(57)【要約】      （修正有）【課題】マーク上のゴミやマークの欠陥の影響を低減してマークを検出する検出装置を提供する。【解決手段】検出装置ＭＰは、撮像部と、マークの２次元画像を用いてマークの位置検出を行う処理部と、を有し、処理部は、２次元画像に対して設定された検出領域内の画像を積算して、複数のピークを有する１次元の信号を生成し、生成された複数のピークのうち、その値と基準値との差が閾値以上であるピークと、その値と基準値との差が閾値より小さいピークとを検出し、検出結果を用いてマークの異常領域を求め、求めた異常領域に基づき、検出したピークに関して、ピークの値と基準値の差が閾値より小さくなるように２次元画像に対する検出領域を再設定し、再設定された検出領域内の画像を積算して複数のピークを有する１次元の信号を生成し、マークの位置検出を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2015138806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマーク要素を含むマークを検出する検出装置であって、
前記マークを撮像する撮像部と、
撮像部で得られる前記マークの２次元画像を用いて前記マークの位置検出を行う処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記２次元画像に対して設定された検出領域内の画像を積算して、複数のピークを有する１次元の信号を生成し、
生成された前記信号の前記複数のピークのうち、その値と基準値との差が閾値以上であるピークと、その値と基準値との差が閾値より小さいピークとを検出し、該検出結果を用いて前記マークの異常領域を求め、
求めた異常領域に基づき、前記検出したピークに関して、ピークの値と基準値の差が閾値より小さくなるように前記２次元画像に対する検出領域を再設定し、再設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記マークは、マーク要素としてのラインを含み、
前記処理部は、前記ラインに沿って前記検出領域内の画像を積算することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記複数のピークのうち、その値が最大のピークの値を基準値とし、前記複数のピークの値と前記基準値を比較することで、前記前記複数のピークの値と前記基準値との差を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記複数のピークの値と基準値の差が閾値以上であるピークの数が、前記複数のピークの値と基準値の差が閾値より小さいピークの数よりも少ない場合は、前記複数のピークの値と基準値の差が閾値以上であるピークの位置に、前記マークの異常領域が含まれているとし、該異常領域に基づき、前記２次元画像に対する検出領域を再設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記複数のピークの値と基準値の差が閾値以上であるピークの数が、前記複数のピークの値と基準値の差が閾値より小さいピークの数よりも多い場合は、前記複数のピークの値と基準値の差が閾値より小さいピークの位置に、前記マークの異常領域が含まれているとし、該異常領域に基づき、前記２次元画像に対する検出領域を再設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記閾値は、前記複数のピークのうち、その値と前記基準値との間に差が生じた数に基づき、求めることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
複数のマーク要素を含むマークを検出する検出装置であって、
前記マークを撮像する撮像部と、
撮像部で得られる前記マークの２次元画像を用いて前記マークの位置検出を行う処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記マークの異常領域を取得し、
取得した前記異常領域が含まれないように前記２次元画像に対して検出領域を設定し、設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする検出装置。
【請求項８】
複数のマーク要素を含むマークの位置検出を行う検出方法であって、
前記マークを撮像し、
撮像された前記マークの２次元画像を用いて、前記２次元画像に対して設定された検出領域内の画像を積算することで、複数のピークを有する１次元の信号を生成し、
生成された前記信号の前記複数のピークのうち、その値と基準値との差が閾値以上であるピークと、その値と基準値との差が閾値より小さいピークとを検出し、該検出結果を用いて前記マークの異常領域を求め、
求めた前記異常領域に基づき、前記検出したピークに関して、ピークの値と基準値の差が閾値より小さくなるように前記２次元画像に対する検出領域を再設定し、再設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、
該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする検出方法。
【請求項９】
複数のマーク要素を含むマークの位置検出を行う検出方法であって、
前記マークを撮像し、
前記マークの異常領域を求め、
撮像された前記マークの２次元画像に対して前記異常領域が含まれないように検出領域を設定し、設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、
該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする検出方法。
【請求項１０】
複数のマーク要素を含むマークを撮像し、
前記撮像により得られたマーク画像に対しウィンドウを設定し、
前記ウィンドウ内の前記マーク画像を所定方向に積算することによって、複数のピークを有する信号を生成し、
前記複数のピーク間でピーク値の差に基づいて、
前記所定方向に関する幅を前記ウィンドウより狭めたウィンドウ、または、前記所定方向に関する位置を前記ウィンドウとは変えたウィンドウ、または、前記所定方向に関する幅を前記ウィンドウより狭め且つ前記所定方向に関する位置を前記ウィンドウとは変えたウィンドウを、前記マーク画像に対し新たに設定し、
前記新たに設定したウィンドウ内の前記マーク画像を所定方向に積算すること
によって複数のピークを有する信号を新たに生成し、
該新たに生成した複数のピークを有する信号を用いて前記マークの位置を検出することを特徴とするマーク位置検出方法。
【請求項１１】
原版を用いて基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
前記原版を保持する原版保持部と、
前記原版と前記原版保持部に形成された複数のマーク要素を含むマークを検出する検出装置を備え、
該検出装置は、
前記マークを撮像する撮像部と、
撮像部で得られる前記マークの２次元画像を用いて前記マークの位置検出を行う処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記２次元画像に対して設定された検出領域内の画像を積算して、複数のピークを有する１次元の信号を生成し、
生成された前記信号の前記複数のピークのうち、その値と基準値との差が閾値以上であるピークと、その値と基準値との差が閾値より小さいピークとを検出し、該検出結果を用いて前記マークの異常領域を求め、
求めた異常領域に基づき、前記検出したピークに関して、ピークの値と基準値の差が閾値より小さくなるように前記２次元画像に対する検出領域を再設定し、再設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に形成されたアライメントマークを検出する検出装置、検出方法、及びリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ＩＣやＬＳＩの半導体回路パターンの微細化、高集積化に伴い、半導体露光装置の高精度化、高機能化が進んでいる。特にマスクやレチクル等の原版と半導体ウエハやガラス板等の基板との位置合わせ精度は、装置性能に影響するため重要である。そのため、原版に形成されているパターンと基板上に設定されているショット領域をナノメートルのオーダーで位置合わせする技術が求められている。そのためには、原版の位置を正確に求める必要がある。
【０００３】
原版を保持する原版保持部（レチクルステージ）に対して原版を位置合わせすることをレチクルアライメントと呼ぶ。一般に、レチクルステージに対する原版の位置合わせは、原版に形成されたレチクルマークとレチクルステージに形成された基準マークとをスコープ（顕微鏡）で検出することにより行われている。
【０００４】
このとき、レチクルマークと基準マークの画像を撮像素子（２次元ＣＣＤなど）で撮像する。レチクルマークと基準マークはそれぞれ、位置合わせする方向（計測方向）に互いの相対的な位置を計測可能なマークである。撮像素子で撮像されるレチクルマークと基準マークは、通常２次元画像であるが、それぞれのマークの２次元画像を計測方向に直交する方向（非計測方向）に積算して、１次元画像信号（画像データ）を生成する。このようにマークの検出には、２次元画像が非計測方向に積算された１次元画像データを用いる方法がある。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１１８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、レチクルマークや基準マークの上にゴミ（異物）が存在する場合や、マークに欠陥がある場合、非計測方向に各マークの２次元画像を積算すると、積算された１次元画像信号がマーク以外の要因により変化してしまう（歪んでしまう）。そのため、マークの検出精度が低下する恐れがあり、位置合わせ精度に影響を与える。
【０００７】
そこで本発明では、マーク上のゴミやマークの欠陥の影響を低減してマークを検出する検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明による検出装置は、複数のマーク要素を含むマークを検出する検出装置であって、前記マークを撮像する撮像部と、撮像部で得られる前記マークの２次元画像を用いて前記マークの位置検出を行う処理部と、を有し、前記処理部は、前記２次元画像に対して設定された検出領域内の画像を積算して、複数のピークを有する１次元の信号を生成し、生成された前記信号の前記複数のピークのうち、その値と基準値との差が閾値以上であるピークと、その値と基準値との差が閾値より小さいピークとを検出し、該検出結果を用いて前記マークの異常領域を求め、求めた異常領域に基づき、前記検出したピークに関して、ピークの値と基準値の差が閾値より小さくなるように前記２次元画像に対する検出領域を再設定し、再設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の側面としての検出方法は、複数のマーク要素を含むマークの位置検出を行う検出方法であって、前記マークを撮像し、撮像された前記マークの２次元画像を用いて、前記２次元画像に対して設定された検出領域内の画像を積算することで、複数のピークを有する１次元の信号を生成し、生成された前記信号の前記複数のピークのうち、その値と基準値との差が閾値以上であるピークと、その値と基準値との差が閾値より小さいピークとを検出し、該検出結果を用いて前記マークの異常領域を求め、求めた前記異常領域に基づき、前記検出したピークに関して、ピークの値と基準値の差が閾値より小さくなるように前記２次元画像に対する検出領域を再設定し、再設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の別の側面としての検出方法は、複数のマーク要素を含むマークの位置検出を行う検出方法であって、前記マークを撮像し、前記マークの異常領域を求め、撮像された前記マークの２次元画像に対して前記異常領域が含まれないように検出領域を設定し、設定された検出領域内の画像を積算して前記複数のピークを有する１次元の信号を生成し、該信号に基づいて前記マークの位置検出を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の側面としての検出方法は、複数のマーク要素を含むマークを撮像し、前記撮像により得られたマーク画像に対しウィンドウを設定し、前記ウィンドウ内の前記マーク画像を所定方向に積算することによって、複数のピークを有する信号を生成し、前記複数のピーク間でピーク値の差に基づいて、前記所定方向に関する幅を前記ウィンドウより狭めたウィンドウ、または、前記所定方向に関する位置を前記ウィンドウとは変えたウィンドウ、または、前記所定方向に関する幅を前記ウィンドウより狭め且つ前記所定方向に関する位置を前記ウィンドウとは変えたウィンドウを、前記マーク画像に対し新たに設定し、前記新たに設定したウィンドウ内の前記マーク画像を所定方向に積算することによって複数のピークを有する信号を新たに生成し、該新たに生成した複数のピークを有する信号を用いて前記マークの位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マーク上のゴミやマークの欠陥の影響を低減してマークを検出する検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の検出装置と露光装置の一部を示した図である。
【図２】レチクルマークと基準マークを示した図である。
【図３】検出領域に含まれるマークの画像を積算した信号を示した図である。
【図４】異常領域を含むマークと検出領域を示した図である。
【図５】異常領域を含むマークの画像を積算した信号を示した図である。
【図６】異常領域の判定方法のフローチャートである。
【図７】異常領域を含まないように検出領域を設定した状態を示した図である。
【図８】異常領域を含まないマークの画像を積算した信号を示した図である。
【図９】異常領域の判定方法のフローチャートである。
【図１０】光量ピークに変化のあるマーク要素数に対する異常領域判定用閾値を示した図である。
【図１１】光量値の変化量に対するマーク位置の計測誤差の関係を示した図である。
【図１２】検出領域の調整方法のフローチャートである。
【図１３】検出領域の調整方法を示した図である。
【図１４】検出領域の調整方法を示した図である。
【図１５】本発明の検出装置を用いた露光方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
本発明の検出装置ＭＰについて説明する。図１は、本実施形態の検出装置ＭＰを露光装置に適用したものを示している。
【００１６】
（マーク位置の計測方法）
マーク位置の計測方法として、検出装置ＭＰでレチクルＲやレチクルステージＲＳに設けられたアライメントマークを検出し、検出結果に基づいてアライメントマークの位置を計測する方法について説明する。さらに、レチクルステージＲＳとレチクルＲのアライメントマークの位置の計測結果を用いてレチクルアライメントを行う方法について説明する。
【００１７】
レチクルＲにはレチクルマークＲＭが形成されており、検出装置ＭＰでレチクルマークＲＭを検出することでレチクルＲの位置を求めることができる。レチクルＲは、不図示のレチクル搬送機構によってレチクルステージＲＳに搬入される。また、レチクルステージＲＳには基準マークＳＭが形成されており、検出装置ＭＰで基準マークＳＭを検出することでレチクルステージＲＳの位置を求めることができる。
【００１８】
ここではレチクルＲの下面（レチクルＲがレチクルステージＲＳに接する面）にレチクルマークＲＭが設けられている場合について説明する。また、レチクルステージＲＳの上面（レチクルステージＲＳがレチクルＲと接する面）に基準マークＳＭが設けられている場合について説明する。
【００１９】
図２に示すように、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭは、それぞれ、Ｘ方向の位置を計測するためのＸマーク（マークＳＭＸ、マークＲＭＸ）と、Ｘ方向に対して垂直なＹ方向の位置を計測するためのＹマーク（マークＳＭＹ、マークＲＭＹ）を備えている。ここで、ＸマークとＹマークのそれぞれには、複数のマーク要素が含まれている。例えば、レチクルマークＲＭのＹマーク（マークＲＭＹ）は、複数のマーク要素ＲＭＢ１〜ＲＭＢ８を含む。Ｙマークは、Ｘ方向に沿ったライン状のマーク要素からなる。複数のライン状のマーク要素を用いることで、それぞれのマーク要素の位置検出結果を平均化してマーク位置とすることができ、マークの位置計測の精度を上げることができる。
【００２０】
レチクルマークＲＭと基準マークＳＭが、図２のように重ね合わさるようにレチクルＲをレチクルステージＲＳに搬入する。検出装置ＭＰは、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭを検出することでレチクルＲとレチクルステージＲＳの相対的な位置を計測する。
【００２１】
検出装置ＭＰは、レチクルアライメントスコープＲＡＳと画像処理部Ｐを有する。レチクルアライメントスコープＲＡＳは、光源ＬＳ、照明光学系ＩＬ、対物光学系ＯＬ、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭを撮像するためのカメラＣＡＭ（撮像部）を有する。画像処理部Ｐは、カメラＣＡＭで撮像したマークの画像を処理して、レチクルＲとレチクルステージＲＳの相対的な位置を算出する。
【００２２】
具体的には、レチクルアライメントスコープＲＡＳでレチクルマークＲＭと基準マークＳＭのマーク画像ＩＭＧを撮像し、撮像した２次元のマーク画像ＩＭＧを、画像処理部Ｐに含まれる画像記憶部Ｐ１に記憶する。記憶されたマーク画像ＩＭＧは、画像処理部Ｐに有する波形生成部Ｐ２で、マークが形成された領域に対応する２次元画像に対して設定された計測ウィンドウＷＩＮ（検出領域）の領域内を、位置計測方向と直交する一方向に画像を積算する。位置計測方向と直交する一方向に画像（光量に対応する信号）を積算することで、図３に示すような１次元の信号（以下、「積算波形ＷＡ」と書く）を生成する。ここでは、図２に示した計測ウィンドウＷＩＮの領域内をマークＲＭＹの信号を所定方向であるＸ方向に光量を積算する。図３は、横軸が計測ウィンドウＷＩＮの非積算方向（Ｙ方向）の位置、縦軸は計測ウィンドウＷＩＮで所定方向としての積算方向（Ｘ方向）に光量を積算した結果のうち、最大光量値を１００％としたときの相対的な光量を示している。この例では、マークがある位置（各マーク要素の位置）は光量が低くなり、マークがない位置（各マーク要素がない位置）は光量が高くなっている。８個のマーク要素に対して９か所の光量のピークを検出していることが分かる。また、ゴミや欠陥などがない正常な状態では、各マーク要素の光量値はほぼ一定になる。
【００２３】
生成された積算波形ＷＡは、画像処理部に有する波形処理部Ｐ３（信号処理部）で処理される。波形処理部Ｐ３は、積算波形ＷＡから、マーク画像ＩＭＧに対するレチクルマークＲＭのマークＲＭＹの位置（Ｙ方向の位置）を計測する。波形処理部Ｐ３での位置の計測方法は、例えば、積算波形ＷＡの重心を計算して処理することでマーク内の各マーク要素の位置を算出し、それぞれのマーク要素の位置を足し合わせて平均化することでマークの中心位置を算出する。
【００２４】
同様に、レチクルマークＲＭのマークＲＭＸに対して計測ウィンドウＷＩＮを設定し、計測方向（Ｙ方向）に撮像した２次元画像を積算することで、１次元の積算波形ＷＡを生成する。生成された積算波形ＷＡの波形を処理することで、マーク画像ＩＭＧに対するレチクルマークＲＭのマークＲＭＸの位置（Ｘ方向の位置）を計測する。また、基準マークＳＭのマークＳＭＸ、マークＳＭＹに対しても画像処理部Ｐで同様の処理をすることで、マーク画像ＩＭＧに対する基準マークＳＭのマークＳＭＸの位置（Ｘ方向の位置）、ＳＭＹの位置（Ｙ方向の位置）を計測する。
【００２５】
画像処理部ＰでのレチクルマークＲＭの位置と基準マークＳＭの位置の計測結果は、制御装置ＭＣに送られる。それぞれのマークの位置の計測結果より、レチクルＲとレチクルステージＲＳとの相対的な位置や、レチクルステージＲＳに対してレチクルＲがずれている量が分かる。このため、露光装置の投影光学系ＰＯがレチクルＲのパターンを基板Ｗに投影する際には、レチクルステージＲＳの位置を補正することで、レチクルＲと基板Ｗの位置合わせを精度よく行うことができる。または、基板Ｗを保持する基板チャックＣＨを移動させる基板ステージＷＳの位置を補正することで、レチクルＲと基板Ｗの位置合わせを精度よく行うことができる。
【００２６】
（異常領域が存在する場合）
しかし、図４のように、マーク上に付着したゴミやマークの欠陥などによる異常領域ＤＳＴが計測ウィンドウＷＩＮに存在すると、図５のような積算波形ＷＡとなり、各マーク要素の光量値は一定ではなくなる。計測ウィンドウＷＩＮに異常領域ＤＳＴを含む光量値は他の領域と比べて光量が低くなっており、最大光量値に対して光量差ＬＤＦが発生している。図５の積算波形ＷＡを用いて上述の位置計測を行うと、マーク位置を計測する精度が低下する恐れがある。そこで、本発明では、異常領域ＤＳＴを判定し、異常領域ＤＳＴの影響を受けないように計測ウィンドウＷＩＮの領域を調整する。調整した計測ウィンドウＷＩＮ内のマークを撮像し、撮像した２次元画像を積算することで得られる積算信号を用いてマークの位置を計測することで、異常領域ＤＳＴの影響を低減してマークの位置の計測精度を上げることができる。
【００２７】
そこで、本実施形態の検出装置ＭＰの画像処理部Ｐには、異常領域判定部Ｐ４とウィンドウ調整部Ｐ５を有する。レチクルアライメントスコープＲＡＳで撮像したマーク画像ＩＭＧを、画像処理部Ｐ内の画像記憶部Ｐ１に記憶させた後、異常領域判定部Ｐ４でレチクルマークＲＭと基準マークＳＭの領域内にゴミや欠陥などが存在する異常領域ＤＳＴがあるかどうかを判定する。異常領域判定部Ｐ４で異常領域ＤＳＴがあることを判定したら、ウィンドウ調整部Ｐ５で異常領域ＤＳＴの影響を受けないように計測ウィンドウＷＩＮの領域を調整する。その後、ウィンドウ調整部Ｐ５で調整した計測ウィンドウＷＩＮ内のマークを撮像し、得られた２次元画像を波形生成部Ｐ２で一方向に積算して積算波形ＷＡを生成する。
【００２８】
（積算光量の光量ピークの調整方法）
図６に示すフローチャートと図７に示すマーク画像ＩＭＧ、図８に示す積算波形を参照して、検出装置ＭＰによるレチクルマークＲＭと基準マークＳＭの位置の計測方法を説明する。まず、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭがアライメントスコープＲＡＳの観察視野内に存在する状態で、カメラＣＡＭでマーク画像ＩＭＧを撮像する（Ｓ１０１）。撮像されたマーク画像ＩＭＧは、カメラＣＡＭから画像処理部Ｐへ転送される（Ｓ１０２）。次に、マーク画像ＩＭＧを処理して計測ウィンドウＷＩＮの領域内のマークに異常領域ＤＳＴが有るか否かを判定する（Ｓ１０３）。判定の結果、異常領域ＤＳＴがあると判定された場合は、異常領域ＤＳＴを考慮し、異常領域ＤＳＴが含まれないように計測ウィンドウＷＩＮを調整する（Ｓ１０４）。そして、調整された計測ウィンドウＷＩＮを用いて積算波形ＷＡを生成し、計測ウィンドウＷＩＮの領域のマークの位置の計測を行う（Ｓ１０５）。Ｓ１０３の判定の結果、異常領域ＤＳＴが含まれていない場合には、予め設定された計測ウィンドウＷＩＮを用いて積算波形ＷＡを生成し、計測ウィンドウ内のマークの位置の計測を行う（Ｓ１０５）。異常領域ＤＳＴが含まれている場合には、異常領域ＤＳＴを含まないように計測ウィンドウＷＩＮの領域を調整・再設定する。調整・再設定された計測ウィンドウＷＩＮ内のマークの２次元画像から積算波形を生成すると、図８の積算波形ＷＡのように、計測ウィンドウ内の各マーク要素の光量値（光量のピーク）がほぼ一定にすることができる。異常領域ＤＳＴを含まないように計測ウィンドウを調整することで、計測ウィンドウＷＩＮ内の積算波形から得られる複数のピークのピーク値の差を低減し、計測誤差を低減したマークの位置の計測が可能になる。以上のように、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭを検出する際に、それぞれ計測ウィンドウＷＩＮを調整して生成された積算波形を用いることで、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭの位置の計測を行う。
【００２９】
（異常領域の判定方法）
上述したＳ１０３の異常領域ＤＳＴの判定方法について、図４のマーク画像ＩＭＧと図５の積算波形ＷＡ、図９のフローチャートを参照しながら説明する。まず、レチクルアライメントスコープＲＡＳのカメラＣＡＭで撮像したマークに対して、予め設定された計測ウィンドウＷＩＮの範囲内のマークの２次元画像を積算し、積算波形ＷＡを生成する（Ｓ２０１）。積算波形ＷＡの中から、各マーク要素間（間隔）に対応する位置に現れる複数のピークの値の中で最大のピーク値を基準値ＬＳＴとする（Ｓ２０２）。図５はマーク要素ＲＭＢ１とマーク要素ＲＭＢ２の間に現れるピークの値（左から２番目の光量のピーク）が最大であるものを示している。
【００３０】
次に、積算波形ＷＡの各ピークの値（積算光量値）と基準値ＬＳＴ（基準光量値）とを比較し、その差が閾値を超えているかどうかを判定する（Ｓ２０３）。積算波形ＷＡの複数のピーク間で基準光量値との差に基づいて、判定している。図５では全部で９つのピークが存在し、基準値ＬＳＴと、これ以外の８つの光量のピークの値とを比較する。各ピークの値と基準値ＬＳＴとを比較して、その差が閾値を超えていない１つ又は複数のピークをグループＡ、その差が閾値を超える１つ又は複数のピークをグループＢと分類する（Ｓ２０４）。このとき、基準値ＬＳＴと同じ値を持つピークはグループＡとする。積算波形ＷＡに含まれる全てのピークについてグループＡ又はグループＢに分類したら、グループＡに含まれるピークの数とグループＢに含まれるピークの数を比較する（Ｓ２０５）。ピークの数を比較した結果、グループＡの数が多い場合は、グループＢのピークを含む領域に異常領域が存在すると判定する（Ｓ２０６）。一方、ピークの数を比較した結果、グループＢの数が多い場合は、グループＡのピークを含む領域に異常領域が存在すると判定する（Ｓ２０７）。ここでは、異常領域が含まれるピークの数の方が少ないとして異常領域を判定しているが、異常領域が含まれるピークの数の方が多いものとして異常領域を判定してもよい。
【００３１】
閾値の値は、マークの位置を計測する際の計測誤差量や精度に応じて適宜決めることができる。異常領域の判定に用いる閾値の値の求め方については、図１、図１０、図１１を参照して説明する。図１０は、積算波形ＷＡから求めた複数のピークをそれぞれ比較した際に、複数のピークの値に変化が見られるピークの数に対する光量の閾値の値を示した図である。図１０に示すＴＨ１〜ＴＨ８のようにピークの値に変化がみられるピークの数に応じて異なる閾値を設定することができる。複数のピークの値に変化が少ないほど、基準値に対するピークの値の割合が小さい（基準値に対するピークの値の変化が大きい）値を閾値とする。ピーク値に変化が見られるピークの数によって異なる閾値を設定するのは、マーク上のゴミやマークの欠陥などの異常領域の範囲によってマーク位置を計測した時の計測誤差量が異なる傾向があるためである。
【００３２】
例えば、異常領域の影響を受けるマーク要素数が少ない場合、計測誤差量が小さいマーク要素数のほうが多いため、異常領域の影響を受けるマーク要素がマーク位置計測に及ぼす誤差量は小さくなる。よって、異常領域の影響を受けるマーク要素数が少ないほど、複数のピークの値の変化量は大きくても許容できる。
【００３３】
一方、異常領域の影響を受けるマーク要素数が多い場合、計測誤差量が大きいマーク要素数のほうが多いため、異常領域の影響を受けるマーク要素がマーク位置計測に及ぼす誤差量は大きくなる。よって、異常領域の影響を受けるマーク要素数が多いほど、許容できる複数のピークの値の変化量は小さくなる。なお、この他にも閾値は、任意の一つの値にしてもよい。この際、異常領域の判定精度は落ちるが、比較的簡易に複数のピークの値の判定を行うことができる。
【００３４】
このように、複数のピークの値を比較する際に利用する閾値は、ピーク毎の値の変化量とマーク位置計測の誤差量との関係を予め計測することで求めることができる。例えば、ピークの値に変化のあるピークが１つである時の閾値を求める場合について、図１１を参照して説明する。まず、レチクルアライメントスコープＲＡＳの光源ＬＳの光量を変化させながら、マーク位置の計測誤差量を求めていくと、ピークの値の変化量に対するマーク位置の計測誤差の関係を示す線形成分ＬＩＮ１が求まる。位置計測装置に要求される精度から許容可能なマーク位置計測誤差をＴＨ９とすると、この時のピーク値の変化量はＩＮＴ１なので、ピーク値の変化量の閾値ＴＨ１は、ＩＮＴ１［％］と決定することができる。
【００３５】
（計測ウィンドウの調整方法）
計測ウィンドウＷＩＮの調整方法について、図１２のフローチャートを参照して説明する。ここでは、計測ウィンドウＷＩＮ内のマーク上に異物が存在する場合やマークの欠陥などの異常領域が存在する場合、計測ウィンドウＷＩＮを調整する必要がある。積算波形から得られる複数のピークの値に変化がなければ、計測ウィンドウＷＩＮの領域を調整する必要は無い。
【００３６】
計測ウィンドウの調整方法としては、まず計測ウィンドウＷＩＮの幅を所定方向である積算方向に沿った一方向（第１方向）から任意の幅だけ狭くする。狭くした計測ウィンドウ内のマークを撮像した画像（検出信号）を積算して積算波形ＷＡを生成する（Ｓ３０１）。次に、生成した積算波形ＷＡから、異常領域のピークの値と、基準値となるピークの値（異常領域とは異なる領域のピークの値）との差が閾値内かどうかを比較する（Ｓ３０２）。ピークの値の差が閾値内に入らなければ（ＮＯの場合）、Ｓ３０１に戻りさらに計測ウィンドウＷＩＮの幅を積算方向の一方向から狭くして、再度計測ウィンドウＷＩＮ内の積算波形を求める。さらに狭めた検出領域のピークの値の差が閾値内かどうかを比較する（Ｓ３０２）。そして、ピークの値の差が閾値内に入るまで計測ウィンドウを狭くして、積算波形の生成を繰り返す。
【００３７】
ピーク値の差が閾値内に入ったら、その時の計測ウィンドウ（第１計測ウィンドウ）の積算方向幅と計測ウィンドウ中心座標を記憶する（Ｓ３０３）。次に、計測ウィンドウ内の検出信号を積算方向に積算して積算波形を生成する。生成した積算波形のコントラストを求め、コントラストがある閾値以上であることを確認する（Ｓ３０４）。異常領域が含まれないように計測ウィンドウＷＩＮを狭くするため、積算波形の全体のピークの値が低下しコントラストが低下する。コントラストが低下すると、位置計測の精度が低下する恐れがあるため積算波形のコントラストを確認する。コントラストの閾値は、位置計測の精度が低下しないコントラストを予め求めておくことができる。位置計測の精度の低下を抑えるために、コントラストを判定基準にするだけでなく、検出された積算波形のピークの値を判定基準としてもよい。
【００３８】
コントラストが閾値以上の場合は、その時の計測ウィンドウＷＩＮを検出領域として決定する（Ｓ３１１）。コントラストが閾値未満の場合は、Ｓ３０１で計測ウィンドウＷＩＮの領域を狭くする前の領域に戻して、Ｓ３０１で計測ウィンドウの幅を狭くした方向（第１方向）とは反対の方向（第２方向）から任意の幅だけ狭くする。狭くした計測ウィンドウ内のマークを撮像した画像（検出信号）を積算して積算波形ＷＡを生成する（Ｓ３０５）。
【００３９】
生成した積算波形ＷＡから、異常領域のピークの値と、基準値となるピークの値（異常領域とは異なる領域のピークの値）との差が閾値内かどうかを比較する（Ｓ３０６）。ピークの値の差が閾値内に入らなければ（ＮＯの場合）、Ｓ３０５に戻りさらに計測ウィンドウＷＩＮの幅を積算方向に沿った方向（第２方向）から狭くして、再度計測ウィンドウＷＩＮ内の積算波形を求める。さらに狭めた検出領域内のマークの積算波形からピークの値の差が閾値内かどうかを比較する（Ｓ３０６）。そして、ピークの値の差が閾値内に入るまで計測ウィンドウを狭くして、積算波形の生成を繰り返す。
【００４０】
ピークの値の差が閾値内に入ったら、その時の計測ウィンドウ（第２計測ウィンドウ）の積算方向幅と計測ウィンドウ中心座標を記憶する（Ｓ３０７）。次に、計測ウィンドウ内のマークを撮像した画像（検出信号）を積算方向に積算して積算波形を生成する。生成した積算波形のコントラストを求め、コントラストがある閾値以上であることを確認する（Ｓ３０８）。
【００４１】
コントラストが閾値以上の場合は、その時の計測ウィンドウＷＩＮを検出領域として決定する（Ｓ３１１）。コントラストが閾値未満の場合は、Ｓ３０３で求めた第１計測ウィンドウとＳ３０７で求めた第２計測ウィンドウの二つの計測ウィンドウで生成した積算波形を加算する（Ｓ３０９）。二つの計測ウィンドウの積算波形を加算して求めた積算波形のコントラストが閾値以上であるかどうかを確認する（Ｓ３１０）。コントラストが閾値以上の場合は、Ｓ３０３で求めた第１計測ウィンドウとＳ３０７で求めた第２計測ウィンドウの二つをマーク位置検出用の計測ウィンドウＷＩＮを検出領域として決定する（Ｓ３１１）。第１計測ウィンドウと第２計測ウィンドウで求めた積算波形のコントラストが閾値未満の場合は、異常領域を除去することによるマークの位置計測ができない旨を画像処理部Ｐから制御装置ＭＣへ通知する（Ｓ３１２）。
【００４２】
（その他の計測ウィンドウの調整方法）
このほかの計測ウィンドウの調整方法としては、異常領域のマーク要素を使用しないようにする方法もある。図２に示すマークを用いる場合、計測ウィンドウ内のマークを撮像した画像を積算して得られる積算波形はマーク要素が８つあるため、９つのピークの値を用いてマーク位置を計測する。しかし、マーク上に図４のような異常領域ＤＳＴが存在する場合、計測ウィンドウ内の積算波形は図５のようになる。そのため、閾値未満の光量ピーク（異常領域の積算波形）は用いずに、閾値以上のピークの値を用いてマーク位置を計測しても良い。９つのピークの値のうち左から３〜５番目のピークの値は用いずに、残りの６つのピークの値を用いてマークの位置の計測を行う。この場合、計測に用いるピークの数（マーク要素の数）が減るためマーク位置の計測精度は落ちるが、比較的単純な処理で計測ウィンドウを調整することが可能となる。
【００４３】
（その他の計測ウィンドウの調整方法）
更に、計測ウィンドウの調整方法は、図１３のように、異常領域ＤＳＴが存在するマーク要素と異常領域が存在しないマーク要素とで計測ウィンドウの設定を変えてもよい。例えば、異常領域ＤＳＴが存在するマーク要素ＲＭＢ２、ＲＭＢ３、ＲＭＢ４を含む領域では検出領域として、前述した調整方法で計測ウィンドウの幅を調整した計測ウィンドウＷＩＮ２を用いる。一方で、異常領域が存在しないマーク要素ＲＭＢ１、ＲＭＢ５〜ＲＭＢ８を含む領域では検出領域として、予め設定された幅の計測ウィンドウＷＩＮ３を用いることができる。異常領域と異常領域以外のマーク要素で異なる計測ウィンドウを用いることで、積算波形を作成する際に異常領域以外の領域ではよりコントラストの高い積算波形を得ることができ、計測精度を高めることができる。
【００４４】
なお上述した実施形態では、カメラＣＡＭでマークを撮像し、撮像された２次元画像を積算方向に積算して積算波形を生成して処理しているが、マークを撮像するカメラＣＡＭまたはセンサについては、２次元ＣＣＤを用いたカメラに限らない。たとえば、光量センサを用いてマークをスキャンしながら１次元の積算波形を取得してもよい。スキャンの範囲は、本実施形態での計測ウィンドウに当たる。
【００４５】
このように、本実施形態の検出方法では、計測対象のマークに異常領域が存在している場合でも、異常領域を判定し計測ウィンドウを調整することで、マークを検出する精度を向上させることができる。検出結果から求めるマークの位置の計測誤差を小さくし、より精度よく位置計測することが期待できる。
【００４６】
また、計測ウィンドウの調整方法は、計測ウィンドウ内のマークを撮像して得られたマークの画像を上述した積算方向に直交する方向に積算して、異常領域を特定しても良い。例えば、異常領域としてゴミが存在している場合には、積算方向に直交する方向にマークの画像を積算すると異常領域の光量が減るため、異常領域を特定することができる。
【００４７】
また、計測ウィンドウの調整方法は、図１４のようにテンプレートマッチングにより異常領域を特定しても良い。テンプレートマッチングにより特定された異常領域が含まれないように計測ウィンドウＷＩＮを調整する。計測対象のマークのテンプレートＴＰについてテンプレートマッチングで相関度を求める。異常領域ＤＳＴでは相関度が落ちる傾向にあるため、相関度が低い領域を除くようにして、計測ウィンドウＷＩＮを決定する。
【００４８】
（露光装置の実施形態）
本発明の検出装置を備える露光装置について説明する。ここでは、図１の露光装置を用いて、レチクルＲのパターンを投影光学系ＰＯが基板Ｗ上に投影する露光装置の露光方法について、図１５のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】
レチクルＲを不図示のレチクル搬送機構でレチクルステージＲＳ上に搬入する（Ｓ４０１）。次に、レチクルステージＲＳに対するレチクルＲの相対的な位置ずれ量を計測する（Ｓ４０２）。相対的な位置ずれ量の計測は、上述した検出方法でレチクルマークＲＭと基準マークＳＭを検出し、検出結果を画像処理部Ｐで画像処理することにより、レチクルマークＲＭと基準マークＳＭの相対的な位置を計測する。計測したレチクルマークＲＭと基準マークＳＭの相対的な位置から位置ずれ量を求め、レチクルステージＲＳを駆動してレチクルＲの位置を位置決めする（Ｓ４０３）。
【００５０】
レチクルＲを位置合わせした後、基板Ｗを不図示の基板搬送機構によって基板ステージＷＳ上の基板チャックＣＨに搬入する（Ｓ４０４）。基板Ｗを基板チャックにＣＨに搬入する際、不図示のスコープ（基板用アライメントスコープ）を用いてアライメントマークを検出することで、基板ステージＷＳの位置合わせが行われる。なお、レチクル搬入と基板搬入は並列に処理してもよい。基板Ｗを基板ステージＷＳ上に搭載したら、レチクルＲのパターンを基板Ｗ上に露光する（Ｓ４０５）。レチクルＲのパターンを基板Ｗに露光を繰り返すことによって基板Ｗの全面について露光処理（パターン転写）を行うことができる（Ｓ４０６）。基板Ｗの全面にパターンの転写が終了した基板は基板搬送機構によって搬出される（Ｓ４０７）。基板がある場合は、Ｓ４０４〜Ｓ４０７の処理を繰り返し、基板がない場合は、レチクルを搬出して終了する（Ｓ４０８、Ｓ４０９）。なお、レチクル搬出と基板搬出は並列に処理してもよい。
【００５１】
上述した露光装置としては、基板（例えばウエハ）をステップ移動させながら、原版（例えばレチクル）上に形成されたパターンを基板の複数個所に順次パターンを転写していく、ステッパと呼ばれる露光装置を用いることができる。また、基板を保持する基板ステージとレチクルを保持するレチクルステージを相対的に駆動させながら基板上にパターンを転写していく、スキャナと呼ばれる露光装置を用いることができる。さらに、上述の検出装置は、露光装置のみならず、インプリント装置など他のリソグラフィ装置を用いても良い。インプリント装置は、原版としての型を用いて、基板上に供給されたインプリント材にパターンを形成することができる。型（モールド）を保持するモールド保持部に基準マークＳＭを設け、上述のレチクルマークＲＭに相当するマーク（モールドマーク）をモールドに設けることで、モールド保持部に対するモールドの相対的な位置を計測することができる。
【００５２】
以上、本発明の検出装置を露光装置やインプリント装置に用いた場合について説明した。上述の検出装置を用いて計測した、レチクル（原版）とレチクルステージ（原版保持部）の相対的な位置に基づいてレチクルステージＲＳと基板ステージＷＳを駆動して、位置決めすることで、ウエハ（基板）に対して精度よく位置合わせすることができる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｒ  レチクル
ＲＭ  レチクルマーク
ＲＳ  レチクルステージ
ＳＭ  基準マーク
ＭＰ  検出装置
ＲＡＳ  レチクルアライメントスコープ
【図１】
2015138806.tif 000003
【図２】
2015138806.tif 000004
【図３】
2015138806.tif 000005
【図４】
2015138806.tif 000006
【図５】
2015138806.tif 000007
【図６】
2015138806.tif 000008
【図７】
2015138806.tif 000009
【図８】
2015138806.tif 000010
【図９】
2015138806.tif 000011
【図１０】
2015138806.tif 000012
【図１１】
2015138806.tif 000013
【図１２】
2015138806.tif 000014
【図１３】
2015138806.tif 000015
【図１４】
2015138806.tif 000016
【図１５】
2015138806.tif 000017