(57)【要約】【課題】円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを有する計測対象物の位置情報を計測する場合において、正確に円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを判別し、正確な位置情報を得る。【解決手段】複数箇所に設けられた撮像視野内にそれぞれ存在する、計測対象物の輪郭の一部を撮像する第１ステップと、計測対象物を微小回転させる第２ステップと、微小回転後、撮像視野内にそれぞれ存在する輪郭の一部を撮像する第３ステップと、第１ステップによる撮像結果及び第３ステップによる撮像結果に基づいて、各撮像視野内に含まれる輪郭の一部が円弧状輪郭か、若しくは非円弧状輪郭かを判定する第４ステップと、当該第４ステップにて円弧状輪郭を輪郭の一部として含むと判定された撮像視野内の画像に基づいて、前記計測対象物の円近似を行い、当該円近似された計測対象物の円中心及び半径を前記位置情報として算出する第５ステップとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを有する計測対象物の位置情報を計測する位置計測方法であって、
複数箇所に設けられた撮像視野内にそれぞれ存在する、前記計測対象物の輪郭の一部を撮像する第１ステップと、
前記計測対象物を微小回転させる第２ステップと、
前記微小回転後、前記撮像視野内にそれぞれ存在する前記輪郭の一部を撮像する第３ステップと、
前記第１ステップによる撮像結果及び前記第３ステップによる撮像結果に基づいて、各撮像視野内に含まれる輪郭の一部が円弧状輪郭か、若しくは非円弧状輪郭かを判定する第４ステップと、
当該第４ステップにて前記円弧状輪郭を輪郭の一部として含むと判定された撮像視野内の画像に基づいて、前記計測対象物の円近似を行い、当該円近似された計測対象物の円中心及び半径を前記位置情報として算出する第５ステップと、
を有することを特徴とする位置計測方法。
【請求項２】
前記第４ステップは、
各撮像視野毎に、前記第１ステップにて撮像された画像における輝度情報と、前記第３ステップにて撮像された画像における輝度情報との差分値を求めるステップと、
前記差分値が第１の閾値より小さい場合には、前記輪郭の一部として円弧状輪郭が撮像視野内に含まれると判定する一方、前記差分値が第１の閾値以上である場合には、前記輪郭の一部として非円弧状輪郭が撮像視野内に含まれると判定するステップと、
を有することを特徴とする請求項１記載の位置計測方法。
【請求項３】
前記第４ステップは、
各撮像視野毎に、前記第１ステップにて撮像された画像における輝度情報と、前記第３ステップにて撮像された画像における輝度情報との相関値を求めるステップと、
前記相関値が第２の閾値より小さい場合には、前記輪郭の一部として非円弧状輪郭が撮像視野内に含まれると判定する一方、前記相関値が第２の閾値以上である場合には、前記輪郭の一部として円弧状輪郭が撮像視野内に含まれると判定するステップと、
を有することを特徴とする請求項１記載の位置計測方法。
【請求項４】
前記第１ステップと第２ステップとの間に、
各撮像視野毎に、前記第１ステップによる撮像結果に基づいて、前記輪郭の一部に沿った複数の点からなる点群を生成するステップと、
前記点群を直線近似するステップと、
前記直線近似により得られる直線と各点との残差を算出するステップと、
前記残差に基づいて、前記非円弧状輪郭として直線状の輪郭が撮像視野内に含まれるか否かを判定するステップと、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置計測方法。
【請求項５】
前記第４ステップにおいて、全ての撮像視野内に非円弧状輪郭が含まれていないと判定された場合、いずれかの撮像視野内に前記非円弧状輪郭が含まれるように、前記計測対象物を回転させるステップを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置計測方法。
【請求項６】
非円弧状輪郭を含むと判定された撮像視野内の画像に基づいて、位置情報として前記計測対象物の中心軸周りの回転ずれ量を算出するステップを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の位置計測方法。
【請求項７】
円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを有する計測対象物の位置情報を計測する位置計測装置であって、
回転自在に設けられた計測対象物用ステージと、
当該計測対象物用ステージの回転を制御する回転制御装置と、
前記計測対象物用ステージ上に保持された計測対象物の輪郭の、互いに異なる一部をそれぞれ撮像する複数の撮像装置と、
前記計測対象物用ステージの微小回転前における各撮像装置の撮像結果と、前記計測対象物用ステージの微小回転後における各撮像装置の撮像結果とに基づいて、各撮像装置で撮像される輪郭の一部が円弧状輪郭か、若しくは非円弧状輪郭かを判定する判定装置と、
当該判定装置にて前記円弧状輪郭を輪郭の一部として含むと判定された撮像装置の画像に基づいて、前記計測対象物の円近似を行い、当該円近似された計測対象物の円中心及び半径を前記位置情報として算出する位置情報算出装置と、
を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項８】
前記判定装置は、各撮像装置毎に、前記計測対象物用ステージの微小回転前に撮像された画像における輝度情報と、前記計測対象物用ステージの微小回転後に撮像された画像における輝度情報との差分値を求め、前記差分値が第１の閾値より小さい場合には、前記輪郭の一部として円弧状輪郭がその撮像装置の撮像範囲内に含まれると判定する一方、前記差分値が第１の閾値以上である場合には、前記輪郭の一部として非円弧状輪郭がその撮像装置の撮像範囲内に含まれると判定することを特徴とする請求項７記載の位置計測装置。
【請求項９】
前記判定装置は、各撮像装置毎に、前記計測対象物用ステージの微小回転前に撮像された画像における輝度情報と、前記計測対象物用ステージの微小回転後に撮像された画像における輝度情報との相関値を求め、前記相関値が第２の閾値より小さい場合には、前記輪郭の一部として非円弧状輪郭がその撮像装置の撮像範囲内に含まれると判定する一方、前記相関値が第２の閾値以上である場合には、前記輪郭の一部として円弧状輪郭がその撮像装置の撮像範囲内に含まれると判定することを特徴とする請求項７記載の位置計測装置。
【請求項１０】
前記判定装置は、各撮像装置毎に、前記計測対象物用ステージの微小回転前における撮像結果に基づいて、前記輪郭の一部に沿った複数の点からなる点群を生成し、前記点群の直線近似により得られる直線と各点との残差に基づいて、前記非円弧状輪郭として直線状の輪郭が各撮像範囲内に含まれるか否かを判定することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１１】
前記回転制御装置は、前記判定装置において全ての撮像装置の撮像範囲内に非円弧状輪郭が含まれていないと判定された場合、いずれかの撮像装置の撮像範囲内に前記非円弧状輪郭が含まれるように、前記計測対象物用ステージを回転させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１２】
前記位置情報算出装置は、非円弧状輪郭を含むと判定された撮像装置の画像に基づき、位置情報として前記計測対象物の中心軸周りの回転ずれ量を算出することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の位置計測装置。
【請求項１３】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記マスク及び基板の少なくとも一方の位置情報を計測する請求項１２記載の位置計測装置を備えることを特徴とする露光装置。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを有する計測対象物の位置情報を計測する位置計測方法及び位置計測装置に関し、特に、上記計測対象物として半導体ウェハ等の基板の位置情報の計測を行う位置計測装置を備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程においては、マスクやレチクル（以下、これらを総称する場合は「マスク」という）に形成されたパターンを、投影光学系を介してフォレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウェハ（以下ウェハと略す）やガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられている。このような露光装置に用いられる露光方式の１つとして、ステップ・アンド・リピート方式が知られている。このステップ・アンド・リピート方式では、レチクル上に形成されたパターンを、ウェハ上に設定された所定のショット領域に露光した後、ウェハステージを一定距離だけステップ移動させて、ウェハ上の別のショット領域を露光し、かかる動作をウェハ上に設定された全てのショット領域に対して繰り返し行うことにより、ウェハ全体に対してレチクルに形成されたパターンの像を転写する。なお、このステップ・アンド・リピート方式を採用する露光装置はステッパと呼ばれ、半導体素子等の製造工程において広く使用されている。
【０００３】
このような露光装置では、レチクルとウェハとの位置合わせを高精度に行なうため、エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）と呼ばれるアライメント手法が用いられている。このＥＧＡとは、ウェハ上に設けられた代表的な数個（３〜９個）のショット領域のそれぞれに付随して形成されたファインアライメントマークを撮像し、当該撮像結果に基づいて統計演算を行ってウェハ上に設定された全てのショット領域の配列座標を高精度に求め、これら各ショット領域の配列座標に基づいて、レチクルとウェハとの位置合わせを行なうものである。以下、上記のようなＥＧＡを用いたアライメントをファインアライメントと称する。
【０００４】
上記ファインアライメントでは、ウェハ上に形成されたファインアライメントマークを高倍率で撮像する必要があり、必然的に撮像視野（撮像範囲）が狭くなる。よって、ウェハが露光装置のウェハステージに対して大きくずれた状態で載置されてしまった場合、ファインアライメントマークが撮像視野内に入らない可能性がある。このような場合、ウェハステージを回転または移動させ、撮像視野内に入るようにファインアライメントマークのサーチを行う必要があり、非常に多くの時間を浪費するという問題がある。
【０００５】
そこで、ウェハがウェハステージ上に載置された場合に、ファインアライメントマークが確実に撮像視野内に入るように、ファインアライメントに先立って、ウェハを位置合わせするためのプリアライメントが行なわれる。このようなプリアライメントは、さらに第１プリアライメントと第２プリアライメントとに分けられる。第１プリアライメントでは、ウェハの搬送経路中に設けられた回転テーブルにウェハを載置して回転させ、ラインセンサによって、ウェハの偏心量及びウェハに形成されているノッチまたはオリエンテーションフラット（以下オリフラと略す）を検出し、ノッチまたはオリフラが所定の方向に位置するようにウェハを回転制御する。このような第１プリアライメントによって、ノッチまたはオリフラの位置合わせが行なわれたウェハは、搬送アームによって、上記回転テーブルから第２プリアライメント用のステージ上に搬送される。この際、上記第１プリアライメントによって得られたウェハの偏心量に基づいて、第２プリアライメント用のステージの中心位置とウェハ中心位置とが一致するようにステージの位置制御が行なわれる。
【０００６】
第２プリアライメントでは、まず、上記ステージ上に載置されたウェハの輪郭（エッジ）に対し、例えばノッチまたはオリフラ（非円弧状輪郭）を含む輪郭を一箇所、円弧状のエッジ（円弧状輪郭）を含む輪郭を複数箇所撮像する。つまり、第１プリアライメントでは、予め規定された撮像視野内にノッチまたはオリフラが含まれるように、ウェハの位置合わせが行なわれるため、どの撮像視野内にノッチまたはオリフラ、若しくは円弧状エッジが含まれるかは既知である。そして、このようなウェハエッジの撮像結果に基づいて所定の画像処理を行うことにより、ウェハの位置情報（ウェハの中心位置や半径、中心軸周りの回転ずれ量）を計測する。そして、このようにして得られた位置情報に基づいて、ウェハの位置合わせが行なわれた後、ウェハは搬送アームによって露光装置のウェハステージに搬送される。なお、上述したように搬送経路中において、必ずしも第２プリアライメントを行なう必要はなく、第１プリアライメント終了後、ウェハを露光装置のウェハステージに直接搬送し、当該ウェハステージ上で第２プリアライメントを行なう場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年においては、高スループット化、つまり単位時間内における基板の処理枚数を向上させる必要性が極めて高い。このような高スループット化を実現する方法の１つとして、上記プリアライメントの内、第１プリアライメントを省略し、第２プリアライメントのみを行なう方法が考えられている。しかしながら、この方法によると、第１プリアライメントによるノッチまたはオリフラの位置合わせが行なわれないため、どの撮像視野内にノッチまたはオリフラが含まれるかが不定である。よって、各撮像視野内のエッジ画像毎に、ウェハエッジの幾何学的近似を行い、撮像視野内に含まれるウェハエッジが、円弧状エッジか、または非円弧状エッジ（ノッチまたはオリフラ）かを判定する必要がある。
【０００８】
しかしながら、上記のように、幾何学的近似によって各撮像視野内に含まれるウェハエッジの形状を判定する場合、ウェハによってはノッチまたはオリフラの形状が異なることもあり得るため、正確な判定を行なうことが困難であった。また、ノッチまたはオリフラと円弧状エッジとの境界付近はエッジ形状が曖昧であるため、このような境界付近が撮像視野内に含まれている場合、幾何学的近似によってウェハエッジの形状を判定することは困難であった。その結果、実際には撮像視野内にノッチまたはオリフラが含まれているにも関わらず、円弧状エッジが含まれていると判定してしまい、正確なウェハの位置情報を得られないという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを有する計測対象物の位置情報を計測する場合において、正確に円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを判別し、正確な位置情報を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明に係る位置計測方法は、円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを有する計測対象物（Ｗ）の位置情報を計測する位置計測方法であって、複数箇所に設けられた撮像視野（２a〜４a）内にそれぞれ存在する、前記計測対象物の輪郭の一部を撮像する第１ステップ（ステップＳ１）と、前記計測対象物を微小回転させる第２ステップ（ステップＳ２）と、前記微小回転後、前記撮像視野内にそれぞれ存在する前記輪郭の一部を撮像する第３ステップ（ステップＳ３）と、前記第１ステップによる撮像結果及び前記第３ステップによる撮像結果に基づいて、各撮像視野内に含まれる輪郭の一部が円弧状輪郭か、若しくは非円弧状輪郭かを判定する第４ステップ（ステップＳ５）と、当該第４ステップにて前記円弧状輪郭を輪郭の一部として含むと判定された撮像視野内の画像に基づいて、前記計測対象物の円近似を行い、当該円近似された計測対象物の円中心及び半径を前記位置情報として算出する第５ステップ（ステップＳ６）とを有することを特徴とする。
この発明によれば、複数箇所に設けられた撮像視野内にそれぞれ存在する、前記計測対象物の輪郭の一部を撮像した後、前記計測対象物を微小回転させ、当該微小回転後、前記撮像視野内にそれぞれ存在する前記輪郭の一部を撮像し、微小回転前後における撮像結果に基づいて、各撮像視野内に含まれる輪郭の一部が円弧状輪郭か、若しくは非円弧状輪郭かを判定するため、正確に円弧状輪郭か、または非円弧状輪郭かを判別することが可能である。その結果、誤判別を防止し、正確な計測対象物の位置情報を得ることが可能である。
【００１１】
また、本発明に係る位置計測装置（ＬＭ）は、円弧状輪郭と非円弧状輪郭とを有する計測対象物の位置情報を計測する位置計測装置であって、回転自在に設けられた計測対象物用ステージ（１）と、当該計測対象物用ステージの回転を制御する回転制御装置（５a）と、前記計測対象物用ステージ上に保持された計測対象物の輪郭の、互いに異なる一部をそれぞれ撮像する複数の撮像装置（２、３、４）と、前記計測対象物用ステージの微小回転前における各撮像装置の撮像結果と、前記計測対象物用ステージの微小回転後における各撮像装置の撮像結果とに基づいて、各撮像装置で撮像される輪郭の一部が円弧状輪郭か、若しくは非円弧状輪郭かを判定する判定装置（５d）と、当該判定装置にて前記円弧状輪郭を輪郭の一部として含むと判定された撮像装置の画像に基づいて、前記計測対象物の円近似を行い、当該円近似された計測対象物の円中心及び半径を前記位置情報として算出する位置情報算出装置（５e）とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、各撮像装置で撮像される輪郭の一部が円弧状輪郭か、若しくは非円弧状輪郭かを正確に判定することができるため、正確に計測対象物の位置情報を得ることが可能な位置計測装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係る露光装置（ＳＴ）は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記マスク及び基板の少なくとも一方の位置情報を計測する上記位置計測装置を備えることを特徴とする。
この発明によれば、上記のような特徴を有する位置計測装置を備えるため、正確に基板またはマスクの位置情報を得ることが可能な露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における位置計測装置を備えた露光装置の構成概略図である。また、本実施形態における露光装置として、ステップ・アンド・リピート方式により、レチクル（マスク）に形成された半導体素子のパターンをウェハ（基板）に転写するステッパを例示して説明する。さらに、計測対象物としてのウェハは、その外見的特徴として、円弧状輪郭及び非円弧状輪郭（ノッチまたはオリフラ）を有しているものとし、本第１実施形態では非円弧状輪郭としてノッチを有するウェハを例示して説明する。
【００１４】
なお、以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハステージに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハステージに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１５】
図１に示すように、本第１実施形態における露光装置ＳＴは、位置計測装置ＬＭ、ウェハ搬送装置ＡＲＭ、照明光学系６、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウェハステージＷＳＴ、ステージ制御系１３、ファインアライメント用撮像装置１４、ファインアライメント制御系１５及び主制御系１６から構成されている。
【００１６】
位置計測装置ＬＭは、回転テーブル（計測対象物用ステージ）１、第１の撮像装置２、第２の撮像装置３、第３の撮像装置４及びプリアライメント制御系５から構成されており、上記回転テーブル１上に載置されたウェハＷの位置情報（ウェハＷの中心位置や半径、中心軸周りの回転ずれ量）を計測すると共に、当該位置情報に基づいて、ウェハＷの位置合わせ、つまりプリアライメントを行なうものである。
【００１７】
回転テーブル１は、図示しないステッピングモータ等の駆動機構により回転可能なテーブルであり、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送されるウェハＷを、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する一方、プリアライメント制御系５の制御の下、ウェハＷを所定の方向に回転させる。第１の撮像装置２、第２の撮像装置３及び第３の撮像装置４は、例えばＣＣＤカメラであり、上記回転テーブル１の上方の所定位置に各々配置され、それぞれウェハＷの輪郭（エッジ）の一部を含む撮像領域を撮像し、各撮像領域の画像データをプリアライメント制御系５に出力する。図２は、各撮像装置２〜４の撮像領域（撮像視野、撮像範囲）を示す平面図である。図２に示すように、第１の撮像装置２の撮像領域を２ａ、第２の撮像装置３の撮像領域を３ａ、第３の撮像装置４の撮像領域を４ａとする。
【００１８】
なお、本実施形態において、ウェハＷの中心と回転テーブル１の回転中心とのずれ量は、上流側の搬送装置の機械的精度に依存するものとし、ウェハＷが回転テーブル１上に載置された際、各撮像領域（撮像視野）２ａ〜４ａにはウェハＷのエッジの一部が含まれることのみ保証され、ノッチＮまたは円弧状エッジがどの撮像領域に含まれるかは不定とする。また、本実施形態では、図２に示すように、ノッチＮがＹ軸の正方向に対し平行となる位置をウェハＷの基準位置とする。上述したようにノッチＮまたは円弧状エッジがどの撮像領域に含まれるかは不定であるので、ウェハＷの位置情報を計測した後、当該ウェハＷを上記基準方位置に位置合わせ（プリアライメント）する必要がある。従って、ノッチＮが基準位置に存在しているかを確認する必要があるので、少なくとも撮像領域の１つは、ノッチＮの基準位置付近の領域に設定することが望ましい。本実施形態では、第１の撮像領域２ａがそのように設定されている。なお、第２の撮像領域３ａ及び第３の撮像領域４ａの配置は、図２に示す配置に限定されない。
【００１９】
プリアライメント制御系５は、図３に示すように、プリアライメント制御装置５ａ、記憶装置５ｂ、２値化処理装置５ｃ、エッジ判別装置５ｄ及び位置情報算出装置５ｅから構成されている。プリアライメント制御装置５ａは、主制御系１６の制御の下、位置計測装置ＬＭの全体動作を制御するものである。具体的には、このプリアライメント制御装置５ａは、回転テーブル１の回転制御を行う一方、当該回転テーブル１の微小回転前における、各撮像装置２〜４から入力された各撮像領域２ａ〜４ａの画像データを記憶装置５ｂに記憶し、また、回転テーブル１の微小回転後における各撮像領域２ａ〜４ａの画像データを記憶装置５ｂに記憶する。記憶装置５ｂは、プリアライメント制御装置５ａの要求に応じて、回転テーブル１の微小回転前及び微小回転後における各撮像領域２ａ〜４ａの画像データを記憶する一方、２値化処理装置５ｃの要求に応じて、上記回転テーブル１の微小回転前及び微小回転後における各撮像領域２ａ〜４ａの画像データを２値化処理装置５ｃに出力する。また、この記憶装置５ｂは、位置情報算出装置５ｅの要求に応じて、回転テーブル１の微小回転後における各撮像領域２ａ〜４ａの画像データを位置情報算出装置５ｅに出力する。
【００２０】
２値化処理装置５ｃは、プリアライメント制御装置５ａの制御の下、記憶装置５ｂから回転テーブル１の微小回転前及び微小回転後における各撮像領域２ａ〜４ａの画像データを取得して、各画像データの２値化処理を行い、当該２値化処理後の各画像データ（２値化画像データ）をエッジ判別装置５ｄに出力する。エッジ判別装置５ｄは、上記２値化画像データに基づいて、各撮像領域２ａ〜４ａに含まれるウェハエッジが円弧状エッジか、またはノッチ（非円弧状エッジ）かを判定し、当該判定結果を示すエッジ判別信号をプリアライメント制御装置５ａ及び位置情報算出装置５ｅに出力する。
【００２１】
位置情報算出装置５ｅは、上記エッジ判別信号に基づき、微小回転後における円弧状エッジを含む撮像領域の画像データを記憶装置５ｂから取得し、当該円弧状エッジを含む撮像領域の画像データに基づいて、ウェハＷの中心位置及び半径を算出し、また、微小回転後におけるノッチＮを含む撮像領域の画像データを記憶装置５ｂから取得し、当該ノッチＮを含む撮像領域の画像データに基づいて、ウェハＷの回転ずれ量を算出する。また、この位置情報算出装置５ｅは、上記ウェハＷの中心位置及び半径、回転ずれ量を位置情報としてプリアライメント制御装置５ａに出力する。
【００２２】
また、プリアライメント制御装置５ａは、上記ウェハＷの位置情報に基づいて、回転テーブル１を回転制御してウェハＷのプリアライメントを行なう一方、当該ウェハＷの位置情報を主制御系１６に出力する。
なお、以上のように構成される位置計測装置ＬＭの動作についての詳細は後述する。
【００２３】
以下、図１に戻って説明する。
ウェハ搬送装置ＡＲＭは、例えば真空吸着機構を有するロボットアーム等であり、主制御系１６の制御の下、ウェハＷを真空吸着機構により把持し、回転テーブル１からウェハステージＷＳＴに搬送する。この時、ウェハＷは基準位置に位置合わせされた状態を保持したまま搬送される。
【００２４】
上記照明光学系６は、光源ユニット、シャッタ、オプティカルインテグレータ（例えばフライアイレンズ）、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等（いずれも不図示）から構成されており、主制御系１６の制御の下、照明光ＩＬをレチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲに向けて出射する。ここで、上記光源ユニットとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光源、又はＦ２レーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）、Ａｒ２レーザ光源（発振波長１２６ｎｍ）、銅蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は超高圧水銀ランプ（ｇ線、ｉ線等）等を用いることができる。なお、本実施形態では、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズを備える場合を例に挙げて説明するが、これに限らずロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、又は回折光学素子等を用いることができる。
【００２５】
このようにして構成された照明光学系６について具体的に説明すると、光源ユニットから出射された照明光ＩＬは、シャッタが開いているとオプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズに入射する。フライアイレンズに照明光ＩＬが入射すると、その出射側焦点面に多数の光源像からなる面光源、すなわち２次光源が形成される。フライアイレンズから出射された照明光ＩＬは、ビームスプリッタ及び集光レンズ系を介してレチクルブラインドに至る。レチクルブラインドを通過した照明光ＩＬは、結像レンズ系を介してレチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上に出射される。
【００２６】
レチクルステージＲＳＴは、レチクル架台７及びレチクルテーブル８から構成されている。レチクル架台７は、上記レチクルテーブル８の支持台である。レチクルテーブル８は、レチクル架台７上に設置され、図示しないステッピングモータ等の駆動機構により、ＸＹ平面内での移動及び回転が可能である。また、このレチクルテーブル８は、レチクル搬送装置（図示せず）から搬送されるレチクルＲを、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する一方、ステージ制御系１３の制御の下、レチクルＲを所定の位置に位置合わせする。
【００２７】
投影光学系ＰＬは、所定の縮小倍率（例えば１／５、１／４、又は１／６）を有する屈折光学系からなり、レチクルステージＲＳＴの下方において、その出射光軸が照明光ＩＬの出射光軸ＩＸと一致するように配置されている。このため、レチクルＲを通過した照明光ＩＬは、投影光学系ＰＬを介してウェハステージＷＳＴ上のウェハＷ表面に入射することになる。つまり、マスクとしてのレチクルＲに形成されているパターンが投影光学系ＰＬを介して例えば１／４又は１／５に縮小されて、フォトレジストが塗布されたウェハＷ表面の各ショット領域に投影露光される。
【００２８】
ウェハステージＷＳＴは、ウェハ架台９、ＸＹステージ１０、基板テーブル１１及びウェハホルダ１２から構成されている。ウェハ架台９は、上記ＸＹステージ１０、基板テーブル１１、ウェハホルダ１２の支持台である。ＸＹステージ１０は、上記ウェハ架台９上に設置されており、例えば２次元リニアアクチュエータ等の駆動機構（図示せず）により、ＸＹ平面内での移動が可能である。基板テーブル１１は、上記ＸＹステージ１０上において、異なる３点の支持点で不図示の３本の軸によって支持されており、これら３本の軸の昇降駆動機構により、Ｚ方向に移動可能であると共に、ＸＹ平面に対しての傾斜が可能である。ウェハホルダ１２は、上記基板テーブル１１上に設置され、ウェハ搬送装置ＡＲＭから搬送されるウェハＷを、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する。また、このウェハホルダ１２は、図示しないステッピングモータ等の駆動機構により、Ｚ軸周りの回転が可能である。これらＸＹステージ１０、基板テーブル１１及びウェハホルダ１２は、ステージ制御系１３の制御の下、ウェハＷのＸＹＺ座標、Ｚ軸周りの回転量、ＸＹ平面に対しての傾斜角を規定するものである。
【００２９】
なお、この基板テーブル１１及びウェハホルダ１２のほぼ中心位置には、ウェハ搬送装置ＡＲＭとの間でウェハＷの授受を行なうためのセンターテーブル（図示せず）が設けられている。このセンターテーブルは、ウェハＷを保持するための真空吸着機構と、Ｚ軸方向への移動機構、Ｚ軸周りの回転機構を有しており、ステージ制御系１３の制御の下、Ｚ方向に上昇し、ウェハ搬送装置ＡＲＭから搬送されるウェハＷを保持する一方、下降してウェハホルダ１２上にウェハＷを載置する。
【００３０】
ステージ制御系１３は、主制御系１６の制御の下、レチクルステージＲＳＴ（詳細にはレチクルテーブル８）及びウェハステージＷＳＴ（詳細にはＸＹステージ１０、基板テーブル１１、ウェハホルダ１２及びセンターテーブル）を制御する。ファインアライメント用撮像装置１４は、例えばオフアクシス方式のアライメントセンサであり、投影光学系ＰＬの側面に配置され、ウエハＷ上に設けられた代表的な数個（３〜９個）のショット領域のそれぞれに付随して形成されたファインアライメントマークを撮像し、当該撮像結果である画像データをファインアライメント制御系１５に出力する。ファインアライメント制御系１５は、主制御系１６の制御の下、上記ファインアライメントマークの画像データに基づいて、ＥＧＡ処理を行い、各ショット領域の配列座標を算出し、当該各ショット領域の配列座標を示すショット領域配列情報を主制御系１６に出力する。
【００３１】
主制御系１６は、所定の制御プログラムに基づいて露光装置ＳＴの全体動作を制御するものであり、具体的には、ショット領域配列情報に基づいて、ステージ制御系１３を制御する（つまりレチクルステージＲＳＴとウェハステージＷＳＴとを同期制御する）ことにより、レチクルＲとウェハＷとの位置合わせ（ファインアライメント）を行なう。また、この主制御系１６は、ウェハＷがウェハステージＷＳＴ（具体的にはセンターテーブル）に搬送される際に、位置計測装置ＬＭから取得したウェハＷの位置情報に基づいて、センターテーブルの中心位置とウェハＷの中心位置とが一致するように、ステージ制御系１３を介してＸＹステージ１０の位置を制御する。
【００３２】
次に、上記のように構成された第１実施形態における露光装置ＳＴ、特に当該露光装置ＳＴに備えられた位置計測装置ＬＭの動作について詳細に説明する。
【００３３】
図４は、位置計測装置ＬＭによるウェハＷの位置計測時における動作フローチャートである。なお、予め位置計測装置ＬＭの回転テーブル１上には、上流側の搬送装置からウェハＷが搬送されているものとする。また、上述したように、ウェハＷが回転テーブル１上に載置された際、各撮像領域２ａ〜４ａにはウェハＷのエッジの一部が含まれることのみ保証され、ノッチＮまたは円弧状エッジがどの撮像領域に含まれるかは不定である。以下では、図５に示すように、ウェハＷは、ノッチＮが基準位置に対し若干ずれた位置で第１の撮像領域２ａに含まれるような状態で載置された場合を想定して説明する。なお、第２の撮像領域３ａ及び第３の撮像領域４ａには円弧状エッジが含まれている。
【００３４】
まず、位置計測装置ＬＭの各撮像装置２〜４は、それぞれに対応する撮像領域２ａ〜４ａを撮像し、当該撮像結果である画像データをプリアライメント制御装置５ａに出力する（ステップＳ１）。この画像データは、回転テーブル１の微小回転前における各撮像領域２ａ〜４ａの画像データ（回転前画像データ）である。プリアライメント制御装置５ａは、上記各撮像領域２ａ〜４ａの回転前画像データを記憶装置５ｂに記憶する。
【００３５】
続いて、プリアライメント制御装置５ａは、回転テーブル１を微小回転させるように制御する、すなわちウェハＷを微小回転させる（ステップＳ２）。このような微小回転後のノッチをノッチＮ’とする。なお、ウェハＷの回転方向は時計回りでも反時計回りでも良いが、本実施形態では図５に示すように時計回りに回転させるものとする。また、微小回転量をθとすると、当該微小回転量θは、撮像領域のサイズの半分程度であることが望ましい。具体的には、第１の撮像領域２ａの長辺の長さをＬ、ウェハＷの半径をｒとすると、微小回転量θは下記関係式（１）で表される。
【００３６】
【数１】
2007281126.tif 000003
【００３７】
ここで、ウェハＷの回転量を微小とする理由は、ウェハＷが回転テーブル１に搬送された際に、ウェハＷの中心位置と回転テーブル１の回転中心とがずれてしまった場合、つまり偏心が生じてしまった場合であっても、以下に述べる微小回転後の画像に生じ得る、偏心に起因するウェハエッジ変化を最小限に抑えるためである。
【００３８】
そして、各撮像装置２〜４は、回転テーブル１を微小回転後における各撮像領域２ａ〜４ａを撮像し、当該撮像結果である画像データ（回転後画像データ）をプリアライメント制御装置５ａに出力する（ステップＳ３）。プリアライメント制御装置５ａは、上記各撮像領域２ａ〜４ａの回転後画像データを記憶装置５ｂに記憶する。
【００３９】
次に、プリアライメント制御装置５ａは、２値化処理装置５ｃに対して、上記回転前画像データ及び回転後画像データの２値化処理を行うよう指示する。２値化処理装置５ｃは、記憶装置５ｂから各撮像領域２ａ〜４ａの回転前画像データ及び回転後画像データを取得し、これら画像データに２値化処理を施す（ステップＳ４）。周知のように、２値化処理とは、画像データに含まれる各ピクセル毎の輝度情報と閾値とを比較し、当該閾値より小さい輝度を有するピクセルは全て黒輝度に変換する一方、閾値以上の輝度を有するピクセルは全て白輝度に変換するものである。本実施形態では、例えばウェハエッジの輝度は黒、その他の背景の輝度は白となるように２値化処理を施す。図６（ａ）は、２値化処理後における第１の撮像領域２ａの回転前画像データ及び回転後画像データである。図６（ｂ）は、２値化処理後における第２の撮像領域３ａの回転前画像データ及び回転後画像データである。図６（ｃ）は、２値化処理後における第３の撮像領域４ａの回転前画像データ及び回転後画像データである。なお、これらの図において網掛け部分が黒輝度を示している。
【００４０】
ここで、各撮像領域毎に、回転前画像データと回転後画像データとの差分をとると、図７のようになる。図７（ａ）は、第１の撮像領域２ａにおける差分画像データである。図７（ｂ）は、第２の撮像領域３ａにおける差分画像データである。図７（ｃ）は、第３の撮像領域４ａにおける差分画像データである。これらの図からわかるように、円弧状エッジが含まれる第２の撮像領域３ａ及び第３の撮像領域４ａの差分画像データはほぼ全黒となる。つまり、円弧状エッジの場合、ウェハＷが微小回転してもエッジ形状に変化がないため、回転前画像データ及び回転後画像データはほぼ一致することになり、両者の差分をとると各ピクセルの輝度は零、すなわち全黒となる。一方、図７（ａ）に示すように、ノッチＮ（Ｎ’）が含まれる場合、ノッチＮとノッチＮ’に相当するピクセル領域は白となるが、他のピクセル領域は黒となる。つまり、ウェハエッジがノッチＮである場合、回転前画像データと回転後画像データとは異なるため、両者の差分をとると、ノッチＮとノッチＮ’に相当するピクセル領域のみ白となる。
【００４１】
このように、ウェハエッジがノッチＮの場合、回転前画像データと回転後画像データとの総差分値（各ピクセル毎に算出した輝度の差分値の総和）はある値を有し、ウェハエッジが円弧状エッジの場合、上記総差分値はほぼ零となる。従って、各撮像領域毎に、回転前画像データと回転後画像データとの総差分値を算出し、所定の閾値（第１の閾値）と比較することで、各撮像領域２ａ〜４ａに含まれるウェハエッジが円弧状エッジか、またはノッチＮかを判別することができる。
【００４２】
また、図６（ｄ）は、例えばノッチＮと円弧状エッジとの境界付近が撮像領域に含まれている場合の回転前画像データ及び回転後画像データであり、図７（ｄ）は、図６（ｄ）の差分画像データである。これらの図からわかるように、ノッチＮと円弧状エッジとの境界付近が撮像領域に含まれている場合でも、回転前画像データと回転後画像データとの総差分値はある値を有している。つまり、従来の方法では判別が困難であったノッチＮと円弧状エッジとの境界付近が撮像領域に含まれている場合であっても、上述した方法により、正確にウェハエッジの判別を行なうことができる。
【００４３】
上記のような原理に基づき、エッジ判別装置５ｄは、２値化処理装置５ｃから各撮像領域２ａ〜４ａの２値化処理後の回転前画像データ及び回転後画像データ（２値化画像データ）を取得すると、各撮像領域毎に回転前後の２値化画像データに基づいて総差分値を算出し、当該総差分値と第１の閾値とを比較し、総差分値が第１の閾値より小さい場合は、円弧状エッジが撮像領域に含まれていると判定し、一方、総差分値が第１の閾値以上の大きさの場合は、ノッチＮが撮像領域に含まれていると判定する（ステップＳ５）。本実施形態では、エッジ判別装置５ｄは、第１の撮像領域２ａにノッチＮが含まれ、第２の撮像領域３ａ及び第３の撮像領域４ａに円弧状エッジが含まれていると判定する。そして、エッジ判別装置５ｄは、これらウェハエッジの判定結果を示すエッジ判別信号をプリアライメント制御装置５ａ及び位置情報算出装置５ｅに出力する。
【００４４】
位置情報算出装置５ｅは、上記エッジ判別信号に基づいて、円弧状エッジを含む撮像領域の回転後画像データを記憶装置５ｂから取得し、当該円弧状エッジを含む回転後画像データに基づいて、ウェハＷの中心位置及び半径を算出し、また、記憶装置５ｂからノッチＮ（Ｎ’）を含む撮像領域の回転後画像データを取得し、当該ノッチＮ’を含む回転後画像データに基づいてウェハＷの回転ずれ量を算出する（ステップＳ６）。本実施形態では、第２の撮像領域３ａ及び第３の撮像領域４ａの回転後画像データに基づいて、ウェハＷの中心位置及び半径を算出することになる。以下、ウェハＷの中心位置及び半径の算出方法の具体例について説明する。
【００４５】
まず、位置情報算出装置５ｅは、第２の撮像領域３ａ及び第３の撮像領域４ａの回転後画像データを基に画像処理を行い、円弧状エッジに沿った複数の点からなる点群を生成し、当該点群に最小二乗法を適用することにより円弧状エッジの円近似を行なう。詳細には、上記点群に、座標（Ｘi、Ｙi）；（i=1,2…,n）を有するｎ個の点が存在する場合、求めるウェハＷの中心位置の座標を（a,b）、半径をrとすると、円の方程式は下記（２）式で表される。（２）式を展開すると下記（３）式のようになり、さらに（３）式を変形すると下記（４）式で表される。
【００４６】
【数２】
2007281126.tif 000004
【００４７】
上記（４）式を用いて、n個の各点の座標を連立させると下記（５）式で表され、（５）式を（６）式のように置いた場合、求める解（行列Ｘ）は最小二乗法により下記（７）式で表される。従って、行列Ｘの成分aとbが、求める円の中心位置の座標である。また、半径rは下記（８）式により求めることができる。
【００４８】
【数３】
2007281126.tif 000005
【００４９】
位置情報算出装置５ｅは、上記のような幾何学的円近似によって円の中心位置及び半径を算出する。なお、円近似を行なう際に用いる画像データは、微小回転前の画像データでも良い。また、図５に示すように、位置情報算出装置５ｅは、第１の撮像領域２ａにおける回転後画像データを基に画像処理を行うことにより、ウェハＷの回転ずれ量φを算出する。このように、回転ずれ量φとは、基準位置に対するノッチＮ’のずれ量を示すものである。位置情報算出装置５ｅは、上記のように算出したウェハＷの中心位置、半径、回転ずれ量をウェハＷの位置情報としてプリアライメント制御装置５ａに出力する。なお、この回転ずれ量φは、微小回転前の画像データから算出することも可能であるが、この場合、回転テーブル１の微小回転量θを上記のように算出した回転ずれ量φに加える必要がある。
【００５０】
また、例えば、図８に示すように、ノッチＮが第３の撮像領域４ａに含まれていた場合、上記ステップＳ６では、円弧状エッジが含まれる第１の撮像領域２ａ及び第２の撮像領域３ａの画像データに基づいてウェハＷの中心位置及び半径を算出する。なお、第３の撮像領域４ａの画像データに基づいてウェハＷの回転ずれ量φを算出することもできる。この場合において、例えば、図９に示すように、ノッチＮがどの撮像領域にも含まれない場合やノッチＮの一部のみ含まれる場合も考えられる。この場合、ステップＳ５において、全ての撮像領域に円弧状エッジが含まれていると判定されるので、ステップＳ６では、全ての撮像領域の回転後画像データに基づいてウェハＷの中心位置及び半径を算出する一方、回転ずれ量は算出しない。このように、ノッチＮがどの撮像領域にも含まれていないと判定された場合、プリアライメント制御装置５ａは、ステップＳ２の処理に移行し、回転テーブル１を微小回転させる。すなわち、ノッチＮがどの撮像領域にも含まれていないと判定された場合、円弧状エッジを含む画像データからウェハＷの中心位置及び半径を算出することができても、ウェハＷの回転ずれ量φは算出できないため、ノッチＮがいずれかの撮像領域に含まれるまで、ステップＳ２〜ステップＳ５の処理を繰り返す。
【００５１】
そして、プリアライメント制御装置５ａは、上記のような処理によりウェハＷの位置情報を取得すると、当該位置情報に基づいてウェハＷのプリアライメントを行なう（ステップＳ７）。具体的には、ウェハＷの回転ずれ量φだけ回転テーブル１を回転させ、ノッチＮを基準位置に位置合わせする。プリアライメント制御装置５ａは、上記プリアライメント終了後、ウェハＷの位置情報を主制御系１６に出力する（ステップＳ８）。
【００５２】
一方、主制御系１６は、ウェハ搬送装置ＡＲＭを制御し、プリアライメント終了後のウェハＷを回転テーブル１からウェハステージＷＳＴ（具体的にはセンターテーブル）に搬送させる。この時、主制御系１６は、プリアライメント制御装置５ａから取得したウェハＷの位置情報（特に中心位置及び半径）に基づいて、センターテーブルの中心位置とウェハＷの中心位置とが一致するように、ＸＹステージ１０の位置を制御する。センターテーブルは所定の高さまで上昇してウェハ搬送装置ＡＲＭからウェハＷを受け取った後、下降し、ウェハＷをウェハホルダ１２上に載置する。
【００５３】
主制御系１６は、照明光学系６、ステージ制御系１３及びファインアライメント制御系１５を制御して、ウェハＷの露光処理を行なう。この露光処理については、従来と同様であるので詳細な説明は省略するが、まず、ファインアライメント用撮像装置１４によって、ウエハＷ上に設けられた代表的な数個（３〜９個）のショット領域のそれぞれに付随して形成されたファインアライメントマークを撮像する。そして、ファインアライメント制御系１５は、上記ファインアライメントマークの画像データに基づいて、ＥＧＡ処理を行い、各ショット領域の配列座標を算出し、当該各ショット領域の配列座標を示すショット領域配列情報を主制御系１６に出力する。そして、主制御系１６は、ショット領域配列情報に基づいて、ウェハＷに設定された各ショット領域の位置合わせを行い、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンをウェハＷ上に順次転写する。また、上記位置計測装置ＬＭによって得られたウェハＷの位置情報（特に中心位置及び半径）は、各ショット領域の位置合わせを行なう際のオフセット量として使用される。
【００５４】
以上のように本第１実施形態によれば、ウェハＷのプリアライメント時において、従来のような第１プリアライメントを省略した場合、つまりノッチＮまたは円弧状エッジがどの撮像領域に含まれるか不定である場合であっても、各撮像領域に含まれるウェハエッジがノッチＮであるか、円弧状エッジであるかを正確に判定することが可能である。その結果、円弧状エッジの画像データのみを正確に抽出し、当該円弧状の画像データに基づいてウェハＷの中心位置及び半径を算出するため、正確な位置情報を得ることが可能である。
【００５５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、ウェハＷが非円弧状エッジとしてノッチＮではなく、直線状エッジであるオリフラを有する場合の実施例である。従って、位置計測装置ＬＭや露光装置ＳＴの装置構成は第１実施形態と同様であるので、以下では、第１実施形態と同様の説明は省略し、第２実施形態における特徴的な部分についてのみ説明する。
【００５６】
図１０は、本第２実施形態におけるウェハＷの平面図である。この図のように、第１の撮像領域２ａ及び第２の撮像領域３ａに円弧状エッジが含まれ、第３の撮像領域４ａにオリフラＦが含まれている場合を想定する。なお、微小回転後のオリフラＦをＦ’とする。また、オリフラＦがＹ軸に対して平行になった場合をウェハＷの基準位置とする。図１１（ａ）は、２値化処理後における第３の撮像領域４ａの回転前画像データ及び回転後画像データである。図１１（ｂ）は、第３の撮像領域４ａにおける差分画像データである。なお、円弧状エッジが含まれる撮像領域については第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５７】
図１１（ｂ）からわかるように、ウェハエッジがオリフラＦの場合であっても、回転前画像データと回転後画像データとの総差分値はある値を有することになる。従って、各撮像領域毎に、回転前画像データと回転後画像データとの総差分値を算出し、所定の閾値と比較することで、各撮像領域２ａ〜４ａに含まれるウェハエッジが円弧状エッジか、またはオリフラＦかを判別することができる。また、従来の方法では判別が困難であったオリフラＦと円弧状エッジとの境界付近が撮像領域に含まれている場合であっても、正確にウェハエッジの判別を行なうことができる。
【００５８】
従って、第２実施形態における位置計測装置ＬＭの動作は、第１実施形態における動作と比較して、ウェハＷの回転ずれ量φを算出する方法が異なり、他のウェハエッジの判別方法やウェハＷの中心位置及び半径の算出方法等は同じである。以下、第２実施形態におけるウェハＷの回転ずれ量φを算出する方法について具体的に説明する。
【００５９】
オリフラＦを有するウェハＷの回転ずれ量φとは、図１０に示すように、オリフラＦのＹ軸に対する傾きである。そこで、まずオリフラＦが含まれる回転後画像データを基に画像処理を行い、オリフラＦに沿った複数の点からなる点群を生成し、当該点群に最小二乗法を適用することによりオリフラＦの直線近似を行なう。そして、上記のような幾何学的近似から得られた直線に基づき、オリフラＦのＹ軸に対する傾き、つまりウェハＷの回転ずれ量φを求めることができる。一方、第２実施形態におけるウェハＷのプリアライメントは、上記のようにして得たウェハＷの回転ずれ量φだけ回転テーブル１を回転させ、オリフラＦがＹ軸に対して平行になるようにウェハＷを位置合わせすることになる。
【００６０】
以上のように、本第２実施形態によれば、ウェハＷのプリアライメント時において、従来のような第１プリアライメントを省略した場合、つまりオリフラＦまたは円弧状エッジがどの撮像領域に含まれるか不定である場合であっても、各撮像領域に含まれるウェハエッジがオリフラＦであるか、円弧状エッジであるかを正確に判定することが可能である。その結果、円弧状エッジの画像データのみを正確に抽出し、当該円弧状の画像データに基づいてウェハＷの中心位置及び半径を算出するため、正確な位置情報を得ることが可能である。
【００６１】
なお、上記第２実施形態において、回転テーブル１を微小回転させる前に、各撮像領域２ａ〜４ａの回転前画像データ毎に、ウェハエッジに沿った複数の点からなる点群を生成し、当該点群に最小二乗法を適用することによりウェハエッジの直線近似を行ない、当該直線近似により得られる直線と各点との残差を算出し、当該残差に基づいて撮像領域に含まれるウェハエッジが円弧状エッジであるか、オリフラＦであるか判定しても良い。円弧状エッジの場合、上記残差のバラツキは大きくなり、一方、オリフラＦの場合、残差のバラツキは小さくなる。そこで、例えば、残差の最大値と所定の閾値とを比較することで、撮像領域に含まれるウェハエッジの判別を行なうことができる。また、残差の最大値に基づいてウェハエッジの判別を行なうことに限らず、例えば複数の残差データの平均値に基づいてウェハエッジの判別を行なっても良い。しかしながら、この方法は、非円弧状エッジが直線形状である場合にのみ適用できるものであり、オリフラＦと円弧状エッジとの境界付近が撮像領域に含まれている場合や、第１実施形態のように非円弧状エッジがノッチＮである場合は適用できない。
【００６２】
また、上記第１及び第２実施形態では、非円弧状エッジとしてノッチＮまたはオリフラＦを有するウェハＷを例示して説明したが、これに限定されず、ノッチまたはオリフラ以外の形状の非円弧状エッジであっても本発明は適用可能である。また、例えば、円弧状エッジに異物等が付着した場合など、結果的にエッジの形状として非円弧状エッジとみなせる場合においても、本発明によれば、そのような異物が付着した円弧状エッジの画像データを除外してウェハＷの中心位置及び半径を求めることができ、位置情報の精度を向上することができる。
【００６３】
また、上記第１及び第２実施形態では、微小回転前後の画像データの総差分値に基づいてウェハエッジの判別を行なったが、これに限定されず、微小回転前後の画像データの一致度を示す相関値を求め、当該相関値と所定の閾値（第２の閾値）とを比較し、相関値が第２の閾値より小さい場合は、非円弧状エッジが撮像領域に含まれていると判定し、また、相関値が第２の閾値以上の場合は、円弧状エッジが撮像領域に含まれていると判定することで、ウェハエッジの判別を行なっても良い。
【００６４】
また、計測対象物はウェハＷに限らず、円弧状エッジと非円弧状エッジを有するものであれば他のものでも良い。例えば、露光装置においては、円弧状エッジと非円弧状エッジを有するマスクやレチクルを採用した場合、本発明により当該マスクやレチクルの位置情報を計測することも可能である。
【００６５】
また、上記第１及び第２実施形態では、ウェハエッジを３つの撮像装置２〜４によって撮像したが、これに限定されず、さらに複数の撮像装置を設けても良い。円弧状エッジの画像データが多い程、ウェハＷの中心位置及び半径の算出精度が高くなるので、装置コストの許容範囲内において、可能な限り多くの撮像装置を設けることが望ましい。
【００６６】
また、上記第１及び第２実施形態では、回転テーブル１上でウェハＷの位置情報の計測及びプリアライメントを行なったが、これに限定されず、ウェハエッジを撮像する撮像装置を投影光学系ＰＬの側面に配置し、ウェハステージＷＳＴ上でウェハＷの位置情報の計測及びプリアライメントを行なって良い。
【００６７】
また、上記第１及び第２実施形態における位置計測装置ＬＭは、露光装置のみならず、ウェハに形成されたパターンの重ね合わせ精度を検査する検査装置、ウェハに形成されたパターンの線幅を検査する検査装置、ウェハに形成されたパターンのマクロ的な欠陥を検査する検査装置、その他の検査装置において、検査対象のウェハを所定の精度で位置合わせするために用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態における位置計測装置ＬＭを備える露光装置ＳＴの構成概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態における各撮像領域を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるプリアライメント制御系５の構成ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態における位置計測装置ＬＭの動作フローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態における位置計測装置ＬＭの動作を示す第１の説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態における位置計測装置ＬＭの動作を示す第２の説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態における位置計測装置ＬＭの動作を示す第３の説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態における位置計測装置ＬＭの動作を示す第４の説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態における位置計測装置ＬＭの動作を示す第５の説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における位置計測装置ＬＭの動作を示す第１の説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態における位置計測装置ＬＭの動作を示す第２の説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
ＬＭ…位置計測装置、ＳＴ…露光装置、ＡＲＭ…ウェハ搬送装置、６…照明光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、ＷＳＴ…ウェハステージ、１３…ステージ制御系、１４…ファインアライメント用撮像装置、１５…ファインアライメント制御系、１６…主制御系、１…回転テーブル（計測対象物用ステージ）、２…第１の撮像装置、３…第２の撮像装置、４…第３の撮像装置、５…プリアライメント制御系、５a…プリアライメント制御装置（回転制御装置）、５b…記憶装置、５c…２値化処理装置、５d…エッジ判別装置（判定装置）、５e…位置情報算出装置（位置情報算出装置）
【図１】
2007281126.tif 000006
【図２】
2007281126.tif 000007
【図３】
2007281126.tif 000008
【図４】
2007281126.tif 000009
【図５】
2007281126.tif 000010
【図６】
2007281126.tif 000011
【図７】
2007281126.tif 000012
【図８】
2007281126.tif 000013
【図９】
2007281126.tif 000014
【図１０】
2007281126.tif 000015
【図１１】
2007281126.tif 000016