆動系１０６ａを介したレチクルブラインド１０６の開口Ｓの大きさや形状の制御、アライメント制御系１１９から出力されるウエハＷ上のアライメントマークの位置情報に基づくＥＧＡ計算等を行ない、露光装置１００全体を統括制御する。
また、主制御系１１５には、各種露光データを入力するための入力部１２１が接続されている。露光データとしては、ショット領域の各位置、サーチショットの位置、ＥＧＡショットの位置、サーチマークの位置及びファインマーク（ＥＧＡマーク）の位置等が入力される。
【００３３】
露光装置１００には、レチクルＲとウエハＷとの位置合わせを行なうために、例えばＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のレチクル・アライメントセンサー１１６及びオフアクシス方式のウエハ・アライメントセンサー１１７が備えられている。
【００３４】
レチクル・アライメントセンサー１１６は、露光光アライメント方式のアライメント系であって、露光用照明光を用いてレチクルＲ及び投影光学系１０９を介して基準マーク部材１１８上の基準マークを検出し、レチクルＲ上に形成されたアライメントマーク（レチクル・アライメントマーク）及び基準マークの像を撮像素子（ＣＣＤ）により撮像し、その撮像信号をアライメント制御系１１９に出力する。これにより、レチクル・アライメントマークと基準マークの位置関係を直接的に観察できる。
なお、基準マーク部材１１８は、ウエハステージ１１０上に固定され、そのウエハＷの表面と同じ高さに基準マークが形成されている。
【００３５】
アライメント制御系１１９は、レチクル・アライメントセンサー１１６から入力されるレチクル・アライメントマークと基準マークの撮像信号に基づいて両マークの位置ずれ量を検出する。さらに、レーザ干渉計１１３等から入力されるウエハステージ１１０の位置測定値及びレチクルステージ１２０の位置測定値に基づいて、両マークの位置ずれ量が０（零）となる時のレチクルステージ１２０及びウエハステージ１１０の各位置を求める。これにより、ウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのレチクルＲの位置が検出される。換言すればレチクルステージ移動座標系とウエハステージ移動座標系ＸＹとの対応付け（相対位置関係の検出）が行なわれる。アライメント制御系１１９は、その結果の位置情報を主制御系１１５に出力する。
【００３６】
ウエハ・アライメントセンサー１１７は、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメント系である。ウエハ・アライメントセンサー１１７は、投影光学系１０９とは別設される対物光学系を介して、ウエハＷ上のレジストを感光させない波長域の照明光、例えば波長が５３０〜８００ｎｍ程度の広帯域光（ブロードバンド光）をウエハＷ上のアライメントマーク（ウエハ・アライメントマーク）に照射し、その対物光学系を通して撮像素子（ＣＣＤ）の受光面上に指標マークの像とともにそのアライメントマークの像を形成し、両マーク像の撮像信号（光電変換信号、画像信号）をアライメント制御系１１９に出力する。
また、ウエハ・アライメントセンサー１１７はＡＦ（オートフォーカス）機能を備えており、ウエハステージ１１０をウエハ・アライメントセンサー１１７の対物光学系の光軸に沿った方向に駆動し、ウエハＷ上のアライメントマークを前述の対物光学系の焦点面に配置する。
【００３７】
ウエハ・アライメントセンサー１１７は、ウエハＷを観察する１つの対物レンズに対して、サーチアライメント（サーチ計測）用の光学系とファインアライメント（ＥＧＡ計測）用の光学系との２つの別個（一部共通）の光学系を有する構成である。すなわち、１つの対物レンズを介してウエハＷ上の所定の箇所に照明光を照射して得た観察光（反射光）を、ウエハ・アライメントセンサー１１７内でサーチ用光学系又はファイン用光学系に入射させる構成となっている。
【００３８】
サーチ用光学系は、ファイン用光学系よりは低倍率であるものの広い視野範囲でウエハＷを観察できるようになっており、また、ファイン用光学系は、サーチ用光学系よりも視野範囲は狭いものの高倍率でウエハＷを観察できるようになっている。また、各光学系は各々２次元撮像素子を具備しており、各観察視野の画像を撮像できる構成となっている。これら各光学系を介して各撮像素子で撮像された撮像信号（光電変換信号）が、アライメント制御系１１９に出力される。
なお、ウエハ・アライメントセンサー１１７のこれらサーチ用光学系及びファイン用光学系の観察視野については、後述するウエハアライメントに係る信号処理系の説明の際に図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
ファインアライメント計測を行なう際には、アライメント制御系１１９は、ウエハ・アライメントセンサー１１７からの撮像信号に基づいて、ファイン用光学系内に配置されており、ファイン計測を行なう際に基準となる指標マークとアライメントマーク（ウエハ・アライメントマーク）との位置ずれ量を検出する。さらに、レーザ干渉計１１３から入力されるウエハステージ１１０の位置測定値を参照して、その位置ずれ量が０（零）となる時のウエハステージ１１０の位置をウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのアライメントマークの座標値として求める。そして、アライメント制御系１１９は、その位置情報を主制御系１１５に出力する。
【００４０】
主制御系１１５は、アライメント制御系１１９に対して信号処理条件等の指令を与えるとともに、アライメント制御系１１９から出力されるアライメントマークの位置情報（座標値）に基づいてサーチ計測及びファイン計測（ＥＧＡ計算）を行なう。また、主制御系１１５は、計測したアライメントマークの位置情報に基づいて、ウエハＷの位置の制御、及び、ウエハＷの各ショット領域へのレチクルＲのパターンの像の転写を制御する。
【００４１】
具体的には、主制御系１１５は、予め指定された例えば２箇所のサーチショット領域のアライメントマーク（サーチアライメント用マーク）の位置を計測し、この計測結果に基づいてＥＧＡ計測が可能なようにウエハＷの位置を調整する。また、サーチアライメントにより位置調整されたウエハＷにおける予め指定された例えば６箇所のＥＧＡショット領域のアライメントマーク（ファインアライメント用マーク）の位置を計測し、この計測結果に基づいてウエハＷ上の全てのショット領域の位置（例えばショットセンタ等の基準点の位置）の座標値を算出する。
【００４２】
そして、主制御系１１５は、ウエハ・アライメントセンサー１１７のベースライン量に基づいてその算出した座標値を補正し、この補正した座標値をステージ制御系１１４に出力する。
ステージ制御系１１４は、主制御系１１５からの位置情報に基づいて、駆動装置１１を介してウエハステージ１０の移動を制御する。
そして、主制御系１１５の制御により、例えばステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）で、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
以上、露光装置１００の全体の構成の説明である。
【００４３】
次に、このような構成の露光装置１００で用いるウエハＷ、及び、ウエハＷに形成されたアライメントマークについて、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、露光装置１００で用いるウエハＷ上のアライメントに用いるショット領域の例を示す図であり、図３は、アライメント計測対象のマークＭ及びウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野を説明するための図である。
露光装置１００で用いるウエハＷには、複数のショット領域がマトリックス状に配列されており、各ショット領域には前工程での露光及び現像等により各々回路パターンが形成されている。本実施形態においては、これらのショット領域に対して、図２に示すように、２箇所のサーチショット領域ＳＳ１及びＳＳ２、及び、６箇所のファインアライメント（ＥＧＡ）ショット領域ＥＳ１〜ＥＳ６の８箇所のショット領域を、位置計測対象のショット領域として設定している。
【００４４】
これらのアライメント計測対象の各ショット領域ＳＳ１、ＳＳ２及びＥＳ１〜ＥＳ６には、各パターン領域の外側に、図３に示すような、サーチ計測とファイン計測（ＥＧＡ計測）で同一のマークであり、また、Ｘ方向の位置計測とＹ方向の位置計測の両方に用いるアライメントマークＭが形成されている。アライメントマークＭは、Ｘ方向及びＹ方向を各々計測方向とする２次元方向計測用マークである。
【００４５】
このようなウエハＷ及び各アライメントマークＭに対して、後に詳述する本発明に係るウエハアライメント処理（位置決め処理）においては、まず、第１のサーチショット領域ＳＳ１に付随するアライメントマークＭ、及び、第２のサーチショット領域ＳＳ２に付随するアライメントマークＭが、各々サーチ計測時のウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野ＶＳ（図３参照）内に配置されるようにウエハステージ１１０を順次移動し、順次そのマークの位置を計測し、サーチアライメントを行なう。
また、サーチアライメントの結果に基づいて、第１のＥＧＡショット領域ＥＳ１〜第６のＥＧＡショット領域ＥＳ６に各々付随するアライメントマークＭが、各々ＥＧＡ計測時のウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野ＶＦ内に配置されるようにウエハステージ１１０を順次移動し、順次そのマークの位置を計測し、その位置計測結果に基づいてウエハＷ上の全ショット領域の位置を検出するＥＧＡ計測を行なう。
【００４６】
本発明に係る位置決め方法は、これらサーチアライメント或いはＥＧＡ計測を行なう際に、各ショット領域に付随するアライメントマークＭが観察視野ＶＳ又はＶＦ内に配置されるようにウエハステージ１１０を移動した直後の、その観察視野ＶＳ又はＶＦを撮像して画像を取り込むタイミング及びその制御方法に特徴を有する。
以下、この点を中心に、露光装置１００におけるウエハアライメント系の信号処理について図４及び図５を参照して説明する。
図４は、その信号処理系の概略構成を説明する図であり、図５は、特にその中のアライメントユニットの構成を示す図である。
【００４７】
図４に示すように、露光装置１００のウエハアライメント系は、アライメントユニット２００、ステージ制御ユニット３００及び干渉計ユニット４００を有する。
アライメントユニット２００は、図１に示すウエハ・アライメントセンサー１１７、アライメント制御系１１９等を含む構成部であって、ウエハＷ上の計測対象のショット領域のアライメントマークＭの位置を計測するユニットである。
ステージ制御ユニット３００は、図１に示す駆動装置１１１を有する構成部であって、ウエハステージ１１０（すなわちウエハＷ）の位置及び姿勢を制御するユニットである。
【００４８】
また、干渉計ユニット４００は、図１に示すレーザ干渉計１１３等を含む構成部であって、ウエハステージ１１０（すなわちウエハＷ）の位置を検出するユニットである。
これらアライメントユニット２００、ステージ制御ユニット３００及び干渉計ユニット４００は、主制御系１１５（図１参照）の機能の一部をも各々が含んで構成されるとともに、これら各ユニットは主制御系１１５により制御されて、全体としてウエハＷのアライメント処理が行なわれる構成となっている。
【００４９】
本発明に係る露光装置１００において、これらアライメントユニット２００、ステージ制御ユニット３００及び干渉計ユニット４００は、光ファイバーケーブルを伝送媒体とする高速な光通信ネットワークである光リンク５１０〜５３０により相互に接続されている。
そして、干渉計ユニット４００で逐次検出されるウエハステージ１１０の座標情報は、アライメントユニット２００及びステージ制御ユニット３００に実質的にリアルタイムで送信され、アライメントユニット２００及びステージ制御ユニット３００のメモリ上に記憶される。
【００５０】
アライメントユニット２００は、この干渉計データを監視することにより、アライメント計測対象のショット領域（アライメントマークＭ）が、ウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野ＶＳ又はＶＦ内に配置されたか否かを検出し、計測対象が観察視野（ＶＳ又はＶＦ）内に配置されたことを検出したら、その時点で直ちにアライメント計測を開始する。すなわち、アライメントユニット２００は、干渉計ユニット４００から入力される座標情報に基づいて、自らがアライメント計測の開始の判断を行なう。
なお、より詳細には、アライメントユニット２００は、干渉計ユニット４００から入力される座標情報に基づいて観察視野がアライメント計測対象の領域に配置されたことを検出した後、ウエハステージ１１０の振動が静定するまでの時間等、所定の時間が経過するのを待った後に、アライメント計測を行なう。
【００５１】
このような構成のアライメントユニット２００について、図５を参照して詳細に説明する。
図５に示すように、アライメントユニット２００は、後述する２台のサーチ系カメラ２１１及び２１２、サーチ部２１９、後述する３台のファイン系カメラ２２１〜２２３、ファイン部２２９、１台のフォーカスカメラ２３１、フォーカス部２３９、位置モニター部２４０、データ通信用光伝送路（光ファイバー）２７０、モニター用映像出力ライン２７１、位置データ通信用光伝送路２７２、フォーカス信号蓄積制御線２７３、信号処理部２８０及びモニター２９０を有する。
【００５２】
なお、図５に示すサーチ系カメラ２１１及び２１２、サーチ部２１９、ファイン系カメラ２２１〜２２３、ファイン部２２９、フォーカスカメラ２３１及びフォーカス部２３９は、図１に示した露光装置１００においてウエハ・アライメントセンサー１１７を構成するものである。また、位置モニター部２４０は、図１においてはステージ制御系１１４に含まれる構成である。また、信号処理部２８０は、図１におけるアライメント制御系１１９と主制御系１１５を合わせて１の制御部として示したものである。
【００５３】
図５に示すアライメントユニット２００において、２台のサーチ系カメラ２１１及び２１２は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２である。
サーチカメラ２１１は、ウエハＷの所望のサーチマーク検出領域を、図３に示すような観察視野ＶＳを所定の倍率で観察し、その映像信号（ビデオ信号）をサーチ部２１９に出力する２次元ＣＣＤカメラである。
【００５４】
サーチカメラ２１１の観察視野ＶＳは、図３に示すように、計測対象のアライメントマークＭのウエハプリアライメント（ウエハステージにウエハを載せる前に行なわれるアライメント処理）による位置合わせ誤差を十分に吸収できる程度にある程度広い領域である。また、後述するファイン計測の際の観察視野ＶＦよりも広い領域である。但し、サーチカメラ２１１の観察倍率は、後述するＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察倍率よりも低い。なお、本実施形態においてサーチ用観察視野ＶＳは、１辺が約２００μｍ程度の略正方形の領域である。観察領域ＶＳのウエハＷ上の配置は、主制御系１１５及びステージ制御系１１４により駆動装置１１１を介してウエハＷの位置が制御されることにより設定される。
【００５５】
観察カメラ２１２は、使用者によるアシスト処理及び調整等のためにサーチカメラ２１１よりさらに広い視野でウエハＷ上を観察するためのカメラである。観察カメラ２１２は、例えば１辺が約５００μｍ〜８００μｍの視野範囲でウエハＷ上を観察する。
【００５６】
サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２の制御部であるとともに、これらサーチ系カメラ２１１及び２１２と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。サーチ部２１９には、データ伝送路２７０を介して信号処理部２８０からサーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２の制御信号が入力される。サーチ部２１９は、これをサーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２に出力する。これにより、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２は、各々所望の動作に制御される。
【００５７】
また、サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。本実施形態においては、干渉計ユニット４００から入力される干渉系データに基づいて、位置モニター部２４０或いは信号処理部２８０が、サーチカメラ２１１の観察視野ＶＳが撮像対象の領域に配置されたと判断した場合に、この判断に基づいて信号処理部２８０がサーチ部２１９に対して画像信号の取り込みを指示する制御信号を印加する。サーチ部２１９は、この制御信号に従って、サーチカメラ２１１から入力される映像信号から所望のタイミングで撮像信号を取り込む。
【００５８】
サーチ部２１９内において、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２からの画像信号の取り込みは、映像信号の垂直同期信号（ＶＤ）に同期して行なわれる。そこで、本実施形態においては、画像信号の取り込みが指示されたら、図６に示すように、垂直同期信号ＶＤをリセット（ＲＥＳＥＴ）し、新たに垂直同期期間（フィールド期間或いはフレーム期間）を開始させ、直ちに画像の取り込みが開始できるようにする。このような構成とすることで、通常であれば画像の取り込みまで最大で１フレーム期間或いは１フィールド期間待たなければいけなかったのが、直ちに画像の取り込みができるようになる。
【００５９】
取り込んだ画像信号は、サーチ部２１９でＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
その際サーチ部２１９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号をデータ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００６０】
また、サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２から入力される映像信号（アナログ映像信号）をモニター用映像出力ライン２７１を介してモニター２９０に出力する。本実施形態においては、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２から各々独立にモニター２９０に対して映像信号が出力されるものとする。サーチ部２１９は、オペレータの選択操作に基づいて図示せぬ信号線を介して入力される選択信号に基づいて、各映像信号のモニター２９０への出力を制御する。これにより、サーチカメラ２１１又は観察カメラ２１２での観察映像或いは取り込んだ画像が、例えばオペレータ等の確認のためにモニター２９０に表示される。
【００６１】
アライメントユニット２００の３台のファイン系カメラ２２１〜２２３は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２及び指標マーク計測用カメラ２２３である。
Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２は、ウエハＷの所望のファインマーク検出領域を、各々図３に示すような観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹで所定の倍率により観察し、その映像信号（ビデオ信号）をファイン部２２９に出力する２次元ＣＣＤカメラである。
【００６２】
Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１は、Ｘ方向を走査方向（走査線方向）として観察視野ＶＦＸ内を撮像し、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２は、Ｙ方向を走査方向（走査線方向）として観察視野ＶＦＹ内を撮像する。本実施形態においては、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１の観察視野ＶＦＸとＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＦＹとは同一の観察視野（観察視野ＶＦ）とするが、例えば計測対象のアライメントマークの各方向の計測に無効な成分を少しでも除外するように、異なる領域に設定してもよい。
なお、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察倍率は、前述したサーチカメラ２１１の観察倍率よりも高い。また、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＦの範囲は、サーチカメラ２１１の観察視野ＶＳよりも狭い。
【００６３】
観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹは、図３に示すように、サーチ計測時の観察視野ＶＳよりも狭い領域である。本実施形態において、ファイン用観察視野ＶＦは、１辺が約１２０μｍ程度の略正方形の領域である。
観察視野ＶＦのウエハＷ上の配置は、主制御系１１５及びステージ制御系１１４により駆動装置１１１を介してウエハＷの位置が制御されることにより設定される。
【００６４】
指標マーク計測用カメラ２２３は、ＦＩＡの光学系の対物レンズの先端に付されているリファレンス用の指標マークを検出するためのカメラである。ウエハ・アライメントセンサー１１７の対物レンズに、温度や気圧等の環境条件等による位置変動、何らかの理由による機械的な位置変動、或いは、振動又はドリフト等が生じた場合、ウエハ・アライメントセンサー１１７においては相対的に観察する像が移動したように見える。このような位置変動をキャンセルするために、対物レンズの先端に指標マークが付されており、指標マーク計測用カメラ２２３はこの指標マークの位置を検出する。なお、この指標マークを計測する際には、専用の赤外検出光が用いられる。なお、指標マークに照射され該マーク上で反射された赤外光は、指標カメラ２２３以外では検出されないように、他のカメラ２１１，２１２、２２１，２２２及び２３１の直前には赤外光カットフィルタが設けられている。
【００６５】
ファイン部２２９は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３の制御部であるとともに、これらファイン系カメラ２２１〜２２３と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。ファイン部２２９には、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０からＸ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３の制御信号が入力される。ファイン部２２９は、これを各カメラ２２１〜２２３に出力する。これにより、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３は、各々所望の動作に制御される。
【００６６】
また、ファイン部２２９は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。本実施形態においては、干渉計ユニット４００から入力される干渉系データに基づいて、位置モニター部２４０が、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹが撮像対象の領域に配置されたと判断した場合に、この判断に基づいて信号処理部２８０がファイン部２２９に対して画像信号の取り込みを指示する制御信号を印加する。ファイン部２２９は、この制御信号に従って、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２から入力される映像信号から所望のタイミングで撮像信号を取り込む。
【００６７】
ファイン部２２９内において、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２及び指標マーク計測用カメラ２２３からの画像信号の取り込みは、映像信号の垂直同期信号（ＶＤ）に同期して行なわれる。本実施形態のファイン部２２９においては、サーチ部２１９と同様に、画像信号の取り込みが指示されたら、図６に示すように直ちに垂直同期信号ＶＤをリセット（ＲＥＳＥＴ）し、新たに垂直同期期間（フィールド期間或いはフレーム期間）を開始させ、直ちに画像の取り込みが開始できるようにする。このような構成とすることで、通常であれば画像の取り込みまで最大で１フレーム期間或いは１フィールド期間待たなければいけなかったのが、直ちに画像の取り込みができるようになる。
【００６８】
そして、ファイン部２２９は、取り込んだ画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
その際ファイン部２２９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号をデータ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００６９】
また、ファイン部２２９は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２及び指標マーク計測用カメラ２２３から入力される映像信号（アナログ映像信号）をモニター用映像出力ライン２７１を介してモニター２９０に出力する。本実施形態においては、ファイン系カメラ２２１〜２２３から各々独立にモニター２９０に対して映像信号が出力されるものとする。ファイン部２２９は、オペレータの選択操作に基づいて図示せぬ信号線を介して入力される選択信号に基づいて、各映像信号のモニター２９０への出力を制御する。これにより、ファイン系カメラ２２１〜２２３で撮像された画像が、例えばオペレータ等の確認のためにモニター２９０に表示される。
【００７０】
アライメントユニット２００のフォーカスカメラ２３１は、ウエハ・アライメントセンサー１１７の照明光の光軸方向（フォーカス方向）における、その照明光の結像面に対するウエハＷ表面の相対的位置関係を検出するために、ウエハＷの表面に斜め方向から入射した光束を検出するためのＣＣＤカメラである。
【００７１】
フォーカス部２３９は、フォーカスカメラ２３１の制御部であるとともに、フォーカスカメラ２３１と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。フォーカス部２３９は、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて、フォーカスカメラ２３１を制御する。
また、フォーカス部２３９は、フォーカスカメラ２３１から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号、或いはまた、位置モニター部２４０からフォーカス信号蓄積制御線２７３を介して入力されるフォーカス情報の蓄積指示信号に基づいてフォーカスカメラ２３１からの画像をフォーカス情報として取り込む。本実施形態においては、干渉計ユニット４００から入力される干渉系データに基づいて、位置モニター部２４０が、サーチカメラ２１１又はＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＳ又はＶＦＸ及びＶＦＹが撮像対象の領域に配置されたと判断した場合に、この判断に基づいて信号処理部２８０或いは位置モニター部２４０が、フォーカス部２３９に対してフォーカス情報としての画像信号の取り込みを指示する制御信号を印加する。フォーカス部２３９は、この制御信号に従って、サーチカメラ２１１から入力される映像信号から所望のタイミングで撮像信号を取り込む。
【００７２】
フォーカス部２３９においても、フォーカスカメラ２３１からの画像信号の取り込みは、映像信号の垂直同期信号（ＶＤ）に同期して行なわれる。そこで、サーチ部２１９及びファイン部２２９と同様に、画像信号の取り込みが指示されたら、図６に示すように直ちに垂直同期信号ＶＤをリセット（ＲＥＳＥＴ）し、新たに垂直同期期間（フィールド期間或いはフレーム期間）を開始させ、直ちに画像の取り込みが開始できるようにする。このような構成とすることで、通常であれば画像の取り込みまで最大で１フレーム期間或いは１フィールド期間待たなければいけなかったのが、直ちに画像の取り込みができるようになる。
【００７３】
そして、フォーカス部２３９は、その画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
その際フォーカス部２３９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号をデータ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００７４】
また、フォーカス部２３９は、フォーカスカメラ２３１から入力される映像信号（アナログ映像信号）をモニター用映像出力ライン２７１を介してモニター２９０に出力する。ファイン部２２９は、オペレータの選択操作に基づいて図示せぬ信号線を介して入力される選択信号に基づいて、各映像信号のモニター２９０への出力を制御する。これにより、フォーカスカメラ２３１で撮像された画像が、例えばオペレータ等の確認のためにモニター２９０に表示される。
【００７５】
位置モニター部２４０は、干渉計ユニット４００のレーザ干渉計１１３から入力されるウエハステージ１１０の位置を示す干渉計データ（位置座標情報）を、位置データ通信用光伝送路２７２を介して信号処理部２８０に送出する。
また、位置モニター部２４０は、その干渉計データを監視し、ウエハステージ１１０の位置座標値が、信号処理部２８０より図示せぬ制御線を介して予め設定されたフォーカス信号蓄積位置と等しくなった場合に、フォーカス信号蓄積制御線２７３を介してフォーカス部２３９に対して、フォーカス情報の蓄積を指示する信号を出力する。また、必要に応じてその旨の信号を信号処理部２８０に出力する。
【００７６】
データ通信用光伝送路２７０は、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及び信号処理部２８０を接続する伝送手段である。本実施形態において、データ通信用光伝送路２７０は、光ファイバーを伝送媒体として構成された光リンク等の高速なデジタル光信号伝送路、すなわち光通信ネットワークである。
本実施形態において、データ通信用光伝送路２７０は、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及び信号処理部２８０（データ通信用光伝送路２７０に接続されるこれらの構成部をノードと総称する）をループ状に接続する。これらの各ノードは、各々がデータ通信用光伝送路２７０のデータの送受信をコントロールするバスコントローラを具備しており、これらのコントローラが順次データパケットを送信し、受信し、或いは中継することにより、任意のノード間で所望のデータパケットの送受信が行なわれる。
【００７７】
このような構成のデータ通信用光伝送路２７０を介して、サーチ部２１９、ファイン部２２９及びフォーカス部２３９から信号処理部２８０へ、画像信号やセンサー出力信号等のデジタルデータが伝送される。信号処理部２８０に伝送されたデジタルデータは、入出力バッファ等を介するのみで、直ちに、すなわち実質的に直接、信号処理部２８０内においてＣＰＵがアクセスする主記憶（メモリ）２８１に記憶される。
また、本実施形態においては、信号処理部２８０からサーチ部２１９、ファイン部２２９及びフォーカス部２３９へのコマンド、パラメータ等の転送も、このデータ通信用光伝送路２７０を介して行なわれる。
【００７８】
モニター用映像出力ライン２７１は、サーチ部２１９、ファイン部２２９及びフォーカス部２３９からモニター２９０へモニター用の映像信号を伝送する伝送系である。
【００７９】
位置データ通信用光伝送路２７２は、位置モニター部２４０から信号処理部２８０に干渉計ユニット４００のレーザ干渉計１１３の干渉計データを送信するための伝送手段であり、光伝送路２７０と同様に、光ファイバーを伝送媒体として構成された光リンク等の高速なデジタル光信号伝送路、すなわち光通信ネットワークである。
【００８０】
信号処理部２８０は、露光装置１００の各部を制御する制御部である。アライメントユニット２００に係る処理として、信号処理部２８０は、位置モニター部２４０から入力されるレーザ干渉計１１３の座標情報に基づいて、サーチカメラ２１１或いはＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＳ或いはＶＦＸ及びＶＦＹが、ウエハＷ上の所定の撮像領域に配置されたか否かを検出する。そして、観察視野ＶＳ或いはＶＦＸ及びＶＦＹが撮像領域に配置されたと判断した場合には、所定のウエハステージ１１０の静定時間等を考慮した上で、サーチ部２１９又はファイン部２２９にウエハＷの画像を取り込む制御信号を出力する。
【００８１】
また、信号処理部２８０は、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３、及び、フォーカスカメラ２３１を介して入力されるアライメントマーク等の撮像信号に基づいて、そのマークの所望方向の１次元信号波形を検出する。また、そのマークの信号波形に基づいて、そのマークの位置を検出する処理を行なう。また、ウエハ上の６箇所のＥＧＡショットの位置計測結果に基づいて、演算統計処理によりウエハ上の全てのショット領域の位置を算出するＥＧＡ演算処理を行なう。
【００８２】
モニター２９０は、例えばオペレータ等が、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３及びフォーカスカメラ２３１で撮像した画像を観察するためのモニターであり、モニター用映像出力ライン２７１を介して転送された画像信号が表示される。
【００８３】
次に、このような構成のアライメントユニット２００の動作について図７を参照して説明する。
図７は、そのアライメント処理の流れを示すフローチャートである。
前工程が完了したウエハＷがウエハステージ１１０にプリアライメントされた状態でロードされることによりアライメントが開始される（ステップＳ１０）。
まず、ステージ制御系１１４が駆動装置１１１を介してウエハステージ１１０を駆動することでウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用観察視野ＶＳの視野中心に、第１のサーチショット領域ＳＳ１のアライメントマーク（第１のサーチマーク）を移動させる（ステップＳ１２）。なお、ウエハＷの位置は、ウエハステージ１１０を介してレーザ干渉計１１３により高精度にモニターされており、このモニター結果に基づきステージ制御系１１４がウエハＷの位置を高精度に位置決めする。
【００８４】
ウエハＷの移動が完了すると、ウエハ・アライメントセンサー１１７は、フォーカス調整を行なった後に、ハロゲンランプ等からの照明ビームで照明されたサーチショット領域ＳＳ１を撮像する（ステップＳ１４）。すなわち、サーチ用光学系のサーチカメラ２１１で、例えば図３に示すように設定される観察視野ＶＳの画像を撮像する。
撮像して得られた撮像信号（画像信号）は、サーチ部２１９でデジタル信号に変換された後、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に出力され、信号処理部２８０内のメモリ２８１に記憶される。
なおこの時に指標マーク計測用カメラ２２３でも赤外光を用いて指標マークの計測を行なう。
【００８５】
第１のサーチショット領域ＳＳ１の画像を取り込んだ信号処理部２８０は、取り込んだ画像信号に基づいて、第１のサーチマークの位置計測（サーチ計測）を行なう（ステップＳ１６）。すなわち、第１のサーチマークのサーチカメラ２１１の視野を基準とした座標値（位置情報）を計測する。
【００８６】
第１のサーチマークのサーチ位置計測が終了したら、次に計測すべきサーチマークの有無を判別する（ステップＳ１８）。ここでは、次に計測すべきサーチマークとして第２のサーチマーク（サーチショットＳＳ２に付随したマーク）が存在するので、この第２のサーチマークのサーチ位置計測を上記と同様にして行なう（ステップＳ１２〜Ｓ１６）。
すなわち、ステップＳ１２の処理に戻って、ウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用観察視野ＶＳの視野中心に第２のサーチショット領域ＳＳ２のアライメントマークを移動させ（ステップＳ１２）、フォーカス調整の後、ウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用光学系のサーチカメラ２１１により、そのサーチ視野内を撮像する（ステップＳ１４）。撮像された画像信号は、サーチ部２１９内でＡＤ変換してデジタル信号に変換され、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に転送される。そして、サーチカメラ２１１で撮像された撮像信号に基づいて、第２のサーチショット領域ＳＳ２のサーチマークの座標値（位置情報）が求められる（ステップＳ１６）。
【００８７】
第１及び第２の２つのサーチマークの撮像が終了し、計測すべきサーチマークの計測が全て終了したら（ステップＳ１８）、信号処理部２８０は、計測された各サーチマークの座標値、及び、対応する設計上の座標値に基づいて演算処理を行ない、ＥＧＡショット毎にウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのファインマークの設計上の座標値を補正する（ステップＳ２０）。
【００８８】
このようなサーチアライメントによりファインマークの座標値（ＥＧＡショットの座標値）が補正されたら、次に、ファインアライメントとしてのＥＧＡを実行する。
本実施形態においては、６箇所のＥＧＡショットＥＳ１〜ＥＳ６に付随したアライメントマークの位置を計測してＥＧＡ処理を行なう。
まず、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン光学系の観察視野ＶＦの位置に、第１のＥＧＡショットＥＳ１のファインアライメント用マークが配置されるようにウエハステージ１１０（ウエハＷ）を移動させる（ステップＳ２４）。
【００８９】
ウエハＷの移動が完了すると、ウエハ・アライメントセンサー１１７は、フォーカス調整を行なった後に、ハロゲンランプ等からの照明ビームで照明されたＥＧＡショット領域ＥＳ１を撮像する（ステップＳ２６）。すなわち、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２で、各々観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹの画像を撮像する。
撮像して得られた撮像信号（画像信号）は、ファイン部２２９でデジタル信号に変換された後、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に出力され、信号処理部２８０内のメモリ２８１に記憶される。
そして、信号処理部２８０は、取り込んだ画像信号に基づいて、ファインマークの位置計測を行なう（ステップＳ２８）。
【００９０】
第１のＥＧＡショット領域ＥＳ１のアライメントマーク（ファインマーク）の位置計測が終了したら、次に計測すべきファインマークの有無を判別する（ステップＳ３０）。ここでは、次に計測すべきファインマークとして第２のファインマーク（ＥＧＡショットＥＳ２に付随したマーク）が存在するので、この第２のファインマークの位置計測を上記と同様にして行なう（ステップＳ２４〜Ｓ２８）。
【００９１】
すなわち、ステップＳ２４の処理に戻って、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用観察視野ＶＦの視野中心に第２のＥＧＡショット領域ＥＳ２のアライメントマークを移動させ（ステップＳ２４）、フォーカス調整の後、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用光学系のＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２により、ファイン視野（ＶＦＸ及びＶＦＹ）内を撮像する（ステップＳ２６）。撮像された画像信号は、ファイン部２２９内でＡＤ変換してデジタル信号に変換され、データ通信用光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に転送される。そして、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２で各々撮像された撮像信号に基づいて、第２のＥＧＡショット領域ＥＳ２のファインマークの座標値（位置情報）が求められる（ステップＳ２８）。
【００９２】
このような処理を、位置計測すべきＥＧＡショットが存在する間順次繰り返し、全てのＥＧＡショット（本実施形態においては、６個のＥＧＡショットＥＳ１〜ＥＳ６）のマークＭの位置計測が終了したら、それらの位置計測結果を用いてＥＧＡ演算を行なう。
すなわち、各アライメントマークの計測値と設計値とに基づいて最小二乗法等の統計演算処理を行ない、ウエハＷ上のショット領域の配列特性に関する位置情報としてのＸシフト、Ｙシフト、Ｘスケール、Ｙスケール、回転、直交度等の誤差パラメータを算出する。
そして、これらの誤差パラメータに基づいて、ウエハＷ上の全てのショット領域に対して設計上の座標位置を補正する（ステップＳ３２）。
【００９３】
露光装置１００においては、順次投入されるウエハＷに対して、このようなアライメント処理を行なって各ショット領域の位置情報を獲得し、以後、順次その位置情報に基づいてウエハＷを位置合わせし、ウエハＷの各ショット領域に露光を行なう。
【００９４】
このように、本実施形態の露光装置１００においては、アライメントユニット２００が干渉計ユニット４００（図４参照）からの干渉計位置情報を監視し、露光装置１００（ウエハＷ）の撮像対象の領域がウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ光学系或いはファイン光学系の観察視野ＶＳ或いはＶＦに配置されたら、自らこの状態を検出し、その領域の撮像を開始（アライメント計測を開始）するようにしている。従来は、撮像対象領域が観察視野ＶＳ或いはＶＦに配置されたこと（ウエハＷの位置決めが終了したこと）は、ステージ制御ユニット３００からアライメントユニット２００に通信によって通知され、これに基づいてウエハアライメント系２００が撮像を開始するようにしたいたため、通信路の伝送速度によって撮像の開始（アライメント計測の開始）が遅れる場合があり、スループットの悪化の原因となる場合があった。しかしながら、本実施形態の露光装置１００においては、前述したように、ウエハアライメント系２００が直接干渉計データを監視して撮像開始を自らが判断しているので、通信路の伝送遅延の影響を受けずに、迅速にアライメント計測を行なうことができる。
【００９５】
さらに露光装置１００においては、撮像を開始する時には図６に示すように映像信号の垂直同期信号ＶＤをリセットし、新たな垂直同期期間が直ちに開始されるようにし、その垂直同期期間に同期して撮像信号の取り込みを行っている。従来は、次の垂直同期期間になるまで待機して撮像信号の取り込みを行っており、待機時間が発生していたが、本実施系板の露光装置１００においてはこの待機時間がほぼ０となり、画像取り込み時間を短縮することができる。
具体的には、一般的な映像信号において、１フィールド取り込みの場合、１回の計測で最大で１６ｍｓｅｃ（１フィールド期間）の時間短縮となる。また、計測回数で平均すると、８ｍｓｅｃの時間短縮が期待できる。また、フレーム取り込みの場合は１回の計測で最大３２ｍｓｅｃ、計測回数で平均すると１６ｍｓｅｃの時間短縮が期待できる。
【００９６】
なお、本実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。
【００９７】
例えば、本実施形態において、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３及びフォーカスカメラ２３１は、通常のＮＴＳＣ方式のＣＣＤカメラであるとしたが、例えば、通常の２倍速で撮像を行なう倍速カメラ等を用いてもよい。
【００９８】
また、前述したアライメントユニット２００においては、サーチ系カメラ２１１及び２１２に対してサーチ部２１９、ファイン系カメラ２２１〜２２３に対してフォーカス部２３９、及び、フォーカスカメラ２３１に対してフォーカス部２３９というように、各ＣＣＤカメラに対してインターフェイス部を設けていた。しかしながら、このような入力センサーとインターフェイス部との構成は、このような場合に限られるものではなく、任意に変更してよい。
【００９９】
また、サーチ部２１９、ファイン部２２９及びフォーカス部２３９等は、必要に応じて信号処理部２８０への送出対象のデジタル信号に対して、圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行なうものとしたが、この加工の形態、種類も、信号圧縮にのみ限られるものではなく任意の加工を行なってよい。例えば、画像信号に対するフィルタリング、必要な信号のみの抽出、所望の関数に基づく変換等の任意の処理を行なってよい。
【０１００】
また、アライメントユニット２００は、信号波形を生成したりＥＧＡ計測等を行なう信号処理部として、１つの信号処理部２８０のみを具備する構成であったが、複数の信号処理部が協働して前述したような各処理を行なうような構成であってもよい。その場合には、それら複数の信号処理部もデータ通信用光伝送路２７０を介して接続するのが好適である。
また、そのような複数の信号処理部を具備する構成において、サーチ部２１９、ファイン部２２９及びフォーカス部２３９、それらから送出されるデータ、及び、その複数の信号処理部の間でのデータ処理の形態、機能の分散形態、信号処理の方式等、すなわち信号処理系としてのアーキテクチャーは、任意に構成でよい。
【０１０１】
また、前述したデータ通信用光伝送路２７０及び位置データ通信用光伝送路２７２としての光ネットワークの物理的な仕様、通信プロトコル等も任意の規格、任意のプロトコルを使用してよい。
【０１０２】
また、サーチ計測のショット数は２以上であれば任意の数でよく、ＥＧＡ計測のショット数は３以上であれば任意の数でよい。また、そのマークの形状も任意でよい。
その他、露光装置１００の構成、ＥＧＡ計測の方式（演算モデルや算出パラメータ等）等も、何ら本実施形態に限定されるものではなく、任意の構成、方式でよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した露光装置で処理するウエハ上に配置されるアライメント計測ショットを説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示した露光装置のウエハ・アライメントセンサーの観察視野及び観察対象のマークの例を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示した露光装置のウエハアライメント系の概略構成を示す図である。
【図５】図５は、図４に示したウエハアライメント系のアライメントユニットの構成を示す図である。
【図６】図６は、図５に示したアライメントユニットにおける画像の撮像を開始する同期信号の生成方法を説明するための図である。
【図７】図７は、図１に示した露光装置を用いたウエハアライメント方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０４】
１００…露光装置
１０２…光源
１０３…反射鏡
１０４…波長選択フィルタ
１０５…オプティカルインテグレータ
１０６…レチクルブラインド
１０７…反射鏡
１０８…レンズ系
１０９…投影光学系
１１０…ウエハステージ
１１１…駆動装置
１１２…移動鏡
１１３…レーザ干渉計
１１４…ステージ制御系
１１５…主制御系
１１６…レチクル・アライメントセンサー
１１７…ウエハ・アライメントセンサー
１１８…基準マーク部材
１１９…アライメント制御系
１２０…レチクルステージ
１２１…入力部
２００…アライメントユニット
２１１…サーチカメラ
２１２…観察カメラ
２１９…サーチ部
２２１…Ｘ方向計測用ファインカメラ
２２２…Ｙ方向計測用ファインカメラ
２２３…指標マーク計測用カメラ
２２９…ファイン部
２３１…フォーカスカメラ
２３９…フォーカス部
２４０…位置モニター部
２７０…データ通信用光伝送路
２７１…モニター用映像出力ライン
２７２…位置データ通信用光伝送路
２７３…フォーカス信号蓄積制御線
２８０…信号処理部
２９０…モニター
３００…ステージ制御ユニット
４００…干渉計ユニット
５１０〜５３０…光ファイバー伝送路
【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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