(57)【要約】      （修正有）【課題】  アライメントセンサの劣化状態を適切に検出・監視する。【解決手段】  装置が始めて運転を開始する基準時点において所定の基準マークを撮像素子で検出して基準信号を取得し（Ｓ１１）、基準時点よりも後の装置運用中の適宜な監視時点において該基準マークを撮像素子で検出して比較信号を取得し（Ｓ１４）、基準信号と比較信号とを比較して、その比較結果からアライメントセンサの状態を判断する（Ｓ１６）。【選択図】  図１０
2007194487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象のマークを検出光で照明して該マークを検出する検出装置の状態を監視する状態監視方法であって、
所定の第１時点において所定の基準マークを前記検出装置で検出して、当該第１時点における第１信号を取得する第１ステップと、
前記第１時点よりも後の第２時点において前記基準マークを前記検出装置で検出して、当該第２時点における第２信号を取得する第２ステップと、
前記第１信号と前記第２信号とを比較して、その比較結果から前記検出装置の状態の変化を、その状態の変化の原因も含めて判断する第３ステップと、
前記第３ステップによる判断結果に基づいて、前記原因を鑑みた警告を発する第４ステップと、
を含むことを特徴とする検出装置の状態監視方法。
【請求項２】
前記第３ステップでは、
前記第１信号に対して前記第２信号が全体的に変化している場合には、前記検出装置の前記検出光を射出する光源の劣化と判断し、
前記第１信号に対して前記第２信号が局所的に変化している場合には、前記検出装置の前記光学系の外部に露出した光学部材表面への物質の付着であると判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置の状態監視方法。
【請求項３】
前記第１時点は、前記検出装置が設置されて該検出装置が最初に使用される時点又は前記検出装置のメンテナンスが行われた後で該検出装置が最初に使用される時点であり、
前記第２時点は、前記検出装置の通常運用中の任意の監視時点であることを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置の状態監視方法。
【請求項４】
前記第４ステップでは、前記原因と共に前記状態の変化を示す警告表示を行うことを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の検出装置の状態監視方法。
【請求項５】
前記基準マークは、前記検出装置の光学系の外部に設けられたマークであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の検出装置の状態監視方法。
【請求項６】
前記基準マークは、前記検出装置の光学系の内部に設けられたマークであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の検出装置の状態監視方法。
【請求項７】
可動ステージ上に載置される物体上に形成されたマークを検出光で照明して該マークを検出する検出装置を備え、該検出装置による検出結果に基づいて前記可動ステージを位置決めしつつ、パターンが形成されたマスクを介して前記物体を露光する露光装置であって、
所定の基準マークが形成された基準部材と、
所定の基準時点において前記基準マークを前記検出装置で検出して得られた信号が基準信号として記憶された記憶装置と、
前記基準時点よりも後の任意の検出時点において前記基準マークを前記検出装置で検出して得られる検出信号を、前記記憶装置に記憶された基準信号と比較して、その比較結果から前記検出装置の状態の変化を、その状態の変化の原因も含めて判断する制御装置と、
前記制御装置での判断結果に基づいて、前記原因を鑑みた表示を行う表示装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記基準信号に対して前記検出信号が全体的に変化している場合には、前記検出装置の前記検出光を射出する光源の劣化と判断し、
前記基準信号に対して前記検出信号が局所的に変化している場合には、前記検出装置の前記光学系の外部に露出した光学部材表面への物質の付着であると判断する
ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記基準時点は、前記検出装置が設置されて該検出装置が最初に使用される時点又は前記検出装置のメンテナンスが行われた後で該検出装置が最初に使用される時点であることを特徴とする請求項７又は８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記表示装置では、前記原因と共に前記状態の変化を示す警告表示を行うことを特徴とする請求項７〜９のうちの何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記基準部材は、前記可動ステージ上に設けられたことを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記基準部材は、前記検出装置の光学系の内部に設けられたことを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記マスクに形成されたパターンを前記可動ステージ上の物体としての基板に対して投影する投影光学系と、
前記投影光学系と前記可動ステージ上の基板との間に液体を供給する液体供給装置と、
を更に備えることを特徴とする請求項５〜１２のうちの何れか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク又はレチクルに形成されたパターンをウエハ又はガラスプレート等の物体上に露光転写する露光装置、及び該露光装置等に用いられる検出装置の状態監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置を用いて半導体素子や液晶表示等のデバイスを製造する際には、パターンが形成されたマスク（レチクル）と、ウエハやガラスプレート等の基板（物体）上に既に形成されているパターンとを高精度に位置合わせした状態で、マスクのパターンを基板上に転写する必要がある。マスク及び基板の正確な位置合わせを行うためには、これらの位置情報を高精度に計測した上で精密にマスク及び基板を位置決めしなければならない。このため、露光装置は位置合わせ用のマークの位置を検出する検出装置を備えている。検出装置は、アライメントセンサ及びその検出信号を信号処理して、マークの位置を求める信号処理系とを備えて構成される。アライメントセンサとしては、ハロゲンランプ等の波長帯域幅の広い光源を用いてマークを照明しマークの像をＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の撮像装置で撮像して得られる画像情報（画素情報）を画像処理して位置計測を行うＦＩＡ(Field Image Alignment)方式のものが多用されている。
【０００３】
ところで、近時においては、露光波長を実質的に短くし、かつ空気中に比べて焦点深度を大きく（広く）するため、液浸法を利用した液浸型露光装置が、注目されるようになってきた。液浸型は、投影光学系の下面とウエハ表面との間を水又は有機溶媒等の液体で局所的に満たした状態で露光する装置である（例えば、特許文献１参照）。このような液浸型露光装置において用いられる検出装置には、アライメントセンサの先端に配置される光学部材としての対物レンズ（以下、先玉レンズということがある）の表面に液体が付着してしまうことがあり、これが乾燥すると、その残渣（以下、ウォータマークということがある）の像をも検出してしまい、マークの検出精度を低下させる場合がある。また、これは液浸型の露光装置には限られないが、アライメントセンサの光源の劣化や光学系内の光学部材の曇りなども発生する場合があり、これによってもアライメントマークの検出精度が低下する場合がある。従って、このような検出装置の装置状態の劣化の有無を監視して、劣化が認められる場合には、メンテナンスの実施等、これに適切に対処する必要がある。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、検出装置の装置状態を適切に検出・監視できるようにし、マークの検出精度を向上することを目的とする。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、計測対象のマークを検出光で照明して該マークを検出する検出装置の状態を監視する状態監視方法であって、所定の第１時点において所定の基準マークを前記検出装置で検出して、当該第１時点における第１信号を取得する第１ステップと、前記第１時点よりも後の第２時点において前記基準マークを前記検出装置で検出して、当該第２時点における第２信号を取得する第２ステップと、前記第１信号と前記第２信号とを比較して、その比較結果から前記検出装置の状態の変化を、その状態の変化の原因も含めて判断する第３ステップと、前記第３ステップによる判断結果に基づいて、前記原因を鑑みた警告を発する第４ステップと、を含む検出装置の状態監視方法が提供される。本発明では、第１時点と第１時点よりも後の第２時点とで、基準マークをそれぞれ検出して、これらを比較することにより検出装置の状態を判断するようにしたので、第１時点と第２時点との間に、例えば、先玉レンズへのウォータマークの付着の有無、検出光を射出する光源の劣化、あるいは検出装置の光学系の全体的若しくは部分的な曇りの有無等の検出装置の劣化の状態を検出することができるようになる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、検出装置の装置状態を適切に検出・監視できるようになり、マークの検出精度を向上することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本発明が適用可能な露光装置の全体構成について、図１を参照して概説する。この露光装置は、いわゆる液浸型の露光装置であるとともに、投影光学系ＰＬに対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上のショット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。照明光学系ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）等の光源から射出されるレーザ光の断面形状をスキャン方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に伸びるスリット状に整形するとともに、その照度分布を均一化して照明光ＥＬとして射出する。なお、本実施形態では、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源を備える場合を例に挙げて説明するが、これ以外にｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、その他の光源を用いることができる。
【０００８】
レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上に吸着保持されており、レチクルステージＲＳＴ上の一端にはレチクル用干渉計システムＩＦＲからの測長用のレーザビームが照射される移動鏡ＭＲｒが固定されている。レチクルＲの位置決めは、レチクルステージＲＳＴを光軸ＡＸと垂直なＸＹ平面内で並進移動させるとともに、ＸＹ平面内で微小回転させるレチクル駆動装置（不図示）によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に転写する際には、レチクルステージＲＳＴを一定速度で所定のスキャン方向（Ｘ軸方向）に走査する。レチクルステージＲＳＴの上方には、レチクルＲの周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出するアライメント系ＯＢ１，ＯＢ２がスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。アライメント系ＯＢ１，ＯＢ２の検出結果は、レチクルＲを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定の精度で位置決めするためなどに使用される。干渉計システムＩＦＲは、移動鏡ＭＲｒにレーザビームを投射し、その反射ビームを受光してレチクルＲの位置変化を計測する。
【０００９】
投影光学系ＰＬはレンズ等の複数の光学素子を有し、その光学素子のうちのいくつかは、位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置）及び姿勢（光軸ＡＸに対する角度）が調整可能に構成されており、これらの光学素子の位置又は姿勢を調整することで投影光学系ＰＬの倍率、収差等の光学特性が調整可能となっている。ウエハＷを載置してＸＹ平面に沿って２次元移動するウエハステージＷＳＴ上には、ウエハテーブルＷＴＢが設けられ、ウエハテーブルＷＴＢには、ウエハＷを真空吸着するウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハテーブルＷＴＢは、不図示のオートフォーカス機構（ＡＦ機構）の計測値に基づいて、ウエハホルダＷＨをＺ方向（光軸ＡＸ方向）に微小移動させるとともに微小傾斜させる。ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での移動座標位置とヨーイングによる微小回転量とは、ウエハ用干渉計システムＩＦＷによって計測される。この干渉計システムＩＦＷは、レーザ光源（不図示）からの測長用のレーザビームをウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢに固定された移動鏡ＭＲｗに照射し、その反射光と所定の参照光とを干渉させてウエハステージＷＳＴの座標位置と微小回転量（ヨーイング量）とを計測する。ウエハテーブルＷＴＢ上には、その外形が矩形状に形成され、そのほぼ中央部には、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径の開口（円形開口）ＰＴａが形成された撥水プレートＰＴが適宜に交換可能に設けられている。撥水プレートＰＴの表面には、フッ素系の材料等を用いた撥水処理（撥水コート）が施されている。
【００１０】
投影光学系ＰＬの側方には、ウエハＷに形成されたウエハマーク（アライメントマーク）の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサＡＬＧが設けられている。アライメントセンサＡＬＧとしては、この実施形態では、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標（センサ内に設けれらた指標板上の指標マーク）の像とを２次元ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等からなる撮像素子（カメラ）で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。アライメントセンサＡＬＧによる計測結果は、露光装置を全体的に制御する制御装置ＣＮＴに供給されるようになっている。
【００１１】
また、ウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢ上には、ＡＦ機構が備えるＡＦセンサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる基準板ＦＭＢが取り付けられている。基準板ＦＭＢの表面には、レチクルＲのマークとともにアライメント系ＯＢ１，ＯＢ２で検出可能な基準マーク（フィジューシャルマーク）やその他のマークが形成されている。ＡＦセンサは投影光学系ＰＬの像面に対するウエハＷの表面のずれ量を計測するセンサである。ベースライン量とは、ウエハＷ上に投影されるレチクルのパターン像の基準位置（例えば、パターン像の中心）とアライメントセンサＡＬＧの視野中心との距離を示す量である。なお、基準板ＦＭＢ上に形成された基準マークは、後述するように、アライメントセンサＡＬＧの状態を監視するためにも用いられる。
【００１２】
この露光装置は、液浸型であるため、投影光学系ＰＬの像面側（ウエハＷ側）の先端部近傍には、液浸機構を構成する液体供給ノズル２１と、これと対向するように液体回収ノズル２２とが設けられている。液体供給ノズル２１は、不図示の液体供給装置に供給管を介して接続されており、液体回収ノズル２２には、不図示の液体回収装置に接続された回収管が接続されている。液体としては、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が透過する超純水が用いられる。ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光（露光光）ＥＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。制御装置ＣＮＴが、液体供給装置及び液体回収装置を適宜に制御して、液体供給ノズル２１から液体（純水）を供給するとともに、液体回収ノズル２２から液体を回収することにより、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に、一定量の液体Ｌｑが保持される。なお、この液体Ｌｑは常に入れ替わっている。
【００１３】
次に、アライメントセンサＡＬＧの構成について、図２を参照して説明する。アライメントセンサＡＬＧは、光学系が収容される密封筐体４０の外部に、波長帯域幅の広い照明光（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）を供給する光源（ハロゲンランプ）４１を備えている。光源４１から供給される照明光は、リレー光学系（不図示）及び光ファイバ（ライトガイド）４２を介して密封筐体４０内に導かれ、光ファイバ４２の射出端から射出される照明光は、コンデンサーレンズ４３を介して、ダイクロイックミラー４４に入射する。ダイクロイックミラー４４は、可視光を反射し且つ赤外光を透過させる特性を有する。ダイクロイックミラー４４で反射された照明光は、照明視野絞り４５及びレンズ系４６を介して、プリズム４７に入射する。プリズム４７は後方から入射された光を全透過し、前面から入射された光を全反射する性質を有しており、照明光はプリズム４７を透過し、レンズ系４８を介して、赤外反射板４９に入射する。赤外反射板４９は、その表面に指標マークＩＭが形成され、裏面に赤外光を反射し且つ可視光を透過させる特性を有する赤外反射面が形成された光透過性基板である。赤外反射板４９を透過した照明光は、対物レンズ（先玉レンズ）５０を介して、ウエハＷ上に形成されたウエハマークＷＭ（又は基準板ＦＭＢ上に形成された基準マークＦＭ）を照明する。対物レンズ５０は照明光の射出面側が密封筐体４０の外部に露出されるように設けられている。
【００１４】
照明光に対するウエハマークＷＭ（又は基準マークＦＭ）からの反射光（回折光を含む）は、対物レンズ５０、赤外反射板４９及びレンズ系４８を介して、プリズム４７に入射し、プリズム４７で全反射された後、レンズ系５１を介して、ダイクロイックミラー５２に入射する。ダイクロイックミラー５２は、可視光を透過し且つ赤外光を反射させる特性を有する。ダイクロイックミラー５２を透過した光は、不図示のコンデンサレンズを介して、ＸＹ分岐ハーフプリズム５４に入射され、ハーフプリズム５４で反射された光はＸ方向用ＣＣＤ５５に入射され、ハーフプリズム５４を透過した光はＹ方向用ＣＣＤ５６に入射される。これにより、Ｘ方向用ＣＣＤ５５及びＹ方向用ＣＣＤ５６の撮像面には、ウエハマークＷＭ（又は基準マークＦＭ）の像が形成される。
【００１５】
また、このアライメントセンサＡＬＧは、指標マークＩＭを照明するための光源として、例えば波長が８７０ｎｍの赤外照明光を射出するＬＥＤ５７を備えている。ＬＥＤ５７から供給された赤外照明光は、コンデンサーレンズ５８を介して、ダイクロイックミラー４４に入射する。ダイクロイックミラー４４を透過した赤外照明光は、照明視野絞り４５、レンズ系４６、プリズム４７及びレンズ系４８を介して、赤外反射板４９に入射する。赤外反射板４９の赤外反射面で反射された赤外照明光は、赤外反射板４９のプリズム４７側の面に形成された指標マークＩＭを照明する。指標マークＩＭを照明した光は、レンズ系４８、プリズム４７及びレンズ系５１を介して、ダイクロイックミラー５２に入射し、ダイクロイックミラー５３で反射されて指標用ＣＣＤ５３の撮像面上に指標マークＩＭの像を形成する。指標用ＣＣＤ５３、Ｘ方向用ＣＣＤ５５及びＹ方向用ＣＣＤ５６の出力信号は、後述する信号処理系へ供給される。
【００１６】
光源としてのハロゲンランプ４１は、露光装置を収容する環境チャンバ内に画成されたハロゲンランプハウス内にユニット化されて収容されている。ここで、環境チャンバについて、図３の正面図及び図４の平面図を参照して簡単に説明する。環境チャンバ６１内には、露光装置の露光本体部６２が収容される本体室を中心として、露光本体部６２に対するレチクルＲの搬出入を行うレチクルローダＲＬが収容されるレチクルローダ収容室、露光本体部６２に対するウエハＷの搬出入を行うウエハローダＷＬが収容されるウエハローダ収容室、各種の制御回路等が収容されるアンプラック６３及びリアラック６４、各種の配管やホース６５が収容されるダクトスペース６６、容力系（空圧系、水圧系等）６７が収容される容力室、露光本体部６２の照明光学系ＩＬの一部が収容される照明室６８、並びにハロゲンランプ４１が収容されるハロゲンランプハウス６９等が配置されている。環境チャンバ６１の正面には、オペレータに対するマン・マシン・インタフェースとしてのモニタ７０等を有する操作パネル７１が設けられている。露光本体部６２の投影光学系ＰＬに隣接して設けられているアライメントセンサＡＬＧは、光ファイバ４２を介して、ハロゲンランプハウス６９に交換可能に収容されるハロゲンランプユニットＬＰＵに接続されている。
【００１７】
ハロゲンランプユニットＬＰＵは、例えば図５に示されているように、３段のユニットを積み重ねて構成されており、各ユニットには、それぞれ上からフォーカス用ハロゲンランプ４１Ａ、アライメントセンサ用ハロゲンランプ４１、フォーカス用ハロゲンランプ４１Ｂが収容されており、各ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂは高温になるため、これらを冷却するための排気ファン７２，７３が設けられている。ここでは、３段のユニットに対して２個の排気ファン７２，７３が設けられている。ハロゲンランプユニットＬＰＵの底面には、図６の底面図にも示されているように、樹脂製の円柱状の支持部材７４が矩形状の各隅部に対応して４個配設されている。これらの支持部材７４により、ハロゲンランプユニットＬＰＵの下面と該下面に対応する環境チャンバ６１の隔壁との間に空気層（隙間）が形成され断熱性が向上される。また、ハロゲンランプユニットＬＰＵの下面に対応する隔壁上には、これらの支持部材７４をガイドする一対のガイドレール（不図示）が設けられており、ハロゲンランプユニットＬＰＵは、これらのガイドユニットに沿って出し入れできるようになっている。なお、図示は省略しているが、ハロゲンランプユニットＬＰＵに隣接して配置されるリアラックにも同様の排気ファンが設けられている。
【００１８】
ハロゲンランプユニットＬＰＵ及びリアラック６４には、冷却用の排気ファン７２，７３が設けられているのは上述の通りである。これらの排気ファン７２，７３が何らかの障害により停止した場合には、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂへの給電を停止する必要がある。そこで、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂに対する給電回路に、図７に示されているようなフェイルセーフ回路を設けている。ハロゲンランプハウス６９内に設けられたアラームセンサＡＲ１又はリアラック内に設けられたアラームセンサＡＲ２により、ハロゲンランプユニットＬＰＵのファン７２，７３又はリアラックのファンの何れかが停止した場合には、電源Ｅとハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂ間に設けられたリレーＳＷ０が切断され、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂへの給電が停止されるようになっている。また、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂに給電する際に、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂが冷えていると、大きな突入電流が発生し、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂの寿命等に悪影響を与えるおそれがあるため、図８に示すような突入電流防止回路が設けられている。ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂをオンする場合には、まずリレーＳＷ１をオン（リレーＳＷ２はオフのまま）として、非常に大きな抵抗値をもつ抵抗Ｒ側のラインを介して、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂに通電する。これを所定時間継続して、ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂを暖める。次いで、その所定時間が経過したならば、リレーＳＷ２をオン（リレーＳＷ１はオンのまま）にし、その後、リレーＳＷ１をオフにする。即ち、リレーＳＷ１，ＳＷ２が共にオンとなる時間（つなぎ時間）があることになる。なお、これらのフェイルセーフ回路及び突入電流防止回路は、各ハロゲンランプ４１Ａ，４１，４１Ｂ毎に設けられている。
【００１９】
アライメントセンサＡＬＧ等の信号処理系の構成は、図９に示されている。この信号処理系は、信号処理制御部８０、ファイン部８１、サーチ部８２、フォーカス部８３、位置モニタ部８５、及びメモリ８６等を備えて構成されている。ファインアライメントセンサとしてのアライメントセンサＡＬＧ（ＣＣＤ５３，５５，５６）はファイン部８１に、ラフ計測用のサーチアライメントセンサ８７，８８はサーチ部８２に、アライメントフォーカス検出用のフォーカスセンサ８９はフォーカス部８３にそれぞれ接続されている。ファイン部８１は、詳細図示は省略するが、増幅器、アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、画像メモリ等を備えている。増幅器は所定のゲインでＣＣＤ５３，５５，５６から出力される画像信号をそれぞれ増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅器で増幅された画像信号に対してそれぞれサンプリング処理及び量子化処理を行って画像信号をディジタル化する。画像メモリは、Ａ／Ｄ変換器でディジタル化された各画素に係る画素信号の集合としての画像情報を一時的に記憶する。なお、画像メモリに記憶された画像情報は、モニタ７０により表示できるようになっている。画像メモリに記憶された画像情報は、データ通信用光ファイバを介して信号処理制御部８０に送られる。サーチ部８１はファイン部８０とほぼ同様の構成であるので、その説明は省略する。
【００２０】
信号処理制御部８０は、制御装置ＣＮＴによる制御の下、この信号処理系及びアライメントセンサＡＬＧ等を全体的に制御するものであり、ファイン部８１から送られる画像情報（ＣＣＤ５３，５５，５６の走査線の各々を走査して得られた各画素に係る画素情報の集合）を読み出し、この画素情報を、計測方向（走査線の走査方向）に直交する非計測方向に積算し、一次元信号を求める。この一次元信号の全部又は一部を用いて、例えば折り返し自己相関処理、テンプレートマッチング処理又はエッジ位置計測処理等のマーク中心導出処理を行って、ウエハマークＷＭの指標マークＩＭに対する位置情報（ずれ量）を求める。信号処理制御部８０は、この位置情報と位置モニタ部８５を介して送られるレーザ干渉系ＩＦＷの出力信号（ステージ座標）とに基づいて、ウエハマークＷＭの所定の座標系における位置情報を算出し、制御装置ＣＮＴに送る。メモリ８６には、信号処理制御部８０が制御処理を行うために必要な各種のデータ（情報）が予め記憶されているとともに、信号処理制御部８０が処理した結果等が適宜に記憶される。
【００２１】
上述した露光装置は、液浸型露光装置であるため、アライメントセンサＡＬＧの先端に配置される光学部材としての対物レンズ（先玉レンズ）５０の露出面に液体が付着してしまうことがあり、これが乾燥すると、その残渣によりウォータマークが形成されてしまう。また、先玉レンズの表面にゴミや埃等が付着する場合もある。さらに、アライメントセンサＡＬＧの光源（ハロゲンランプ）４１は経時的に性能劣化（光量低下）が生じることは予め判明しているが、予期せぬ障害により通常の寿命に対して短期間で光量が低下してしまう可能性がある。また、アライメントセンサＡＬＧの光学系を構成する光学部材に全体的にあるいは部分的に気体中の有機物等が付着して曇りが発生する可能性もある。このような状態において、ウエハマークＷＭの計測及び露光処理を継続することは、計測精度が低下し、パターンの重ね合わせ精度やその他の露光精度の低下を招くことから適切でない。そこで、この実施形態では、以下のような状態監視処理を行うようにしている。これを図１０に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この処理は、信号処理制御部８０又は制御装置ＣＮＴによって行われる。
【００２２】
処理が開始されると、まず、基準時点（第１時点）か否かが判断される（Ｓ１０）。基準時点とは、露光装置（アライメントセンサ）が設置されて最初に運転が開始された時点若しくはアライメントセンサＡＬＧのメンテナンスが行われた後に最初に運転が開始された時点、又はその他の適宜な時点である。Ｓ１０で基準時点であると判断された場合（Ｙの場合）には、基準板ＦＭＢ上の基準マークＦＭ（複数ある場合にはその内の所定の１つ）がアライメントセンサＡＬＧの検出視野内に位置するようにウエハステージＷＳＴを移動して、該基準マークＦＭを検出し、その検出データを基準データとしてメモリに書き込み（Ｓ１２）、Ｓ１３に進む。Ｓ１０で基準時点でない（基準時点よりも後の時点である）と判断された場合（Ｎの場合）には、Ｓ１１とＳ１２をスキップしてＳ１３に進む。
【００２３】
次いで、Ｓ１３において、基準時点よりも後の所定の監視時点（第２時点）であるか否かが判断される。監視時点は、露光装置の運用中に定期に若しくは不定期に繰り返し到来する適宜な時点であり、ここでは、ロット（同一処理を施す複数のウエハからなる処理単位）処理が終了した時点であるものとする。監視時点は、同一処理に係る複数ロットがある場合に該複数のロット処理が終了した時点でもよい。また、ウエハの処理枚数若しくはロット数が予め決められた所定数に達した時点、あるいはウエハの処理枚数に関係なく、予め決められた一定時間が経過した時点でもよい。さらに、各種センサのキャリブレーションが行われる時点、あるいは必要に応じてオペレータにより指定された時点でもよい。Ｓ１３において、監視時点であると判断された場合（Ｙの場合）には、基準板ＦＭＢ上の基準マークＦＭがアライメントセンサＡＬＧの検出視野内に位置するようにウエハステージＷＳＴを移動して、該基準マークＦＭを検出し、その検出データを比較データとして保持するとともに、メモリから対応する基準データを読み出して（Ｓ１５）、Ｓ１６に進む。
【００２４】
Ｓ１６では、Ｓ１４で検出された比較データがＳ１５で読み出された基準データ（Ｓ１２で書き込まれた基準データ）と比較され、その一致性がテンプレートマッチング等の手法により判断される。なお、ここでの一致性は完全同一を意味せず、実質的に同一であると判断される場合には一致性ありとされる。この場合、マッチングの度合いとの関係で一致性に関するしきい値を設定して、該しきい値を越えた場合に一致性なしと判断するようにするとよい。ここで、例えば、基準板ＦＭＢ上の検出に用いた基準マークＦＭが３本のラインからなるライン・アンド・スペースパターンであるものとして、基準データが図１１に示されているような波形であり、比較データが図１２〜図１４に示されているような波形である場合には、一致性なしと判断される。Ｓ１６で一致性なしと判断された場合（Ｎの場合）には、Ｓ１８に進んで、所定の警告処理を行った後、この処理を終了する。警告処理は、ここでは、オペレータに通知するため、環境チャンバ６１に設けられた操作パネル７１のモニタ７０に、アライメントセンサＡＬＧに何らかの障害が発生している旨を表示することにより行われる。警告は、警告灯を点灯し、あるいは露光装置を集中管理する管理室のモニタに表示する等により行ってもよい。
【００２５】
Ｓ１３で監視時点でないと判断された場合（Ｎの場合）又はＳ１６で一致性ありと判断された場合（Ｙの場合）には、ウエハＷをウエハステージＷＳＴ上に搬入した後、本計測・露光処理が行われる（Ｓ１７）。本計測処理では、サーチ計測、フォーカス調整等が行われ、その後、ウエハＷ上の複数のウエハマークＷＭがアライメントセンサＡＬＧの視野内に位置するように順次移動しつつ、マーク計測（ＣＣＤ５３，５５，５６によるマークの検出及びレーザ干渉計ＩＦＷからの干渉計データの取り込み）がそれぞれ行われるファイン計測が実施される。次いで、各ウエハマークＷＭの計測情報に基づいて、ＥＧＡ演算を行い、ウエハ全体のローテーション、直交度、Ｘ，Ｙ方向のスケーリング（倍率誤差）、Ｘ，Ｙ方向のオフセットで代表される線形誤差等を算出して配列座標系を求め、この算出結果に基づきウエハＷ上のショット領域の配列座標を算出する。その後、算出された配列座標に従ってウエハステージＷＳＴを順次移動させて、ウエハＷ上の各ショット領域を正確にレチクルパターンの投影位置に重ね合わせつつ、露光処理を行う。露光処理が終了したならば、ウエハＷをウエハステージＷＳＴから搬出して、この処理を終了する。
【００２６】
なお、ファイン計測におけるアライメントセンサＡＬＧによる同一のウエハマークＷＭの撮像回数（画面数）は、スループット向上の観点から通常は１回であるが、光源４１の光量が低下した場合や光学系に曇りが発生している場合には、検出信号におけるＳ／Ｎ比の低下により、露光処理後の重ね合わせ（以前に形成されたパターンとその後に形成されたパターンとの重ね合わせ）精度（通常３σで評価）が悪化する。そこで、アライメントセンサＡＬＧからの出力信号のＳ／Ｎ比を検出して、Ｓ／Ｎ比の悪化が検出された場合に、その悪化の程度に応じて撮像回数を増やして、これらの全てを積算して得られる信号に基づいてマーク位置を求めるようにすることが望ましい。
【００２７】
比較データが図１２の場合には、図１１の基準データに対して信号強度が全体的に低下しているため、光源４１の光量低下又は光学系内の光学部材の全体的曇りが発生しているものと判断できる。また、比較データが図１３又は図１４の場合には、図１１の基準データに対して局所的に異なる部分が存在するため、先玉レンズ５０へのウォータマーク若しくはゴミ等の付着、又は光学系内の光学部材の局所的な曇りと判断できる。従って、このような状態悪化原因をも判断して、Ｓ１８におけるモニタ７０への警告表示に、当該原因をも表示するようにすれば、メンテナンス作業の高効率化を図ることができる。また、その警告表示の際に、その状態悪化を解消すべき手法（メンテナンスの手法）をも同時に表示するようにしておけば、更なるメンテナンス作業の効率化を図ることができる。
【００２８】
ここで、図１１と図１２との比較からは、光源４１の光量低下と光学系内の光学部材の全体的曇りを区別することはできない。光学系内の光学部材は先玉レンズ５０を除いて密封筐体４０内に収容されているので、これらに曇りが発生することは皆無ではないが少ないと考えられ、光源４１の光量低下が原因でない場合には、先玉レンズ５０の外部に露出した面の曇りである可能性が高いといえる。従って、Ｓ１１において指標マークＩＭをも検出してその検出結果を指標基準データとし、Ｓ１４において同様に指標マークＩＭをも検出してその検出結果を指標比較データとして、Ｓ１６においてこれらの同一性をも比較・判断して、一致性がある場合には先玉レンズ５０の全体的な曇りと判断し、一致性がない場合（全体的に信号強度が低下している場合）には光源４１の劣化と判断して、その判断結果がその劣化原因も含めて識別可能な形態で警告表示するようにするとよい。また、図１１と図１３又は図１４との比較からは、先玉レンズ５０の露出面の状態劣化（ウォータマーク、ゴミ等の付着、部分的な曇り）と光学系内の先玉レンズ５０以外の光学部材の部分的な曇りとを区別することができない。この場合も上記と同様に指標マークＩＭをも検出することにより、これらを区別することが可能であるので、これを判断してその判断結果（その劣化原因も含めて）が識別可能な形態で警告表示するようにするとよい。
【００２９】
ところで、基準マークＦＭ自体にウォータマークやゴミ等が付着する場合も考えられ、この場合にも、図１３又は図１４と同様に、図１１の基準データと局所的に異なる波形の検出結果が得られる場合があり、このため、先玉レンズ５０の状態劣化と区別することができない。この場合には、Ｓ１１において基準板ＦＭＢ上の他の基準マークをも検出してその検出結果を第２基準データとし、Ｓ１４において同様に他の基準マークをも検出してその検出結果を第２比較データとして、Ｓ１６においてこれらの同一性を比較・判断して、一致性がある場合には基準マークＦＭの状態劣化と判断し、一致性がない場合（基準データと比較データとの比較結果と同様な傾向の比較結果となった場合）には先玉レンズ５０の状態劣化と判断して、その判断結果を警告表示するようにするとよい。また、上述した状態監視処理では、警告処理（Ｓ１８）の後に一連の処理を終了するものとしたが、基準データと比較データの不一致の度合いを数値化して、これに対するしきい値を設定しておき、不一致の度合いが該しきい値以下である場合には、露光処理（Ｓ１７）を行い、不一致の度合いが該しきい値を越えている場合に、一連の処理を終了するようにしてもよい。
【００３０】
本実施形態では、基準時点において基準マークＦＭ（必要に応じて追加的に指標マークＩＭ又は他の基準マーク）を検出して基準データを取得しておき、基準時点よりも後の監視時点において基準マークＦＭ（必要に応じて追加的に指標マークＩＭ又は他の基準マーク）を検出して比較データを取得し、これらの比較結果に基づいてアライメントセンサＡＬＧの状態を監視し、光源４１の劣化や先玉レンズ５０の状態劣化等によりメンテナンスが必要と判断される場合に警告を行うようにしたので、これに応じて適宜な時期に、光源４１の交換、先玉レンズ５０の清掃等のメンテナンス作業が行うことができるようになる。従って、常に最適な状態でウエハマークＷＭの計測を実施することができるようになり、アライメント精度の向上、ひいては露光精度を向上することができ、高性能、高品質、高信頼なマイクロデバイス等を製造することができるようになる。
【００３１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、アライメントセンサＡＬＧの状態監視のために検出するマークとしては、基準板ＦＭＢ上の基準マークＦＭ（場合によりセンサ内に設けられた指標マークＩＭ）としたが、該基準マーク以外のマークであってもよく、あるいはウエハステージ上若しくは光学系内部に設けられた他のマークや状態監視専用のマークを検出するようにしてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態においては、ウエハＷ上に形成されたマークの位置情報を検出する場合を例に挙げて説明したが、マスク又はレチクル上に形成されたマーク、ガラスプレート等に形成されたマークの位置情報を計測するセンサの状態監視にも本発明を適用することができる。さらに、本発明は、ステップ・アンド・リピート方式、ミラープロジェクション方式、プロキシミティ方式、コンタクト方式等の露光装置に適用することが可能である。また、半導体素子、液晶表示素子のみならず、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップ等の製造にも用いられる露光装置、並びにレチクル又はマスクを製造するため露光装置にも本発明を適用できる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
【００３３】
本発明の実施形態に係る露光装置を使用したデバイスの製造は、まず、設計ステップでデバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。また、マスク製作ステップで設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ウエハ製造ステップでシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。次に、ウエハプロセスステップで上記ステップで用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、組立ステップで処理されたウエハを用いてチップ化する。この組立ステップには、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。最後に、検査ステップにおいて、作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態のアライメントセンサの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の環境チャンバの構成を模式的に示した正面図である。
【図４】本発明の実施形態の環境チャンバの構成を模式的に示した平面図である。
【図５】本発明の実施形態のハロゲンランプユニットの正面図である。
【図６】本発明の実施形態のハロゲンランプユニットの底面図である。
【図７】本発明の実施形態のハロゲンランプの給電回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態のハロゲンランプの突入電流対策を示す図である。
【図９】本発明の実施形態の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態のアライメントセンサの状態監視処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態の基準データの一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の比較データの一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態の比較データの他の例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の比較データのさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
ＣＮＴ…制御装置、ＦＭＢ…基準板、Ｗ…ウエハ、５３，５５，５６…ＣＣＤ、ＷＭ…ウエハマーク、ＦＭ…基準マーク、ＩＭ…指標マーク、信号処理制御部８０
【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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【図１３】
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【図１４】
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