(57)【要約】【課題】  マークの計測精度を向上する。【解決手段】検出信号が所定の目標信号振幅となるように信号増幅に関する信号増幅パラメータを設定する設定ステップ（Ｓ１７）と、直前に計測されたマークについて用いられた信号増幅パラメータを記憶する記憶ステップ（Ｓ１８）と、直前計測マークの計測以降に計測される他の計測対象マークについての検出信号を処理する際には、当該他のマークの検出信号の信号振幅が、前記信号増幅パラメータについて予め設定された所定の許容値の範囲内にあるか否かを判断する判断ステップ（Ｓ１６）と、第１許容値の範囲内であると判断された場合には直前計測マークについて用いられた信号増幅パラメータを用い（Ｓ１４）、第１許容値の範囲外であると判断された場合には設定ステップにより新たな信号増幅パラメータを設定する制御ステップ（Ｓ１７）とを含む。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に形成されたマークに検出光を照射して得られる検出信号を処理して当該マークの位置情報を計測する位置情報計測装置であって、
前記検出信号が所定の目標信号振幅となるように信号増幅に関する信号増幅パラメータを設定する設定装置と、
前記検出信号の信号増幅に関して予め設定された所定の第１許容値が記憶された第１記憶装置と、
直前に計測された直前計測マークについて前記設定装置により設定された前記信号増幅パラメータを記憶する第２記憶装置と、
前記直前計測マークの計測以降に計測される他の計測対象マークについての検出信号を処理する際には、当該他のマークの検出信号の信号振幅が前記第１記憶装置に記憶された前記第１許容値の範囲内にあるか否かを判断し、前記第１許容値の範囲内である場合には前記第２記憶装置に記憶された前記直前計測マークについての前記信号増幅パラメータを用い、前記第１許容値の範囲外である場合には前記設定装置により新たな信号増幅パラメータを設定する制御装置と、
を有することを特徴とする位置情報計測装置。
【請求項２】
前記第１記憶装置は、前記信号振幅に関する所定の許容値であって、前記第１許容値よりも許容幅の大きい値に予め設定された第２許容値を更に記憶しており、
前記制御装置は、前記計測対象マークが予め指定された指定マークである場合には前記第１許容値を用い、計測対象マークが前記指定マークでない場合には前記第１許容値に代えて前記第２許容値を用いることを特徴とする請求項１に記載の位置情報計測装置。
【請求項３】
前記指定マークは、前記物体に形成された複数のマークの内、最初に計測するマークであることを特徴とする請求項２に記載の位置情報計測装置。
【請求項４】
前記信号増幅パラメータは、増幅率及びオフセットを含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置情報計測装置。
【請求項５】
物体上に形成されたマークに検出光を照射して得られる検出信号を処理して当該マークの位置情報を計測する位置情報計測方法であって、
前記検出信号が所定の目標信号振幅となるように信号増幅に関する信号増幅パラメータを設定する設定ステップと、
直前に計測された直前計測マークについて前記設定ステップにより設定された前記信号増幅パラメータを記憶する記憶ステップと、
前記直前計測マークの計測以降に計測される他の計測対象マークについての検出信号を処理する際には、当該他のマークの検出信号の信号振幅が、前記検出信号の信号振幅に関して予め設定された所定の第１許容値の範囲内にあるか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで前記第１許容値の範囲内であると判断された場合には前記直前計測マークについて前記設定ステップで設定された前記信号増幅パラメータを用い、前記第１許容値の範囲外であると判断された場合には前記設定ステップにより新たな信号増幅パラメータを設定する制御ステップと、
を含むことを特徴とする位置情報計測方法。
【請求項６】
前記判断ステップ及び前記制御ステップでは、前記計測対象マークが予め指定された指定マークである場合には前記第１許容値を用い、前記計測対象マークが前記指定マークでない場合には前記第１許容値に代えて、前記信号振幅に関する所定の許容値であって前記第１許容値よりも許容幅の大きい値に予め設定された第２許容値を用いることを特徴とする請求項５に記載の位置情報計測方法。
【請求項７】
前記指定マークは、前記物体に形成された複数のマークの内、最初に計測するマークであることを特徴とする請求項６に記載の位置情報計測方法。
【請求項８】
前記信号増幅パラメータは、増幅率及びオフセットを含むことを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の位置情報計測方法。
【請求項９】
マスクのパターンの像を物体上に露光転写する露光装置であって、
請求項１〜４の何れか一項に記載の位置情報計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
マスクのパターンの像を物体上に露光転写する露光方法であって、
請求項５〜８の何れか一項に記載の位置情報計測方法を用いて前記マークの位置を計測する計測ステップを備えることを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に形成されたマークの位置情報を計測する位置情報計測装置及び位置情報計測方法、並びに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に露光転写する露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子等の製造に用いられる露光装置は、基板に形成されたマークの位置情報を計測するための位置情報計測装置を備えている。この位置情報計測装置としては、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式のものが用いられている。ＬＳＡ方式は、レーザ光を基板に形成されたマークに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマークの位置情報を計測するものである。ＦＩＡ方式は、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、その結果得られたマークの像を画像信号に変換した後、画像処理して位置計測を行うものである。ＬＩＡ方式は、基板表面に形成された回折格子状のマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を２方向から照射し、その結果生ずる２つの回折光を干渉させ、この干渉光の位相からマークの位置情報を検出するものである。
【０００３】
ところで、上述した何れの方式の位置情報計測装置を用いた場合であっても、基板に照明光を照射した場合に生ずる反射光又は基板を透過した透過光を検出信号に変換し、変換された検出信号を電気的に処理してマークの位置情報を計測している。位置情報を計測する際に、基板からの反射光や基板の透過光の強度が低いため、高い精度でマークの位置情報を計測するための十分な信号強度が得られない場合がある。これは、基板上に形成されたパターンの形状によって照明光が散乱されたり、基板上に積層される各種材料の光の反射・透過特性の相違、更には基板表面に塗布されるフォトレジストの厚みの不均一性に基づく多重反射の影響、検出信号の明部と暗部とのコントラストの相違等が原因で生じるものである。よって、同一の基板内においても、位置情報を計測するために、十分な信号強度が得られる部分とそうでない部分が混在する場合がある。
【０００４】
このような部分が混在する状況においても基板内の位置に拘わらず基板内に形成されたマークの位置情報を計測するために、位置情報計測装置には検出信号を予め設定された範囲内の強度に増幅するＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）回路が設けられている。そして、基板に形成された複数のマークのそれぞれの位置情報を計測する際には、ＡＧＣ回路は常に作動状態に設定され、従って、ＡＧＣ回路の増幅率は検出信号の信号強度に応じて異なった値、即ち計測対象となるマーク毎に異なった値に設定されることになる。しかし、マークの検出信号がマーク毎に異なる増幅率で増幅されると、計測される位置情報には誤差が生ずる。これは、ＡＧＣ回路を含む増幅回路の周波数特性が高周波成分に対して悪化することに起因し、増幅回路は高い周波数成分に対するゲインが小さいため、低い周波数成分は設定した増幅率で増幅されるが、高い周波数成分は低い周波数成分に対して設定した増幅率で増幅されないことによるものである。
【０００５】
このため、下記の特許文献１に記載されているように、基板の最初に計測したマークについての増幅率を記憶して、当該基板のそれ以降のマークの検出については該記憶した増幅率を用いる技術が提案されている。しかしながら、この技術では、マーク間におけるＡＧＣ回路の増幅率の相違に基づく位置ずれ誤差は小さくなるものの、最初のマークの状態がそれ以降のマークの状態と大きく異なった場合等において、当該それ以降のマークについての検出信号に対する増幅率が適正でなく、該増幅率が適正でないために生じる誤差が、ＡＧＣ回路の増幅率の相違に基づく誤差よりも大きくなることがあり、却って適切でない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、信号増幅に関するパラメータの変更を極力抑制しつつ、マーク状態が他のマークから大きく異なるマークが存在する場合であっても、高い精度でマークの位置情報を計測できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２６７２１５号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、物体上に形成されたマークに検出光を照射して得られる検出信号を処理して当該マークの位置情報を計測する位置情報計測装置であって、前記検出信号が所定の目標信号振幅となるように信号増幅に関する信号増幅パラメータを設定する設定装置と、前記検出信号の信号増幅に関して予め設定された所定の第１許容値が記憶された第１記憶装置と、直前に計測された直前計測マークについて前記設定装置により設定された前記信号増幅パラメータを記憶する第２記憶装置と、前記直前計測マークの計測以降に計測される他の計測対象マークについての検出信号を処理する際には、当該他のマークの検出信号の信号振幅が前記第１記憶装置に記憶された前記第１許容値の範囲内にあるか否かを判断し、前記第１許容値の範囲内である場合には前記第２記憶装置に記憶された前記直前計測マークについての前記信号増幅パラメータを用い、前記第１許容値の範囲外である場合には前記設定装置により新たな信号増幅パラメータを設定する制御装置と、を有する位置情報計測装置が提供される。
【０００９】
本発明では、計測対象マークの検出信号の信号振幅が所定の許容値の範囲内である場合には、当該マークについての信号増幅パラメータとして直前計測マークの信号増幅パラメータが用いられ、範囲外である場合には、当該マークについての信号増幅パラメータが新たに設定される。従って、マークの状態が比較的に近いマーク間では信号増幅パラメータの変更は行われないので、信号増幅がマーク間で異なることによる誤差が小さくなり、また、マークの状態が大きく異なるマークについては新たな信号増幅パラメータが設定されることになるので、マーク状態が他のマークから大きく異なるマークが存在する場合であっても、高い精度でマークの位置情報を計測することができるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信号増幅に関するパラメータの変更を極力抑制しつつ、マーク状態が他のマークから大きく異なるマークが存在する場合であっても、高い精度でマークの位置情報を計測できるようになるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る位置情報計測装置を備える露光装置の全体構成を示す図である。本実施形態においては、オフアクシス方式のアライメントセンサを備えたステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明する。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。
【００１２】
図１において、照明光学系１から射出された露光光ＥＬが、ほぼ均一な照度でレチクルＲを照明する。レチクルＲはレチクルステージ３上に保持され、レチクルステージ３はベース４上の２次元平面内で移動及び微小回転ができるように支持されている。装置全体の動作を制御する主制御系１０が、ベース４上の駆動装置５を介してレチクルステージ３の動作を制御する。なお、照明光学系１が射出する露光光ＥＬとしては、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線等が用いられる。
【００１３】
露光光ＥＬのもとで、レチクルＲのパターン像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のショット領域に投影される。ここで、ウエハＷについて図２を参照して概説する。ウエハＷ上には複数のショット領域ＥＳ１〜ＥＳＭが規則的に形成されている。各ショット領域ＥＳｉにはそれまでの工程によりそれぞれチップパターンが形成されている。また、各ショット領域ＥＳｉはＸ方向及びＹ方向に伸びる所定幅のストリートライン（スクライブライン）で区切られており、各ショット領域ＥＳｉに接するストリートライン上にアライメントマーク（以下、単にマークという）Ｍｘｉ，Ｍｙｉが形成されている。
【００１４】
これらのマークＭｘｉ，Ｍｙｉは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、それぞれＸ方向及びＹ方向に所定ピッチで３本の直線パターンを並べたものであり、ウエハＷの下地に凹部又は凸部のパターンとして形成されている。また、ウエハＷ上に設定された複数のショット領域ＥＳ１〜ＥＳＭの内、予め所定数のショット領域がサンプルショット（サンプル領域）として選択されている。図２では、斜線を付した９個のショット領域がサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９として選択されている。ここでは、位置情報計測装置によるマーク計測は、これらのサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９に付随したマークＭｘｉ，Ｍｙｉについて行われるものとする。なお、ウエハＷに形成されるマークの形状は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した１次元マークに限られず、図２（ｃ）に示したような二次元計測用のマーク、その他の構成のマークでもよい。
【００１５】
図１に戻り、ウエハＷはウエハホルダー６を介してウエハステージ７上に載置されている。ウエハステージ７は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な面内でウエハＷを２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向（Ｚ方向）にウエハＷを位置決めするＺステージ、及びウエハＷを微小回転させるステージ等より構成されている。ウエハステージ７の位置及び回転角は、ウエハステージ７に固定された移動鏡８にレーザ光を照射して相対位置変化を計測するレーザ干渉計９により計測される。レーザ干渉計９により計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系１０に供給され、主制御系１０は、供給された座標をモニターしつつ駆動系１１を介して、ウエハステージ７の位置決め動作を制御する。なお、図１には示していないが、レチクル側にもウエハ側と同様の干渉計システムが設けられている。
【００１６】
また、投影光学系ＰＬの側面にはオフ・アクシスのアライメントセンサ１２が配置され、このアライメントセンサ１２において、ブロードバンド光を発生するハロゲンランプ等の光源１３からの照明光がコリメータレンズ１４によって平行光に変換され、ハーフミラー１５で反射された後、照明光ＩＬはミラー１９で反射され、対物レンズ２０で集光されて、ウエハＷ上のマークＡＭを落射照明する。マークＡＭからの反射光は、対物レンズ２０を介してミラー１９によって反射された後、ハーフミラー１５を透過してレンズ系２２によって指標板２３上に結像される。この指標板２３には、マークＡＭの位置情報を計測する際の基準となる指標マークが形成されている。指標板２３は対物レンズ２０とレンズ系２２とによってウエハＷと共役に配置される。ウエハＷのマークの像と指標マークとは、リレー系２４，２５を介して撮像素子２６の撮像面に結像する。撮像素子２６としては例えば二次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）が用いられる。
【００１７】
撮像素子２６は撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。次に、撮像素子２６について図４を参照して説明する。撮像素子２６の撮像面には入射した光を受光して電気信号に変換する受光素子が配列されている。撮像素子２６は配列された受光素子を順次走査することにより撮像面に入射する像を画像信号に変換する。つまり、図４に示されるように、行ｒ１に配列された受光素子を図中の走査方向に順次走査し、行ｒ１に配列された受光素子全てについて走査が終了すると、次に、行ｒ２に配列された受光素子を図中の走査方向に順次走査し、以下同様に、順次行ｒ３，ｒ４，…に配列された受光素子を走査する。なお、図４において、符号Ｉｍ１〜Ｉｍ３は撮像したマークの像を示している。このように走査して得られた画像信号の内、行ｒ１を走査して得られた画像信号は画像信号Ｃ１として出力され、行ｒ２を走査して得られた画像信号は画像信号Ｃ２として出力される。これは他の行についても同様である。
【００１８】
図１に戻り、撮像素子２６から出力される画像信号は位置演算ユニット２７へ出力される。位置演算ユニット２７は撮像素子２６から出力される画像信号に対して種々の信号処理を施してマークＡＭの位置情報を演算により求める。位置演算ユニット２７は、図５に示すように、プリアンプ３０、増幅器３１、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器３２、画像信号メモリ３３、制御部３４、ＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）回路３５、メモリ３６、及び位置演算部３７を備えている。
【００１９】
プリアンプ３０は、撮像素子２６から出力される画像信号を予め設定された固定の増幅率で増幅する。このプリアンプ３０は、画像信号を直接高い増幅率で増幅した場合に生ずるノイズの発生を低減するために設けられる。増幅器３１は、ＡＧＣ回路３５によってその増幅率が制御され、プリアンプ３０から出力される画像信号をＡ／Ｄ変換器３２による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号に増幅する。Ａ／Ｄ変換器３２は、増幅器３１によって増幅された画像信号に対してＡ／Ｄ変換処理を施してディジタル信号に変換する。画像信号メモリ３３は、ディジタル化された画像信号を記憶する。
【００２０】
制御部３４は、ＡＧＣ回路３５を制御する。また、詳細は後述するが、主制御部１０から出力される制御信号に基づいて、メモリ３６に記憶された信号増幅パラメータとしての増幅率及びオフセットの値を読み出してＡＧＣ回路３５を介して増幅器３１の増幅率及びオフセットの値を制御する。メモリ３６には、後述する信号振幅に関する第１許容値及び第２許容値、並びに指定マークを特定する指定マーク情報が予め記憶されている。ここで、信号増幅パラメータのうち、検出信号の極大値と極小値との差をどれだけ増幅するのかを示すものが増幅率であり、零信号レベルに対する検出信号の極大値と極小値との中間値をいくらに設定するのかを示すものがオフセットである。位置演算部３７は、制御部３４から出力される制御信号に基づいて画像信号メモリ３３に記憶されている画像信号に対して演算を行って、マークＡＭの位置情報を求め、主制御系１０へ出力する。
【００２１】
次に本発明の実施形態に係る位置情報計測装置を備える露光装置の動作について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。処理が開始されると、まずウエハＷを露光装置のウエハステージ７上に搬入する処理が行われる（Ｓ１０）。ウエハステージ７上へのウエハＷの搬入処理が完了すると、次に、主制御系１０は駆動系１１を介して、ウエハステージ７を駆動し、ウエハＷ上に形成されたマークＡＭの内、最初に計測を行うマークＡＭ（例えば、図２のサンプルショットＳＡ１に付随するマーク）をアライメントセンサ１２の検出領域内に対応する位置に移動させる（Ｓ１１）。
【００２２】
Ｓ１１の移動処理が完了すると、当該計測対象のマークがこの処理を開始して初めて計測されるマークか否か、即ち、この処理で用いることが可能な増幅率及びオフセットであって、この処理以前に計測したマークについての増幅率及びオフセットが記憶されているか否かが判断される（Ｓ１２）。Ｓ１２において、初めて計測されるマークでない場合（Ｎの場合）には、Ｓ１３に進み、初めて計測されるマークである（Ｙの場合）には、Ｓ１７に進む。ここでは、初めて計測されるマークであるものとして、Ｓ１７に進む。
【００２３】
Ｓ１７では、ＡＧＣを有効にしてマークの位置情報の計測が行われる。具体的には、以下の通りである。まず、主制御系１０は光源１３から照明光を出射させる。光源１３から照明光が出射されるとコリメータレンズ１４を通過し、ハーフミラー１５によって反射され、ミラー１９によって反射された後、対物レンズ２０によって集光され、当該マークが落射照明される。照明光ＩＬが当該マークを照明して生じた反射光は対物レンズ２０、ミラー１９、ハーフミラー１５、及びレンズ系２２を介して指標板２３上に結像され、当該マークの像と指標マークとは、リレー系２４，２５を介して撮像素子２６の撮像面に結像される。
【００２４】
撮像素子２６は撮像面に結像されたマークの像と指標マークとを電気信号に変換し、画像信号として位置演算ユニット２７へ出力する。画像信号が位置演算ユニット２７に入力されると、まずプリアンプ３０によって予め定められた増幅率で増幅される。プリアンプ３０から出力された画像信号は増幅器３１によって増幅されるのであるが、このとき制御部３４はＡＧＣ回路３５を有効にしておき、ＡＧＣ回路３５によってその増幅率が制御されるように制御する。つまり、画像信号をＡ／Ｄ変換器３２による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号に増幅するように制御する。
【００２５】
増幅器３１から出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器３２においてディジタル処理され、ディジタル化された画像信号は画像信号メモリ３３に記憶される。ディジタル化された画像信号が画像メモリ３３内に記憶されると、制御部３４は位置演算部３７に対して制御信号を出力し、位置演算部３７に対して画像信号メモリ３３に記憶された画像信号に基づいてマークの位置情報を演算により算出させる。位置演算部３７によりマークの位置情報が求められると、主制御部１０へ出力される。以上の処理でマークの位置情報が計測される。
【００２６】
次に、制御部３４は前述したようにＡＧＣ回路３５を制御しているため、ＡＧＣ回路３５で設定される増幅率及びオフセットの値を得ることができ、当該マークの位置情報を計測する際にＡＧＣ回路３５で設定された増幅率及びオフセットの値をメモリ３６内に記憶させ（Ｓ１８）、当該ウエハＷについての全てのマークの計測が終了したか否かを判断する（Ｓ１９）。ここでは、全てのマークの計測は終了していないので、Ｓ１９の判断結果はＮとなり、Ｓ１１に戻って、主制御系１０は駆動系１１を介して、ウエハステージ７を駆動し、ウエハＷ上に形成されたマークの内、次に計測を行うマーク（例えば、図２のサンプルショットＳＡ２に付随するマーク）をアライメントセンサ１２の検出領域内に対応する位置に移動させ（Ｓ１１）、Ｓ１２に進む。Ｓ１２では、当該マーク（次のマーク）はこの処理を開始して初めて計測されるマークではないため、その判断結果がＮとなり、Ｓ１３に進む。
【００２７】
次いで、直前に計測されたマーク（直前計測マーク）の計測に用いた増幅率及びオフセットの値を用いて、マークの位置情報の計測が行われる（Ｓ１３，Ｓ１４）。具体的には、以下の通りである。まず、主制御系１０は光源１３から照明光を出射させ、前述した動作と同様の動作によってアライメントセンサ１２から画像信号を得る。ここで、制御部３４はメモリ３６からＳ１８の処理で記憶したＡＧＣ回路３５で設定された増幅率及びオフセットの値を読み出し（Ｓ１３）、読み出した増幅率及びオフセットの値で増幅器３１が動作するようＡＧＣ回路３５が増幅器３１を制御する。つまり、プリアンプ３０から出力された画像信号は、直前計測マークを計測する際に用いられた増幅率及びオフセットの値をもって増幅される。その後、Ａ／Ｄ変換器３２によってディジタル化され、ディジタル化された画像信号が画像信号メモリ３３に記憶される。
【００２８】
次に、制御部３４はメモリ３６に予め記憶された第１許容値を読み出し（Ｓ１５）、Ｓ１６に進む。次いで、Ｓ１６において、画像信号メモリ３３に記憶された画像信号を走査方向と直交する方向に積算して得られる１次元信号の信号振幅を算出し、当該信号振幅がＳ１５で読み出した第１許容値の範囲内であるか否かを判断する。
【００２９】
ここで、図６を参照して、より詳細に説明する。図６において、横軸は走査方向の位置を、縦軸は信号強度を表している。また、同図中、符号Ｒｔで示す範囲がＡＧＣ回路における目標振幅（ターゲットレンジ）を、符号Ｒｍａｘで示す範囲が最高許容信号振幅を、Ｒｍｉｎで示す範囲が最低許容信号振幅をそれぞれ示しており、Ｒｍａｘ及びＲｍｉｎがここでいう信号振幅に関する許容値（第１許容値）である。Ｒｍａｘ及びＲｍｉｎはそれぞれの上限値及び下限値が、目標振幅Ｒｔの上限値及び下限値を中心としてそれぞれ設定される。同図中、実線、点線、及び一点鎖線で示す曲線が当該１次元信号を表している。実線で示される信号Ｓ１はその極大値がＲｍａｘ及びＲｍｉｎのそれぞれの上限値で与えられる上部許容値の範囲内にあり、その極小値がＲｍａｘ及びＲｍｉｎのそれぞれの下限値で与えられる下部許容値の範囲内にあるので、この場合には、Ｓ１６において許容範囲内であると判断される。
【００３０】
また、点線で示される信号Ｓ２又は一点鎖線で示される信号Ｓ３は、その極大値がＲｍａｘ及びＲｍｉｎのそれぞれの上限値で与えられる上部許容値の範囲外にあり、その極小値がＲｍａｘ及びＲｍｉｎのそれぞれの下限値で与えられる下部許容値の範囲外にあるので、Ｓ１６において許容範囲外であると判断される。なお、同図には例示していないが、信号の極大値及び極小値の一方が上部許容値又は下部許容値の範囲内であり、他方が範囲外である場合には、Ｓ１６において許容範囲外であると判断される。
【００３１】
図７に戻り、Ｓ１６において、当該信号振幅が当該第１許容値の範囲内であると判断された場合（Ｙの場合）には、制御部３４から出力される制御信号に基づいて位置演算部３７は画像信号メモリ３３に記憶された画像信号から当該マークの位置情報を演算により算出し、主制御系１０へ出力し、Ｓ１９に進む。Ｓ１６において、当該信号振幅が当該第１許容値の範囲内でないと判断された場合（Ｎの場合）には、Ｓ１７に進んで、ＡＧＣを有効にして当該マークの再計測が行われ、ＡＧＣ回路３５で設定された増幅率及びオフセットの値がメモリ３６内に上書き的に記憶され（Ｓ１８）、制御部３４から出力される制御信号に基づいて位置演算部３７は画像信号メモリ３３に記憶された画像信号から当該マークの位置情報を演算により算出し、主制御系１０へ出力した後、Ｓ１９に進む。なお、位置情報の算出は、画素情報をマークの計測方向に対して直交する非計測方向に積算して一次元信号を得て、この一次元信号に対してエッジ検出処理又はテンプレートマッチング処理等の処理を行って、マークの形状に起因して生ずる一次元信号の周期的な強度変化（計測方向の強度変化）が出現する位置を検出することにより、マークの位置を特定する。
【００３２】
次いで、Ｓ１９において、当該ウエハＷについての全てのマークの計測が終了したか否かが判断され、終了していない場合（Ｎの場合）には、Ｓ１１に戻ってその余のマークについて同様の処理が繰り返され、終了した場合（Ｙの場合）には、主制御系１０は位置演算部３７から出力された各マークの位置情報に基づいてＥＧＡ(Enhanced Grobal Alignment)演算を行い、このＥＧＡ演算結果に基づいて駆動系１１を介してウエハステージ７を駆動し、ウエハＷに設定されたショット領域を投影光学系ＰＬの露光位置に合わせ込みつつ、露光光ＥＬをレチクルＲに照射してレチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上に順次露光転写した後、ウエハＷをウエハステージ７から搬出する（Ｓ２０）。
【００３３】
次いで、ロット内の全てのウエハＷについて、上記の処理が終了したか否かが判断され（Ｓ２１）、終了していない場合（Ｎの場合）にはＳ１０に戻って、次のウエハＷが搬入されて同様の処理が繰り返され、終了している場合（Ｙの場合）には、これらの一連の処理を終了する。
【００３４】
本実施形態によると、直前の計測マークの計測に用いた増幅率及びオフセットが記憶されている場合には、該増幅率及びオフセットを用いてマークの位置計測処理がなされ、該計測処理に係る画像信号に基づく１次元信号の信号振幅が所定の許容値（第１許容値）の範囲内である場合には、当該位置計測処理の結果得られる位置情報を当該マークの位置情報とし、範囲外である場合には、ＡＧＣを有効にして得られた新たな増幅率及びオフセットを用いてマークの位置計測処理が再度行われ、当該位置計測処理の結果得られる位置情報を当該マークの位置情報としている。これにより、マークの状態が比較的に近いマーク間では信号増幅パラメータの変更は行われないので、該増幅率が異なることによるマーク間での誤差を小さくすることが可能である。また、マークの状態が大きく異なるマークについては新たな信号増幅パラメータが設定されることになるので、マーク状態が他のマークから大きく異なるマークが存在する場合であっても、高い精度でマークの位置情報を計測することができるようになる。
【００３５】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態は、上述した実施形態に係る図７のフローチャートにおいて、Ｓ２２及びＳ２３を追加したものである。前提として、メモリ３６には、信号振幅に関する第１許容値に加えて、同じく信号振幅に関する第２許容値が予め記憶されており、この第２許容値は第１許容値よりもその許容幅が大きい値（緩い値）に設定されている。Ｓ２２及びＳ２３以外のステップは、上述した実施形態と同様であるので、その説明は省略する。即ち、Ｓ１４で読み出した増幅率及びオフセットを用いてマークの位置計測が行われた後、当該計測対象のマークが予め指定された指定マークであるか否かが判断される（Ｓ２２）。この判断は、メモリ３６に予め記憶された指定マーク情報と主制御系１０から送られる処理中のウエハのウエハ番号、処理中のショット領域のショット番号とに基づいて行われる。
【００３６】
ここでは、該指定マークとして、ロットを構成する各ウエハ内の最初のマークが設定されているものとする。Ｓ２２で指定マークである（即ち、ウエハ内の最初のマークである）と判断された場合には、上述した実施形態と同様に第１許容値が読み出されて（Ｓ１５）、この第１許容値を用いてＳ１６の判断がなされ、該指定マークでない（即ち、ウエハ内の２つ目以降のマークである）と判断された場合には、第２許容値が読み出されて（Ｓ２３）、この第２許容値を用いてＳ１６の判断がなされる。つまり、計測対象マークが各ウエハ内の最初のマークである場合には比較的に厳しい許容値（第１許容値）が用いられ、２つ目以降のマークである場合には比較的に緩い許容値（第２許容値）が用いられることになる。同一ウエハ内のマークについてはマーク状態の傾向が近い場合が多いので、このようにすることにより、最初のマークで厳しく追い込んだ信号振幅が信号処理できる範囲を越えない限りは、増幅率を変更しないようにでき、増幅率の変更に伴い生じる誤差を少なくすることができる。
【００３７】
なお、本発明の他の実施形態において、Ｓ２２で判断される指定マークとして、各ウエハ内の最初のマークではなく、ロットを構成する複数のウエハのうちの最初のウエハの最初のマークを指定するようにしてもよい。つまり、計測対象マークがロットの最初のウエハ内の最初のマークである場合には比較的に厳しい許容値（第１許容値）が用いられ、最初のウエハの２つ目以降のマーク又は２枚目以降のウエハの全てのマークについては、比較的に緩い許容値（第２許容値）を用いるようにしてもよい。同一ロット内のマークについてはマーク状態の傾向が近い場合が多いので、このようにすることにより、ロット内の最初のウエハの最初のマークで厳しく追い込んだ信号振幅が信号処理できる範囲を越えない限りは、信号増幅パラメータを変更しないようにでき、増幅率の変更に伴い生じる誤差を少なくすることができる。
【００３８】
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、上記実施形態においては、ＦＩＡ方式のアライメントセンサ１２を用いて撮像素子２６で撮像したマークの光学像を画像信号に対して画像処理を施してマークの位置情報を計測する場合を例に挙げて説明したがこれに限られず、ＬＳＡ方式のアライメントセンサ及びＬＩＡ方式のアライメントセンサについても本発明を適用することができる。
【００３９】
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場合にも本発明を適用することができる。なお、マスクの位置情報を計測するマスク位置情報計測装置としては、例えばＶＲＡ（Visual ReticleAlignment）方式のものがある。ＶＲＡ方式は、ウエハがステージ上に搬送される前に、露光光をマスク上に形成されたマークに照射して得られる光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子で画像信号に変換し、この画像信号の画像処理を行ってマークの位置情報を検出するものである。
【００４０】
さらに、本発明は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置以外にステップ・アンド・スキャン方式の露光装置、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、液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）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に、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する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。
【００４１】
なお、前述した本発明の実施形態に係る露光装置（図１）は、ウエハＷを精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能となるように、照明光学系１、レチクルステージ３、ベース４、及び駆動装置５を含むマスクアライメント系、ウエハホルダー６、ウエハステージ７、移動鏡８、及びレーザ干渉計９を含むウエハアライメント系、投影光学系ＰＬ等の図１に示された各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。なお、露光装置の製造は、温度及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。
【００４２】
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、設計ステップにおいて、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。引き続き、マスク製作ステップにおいて、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において、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において、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、組立ステップにおいて、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】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る位置情報計測装置を備える露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】ウエハの上面図である
【図３】マークの形状を説明するための図である。
【図４】撮像素子の撮像面を示す図である。
【図５】位置演算ユニットの内部の概略構成を示すブロック図である。
【図６】計測された信号と許容値との関係を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る位置情報計測装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１１…駆動系、１２…アライメントセンサ、２７…位置演算ユニット、３４…制御部、３５…ＡＧＣ回路、３６…メモリ、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＡＭ…マーク、ＩＬ…照明光、ＥＬ…露光光。
【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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