(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マークの２次元像の信号を１方向に積算して１次元信号を得る積算工程と、前記１次元信号に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出工程とを備え、前記マークとして、前記マークの位置が検出されるべき方向に非平行かつ非垂直な境界部分を有するとともに前記方向に垂直な所定の直線に関し対称である形状のものを用いることを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】
前記マークの形状は、菱形または三角形である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】
前記積算工程において、異なる複数の積算幅で前記２次元像の信号を積算し、複数の前記１次元信号を得ることを特徴とする請求項１または２記載の位置検出方法。
【請求項４】
前記位置検出工程において、前記複数の前記１次元信号から選択された所定の前記１次元信号に基づいて前記マークの位置を検出することを特徴とする請求項３記載の位置検出方法。
【請求項５】
前記位置検出工程において、パターンマッチング法により前記マークの位置を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の位置検出方法。
【請求項６】
前記位置検出工程において、パターンマッチング法により前記マークの位置を検出するとともに、前記パターンマッチング法に用いる参照パターンに応じて、前記複数の前記１次元信号から前記所定の前記１次元信号を選択することを特徴とする請求項４記載の位置検出方法。
【請求項７】
半導体露光装置における物体に形成された前記マークの位置を検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の位置検出方法。
【請求項８】
マークの２次元像の信号を１方向に積算して１次元信号を得る積算手段と、前記１次元信号に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記マークは、前記マークの位置が検出されるべき方向に非平行かつ非垂直な境界部分を有するとともに前記方向に垂直な所定の直線に関し対称である形状のものであることを特徴とする位置検出装置。
【請求項９】
前記マークの形状は、菱形または三角形であることを特徴とする請求項８記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記マークは、半導体露光装置における物体に形成されているものであることを特徴とする請求項８または９記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記マークの２次元像の信号を得るための撮像手段を備えたことを特徴とする請求項８〜１０いずれか記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記積算手段は、前記マークの２次元像の光信号を積算する手段を含むことを特徴とする請求項８〜１０いずれか記載の位置検出装置。
【請求項１３】
請求項８〜１２いずれか記載の位置検出装置を含むことを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体露光装置を用いることを特徴とする半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密な位置合せを行う装置、例えば電子回路パターンを半導体基板上に投影露光する半導体露光装置におけるウエハ、マスク、半導体露光装置の一部（ステージなど）等の位置検出に適用でき、ウエハとマスク、マスクと装置基準位置、装置部品などの相対位置合せなどに利用される位置検出方法、位置検出装置、位置検出装置を含む半導体露光装置および半導体露光装置を用いる半導体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＲＡＭに代表される半導体の集積度がますます高くなっており、半導体素子上に形成するパターン寸法はさらに微細なものへと進んでいる。このような背景から半導体露光装置においても、マスクとウエハなどの位置合せ精度の向上が重要な技術課題となっている。
【０００３】
半導体露光装置における位置合せ、いわゆるアライメントにおいては、対象物（ウエハ、マスク、ステージなど）面に形成したアライメントマークを観察することにより、対象物の相対的位置情報を得て、位置合せを行う方法が一般的である。
【０００４】
従来の半導体露光装置では、アライメントマークとして図１７（ａ）に示すような線状マークを用いる場合が多く、対象物の位置情報を得るためのアライメントマーク観察方式としては、主に次の３通りの方式が用いられている。
▲１▼  ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式：非露光光を用い、かつ投影レンズを通さない方式▲２▼  非露光光ＴＴＬ方式：非露光光を用い、かつ投影レンズを通す方式
▲３▼  露光光ＴＴＬ方式：露光光を用い、かつ投影レンズを通す方式
また、これらの観察方式により得たマーク像からマークの位置を検出する方法としては、マーク像を図１７（ｂ）に示すような積算波形（１次元離散電気信号）へと変換し、パターンマッチング法等により位置を検出する方法がある。
【０００５】
ここで、パターンマッチング法とは、信号波形が変化するマーク像の境界部分のみを対象としてマッチングを行うものである。
【０００６】
また、図１７（ｂ）に示すような積算波形は、半導体製造工程、レジスト膜厚などの影響で変化する場合があり、テンプレートを一意に決めることができない。このため、数種類のテンプレートを用意して各々について、同様にマッチング評価を行い、その中で最も大きいマッチング度を示すテンプレートを用いる方法などが提案されている。
【０００７】
さらに、上記パターンマッチング法などに代表される信号処理においては、撮影手段によって得たマーク像を離散信号である積算波形へ変換して処理するため、その位置検出精度は計測幅（光電変換時の標本化幅）程度となるのが一般的である。このため、さらに精度向上を図るためには何らかの補間手段をとる必要があり、パターンマッチング法等で検出した位置を用いてアライメントマーク付近の積算信号値もしくは上記マッチング度の重心を算出し、検出位置を計測幅以下の精度で補正する方法が提案されている。もちろん、重心の算出においてもパターンマッチング法と同様に、信号波形が変化するマーク像境界部分が精度に大きな影響を与える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記位置検出方法は、精密な位置検出を必要とする装置において有効な方法である。しかし近年、上述したように、半導体素子上に形成するパターン寸法の微細化が進み、露光波長がより短波長なものへと移行している。これにより、アライメントマーク観察装置の分解能力も向上し、アライメントマークを観察して得た積算波形も変化している。一例として、図１７（ａ）に示すようなアライメントマークを観察する場合を考える。また、従来観察していた積算波形を図１７（ｂ）に、分解能が向上したアライメントマーク観察装置により観察した積算波形を図１７（ｃ）に模式的に示す。
【０００９】
図１７（ｃ）に示すように、アライメントマーク観察装置の分解能力の向上に伴い、マーク境界で明瞭に変化する波形を得ることが可能となっている。
【００１０】
次に、位置検出の立場から図１７（ｃ）に示した積算波形を考える。図１７（ｄ）および（ｅ）に、図１７（ｂ）および（ｃ）に示すような積算波形における計測点（離散信号値）の位置を点で、パターンマッチングで用いる計測値範囲を矩形で模式的に示す。図１７（ｄ）および（ｅ）に示すように、上記アライメントマーク観察装置の分解能力向上後の積算波形では、マーク境界での計測点が減っている。このため、位置検出の効果が上がらない場合がある。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、分解能の高い光学系を用いて入力されたマーク信号においても、高精度にマークの位置を検出する位置検出方法、位置検出装置、位置検出装置を含む半導体露光装置および半導体露光装置を用いる半導体製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
この目的を達成するため、本発明の位置検出方法は、マークの２次元像の信号を１方向に積算して１次元信号を得る積算工程と、前記１次元信号に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出工程とを備え、前記マークとして、前記マークの位置が検出されるべき方向に非平行かつ非垂直な境界部分を有するとともに前記方向に垂直な所定の直線に関し対称である形状のものを用いることを特徴とする。
さらに、本発明の位置検出装置は、マークの２次元像の信号を１方向に積算して１次元信号を得る積算手段と、前記１次元信号に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記マークは、前記マークの位置が検出されるべき方向に非平行かつ非垂直な境界部分を有するとともに前記方向に垂直な所定の直線に関し対称である形状のものであることを特徴とする。
さらに、本発明の半導体露光装置は、上記位置検出装置を含むことを特徴とする。
さらに、本発明の半導体製造方法は、上記半導体露光装置を用いることを特徴とする。
【００１３】
以下、図１および図２を用いて本発明の作用を説明する。
【００１４】
本発明では、図１７（ａ）に示すような線状のマークを用いる代わりに、積算して得られる１次元信号において、マーク像境界部分での信号値が緩やかに変化するようなマーク、例えば図１（ａ）に示すような菱形または三角形のマークを用いる。以下の説明では菱形を例に説明する。
【００１５】
図１（ａ）に示すような菱形のマークを観察し、積算する幅を変えて得た積算波形を図１（ｂ）に模式的に示す。例えば、図１（ａ）に示すような積算幅の小さい処理ウィンドウＷＰ１および積算幅の大きい処理ウィンドウＷＰ２を用いた場合、それぞれ図１（ｂ）に示すような積算波形Ｓ１（ｘ）およびＳ２（ｘ）が得られる。また、図１（ｃ）は積算幅が大きいときの積算波形における計測点を示す。図１（ａ）に示すようなマーク像を観察した場合、図１（ｂ）および（ｃ）からわかるように、積算する幅を大きくすることにより、マーク像境界での計測点が増え、位置検出精度の向上が期待できることがわかる。
【００１６】
一方、上述したように、半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響で、図２（ａ）に示すようなマーク像が観察される場合がある。図２（ａ）に示すような菱形のマークを観察し、積算する幅を変えて得た積算波形を図２（ｂ）に模式的に示す。例えば、図２（ａ）に示すような積算幅の小さい処理ウィンドウＷＰ３および積算幅の大きい処理ウィンドウＷＰ４を用いたとき、それぞれ図２（ｂ）に示すような積算波形Ｓ３（ｘ）およびＳ４（ｘ）が得られる。また、図２（ｃ）に積算幅が小さいときの積算波形における計測点を示す。図２（ａ）に示すようなマーク像を観察した場合、図２（ｃ）からわかるように、積算する幅を小さくすると、マーク像の境界での計測点が増え、位置検出精度の向上が期待できる。
【００１７】
このように、線状のマークを用いる代わりに、積算信号におけるマーク像境界での信号値が緩やかに変化するマーク、例えば菱形マークを用いることにより、位置検出精度の向上が期待できることがわかる。また、積算する幅を小さくすることにより、半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響によりマーク像が変化する場合においても、位置検出精度が向上することがわかる。
【００１８】
以上、菱形のマークを用いた場合の作用効果について述べたが、三角形のマークを用いた場合にも同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【００１９】
これらのことから、分解能の高い光学系を用いて入力されたマーク信号においても、高精度にマーク中心位置を求めることが可能であり、位置検出精度の向上が期待できる。
【００２０】
【実施例】
［実施例１］
図３は、本発明の第１の実施例に係る位置検出方法を用いたステップアンドリピートタイプの半導体製造用露光装置における半導体製造工程を示すフローチャートである。また、図４は、本発明の第１の実施例に係る位置検出方法を非露光光ＴＴＬ方式の位置検出装置に用いた半導体製造用露光装置の構成を示す。図４に示すような半導体製造用露光装置は、マスクであるレチクルＲとウエハＷの相対的な位置を合わせた後、不図示の露光照明光源から露光光を照射し、電子回路パターンが形成してあるレチクルＲおよび投影光学系１０１を介してステージ１０２に載置したウエハＷに電子回路パターンを投影露光するものである。
【００２１】
次に、図４を用いてレチクルＲとウエハＷの相対的な位置合せ方法について説明する。同図に示すように、非露光光を照射する位置合せ用照明１０４より照射された光束は、ビームスプリッタ１０５、ミラー１０３および投影光学系１０１を介して、ステージ１０２に載置したウエハＷに形成してある位置合せ用マークＷＭ（以下、ウエハマークという）を照明する。
【００２２】
ウエハマークＷＭから反射した光束は、再度、投影光学系１０１およびミラー１０３を介してビームスプリッタ１０５に到達する。そして、ビームスプリッタ１０５に到達した光束は、ビームスプリッタ１０５を通過して結像光学系１０６を介して撮像装置１０７の撮像面上にウエハマークＷＭの像を形成する。
【００２３】
ウエハマークＷＭの像は、撮像装置１０７によって光電変換され、Ａ／Ｄ変換装置１０８によって、図５（ａ）に示すような２次元のデジタル信号列に変換される。
【００２４】
積算装置１０９は、Ａ／Ｄ変換装置１０８によりデジタル信号化されたウエハマークＷＭの像に対して、図５（ａ）に示すような処理ウィンドウＷＰj （ｊ＝１，２，…，ｍ）を設定する。次に、このウィンドウ内において、Ｙ方向に移動平均処理を行い、２次元画像信号を図５（ｂ）に示すような積算波形、すなわち離散電気信号Ｓj （ｘ）に変換する。
【００２５】
位置検出装置１１０は、積算装置１０９で作成した積算波形から、画面領域内の基準位置に対するウエハマークＷＭ像の位置を求める。ここで、レチクルＲと撮像装置１０７の相対的な位置は、不図示の手段によりあらかじめ求められているものとすると、位置検出装置１１０の出力からレチクルＲとウエハマークＷＭの相対的な位置を算出することが可能である。
【００２６】
位置検出装置１１０の出力は、ステージ駆動装置１１１に入力され、これによってステージ１０２を駆動してレチクルＲとウエハＷの位置合せを行う。
【００２７】
なお、積算装置１０９および位置検出装置１１０は、専用の装置はもちろん、既知の汎用計算機でも実現可能である。
【００２８】
以上、図４に示すような半導体製造用露光装置およびこの装置におけるレチクルＲとウエハＷの相対的な位置合せ方法について説明した。
【００２９】
次に、図３を用いてウエハＷの位置検出方法について説明する。
【００３０】
まず、マーク像入力工程１において、上述のような方法により撮像装置１０７の撮像面上にウエハマーク像を形成する。ここでウエハマークＷＭは、積算時にマーク境界の信号波形が緩やかに変化するマークを等間隔で複数本配置したものとする。本実施例では、ウエハマークＷＭとして、図５（ａ）に示すような菱形のマークを用いている。もちろん、図１（ａ）に示すような三角形のマークでも構わない。
【００３１】
次に、積算工程２において、ウエハマークＷＭの像を撮像装置１０７で光電変換し、Ａ／Ｄ変換装置１０８で２次元デジタル信号列に変換し、この２次元デジタル信号列に対して複数の異なる位置に設定する処理ウィンドウＷＰj （ｊ＝１，２，…，ｍ）の各々におけるマーク位置を検出する方向（この場合はＸ方向）に直角な方向（この場合はＹ方向）にＡ／Ｄ変換装置１０８からの各画素値を積算し、積算波形Ｓj （ｘ）（ｊ＝１，２，…，ｍ）を得る。ここで、２次元デジタル信号列の値をＰ（ｘ，ｙ）とし、ウィンドウＷＰj のＹ方向の範囲をＹj1≦Ｙ≦Ｙj2とすれば、Ｓj （ｘ）は数１式のように表される。
【００３２】
【数１】
0003894505.tif 000002
例えば、図５（ａ）に示すように、ｍ個のウィンドウＷＰm を設定し、各々のウィンドウＷＰj に関して図５（ｂ）に示すような積算波形を得る。
【００３３】
位置検出工程３においては、計測値幅程度の精度で位置を検出する粗位置検出工程３１と計測値幅以下の精度で位置を検出する精密位置検出工程３２からなり、上述の積算波形から精密なマーク位置を検出する。位置検出工程３では、Ｓ1 （ｘ）からＳm （ｘ）の各積算波形について、以下に示すような同一の処理を適用する。以下では、任意の積算波形Ｓj （ｘ）を例にとって、粗位置検出工程３１と精密位置検出工程３２について説明する。
【００３４】
粗位置検出工程３１においては、各々の菱形マークに対して、その位置をテンプレートマッチング法を用いて計測し、各々の位置の平均値をウエハマークＷＭの計測位置とする。以下、このテンプレートマッチング法について説明する。
【００３５】
テンプレートマッチング法は、例えば、図５（ａ）に示すような１つの菱形マークの積算波形Ｓj （ｘ）に対し、例えば図５（ｃ）に示すようなテンプレートＰ（ｘ）を用いて数２式で表されるマッチング評価式により、各座標点ｘにおけるマッチング度Ｅ（ｘ）を算出する。さらに、算出したマッチング度Ｅ（ｘ）が最大値となるｘ座標点を探し、マークの中心位置とする。
【００３６】
【数２】
0003894505.tif 000003
ただし、数２式中のパラメータＣおよびＴＷは、各々テンプレート有効範囲の中心および幅を表している。
【００３７】
粗位置検出工程３１では、１次元デジタル信号列Ｓj （ｘ）の各ｘ座標値でマッチング度Ｅ（ｘ）を算出し、マッチング度Ｅ（ｘ）が大きい順にマークの数ｉ個（ｉ＝ｎ）のｘ座標値を粗検出位置ＣＣjiとして検出する。
【００３８】
次に、精密位置検出工程３２においては、積算波形Ｓj （ｘ）において、粗位置検出工程３１で検出した粗検出位置ＣＣjiを中心とした幅（２Ｈ＋１）の座標点の信号値を対象にして数３式により重心値を算出し、精密検出位置ＦＣjiとする。
【００３９】
【数３】
0003894505.tif 000004
ここで、重心を算出する対象は、数４式に表されるように、信号値でなくマッチング度Ｅ（ｘ）でもかまわない。
【００４０】
【数４】
0003894505.tif 000005
このように各々のマークの位置ＦＣjiを算出した後、ウィンドウＷＰj における各々のマーク位置ＦＣjiの平均値を算出し、積算波形Ｓj （ｘ）におけるウエハマークの位置ＰＷＭj を検出する。ここで、重心値を算出する幅（２Ｈ＋１）は、粗位置検出工程３１で用いるテンプレートに応じてあらかじめ定める。
【００４１】
位置検出工程３においては、このようにして、それぞれのウィンドウＷＰj においてウエハマーク位置ＰＷＭj （ｊ＝１，２，…，ｍ）を検出し、最終的なマークの位置ＰＷＭを数５式によって算出する。
【００４２】
【数５】
0003894505.tif 000006
このように、位置検出工程３では、粗位置検出工程３１において計測幅程度の精度で位置を検出した後、精密位置検出工程３２において計測幅以下の精度で位置を検出することにより、精密な位置を検出することが可能である。また、上述したように、ウエハマークに菱形を用いることにより、精密位置検出工程３２における位置検出精度の向上が期待できる。
【００４３】
［実施例２］
第２の実施例においては、図５における各処理ウィンドウＷＰj として、幅が異なる複数の処理ウィンドウＷＰj ｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）を用意し、これらの処理ウィンドウを用いて算出した複数の積算波形を作成して位置検出を行うことにより、工程は複雑になるが、マーク像が半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響で変化する可能性がある場合にも位置検出精度の向上が期待できる。以下、図面を用いて説明する。
【００４４】
図４に示したステップアンドリピートタイプの半導体製造用露光装置におけるウエハの位置検出に対し、本実施例に係る位置検出方法を適用した場合の半導体製造工程のフローチャートを図６に示す。同図において、マーク像入力工程１では実施例１と同様の処理をする。
【００４５】
複数幅積算工程４では、図３の積算工程２と同様にマーク像の積算を行うが、異なる積算幅で算出した複数の積算波形Ｓj,k （ｘ）を出力する。図７は、異なる積算幅で算出した積算波形の一例を示す。また、図８（ａ）に半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響で変化したマーク像の一例および積算を行うためのウィンドウＷＰj を示し、図８（ｂ）に積算波形Ｓj,k （ｘ）の一例を示す。
【００４６】
複数形状マーク位置検出工程５は、複数形状マーク粗位置検出工程５１と精密位置検出工程３２からなる。精密位置検出工程３２においては、実施例１と同様に処理する。
【００４７】
複数形状マーク粗位置検出工程５１においては、以下の点以外は粗位置検出工程３１と同様に処理する。粗位置検出工程３１におけるテンプレートマッチングでは、図５（ｃ）に示すようなテンプレートを用いている。しかし、マーク像が半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響で変化することを想定している本実施例では、テンプレートを一意に決めることができない。このため、図５（ｃ）に示すようなテンプレートだけでなく、図８（ｃ）に一例を示す複数のテンプレートを用いてマッチングを行い、その中で最も大きいマッチング度を示すテンプレートを用いる。ただし、テンプレートマッチングで用いる積算波形Ｓj,k （ｘ）は、テンプレートに応じて変える。例えば、図５（ｃ）に示すようなテンプレートは、複数幅積算工程４において大きな積算幅で算出した信号に用い、図８（ｃ）に示したテンプレートは、複数幅積算工程４において小さな積算幅で算出した信号に用いる。
【００４８】
このように、本実施例によれば、観察されるマーク像に対応して、異なる積算幅で算出した積算波形で位置検出を行うことにより、工程は複雑になるが、マーク像が半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響で変化した場合にも位置検出精度の向上が期待できる。
【００４９】
なお、実施例１および本実施例で説明した位置検出方法は、図４に示すような非露光光ＴＴＬ方式以外の観察方式にも適用可能である。図９は、上述の実施例の位置検出方法を露光光ＴＴＬ方式の位置検出装置に適用した半導体製造用露光装置の構成を示す。また、図１０は、ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式の位置検出装置に適用した半導体製造用露光装置の構成を示す。図９および図１０において、１１２は露光光源、１１３は対物レンズであり、その他は図４の構成と同一である。
【００５０】
［実施例３］
実施例１および実施例２では、本発明の位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるウエハの位置検出に適用した例を説明した。本実施例では、本発明の位置検出方法を半導体製造用露光装置における他の物体の位置検出に適用した例を説明する。
【００５１】
図１１は、本発明の第３の実施例に係る位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるレチクルＲの位置検出に適用した場合の構成を例示する図である。また、図１２は、本発明の位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるステージ１０２の位置検出に適用した場合の構成を例示する図である。上述の実施例と同様に、図１１または図１２の構成においても、レチクルＲまたはステージ１０２の位置検出が可能であり、本発明の位置検出方法を実施することが可能である。また、これらの位置検出は実施例２で説明したように、観察方式が非露光光ＴＴＬ方式、露光光ＴＴＬ方式またはＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式のいずれの方式でも実現可能なことはいうまでもない。
【００５２】
一方、これまで説明してきた実施例では、マークを反射光で観察した例について説明したが、図１３に示すように、マークを透過光で観察する場合でも、同様のマーク像が得られ、本発明の位置検出方法を実施することが可能である。さらに、異なる部分に形成したマークを、透過光などで重ね合わせるなどして同時に観察することにより、複数物体の位置を同時に検出する場合にも適用でき、同時に位置合せを行うこともできる。例えば、図１４に示すような構成で、レチクルＲとウエハＷのマークＭおよびＷＭを同時に検出することが可能である。また、図１５に示すような構成で、装置の一部に形成したマークＭ２とレチクルＲ上のマークＭ１を透過光で観察し、装置上でのレチクルＲの位置を合わせる場合にも適用できる。
【００５３】
もちろん、本発明は、上述の縮小投影型露光装置に限らず、あらかじめマークを付加することにより位置の検出を行う他の装置にも適用可能である。
【００５４】
［実施例４］
実施例１から実施例３では、マーク像を積算波形へ変換する実施例として、マーク像を撮像装置１０７、Ａ／Ｄ変換装置１０８および積算装置１０９を介して変換する例について説明した。本実施例では、マーク像を積算信号へ変換する他の実施例について説明する。マーク像を積算信号へ変換する他の実施例に係るＴＴＬ方式の位置検出装置を含む半導体製造用露光装置の構成を図１６に示す。
同図に示すように、非露光光を照射する位置合せ用照明１０４より照射した光束は、ビームスプリッタ１０５、ミラー１０３および投影光学系１０１を介して、ステージ１０２上に載置されたウエハＷに形成してある位置合せ用マークＷＭ（以下、ウエハマークという）を照明する。
【００５５】
ウエハマークＷＭから反射した光束は、再度、投影光学系１０１、ミラー１０３を介してビームスプリッタ１０５を通過し、シンドリカルレンズ１１４を介して積算した光束となる。積算した光束は、ラインセンサ１１５の撮像面上に積算したマーク像を形成する。ラインセンサ１１５は、積算したマーク像を光電変換し、Ａ／Ｄ変換装置１０８において、図５（ｂ）と同様の積算波形を出力する。以下の処理および装置は実施例１と同様である。
【００５６】
以上、説明したように、シンドリカルレンズ１１４およびラインセンサ１１５を用いた構成においてもマーク像を積算信号へ変換することが可能であり、本発明の位置検出方法を実施することが可能である。
【００５７】
なお、実施例２で説明したように、積算幅が異なる積算波形を用いる場合は、積算幅が異なるシンドリカルレンズ１１４とラインセンサ１１５を複数個備えた構成にすれば実現することが可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、分解能の高い光学系を用いて入力されたマーク信号においても、高精度にマークの位置を検出する位置検出方法、位置検出装置、位置検出装置を含む半導体露光装置および半導体露光装置を用いる半導体製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で用いるマークを説明するための図である。
【図２】  図１のマークが半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響で変化した場合のマークを説明するための図である。
【図３】  本発明の第１の実施例に係る位置検出方法を示すフローチャートである。
【図４】  図３の位置検出方法を適用した非露光光ＴＴＬ方式の位置検出装置を有する半導体露光装置の構成を示す図である。
【図５】  本発明の第１の実施例における積算装置に対する入力および積算装置における処理信号の説明図である。
【図６】  本発明の第２の実施例に係る位置検出方法を示すフローチャートである。
【図７】  本発明の第２の実施例における積算装置に対する入力および積算装置における処理信号の説明図である。
【図８】  図７のマークが半導体製造工程あるいはレジスト膜厚などの影響で変化した場合の処理信号の説明図である。
【図９】  本発明が適用しうる露光光ＴＴＬ方式の位置検出装置の構成を示す図である。
【図１０】  本発明が適用しうるＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式の位置検出装置の構成を示す図である。
【図１１】  本発明をレチクルの位置検出に適用した場合の半導体露光装置の構成を示す図である。
【図１２】  本発明をステージの位置検出に適用した場合の半導体露光装置の構成を示す図である。
【図１３】  本発明を透過光で観察する位置検出に適用した場合の半導体露光装置の構成を示す図である。
【図１４】  本発明が適用しうる他の露光光ＴＴＬ方式の位置検出装置の構成を示す図である。
【図１５】  本発明を半導体露光装置の一部に形成したマークとレチクル上のマークを透過光で観察する位置検出に適用した場合の半導体露光装置の構成を示す図である。
【図１６】  本発明の第４の実施例に係るＴＴＬ方式の位置検出装置を含む半導体露光装置の構成を示す図である。
【図１７】  従来例のマークの説明図である。
【符号の説明】
１：マーク像入力工程、２：積算工程、３：位置検出工程、４：複数幅積算工程、５：複数形状マーク位置検出工程、３１：粗位置検出工程、３２：精密位置検出工程、５１：複数形状マーク粗位置検出工程、１０１：投影光学系、１０２：ステージ、１０３：ミラー、１０４：位置合せ装置用照明光源、１０５：ビームスプリッタ、１０６：結像光学系、１０７：撮像装置、１０８：Ａ／Ｄ変換装置、１０９：積算装置、１１０：位置検出装置、１１１：ステージ駆動装置、１１２：露光光源、１１３：対物レンズ、１１４：シンドリカルレンズ、１１５：ラインセンサ。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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