(57)【要約】【課題】  マークの両端に変形があるとともに、マークの両端が計測視野からはみ出す場合であっても、マークの位置を高精度に計測できるようにする。【解決手段】  物体上に形成された複数のパターンを含むマークを検出して得られる検出信号に現れる全ての特徴波形を使ってマーク位置を演算する第１演算手段と、該検出信号に現れる複数の特徴波形のうちの両端の特徴波形を除外してその内側の特徴波形を使ってマーク位置を演算する第２演算手段と、マークの形状に関するマーク情報及び検出領域の大きさに関する領域情報が予め記憶された記憶手段と、マーク情報及び領域情報に基づいて、マークがパターンが検出領域からはみ出すか否かを判断し、はみ出す場合に第１演算手段による演算結果を、はみ出さない場合には第２演算手段による演算結果を計測結果とする判断手段とを備えて構成される。【選択図】  図７
2006165245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に形成された少なくとも３本のパターンを含むマークを検出する検出手段を備えたマーク位置計測装置において、
前記検出手段による検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの全ての特徴波形を使って該マークの位置を演算する第１演算手段と、
前記検出手段による検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの両端の特徴波形を使うことなしに、その両端の特徴波形の間に現れる特徴波形を使って該マークの位置を演算する第２演算手段と、
前記マークの形状に関するマーク情報及び前記検出手段の検出領域の大きさに関する領域情報が予め記憶された記憶手段と、
前記マーク情報及び前記領域情報に基づいて、前記マークに含まれる複数のパターンのうちの前記両端に位置するパターンが前記検出領域からはみ出すか否かを判断し、はみ出すと判断した場合には前記第１演算手段による演算結果を、はみ出さないと判断した場合には前記第２演算手段による演算結果を計測結果とする判断手段と、
を備えることを特徴とするマーク位置計測装置。
【請求項２】
マスクのパターンを物体上に露光転写する露光装置において、
請求項１に記載のマーク位置計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記判断手段がはみ出すと判断した場合に、警告の有無について予め指定された指定情報に従って、その旨を警告するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記判断手段がはみ出すと判断した場合に、前記マークの計測を続行するか中止するかについて予め指定され指定情報又は前記警告を行った場合には該警告に伴い入力指定された指定情報に従って、マークの計測を続行し又は中止するようにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
【請求項５】
物体上に形成された少なくとも３本のパターンを含むマークを光電検出する検出手段による検出信号を入力とし、これを演算処理して該マークの位置を出力するマーク位置算出プログラムであって、
前記検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの全ての特徴波形を使って該マークの位置を演算する第１演算手段と、
前記検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの両端の特徴波形を使うことなしに、その両端の特徴波形の間に現れる特徴波形を使って該マークの位置を演算する第２演算手段と、
前記マークの形状に関するマーク情報及び前記検出手段の検出領域の大きさに関する領域情報が予め記憶された記憶手段と、
前記マーク情報及び前記領域情報に基づいて、前記マークに含まれる複数のパターンのうちの前記両端に位置するパターンが前記検出領域からはみ出すか否かを判断し、はみ出すと判断した場合には前記第１演算手段による演算結果を、はみ出さないと判断した場合には前記第２演算手段による演算結果を出力する判断手段と、
を備えることを特徴とするマーク位置算出プログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のマーク位置算出プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
【請求項７】
物体上に形成された少なくとも３本のパターンを含むマークを光電検出するための該マークに関するマーク情報を含むレシピ情報と、前記マークを光電検出するための検出手段の検出領域に関する領域情報とを入力とし、該レシピ情報を変換処理して新たなレシピ情報を出力するレシピ変換プログラムであって、
前記マーク情報及び前記領域情報に基づいて、前記マークに含まれる複数のパターンのうちの両端に位置するパターンが前記検出領域からはみ出すか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段がはみ出すと判断した場合に、前記マークの前記パターンから前記両端に位置するパターンを除いた新たなマーク情報を生成するマーク情報生成手段と、
前記レシピ情報の前記マークに関するマーク情報に代えて、当該新たなマーク情報を設定して前記新たなレシピ情報を出力するレシピ変換手段と、
を備えることを特徴とするレシピ変換プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のレシピ変換プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
【請求項９】
前記マークは互いに直交する２軸方向に計測可能な２次元マークであり、
計測時に使用する前記第１又は第２演算手段を各計測軸毎に独立に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のマーク位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体上に形成されたマークの位置を計測するマーク位置計測装置、マークの光電検出信号に基づき該マークの位置を算出するマーク位置算出プログラム、マスクのパターンを物体上に露光転写する露光装置、該マーク位置計測装置や露光装置が動作を行う際の手順やマークに関する情報等が設定されるレシピ情報を変換するレシピ変換プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置を用いて半導体素子や液晶表示素子等のデバイスを製造する際には、微細なパターンが形成されたマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）と、ウエハ又はガラスプレート等の基板（物体）上に既に形成されているパターンとを高精度に位置合わせした状態で、マスクのパターンを基板上に転写する必要がある。マスク及び基板の正確な位置合わせを行うためには、これらの位置情報を高精度に計測した上で精密にマスク及び基板を位置決めしなければならない。このため、露光装置は位置合わせ用のアライメントマークの位置を計測するマーク位置計測装置を備えている。マーク位置計測装置は、アライメントセンサ及び該アライメントセンサからの検出信号を信号処理して、アライメントマークの位置を求める信号処理系とを備えて構成される。
【０００３】
アライメントセンサの主なものとしては、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等がある。近年においては、アライメントマークの計測に要する時間を短縮する等の観点からＦＩＡ方式のものが多く用いられるようになってきてきる。ＦＩＡ方式は、ハロゲンランプ等の波長帯域幅の広い光源を用いてアライメントマークを照明し、アライメントマークの像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像装置で撮像して得られる画像情報（画素情報）に対して画像処理を行って位置計測を行うものである。
【０００４】
ＦＩＡ方式における位置計測に用いられるアライメントマークとしては、例えば、複数のラインパターンを所定のピッチで間欠的に配列してなる、所謂ライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）マーク等が用いられている。また、撮像装置は撮像面上に二次元配列された複数の画素を備えており、該撮像面に結像したアライメントマークの像に対応して各画素から出力される画素情報が信号処理系に供給され、該信号処理系は該画素情報をアライメントマークの計測方向に対して直交する非計測方向に積算して一次元信号を得て、この一次元信号に対してエッジ検出処理又はテンプレートマッチング処理等の処理を行って、アライメントマークの形状に起因して生ずる一次元信号の周期的な強度変化（特徴波形）が出現する位置を検出することにより、アライメントマークの位置を特定する。
【０００５】
このようなマークが形成された基板（ウエハ）の表面はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理等のウエハ処理の影響により、該マークの最外部（計測方向の両端）のパターンが変形することが多く、全てのパターンを用いて信号処理すると、両端のパターンの変形に起因する誤差が生じることがある。そこで、下記特許文献１に記載されているように、信号処理時に両端のパターンを除外して該両端のパターンの内側に存在するパターンに対応する特徴波形のみを用いてマークの位置を算出するようにしたものが提案されている（以下、この技術を「両端除去処理」ということがある）。
【０００６】
ところで、マークの全体的な大きさは、露光処理に用いる露光装置が備える計測装置の計測視野の大きさに基本的に適合するように、即ち計測視野内にマークの全体が含まれるように設計され、マークの形状に関する情報は露光装置の露光動作を規定するレシピ（プロセスプログラム）内に予め設定されている。しかし、ある大きさの計測視野を有する計測装置を備えた露光装置用に作成されたレシピを流用ないし転用して、これよりも小さい計測視野を有する計測装置を備えた他の露光装置に用いる場合があり、この場合にはマークを構成する一部（外側）のパターンが計測視野からはみ出してしまうことになる。特に、近時においては、計測装置の計測視野が小さくなる傾向があり、このようなマークが計測視野からはみ出すことが多くなってきている。
【０００７】
このような場合にエラーとして露光動作を中断したのでは、稼働率の低下を招き好ましくない。そこで、このような場合に柔軟に対応して露光動作を継続できるようにするため、計測視野内に含まれるパターン（ライン）だけを使用して、即ち計測視野からはみ出すパターンを除外して、マークの位置を求めることが考えられる（以下、この技術を「ライン数自動決定処理」ということがある）。
【０００８】
しかしながら、上述の両端除去処理に加えてライン数自動決定処理をも採用すると、次のような問題が生じる。即ち、マークの大きさが計測視野よりも大きい場合にライン数自動決定処理により、両端のパターンを含む外側のパターンが除外されて計測装置により計測信号が採取され、採取された計測信号からさらに両端除去処理により両端の特徴波形が除外されて、その内側の特徴波形を用いて、マークの位置が算出されることになる。しかし、ライン数自動決定処理により外側のパターンが除外された場合には、既に変形することが多い両端のパターンは除外されているわけなので、両端除去処理を適用する必要はなく、これを適用した場合には位置の算出に用いるパターンの数の減少により、却って高精度なマーク位置の検出の妨げになる場合がある。
【０００９】
よって本発明の目的は、マークの外側部分に変形があるとともに、マークの外側部分が計測視野からはみ出すような場合であっても、マークの位置を高精度に計測できるようにすることである。
【特許文献１】特許第２６７４５６１号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によると、物体上に形成された少なくとも３本のパターンを含むマークを検出する検出手段を備えたマーク位置計測装置において、前記検出手段による検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの全ての特徴波形を使って該マークの位置を演算する第１演算手段と、前記検出手段による検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの両端の特徴波形を使うことなしに、その両端の特徴波形の間に現れる特徴波形を使って該マークの位置を演算する第２演算手段と、前記マークの形状に関するマーク情報及び前記検出手段の検出領域の大きさに関する領域情報が予め記憶された記憶手段と、前記マーク情報及び前記領域情報に基づいて、前記マークに含まれる複数のパターンのうちの前記両端に位置するパターンが前記検出領域からはみ出すか否かを判断し、はみ出すと判断した場合には前記第１演算手段による演算結果を、はみ出さないと判断した場合には前記第２演算手段による演算結果を計測結果とする判断手段とを備えるマーク位置計測装置が提供される。
【００１１】
本発明の第２の観点によると、物体上に形成された少なくとも３本のパターンを含むマークを光電検出する検出手段による検出信号を入力とし、これを演算処理して該マークの位置を出力するマーク位置算出プログラムであって、前記検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの全ての特徴波形を使って該マークの位置を演算する第１演算手段と、前記検出信号に現れる前記パターンに対応した複数の特徴波形のうちの両端の特徴波形を使うことなしに、その両端の特徴波形の間に現れる特徴波形を使って該マークの位置を演算する第２演算手段と、前記マークの形状に関するマーク情報及び前記検出手段の検出領域の大きさに関する領域情報が予め記憶された記憶手段と、前記マーク情報及び前記領域情報に基づいて、前記マークに含まれる複数のパターンのうちの前記両端に位置するパターンが前記検出領域からはみ出すか否かを判断し、はみ出すと判断した場合には前記第１演算手段による演算結果を、はみ出さないと判断した場合には前記第２演算手段による演算結果を出力する判断手段とを備えるマーク位置算出プログラムが提供される。
【００１２】
前記第１又は第２の観点に係る発明では、マークに含まれるパターンのうちの両端のパターンが検出領域（計測視野）からはみ出すか否かを判断し、はみ出す場合には検出信号に現れる全ての特徴波形を使って（即ち、上述した両端除去処理を行わずに）位置を演算し、はみ出さない場合には両端の特徴波形を除外して（即ち、上述した両端除去処理を行って）位置を演算するようにしたので、マークが検出領域からはみ出すか否かにかかわらず、動作を継続することができるとともに、パターンの変形が生じることがある両端のパターンのみを効果的に除外してマークの位置を求めることができ、マークの位置計測の高精度化を図ることができる。
【００１３】
本発明の第３の観点によると、物体上に形成された少なくとも３本のパターンを含むマークを光電検出するための該マークに関するマーク情報を含むレシピ情報と、前記マークを光電検出するための検出手段の検出領域に関する領域情報とを入力とし、該レシピ情報を変換処理して新たなレシピ情報を出力するレシピ変換プログラムであって、前記マーク情報及び前記領域情報に基づいて、前記マークに含まれる複数のパターンのうちの両端に位置するパターンが前記検出領域からはみ出すか否かを判断する判断手段と、前記判断手段がはみ出すと判断した場合に、前記マークの前記パターンから前記両端に位置するパターンを除いた新たなマーク情報を生成するマーク情報生成手段と、前記レシピ情報の前記マークに関するマーク情報に代えて、当該新たなマーク情報を設定して前記新たなレシピ情報を出力するレシピ変換手段とを備えるレシピ変換プログラムが提供される。
【００１４】
前記第３の観点に係るプログラムをコンピュータ上で実行して、例えば、検出領域の比較的に大きい検出手段を用いる露光装置を対象として作成されたレシピ情報を変換することにより、検出領域の比較的に小さい検出手段を用いる他の露光装置でそのまま用いることができるレシピ情報を得ることができる。このとき、マークに含まれるパターンのうちの両端のパターンが検出領域（計測視野）からはみ出す場合には、両端のパターンが除外された新たなマーク情報が設定されているので、当該他の露光装置側で例えば上述のライン数自動決定処理等の特別な対応をすることなく、当該レシピ情報に基づいて動作させることが可能となる。なお、両端のパターンを除外して新たなマーク情報を設定した場合に、その旨を示す情報（以下、除外情報ということがある）をレシピ情報に付加的に設定し、当該装置側でこの除外情報の有無に応じて上述の両端除去処理を実施するか否か（除外情報がない場合に両端除去処理を実施する）を判断するようにすると効果的である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、マークの大きさと計測視野の大きさの大小にかかわらず、これに柔軟に対応して処理を継続することができるようになるとともに、マークを構成するパターンのうち適正な数のパターンを用いることができるので、マークの位置をより高精度に計測することができるようになる。
【００１６】
その結果、本発明を、例えば露光装置に適用した場合には、稼働率が高く且つ精度の高い露光処理を実現することができ、高性能、高品質なデバイス等を高効率的に製造することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。本実施形態においては、オフアクシス方式のアライメントセンサを備えるステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【００１８】
尚、以下の説明においては、図中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるように設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１９】
図１において、照明光学系１は後述する主制御系１２から露光光の射出を指示する制御信号が出力された場合に、ほぼ均一の照度を有する露光光ＥＬを射出してレチクルＲを照明する。露光光ＥＬの光軸はＺ方向に対して平行に設定されている。露光光ＥＬとしては、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、ＥＵＶ光（波長１０〜２０ｎｍ）等を用いることができる。
【００２０】
レチクル（マスク）Ｒは、フォトレジストが塗布されたウエハ（基板、物体）Ｗ上に転写するための微細なパターンを有し、レチクルステージ２上に保持される。レチクルステージ２はベース３上のＸＹ平面内で移動及び微小回転が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１２が、ベース３上の駆動装置４を介してレチクルステージ２の動作を制御して、レチクルＲの位置を設定する。
【００２１】
露光光ＥＬが照明光学系１から射出されると、レチクルＲのパターン像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のショット領域に投影される。投影光学系ＰＬはレンズ等の複数の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露光光ＥＬの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択される。ウエハＷはウエハホルダ５を介してＺステージ６上に載置されている。Ｚステージ６は、ウエハＷのＺ方向の位置を微調整させるステージである。また、Ｚステージ６はＸＹステージ７上に載置されている。ＸＹステージ７は、ＸＹ平面内にウエハＷを移動させるステージである。尚、図示は省略しているが、ウエハＷをＸＹ平面内で微小回転させるステージ及びＺ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するウエハＷの傾きを調整するステージも設けられている。
【００２２】
ウエハホルダ５上の一端には、ベースライン計測等で使用する基準マークが形成された基準部材８が設けられている。ここで、ベースラインとは、例えばレチクルＲに形成されたパターン像が投影される露光領域の中心と、後述するアライメントセンサ１３の計測視野中心との距離である。
【００２３】
ウエハホルダ５の上面の一端にはＬ字型の移動鏡９が取り付けられており、移動鏡９の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計１０が配置されている。図１では図示を簡略化しているが、移動鏡９はＸ軸に垂直な鏡面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する平面鏡から構成されている。また、レーザ干渉計１０は、Ｘ軸に沿って移動鏡９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９にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、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７のＸ座標及びＹ座標が計測される。
【００２４】
また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウエハホルダ５のＸＹ平面内における回転角が計測される。レーザ干渉計１０により計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報はステージ駆動系１１に供給される。これらの情報は位置情報としてステージ駆動系１１から主制御系１２へ出力される。主制御系１２は、供給された位置情報をモニターしつつステージ駆動系１１を介して、ウエハホルダ５の位置決め動作を制御する。尚、図１には示していないが、レチクルステージ２にもウエハホルダ５に設けられた移動鏡９及びレーザ干渉計１０と同様のものが設けられており、レチクルステージ２のＸＹＺ位置等の情報が主制御系１２に入力される。
【００２５】
投影光学系ＰＬの側方には、オフ・アクシス方式で、ＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のアライメントセンサ１３が設けられている。アライメントセンサ１３には、ハロゲンランプ１４から光ファイバ１５を介してウエハＷを照明するための照射光（波長域は５００〜８００ｎｍ）が入射される。
【００２６】
アライメントセンサ１３から射出された照明光はプリズムミラー１６によって反射された後、ウエハＷ上面を照射する。アライメントセンサ１３は、ウエハＷ上面の反射光をプリズムミラー１６を介して取り入れ、検出結果を電気信号に変換して画像情報としてアライメント信号処理系１７に出力する。また、アライメントセンサ１３からアライメント信号処理系１７へはアライメントセンサ１３の焦点位置に対するウエハＷの位置ずれ量（デフォーカス量）を示すデフォーカス信号が出力される。アライメント信号処理系１７は、アライメントセンサ１３からの画像情報及びデフォーカス信号に基づいて、アライメントマーク（ＡＭ）のＸＹ平面内における位置情報及びアライメントセンサ１３の焦点位置に対するウエハＷの位置ずれ量（デフォーカス量）を求め、これらをウエハ位置情報として主制御系１２へ出力する。
【００２７】
主制御系１２は、ステージ駆動系１１から出力される位置情報及びアライメント信号処理系１７から出力されるウエハ位置情報に基づき露光装置の全体動作を制御する。具体的に説明すると、主制御系１２は、アライメント信号処理系１７から出力されるウエハ位置情報に基づいてステージ駆動系１１に対して駆動制御信号を出力する。ステージ駆動系１１はこの駆動制御信号に基づき、ＸＹステージ７やＺステージ６をステッピング駆動する。
【００２８】
また、主制御系１２はベースライン計測を行う。ベースライン計測を行うときには、主制御系１２は、まずウエハホルダ５上に形成された基準マーク８がアライメントセンサ１３の計測視野内に配置されるようにステージ駆動系１１に対して駆動制御信号を出力する。ステージ駆動系１１がＸＹステージ７を駆動するとアライメントセンサ１３から画像情報及びデフォーカス信号がアライメント信号処理系１７へ出力される。この画像情報から、例えばアライメントセンサ１３の計測視野中心とレチクルＲの投影像の中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）とのずれ量であるベースライン量が計測される。
【００２９】
ウエハＷに形成されたアライメントマーク（ＡＭ）をアライメントセンサ１３で計測して得られる位置情報に上記ベースライン量を加算して得た値に基づいて、主制御系１２がステージ駆動系１１を制御することにより、ウエハＷ上に設定された各ショット領域をそれぞれ正確に露光領域に合わせ込む。ショット領域を露光領域に合わせ込んだ後、主制御系１２が照明光学系１に対して露光光ＥＬを射出させる制御信号を出力することにより、露光光ＥＬがレチクルＲ上に照射され、レチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬを介して露光領域に合わせ込まれたショット領域に一括転写される。
【００３０】
次に、アライメントセンサ１３について、図２を参照して詳細に説明する。尚、図２においては図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。アライメントセンサ１３には光ファイバ１５を介して図１中のハロゲンランプ１４から波長域が５００〜８００ｎｍの照明光ＩＬ１が導かれている。
【００３１】
この照明光ＩＬ１は、コンデンサーレンズ２０を介して視野分割絞り２１に入射する。視野分割絞り２１は、ウエハＷに照射する照明光ＩＬ２の像の形状を規定するものである。図３（ａ）は、視野分割絞り２１の一例を示す図である。図３（ａ）に示す通り、視野分割絞り２１には、その中央に幅広矩形状の開口よりなるマーク照明用絞り２２と、マーク照明用絞り２２を挟むように配置された一対の幅狭矩形状の開口よりなる焦点検出用スリット２３ａ，２３ｂとが形成されている。
【００３２】
照明光ＩＬ１は、視野分割絞り２１によってウエハＷ上のアライメントマーク領域を照明するマーク照明用の第１光束と、アライメントに先立つ焦点検出用の第２光束とに分割される。このように視野分割された照明光ＩＬ２は、レンズ系２４を透過し、ハーフミラー２５及びミラー２６で順次反射され、対物レンズ２７を介してプリズムミラー１６で反射され、図４に示すようにウエハＷ上のストリートラインＳＬ内に形成されたアライメントマークＡＭを含むマーク領域とその近傍に照射される。図４は、アライメントセンサ１３のウエハＷ上における照明領域を説明するための図である。
【００３３】
図４に示す通り、アライメントマークＡＭはデバイス部分ＤＰの間に設けられたストリートライン（スクライブライン）ＳＬ上に形成されている。尚、本実施形態においては、アライメントマークとして図４に示したアライメントマークＡＭを想定している。つまりアライメントマークＡＭは、複数のライン（パターン）ａｍを計測方向に所定のピッチで配列してなるライン・アンド・スペースマークである。このアライメントマークＡＭは、Ｘ方向の位置情報を計測するためのものである。アライメントマークＡＭが、図示のように配置されている場合には、図４中符号Ｄ１が付された方向、つまりＸ軸に平行な方向が計測方向となる。また、Ｙ方向についても同様に、図４に示したマークＡＭを９０°回転したアライメントマークが形成されている。以下の説明では、図４に示すアライメントマークＡＭのＸ方向の位置情報を計測する場合について主として説明する。
【００３４】
アライメントセンサ１３からの照明光ＩＬ２は、図示の通りアライメントマークＡＭ上に照明される。つまり、視野分割絞り２１に形成されたマーク照明用絞り２２によって整形されてなる第１光束は照明光ＩＬ３としてアライメントマークＡＭを照明し、焦点検出用スリット２３ａ，２３ｂ各々によって整形されてなる照明光ＩＬ４，ＩＬ５はそれぞれデバイス部分ＤＰ上を照明する。
【００３５】
照明光ＩＬ２を照射したときのウエハＷの表面での反射光は、プリズムミラー１６で反射され、対物レンズ２７を通過してミラー２６で反射された後、ハーフミラー２５を透過する。その後、レンズ系２８を介してビームスプリッタ２９に至り、２方向に分岐される。ビームスプリッタ２９を透過した第１の分岐光は、指標板３０上にアライメントマークＡＭの像を結像する。そして、この像及び指標板３０上の指標マークからの光はビームスプリッタ３１に入射して２方向に分岐される。ビームスプリッタ３１を透過した光は二次元ＣＣＤよりなる撮像素子３２（Ｘカメラ）に入射し、ビームスプリッタ３１で反射された光は二次元ＣＣＤよりなる撮像素子３３（Ｙカメラ）に入射する。撮像素子３２，３３各々の撮像面にはアライメントマークＡＭ及び指標マークの像が結像される。
【００３６】
ここで、アライメントマークＡＭの像に対する撮像素子３２，３３の撮像面における計測視野の配置について説明する。図５は、アライメントマークＡＭの像に対する撮像素子３２，３３の配置例を示す図であって、（ａ）は撮像素子３２の配置例を示す図であり、（ｂ）は撮像素子３３の配置例を示す図である。図５（ａ）中の符号Ｆ１を付した矩形領域は撮像素子３２の撮像面における計測視野を示しており、図５（ｂ）中の符号Ｆ２を付した矩形領域は撮像素子３３の撮像面における計測視野を示している。また、図５において、ＩＭは撮像素子３２，３３の撮像面に結像するアライメントマークＡＭの像を示している。尚、図５においては、撮像面に結像する像の内、アライメントマークＡＭの像ＩＭのみを図示しており、指標板３０上の指標マークの図示は省略している。
【００３７】
図５（ａ）に示す通り、撮像素子３２の計測視野Ｆ１は、計測方向Ｄ１（ここでは、Ｘ方向）に沿うように長辺が設定され、計測方向Ｄ１に直交する非計測方向（ここでは、Ｙ方向）に沿うように短辺が設定されており、そのアスペクト比（計測視野Ｆ１の長辺の長さと短辺の長さとの比）は例えば４：３である。撮像素子３２は、その走査方向ＳＣ１が計測方向Ｄ１と同じ方向になるように配置されている。
【００３８】
また、図５（ｂ）に示す通り、撮像素子３３の計測視野Ｆ２は、計測方向Ｄ２（ここでは、Ｙ方向）に沿うように長辺が設定され、非計測方向Ｄ２に沿うように短辺が設定されており、そのアスペクト比（撮像面Ｆ２の長辺の長さと短辺の長さとの比）は撮像素子３２の計測視野Ｆ１と同様に、例えば４：３である。撮像素子３３は、その走査方向ＳＣ２が計測方向Ｄ２と同じ方向になるように配置されている。
【００３９】
図２において、ビームスプリッタ２９で反射された第２の分岐光は、遮光板３４に入射する。図３（ｂ）は遮光板３４の一例を示す図である。図３（ｂ）に示した遮光板３４は、符号３４ａが付された矩形領域に入射した光を遮光し、矩形領域３４ａ以外の領域３４ｂに入射した光を透過させる。よって、遮光板３４は前述したマーク照明用の第１光束に対応する分岐光を遮光し、焦点検出用の第２光束に対応する分岐光を透過させる。遮光板３４を透過した分岐光は、瞳分割ミラー３５によりテレセントリック性が崩された状態で、一次元ＣＣＤよりなるラインセンサ３６に入射し、ラインセンサ３６の受光面に焦点検出用スリット２３ａ，２３ｂの像が結像される。
【００４０】
ここで、ウエハＷと撮像素子３２，３３との間はテレセントリック性が確保されているため、ウエハＷが照明光ＩＬ２及びその反射光の光軸に沿う方向に変位すると、撮像素子３２，３３の撮像面上に結像されたアライメントマークＡＭの像ＩＭは、撮像素子３２，３３の撮像面上における位置が変化することなくデフォーカスされる。これに対して、ラインセンサ３６に入射する反射光は、そのテレセントリック性が崩されているため、ウエハＷが照明光ＩＬ２及びその反射光の光軸に沿う方向に変位すると、ラインセンサ３６の受光面上に結像された焦点検出用スリット２３ａ，２３ｂの像は第２の分岐光の光軸に対して交差する方向に位置ずれする。このような性質を利用して、ラインセンサ３６上における像の基準位置に対するずれ量を計測すればウエハＷの照明光ＩＬ２及びその反射光の光軸方向の位置（焦点位置）が検出される。撮像素子３２，３３で撮像された画像情報及びラインセンサ３６で検出された検出信号は、図１のアライメント信号処理系１７に出力される。
【００４１】
次に、アライメント信号処理系１７の内部構成の概略について、図６を参照して説明する。アライメント信号処理系１７は増幅器４０ａ〜４０ｃ、アナログ・ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）４１ａ〜４１ｃ、画像メモリ４２ａ，４２ｂ、位置情報算出部４３、焦点位置検出部４４、位置情報補正部４５、及び制御部４９を含んで構成される。
【００４２】
増幅器４０ａ，４０ｂは制御部４９から出力される制御信号によって設定されるゲインで得られた画像情報（撮像素子３２，３３から出力される画像情報）をそれぞれ増幅する。尚、ここでは、制御部４９が増幅器４０ａ，４０ｂのゲインを設定するものとするが、増幅器４０ａ，４０ｂにＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）回路を設け、ＡＧＣによって自動的に設定されたゲインを制御部４９に通知する構成にしても良い。増幅器４０ｃは必要に応じてラインセンサ３６から出力される検出信号を所定のゲインで増幅する。Ａ／Ｄ変換器４１ａ，４１ｂは、増幅器４０ａ，４０ｂで増幅された画像情報に対してそれぞれサンプリング処理及び量子化処理を行って画像情報をディジタル化する。Ａ／Ｄ変換器４１ｃは増幅器４０ｃで増幅された検出信号をディジタル化する。画像メモリ４２ａ，４２ｂは、Ａ／Ｄ変換器４１ａ，４１ｂでディジタル化された各画素に係る画素情報の集合としての画像情報を一時的に記憶する。
【００４３】
位置情報算出部４３は、画像メモリ４２ａ，４２ｂに一時的に記憶された画像情報に対して画像処理（信号処理）を行って、アライメントマークＡＭの位置情報を算出する。位置情報算出部４３は、図７に示されているように、信号処理部５０、第１マーク中心演算部５１、第２マーク中心演算部５２、マーク情報記憶部５３、視野情報記憶部５４、指定情報記憶部５５、はみ出し判断部５６、及び処理判断部５７を備えて構成されている。
【００４４】
信号処理部５０は、画像メモリ４２ａ内に格納された画像情報（撮像素子３２の走査線の各々を走査して得られた各画素に係る画素情報の集合）を読み出し、読み出した画素情報を、計測方向（走査線の走査方向）に直交する非計測方向に積算し、一次元信号を得る。
【００４５】
信号処理部５０により求められた計測方向における一次元信号は、はみ出し判断部５６及び処理判断部５７の判断結果に従って、第１マーク中心演算部５１又は第２マーク中心演算部５２によって演算処理される。
【００４６】
第１マーク中心演算部５１又は第２マーク中心演算部５２は、信号処理部５０による一次元信号の全部又は一部を用いて、例えば折り返し自己相関処理、所定のテンプレートを用いたテンプレートマッチング処理又はエッジ位置計測処理（マークの輪郭を求める処理、得られた輪郭からマーク要素各々のエッジ位置を検出する処理、検出したエッジ位置からマーク中心を求める処理）等のマーク中心導出処理を行って、アライメントマークＡＭの位置情報（ここでは、Ｘ座標値）を求め、位置情報補正部４５に送る。
【００４７】
ここで、信号処理部５０による一次元信号は、撮像素子（ここでは３２とする）の計測視野（Ｆ１）内のマークの像（ＩＭ）に対応した特徴波形（強度変化が顕著に現れる部分）を有しており、例えば、図８（ａ）に示すようなＬ１〜Ｌ９の９本のライン（パターン）で構成されるマークの全体の大きさが、撮像素子３２の計測視野Ｆ１よりも小さい場合には、即ちマークが計測視野Ｆ１からはみ出さない場合には、図８（ｂ）に示すように、ラインＬ１〜Ｌ９の９本にそれぞれ対応した９個の特徴波形Ｔ１〜Ｔ９を有する信号となる。なお、図８（ｂ）に示した信号波形は、理想的な状態を示しており、実際にはその波形は、図８（ｃ）に示す如く、両端のライン（パターン）に相当する信号波形が崩れたものとなることが多い。
【００４８】
第１マーク中心演算部５１は、計測視野Ｆ１内の全てのラインＬ１〜Ｌ９に対応する全ての特徴波形（ここでは、Ｔ１〜Ｔ９）を用いて、当該マークの中心座標を算出する。なお、図８（ａ）において、マークの全体的な大きさが撮像素子３２の計測視野（便宜的に符号ＦＮ１で示す）よりも大きい（ここでは、両端のラインＬ１とＬ９が視野からはみ出す大きさの）場合には、図８（ｂ）において、これら両端のラインＬ１，Ｌ９に対応する特徴波形Ｔ１，Ｔ９は、当然に現れることはないので、この場合には、第１マーク中心演算部５１は、特徴波形Ｔ２〜Ｔ８を用いて、マーク位置を算出することになる。
【００４９】
図８（ａ）に示した例では、マークを構成する両端のラインＬ１，Ｌ９のそれぞれの全部が計測視野ＦＮ１からはみ出しているため、これらに対応する特徴波形Ｔ１，Ｔ９が現れることはなく、演算上問題を生じることはない。しかし、マークの構成によっては、ラインの一部が計測視野からはみ出す場合があり、特徴波形Ｔ１，Ｔ９が不完全ながら生じることがあり、これらをも用いてマークの位置を演算すると、誤差が含まれるおそれがある。このような場合には、マークの形状に関するマーク情報（詳細後述）及び当該計測視野の大きさは一般に既知であるから、これらの情報に基づいて、どのラインが計測視野からはみ出すかを幾何学的に算出し、はみ出したラインに対応する特徴波形を除外して、その内側に存在するラインに対応する特徴波形のみを用いてマーク中心を算出する。
【００５０】
第２マーク中心演算部５２は、前述の両端除去処理を行った上で前述のマーク中心導出処理を行う。即ち、計測視野（ここでは、計測視野Ｆ１とする）内の全てのラインＬ１〜Ｌ９のうち、両端に存在するラインＬ１，Ｌ９に対応する特徴波形（ここでは、Ｔ１，Ｔ９）を除外して、その内側に存在する特徴波形（ここでは、Ｔ２〜Ｔ８）を用いて、当該マークの中心座標を算出する。このように両端のライン（特徴波形）を除外してその内側のライン（特徴波形）を用いてマーク中心を算出するのは、マークを構成する両端のラインは、ＣＰＭ処理やその他の処理により形状が変形していることがあり（図８（ｃ）参照方）、これら外側のラインをも含めてマーク中心を算出すると、誤差が含まれるためであることは、上述した通りである。
【００５１】
図８（ａ）において、マークの全体的な大きさが計測視野（ここでは、計測視野ＦＮ１）の大きさよりも大きい場合には、図８（ｂ）において、これら両端のラインＬ１，Ｌ９に対応する特徴波形Ｔ１，Ｔ９は、当然に現れることはない。従って、第２マーク中心演算部５２により上述の両端除去処理が実施されると、両端のラインとしてラインＬ２，Ｌ８が除外され、その内側のラインＬ３〜Ｌ７に対応する特徴波形Ｔ３〜Ｔ７が用いられて、マーク位置が算出されることになるが、後述するように、ライン数減少に伴う計測誤差を低減を図るために特別の工夫がなされている。
【００５２】
マーク情報記憶部５３には、計測対象としてのマークの形状に関するマーク情報が予め記憶されている。マーク情報は、例えば、マークを構成するラインの寸法（幅）、配列ピッチ、本数等から構成され、通常はレシピ（露光装置の動作の条件や方法、処理手順、処理するウエハに関する情報、用いるレチクルに関する情報等が設定されたプロセスに関するプログラム）に記録されており、ここでは、このレシピからマーク情報を抽出してマーク情報記憶部５３に記憶されているものとする。但し、オペレータが事前に入力作業を行ってマーク情報記憶部５３に記憶させるようにしても良い。
【００５３】
視野情報記憶部５４には、当該露光装置が備える撮像素子３２，３３の計測視野の形状（大きさ）に関する視野情報（Ｘ方向の寸法及びＹ方向の寸法、又はこれらと等価な情報）が予め記憶されている。なお、ここでの計測視野は有効計測視野、即ち、撮像素子３２，３３の撮像面の面積（結像光学系内にアパーチャが配置されている場合には該アパーチャの開口部の面積）、結像光学系の倍率、及びマーク中心導出処理において必要な余白で定まる当該撮像素子３２，３３が検出できる最大領域よりも僅かに小さい検出精度が保証された有効検出領域を意味する。
【００５４】
指定情報記憶部５５には、両端除去処理を実施するか否かについての両端除去指定フラグ、マークが計測視野からはみ出すと判断された場合に警告（はみ出し警告）を行うか否かについての「はみ出し警告フラグ」、はみ出し警告を行った場合にその後の動作を続行するか否かについての「はみ出し続行可否フラグ」、はみ出しによりラインが除外された後の残余のライン数が所定数（最低数）未満である場合に警告（最低ライン数警告）を行うための「最低ライン数」、最低ライン数警告を行った場合にその後の動作を続行するか否かについての「最低ライン数続行可否フラグ」等の計測処理についてのユーザの意向に関する情報が記憶されている。最低ライン数としては、再現性や精度との関係において許容され得るラインの最低数を、マークについて外側から１本ずつ順次除外しつつシミュレーション等を実施して予め求めたものを用いることができる。
【００５５】
はみ出し判断部５６は、マーク情報記憶部５３に記憶されたマーク情報と、視野情報記憶部５４に記憶された視野情報とに基づいて、当該マークを構成するラインが当該計測視野からはみ出すか否かを幾何学的に判断するとともに、はみ出すラインを特定する。
【００５６】
処理判断部５７は、指定情報記憶部５５に記憶された指定情報、及び必要に応じてオペレータから入力される指定情報に基づいて、この位置情報算出部４３が行うべき処理を選択するとともに、この位置情報算出部４３の動作を全体的に制御する。
【００５７】
次に、この位置情報算出部４３による処理の流れを、図９に示すフローチャートを参照して説明する。処理が開始されると、まず、画像メモリ４２ａに格納された画像情報が読み込まれ、一次元信号が生成される（Ｓ１１）。次いで、計測対象としてのマークについてのマーク情報及び撮像素子３２についての視野情報に基づいて、当該マークを構成するラインのうち両端のラインが当該視野情報によって規定される撮像素子３２の計測視野からはみ出すか否かが判断される（Ｓ１２）。Ｓ１２において、「はみ出し無し」と判断された場合（ＹＥＳの場合）には、指定情報に含まれる両端除去指定フラグの設定が判断され（Ｓ１３）、当該フラグが「指定無し」の場合（ＹＥＳの場合）には当該マークについての一次元信号に含まれる全ての特徴波形を用いて、当該マークの中心位置が算出され（Ｓ１４）、その演算結果が位置情報補正部４５に出力される（Ｓ１５）。
【００５８】
Ｓ１３において、両端除去指定フラグが「指定有り」の場合（ＮＯの場合）には、当該一次元信号に含まれる特徴波形のうち、両端の特徴波形が除外されたその内側の特徴波形のみを用いて、当該マークの中心位置が算出され（Ｓ１６−１）、その演算結果が位置情報補正部４５に出力される（Ｓ１５）。
【００５９】
Ｓ１２において、「はみ出し有り」と判断された場合（ＮＯの場合）には、指定情報に含まれる「はみ出し警告フラグ」の設定が判断される（Ｓ１７）。Ｓ１７において、「警告無し」の場合（ＹＥＳの場合）には、当該マークを構成するラインの数からはみ出すと判断されたラインの数を減算した残りのライン数が、指定情報に含まれる「最低ライン数」以上であるか否かが判断され（Ｓ１８）、「最低ライン数以上」と判断された場合（ＹＥＳ）の場合には、当該一次元信号に含まれる全ての特徴波形を用いて、当該マークの中心位置が算出され（Ｓ１６−２）、その演算結果が位置情報補正部４５に出力される（Ｓ１５）。この場合、当該マークは前記有効計測視野よりはみ出しているので、マークを構成するラインのうち、ＣＭＰ処理等により変形しやすい両端のラインはマーク中心の算出から除外されることになる。
【００６０】
Ｓ１７において、「警告有り」の場合（ＮＯの場合）には、オペレータに対してその旨の警告を行うため、制御部４９を介して主制御部１２にその旨の通知がなされる（Ｓ１９）。これを受けて、主制御部１２は、オペレータとのマン・マシン・インターフェースとしての操作盤等の表示装置に対するその旨の表示、ブザー等の鳴動、パトライトの点灯等の警告動作を実施してオペレータの注意を喚起する。次いで、指定情報の「はみ出し続行可否フラグ」の設定を判断し（Ｓ２０）、「続行」である場合（ＹＥＳの場合）にはＳ１８に進む。
【００６１】
Ｓ１８において、「最低ライン数未満」と判断された場合（ＮＯの場合）には、オペレータに対してその旨の警告を行うため、制御部４９を介して主制御部１２にその旨の通知がなされる（Ｓ２１）。これを受けて、主制御部１２は、オペレータとのマン・マシン・インターフェースとしての操作盤等の表示装置に対するその旨の表示、ブザー等の鳴動、パトライトの点灯等の所定の警告動作を実施してオペレータの注意を喚起する。次いで、指定情報の「最低ライン数続行可否フラグ」の設定を判断し（Ｓ２２）、「続行」である場合（ＹＥＳの場合）にはＳ１６−２に進む。
【００６２】
Ｓ２０又はＳ２２において、「中断」である場合（ＮＯの場合）には、所定のエラー処理を実施して（Ｓ２３）、この処理を終了する。なお、Ｓ２０、Ｓ２２においては、動作の続行の可否を予め指定された指定情報に基づいて判断するようにしたが、Ｓ１９又はＳ２１における警告において、オペレータによる指定情報の入力を促し、これに伴い入力された指定情報に基づいて判断するようにしても良い。
【００６３】
位置情報算出部４３は、画像メモリ４２ｂに格納された画像情報についても、上記と同様に処理し、アライメントマークＡＭの位置情報（Ｙ座標値）を位置情報補正部４５に送る。第１マーク中心演算部５１又は第２マーク中心演算部５２がアライメントマークＡＭの位置情報を求めるために折り返し自己相関処理、テンプレートマッチング処理、エッジ計測処理の何れを用いて処理するか等は、制御部４９から出力される制御信号によって制御される。
【００６４】
図６に戻り、焦点位置検出部４４は、アライメントセンサ１３に設けられたラインセンサ３６から出力されるデフォーカス信号に基づいて、アライメントセンサ１３の焦点位置に対するウエハＷのデフォーカス量を検出する。
【００６５】
位置情報補正部４５は、位置情報算出部４３で算出されたアライメントマークＡＭの位置情報（Ｘ座標値、Ｙ座標値）に対して、補正処理やその他の必要な処理を行い、最終的なアライメントマークＡＭの位置情報を求める。位置情報補正部４５により補正されたアライメントマークＡＭの最終的な位置情報は、制御部４９を介して主制御系１２に送られる。
【００６６】
次に、本実施形態の露光装置が備えるアライメントセンサ１３を用いてアライメントマークＡＭの位置情報を計測する際の動作について説明する。尚、アライメントマークＡＭの計測は、実際にはウエハＷの大まかな位置を計測するためのラフ計測と、アライメントマークＡＭの位置情報を高い精度で計測するファイン計測とに大別されるが、以下ではラフ計測が終了しており、ファイン計測を行う場合の位置計測動作について説明する。更に、計測対象のアライメントマークＡＭはアライメントセンサ１３の焦点位置に配置された状態で計測が行われるものとする。
【００６７】
図１０は、ウエハＷに形成されたアライメントマークＡＭの位置情報を計測する動作の一例の概略を示すフローチャートである。計測が開始されると、まず、主制御系１２からアライメント信号処理系１７へアライメント開始を示す制御信号が出力される。また、主制御系１２はステージ駆動系１１を介してＸＹステージ７を駆動し、ウエハＷ上に形成されたアライメントマークＡＭの内の計測対象となっているアライメントマークＡＭ（３〜９個）の１つのマーク中心がアライメントセンサ１３の計測視野の中心になるべく一致するように配置する（ステップＳ３１）。配置が完了すると、主制御系１２はハロゲンランプ１４に制御信号を出力して照明光ＩＬ１の射出を開始させ、アライメントマークＡＭの像ＩＭを撮像素子３２，３３で撮像する（ステップＳ３２）。
【００６８】
撮像素子３２，３３から出力される画像情報は、増幅器４０ａ，４０ｂにおいて設定されたゲインに応じてそれぞれ増幅され、Ａ／Ｄ変換器４１ａ，４１ｂの各々でディジタル化された後、画像メモリ４２ａ，４２ｂに一時的に記憶される。位置情報算出部４３は、画像メモリ４２ａ，４２ｂに記憶された画像情報のそれぞれに対して、上述した位置情報算出処理（図９のＳ１１〜Ｓ２３）を実施して、アライメントマークＡＭの位置情報（Ｘ座標値、Ｙ座標値）を求め（ステップＳ３３）、主制御系１２に送る。
【００６９】
次に、主制御系１２は、計測対象となっている所定数のアライメントマークＡＭの全てに対して計測が終了したか否かを判断する（ステップＳ３４）。この判断結果が「ＮＯ」である場合には、ＸＹステージ７を駆動してウエハＷを移動させ、次の計測対象となっているアライメントマークＡＭの中心がアライメントセンサ１３の計測視野の中心になるべく一致するように配置して同様の計測処理を行う。一方、ステップＳ３４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合には一連の計測動作が終了する。このようにして、計測対象となっているアライメントマークＡＭ全ての位置情報を計測する。
【００７０】
以上の計測が終了すると、主制御系１２はアライメントマークＡＭの計測結果と、ウエハＷ上に設定されたショット領域の設計上の位置情報とに基づいてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）演算を行い、ウエハＷ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を統計的な手法で決定する。
【００７１】
以上の処理が終了すると露光処理が開始される。露光処理を行う際には、まず主制御系１２はＥＧＡ演算により求められた配列情報に対して前述したベースライン量を加算して補正を行う。そして、主制御系１２はステージ駆動系１１を介してベースライン補正されたウエハＷのＸ座標及びＹ座標に基づいて、各ショット領域の中心と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとが一致するようにＸＹステージ７を駆動させる。これにより、ウエハＷの各ショット領域の正確な露光領域への合わせ込み、即ちウエハＷの正確な位置合わせが行われる。この状態で照明光学系１からの露光光ＥＬをレチクルＲに照射し、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介して露光領域に配置されたショット領域へ転写する。
【００７２】
上述した実施形態によると、マーク全体の大きさが計測視野よりも大きい場合には、マークを構成するラインのうちの両端のラインの変形等による誤差を除外する目的で行われる両端除去処理の指定がある場合であっても、該両端除去処理を行わないようにしたので、位置算出に用いるライン数が不必要に少なくなることが防止され、マークの計測精度を向上することができる。また、各種の指定情報を設定してこれに基づいて両端除去処理を行うか否かを判断するようにしたので、要求される計測精度に応じて適切な処理を行うことができるようになる。
【００７３】
上述した実施形態では、アライメントマークとして、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて、図５（ａ）、図５（ｂ）、図８（ａ）に示したような複数のライン（パターン）を所定のピッチで該当方向に配列してなる一次元マークＡＭを計測する場合を例示したが、アライメントマークはこれに限定されず、単一のマークでＸ方向及びＹ方向の位置を計測できる二次元マークであっても良い。
【００７４】
このような二次元マークとしては、例えば、図１１に示すように、Ｘ方向に沿う複数のライン（パターン）をＹ方向に所定のピッチで配列するとともに、これらのＸ方向の両脇に、それぞれＹ方向に沿うライン（パターン）をＸ方向に所定のピッチで配列してなる二次元マークＩＭＤを例示することができる。同図において、Ｘ方向位置計測用の計測視野Ｆｘ１を有する撮像素子、及びＹ方向位置計測用の計測視野Ｆｙ１を有する撮像素子を備えるアライメントセンサで、このマークＩＭＤを計測すると、Ｘ方向の計測については、両端のラインＬｘ１及びＬｘ６が計測視野Ｆｘ１からはみ出しており、両端除去処理の実行が指定されている場合には、従来は、ラインＬｘ２及びＬｘ５をも除外して、その内側のラインＬｘ３及びＬｘ４のみを用いて位置情報が算出されていたが、本実施形態に係る露光装置においては、この場合であっても、ラインＬｘ２及びＬｘ５は除外されることなく、ラインＬｘ２〜Ｌｘ５を用いてマーク位置が算出される。Ｙ方向の計測に関しては、Ｙ方向に配列されたラインの全てが計測視野Ｆｙ１内に入っているので、両端除去指定がある場合には、その両端のラインＬｙ１及びＬｙ６が除外されて、その内側のラインを用いてマーク位置が算出される。
【００７５】
上述した実施形態では、ウエハＷに形成されたアライメントマークＡＭの位置情報を計測する場合について例示したが、レチクルＲに形成されたレチクルマークを、ＶＲＡ（Ｖｉｄｅｏ  Ｒｅｔｉｃｌｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のアライメントセンサで計測する場合にも適用することができる。また、ＥＴＴＲ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ）方式のアライメントセンサで計測する場合にも適用することができる。
【００７６】
また、通常は、アライメントマークは左右対称形状であることが多く、マーク中心と計測視野中心とをほぼ一致させた状態で計測が行われるため、計測視野からはみ出すラインは左右で同一の本数になることが多いので、上述の実施形態では、左右（両端）を区別することなく除外するか否かの判断を同時に行っていた。しかし、マークが左右対称でない場合やマーク中心と計測視野中心とにオフセットがある状態で計測を実施する場合には左右で同数とはならない場合があり、このような場合には、左右で別々に判断するようにすると良い。具体的には、例えば左側のラインのみが計測視野からはみ出し、右側のラインが計測視野内に存在する場合には、左側のラインについてははみ出しにより既に除外されているので、ラインの変形等を考慮して行う上述した両端除去処理に相当する処理を片端についてのみ適用する処理（以下、片端除去処理という）は行わず、右側のラインについては変形等を生じている可能性があるので当該片端除去処理を行うようにすると良い。
【００７７】
また、マークの一方の端部のみが変形等を起こしており、他方の端部は変形等を起こしていないことが明らかであるような場合には、変形等を起こしていない他方の端部側のラインについては除去する必要がないので当該他方の端部側のラインについては計測視野の内外にかかわらず片端除去処理を行わず、変形等を起こしている一方の端部側のラインについてはそれが計測視野内である場合には片端除去処理を行い、それが計測視野外である場合には既に除外されているから片端除去処理を行わないようにすると良い。
【００７８】
尚、前述した本発明の実施形態に係る露光装置（図１）は、ウエハＷを精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能となるように、照明光学系１、レチクルステージ２、ベース３、及び駆動装置４を含むレチクルアライメント系、ウエハホルダ５、Ｚステージ６、ＸＹステージ７、移動鏡９、及びレーザ干渉計１０を含むウエハアライメント系、投影光学系ＰＬ等の図１に示された各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。尚、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７９】
次に、本発明の実施形態の露光装置を使用したデバイスの製造について説明する。図１２は、本発明の実施形態に係る露光装置を用いたデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産のフローチャートである。図１２に示されるように、まず、ステップＳ４０（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ４１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ４２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００８０】
次に、ステップＳ４３（ウエハプロセスステップ）において、ステップＳ４０〜ステップＳ４２で用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ４４（組立ステップ）において、ステップＳ４３において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップＳ４４には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。最後に、ステップＳ４５（検査ステップ）において、ステップＳ４５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【００８１】
尚、上述した実施形態では、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置に本発明を適用した場合について説明したが、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを逐次転写する走査型の露光装置にも適用することができる。また、本実施形態の露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。更に、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることはなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光転写する液晶用の露光装置や薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。本実施形態の露光装置の光源としては、既述した光のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。
【００８２】
投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いる。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【００８３】
次に、本発明の他の実施形態としてのレシピ変換装置について、図１３及び図１４を参照して説明する。このレシピ変換装置は、計測視野が比較的に大きいアライメントセンサを備える露光装置用に作成されたレシピを、計測視野がこれよりも小さいアライメントセンサを備える露光装置用のレシピに変換する装置である。このレシピ変換装置は、例えばパーソナルコンピュータに以下に説明する各機能部を実現するためのプログラム（レシピ変換プログラム）をインストールして実行することにより実現される。
【００８４】
図１３に示すように、このレシピ変換装置１００は、レシピ記憶部１０１、はみ出し判断部（判断手段）１２１、処理判断部１２２、マーク情報生成部（マーク情報生成手段）１２３、レシピ変換部（レシピ変換手段）１２４、及び入出力部１２５を備えて構成されている。
【００８５】
レシピ記憶部１０１には、変換対象であるレシピが予め又は必要に応じて記憶される。このレシピは、露光装置の動作の条件や方法、処理手順、処理するウエハに関する情報、用いるレチクルに関する情報等が設定されたプロセスに関するプログラムであり、ウエハに形成されたマークの形状に関するマーク情報や上述した両端除去処理を実施するか否かについての両端除去フラグ等の情報も含まれている。マーク情報は、例えば、マークを構成するラインの寸法（幅）、配列ピッチ、本数等から構成される。レシピはこのレシピ変換装置が変換前のレシピが適用された露光装置の制御装置等とＬＡＮ等を介して接続されている場合には、オペレータの操作に応じて当該制御装置との通信により、或いは情報記録媒体を介して送られてレシピ記憶部１０１に記憶される。
【００８６】
入出力部１２５は、このレシピ変換装置１００が備える図外のキーボード等の入力装置とディスプレイ装置等の表示装置との間で各種情報のやり取りを行う機能部であり、オペレータからの入力情報としては、視野情報１１３、指定情報１１４等があり、オペレータに対する出力情報としては、各種の警告情報１１５等がある。
【００８７】
視野情報１１３は、このレシピ変換装置１００による変換後のレシピを適用すべき露光装置が備えるアライメントセンサ（撮像素子）の計測視野の形状（大きさ）に関する情報であり、例えば、視野のＸ方向の寸法、Ｙ方向の寸法等である。
【００８８】
指定情報としては、マークが計測視野からはみ出すと判断された場合に警告（はみ出し警告）を行うか否かについての「はみ出し警告フラグ」、はみ出し警告を行った場合にその後の動作を続行するか否かについての「はみ出し続行可否フラグ」、計測視野からはみ出さないライン数が所定数（最低数）未満である場合に警告（最低ライン数警告）を行うための「最低ライン数」、最低ライン数警告を行った場合にその後の動作を続行するか否かについての「最低ライン数続行可否フラグ」等の計測処理についてのユーザの意向に関する情報である。最低ライン数としては、再現性や精度との関係において許容され得るラインの最低数を、マークについて外側から１本ずつ順次除外しつつシミュレーション等を実施して予め求めたものを用いることができる。なお、指定情報は、ここでは入力装置を介してオペレータから入力され、入出力部１２５を介して受け取るものとするが、その一部又は全部がレシピ内に設定される場合もあり、この場合には、レシピ記憶部１０１内のレシピ１１２から取得される。
【００８９】
はみ出し判断部１２１は、レシピ記憶部１０１に記憶されたレシピ内に設定されたマーク情報と、入力装置を介してオペレータから入力され、入出力部１２５を介して送られた変換後のレシピを適用すべき露光装置のアライメントセンサについての視野情報とに基づいて、当該マークを構成するラインが当該計測視野からはみ出すか否かを幾何学的に判断するとともに、はみ出すラインを特定する処理を行う。
【００９０】
処理判断部１２２は、入力装置を介してオペレータから入力され、入出力部１２５を介して送られた指定情報１１４、或いは指定情報がレシピ内に設定されている場合には当該レシピから取得した指定情報１１４に基づいて、このレシピ変換装置１００が行うべき処理を選択するとともに、このレシピ変換装置１００の動作を全体的に制御する。
【００９１】
マーク情報生成部１２３は、はみ出し判断部１２１及び処理判断部１２２の判断結果に従って、当該マーク情報１１１によって規定されるマークが当該視野情報１１３によって規定される計測視野からはみ出す場合に、はみ出したラインを除外した新たなマーク情報を生成する。レシピ変換部１２４は、レシピ記憶部１０１に記憶されたレシピ１１２に設定されたマーク情報１１１に代えて、マーク情報生成部１２３によって生成された新たなマーク情報を設定するとともに、必要に応じて、レシピ記憶部１０１に記憶されたレシピに設定されている「両端除去フラグ」の設定内容を変更するとともに、その他必要な変更を行った上で、新たなレシピ１１６を入出部１２５を介して出力する。新たなレシピ１１６は、このレシピ変換装置１００が変換後のレシピ１１６を適用すべき露光装置の制御装置等とＬＡＮ等を介して接続されている場合には、オペレータの操作に応じて当該制御装置との通信により、或いは情報記録媒体を介して、当該露光装置に送られる。
【００９２】
次に、このレシピ変換装置１００による処理の流れを、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。処理が開始されると、まず、レシピ記憶部１０１に変換すべきレシピが読み込まれる（Ｓ５１）。次いで、レシピ記憶部１０１に記憶された変換前のレシピ１１２に設定されているマーク情報１１１及び入出力部１２５を介して入力された変換後のレシピ１１６を適用すべき露光装置が備えるアライメントセンサ（撮像素子）についての視野情報に基づいて、当該マークを構成するラインのうち両端のラインが当該視野情報によって規定される計測視野からはみ出すか否かが判断される（Ｓ５２）。Ｓ５２において、「はみ出し無し」と判断された場合（ＹＥＳの場合）には、マーク情報及び「両端除去フラグ」の設定内容を変更することなく、レシピ記憶部１０１のレシピ１１２をそのまま出力して（Ｓ５３）、この処理を終了する。
【００９３】
Ｓ５２において、「はみ出し有り」と判断された場合（ＮＯの場合）には、指定情報に含まれる「はみ出し警告フラグ」の設定が判断される（Ｓ５４）。Ｓ５４において、「警告無し」の場合（ＹＥＳの場合）には、当該マーク情報によって規定されるマークを構成するラインの数から、はみ出すと判断されたラインの数を減算した残りのライン数が、指定情報に含まれる「最低ライン数」以上であるか否かが判断され（Ｓ５５）、「最低ライン数以上」と判断された場合（ＹＥＳ）の場合には、「両端除去フラグ」の設定内容を判断する（Ｓ５６）。Ｓ５６において、「両端除去指定有り（ＯＮ）」の場合（ＹＥＳの場合）には、当該「両端除去指定フラグ」の設定内容を「両端除去指定無し（ＯＦＦ）」に変更し（Ｓ５７）、「両端除去指定無し（ＯＦＦ）」の場合（ＮＯの場合）には、Ｓ５７をスキップして、Ｓ５８に進む。
【００９４】
次に、Ｓ５８において、変換前のレシピ１１２に設定されているマーク情報１１１から、はみ出すと判断されたラインを除外した新たなマーク情報を生成し、「両端除去指定無し（ＯＦＦ）」に設定された「両端除去指定フラグ」とともに、当該変換前のレシピ１１２の対応する内容を書き換えて、変換後の新たなレシピ１１６を生成し、当該新たなレシピ１１６を出力して（Ｓ５３）、この処理を終了する。
【００９５】
Ｓ５４において、「警告有り」の場合（ＮＯの場合）には、オペレータに対してその旨の警告を行うため、入出力部１２５を介して、表示装置にその旨が表示される（Ｓ５９）。次いで、指定情報の「はみ出し続行可否フラグ」の設定を判断し（Ｓ６０）、「続行」である場合（ＹＥＳの場合）にはＳ５５に進む。
【００９６】
Ｓ５５において、「最低ライン数未満」と判断された場合（ＮＯの場合）には、オペレータに対してその旨の警告を行うため、入出力部１２５を介して表示装置にその旨が表示される（Ｓ６１）。次いで、指定情報の「最低ライン数続行可否フラグ」の設定内容を判断し（Ｓ６２）、「続行」である場合（ＹＥＳの場合）にはＳ５６に進む。Ｓ６０又はＳ６２において、「中断」である場合（ＮＯの場合）には、所定のエラー処理を実施して（Ｓ６３）、この処理を終了する。
【００９７】
比較的に計測視野の大きいアライメントセンサを有する露光装置用に作成されたレシピ（変換前レシピ）を、このレシピ変換装置１００により変換することにより、比較的に計測視野の小さいアライメントセンサを有する露光装置用の新たなレシピを容易に得ることができる。このとき、マークに含まれるラインのうちの両端のパターンが変換後の露光装置が備えるアライメントセンサの計測視野からはみ出す場合には、両端のパターンが除外された新たなマーク情報が設定されるとともに、両端除去指定がある場合（両端除去指定フラグが「両端除去指定有り（ＯＮ）」）であっても、これを解除（ＯＦＦ）に変更するようにしたので、変換後のレシピを適用すべき露光装置側で、特別な処理を行うことなく、当該レシピ情報に基づいて、上述の実施形態に係る露光装置と同様な動作を実施させることが可能となる。
【００９８】
なお、以上説明した実施形態は、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、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施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む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る露光装置が備えるアライメントセンサの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る露光装置のアライメントセンサ内に設けられる視野分割絞り及び遮光板の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る露光装置のアライメントセンサのウエハ上における照明領域を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態におけるアライメントマークの像に対する撮像素子の配置例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態におけるアライメント信号処理系の内部構成の概略を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態におけるアライメント信号処理系の位置情報算出部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は本発明の実施形態におけるマークと計測視野の大きさの関係を示す図であり、（ｂ）はマークを計測して得られる一次元信号の波形を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る露光装置における位置情報算出部の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る露光装置におけるマーク計測処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態におけるマークの他の構成及び撮像素子の配置を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る露光装置を用いたデバイスの生産のフローチャートである。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るレシピ変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るレシピ変換装置の要部処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
７…ＸＹステージ
１１…ステージ駆動系
１２…主制御系
１７…アライメント信号処理系
３２，３３…撮像素子
４３…位置情報算出部
５０…信号処理部
５１…第１マーク中心演算部
５２…第２マーク中心演算部
５３…マーク情報記憶部
５４…視野情報記憶部
５５…指定情報記憶部
５６…はみ出し判断部
５７…処理判断部
ＡＭ…アライメントマーク
ａｍ…ライン（パターン）
Ｆ１，Ｆ２，ＦＮ１…計測視野
ＩＭ…マークの像
Ｌ１〜Ｌ９…ライン（パターン）の像
Ｔ１〜Ｔ９…特徴波形
Ｒ…レチクル
Ｗ…ウエハ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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