(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に設けられたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
光源からの光で前記物体を照明する照明部と、
前記物体を照明する前記光源からの光の光量を調整する調整部と、
前記照明部により照明された前記物体からの光を受光する受光素子を有し、前記受光素子が受光した光に対応する信号を出力する受光部と、
前記調整部による前記光量調整を制御し、前記受光部が出力する信号に基づいて前記マークの位置を検出する制御部を備え、
前記受光部は、第１の信号を出力し、該第１の信号の後に第２の信号を出力し、
前記制御部は、前記第１の信号が前記制御部に転送された後に前記第２の信号が前記制御部に転送されるのと並行して前記第１の信号に基づいて前記物体からの光の光量を求め、該求めた前記物体からの光の光量に基づいて、前記調整部による前記光量調整を行うかどうかを判定すること
を特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
物体に設けられたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
光源からの光で前記物体を照明する照明部と、
前記物体を照明する前記光源からの光の光量を調整する調整部と、
前記照明部により照明された前記物体からの光を受光する受光素子を有し、前記受光素子が受光した光に対応する信号を出力する受光部と、
前記調整部による前記光量調整を制御し、前記受光部が出力する信号に基づいて前記マークの位置を検出する制御部を備え、
前記受光部は、第１の信号を出力し、該第１の信号の後に第２の信号を出力し、
前記制御部は、前記第１の信号が前記制御部に転送された後に前記第２の信号が前記制御部に転送されるのと並行して前記第１の信号に基づいて前記物体からの光の光量を求め、該求めた前記物体からの光の光量に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号を用いて前記マークの位置を求めるかどうか判定することを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記物体からの光の光量が適切でない場合に、前記調整部による前記光量調整を行うと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記受光素子は信号蓄積型センサであり、
前記制御部は、
前記物体からの光の光量が適切でない場合に、前記受光素子による信号の蓄積を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記調整部によって前記光量が調整された後に前記受光素子が受光した光に対応する信号に基づいて、前記マークの位置を求めることを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記物体からの光の光量を算出する速度と、前記受光部が受光した光に対応する信号を前記制御部に転送する速度との関係に基づいて、前記物体からの光の光量の算出を開始することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記受光素子で前記物体からの光を複数回受光し、
前記制御部で前記受光素子が前記物体からの光を複数回受光した光に対応する信号に基づいて前記マークの位置を検出する際に、
前記制御部は、前記受光素子で前記物体からの光を受光する期間と前記受光部が出力した信号が前記制御部に転送されるのと並行して、すでに前記制御部に転送された前記受光素子が蓄積した信号に基づいて前記物体からの光の光量を求めることを特徴とする請求項１の位置検出装置。
【請求項８】
物体に設けられたマークの位置を検出する位置検出方法であって、
前記物体に光を照明し前記物体からの光を受光し、前記受光した光に対応する信号のうち第１の信号の後に出力される第２の信号を出力する工程と、
前記出力する工程によって出力された前記第１の信号が制御部に転送された後に、前記第２の信号が前記制御部に転送されるのと並行して、前記第１の信号に基づいて前記物体からの光の光量を求める工程と、
前記物体からの光の光量を求める工程によって求めた光の光量に基づいて、前記物体を照明する光の光量の調整を行うかどうかを判定する工程と、
を備えることを特徴とする位置検出方法。
【請求項９】
物体に設けられたマークの位置を検出する位置検出方法であって、
前記物体に光を照射し前記物体からの光を受光し、前記受光した光に対応する信号のうち第１の信号の後に出力される第２の信号を出力する工程と、
前記出力する工程によって出力された前記第１の信号が制御部に転送された後に、前記第２の信号が前記制御部に転送されるのと並行して、前記第１の信号に基づいて前記物体からの光の光量を求める工程と、
前記物体からの光の光量を求める工程によって求めた光の光量に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号を用いて前記マークの位置を求めるかどうかを判定する工程と、を備えることを特徴とする位置検出方法。
【請求項１０】
原板のパターンを基板上に露光する露光装置であって、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の位置検出装置を備え、
前記位置検出装置を使用して基板の位置を検出し、前記基板の位置合わせを行うことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、を有する、ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置及び位置検出方法に関する。また、この位置検出装置で検出されたマークの位置の結果を用いて位置合わせを行い、基板を露光する露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化（高集積化）に伴い、露光装置（半導体露光装置）もまた、高精度化、高機能化が求められている。特に、マスクやレチクル等の原板と半導体ウエハ等の基板との位置合わせ精度（アライメント精度）は、露光装置の性能に直接影響するため高精度化が求められる。また、露光装置はアライメント精度の高精度化に加えて、生産性の観点から、スループット（単位時間内で処理できる基板の枚数）の向上も求められている。
【０００３】
高精度に原板と基板を位置合わせするには、計測対象（例えば基板）に形成されたマーク（アライメントマーク）を最適な条件で撮像部（センサ）により撮像することが重要である。例えば、計測対象である半導体ウエハは、事前の処理工程に応じて反射率が異なる。そのため、マークを最適な条件で撮像するためには、マークを照明する照明光の光量を調整したり、センサが受光するマークからの光量を調整したりする必要がある。照明光の光量を調整するために、従来の露光装置は、ＮＤフィルタを機械駆動させて通過光量を調整することにより、照明光の光量を調整している（特許文献１）。また、マークからの光を受光するセンサの受光時間を変えながら照明、受光および光量の計測を繰り返すことで、受光する光量の調整をしている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２２５８１５号公報
【特許文献２】特開平１１−１９５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の露光装置は、センサで受光したマークからの光量が適切かどうかを確認してから、光量が適切でなければ、マークからの光量の調整を行っている。一方で、センサで受光した光量が適切であれば、光量の確認をした後に、マークの計測を開始するため、マークの計測を開始する時間が遅くなるという課題がある。
【０００６】
本発明は、マークからの光量を確認し、マークを検出するのに要する時間を短くすることができる位置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】
【０００７】
本発明の位置検出装置は、物体に設けられたマークの位置を検出する位置検出装置であって、光源からの光で前記物体を照明する照明部と、前記物体を照明する前記光源からの光の光量を調整する調整部と、前記照明部により照明された前記物体からの光を受光する受光素子を有し、前記受光素子が受光した光に対応する信号を出力する受光部と、前記調整部による前記光量調整を制御し、前記受光部が出力する信号に基づいて前記マークの位置を検出する制御部を備え、前記受光部は、第１の信号を出力し、該第１の信号の後に第２の信号を出力し、前記制御部は、前記第１の信号が前記制御部に転送された後に前記第２の信号が前記制御部に転送されるのと並行して前記第１の信号に基づいて前記物体からの光量を求め、該求めた前記物体からの光の光量に基づいて、前記調整部による前記光量調整を行うかどうかを判定することを特徴とする位置検出装置。
【発明の効果】
【０００８】
マークからの光量を確認し、マークを検出するのに要する時間を短くすることができる位置検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の位置検出装置を備えた露光装置を示した図である。
【図２】第１実施形態の位置検出方法を示したタイミングチャートである。
【図３】第１実施形態のマーク撮像領域を示した図である。
【図４】第２実施形態の位置検出方法を示したタイミングチャートである。
【図５】第３実施形態の位置検出方法を示したタイミングチャートである。
【図６】第４実施形態の位置検出方法を示したタイミングチャートである。
【図７】第５実施形態の位置検出方法を示したフローチャートである。
【図８】第６実施形態の露光方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、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。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
（第１実施形態）
（位置検出装置について）
第１実施形態の位置検出装置について説明する。図１は第１実施形態の位置検出装置２００を備えた露光装置１００を示した図である。
【００１２】
第１実施形態の露光装置１００は、原板であるレチクルＲと基板であるウエハＷを位置合わせ（アライメント）した後に、照明系ＩＬでレチクルＲに露光光を照明してレチクルＲのパターンを投影光学系ＰＯでウエハＷに投影する。ウエハＷはウエハチャックＣＨ（基板保持部）によって保持されている。ウエハチャックＣＨはＸＹ方向に移動可能なＸＹステージＳＴＧに搭載されている。
【００１３】
ウエハＷ上には、ウエハＷの位置合わせを行うためにマークＭＡ（アライメントマーク）が形成されている。露光装置１００には、マークＭＡを観察するための撮像手段としてのアライメントスコープＳＣを備えている。また、露光装置１００にはマークＭＡを照明するための光源ＬＩを備えている。光源ＬＩからの光は、フィルタＮＤによって光量が調整され、ファイバや光学系（不図示）などでハーフミラーＭに導かれる。ハーフミラーＭで反射した光は、投影光学系等（不図示）を介してマークＭＡを照明する。照明された光は、マークＭＡが形成されたウエハＷで反射する。マークＭＡからの光は、ハーフミラーＭを透過してマーク撮像用カメラＣＡＭ（撮像部）内の受光素子Ｓ（フォトセンサ）で受光される。マークＭＡからの光は、マーク像（アライメントマーク像）として受光素子に撮像される。受光素子としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどが用いられる。光源ＬＩは、ハロゲンランプやＬＥＤなどを用いることができ、フィルタＮＤは、通過する光の光量を減光するＮＤフィルタや透過する光の波長を選択する波長フィルタなどを用いることができる。フィルタＮＤには透過率が互いに異なる複数のフィルタが用意されており、使用するフィルタを変更することによって照明光の光量を調節することができる。光源ＬＩやフィルタＮＤの制御は光量調整手段ＬＰ（調整部）にて行われる。ここでは、アライメントスコープＳＣと光源ＬＩ・フィルタＮＤが異なるものとして説明したが、光源ＬＩとフィルタＮＤがアライメントスコープＳＣに含まれていても良い。
【００１４】
受光素子Ｓで受光したマークＭＡからの光は光電変換される。受光素子Ｓで光電変換された信号は、センサ制御装置ＡＭＰにてＡ／Ｄ変換され、デジタル信号情報としてメモリＭＥＭに記憶される。メモリＭＥＭに記憶されたデジタル信号情報はアライメント処理装置ＡＰでマークＭＡのマーク中心位置や光量を算出する。この時、受光素子Ｓに光を蓄積する時間は、位置検出装置２００の全体を制御するホスト制御装置ＨＰ（制御部）からマークＭＡの位置や光量の算出手段としてのアライメント計測装置ＡＣ（制御部）内のアライメント処理装置ＡＰに伝えられる。受光素子Ｓは、アライメント処理装置ＡＰに伝えられた受光素子Ｓに光を蓄積する時間に基づき、センサ制御装置ＡＭＰによって制御される。また、受光素子Ｓに光の蓄積を開始するタイミングは、ステージ制御手段としてのステージ制御装置ＳＴＣ（制御部）内のステージ処理装置ＳＰよりアライメント処理装置ＡＰに伝えられ、センサ制御装置ＡＭＰに指示される。ステージ処理装置ＳＰは、ＸＹステージＳＴＧをモーターＭＯＴで駆動し、ＸＹステージＳＴＧの位置をステージ位置計測装置ＰＭ（例えば干渉計やエンコーダ）で計測する。
【００１５】
アライメント処理装置ＡＰで算出して求めたマークＭＡの中心位置や光量は、ホスト制御装置ＨＰに伝えられる。ホスト制御装置ＨＰは伝えられた光量を光量調整手段ＬＰに伝えて、光量調整手段ＬＰは光量の調整が必要かどうかを判定する。光量の調整が必要と判定された場合は、光量調整手段ＬＰは光源ＬＩやフィルタＮＤを制御して光量を調整する。また、光量の調整が必要と判定された場合、ホスト制御装置ＨＰはアライメント処理手段ＡＰに指令を出し、アライメント処理手段ＡＰはセンサ制御装置ＡＭＰを介して受光素子Ｓの蓄積時間を調整しても良い。
【００１６】
露光装置１００において、ウエハＷに形成されたデバイスパターン（ショット領域）とレチクル（原板）に形成されたデバイスパターンをナノメートルのオーダーで位置合わせをすることが求められる。そのため、位置合わせを行うためのマークの位置の検出も高い精度で行われる必要がある。
【００１７】
（マーク検出方法・位置合わせ方法について）
次に、上述の露光装置１００に設けられた位置検出装置２００を用いてマークＭＡを検出する方法について図２及び図３に基づいて説明する。図２は、第１実施形態におけるマークを照明する照明光の調整と、マークの検出方法を示したタイミングチャートを示している。図３は、マークを検出している際の位置検出装置の撮像領域ＡＲとマークＭＡを示している。
【００１８】
図２では、ウエハＷに形成されたマークＭＡの像を受光素子Ｓで撮像し、マークからの光量を算出し、光量調整が必要かどうか判定して、位置を算出するまでの位置計測の流れを示す。図２（Ａ）は、ＸＹステージＳＴＧが移動する速度を示している。図２（Ａ）は縦軸がＸＹステージＳＴＧの速度Ｖｍを示し、横軸が時間Ｔである。図２（Ｂ）は、ＸＹステージＳＴＧが移動するとき、ステージの位置と目標位置との残差を示す。縦軸が残差ｄＰｍ、横軸が時間Ｔである。図２（Ｃ）は、光量調整とマーク検出に必要な工程をタイミングチャートにして示している。タイミングチャートには、光量調整の判定及び調整を行う光量調整期間（Ｌｉｇｈｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｔｅｒｍ）とマークからの光を受光素子Ｓに蓄積する蓄積期間（Ｃｈａｒｇｅ  ｔｅｒｍ）が含まれる。さらに、受光素子Ｓに蓄積された信号をアライメント計測装置ＡＣ内のメモリＭＥＭに転送する転送期間（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｔｅｒｍ）、メモリＭＥＭに転送された信号から光量やマーク位置を求める処理期間（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｔｅｒｍ）が含まれる。
【００１９】
マークを計測するためには、まず始めに、マークＭＡがアライメントスコープＳＣの撮像領域（図３の領域ＡＲに相当）内に入るように、ＸＹステージＳＴＧを目標位置に移動させる。受光素子ＳによるマークＭＡの検出は、ＸＹステージＳＴＧの残差ｄＰｍがトレランスｔｏｌ２（所定値）の範囲内にあることを確認してから、受光素子Ｓに光の蓄積を開始する（時間Ｔ１）。ここで、トレランスｔｏｌ２（所定値）の値は、マークＭＡの位置を高精度に計測可能となるＸＹステージＳＴＧの残差ｄＰｍの値である。受光素子Ｓに光の蓄積を開始してから、受光素子Ｓの蓄積期間ｃｔが完了すると、蓄積期間ｃｔで蓄積した信号をメモリＭＥＭに転送する（時間Ｔ２）。
【００２０】
蓄積された信号は、転送期間ｔｔ中に受光素子ＳからメモリＭＥＭに順次格納される。図３に基づいて受光素子ＳからメモリＭＥＭに信号が順次格納される状態を説明する。図３は信号を転送中のメモリＭＥＭの状態を示した図である。マークＭＡの像を受光素子Ｓで撮像してメモリＭＥＭに転送するデジタル信号情報全体ＡＲ（アライメントスコープＳＣの検出視野に相当）のうち、転送が完了した領域ＡＲ１と転送が未だ完了していない領域ＡＲ２が存在する。
【００２１】
第１実施形態では、転送期間ｔｔと並行して、光量算出期間ｐｌｔは、すでに転送が完了した領域ＡＲ１のデジタル信号情報を用いてアライメント処理装置ＡＰにて光量を算出する。光量は受光素子Ｓで蓄積された信号の一部を用いれば算出することができるため、転送期間ｔｔの途中から光量算出（光量算出期間ｐｌｔ）を開始することができる。
【００２２】
図２（Ｃ）のタイミングチャートは転送期間ｔｔと光量算出期間ｐｌｔが完了する時間が時間Ｔ３で揃っている場合を記載しているが、両者の期間の完了する時間はずれていても良い。光量算出期間ｐｌｔが完了する（時間Ｔ３）と、あらかじめ算出した所望の光量に基づいて、光量判定期間ｌｃｔにて光量調整が必要かどうかの判定を行う。光量調整の有無の判定は、光量調整手段ＬＰが行う。この判定は、ホスト制御装置ＨＰが行ってもよい。光量調整が不要と判定されたら、ＸＹステージＳＴＧは次の目標位置へと駆動を開始する。光量判定期間ｌｃｔは転送期間ｔｔと並行してもよい。図２は光量調整が不要と判定され、ＸＹステージＳＴＧの駆動と並行して、マーク位置算出期間ｐｐｔにてマークＭＡの位置を算出する場合を示す。光量調整が不要と判定されたので、転送期間ｔｔが完了した後に受光素子Ｓで撮像してメモリＭＥＭに転送が完了した信号を用いてマークの位置を算出することができる。
【００２３】
次に、光量算出期間ｐｌｔの算出開始タイミングの決定方法について述べる。転送期間ｔｔ完了から光量判定期間ｌｃｔ開始までの待ち時間を最小とするために、光量算出期間ｐｌｔは転送期間ｔｔ完了までに光量算出を終える必要がある。一方で、すでに転送が完了した信号量が少ないと、光量の算出精度が低下する。このため、光量算出期間ｐｌｔは、可能な限り多くのデジタル信号情報を用いて転送期間ｔｔ完了までに算出を終えることが望ましい。そこで、アライメント処理装置ＡＰの光量算出速度とセンサ制御装置ＡＭＰの信号転送速度の関係から信号転送量が等しくなる時間を、光量算出期間ｐｌｔの開始位置とする。図２（Ｃ）のように転送期間ｔｔと光量算出期間ｐｌｔが完了する時間がＴ３で揃っているのが望ましい。
【００２４】
以上のように、第１実施形態の位置検出装置の光量調整とマークの位置検出によれば、光量を調整するためにマークの転送期間ｔｔの途中から転送期間ｔｔと並行して光量算出を行う。受光素子Ｓに蓄積された信号の転送が完了する前に光量の算出を行うことで、マークからの光の蓄積を開始してから光量の判定が完了するのに要する時間をより短縮できることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、光量判定において、光量調整が不要と判定された場合について述べた。露光装置では、通常、ウエハ２５枚を１ロットとして連続的に処理している。同一のロット内のウエハはプロセス状態が類似しているため、ウエハ毎に光量調整が不要となる場合が多い。一方で、ロット内の１枚目のウエハは前回のロット内のウエハとプロセス状態が異なる可能性があるため、光量調整が必要となることが多い。また、光量確認のための受光素子Ｓに光の蓄積を開始するタイミングは、ＸＹステージＳＴＧの残差ｄＰｍがトレランスｔｏｌ１（所定値）の範囲内に入ったら開始可能である。ここで、トレランスｔｏｌ１（所定値）の値は、マークＭＡの位置を高精度に計測可能となるトレランスｔｏｌ２よりも残差の値が大きいトレランスである。このため、光量調整が必要な場合は、残差の値がトレランスｔｏｌ２になってから光の蓄積を開始すると、光量を調整してからマークを検出するまでの時間が遅延してしまう恐れがある。
【００２６】
図４に基づいて第２実施形態を説明する。図４は第２実施形態の光量調整方法とマーク位置計測方法のタイミングチャートを示している。
【００２７】
第２実施形態では、ロット内の１枚目のウエハについては、ＸＹステージＳＴＧの残差ｄＰｍがトレランスｔｏｌ１の範囲内に入ったら、光量確認のための受光素子Ｓに光の蓄積を開始する（蓄積期間ｃｌｔ）。蓄積が完了したら、信号転送（転送期間ｔｌｔ）、光量算出（光量算出期間ｐｌｔ）、光量判定（光量判定期間ｌｃｔ）の順に処理する。光量判定の結果、光量調整が必要と判定されたら、光量を調整（光量調整期間ｌａｔ）する。光量を調整したら、再度光量確認のための光量蓄積（蓄積期間ｃｐｔ）、信号転送（転送期間ｔｐｔ）、光量算出（光量算出期間ｐｌｔ）、光量判定（光量判定期間ｌｃｔ）の順に処理する。光量算出期間ｐｌｔは第１実施形態と同様に信号転送期間ｔｐｔと並行して行ってもよい。光量判定（光量判定期間ｌｃｔ）の結果、光量調整が不要と判定された場合は、次のマークの検出のためにＸＹステージＳＴＧの駆動を開始する。信号転送（転送期間ｔｐｔ）工程は完了しているのでステージの駆動と並行してマークの位置算出期間ｐｐｔとすることができる。
【００２８】
図４に示した光量調整方法とマーク位置計測方法は、１回目の光量判定では光量調整が必要と判定され、２回目の光量判定では光量調整が不要と判定された場合について示している。光量の算出と光量の判定は、最適な光量値になるまで繰り返し光量調整を行う。ロット内の複数のウエハに対してマークの検出を行う場合、１枚目のウエハで最適な光量に調整できることが多い。そのため、２枚目以降のウエハに対して光量の調整を行わずに、第１実施形態に記載の方法でマークの検出を行うことができ、検出結果に基づいて原板と基板を位置合わせすることができる。
【００２９】
以上、本発明の第２実施形態について説明した。第２実施形態によれば、ロット内のウエハに対して連続的に処理する際に、比較的光量調整が必要とされる１枚目のウエハに対して、ＸＹステージＳＴＧの残差ｄＰｍがトレランスｔｏｌ１の範囲に入ったら光の蓄積を開始する。そして、２枚目以降は第１実施形態に記載された方法でマークの検出を行うことで、マークからの光量を確認し、マークを検出するのに要する時間を短くすることができる。
【００３０】
（第３実施形態）
図５に基づいて第３実施形態を説明する。図５は第３実施形態の光量調整方法とマーク位置計測方法のタイミングチャートを示している。位置検出装置では、マークからの光を複数回受光（複数回撮像）して平均化することで、位置計測精度を向上させている。第３実施形態では、受光素子Ｓによりマークからの光を複数回受光し、マークの位置を計測する場合について説明する。
【００３１】
図５は、マークの撮像回数を４回とした場合のタイミングチャートである。撮像回数は４回に限らず、計測精度に応じて設定することができる。第１実施形態と同様に、ＸＹステージＳＴＧの残差ｄＰｍがマークを高精度に位置計測可能となるトレランスｔｏｌ２の範囲内にあることを確認してから、受光素子Ｓの蓄積を開始する（時間Ｔ１）。受光素子Ｓは、蓄積期間ｃｔ１、ｃｔ２、ｃｔ３、ｃｔ４の４期間で、マークからの光を蓄積する。センサ制御装置ＡＭＰは、蓄積期間ｃｔ１で蓄積されたセンサ信号を転送期間ｔｔ１でメモリＭＥＭに転送する。同様にセンサ制御装置ＡＭＰは、蓄積期間ｃｔ２で蓄積されたセンサ信号を転送期間ｔｔ２、蓄積期間ｃｔ３で蓄積されたセンサ信号を転送期間ｔｔ３、蓄積期間ｃｔ４で蓄積されたセンサ信号を転送期間ｔｔ４でメモリＭＥＭに転送する。
【００３２】
第３実施形態では、転送期間ｔｔ３と並行して、転送期間ｔｔ１と転送期間ｔｔ２にメモリＭＥＭへ転送されたデジタル信号情報を用いてアライメント処理装置ＡＰにて光量を算出する（光量算出期間ｐｌｔ）。光量の算出は受光素子Ｓで蓄積された信号の一部を用いればできるため、転送期間ｔｔ３と並行して光量算出（光量算出期間ｐｌｔ）を行うことができる。第３実施形態では、４回撮像したマークのうち２回分の信号情報を用いて光量を算出する場合について説明したが、光量を算出するのに必要な信号情報が得られれば、２回分に限られない。
【００３３】
光量を算出した結果、光量の調整が不要な場合は最後の転送期間ｔｔ４が完了した後に、マークの位置を求めるマーク位置算出期間ｐｐｔを開始する。したがって、最後の転送期間ｔｔ４が完了する前に光量算出（光量算出期間ｐｌｔ）を開始するのが望ましい。さらには、受光素子Ｓで最後にマークを撮像する蓄積期間ｃｔ４が完了する前に光量算出期間ｐｌｔを開始するのが望ましい。
【００３４】
最後の蓄積期間ｃｔ４が完了すると（時間Ｔ２）、光量算出期間ｐｌｔであらかじめ算出しておいた光量に基づいて、光量調整が必要かどうかの判定を行う（光量判定期間ｌｃｔ）。その結果、光量調整が不要と判定されたら、ＸＹステージＳＴＧは次の目標位置へと駆動を開始する（時間Ｔ３）。そして、最後の転送期間ｔｔ４が完了した後、ステージ駆動と並行して、マークＭＡの位置を算出する（マーク位置算出期間ｐｐｔ）。
【００３５】
以上、本発明の第３実施形態について説明した。第３実施形態によれば、受光素子Ｓによりマークからの光を複数回受光する場合においても、アライメント信号情報の転送期間と並行して光量を算出することで光量を確認するのに要する時間を短縮することができる。
【００３６】
（第４実施形態）
図６に基づいて第４実施形態を説明する。図６は第４実施形態の光量調整方法とマーク位置計測方法のタイミングチャートを示している。第３実施形態では光量調整が不要な場合について説明したが、第４実施形態では光量調整が必要な場合について説明する。図６は、第３実施形態と同様にマークを４回撮像してマークの位置を算出する場合のタイミングチャートである。撮像回数は４回に限らず、計測精度に応じて設定することができる。第３実施形態と同様に、ＸＹステージＳＴＧの残差ｄＰｍがマークを高精度に位置計測可能となるトレランスｔｏｌ２の範囲内にあることを確認してから、受光素子Ｓの蓄積を開始する（時間Ｔ１）。センサ制御装置ＡＭＰは、蓄積期間ｃｔ１で蓄積されたセンサ信号を転送期間ｔｔ１でメモリＭＥＭに転送する。
【００３７】
第４実施形態では、転送期間ｔｔ２と並行して、転送期間ｔｔ１にメモリＭＥＭへ転送されたデジタル信号情報を用いてアライメント処理装置ＡＰにて光量を算出する（光量算出期間ｐｌｔ）。光量の算出は受光素子Ｓで蓄積された信号の一部を用いればできるため、転送期間ｔｔ２と並行して光量算出を行うことができる。第４実施形態では、最初に転送が完了した転送期間ｔｔ１のデジタル信号情報を用いて、光量算出期間ｐｌｔにて光量を算出する場合について説明したが、光量を算出するのに必要な信号情報が得られなければ、さらに、受光素子Ｓで蓄積された信号を用いても良い。
【００３８】
光量を算出し、光量調整が必要か不要かの判定（光量判定期間ｌｃｔ）を行った結果、光量の調整が必要と判定された場合について説明する。光量調整が必要と判定されたら、照明光の光量の調整（光量調整期間ｌａｔ）を行う（時間Ｔ２）。光量を調整する光量調整期間ｌａｔと並行して、予定されていた受光素子Ｓでの信号の蓄積やセンサ信号の転送を停止（中断）することができる。第４実施形態の場合は、蓄積期間ｃｔ４と信号転送ｔｔ４を中断する。これは、照明光の光量調整が必要と判定されたため、マークの位置を求めるために、蓄積期間ｃｔ１〜ｃｔ４に受光素子Ｓで蓄積された信号を使用することができないためである。
【００３９】
光量の調整を行う光量調整期間ｌａｔが完了したら、再び受光素子Ｓでの信号の蓄積を開始する（時間Ｔ３）。受光素子Ｓによる信号の蓄積は、蓄積期間ｃｔ１’、ｃｔ２’、ｃｔ３’、ｃｔ４’の順に実施する。光量調整後の光量を確認するために、蓄積期間ｃｔ１’で蓄積され、転送期間ｔｔ１’で転送されたアライメント信号情報を用いて、光量算出期間ｐｌｔ’にて光量を算出する。光量の算出が完了したら、算出した光量に基づいて、光量判定期間ｌｃｔ’にて光量調整が必要かどうかを判定する。このようにアライメント信号情報の転送期間と並行して光量を算出することで光量を確認するのに要する時間を短縮することができる。
【００４０】
光量を算出し、光量調整が必要か不要かの判定（光量判定期間ｌｃｔ’）を行った結果、光量調整が必要と判定した場合は、再度光量調整を行い、不要と判定した場合はマーク位置算出期間ｐｐｔ’にてマークＭＡの位置を算出する。図６は光量判定期間ｌｃｔ’で光量調整が不要と判定した場合について示している。
【００４１】
最後の蓄積期間ｃｔ４’が完了すると、光量調整が不要と判定されているので、ＸＹステージＳＴＧは次の目標位置へと駆動を開始する（時間Ｔ４）。そして、最後の転送期間ｔｔ４’が完了した後、ステージ駆動と並行して、マークＭＡの位置を算出する（マーク位置算出期間ｐｐｔ’）。
【００４２】
以上、本発明の第４実施形態について説明した。第４実施形態によれば、受光素子Ｓによりマークを複数回受光して、光量調整を行う場合においても、アライメント信号情報の転送期間と並行して光量を算出することで光量を確認するのに要する時間を短縮することができる。
【００４３】
（第５実施形態）
図７に基づいて第５実施形態を説明する。図７は第５実施形態の位置合わせ方法のフローチャートを示している。第５実施形態では、ウエハ内の複数のマークを位置計測する場合の位置合わせ方法について説明する。
【００４４】
まず、Ｓ１０１では、位置計測するマークがアライメントスコープＳＣの撮像領域内（視野内）に入るようにＸＹステージＳＴＧを目標位置に移動させる。Ｓ１０２ではＸＹステージＳＴＧの位置がマークを高精度に計測可能となるトレランス（ｔｏｌ２）内に入っているかを判定する。Ｓ１０２でＸＹステージＳＴＧの位置（ＸＹステージＳＴＧに保持されたウエハに形成されたマーク）がトレランス内に入っていると判定されると、Ｓ１０３で受光素子Ｓはマーク像の蓄積を行う。Ｓ１０２でＸＹステージＳＴＧの位置がトレランス内に入っていないと判定されると、マーク像の蓄積は行わず、トレランス内に入っていると判定されるまで、Ｓ１０２の判定を繰り返す。
【００４５】
続いて、Ｓ１０４では、蓄積されたマーク像の転送と光量算出を行う。Ｓ１０４ａでは、Ｓ１０３で蓄積したマーク像をセンサ制御装置ＡＭＰがメモリＭＥＭへ転送を開始し、Ｓ１０４ｂでは転送が終了する。マーク像の転送が終了するまでの間に、Ｓ１０４ｃではアライメント処理装置ＡＰはすでにメモリＭへ転送が完了した一部のマーク像（デジタル信号情報）を用いて光量を算出する。
【００４６】
Ｓ１０４の蓄積されたマーク像の転送と光量算出が完了したら、Ｓ１０５では、算出した光量に基づいて光量の調整が必要かどうかを判定する。なお、光量の調整が必要かどうかの判定は、光量調整手段ＬＰで行っても良いし、ホスト制御装置ＨＰで行ってもよい。
【００４７】
Ｓ１０５で光量調整が必要と判定された場合（ＹＥＳの場合）は、Ｓ１０６で光量調整を行い、再度Ｓ１０３〜Ｓ１０５の処理を行う。Ｓ１０５で光量調整が不要と判定された場合（ＮＯの場合）は、Ｓ１０７でウエハ内の複数のマークの全てを位置計測したかどうかを判定する。Ｓ１０７で位置計測するマークが存在すると判定された場合（ＮＯの場合）は、Ｓ１０８で、ＸＹステージＳＴＧの移動とマークの位置計測を行う。Ｓ１０８は、Ｓ１０８ａで次のマークの位置へＸＹステージＳＴＧを移動するのと並行して、Ｓ１０８ｂでアライメント処理装置ＡＰがメモリＭＥＭのマーク像を用いてマーク位置を算出する。Ｓ１０７で全てのマークの位置計測が完了したと判定された場合（ＹＥＳの場合）は、Ｓ１０９で最後のマークの位置を算出して、位置計測を終了する。
【００４８】
位置計測の後、ホスト制御装置ＨＰは、求めたマークの位置に基づいてＸＹステージＳＴＧの位置合わせをする。具体的には、ステージ制御装置ＳＴＣがＸＹステージＳＴＧを駆動させる。
【００４９】
以上、本発明の第５実施形態について説明した。第５実施形態によれば、マークの位置計測をするためのアライメント信号情報を転送しているのと並行して、光量を算出することで、光量を確認するのに要する時間を短縮できることができる。
【００５０】
（第６実施形態）
図８に基づいて第６実施形態を説明する。図８は露光方法のフローチャートを示している。第６実施形態では、本発明の光量調整とマークの位置計測を行う露光方法について説明する。
【００５１】
図１に示した露光装置１００を用いた露光方法のシーケンスを開始すると、まず、Ｓ００１で、ＸＹステージＳＴＧ（ウエハチャックＣＨ）にウエハＷを搬入する（Ｓ００１）。ＸＹステージＳＴＧに搬入されたウエハＷに対して、Ｓ００２でプリアライメントを行い、Ｓ００３でグローバルアライメントを行う。ここでは、プリアライメントとグローバルアライメントを合わせてアライメント処理（重ね合わせ処理）を行う。
【００５２】
Ｓ００２のプリアライメントは、ウエハＷ上に形成された２か所のマークを低倍率のアライメントスコープ（位置検出装置）で検出してマークの位置を計測する。マークの計測結果から大まかなウエハのシフト、倍率、及び、ローテーション（回転成分）を求めて、グローバルアライメント（ＡＧＡ）を行うために必要なアライメント（位置合わせ）を行う。
【００５３】
Ｓ００３のグローバルアライメントは、ウエハＷ上に形成された複数のマークを高倍率のアライメントスコープ（位置検出装置）で検出してマークの位置を計測する。複数のマークの計測結果を用いて、マーク位置を統計処理することによりウエハＷ上のショット領域の位置（配列情報）を高精度に求める。Ｓ００２のプリアライメントやＳ００３のグローバルアライメントに用いられるアライメントスコープ（位置検出装置）には、本発明の位置検出装置を用いることができる。光量の計測とマークの位置計測の方法は、上述した何れの実施形態の位置合わせ方法も用いることができる。
【００５４】
Ｓ００３のグローバルアライメントで求めたショット領域の位置に基づいて、Ｓ００４では露光処理を行う。全てのショット領域に対してパターンの露光が完了したらウエハＷを露光装置から搬出（Ｓ００５）する。Ｓ００６では、全てのウエハの処理が終了したかを判定して、全てのウエハの処理が終了していない場合（ＮＯの場合）、Ｓ００１に戻り次に処理すべきウエハＷを露光装置に搬入する。新たに露光装置に搬入されたウエハＷに対してアライメント計測を行い、露光処理を行う。Ｓ００６で全てのウエハの処理が終了したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、露光装置１００を用いた露光方法のシーケンスを終了する。
【００５５】
以上、本発明の第６実施形態について説明した。第６実施形態によれば、本発明の位置検出装置を用いてマークを検出することで、より高速にウエハの位置合わせをすることができるため、スループット（生産性）を向上することができる。
【００５６】
本発明の露光装置１００としては、ステッパやスキャナと呼ばれる露光装置を用いることが多い。これらの露光装置は、基板（例えばウエハ）をステップ駆動しながら、原板（例えばレチクル）上に形成したパターンを基板の複数個所（ショット領域）を順次転写していくものである。このパターン転写をショット領域で一括して行う露光装置はステッパと呼ばれる。一方で、パターン転写をショット領域毎、ウエハとレチクルを走査しながら行う露光装置は、スキャナと呼ばれる。さらに、露光装置１００として、上述した従来の露光装置（ステッパ、スキャナ）に限らず、荷電粒子線を用いた電子線露光装置であってもよい。また、露光装置１００はインプリント技術を利用して基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であってもよい。
【００５７】
なお、第１実施形態は、位置検出装置として説明したが、計測対象の物体（被検体）に設けられたマークを検出して、対象物の位置を合わせる機能を備える位置合わせ装置（アライメント装置）でもよい。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】
【００５８】
ＳＣ  アライメントスコープ（撮像手段）
ＡＣ  アライメント計測装置（算出手段）
ＬＰ  光量調整手段
２００  位置検出装置
【図１】
0006661303.tif 000002
【図２】
0006661303.tif 000003
【図３】
0006661303.tif 000004
【図４】
0006661303.tif 000005
【図５】
0006661303.tif 000006
【図６】
0006661303.tif 000007
【図７】
0006661303.tif 000008
【図８】
0006661303.tif 000009