(57)【要約】  【課題】アライメントマークの位置計測精度を低下させることなく計測時間を短縮した位置計測方法を提供する。  【解決手段】本発明の位置計測方法では、２箇所のサーチショットと８箇所のＥＧＡショットを対象としてウエハアライメントを行う際に、２箇所のサーチショットはＥＧＡショットとの共用ショットとし、アライメントマークもサーチ計測とＥＧＡ計測とで同一の共用マークを用いる。サーチ計測の際に、ウエハ・アライメントセンサーのサーチ用光学系で共用マークを撮像する時に、同時に、ウエハ・アライメントセンサーのファイン用光学系でも共用マークを撮像しておく。ファイン用光学系で撮像した信号は記憶しておき、サーチ計測後のＥＧＡ計測の際に読み出して使用する。ＥＧＡ計測の時に２箇所のショットの移動時間と撮像時間分、アライメント計測の処理時間を短縮することができる。  【選択図】  図６
2006071483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に形成された複数の位置計測用パターンを検出して、該物体の位置情報を求める位置計測方法であって、
前記複数の位置計測用パターンのうち、第１の計測視野内に存在する所定の位置計測用パターンを第１の計測倍率で光電検出するのと同時に、前記第１の計測視野よりも狭い第２の計測視野内における前記所定の位置計測用パターンを前記第１の計測倍率よりも高倍の第２の計測倍率で光電検出する第１工程と、
前記第１工程中の前記第１の計測倍率での光電検出により得られた第１信号に基づいて、前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出する第２工程と、
前記第１工程中の前記第２の計測倍率での光電検出により得られた第２信号の中で前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号処理範囲を特定する処理、又は前記第２信号の中に前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号の存在有無を判別する処理を、前記第２工程での検出結果に基づき行う第３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３工程で前記判別処理を行った結果、前記必要な信号が存在しないと判別されると、前記第２の計測視野内に前記所定の位置計測用パターンを位置決めせしめた上で、前記第２の計測倍率で再度光電検出を行う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】
物体上に形成された複数の位置計測用パターンを検出して、該物体の位置情報を求める位置計測装置であって、
前記複数の位置計測用パターンのうち、第１の計測視野内に存在する所定の位置計測用パターンを第１の計測倍率で光電検出して第１信号を出力する第１計測系と、
前記第１の計測視野よりも狭い第２の計測視野内における前記所定の位置計測用パターンを、前記第１の計測倍率よりも高倍の第２の計測倍率で、前記第１計測系による前記光電検出動作と同時に光電検出して、第２信号を出力する第２計測系と、
前記第１信号を信号処理して前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出する信号処理手段と、
前記信号処理手段の検出結果に基づいて、前記第２信号の中で前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号処理範囲を特定する処理、又は前記第２信号の中に前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号の存在有無を判別する処理を行う制御手段と、を有することを特徴とする位置計測装置。
【請求項４】
前記第１計測系及び前記第２計測系はそれぞれ撮像手段を含み、
前記複数の撮像手段の各々で取り込まれた画像情報を表示するモニターと、
前記複数の撮像手段の各々に付随して設けられている複数の信号出力線と接続されており、前記モニター上に表示する画像情報を該モニターに対して供給するモニター供給用信号線と、
前記複数の撮像手段の各々に対応して設けられ、前記各撮像手段から当該撮像手段に付随した前記信号出力線への電気的接続状態を有効又は無効に切り換える複数の出力制御手段と、
前記複数の出力制御手段を制御することにより、前記複数の撮像手段と前記モニターとの電気的接続状態を任意に切り換え制御して、それにより少なくとも１つの前記撮像手段からの画像情報を前記モニター上に表示せしめる制御部と、を有することを特徴とする請求項３に記載の位置計測装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の位置検出方法を用いて、基板上に形成された前記位置計測用パターンの位置を検出する工程と、
その検出工程における検出結果に基づいて、前記基板上に形成された複数のショット領域を、所定の露光位置に順次位置決めする工程と、
その位置決め工程において位置決めされた前記基板上の各ショット領域を、所定のデバイスパターンで順次露光する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項６】
基板上に形成された前記位置検出用パターンを、請求項３又は４に記載の位置検出装置を用いて検出し、
その検出結果に基づいて、前記基板上に形成された複数のショット領域を、所定の露光位置に順次位置決めしつつ所定のパターンで順次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、例えば半導体素子等の電子デバイスを製造する際に使用する露光装置における露光位置の計測等に用いて好適な位置計測方法及び位置計測装置、その位置計測方法を用いたデバイス製造方法、及び、その位置計測装置を用いた露光装置に関する。
【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ある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、その際、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）する必要がる。
そのためのアライメント方式であって、ショット領域がマトリックス状に配置されたウエハに対して重ね合わせ露光を行う際にウエハをアライメントする方式としては、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】
ＥＧＡ方式においては、まず、ＥＧＡショットに付随したアライメントマーク（ファインアライメント用マーク、ＥＧＡ計測用マーク）の位置をオフアクシスアライメント系にて計測する。次に、そのアライメントマークの計測値と設計値とに基づいて、ウエハ上のショット領域の配列特性（位置情報）に関する誤差パラメータ（オフセット、スケール、回転、直交度等）を最小二乗法等により統計演算して決定する。次に、この決定されたパラメータの値に基づいて、ウエハ上の全てのショット領域に対してその設計上の座標値を補正する。そして、この補正された座標値及び投影光学系とオフアクシスアライメント系との間の距離であるベースライン量とに基づいて、ウエハステージを移動し、ウエハを位置決めする。この結果、レチクルパターンの投影像とウエハ上の複数のショット領域のそれぞれとが正確に重ね合わされて露光されることになる。
【０００５】
ところで、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）の位置を計測し、この計測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。
【０００６】
ところで、電子デバイスの製造工程における露光処理においては、従来よりスループット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行いたいという要望がある。そのために、例えば、サーチアライメント及び前述したファインアライメントとしてのＥＧＡ計測を含む一連のアライメント処理において、サーチショットとＥＧＡショットとの位置関係を考慮しアライメント計測を行うショットの順序を最適化することにより、ショット間の移動距離を少なくし、複数のマークを計測する際に要する時間を短縮した位置計測方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開昭６１−４４４２９号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年、電子デバイスの製造工程における生産性の向上はより強く要望されており、露光処理においてもなお一層のスループットの向上が要求されている。従って、サーチアライメント及びファインアライメント（ＥＧＡ計測）を行う一連のアライメント処理においても、その処理時間を少しでも短縮し効率よく行いたいという要望がある。
【０００８】
アライメントの処理時間を短縮するためには、アライメント計測（位置計測）を行うマーク（サンプルショット）の数を減らすことが有効である。しかしながら、位置計測が行われているマークの数は、通常、サーチ計測については２箇所、ファインアライメント（ＥＧＡ）計測においては補正対象の要素（要因、補正時のパラメータ数）に応じて数箇所（例えば、６箇所あるいは８箇所等）程度であり、既に、必要とする機能、精度に対して最低限度の数となっている。従って、これ以上のマーク数（サンプルショット数）の削減は、位置合わせ精度の低下に直結することとなり好ましくない。
【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、その目的は、位置合わせ精度を低下させることなく短時間で効率よく、すなわち高スループットでマークの位置計測が可能な位置計測方法及び位置計測装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような位置計測方法を適用したアライメント処理を行い、高品質な電子デバイスを高スループットで製造することのできるデバイス製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような位置計測装置によりアライメント処理を行い所望のパターンを高精度に高スループットで露光転写することのできる露光装置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、本発明に係る位置計測方法は、物体上に形成された複数の位置計測用パターンを検出して、該物体の位置情報を求める位置計測方法であって、前記複数の位置計測用パターンのうち、第１の計測視野内に存在する所定の位置計測用パターンを第１の計測倍率で光電検出するのと同時に、前記第１の計測視野よりも狭い第２の計測視野内における前記所定の位置計測用パターンを前記第１の計測倍率よりも高倍の第２の計測倍率で光電検出する第１工程（ステップＳ１４）と、前記第１工程中の前記第１の計測倍率での光電検出により得られた第１信号に基づいて、前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出する第２工程（ステップＳ１６）と、前記第１工程中の前記第２の計測倍率での光電検出により得られた第２信号の中で前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号処理範囲を特定する処理、又は前記第２信号の中に前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号の存在有無を判別する処理を、前記第２工程での検出結果に基づき行う第３工程（ステップＳ２２、Ｓ２４）とを有する（図６参照）（請求項１）。
【００１１】
このような位置計測方法においては、第１工程において、例えばサーチ計測の際の観察視野（第１の計測視野）内に存在する例えばアライメントマーク等の所定の位置計測用パターンを光電検出するのと同時に、前記第１の計測視野よりも狭い例えばファイン計測の際の観察視野（第２の計測視野）により、その視野内の前記アライメントマーク等の所定の位置計測用パターンを光電検出している。すなわち、サーチ計測のためのパターンの光電検出と、ファイン計測のためのパターンの光電検出とを同時に行っている。従って、これらを順次行う場合と比べて、パターンの光電検出の時間を半減することができる。
【００１２】
好適には、前記第３工程で前記判別処理を行った結果、前記必要な信号が存在しないと判別されると（ステップＳ２２）、前記第２の計測視野内に前記所定の位置計測用パターンを位置決めせしめた上で、前記第２の計測倍率で再度光電検出を行う（ステップＳ２６）（図６参照）（請求項２）。
【００１３】
また、本発明に係る位置計測装置は、物体上に形成された複数の位置計測用パターンを検出して、該物体の位置情報を求める位置計測装置であって、前記複数の位置計測用パターンのうち、第１の計測視野内に存在する所定の位置計測用パターンを第１の計測倍率で光電検出して第１信号を出力する第１計測系と、前記第１の計測視野よりも狭い第２の計測視野内における前記所定の位置計測用パターンを、前記第１の計測倍率よりも高倍の第２の計測倍率で、前記第１計測系による前記光電検出動作と同時に光電検出して、第２信号を出力する第２計測系と、前記第１信号を信号処理して前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出する信号処理手段と、前記信号処理手段の検出結果に基づいて、前記第２信号の中で前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号処理範囲を特定する処理、又は前記第２信号の中に前記所定の位置計測用パターンの位置情報を検出するのに必要な信号の存在有無を判別する処理を行う制御手段とを有する（請求項３）。
【００１４】
好適には、前記第１計測系及び前記第２計測系はそれぞれ撮像手段（２１１，２２１及び２２２）を含み、前記複数の撮像手段の各々で取り込まれた画像情報を表示するモニター（２９０）と、前記複数の撮像手段の各々に付随して設けられている複数の信号出力線（２７２）と接続されており、前記モニター上に表示する画像情報を該モニターに対して供給するモニター供給用信号線（２７５）と、前記複数の撮像手段の各々に対応して設けられ、前記各撮像手段から当該撮像手段に付随した前記信号出力線への電気的接続状態を有効又は無効に切り換える複数の出力制御手段（２７３，２７４）と  前記複数の出力制御手段を制御することにより、前記複数の撮像手段と前記モニターとの電気的接続状態を任意に切り換え制御して、それにより少なくとも１つの前記撮像手段からの画像情報を前記モニター上に表示せしめる制御部と（２８０）を有する（図４及び図５参照）（請求項４）。
【００１５】
また、本発明に係るデバイス製造方法は、前述したいずれかの位置検出方法を用いて、基板上に形成された前記位置計測用パターンの位置を検出する工程と、その検出工程における検出結果に基づいて、前記基板上に形成された複数のショット領域を、所定の露光位置に順次位置決めする工程と、その位置決め工程において位置決めされた前記基板上の各ショット領域を、所定のデバイスパターンで順次露光する工程とを含む（請求項５）。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置は、基板上に形成された前記位置検出用パターンを、前述したいずれかの位置検出装置を用いて検出し、その検出結果に基づいて、前記基板上に形成された複数のショット領域を、所定の露光位置に順次位置決めしつつ所定のパターンで順次露光する（請求項６）。
【００１７】
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】
【００１８】
本発明によれば、位置合わせ精度を低下させることなく短時間で効率よく、すなわち高スループットでマークの位置計測が可能な位置計測方法及び位置計測装置を提供することができる。
また、そのような位置計測方法を適用したアライメント処理を行い、高品質な電子デバイスを高スループットで製造することのできるデバイス製造方法を提供することができる。
また、そのような位置計測装置によりアライメント処理を行い所望のパターンを高精度に高スループットで露光転写することのできる露光装置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】
【００１９】
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、その際のウエハ上の各ショット領域のアライメント方法について説明する。
なお、本発明に係るそのアライメント方法は、ウエハ上の２箇所のサーチ・ＥＧＡ共用ショットにおけるサーチ・ＥＧＡ共用アライメントマーク（以下、共用マークと称する）を用いてサーチアライメントを行うとともに、その２箇所のサーチ・ＥＧＡ共用ショットの共用マークに６箇所のＥＧＡ専用ショットのＥＧＡ専用アライメントマークを加えた８箇所のマークを用いて、ファインアライメント（ＥＧＡ）を行うものである。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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・ＥＧＡ共用ショットの位置、ＥＧＡ専用ショットの位置、共用マークの位置及びＥＧＡ専用アライメントマークの位置等が入力される。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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内で分岐してサーチ用光学系及びファイン用光学系に各々入射させる構成となっている。
【００３３】
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、各々独立かつ同時に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。
【００３４】
ファインアライメント計測を行う際には、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。
【００３５】
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。
【００３６】
具体的には、主制御系１１５は、予め指定された例えば２箇所の共用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。本実施形態においては、ファイン用（ＥＧＡ用）アライメントマークとの共用マーク）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８箇所の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。本実施形態においては、２箇所についてはサーチアライメント用マークとの共用マーク）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。
【００３７】
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。
【００３８】
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（加工）及び現像等により各々回路パターンが形成されている。これらのショット領域の中に、図２に示すように、２箇所のサーチ・ＥＧＡ共用ショット領域ＳＳ１及びＳＳ２、及び、６箇所のファインアライメント（ＥＧＡ）専用ショット領域ＥＳ１〜ＥＳ６の８箇所のショット領域が設定されている。
【００３９】
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）で共用のマークであり、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。
なお、図３に示すアライメントマークＭは、各ラインパターンの長さが約６０μｍ程度のサイズのパターンである。
なお、図３には、ウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野ＶＳ及びＶＦが示されているが、これについては後に説明する。
【００４０】
次に、露光装置１００におけるウエハアライメントに関する信号処理系（以下、ウエハアライメント系と称する）の構成について図４及び図５を参照して説明する。
図４は、そのウエハアライメント系２００の構成を示す図である。
図４に示すように、ウエハアライメント系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、その他の計測センサー２６１、及びそのインターフェイス（センサーＩ／Ｆ）２６９、データ伝送路（光ファイバー）２７０、モニター用映像出力ライン２７１、信号処理部２８０及びモニター２９０を有する。
なお、図４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、及びファイン部２２９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、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。また、センサーＩ／Ｆ２６９及びモニター２９０は、図１においては図示を省略している。
【００４１】
図４に示すウエハアライメント系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（第１の計測視野）を所定の倍率（第１の計測倍率）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。この時の観察視野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（第１の計測倍率）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。
【００４２】
観察カメラ２１２は、アシスト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。
【００４３】
サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２のインターフェイス部である。サーチ部２１９には、図示せぬ信号線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。
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。そして、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、データ伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００４４】
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での観察映像ある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。
なお、モニター用映像出力ライン２７１及びモニター用映像出力ライン２７１への映像信号の出力制御方法については、後に詳細に説明する。
【００４５】
ウエハアライメント系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（第２の計測視野）で所定の倍率（第２の計測倍率）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。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（第２の計測倍率）は、前述したサーチカメラ２１１の観察倍率（第１の計測倍率）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（第２の計測視野）ＶＦの範囲は、サーチカメラ２１１の観察視野（第１の計測視野）ＶＳよりも狭い。
【００４６】
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。
また、サーチ計測用の画像とファイン計測用の画像を同時に取り込む場合、ファイン用観察視野ＶＦ（ＶＦＸ及びＶＦＹ）はサーチ用観察視野ＶＳのほぼ中央部分に配置されるような相対的な位置関係で画像の取り込みが行われる。このサーチ用観察視野ＶＳとファイン用観察視野ＶＦ（ＶＦＸ，ＶＦＹ）との相対的な位置関係は予め求められており、アライメント制御系１１９内に記憶されているものである。
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。
【００４７】
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、あるいは、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。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及び２２２の直前には席外カットフィルタが設けられている。
【００４８】
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とのインターフェイス部である。ファイン部２２９には、図示せぬ信号線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。
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。そして、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、データ伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００４９】
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）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、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、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での観察映像ある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。
なお、モニター用映像出力ライン２７１及びモニター用映像出力ライン２７１への映像信号の出力制御方法については、後に詳細に説明する。
【００５０】
センサーＩ／Ｆ２６９は、サーチ系カメラ２１１及び２１２、及び、ファイン系カメラ２２１〜２２３以外の他のセンサー２６１とのインターフェイス部である。例えばアライメント・オートフォーカス（ＡＦ）センサー（アライメントＡＦ用ＣＣＤカメラ）等がセンサーＩ／Ｆ２６９に接続される。センサーＩ／Ｆ２６９には、図示せぬ信号線を介して信号処理部２８０からこれらのセンサーの制御信号が入力される。センサーＩ／Ｆ２６９は、これを各センサーに出力する。これにより、各センサーが各々所望の動作に制御される。
また、センサーＩ／Ｆ２６９は、接続される各センサーから入力される信号を、データ伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。入力される信号がＣＣＤカメラ等からの映像信号である場合には、センサーＩ／Ｆ２６９は、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で画像を取り込み、その画像信号をＡＤ変換してデジタル信号として、信号処理部２８０に送出する。
【００５１】
また、センサーＩ／Ｆ２６９は、接続されるセンサーからの入力信号が映像信号である場合、その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。センサーＩ／Ｆ２６９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映像信号のモニター２９０への出力を制御する。
なお、モニター用映像出力ライン２７１及びモニター用映像出力ライン２７１への映像信号の出力制御方法については、後に詳細に説明する。
【００５２】
データ伝送路２７０は、サーチ部２１９、ファイン部２２９及びセンサーＩ／Ｆ２６９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ータを伝送するための伝送系である。本実施形態においては、データ伝送路２７０は、光ファイバーを用いた光通信ネットワークにより構成される。
【００５３】
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及びセンサーＩ／Ｆ２６９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。
モニター用映像出力ライン２７１の構成及び信号の伝送制御方法について図５を参照して説明する。
図５は、モニター用映像出力ライン２７１の構成を示す図である。
モニター用映像出力ライン２７１は、モニター２９０の入力端子に接続された同軸ケーブル２７５に、各ビデオ信号出力源からの出力ライン２７２−１〜２７２−ｎがコネクタ２７６−１〜２７６−ｎを介して接続された形態である。
ビデオ信号出力源は、サーチカメラ２１１、観察カメラ２１２、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、指標マーク計測用カメラ２２３及びセンサーＩ／Ｆ２６９に接続されたセンサーとしての種々の２次元ＣＣＤである。
【００５４】
各出力ライン２７２−１〜２７２−ｎには、オペアンプ２７３−１〜２７３−ｎ及び出力抵抗２７４−１〜２７４−ｎが設けられており、また、オペアンプ２７３−１〜２７３−ｎには、出力ライン２７２−１〜２７２−ｎから同軸ケーブル２７５への信号出力を制御する出力制御信号が印加されている。各出力制御信号は、オペレータ等の選択操作に基づいて生成され、信号処理部２８０を介してサーチ部２１９、ファイン部２２９及びセンサーＩ／Ｆ２６９に各々入力されてオペアンプ２７３−１〜２７３−ｎに印加される信号であり、オペレータの操作により選択された唯一のビデオ信号出力源からのビデオ信号が同軸ケーブル２７５に出力されるように、すなわち、複数（図３に示す例ではｎ系統）の出力ライン２７２−１〜２７２−ｎのうちの、選択された１つの出力ライン２７２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力のみが有効な状態（接続状態）となり、その他の出力ライン２７２−ｊ（ｊ≠ｉ）の出力は無効な状態（未接続状態）となるように制御される。
このような構成により、例えばサーチ系カメラとファイン系カメラとでマークを同時計測する時（ショットＳＳ１とＳＳ２の各共用マークを計測する時）には、サーチカメラ２１１、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、指標マーク計測用カメラ２２３に接続されているそれぞれの出力ライン２７２−ｉ
を有効状態（接続状態）とし、一方、ショットＥＳ１〜ＥＳ６の各マークを計測する時には、上記カメラ２１１，２２１，２２２，２２３のうち、ファイン系カメラ２２１，２２２，２２３の出力を有効状態（接続状態）とし、サーチカメラ２１１の出力を無効な状態（未接続状態）とするように、各出力ライン２７２−ｉから同軸ケーブル２７５への信号出力を制御する出力制御信号が与えられる。
【００５５】
このような構成のモニター用映像出力ライン２７１により、オペレータの選択操作に基づく所望のＣＣＤカメラの映像信号が、モニター２９０に表示される。
【００５６】
図４に戻り、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。ウエハアライメント系２００に係る処理として、信号処理部２８０は、サーチ系カメラ２１１及び２１２、及び、ファイン系カメラ２２１〜２２３を介して入力されるアライメントマーク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う。また、ウエハ上の８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演算処理を行う。また、信号処理部２８０は、サーチ計測の際に、サーチ系カメラ２１１による撮像と同時に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で撮像されるウエハＷ上の共用マークの画像を、後のＥＧＡ計測を行う時まで記憶しておく。なお、これらの信号処理部２８０の各処理は、露光装置１００の各機能及び各動作の説明の際に詳細に説明する。
【００５７】
次に、このような構成のウエハアライメント系２００の動作としての本発明に係るアライメント方法について図１〜図４及び図６を参照して説明する。
図６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・ＥＧＡ共用ショット領域ＳＳ１のアライメントマーク（第１の共用マーク）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。
【００５８】
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・ＥＧＡ共用ショット領域ＳＳ１の第１の共用マークの像を、ウエハ・アライメントセンサー１１７内に具備されるサーチ用光学系のサーチカメラ２１１、及び、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で各々同時に撮像する（ステップＳ１４）。この時、サーチ用光学系のサーチカメラ２１１は、例えば図３に示すように設定される観察視野ＶＳの画像を撮像し、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は、同じく図３に示すように設定される観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹの画像を撮像する。また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う。各カメラで撮像して得られた撮像信号（画像信号）は、サーチ部２１９及びファイン部２２９でデジタル信号に変換された後、データ伝送路２７０を介して信号処理部２８０に出力され、信号処理部２８０内のメモリに記憶される。
【００５９】
なお、この時のウエハ・アライメントセンサー１１７の照明光の光量は、ファイン用光学系、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に適した光量となるように調整しておく。そして、サーチカメラ２１１で撮像した撮像信号については、信号処理部２８０内においてゲインコントロールあるいはその他所望の画像処理を行うことにより、適切なマーク画像の信号が得られるように調整する。
【００６０】
第１の共用マークの画像を取り込んだ信号処理部２８０は、まず、サーチ用光学系を介して（サーチカメラ２１１により）取り込んだ画像信号に基づいて、第１の共用マークの位置計測（サーチ計測）を行う。すなわち、サーチカメラ２１１において撮像され信号処理部２８０内のメモリに記憶された撮像信号に基づいて、サーチマークとしての第１の共用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（ステップＳ１６）。
この時、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で撮像され信号処理部２８０内のメモリに記憶された撮像信号は、そのままメモリに記憶し保持しておく。
【００６１】
第１の共用マークのサーチ位置計測が終了したら、次に計測すべき共用マークの有無を判別する（ステップＳ１８）。ここでは、次に計測すべき共用マークとして第２の共用マーク（共用ショットＳＳ２に付随したマーク）が存在するので、この第２の共用マークのサーチ位置計測を上記と同様にして行う（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・ＥＧＡ共用ショット領域ＳＳ２のアライメントマーク（第２の共用マーク）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のサーチ用光学系及びファイン用光学系の各カメラ２１１，２２１及び２２２により、各カメラに対応する視野内を撮像する（ステップＳ１４）。各カメラで撮像された撮像信号は、ＡＤ変換して信号処理部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の共用マークの座標値（位置情報）を求める（ステップＳ１６）。
なお、この時も、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で撮像された第２の共用マークの撮像信号は、信号処理部２８０内のメモリに記憶し保持される。
【００６２】
第１及び第２の２つの共用マークの撮像が終了し、そのサーチ計測が終了したら（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）。
【００６３】
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、８箇所のＥＧＡショットに付随したアライメントマークの位置を計測してＥＧＡ処理を行うが、このうち２箇所については、先に行ったサーチアライメントと共通の共用マークを用いる。そして、この共用マークについては、前述したように、サーチアライメントの際のウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用光学系でそのマークの配置領域を撮像する際（ステップＳ１４）に、同時に、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用光学系でもそのマークの配置領域を撮像しており、その撮像信号（画像信号）は信号処理部２８０内のメモリに既に記憶されている。従って、この２箇所の共用マークについては、信号処理部２８０に既に記憶されている画像信号を用いて位置計測を行う。
【００６４】
そのために、まず、先に行ったサーチ計測（ステップＳ１６）の結果（共用サーチマークのサーチカメラ（視野ＶＳ）上での座標位置）に基づいて、その共用マークがファインカメラ視野ＶＦ内に存在するか否か、また、存在するとしたらファインカメラ視野ＶＦ内のどの位置に存在するのかを、ステップＳ１４で撮像して信号処理部２８０に記憶されている視野領域ＶＦの画像信号を用いて判定する（ステップＳ２２）。
信号処理部２８０に記憶されている撮像信号中に共用マークの像が含まれていると判定された場合には、先に行ったサーチ計測の結果（位置情報）に基づき、ファイン信号でマーク計測すべき処理範囲を特定する（ステップＳ２４）。
また、ステップＳ１４で撮像した視野領域ＶＦ中にマークが完全に含まれていない場合には、先に行ったステップＳ２０において補正されたそのＥＧＡショット（共用ショット）のＥＧＡマーク（共用マーク）の位置情報（座標値）に基づいてウエハＷの位置を移動して（ファインカメラの視野ＶＦの中心に共用マークが位置するように移動して）、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用光学系によりマークの像を撮像（再計測）する（ステップＳ２６）。
【００６５】
そして、信号処理部２８０に記憶されている撮像信号のステップＳ２６において特定されたマークの存在範囲の撮像信号、あるいは、ステップＳ２８において新たに撮像した撮像信号を対象として信号処理することにより、ファインマーク（ＥＧＡ計測対象のマーク）としての共用マークの位置計測を行う（ステップＳ２８）。
第２の共用マークについても、同様にステップＳ２２〜ステップＳ２８の処理を繰り返す。すなわち、共用マークについては、信号処理部２８０に記憶されている撮像信号にそのマークが含まれている限り、新たな撮像を行わずに記憶されている撮像信号を用いてファイン位置計測を行う。
【００６６】
２つの共用マークについてのファイン位置計測が終了したら（ステップＳ３０）、残りの６箇所のＥＧＡ専用ショットを対象として、そのＥＧＡショットに対応して形成されているファインマークの位置計測を行う。
すなわち、ウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野ＶＦの位置に、その残りのファインアライメント用マークを順次移動させ（ステップＳ３５）、フォーカス調整を行った後にその領域を撮像し（ステップＳ３２）、マークの位置を計測する（ステップＳ３４）。
６箇所のＥＧＡショットのアライメントマークについて、ステップＳ３２、ステップＳ３４及びステップＳ３５の処理を繰り返し、順次その位置を計測する。
【００６７】
そして、それら６箇所のＥＧＡ専用ショットのアライメントマークＭの位置計測が終了したら（ステップＳ３６）、先に行ったサーチ・ＥＧＡ共用ショットのアライメントマークＭの位置計測結果を合わせた８箇所のアライメントマーク（ファインマーク）の位置計測結果を用いてＥＧＡ演算を行う。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し、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Ｓ３８）。
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う。
【００６８】
このように、本実施形態の露光装置１００においては、２箇所のサーチショットと８箇所のＥＧＡショットを対象としてウエハアライメントを行う際に、２箇所のサーチショットはＥＧＡショットとの共用ショットとし、アライメントマークもサーチ計測とＥＧＡ計測とで同一の共用マークを用いるものとしている。そして、サーチ計測のためにこの共用マークが配置される領域の画像をウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用光学系で撮像する際に、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用光学系でも同時にこの共用マークが配置される領域の画像を撮像している。ファイン用光学系で撮像した信号は、信号処理部２８０に記憶しておき、サーチ計測後のＥＧＡ計測の際には、これを読み出して使用している。
【００６９】
従って、サーチ計測後のＥＧＡ計測の時にマークが配置された領域の画像を新たに撮像するのは、８箇所のＥＧＡショットのうちの共用ショットを除いた残りの６箇所となる。すなわち、２箇所の共用ショットについては撮像する必要がない。従って、この２箇所の共用ショットについてのアライメントマークの撮像時間に相当する時間、アライメント計測の処理時間を短縮することができる。
また、計測対象のショット間の移動（ウエハＷの移動）回数も２回分減らすことができ、この移動時間に相当する時間についても、アライメント計測の処理時間を短縮することができる。
一方で、サーチショット２箇所、ＥＧＡショット８箇所という計測ショット数は削減しておらず、サーチ計測及びＥＧＡ計測の計測精度を低下させることはない。
このように、本実施形態の露光装置１００においては、アライメント計測の精度を低下させることなく、その計測時間を短縮することができる。
【００７０】
また、本実施形態の露光装置１００においてモニター２９０へのモニター画像出力回路は、図４及び図５に示したように、各撮像素子からの出力ライン２７２−１〜２７２−ｎがいわゆるワイアード・オア形式で同軸ケーブル２７５に単純に接続された回路となっており、モニターする画像の選択（出力ライン２７２−ｉの選択）は、各出力ライン２７２−１〜２７２−ｎに設置されたオペアンプを制御することにより、そのラインを有効にするか、あるいはハイインピーダンス状態として無効にするか切り換えて選択するようにしている。すなわち、各ビデオ信号情報源の出力段に、いわゆるディスエーブル機能をもたせることにより、モニター２９０への信号出力を制御し、結果的にモニター２９０の入力信号を選択している。従って、ビデオ信号の選択回路等が不要となり、回路構成を簡単かつ小規模にすることができる。
【００７１】
次に、上述した露光装置１００をリソグラフィ工程において使用したデバイスの製造方法について図７を参照して説明する。
図７は、例えば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電子デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
電子デバイスの製造工程においては、まず、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い（工程Ｓ８１０）、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する（工程Ｓ８２０）。
一方で、シリコン等の材料を用いてウエハ（シリコン基板）を製造する（工程Ｓ８３０）。
【００７２】
次に、工程Ｓ８２０で製作したマスク及び工程Ｓ８３０で製造したウエハを使用して、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する（工程Ｓ８４０）。
具体的には、まず、ウエハ表面に、絶縁膜、電極配線膜あるいは半導体膜との薄膜を成膜し（工程Ｓ８４１）、次に、この薄膜の全面にレジスト塗布装置（コータ）を用いて感光剤（レジスト）を塗布する（工程Ｓ８４２）。
次に、このレジスト塗布後の基板を、上述した本発明に係る露光装置のウエハホルダ上にロードするとともに、工程Ｓ８３０において製造したマスクをレチクルステージ上にロードして、そのマスクに形成されたパターンをウエハ上に縮小転写する（工程Ｓ８４３）。この時、露光装置においては、上述した本発明に係る位置計測方法によりウエハの各ショット領域を順次位置合わせし、各ショット領域にマスクのパターンを順次転写する。
【００７３】
露光が終了したら、ウエハをウエハホルダからアンロードし、現像装置（デベロッパ）を用いて現像する（工程Ｓ８４４）。これにより、ウエハ表面にマスクパターンのレジスト像が形成される。
そして、現像処理が終了したウエハに、エッチング装置を用いてエッチング処理を施し（工程Ｓ８４５）、ウエハ表面に残存するレジストを、例えばプラズマアッシング装置等を用いて除去する（工程Ｓ８４６）。
これにより、ウエハの各ショット領域に、絶縁層や電極配線等のパターンが形成される。そして、この処理をマスクを変えて順次繰り返すことにより、ウエハ上に実際の回路等が形成される。
【００７４】
ウエハ上に回路等が形成されたら、次に、デバイスとしての組み立てを行う（工程Ｓ８５０）。具体的には、ウエハ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電極を接続するボンディングを行い、樹脂封止等パッケージング処理を行う。
そして、製造し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い（工程Ｓ８６０）、デバイス完成品として出荷等する。
【００７５】
なお、本実施形態は、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何ら限定するものではない。本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み、また任意好適な種々の改変が可能である。
【００７６】
例えば、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、そのうちの共用ショット数は、１以上であれば任意の数でよい。例えば本実施形態のようなサーチショットが２ショットでＥＧＡショットが８ショットの場合に、２個目のサーチショットのみを共通ショットとするようにしてもよい。
【００７７】
また、本実施形態においては、サーチ計測とファイン計測に共用するアライメントマーク（共用マーク）と、ファイン計測のみに用いるアライメントマークとは同じマークとしたが、異なるマークであってもよい。また、サーチ計測のみに用いるアライメントマークがある場合には、共用マークやファイン計測のみに用いるアライメントマークと同じマークを用いてもよいし、全く別のマークを用いてもよい。
また、本実施形態においては、マークの具体例として図３に示すような２次元方向マークを用いたが、Ｘ方向又はＹ方向毎に位置計測を行う１次元マークであってもよい。
【００７８】
また、本発明に係る位置計測方法においては、共用マークの像をウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ系光学系及びファイン系光学系により同時に撮像する。すなわち、図３に示すような視野範囲及び相対的な位置関係を有するサーチ用観察視野ＶＳ及びファイン用観察視野ＶＦにより、アライメントマークＭを撮像する。従って、本発明の効果を有効にするためには、アライメントマークＭが当初よりファイン系光学系の観察視野ＶＦ内に配置されることが望ましい。
そのために、例えば、２つのサーチショットに対してサーチ計測を行う際に、２つ目のサーチショットについては、１つ目のサーチ計測の結果に基づいてウエハのずれ量を検出し、そのずれ量を補正した上で行うようにしてもよい。１箇所のサーチショットに対するサーチ計測により、ウエハの回転は検出できないものの、Ｘ，Ｙ各方向に対するずれ量は検出できるので、これについて補正しておくことにより、アライメントマークＭがファイン光学系の観察視野ＶＦから外れる確率を低くすることができ、有効である。露光装置のプリアライメントの精度に応じて、このような形態で本発明を適用してもよい。
【００７９】
なお、本実施形態においては、信号処理部２８０とサーチ部２１９、ファイン部２２９及びセンサーＩ／Ｆ２６９との間のデータ伝送路２７０は、光ファイバーを用いた光通信ネットワークとして構成した。また、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３及びセンサーＩ／Ｆ２６９に接続された撮像手段からの画像信号は、サーチ部２１９、ファイン部２２９及びセンサーＩ／Ｆ２６９で各々ＡＤ変換されてデジタル画像信号とされた後、光通信路２７０を介して信号処理部２８０に伝送された。しかしながら、データ伝送路２７０は、例えば同軸ケーブル等の通常のメタルケーブルにより構成してもよい。また、伝送する画像信号は、アナログ信号の状態でデータ伝送路２７０を介して伝送し、信号処理部２８０でＡＤ変換するような構成であってもよい。
【００８０】
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】
【００８１】
【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に関する信号処理系（ウエハアライメント系の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モニター用映像出力ラインの構成を示す図である。
【図６】図６は、図１に示した露光装置に適用する位置計測方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図１に示した露光装置を用いたデバイス製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
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…ウエハアライメント系
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
２６９…センサーＩ／Ｆ
２７０…データ伝送路
２７１…モニター用映像出力ライン
２７２…出力ライン
２７３…オペアンプ
２７４…出力抵抗
２７５…同軸ケーブル
２７６…コネクタ
２８０…信号処理部
２９０…モニター
【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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