(57)【要約】【課題】物体に形成されたマークの位置を検出する。【解決手段】位置検出装置は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、マークを介した計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、検出器の検出結果を用いてマークの非対称性及び高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラとを備える。【選択図】図３
2017215429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラと
を備える位置検出装置。
【請求項２】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラと
を備える位置検出装置。
【請求項３】
前記誤差情報は、前記計測光を前記マークに導く導光光学系の光軸に沿った対称軸に関する前記マークの非対称性に起因した前記検出誤差に関する
請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する第１及び第２検出器を備える
請求項１から３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記第１検出器の検出結果を用いて前記マークの位置を検出すると共に、前記第２検出器の検出結果を用いて前記誤差情報を算出する
請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記誤差情報を用いて、前記第１検出器の検出結果を変更する
請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第２検出器は、前記計測光の±Ｎ（但し、Ｎは１以上の整数）次回折光を独立に検出する
請求項１から６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記コントローラは、前記＋Ｎ次回折光の検出結果と前記−Ｎ次回折光の検出結果との関係を用いて前記誤差情報を算出する
請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記第２検出器は、前記計測光の反射光を検出し、
前記コントローラは、前記反射光の検出結果と前記＋Ｎ次回折光及び−Ｎ次回折光の少なくとも一方の検出結果との関係を用いて前記誤差情報を算出する
請求項７又は８に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出し、
前記コントローラは、２種類の前記回折光の強度の関係に関する第１情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第２情報とに基づいて、前記誤差情報を算出する
請求項１から９のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出する検出器と、
２種類の前記回折光の強度の関係に関する第１情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第２情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラと
を備える位置検出装置。
【請求項１２】
前記第１情報は、前記２種類の回折光の強度の差に関する
請求項１０又は１１に記載の位置検出装置。
【請求項１３】
前記第２情報は、前記反射光の強度、前記回折光の強度、前記反射光の強度で正規化した前記回折光の強度、及び、前記回折光の強度で正規化した前記反射光の強度のうちの少なくとも一つに関する
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１４】
前記検出器は、前記回折光として、＋Ｎ（但し、Ｎは１以上の整数）次回折光及び−Ｎ次回折光の夫々を少なくとも検出する
請求項１０から１３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１５】
前記光源からの前記計測光を前記マークに照射する照射光学系を更に備え、
前記照射光学系は、前記物体に対して斜め方向から前記計測光を照射可能である
請求項１から１４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１６】
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰する減衰部材を更に備え、
前記検出器は、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰した第１反射光成分及び前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰した第１回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する
請求項１から１５のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１７】
前記検出器は、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰していない第２反射光成分及び前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰していない第２回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する
請求項１６に記載の位置検出装置。
【請求項１８】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰する減衰部材と、
前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰した第１反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰した第１回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰していない第２反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰していない第２回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する検出器と
を備える位置検出装置。
【請求項１９】
前記検出器の検出結果に基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を少なくとも算出するコントローラを更に備える
請求項１８に記載の位置検出装置。
【請求項２０】
前記コントローラは、前記検出器が検出した２種類の前記回折光の強度に関する第１情報と、前記検出器が検出した前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第２情報とに基づいて、前記誤差情報を算出する
を備える請求項１９に記載の位置検出装置。
【請求項２１】
前記第１情報は、２種類の前記第２回折光成分の強度の関係に関し、
前記第２情報は、前記第１反射光成分の強度及び前記第２回折光成分の強度に関する
請求項１７又は２０に記載の位置検出装置。
【請求項２２】
前記第１情報は、前記２種類の第２回折光成分の強度の差に関し、
前記第２情報は、前記第１反射光成分の強度で正規化した前記第２回折光成分の強度、及び、前記第２回折光成分の強度で正規化した前記第１反射光成分の強度のうちの少なくとも一方に関する
請求項２１に記載の位置検出装置。
【請求項２３】
前記検出器は、前記第１反射光成分及び前記第１回折光成分を検出するための第１検出領域と、前記第２反射光成分及び前記第２回折光成分を検出するための第２検出領域とを含む
請求項１７から２２のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項２４】
前記マークを介した前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一方の光路を複数の光路に分岐する分岐部材を備え、
前記減衰部材は、前記複数の光路のうちの一つの光路に配置される
請求項１６から２３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項２５】
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材を更に備え、
前記検出器は、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方を検出する
請求項１から２４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項２６】
前記遮光部材は、前記マークのうちの第１マークを介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一部を遮光する一方で、前記マークのうちの前記第１マークとは異なる第２マークを介した前記反射光及び前記回折光を遮光しない
請求項２５に記載の位置検出装置。
【請求項２７】
前記遮光部材は移動可能である
請求項２５又は２６に記載の位置検出装置。
【請求項２８】
前記遮光部材は、第１方向に沿って延びた形状の第１部材と、前記第１部材の一方の端部から前記第１方向に交差する第２方向に沿って突出した形状の第２部材と、前記第１部材の他方の端部から前記第２方向に沿って且つ前記第２部材が突出した側に向かって突出した形状の第３部材とを備える第１遮光部材を含む
請求項２５から２７のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項２９】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、
前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方を検出する検出器と
を備え、
前記遮光部材は、第１方向に沿って延びた形状の第１部材と、前記第１部材の一方の端部から前記第１方向に交差する第２方向に沿って突出した形状の第２部材と、前記第１部材の他方の端部から前記第２方向に沿って且つ前記第２部材が突出した側に向かって突出した形状の第３部材とを備える第１遮光部材を含む
位置検出装置。
【請求項３０】
前記第１部材、前記第２部材、及び前記第３部材は一体化されている
請求項２８又は２９に記載の位置検出装置。
【請求項３１】
前記第１遮光部材は、前記第１方向に沿って移動可能である
請求項２８から３０のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項３２】
前記遮光部材は、前記第２方向に沿って並ぶ一対の前記第１遮光部材を備える
請求項２８から３１のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項３３】
前記一対の第１遮光部材の一方の前記第２及び第３部材の夫々は、前記一対の第１遮光部材の他方に向かって突出しており、
前記一対の第１遮光部材の他方の前記第２及び第３部材の夫々は、前記一対の第１遮光部材の一方に向かって突出している
請求項３２に記載の位置検出装置。
【請求項３４】
前記一対の第１遮光部材は、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第１遮光領域と、前記第１方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第１光通過領域と、前記第２方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第２光通過領域と、前記第２方向に沿って前記第１光通過領域に隣接し、前記第１方向に沿って前記第２光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第２遮光領域とを規定する
請求項３２又は３３に記載の位置検出装置。
【請求項３５】
前記第１遮光領域は、前記一対の第１遮光部材の一方の前記第２又は第３部材によって規定され、
前記第２遮光領域は、前記一対の第１遮光部材の他方の前記第２又は第３部材によって規定され、
前記第１光通過領域は、前記一対の第１遮光部材の一方の前記第１から第３部材によって囲まれる部分によって規定され、
前記第２光通過領域は、前記一対の第１遮光部材の他方の前記第１から第３部材によって囲まれる部分によって規定される
請求項３４に記載の位置検出装置。
【請求項３６】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、
前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出する検出器と
を備え、
前記遮光部材は、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第１遮光領域と、第１方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第１光通過領域と、前記第１方向に交差する第２方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第２透過領域と、前記第２方向に沿って前記第１光通過領域に隣接し、前記第１方向に沿って前記第２光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第２遮光領域とを規定する
位置検出装置。
【請求項３７】
前記遮光部材は、前記第１方向に沿って並び且つ夫々が前記第２方向に沿って延びる一対の第２遮光部材と、前記第２方向に沿って並び且つ夫々が前記第１方向に沿って延びる一対の第３遮光部材と、前記第１方向に沿って少なくとも部分的に重なり且つ夫々が前記第２方向に沿って延びる一対の第４遮光部材とのうちの少なくとも一つを含む
請求項２８から３６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項３８】
前記一対の第２遮光部材の少なくとも一方は、前記第１方向に沿って移動可能であり、
前記一対の第３遮光部材の少なくとも一方は、前記第２方向に沿って移動可能であり、
前記一対の第４遮光部材の少なくとも一方は、前記第１方向に沿って移動可能である
請求項３７に記載の位置検出装置。
【請求項３９】
前記光源からの前記計測光を前記マークに照射する照射光学系を更に備え、
前記照射光学系は、前記光源からの前記計測光を、前記物体の法線に対して第１角度で前記マークに照射する第１照射部と、前記光源からの前記計測光を、前記物体の法線に対して前記第１角度とは異なる第２角度で前記マークに照射する第２照射部とを含む
請求項１から３８のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項４０】
前記照射光学系は、前記計測光が照射される前記マークの特性に基づいて、前記第１及び第２照射部のいずれかを、前記計測光を照射する照射部として選択する
請求項３９に記載の位置検出装置。
【請求項４１】
前記第１角度は０度であり、前記第２角度は０度より大きい
請求項３９又は４０に記載の位置検出装置。
【請求項４２】
前記照射光学系は、複数の前記第２照射部を含む
請求項３９から４１のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項４３】
前記複数の第２照射部から前記計測光が順次照射される
請求項４２に記載の位置検出装置。
【請求項４４】
前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一方を撮像する撮像素子を含む
請求項１から４３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項４５】
前記コントローラは、
前記撮像素子の撮像結果に対して、前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方の理想的な強度分布を示すテンプレートを用いたフィッティング処理を行うことで、前記撮像結果から前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方に関する撮像情報を抽出し、
当該抽出した撮像情報に基づいて前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方の強度を算出し、算出した強度に基づいて前記誤差情報を算出する
請求項４４に記載の位置検出装置。
【請求項４６】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出する検出器と、
前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラと
を備える位置検出装置。
【請求項４７】
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出する検出器と、
前記第１回折光及び前記第２回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に、前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラと
を備える位置検出装置。
【請求項４８】
他の光源から前記マークを介した他の計測光を検出する他の検出器を更に備え、
前記コントローラは、前記他の検出器の検出結果を用いて、前記位置情報を算出し、
前記コントローラは、前記誤差情報に基づいて、前記位置情報を補正する
請求項１から４７のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項４９】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、
前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、
前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することと
を含む位置検出方法。
【請求項５０】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、
前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、
前記回折光の検出結果を用いて前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することと
を含む位置検出方法。
【請求項５１】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することと、
２種類の前記回折光の強度に関する第１情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第２情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと
を含む位置検出方法。
【請求項５２】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰することと、
前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰した第１反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰した第１回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰していない第２反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰していない第２回折光成分のうちの少なくとも一つを検出することと
を含む位置検出方法。
【請求項５３】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
第１方向に沿って延びた形状の第１部材と、前記第１部材の一方の端部から前記第１方向に交差する第２方向に沿って突出した形状の第２部材と、前記第１部材の他方の端部から前記第２方向に沿って且つ前記第２部材が突出した側に向かって突出した形状の第３部材とを備える第１遮光部材を含む遮光部材を移動して、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光することと、
前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出することと
を含む位置検出方法。
【請求項５４】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の光路に、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第１遮光領域と、第１方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第１光通過領域と、前記第１方向に交差する第２方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第２光通過領域と、前記第２方向に沿って前記第１光通過領域に隣接し、前記第１方向に沿って前記第２光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第２遮光領域とを設定することと
前記第１及び第２光通過領域を介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することと
を含む位置検出方法。
【請求項５５】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出することと、
前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、
前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することと
を含む位置検出方法。
【請求項５６】
物体に形成されたマークに計測光を照射することと、
前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出することと、
前記第１回折光及び前記第２回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することと、
前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと
を含む位置検出方法。
【請求項５７】
請求項１から４８のいずれか一項に記載の位置検出装置の検出結果を用いて物体を露光する露光装置。
【請求項５８】
請求項１から４８のいずれか一項に記載の位置検出装置の検出結果を用いて物体を露光する露光方法。
【請求項５９】
請求項５８に記載の露光方法を用いて、感光剤が塗布された前記物体を露光し、当該物体に所望のパターンを転写し、
露光された前記感光剤を現像して、前記所望のパターンに対応する露光パターン層を形成し、
前記露光パターン層を介して前記物体を加工するデバイス製造方法。
【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を検出可能な位置検出装置及び位置検出方法、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスパターンを基板に転写する露光装置は、アライメント計測を行うために、基板上に形成されたアライメントマークに対して計測光を照射することでアライメントマークの位置を検出する。アライメント計測は、主として、基板上に既に形成済みのデバイスパターンと、基板上に新たに転写しようとしているデバイスパターンとの位置合わせを行うために行われる。しかしながら、場合によっては、アライメントマークの位置を適切に検出することができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開第２００４／００３３４２６号
【発明の概要】
【０００４】
位置検出装置の第１の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、前記検出器の検出結果を用いて前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラとを備える。
【０００５】
位置検出装置の第２の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、前記検出器の検出結果を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラとを備える。
【０００６】
位置検出装置の第３の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出する検出器と、２種類の前記回折光の強度の関係に関する第１情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第２情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラとを備える。
【０００７】
位置検出装置の第４の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰する減衰部材と、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰した第１反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰した第１回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰していない第２反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰していない第２回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する検出器とを備える。
【０００８】
位置検出装置の第５の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方を検出する検出器とを備え、前記遮光部材は、第１方向に沿って延びた形状の第１部材と、前記第１部材の一方の端部から前記第１方向に交差する第２方向に沿って突出した形状の第２部材と、前記第１部材の他方の端部から前記第２方向に沿って且つ前記第２部材が突出した側に向かって突出した形状の第３部材とを備える第１遮光部材を含む。
【０００９】
位置検出装置の第６の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出する検出器とを備え、前記遮光部材は、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第１遮光領域と、第１方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第１光通過領域と、前記第１方向に交差する第２方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第２透過領域と、前記第２方向に沿って前記第１光通過領域に隣接し、前記第１方向に沿って前記第２光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第２遮光領域とを規定する。
【００１０】
位置検出装置の第７の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出する検出器と、前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラとを備える。
【００１１】
位置検出装置の第８の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出する検出器と、前記第１回折光及び前記第２回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に、前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラとを備える。
【００１２】
位置検出方法の第１の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することとを含む。
【００１３】
位置検出方法の第２の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、前記回折光の検出結果を用いて前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することとを含む。
【００１４】
位置検出方法の第３の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することと、２種類の前記回折光の強度に関する第１情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第２情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することとを含む。
【００１５】
位置検出方法の第４の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰することと、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰した第１反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰した第１回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰していない第２反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰していない第２回折光成分のうちの少なくとも一つを検出することとを含む。
【００１６】
位置検出方法の第５の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、第１方向に沿って延びた形状の第１部材と、前記第１部材の一方の端部から前記第１方向に交差する第２方向に沿って突出した形状の第２部材と、前記第１部材の他方の端部から前記第２方向に沿って且つ前記第２部材が突出した側に向かって突出した形状の第３部材とを備える第１遮光部材を含む遮光部材を移動して、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光することと、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出することとを含む。
【００１７】
位置検出方法の第６の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の光路に、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第１遮光領域と、第１方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第１光通過領域と、前記第１方向に交差する第２方向に沿って前記第１遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第２光通過領域と、前記第２方向に沿って前記第１光通過領域に隣接し、前記第１方向に沿って前記第２光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第２遮光領域とを設定することと前記第１及び第２光通過領域を介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することとを含む。
【００１８】
位置検出方法の第７の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出することと、前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することとを含む。
【００１９】
位置検出方法の第８の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第１回折光及び第２回折光を検出することと、前記第１回折光及び前記第２回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することと、前記第１回折光の強度に関する情報と、前記第１回折光と前記第２回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することとを含む。
【００２０】
露光装置の第１の態様は、位置検出装置の第１の態様から第８の態様のいずれか一つの計測結果を用いて物体を露光する。
【００２１】
露光方法の第１の態様は、位置検出方法の第１の態様から第８の態様のいずれか一つの計測結果を用いて物体を露光する。
【００２２】
デバイス製造方法の第１の態様は、露光方法の第１の態様を用いて、感光剤が塗布された前記物体を露光し、当該物体に所望のパターンを転写し、露光された前記感光剤を現像して、前記所望のパターンに対応する露光パターン層を形成し、前記露光パターン層を介して前記物体を加工する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施形態の露光システムの構成の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の露光装置の構成の一例を示す構成図である。
【図３】図３は、本実施形態の位置検出装置の構成の一例を示す構成図である。
【図４】図４（ａ）から図４（ｂ）は、夫々、照明系の構成の一例を示す構成図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｂ）は、夫々、計測光の照射態様の一例を示す側面図である。
【図６】図６は、導光光学系の構成の一例を示す構成図である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｄ）は、夫々、絞り機構の構成の一例を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）、図８（ｃ）及び図８（ｅ）は、夫々、アライメントマークの一例を示す平面図であり、図８（ｂ）、図８（ｄ）及び図８（ｆ）は、夫々、可変視野絞りが規定する開口（透過領域及び遮光領域）の一例を示す平面図である。
【図９】図９（ａ）は、撮像素子の構成を示す平面図であり、図９（ｂ）は、撮像素子が撮像する像が示す光強度分布を模式的に示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、夫々、アライメントマークからの出射光の強度分布を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、テンプレート関数を示すグラフである。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｂ）は、夫々、アライメントマークの非対称な形状を簡略化したモデルを示す断面図であり、図１１（ｃ）は、ボトム段差と第１非対称パラメータとの関係を示すグラフであり、図１１（ｄ）は、マーク段差と第２非対称パラメータとの関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、アライメントマークの形状の変化と第１及び第２非対称パラメータとの関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、アライメントマークの形状の変化と第１及び第２非対称パラメータとの関係を示すグラフである。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）の夫々は、可変視野絞りが規定する開口（透過領域及び遮光領域）の一例を示す平面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、露光システムの構成の一例を示す構成図であり、図１５（ｂ）は、重ね合わせ精度と非対称パラメータとの相関を示すグラフである。
【図１６】図１６は、デバイス製造方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されることはない。
（１）露光システムＳＹＳの構成
はじめに、図１を参照しながら、本実施形態の露光システムＳＹＳの構成の一例について説明する。図１に示すように、露光システムＳＹＳは、露光装置１と、アライメント装置２と、基板処理装置３と、記憶装置４とを備えている。
【００２５】
露光装置１は、物体を露光する。以下では、説明の便宜上、物体は、レジストが塗布された半導体基板等の基板１４１であるものとする。この場合、露光装置１は、基板１４１を露光することで、基板１４１にデバイスパターン（例えば、半導体素子パターン）を転写する。つまり、露光装置１は、半導体素子等のデバイスを製造するための露光装置であるものとする。但し、後述するように、露光装置１は、任意の物体を露光する又は任意の物体に光を照射する任意の露光装置であってもよい。
【００２６】
アライメント装置２は、露光装置１が基板１４１を露光する前に、当該基板１４１に対してアライメント計測を行う。具体的には、アライメント装置２は、基板１４１に形成されたアライメントマークＭに対して照明光Ｌ２１を照射する。アライメント装置２は、照明光Ｌ２１が照射されたアライメントマークＭを撮像する。アライメント装置２は、撮像結果に基づいて、アライメントマークＭを検出する。アライメント装置２は、アライメントマークＭの検出結果と、基板１４１の位置の計測結果とに基づいて、アライメントマークＭの位置を計測する。アライメント装置２は、アライメントマークＭの位置の計測結果に基づいて、ＥＧＡ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｇｌｏｂａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）演算を行う。その結果、アライメント装置２は、基板１４１上に規定されている複数のショット領域の夫々の設計上の位置座標と複数のショット領域の夫々の実際の位置（つまり、実際に計測されたアライメントマークＭの位置から算出可能な各ショット領域の実際の位置）との関係を示すアライメントパラメータを算出することができる。アライメント装置２が算出したアライメントパラメータは、露光装置１が基板１４１を露光する際に、基板１４１上に既に形成済みのデバイスパターンと基板１４１上に新たに転写しようとしているデバイスパターンとの位置合わせを行うために用いられる。
【００２７】
基板処理装置３は、露光装置１が露光した基板１４１に対して所定の処理を行う。例えば、基板処理装置３は、露光装置１が露光した基板１４１に対して現像処理を行なってもよい。例えば、基板処理装置３は、現像処理が行われた基板１４１に対して、感光剤（言い換えれば、レジスト）を塗布する塗布処理を行なってもよい。尚、以下の説明では、基板処理装置３は、基板１４１に対して現像処理及び塗布処理を行うコータ・デベロッパであるものとする。
【００２８】
基板１４１は、不図示の搬送装置によって、露光装置１、アライメント装置２及び基板処理装置３の間で搬送される。例えば、搬送装置は、露光装置１が露光した基板１４１を露光装置１から取り出し、取り出した基板１４１を基板処理装置３に搬送する。例えば、搬送装置は、基板処理装置３が現像処理及び塗布処理を行った基板１４１を基板処理装置３から取り出し、取り出した基板１４１をアライメント装置２に搬送する。例えば、搬送装置は、アライメント装置２がアライメント計測を行った基板１４１をアライメント装置２から取り出し、取り出した基板１４１を露光装置１に搬送する。
【００２９】
記憶装置４は、アライメント装置２が特定したアライメントパラメータを記憶可能である。記憶装置４が記憶しているアライメントパラメータは、露光装置１によって適宜読み出し可能である。
【００３０】
露光装置１、アライメント装置２、基板処理装置３及び記憶装置４は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークを介して接続されている。このため、露光装置１、アライメント装置２、基板処理装置３及び記憶装置４は、ネットワークを介して互いに通信可能である。
（２）露光装置１の構成
続いて、図２を参照しながら、露光装置１の構成の一例について説明する。尚、以下の説明では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸から定義されるＸＹＺ直交座標系を用いて、露光装置１を構成する構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれが水平方向（つまり、水平面内の所定方向）であり、Ｚ軸方向が鉛直方向（つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向）であるものとする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの回転方向（言い換えれば、傾斜方向）を、それぞれ、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向と称する。
【００３１】
図２に示すように、露光装置１は、マスクステージ１１と、照明系１２と、投影光学系１３と、基板ステージ１４と、アライメント系１５と、制御装置１６とを備えている。
【００３２】
マスクステージ１１は、基板１４１に転写されるデバイスパターンが形成されたマスク１１１を保持可能である。マスクステージ１１は、マスク１１１を保持した状態で、照明系１２から射出される露光光ＥＬが照射される照明領域を含む平面（例えば、ＸＹ平面）に沿って移動可能である。例えば、マスクステージ１１は、モータを含む駆動システム１１２の動作により移動する。マスクステージ１１は、駆動システム１１２の動作により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向、並びに、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向のうちの少なくとも一つに沿って移動可能である。マスクステージ１１の位置は、位置計測装置１１３によって適宜計測される。位置計測装置１１３は、例えば、レーザ干渉計及びエンコーダシステムのうちの少なくとも一方を含む。
【００３３】
照明系１２は、露光光ＥＬを射出する。露光光ＥＬは、例えば、水銀ランプから射出される輝線（例えば、ｇ線、ｈ線若しくはｉ線等）であってもよい。露光光ＥＬは、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光：Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ光）であってもよい。露光光ＥＬは、例えば、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光：Ｖａｃｕｕｍ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ光）であってもよい。照明系１２が射出した露光光ＥＬは、マスク１１１の一部に照射される。
【００３４】
投影光学系１３は、マスク１１１を透過した露光光ＥＬ（つまり、マスク１１１に形成されたデバイスパターンの像）を、基板１４１に投影する。
【００３５】
基板ステージ１４は、基板１４１を保持する。基板ステージ１４は、基板１４１を保持した状態で、投影光学系１３によって露光光ＥＬが投影される投影領域を含む平面（例えば、ＸＹ平面）に沿って移動可能である。例えば、基板ステージ１４は、モータを含む駆動システム１４２の動作により移動する。基板ステージ１４は、駆動システム１４２の動作により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向、並びに、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向のうちの少なくとも一つに沿って移動可能である。基板ステージ１４の位置は、位置計測装置１４３によって適宜計測される。位置計測装置１４３は、例えば、レーザ干渉計及びエンコーダシステムのうちの少なくとも一方を含む。
【００３６】
アライメント系１５は、基板１４１上のマーク領域ＭＡに形成されたアライメントマークＭを検出する。具体的には、アライメント系１５は、アライメントマークＭに対して照明光Ｌ１１を照射する。アライメント系１５は、照明光Ｌ１１が照射されたアライメントマークＭからの光（つまり、照明光Ｌ１１の反射光及び回折光のうちの少なくとも一方）を受光することで、アライメントマークＭを撮像する。アライメント系１５は、撮像結果に基づいて、アライメントマークＭを検出する。このため、アライメント系１５は、画像処理方式のＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｎｇｍｅｎｔ）である。但し、アライメント系１５は、その他の方式のアライメント系であってもよい。アライメント系１５は、アライメントマークＭの検出結果を、制御装置１６に出力する。
【００３７】
アライメント系１５は、投影光学系１３の側面に配置されている。このため、アライメント系１５は、投影光学系１３を介することなく、照明光Ｌ１１をアライメントマークＭに照射する。更に、アライメント系１５は、投影光学系１３を介することなく、アライメントマークＭからの光を受光することで、アライメントマークＭを撮像する。つまり、アライメント系１５は、オフアクシス方式のアライメント系である。但し、アライメント系１５は、投影光学系１３を介して、照明光Ｌ１１をアライメントマークＭに照射してもよい。アライメント系１５は、投影光学系１３を介して、アライメントマークＭからの光を受光することで、アライメントマークＭを撮像してもよい。
【００３８】
露光装置１は、単一のアライメント系１５を備えていてもよい。或いは、露光装置１は、複数のアライメント系１５を備えていてもよい。この場合、複数のアライメント系１５のうちの一つのアライメント系１５がプライマリアライメント系１５として用いられ、且つ、複数のアライメント系１５のうちのその他のアライメント系１５がセカンダリアライメント系５として用いられてもよい。更に、複数のアライメント系１５は、所望方向（例えば、Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に沿って配列していてもよい。複数のアライメント系５を備える露光装置は、例えば米国特許第８，０５４，４７２号公報に開示されている。
【００３９】
アライメントマークＭは、所望のピッチΛで形成された格子マークを含む。より具体的には、アライメントマークＭは、所望のピッチΛＹで第１方向（例えば、Ｙ軸方向）に並ぶように形成された格子マークＭＹと、所望のピッチΛＸで第１方向に直交する第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に並ぶように形成された格子マークＭＸとを含む。但し、アライメントマークＭは、アライメント系１５が検出可能なマークである限りは、どのようなマークであってもよい。
【００４０】
基板１４１上には、基板１４１上の各ショット領域に対応する一又は複数のマーク領域ＭＡが配置されている。各マーク領域ＭＡには、単一の格子マークＭＸが形成されていてもよいし、複数の格子マークＭＸが形成されていてもよい。各マーク領域ＭＡには、単一の格子マークＭＹが形成されていてもよいし、複数の格子マークＭＹが形成されていてもよい。
【００４１】
制御装置１６は、露光装置１全体の動作を制御する。制御装置１６は、露光装置１が備える各動作ブロックを動作させるための制御コマンドを、各動作ブロックに対して出力する。各動作ブロックは、制御コマンドに従って動作する。例えば、制御装置１６は、位置計測装置１１３が計測したマスクステージ１１１の位置を示すマスク位置情報、位置計測装置１４３が計測した基板ステージ１４１の位置を示す基板位置情報、及び、アライメント系１５によるアライメントマークＭの検出結果を示すマーク検出情報を取得する。制御装置１６は、マーク検出情報及び基板位置情報に基づいて、アライメントマークＭの位置を示すマーク位置情報を特定する。更に、制御装置１６は、記憶装置４から、アライメント装置２が算出したアライメントパラメータを取得する。制御装置６は、取得したマーク位置情報及びアライメントパラメータに基づいて、ＥＧＡ演算を行う。その結果、露光装置１は、アライメント装置２が算出したアライメントパラメータよりも高精度なアライメントパラメータを算出することができる。その後、制御装置１６は、算出したアライメントパラメータに基づいて、基板１４１上の所望のショット領域の所望位置に所望のデバイスパターンが転写されるように、マスクステージ１１及び基板ステージ１４の移動を制御する。
【００４２】
（３）アライメント装置２の構成
続いて、図３を参照しながら、アライメント装置２の構成について説明する。尚、以下の説明では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸から定義されるＸＹＺ直交座標系を用いて、アライメント装置２を構成する構成要素の位置関係について説明する。尚、アライメント装置２の説明で用いるＸＹＺ直交座標系は、露光装置１の説明で用いるＸＹＺ直交座標系とは異なるものとする。但し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれが水平方向であり、Ｚ軸方向が鉛直方向である点は、両者のＸＹＺ直交座標系において共通していてもよい。
【００４３】
図３に示すように、アライメント装置２は、照明系２１と、導光光学系２０１と、ハーフプリズム２０２と、導光光学系２０３と、ハーフプリズム２０４と、対物光学系２０５と、導光光学系２０６と、撮像素子２２と、ハーフプリズム２０７と、反射ミラー２０８と、導光光学系２３と、導光光学系２４と、撮像素子２５と、撮像素子２６と、基板ステージ２７と、制御装置２９とを備える。
【００４４】
照明系２１は、制御装置２９の制御下で、アライメントマークＭに照射される照明光Ｌ２１を射出する。照明光Ｌ２１は、アライメントパラメータを算出することを主たる目的にアライメントマークＭを撮像するためにアライメントマークＭに照射される光である。更に、照明系２１は、アライメントマークＭに照射される計測光Ｌ２２を射出する。計測光Ｌ２２は、非対称パラメータを算出することを主たる目的にアライメントマークＭを撮像するためにアライメントマークＭに照射される光である。非対称パラメータは、アライメントマークＭの位置の計測結果に含まれる誤差を示すパラメータである。このような誤差は、例えば、アライメントマークＭの理想的な又は設計上の形状に対する歪み又はズレ等を含む形状歪みに起因して発生する。特に、このような誤差は、アライメントマークＭの形状の非対称性（つまり、アライメントマークＭに計測光Ｌ２２を導く対物光学系２０５の光軸を対称軸とする非対称性）を含む形状歪みに起因して発生する。
【００４５】
照明系２１は、照明光Ｌ２１を射出している期間中は、計測光Ｌ２２を射出しない。照明系２１は、計測光Ｌ２２を射出している期間中は、照明光Ｌ２１を射出しない。尚、照明系２１の詳細な構成については、後に詳述する（図４参照）。
【００４６】
導光光学系２０１は、照明系２１からの照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々を、ハーフプリズム２０２に導く。導光光学系２０１は、照明系２１からハーフプリズム２０２に至る照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々の光路上に配置されている。導光光学系２０１は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系２０１は、σ値（つまり、照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２が照明系２１から対物光学系２０５に入射するまでの光学系に相当する照明光学系の開口数ＮＡと対物光学系２０５の開口数ＮＡとの比を表す係数）を調整するための光学素子を含んでいてもよい。
【００４７】
ハーフプリズム２０２は、導光光学系２０１からの照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々の少なくとも一部を、導光光学系２０３に向けて反射する。ハーフプリズム２０２は、導光光学系２０１から導光光学系２０３に至る照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々の光路上に配置されている。
【００４８】
導光光学系２０３は、ハーフプリズム２０２が反射した照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々を、ハーフプリズム２０４に導く。導光光学系２０３は、ハーフプリズム２０２からハーフプリズム２０４に至る照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々の光路上に配置されている。導光光学系２０３は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００４９】
ハーフプリズム２０４は、導光光学系２０３からの照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々の少なくとも一部を、対物光学系２０５に向けて反射する。ハーフプリズム２０４は、導光光学系２０３から導光光学系２０５に至る照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々の光路上に配置されている。
【００５０】
対物光学系２０５は、ハーフプリズム２０４が反射した照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々を、基板１４１に照射する。その結果、対物光学系２０５の下方にアライメントマークＭが位置する場合には、対物光学系２０５は、アライメントマークＭに照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々を照射する。対物光学系２０５は、ハーフプリズム２０４から基板１４１（基板ステージ２７）に至る照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々の光路上に配置されている。対物光学系２０５は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００５１】
照明光Ｌ２１が照射されたアライメントマークＭからは、照明光Ｌ２１の照射に起因して発生する出射光Ｌ２３が出射する。具体的には、アライメントマークＭに照射された照明光Ｌ２１は、アライメントマークＭによって反射される。このため、アライメントマークＭからは、照明光Ｌ２１の０次反射光Ｌ２３（０）が出射光Ｌ２３の少なくとも一部として出射する。更に、アライメントマークＭに照射された照明光Ｌ２１は、アライメントマークＭによって回折する。このため、アライメントマークＭからは、照明光Ｌ２１の＋１次回折光Ｌ２３（＋１）及び照明光Ｌ２１の−１次回折光Ｌ２３（−１）が出射光Ｌ２３の少なくとも一部として出射する。但し、照明光Ｌ２１が照射されたアライメントマークＭからは、±１次回折光Ｌ２３（±１）に加えて又は代えて、照明光Ｌ２１の＋Ｋ（但し、Ｋは２以上の整数）次回折光Ｌ２３（＋Ｋ）が出射してもよい。照明光Ｌ２１が照射されたアライメントマークＭからは、±１次回折光Ｌ２３（±１）に加えて又は代えて、照明光Ｌ２１の−Ｋ次回折光Ｌ２３（−Ｋ）が出射してもよい。
【００５２】
計測光Ｌ２２が照射されたアライメントマークＭからも同様に、計測光Ｌ２２の照射に起因して発生する出射光Ｌ２４が出射する。具体的には、アライメントマークＭからは、計測光Ｌ２２の０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）が出射光Ｌ２４の少なくとも一部として出射する。但し、計測光Ｌ２２が照射されたアライメントマークＭからは、±１次回折光Ｌ２４（±１）に加えて又は代えて、計測光Ｌ２２の＋Ｋ次回折光Ｌ２４（＋Ｋ）が出射してもよい。計測光Ｌ２２が照射されたアライメントマークＭからは、±１次回折光Ｌ２４（±１）に加えて又は代えて、計測光Ｌ２２の−Ｋ次回折光Ｌ２４（−Ｋ）が出射してもよい。
【００５３】
照明光Ｌ２１が照射されたアライメントマークＭからの出射光Ｌ２３は、対物光学系２０５を介してハーフプリズム２０４に入射する。ハーフプリズム２０４は、対物光学系２０５からの出射光Ｌ２３の少なくとも一部を透過する。ハーフプリズム２０４を透過した出射光Ｌ２３は、導光光学系２０６に入射する。このため、ハーフプリズム２０４は、対物光学系２０５から導光光学系２０６に至る出射光Ｌ２３の光路上に配置されている。
【００５４】
導光光学系２０６は、ハーフプリズム２０４が反射した出射光Ｌ２３を、撮像素子２２に導く。導光光学系２０６は、ハーフプリズム２０４から撮像素子２２に至る出射光Ｌ２３の光路上に配置されている。導光光学系２０６は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系２０６は、当該導光光学系２０６の開口数を調整するための光学素子を含んでいてもよい。
【００５５】
撮像素子２２には、導光光学系２０６からの出射光Ｌ２３が入射する。撮像素子２２は、ＣＣＤセンサ又はＣＯＭＳセンサを含む。出射光Ｌ２３は、撮像素子２２の撮像面上で結像する。従って、撮像素子２２の撮像面は、基板１４１の表面に対して光学的に共役な位置に配置される。撮像素子２２の撮像結果を示す第１撮像情報は、制御装置２９に出力される。制御装置２９は、第１撮像情報を解析することで、アライメントマークＭの検出結果を示すマーク検出情報を特定する。その後、制御装置２９は、マーク検出情報及び位置計測装置２７１が計測した基板ステージ２７の位置を示す基板位置情報に基づいて、アライメントマークＭの位置を計測する。更に、制御装置２９は、アライメントマークＭの位置の計測結果に基づいてＥＧＡ演算を行う。その結果、制御装置２９は、アライメントパラメータを算出することができる。
【００５６】
ここで、アライメントパラメータの一例について説明する。上述したように、制御装置２９は、ＥＧＡ演算を行うことで、アライメントパラメータを算出する。本実施形態では、ＥＧＡ演算とは、基板１４１上に規定されている複数のショット領域の夫々の設計上の位置座標（Ｘ、Ｙ）と、当該設計上の位置座標（Ｘ、Ｙ）を基準とする各ショット領域の実際の位置座標の補正量（ズレ量）（ｄｘ、ｄｙ）との関係を規定するモデル式を特定する統計演算である。尚、位置座標（Ｘ、Ｙ）及び補正量（ｄｘ、ｄｙ）は、基板１４１の中心を原点とする基板座標系に対応する。本実施形態では、モデル式として、ｄｘ＝ａ０＋ａ１×Ｘ＋ａ２×Ｙ＋ａ３×Ｘ２＋ａ４×ＸＹ＋ａ５×Ｙ２＋ａ６×Ｘ３＋ａ７×Ｘ２Ｙ＋ａ８×ＸＹ２＋ａ９×Ｙ３・・・というモデル式及びｄｙ＝ｂ０＋ｂ１×Ｘ＋ｂ２×Ｙ＋ｂ３×Ｘ２＋ｂ４×ＸＹ＋ｂ５×Ｙ２＋ｂ６×Ｘ３＋ｂ７×Ｘ２Ｙ＋ｂ８×ＸＹ２＋ｂ９×Ｙ３・・・というモデル式が用いられる。アライメントパラメータは当該モデル式を規定する係数（ａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８、ａ９、・・・、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６、ｂ７、ｂ８、ｂ９・・・）に相当する。
【００５７】
一方で、計測光Ｌ２２が照射されたアライメントマークＭからの出射光Ｌ２４は、対物光学系２０５を介してハーフプリズム２０４に入射する。ハーフプリズム２０４は、出射光Ｌ２４の少なくとも一部を、導光光学系２０３に向けて反射する。導光光学系２０３は、ハーフプリズム２０４が反射した出射光Ｌ２４を、ハーフプリズム２０２に導く。ハーフプリズム２０２は、導光光学系２０３からの出射光Ｌ２４の少なくとも一部を透過する。ハーフプリズム２０２を透過した出射光Ｌ２４は、ハーフプリズム２０７に入射する。このため、ハーフプリズム２０２は、導光光学系２０３からハーフプリズム２０７に至る出射光Ｌ２４の光路上に配置されている。
【００５８】
ハーフプリズム２０７は、ハーフプリズム２０２からの出射光Ｌ２４の一部を、導光光学系２３に向けて反射する。ハーフプリズム２０７は、更に、ハーフプリズム２０２からの出射光Ｌ２４の他の一部を、反射ミラー２０８に向けて透過させる。このため、ハーフプリズム２０７は、ハーフプリズム２０２から導光光学系２３に至る出射光Ｌ２４の光路上であって且つハーフプリズム２０２から反射ミラー２０８に至る出射光Ｌ２４の光路上に配置される。
【００５９】
導光光学系２３は、ハーフプリズム２０７が反射した出射光Ｌ２４を、撮像素子２５に導く。導光光学系２３は、ハーフプリズム２０７から撮像素子２５に至る出射光Ｌ２４の光路上に配置されている。導光光学系２３は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系２３は、制御装置２９の制御下で、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４が撮像素子２５に入射する一方で、格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４及びアライメントマークＭの周辺領域からの不要な光が撮像素子２５に入射しないように、ハーフプリズム２０７が反射した出射光Ｌ２４を撮像素子２５に導く。このため、導光光学系２３は、出射光Ｌ２４の一部を遮光可能な遮光部材（例えば、後述する可変視野絞り２３１、図６及び図７参照）を備えている。加えて、導光光学系２３は、強度を所定量以上減衰させるための減衰処理が行われた出射光Ｌ２４と、減衰処理が行われていない出射光Ｌ２４との双方を、撮像素子２５に導く。このため、導光光学系２３は、ハーフプリズム２０７が反射した出射光Ｌ２４の一部を減衰するための減衰部材（例えば、後述するケスタープリズム２３３、図６参照）を備えている。尚、導光光学系２３の詳細な構成については、後に詳述する（図６から図８参照）。
【００６０】
前述した、出射光Ｌ２４の一部を遮光可能な遮光部材は、基板１４１の表面に対して光学的に共役な位置に配置される。従って、遮光部材によりアライメントマークＭから必要な領域を切り出すことが可能となる。また、撮像素子２５の撮像面２５ａは、対物光学系２０５の瞳と共役となっており、さらに後述するライトガイド２１７の射出端面とも共役となっている。対物光学系２０５の瞳位置には、アライメントマークＭからの回折光Ｌ２４が分離した回折像が形成されている。これらの回折像は、後述するライトガイド２１７の射出端面に形成されている射出口２１７ａから２１７ｅ（図４（ｂ）参照）からの計測光Ｌ２２のアライメントマークＭを介した回折像である。
【００６１】
撮像素子２５には、導光光学系２３からの出射光Ｌ２４（つまり、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４）が入射する。撮像素子２５の撮像結果を示す第２撮像情報（Ｙ）は、制御装置２９に出力される。尚、撮像素子２５の詳細な構成については、後に詳述する（図９参照）。
【００６２】
一方で、反射ミラー２０８は、ハーフプリズム２０７が透過した出射光Ｌ２４を、導光光学系２４に向けて反射する。反射ミラー２０８は、ハーフプリズム２０７から導光光学系２４に至る出射光Ｌ２４の光路上に配置されている。
【００６３】
導光光学系２４は、反射ミラー２０８が反射した出射光Ｌ２４を、撮像素子２６に導く。導光光学系２４は、反射ミラー２０８から撮像素子２６に至る出射光Ｌ２４の光路上に配置されている。導光光学系２４は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系２４は、制御装置２９の制御下で、格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４が撮像素子２６に入射する一方で、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４及びアライメントマークＭの周辺領域から不要な光が撮像素子２６に入射しないように、反射ミラー２０８が反射した出射光Ｌ２４を撮像素子２６に導く。このため、導光光学系２４は、出射光Ｌ２４の一部を遮光可能な遮光部材（例えば、後述する視野絞り２３１、図６及び図７参照）を備えている。加えて、導光光学系２４は、強度を所定量以上減衰させるための減衰処理が行われた出射光Ｌ２４と、減衰処理が行われていない出射光Ｌ２４との双方を、撮像素子２６に導く。このため、導光光学系２４は、反射ミラー２０８が反射した出射光Ｌ２４の一部を減衰するための減衰部材（例えば、後述するケスタープリズム２３３、図６参照）を備えている。尚、導光光学系２４の構成は、導光光学系２３の構成と同一であってもよい。
【００６４】
前述した、出射光Ｌ２４の一部を遮光可能な遮光部材は、基板１４１の表面に対して光学的に共役な位置に配置される。よって、遮光部材によりアライメントマークＭから必要な領域を切り出すことが可能となる。また、撮像素子２６の撮像面は、対物光学系２０５の瞳と共役となっており、さらに後述するライトガイド２１７の射出端面とも共役となっている。対物光学系２０５の瞳位置には、アライメントマークＭからの回折光Ｌ２４が分離した回折像が形成されている。これらの回折像は、後述するライトガイド２１７の射出端面に形成されている射出口２１７ａから２１７ｅ（図４（ｂ）参照）からの計測光Ｌ２２のアライメントマークＭを介した回折像である。
【００６５】
撮像素子２６には、導光光学系２４からの出射光Ｌ２４（つまり、格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４）が入射する。撮像素子２６の撮像結果を示す第２撮像情報（Ｘ）は、制御装置２９に出力される。尚、撮像素子２６の構成は、撮像素子２５の構成と同一であってもよい。
【００６６】
尚、ハーフプリズム２０２とハーフプリズム２０７との間に、導光光学系２３及び２４の少なくとも一部の機能を持たせた導光光学系が配置されていてもよい。また、反射ミラー２０８等の折り曲げミラー等は、実際の光学系の設置制約に合わせ、光学系内の任意の場所に追加が可能である。
【００６７】
制御装置２９は、第２撮像情報（Ｘ）に基づいて、格子マークＭＸの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。制御装置２９は、第２撮像情報（Ｙ）に基づいて、格子マークＭＹの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。本実施形態では、制御装置２９は、非対称パラメータとして、第１非対称パラメータ及び第２非対称パラメータを算出する。第１非対称パラメータは、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度との間の差分（或いは、当該差分から算出可能な任意の係数）である。第２非対称パラメータは、出射光Ｌ２４のうちの０次反射光Ｌ２４（０）の強度に対する＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度との平均値の比（或いは、当該比から算出可能な任意の係数）である。
【００６８】
このため、制御装置２９は、第２撮像情報（Ｘ）を解析することで、格子マークＭＸからの０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の夫々の強度を算出する。その後、制御装置２９は、算出した強度に基づいて、格子マークＭＸの非対称性に関する第１及び第２非対称パラメータを算出する。更に、制御装置２９は、第２撮像情報（Ｙ）を解析することで、格子マークＭＹからの０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の夫々の強度を算出する。その後、制御装置２９は、算出した強度に基づいて、格子マークＭＹの非対称性に関する第１及び第２非対称パラメータを算出する。
【００６９】
アライメントマークＭの形状が非対称である場合には、上述した第１撮像情報（或いは、第１撮像情報から特定されるマーク検出情報）が、アライメントマークＭの非対称な形状に起因した誤差を含む可能性がある。尚、アライメントマークＭの形状が非対称である状態の一例として、格子マークＭＹを構成する単位構造物（例えば、溝や壁等）のＺ軸を含む断面が、ＸＹ平面上における単位構造物の中心に対して非対称な状態があげられる。アライメントマークＭの形状が非対称である状態の他の一例として、格子マークＭＸを構成する単位構造物のＺ軸を含む断面が、ＸＹ平面上における単位構造物の中心に対して非対称な状態があげられる。
【００７０】
このため、アライメントマークＭの形状が非対称である場合には、第１撮像情報から特定されるマーク位置情報に基づいて行われるＥＧＡ演算の精度が悪化する可能性がある。具体的には、アライメントパラメータの算出精度が悪化する可能性がある。そこで、本実施形態では、制御装置２９は、第１撮像情報とは別に、第２撮像情報（Ｘ）及び第２撮像情報（Ｙ）を取得すると共に、当該第２撮像情報（Ｘ）及び第２撮像情報（Ｙ）に基づいて、アライメントマークＭの非対称な形状に関する非対称パラメータを取得する。その後、アライメント装置２は、非対称パラメータに基づいてマーク位置情報を補正することで、アライメントマークＭの形状の非対称性に起因してマーク位置情報に残留してしまいかねない誤差成分を除去可能である。その結果、非対称パラメータに基づいてマーク位置情報が補正されない場合と比較して、相対的に高精度なアライメントパラメータが算出される。
【００７１】
基板ステージ２７は、基板１４１を保持する。基板ステージ２７は、基板１４１を保持した状態で、対物光学系２０５によって照明光Ｌ２１及び計測光Ｌ２２の夫々が照射される照射領域を含む平面（例えば、ＸＹ平面）に沿って移動可能である。例えば、基板ステージ２７は、モータを含む不図示の駆動システムの動作により移動する。基板ステージ２７は、駆動システムの動作により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向、並びに、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向のうちの少なくとも一つに沿って移動可能である。基板ステージ２７の位置は、位置計測装置２７１によって適宜計測される。位置計測装置２７１は、例えば、レーザ干渉計及びエンコーダシステムのうちの少なくとも一方を含む。
（３−２）アライメント装置２が備える照明系２１の構成
続いて、図４（ａ）から図４（ｂ）を参照しながら、照明系２１の構成について説明する。本実施例では、光源輝度が高く且つ波長域が短い光源であるレーザ光源としてＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）素子を採用した例について説明するが、原理的には、ＬＥＤ素子の様な干渉性の低く波長域の狭い光源や、Ｘｅランプ等の広い波長域を持つ光源から狭い波長域を切り出した光源等も採用可能である。但し、光源としてレーザ光源が採用される場合、レーザ光のコヒーレンシーが高いので、ＸＹ計測を同時に行う（つまり、格子マークＭＸ及びＭＹの双方に同時にレーザ光を照射する）と、ＸＹ計測結果（つまり、第２撮像情報（Ｘ）及び第２撮像情報（Ｙ））に相互作用成分が混入する恐れがある。よって、Ｘ計測用とＹ計測用の２つの光源を用いた例を示す。また、本実施例では、高速な計測と高輝度な中継が可能な光学系を示す。
【００７２】
図４（ａ）に示すように、照明系２１は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）素子２１１ａと、ＬＤ素子２１１ｂと、広帯域波長切り換え光源２１１ｃと、導光ファイバ２１２ａと、導光ファイバ２１２ｂと、ライトガイドファイバ２１２ｃと、ファイバ中継器２１３ａ１と、ファイバ中継器２１３ａ２と、ファイバ中継器２１３ｂと、３分岐ライトガイドファイバ２１４ａｂｄと、２分岐ライトガイドファイバ２１４ｃｅと、２重構造のライトガイドファイバ２１４ｆと、光シャッタ２１５ａと、光シャッタ２１５ｂと、光シャッタ２１５ｃと、光シャッタ２１５ｄと、光シャッタ２１５ｅと、ライトガイド分岐部２１６ａと、ライトガイド分岐部２１６ｂと、ライトガイド分岐部２１６ｃと、ライトガイド分岐部２１６ｄと、ライトガイド分岐部２１６ｅとを備えている。ライトガイド分岐部２１６ａから２１６ｅとライトガイドファイバ２１４ｆにより、これら６つのライトガイドを合成したライトガイド２１７が構成されている。
【００７３】
ＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂの夫々は、所望波長のレーザ光を、計測光Ｌ２２として射出する。ＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂの夫々は、夫々波長が異なる複数種類のレーザ光を射出可能であってもよいし、単一の波長を有する単一種類のレーザ光を射出可能であってもよい。夫々波長が異なる複数種類のレーザ光をＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂの夫々が射出可能である場合には、ＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂの夫々は、制御装置２９の制御下で、アライメントマークＭのピッチΛに応じて、計測光Ｌ２２として射出するレーザ光の波長を選択してもよい。具体的には、計測光Ｌ２２として用いられるレーザ光の波長及びピッチΛの夫々に応じて、アライメントマークＭからの±１次回折光Ｌ２４（±１）の回折角度が変化する。このため、ＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂの夫々は、ピッチΛに応じて、±１次回折光Ｌ２４（±１）が適切に撮像素子２５及び２６の夫々に入射する状態を実現可能な波長を有するレーザ光を、計測光Ｌ２２として射出してもよい。また、計測光Ｌ２２は、アライメントマークＭを構成する複雑な物質構造（例えば、透明層、メタル層など）に依存して回折光量が変化する特性を有している。このため、回折光量が相対的に大きい（例えば、回折光量が所定量以上になる）波長を有する計測光Ｌ２２が用いられてもよい。
【００７４】
広帯域波長切り換え光源２１１ｃは、所望波長の光を、照明光Ｌ２１として射出する。
【００７５】
導光ファイバ２１２ａ及び２１２ｂの夫々は、光ファイバを含む。導光ファイバ２１２ａ及び２１２ｂの夫々は、シングルコアタイプの光量伝送型であり、偏波面保持型は必ずしも想定していない。導光ファイバ２１２ａ及び２１２ｂは、夫々、ＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂが射出する計測光Ｌ２２をファイバ中継器２１３ａに導く。ライトガイドファイバ２１２ｃは、光ファイバを含むバンドル型ライトガイドで光量を伝送する。ライトガイドファイバ２１２ｃは、広帯域波長切り換え光源２１１ｃが射出する照明光Ｌ２１をファイバ中継器２１３ｂに導く。
【００７６】
ファイバ中継器２１３ａ１及び２１３ａ２は、夫々、ＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂが射出した計測光Ｌ２２を３分岐ライトガイド２１４ａｂｄ及び２分岐ライトガイド２１４ｃｅへ導光する。ファイバ中継器２１３ａ１及び２１３ａ２の夫々の内部には、レーザ光（つまり、計測光Ｌ２２）の拡散処理及び整形処理のうちの少なくとも一方を行う導光用のレンズが設置されていてもよい。３分岐ライトガイド２１４ａｂｄは、ライトガイド分岐部２１４ａ、２１４ｂ及び２１４ｄを備えている。ライトガイド分岐部２１４ａ、２１４ｂ及び２１４ｄの夫々は、光ファイバを含むバンドル型ライトガイドである。３分岐ライトガイド２１４ａｂｄの素線束を分岐することにより、ライトガイド分岐部２１４ａ、２１４ｂ及び２１４ｄが形成される。３分岐ライトガイド２１４ａｂｄのバンドル内の最小素線数は３本であるが、素線の本数は多い方が光源ムラを減少させるミキシング効果を期待できる。同様に２分岐ライトガイド２１４ｃｅは、ライトガイド分岐部２１４ｃ及び２１４ｅを備えている。ライトガイド分岐部２１４ｃ及び２１４ｅの夫々は、光ファイバを含むバンドル型ライトガイドである。２分岐ライトガイド２１４ｃｅの素線束を分岐することにより、ライトガイド分岐部２１４ｃ及び２１４ｅが形成される。２分岐ライトガイド２１４ｃｅのバンドル内の最小素線数は２本であるが、素線の本数は多い方が光源ムラを減少させるミキシング効果を期待できる。
【００７７】
ライトガイド分岐部２１４ａは、分岐動作によって得られた５つの計測光Ｌ２２のうちの第１計測光Ｌ２２ａを、光シャッタ２１５ａに導く。ライトガイド分岐部２１４ｂは、分岐動作によって得られた５つの計測光Ｌ２２のうちの第２計測光Ｌ２２ｂを、光シャッタ２１５ｂに導く。ライトガイド分岐部２１４ｃは、分岐動作によって得られた５つの計測光Ｌ２２のうちの第３計測光Ｌ２２ｃを、光シャッタ２１５ｃに導く。ライトガイド分岐部２１４ｄは、分岐動作によって得られた５つの計測光Ｌ２２のうちの第４計測光Ｌ２２ｄを、光シャッタ２１５ｄに導く。ライトガイド分岐部２１４ｅは、分岐動作によって得られた５つの計測光Ｌ２２のうちの第５計測光Ｌ２２ｅを、光シャッタ２１５ｅに導く。
【００７８】
ファイバ中継部２１３ｂは、入射してきた照明光Ｌ２１を、２重構造のライトガイドファイバ２１４ｆを介して、６つのライトガイドを合成したライトガイド２１７に導く。
【００７９】
光シャッタ２１５ａは、第１計測光Ｌ２２ａの光路に配置される。光シャッタ２１５ａの状態は、制御装置２９の制御下で、光シャッタ２１５ａが第１計測光Ｌ２２ａを遮光する状態と光シャッタ２１５ａが第１計測光Ｌ２２ａを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ２１５ａが第１計測光Ｌ２２ａを遮光しない場合には、第１計測光Ｌ２２ａは、ライトガイド分岐部２１６ａを介して、ライトガイド２１７に入射する。
【００８０】
光シャッタ２１５ｂは、第２計測光Ｌ２２ｂの光路に配置される。光シャッタ２１５ｂの状態は、制御装置２９の制御下で、光シャッタ２１５ｂが第２計測光Ｌ２２ｂを遮光する状態と光シャッタ２１５ｂが第２計測光Ｌ２２ｂを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ２１５ｂが第２計測光Ｌ２２ｂを遮光しない場合には、第２計測光Ｌ２２ｂは、ライトガイド分岐部２１６ｂを介して、ライトガイド２１７に入射する。
【００８１】
光シャッタ２１５ｃは、第３計測光Ｌ２２ｃの光路に配置される。光シャッタ２１５ｃの状態は、制御装置２９の制御下で、光シャッタ２１５ｃが第３計測光Ｌ２２ｃを遮光する状態と光シャッタ２１５ｃが第３計測光Ｌ２２ｃを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ２１５ｃが第３計測光Ｌ２２ｃを遮光しない場合には、第３計測光Ｌ２２ｃは、ライトガイド分岐部２１６ｃを介して、ライトガイド２１７に入射する。
【００８２】
光シャッタ２１５ｄは、第４計測光Ｌ２２ｄの光路に配置される。光シャッタ２１５ｄの状態は、制御装置２９の制御下で、光シャッタ２１５ｄが第４計測光Ｌ２２ｄを遮光する状態と光シャッタ２１５ｄが第４計測光Ｌ２２ｄを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ２１５ｄが第４計測光Ｌ２２ｄを遮光しない場合には、第４計測光Ｌ２２ｄは、ライトガイド分岐部２１６ｄを介して、ライトガイド２１７に入射する。
【００８３】
光シャッタ２１５ｅは、第５計測光Ｌ２２ｅの光路に配置される。光シャッタ２１５ｅの状態は、制御装置２９の制御下で、光シャッタ２１５ｅが第５計測光Ｌ２２ｅを遮光する状態と光シャッタ２１５ｅが第５計測光Ｌ２２ｅを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ２１５ｅが第５計測光Ｌ２２ｅを遮光しない場合には、第５計測光Ｌ２２ｅは、ライトガイド分岐部２１６ｅを介して、ライトガイド２１７に入射する。
【００８４】
光シャッタ２１５ａから２１５ｅの夫々は、対応する計測光Ｌ２２を遮光する状態と対応する計測光Ｌ２２を遮光しない状態との間で状態を切り替えることが可能である限りは、どのような構成を有していてもよい。光シャッタ２１５ａから２１５ｅの夫々は、対応する計測光Ｌ２２の光路に対して挿脱可能な遮光板と、当該遮光板を駆動するアクチュエータとを備えていてもよい。光シャッタ２１５ａから２１５ｅの夫々は、液晶シャッタであってもよい。
【００８５】
６つのライトガイドを合成したライトガイド２１７は、第１計測光Ｌ２２ａから第５計測光Ｌ２２ｅのうちの少なくとも一つを、計測光Ｌ２２として射出する。図４（ｂ）に示すように、ライトガイド２１７の射出端面には、第１計測光Ｌ２２ａを射出するための射出口２１７ａと、第２計測光Ｌ２２ｂを射出するための射出口２１７ｂと、第３計測光Ｌ２２ｃを射出するための射出口２１７ｃと、第４計測光Ｌ２２ｄを射出するための射出口２１７ｄと、第５計測光Ｌ２２ｅを射出するための射出口２１７ｅとが形成されている。射出口２１７ａは、ライトガイド分岐部２１６ａ又はライトガイド分岐部２１６ａに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口２１７ｂは、ライトガイド分岐部２１６ｂ又はライトガイド分岐部２１６ｂに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口２１７ｃは、導光ファイバ２１６ｃ又はライトガイド分岐部２１６ｃに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口２１７ｄは、ライトガイド分岐部２１６ｄ又はライトガイド分岐部２１６ｄに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口２１７ｅは、ライトガイド分岐部２１６ｅ又はライトガイド分岐部２１６ｅに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口２１７ａは、ライトガイド２１７の射出端面の中心（或いは、中心の近傍）に形成されている。射出口２１７ｂから２１７ｅは、ライトガイド２１７の射出端面の外縁に沿って同心円状に且つ等角度間隔で形成されている。
【００８６】
射出口２１７ａは、基板１４１の表面に対して垂直に入射可能な計測光Ｌ２２を射出する。この場合、図５（ａ）に示すように、アライメントマークＭからは、０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）が出射する。このため、射出口２１７ａが計測光Ｌ２２を射出する場合には、アライメント装置２は、アライメントマークＭに対して計測光Ｌ２２を１回照射すれば、０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の像を撮像することができる。つまり、アライメント装置２は、格子マークＭＹに対して計測光Ｌ２２を１回照射すれば、格子マークＭＹからの０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の夫々の強度を算出することができる。同様に、アライメント装置２は、格子マークＭＸに対して計測光Ｌ２２を１回照射すれば、格子マークＭＸからの０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の夫々の強度を算出することができる。
【００８７】
一方で、射出口２１７ｂから射出口２１７ｅの夫々は、基板１４１の表面に対して斜入射可能な計測光Ｌ２２を射出する。つまり、射出口２１７ｂから射出口２１７ｅの夫々は、０度より大きく且つ９０度未満の入射角度で基板１４１に入射可能な計測光Ｌ２２を射出する。この場合、図５（ｂ）に示すように、アライメントマークＭからは、０次反射光Ｌ２４（０）と、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び＋１次回折光Ｌ２４のうちのいずれか一方が出射する（但し、アライメントマークＭのピッチΛ及び計測光Ｌ２２の波長によっては、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び＋１次回折光Ｌ２４の双方が出射することもあるし、さらに、計測光Ｌ２２の＋Ｋ（但し、Ｋは２以上の整数）次回折光Ｌ２４（＋Ｋ）や、計測光Ｌ２２の−Ｋ次回折光Ｌ２４（−Ｋ）が出射することもある）。このため、射出口２１７ｂから射出口２１７ｅの夫々が計測光Ｌ２２を射出する場合には、アライメント装置２は、同じアライメントマークＭに対して計測光Ｌ２２を少なくとも２回照射すれば、０次反射光Ｌ２４（０）、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の像を撮像することができる。つまり、アライメント装置２は、図５（ｂ）の左側に示すように、射出口２１７ｂを介して格子マークＭＹに対して計測光Ｌ２２を１回照射することで、格子マークＭＹからの０次反射光Ｌ２４（０）及び＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の夫々の強度を算出する。更に、アライメント装置２は、図５（ｂ）の右側に示すように、射出口２１７ｂと１８０度の角度間隔を隔てて配置されている射出口２１７ｄを介して格子マークＭＹに対して計測光Ｌ２２を１回照射することで、格子マークＭＹからの０次反射光Ｌ２４（０）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の夫々の強度を算出する。同様に、アライメント装置２は、射出口２１７ｃを介して格子マークＭＸに対して計測光Ｌ２２を１回照射することで、格子マークＭＸからの０次反射光Ｌ２４（０）及び＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の夫々の強度を算出する。更に、アライメント装置２は、射出口２１７ｃと１８０度の角度間隔を隔てて配置されている射出口２１７ｅを介して格子マークＭＸに対して計測光Ｌ２２を１回照射することで、格子マークＭＸからの０次反射光Ｌ２４（０）及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の夫々の強度を算出する。
【００８８】
射出口２１７ａは、アライメントマークＭのピッチΛが相対的に大きい（例えば、所定ピッチ以上である）場合に計測光Ｌ２２を射出する。一方で、射出口２１７ｂから２１７ｅの夫々は、アライメントマークＭのピッチΛが相対的に小さい（例えば、所定ピッチ以下である）場合に計測光Ｌ２２を射出する。
【００８９】
制御装置２９は、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御することで、射出口２１７ａから２１７ｅのいずれを、計測光Ｌ２２を射出するための射出口として用いるかを決定することができる。射出口２１７ａが計測光Ｌ２２を射出する場合には、制御装置２９は、光シャッタ２１５ａが第１計測光Ｌ２２ａを遮光しない一方で、光シャッタ２１５ｂから２１５ｅが夫々第２計測光Ｌ２２ｂから第５計測光Ｌ２２ｅを遮光するように、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御する。射出口２１７ｂが計測光Ｌ２２を射出する場合には、制御装置２９は、光シャッタ２１５ｂが第２計測光Ｌ２２ｂを遮光しない一方で、光シャッタ２１５ａ及び２１５ｃから２１５ｅが夫々第１計測光Ｌ２２ａ及び第３計測光Ｌ２２ｃから第５計測光Ｌ２２ｅを遮光するように、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御する。射出口２１７ｃが計測光Ｌ２２を射出する場合には、制御装置２９は、光シャッタ２１５ｃが第３計測光Ｌ２２ｃを遮光しない一方で、光シャッタ２１５ａから２１５ｂ及び２１５ｄから２１５ｅが夫々第１計測光Ｌ２２ａから第２計測光Ｌ２２ｂ及び第４計測光Ｌ２２ｄから第５計測光Ｌ２２ｅを遮光するように、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御する。射出口２１７ｄが計測光Ｌ２２を射出する場合には、制御装置２９は、光シャッタ２１５ｄが第４計測光Ｌ２２ｄを遮光しない一方で、光シャッタ２１５ａから２１５ｃ及び２１５ｅが夫々第１計測光Ｌ２２ａから第３計測光Ｌ２２ｃ及び第５計測光Ｌ２２ｅを遮光するように、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御する。射出口２１７ｅが計測光Ｌ２２を射出する場合には、制御装置２９は、光シャッタ２１５ｅが第５計測光Ｌ２２ｅを遮光しない一方で、光シャッタ２１５ａから２１５ｄが夫々第１計測光Ｌ２２ａから第４計測光Ｌ２２ｄを遮光するように、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御する。
【００９０】
更に、本実施例では、光源として照明系２１が２つのＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂを備えているため、格子マークＭＸと格子マークＭＹの計測（検出）を同時に行うことが可能となる。この場合、射出口２１７ｂ及び２１７ｄが計測光Ｌ２２を射出する場合には、制御装置２９は、光シャッタ２１５ｂ及び２１５ｄが夫々第２計測光Ｌ２２ｂ及び第４計測光Ｌ２２ｄを遮光しない一方で、光シャッタ２１５ａ、２１５ｃ及び２１５ｅが夫々第１計測光Ｌ２２ａ、第３計測光Ｌ２２ｃ及び第５計測光Ｌ２２ｅを遮光するように、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御する。射出口２１７ｃと２１７ｅが計測光Ｌ２２を射出する場合には、制御装置２９は、光シャッタ２１５ｃ及び２１５ｅが夫々第３計測光Ｌ２２ｃ及び第５計測光Ｌ２２ｅを遮光しない一方で、光シャッタ２１５ａ、２１５ｂ及び２１５ｄが夫々第１計測光Ｌ２２ａ、第２計測光Ｌ２２ｂ及び第４計測光Ｌ２２ｄを遮光するように、光シャッタ２１５ａから２１５ｅを制御する。ＸＹの計測を同時に行っても、光源として異なるＬＤ素子２１１ａ及び２１１ｂを使っているので、アライメントマークＭに照射されたレーザ光は干渉することはなく、計測が可能となる。
【００９１】
ライトガイド２１７は、更に、照明光Ｌ２１を射出する。図４（ｂ）に示すように、ライトガイド２１７の射出端面は、照明光Ｌ２１を射出するための射出領域として、第１射出領域２１７ｆ−１と、第２射出領域２１７ｆ−２とを含む。第１射出領域２１７ｆ−１は、ライトガイド２１７の射出端面の中心を含む円形の領域である。第２射出領域２１７ｆ−２は、第１射出領域２１７ｆ−２を取り囲む環状の領域である。第１射出領域２１７ｆ−１及び２１７ｆ−２の夫々は、複数の光ファイバをバンドルすることで得られるバンドルファイバの端面に相当する。
【００９２】
第１射出領域２１７ｆ−１は、対物光学系２０５の開口数が相対的に大きい（例えば、所定数以上である）場合に照明光Ｌ２１を射出して、明視野照明による結像を実現する射出領域である。第２射出領域２１７ｆ−２は、対物光学系２０５の開口数が相対的に小さい（例えば、所定数以下である）場合に照明光Ｌ２１を射出して、暗視野照明による結像を実現する領域である。このため、制御装置２９は、導光ファイバ２１４ｆからの照明光Ｌ２１の出力先を第１射出領域２１７ｆ−１及び第２射出領域２１７ｆ−２の間で切り替える不図示の光スイッチや切り換えミラー等を制御してもよい。その結果、導光ファイバ２１４ｆからの照明光Ｌ２１の出力先が第１射出領域２１７ｆ−１に設定されている場合には、第１射出領域２１７ｆ−１が照明光Ｌ２１を射出する一方で、第２射出領域２１７ｆ−２が照明光Ｌ２１を射出しない。一方で、導光ファイバ２１４ｆからの照明光Ｌ２１の出力先が第２射出領域２１７ｆ−２に設定されている場合には、第２射出領域２１７ｆ−２が照明光Ｌ２１を射出する一方で、第１射出領域２１７ｆ−１が照明光Ｌ２１を射出しない。また、先述したが、導光光学系２０１にσ値を調整するための可変σ絞りといった光学素子を含んでいる場合は、例えば、照明光Ｌ２１の出力先の第１射出領域２１７ｆ−１と第２射出領域２１７ｆ−２との間での切り換えと併用することにより、特殊照明を含む各種照明条件を実現することも可能となる。
（３−３）アライメント装置２が備える導光光学系２３の構成
続いて、図６を参照しながら、導光光学系２３の構成について説明する。図６に示すように、導光光学系２３は、可変視野絞り２３１と、リレーレンズ２３２と、ケスタープリズム２３３とを備えている。
【００９３】
可変視野絞り２３１は、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４が撮像素子２５に入射する一方で、格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４が撮像素子２５に入射しないように、ハーフプリズム２０７が反射した出射光Ｌ２４の一部を遮光する。出射光Ｌ２４の一部を遮光するために、可変視野絞り２３１は、図７（ａ）に示す絞り機構２３１１、図７（ｂ）に示す絞り機構２３１２、図７（ｃ）に示す絞り機構２３１３及び図７（ｄ）に示す絞り機構２３１４を備えている。尚、図７（ａ）から図７（ｄ）は、夫々、出射光Ｌ２４の光路に直交する面に沿った絞り機構２３１１から２３１４を示す。また、説明の便宜上、図７（ａ）から図７（ｄ）の夫々の紙面横方向及び紙面縦方向が、夫々、基板１４１上におけるＸ軸方向及びＹ軸方向に対応するものとする。
【００９４】
図７（ａ）に示すように、絞り機構２３１１は、絞り羽根２３１１ａと、絞り羽根２３１１ｂとを備えている。絞り羽根２３１１ａ及び２３１１ｂの夫々は、Ｘ軸方向に沿って延びた（つまり、Ｘ軸方向が長手方向となった）形状を有する。絞り羽根２３１１ａ及び２３１１ｂは、Ｙ軸方向に沿って、所望の間隔を隔てて並んでいる。絞り羽根２３１１ａ及び２３１１ｂは、絞り羽根２３１１ａと絞り羽根２３１１ｂとの間の間隙に、出射光Ｌ２４が通過可能な開口（図７（ａ）中の点線の領域参照）を規定する。絞り羽根２３１１ａ及び２３１１ｂの夫々は、制御装置２９が制御する不図示のアクチュエータの動作により、Ｙ軸方向（或いは、Ｘ軸に交差する任意の方向）に沿って移動可能である。このため、絞り機構２３１１は、Ｙ軸方向に沿った開口のサイズを調整可能である。
【００９５】
図７（ｂ）に示すように、絞り機構２３１２は、絞り羽根２３１２ａと、絞り羽根２３１２ｂとを備えている。絞り羽根２３１２ａ及び２３１２ｂの夫々は、Ｙ軸方向に沿って延びた（つまり、Ｙ軸方向が長手方向となった）形状を有する。絞り羽根２３１２ａ及び２３１２ｂは、Ｘ軸方向に沿って、所望の間隔を隔てて並んでいる。絞り羽根２３１２ａ及び２３１２ｂは、絞り羽根２３１２ａと絞り羽根２３１２ｂとの間の間隙に、出射光Ｌ２４が通過可能な開口（図７（ｂ）中の点線の領域参照）を規定する。絞り羽根２３１２ａ及び２３１２ｂの夫々は、制御装置２９が制御する不図示のアクチュエータの動作により、Ｘ軸方向（或いは、Ｙ軸に交差する任意の方向）に沿って移動可能である。このため、絞り機構２３１２は、Ｘ軸方向に沿った開口のサイズを調整可能である。
【００９６】
図７（ｃ）に示すように、絞り機構２３１３は、絞り羽根２３１３ａと、絞り羽根２３１３ｂとを備えている。絞り羽根２３１３ａ及び２３１３ｂの夫々は、Ｘ軸方向に沿って延びた（つまり、Ｘ軸方向が長手方向となった）形状を有する。絞り羽根２３１３ａ及び２３１３ｂは、出射光Ｌ２４の光路に沿って（つまり、図７（ｃ）の紙面に垂直な方向に沿って）絞り羽根２３１３ａの少なくとも一部が絞り羽根２３１３ｂの少なくとも一部と重なるように配置されている。絞り羽根２３１３ａ及び２３１３ｂは、絞り羽根２３１３ａ及び２３１３ｂの両側（つまり、絞り羽根２３１３ａ及び２３１３ｂの＋Ｙ側及び−Ｙ側）に、出射光Ｌ２４が通過可能な開口（図７（ｃ）中の点線の領域参照）を規定する。絞り羽根２３１３ａ及び２３１３ｂの夫々は、制御装置２９が制御する不図示のアクチュエータの動作により、Ｙ軸方向（或いは、Ｘ軸に交差する任意の方向）に沿って移動可能である。絞り羽根２３１３ａ及び２３１３ｂの夫々は、制御装置２９が制御する不図示のアクチュエータの動作により、Ｙ軸方向に沿って移動可能である。このため、絞り機構２３１３は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ２つの開口の間の間隔を調整可能である。
【００９７】
図７（ｄ）に示すように、絞り機構２３１４は、絞り羽根２３１４ａと、絞り羽根２３１４ｂとを備えている。絞り羽根２３１４ａは、第１羽根部分２３１４ａ−１と、第２羽根部分２３１４ａ−２と、第３羽根部分２３１４ａ−３とを含んでいる。第１羽根部分２３１４ａ−１は、Ｙ軸方向に沿って延びた形状を有する。第２羽根部分２３１４ａ−２は、Ｙ軸方向に沿った第１羽根部分２３１４ａ−１の一方の端部を起点に、Ｘ軸方向に沿って且つ絞り羽根２３１４ｂに向かって突出した形状を有する。第３羽根部分２３１４ａ−３は、Ｙ軸方向に沿った第１羽根部分２３１４ａ−１の他方の端部を起点に、Ｘ軸方向に沿って且つ絞り羽根２３１４ｂに向かって突出した形状を有する。絞り羽根２３１４ｂは、第１羽根部分２３１４ｂ−１と、第２羽根部分２３１４ｂ−２と、第３羽根部分２３１４ｂ−３とを含んでいる。第１羽根部分２３１４ｂ−１は、Ｙ軸方向に沿って延びた形状を有する。第２羽根部分２３１４ｂ−２は、Ｙ軸方向に沿った第１羽根部分２３１４ｂ−１の一方の端部を起点に、Ｘ軸方向に沿って且つ絞り羽根２３１４ａに向かって突出した形状を有する。第３羽根部分２３１４ｂ−３は、Ｙ軸方向に沿った第１羽根部分２３１４ｂ−１の他方の端部を起点に、Ｘ軸方向に沿って且つ絞り羽根２３１４ａに向かって突出した形状を有する。つまり、絞り羽根２３１４ａ及び２３１４ｂの夫々は、Ｕ字型の形状を有している。絞り羽根２３１４ａ及び２３１４ｂは、絞り羽根２３１４ａと絞り羽根２３１４ｂとによって囲まれた位置に、出射光Ｌ２４が通過可能な開口（図７（ｄ）中の点線の領域参照）を規定する。具体的には、絞り羽根２３１４ａ及び２３１４ｂは、第１羽根部分２３１４ａ−１と、第２羽根部分２３１４ａ−２と、第３羽根部分２３１４ａ−３と、第３羽根部分２３１４ｂ−３とによって囲まれた空隙に開口を規定する。更に、絞り羽根２３１４ａ及び２３１４ｂは、第１羽根部分２３１４ｂ−１と、第２羽根部分２３１４ｂ−２と、第３羽根部分２３１４ｂ−３と、第３羽根部分２３１４ａ−３とによって囲まれた空隙に開口を規定する。このため、絞り機構２３１４は、出射光Ｌ２４を遮光可能な第１遮光領域（例えば、図７（ｄ）における第３羽根部分２３１４ａ−３に対応する領域）と、Ｙ軸方向に沿って第１遮光領域に隣接し且つ出射光２４が通過可能な第１光通過領域（例えば、図７（ｄ）における、左上の開口に相当する領域）と、Ｘ軸方向に沿って第１遮光領域に隣接し且つ出射光Ｌ２４が通過可能な第２光通過領域（例えば、図７（ｄ）における、右下の開口に相当する領域）と、Ｘ軸方向に沿って第１光通過領域に隣接し、Ｙ軸方向に沿って第２光通過領域に隣接し且つ出射光Ｌ２４を遮光可能な第２遮光領域（例えば、図７（ｄ）における第３羽根部分２３１４ｂ−３に対応する領域）とを規定する。つまり、絞り機構２３１４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ２つの開口を規定する。絞り羽根２３１４ａ及び２３１４ｂの夫々は、制御装置２９が制御する不図示のアクチュエータにより、Ｙ軸方向に沿って移動可能である。このため、絞り機構２３１４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交差する方向に沿って並ぶ２つの開口の間隔及びサイズの少なくとも一方を調整可能である。
【００９８】
可変視野絞り２３１は、このような絞り機構２３１１から２３１４のうちの少なくとも一つを用いて、任意のアライメントマークＭを対象に、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４を通過させ且つ格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４を遮光する視野絞りを規定する。例えば、第１象限及び第３象限に格子マークＭＸが配置され、第２象限及び第４象限に格子マークＭＹが配置されているアライメントマークＭ（図８（ａ）参照）に対しては、図８（ｂ）に示すように、可変視野絞り２３１は、絞り機構２３１１及び２３１４を用いて、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４を通過させ且つ格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４を遮光する視野絞りを規定可能である。例えば、第１象限及び第３象限に格子マークＭＹが配置され、第２象限及び第４象限に格子マークＭＸが配置されているアライメントマークＭ（図８（ｃ）参照）に対しては、図８（ｄ）に示すように、可変視野絞り２３１は、絞り機構２３１１及び２３１４を用いて、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４を通過させ且つ格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４を遮光する視野絞りを規定可能である。尚、図８（ｂ）に示す可変視野絞り２３１は、絞り羽根２３１４ａ及び２３１４ｂの夫々がＹ軸方向に沿って移動することで、図８（ｄ）に示す可変視野絞り２３１へと切り替わる。例えば、夫々が第１方向（例えば、Ｙ軸方向）に沿って延び且つ第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿って並ぶ３つの領域に、夫々、格子マークＭＸ、格子マークＭＹ及び格子マークＭＸが形成されているアライメントマークＭ（図８（ｅ）参照）に対しては、図８（ｆ）に示すように、可変視野絞り２３１は、絞り機構２３１１及び２３１２を用いて、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４を通過させ且つ格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４を遮光する開口を規定可能である。例えば、夫々が第１方向（例えば、Ｙ軸方向）に沿って延び且つ第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿って並ぶ３つの領域に、夫々、格子マークＭＹ、格子マークＭＸ及び格子マークＭＹが形成されているアライメントマークＭ（図８（ｇ）参照）に対しては、図８（ｈ）に示すように、可変視野絞り２３１は、絞り機構２３１１から２３１３を用いて、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４を通過させ且つ格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４を遮光する開口を規定可能である。
【００９９】
再び図６において、可変視野絞り２３１を通過した出射光Ｌ２４（つまり、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４）は、リレーレンズ２３２を介してケスタープリズム２３３の第１光学面２３３ａに入射する。第１光学面２３３ａに入射した出射光Ｌ２４は、第１光学面２３３ａを通過して、ケスタープリズム２３３の第２光学面２３３ｂに入射する。
【０１００】
第２光学面２３３ｂに入射した出射光Ｌ２４の一部は、第２光学面２３３ｂによって反射される。第２光学面２３３ｂが反射した出射光Ｌ２４は、第１光学面２３３ａ上に形成されている反射領域２３３ａ−１に入射する。反射領域２３３ａ−１に入射した出射光Ｌ２４は、反射領域２３３ａ−１によって反射される。反射領域２３３ａ−１が反射した出射光Ｌ２４は、ケスタープリズム２３３の第３光学面２３３ｃに入射する。第３光学面２３３ｃに入射した出射光Ｌ２４は、第３光学面２３３ｃを通過して、撮像素子２５に入射する。
【０１０１】
一方で、第２光学面２３３ｂに入射した出射光Ｌ２４の他の一部は、第２光学面２３３ｂを透過する。つまり、第２光学面２３３ｂは、ケスタープリズム２３３に入射した出射光Ｌ２４の光路を複数の光路に分岐する。第２光学面２３３ｂが透過した出射光Ｌ２４は、ケスタープリズム２３３の第４光学面２３３ｄ上に形成されている反射領域２３３ｄ−１に入射する。反射領域２３３ｄ−１に入射した出射光Ｌ２４は、反射領域２３３ｄ−１によって反射される。但し、反射領域２３３ｄ−１の反射率は、反射領域２３３ａ−１の反射率よりも小さい。例えば、反射領域２３３ｄ−１の反射率は、反射領域２３３ａ−１の反射率の１／Ｐ（但し、Ｐ＞１であり、例えばＰ＝１０）である。従って、反射領域２３３ｄ−１は、出射光Ｌ２４を反射することで、実質的には、出射光Ｌ２４を所定量以上減衰していると言える。反射領域２３３ｄ−１が反射した出射光Ｌ２４は、第３光学面２３３ｄを通過して、撮像素子２５に入射する。このため、撮像素子２５には、反射領域２３３ｄ−１によって減衰された出射光Ｌ２４と、反射領域２３３ｄ−１によって減衰されていない出射光Ｌ２４との双方が入射する。
【０１０２】
尚、上述したように導光光学系２４の構成が導光光学系２３の構成と同一であるため、上述した導光光学系２３の説明は、その説明中の導光光学系２３に対応する文言を導光光学系２４に対応する文言に置き換えることで、実質的には導光光学系２４の構成の説明にも相当する。
（３−４）アライメント装置２が備える撮像素子２５の構成
続いて、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照しながら、撮像素子２５の構成について説明する。図９（ａ）に示すように、撮像素子２５の撮像面２５ａは、第１撮像領域２５ａ−１と、第２撮像領域２５ａ−２とを含む。第１撮像領域２５ａ−１は、反射領域２３３ｄ−１によって減衰されていない出射光Ｌ２４が入射する領域である。一方で、第２撮像領域２５ａ−２は、反射領域２３３ｄ−１によって減衰された出射光Ｌ２４が入射する領域である。
【０１０３】
このため、図９（ｂ）に示すように、撮像素子２５は、第１撮像領域２５ａ−１を用いて、反射領域２３３ｄ−１によって減衰されていない０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）が結像することで得られる像を撮像可能である。更に、撮像素子２５は、第２撮像領域２５ａ−２を用いて、反射領域２３３ｄ−１によって減衰された０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）が結像することで得られる像を撮像可能である。尚、０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）が結像することで得られる像は、０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の強度分布に応じた像となる。図９（ｂ）は、０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の強度分布を模式的に示している。
【０１０４】
このように撮像面２５ａが第１撮像領域２５ａ−１及び第２撮像領域２５ａ−２を含んでいるがゆえに、反射領域２３３ｄ−１によって減衰されていない０次反射光Ｌ２４（０）の強度のピーク値が撮像素子２５ａのダイナミックレンジに収まらない場合であっても、アライメント装置２は、０次反射光Ｌ２４（０）の強度を算出することができる。
【０１０５】
尚、上述したように撮像素子２６の構成が撮像素子２５の構成と同一であるため、上述した撮像素子２５の説明は、その説明中の撮像素子２５に対応する文言を撮像素子２６に対応する文言に置き換えることで、実質的には撮像素子２６の構成の説明にも相当する。
（４）露光装置１及びアライメント装置２によるアライメント計測の流れ
続いて、露光装置１及びアライメント装置２によるアライメント計測の流れについて説明する。上述したように、アライメント装置２は、露光装置１が基板１４１を露光する前に、当該基板１４１に対してアライメント計測を行う。その後、露光装置１は、アライメント装置２が行ったアライメント計測によって得られたアライメントパラメータを用いて、基板１４１に対してアライメント計測を行う。このため、以下では、アライメント装置２が行うアライメント計測の流れを説明した後に、露光装置１が行うアライメント計測の流れを説明する。
【０１０６】
アライメント装置２がアライメント計測を行う際には、制御装置２９は、基板１４１上のアライメントマークＭに対して照明光Ｌ２１を照射するように照明系２１及び基板ステージ２７を制御する。本実施形態では、アライメント装置２は、基板１４１上の複数のショット領域の全てを対象に、各ショット領域に対応する一又は複数のアライメントマークＭの位置を示すマーク位置情報を取得する。このため、制御装置２９は、複数のショット領域の夫々に対応する一又は複数のアライメントマークＭに対して照明光Ｌ２１を照射するように照明系２１及び基板ステージ２７を制御する。但し、アライメント装置２は、基板１４１上の複数のショット領域の一部を対象に（例えば、複数のサンプルショット領域を対象に）、各ショット領域に対応する一又は複数のアライメントマークＭの位置を示すマーク位置情報を取得してもよい。
【０１０７】
照明光Ｌ２１が照射された場合には、撮像素子２２は、照明光Ｌ２１が照射されたアライメントマークＭを撮像する。その結果、制御装置２９は、第１撮像情報を取得する。その後、制御装置２９は、第１撮像情報を解析することで、マーク検出情報を取得する。マーク検出情報の取得と並行して、制御装置２９は、位置計測装置２７１から、基板ステージ２７の位置（つまり、基板１４１の位置）を示す基板位置情報を取得する。その後、制御装置２９は、マーク検出情報及び基板位置情報に基づいて、照明光Ｌ２１が照射されたアライメントマークＭの位置を示すマーク位置情報を特定する。
【０１０８】
同一のショット領域に対応する他のアライメントマークＭが存在する場合には、アライメント装置２は、他のアライメントマークＭに対して上述した動作を行うことで、他のアライメントマークＭの位置を示すマーク位置情報を特定する。
【０１０９】
その後、制御装置２９は、照明系２１が射出する光を、照明光Ｌ２１から計測光Ｌ２２に切り替える。その結果、照明光Ｌ２１が照射されていたアライメントマークＭに対して、照明光Ｌ２１に代えて計測光Ｌ２２が照射される。各ショット領域に対応するアライメントマークＭのピッチΛが相対的に大きい場合には、制御装置２９は、射出口２１７ａを介した計測光Ｌ２２（つまり、基板１４１に垂直に入射する計測Ｌ２２）を射出するように、照明系２１を制御する。一方で、各ショット領域に対応するアライメントマークＭのピッチΛが相対的に小さい場合には、制御装置２９は、射出口２１７ｂから２１７ｅを介した計測光Ｌ２２（つまり、基板１４１に斜入射する計測Ｌ２２）を射出するように、照明系２１を制御する。この場合、制御装置２９は、射出口２１７ｂを介した計測光Ｌ２２（つまり、第１の方向から格子マークＭＹに照射される計測光Ｌ２２）及び射出口２１７ｄを介した計測光Ｌ２２（つまり、第１の方向とは逆側の第２の方向から格子マークＭＹに照射される計測光Ｌ２２）を射出し、その後、射出口２１７ｃを介した計測光Ｌ２２（つまり、第３の方向から格子マークＭＸに照射される計測光Ｌ２２）及び射出口２１７ｅを介した計測光Ｌ２２（つまり、第３の方向とは逆側の第４の方向から格子マークＭＸに照射される計測光Ｌ２２）を射出するように、照明系２１を制御する。但し、アライメント系２は、格子マークＭＸ及びＭＹの計測を重複させることで、アライメント計測を高速化してもよい。この場合、制御装置２９は、射出口２１７ｂを介した計測光Ｌ２２（つまり、第１の方向から格子マークＭＹに照射される計測光Ｌ２２）と射出口２１７ｃを介した計測光Ｌ２２（つまり、第３の方向から格子マークＭＸに照射される計測光Ｌ２２）を同時に射出し、その後、射出口２１７ｄを介した計測光Ｌ２２（つまり、第１の方向とは逆側の第２の方向から格子マークＭＹに照射される計測光Ｌ２２）と射出口２１７ｅを介した計測光Ｌ２２（つまり、第３の方向とは逆側の第４の方向から格子マークＭＸに照射される計測光Ｌ２２）を同時に射出するように照明系２１を制御する。
【０１１０】
加えて、制御装置２９は、計測光Ｌ２２が照射されるアライメントマークＭのパターンに基づいて、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４が撮像素子２５に入射する一方で格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４が撮像素子２５に入射しないように、導光光学系２３が備える可変視野絞り２３１を制御する。更に、制御装置２９は、計測光Ｌ２２が照射されるアライメントマークＭのパターンに基づいて、格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４が撮像素子２６に入射する一方で格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４が撮像素子２６に入射しないように、導光光学系２４が備える可変視野絞り２３１を制御する。
【０１１１】
その結果、撮像素子２５には、計測光Ｌ２２が照射された格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４が入射する。従って、制御装置２９は、撮像素子２５から、第２撮像情報（Ｙ）を取得する。同様に、撮像素子２６には、計測光Ｌ２２が照射された格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４が入射する。従って、制御装置２９は、撮像素子２６から、第２撮像情報（Ｘ）を取得する。
【０１１２】
制御装置２９は、第２撮像情報（Ｙ）に基づいて、撮像素子２５の撮像面２５ａ上での光強度分布（つまり、撮像面２５ａに入射した光の強度分布）を算出する。その結果、図１０（ａ）に示すように、制御装置２９は、格子マークＭＹからの出射光Ｌ２４の強度分布をいわば３次元的に示す光強度分布を取得する。更に、制御装置２９は、第２撮像情報（Ｘ）に基づいて、撮像素子２６の撮像面上での光強度分布（つまり、撮像面に入射した光の強度分布）を算出する。その結果、図１０（ｂ）に示すように、制御装置２９は、格子マークＭＸからの出射光Ｌ２４の強度分布をいわば３次元的に示す光強度分布を取得する。尚、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の夫々は、０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々に対応する強度分布を含む光強度分布の例を示している。実際には、撮像面２５ａが第１撮像領域２５ａ−１及び第２撮像領域２５ａ−２を含んでいるがゆえに、制御装置２９は、反射領域２３３ｄ−１が減衰した０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々に対応する強度分布と、反射領域２３３ｄ−１が減衰していない０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々に対応する強度分布との双方を含む光強度分布を取得する。
【０１１３】
ここで、取得した光強度分布には、０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々に対応する強度分布のみならず、ノイズ光に対応する強度分布も含まれる可能性がある。そこで、制御装置２９は、０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々に対応する強度分布を抽出するために、フィッティング処理（言い換えれば、全体強度に自由度のあるテンプレートマッチング処理）を行う）。具体的には、制御装置２９は、取得した光強度分布に対して、０次反射光Ｌ２４（０）の理想的な又は設計上の強度分布を示すテンプレート関数を用いたフィッティング処理を行う。その結果、制御装置２９は、光強度分布から０次反射光Ｌ２４（０）に対応する強度分布を抽出することができる。このため、制御装置２９は、抽出した０次反射光Ｌ２４（０）に対応する強度分布に基づいて、０次反射光Ｌ２４（０）の強度を算出することができる。±１次回折光Ｌ＋２４（±１）の強度の算出についても同様である。
【０１１４】
０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の強度は、半導体プロセスに依存してアライメントマークＭの構造が変わるため、変化する。従って、形状がほぼ固定されたテンプレート関数を用いて、大きさを変えてフィッティングすることにより、制御装置２９は、０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の強度分布全体を使って、夫々に対応する強度を抽出することが可能となる。本処理は、本手法に限定されず、アライメントマークＭのピッチΛ等からあらかじめ回折光の撮像位置が予想できることから、重み付平均を行うなど、種々の手法が適用できる。
【０１１５】
同一のショット領域に対応する他のアライメントマークＭが存在する場合には、アライメント装置２は、他のアライメントマークＭに対して上述した動作を行うことで、他のアライメントマークＭからの０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々の強度を算出する。
【０１１６】
アライメント装置２は、以上説明したマーク位置情報の取得動作と０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々の強度の算出動作とを、全てのショット領域を対象に繰り返し行う。その結果、制御装置２９は、基板１４１上の複数のショット領域の夫々について、マーク位置情報、格子マークＭＹからの０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々の強度、並びに、格子マークＭＸからの０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々の強度を取得することができる。
【０１１７】
その後、制御装置２９は、格子マークＭＹからの０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々の強度に基づいて、格子マークＭＹの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。制御装置２９は、格子マークＭＸからの０次反射光Ｌ２４（０）及び±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々の強度に基づいて、格子マークＭＸの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。
【０１１８】
制御装置２９は、数式１を用いて、第１非対称パラメータを算出する。尚、数式１において、第１非対称パラメータをＰ１とし、反射領域２３３ｄ−１が減衰していない＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度をＩ１＋とし、反射領域２３３ｄ−１が減衰していない−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度をＩ１−とする。但し、反射領域２３３ｄ−１が減衰した＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度をＩ１＋とし、反射領域２３３ｄ−１が減衰した−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度をＩ１−としてもよい。
【０１１９】
【数１】
2017215429.tif 000003
数式１に示す第１非対称パラメータは、アライメントマークＭ毎に算出される。ここで、計測光Ｌ２２の強度のばらつきが発生する場合には、一のアライメントマークＭに照射された計測光Ｌ２２の強度と他のアライメントマークＭに照射された計測光Ｌ２２の強度とが一致しない可能性がある。このため、第１非対称パラメータが単に＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度Ｉ１＋と−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度Ｉ１＋との差分である場合には、第１非対称パラメータは、アライメントマークＭの非対称性に起因することなく、計測光Ｌ２２の強度のばらつきに起因して変動してしまう可能性がある。つまり、一のアライメントマークＭに対応する第１非対称パラメータと他のアライメントマークＭに対応する第１非対称パラメータとが、計測光Ｌ２２の強度のばらつきに起因して、適切に比較可能なパラメータにならない可能性がある。しかるに、本実施形態では、第１非対称パラメータは、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度Ｉ１＋と−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度Ｉ１＋との差分を、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度Ｉ１＋と−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度Ｉ１＋との総和によって正規化することで算出される。このため、第１非対称パラメータから計測光Ｌ２２の強度のばらつきによる影響が排除される。
【０１２０】
一方で、上述したように、計測光Ｌ２２が基板１４１に対して斜入射する場合には、アライメントマークＭから±１次回折光Ｌ２４（±１）を出射させるために、計測光Ｌ２２が２回照射される。従って、計測光Ｌ２２の強度のばらつきが発生する場合には、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）がアライメントマークＭから出射する場合に照射された計測光Ｌ２２の強度が、−１次回折光Ｌ２４（−１）がアライメントマークＭから出射する場合に照射された計測光Ｌ２２の強度と一致しない可能性がある。このため、計測光Ｌ２２が基板１４１に対して斜入射する場合には、制御装置２９は、計測光Ｌ２２の強度のばらつきの影響を排除するべく、数式１に代えて、数式２を用いて第１非対称パラメータを算出してもよい。尚、数式２において、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）と共にアライメントマークＭから出射し且つ反射領域２３３ｄ−１が減衰した０次反射光Ｌ２４（０）の強度をＩ０＋とし、−１次回折光Ｌ２４（−１）と共にアライメントマークＭから出射し且つ反射領域２３３ｄ−１が減衰した０次反射光Ｌ２４（０）の強度をＩ０−としている。但し、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）と共にアライメントマークＭから出射し且つ反射領域２３３ｄ−１が減衰していない０次反射光Ｌ２４（０）の強度をＩ０＋とし、−１次回折光Ｌ２４（−１）と共にアライメントマークＭから出射し且つ反射領域２３３ｄ−１が減衰していない０次反射光Ｌ２４（０）の強度をＩ０−としてもよい。
【０１２１】
【数２】
2017215429.tif 000004
数式２では、±１次回折光Ｌ２４（±１）の夫々の強度が、０次反射光Ｌ２４（０）の強度によって正規化されている。その結果、計測光Ｌ２２の強度のばらつきによる影響が排除される。
【０１２２】
尚、数式２において、強度Ｉ０＋＝強度Ｉ０−である場合には、数式２は、数式１に一致する。従って、数式１においても、計測光Ｌ２２の強度のばらつきによる影響が排除されていることに変わりはない。つまり、本実施形態では、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度との差分は、正規化された＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と正規化された−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度との差分と等価である。その結果、例えば、計測光Ｌ２２の強度のばらつきに起因して、一のアライメントマークＭに照射された計測光Ｌ２２の強度と他のアライメントマークＭに照射された計測光Ｌ２２の強度とが一致しない場合においても、第１非対称パラメータから計測光Ｌ２２の強度のばらつきによる影響が排除される。或いは、例えば、計測光Ｌ２２の強度のばらつきに起因して、一のショット領域に対応するアライメントマークＭに照射された計測光Ｌ２２の強度と他のショット領域に対応するアライメントマークＭに照射された計測光Ｌ２２の強度とが一致しない場合においても、第１非対称パラメータから計測光Ｌ２２の強度のばらつきによる影響が排除される。
【０１２３】
更に、制御装置２９は、数式３を用いて、第２非対称パラメータを算出する。尚、数式３において、第２非対称パラメータをＰ２とし、反射領域２３３ｄ−１が減衰した（或いは、減衰していない）０次反射光Ｌ２４（０）の強度をＩ０とする。但し、計測光Ｌ２２が基板１４１に対して斜入射する場合には、制御装置２９は、計測光Ｌ２２の強度のばらつきの影響を排除するべく、数式３に代えて、数式４を用いて、第２非対称パラメータを算出してもよい。尚、数式４において、強度Ｉ０＋＝強度Ｉ０−である場合には、数式４は、数式３に一致する。従って、数式４においても、計測光Ｌ２２の強度のばらつきによる影響が排除されていることに変わりはない。尚、数式３及び数式４は、いずれも、第２非対称パラメータが、正規化された＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と正規化された−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度との平均と等価であることを示している。
【０１２４】
【数３】
2017215429.tif 000005
【０１２５】
【数４】
2017215429.tif 000006
このように算出された第１及び第２非対称パラメータは、アライメントマークＭの非対称性の度合いを示すパラメータとなる。以下、図１１（ａ）から図１１（ｄ）を参照しながら、第１及び第２非対称パラメータとアライメントマークＭの非対称性との関係について説明する。
【０１２６】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、アライメントマークＭの非対称性（形状歪み）が、簡略的なモデルに置き換え可能であることを示している。具体的には、図１１（ａ）に示すように、非対称なアライメントマークＭの一例として、溝の底面（ボトム）の形状が歪んでいる（つまり、水平にならない）アライメントマークＭがあげられる。このような底面の形状は、図１１（ａ）の最下段に示すように、深さが異なる２つの水平な底面を備えるモデルに置き換え可能である。同様に、図１１（ｂ）に示すように、非対称なアライメントマークＭの一例として、壁（山）の頂面（トップ）の形状が歪んでいる（つまり、水平にならない）アライメントマークＭがあげられる。このような頂面の形状は、図１１（ｂ）の最下段に示すように、高さが異なる２つの水平な頂面を備えるモデルに置き換え可能である。その他、溝の側面の形状の歪み及び壁の側面の形状の歪み（更には、溝及び壁に関するあらゆる形状の歪み）も、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すモデルに置き換え可能である。このような歪みは、いずれも、対物光学系２０５の光軸を対称軸とする非対称性を含む形状ゆがみに相当する。
【０１２７】
尚、実際のアライメントマークＭは、半導体プロセスに依存したマーク構造を有する。例えば、アライメントマークＭは、上述した底面の形状が歪んでいる溝に相当する構造や頂面の形状が歪んでいる壁に相当する構造のみならず、溝等に形成された金属層の一部に透明なパターン部が形成されている構造等を有することもある。この場合であっても、透明なパターン部が上述した段差（例えば、上述した深さが異なる底面や高さが異なる頂面）と同様の効果を示す。つまり、この場合は、透明なパターン部の底面又は頂面の形状が歪んでいるというモデルとなる。
【０１２８】
本実施形態では、アライメントマークＭの非対称性の度合いを示すパラメータとして、２つの底面の深さの差又は２つの頂面の高さの差に相当するボトム段差（トップ段差）というパラメータと、２つの底面の平均的な深さ又は２つの頂面の平均的な高さに相当するマーク段差というパラメータとに着目する。例えば、深さがＡとなる底面と深さがＢ（但し、Ｂ＞Ａ）となる底面とを備えるモデルのボトム段差及びマーク段差は、夫々、「Ｂ−Ａ」及び「（Ａ＋Ｂ）／２」となる。例えば、高さがＡとなる頂面と高さがＢ（但し、Ｂ＞Ａ）となる頂面とを備えるモデルのボトム段差（トップ段差）及びマーク段差は、夫々、「Ｂ−Ａ」及び「（Ａ＋Ｂ）／２」となる。
【０１２９】
ボトム段差は、図１１（ｃ）に示すように、第１非対称パラメータ（つまり、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と−１次回折光＋２４（−１）の強度との差分）と相関を有するパラメータとなる。つまり、第１非対称パラメータは、実質的には、アライメントマークＭの非対称性の度合いを示すボトム段差を示していると言える。更に、マーク段差は、図１１（ｄ）に示すように、第２非対称パラメータ（つまり、０次反射光Ｌ２４（０）の強度に対する＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度との平均値の比）と相関を有するパラメータとなる。つまり、第２非対称パラメータは、実質的には、アライメントマークＭの非対称性の度合いを示すマーク段差を示していると言える。ここで、マーク段差はマーク高低と称してもよい。
【０１３０】
このため、第１及び第２非対称パラメータは、アライメントマークＭの形状が非対称であるか否かを特定可能な情報に相当する。更には、第１及び第２非対称パラメータは、アライメントマークＭの非対称な形状が、どのような形状であるかをある程度推定可能な情報であると言える。
【０１３１】
逆に言えば、第１非対称パラメータが算出される一方で、第２非対称パラメータが算出されない場合には、アライメントマークＭの非対称な形状がどのような形状であるかを推定することが困難になる可能性がある。例えば、図１２は、ボトム段差が一定となる状態を維持しながら、マーク段差が変わるように形状が変化する一連のアライメントマークＭを示している。このようなアライメントマークＭからは、図１２の右側に示す第１及び第２非対称パラメータが算出される。この場合、第１非対称パラメータが変化しない（つまり、一定の値を有する）がゆえに、第１非対称パラメータは、図１２の左側に示す一連のアライメントマークＭが全て同じ形状を有するアライメントマークＭであることを示している。しかしながら、実際には、一連のアライメントマークＭの形状が全て異なるがゆえに、図１２の左側に太線で示すように、アライメント計測によって得られるマーク位置情報が示すアライメントマークＭの位置と本来のアライメントマークＭの位置との間の誤差は、アライメントマークＭの形状に応じて変動している。従って、第１非対称パラメータだけでは、場合によっては、アライメントマークＭの非対称性がマーク位置情報に及ぼす影響を抑制することが困難である。
【０１３２】
同様に、第２非対称パラメータが算出される一方で、第１非対称パラメータが算出されない場合には、アライメントマークＭの非対称な形状がどのような形状であるかを推定することが困難になる可能性がある。例えば、図１３は、マーク段差が一定となる状態を維持しながら、ボトム段差が変わるように形状が変化する一連のアライメントマークＭを示している。このようなアライメントマークＭからは、図１３の右側に示す第１及び第２非対称パラメータが算出される。この場合、第２非対称パラメータが変化しない（つまり、一定の値を有する）がゆえに、第２非対称パラメータは、図１２の左側に示す一連のアライメントマークＭが全て同じ形状を有するアライメントマークＭであることを示している。しかしながら、実際には、一連のアライメントマークＭの形状が全て異なるがゆえに、マーク位置情報は、アライメントマークＭの形状に応じて変動する誤差を含んでいる可能性がある。従って、第２非対称パラメータだけでは、場合によっては、アライメントマークＭの非対称性がマーク位置情報に及ぼす影響を抑制することが困難である。
【０１３３】
しかるに、本実施形態では、第１及び第２非対称パラメータの双方が算出されるがゆえに、第１及び第２非対称パラメータのいずれか一方が算出されるものの第１及び第２非対称パラメータのいずれか他方が算出されない場合と比較して、アライメントマークＭの非対称性がマーク位置情報に及ぼす影響を排除することが可能である。
【０１３４】
非対称パラメータを算出した後、制御装置２９は、算出した非対称パラメータに基づいて、マーク位置情報を補正する。具体的には、制御装置２９は、アライメントマークＭの形状の非対称性に起因してマーク位置情報に残留してしまいかねない誤差成分を小さくする又はゼロにするように、非対称パラメータに応じた所定の演算処理をマーク位置情報に対して行うことで、マーク位置情報を補正する。その後、制御装置２９は、補正したマーク位置情報に基づいてＥＧＡ演算を行う。その結果、上述したアライメントパラメータ（つまり、モデル式を規定する係数（ａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８、ａ９、・・・、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６、ｂ７、ｂ８、ｂ９・・・））を算出する。
【０１３５】
その後、制御装置２９は、算出したアライメントパラメータを、記憶装置４に送信する。記憶装置４は、制御装置２９が送信してきたアライメントパラメータを、当該アライメントパラメータを取得した基板１４１を識別するための識別情報と共に記憶する。その後、搬送装置により、基板１４１は、アライメント装置２から露光装置１に搬送される。
【０１３６】
基板１４１が搬送された露光装置１が備える制御装置１６は、アライメント系１５を用いて、マーク位置情報を取得する。尚、アライメント系１５が行うマーク位置情報の取得動作は、アライメント装置２が行うマーク位置情報の取得動作と同じである。また、制御装置１６は、記憶装置４が記憶しているアライメントパラメータを取得する。記憶装置４が記憶しているアライメントパラメータを取得した場合は、制御装置１６は、アライメントパラメータのうちの一部を算出するための簡易的なＥＧＡ演算を行えばよい。露光装置１は、アライメントパラメータのうちの他の一部については、アライメント装置２が算出したアライメントパラメータをそのまま流用可能である。
【０１３７】
例えば、制御装置１６は、アライメントパラメータのうちの高次成分の係数（ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８、ａ９、・・・、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６、ｂ７、ｂ８、ｂ９・・・）については、アライメント装置２が算出したアライメントパラメータをそのまま流用してもよい。なぜならば、高次成分の係数（ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８、ａ９、・・・、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６、ｂ７、ｂ８、ｂ９・・・）は、主としてプロセスに起因する基板１４１の変形に起因して生じる成分であり、基板１４１がアライメント装置２から露光装置１に搬送されたとしても変化しない可能性が高いからである。この場合、制御装置１６は、アライメントパラメータのうちの低次成分の係数（ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１、ｂ２）を算出するための簡易的なＥＧＡ演算を行えばよい。低次成分の係数（ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１、ｂ２）は、主として基板ステージ１４による基板１４１の保持状態に起因する基板１４１の変形に起因して生じる成分であり、アライメント装置２の基板ステージ２７が基板１４１を保持する状態から露光装置１の基板ステージ１４が基板１４１を保持する状態への遷移に起因して変化する可能性があるからである。
【０１３８】
以上の動作の結果、制御装置１６は、アライメントパラメータを取得する。ここで、アライメントパラメータは、非対称パラメータによって補正されたマーク位置情報に基づいて算出されたパラメータ成分を含んでいる。このため、制御装置１６は、非対称パラメータに基づいてマーク位置情報が補正されない場合と比較して、相対的に高精度なアライメントパラメータを算出可能である。
【０１３９】
尚、上述した露光システムＳＹＳの構成（例えば、露光システムＳＹＳを構成する各装置（或いは、各装置を構成する各部材等）の形状や、配置位置や、サイズや、機能や、数等）はあくまで一例である。従って、露光システムＳＹＳの構成の少なくとも一部が適宜改変されてもよい。以下、改変例の一部について説明する。
【０１４０】
±Ｋ次回折光Ｌ２４（±Ｋ）が撮像素子２５に入射する場合には、制御装置２９は、＋Ｋ次回折光Ｌ２４（＋Ｋ）の強度と−Ｋ次回折光Ｌ２４（−Ｋ）の強度との差分（或いは、当該差分から算出可能な任意の係数）を、第１非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置２９は、０次反射光Ｌ２４（０）の強度に対する＋Ｋ次回折光Ｌ２４（＋Ｋ）の強度と−Ｋ次回折光Ｌ２４（−Ｋ）の強度との平均値の比（或いは、当該比から算出可能な任意の係数）を、第２非対称パラメータとして採用してもよい。
【０１４１】
制御装置２９は、０次反射光Ｌ２４（０）の強度に対する＋１次回折光Ｌ２４（＋１）又は＋Ｋ次回折光Ｌ２４（＋Ｋ）の強度の比（或いは、当該比から算出可能な任意の係数）を、第２非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置２９は、０次反射光Ｌ２４（０）の強度に対する−１次回折光Ｌ２４（−１）又は−Ｋ次回折光Ｌ２４（−Ｋ）の強度の比（或いは、当該比から算出可能な任意の係数）を、第２非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置２９は、０次反射光Ｌ２４（０）の強度そのもの（或いは、当該強度から算出可能な任意の係数）を、第２非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置２９は、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）又は＋Ｋ次回折光Ｌ２４（＋Ｋ）の強度そのもの（或いは、当該強度から算出可能な任意の係数）を、第２非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置２９は、−１次回折光Ｌ２４（−１）又は−Ｋ次回折光Ｌ２４（−Ｋ）の強度そのもの（或いは、当該強度から算出可能な任意の係数）を、第２非対称パラメータとして採用してもよい。
【０１４２】
上述した説明では、第１及び第２非対称パラメータは、正規化された＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度及び正規化された−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度から算出される。しかしながら、第１及び第２非対称パラメータは、正規化されていない＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度と正規化されていない−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度から算出されてもよい。
【０１４３】
第１非対称パラメータは、同じ次数の２種類の回折光Ｌ２４の差分でなくてもよい。第１非対称パラメータは、同じ次数の２種類の回折光Ｌ２４の間の関係に関するパラメータであってもよい。第１非対称パラメータは、異なる次数の２種類（或いは、３種類以上）の回折光Ｌ２４の間の関係に関するパラメータであってもよい。
【０１４４】
照明系２１は、照明系２１の光軸に沿ってライトガイド２１７の射出端面を移動可能であってもよい。
【０１４５】
可変視野絞り２３１は、絞り機構２３１１から２３１４に加えて又は代えて、その他の絞り機構を備えていてもよい。例えば、可変視野絞り２３１は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ２つの開口の間の間隔を調整可能な絞り機構を備えていてもよい。
【０１４６】
絞り機構２３１４に含まれる絞り羽根２３１４ａは、第２羽根部分２３１４ａ−２及び第３羽根部分２３１４ａ−３のいずれか一方を含んでいなくてもよい。絞り羽根２３１４ｂは、第２羽根部分２３１４ｂ−２及び第３羽根部分２３１４ｂ−３のいずれか一方を含んでいなくてもよい。この場合であっても、絞り機構２３１４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ２つの開口を規定可能である。例えば、図１４（ａ）に示すように、絞り羽根２３１４ａが第２羽根部分２３１４ａ−２を含んでおらず且つ絞り羽根２３１４ｂが第２羽根部分２３１４ｂ−２を含んでいない場合であっても、絞り機構２３１４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ２つの開口（図８（ｂ）に示す２つの開口と等価な開口）を規定可能である。例えば、図１４（ｂ）に示すように、絞り羽根２３１４ａが第３羽根部分２３１４ａ−３を含んでおらず且つ絞り羽根２３１４ｂが第３羽根部分２３１４ｂ−３を含んでいない場合であっても、絞り機構２３１４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ２つの開口（図８（ｄ）に示す２つの開口と等価な開口）を規定可能である。
【０１４７】
導光光学系２３及び２４のうちの少なくとも一方は、可変視野絞り２３１を備えていなくてもよい。例えば、計測光Ｌ２２が格子マークＭＸ及び格子マークＭＹの双方に同時に照射されない場合には、導光光学系２３及び２４のうちの少なくとも一方は、可変視野絞り２３１を備えていなくてもよい。
【０１４８】
導光光学系２３及び２４のうちの少なくとも一方は、ケスタープリズム２３３に加えて又は代えて、出射光Ｌ２４の一部を所定量以上減衰すると共に、所定量以上減衰した出射光Ｌ２４と所定量以上減衰していない出射光Ｌ２４との双方を撮像素子２５に導く任意の光学素子を備えていてもよい。導光光学系２３及び２４のうちの少なくとも一方は、ケスタープリズム２３３に代えて、出射光Ｌ２４を２方向に分岐可能な光学素子と、一の方向に分岐した出射光を所定量以上減衰可能な光学素子とを別個に備えていてもよい。
【０１４９】
導光光学系２３は、出射光Ｌ２４の一部を所定量以上減衰しなくてもよい。導光光学系２３は、所定量以上減衰していない出射光Ｌ２４を撮像素子２５に導く一方で、所定量以上減衰した出射光Ｌ２４を撮像素子２５に導かなくてもよい。この場合、撮像素子２５の撮像面２５ａは、第１撮像領域２５ａ−１を含む一方で、第２撮像領域２５ａ−２を含んでいなくてもよい。或いは、導光光学系２３は、所定量以上減衰した出射光Ｌ２４を撮像素子２５に導く一方で、所定量以上減衰していない出射光Ｌ２４を撮像素子２５に導かなくてもよい。この場合、撮像素子２５の撮像面２５ａは、第２撮像領域２５ａ−２を含む一方で、第１撮像領域２５ａ−１を含んでいなくてもよい。導光光学系２４及び撮像素子２６についても同様である。
【０１５０】
アライメント装置２は、撮像素子２５及び２６のうちの少なくとも一方に加えて又は代えて、出射光Ｌ２４を受光可能な任意の受光素子を備えていなくてもよい。アライメント装置２は、０次反射光Ｌ２４（０）を受光する受光素子と、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）を受光する受光素子と、−１次回折光Ｌ２４（−１）を受光する受光素子とを備えていてもよい。この場合、アライメント装置２は、各受光素子の受光結果を、０次反射光Ｌ２４（０）の強度、＋１次回折光Ｌ２４（＋１）の強度及び−１次回折光Ｌ２４（−１）の強度の夫々として取り扱ってもよい。
【０１５１】
上述した説明では、アライメント装置２は、非対称パラメータに基づいて、アライメント装置２が行うアライメント計測で取得されるマーク位置情報を補正している。しかしながら、アライメント装置２は、非対称パラメータに基づいて、アライメント装置２が行うアライメント計測で取得されるマーク検出情報又はアライメントパラメータを補正してもよい。或いは、アライメント装置２に加えて又は代えて、露光装置１が、非対称パラメータに基づいて、露光装置１が行うアライメント計測で取得されるマーク検出情報、マーク位置情報又はアライメントパラメータを補正してもよい。この場合、アライメント装置２は、算出した非対称パラメータを記憶装置４に記憶させてもよい。露光装置１は、記憶装置４が記憶している非対称パラメータを取得してもよい。
【０１５２】
露光システムＳＹＳは、図１５（ａ）に示すように、重ね合わせ計測装置５を備えていてもよい。重ね合わせ計測装置５は、露光装置１が転写したデバイスパターンの重ね合わせ誤差を計測する。重ね合わせ計測装置５には、不図示の搬送装置によって、基板処理装置３から基板１４１が搬送される。重ね合わせ計測装置５は、搬送された基板のある層に形成された計測マーク像を検出し、当該検出した計測マーク像と、異なる層に形成された計測マーク像との間の位置のずれ量（重ね合わせ誤差）を算出する。ここで、図１５（ｂ）に示すように、重ね合わせ計測装置５が算出した重ね合わせ誤差と上述した非対称パラメータとの間に相関が出てくる場合がある。この場合には、アライメントマークＭの非対称性が、露光装置１が行うアライメント計測の精度に影響を与えている可能性が高いと推定される。そこで、重ね合わせ誤差と非対称パラメータとの間に相関がある場合には、露光装置１は、アライメント計測を行う際に非対称パラメータを参照してもよい。つまり、露光装置１は、非対称パラメータに基づいて、露光装置１が行うアライメント計測で取得されるマーク位置情報を補正してもよい。その結果、アライメントマークＭの非対称性に起因した悪影響がより一層排除されるがゆえに、アライメントマークＭの非対称性と相関を有する重ね合わせ誤差の一層の低減が可能となる。もちろん、重ね合わせ誤差と非対称パラメータとの間に相関がない場合においても、露光装置１は、非対称パラメータに基づいて、露光装置１が行うアライメント計測で取得されるマーク位置情報を補正してもよい。
【０１５３】
上述の説明では、露光装置１は、半導体基板等の基板１４１を露光する。しかしながら、露光装置１は、ガラス板、セラミック基板、フィルム部材、又は、マスクブランクス等の任意の物体を露光してもよい。露光装置１は、液晶表示素子又はディスプレイを製造するための露光装置であってもよい。露光装置１は、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（例えば、ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ及びマスク１１１（或いは、レチクル）のうちの少なくとも一つを製造するための露光装置であってもよい。露光装置ＥＸは、物体に露光光ＥＬを照射することで物体に発生する光トラップ力を用いて物体を補足する光ピンセット装置であってもよい。
【０１５４】
半導体デバイス等のデバイスは、図１６に示す各ステップを経て製造されてもよい。デバイスを製造するためのステップは、デバイスの機能及び性能設計を行うステップＳ２０１、機能及び性能設計に基づいたマスク１１１を製造するステップＳ２０２、デバイスの基材である基板１４１を製造するステップＳ２０３、マスク１１１のデバイスパターンからの露光光ＥＬで基板１４１を露光し且つ露光された基板１４１を現像するステップＳ２０４、デバイス組み立て処理（ダイシング処理、ボンディング処理、パッケージ処理等の加工処理）を含むステップＳ２０５及び検査ステップＳ２０６を含んでいてもよい。
【０１５５】
上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の要件のうちの一部が用いられなくてもよい。上述の各実施形態の要件は、適宜他の実施形態の要件と置き換えることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した露光装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１５６】
また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う位置検出装置及び位置検出方法、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【０１５７】
１  露光装置
１４  基板ステージ
１４１  基板
１４３  位置計測装置
１５  アライメント系
１６  制御装置
２  計測装置
２１  照明系
２３、２４  導光光学系
２３１  可変視野絞り
２３３  ケスタープリズム
２５、２６  撮像素子
２５ａ  撮像面
２５ａ−１、２５ａ−２  撮像領域
２７  基板ステージ
２７１  位置計測装置
２９  制御装置
Ｍ  アライメントマーク
【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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