(57)【要約】【課題】アライメントエラーが生じた際、最適なアライメントパラメータを短時間のうちに容易に再設定できるアライメント装置を提供する。【解決手段】アライメント装置ＡＬは、アライメントマークＰＡ、ＭＡを撮像する撮像装置１３と、撮像装置１３で撮像したアライメントマークＰＡ、ＭＡの画像データを画像処理するパラメータを設定する設定装置１５と、設定装置１５で設定したパラメータに基づいてアライメントマークＰＡ、ＭＡを画像処理する画像処理装置１４と、設定装置１５で設定したパラメータと画像処理装置１４で画像処理した結果とを表示する表示装置１７とを備えている。【選択図】　　　　図１
2004014758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マークを備えた基板を所定の位置に位置合わせするアライメント装置において、
前記マークを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像した前記マークの画像データを画像処理するパラメータを設定する設定手段と、
前記設定手段で設定したパラメータに基づいて前記マークを画像処理する画像処理装置と、
前記設定手段で設定したパラメータと前記画像処理装置で画像処理した結果とを表示する表示装置とを備えることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記表示装置は、前記マークの特徴を分析した分析結果を前記マークの画像に合成して表示することを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記設定手段で設定したパラメータと前記基板のレイヤ情報とを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記表示装置は、前記マークを画像処理した処理結果にエラーが発生した際に、前記設定したパラメータとエラー情報とを同時に表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のアライメント装置。
【請求項５】
前記表示装置は、前記画像処理装置での画像処理の結果に応じて、前記パラメータの過去の設定情報を表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のアライメント装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記エラー情報に基づいて前記パラメータの過去の設定情報と現在の設定情報とを比較し、前記表示装置は、異なるパラメータを明確に表示することを特徴とする請求項４記載のアライメント装置。
【請求項７】
前記表示装置は、前記設定手段で設定したパラメータと前記画像処理装置で画像処理した結果とを同時に表示するとともに、前記画像処理の結果に応じて前記パラメータの再設定を可能とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のアライメント装置。
【請求項８】
前記設定手段は、前記パラメータの過去の設定情報とその際のエラー情報とに基づいて、前記パラメータを自動的に変更設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のアライメント装置。
【請求項９】
前記パラメータは、前記撮像装置の照明条件を設定するパラメータを含み、前記設定手段は、前記基板のマーク条件に合わせて前記照明条件を変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アライメントマークを備えた基板を所定の位置に位置合わせするアライメント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等のマイクロデバイスは、成膜処理、露光処理、及びエッチング処理等のプロセス処理を複数回繰り返し、基板（感光基板）上に複数のパターンを積層することで製造されるが、露光処理においては、既に基板に形成されているパターンに対して次に積層すべきパターンの像を精度良く重ね合わせる必要があるため、基板上のショット領域と次層のパターンを有するマスクとのアライメント（位置合わせ）処理が行われる。従来におけるアライメント処理方法に、画像処理を用いたアライメント処理方法がある。これは、マスクに形成されているマスクアライメントマークと感光基板に形成されている基板アライメントマークとのそれぞれを撮像装置（ＣＣＤ）で撮像し、これらマークの撮像データを画像処理してマークの位置情報を求め、この求めた結果に基づいてマスクと感光基板とを位置合わせするものである。
【０００３】
図１５は、従来のアライメント装置ＡＬＪを備えた露光装置ＥＸＪの一例を示す図である。図１５に示すように、アライメント装置ＡＬＪは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭのマスクアライメントマークＭＡに対してアライメント用検出光（アライメント光）を照射する送光部１０１と、マスクアライメントマークＭＡを介して送光部１０１から射出されたアライメント光を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐの基板アライメントマークＰＡ近傍に導くアライメント光学系１０２と、アライメント光を照射することによりマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれで発生した反射光を受光し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡの像を撮像するＣＣＤからなる撮像装置１０３とを備えている。撮像装置１０３の撮像結果は画像処理装置１０４に出力される。画像処理装置１０４は、マスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれの画像を取り込み、これらの画像信号に基づいてマスクＭと感光基板Ｐとの相対位置情報を求める。露光装置ＥＸＪは、画像処理装置１０４の処理結果に基づいてマスクＭと感光基板Ｐとを相対的に位置制御した後、マスクＭを露光光で照明し、マスクＭに形成されているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに転写する。
【０００４】
図１６（ａ）は、撮像装置１０３で撮像したマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの画像を示す模式図である。また、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す一本の走査線（撮像エリア、ウインド）ＳＬに対応して撮像装置１０３が出力する画像信号の波形（信号波形ＶＨｘ）の一例を示す図である。図１６（ａ）に示すように、マスクアライメントマークＭＡは十字状マークであり、基板アライメントマークＰＡは中央に十字状の透過部を有するマークである。撮像装置１０３はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを同時に撮像し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡどうしの位置関係を観察可能である。図１６（ｂ）に示すように、信号波形ＶＨｘには、マスクアライメントマークＭＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｍｘと、基板アライメントマークＰＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｐｘ１、Ｖｐｘ２とが時系列的に含まれている。この例では、マスクアライメントマークＭＡの波形部分Ｖｍｘはマーク要素の中心部でピーク点となり、基板アライメントマークＰＡの波形部分Ｖｐｘ１、Ｖｐｘ２はそれぞれ各マーク要素のエッジ部で撮像装置１０３に戻らない反射光によりボトム点となっている。画像処理装置１０４は信号波形からアライメントマークＭＡ、ＰＡそれぞれの位置（中心位置）を求める。そして、露光装置ＥＸＪは、求めたアライメントマークＭＡ、ＰＡの位置情報からマスクＭと感光基板Ｐとの位置関係を求め、これらが所定位置関係となるように位置補正量を求め、露光処理を行うようになっている。
【０００５】
ところで、マークの撮像状態はマークを形成する材質やマークの形状によって変化しやすい。例えば、同じ形状のマークであってもマークを形成する材質や基板上に塗布された感光剤の特性によって光の反射率が変化すると、マークの撮像状態（撮像されたマークの線幅や間隔、あるいはマークの像コントラストなど）が変化する場合がある。更に、プロセス処理によってもマークの撮像状態が変化する場合がある。この場合、マークが撮像装置１０３で撮像されたとしても撮像状態が変化することによって画像処理装置１０４は撮像装置１０３で撮像したマークを異常マークと認識してしまう。すると、マークが撮像されたにもかかわらず、アライメントエラーが発生してアライメント処理が不能となってしまう。そのため、従来では、マーク検出をするに際し、図１６（ａ）に示すように、マーク線幅の設計値Ｌ１に対する許容値Ｌ２を予め設定しておき、撮像されたマーク線幅が許容値Ｌ２内にあるかどうかを判断し、許容値Ｌ２内におさまっていれば、このマークを正常マークであると判断し、このマーク画像データを用いて画像処理（アライメント処理）を行っていた。
【０００６】
更に、例えば感光基板ＰやマスクＭにゴミ等が付着して信号波形ＶＨｘにノイズが乗り、撮像したマークが異常マークとして認識されてしまう場合もあるが、この場合も、図１６（ｂ）に示すように、像コントラスト（信号波形ＶＨｘ）に関する閾値（コントラストスレッショルド）Ｔｈを予め設定しておき、閾値以下の信号（ノイズ成分）をカットし、閾値以上の信号波形成分をマーク画像データとして用いることで画像処理（アライメント処理）を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のアライメント装置には以下に述べる問題が生じるようになった。
マークが撮像装置１０３で撮像されているにもかかわらず、撮像したマーク線幅が許容値Ｌ２を越えていたり、信号波形ＶＨｘに含まれるノイズ信号が閾値Ｔｈを越えていたりする場合、アライメントエラーとなり、アライメント処理が不能となる。これは、設定した許容値Ｌ２や閾値Ｔｈ（以下、許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈをまとめて「アライメントパラメータ」と称する）が小さすぎる（厳しすぎる）ことが一因である。したがって、アライメントエラーになった際には、このアライメントパラメータを再設定し、再設定したアライメントパラメータに基づいて再度画像処理を実行することになる。ここで、画像処理（アライメント処理）を効率良く行うためには、アライメントエラーを発生させず且つアライメント精度を維持できる最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定する必要がある。
【０００８】
従来において、アライメントパラメータを再設定するには、アライメントエラーになった際の予め保存しておいたマーク画像データ及びこのときのアライメントパラメータを基にオペレータがアライメントエラーとなる条件（アライメントパラメータ）を検討・解析し、アライメントパラメータの再設定を行っていた。
【０００９】
このように、従来においてアライメントパラメータを再設定する際には、保存しておいたデータに基づくオペレータによる検討・解析の手間や時間が必要であった。更に、検討・解析作業は、露光装置（画像処理装置）とは別の解析用コンピュータにより行われていたため、解析結果を露光装置にフィードバックするのに時間がかかり、最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定することが困難であった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、アライメントエラーが生じた際、最適なアライメントパラメータを短時間のうちに容易に再設定できるアライメント装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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１４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のアライメント装置（ＡＬ）は、マーク（ＰＡ、ＭＡ）を備えた基板（Ｐ、Ｍ）を所定の位置に位置合わせするアライメント装置において、マーク（ＰＡ、ＭＡ）を撮像する撮像装置（１３）と、撮像装置（１３）で撮像したマーク（ＰＡ、ＭＡ）の画像データを画像処理するパラメータを設定する設定手段（１５）と、設定手段（１５）で設定したパラメータに基づいてマーク（ＰＡ、ＭＡ）を画像処理する画像処理装置（１４）と、設定手段（１５）で設定したパラメータと画像処理装置（１４）で画像処理した結果とを表示する表示装置（１７）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、画像データを画像処理するためのパラメータと画像データの画像処理結果とを表示する表示装置を設けたので、アライメントエラーが発生した際にも、表示装置の表示情報を参照することで最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアライメント装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のアライメント装置ＡＬを備えた露光装置ＥＸの一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、マスクＭと感光基板Ｐとをアライメント（位置合わせ）するアライメント装置ＡＬとを備えている。本実施形態において、感光基板Ｐはガラスプレートにフォトレジスト（感光剤）を塗布したものである。
なお、以下の説明において、露光装置ＥＸのうち投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ軸方向とし、水平面内においてＺ軸方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり、Ｚ軸まわりのそれぞれの回転方向をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向とする。
【００１４】
照明光学系ＩＬは、露光用光源１と、光源１から射出した光束を集光する楕円鏡２と、複数の光学素子からなる光学ユニットＩＵとを備えている。光源１から射出した光束は、照明光学系ＩＬの第１偏向ミラー３ａで偏向されて光学ユニットＩＵに入射する。光学ユニットＩＵは、光源１から射出し楕円鏡２で集光され第１偏向ミラー３ａで偏向された光束をほぼ平行な光束に変換するインプットレンズ、インプットレンズを通過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、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光してマスクＭを均一な照度で照明するコンデンサレンズ系、リレーレンズ系など複数の光学素子により構成されている。光学ユニットＩＵからの露光光ＥＬは第２偏向ミラー３ｂで偏向された後、マスクＭを照明する。ここで、本実施形態における露光用光源１には水銀ランプが用いられ、露光光ＥＬとしては、照明光学系ＩＬ内に配置された不図示の波長フィルタにより、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。また、照明光学系ＩＬ内には、露光光ＥＬを通過する面積を調整して露光光ＥＬによるマスクＭ上における照明領域を設定するブラインド部４が設けられている。ブラインド部４はその開口面積を駆動装置４ａにより可変としている。
【００１５】
マスクステージＭＳＴはマスクＭを真空吸着保持する真空吸着部を備えたマスクホルダを有しており、マスクＭはマスクホルダに保持される。マスクステージＭＳＴ（マスクホルダ）はマスクＭのパターン形成領域に対応した開口を有し、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤによりＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向に移動可能となっている。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤの駆動は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１６】
マスクステージＭＳＴのＸ軸及びＹ軸方向における位置はレーザ干渉システムにより検出される。レーザ干渉システムは、マスクステージＭＳＴのＹ側端部においてＸ軸方向に延在するＹ移動鏡５と、このＹ移動鏡５に対向する位置に設けられているＹレーザ干渉計６と、マスクステージＭＳＴのＸ側端部においてＹ軸方向に延在するＸ移動鏡（不図示）と、このＸ移動鏡に対向する位置に設けられているＸレーザ干渉計（不図示）とを有している。そして、Ｙレーザ干渉計及びＸレーザ干渉計のそれぞれがＹ移動鏡及びＸ移動鏡のそれぞれにレーザ光を照射し、その反射光に基づいてマスクステージＭＳＴのＹ軸方向及びＸ軸方向における位置を検出する。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マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを駆動し、マスクＭの位置制御を行う。
【００１７】
露光装置ＥＸは、マスクステージＭＳＴ（マスクホルダ）の上方に移動可能に設けられ、マスクＭをマスクステージＭＳＴに対してロード・アンロードするマスクチェンジャ７を備えている。マスクチェンジャ７に搭載されるべきマスクＭはマスクライブラリ（不図示）に収容されており、マスクライブラリのマスクＭは不図示の搬送装置によりマスクチェンジャ７に搭載される。ここで、本実施形態において、感光基板Ｐには複数層（レイヤ）の回路パターンが重ね合わせられるようにして形成されるため、マスクチェンジャ７にはそれぞれの層（レイヤ）に対応した回路パターンを有するマスクＭが搭載される。露光装置ＥＸは、これらマスクＭを交換しながらパターンのそれぞれを感光基板Ｐ上で重ね合わせるようにして露光する。
【００１８】
マスクＭを照明した露光光ＥＬは投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、マスクＭの露光光ＥＬによる照明領域に存在するパターンの像を感光基板Ｐ上に結像し、感光基板Ｐの特定領域（投影領域）にパターンの像を投影露光するものである。投影光学系ＰＬを透過した露光光ＥＬは、基板ステージＰＳＴに保持されている感光基板Ｐ上の投影領域にマスクＭの照明領域に対応したパターンの像を結像する。照明領域のマスクＭのパターンは、所定の結像特性を持って感光基板Ｐに転写される。
【００１９】
基板ステージＰＳＴは感光基板Ｐを真空吸着保持する真空吸着部を備えた基板ホルダを有しており、感光基板Ｐは基板ホルダに保持される。基板ステージＰＳＴは基板ステージ駆動部ＰＳＴＤによりＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に移動可能に設けられている。更に、基板ステージＰＳＴはθＺ方向にも移動可能に設けられているとともに、θＸ、θＹ方向にも移動可能に設けられており、感光基板Ｐを支持した際、感光基板Ｐのレベリング調整を含む位置調整を可能としている。
【００２０】
基板ステージＰＳＴのＸ軸及びＹ軸方向における位置はレーザ干渉システムにより検出される。レーザ干渉システムは、基板ステージＰＳＴのＹ側端部においてＸ軸方向に延在するＹ移動鏡８と、このＹ移動鏡８に対向する位置に設けられているＹレーザ干渉計９と、基板ステージＰＳＴのＸ側端部においてＹ軸方向に延在するＸ移動鏡（不図示）と、このＸ移動鏡に対向する位置に設けられているＸレーザ干渉計（不図示）とを有している。そして、Ｙレーザ干渉計及びＸレーザ干渉計のそれぞれがＹ移動鏡及びＸ移動鏡のそれぞれにレーザ光を照射し、その反射光に基づいて基板ステージＰＳＴのＹ軸方向及びＸ軸方向における位置を検出する。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基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴを駆動し、感光基板Ｐの位置制御を行う。更に、露光装置ＥＸは、感光基板ＰのＺ軸方向における位置を検出するフォーカス検出系（不図示）を有している。フォーカス検出系の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系の検出結果に基づいて基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴの位置制御を行う。
【００２１】
次に、マスクＭと感光基板Ｐとのアライメントを行うアライメント装置ＡＬについて説明する。
図１に示すように、アライメント装置ＡＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭのマスクアライメントマークＭＡに対してミラー１０を介してアライメント用検出光（アライメント光）を照射する送光部１１と、マスクアライメントマークＭＡを介して送光部１１から射出されたアライメント光を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐの基板アライメントマークＰＡ近傍に導くアライメント光学系１２と、アライメント光の照射によりマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれで発生した反射光を受光し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡの像を撮像するＣＣＤからなる撮像装置１３と、撮像装置１３で撮像したアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データを画像処理する画像処理装置１４と、画像処理装置１４での画像処理に用いるアライメントパラメータ（パラメータ）を設定する設定装置（設定手段）１５と、アライメント処理に関するデータを記憶する記憶装置（記憶手段）１６と、設定装置１５で設定されたアライメントパラメータと画像処理装置１４で画像処理した結果とを表示する表示装置１７とを備えている。画像処理装置１４は設定装置１５で設定されたアライメントパラメータに基づいて画像処理する。ここで、アライメント装置ＡＬの動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。また、画像処理装置１４及び設定装置１５はＣＰＵ（中央演算処理装置）を備えた演算装置により構成され、記憶装置１６はＲＯＭやハードディスクなどにより構成され、全体としてアライメント装置用処理部ＳＹＳを構成している。表示装置１７は、例えば液晶表示ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどにより構成される。アライメント光学系１２は投影光学系ＰＬとは異なるものであって、投影光学系ＰＬの側方に複数配置されている。
【００２２】
アライメント装置ＡＬは、マスクＭに設けられたマスクアライメントマークＭＡと、感光基板Ｐに設けられた基板アライメントマークＰＡとを検出して、マスクＭと感光基板Ｐとを位置合わせするものである。図２（ａ）に示すように、マスクアライメントマークＭＡは十字状であり、マスクＭの４隅にそれぞれ設けられている。図２（ｂ）に示すように、基板アライメントマークＰＡはＬ字を４つ組み合わせた形状であって中央部に十字状の透過部を有しており、感光基板Ｐの周縁部の８箇所にそれぞれ設けられている。なお、マスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの位置及び数は図２に示したものに限らず、適宜変更可能である。
【００２３】
図１に戻って、アライメント装置ＡＬの送光部１１は露光用光源１とは別のアライメント用光源１１Ａを有している。アライメント用光源１１Ａとしては例えばハロゲンランブなどが用いられ、波長選択フィルタ１１Ｃにより露光光ＥＬとは異なる波長を有するアライメント光が送光部１１より射出される。送光部１１は複数のアライメント光学系１２に対応して複数設けられており、送光部１１それぞれの照射動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは送光部１１（光源１１Ａ）の発光のタイミングを制御する。更に、アライメント用光源１１ＡとマスクＭとの間の光路上にはアライメントマークに照射するアライメント光の光量（照度）を調整する光量調整フィルタ１１Ｂが設けられている。ここで、送光部１１は、光透過率の異なる複数の光量調整フィルタ１１Ｂ、及び透過した光の波長をそれぞれ異ならせる複数の波長選択フィルタ１１Ｃを有しており、これらフィルタ１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれはアライメント光の光路に対して不図示の駆動装置により進退自在に設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、複数のフィルタ１１Ｂ、１１Ｃのうちから特定のフィルタ１１Ｂ、１１Ｃを選択してアライメント光の光路上に配置することにより、アライメントマークに照射するアライメント光の光量（照度）及び波長（色）を設定する。
【００２４】
撮像装置１３はアライメント光学系１２を介した基板アライメントマークＰＡ及びマスクアライメントマークＭＡの画像を撮像するものであってＣＣＤにより構成されており、アライメント光学系１２に対応して複数設けられている。撮像装置１３のそれぞれは、基板アライメントマークＰＡ及びマスクアライメントマークＭＡのそれぞれを介した複数のアライメント光を受光し、基板アライメントマークＰＡ及びマスクアライメントマークＭＡの位置情報を２次元の画像信号として取り込む。
【００２５】
図３はアライメント光学系１２及び撮像装置１３を含むアライメント装置ＡＬを上方（Ｚ方向）から見た図である。図３に示すように、本実施形態において、アライメント装置ＡＬは２つ設けられており、アライメント装置ＡＬは不図示の駆動装置によりＹ軸方向に移動可能に設けられている。そして、アライメント装置ＡＬの移動及びマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭのＸ軸方向への移動により、アライメント装置ＡＬによるマーク検出位置に自由度を与えている。アライメントマークを撮像する際には、例えば図３（ａ）に示すような第１のアライメントマーク位置にアライメント装置ＡＬ及びステージを移動した後、第１のアライメントマークの位置情報を２次元の画像信号として取り込み、次いで、図３（ｂ）に示すような第２のアライメントマーク位置にアライメント装置ＡＬ及びステージを移動した後、第２のアライメントマークの位置情報を２次元の画像信号として取り込む。
【００２６】
図４（ａ）は、撮像装置１３が撮像したマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの画像信号を示す模式図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す一本の走査線（撮像エリア、ウインド）ＳＬに対応して撮像装置１３が出力する画像信号の波形（信号波形ＶＨｘ）を示す図である。図４（ａ）に示すように、撮像装置１３はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを同時に撮像し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡどうしの位置関係を観察可能である。図４（ｂ）に示すように、信号波形ＶＨｘには、マスクアライメントマークＭＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｍｘと、基板アライメントマークＰＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｐｘ１、Ｖｐｘ２とが時系列的に含まれている。この例では、走査線ＳＬの走査方向における像コントラスト変化の微分値が示されており、図４（ａ）に示すように画像信号の輝度が変化する位置ｘ１〜ｘ１０において、図４（ｂ）に示すように信号波形ＶＨｘの極性が変わる。撮像装置１３の撮像結果は画像処理装置１４に出力される。画像処理装置１４はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれの画像データを取り込み、これら画像データに基づいてマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの相対位置情報を求める。そして、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡの相対位置情報によりマスクＭと感光基板Ｐとの相対位置情報が求められる。
【００２７】
ここで、図２に示したように、基板アライメントマークＰＡは感光基板Ｐ上に設けられた代表的な数個のパターン（ショット領域）のそれぞれに付随して所定位置に形成されたものである。アライメント装置ＡＬは、これらの基板アライメントマークＰＡの位置情報を検出し、得られた位置情報に対して統計処理（ＥＧＡ処理）を行って感光基板Ｐ上に設定された全てのパターン（ショット領域）の位置を求める。そして、求めた位置情報と理想位置（理想格子）とに基づいてパターンのシフト、スケーリング、及びローテーションなどの像特性に関する補正量を求める。制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を行うに際し、アライメント装置ＡＬで求めた補正量に基づいて、投影光学系ＰＬの像特性補正や、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置補正を行い、マスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭに形成されているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに露光する。
【００２８】
設定装置（設定手段）１５は撮像装置１３で撮像したアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データを画像処理するアライメントパラメータを設定する。このアライメントパラメータは、アライメントマークの線幅の設計値Ｌ１に対する許容値Ｌ２（図４（ａ）参照）、アライメントマークの像コントラスト（信号波形ＶＨｘ）に関する閾値（コントラストスレッショルド）Ｔｈ（図４（ｂ）参照）などを含む。
マークを形成する材質やマークの形状、あるいはプロセス処理によってマークの撮像状態（撮像されたマークの線幅や間隔、あるいはマークの像コントラストなど）が変化すると、マークが撮像装置１３で撮像されたにもかかわらず、アライメント装置ＡＬは撮像装置１３で撮像したマークを異常マークと認識し、アライメントエラーを発生して画像処理不能状態（アライメント処理不能状態）となるが、撮像したマーク線幅が設定装置１５で設定した許容値Ｌ２内におさまっていればこのマークを正常マークであると判断することにより、アライメント装置ＡＬはこのマーク画像データを用いて画像処理（アライメント処理）を行うことができる。同様に、例えば感光基板ＰやマスクＭにゴミ等が付着して信号波形ＶＨｘにノイズが乗り、撮像したマークが異常マークとして認識されてしまう場合もあるが、この場合も、画像信号のうち設定装置１５で設定した閾値Ｔｈ以下の信号（ノイズ成分）をカットし、閾値Ｔｈ以上の信号波形成分をマーク画像データとして用いることで、アライメント装置ＡＬは画像処理（アライメント処理）を行うことができる。設定装置１５は、これら許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈを含むアライメントパラメータを設定し、設定したアライメントパラメータを画像処理装置１４に送る。画像処理装置１４は設定装置１５で設定したアライメントパラメータに基づいてアライメントマークＭＡ、ＰＡを画像処理する。
【００２９】
アライメント処理はマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する毎に行われるが、このときのアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データ及びこのとき設定したアライメントパラメータなどはその都度、記憶装置１６に記憶される。すなわち、画像処理する画像データ及びアライメントパラメータは感光基板Ｐ及びこの感光基板Ｐに積層されるパターン（レイヤ）毎に記憶装置１６に記憶される。
【００３０】
図５は、記憶装置１６に記憶されている、アライメントマークの画像データやアライメントパラメータなどアライメント処理に関する複数の記憶データの一例を示す模式図である。図５に示すように、記憶装置１６には、アライメント処理に関する複数のデータ（データ１、２、３、４、５、６…）が記憶されている。記憶装置１６に記憶されている記憶データは、撮像装置１３で撮像した画像データ、前記許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈを含むアライメントパラメータ、アライメント処理に用いたアライメント光の照度及び波長データ（すなわち使用したフィルタ１１Ｂ、１１Ｃに関するデータ）などアライメント処理条件に関するプロセス情報、フォトレジストの材質や色、あるいは感光基板Ｐに転写されたパターンに関する基板情報、アライメントマークを形成する材質やマーク形状に関するマーク情報、画像データを処理した際の処理アルゴリズム、及びその際に求めたアライメント結果（マーク位置や線幅など）に関する処理情報などの過去の情報を含む。そして、これらデータはレイヤ毎に、すなわちアライメント処理を行うその都度に記憶されている。
【００３１】
ここで、以下の説明において、レイヤ毎に記憶される上記プロセス情報、基板情報、マスク情報、及び処理情報などの各情報を総称して適宜「レイヤ情報」と称する。
したがって、記憶装置１６は設定装置１５で設定したアライメントパラメータと感光基板Ｐのレイヤ情報とを記憶している構成となっている。更に、これら記憶データは、製品単位（基板単位）、ロット単位で階層的に分類され、記憶されている。
【００３２】
また、記憶装置１６に記憶されている記憶データは、過去のアライメント処理においてアライメントエラーを発生したアライメントパラメータ、そのときのマーク画像データ及びレイヤ情報と、アライメントエラーが発生せずに正常にアライメント処理可能であることを確認されたアライメントパラメータ、そのときのマーク画像データ及びレイヤ情報を含んでいる。すなわち、記憶装置１６には、アライメント処理における画像処理が失敗（エラー）したときの各データ、及びアライメント処理における画像処理が成功したときの各データのそれぞれが記憶されている。
【００３３】
なお、記憶装置１６に対する画像データ、アライメントパラメータ、及びレイヤ情報の記憶動作をレイヤ毎に行わずに、例えば、露光する感光基板の所定枚数毎（例えば１０枚毎）、あるいは所定ロット数毎、あるいは所定時間毎（例えば１０時間毎）に行うようにしてもよい。また、記憶装置１６に対する記憶動作は、レイヤ毎（あるいは所定枚数毎、所定ロット毎など）に自動的に行うようにしてもよいし、オペレータが随時行うようにしてもよい。
【００３４】
次に、上述した構成を有するアライメント装置ＡＬを用いて、マスクＭと感光基板Ｐとをアライメントする方法について図６のフローチャート図を参照しながら説明する。
アライメント装置ＡＬによるアライメント処理を行うに際し、まず、制御装置ＣＯＮＴは、送光部１１からのアライメント光照射条件を設定する（ステップＳ１）。
制御装置ＣＯＮＴは記憶装置１６に記憶されている過去のアライメント処理に関するデータを参照し、現在のアライメント処理対象である感光基板Ｐに応じた最適なアライメント光照射条件を設定する。
ここで、送光部１１は複数の光量調整フィルタ１１Ｂ及び波長選択フィルタ１１Ｃを有しており、これらフィルタ１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれはアライメント光の光路に対して不図示の駆動装置により進退自在に設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置１６に記憶されている記憶データのうちレイヤ情報の中から、現在のアライメント処理対象である感光基板Ｐのレイヤに一致する、あるいは相関的に最も類似するレイヤに対応する過去のプロセス情報を参照し、現在のレイヤに最適な光量（照度）及び波長（色）を有するアライメント光を送光部１１より射出する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは複数の光量調整フィルタ１１Ｂ及び波長選択フィルタ１１Ｃの中から最適なフィルタを選択し、アライメント光の光路上に配置する。このとき、表示装置１７は、図７に示すように、参照した過去のプロセス情報（レイヤ情報）を表示するとともに、設定されたプロセス条件を表示する。
【００３５】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１で設定した照射条件に基づいて、アライメント装置ＡＬの送光部１１より所定の光量（照度）及び波長（色）を有するアライメント光を射出する。送光部１１から射出されたアライメント光はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを照射する（ステップＳ２）。
【００３６】
撮像装置１３は、アライメント光の照射によりマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡで発生した反射光を受光し、アライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを撮像する（ステップＳ３）。
撮像装置１３は撮像した画像データを画像処理装置１４に出力する。また、表示装置１７は撮像装置１３で撮像された画像データを表示する。
【００３７】
画像処理装置１４は、撮像装置１３で撮像したアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データの画像処理が可能かどうかを判別する（ステップＳ４）。
すなわち、例えば画像データのコントラストが低く、マークのエッジ部が判別できないような場合、画像処理できない。あるいは、アライメントマークの形状が異常である場合にも画像処理できない。更に、撮像装置１３の計測領域内にアライメントマークが存在しない場合にも画像処理できない。画像処理装置１４は、アライメントマークの画像データに基づいて画像処理可能かどうかを判別する。なお、画像処理できるかどうかの判別は、表示装置１７に表示された画像データに基づいてオペレータが判別してもよい。
【００３８】
ステップＳ４において、画像処理できないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、表示装置１７に画像処理不能である旨を表示させ、制御装置ＣＯＮＴに接続されている不図示の警報装置を作動する。このとき、表示装置１７には、画像処理できないと判断された画像データも表示されている。更に、表示装置１７は、このときの各条件、すなわち、アライメント光の照度及び波長などのアライメント処理条件（プロセス情報）、フォトレジストの材質や色などの基板条件（基板情報）、及びアライメントマークの材質や形状に関するマーク条件（マーク情報）なども同時に表示する。
【００３９】
画像データのコントラストが不十分のため画像処理できないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光の照射条件の再設定を行う（ステップＳ１１）。
例えば、送光部１１からの光量が不足していてアライメントマークの画像データのコントラスト（撮像装置１３の計測領域におけるマーク部分とマーク以外の部分との輝度差）が低下している場合には、制御装置ＣＯＮＴは、複数の光量調整フィルタ１１Ｂのうち、光透過率の高い光量調整フィルタ１１Ｂを選択し、この選択した光量調整フィルタ１１Ｂをアライメント光の光路上に配置する。一方、送光部１１からの光量が過剰で感光基板Ｐ（又はマスクＭ）からの反射光の光量が高く、撮像信号が飽和することにより画像データのコントラストが低下している場合には、制御装置ＣＯＮＴは、複数の光量調整フィルタ１１Ｂのうち、光透過率の低い光量調整フィルタ１１Ｂを選択し、この選択した光量調整フィルタ１１Ｂをアライメント光の光路上に配置する。
【００４０】
ここで、制御装置（設定手段）ＣＯＮＴは、光量調整フィルタ１１Ｂを選択するに際し、記憶装置１６に記憶されている過去のレイヤ情報（特にプロセス情報やマーク情報）を参照し、最適な光量調整フィルタ１１Ｂを選定する。制御装置ＣＯＮＴは、画像処理できない（光量が最適でない）というエラー情報に基づいて、アライメント光（光量）の過去の設定情報と現在の設定情報とを比較し、最適なアライメント光照射条件を設定する。表示装置１７はこれら過去及び現在の設定情報を表示する。
なお、送光部１１からのアライメント光の光量を変える際には、光量調整フィルタを用いずに、アライメント用光源１１Ａのパワーを変更するようにしてもよい。また、撮像装置のシャッタスピードを変えて感度を変えるようにしてもよい。なお、この場合にはマークからの反射光が強い際にスループットを落とさないので有効である。
【００４１】
また、カラーフィルタなどを製造する際には、フォトレジストに色素が含まれているカラーレジストが用いられるが、送光部１１により照射されるアライメント光の波長域によっては、このアライメント光はカラーレジストに吸収されてしまい、十分な光量を有するアライメントマークからの反射光が得られない場合がある。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、複数の波長選択フィルタ１１Ｃのうち、十分な光量を有する反射光が得られる波長選択フィルタ１１Ｃを選択し、この選択した波長選択フィルタ１１Ｃをアライメント光の光路上に配置する。例えば、赤いカラーレジストに対しては赤色を含むアライメント光に変換可能な波長選択フィルタが、青いカラーレジストに対しては青色を含むアライメント光に変換可能な波長選択フィルタが、緑のカラーレジストに対しては緑色を含むアライメント光に変換可能な波長選択フィルタが選択される。また、これに限らず、２色のカラーレジストに対して有効なフィルタと、もう１色のカラーレジストに対して有効なフィルタとを用意しておき、フィルタを波長に合わせて選択するようにしてもよい。
【００４２】
ここで、制御装置（設定手段）ＣＯＮＴは、波長選択フィルタ１１Ｃを選択するに際し、記憶装置１６に記憶されている過去のレイヤ情報（特にプロセス情報やマーク情報）を参照し、最適な波長選択フィルタ１１Ｃを選定する。制御装置ＣＯＮＴは、画像処理できない（波長が最適でない）というエラー情報に基づいて、アライメント光（波長）の過去の設定情報と現在の設定情報とを比較し、最適なアライメント光照明条件を設定する。表示装置１７はこれら過去及び現在の設定情報を表示する。
【００４３】
このように、制御装置（設定手段）ＣＯＮＴは、感光基板Ｐのアライメントマークの材質や形状などマークに関するマーク条件、あるいはフォトレジストの材質や色など基板に関する基板条件に応じて、アライメント光の光量や波長といった照明条件を変更可能である。そして、制御装置ＣＯＮＴは、照明条件の過去の設定情報とこのときのエラー情報（例えば、光量が低すぎてエラーとなった、波長が不適なためエラーとなったなどのエラーの原因を示す情報を含む）とに基づいて、照明条件を自動的に変更設定できる。
【００４４】
なお、ここではフィルタの選択を制御装置ＣＯＮＴが自動的に行うように説明したが、エラーが発生した際、現在のレイヤ条件（使用したフィルタやレジストの色など）と一致、あるいは類似する過去の複数のレイヤ条件を表示装置１７に表示し、オペレータが表示装置１７を参照してこれら複数のレイヤ条件の中から処理に用いるレイヤ条件を選択し、再設定するようにしてもよい。すなわち、表示装置１７は、図８に示すように、現在及び過去の複数の設定条件（パラメータ）を明確に表示する。表示装置１７が複数の設定条件を表示することにより、オペレータにレイヤ条件（パラメータ）の再設定を可能とする。
【００４５】
そして、ステップＳ１１においてアライメント光の照明条件を再設定後、ステップＳ２、Ｓ３の処理を行い、再設定された照明条件がステップＳ４において再びエラーとなった場合には、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光の照射条件の過去の設定情報とこのときのエラー情報とに基づいて再度照明条件を自動的に変更設定する。
【００４６】
なお、例えばアライメントマークの形状が異常であるという理由で画像処理できないと判断したら、制御装置ＣＯＮＴは、この感光基板Ｐ（又はマスクＭ）に形成されているアライメントマーク自体が異常であると判断し、感光基板Ｐ（又はマスクＭ）の交換を行う。
あるいは、撮像装置１３の計測領域内にアライメントマークが存在しない場合には、エラー表示がなされオペレータコールがなされる。エラー表示に対して例えば、オペレータが表示装置１７を見ながら操作部を操作し、基板ステージＰＳＴ（又はマスクステージＭＳＴ）あるいは撮像装置１３を手動で移動し、撮像装置１３の計測領域内にアライメントマークが配置されるように位置調整することができる。また、アライメントマークが撮像されているがぼけている場合にはオペレータが手動でフォーカスを合わせる。
【００４７】
一方、ステップＳ４において、画像処理可能であると判断した場合、設定装置１５は、撮像装置１３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するためのアライメントパラメータ（許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈ）を設定する（ステップＳ５）。
ここで、設定装置１５は、記憶装置１６に記憶されている記憶データの中から、ステップＳ３で撮像した現在のアライメント処理対象であるレイヤのアライメントマークに一致する、あるいは相関的に最も類似する過去のアライメントマークの画像処理に用いたアライメントパラメータを参照し、現在のアライメントパラメータを設定する。表示装置１７は、設定したアライメントパラメータを表示する。図９に、このときの表示装置１７による表示結果の一例を示す。図９には、設定したフィルタ情報に加えて、現在のアライメントマークの設計値及びそれに対して設定された許容値Ｌ２、閾値（コントラストスレッショルド）Ｔｈに関する情報が示されている。
なお、ここでは、撮像したアライメントマークに一致（あるいは類似）する過去のアライメントマーク（マーク情報）を求め、この過去のアライメントマークに対応するアライメントパラメータを、現在のアライメント処理で用いるアライメントパラメータとして設定しているが、現在行っているプロセス条件に一致（あるいは類似）する過去のプロセス条件（レイヤ情報）を求め、このプロセス条件に対応するアライメントパラメータを、現在のアライメント処理で用いるアライメントパラメータに設定してもよい。
【００４８】
画像処理装置１４は、記憶装置１６に記憶されている記憶データのうち画像データの中から、ステップＳ３で撮像した画像データに一致する、あるいは相関的に最も類似する過去の画像データ及びこれに対応するレイヤ情報を参照し、ステップＳ３で撮像した画像データを画像処理する際の処理アルゴリズムを設定する（ステップＳ６）。
【００４９】
画像処理装置１４は、ステップＳ５で設定したアライメントパラメータ、及びステップＳ６で設定した処理アルゴリズムに基づいて、画像データを画像処理する（ステップＳ７）。
【００５０】
画像処理装置１４は、画像処理結果を表示装置１７で表示する（ステップＳ８）。
このとき、表示装置１７は、ステップＳ２において設定装置１５で設定したアライメントパラメータと、画像処理装置１４での画像処理結果とを同時に表示する。
ここで、アライメントマークＭＡ、ＰＡのそれぞれは、図４を用いて説明したように、信号波形（画像の輝度）が変化する位置ｘ１〜ｘ１０を有している。輝度が変化する位置ｘ１〜ｘ１０において、図４（ｂ）に示すように信号波形ＶＨｘの極性が変わる。画像処理装置１４は、画像データを画像処理することにより、この極性が変化する位置ｘ１〜ｘ１０を求める。そして、表示装置１７は、図１０（ａ）に示すように、画像処理装置１４で求めた−極性の位置（高輝度から低輝度に変化する位置）を図中、黒塗り長方形で示すｄ１〜ｄ５、＋極性の位置（低輝度から高輝度に変化する位置）を図中、白抜きの長方形で示すｂ１〜ｂ５と表示する。更に、画像処理装置１４は、位置ｄ１〜ｄ５及びｂ１〜ｂ５に基づいて、アライメントマークＭＡ、ＰＡのエッジ部Ｅ１〜Ｅ６の位置を求め、このエッジ部Ｅ１〜Ｅ６の位置情報に基づいて、マーク線幅及び間隔を求める。表示装置１７は、図１０（ｂ）に示すように、このエッジ部Ｅ１〜Ｅ６の位置情報を表示する。このように、表示装置１７は、アライメントマークＭＡ、ＰＡの特徴を分析した分析結果である輝度の極性が変化する位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５、あるいはエッジ部Ｅ１〜Ｅ６に関する情報をアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像に合成して表示する。
【００５１】
画像処理装置１４は、アライメントパラメータを参照し、マーク線幅がステップＳ５で設定したアライメントパラメータ（許容値Ｌ２）以下であるか、ノイズ信号がステップＳ５で設定したアライメントパラメータ（コントラストスレッショルドＴｈ）以下であるかどうかを判断する。すなわち、画像処理装置１４は、マーク検出結果と予め設定したアライメントパラメータとを比較し、マーク検出結果がアライメントパラメータを越えたアライメントエラーであるかどうかを判別する（ステップＳ９）。
【００５２】
ステップＳ９において、アライメントエラーでなく、マーク検出が正常に行われていると判断したら、画像処理装置１４は、アライメントマークＭＡと基板アライメントマークＰＡとの位置ずれ量をＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに関して算出する。制御装置ＣＯＮＴは、画像処理装置１４で算出した位置ずれ量に基づいて、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置補正を行い、マスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせ（アライメント）を行う（ステップＳ１０）。マスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをした後、制御装置ＣＯＮＴはマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭに形成されているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに露光し、一連の処理を終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ９において、マークを画像処理した処理結果がアライメントエラーとなっ場合、表示装置１７は、ステップＳ５で設定したこのときのアライメントパラメータと、このときのエラー情報とを同時に表示する（ステップＳ１２）。
すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、アライメントエラーが発生した際の画像データ、レイヤ情報、及びアライメントパラメータ（許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈ）を表示装置１７に表示する。更に、表示装置１７は、アライメントエラーが発生した旨を表示するとともに、制御装置ＣＯＮＴに接続されている不図示の警報装置を作動する。
ここで、アライメントエラーが生じた際、このアライメントエラーはアライメントパラメータ（許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈ）が厳しすぎることが原因であってその後のアライメント処理を不能とするだけであって、画像処理装置１４は画像データを画像処理可能である。したがって、画像処理装置１４は位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５の位置情報を求めることができる。表示装置１７は、アライメントエラーが生じた際にも、アライメントマークの画像データと画像処理装置１６の分析結果である位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５とを合成して表示可能である。なお、表示装置１７は、アライメントエラーが生じた際には、位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５の情報を表示しない構成とされてもよい。また、アライメントパラメータに原因がある場合には、その設定されたパラメータの部分の色を変えたり、点滅させるようにすることにより、オペレータに修正を促すことが可能となる。
【００５４】
更に、表示装置１７は、アライメントエラーが発生した際に、現在のアライメントパラメータと、記憶装置１６に記憶されている過去のアライメントパラメータとを表示する（ステップＳ１３）。
この過去のアライメントパラメータ、すなわちアライメントパラメータの過去の設定情報は、記憶装置１６に記憶されている記憶データのうちのアライメントパラメータの中から、現在のアライメント処理対象であるアライメントマーク（レイヤ）に一致する、あるいは相関的に最も類似するアライメントマークに対応する過去のアライメントパラメータである。表示装置１７は、図１２に示すように、現在のアライメントパラメータと、過去の複数のアライメントパラメータとを明確に表示する。設定装置１５は、この過去のアライメントパラメータを参照用パラメータとして参照する。ここで、この過去のアライメントパラメータは、過去の画像処理においてエラーが発生したアライメントパラメータ、及び画像処理でエラーが発生しないことを確認されたパラメータを含む。このように、表示装置１７は、画像処理装置１４ので画像処理の結果に応じて、アライメントパラメータの過去の設定情報を表示する。
【００５５】
設定装置１５は、画像処理結果に応じてアライメントパラメータの再設定を行う（ステップＳ１４）。
ここで、設定装置１５は、アライメントエラーが発生するエラー情報に基づいて現在のアライメントパラメータ（現在の設定情報）と、過去のアライメントパラメータ（過去の設定情報）とを比較し、過去のアライメントパラメータに基づいてアライメントパラメータの再設定を行う。このとき、設定装置１５は、アライメントパラメータの過去の設定情報とこのときのエラー情報（例えば、許容値Ｌ２が厳しすぎてエラーとなった、閾値Ｔｈが厳しすぎてエラーとなったなどのエラーの原因を示す情報を含む）とに基づいて、アライメントパラメータを自動的に変更設定できる。
【００５６】
アライメントエラーの発生は、アライメントパラメータの設定値が厳しすぎることが一因であるため、アライメントパラメータの再設定を行う際、具体的には、許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈを大きく（緩く）設定する。こうすることにより、アライメントマークの画像データは、画像処理装置１４により正常に画像処理される。
【００５７】
また、図１１に別のフローチャート図を示す。図６に示したフローチャート図と異なる点は、マークを撮像し、画像処理後、エラーが発生した時点でアライメントパラメータやアライメント光照射条件を再設定するようにしている。図１１のステップＳ１５においては、アライメントエラーが発生した原因が、パラメータの設定だけによるものか、アライメント光照射条件によるものかを判別する（ステップＳ１５）。
そして、アライメント光照射条件の再設定が必要な場合には再設定を行い、アライメント光の光量、波長、又は照射及び撮像する位置などを変更してマークを撮像する。この結果、適正なアライメント処理を行うことができるようになる。
【００５８】
なお、ここではアライメントパラメータの選択を設定装置１５が自動的に行うように説明したが、エラーが発生した際、図１２に示すように、現在のレイヤ条件（マーク情報やアライメントパラメータ）と一致、あるいは類似する過去の複数のレイヤ条件を表示装置１７に表示し、オペレータが表示装置１７を参照してこれら複数のレイヤ条件の中から処理に用いるレイヤ条件を選択し、アライメントパラメータを再設定するようにしてもよい。このとき、表示装置１７は、現在及び過去の複数のアライメントパラメータを明確に表示する。表示装置１７が複数のアライメントパラメータを表示することにより、オペレータにアライメントパラメータの再設定を可能とする。
【００５９】
そして、アライメントパラメータの再設定がされたら、ステップＳ６に進む。そして、ステップＳ７及びＳ８の処理を行い、ステップＳ９において再度アライメントエラーが生じたかどうかを判断する。ここで、アライメントエラーが発生した場合には、設定装置１５は、記憶装置１６に記憶されているアライメントパラメータの過去の設定情報と、このときのエラー情報とに基づいて、アライメントパラメータを自動的に更新するようになっている。なお、アライメントパラメータの更新は、所定処理基板枚数毎、あるいは所定ロット数毎などで行うことができる。
【００６０】
以上説明したように、画像データを画像処理するためのアライメントパラメータと画像データの画像処理結果とを表示する表示装置１７を設けたので、アライメントエラーが発生した際にも、表示装置１７の表示情報を参照することで最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定できる。
【００６１】
また、表示装置１７は、アライメントマークの特徴を分析した分析結果を画像データに合成して表示するので、マークの線幅や像コントラスト情報などを円滑に把握することができる。また、設定装置１５で設定したアライメントパラメータと感光基板Ｐのレイヤ情報とを記憶する記憶装置１６を設けたので、記憶装置１６に記憶してあるこれらレイヤ情報を表示装置１７で表示することにより、そのレイヤ（感光基板Ｐ）に最適なパラメータを円滑に選択することができる。
【００６２】
表示装置１７は、アライメントエラーが生じた際に、設定装置１５で設定したアライメントパラメータとエラー情報とを同時に表示するので、この表示された情報に基づいて、オペレータあるいは制御装置ＣＯＮＴにより最適なアライメントパラメータの再設定を短時間のうちに円滑に行うことができる。更に、表示装置１７は、記憶装置１６に記憶されているアライメントパラメータの過去の設定情報を表示するので、この表示された過去の設定情報を参照用パラメータとし、参照用パラメータを参照することによりアライメントパラメータの再設定・更新を円滑に行うことができる。
【００６３】
画像処理する際、例えば感光基板ＰやマスクＭに付着しているゴミを検出してしまい、このゴミをアライメントマークとして誤認識した状態でアライメント処理及び露光処理が進行する場合が考えられる。この場合、パターンの位置ずれが生じるが、現像処理工程の後の検査工程においてパターン形状をパターン形状計測装置で計測するまでは、パターンの位置ずれが認識できないという不具合が発生する。しかしながら、撮像装置１３で撮像した画像データを表示装置１７で表示するようにしたので、画像処理段階でゴミの付着を認識することができ、その後の工程を円滑に行うことができる。
【００６４】
なお、記憶装置１６に記憶される感光基板Ｐに転写されたパターンに関する基板情報に、露光処理及び現像処理を施された後の感光基板Ｐのパターン精度（形状精度、線幅精度）に関する情報を含ませることもできる。パターン精度は、感光基板Ｐのパターン形状を計測可能なパターン形状計測装置により計測される。そして、表示装置１７は、アライメントエラー時において過去のアライメントパラメータやレイヤ情報とともにパターン精度計測データを表示可能である。アライメントパラメータを再設定する際、パターン精度計測データを参照することにより、より一層最適なアライメントパラメータを設定できる。
【００６５】
図１３（ａ）に示すように、アライメント装置ＡＬと、画像処理装置１４、設定装置１５、及び表示装置１７とをネットワーク（電気通信回線）ＮＷを介して接続するようにしてもよい。画像処理する際には、画像処理装置１４がアライメント装置ＡＬに付随する記憶装置１６に記憶されているアライメントパラメータや画像データ、あるいはレイヤ情報にアクセスし、画像処理する。また、画像処理装置１４で処理された結果や設定されたアライメントパラメータはネットワークＮＷを介してアライメント装置ＡＬにフィードバックされる。
更に、図１３（ｂ）に示すように、複数台のアライメント装置ＡＬ（露光装置ＥＸ）をネットワークＮＷで接続し、それぞれのアライメント装置ＡＬにおける画像データ、アライメントパラメータ、及びレイヤ情報を、１つの記憶装置１６を介して複数台のアライメント装置ＡＬで共有するようにしてもよい。
【００６６】
なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬとは別のアライメント光学系１２を設け、基板アライメントマークＰＡをアライメント光学系１２を介して撮像するように説明したが、基板アライメントマークＰＡを投影光学系ＰＬを介して撮像するようにしてもよい。
【００６７】
また、アライメント光学系２つ設けたものを示したが、３つ又は領域の４隅にそれぞれ位置するように４つ設けるようにしてもよい。また、アライメント光学系を移動しなくても、感光基板Ｐを相対的に移動してアライメントマークを検出するようにしてもよい。
【００６８】
なお、上記実施形態では、複数のアライメント光学系１２に対応して、アライメント用光源１１Ａをそれぞれ有する送光部１１も複数設けられている構成であるが、アライメント用光源を１つとし、光ファイバなどのライトガイドで１つのアライメント用光源から射出したアライメント光を分岐し、分岐した光を複数のアライメント光学系１２のそれぞれに入射する構成でもよい。
【００６９】
なお、上記実施形態では、主にマスクと感光基板（プレート）とをアライメントするものについて説明したが、これに限らず、マスクのみ、感光基板のみのアライメントの際にも適用できることはいうまでもない。
【００７０】
上記実施形態の露光装置ＥＸとして、マスクＭと感光性基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置の他に、マスクＭと感光性基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光性基板Ｐ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もできる。
【００７１】
露光装置ＥＸの用途としては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に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や、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。
【００７２】
本実施形態の露光装置ＥＸの光源１にはハロゲンランプのみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることもできる。
【００７３】
投影光学系ＰＬの倍率は、等倍系のみならず縮小系および拡大系のいずれでもよい。
【００７４】
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。
【００７５】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴ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。
【００７６】
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。
【００７７】
基板ステージＰＳＴ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。
【００７８】
マスクステージＭＳＴ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。
【００７９】
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。
【００８０】
半導体デバイスは、図１４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。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、画像データを画像処理するためのパラメータと画像データの画像処理結果とを表示する表示装置を設けたので、アライメントエラーが発生した際にも、表示装置の表示情報を参照することで最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定できる。したがって、円滑で効率良いアライメント処理を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント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】アライメントマークを有するマスク及び基板を説明するための図である。
【図３】アライメント装置を上方から見た図である。
【図４】撮像装置の出力結果の一例を示す図であって、（ａ）はアライメントマークの画像データを示す図、（ｂ）は信号波形を示す図である。
【図５】記憶装置に記憶されているデータの一例を示す模式図である。
【図６】本発明のアライメント装置によるアライメント方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図７】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図８】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図９】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図１０】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図１１】本発明のアライメント装置によるアライメント方法の他の実施形態を示すフローチャート図である。
【図１２】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図１３】本発明のアライメント装置の他の実施例を示す図である。
【図１４】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１５】従来のアライメント装置を備えた露光装置を示す図である。
【図１６】従来の撮像装置の出力結果を示す図である。
【符号の説明】
１１　　送光部
１２　　アライメント光学系
１３　　撮像装置
１４　　画像処理装置
１５　　設定装置（設定手段）
１６　　記憶装置（記憶手段）
１７　　表示装置
ＡＬ　　アライメント装置
ＣＯＮＴ　　制御装置（設定手段）
ＥＸ　　露光装置
Ｍ　　マスク（基板）
ＭＡ　　マスクアライメントマーク（マーク）
Ｐ　　感光基板（基板）
ＰＡ　　基板アライメントマーク（マーク）
【図１】
2004014758.tif 000003
【図２】
2004014758.tif 000004
【図３】
2004014758.tif 000005
【図４】
2004014758.tif 000006
【図５】
2004014758.tif 000007
【図６】
2004014758.tif 000008
【図７】
2004014758.tif 000009
【図８】
2004014758.tif 000010
【図９】
2004014758.tif 000011
【図１０】
2004014758.tif 000012
【図１１】
2004014758.tif 000013
【図１２】
2004014758.tif 000014
【図１３】
2004014758.tif 000015
【図１４】
2004014758.tif 000016
【図１５】
2004014758.tif 000017
【図１６】
2004014758.tif 000018