(57)【要約】【課題】サーチ及びファインアライメント処理のそれぞれにおいて最適な照明光を照射し精度良いマーク位置検出ができる位置検出装置を提供する。【解決手段】レチクルアライメント系ＲＡは、レチクルＲに対して第１アライメント光Ｌ１を照射する第１照射系４１と、レチクルＲに対して単位面積当たりの光量及び照射範囲が第１アライメント光Ｌ１とは異なる第２アライメント光Ｌ２を照射する第２照射系４２と、第１照射系４１による照射中に、第２照射系４２による照射を実行する制御装置と、第１，第２アライメント光Ｌ１，Ｌ２の照射によりレチクルＲから発生した光情報に基づいて、レチクルアライメント用マークＲＭの位置情報を検出する低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２とを有している。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出方法において、
前記物体上の前記マークを含む第１領域を第１照度で照明し、
前記物体上の前記マークを含み且つ前記第１領域とは異なる第２領域を、前記第１照度とは異なる第２照度で照明することを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】
前記第２領域は、前記第１領域内に包含され且つ前記第１領域よりも小さく、前記第２照度は、前記第１照度よりも大きな照度を持つことを特徴とする請求項１記載の位置検出方法。
【請求項３】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出方法において、
前記物体に対する単位面積当たりの光量及び照射範囲のそれぞれ異なる第１、及び第２の光束を、前記物体に対してほぼ同時に照射し、
前記複数の光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項４】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出方法において、
前記物体上の第１の領域に対して第１の光束を照射し、
前記第１の光束の前記物体上への照射中に、前記物体上の、前記第１の領域の範囲内で且つ前記第１の領域よりも小さい面積を持つ第２の領域に対して第２の光束を照射し、
前記複数の光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項５】
前記第２の光束は、前記物体上での単位面積当たりの光量を前記第１の光束よりも大きく設定され、且つ前記物体上での照射範囲を前記第１の光束よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項３又は４記載の位置検出方法。
【請求項６】
前記第１の光束を用いて前記マークの位置情報を検出する際に、前記第２の光束の照射により前記物体から発生した光情報を無視することを特徴とする請求項３〜５の何れか一項記載の位置検出方法。
【請求項７】
前記第１の光束を用いて、所定の精度で前記マークの位置情報を検出する第１の検出動作を行い、
前記第１の検出動作の検出結果に基づいて、前記第２の光束を用いて、前記所定の精度よりも高い精度で前記マークの位置情報を検出する第２の検出動作を行うことを特徴とする請求項３〜６の何れか一項記載の位置検出方法。
【請求項８】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出方法において、
前記物体上の第１の領域に対して光束を照射し、
前記第１の領域から発生した光情報から、前記第１の領域内の一部分である第２の領域から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項９】
前記第１の領域は第１の光束により照射され、
前記第１の光束の前記物体上への照射中に、前記第２の領域は、前記物体上における単位面積当たりの光量が前記第１の光束より大きい第２の光束により照射されることを特徴とする請求項８記載の位置検出方法。
【請求項１０】
前記所定の光情報に基づいて、所定の精度で前記マークの位置情報の第１の検出動作を行い、
前記第１の検出動作後に、その検出結果と前記第２の領域から発生した光情報とに基づいて、前記所定の精度よりも高い精度で前記マークの位置情報の第２の検出動作を行うことを特徴とする請求項８又は９記載の位置検出方法。
【請求項１１】
前記第１、第２の光束は、所定の光源から射出された光が分岐されたものであることを特徴とする請求項３〜７及び９の何れか一項記載の位置検出方法。
【請求項１２】
前記物体は、転写用のパターンが形成されているマスク及び前記パターンが転写される基板のうち少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項記載の位置検出方法。
【請求項１３】
前記物体は前記マスクであり、
前記光束はＡｒＦエキシマレーザ光を含むことを特徴とする請求項１２記載の位置検出方法。
【請求項１４】
アライメント用マークが形成されているマスクに形成されたパターンを露光光で照明し、投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、
請求項１〜１３の何れか一項に記載の位置検出方法を用いて前記マスク上の前記アライメント用マーク及び前記基板上に形成されているアライメントマークのうち少なくともいずれか一方の位置情報を検出し、該検出結果に基づいて前記マスク及び前記基板のうち少なくともいずれか一方を所定位置に位置合わせした後に、前記転写処理を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出装置において、
前記物体上の前記マークを含む第１領域を第１照度で照明し、前記物体上の前記マークを含み且つ前記第１領域とは異なる第２領域を、前記第１照度とは異なる第２照度で照明する照明手段と、
前記照明手段による照明により前記物体から発生した光情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出する検出手段と、を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項１６】
前記第２領域は、前記第１領域内に包含され且つ前記第１領域よりも小さく、前記第２照度は、前記第１照度よりも大きな照度を持つことを特徴とする請求項１５記載の位置検出装置。
【請求項１７】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出装置において、
前記物体に対して第１の光束を照射する第１照射系と、
前記物体に対して、単位面積当たりの光量及び照射範囲が前記第１の光束とは異なる第２の光束を照射する第２照射系と、
前記第１照射系による前記第１の光束の照射中に、前記第２照射系による前記第２の光束の照射を実行せしめる制御手段と、
前記複数の光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出する検出手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項１８】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出装置において、
前記物体上の第１の領域に対して第１の光束を照射する第１照射系と、
前記物体上の、前記第１の領域の範囲内で且つ前記第１の領域よりも小さい面積を持つ第２の領域に対して第２の光束を照射する第２照射系と、
前記第１照射系による前記第１の光束の照射中に、前記第２照射系による前記第２の光束の照射を実行せしめる制御手段と、
前記複数の光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出する検出手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項１９】
前記第２照射系は、前記第２の光束を、前記物体上での単位面積当たりの光量が前記第１の光束よりも大きく、且つ前記物体上での照射範囲が前記第１の光束よりも小さくなるように設定することを特徴とする請求項１７又は１８記載の位置検出装置。
【請求項２０】
前記検出手段は、前記第１の光束の照射により前記物体から発生した光情報を検出する第１検出部と、前記第２の光束の照射により前記物体から発生した光情報を検出する第２検出部とを含み、
前記第１検出部の検出結果に基づいて前記マークの位置情報を検出する際には、前記第２検出部の検出結果を無視することを特徴とする請求項１７〜１９の何れか一項記載の位置検出装置。
【請求項２１】
マークを備えた物体上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出装置において、
前記物体上の第１の領域に対して光束を照射する照射系と、
前記第１の領域から発生した光情報から、前記第１の領域内の一部分である第２の領域から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出する検出手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２２】
前記照射系は、前記第１の領域に対して第１の光束を照射する第１照射系と、前記第２の領域に対して前記物体上における単位面積当たりの光量が前記第１の光束より大きい第２の光束を照射する第２照射系とを含み、
前記第１照射系による前記第１の光束の照射中に、前記第２照射系による前記第２の光束の照射を実行せしめる制御手段を更に有することを特徴とする請求項２１記載の位置検出装置。
【請求項２３】
光源と、
前記光源から発生した光を分岐する分岐手段とを有し、
前記分岐手段により前記第１照射系と前記第２照射系とに分岐されることを特徴とする請求項１７〜２０及び２２の何れか一項記載の位置検出装置。
【請求項２４】
アライメント用マークが形成されているマスクに形成されたパターンを露光光で照明し、投影光学系を介して基板上に転写する露光装置において、
請求項１５〜２３の何れか一項に記載の位置検出装置を用いて前記マスク上の前記アライメント用マーク及び前記基板上に形成されているアライメントマークのうち少なくともいずれか一方の位置情報を検出し、該検出結果に基づいて前記マスク及び前記基板のうち少なくともいずれか一方を所定位置に位置合わせした後に、前記転写処理を行うことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置検出方法及び位置検出装置、並びに露光方法及び露光装置に関し、特に、アライメント用マークを備えたマスク及び基板の位置情報を検出する位置検出方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子あるいは薄膜磁気ヘッド等のデバイスは、成膜処理工程、露光処理工程、エッチング処理工程などの各工程を複数回繰り返すことによって製造されるが、露光処理においては、フォトマスクやレチクル（以下、「レチクル」と称する）に形成されたパターンを感光性基板（以下、「ウエハ」と称する）上に転写する露光装置が用いられる。この露光装置は、ウエハを載置して２次元移動するウエハステージとパターンを有するレチクルを載置して２次元移動するレチクルステージとを有し、レチクル上に形成されたパターンをレチクルステージ及びウエハステージを逐次移動しながら投影光学系を介してウエハに転写するものである。
【０００３】
上述したように、デバイス製造においては上記各工程が繰り返されるが、露光装置ではウエハに既に形成されているパターンに対して次のパターンを精度良く重ね合わせる必要があるため、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ（アライメント）してから露光処理が行われる。このアライメント精度に対する要求はパターンの微細化とともに厳しくなってきており、アライメントには様々な工夫が行われている。
【０００４】
レチクルのアライメント方式には露光光を用いるものが一般的である。レチクルのアライメント方式としては、レチクル上に形成されているアライメント用マークに対して露光光を照射し、ＣＣＤカメラ等で撮像したアライメント用マークの画像データを画像処理してマーク位置を検出するＶＲＡ（Ｖｉｓｕａｌ　Ｒｅｔｉｃｌｅ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　）方式などがある。
【０００５】
一方、ウエハのアライメント方式としては、レーザ光をウエハ上のドット列状のアライメントマークに照射し、このアライメントマークにより回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ　Ｓｔｅｐ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　）方式や、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光でアライメントマークを照明し、ＣＣＤカメラ等で撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を検出するＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｉｍａｇｅ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　）方式、あるいは、ウエハ上の回折格子状のアライメントマークに周波数を僅かに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を検出するＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　）方式、などがある。
下記文献にはアライメント処理に関する技術の一例が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３２１０３０号公報
【０００７】
これらの光学式アライメント方式において、アライメント系は、アライメント顕微鏡を用いてレチクル上のアライメント用マークを検出、処理し、位置座標を検出した後、ウエハ上のアライメントマークを検出、処理し、位置座標を検出することで、重ね合わせるショット（投影領域）の位置を求める。そして、これらの結果に基づいて、ショット位置にレチクルのパターン像を重ね合わせるようにウエハをウエハステージにより移動した後、レチクルのパターンがウエハに投影露光される。
【０００８】
ところで、レチクルのアライメントを行う際には、レチクル上の広い領域からアライメント用マークの位置をラフな精度で検出するサーチアライメント処理と、サーチアライメント処理の検出結果に基づいてアライメント用マークの位置を更に高精度に検出するファインアライメント処理とが行われる。サーチアライメント処理ではレチクル上の広い領域を計測可能な低倍率のアライメント顕微鏡が用いられ、この低倍率アライメント顕微鏡がアライメント用マークの位置をラフな精度で検出する。一方、ファインアライメント処理ではサーチアライメント処理でラフに求めたアライメント用マーク位置近傍の狭い領域を計測することによりアライメント用マーク位置を高精度に検出可能な高倍率のアライメント顕微鏡が用いられ、サーチアライメント処理の検出結果に基づいてアライメント用マークと前記高倍率アライメント顕微鏡とがラフな精度で位置合わせされた後、高倍率アライメント顕微鏡がアライメント用マークの位置を高精度に検出する。
【０００９】
図１１は従来におけるレチクルアライメント系の一例を示す概略構成図である。図１１に示すように、従来におけるレチクルアライメント系ＲＡＪは、アライメント用マークＲＭを備えたレチクルＲをアライメント用照明光で照明する光源５００と、サーチアライメント処理に用いられる低倍率アライメント顕微鏡５０１と、ファインアライメント処理に用いられる高倍率アライメント顕微鏡５０２とを備えている。低倍率アライメント顕微鏡５０１と高倍率アライメント顕微鏡５０２とは同軸に配置されており、光源５００からの光に基づいてレチクルＲから発生した光（反射光）は、共通の対物光学系５０５、反射光学系５０６、ハーフミラー５０３を介した後、それぞれ低倍率光学系５０７、高倍率光学系５０８を介して、低倍率アライメント顕微鏡５０１と高倍率アライメント顕微鏡５０２とに導かれる。高倍率光学系５０８は、低倍率光学系５０７よりも使用される光学素子（レンズなどの光学部材）の点数が多くなっている。なお、光源５００としては露光用光源が用いられ、この場合、アライメント用照明光は露光光である。
【００１０】
ここで、光源５００から射出されたアライメント用照明光は、図１２に示すように、低倍率アライメント顕微鏡５０１の視野に対応するように単一の照度（単位面積当たりの光量）でレチクルＲ上の広い領域（第１領域）ＡＲ１を照明するように設定されている。そして、アライメント系ＲＡＪのうち、低倍率アライメント顕微鏡５０１はアライメント用照明光で照明された第１領域ＡＲ１を計測することによりサーチアライメント処理を行い、一方、高倍率アライメント顕微鏡５０２は第１領域ＡＲ１のうちアライメント用マーク位置近傍の狭い領域（第２領域）ＡＲ２を計測することによりファインアライメント処理を行う。
【００１１】
このように、従来のアライメント系ＲＡＪにおいて、アライメント用照明光はレチクルＲ上の第１領域ＡＲ１を単一の照度で照明し、同軸に配置された低倍率アライメント顕微鏡５０１と高倍率アライメント顕微鏡５０２とのそれぞれでマークの画像取り込みを同時に行うことによりアライメント用マークの位置を検出していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のアライメント系ＲＡＪにおいては、以下に示す問題があった。
従来のアライメント系ＲＡＪは、単一の照度でレチクルＲ上の広い領域である第１領域ＡＲ１を照明し、低倍率アライメント顕微鏡５０１と高倍率アライメント顕微鏡５０２とによる画像取り込み範囲を第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とのそれぞれに分けることによってサーチアライメント処理とファインアライメント処理とのそれぞれを行う構成であるため、低倍率アライメント顕微鏡５０１に対してはアライメント用照明光が十分な光量（照度）を有していたとしても、第１領域ＡＲ１より面積が小さい第２領域ＡＲ２を計測する高倍率アライメント顕微鏡５０２に対しては光量が不十分な場合があり、ファインアライメント処理の際、光量不足によってマーク検出を精度良く行うことができない場合があった。特に、アライメント用照明光がＡｒＦエキシマレーザ光のようなレーザ光である場合、光学素子やガラス基板からなるレチクルを通過することによって（レンズなどの光学素子によるＡｒＦ光の吸収によって）光量が低下する場合があるので、低倍率光学系５０７よりもレンズの点数の多い高倍率光学系５０８を介してマーク検出を行うファインアライメント処理の際の光量不足の問題は顕著となる。
一方、高倍率アライメント顕微鏡５０２で精度良くマーク位置検出を行うためにレチクルＲ上の第１領域ＡＲ１全体を単位面積当たりの光量が大きい照明光で照明することも考えられるが、光量ロスが多くなるとともに光源５００のパワーを上げたことに伴って寿命を短くすることにもつながる。更に、低倍率アライメント顕微鏡５０１に対しては光量が多すぎてハレーションを生じさせる場合がある。
【００１３】
また、ファインアライメント処理において十分な光量を確保するために、アライメント用照明光でレチクルＲ上の広い領域ＡＲ１を照明してサーチアライメント処理を行った後、光源５００とレチクルＲとの間に配置した光学系５０４（図１１参照）を高倍率検出用の別の光学系に変更する（切り替える）ことによってアライメント用照明光の光束を絞り、高倍率アライメント顕微鏡５０２の視野に対応するようにアライメント用マーク近傍の狭い領域ＡＲ２のみを単位面積当たりの光量を高く設定したアライメント用照明光で照明し、この狭い領域ＡＲ２を照明するアライメント用照明光を用いてファインアライメント処理を行うことも考えられる。或いは光学系５０４を変倍（ズーム）光学系としておき、サーチアライメント処理時は低倍率用照明（広い領域ＡＲ１を低照度で照明）とし、ファインアライメント処理時は高倍率用照明（狭い領域ＡＲ２を高照度で照明）とするようにすることも考えられる。しかしながらこのように、照明光学系５０４を機械的手法で切り替える（照明光学系自体を置き換えたり、或いはズーム機構を採用したりして切り替える）場合には、この切り替え処理にある程度の時間が必要となり、この切り替え時間が結果的にスループットの低下を招く恐れがある。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サーチアライメント処理とファインアライメント処理とを行う際、スループットを低下させずに、それぞれの処理において最適なアライメント用照明光を照射することができ、精度良いマーク位置検出を行うことができる位置検出方法及び位置検出装置、並びにこれら位置検出方法及び装置を用いた露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図１０に対応付けした以下の構成を採用している。なお、符号は参考までに示したものであり、本発明がこの構成に限られるものではない。
本発明の位置検出方法は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出方法において、物体（Ｒ）上のマーク（ＲＭ）を含む第１領域（ＡＲ１）を第１照度で照明し、この物体（Ｒ）上のマーク（ＲＭ）を含み且つこの第１領域とは異なる第２領域（ＡＲ２）を、第１照度とは異なる第２照度で照明することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、低倍率アライメント顕微鏡、高倍率アライメント顕微鏡のそれぞれに最適な照明条件（照度）でアライメント用照明光を照射でき、計測精度を向上させることが可能となる。またアライメント用照明光を照射する照明系の切り替え動作も不要となり、スループットの向上にも寄与することができる。また、物体上における照明照度を物体上の照明領域（ＡＲ１、ＡＲ２）毎に変えるための光学部材（５６）を照明手段（４１）内に設ける構成とすれば、低倍率アライメント顕微鏡、高倍率アライメント顕微鏡それぞれに専用の照明（照射）光学系を設ける必要も無くなり装置の小型化を図ることができる。
【００１７】
本発明の位置検出方法は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、光束の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいてマーク（ＲＭ）の位置情報を検出する位置検出方法において、物体（ＲＭ）に対する単位面積当たりの光量及び照射範囲のそれぞれ異なる第１、及び第２の光束（Ｌ１，Ｌ２）を、物体（Ｒ）に対してほぼ同時に照射し、複数の光束（Ｌ１，Ｌ２）の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいて、マーク（ＲＭ）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、物体に対する単位面積当たりの光量及び照射範囲のそれぞれ異なる第１、及び第２の光束を、物体に対してほぼ同時に照射することにより、従来のように光学系を切り替えることなく、低倍率アライメント顕微鏡及び高倍率アライメント顕微鏡のそれぞれに最適な照明条件でアライメント用照明光を照射できる。したがって、スループットの低下を招くことなく、マークの位置情報を精度良く検出できる。
【００１９】
ここで、本発明のマーク位置検出は、マスク（レチクル）に形成されているアライメント用マーク位置検出、及び感光性基板（ウエハ）に形成されているアライメントマーク位置検出のそれぞれに適用可能である。また、第１の光束と第２の光束とは同一光源から射出されたものでもよいし、別の光源からそれぞれ射出されたものでもよい。
【００２０】
本発明の位置検出方法は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、光束の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいてマーク（ＲＭ）の位置情報を検出する位置検出方法において、物体（Ｒ）上の第１の領域（ＡＲ１）に対して第１の光束（Ｌ１）を照射し、第１の光束（Ｌ１）の物体（Ｒ）上への照射中に、物体（Ｒ）上の、第１の領域（ＡＲ１）の範囲内で且つ第１の領域（ＡＲ１）よりも小さい面積を持つ第２の領域（ＡＲ２）に対して第２の光束（Ｌ２）を照射し、複数の光束（Ｌ１，Ｌ２）の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいて、マーク（Ｒ）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、第１の光束と第２の光束とをそれぞれの照射範囲を重ね合わせるようにして照射することにより、マーク形成位置を含む広い領域である第１の領域を照明した第１の光束に基づいてサーチアライメント処理を行うことができるとともに、第１の光束の照射中に、アライメント用マーク近傍の狭い領域であって第１の領域よりも小さい面積を持つ第２の領域を照明した第２の光束に基づいてファインアライメント処理を精度良く行うことができる。
【００２２】
本発明の位置検出方法は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、光束の照射により物体から発生した光情報に基づいてマークの位置情報を検出する位置検出方法において、物体（Ｒ）上の第１の領域（ＡＲ１）に対して光束を照射し、第１の領域（ＡＲ１）から発生した光情報から、第１の領域（ＡＲ１）内の一部分である第２の領域（ＡＲ２）から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいて、マーク（ＲＭ）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、第１の領域全体から発生する光情報をアライメント顕微鏡で検出する際、第１の領域内の一部分である第２の領域の単位面積当たりの光量が大きいと、第２の領域からの光情報によってハレーションが発生し、アライメント顕微鏡はマークの位置情報を精度良く検出できないおそれがあるが、第２の領域から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいてマークの位置情報を検出することにより、アライメント顕微鏡はマーク検出を精度良く行うことができる。
【００２４】
本発明の位置検出装置は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、前記光束の照射により前記物体から発生した光情報に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出装置において、物体（Ｒ）上のマーク（ＲＭ）を含む第１領域（ＡＲ１）を第１照度で照明し、この物体（Ｒ）上のマーク（ＲＭ）を含み且つこの第１領域（ＡＲ１）とは異なる第２領域（ＡＲ２）を、第１照度とは異なる第２照度で照明する照明手段（４１、４２、５６）と、前記照明手段による照明により前記物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいて、前記マーク（ＲＭ）の位置情報を検出する検出手段（５０）と、を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、低倍率アライメント顕微鏡、高倍率アライメント顕微鏡のそれぞれに最適な照明条件（照度）でアライメント用照明光を照射でき、計測精度を向上させることが可能となる。またアライメント用照明光を照射する照明系の切り替え動作も不要となり、スループットの向上にも寄与することができる。また物体上における照明照度を物体上の照明領域（ＡＲ１、ＡＲ２）毎に変えるための光学部材（５６）を照明手段（４１）内に設ける構成とすれば、低倍率アライメント顕微鏡、高倍率アライメント顕微鏡それぞれに専用の照明（照射）光学系を設ける必要も無くなり装置の小型化を図ることができる。
【００２６】
本発明の位置検出装置（ＲＡ）は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、光束の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいてマーク（ＲＭ）の位置情報を検出する位置検出装置において、物体（Ｒ）に対して第１の光束（Ｌ１）を照射する第１照射系（４１）と、物体（Ｒ）に対して、単位面積当たりの光量及び照射範囲が第１の光束（Ｌ１）とは異なる第２の光束（Ｌ２）を照射する第２照射系（４２）と、第１照射系（４１）による第１の光束（Ｌ１）の照射中に、第２照射系（４２）による第２の光束（Ｌ２）の照射を実行せしめる制御手段（ＣＯＮＴ）と、複数の光束（Ｌ１，Ｌ２）の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいて、マーク（ＲＭ）の位置情報を検出する検出手段（５０，５１，５２，ＣＯＮＴ）とを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、物体に対して第１の光束を照射する第１照射系と、物体に対する単位面積当たりの光量及び照射範囲が第１の光束とは異なる第２の光束を照射する第２照射系とを設け、第１照射系による第１の光束の照射中に、第２照射系による第２の光束の照射を実行することにより、従来のように光学系を切り替えることなく、検出手段としての低倍率アライメント顕微鏡及び高倍率アライメント顕微鏡のそれぞれに最適な照明条件でアライメント照明光を照射できる。したがって、スループットの低下を招くことなく、マークの位置情報を精度良く検出できる。このように、サーチアライメント処理及びファインアライメント処理を行う際、物体に対する単位面積当たりの光量及び照射範囲を異ならせて複数のアライメント光を照射することにより、最適な条件でマーク位置検出を行うことができる。
【００２８】
本発明の位置検出装置（ＲＡ）は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、光束の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいてマーク（ＲＭ）の位置情報を検出する位置検出装置において、物体（Ｒ）上の第１の領域（ＡＲ１）に対して第１の光束（Ｌ１）を照射する第１照射系（４１）と、物体（Ｒ）上の、第１の領域（ＡＲ１）の範囲内で且つ第１の領域（ＡＲ１）よりも小さい面積を持つ第２の領域（ＡＲ２）に対して第２の光束（ｌ２）を照射する第２照射系（４２）と、第１照射系（４１）による第１の光束（Ｌ１）の照射中に、第２照射系（４２）による第２の光束（Ｌ２）の照射を実行せしめる制御手段（ＣＯＮＴ）と、複数の光束（Ｌ１，Ｌ２）の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいて、マーク（ＲＭ）の位置情報を検出する検出手段（５０，５１，５２，ＣＯＮＴ）とを有することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、物体上の第１の領域に対して第１の光束を照射する第１照射系と、第１の領域の範囲内で第１の領域よりも小さい面積を持つ第２の領域に対して第２の光束を照射する第２照射系とを設け、第１の光束と第２の光束とをそれぞれの照射範囲を重ね合わせるようにして照射することにより、マーク形成位置を含むような広い領域である第１の領域を照明した第１の光束に基づいてサーチアライメント処理を行うことができるとともに、第１の光束の照射中に、アライメント用マーク近傍の狭い領域であって第１の領域よりも小さい面積を持つ第２の領域を照明した第２の光束に基づいてファインアライメント処理を精度良く行うことができる。
【００３０】
本発明の位置検出装置（ＲＡ）は、マーク（ＲＭ）を備えた物体（Ｒ）上に光束を照射し、光束の照射により物体（Ｒ）から発生した光情報に基づいてマーク（ＲＭ）の位置情報を検出する位置検出装置において、物体（Ｒ）上の第１の領域（ＡＲ１）に対して光束を照射する照射系（４１）と、第１の領域（ＡＲ１）から発生した光情報から、第１の領域（ＡＲ１）内の一部分である第２の領域（ＡＲ２）から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいて、マークの位置情報を検出する検出手段（５０，５１，ＣＯＮＴ）とを有することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、照射系の照射に基づく第１の領域全体から発生する光情報を検出手段で検出する際、第１の領域内の一部分である第２の領域の単位面積当たりの光量が大きいと、第２の領域からの光情報によってハレーションが発生し、検出手段はマークの位置情報を精度良く検出できないおそれがあるが、第２の領域から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいてマークの位置情報を検出することにより、検出手段はマーク検出を精度良く行うことができる。
【００３２】
本発明の露光方法は、アライメント用マーク（ＲＭ）が形成されているマスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）を露光光（ＥＬ）で照明し、投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光方法であって、上記何れかに記載の位置検出方法を用いてマスク（Ｒ）上のアライメント用マーク（ＲＭ）及び基板（Ｗ）上に形成されているアライメントマーク（ＷＭ）のうち少なくともいずれか一方の位置情報を検出し、該検出結果に基づいてマスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）のうち少なくともいずれか一方を所定位置に位置合わせした後に、転写処理を行うことを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、上記位置検出方法によってマスク及び基板の少なくともいずれか一方のマーク位置情報を検出し、この検出結果に基づいて位置合わせすることにより、高い位置合わせ精度を得ることができる。したがって、基板上に順次パターンを重ね合わせるようにしてパターン転写を行う際の転写精度（露光精度）を向上でき、所望の精度を有するデバイスを製造できる。
【００３４】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、アライメント用マーク（ＲＭ）が形成されているマスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）を露光光（ＥＬ）で照明し、投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、上記何れかに記載の位置検出装置（ＲＡ，ＷＡ１）を用いてマスク（Ｒ）上のアライメント用マーク（ＲＭ）及び基板（Ｗ）上に形成されているアライメントマーク（ＷＭ）のうち少なくともいずれか一方の位置情報を検出し、該検出結果に基づいてマスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）のうち少なくともいずれか一方を所定位置に位置合わせした後に、転写処理を行うことを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、上記位置検出装置を備えたことにより、この位置検出装置を用いてマスク及び基板の少なくともいずれか一方のマーク位置情報を検出し、この検出結果に基づいて精度良い位置合わせができる。したがって、基板上に順次パターンを重ね合わせるようにしてパターン転写を行う際の転写精度（露光精度）を向上できるので、所望の精度を有するデバイスを製造できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の位置検出方法及び装置、露光方法及び装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００３７】
図１において、露光装置ＥＸは、露光用の光源１と、光源１から射出された光束に基づく露光光（露光用照明光）ＥＬでレチクルステージ（マスクステージ）ＲＳＴに支持されたレチクル（マスク、物体）Ｒを照明する照明光学系ＩＬと、照明光学系ＩＬ内に配置され露光光ＥＬを通過させる開口の面積を調整して露光光ＥＬによるレチクルＲに対する照明領域を規定するブラインドＢＬと、露光光ＥＬで照明されたレチクルＲのパターンをウエハステージ（基板ステージ）ＷＳＴに支持されたウエハ（感光性基板、基板、物体）Ｗに投影する投影光学系ＰＬとを備えている。本実施形態おける光源１には発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザが用いられ、露光光ＥＬとしてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられている。
【００３８】
照明光学系ＩＬは、光源１から射出した光束をほぼ均一な照度分布の光束に調整して露光光ＥＬに変換するオプティカルインテグレータ２と、偏向ミラー３によって偏向されたフライアイインテグレータ２からの露光光ＥＬを集光してレチクルＲを均一な照度で照明するコンデンサレンズ系４とを備えている。照明光学系ＩＬは露光光ＥＬによりレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲのパターン形成面を均一な照度分布で照明する。ブラインドＢＬはレチクルＲのパターン形成面と共役な位置に配置されている。
【００３９】
なお本実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザを使用するものであるが、ＡｒＦエキシマレーザはレンズなどの光学部材により吸収される以外に、光学部材間における空間に存在する酸素によっても吸収されるという問題がある。このため、本実施形態では、供給用配管５Ａを介して照明光学系ＩＬ内に窒素（Ｎ２）ガスを供給するガス供給装置５を設けており、照明光学系ＩＬ内を窒素ガスでパージすることにより上述した酸素によるＡｒＦ光の吸収問題を解決している。このガス供給装置５としては、供給したガスを配管６Ａを介して回収し、且つ精製した後に再度供給するという動作を繰り返す循環方式であっても、或いは供給したガスを配管６Ａ及び工場配管（不図示）を介して排出する非循環型方式であってもよい。なお、このガス供給装置５は、それぞれ配管５Ｂ、５Ｃを介して、後述するレチクルアライメント系ＲＡと、投影光学系ＰＬいも、窒素ガスを供給するようになっている。
【００４０】
レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを真空吸着方式あるいは静電チャックや電磁石などを用いた方式によって吸着保持するレチクルホルダＲＨを有している。また、レチクルホルダＲＨ及びレチクルステージＲＳＴはレチクルＲのパターン形成領域に対応した開口を備えており、ボイスコイルモータなどを備えたレチクルステージ駆動系ＲＳＴＤによりＸ軸方向、Ｙ軸方向、θＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微動可能となっている。
【００４１】
ここで、以下の説明において、Ｘ軸方向は水平面内における所定の一方向であり、Ｙ軸方向は水平面内においてＸ軸方向と直交する方向であり、Ｚ軸方向はＺ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向であるものとする。そして、投影光学系ＰＬの光軸はＺ軸方向と一致しているものとする。
【００４２】
図２はレチクルＲ及びレチクルステージＲＳＴを露光光ＥＬの入射方向側から見た図である。図２に示すように、レチクルステージＲＳＴ上には、Ｙ軸方向に延びた移動鏡１０Ｘと、Ｘ軸方向に延びた移動鏡１０Ｙとが設けられている。移動鏡１０Ｘには、図１に示すように、レーザ干渉計２１から測長ビームがミラー２２を介して照射される。移動鏡１０Ｘからの反射光はレーザ干渉計２１内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてレチクルＲのＸ軸方向における位置が検出される。同様に、移動鏡１０Ｙにも不図示のレーザ干渉計から測長ビームが照射され、移動鏡１０Ｙからの反射光はレーザ干渉計内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてレチクルＲのＹ軸方向における位置が検出される。これらレーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてレチクルステージ駆動系ＲＳＴＤを介してレチクルステージＲＳＴを駆動し、レチクルＲの位置制御を行う。
【００４３】
また、図２に示すように、レチクルＲにおいて、転写用のパターンが形成されたパターン形成領域ＰＡの外周部にはレチクルアライメント用マークＲＭが設けられている。レチクルアライメント用マークＲＭはレチクル中心から所定の設計値だけ離れた位置に設けられている。本実施形態において、レチクルアライメント用マークＲＭは４つ設けられている。
【００４４】
投影光学系ＰＬは、露光光ＥＬで照明されたレチクルＲのパターンをウエハＷに投影露光（転写）するものであって、複数の光学素子から構成されている。投影光学系ＰＬはレチクルＲのパターンを所定の投影倍率（例えば１／４倍）でウエハＷに投影露光する。
【００４５】
なお、投影光学系ＰＬには、上述したガス供給装置５により、供給用配管５Ｃを介して窒素（Ｎ２）ガスが供給される（パージされる）。なお配管６Ｃは、記述した回収用または排出用の配管である。
【００４６】
ウエハステージＷＳＴは、モータを備えたウエハステージ駆動系ＷＳＴＤにより２次元平面（ＸＹ平面）内を移動可能なＸＹステージＸＹＳと、ＸＹステージＸＹＳ上に設けられ、ウエハステージ駆動系ＷＳＴＤによりＺ軸方向及びＺ軸まわりに微小回転可能なＺθステージＺＳと、ＺθステージＺＳ上に設けられ、ウエハＷを真空吸着方式や静電チャック方式で吸着保持するウエハホルダＷＨとを備えている。ＸＹステージＸＹＳは互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックを重ね合わせた構造を有し、装置ベース上においてウエハステージ駆動系ＷＳＴＤの駆動に基づきＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。更に、ウエハステージＷＳＴは投影光学系ＰＬの光軸に対して傾斜方向にも移動可能に設けられており、ウエハＷを支持した際、ウエハＷのレベリング調整を含む位置調整を可能としている。
【００４７】
図３はウエハＷ及びウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬ側から見た図である。図３に示すように、ウエハステージＷＳＴ上には、Ｙ軸方向に延びた移動鏡１１Ｘと、Ｘ軸方向に延びた移動鏡１１Ｙとが設けられている。移動鏡１１Ｘには、図１に示すように、レーザ干渉計２３から測長ビームがミラー２４を介して照射される。移動鏡１１Ｘからの反射光はレーザ干渉計２３内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてウエハＷのＸ軸方向における位置が検出される。同様に、移動鏡１１Ｙにも不図示のレーザ干渉計から測長ビームが照射され、移動鏡１１Ｙからの反射光はレーザ干渉計内のディテクタで受光され、この受光結果に基づいてウエハＷのＹ軸方向における位置が検出される。これらレーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてウエハステージ駆動系ＷＳＴＤを介してウエハステージＷＳＴを駆動し、ウエハＷの位置制御を行う。
【００４８】
図１に示すように、投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷの表面のＺ軸方向における位置（焦点位置）を検出するための焦点位置検出系（ＡＦセンサ）ＡＦが設けられている。焦点位置検出系ＡＦは送光部と受光部とを備えている。なお、図１には送光部のみが示されており、受光部は投影光学系ＰＬを挟んで送光部の反対側に配置されるものであるが図示されていない。送光部からはウエハＷに対して非感光性の検出光が照射される。送光部とウエハＷとの間には多数のスリットが設けられており、検出光は多数のスリットを照明し、これらスリットの像が投影光学系ＰＬの光軸に対して斜めにウエハＷ上に投影される。受光部はウエハＷ上で反射した検出光を検出する。最良結像面（ベストフォーカス面）を検出する際には、ウエハステージＷＳＴが駆動されてウエハＷのＺ軸方向における位置を変化させつつ焦点位置検出系ＡＦの送光部からウエハＷに対して検出光が照射され、検出光の照射によりウエハＷから発生した光を受光部が検出し、この検出結果に基づいて、最良結像面が検出される。なお、本実施形態における焦点位置検出系ＡＦは多点ＡＦセンサであるため、ウエハＷの傾きも検出できる。
【００４９】
本実施形態に係る露光装置ＥＸには各種アライメント光学系（位置検出装置）が設けられている。具体的には、露光装置ＥＸは、レチクルアライメント系として、ＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｒｅｔｉｃｌｅ）方式であってビデオレチクルアライメント（ＶＲＡ）方式のレチクルアライメント系（位置検出装置）ＲＡを備えている。また、露光装置ＥＸは、ウエハアライメント系として、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｌｅｎｓ）方式であってＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ　Ｓｔｅｐ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のウエハアライメント系あるいはＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のウエハアライメント系（位置検出装置）ＷＡ２を備えている。更に、露光装置ＥＸは、ウエハアライメント系として、オフアクシス方式であってＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｉｍａｇｅ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　）方式のウエハアライメント系（位置検出装置）ＷＡ１を備えている。
【００５０】
図１及び図３に示すように、ウエハステージＷＳＴ上には、ＺθステージＺＳに固定され石英等の低膨張係数の透明材料からなる基準部材ＦＰが設けられており、基準部材ＦＰの表面には、アライメント用の各種の基準マーク（フィデューシャルマーク）ＦＭがクロム蒸着などにより形成されている。基準マークＦＭはウエハＷの高さと同じ高さになるように設けられている。基準マークＦＭは、ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系ＲＡで用いられるＶＲＡ用マークを含んでいる。更に、基準マークＦＭは、上記ＬＳＡ方式あるいはＬＩＡ方式、又はＦＩＡ方式の各アライメント系ごとに形成されベースライン量をチェックするためのマーク（ＬＳＡ用マーク、ＬＩＡ用マーク、ＦＩＡ用マーク）を含んでいる。これらのマークは、ＶＲＡ用マークを基準として予め決められた所定位置に形成されている。
【００５１】
図１に示すように、オフアクシス方式のウエハアライメント系ＷＡ１は、投影光学系ＰＬの側部に設けられており、露光光ＥＬとは異なる波長のアライメント光（アライメント用照明光）を射出するアライメント用光源３４と、アライメント用光源３４からのアライメント光が入射されるビームスプリッタ３５と、アライメント用光源３４から射出したアライメント光を基準マークＦＭ（あるいはウエハＷ）に導く光学系３７と、アライメント光の照射により基準マークＦＭのうちＦＩＡ用マーク（あるいはウエハＷに設けられているアライメントマーク）から発生した光を受光する受光部３６とを備えている。本実施形態におけるウエハアライメント系ＷＡ１はＦＩＡ方式であり、アライメント用光源３４にはハロゲンランプが用いられ、受光部３６にはＣＣＤなどの撮像素子が用いられている。受光部３６は撮像結果を制御装置ＣＯＮＴに出力するようになっており、制御装置ＣＯＮＴは受光部３６の撮像結果に基づいて画像処理を行う。ウエハアライメント系ＷＡ１は、ハロゲンランプからなるアライメント用光源３４から射出した波長帯域幅の広い光で基準マークＦＭの十字状のＦＩＡ用マーク（あるいはウエハＷのアライメントマーク）を照射し、制御装置ＣＯＮＴのもとで画像処理することによりマーク位置を検出する。この検出結果に基づいて、オフアクシス方式のウエハアライメント系ＷＡ１の観察領域の基準点が求められる。
【００５２】
ＬＳＡ方式のウエハアライメント系ＷＡ２は、図１に示すように、Ｈｅ−Ｎｅレーザからなるアライメント用光源３３と、アライメント用光源３３から射出したアライメント光が入射されるビームスプリッタ３２と、不図示のシリンドリカルレンズ及び視野絞りと、アライメント用光源３３から射出したアライメント光を投影光学系ＰＬに入射させる光学系３８と、アライメント光の照射により基準マークＦＭのうちＬＳＡ用マーク（あるいはウエハＷに設けられているアライメントマーク）から発生した光を受光する受光部３１とを備えている。アライメント用光源３３から射出したアライメント光は、細長く延びたスリット状スポット光に整形された後、投影光学系ＰＬを介して、基準マークＦＭのうちＬＳＡ用マークを照射する。ＬＳＡ用マークはスポット光の長手方向に所定間隔で配列された格子状マークである。そして、ウエハステージＷＳＴを駆動してスポット光に対してＬＳＡ用マークを走査すると、ＬＳＡ用マークとスポット光とが合致したときに所定の方向に回折光が発生する。その回折光が投影光学系ＰＬを介してアライメント系ＷＡ２に戻り、アライメント系ＷＡ２の受光部３１に受光される。受光部３１の受光信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント信号が例えば最大になるときのウエハステージＷＳＴの座標をサンプリングすることにより、ＬＳＡ用マークの位置を検出する。この検出結果に基づいて、ＬＳＡ方式のウエハアライメント系ＷＡ２の観察領域の基準点が求められる。なお、ＬＳＡ方式のアライメント系については、例えば特開昭６０−１３０７４２号公報に詳細に開示されている。
【００５３】
一方、ウエハアライメント系ＷＡ２をＬＩＡ方式とする場合には、Ｈｅ−Ｎｅレーザからなるレーザー光源３３から射出したアライメント光を、ビームスプリッタ３２及び不図示の２光束周波数シフターを介して、光学系３８により投影光学系ＰＬに入射する。２光束になった周波数ｆ１、ｆ２のアライメント光（レーザ光束）は、基準マークＦＭのうち回折格子状のＬＩＡ用マークに重なって照射される。ＬＩＡ用マークでは、照射された２つの光束によって同一方向に２つの回折光が発生する。これら２つの回折光よりなる干渉光の干渉信号は受光部３１で検出され、制御装置ＣＯＮＴは受光部３１の検出結果に基づいてＬＩＡ用マークの位置を検出する。この検出結果に基づいて、ＬＩＡ方式のウエハアライメント系ＷＡ２の観察領域の基準点が求められる。なお、ＬＩＡ方式のアライメント系については、例えば特開昭６１−２１５９０５号公報に詳細に開示されている。
【００５４】
ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系（位置検出装置）ＲＡは、照明光学系ＩＬとレチクルステージＲＳＴとの間に設けられており、アライメント光（アライメント用照明光）として露光光ＥＬを使用する。すなわち、本実施形態において、レチクルアライメント系ＲＡのアライメント用光源にはＡｒＦエキシマレーザからなる光源１が用いられ、アライメント光としてＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
【００５５】
ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系ＲＡによってレチクルアライメントを行う際には、ＡｒＦエキシマレーザ光からなるアライメント光が、投影光学系ＰＬを介して基準部材ＦＰの基準マークＦＭのうち十字状のＶＲＡ用マークと、レチクルＲに設けられた十字状のレチクルアライメント用マーク（ＶＲＡマーク）ＲＭとに照射される。　レチクルアライメント系ＲＡは、アライメント光の照射によりレチクルＲ及び基準マークＦＭから発生した光（すなわち反射光）を撮像素子（ＣＣＤ）からなるアライメント顕微鏡で受光する。アライメント顕微鏡は受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント顕微鏡の受光信号に基づいて画像処理を行う。アライメント系ＲＡは、基準部材ＦＰに形成されているＶＲＡ用マークと、レチクルＲに設けられているアライメント用マークＲＭとを同時に検出（観察）し、レチクルＲに設けられているアライメント用マークＲＭと、投影光学系ＰＬを介して観察される基準部材ＦＰのＶＲＡ用マーク（あるいはウエハＷに設けられているアライメントマーク）との位置関係（ずれ量）を検出する。制御装置ＣＯＮＴはアライメント系ＲＡの検出結果に基づいて、ウエハステージ駆動系ＷＳＴＤを介してウエハステージＷＳＴを駆動し、基準部材ＦＰ上のＶＲＡ用マークとレチクルＲのアライメント用マークＲＭとが一致する（重なる）ように調整する。
【００５６】
次に、図４及び図５及び図６を参照しながら、本発明に係るレチクルアライメント系（位置検出装置）ＲＡについて詳細に説明する。図４は図１の一部を抜粋しレチクルアライメント系ＲＡの概略構成を示した図である。また、図５はレチクルアライメント系ＲＡからアライメント光（アライメント用照明光）を照射されたレチクルＲを示す平面図、図６（ａ）は図５のアライメント用マークＲＭ近傍の拡大平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の側面図である。
【００５７】
図４に示すように、ＶＲＡ方式のレチクルアライメント系ＲＡは、アライメント用マークＲＭを備えたレチクルＲに対して露光用光源１（照明光学系ＩＬ）から射出された露光光ＥＬ（ＡｒＦエキシマレーザ光）に基づく第１アライメント光（第１の光束）Ｌ１を照射する第１照射系４１と、レチクルＲに対して露光光ＥＬに基づく第２アライメント光（第２の光束）Ｌ２を照射する第２照射系４２とを備えている。また、レチクルアライメント系ＲＡのうち、露光用光源１（照明光学系ＩＬ）と第１照射系４１及び第２照射系４２との間には、光源１から発生した露光光ＥＬを２つの光束に分岐するビームスプリッタ（分岐手段）４０が設けられている。光源１から射出された露光光ＥＬはビームスプリッタ４０により第１照射系４１と第２照射系４２とのそれぞれに分岐され、分岐された２つの光束のそれぞれは第１照射系４１と第２照射系４２とのそれぞれに入射するようになっている。
【００５８】
第１照射系４１は複数の光学素子を有しており、光源１からビームスプリッタ４０を介して入射した露光光ＥＬを通過させることにより第１アライメント光Ｌ１に変換し、この第１アライメント光Ｌ１をレチクルＲに照射する。このとき、図５及び図６に示すように、第１照射系４１は、レチクルＲに対して所定の照度（単位面積当たりの光量）Ｓ１で所定の照射範囲（第１の領域）ＡＲ１を照射するように、第１アライメント光Ｌ１を設定する。
【００５９】
第２照射系４２は第１照射系４１とは異なる複数の光学素子を有しており、光源１からビームスプリッタ４０を介した入射した露光光ＥＬを通過させることにより第２アライメント光Ｌ２に変換し、この第２アライメント光Ｌ２をレチクルＲに照射する。このとき、図５及び図６に示すように、第２照射系４２は、レチクルＲに対して所定の照度（単位面積当たりの光量）Ｓ２で所定の照射範囲（第２の領域）ＡＲ２を照射するように、第２アライメント光Ｌ２を設定する。
【００６０】
第１照射系４１は照射範囲である第１領域（第１の領域）ＡＲ１を整形するためのブラインド４４を備えており、ブラインド４４の開口に基づき第１領域ＡＲ１が整形される。同様に、第２照射系４２は照射範囲である第２領域（第２の領域）ＡＲ２を整形するためのブラインド４５を備えており、ブラインド４５の開口に基づき第２領域ＡＲ２が整形される。本実施形態において、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２のそれぞれは、図６（ａ）などに示すように平面視矩形状に設定される。
【００６１】
ここで、第２アライメント光Ｌ２の照射範囲である第２領域ＡＲ２の大きさは、アライメント用マークＲＭより小さくなるように設定されている。すなわち、図６（ａ）に示すように、第２アライメント光Ｌ２による第２領域ＡＲ２のＸ軸方向及びＹ軸方向における大きさは、アライメント用マークＲＭより小さく設定され、アライメント用マークＲＭは第２領域ＡＲ２よりはみ出す部分（符号Ｈ参照）を有するように設定されている。
【００６２】
第２照射系４２は、第２アライメント光Ｌ２の照度Ｓ２及び照射範囲ＡＲ２を、第１照射系４１による第１アライメント光Ｌ１の照度Ｓ１及び照射範囲ＡＲ１に対して異なるように設定する。第２照射系４２は、第１照射系４１に比べて通過する露光光ＥＬを集光可能な光学系によって構成されており、第２照射系４２に基づく第２アライメント光Ｌ２は、第１照射系４１に基づく第１アライメント光Ｌ１より、レチクルＲ上における照度（単位面積当たりの光量）が大きく設定されている。また、第２アライメント光Ｌ２により照射される第２領域（照射範囲）ＡＲ２は、第１アライメント光Ｌ１によって照射される第１領域（照射範囲）ＡＲ１よりも小さい面積を持つように設定されている。すなわち、第２照射系４２は、第２アライメント光Ｌ２を、レチクルＲ上での単位面積当たりの光量が第１アライメント光Ｌ１よりも大きく、且つレチクルＲ上での照射範囲が第１アライメント光Ｌ１よりも小さくなるように設定する。
【００６３】
図４に示すように、第１照射系４１からの第１アライメント光Ｌ１及び第２照射系４２からの第２アライメント光Ｌ２のそれぞれは、ミラー４３を介してレチクルＲを照射する。ここで、第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２はミラー４３によってレチクルＲ上で重ね合わせられるようにレチクルＲに照射される。すなわち、第１照射系４１はレチクルＲ上の第１領域ＡＲ１に対して第１アライメント光Ｌ１を照射するとともに、第２照射系４２はレチクルＲ上における第１アライメント光Ｌ１に基づく第１領域ＡＲ１の範囲内で且つ第１領域ＡＲ１よりも小さい面積を持つ第２領域ＡＲ２に対して第２アライメント光Ｌ２を照射するように設定されている。
【００６４】
また、第１照射系４１及び第２照射系４２のそれぞれの光路上にはシャッタ４６，４７が設けられている。これらシャッタ４６，４７はそれぞれの光路に対して進退可能に設けられており、光路上に配置されることによって第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２のそれぞれを遮光する。シャッタ４６，４７の駆動は制御装置ＣＯＮＴの制御によって行われる。制御装置（制御手段）ＣＯＮＴはシャッタ４６，４７のそれぞれを駆動し、第１照射系４１による第１アライメント光Ｌ１の照射中に、第２照射系４２による第２アライメント光Ｌ２の照射を実行せしめる。すなわち、１つの光源１からの露光光ＥＬに基づく第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２のそれぞれは、制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで、レチクルＲに対して同時に照射される。
【００６５】
なお、第１、第２照射系４１，４２からの第１，第２アライメント光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれは、投影光学系ＰＬを介してマスクステージＭＳＴ上の基準部材ＦＰに設けられたマークも照射する。
【００６６】
また、レチクルアライメント系ＲＡは、第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２の照射によりレチクルＲから発生した光情報（反射光）に基づいて、アライメント用マークＲＭの位置情報を検出する検出装置（検出手段）５０を備えている。検出装置５０は、レチクルＲ上の広い領域を低倍率光学系５４を介して所定の精度で計測可能な低倍率アライメント顕微鏡（第１検出部）５１と、低倍率アライメント顕微鏡５１で計測可能な領域よりも狭い領域を高倍率光学系５５を介して高精度に計測可能な高倍率アライメント顕微鏡（第２検出部）５２とを有している。これら低倍率アライメント顕微鏡５１と高倍率アライメント顕微鏡５２とのそれぞれは撮像素子（ＣＣＤ）を含み、光学的に同軸に配置されている。第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２のレチクルＲに対する照射により発生した光（反射光）は、対物光学系（対物レンズ）５３、ミラー４８を介してハーフミラー４９に導かれ、その後、それぞれ低倍率光学系５４、高倍率光学系５５を介して低倍率アライメント顕微鏡５１、高倍率アライメント顕微鏡５２の撮像素子に受光される。なお高倍率光学系５５で使用されている光学素子（レンズなどの光学部材）の個数は、低倍率光学系５４よりも多い。ここで、低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれは、投影光学系ＰＬを介してマスクステージＭＳＴの基準部材ＦＰから発生する光（反射光）も受光する。
【００６７】
低倍率アライメント顕微鏡５１は、第１アライメント光Ｌ１の照射によりレチクルＲから発生した光情報を検出する。低倍率アライメント顕微鏡５１は、第１アライメント光Ｌ１によって照射されたレチクルＲ上の広い領域である第１領域ＡＲ１からの光情報に基づいて、アライメント用マークＲＭの位置情報をラフな精度で検出する。高倍率アライメント顕微鏡５２は、第２アライメント光Ｌ２の照射によりレチクルＲから発生した光情報を検出する。高倍率アライメント顕微鏡５２は、第２アライメント光Ｌ２によって照射されたレチクルＲ上の狭い領域である第２領域ＡＲ２からの光情報に基づいて、アライメント用マークＲＭの位置情報を高い精度で検出する。
【００６８】
低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれは、受光信号を制御装置（制御手段、検出手段）ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント顕微鏡５１，５２のそれぞれの受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。
【００６９】
なおレチクルアライメント系ＲＡには、上述したガス供給装置５により、供給用配管５Ｂを介して窒素（Ｎ２）ガスが供給される（パージされる）。なお配管６Ｂは、既述した回収用または排出用の配管である。なおレチクルアライメント系ＲＡ内に設けられている光学系（主にレンズ４１、４２、５３、５４、５５）は、アライメント用の検出光としてＡｒＦエキシマレーザ光を使用する関係上、石英または蛍石で構成する（全てのレンズを石英で構成するか、全てのレンズを蛍石で構成するか、または一部のレンズは石英とし他のレンズは蛍石とする混合型の構成とする）のが望ましい。
【００７０】
次に、上述したレチクルアライメント系ＲＡを用いて、アライメント用マークＲＭを備えたレチクルＲ上にアライメント光を照射し、アライメント光の照射によりレチクルＲから発生した光情報に基づいてマークの位置情報を検出する方法について図７を参照しながら説明する。
【００７１】
レチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされると、制御装置ＣＯＮＴはレチクルアライメントを開始する（ステップＳＰ１）。
まず、制御装置ＣＯＮＴは光源１より露光光ＥＬを射出する（ステップＳＰ２）。
【００７２】
レチクルアライメント系ＲＡは、光源１から射出された露光光ＥＬをビームスプリッタ４０で２つの光束に分岐する。ビームスプリッタ４０で分岐された２つの光束のそれぞれは、レチクルアライメント系ＲＡの第１照射系４１及び第２照射系４２のそれぞれに入射する。このとき、第１照射系４１及び第２照射系４２のそれぞれに設けられているシャッタ４６，４７は制御装置ＣＯＮＴの制御に基づき光路から退避されている。レチクルＲは、第１照射系４１及び第２照射系４２のそれぞれによって、レチクルＲに対する照度（単位面積当たりの光量）及び照射範囲のそれぞれ異なる第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２をほぼ同時に照射される（ステップＳＰ３）。
第１アライメント光Ｌ１は、レチクルＲの第１領域ＡＲ１を照度Ｓ１で照射するとともに、第２アライメント光Ｌ２は、第１領域ＡＲ１の範囲内で且つ第１領域ＡＲ１よりも小さい面積を持つ第２領域ＡＲ２を照度Ｓ１より高い照度Ｓ２で照射する。
【００７３】
次いで、レチクルアライメント系ＲＡは、低倍率アライメント顕微鏡５１により、レチクルＲ上の第１領域ＡＲ１に照射された第１アライメント光Ｌ１を用いて、ラフな精度（所定の精度）でアライメント用マークＲＭの位置情報を検出するサーチアライメント処理（第１の検出動作）を行う（ステップＳＰ４）。
サーチアライメント処理では、レチクルＲ上の広い領域を計測可能な低倍率アライメント顕微鏡５１が、第１領域ＡＲ１からの光情報を受光し、この受光結果に基づいて、アライメント用マークＲＭの位置をラフな精度で検出する。サーチアライメント処理時において、低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれはアライメント光を受光しているが、制御装置ＣＯＮＴは、低倍率アライメント顕微鏡５１からの受光信号のみを入力し、高倍率アライメント顕微鏡５２からの受光信号は入力しない。制御装置ＣＯＮＴは、低倍率アライメント顕微鏡５１からの受光信号に基づいてサーチアライメント処理を行う。
【００７４】
このとき、第１領域ＡＲ１は、第２アライメント光Ｌ２により高い照度Ｓ２で照射された第２領域ＡＲ２を含んでおり、第１領域ＡＲ１の光情報を検出する低倍率アライメント顕微鏡５１は、第１アライメント光Ｌ１に基づく光情報の他に、第２アライメント光Ｌ２に基づく光情報も受光することになる。この場合、低倍率アライメント顕微鏡５１は第１アライメント光Ｌ１に基づく低い照度Ｓ１に対して最適化されているため、高い照度Ｓ２を有する第２領域ＡＲ２からの光情報は低倍率アライメント顕微鏡５１に対してハレーションなどの不具合を引き起こす場合がある。そして、第２領域ＡＲ２からの光情報をもサーチアライメント処理に用いると、低倍率アライメント顕微鏡５１はサーチアライメント処理を精度良く行えない場合が生じる。
【００７５】
そこで、レチクルアライメント系ＲＡは、第１アライメント光Ｌ１を用いてアライメント用マークＲＭの位置情報をラフな精度で検出するサーチアライメント処理をする際に、第２アライメント光Ｌ２の照射によりレチクルＲから発生した光情報を無視してサーチアライメント処理を行う。
【００７６】
この場合、レチクルアライメント系ＲＡは、低倍率アライメント顕微鏡５１で取り込んだ第１領域ＡＲ１から発生した光情報に基づく画像データのうち、第２領域ＡＲ２から発生した光情報に基づく画像データを削除し、この第１領域ＡＲ１から発生した光情報から第２領域ＡＲ２から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいて、アライメント用マークＲＭのサーチアライメント処理を行う。このとき、第１照射系４１及び第２照射系４２のそれぞれの構成及び互いの位置関係は不変に設定されているため、第１領域ＡＲ１に対する第２領域ＡＲ２の位置は一義的に求めることができるので、第１領域ＡＲ１から削除すべき第２領域ＡＲ２の位置を求めることができる。
【００７７】
ここで、アライメント用マークＲＭの大きさは、図６（ａ）を用いて説明したように、第２領域ＡＲ２よりも大きく設定されている。したがって、レチクルアライメント系ＲＡは、第２領域ＡＲ２から発生する光情報を無視したとしても、低倍率アライメント顕微鏡５１はアライメント用マークＲＭのはみ出し部Ｈを検出できるので、サーチアライメント処理を行うことができる。
【００７８】
なお、ここで、レチクルアライメント系ＲＡは、低倍率アライメント顕微鏡５１によるレチクルＲのアライメント用マークＲＭの検出とともに、基準部材ＦＰに設けられているＶＲＡ用マークの検出も行う。
【００７９】
サーチアライメント処理を行ったら、レチクルアライメント系ＲＡは、高倍率アライメント顕微鏡５２により、レチクルＲ上の第２領域ＡＲ２に照射された第２アライメント光Ｌ２を用いて、サーチアライメント処理での精度よりも高い精度でアライメント用マークＲＭの位置情報を検出するファインアライメント処理（第２の検出動作）を行う（ステップＳＰ５）。
ファインアライメント処理では、サーチアライメント処理の検出結果に基づいて、アライメント用マークＲＭと高倍率アライメント顕微鏡５２とがラフな精度で位置合わせされた後、高倍率アライメント顕微鏡５２がアライメント用マークＲＭの位置を高精度に検出する。つまり、ファインアライメント処理では、サーチアライメント処理でラフに求めたアライメント用マーク位置近傍の狭い領域である第２領域ＡＲ２からの光情報を高倍率アライメント顕微鏡５２が受光し、この受光結果に基づいて、アライメント用マークＲＭの位置を高い精度で検出する。この場合、高倍率アライメント顕微鏡５２は第２アライメント光Ｌ２に基づく高い照度Ｓ２及び小さい面積を有する第２領域ＡＲ２に対して最適化されており、ファインアライメント処理を行うことができる。
【００８０】
ファインアライメント処理時において、制御装置ＣＯＮＴは、高倍率アライメント顕微鏡５２からの受光信号のみを入力し、低倍率アライメント顕微鏡５１からの受光信号は入力しない。制御装置ＣＯＮＴは、高倍率アライメント顕微鏡５２からの受光信号に基づいてファインアライメント処理を行う。つまり、前述したように、低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれには常時、第１，第２アライメント光Ｌ１，ｌ２が受光されているが、制御装置ＣＯＮＴは、ファインアライメント処理時において、受光信号の入力を、低倍率アライメント顕微鏡５１から高倍率アライメント顕微鏡５２に切り替える。
【００８１】
このとき、レチクルアライメント系ＲＡは、高倍率アライメント顕微鏡５２によるレチクルＲのアライメント用マークＲＭの検出とともに、基準部材ＦＰに設けられているＶＲＡ用マークの検出も行う。高倍率アライメント顕微鏡５２は第２領域ＡＲ２から発生した光情報の受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴは高倍率アライメント顕微鏡５２の受光信号に基づいて画像処理を行う。レチクルアライメント系ＲＡは、基準部材ＦＰに形成されているＶＲＡ用マークと、レチクルＲに設けられているアライメント用マークＲＭとを同時に検出（観察）し、レチクルＲに設けられているアライメント用マークＲＭと、投影光学系ＰＬを介して観察される基準部材ＦＰのＶＲＡ用マーク（あるいはウエハＷに設けられているアライメントマーク）との位置関係を検出する。
【００８２】
制御装置ＣＯＮＴはレチクルアライメント系ＲＡによるレチクルＲ上のアライメント用マークＲＭの位置情報の検出結果に基づいて、レチクルＲを所定位置（レチクルＲの中心と投影光学系ＰＬの光軸とが一致する位置）に位置合わせする（ステップＳＰ６）。
こうして、レチクルアライメント処理が終了する（ステップＳＰ７）。
【００８３】
以上、レチクルアライメント処理について説明した。
一方、レチクルアライメント処理と前後して（あるいは平行して）ウエハアライメント処理が行われる。ウエハアライメント処理では、図１を用いて説明したようなウエハアライメント系ＷＡ１やＷＡ２が用いられる。
こうして、レチクルアライメント処理及びウエハアライメント処理によってレチクルＲ及びウエハＷの所定位置に対する位置合わせが終了したら、制御装置ＣＯＮＴは、転写用のパターンが形成されているレチクルＲを照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬで照明し、投影光学系ＰＬを介してウエハＷにパターンを転写する（ステップＳＰ８）。
【００８４】
以上説明したように、レチクルＲに対する照度及び照射範囲のそれぞれ異なる第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２のそれぞれを、レチクルＲに対してほぼ同時に照射することにより、光学系を切り替えることなく、低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれに最適な照明条件でアライメント光を照射できる。したがって、スループットの低下を招くことなく、アライメント用マークＲＭの位置情報を精度良く検出できる。
【００８５】
レチクルＲ上の第１領域ＡＲ１に対して第１アライメント光ＡＲ１を照射中に、第１領域ＡＲ１の範囲内で且つ第１領域ＡＲ１よりも小さい面積を持つ第２領域ＡＲ２に対して第２アライメント光ＡＲ２を照射するので、１つのアライメント用マークＲＭを用いてサーチアライメント処理とファインアライメント処理とを行うことができ、効率良くアライメント処理を行うことができる。
【００８６】
この場合において、第２アライメント光Ｌ２は、レチクルＲ上での照度Ｓ２を第１アライメント光Ｌ１の照度Ｓ１よりも高く設定され、且つレチクルＲ上での照射範囲を第１アライメント光Ｌ１よりも小さく設定されているので、ファインアライメント処理時において十分な照度を確保することができ、ファインアライメント精度を向上することができる。
【００８７】
そして、第１アライメント光Ｌ１を用いてラフな精度でマーク位置検出を行うサーチアライメント処理を行った後、サーチアライメント処理の検出結果に基づいて、第２アライメント光Ｌ２を用いて高い精度でマーク位置検出を行うファインアライメント処理を行う構成としたので、アライメント処理効率を向上できるとともに、低倍率アライメント顕微鏡５１及び高倍率アライメント顕微鏡５２のそれぞれに対する最適な条件下で精度良いアライメント処理を行うことができる。
【００８８】
また、サーチアライメント処理をする際、レチクルＲの第１領域に対して第１アライメント光Ｌ１を照射し、第１領域ＡＲ１から発生した光情報から、第１領域ＡＲ１内の一部分である第２領域ＡＲ２から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいて、サーチアライメント処理を行うようにしたので、低倍率アライメント顕微鏡５１で第１領域ＡＲ１全体を計測する際、本実施形態のように、第１領域ＡＲ１における照度Ｓ１と第２領域ＡＲ２における照度Ｓ２とが大きく異なって、高い照度の第２領域ＡＲ２でハレーションが発生しても、低倍率アライメント顕微鏡５２は第１領域ＡＲ１から第２領域ＡＲ２を除いた領域からの光情報に基づいて、サーチアライメント処理を精度良く行うことができる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、サーチアライメント処理時において、第１領域ＡＲ１から発生した光情報から、第２領域ＡＲ２から発生した光情報を除く際、第１領域ＡＲ１に対する第２領域ＡＲ２の位置関係を予め求めておき、この求めておいたデータに基づいて第２領域ＡＲ２からの光情報を画像信号として取り込まないように説明したが、サーチアライメント処理時において、第２アライメント光Ｌ２に基づく光情報を含む第１領域ＡＲ１から発生する全ての光情報を低倍率アライメント顕微鏡５１で取り込み、所定値以上の照度（輝度）を有する光信号を除き、この所定値以上の照度を有する光信号を除いた光情報に基づいて、サーチアライメント処理を行うようにしてもよい。この場合、制御装置ＣＯＮＴ（あるいは記憶装置）に、第１領域ＡＲ１に対する第２領域ＡＲ２の位置情報を予め記憶させておく必要が無くなり、作業手順が簡略化する。
【００９０】
なお、上記実施形態において、サーチアライメント処理時において第１領域ＡＲ１から発生した光情報から、第２領域ＡＲ２から発生した光情報を除く際、画像処理時において除くように説明したが、サーチアライメント処理時において、レチクルアライメント系ＲＡのうち、シャッタ４７を用いて第２照射系４２の光路を遮光し、第１照射系４１による第１アライメント光Ｌ１の照射のみによって第１領域ＡＲ１を照度Ｓ１で照射してサーチアライメント処理を行うようにしてもよい。また、ファインアライメント処理時においても、レチクルアライメント系ＲＡのうち、シャッタ４６を用いて第１照射系４１の光路を遮光し、第２照射系４２による第２アライメント光Ｌ２の照射のみによって第２領域ＡＲ２を照度Ｓ２で照射してファインアライメント処理を行うようにしてもよい。この場合、光源１からは常時光束が射出されているので、２つの光源を用いてＯＮ／ＯＦＦを切り替える構成に比べて光源が安定するまでの待ち時間を省くことができる。
【００９１】
なお図４に示したレチクルアライメント系ＲＡでは、照射範囲ＡＲ１、ＡＲ２に応じた照射系（第１照射系４１、第２照射系４２）を設けているが、本発明はこれに限られるものではない。
図８は、本発明におけるレチクルアライメント系ＲＡの別の構成を示す図であり、図４と同一の機能を有する部材については同一の符号を付している。図８では照射系４１内に光学部材５６を設けるとともに、照射系を一本化している点で図４のものと構成を異にする。この光学部材５６は部分的（照射領域ＡＲ２に対応する部分）に凸レンズが構成されている。この光学部材により照射領域ＡＲ２を周辺の領域ＡＲ１よりも高い照度で照明するようになっている。なおここでは光学部材５６の構成を部分的に凸レンズを有する部材として説明したが、領域ＡＲ２を周辺領域ＡＲ１よりも高い照度で照明するような部材であればどのような部材を用いても構わない（例えば、領域ＡＲ２に光が集中するような回折光学素子を備えた光学部材を設けても良い）。
【００９２】
ところで、上記実施形態は本発明の位置検出方法をレチクルアライメント処理に適用した例であるが、ウエハアライメント処理に適用することももちろん可能である。
例えば、図１に示したＦＩＡ方式のウエハアライメント系ＷＡ１に本発明の位置検出方法を適用することができる。このことについて、図９を参照しながら説明する。図９は図１に示したウエハアライメント系ＷＡ１の他の実施例を示す概略構成図である。
図９において、ウエハアライメント系ＷＡ１は、ハロゲンランプからなるアライメント用光源３４と、アライメント用光源３４から射出された光束を２つの光束に分岐するビームスプリッタ６０と、アライメントマークＷＭを備えたウエハＷに対してアライメント用光源３４から射出された光束（白色光）に基づく第１アライメント光ＬＷ１を照射する第１照射系６１と、ウエハＷに対して第２アライメント光ＬＷ２を照射する第２照射系６２とを備えている。光源３４から射出された光束はビームスプリッタ６０により第１照射系６１と第２照射系６２とのそれぞれに分岐され、分岐された２つの光束が第１照射系６１と第２照射系６２とのそれぞれを通過することにより、第１アライメント光ＬＷ１と第２アライメント光ＬＷ２とに変換される。
【００９３】
第１照射系６１はウエハＷに対する照射範囲（第１領域）ＡＷ１を整形するためのブラインド６４を備えており、ブラインド６４の開口に基づき第１領域ＡＷ１が整形される。同様に、第２照射系６２はウエハＷに対する照射範囲（第２領域）ＡＷ２を整形するためのブラインド６５を備えており、ブラインド６５の開口に基づき第２領域ＡＷ２が整形される。第２アライメント光ＬＷ２の照射範囲ＡＲ２の大きさは、レチクルアライメント系ＲＡ同様、ウエハアライメントマークＷＭより小さくなるように設定されている。
【００９４】
そして、レチクルアライメント系ＲＡ同様、第２照射系６２に基づく第２アライメント光ＬＷ２は、第１照射系６１に基づく第１アライメント光ＬＷ１より、ウエハＷ上における照度（単位面積当たりの光量）が高く設定されている。また、第２アライメント光ＬＷ２により照射される第２領域（照射範囲）ＡＷ２は、第１アライメント光ＬＷ１によって照射される第１領域（照射範囲）ＡＷ１よりも小さい面積を持つように設定されている。
【００９５】
第１照射系６１からの第１アライメント光ＬＷ１及び第２照射系６２からの第２アライメント光ＬＷ２のそれぞれは、ミラー６３を介してウエハＷを照射する。ここで、第１アライメント光ＬＷ１及び第２アライメント光ＬＷ２はミラー６３によってウエハＷ上で重ね合わせられるようにウエハＷに照射される。
【００９６】
また、第１照射系６１及び第２照射系６２のそれぞれの光路上にはシャッタ６６，６７が設けられている。これらシャッタ６６，６７はそれぞれの光路に対して進退可能に設けられており、光路上に配置されることによって第１アライメント光ＬＷ１及び第２アライメント光ＬＷ２のそれぞれを遮光する。シャッタ６６，６７の駆動は制御装置ＣＯＮＴの制御によって行われる。光源３４からの光束に基づく第１アライメント光ＬＷ１及び第２アライメント光ＬＷ２のそれぞれは、ウエハＷに対して同時に照射される。
【００９７】
また、ウエハアライメント系ＷＡ１は、ウエハＷ上の広い領域を低倍率光学系７４を介して所定の精度で計測可能な低倍率アライメント顕微鏡７１と、低倍率アライメント顕微鏡７１で計測可能な領域よりも狭い領域を高倍率光学系７５を介して高精度に計測可能な高倍率アライメント顕微鏡７２とを有している。これら低倍率アライメント顕微鏡７１と高倍率アライメント顕微鏡７２とのそれぞれは撮像素子（ＣＣＤ）を含み、光学的に同軸に配置されている。第１アライメント光ＬＷ１及び第２アライメント光ＬＷ２のウエハＷに対する照射により発生した光（反射光）は、対物光学系（対物レンズ）７３、ミラー６８を介してハーフミラー６９に導かれ、その後、それぞれ低倍率光学系７４、高倍率光学系７５を介して低倍率アライメント顕微鏡７１、高倍率アライメント顕微鏡７２の撮像素子に受光される。なお高倍率光学系７５で使用されている光学素子（レンズなどの光学部材）の個数は、低倍率光学系７４よりも多い。低倍率アライメント顕微鏡７１は、第１アライメント光ＬＷ１によって照射されたウエハＷ上の第１領域ＡＷ１からの光情報に基づいて、ウエハＷのアライメントマークＷＭの位置情報をラフな精度で検出する。高倍率アライメント顕微鏡７２は、第２アライメント光ＬＷ２によって照射されたウエハＷ上の第２領域ＡＷ２からの光情報に基づいて、ウエハＷのアライメントマークＷＭの位置情報を高い精度で検出する。低倍率アライメント顕微鏡７１及び高倍率アライメント顕微鏡７２のそれぞれは、受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力し、制御装置ＣＯＮＴはアライメント顕微鏡７１，７２のそれぞれの受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。
【００９８】
以上説明したように、本発明の位置検出方法はウエハアライメント系ＷＡ１にも適用可能である。ここで、本実施例では、アライメント光としてハロゲンランプによる白色光（広帯域光）が用いられており、光学系による光の吸収の問題はＡｒＦエキシマレーザ光に比べて小さいが、各照明系６１，６２に対して光源３４からの光束を、例えば光ファイバにより光路を引き回してから入射させるような場合、伝送損失によって光量低下が生じる場合がある。また、低倍検出／高倍検出の切り替えができるウエハアライメント系でウエハアライメント処理を行う場合において、例えＡｒＦエキシマレーザ光をアライメント光として用いていなくても（光学系による吸収という問題が少なくても）、低倍検出／高倍検出の切り替えによる光量差が著しく大きい場合（低倍照野に最適な照射光量で高倍照野を照明すると、高倍照野における光量不足が著しい場合）、上述したレチクルアライメント系ＲＡにおける光量不足問題と同様に照明光量不足の問題が生じる場合がある。このような場合に、ウエハアライメント系ＷＡ１に対して本発明の位置検出方法（位置検出装置）を適用することは有効となる。
【００９９】
なお、上記実施形態において、レチクルアライメント系ＲＡにおけるアライメント用光源に露光用光源１を用いているが、露光用光源１を用いずに、別にアライメント用光源を設け、この光源から射出された光を用いてレチクルアライメントを行ってもよい。そして、レチクルアライメント処理においてはＶＲＡ方式の他に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を用いたＬＳＡ方式あるいはＬＩＡ方式を用いることもできる。一方、投影光学系として、ＡｒＦエキシマレーザ光からなる露光光に対して最適化された投影光学系を用いた場合、アライメント用光源としてＨｅ−Ｎｅレーザを用いると、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光とＡｒＦエキシマレーザ光（あるいはＫｒＦエキシマレーザ光）との波長差が大きくなるので、投影光学系ＰＬの色収差の観点から、アライメント用光源として露光用光源１を用いることが好ましい。
【０１００】
上記実施形態では、１つの光源１から射出した光を分岐手段としてのビームスプリッタ４０で２つの光束に分岐し、この２つの光束を第１照射系４１及び第２照射系４２のそれぞれで第１アライメント光Ｌ１及び第２アライメント光Ｌ２に変換するように説明したが、アライメント用光源として、第１のアライメント用光源と第２のアライメント用光源とを設け、第１のアライメント用光源から第１領域ＡＲ１に対して照度Ｓ１で第１アライメント光Ｌ１を照射し、第２のアライメント用光源から第２領域ＡＲ２に対して照度Ｓ２で第２アライメント光Ｌ２を照射するようにしてもよい。ここで、第１のアライメント用光源から射出した光束は第１照射系４１を介してレチクルＲに照射され、第２のアライメント用光源から射出した光束は第２照射系４２を介してレチクルＲに照射される。アライメント用光源を２つの照射系４１，４２に対してそれぞれ独立して設けることにより、第１，第２のアライメント用光源のそれぞれは、射出する光束の光量パワーを第１，第２照射系４１，４２に対してそれぞれ最適に設定できる。
なお、アライメント用光源を２つ設けた場合、レチクルＲに対して第１，第２アライメント光のそれぞれを必ずしも同時に照射する必要はない。すなわち、第１アライメント光と第２アライメント光とをレチクルＲ上で重ね合わせて照射せずに、サーチアライメント処理時には第１のアライメント用光源のみから光束を射出させ、第２のアライメント用光源の駆動を停止（あるいは出力低下）させる構成とすることができる。同様に、ファインアライメント処理時には第１のアライメント用光源の駆動を停止して第２のアライメント用光源のみから光束を射出させる構成とすることができる。しかしながら、サーチアライメント処理からファインアライメント処理に切り替える際に、第１のアライメント用光源の駆動を停止するとともに第２のアライメント用光源の駆動を開始する構成では、第２のアライメント用光源の駆動を開始してから射出される光束が安定するまでに多少の時間がかかるので、スループットが低下するおそれがある。したがって、２つのアライメント用光源を備えた構成においても、それぞれのアライメント用光源から光束を常時射出させ、第１，第２アライメント光のそれぞれでレチクルＲを同時に照射する構成が望ましい。
【０１０１】
なお、上記実施形態では、第１領域ＡＲ１の範囲内で且つ第１領域ＡＲ１よりも小さい面積を持つ第２領域ＡＲ２に照射される第２アライメント光Ｌ２の照度Ｓ２は、第１アライメント光Ｌ１に基づく照度Ｓ１より高いが、照度Ｓ２は照度Ｓ１に対して必ずしも高い必要はない。第１アライメント光Ｌ１と第２アライメント光Ｌ２とは重ね合わせられるように照射されるため、第２アライメント光Ｌ２に基づく照度Ｓ２が第１アライメント光Ｓ１に基づく照度Ｓ１に対して等しいあるいは低くても、第２領域ＡＲ２における照度（第１，第２アライメント光の合成照度）は、第１領域ＡＲ１から第２領域ＡＲ２を除いた領域における照度（すなわち第１アライメント光のみに基づく照度）より高くなるので、第２領域ＡＲ２を検出する高倍率アライメント顕微鏡５２は、ファインアライメント処理を行うことができる。
【０１０２】
上記実施形態では、１つのアライメント用マークＲＭに対して、第１アライメント光Ｌ１と第２アライメント光Ｌ２とを重ね合わせるようにして照射し、低倍率アライメント顕微鏡５１でサーチアライメント処理をした後、低倍率アライメント顕微鏡５１と同軸に配置された高倍率アライメント顕微鏡５２でファインアライメント処理を行う構成である。
一方、物体（レチクル又はウエハ）上にサーチアライメント用マークとファインアライメント用マークとが独立して設けられている場合には、サーチアライメント用マークとファインアライメント用マークとのそれぞれに、物体に対する単位面積当たりの光量及び照射範囲のそれぞれ異なる第１アライメント光と第２アライメント光とを照射し、第１アライメント光で照射されたサーチアライメント用マークを低倍率アライメント顕微鏡でサーチアライメント処理し、このサーチアライメント処理の検出結果に基づいて、物体上のファインアライメントマークと高倍率アライメント顕微鏡とをラフな精度で位置合わせし、第２アライメント光で照射されたファインアライメント用マークを高倍率アライメント顕微鏡でファインアライメント処理するようにしてもよい。ここで、サーチアライメント用マークとファインアライメント用マークとの位置関係は、例えば設計値として予め設定されており、低倍率アライメント顕微鏡と高倍率アライメント顕微鏡とのそれぞれの位置関係も一義的に設定されているものとする。
すなわち、本発明では、第１アライメント光と第２アライメント光とは必ずしも重ね合わせられて照射される必要はなく、それぞれのアライメント光の照度及び照射範囲がそれぞれ異なっていれば、サーチアライメント処理とファインアライメント処理とを最適な条件下で行うことができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態の露光装置ＥＸとして、マスク（レチクル）と感光性基板（ウエハ）とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、感光性基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置に適用することができるし、マスクと感光性基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走査型の露光装置に適用することもできる。
【０１０４】
露光装置ＥＸの用途としては、半導体製造用の露光装置や、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置、あるいは、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置などに広く適当できる。
【０１０５】
本実施形態の露光装置ＥＸの露光用光源は、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）に限らず、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることもできる。
【０１０６】
投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。
【０１０７】
投影光学系ＰＬ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する。
【０１０８】
基板ステージ（ウエハステージ）やマスクステージ（レチクルステージ）にリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【０１０９】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【０１１０】
基板ステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１１１】
マスクステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１１２】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。
【０１１３】
半導体デバイスは、図１０に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の位置検出方法及び位置検出装置によれば、物体上のマークを含む第１領域を第１照度で照明し、この物体上のマークを含み且つこの第１領域とは異なる第２領域を、第１照度とは異なる第２照度で照明するように構成したので、低倍率アライメント顕微鏡、高倍率アライメント顕微鏡のそれぞれに最適な照明条件（照度）でアライメント用照明光を照射でき、計測精度を向上させることが可能となる。またアライメント用照明光を照射する照明系の切り替え動作も不要となり、スループットの向上にも寄与することができる。また物体上における照明照度を物体上の照明領域毎に変えるための光学部材を照明手段内に設ける構成とすれば、低倍率アライメント顕微鏡、高倍率アライメント顕微鏡それぞれに専用の照明（照射）光学系を設ける必要も無くなり装置の小型化を図ることもできる。
【０１１５】
また、本発明の位置検出方法及び位置検出装置によれば、物体に対する単位面積当たりの光量及び照射範囲のそれぞれ異なる第１、及び第２の光束を、物体に対してほぼ同時に照射することにより、特性の異なる２つの検出手段のそれぞれに対して最適な照明条件でアライメント光を照射できる。したがって、スループットの低下を招くことなく、マークの位置情報を精度良く検出できる。
【０１１６】
また、本発明の位置検出方法及び位置検出方法によれば、物体上の第１の領域に対して第１の光束を照射し、第１の光束の物体上への照射中に、物体上の、第１の領域の範囲内で且つ第１の領域よりも小さい面積を持つ第２の領域に対して第２の光束を照射するようにしたので、マーク形成位置を含む広い領域である第１の領域を照明した第１の光束に基づいてサーチアライメント処理を行うことができるとともに、第２の領域を照明した第２の光束に基づいてマークのファインアライメント処理を精度良く行うことができる。
【０１１７】
また、本発明の位置検出方法及び位置検出装置によれば、物体上の第１の領域に対して光束を照射し、第１の領域から発生した光情報から、第１の領域内の一部分である第２の領域から発生した光情報を除いた所定の光情報に基づいて、マークの位置情報を検出するようにしたので、第２の領域の単位面積当たりの光量が大きく、第２の領域からの光情報によってハレーションが発生しても、このハレーションに起因する光情報を除いて位置情報検出をすることになるので、精度良いマーク位置検出を行うことができる。
【０１１８】
本発明の露光方法及び露光装置によれば、本発明の位置検出方法及び位置検出装置によってマスク及び基板の少なくともいずれか一方のマーク位置情報を検出し、この検出結果に基づいて位置合わせすることにより、基板上に順次パターンを重ね合わせるようにしてパターン転写を行う際の転写精度（露光精度）を向上できる。したがって、所望の精度を有するデバイスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置検出装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のレチクルステージを示す平面図である。
【図３】図１のウエハステージを示す平面図である。
【図４】本発明の位置検出装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図５】レチクルアライメント用マークに照射される第１，第２アライメント光を説明するための平面図である。
【図６】レチクルアライメント用マークに照射される第１，第２アライメント光を説明するための詳細図であって（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】位置検出方法の一例を示すフローチャート図である。
【図８】図４の変形例の概略構成図である。
【図９】本発明の位置検出装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図１０】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【図１１】従来の位置検出装置を示す構成図である。
【図１２】従来の位置検出装置によってレチクルに照射されるアライメント光を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１…光源、４０…ビームスプリッタ（分岐手段）、４１…第１照射系、
４２…第２照射系、５０…検出装置（検出手段）、
５１…低倍率アライメント顕微鏡（第１検出部、検出手段）、
５２…高倍率アライメント顕微鏡（第２検出部、検出手段）、
ＡＲ１…第１領域（第１の領域、照射範囲）、
ＡＲ２…第２領域（第２の領域、照射範囲）、
ＣＯＮＴ…制御装置（制御手段、検出手段）
ＥＬ…露光光（光束）、ＥＸ…露光装置、
Ｌ１…第１アライメント光（第１の光束）、
Ｌ２…第２アライメント光（第２の光束）、
ＰＡ…パターン（転写用のパターン）、ＰＬ…投影光学系、
Ｒ…レチクル（物体、マスク）、
ＲＡ…レチクルアライメント系（位置検出装置）、
ＲＭ…レチクルアライメント用マーク（マーク）、
Ｗ…ウエハ（物体、基板）、
ＷＡ１…ウエハアライメント系（位置検出装置）、
ＷＭ…ウエハアライメントマーク（マーク）
【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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