(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置され、各々独立して姿勢が制御される第１の物体と第２の物体とを位置合わせする際に、第１の物体から観察光を第２の物体に照射し、その観察光から第１の物体の位置情報を第２の物体で検出することにより第１の物体の位置を検出して位置合わせするアライメント方法において、
前記観察光を少なくとも２本の第１の観察光と第２の観察光に分離する分離工程と、
前記第１の観察光を第１のセンサにより検出すると共に、前記第２の観察光を第２のセンサにより検出するセンサ検出工程と、
前記第１の観察光を基準として、前記第２の観察光の変動成分を検出する変動検出工程と、
前記第２の観察光の変動成分を除去することにより前記第１の物体の位置情報を検出する位置検出工程と、
前記変動成分を除去した位置情報に基づいて第１の物体と第２の物体とを位置合わせするアライメント工程とを備えることを特徴とするアライメント方法。
【請求項２】
前記位置検出工程では前記第１の物体に設けられた前記観察光の光源位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項３】
前記分離工程の後、前記第１の観察光の変動方向と前記第２の観察光の変動方向とを逆方向にする反転工程を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアライメント方法。
【請求項４】
前記第１の観察光と第２の観察光の偏光度を偏光部材又はブリュースタ角での反射により均一化させる偏光工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアライメント方法。
【請求項５】
前記第２の観察光の変動成分は前記第１の物体に設けられた前記第２のセンサにより検出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアライメント方法。
【請求項６】
前記第２の観察光の変動成分は前記第２の物体に設けられた前記第２のセンサにより検出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアライメント方法。
【請求項７】
前記反転工程では前記第１の観察光と前記第２の観察光の少なくともいずれか一方を反射部材により反射させ、観察光の直進方向とは垂直な平面をＸＹ平面とした場合、Ｘ方向とＹ方向の少なくとも一方向の各観察光の反射回数差を奇数回にすることを特徴とする請求項３に記載のアライメント方法。
【請求項８】
前記反転工程では前記第１の観察光又は前記第２の観察光の少なくとも一方の観察光を回転部材により回転させることを特徴とする請求項３に記載のアライメント方法。
【請求項９】
前記反転工程では前記第１の観察光又は前記第２の観察光の少なくとも一方の観察光をプリズムにより反転させることを特徴とする請求項３に記載のアライメント方法。
【請求項１０】
前記位置検出工程では前記第１の観察光から求めた位置情報と前記第２の観察光から求めた位置情報との平均値を求めることにより前記変動成分を除去することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２のセンサの前段に遮光部材又は干渉フィルタを設け、前記観察光を発光させる際に発光信号を変調させ、当該各センサによる検出信号から当該観察光の発光成分のみを抽出することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項１２】
前記観察光の光源位置から前記第１及び第２のセンサまでの光路長差を補正する補正工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項１３】
前記補正工程では、前記第１及び第２のセンサの位置を機械的に変化させることにより前記光源位置から当該第１及び第２のセンサまでの光路長差を補正することを特徴とする請求項１２に記載のアライメント方法。
【請求項１４】
前記補正工程では、前記第１及び第２のセンサの出力倍率を変化させることにより前記光源位置から当該第１及び第２のセンサまでの光路長差を補正することを特徴とする請求項１２に記載のアライメント方法。
【請求項１５】
前記変動検出工程では少なくとも２本に分離された観察光から前記観察光の形状変動を検出し、前記変動成分として当該形状変動を除去することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項１６】
前記観察光の形状変動は、前記観察光の光源位置から前記第１及び第２のセンサまでの光路長に差を生じさせ、各センサに入射させる観察光の径を異ならせることにより検出することを特徴とする請求項５，６，又は１５に記載のアライメント方法。
【請求項１７】
前記第１のセンサ及び／又は前記第２のセンサのセンサ出力値と実値との変化特性により前記観察光の形状変動を校正する校正工程を更に備えることを特徴とする請求項１６に記載のアライメント方法。
【請求項１８】
前記光源は、切り換え可能な複数の光源を有することを特徴とする請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項１９】
前記第１の物体、前記第２の物体及び前記観察光の光源は所定の真空状態に保持されたチャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項２０】
前記第１の物体及び前記第２の物体は所定の真空状態に保持されたチャンバ内に配置され、前記観察光の光源は当該チャンバ外に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項２１】
前記観察光は前記チャンバ外から透過部材を介して前記チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項２０に記載のアライメント方法。
【請求項２２】
前記透過部材は光ファイバであることを特徴とする請求項２１に記載のアライメント方法。
【請求項２３】
前記観察光は前記光ファイバに入射する際に偏光部材により円偏光に変換されることを特徴とする請求項２２に記載のアライメント方法。
【請求項２４】
前記観察光は、当該観察光以外の光の強度に応じて発光時の光量が制御されることを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項２５】
前記観察光以外の光の強度に応じて前記第１及び第２のセンサによる検出信号の増幅度合を変更する変更工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項２６】
互いに離間して配置され、各々独立して姿勢が制御される第１の物体と第２の物体とを位置合わせする際に、第１の物体から観察光を第２の物体に照射し、その観察光から第１の物体の位置情報を第２の物体で検出することにより第１の物体の位置を検出して位置合わせするアライメント装置において、
前記観察光を少なくとも２本の第１の観察光と第２の観察光に分離するスプリッタと、
前記第１の観察光を検出する第１のセンサと、
前記第２の観察光を検出する第２のセンサと、
前記第１の観察光を基準として、前記第２の観察光の変動成分を検出する変動検出部と、
前記第２の観察光の変動成分を除去することにより前記第１の物体の位置情報を検出する位置検出部と、
前記変動成分を除去した位置情報に基づいて第１の物体と第２の物体とを位置合わせする位置制御部とを具備することを特徴とするアライメント装置。
【請求項２７】
光源を発光させて原版上のパターンを被露光物体上の表面に投影転写する際に、互いに離間して配置され、各々独立して姿勢が制御される第１の光学部材と第２の光学部材により前記光源から発光された露光光を導入する露光装置であって、
前記第１の光学部材から前記第２の光学部材に照射される観察光を少なくとも２本の第１の観察光と第２の観察光に分離するスプリッタと、
前記第１の観察光を検出する第１のセンサと、
前記第２の観察光を検出する第２のセンサと、
前記第１の観察光を基準として、前記第２の観察光の変動成分を検出する変動検出部と、
前記第２の観察光の変動成分を除去することにより前記第１の光学の位置情報を検出する位置検出部と、
前記変動成分を除去した位置情報に基づいて第１の光学と第２の光学とを位置合わせする位置制御部とを具備する露光装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによって半導体デバイスを製造する工程とを有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項２９】
前記製造装置群をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信する工程とをさらに有することを特徴とする請求項２８に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項３０】
前記露光装置のベンダ若しくはユーザが提供するデータベースに前記外部ネットワークを介してアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保守情報を得る、若しくは前記半導体製造工場とは別の半導体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデータ通信して生産管理を行うことを特徴とする請求項２８に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項３１】
請求項２７に記載の露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可能にすることを特徴とする半導体製造工場。
【請求項３２】
半導体製造工場に設置された請求項２７に記載の露光装置の保守方法であって、前記露光装置のベンダ若しくはユーザが、半導体製造工場の外部ネットワークに接続された保守データベースを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネットワークを介して前記保守データベースへのアクセスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信する工程とを有することを特徴とする露光装置の保守方法。
【請求項３３】
請求項２７に記載の露光装置において、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコンピュータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコンピュータネットワークを介してデータ通信することを可能にすることを特徴とする露光装置。
【請求項３４】
前記ネットワーク用ソフトウェアは、前記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接続され前記露光装置のベンダ若しくはユーザが提供する保守データベースにアクセスするためのユーザインタフェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネットワークを介して該データベースから情報を得ることを可能にすることを特徴とする請求項３３に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の物体から観察光を第２の物体に照射し、その観察光から第１の物体の位置情報を第２の物体で検出することにより第１の物体の位置を検出して位置合わせするアライメント方法及びアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体製造工程に用いられる露光装置において、光源から発光されたシンクロトロン放射光などの露光光を複数のミラーにより反射、集光させる高真空チャンバは、図２４に示すように、第１ステージ１０２により３軸方向（ＸＹＺ方向）に姿勢制御される第１ミラー１０３と、第２ステージ１０８により３軸方向に姿勢制御される第２ミラー１０９とが設けられる第１チャンバ１０１と第２チャンバ１０７とを備える。
【０００３】
第１チャンバ１０１と第２チャンバ１０７とは、互いに真空状態で連通され、光源から露光装置に向けて露光光が通過する。高真空チャンバ内部は、第１チャンバ１０１に設けられたターボ分子ポンプ１０４とドライポンプ１０５、並びに第２チャンバに設けられたターボ分子ポンプ１１０とドライポンプ１１１により適切な真空状態に保持される。
【０００４】
第１ミラー１０３にはレーザ光などのアライメントビームの発光を制御可能な光照射ユニット１０６が設けられ、第２ミラー１０９には上記アライメントビームを受光する位置検出センサユニット１１２が設けられている。アライメントビームは光照射ユニット１０６を発光制御する発光ドライバによりアライメントビームの照射が制御される。位置検出センサユニット１１２は、ＣＣＤなどの撮像素子からなる位置検出センサ１１８ａを有し、光照射ユニット１０６から受光したアライメントビームを光電変換して映像信号を生成し、センサアンプに出力する。
【０００５】
上記構成において、第１ミラー１０３と第２ミラー１０９の相対的な位置合わせ（アライメント）を行う場合、第１ミラー１０３の光照射ユニット１０６からアライメントビームを発光させ、第２ミラー１０９の位置検出センサユニット１１２に照射し、位置検出センサ１１２はアライメントビームを受光して取得した２次元撮像画像から第１ミラー１０３の位置を検出し、第２ミラー１１２は、第１ミラー１０３の姿勢に追従してその位置を制御することにより、両ミラーの相対位置が適切な位置に位置決めされる。
【０００６】
尚、上記構成において、アライメントビームを発光する方向は第１ミラー１０３から第２ミラー１０９でも、第２ミラー１０９から第１ミラー１０３でも良い。また、上記構成において両ミラーをアライメントする方向はＸＹ方向となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２５は、第１ミラー１０３と第２ミラー１０９とが数メートル（図２５では１メートル程度でレーザ光を発光させた結果）離れた位置関係での位置検出センサによる計測値と時間の関係を示し、図２５から数十μｍ程度の幅で計測値が振れることが分かる。図２６は、図２５の位置関係での両ミラーの位置関係（アライメント光学系）を模式的に示し、光照射ユニット１０６にはアライメント光源１１３とコリメーションレンズ１１４が設けられ、位置検出センサユニット１１２には位置検出センサ１１８ａが設けられている。図２６において、コリメーションレンズ１１４からアライメント光源１１３までの距離Ｌ１を数ｃｍ、コリメーションレンズ１１４から位置検出センサ１１８ａまでの距離Ｌ２を数十ｃｍ〜数ｍとすると、アライメント光源１１３の発光位置変動・重心位置変動はＬ２／Ｌ１倍だけ大きくなって位置検出センサ１１８ａの受光面上で振れる。このような原因により、ある程度距離が離れた場合には、１μｍ以下の高精度な位置検出が難しくなる。また、シンクロトロン放射光を光源とした露光装置では、高真空チャンバに配置されたレーザ光源のメンテナンスの悪さ、また、シンクロトロン放射光の外乱の影響による計測精度の悪化がある。
【０００８】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされ、その目的は、互いに離間した物体の位置を高精度に位置合わせできるアライメント方法およびアライメント装置を提供することである。
【０００９】
また、他の目的は、光源のメンテナンス性を向上させ、外乱光の影響による検出精度の悪化を抑えることができるアライメント方法およびアライメント装置を提供することである。
【００１０】
また、他の目的は、光源故障時の対策を講じると共に、光源寿命を延長できるアライメント方法およびアライメント装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明のアライメント方法は、互いに離間して配置され、各々独立して姿勢が制御される第１の物体と第２の物体とを位置合わせする際に、第１の物体から観察光を第２の物体に照射し、その観察光から第１の物体の位置情報を第２の物体で検出することにより第１の物体の位置を検出して位置合わせするアライメント方法において、前記観察光を少なくとも２本の第１の観察光と第２の観察光に分離する分離工程と、前記第１の観察光を第１のセンサにより検出すると共に、前記第２の観察光を第２のセンサにより検出するセンサ検出工程と、前記第１の観察光を基準として、前記第２の観察光の変動成分を検出する変動検出工程と、前記第２の観察光の変動成分を除去することにより前記第１の物体の位置情報を検出する位置検出工程と、前記変動成分を除去した位置情報に基づいて第１の物体と第２の物体とを位置合わせするアライメント工程とを備える。
【００１２】
本発明のアライメント装置は、互いに離間して配置され、各々独立して姿勢が制御される第１の物体と第２の物体とを位置合わせする際に、第１の物体から観察光を第２の物体に照射し、その観察光から第１の物体の位置情報を第２の物体で検出することにより第１の物体の位置を検出して位置合わせするアライメント装置において、前記観察光を少なくとも２本の第１の観察光と第２の観察光に分離するスプリッタと、前記第１の観察光を検出する第１のセンサと、前記第２の観察光を検出する第２のセンサと、前記第１の観察光を基準として、前記第２の観察光の変動成分を検出する変動検出部と、前記第２の観察光の変動成分を除去することにより前記第１の物体の位置情報を検出する位置検出部と、前記変動成分を除去した位置情報に基づいて第１の物体と第２の物体とを位置合わせする位置制御部とを具備する。
【００１３】
本発明の露光装置は、光源を発光させて原版上のパターンを被露光物体上の表面に投影転写する際に、互いに離間して配置され、各々独立して姿勢が制御される第１の光学部材と第２の光学部材により前記光源から発光された露光光を導入する露光装置であって、前記第１の光学部材から前記第２の光学部材に照射される観察光を少なくとも２本の第１の観察光と第２の観察光に分離するスプリッタと、前記第１の観察光を検出する第１のセンサと、前記第２の観察光を検出する第２のセンサと、前記第１の観察光を基準として、前記第２の観察光の変動成分を検出する変動検出部と、前記第２の観察光の変動成分を除去することにより前記第１の光学の位置情報を検出する位置検出部と、前記変動成分を除去した位置情報に基づいて第１の光学と第２の光学とを位置合わせする位置制御部とを具備する。
【００１４】
本発明の半導体デバイス製造方法は、上記露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによって半導体デバイスを製造する工程とを有する。
【００１５】
本発明の半導体製造工場は、上記露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可能にする。
【００１６】
本発明の露光装置の保守方法は、半導体製造工場に設置された上記露光装置の保守方法であって、前記露光装置のベンダ若しくはユーザが、半導体製造工場の外部ネットワークに接続された保守データベースを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネットワークを介して前記保守データベースへのアクセスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信する工程とを有する。
【００１７】
また、好ましくは、上記露光装置において、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコンピュータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコンピュータネットワークを介してデータ通信することを可能にする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。［第１実施形態］
図１は本発明に係る第１実施形態のアライメント光学系の概略構成を示す図であり、図２は、図１の光照射ユニットと位置検出センサを有するアライメント光学系を模式的に示す図である。
【００１９】
図１において、光源から発光されたシンクロトロン放射光などの露光光を複数のミラーにより反射、集光させる高真空チャンバは、第１ステージ２により３軸方向（ＸＹＺ方向）に姿勢制御される第１ミラー３と、第２ステージ８により３軸方向に姿勢制御される第２ミラー９とが設けられる第１チャンバ１と第２チャンバ７とを備える。
【００２０】
第１チャンバ１と第２チャンバ７とは、互いに真空状態で連通され、光源から露光装置に向けて光が通過する。高真空チャンバ内部は、第１チャンバ１に設けられたターボ分子ポンプ４とドライポンプ５、並びに第２チャンバに設けられたターボ分子ポンプ１０とドライポンプ１１により適切な真空状態に保持される。
【００２１】
第１ミラー３にはレーザ光などからなるアライメントビームの発光を制御可能な光照射ユニット６が設けられ、第２ミラー９には上記アライメントビームを受光する位置検出センサユニット１２が設けられている。アライメントビームは光照射ユニット６を発光制御する発光ドライバによりアライメントビームの照射が制御される。位置検出センサユニット１２は、ＣＣＤなどの撮像素子からなる位置検出センサ１８を有し、光照射ユニット６から受光したアライメントビームを光電変換して映像信号を生成し、センサアンプに出力する。
【００２２】
上記アライメント光学系の構成において、第１ミラー３と第２ミラー９の相対的な位置合わせ（アライメント）を行う場合、光照射ユニット６からアライメントビームを発光させ、位置検出センサユニット１２に照射し、位置検出センサユニット１２はアライメントビームを撮像素子１８により受光して取得した２次元撮像画像から第１ミラー３の位置を検出し、第２ミラー９の位置を第１ミラー３の姿勢に追従して制御することにより、両ミラーの相対位置が適切な位置に位置決めされる。
【００２３】
尚、上記構成において、アライメントビームを発光する方向は第１ミラー３から第２ミラー９でも、第２ミラー９から第１ミラー３でもよい。
【００２４】
図２において、光照射ユニット６と位置検出センサユニット１２からなるアライメント光学系は、光照射ユニット６のアライメント光源１３からレーザ光をアライメントビームとして発光させ、この光照射ユニット６から発散するレーザ光をコリメーションレンズ１４で集光・平行化し、ビームスプリッタ１５で２本に分離する。ビームスプリッタ１５で分離した一方のビームの形状・重心を光照射ユニット６内に設けた位置検出センサ１６を用いてモニタし、もう一方のアライメントビームを位置検出センサユニット１２内に設けた位置検出センサ１８でモニタすることでビームの形状変化をキャンセルした状態で光照射ユニット６の位置を検出する。
【００２５】
位置検出センサとしては、固体撮像素子（ＣＣＤ）、ダイオードアレイの他、応答性が必要となる場合は多分割センサ（２分割以上に分割されたセンサ）、ＰＳＤなどが適用可能である。また、１次元センサを複数個使用することにより同様の構成にすることも可能である。この場合、計測精度が必要な場合は偏光子１７をビームスプリッタ１５の前に配置し、計測精度が必要でない場合は偏光子１７を配置する必要はない。
【００２６】
ビームスプリッタ１５の偏光特性によりレーザの偏光度が変化した場合、透過光と反射光の光量比率が変化する。この光量比率の変化は各ビームのＰ偏光、Ｓ偏光の比率を変化させる。各偏光が個別のビームプロファイル（偏光特性）を持つ場合、偏光度の変化は光量変化だけでなく重心変化となって現れる。そこで、アライメントビームの分離前に偏光子１７を挿入し、或いは、ブリュースタ角での反射によりセンサでモニタする際の偏光度を安定化させる。
【００２７】
本実施形態では、ビームスプリッタ１５で分離した後の反射光の位置を光照射ユニット６内に設置した位置検出用センサ１６でモニタする。その際の位置検出センサ１６からの出力座標を（ｘ１，ｙ１）、位置検出センサ１８の出力座標を（ｘ２，ｙ２）とする。
【００２８】
これら位置検出センサ１６，１８の出力座標からアライメントビームの発光位置変動・プロファイル変動をキャンセルした正確な位置を下記式１，２により求める。光照射ユニット６を固定した第１ミラー３の座標を（Ｘ，Ｙ）とした場合、
Ｘ＝（ｘ２−ａ・ｘ１）／２・・・（１）
Ｙ＝（ｙ２−ａ・ｙ１）／２・・・（２）
ここで、ａはアライメント光源１３から位置検出センサ１６，位置検出センサ１８までの光路長差に伴った補正係数である。
【００２９】
そして、アライメント光源１３から各センサ１６，１８ａ，１８ｂまでの光路長差がなくなるように各センサ１６，１８ａ，１８ｂの位置を電気的、機械的、ソフト的に補正する。ここで、電気的又はソフト的に光路長差を補正するには、各センサ１６，１８ａ，１８ｂの出力倍率を変化させればよい。
【００３０】
上記構成により、アライメントビームのビームプロファイル変動・発光位置変動により図２５の数十μｍ程度の計測精度のアライメント光学系に対し、図３に示すように、１μｍ以下の計測精度を得ることができる。
【００３１】
尚、図１の例ではアライメントビームを光照射ユニット６内でモニタしたが、図４に示すように位置検出センサユニット１２内でモニタしてもよく、位置検出センサユニット１２内に位置検出センサ２０を配置することにより光照射ユニット６の位置を高精度に検出できる。
【００３２】
図１のアライメント光学系に比して有効となるのは、ビームスプリッタ１５で分離したアライメントビームの光路長をほぼ同じにすることができるために、ビームプロファイル変動・発光位置変動を図１に対し更に正確にキャンセルすることが可能な点である。
【００３３】
この場合、光照射ユニット６の動きとアライメントビームの変動をそのままでは分離することができないので、ビームスプリッタ１５で分離した２本のビームのイメージをｘ軸とｙ軸に対して反転させ、位置検出センサユニット１２内に設けた位置検出センサ１８ａと位置検出センサ１８ｂの計測値の平均を求めることで、正確な位置を検出することができる。
【００３４】
上記イメージの反転には、本実施形態ではビームスプリッタ１５で分離した後の夫々にイメージローテータ１９を設け、アライメントビームＢ１のイメージをｙ方向に反転させ、アライメントビームＢ２のイメージをｘ方向に反転させる。
【００３５】
位置検出センサ１８ｂの出力座標を（ｘ３，ｙ３）とした場合、光照射ユニット６の座標（Ｘ，Ｙ）は、下記式３，４により求められる。
【００３６】
Ｘ＝（ｘ２＋ｘ３）／２・・・（３）
Ｙ＝（ｙ２＋ｙ３）／２・・・（４）
尚、イメージの反転はイメージローテータ１９を用いなくとも、分離したアライメントビームの反射回数差を各軸方向に対して奇数回に設定すれば求められる。
【００３７】
詳細に説明すると、図５に反射とイメージの反転の概略を示すように、（ａ）のように偶数回反射させた場合、ミラーｍ１で反射した際にイメージは反転するもののミラーｍ２で反射した際に更にイメージは反転し、結果的には元のイメージと同じになる。ところが、（ｂ）〜（ｄ）に示すように奇数回数反射させた場合にはイメージを反転させることができる。この方法を利用して、アライメント光源からのアライメントビームを２本に分離した際、例えば、ハーフミラーにより２本に分離し、透過光（アライメントビームＢ１）と反射光（アライメントビームＢ２）に離し、アライメントビームＢ１とアライメントビームＢ２の反射回数差が奇数回になるようにすることでイメージを反転させ、受光する際にそのアライメントビームの重心位置の平均値を求めることで、アライメントビーム変動の影響を受けない正確な計測を可能にする。尚、アライメントビームを分離する際のハーフミラーの反射を１回と数える。
【００３８】
図５ではＸ方向のみのイメージの反転を説明したが、当然、Ｙ方向においても同様な方法により反転でき、２次元的な光源変動に対応できる。
【００３９】
図４の場合、アライメントビームＢ１をイメージローテータ１９により反射させることなくセンサ１８ａへ入射させ、アライメントビームＢ２をｘ方向とｙ方向でそれぞれ奇数回反射させた後に位置検出を行うことで同様な効果を得ることができる。また、図６に示すように、アライメントビームＢ２のイメージローテータ１９の代りにペンタプリズム２１を用いることもできる。
【００４０】
本実施形態では、上記３種類のいずれの例でもアライメントビームを２本に分離しているが、アライメントビームを３本以上に分離してアライメントビームの光源位置変動・重心位置変動をキャンセルしてもよい。
【００４１】
例えば、図７に示すように、アライメントビームをＢ１〜Ｂ４の４本に分離した後に、ｙ方向にイメージを反転させたアライメントビームＢ１とアライメント光源１３のビーム状態が保存されたアライメントビームＢ２を用いて第１及び第２位置検出センサ１８ａ，１８ｂの種対力座標（ｘａ，ｙａ），（ｘｂ，ｙｂ）によりｙ方向の変動をモニタし、ｘ方向にイメージを反転させたアライメントビームＢ３とアライメント光源のビーム状態が保存されたアライメントビームＢ４を用いて第３及び第４位置検出センサ１８ｃ，１８ｄの出力座標（ｘｃ，ｙｃ），（ｘｄ，ｙｄ）によりｙ方向の変動をモニタし、各軸ごとの計測値を求めてもよい。
【００４２】
このアライメント光学系における位置検出センサとしては、多分割センサ・ＰＳＤ・ＣＣＤなどの２次元位置検出センサの他、リニアセンサ、２分割センサなどの１次元位置検出センサが適用できる。１次元センサを使用した場合には、センサ１８ａ，１８ｂの出力値はｙａ，ｙｂのみとなり、センサ１８ｃ，１８ｄの出力値はｘｃ，ｘｄのみとなる。また、図８に示すように、２本のアライメントビームに分離し、イメージを反転させた後に光量を調整して合成することで、ｘ軸とｙ軸に対して分布が対称となるアライメントビームを生成して１個の位置検出センサ１８で検出してもよい。この方法においては、更に複数本に分離して変動を逆方向に発生させ、光量を調整した後に合成して一本のアライメントビームに合成して１個の位置検出センサでモニタしてもよい。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のアライメント光学系におけるビーム径変動のキャンセル方法について説明する。
【００４３】
アライメント光源の経時変化などの影響によりアライメント光源とコリメーションレンズの位置に誤差が発生した場合、アライメントビームのビーム径が変化する。また、第１実施形態において、位置検出センサにＰＳＤ、４分割センサ、２分割センサを使用した場合、各センサのリニアリティ（線形特性）が変化することになる。２分割センサにアライメントビームを入射させた際のセンサ出力とビームの実際の座標の関係（リニアリティ）を図１０のグラフに例示する。
【００４４】
図９に示すように、２分割センサにアライメントビームを入射した際の各面のセンサ出力をＶａ，Ｖｂとした場合に、ここから得られる座標ＳＸは次式５のように示すことができる。
【００４５】
ＳＸ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）・・・（５）
図１０は、このＳＸと実際のアライメントビームの座標の関係を示しており、ＳＸと実座標の関係を近似式で保存し、センサ出力ＳＸからアライメントビームの実座標を求める。
【００４６】
図１０は、アライメントビームのビーム径を２ｍｍと１ｍｍに設定した場合で、ビーム径が小さくなればリニアリティは急峻になり、ビーム径が大きくなればリニアリティは緩やかになる。光照射ユニット６の位置変動に対して、位置検出センサユニット１２を追従させる場合、位置検出センサユニット１２の出力が変化しないように位置検出センサユニット１２を固定した物体を移動させる。第１実施形態の構成を用いて追従した動きをさせる場合、アライメントビーム径の変化にだまされ、長期的に安定した測定・制御は不可能となる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、アライメントビーム径の変動の影響を受けない方法を用いる。
【００４８】
図１１は、第２実施形態のアライメント光学系の概略構成を示し、第１実施形態と異なる点は、ペンタプリズム２１のハーフミラー面２１ａにより、ビームスプリッタ１５で２本に分離されたアライメントビームの一方を更に２本に分離して合計３本に分離し、２本をペンタプリズム２１とイメージローテータ１９で各イメージをｘ方向、ｙ方向に反転させ、位置検出センサユニット１２内の位置検出センサ１８ａ，１８ｂで検出することで光照射ユニット６の位置を検出すると共に、光照射ユニット６内のペンタプリズム２１のハーフミラー面２１ａを透過したアライメントビームを位置検出センサ１６でモニタする点である。
【００４９】
その他、第１実施形態のアライメント光学系と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５０】
この位置検出センサ１６の出力と位置検出センサ１８ａ，１８ｂの出力から光照射ユニット６の位置がモニタされる。この場合の各センサによるリニアリティはアライメント光源１３からセンサまでの光路長の違いから、ビーム径が微妙に異なるために、リニアリティも異なってくる。
【００５１】
第１実施形態と同様にセンサ１６で求められる光照射ユニットの座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝（ｘ２−ｂ・ｘ１）／２・・・（６）
ｙ＝（ｙ２＋ｂ・ｙ１）／２・・・（７）
ここで、ｂはアライメント光源１３から位置検出センサ１６、位置検出センサ１８ａまでの光路長差に伴った補正係数である。
【００５２】
センサ１８ａ，１８ｂで求められる光照射ユニットの座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝（ｘ２＋ｘ３）／２・・・（８）
ｙ＝（ｙ２＋ｙ３）／２・・・（９）
実際の座標を（Ｘ，Ｙ）とした場合、
Ｘ＝ａ０・ｘ；（センサ１８ａ，１８ｂで決定されるＸ軸リニアリティ）・・・（１０）
Ｙ＝ｂ０・ｙ；（センサ１８ａ，１８ｂで決定されるＹ軸リニアリティ）・・・（１１）
Ｘ＝ｃ０・ｘ；（センサ１６，１８ａで決定されるＸ軸リニアリティ）・・・（１３）
Ｙ＝ｄ０・ｙ；（センサ１６，１８ａで決定されるＹ軸リニアリティ）・・・（１４）
光照射ユニット６の動きに対し、位置検出センサユニット１２を追従させた場合、図１２に示すグラフのようにＡ点で座標が固定されているはずである。ところが、ビーム径の変動に伴ってリニアリティがａ０からａ１に変化した場合、変化したことに気づかなければ、センサ出力が一定となるＢ点にそのまま移動する。この時、実座標は追従して移動し、ａ０ｘ０からａ１ｘ０へと変動する。
【００５３】
しかし、計測場所が異なるセンサ１６では、元々のビーム径が異なるためにリニアリティが異なってくる。そこで、ビーム径の変動がある場合、センサ１８ａ，１８ｂで決定されるグラフの傾きがａ０からａ１（点Ａから点Ｂ）へ変化した場合、センサ１６，１８ａの出力で決定される傾きｃ０からｃ１（点Ｃから点Ｄ）へ変化する。
【００５４】
この場合、傾きが異なるために、点Ｃから点Ｄへの移動にはΔｘだけｘ軸に対して変化を生じる。このΔｘの値によりアライメントビームのビーム径変動を認識する。このビーム径の変動の影響をキャンセルするために、Δｘが発生した場合に、２種類の対処方法が考えられる。第１にΔｘが発生した場合には、位置検出センサ１８ａ，１８ｂの校正を行う方法である。第２にΔｘとアライメントビーム径の相関をとりその相関関数によりデータを補完することで、ビーム径の変動をキャンセルする方法である。
【００５５】
校正方法はステージの光照射ユニット６を停止した状態で位置検出センサユニット１２をｘ軸とｙ軸にそれぞれ平行に駆動し、位置検出センサユニット１２を固定したステージ座標と位置検出センサユニット１２の出力値から校正する。
【００５６】
また、予め先のΔｘとアライメントビーム径の相関を取る方法として、アライメントビームの形状をアライメント光源１３とコリメーションレンズ１４の位置関係を変えることにより、センサ面上でのビーム径を変化させ、センサ面上でのビーム径変化と座標の変化から相関を取ることができる。
【００５７】
また、アライメント光源１３の前にピンホールを入れ、そのピンホール像に対し結像するように配置することでそのピンホール径を変化させることにより、先の場合と同様な効果を得ることは可能である。ただし、高真空中での使用を考えた場合、前記方法（再校正）の方が有力となる。
【００５８】
ただし、本実施形態の場合、アライメントビームがセンサ中心にある場合には、４分割センサ、２分割センサ、ＰＳＤ等ではビーム径の変動を認識することができない（実際の配置では各物体を予め最適な位置に固定した後にアライメントビーム中心とセンサ中心を完全に合わせきるのは不可能に近い。）
また、本実施形態では、ビーム径の変動を光照射ユニット６内の位置検出センサ１６と位置検出センサユニット１２内のセンサ１８ａ，１８ｂを用いたが、図１３に示すように位置検出センサユニット１２内の位置検出センサ１８ａ又は１８ｂの前段にハーフミラー２２を設け、光照射ユニット６内に設けた位置検出センサ１６で位置検出ユニット１２からの反射光をモニタすることで、同様な効果を得ることができる。
【００５９】
図１３の場合、更に位置検出センサユニット１２の追従中に光照射ユニット６に対する位置検出センサユニット１２のｙ軸まわりの回転成分ωｙを検出することも可能である。ただし、回転とビーム径の変動の区別を行うことができないので、回転をモニタする場合に図１１のアライメント光学系との併用が好ましい。［第３実施形態］
次に、第３実施形態のアライメント光学系におけるノイズキャンセル方法について説明する。
【００６０】
上記第１及び第２実施形態では、アライメントビームの変動に対する対策を施すことにより高精度な計測を可能にする方法を説明したが、現実の使用状況においては、アライメントビーム以外の外乱となる光の影響を受けざるを得ない。そこで、本実施形態ではこの外乱に対する対策について説明する。
【００６１】
図１４は第３実施形態のアライメント光学系の概略構成を示し、第１ミラー３は、シンクロトロン放射光のビーム形状情報に基づく第１ステージ制御系３１からの第１ステージ制御信号に基づいて第１ステージ２によって３軸方向に駆動制御される。また、光照射ユニット６は、主制御系３０の制御下にあって第１ステージ制御系３１からパルス変調回路３２を介して発光ドライバ３３に入力される光発光信号に基づいて発光制御される。
【００６２】
一方、光照射ユニット６内の位置検出センサ１６による検出信号と、位置検出センサユニット１２内の位置検出センサ１８ａ，１８ｂによる検出信号が各センサアンプ３４、３７，３８で増幅されてセンサ信号として信号処理回路３５に入力される。
【００６３】
そして、処理回路３５では、各位置検出センサによるセンサ信号とパルス変調回路３２から入力される光発光信号と同期した同期信号とを信号処理して位置検出センサユニット１２の位置信号が第２ステージ制御系３６に出力される。
【００６４】
第２ステージ制御系３６は処理回路３５から入力した位置信号に基づいて、第２ステージ制御信号を生成し、第２ミラー９は、第２ステージ制御系３６からの第２ステージ制御信号に基づいて第２ステージ２によって３軸方向に駆動制御される。
【００６５】
その他、第１実施形態のアライメント光学系と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図１５は第３実施形態のアライメント光学系を簡略化して示し、第１及び第２実施形態と異なる点は、ｉ）各位置検出センサ１６，１８ａ，１８ｂの前段にモニタする立体角を制限する遮光管２２を取り付けたこと、ｉｉ）各センサ１６，１８ａ，１８ｂの前段にアライメント光源１３の波長近辺の光のみを透過するバンドパスフィルタ２４を取り付けたことである。
【００６７】
このバンドパスフィルタ２４はアライメント光源１３からの放射光を中心波長としたバンドパスフィルタであることが好ましい。電気的な構成の違いは、放射光を変調してノイズ対策を施した点にある。放射光の変調方式には一般的にアナログ変調・パルス変調が存在するが、本実施形態でもそれらを適用する。変調に同期して各位置検出センサからの出力をモニタし、放射光の発光に同期した信号成分のみを抽出してデータ処理を行うことで外乱の影響をキャンセルする。
【００６８】
パルス変調により外乱光によるノイズをキャンセルするためには、発光停止を繰り返した時の発行した際のセンサ出力と停止している間のセンサ出力の差をとることにより、外乱の影響をキャンセルすることができる。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態のアライメント光学系におけるメンテナンス性を向上させる方法について説明する。
【００６９】
これまでの実施形態では計測精度を向上させるための方法について説明したが、現実の使用状況では、待機中の使用のみでなく、真空中・高真空中での使用も十分考えられる。そこで、メンテナンス性を向上させるための方法を図１６を参照して説明する。
【００７０】
第４実施形態では、第３実施形態の構成に対して、図１６に示すようにスペア用の光源２５を光照射ユニット６内に設けている。その他、第３実施形態のアライメント光学系と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７１】
常時使用するアライメント光源１３とスペア用の光源２５を初期化時に交互に発光させ、アライメント光源１３を点灯させた場合と光源２５を点灯させた場合の重心位置を予め記憶し、アライメント光源１３の故障時に先の記憶を基に光源２５に発光を切り替えて位置計測を続行する。
【００７２】
また、アライメント光源の経時変化により重心位置が変化することが考えられるために、アライメント光源１３の故障時には、光照射ユニット６や位置検出ユニット１２を固定するステージを一旦停止させ、故障直後の各座標を記憶し、光源２５を発光させ、引き続き駆動を再開するといった方法も考えられる。ただし、第３実施形態までの光学系であればアライメント光源の発光位置変動、重心位置変動、ビーム径変動、偏光変動、光量変動の影響を受け難い構造になっているので、アライメント光源１３の故障時には急遽光源２５へ切り替えることで引き続き制御が可能になる。
【００７３】
また、図１７に示すように、光照射ユニット６内に設けたアライメント光源をシンクロトロン放射光のミラー位置を制御するような光学系に使用する場合、高真空中での使用が前提となる。そのために、更にメンテナンス性を向上させるために、アライメント光源１３，２５をチャンバ外に配置し、アライメント光源からの放射光を光ファイバ２６によりチャンバ内に入射すると共に、これまでの実施形態と同様に光照射ユニット６の位置を位置検出センサユニット１２でモニタする。また、アライメント光は光ファイバ２６に入射する際にλ／４の偏光部材２７により円偏光に変換される。
【００７４】
尚、アライメント光をチャンバ外から透過部材を介してチャンバ内に導入してもよい。
【００７５】
光ファイバを使用する効果として、メンテナンス性の向上以外に、更に、発光点の安定化が上げられる。ただし、光ファイバを使用することによりアライメントビームの偏光度の不安定さは増す。このために、アライメントビーム分離前の偏光子は必要である。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態のアライメント光学系におけるアライメント光源寿命及びメンテナンス期間を延長する方法について説明する。
【００７６】
アライメント光源の発光強度を高めに設定すれば当然Ｓ／Ｎは向上するが、それだけアライメント光源の寿命は短くなることが考えられる。そこで、第５実施形態では、外乱光の強度を計測し、その計測値を基にアライメント光源の発光強度を変化させることでアライメント光源寿命を延ばし、メンテナンス期間を延長するものである。
【００７７】
即ち、外乱（ＳＲ）光の光量は図１８に示すように変化するため、光量の変化に同期して発光エネルギを図１８の特性に基づいて設定することにより光照射ユニット６での発光エネルギを最適化するもので、ｉ）ある一定の間隔、例えば、露光装置に使用した場合の１ショット毎や１ウエハの露光毎、単位時間毎のように定期的に外乱光量を計測し、その計測値に基づいて光量を設定する方法と、ｉｉ）発光をパルス変調回路で制御し、未発光時の位置検出センサによる検出信号からアライメント光源として必要な光量を発光することで、外乱光の変動にリアルタイムに光量を追従させる方法の２種類がある。
【００７８】
これらの２方法により必要となるＳ／Ｎを達成することが可能となる。また、これら２方法で発光エネルギを設定する方法として、連続的のアライメント光源の発光エネルギを設定する方法としきい値を設けてアライメント光源の発光エネルギを階段状に変化させる方式がある。
【００７９】
また、当然ではあるが、アライメント光源の発光エネルギを変化させた場合に、それに同期して位置検出センサの出力ゲインを最適化する必要があり、予めアライメント光源の出力とセンサ出力の相関を求め、センサのゲインが切り替え可能な構成にしても良い。
【００８０】
このように外乱光の変化に応じてアライメント光源の発光エネルギを制御することによりアライメント光源の寿命を延ばすことができる。
【００８１】
また、これらの方法では、高速パルス変調した場合にアライメント光源を一定電流値で制御する方法が考えられる。長時間使用した場合、アライメント光源の点灯時間に応じて同じ光源駆動電流で点灯していても、光源出力が低下するために、光源出力対光源駆動電流の関係が変化する。この場合にも、位置検出センサ側で光量をモニタし、アライメント光源の駆動電流を制御することができるので、光源出力対光源駆動電流の関係が変化しても、安定したアライメントを行うことができる。
【００８２】
図１９及び図２０は第５実施形態のアライメント光学系の概略構成を示し、図１４に示す第３実施形態の構成に対して、第１ステージ制御系３１からパルス変調回路３２への光発光信号の入力がなく、処理回路３５が各センサアンプ３４、３７，３８から入力されるセンサ信号に基づき、光量データを主制御系３０に出力し、これにより主制御系３０から入力されるゲイン及び光量設定信号に基づき、各センサアンプ３４，３７，３８に対してアンプゲインを出力して出力ゲインを最適化すると共に、発光ドライバ３３に発光エネルギ信号を出力することによって光照射ユニット６による発光エネルギを変化させる構成となっている。
【００８３】
その他、第４実施形態のアライメント光学系と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
［第６実施形態］
次に、第６実施形態として複数のミラーの位置決め方法について説明する。
【００８４】
これまでの実施形態では、２枚のミラーを前提とする位置決め方法について述べたが、本実施形態では２枚以上のミラーの位置決め方法に関する。
【００８５】
図２１は第６実施形態のアライメント光学系の概略構成を示し、４枚のミラーを用いた場合を示している。
【００８６】
図２１において、第１ミラー６１は、シンクロトロン放射光のビーム形状情報に基づく主制御系６０からの制御信号に基づいて第１ステージ６３及び第１ステージ制御系６４によって３軸方向に駆動制御され、また、第１発光ドライバ６５によって第１ミラー６１に設けられた第１光照射ユニット６２から第２ミラー７１の第２位置検出センサユニット７２へのアライメントビームの発光が制御される。
【００８７】
同様に、第２ミラー７１は、第２ミラー７１に設けられた第２位置検出センサ７２の検出信号を第２処理回路７６で信号処理して第２ステージ制御系７４を介して主制御系６０に出力し、主制御系６０からの制御信号に基づいて第２ステージ７３及び第２ステージ制御系７４によって３軸方向に駆動制御され、また、第２発光ドライバ７５によって第２ミラー７１に設けられた第２光照射ユニット７７から第３ミラー８１の位置検出センサユニット８２へのアライメントビームの発光が制御される。
【００８８】
同様に、第３ミラー８１は、第３ミラー８１に設けられた第３位置検出センサ８２の検出信号を第３処理回路８６で信号処理して第３ステージ制御系８４を介して主制御系６０に出力し、主制御系６０からの制御信号に基づいて第３ステージ８３及び第３ステージ制御系８４によって３軸方向に駆動制御され、また、第３発光ドライバ８５によって第３ミラー８１に設けられた第３光照射ユニット８７から第４ミラー９１の位置検出センサユニット９２へのアライメントビームの発光が制御される。
【００８９】
更に、第４ミラー９１は、第４ミラー９１に設けられた第４位置検出センサ９２の検出信号を第４処理回路９６で信号処理して第４ステージ制御系９４を介して主制御系６０に出力し、主制御系６０からの制御信号に基づいて第４ステージ９３及び第４ステージ制御系９４によって３軸方向に駆動制御される。
【００９０】
上記構成により、シンクロトロン放射光のビーム形状に追従して第１ミラー６１をｘ軸及びｙ軸方向にアライメントし、第２ミラー７１以降のアライメントに関しては、第１ミラー６１の第１光照射ユニット６２からのアライメントビームを第２ミラー７１の第２位置検出センサユニット７２に照射し、第２位置検出センサユニット７２の検出信号から第１ミラー６１の位置変動を検出し、第２ミラー７１を第１ミラー６１の動きに追従させる。同様に、第３、第４ミラー８１，９１の位置に関しても第２、第３ミラー７１，８１に追従させる。このようにして２枚以上のミラーのアライメントが可能となる。
【００９１】
このようにして、第１乃至第４ミラー６１，７１，８１，９１は前段のミラー位置に追従して順次位置決めされ、光源から発光されたシンクロトロン放射光を順次反射、集光して露光装置に出射する。
【００９２】
本実施形態ではアライメントビームを第１ミラー６１から第４ミラー９１の順序で照射したが、図２１のアライメントビームの進行方向を反転させて第４ミラー９１から第１ミラー６１の順序で照射して各ミラーのアライメントを行ってもよい。
【００９３】
また、アライメントビームを前段から後段、又は後段から前段に照射するというように一方向ではなく、図２２に示すようにアライメントビームの照射方向を第１ミラー６１から第２ミラー７１へ、また、第ミラー８１から第２ミラー７１へ変更して照射方向を混在させてもよい。
【００９４】
また、前段のミラーの各々に光照射ユニットを設けなくとも、例えば、図２３に示すように、第１ミラー６１に設けられた第１光照射ユニット６２からのアライメントビームをハーフミラーＨなどを用いて第２ミラー７２以降の各ミラーの位置検出センサユニットに照射してアライメントすることも可能である。この場合、ハーフミラーＨ１，Ｈ２を第２ミラー７１と同一の部材に固定し、ハーフミラーＨ３、Ｈ４は第３ミラー８１と同一の部材に固定する。
【００９５】
上記構成によれば、第２ミラー以降のミラーを第１ミラー位置に対して追従させることが可能であり、先の場合と同様に第１ミラーからアライメントビームを照射しないで、第４ミラーから照射することにより同様の効果を得ることが可能となる。当然、途中のミラーから前後にアライメントビームを照射することで同様の効果を得ることができる。例えば、第３ミラーにアライメント光源を設け、アライメントビームをハーフミラーなどにより分離後、第４ミラー、第２ミラーへ照射する。第１ミラーへのアライメントビームは第２ミラーへのアライメントビームをハーフミラーにより分離して得ることができる。
［露光装置］
図３２は、本実施形態のＸ線露光装置の概略構成を示す。
【００９６】
図３２において、１５０１はマスク、１５０２はマスクを保持するマスクチャック、１５０３はマスクメンブレン、１５０４はマスクチャックベースである。１５０５はウエハ、１５０６はウエハを保持するウエハチャックである。１５０７はマスク１５０１とウエハ１５０５の位置合せに用いられる微動ステージ、１５０８は各ショット間の移動に用いられる粗動ステージ、１５０９は粗動ステージ１５０８の案内が固定されるステージベースである。ウエハ１５０５およびウエハチャック１５０６は微動ステージ１５０７上に搭載されている。
【００９７】
次に、本実施形態で使用される変位センサについて説明する。
【００９８】
１５１０はマスク１５０１と垂直方向（以下、Ｚ方向とする）のウエハチャック１５０６の位置を計測するステージＺセンサ、１５１１はマスクメンブレン１５０３とウエハ１５０５のマスク側の面の間隔（以下、ギャップという）および両者の面内方向のずれ量を計測するアライメントスコープである。アライメントスコープ１５１１は、マスク１５０１上のアライメントマークの位置が移動しても計測可能なように、二軸ステージ上に搭載されている。
【００９９】
また、ステージＺセンサ１５１０とアライメントスコープ１５１１は、図示していないが、面情報を計測可能なように各々三個ずつ設置されている。１５１２はマスクメンブレン１５０３の変形を計測する非接触変位計である。非接触変位計１５１２は露光領域内に進退可能なように一軸ステージ上に搭載されている。非接触変位計１５１２はレーザ光をマスクメンブレン１５０３に当て、その反射光により測定するものである。
【０１００】
装置全体はチャンバ１５１３内に設置され、露光時は減圧ヘリウム雰囲気におかれる。
【０１０１】
光源となるＳＲ光は前述したように前記アライメント方式を使用した照明光学系により反射され、遮断窓１５１５（通常Ｂｅ窓が使用される）を通してチャンバ１５１３内へ導かれる。
［半導体生産システム］
次に、上記アライメント光学系を有する露光装置を利用した半導体等のデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは、半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、若しくはソフトウェア提供等の保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワーク等を利用して行うものである。
【０１０２】
図２７は、全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１１０８、複数の操作端末コンピュータ１１１０、これらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１０９を備える。ホスト管理システム１１０８は、ＬＡＮ１１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【０１０３】
一方、１１０２〜１１０４は、製造装置のユーザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工場１１０２〜１１０４は、互いに異なるメーカに属する工場であってもよいし、同一のメーカに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であってもよい。各工場１１０２〜１１０４内には、夫々、複数の製造装置１１０６と、それらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１１と、各製造装置１１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１１０７とが設けられている。各工場１１０２〜１１０４に設けられたホスト管理システム１１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１１からインターネット１１０５を介してベンダ１１０１側のホスト管理システム１１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザだけがアクセスが許可となっている。具体的には、インターネット１１０５を介して、各製造装置１１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダ側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報等の保守情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場１１０２〜１１０４とベンダ１１０１との間のデータ通信及び各工場内のＬＡＮ１１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮ等）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダが提供するものに限らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【０１０４】
さて、図２８は、本実施形態の全体システムを図２７とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例では、それぞれが製造装置を備えた複数のユーザ工場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、１２０１は製造装置ユーザ（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置１２０２、レジスト処理装置１２０３、成膜処理装置１２０４が導入されている。なお、図２８では、製造工場１２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ１２０６で接続されてイントラネット等を構成し、ホスト管理システム１２０５で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカ１２１０、レジスト処理装置メーカ１２２０、成膜装置メーカ１２３０等、ベンダ（装置供給メーカ）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム１２１１，１２２１，１２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム１２０５と、各装置のベンダの管理システム１２１１，１２２１，１２３１とは、外部ネットワーク１２００であるインターネット若しくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダからインターネット１２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【０１０５】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、若しくはネットワークファイルサーバ等である。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図２９に一例を示す様な画面のユーザインタフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種１４０１、シリアルナンバー１４０２、トラブルの件名１４０３、発生日１４０４、緊急度１４０５、症状１４０６、対処法１４０７、経過１４０８等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。また、ウェブブラウザが提供するユーザインタフェースは、さらに図示の如くハイパーリンク機能１４１０，１４１１，１４１２を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守データベースが提供する保守情報には、上記説明した本発明に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリは本発明を実現するための最新のソフトウェアも提供する。
【０１０６】
次に、上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図３０は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では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、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、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）等の組立て工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップＳ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また、前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【０１０７】
図３１は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【０１０８】
上記実施形態によれば、プロセス要因でウエハ平面度の欠陥があった場合には、強制露光が可能であることから、エッチング時に、周辺に正常に露光されたショットに及ぼす影響を最小限にすることができるため、ウエハの歩留まりが向上する。
【０１０９】
チャック要因でウエハ平面度の欠陥があった場合には、フォーカス制御エラーが発生した場所をウエハ枚葉間で記憶する機能を具備しているので、上記効果に加えてウエハチャックの汚染を速やかに発見することができる。
【０１１０】
また、床からの外乱等の影響でフォーカス制御エラーが発生した場合は、スキャン露光の前であれば露光を中止しリトライする機能を具備しているので、露光不良ショットの率を低減することができ、歩留まりが向上する。
【０１１１】
さらに、上記リトライや強制露光の判断を自動で行う機能を具備したことにより、オペレータの判断待ちで装置が停止している時間を最小限にすることができ、装置の稼働率が向上する。
【０１１２】
【他の実施形態】
本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（本発明のアライメント方法）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【０１１３】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１１４】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【０１１５】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０１１６】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【０１１７】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１１８】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１１９】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、互いに離間した物体の位置を高精度に位置合わせできる。
【０１２１】
また、光源のメンテナンス性を向上させ、外乱光の影響による検出精度の悪化を抑えることができる。
【０１２２】
また、光源故障時の対策を講じると共に、光源寿命を延長できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のアライメント光学系の概略構成を示す図。
【図２】図１のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図３】第１実施形態のアライメント光学系の位置検出センサによる計測値と時間の関係を示す図。
【図４】第１実施形態の変形例のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図５】第１実施形態の変形例のアライメント光学系を説明する図。
【図６】第１実施形態の変形例のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図７】第１実施形態の変形例のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図８】第１実施形態の変形例のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図９】第２実施形態のアライメント光学系におけるビーム径変動のキャンセル方法について説明する図。
【図１０】アライメントビーム径の違いによるセンサ出力ＳＸと実座標との関係を示す図。
【図１１】第２実施形態のアライメント光学系の概略構成を示す図。
【図１２】センサ出力から求めた座標と実座標との関係を示す図。
【図１３】第２実施形態の変形例のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図１４】第３実施形態のアライメント光学系の概略構成を示す図。
【図１５】第３実施形態のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図１６】第４実施形態のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図１７】第４実施形態の変形例のアライメント光学系の概略構成を示す図。
【図１８】外乱光の強度によりアライメント光源の発光強度を変化させる様子を示す図。
【図１９】第５実施形態のアライメント光学系の概略構成を示す図。
【図２０】第５実施形態のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図２１】第６実施形態のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図２２】第６実施形態の変形例のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図２３】第６実施形態の変形例のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図２４】従来のアライメント光学系の概略構成を示す図。
【図２５】従来のアライメント光学系の位置検出センサによる計測値と時間の関係を示す図。
【図２６】図２４のアライメント光学系を模式的に示す図。
【図２７】本発明の一実施形態に係る露光装置を含む半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図。
【図２８】本発明の一実施形態に係る露光装置を含む半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図。
【図２９】本発明の一実施形態に係る露光装置を含む半導体デバイスの生産システムにおけるユーザインタフェースの具体例を示す図。
【図３０】本発明の一実施形態に係る露光装置によるデバイスの製造プロセスの流れを説明するフローチャート。
【図３１】本発明の一実施形態に係る露光装置によるウエハプロセスを説明する図。
【図３２】本実施形態のＸ線露光装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１  第１チャンバ
２  第１ステージ
３  第１ミラー
４，１０  ターボ分子ポンプ
５，１１  ドライポンプ
６  光照射ユニット
７  第２チャンバ
８  第２ステージ
９  第２ミラー
１２  位置検出センサユニット
１３  アライメント光源
１４  コリメーションレンズ
１５  ビームスプリッタ
１６，１８、１８ａ〜１８ｄ  位置検出センサ
１７  偏光子
１９  イメージローテータ
２１  ペンタプリズム
２２  ハーフミラー
２３  遮光管
３０  主制御系
３１  第１ステージ制御系
３２  パルス変調回路
３３  発光ドライバ
３４，３７，３８  センサアンプ
３５  処理回路
６１，７１，８１，９１  第１，第２，第３，第４ミラー
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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