(57)【要約】【課題】  マークの計測精度を向上する。【解決手段】  所定の計測方向及びこれに直交する非計測方向に配列された複数のマーク要素ａｍを有するマークＡＭの位置情報を計測する位置計測装置であり、計測視野内に配置されたマークを撮像する撮像手段４２ａと、撮像手段の計測視野内において非計測方向に不連続な複数の信号処理領域を選択する選択手段５２と、選択手段５２により選択された信号処理領域のみについて非計測方向に信号処理して計測方向における計測信号を求める信号処理手段５０とを備えている。【選択図】  図７
2006058149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の計測方向及び該計測方向に直交する非計測方向に配列された複数のマーク要素を有するマークの位置情報を計測する位置計測装置であって、
計測視野内に配置された前記マークを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の前記計測視野内において前記非計測方向に不連続な複数の信号処理領域を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された前記信号処理領域のみについて前記非計測方向に信号処理して前記計測方向における計測信号を求める第１信号処理手段と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記選択手段は予め入力指定された前記マークの設計情報に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記撮像手段の前記計測視野内において前記計測方向に信号処理して前記非計測方向における計測信号を求める第２信号処理手段を更に備え、
前記選択手段は前記第２信号処理手段による前記非計測方向における計測信号、及び予め入力指定された所定の閾値に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記撮像手段の前記計測視野内において前記計測方向に信号処理して前記非計測方向における計測信号を求める第２信号処理手段を更に備え、
前記選択手段は前記第２信号処理手段による前記非計測方向における計測信号、及び予め入力指定された前記マークの設計情報に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記撮像手段の前記計測視野内において前記計測方向に信号処理して前記非計測方向における計測信号を求める第２信号処理手段を更に備え、
前記選択手段は前記第２信号処理手段による前記非計測方向における計測信号、及び予め入力指定された前記撮像手段の特性情報に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記第２信号処理手段は、前記計測方向に信号を平均化処理することで前記非計測方向に平均化された計測信号を求め、
前記選択手段は、前記所定の閾値として前記平均化された計測信号の最大の信号振幅に対する所定の比率を使用し、該所定の比率以上の信号振幅が得られる信号処理領域を選択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７】
前記第２信号処理手段は、前記計測方向に信号を平均化処理することで前記非計測方向に平均化された計測信号を求め、
前記選択手段は、前記マークの前記設計情報として前記マーク要素の前記非計測方向における幅及びピッチの情報を使用し、該幅情報に相当する信号処理領域を選択することを特徴とする請求項４に記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記第２信号処理手段は、前記計測方向に信号を平均化処理することで前記非計測方向に平均化された計測信号を求め、
前記選択手段は、前記特性情報として、前記非計測方向における平均化処理を施す領域とＳ／Ｎ比との関係に関する情報を使用し、最大のＳ／Ｎ比が得られる信号処理領域を選択することを特徴とする請求項５に記載の位置計測装置。
【請求項９】
前記第１信号処理手段による前記信号処理とは、前記選択手段に選択された信号処理領域の信号を、前記非計測方向に平均化処理することを含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１０】
マスクのパターンの像を物体上に露光転写する露光装置であって、
請求項１〜９の何れか一項に記載の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１１】
所定の計測方向及び該計測方向に直交する非計測方向に配列された複数のマーク要素を有するマークの位置情報を計測する位置計測方法であって、
計測視野内に配置された前記マークを撮像する撮像ステップと、
前記計測視野内において前記非計測方向に不連続な複数の信号処理領域を選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択された前記信号処理領域について前記非計測方向に信号処理して前記計測方向における計測信号を求める第１信号処理ステップと、
を備えることを特徴とする位置計測方法。
【請求項１２】
前記選択ステップでは、予め入力指定された前記マークの設計情報に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１１に記載の位置計測方法。
【請求項１３】
前記計測視野内において前記計測方向に信号処理して前記非計測方向における計測信号を求める第２信号処理ステップを更に備え、
前記選択ステップでは、前記第２信号処理ステップによる前記非計測方向における計測信号、及び予め入力指定された所定の閾値に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１１に記載の位置計測方法。
【請求項１４】
前記計測視野内において前記計測方向に信号処理して前記非計測方向における計測信号を求める第２信号処理ステップを更に備え、
前記選択ステップでは、前記第２信号処理ステップによる前記非計測方向における計測信号、及び予め入力指定された前記マークの設計情報に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１１に記載の位置計測方法。
【請求項１５】
前記計測視野内において前記計測方向に信号処理して前記非計測方向における計測信号を求める第２信号処理ステップを更に備え、
前記選択ステップでは、前記第２信号処理ステップによる前記非計測方向における計測信号、及び予め入力指定された前記撮像ステップで用いる撮像手段の特性情報に基づいて、前記信号処理領域を選択することを特徴とする請求項１１に記載の位置計測方法。
【請求項１６】
前記第１信号処理ステップでは、前記選択ステップで選択された信号処理領域の信号を、前記非計測方向に平均化処理することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか一項に記載の位置計測方法。
【請求項１７】
マスクのパターンの像を物体上に露光転写する露光方法であって、
請求項１１〜１６の何れか一項に記載の位置計測方法を用いて前記マークの位置を計測する計測ステップを備えることを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測視野内に配置されたマークの位置情報を計測する位置計測装置及び位置計測方法、並びにマスク又はレチクルに形成されたパターンをウエハ又はガラスプレート等の物体上に露光転写する露光装置及び露光方法に関する。
【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位置計測装置を備えている。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、例えば矩形形状のマーク要素を、第１方向に所定の間隔で間欠的に配列するとともに、これらを該該１方向に直交する第２方向に所定の間隔で間欠的に配列した、所謂二次元ドット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（計測方向の強度変化）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】
図１３（ａ）は、撮像装置の計測視野内に配置された二次元ドットマークを、該撮像装置で撮像（観察）した状態を模式的に示す図である。撮像装置の計測視野Ｆｉ内に配置された二次元ドットマークＡＭは、矩形状の複数のマーク要素ａｍを計測方向（図１３（ａ）の紙面内で左右方向）に所定の間隔で配列するとともに、これらを計測方向に直交する非計測方向（図１３（ａ）の紙面内で上下方向）に所定の間隔で配列して構成されている。なお、ここでは、撮像装置の走査方向である水平方向Ｈ（撮像装置の撮像視野の長手方向）が計測方向に一致し、撮像装置の走査方向に垂直な垂直方向Ｖ（撮像視野の短手方向）が非計測方向に一致しているため、計測方向に符号Ｈを非計測方向に符号Ｖを付すことがある。
【０００６】
図１３（ａ）において、マーク要素ａｍが存在する水平ラインＡ−Ａ’に沿って検出される信号は、図１３（ｂ）に示すように、マーク要素ａｍの有無に対応した波形となる。また、マーク要素ａｍが存在しない水平ラインＢ−Ｂ’に沿って検出される信号は、図１３（ｃ）に示すように、平坦な波形となる。信号処理系が各画素からの画素情報を非計測方向に積算して得られる一次元信号は、図１３（ｄ）に示すような波形となる。なお、図１３（ｄ）は、平均化した信号（各画素情報を非計測方向に積算した後に非計測方向の画素数（積算ライン数）で除算したもの）を示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の位置計測装置では、信号処理系は各画素情報を非計測方向に全て積算（平均化）して、計測方向Ｈにおける一次元信号を得ている。しかし、図１３（ａ）における水平ラインＡ−Ａ’のような計測方向Ｈにマーク要素ａｍが存在するラインについては、図１３（ｂ）に示すように最大の振幅を持った信号を得ることができるものの、水平ラインＢ−Ｂ’のような計測方向Ｈにマーク要素ａｍが存在しないラインについては、図１３（ｃ）に示すように平坦な信号しか得ることができないため、マーク要素の存在しないラインをも含めて積算（平均化）等の信号処理を行うと、図１３（ｄ）に示すように、得られる一次元信号のコントラストが低下してしまい、計測結果に誤差を生じる場合があるという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、マークの計測精度を向上することができる位置計測装置及び位置計測方法を提供するとともに、これらを用いて計測された高い精度の位置情報に基づいて位置合わせを精度良く行って露光処理を行うことができる露光装置及び露光方法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】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。
【００１０】
本発明の第１の観点によると、 所定の計測方向（Ｈ）及び該計測方向に直交する非計測方向（Ｖ）に配列された複数のマーク要素（ａｍ）を有するマーク（ＡＭ）の位置情報を計測する位置計測装置であって、計測視野（Ｆｉ）内に配置された前記マークを撮像する撮像手段（３２，３３）と、前記撮像手段の前記計測視野内において前記非計測方向に不連続な複数の信号処理領域（Ｓａ）を選択する選択手段（５２）と、前記選択手段により選択された前記信号処理領域のみについて前記非計測方向に信号処理して前記計測方向における計測信号を求める第１信号処理手段（５０）と、を備える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、 所定の計測方向（Ｈ）及び該計測方向に直交する非計測方向（Ｖ）に配列された複数のマーク要素（ａｍ）を有するマーク（ＡＭ）の位置情報を計測する位置計測方法であって、計測視野内（Ｆｉ）に配置された前記マークを撮像する撮像ステップ（Ｓ２２）と、前記計測視野内において前記非計測方向に不連続な複数の信号処理領域を選択する選択ステップ（Ｓ２３）と、前記選択ステップで選択された前記信号処理領域について前記非計測方向に信号処理して前記計測方向における計測信号を求める第１信号処理ステップ（Ｓ２４）と、を備える位置計測方法が提供される。
【００１２】
本発明の第３の観点によると、マスク（Ｒ）のパターンの像を物体（Ｗ）上に露光転写する露光装置であって、本発明の第１の観点に係る位置計測装置（１３，１７）を備える露光装置が提供される。
【００１３】
本発明の第４の観点によると、マスク（Ｒ）のパターンの像を物体（Ｗ）上に露光転写する露光方法であって、本発明の第２の観点に係る位置計測方法を用いて前記マークの位置を計測する計測ステップ（Ｓ２１〜Ｓ２６）を備える露光方法が提供される。
【００１４】
本発明によると、非計測方向に不連続な複数の信号処理領域のみについて非計測方向に信号処理して計測方向における計測信号を求めるようにしたので、マーク要素の存在する領域を選択して信号処理することにより、コントラストの高い計測信号を得ることができるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、コントラストの高い計測信号を得ることができるようになり、マークの計測精度を向上することができるという効果がある。また、マークの計測精度が高くなるので、パターンの露光転写精度を高くすることができ、高性能、高品質なデバイス等を製造することができるようになるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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）等が用いることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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が入射される。ここで、照明光の光源としてハロゲンランプ１４を用いるのは、ハロゲンランプ１４の射出光の波長域は５００〜８００ｎｍであり、ウエハＷ上面に塗布されたフォトレジストを感光しない波長域であるため、及び波長帯域が広く、ウエハＷ表面における反射率の波長特性の影響を軽減することができるためである。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
次に、アライメントセンサ１３について詳細に説明する。図２は、アライメントセンサ１３の構成を示す図である。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。図２に示す通り、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、矩形（ここでは正方形）状のマーク要素ａｍを、図中Ｘ方向及びＹ方向に所定の間隔で配列した二次元ドットマークである。このアライメントマークＡＭは、Ｘ方向及びＹ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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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（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（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Ｆ１，Ｆ２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Ｆ１，Ｆ２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。
【００３６】
図５（ａ）に示す通り、撮像素子３２の撮像面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（撮像面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。
【００３７】
また、図５（ｂ）に示す通り、撮像素子３３の撮像面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の撮像面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。
【００３８】
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。
【００３９】
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Ｆ１，Ｆ２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Ｆ１，Ｆ２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。
【００４０】
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、位置情報演算部４５、及び制御部４９を含んで構成される。
【００４１】
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。
【００４２】
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、第１信号処理部５０（第１信号処理手段）、第２信号処理部５１（第２信号処理手段）、領域選択部５２（領域選択手段）、領域選択用メモリ５３、及びマーク中心演算部５４を備えて構成されている。尚、以下の説明では、図８（ａ）〜図８（ｃ）も適宜に参照する。
【００４３】
第１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、図８（ａ）において水平方向Ｈ）に直交する非計測方向（図８（ａ）において垂直方向Ｖ）に積算し、一次元信号を得る。このとき、第１信号処理部５０は、当該画素情報の全てを非計測方向に積算するのではなく、領域選択部５２によって選択された複数の帯状の特定領域（信号処理領域）に存在する画素情報についてのみ積算を行う。
【００４４】
例えば、図８（ａ）に示す例では、非計測方向においてマーク要素ａｍの像ｉｍの存在する領域（同図において、符号Ｓａで示す帯状の領域）のみが選択されており、マーク要素ａｍの像ｉｍの存在しない領域（特定領域Ｓａ以外の領域である背景領域）については、積算の対象から除外して、一次元信号を得る。この一次元信号は、理想的には、図８（ｂ）に示されているような波形の信号（情報）である。尚、図８（ｂ）に示す一次元信号は、当該特定領域Ｓａについて非計測方向に積算した後に、当該特定領域Ｓａに含まれる水平ラインの数（非計測方向の画素数）で除算した（即ち平均化した）信号である。
【００４５】
従来技術では、上述ような特定領域Ｓａのみならず、背景領域をも含めて画素情報の全体について非計測方向に積算（平均化）していたため、図１３（ｄ）に示したように、得られる一次元信号はコントラストが低いものであったが、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、得られる一次元信号のコントラストが高いことが、これらの図の比較から理解される。
【００４６】
次に、第１信号処理部５０において、積算（平均化）処理の対象とすべき、領域選択部５２による領域の選択処理について説明する。第２信号処理部５１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、図８（ａ）において水平方向Ｈ）に積算し、一次元信号を得る。尚、ここでは、第２信号処理部５１は、第１信号処理部５０とは異なり、当該画素情報の全てを計測方向に積算する。これは、マーク要素ａｍの像ｉｍの存在する領域を特定できる程度の精度があれば十分なので、全体について積算（平均化）しても問題ないからである。この一次元信号は、例えば、図８（ｃ）に示すような波形となる。この一次元信号から、各マーク要素ａｍの非計測方向における中心位置を特定することができる。
【００４７】
領域選択用メモリ５３には、例えば、当該アライメントマークＡＭの設計情報（マーク要素ａｍの大きさ（例えば５μｍ×５μｍ）、配列ピッチ（例えば１０μｍ）等）が予め格納されており、領域選択部５２は、領域選択用メモリ５３の設計情報に基づいてマーク要素ａｍの非計測方向の幅を取得し、計測方向における一次元信号から得られた各マーク要素ａｍの像ｉｍの非計測方向における中心位置と、当該幅に相当する画素数からマーク要素ａｍの像ｉｍが存在する領域（Ｓａ）を特定（選択）し、当該特定領域Ｓａを示す情報を第１信号処理部５０に供給する。
【００４８】
尚、ここでは、第２信号処理部５１による非計測方向における一次元信号と、領域選択用メモリ５３に予め格納されたアライメントマークＡＭの設計情報から、特定領域Ｓａを選択するようにしたが、このような選択方法に限られず、例えば、当該一次元信号についての閾値（例えば、最大信号振幅に対して８０％など）を予め領域選択用メモリ５３に格納しておき、当該８０％の信号振幅が得られる幅（非計測方向の寸法）を算出して、非計測方向における一次元信号とこの算出した幅とに基づいて、特定領域Ｓａを選択するようにしても良い。この選択方法によると、アライメントマークＡＭの設計情報が得られない場合でも対応でき、便宜である。
【００４９】
また、特定領域Ｓａの選択方法としては、Ｓ／Ｎ比を最大にするような方法を採用しても良い。この方法では、第２信号処理部５１による非計測方向における一次元信号と、積算ライン数（積算画素数）から予想されるノイズ信号（標準偏差）とを使用する。図９（ａ）は、横軸が積算ライン数を、縦軸がその積算ライン数に対して得られる一次元信号の信号強度（信号振幅）を表すグラフである。
【００５０】
撮像素子３２の撮像結果に生じるノイズが各画素間で無相関なランダムノイズであるとすると、ノイズ信号は積算ライン数の平方根に反比例して減少していくことが期待できる。図９（ｂ）はノイズ強度と積算ライン数との関係を図９（ａ）との対応において表した図である。このノイズ信号は、撮像素子３２の仕様から又は実測して求めることができる。図９（ｃ）は、図９（ａ）の信号振幅を図９（ｂ）のノイズ信号で除算したＳ／Ｎ比を示す図である。図９（ｃ）において、最大のＳ／Ｎ比が得られるライン数（図９（ｃ）において符号ｌｎ）の２倍を特定領域Ｓｎの幅と決定し、第２信号処理部５１による計測方向における一次元信号から求められる各マーク要素ａｍの像ｉｍの非計測方向における中心位置と決定された幅とに基づいて、特定領域Ｓｎを選択する。この方法によれば、最良の計測再現性を得ることができる。
【００５１】
第１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（図８（ｂ）は、マーク中心演算部５４に送られ、マーク中心演算部５４は、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、位置情報演算部４５に送る。
【００５２】
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）を位置情報演算部４５に送る。位置情報算出部４３の領域選択部５２が上述した３つの領域選択方法の何れを用いて処理するか、マーク中心演算部５４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。
【００５３】
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。
【００５４】
図６に戻り、位置情報演算部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演算処理を行い、最終的なアライメントマークＡＭの位置情報を求める。位置情報演算部４５により求めら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。
【００５５】
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。
【００５６】
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つをアライメントセンサ１３の計測視野内に配置する（ステップＳ２１）。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、アライメントセンサ１３の視野内に配置された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Ｓ２２）。
【００５７】
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、上述した特定領域の選択方法の何れかを用いて、非計測方向に間欠的に選択された複数の特定領域Ｓａを選択し（ステップＳ２３）、選択された複数の特定領域Ｓａについて非計測方向に積算（平均化）して計測方向における一次元信号を求め（ステップＳ２４）、各々の一次元信号に対して所定の演算処理を施して、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Ｓ２５）、主制御系１２に送る。
【００５８】
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Ｓ２６）。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をアライメントセンサ１３の計測視野内に配置して同様の計測処理を行う。一方、ステップＳ２６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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
尚、上述した実施形態における第２信号処理部５１では、それほど高精度が要求されないため、画素情報の全てについて計測方向に積算（平均化）して非計測方向における一次元信号を求めていたが、第１信号処理部５０と同様に処理して、マーク要素が存在する部分について計測方向に間欠的な複数の特定領域を選択して、該特定領域についてのみ積算（平均化）処理して非計測方向における一次元信号を求めるようにしても良い。この場合の特定領域の選択処理には、第１信号処理部５０による計測方向における一次元信号（特定領域及び背景領域を含めた全体について積算した信号、特定領域のみについて積算した信号の何れでも良い）を用いることができる。また、この場合において、第１信号処理部５０及び第２信号処理部５１の一方の一次元信号の算出処理における特定領域の選択に、他方の特定領域について求められた一次元信号を用いて、これらの処理を複数回繰り返すことにより、漸近的に最良の特定領域を求めることができる。
【００６２】
また、上述した実施形態では、第１信号処理部５０による計測方向における一次元信号の算出と、第２信号処理部５１による非計測方向における一次元信号の算出とで、同じ画像情報（撮像素子３２による画像メモリ４２ａに格納された画像情報及び撮像素子３３による画像メモリ４２ｂに格納された画像情報の一方）を用いていたが、異なる画像情報を用いるようにしても良い。例えば、計測方向における一次元信号の算出に画像メモリ４２ａに格納された画像情報を用いる場合には、特定領域の算出に画像メモリ４２ｂに格納された画像情報を用いる如きである。
【００６３】
更に、上述した実施形態では、アライメントマークとして、二次元ドットマーク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、二次元方向に分布を持つマークであれば、本発明を適用することができる。例えば、図１１（ａ）に示すような二次元格子マークＡＭ１であっても良い。二次元格子マークＡＭ１は、図１１（ａ）に一例を示すように、二次元ドットマークＡＭのマーク要素（パターン部）ａｍと該マーク要素以外の部分（非パターン部）を反転させたものである。尚、本願において、「マーク要素」とは、パターン部に限定されることはなく、かかる二次元格子マークＡＭ１の場合には、非パターン部（下地部）がマーク要素ａｍ１となる。また、これらのような二次元マーク（単一のマークでＸ及びＹ方向の位置を計測できるマーク）に限定されることもなく、二次元方向に分布を持つマークであれば、一次元マークであっても良い。例えば、図１１（ｂ）に示すようなＬＳＡ方式のアライメントに用いられるアライメントマーク（１次元マーク）を、ＦＩＡ方式のアライメントセンサで計測する場合があり、かかる場合にも本発明を適用することができる。
【００６４】
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計測する場合にも適用することができる。また、ベースライン計測の際にアライメントセンサ１３によって計測される基準部材８に形成された基準マークが二次元方向に分布を持つ場合には、当該基準マークの計測に適用することができる。更に、これら以外に、物体上に形成された二次元方向に分布を有するマークの位置情報を計測する種々の位置計測装置に適用が可能である。
【００６５】
また、アライメントセンサ１３内に設けられる指標板３０上に配置される指標マークが、二次元方向に分布を持つマークである場合にも、本発明を適用することができ、この場合には、指標マークの位置は、撮像素子３２，３３の視野内の殆ど特定の位置からずれることはないので、特定領域の選択処理は、上述した実施形態のようにマークの計測毎に動的に実施する必要は必ずしもなく、設計上の形状や配置に基づいて静的に決定するようにしても良い。この場合における特定領域の選択処理は、露光装置の出荷時における調整時に若しくは露光装置の起動時に実施するようにすると良い。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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、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）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。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
【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】本発明の実施形態の位置計測処理を説明するための図であり、（ａ）は計測視野内に配置されたアライメントマークの像及び特定領域を、（ｂ）は計測方向における一次元信号を、（ｃ）は非計測方向における一次元計測信号を示している。
【図９】本発明の実施形態の特定領域の選択処理における最適なライン数を求めるための処理の一例を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるアライメントマーク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。
【図１１】アライメントマークの他の例を示す図であり、（ａ）は二次元格子マークを、（ｂ）はＬＳＡマークを示している。
【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製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１３】従来技術の位置計測処理を説明するための図であり、（ａ）は計測視野内に配置されたアライメントマークの像を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿ったラインの一次元信号を、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿ったラインの一次元信号を、（ｄ）は非計測方向に積算（平均化）した計測方向における一次元信号を示している。
【符号の説明】
【００７３】
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
３０…指標板
３２…撮像素子
３３…撮像素子
４３…位置情報算出部
４５…位置情報演算部
５０…第１信号処理部
５１…第２信号処理部
５２…領域選択部
５３…領域選択用メモリ
５４…マーク中心演算部
ＡＭ…アライメントマーク
ａｍ…マーク要素
Ｆｉ…計測視野
ＩＭ…マークの像
ｉｍ…マーク要素の像
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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