位置検出装置、露光装置、計測システム及び位置検出方法
【課題】複数のセンサーで同期して計測を行ない、結果を高速かつ高品質に信号処理部に伝送し、もって位置検出を高速かつ高精度に行なう位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出装置２００においては、センサー制御手段２１９，２２９，２３９及び２６９において、センサー２１１，２１２，２２１〜２２３，２３１及び２６１における検出結果のアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号としてそのデータを光通信ネットワークで構築された伝送手段２７０を介して信号処理手段２８０に転送している。従って、複数のセンサーにおいて同時に検出されたデータを、同時並列的にデジタル信号に変換し、伝送手段を介して実質的に同時に信号処理手段に提供することができ、複数のセンサーで同時に検出したデータを用いた位置検出処理や、リアルタイムでの位置検出処理を適切に行なうことができる。
【解決手段】位置検出装置２００においては、センサー制御手段２１９，２２９，２３９及び２６９において、センサー２１１，２１２，２２１〜２２３，２３１及び２６１における検出結果のアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号としてそのデータを光通信ネットワークで構築された伝送手段２７０を介して信号処理手段２８０に転送している。従って、複数のセンサーにおいて同時に検出されたデータを、同時並列的にデジタル信号に変換し、伝送手段を介して実質的に同時に信号処理手段に提供することができ、複数のセンサーで同時に検出したデータを用いた位置検出処理や、リアルタイムでの位置検出処理を適切に行なうことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子等の電子デバイスを製造する際の露光装置、あるいは検査装置等の計測システムに用いて好適な位置検出装置及び位置検出方法、及び、その位置検出装置を用いた露光装置及び計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、プラズマディスプレイ素子あるいは薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス（以下、電子デバイスと総称する）を製造する際には、露光装置を用いて、フォトマスクやレチクル（以下、レチクルと総称する）に形成された微細なパターンの像を、フォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウエハやガラスプレート等の基板上に投影露光する。
この時用いられる露光装置としては種々の方式のものがあるが、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）やステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）が広く使用されている。ステッパは、レチクルと感光基板との相対的な位置合わせを行った後で、レチクルに形成されたパターンを感光基板上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後に感光基板をステップ移動させて他のショット領域の露光を順次行なう露光装置である。また、スキャニング・ステッパは、レチクルと感光基板とを連続的に相対移動（走査）させつつレチクルに形成されたパターンを逐次感光基板に転写し、転写後に感光基板を移動させて他のショット領域に対して再度走査露光を行なう露光装置である。
【０００３】
例えば半導体デバイスの製造においては、このような露光装置を用いて基板としてのウエハ上の各ショット領域に複数層の回路パターンを重ねて形成するが、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の既に形成されているパターン上にこれから露光するレチクルのパターン像を正確に位置合わせする必要がある。すなわち、レチクルのパターン像の投影位置に、ウエハを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要がある。そのためのウエハあるいはウエハ上の各ショットの位置検出方法（アライメント計測方法）としては、数箇所（３箇所以上であって、通常は例えば６〜８箇所）のサンプルショット（以下、ＥＧＡショットと称する）について計測した位置情報に基づいて統計演算処理を行ないウエハ上の全てのショット領域の位置情報を得るエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ウエハステージにロードされるウエハは、プリアライメントされた状態でウエハステージに載置されるが、ファインアライメントとしてのＥＧＡ計測を実行できるレベル（精度）での位置決めはされていない。そのため、通常、ＥＧＡ計測を実行する前にＥＧＡ計測に支障を来さない程度にウエハの位置を粗調整する、いわゆるサーチアライメントが行なわれる。サーチアライメントは、予め指定されたショット領域（例えば２箇所、以下サーチショットと称する）においてアライメントマーク（サーチアライメント用マーク）の位置を検出し、この検出結果に基づいてショット領域の座標値を補正するものである。
【０００５】
また、前述したファインアライメントとしてのＥＧＡやサーチアライメントにおいてアライメントマークの計測を行なう場合には、ウエハ上のマーク形成面にアライメント光学系の結像面（合焦面）を一致させる必要がある。そのため、光学系の結像面に対するウエハの相対的な位置を検出し、これが一致するように、例えばウエハステージの高さを調整するアライメントＡＦ（オートフォーカス）が行なわれる。光学系の結像面とウエハ表面の相対的な位置を検出する方法としては、スリット状の光束でウエハ表面を照明し、照明されたウエハからの光束を対物光学系の瞳面で瞳分割し、瞳分割された光束の位置に基づいて結像面とウエハ表面の光軸方向の相対的な位置を検出するいわゆる瞳分割方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
このような種々の信号処理を行なう露光装置の位置検出装置（アライメント系）においては、従来、これらの各センサー系の信号をアナログ信号によりセンサーから信号処理部に伝送し、信号処理部においてアナログ信号をデジタル信号にＡＤ変換し、変換したデジタル信号をＦＩＦＯメモリ等のメモリに一旦保存した上でＣＰＵ上のメモリに転送し、ＥＧＡ計測、サーチアライメントあるいはアライメントＡＦ等の信号処理を行なっている。
【特許文献１】特開昭６１−４４４２９号公報
【特許文献２】特開平８−１６７５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の電子デバイスの製造工程におけるスループットの向上及び高精細化の要求に伴って、ウエハのアライメント処理、すなわちウエハ上のマークやショット領域等の位置検出処理においても、これを短時間で効率よく行ないたいという要望がある。また、種々のセンサーからの検出信号を用いた複雑な信号処理を行ない、ウエハの位置検出あるいは位置合わせ等の処理を高精度に行ないたいという要望もある。
しかしながら、従来の位置検出装置においては、例えばセンサーの検出信号のような必要な信号をタイミングよく適切に伝送して信号処理に供することが難しい場合があり、改善が望まれていた。
【０００８】
具体的には、例えば従来のアライメント系のように、センサーでの検出信号をアナログ信号の状態で信号処理部（ＣＰＵ）まで伝送すると、伝送路路中においてノイズが重畳される場合があり、センサーでの検出結果の精度を低下させる可能性があった。
また、信号処理部は複数チャンネルのＡＤ変換器を具備しているものの、そのチャンネル数は例えば４チャンネル程度とごく少ない数であり、同時にＡＤ変換できる信号の数は限られていた。従って、複数のセンサーから転送されるアナログ信号を同時にデジタル信号に変換することが実質的に困難であり、複数のセンサーにおいて同期して所望のデータの検出を行なうことが難しかった。その結果、各センサーにおいて検出した計測データには時間的なずれが生じることとなり、同期してデータを取り込むことが必要な処理を適切に行なうことができない場合があった。
【０００９】
また、アナログ信号としてのデータ伝送では、データ伝送速度に限界があり、スループットを向上させるための障害となっていた。また、ＡＤ変換した後にＦＩＦＯメモリを介してＣＰＵからアクセス可能な主記憶にデータを転送していたため、ここでもデータの転送速度が十分ではなく、効率よく信号処理を行なうことができなかった。
また、アナログ信号によるデータ伝送では、通常、一連のデータの全てを伝送してから次のデータの伝送に切り換えることとなるため、この点においても各データを供する時間に差が生じることとなり、リアルタイム的な処理には不適切であった。
このように、従来のアナログ信号の伝送を主体としたアライメント系の伝送手段においては、スループットの向上を重視する信号処理を行なうためには性能が十分ではなく、その改善が望まれていた。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ウエハ上のマークやショット領域の位置を検出する位置検出装置及び信号処理方法において、複数のセンサーで同期して検出を行ない、検出結果を高速かつ高品質に信号処理部に伝送されるようにし、もって所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる位置検出装置及び位置検出方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高速かつ高精度に検出し、当該検出結果に基づいて露光処理を行なうことにより高精細で高スループットに露光処理を行なうことができる露光装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高精度かつ高スループットで計測することのできる計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明に係る位置検出装置（２００）は、物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサー（２１１，２１２，２２１〜２２３，２３１及び２６１）と、前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を行なう信号処理手段（２８０）と、前記各センサーの検出結果を前記信号処理手段に伝送する伝送手段（２７０）とを有する位置検出装置（２００）であって、前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサー毎に設けられ、前記各センサーにおける検出結果のアナログ信号の各々をデジタル信号に変換し、この変換された複数のデジタル信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出する１又は複数のセンサー制御手段（２１９，２２９，２３９及び２６９）をさらに有し、前記伝送手段は、前記複数のセンサーの中の少なくとも２以上のセンサーに対応して設けられた前記センサー制御手段から送出される前記複数のデジタル信号を同時に伝送する（図４参照）（請求項１）。
【００１２】
このような構成の位置検出装置（２００）においては、センサー制御手段（２１９，２２９，２３９及び２６９）において、センサー（２１１，２１２，２２１〜２２３，２３１及び２６１）における検出結果のアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号としてそのデータを伝送手段（２７０）を介して信号処理手段（２８０）に転送している。従って、複数のセンサーにおいて例えば同時に検出されたデータを、同時並列的にデジタル信号に変換し、伝送手段を介して高速に、従って実質的に同時に信号処理手段に提供することができる。その結果、複数のセンサーで同時に検出したデータを用いた位置検出処理や、リアルタイムでの位置検出処理を適切に行なうことができる。また、伝送中に検出結果の信号にノイズが重畳することを避けることができ、高精度な処理を行なうことができる。
【００１３】
好適には、前記複数のセンサーは、２次元平面内における物体の位置検出用の複数のセンサー及びフォーカス用のセンサーの中の任意センサーを含む（請求項２）。
また好適には、前記信号処理手段から前記センサー又は前記センサー制御手段へのコマンドも、前記信号処理手段から前記伝送手段を介して前記センサー又は前記センサー制御手段に伝送される（請求項３）。
また好適には、前記センサー制御手段は、送出対象の前記デジタル信号を必要に応じて例えば圧縮する等の信号処理を施して加工し、当該加工結果の信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出する（請求項４）。
【００１４】
また好適には、前記伝送手段（２７０）を介して伝送される前記センサーの前記デジタル信号は、前記信号処理手段が具備する演算処理装置がアクセスする前記信号処理手段（２８０）内のメモリ（２８１）に直接的に転送される（図４参照）（請求項５）。
また好適には、前記伝送手段（２７０）は、光ネットワークである（請求項６）。
また好適には、前記伝送手段は、前記信号処理手段と複数の前記センサー制御手段との全てをループ状に接続するとともに、一方向にのみデータ転送可能な光ファイバーを含む（請求項７）。
【００１５】
また好適には、前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１（２９０）及び第２の処理手段（２８０）を有し、前記第１の処理手段及び前記第２の処理手段は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号を各々取り込み、前記第１の処理手段（２９０）は、前記デジタル信号に対して第１処理を施し、前記第２の処理手段（２８０）は、前記デジタル信号に対して前記第１処理とは異なる第２処理を施す（請求項８）。
また好適には、前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１及び第２の処理手段を有し、前記第１の処理手段（２９０）は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号に対して第１処理を施し、前記第２の処理手段（２８０）は、前記第１の処理手段から前記伝送手段を介して伝送される前記第１処理後の信号に対して、前記第１処理とは異なる第２処理を施す（請求項９）。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置は、基板上に形成されたパターンの位置を計測する前述した何れかの位置検出装置（１１７，１１９及び１１５）と、前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段（１１４等）と、前記位置合わせされた基板（Ｗ）上に、投影光学系（１０９）を介して所定のパターンの投影光を照射し、前記パターンを転写露光する露光手段（１０２〜１１３等）とを有する（図１参照）（請求項１０）。
好適には、前記基板の位置を計測する干渉計、前記投影光学系の結像特性を検出するセンサー及び当該露光装置に具備される他のセンサーの中の任意の干渉計あるいはセンサーにより計測された計測結果のアナログ信号をデジタル信号に変換した上で、前記伝送手段とは別の伝送手段を介して、当該任意の計測結果を使用する信号を、さらに前記伝送手段を介して当該計測結果を用いる信号処理手段に伝送する（請求項１１）。
【００１７】
また、本発明に係る計測システムは、基板上に形成されたパターンの位置を計測する前述した何れかの位置検出装置と、前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段と、前記位置合わせされた基板又は当該基板上に形成されたパターンの任意の被計測量を計測する計測手段とを有する（請求項１２）。
【００１８】
また、本発明に係る位置検出方法は、物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサーについて、各センサーから検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、前記変換された複数のデジタル信号の内の任意の２以上のデジタル信号を同時に、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を施す信号処理手段に対して、光伝送手段を介して伝送し、前記信号処理手段において、前記伝送された前記複数のデジタル信号に対して前記所望の信号処理を施して、前記物体の位置検出を行なう（請求項１３）。
【００１９】
なお、本欄においては、各構成に対して、添付図面に示されている対応する構成の符号を記載したが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ウエハ上のマークやショット領域の位置を検出する位置検出装置及び位置検出方法において、種々のセンサーから信号処理部へのデータ伝送を高速かつ同期して行なうことができるようにし、またノイズが重畳するのを避けて高品質なデータが伝送されるようにし、もって所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる位置検出装置及び位置検出方法を提供することができる。
また、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高速かつ高精度に検出し、当該検出結果に基づいて露光処理を行なうことにより高精細で高スループットに露光処理を行なうことができる露光装置を提供することができる。
また、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高精度かつ高スループットで計測することのできる計測システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態においては、レチクルに形成された回路パターンの像を投影光学系を介してウエハ上の複数のショット領域に投影し転写する露光装置、及び、その際のウエハ上の各ショット領域のアライメント方法について説明する。
【００２２】
まず、その露光装置の全体構成について説明する。
図１は、露光装置１００の概略構成を示す図である。
露光装置１００においては、超高圧水銀ランプやエキシマレーザ等の光源１０２から射出された照明光が反射鏡１０３で反射され、露光に必要な波長の光のみを透過させる波長選択フィルタ１０４に入射される。波長選択フィルタ４を透過した照明光は、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ又はロッド）１０５によって均一な強度分布の光束に調整され、レチクルブラインド（視野絞り）１０６に到達する。レチクルブラインド１０６は、複数のブレードが駆動系１０６ａによってそれぞれ駆動されることにより開口Ｓの大きさを変化させ、照明光によるレチクルＲ上の照明領域を設定するものである。
【００２３】
レチクルブラインド１０６の開口Ｓを通過した照明光は、反射鏡１０７で反射されてレンズ系１０８に入射する。このレンズ系１０８によってレチクルブラインド１０６の開口Ｓの像がレチクルステージ１２０上に保持されたレチクルＲ上に結像され、レチクルＲの所望のパターン領域が照明される。なお、これら波長選択フィルタ１０４、オプティカルインテグレータ１０５、レチクルブラインド１０６及びレンズ系１０８により、露光装置１００の照明光学系が構成される。
【００２４】
レチクルステージ１２０は、投影光学系１０９の光軸と垂直な面内で２次元移動可能である。レチクルステージ１２０（レチクルＲ）の位置及び回転量は、図示しないレーザ干渉計によって検出され、その測定値であるレチクルステージ１２０（レチクルＲ）の位置情報は、後述するステージ制御系１１４、主制御系１１５及びアライメント制御系１１９にそれぞれ出力される。
【００２５】
レチクルＲの照明領域に存在する回路パターンやアライメントマークの像は、レジストが塗布されたウエハＷ上に投影光学系１０９によって結像される。これにより、ウエハステージ１１０上に載置されるウエハＷ上のショット領域に、レチクルＲのパターン像やアライメントマーク像が露光される。
【００２６】
ウエハステージ１１０は、ウエハＷを真空吸着する図示せぬウエハホルダを有し、リニアモータ等の駆動装置１１１によって、投影光学系１０９の光軸と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動される。これにより、投影光学系１０９に対してその像面側でウエハＷが２次元移動され、例えばステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）で、ウエハＷ上（ウエハＷの位置合わせせれたショット領域上）にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００２７】
また、ステージ移動座標系ＸＹ上でのウエハステージ１１０（ウエハＷ）のＸ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、ピッチング量、ローリング量）は、ウエハステージ１１０の端部に設けられた移動鏡（反射鏡）１２にレーザ光を照射するレーザ干渉計１１３によって検出される。レーザ干渉計１１３の測定値（位置情報）は、ステージ制御系１１４、主制御系１１５及びアライメント制御系１１９にそれぞれ出力される。
【００２８】
ステージ制御系１１４は、主制御系１１５及びレーザ干渉計１１３等からの位置情報に基づいて、駆動装置１１１等を介してレチクルステージ１２０及びウエハステージ１１０の移動をそれぞれ制御する。
【００２９】
主制御系１１５は、駆動系１０６ａを介したレチクルブラインド１０６の開口Ｓの大きさや形状の制御、アライメント制御系１１９から出力されるウエハＷ上のアライメントマークの位置情報に基づくＥＧＡ計算等を行ない、露光装置１００全体を統括制御する。
また、主制御系１１５には、各種露光データを入力するための入力部１２１が接続されている。露光データとしては、ショット領域の各位置、サーチショットの位置、ＥＧＡショットの位置、サーチマークの位置及びファインマーク（ＥＧＡマーク）の位置等が入力される。
【００３０】
露光装置１００には、レチクルＲとウエハＷとの位置合わせを行なうために、例えばＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のレチクル・アライメントセンサー１１６及びオフアクシス方式のウエハ・アライメントセンサー１１７が備えられている。
【００３１】
レチクル・アライメントセンサー１１６は、露光光アライメント方式のアライメント系であって、露光用照明光を用いてレチクルＲ及び投影光学系１０９を介して基準マーク部材１１８上の基準マークを検出し、レチクルＲ上に形成されたアライメントマーク（レチクル・アライメントマーク）及び基準マークの像を撮像素子（ＣＣＤ）により撮像し、その撮像信号をアライメント制御系１１９に出力する。これにより、レチクル・アライメントマークと基準マークの位置関係を直接的に観察できる。
なお、基準マーク部材１１８は、ウエハステージ１１０上に固定され、そのウエハＷの表面と同じ高さに基準マークが形成されている。
【００３２】
アライメント制御系１１９は、レチクル・アライメントセンサー１１６から入力されるレチクル・アライメントマークと基準マークの撮像信号に基づいて両マークの位置ずれ量を検出する。さらに、レーザ干渉計１１３等から入力されるウエハステージ１１０の位置測定値及びレチクルステージ１２０の位置測定値に基づいて、両マークの位置ずれ量が０（零）となる時のレチクルステージ１２０及びウエハステージ１１０の各位置を求める。これにより、ウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのレチクルＲの位置が検出される。換言すればレチクルステージ移動座標系とウエハステージ移動座標系ＸＹとの対応付け（相対位置関係の検出）が行なわれる。アライメント制御系１１９は、その結果の位置情報を主制御系１１５に出力する。
【００３３】
ウエハ・アライメントセンサー１１７は、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメント系である。ウエハ・アライメントセンサー１１７は、投影光学系１０９とは別設される対物光学系を介して、ウエハＷ上のレジストを感光させない波長域の照明光、例えば波長が５３０〜８００ｎｍ程度の広帯域光（ブロードバンド光）をウエハＷ上のアライメントマーク（ウエハ・アライメントマーク）に照射し、その対物光学系を通して撮像素子（ＣＣＤ）の受光面上に指標マークの像とともにそのアライメントマークの像を形成し、両マーク像の撮像信号（光電変換信号、画像信号）をアライメント制御系１１９に出力する。
また、ウエハ・アライメントセンサー１１７はＡＦ（オートフォーカス）機能を備えており、ウエハステージ１１０をウエハ・アライメントセンサー１１７の対物光学系の光軸に沿った方向に駆動し、ウエハＷ上のアライメントマークを前述の対物光学系の焦点面に配置する。
【００３４】
ウエハ・アライメントセンサー１１７は、ウエハＷを観察する１つの対物レンズに対して、サーチアライメント（サーチ計測）用の光学系とファインアライメント（ＥＧＡ計測）用の光学系との２つの別個（一部共通）の光学系を有する構成である。すなわち、１つの対物レンズを介してウエハＷ上の所定の箇所に照明光を照射して得た観察光（反射光）を、ウエハ・アライメントセンサー１１７内でサーチ用光学系又はファイン用光学系に入射させる構成となっている。
【００３５】
サーチ用光学系は、ファイン用光学系よりは低倍率であるものの広い視野範囲でウエハＷを観察できるようになっており、また、ファイン用光学系は、サーチ用光学系よりも視野範囲は狭いものの高倍率でウエハＷを観察できるようになっている。また、各光学系は各々２次元撮像素子を具備しており、各観察視野の画像を撮像できる構成となっている。これら各光学系を介して各撮像素子で撮像された撮像信号（光電変換信号）が、アライメント制御系１１９に出力される。
なお、ウエハ・アライメントセンサー１１７のこれらサーチ用光学系及びファイン用光学系の観察視野については、後述するウエハアライメントに係る信号処理系の説明の際に図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
ファインアライメント計測を行なう際には、アライメント制御系１１９は、ウエハ・アライメントセンサー１１７からの撮像信号に基づいて、ファイン用光学系内に配置されており、ファイン計測を行なう際に基準となる指標マークとアライメントマーク（ウエハ・アライメントマーク）との位置ずれ量を検出する。さらに、レーザ干渉計１１３から入力されるウエハステージ１１０の位置測定値を参照して、その位置ずれ量が０（零）となる時のウエハステージ１１０の位置をウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのアライメントマークの座標値として求める。そして、アライメント制御系１１９は、その位置情報を主制御系１１５に出力する。
【００３７】
主制御系１１５は、アライメント制御系１１９に対して信号処理条件等の指令を与えるとともに、アライメント制御系１１９から出力されるアライメントマークの位置情報（座標値）に基づいてサーチ計測及びファイン計測（ＥＧＡ計算）を行なう。また、主制御系１１５は、計測したアライメントマークの位置情報に基づいて、ウエハＷの位置の制御、及び、ウエハＷの各ショット領域へのレチクルＲのパターンの像の転写を制御する。
【００３８】
具体的には、主制御系１１５は、予め指定された例えば２箇所のサーチショット領域のアライメントマーク（サーチアライメント用マーク）の位置を計測し、この計測結果に基づいてＥＧＡ計測が可能なようにウエハＷの位置を調整する。また、サーチアライメントにより位置調整されたウエハＷにおける予め指定された例えば６箇所のＥＧＡショット領域のアライメントマーク（ファインアライメント用マーク）の位置を計測し、この計測結果に基づいてウエハＷ上の全てのショット領域の位置（例えばショットセンタ等の基準点の位置）の座標値を算出する。
【００３９】
そして、主制御系１１５は、ウエハ・アライメントセンサー１１７のベースライン量に基づいてその算出した座標値を補正し、この補正した座標値をステージ制御系１１４に出力する。
ステージ制御系１１４は、主制御系１１５からの位置情報に基づいて、駆動装置１１を介してウエハステージ１０の移動を制御する。
そして、主制御系１１５の制御により、例えばステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）で、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
以上、露光装置１００の全体の構成の説明である。
【００４０】
次に、このような構成の露光装置１００で用いるウエハＷ、及び、ウエハＷに形成されたアライメントマークについて、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、露光装置１００で用いるウエハＷ上のアライメントに用いるショット領域の例を示す図であり、図３は、アライメント計測対象のマークＭ及びウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野を説明するための図である。
露光装置１００で用いるウエハＷには、複数のショット領域がマトリックス状に配列されており、各ショット領域には前工程での露光及び現像等により各々回路パターンが形成されている。これらのショット領域の中に、図２に示すように、２箇所のサーチショット領域ＳＳ１及びＳＳ２、及び、６箇所のファインアライメント（ＥＧＡ）ショット領域ＥＳ１〜ＥＳ６の８箇所のショット領域が設定されている。
【００４１】
これらのアライメント計測対象の各ショット領域ＳＳ１、ＳＳ２及びＥＳ１〜ＥＳ６には、各パターン領域の外側に、図３に示すような、サーチ計測とファイン計測（ＥＧＡ計測）で同一のマークであり、また、Ｘ方向の位置計測とＹ方向の位置計測の両方に用いるアライメントマークＭが形成されている。アライメントマークＭは、Ｘ方向及びＹ方向を各々計測方向とする２次元方向計測用マークである。
なお、図３には、ウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野ＶＳ及びＶＦが示されているが、これについては後に説明する。
【００４２】
次に、露光装置１００におけるウエハアライメントに関する信号処理系（以下、ウエハアライメント系と称する）の構成について図４を参照して説明する。
図４は、そのウエハアライメント系２００の構成を示す図である。
図４に示すように、ウエハアライメント系２００は、後述する２台のサーチ系カメラ２１１及び２１２、サーチ部２１９、後述する３台のファイン系カメラ２２１〜２２３、ファイン部２２９、１台のフォーカスカメラ２３１、フォーカス部２３９、その他のセンサー（例えばウエハのプリアライメント用のセンサー等）２６１、その他の各センサー部２６９、光伝送路（光ファイバー）２７０及び信号処理部２８０を有する。また、信号処理部２８０は、内部に信号処理メモリ２８１を有する。
【００４３】
なお、図４に示すサーチ系カメラ２１１及び２１２、サーチ部２１９、ファイン系カメラ２２１〜２２３、ファイン部２２９、フォーカスカメラ２３１、フォーカス部２３９、その他のセンサー２６１及びその他の各センサー部２６９は、図１に示した露光装置１００においてウエハ・アライメントセンサー１１７を構成するものである。また、信号処理部２８０は、図１におけるアライメント制御系１１９と主制御系１１５を合わせて１の制御部として示したものである。
【００４４】
図４に示すウエハアライメント系２００において、２台のサーチ系カメラ２１１及び２１２は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２である。
サーチカメラ２１１は、ウエハＷの所望のサーチマーク検出領域を、図３に示すような観察視野ＶＳを所定の倍率で観察し、その映像信号（ビデオ信号）をサーチ部２１９に出力する２次元ＣＣＤカメラである。この時の観察視野ＶＳは、図３に示すように、計測対象のアライメントマークＭのウエハプリアライメント（ウエハステージにウエハを載せる前に行なわれるアライメント処理）による位置合わせ誤差を十分に吸収できる程度にある程度広い領域である。また、後述するファイン計測の際の観察視野ＶＦよりも広い領域である。但し、サーチカメラ２１１の観察倍率は、後述するＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察倍率よりも低い。なお、本実施形態においてサーチ用観察視野ＶＳは、１辺が約２００μｍ程度の略正方形の領域である。観察領域ＶＳのウエハＷ上の配置は、主制御系１１５及びステージ制御系１１４により駆動装置１１１を介してウエハＷの位置が制御されることにより設定される。
【００４５】
観察カメラ２１２は、使用者によるアシスト処理及び調整等のためにサーチカメラ２１１よりさらに広い視野でウエハＷ上を観察するためのカメラである。観察カメラ２１２は、例えば１辺が約５００μｍ〜８００μｍの視野範囲でウエハＷ上を観察する。
【００４６】
サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２の制御部（センサー制御手段）であるとともに、これらサーチ系カメラ２１１及び２１２と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。サーチ部２１９には、データ伝送路２７０を介して信号処理部２８０からサーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２の制御信号（図４参照）が入力される。サーチ部２１９は、これをサーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２に出力する。これにより、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２は、各々所望の動作に制御される。
【００４７】
また、サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。そして、その画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。
その際サーチ部２１９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００４８】
ウエハアライメント系２００の３台のファイン系カメラ２２１〜２２３は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２及び指標マーク計測用カメラ２２３である。
Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２は、ウエハＷの所望のファインマーク検出領域を、各々図３に示すような観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹで所定の倍率により観察し、その映像信号（ビデオ信号）をファイン部２２９に出力する２次元ＣＣＤカメラである。Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１は、Ｘ方向を走査方向（走査線方向）として観察視野ＶＦＸ内を撮像し、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２は、Ｙ方向を走査方向（走査線方向）として観察視野ＶＦＹ内を撮像する。本実施形態においては、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１の観察視野ＶＦＸとＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＦＹとは同一の観察視野（観察視野ＶＦ）とするが、例えば計測対象のアライメントマークの各方向の計測に無効な成分を少しでも除外するように、異なる領域に設定してもよい。
なお、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察倍率は、前述したサーチカメラ２１１の観察倍率よりも高い。また、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＦの範囲は、サーチカメラ２１１の観察視野ＶＳよりも狭い。
【００４９】
観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹは、図３に示すように、サーチ計測時の観察視野ＶＳよりも狭い領域である。本実施形態において、ファイン用観察視野ＶＦは、１辺が約１２０μｍ程度の略正方形の領域である。
観察視野ＶＦのウエハＷ上の配置は、主制御系１１５及びステージ制御系１１４により駆動装置１１１を介してウエハＷの位置が制御されることにより設定される。
【００５０】
指標マーク計測用カメラ２２３は、ＦＩＡの光学系の対物レンズの先端に付されているリファレンス用の指標マークを検出するためのカメラである。ウエハ・アライメントセンサー１１７の対物レンズに、温度や気圧等の環境条件等による位置変動、何らかの理由による機械的な位置変動、あるいは、振動又はドリフト等が生じた場合、ウエハ・アライメントセンサー１１７においては相対的に観察する像が移動したように見える。このような位置変動をキャンセルするために、対物レンズの先端に指標マークが付されており、指標マーク計測用カメラ２２３はこの指標マークの位置を検出する。なお、この指標マークを計測する際には、専用の赤外検出光が用いられる。なお、指標マークに照射され該マーク上で反射された赤外光は、指標カメラ２２３以外では検出されないように、他のカメラ２１１，２１２、２２１，２２２及び２３１の直前には赤外光カットフィルタが設けられている。
【００５１】
ファイン部２２９は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３の制御部（センサー制御手段）であるとともに、これらファイン系カメラ２２１〜２２３と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。ファイン部２２９には、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０からＸ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３の制御信号（図４参照）が入力される。ファイン部２２９は、これを各カメラ２２１〜２２３に出力する。これにより、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３は、各々所望の動作に制御される。
【００５２】
また、ファイン部２２９は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。そして、その画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。
その際ファイン部２２９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００５３】
ウエハアライメント系２００のフォーカスカメラ２３１は、ウエハ・アライメントセンサー１１７の照明光の光軸方向（フォーカス方向）における、その照明光の結像面に対するウエハＷ表面の相対的位置関係を検出するために、ウエハＷの表面に斜め方向から入射した光束を検出するためのＣＣＤカメラである。
【００５４】
フォーカス部２３９は、フォーカスカメラ２３１の制御部（センサー制御手段）であるとともに、フォーカスカメラ２３１と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。フォーカス部２３９には、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０からフォーカス部２３９の制御信号（図４参照）が入力されるので、フォーカス部２３９は、これによりフォーカスカメラ２３１を制御する。
【００５５】
また、フォーカス部２３９は、フォーカスカメラ２３１から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号（図４参照）に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。そして、その画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。
その際フォーカス部２３９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００５６】
その他のセンサー２６１は、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３、及び、フォーカスカメラ２３１以外の、例えば波面収差測定装置や偏光収差測定装置等のセンサーである。また、その他の各センサー部２６９はその制御部（センサー制御手段）であるとともに信号処理部２８０とのインターフェイス部である。その他の各センサー部２６９には、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０からこれらのセンサーの制御信号（図４参照）が入力される。その他の各センサー部２６９は、これを各センサーに出力する。これにより、各センサーが各々所望の動作に制御される。
【００５７】
また、その他の各センサー部２６９は、接続される各センサーから入力される信号を、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。入力される信号がアナログ信号である場合には、その他の各センサー部２６９は、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングで信号を取り込み、そのアナログ信号をＡＤ変換してデジタル信号にして、信号処理部２８０に送出する。
その際その他の各センサー部２６９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００５８】
光伝送路２７０は、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９、その他の各センサー部２６９及び信号処理部２８０を接続する本発明に係る伝送手段である。本実施形態において、光伝送路２７０は、光ファイバーを伝送媒体として構成された光リンク等の高速なデジタル光信号伝送路、すなわち光通信ネットワークである。
本実施形態において、光伝送路２７０は、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９、その他の各センサー部２６９及び信号処理部２８０（光伝送路２７０に接続されるこれらの構成部をノードと総称する）をループ状に接続する。これらの各ノードは、各々が光伝送路２７０のデータの送受信をコントロールするバスコントローラを具備しており、これらのコントローラが順次データパケットを送信し、受信し、あるいは中継することにより、任意のノード間で所望のデータパケットの送受信が行なわれる。
【００５９】
このような構成の光伝送路２７０を介して、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９から信号処理部２８０へ、画像信号やセンサー出力信号等のデジタルデータが伝送される。信号処理部２８０に伝送されたデジタルデータは、入出力バッファ等を介するのみで、直ちに、すなわち実質的に直接、信号処理部（ＣＰＵ）２８０内においてＣＰＵ２８０がアクセスする主記憶（メモリ）２８１に記憶される。
また、本実施形態においては、信号処理部２８０からサーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９へのコマンド、パラメータ等の制御信号の転送（伝送）も、この光伝送路２７０を介して行なわれる。
【００６０】
図４に戻り、信号処理部２８０は、露光装置１００の各部を制御する制御部である。ウエハアライメント系２００に係る処理として、信号処理部２８０は、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３、及び、フォーカスカメラ２３１を介して入力されるアライメントマーク等の撮像信号に基づいて、そのマークの所望方向の１次元信号波形を検出する。また、そのマークの信号波形に基づいて、そのマークの位置を検出する処理を行なう。また、ウエハ上の６箇所のＥＧＡショットの位置計測結果に基づいて、演算統計処理によりウエハ上の全てのショット領域の位置を算出するＥＧＡ演算処理を行なう。
【００６１】
信号処理部２８０は、演算処理を行なう図示しないＣＰＵと、ＣＰＵが直接アクセスをするメモリ２８１を有する。本実施形態においては、前述したように、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３、及び、フォーカスカメラ２３１等から光伝送路２７０を介してデジタルデータとして信号処理部２８０に入力される信号は、光伝送路２７０とのバッファとしてのメモリ等を介するのみで、直接的にメモリ２８１に記憶される。その結果、信号処理部２８０のＣＰＵは、それらの信号に直ちにアクセスすることが可能となり、位置検出等の所望の処理を直ちに実行することができる。
【００６２】
次に、このような構成のウエハアライメント系２００の動作について図５を参照して説明する。
図５は、そのアライメント処理の流れを示すフローチャートである。
前工程が完了したウエハＷがウエハステージ１１０にプリアライメントされた状態でロードされることによりアライメントが開始される（ステップＳ１０）。
まず、ステージ制御系１１４が駆動装置１１１を介してウエハステージ１１０を駆動することでウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用観察視野ＶＳの視野中心に、第１のサーチショット領域ＳＳ１のアライメントマーク（第１のサーチマーク）を移動させる（ステップＳ１２）。なお、ウエハＷの位置は、ウエハステージ１１０を介してレーザ干渉計１１３により高精度にモニターされており、このモニター結果に基づきステージ制御系１１４がウエハＷの位置を高精度に位置決めする。
【００６３】
ウエハＷの移動が完了すると、ウエハ・アライメントセンサー１１７は、フォーカス調整を行なった後に、ハロゲンランプ等からの照明ビームで照明されたサーチショット領域ＳＳ１を撮像する（ステップＳ１４）。すなわち、サーチ用光学系のサーチカメラ２１１で、例えば図３に示すように設定される観察視野ＶＳの画像を撮像する。
撮像して得られた撮像信号（画像信号）は、サーチ部２１９でデジタル信号に変換された後、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に出力され、信号処理部２８０内のメモリ２８１に記憶される。
なおこの時に指標マーク計測用カメラ２２３でも赤外光を用いて指標マークの計測を行なう。
【００６４】
第１のサーチショット領域ＳＳ１の画像を取り込んだ信号処理部２８０は、取り込んだ画像信号に基づいて、第１のサーチマークの位置計測（サーチ計測）を行なう（ステップＳ１６）。すなわち、第１のサーチマークのサーチカメラ２１１の視野を基準とした座標値（位置情報）を計測する。
【００６５】
第１のサーチマークのサーチ位置計測が終了したら、次に計測すべきサーチマークの有無を判別する（ステップＳ１８）。ここでは、次に計測すべきサーチマークとして第２のサーチマーク（サーチショットＳＳ２に付随したマーク）が存在するので、この第２のサーチマークのサーチ位置計測を上記と同様にして行なう（ステップＳ１２〜Ｓ１６）。
すなわち、ステップＳ１２の処理に戻って、ウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用観察視野ＶＳの視野中心に第２のサーチショット領域ＳＳ２のアライメントマークを移動させ（ステップＳ１２）、フォーカス調整の後、ウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用光学系のサーチカメラ２１１により、そのサーチ視野内を撮像する（ステップＳ１４）。撮像された画像信号は、サーチ部２１９内でＡＤ変換してデジタル信号に変換され、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に転送される。そして、サーチカメラ２１１で撮像された撮像信号に基づいて、第２のサーチショット領域ＳＳ２のサーチマークの座標値（位置情報）が求められる（ステップＳ１６）。
【００６６】
第１及び第２の２つのサーチマークの撮像が終了し、計測すべきサーチマークの計測が全て終了したら（ステップＳ１８）、信号処理部２８０は、計測された各サーチマークの座標値、及び、対応する設計上の座標値に基づいて演算処理を行ない、ＥＧＡショット毎にウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのファインマークの設計上の座標値を補正する（ステップＳ２０）。
【００６７】
このようなサーチアライメントによりファインマークの座標値（ＥＧＡショットの座標値）が補正されたら、次に、ファインアライメントとしてのＥＧＡを実行する。
本実施形態においては、６箇所のＥＧＡショットＥＳ１〜ＥＳ６に付随したアライメントマークの位置を計測してＥＧＡ処理を行なう。
まず、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン光学系の観察視野ＶＦの位置に、第１のＥＧＡショットＥＳ１のファインアライメント用マークが配置されるようにウエハステージ１１０（ウエハＷ）を移動させる（ステップＳ２４）。
【００６８】
ウエハＷの移動が完了すると、ウエハ・アライメントセンサー１１７は、フォーカス調整を行なった後に、ハロゲンランプ等からの照明ビームで照明されたＥＧＡショット領域ＥＳ１を撮像する（ステップＳ２６）。すなわち、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２で、各々観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹの画像を撮像する。
撮像して得られた撮像信号（画像信号）は、ファイン部２２９でデジタル信号に変換された後、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に出力され、信号処理部２８０内のメモリ２８１に記憶される。
そして、信号処理部２８０は、取り込んだ画像信号に基づいて、ファインマークの位置計測を行なう（ステップＳ２８）。
【００６９】
第１のＥＧＡショット領域ＥＳ１のアライメントマーク（ファインマーク）の位置計測が終了したら、次に計測すべきファインマークの有無を判別する（ステップＳ３０）。ここでは、次に計測すべきファインマークとして第２のファインマーク（ＥＧＡショットＥＳ２に付随したマーク）が存在するので、この第２のファインマークの位置計測を上記と同様にして行なう（ステップＳ２４〜Ｓ２８）。
すなわち、ステップＳ２４の処理に戻って、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用観察視野ＶＦの視野中心に第２のＥＧＡショット領域ＥＳ２のアライメントマークを移動させ（ステップＳ２４）、フォーカス調整の後、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用光学系のＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２により、ファイン視野（ＶＦＸ及びＶＦＹ）内を撮像する（ステップＳ２６）。撮像された画像信号は、ファイン部２２９内でＡＤ変換してデジタル信号に変換され、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に転送される。そして、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２で各々撮像された撮像信号に基づいて、第２のＥＧＡショット領域ＥＳ２のファインマークの座標値（位置情報）が求められる（ステップＳ２８）。
【００７０】
このような処理を、位置計測すべきＥＧＡショットが存在する間順次繰り返し、全てのＥＧＡショット（本実施形態においては、６個のＥＧＡショットＥＳ１〜ＥＳ６）のマークＭの位置計測が終了したら、それらの位置計測結果を用いてＥＧＡ演算を行なう。
すなわち、各アライメントマークの計測値と設計値とに基づいて最小二乗法等の統計演算処理を行ない、ウエハＷ上のショット領域の配列特性に関する位置情報としてのＸシフト、Ｙシフト、Ｘスケール、Ｙスケール、回転、直交度等の誤差パラメータを算出する。
そして、これらの誤差パラメータに基づいて、ウエハＷ上の全てのショット領域に対して設計上の座標位置を補正する（ステップＳ３２）。
【００７１】
露光装置１００においては、順次投入されるウエハＷに対して、このようなアライメント処理を行なって各ショット領域の位置情報を獲得し、以後、順次その位置情報に基づいてウエハＷを位置合わせし、ウエハＷの各ショット領域に露光を行なう。
【００７２】
このように、本実施形態の露光装置１００においては、各カメラやセンサーにおいて検出した信号を、そのカメラやセンサーのインターフェイス部において直ちにＡＤ変換し、変換結果のデジタル信号（検出信号）を、データ伝送路としての光通信ネットワーク２７０（光伝送路２７０）を介して、信号処理部２８０に伝送している。
従って、全てのセンサーについて、アナログ系の伝送ノイズを無くすことができ、精度よく検出信号を取り込むことができる。
また、光伝送路２７０のデータ伝送速度が高速であるために各データの伝送時間が短くなり、高速なデータ取り込みが可能となる。
また、光伝送路２７０により信号処理部２８０のＣＰＵがアクセスするメモリ２８１に直接的にデータを転送しているので、ＣＰＵは直ちにそのデータを用いた処理を開始することができる。
【００７３】
また、光伝送路２７０は種々のデータをパケットで伝送するものであるので、種々の種類のデータ（パケット）を実質的に同時に伝送することが可能となる。その結果、データをスムーズに伝送することができる。また、コマンドや制御パラメータ等をこの光伝送路２７０で伝送することも可能となり有効である。
また、画像の大量データを高速に転送することができるので、ＣＣＤ等で取り込んだマークの画像を用いたリアルタイムでの信号処理が可能となる。
また、複数のカメラやセンサーから、同期してデータの取り込みが可能となる。また、センサー単位でのデータの同期取り込みも可能となり有効である。具体的には、例えばレチクルアライメントとＦＩＡのベースラインチェックを行なっている時に同時にアライメントＡＦも行なう等の処理が可能となる。
【００７４】
なお、本実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。
例えば、前述したウエハアライメント系２００においては、サーチ系カメラ２１１及び２１２に対してサーチ部２１９、ファイン系カメラ２２１〜２２３に対してフォーカス部２３９、及び、フォーカスカメラ２３１に対してフォーカス部２３９というように、各ＣＣＤカメラに対してインターフェイス部を設けていた。しかしながら、このような入力センサーとインターフェイス部との構成は、このような場合に限られるものではなく、任意に変更してよい。
【００７５】
また、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９等のセンサー制御手段は、必要に応じて信号処理部２８０への送出対象のデジタル信号に対して、圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行なうものとしたが、この加工の形態、種類も、信号圧縮にのみ限られるものではなく任意の加工を行なってよい。例えば、画像信号に対するフィルタリング、必要な信号のみの抽出、所望の関数に基づく変換等の任意の処理を行なってよい。
【００７６】
また、ウエハアライメント系２００は、信号波形を生成したりＥＧＡ計測等を行なう信号処理部として、１つの信号処理部（ＣＰＵ）２８０のみを具備する構成であったが、複数の信号処理部が協働して前述したような各処理を行なうような構成であってもよい。その場合には、それら複数の信号処理部も光伝送路２７０を介して接続するのが好適である。
また、そのような複数の信号処理部を具備する構成において、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９の各センサー制御手段、それらから送出されるデータ、及び、その複数の信号処理部の間でのデータ処理の形態、機能の分散形態、信号処理の方式等、すなわち信号処理系としてのアーキテクチャーは、任意に構成でよい。
【００７７】
例えば、検出した信号の伝送については、例えば各センサー制御手段がデータを必要とする信号処理部に対して検出したデータ（信号）を送出するような構成でもよいし、センサー制御手段がデータを必要とする信号処理部の何れか１つにのみ検出したデータを送出し、その他の信号処理部には各信号処理部がそのデータを順次転送することによりデータを転送するような構成でもよい。また、センサー制御手段がデータを必要とする信号処理部にブロードキャスト送信するような構成でもよいし、あるいは、センサー制御手段がデータを必要とするか否かに関わらず全ての信号処理部にデータをブロードキャスト送信するような構成であってもよい。
【００７８】
また、そのように複数の信号処理部がある場合には、各信号処理部が同じ信号処理を複数のデータに対して並列的に行なうような構成であってもよいし、各信号処理部の処理結果を順次後段の信号処理部に伝送して、後段の信号処理部で次の信号処理を行なうというように、複数の信号処理部を直列的に接続したような構成であってもよい。
前者の場合には、データ伝送の形態としては、各信号処理部は、センサー制御手段から送信される検出データを各々が受信して、各々が所望の信号処理を行なう形態が有効である。また、後者の場合には、各信号処理部は、その信号処理部における信号処理の結果を、データパケットとして光通信路２７０を介して後段の信号処理部に順次転送する形態が有効である。一例として図４には、前処理（例えばフィルタリング処理）を行なうための信号処理部（ＣＰＵ）２９０を、信号処理部２８０と直列的に光伝送路２７０を介して接続した場合の構成を点線で示している。この例では、前処理用ＣＰＵ２９０内のメモリ２９１に、デジタル変換された信号を取り込んで、ＣＰＵ２９０にてフィルタリング処理し、そのフィルタリング処理後のデジタル信号を信号処理部２８０へ伝送するように構成されることになる。
何れにしても、このようなデータ伝送の方式、信号処理の方式等は、任意の構成でよい。
【００７９】
また、前述した光伝送路２７０としての光ネットワークの物理的な仕様、通信プロトコル等も任意の規格、任意のプロトコルを使用してよい。
【００８０】
また、サーチ計測のショット数は２以上であれば任意の数でよく、ＥＧＡ計測のショット数は３以上であれば任意の数でよい。また、そのマークの形状も任意でよい。
その他、露光装置１００の構成、ＥＧＡ計測の方式（演算モデルや算出パラメータ等）等も、何ら本実施形態に限定されるものではなく、任意の構成、方式でよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した露光装置で処理するウエハ上に配置されるアライメント計測ショットを説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示した露光装置のウエハ・アライメントセンサーの観察視野及び観察対象のマークの例を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示した露光装置のウエハアライメントに関する信号処理系（ウエハアライメント系）の構成を示す図である。
【図５】図５は、図１に示した露光装置を用いたウエハアライメント方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１００…露光装置
１０２…光源
１０３…反射鏡
１０４…波長選択フィルタ
１０５…オプティカルインテグレータ
１０６…レチクルブラインド
１０７…反射鏡
１０８…レンズ系
１０９…投影光学系
１１０…ウエハステージ
１１１…駆動装置
１１２…移動鏡
１１３…レーザ干渉計
１１４…ステージ制御系
１１５…主制御系
１１６…レチクル・アライメントセンサー
１１７…ウエハ・アライメントセンサー
１１８…基準マーク部材
１１９…アライメント制御系
１２０…レチクルステージ
１２１…入力部
２００…ウエハアライメント系
２１１…サーチカメラ
２１２…観察カメラ
２１９…サーチ部
２２１…Ｘ方向計測用ファインカメラ
２２２…Ｙ方向計測用ファインカメラ
２２３…指標マーク計測用カメラ
２２９…ファイン部
２３１…フォーカスカメラ
２３９…フォーカス部
２６１…その他のセンサー
２６９…その他の各センサー部
２７０…光伝送路
２８０…信号処理部
２８１…メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子等の電子デバイスを製造する際の露光装置、あるいは検査装置等の計測システムに用いて好適な位置検出装置及び位置検出方法、及び、その位置検出装置を用いた露光装置及び計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、プラズマディスプレイ素子あるいは薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス（以下、電子デバイスと総称する）を製造する際には、露光装置を用いて、フォトマスクやレチクル（以下、レチクルと総称する）に形成された微細なパターンの像を、フォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウエハやガラスプレート等の基板上に投影露光する。
この時用いられる露光装置としては種々の方式のものがあるが、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）やステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）が広く使用されている。ステッパは、レチクルと感光基板との相対的な位置合わせを行った後で、レチクルに形成されたパターンを感光基板上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後に感光基板をステップ移動させて他のショット領域の露光を順次行なう露光装置である。また、スキャニング・ステッパは、レチクルと感光基板とを連続的に相対移動（走査）させつつレチクルに形成されたパターンを逐次感光基板に転写し、転写後に感光基板を移動させて他のショット領域に対して再度走査露光を行なう露光装置である。
【０００３】
例えば半導体デバイスの製造においては、このような露光装置を用いて基板としてのウエハ上の各ショット領域に複数層の回路パターンを重ねて形成するが、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の既に形成されているパターン上にこれから露光するレチクルのパターン像を正確に位置合わせする必要がある。すなわち、レチクルのパターン像の投影位置に、ウエハを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要がある。そのためのウエハあるいはウエハ上の各ショットの位置検出方法（アライメント計測方法）としては、数箇所（３箇所以上であって、通常は例えば６〜８箇所）のサンプルショット（以下、ＥＧＡショットと称する）について計測した位置情報に基づいて統計演算処理を行ないウエハ上の全てのショット領域の位置情報を得るエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ウエハステージにロードされるウエハは、プリアライメントされた状態でウエハステージに載置されるが、ファインアライメントとしてのＥＧＡ計測を実行できるレベル（精度）での位置決めはされていない。そのため、通常、ＥＧＡ計測を実行する前にＥＧＡ計測に支障を来さない程度にウエハの位置を粗調整する、いわゆるサーチアライメントが行なわれる。サーチアライメントは、予め指定されたショット領域（例えば２箇所、以下サーチショットと称する）においてアライメントマーク（サーチアライメント用マーク）の位置を検出し、この検出結果に基づいてショット領域の座標値を補正するものである。
【０００５】
また、前述したファインアライメントとしてのＥＧＡやサーチアライメントにおいてアライメントマークの計測を行なう場合には、ウエハ上のマーク形成面にアライメント光学系の結像面（合焦面）を一致させる必要がある。そのため、光学系の結像面に対するウエハの相対的な位置を検出し、これが一致するように、例えばウエハステージの高さを調整するアライメントＡＦ（オートフォーカス）が行なわれる。光学系の結像面とウエハ表面の相対的な位置を検出する方法としては、スリット状の光束でウエハ表面を照明し、照明されたウエハからの光束を対物光学系の瞳面で瞳分割し、瞳分割された光束の位置に基づいて結像面とウエハ表面の光軸方向の相対的な位置を検出するいわゆる瞳分割方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
このような種々の信号処理を行なう露光装置の位置検出装置（アライメント系）においては、従来、これらの各センサー系の信号をアナログ信号によりセンサーから信号処理部に伝送し、信号処理部においてアナログ信号をデジタル信号にＡＤ変換し、変換したデジタル信号をＦＩＦＯメモリ等のメモリに一旦保存した上でＣＰＵ上のメモリに転送し、ＥＧＡ計測、サーチアライメントあるいはアライメントＡＦ等の信号処理を行なっている。
【特許文献１】特開昭６１−４４４２９号公報
【特許文献２】特開平８−１６７５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の電子デバイスの製造工程におけるスループットの向上及び高精細化の要求に伴って、ウエハのアライメント処理、すなわちウエハ上のマークやショット領域等の位置検出処理においても、これを短時間で効率よく行ないたいという要望がある。また、種々のセンサーからの検出信号を用いた複雑な信号処理を行ない、ウエハの位置検出あるいは位置合わせ等の処理を高精度に行ないたいという要望もある。
しかしながら、従来の位置検出装置においては、例えばセンサーの検出信号のような必要な信号をタイミングよく適切に伝送して信号処理に供することが難しい場合があり、改善が望まれていた。
【０００８】
具体的には、例えば従来のアライメント系のように、センサーでの検出信号をアナログ信号の状態で信号処理部（ＣＰＵ）まで伝送すると、伝送路路中においてノイズが重畳される場合があり、センサーでの検出結果の精度を低下させる可能性があった。
また、信号処理部は複数チャンネルのＡＤ変換器を具備しているものの、そのチャンネル数は例えば４チャンネル程度とごく少ない数であり、同時にＡＤ変換できる信号の数は限られていた。従って、複数のセンサーから転送されるアナログ信号を同時にデジタル信号に変換することが実質的に困難であり、複数のセンサーにおいて同期して所望のデータの検出を行なうことが難しかった。その結果、各センサーにおいて検出した計測データには時間的なずれが生じることとなり、同期してデータを取り込むことが必要な処理を適切に行なうことができない場合があった。
【０００９】
また、アナログ信号としてのデータ伝送では、データ伝送速度に限界があり、スループットを向上させるための障害となっていた。また、ＡＤ変換した後にＦＩＦＯメモリを介してＣＰＵからアクセス可能な主記憶にデータを転送していたため、ここでもデータの転送速度が十分ではなく、効率よく信号処理を行なうことができなかった。
また、アナログ信号によるデータ伝送では、通常、一連のデータの全てを伝送してから次のデータの伝送に切り換えることとなるため、この点においても各データを供する時間に差が生じることとなり、リアルタイム的な処理には不適切であった。
このように、従来のアナログ信号の伝送を主体としたアライメント系の伝送手段においては、スループットの向上を重視する信号処理を行なうためには性能が十分ではなく、その改善が望まれていた。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ウエハ上のマークやショット領域の位置を検出する位置検出装置及び信号処理方法において、複数のセンサーで同期して検出を行ない、検出結果を高速かつ高品質に信号処理部に伝送されるようにし、もって所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる位置検出装置及び位置検出方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高速かつ高精度に検出し、当該検出結果に基づいて露光処理を行なうことにより高精細で高スループットに露光処理を行なうことができる露光装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高精度かつ高スループットで計測することのできる計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明に係る位置検出装置（２００）は、物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサー（２１１，２１２，２２１〜２２３，２３１及び２６１）と、前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を行なう信号処理手段（２８０）と、前記各センサーの検出結果を前記信号処理手段に伝送する伝送手段（２７０）とを有する位置検出装置（２００）であって、前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサー毎に設けられ、前記各センサーにおける検出結果のアナログ信号の各々をデジタル信号に変換し、この変換された複数のデジタル信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出する１又は複数のセンサー制御手段（２１９，２２９，２３９及び２６９）をさらに有し、前記伝送手段は、前記複数のセンサーの中の少なくとも２以上のセンサーに対応して設けられた前記センサー制御手段から送出される前記複数のデジタル信号を同時に伝送する（図４参照）（請求項１）。
【００１２】
このような構成の位置検出装置（２００）においては、センサー制御手段（２１９，２２９，２３９及び２６９）において、センサー（２１１，２１２，２２１〜２２３，２３１及び２６１）における検出結果のアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号としてそのデータを伝送手段（２７０）を介して信号処理手段（２８０）に転送している。従って、複数のセンサーにおいて例えば同時に検出されたデータを、同時並列的にデジタル信号に変換し、伝送手段を介して高速に、従って実質的に同時に信号処理手段に提供することができる。その結果、複数のセンサーで同時に検出したデータを用いた位置検出処理や、リアルタイムでの位置検出処理を適切に行なうことができる。また、伝送中に検出結果の信号にノイズが重畳することを避けることができ、高精度な処理を行なうことができる。
【００１３】
好適には、前記複数のセンサーは、２次元平面内における物体の位置検出用の複数のセンサー及びフォーカス用のセンサーの中の任意センサーを含む（請求項２）。
また好適には、前記信号処理手段から前記センサー又は前記センサー制御手段へのコマンドも、前記信号処理手段から前記伝送手段を介して前記センサー又は前記センサー制御手段に伝送される（請求項３）。
また好適には、前記センサー制御手段は、送出対象の前記デジタル信号を必要に応じて例えば圧縮する等の信号処理を施して加工し、当該加工結果の信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出する（請求項４）。
【００１４】
また好適には、前記伝送手段（２７０）を介して伝送される前記センサーの前記デジタル信号は、前記信号処理手段が具備する演算処理装置がアクセスする前記信号処理手段（２８０）内のメモリ（２８１）に直接的に転送される（図４参照）（請求項５）。
また好適には、前記伝送手段（２７０）は、光ネットワークである（請求項６）。
また好適には、前記伝送手段は、前記信号処理手段と複数の前記センサー制御手段との全てをループ状に接続するとともに、一方向にのみデータ転送可能な光ファイバーを含む（請求項７）。
【００１５】
また好適には、前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１（２９０）及び第２の処理手段（２８０）を有し、前記第１の処理手段及び前記第２の処理手段は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号を各々取り込み、前記第１の処理手段（２９０）は、前記デジタル信号に対して第１処理を施し、前記第２の処理手段（２８０）は、前記デジタル信号に対して前記第１処理とは異なる第２処理を施す（請求項８）。
また好適には、前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１及び第２の処理手段を有し、前記第１の処理手段（２９０）は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号に対して第１処理を施し、前記第２の処理手段（２８０）は、前記第１の処理手段から前記伝送手段を介して伝送される前記第１処理後の信号に対して、前記第１処理とは異なる第２処理を施す（請求項９）。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置は、基板上に形成されたパターンの位置を計測する前述した何れかの位置検出装置（１１７，１１９及び１１５）と、前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段（１１４等）と、前記位置合わせされた基板（Ｗ）上に、投影光学系（１０９）を介して所定のパターンの投影光を照射し、前記パターンを転写露光する露光手段（１０２〜１１３等）とを有する（図１参照）（請求項１０）。
好適には、前記基板の位置を計測する干渉計、前記投影光学系の結像特性を検出するセンサー及び当該露光装置に具備される他のセンサーの中の任意の干渉計あるいはセンサーにより計測された計測結果のアナログ信号をデジタル信号に変換した上で、前記伝送手段とは別の伝送手段を介して、当該任意の計測結果を使用する信号を、さらに前記伝送手段を介して当該計測結果を用いる信号処理手段に伝送する（請求項１１）。
【００１７】
また、本発明に係る計測システムは、基板上に形成されたパターンの位置を計測する前述した何れかの位置検出装置と、前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段と、前記位置合わせされた基板又は当該基板上に形成されたパターンの任意の被計測量を計測する計測手段とを有する（請求項１２）。
【００１８】
また、本発明に係る位置検出方法は、物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサーについて、各センサーから検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、前記変換された複数のデジタル信号の内の任意の２以上のデジタル信号を同時に、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を施す信号処理手段に対して、光伝送手段を介して伝送し、前記信号処理手段において、前記伝送された前記複数のデジタル信号に対して前記所望の信号処理を施して、前記物体の位置検出を行なう（請求項１３）。
【００１９】
なお、本欄においては、各構成に対して、添付図面に示されている対応する構成の符号を記載したが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ウエハ上のマークやショット領域の位置を検出する位置検出装置及び位置検出方法において、種々のセンサーから信号処理部へのデータ伝送を高速かつ同期して行なうことができるようにし、またノイズが重畳するのを避けて高品質なデータが伝送されるようにし、もって所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる位置検出装置及び位置検出方法を提供することができる。
また、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高速かつ高精度に検出し、当該検出結果に基づいて露光処理を行なうことにより高精細で高スループットに露光処理を行なうことができる露光装置を提供することができる。
また、所望の位置検出対象の位置を高速かつ高精度に検出することができる前述の位置検出装置によりウエハあるいはウエハ上のマークやショット領域の位置を高精度かつ高スループットで計測することのできる計測システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態においては、レチクルに形成された回路パターンの像を投影光学系を介してウエハ上の複数のショット領域に投影し転写する露光装置、及び、その際のウエハ上の各ショット領域のアライメント方法について説明する。
【００２２】
まず、その露光装置の全体構成について説明する。
図１は、露光装置１００の概略構成を示す図である。
露光装置１００においては、超高圧水銀ランプやエキシマレーザ等の光源１０２から射出された照明光が反射鏡１０３で反射され、露光に必要な波長の光のみを透過させる波長選択フィルタ１０４に入射される。波長選択フィルタ４を透過した照明光は、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ又はロッド）１０５によって均一な強度分布の光束に調整され、レチクルブラインド（視野絞り）１０６に到達する。レチクルブラインド１０６は、複数のブレードが駆動系１０６ａによってそれぞれ駆動されることにより開口Ｓの大きさを変化させ、照明光によるレチクルＲ上の照明領域を設定するものである。
【００２３】
レチクルブラインド１０６の開口Ｓを通過した照明光は、反射鏡１０７で反射されてレンズ系１０８に入射する。このレンズ系１０８によってレチクルブラインド１０６の開口Ｓの像がレチクルステージ１２０上に保持されたレチクルＲ上に結像され、レチクルＲの所望のパターン領域が照明される。なお、これら波長選択フィルタ１０４、オプティカルインテグレータ１０５、レチクルブラインド１０６及びレンズ系１０８により、露光装置１００の照明光学系が構成される。
【００２４】
レチクルステージ１２０は、投影光学系１０９の光軸と垂直な面内で２次元移動可能である。レチクルステージ１２０（レチクルＲ）の位置及び回転量は、図示しないレーザ干渉計によって検出され、その測定値であるレチクルステージ１２０（レチクルＲ）の位置情報は、後述するステージ制御系１１４、主制御系１１５及びアライメント制御系１１９にそれぞれ出力される。
【００２５】
レチクルＲの照明領域に存在する回路パターンやアライメントマークの像は、レジストが塗布されたウエハＷ上に投影光学系１０９によって結像される。これにより、ウエハステージ１１０上に載置されるウエハＷ上のショット領域に、レチクルＲのパターン像やアライメントマーク像が露光される。
【００２６】
ウエハステージ１１０は、ウエハＷを真空吸着する図示せぬウエハホルダを有し、リニアモータ等の駆動装置１１１によって、投影光学系１０９の光軸と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動される。これにより、投影光学系１０９に対してその像面側でウエハＷが２次元移動され、例えばステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）で、ウエハＷ上（ウエハＷの位置合わせせれたショット領域上）にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００２７】
また、ステージ移動座標系ＸＹ上でのウエハステージ１１０（ウエハＷ）のＸ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、ピッチング量、ローリング量）は、ウエハステージ１１０の端部に設けられた移動鏡（反射鏡）１２にレーザ光を照射するレーザ干渉計１１３によって検出される。レーザ干渉計１１３の測定値（位置情報）は、ステージ制御系１１４、主制御系１１５及びアライメント制御系１１９にそれぞれ出力される。
【００２８】
ステージ制御系１１４は、主制御系１１５及びレーザ干渉計１１３等からの位置情報に基づいて、駆動装置１１１等を介してレチクルステージ１２０及びウエハステージ１１０の移動をそれぞれ制御する。
【００２９】
主制御系１１５は、駆動系１０６ａを介したレチクルブラインド１０６の開口Ｓの大きさや形状の制御、アライメント制御系１１９から出力されるウエハＷ上のアライメントマークの位置情報に基づくＥＧＡ計算等を行ない、露光装置１００全体を統括制御する。
また、主制御系１１５には、各種露光データを入力するための入力部１２１が接続されている。露光データとしては、ショット領域の各位置、サーチショットの位置、ＥＧＡショットの位置、サーチマークの位置及びファインマーク（ＥＧＡマーク）の位置等が入力される。
【００３０】
露光装置１００には、レチクルＲとウエハＷとの位置合わせを行なうために、例えばＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のレチクル・アライメントセンサー１１６及びオフアクシス方式のウエハ・アライメントセンサー１１７が備えられている。
【００３１】
レチクル・アライメントセンサー１１６は、露光光アライメント方式のアライメント系であって、露光用照明光を用いてレチクルＲ及び投影光学系１０９を介して基準マーク部材１１８上の基準マークを検出し、レチクルＲ上に形成されたアライメントマーク（レチクル・アライメントマーク）及び基準マークの像を撮像素子（ＣＣＤ）により撮像し、その撮像信号をアライメント制御系１１９に出力する。これにより、レチクル・アライメントマークと基準マークの位置関係を直接的に観察できる。
なお、基準マーク部材１１８は、ウエハステージ１１０上に固定され、そのウエハＷの表面と同じ高さに基準マークが形成されている。
【００３２】
アライメント制御系１１９は、レチクル・アライメントセンサー１１６から入力されるレチクル・アライメントマークと基準マークの撮像信号に基づいて両マークの位置ずれ量を検出する。さらに、レーザ干渉計１１３等から入力されるウエハステージ１１０の位置測定値及びレチクルステージ１２０の位置測定値に基づいて、両マークの位置ずれ量が０（零）となる時のレチクルステージ１２０及びウエハステージ１１０の各位置を求める。これにより、ウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのレチクルＲの位置が検出される。換言すればレチクルステージ移動座標系とウエハステージ移動座標系ＸＹとの対応付け（相対位置関係の検出）が行なわれる。アライメント制御系１１９は、その結果の位置情報を主制御系１１５に出力する。
【００３３】
ウエハ・アライメントセンサー１１７は、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメント系である。ウエハ・アライメントセンサー１１７は、投影光学系１０９とは別設される対物光学系を介して、ウエハＷ上のレジストを感光させない波長域の照明光、例えば波長が５３０〜８００ｎｍ程度の広帯域光（ブロードバンド光）をウエハＷ上のアライメントマーク（ウエハ・アライメントマーク）に照射し、その対物光学系を通して撮像素子（ＣＣＤ）の受光面上に指標マークの像とともにそのアライメントマークの像を形成し、両マーク像の撮像信号（光電変換信号、画像信号）をアライメント制御系１１９に出力する。
また、ウエハ・アライメントセンサー１１７はＡＦ（オートフォーカス）機能を備えており、ウエハステージ１１０をウエハ・アライメントセンサー１１７の対物光学系の光軸に沿った方向に駆動し、ウエハＷ上のアライメントマークを前述の対物光学系の焦点面に配置する。
【００３４】
ウエハ・アライメントセンサー１１７は、ウエハＷを観察する１つの対物レンズに対して、サーチアライメント（サーチ計測）用の光学系とファインアライメント（ＥＧＡ計測）用の光学系との２つの別個（一部共通）の光学系を有する構成である。すなわち、１つの対物レンズを介してウエハＷ上の所定の箇所に照明光を照射して得た観察光（反射光）を、ウエハ・アライメントセンサー１１７内でサーチ用光学系又はファイン用光学系に入射させる構成となっている。
【００３５】
サーチ用光学系は、ファイン用光学系よりは低倍率であるものの広い視野範囲でウエハＷを観察できるようになっており、また、ファイン用光学系は、サーチ用光学系よりも視野範囲は狭いものの高倍率でウエハＷを観察できるようになっている。また、各光学系は各々２次元撮像素子を具備しており、各観察視野の画像を撮像できる構成となっている。これら各光学系を介して各撮像素子で撮像された撮像信号（光電変換信号）が、アライメント制御系１１９に出力される。
なお、ウエハ・アライメントセンサー１１７のこれらサーチ用光学系及びファイン用光学系の観察視野については、後述するウエハアライメントに係る信号処理系の説明の際に図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
ファインアライメント計測を行なう際には、アライメント制御系１１９は、ウエハ・アライメントセンサー１１７からの撮像信号に基づいて、ファイン用光学系内に配置されており、ファイン計測を行なう際に基準となる指標マークとアライメントマーク（ウエハ・アライメントマーク）との位置ずれ量を検出する。さらに、レーザ干渉計１１３から入力されるウエハステージ１１０の位置測定値を参照して、その位置ずれ量が０（零）となる時のウエハステージ１１０の位置をウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのアライメントマークの座標値として求める。そして、アライメント制御系１１９は、その位置情報を主制御系１１５に出力する。
【００３７】
主制御系１１５は、アライメント制御系１１９に対して信号処理条件等の指令を与えるとともに、アライメント制御系１１９から出力されるアライメントマークの位置情報（座標値）に基づいてサーチ計測及びファイン計測（ＥＧＡ計算）を行なう。また、主制御系１１５は、計測したアライメントマークの位置情報に基づいて、ウエハＷの位置の制御、及び、ウエハＷの各ショット領域へのレチクルＲのパターンの像の転写を制御する。
【００３８】
具体的には、主制御系１１５は、予め指定された例えば２箇所のサーチショット領域のアライメントマーク（サーチアライメント用マーク）の位置を計測し、この計測結果に基づいてＥＧＡ計測が可能なようにウエハＷの位置を調整する。また、サーチアライメントにより位置調整されたウエハＷにおける予め指定された例えば６箇所のＥＧＡショット領域のアライメントマーク（ファインアライメント用マーク）の位置を計測し、この計測結果に基づいてウエハＷ上の全てのショット領域の位置（例えばショットセンタ等の基準点の位置）の座標値を算出する。
【００３９】
そして、主制御系１１５は、ウエハ・アライメントセンサー１１７のベースライン量に基づいてその算出した座標値を補正し、この補正した座標値をステージ制御系１１４に出力する。
ステージ制御系１１４は、主制御系１１５からの位置情報に基づいて、駆動装置１１を介してウエハステージ１０の移動を制御する。
そして、主制御系１１５の制御により、例えばステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）で、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
以上、露光装置１００の全体の構成の説明である。
【００４０】
次に、このような構成の露光装置１００で用いるウエハＷ、及び、ウエハＷに形成されたアライメントマークについて、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、露光装置１００で用いるウエハＷ上のアライメントに用いるショット領域の例を示す図であり、図３は、アライメント計測対象のマークＭ及びウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野を説明するための図である。
露光装置１００で用いるウエハＷには、複数のショット領域がマトリックス状に配列されており、各ショット領域には前工程での露光及び現像等により各々回路パターンが形成されている。これらのショット領域の中に、図２に示すように、２箇所のサーチショット領域ＳＳ１及びＳＳ２、及び、６箇所のファインアライメント（ＥＧＡ）ショット領域ＥＳ１〜ＥＳ６の８箇所のショット領域が設定されている。
【００４１】
これらのアライメント計測対象の各ショット領域ＳＳ１、ＳＳ２及びＥＳ１〜ＥＳ６には、各パターン領域の外側に、図３に示すような、サーチ計測とファイン計測（ＥＧＡ計測）で同一のマークであり、また、Ｘ方向の位置計測とＹ方向の位置計測の両方に用いるアライメントマークＭが形成されている。アライメントマークＭは、Ｘ方向及びＹ方向を各々計測方向とする２次元方向計測用マークである。
なお、図３には、ウエハ・アライメントセンサー１１７の観察視野ＶＳ及びＶＦが示されているが、これについては後に説明する。
【００４２】
次に、露光装置１００におけるウエハアライメントに関する信号処理系（以下、ウエハアライメント系と称する）の構成について図４を参照して説明する。
図４は、そのウエハアライメント系２００の構成を示す図である。
図４に示すように、ウエハアライメント系２００は、後述する２台のサーチ系カメラ２１１及び２１２、サーチ部２１９、後述する３台のファイン系カメラ２２１〜２２３、ファイン部２２９、１台のフォーカスカメラ２３１、フォーカス部２３９、その他のセンサー（例えばウエハのプリアライメント用のセンサー等）２６１、その他の各センサー部２６９、光伝送路（光ファイバー）２７０及び信号処理部２８０を有する。また、信号処理部２８０は、内部に信号処理メモリ２８１を有する。
【００４３】
なお、図４に示すサーチ系カメラ２１１及び２１２、サーチ部２１９、ファイン系カメラ２２１〜２２３、ファイン部２２９、フォーカスカメラ２３１、フォーカス部２３９、その他のセンサー２６１及びその他の各センサー部２６９は、図１に示した露光装置１００においてウエハ・アライメントセンサー１１７を構成するものである。また、信号処理部２８０は、図１におけるアライメント制御系１１９と主制御系１１５を合わせて１の制御部として示したものである。
【００４４】
図４に示すウエハアライメント系２００において、２台のサーチ系カメラ２１１及び２１２は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２である。
サーチカメラ２１１は、ウエハＷの所望のサーチマーク検出領域を、図３に示すような観察視野ＶＳを所定の倍率で観察し、その映像信号（ビデオ信号）をサーチ部２１９に出力する２次元ＣＣＤカメラである。この時の観察視野ＶＳは、図３に示すように、計測対象のアライメントマークＭのウエハプリアライメント（ウエハステージにウエハを載せる前に行なわれるアライメント処理）による位置合わせ誤差を十分に吸収できる程度にある程度広い領域である。また、後述するファイン計測の際の観察視野ＶＦよりも広い領域である。但し、サーチカメラ２１１の観察倍率は、後述するＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察倍率よりも低い。なお、本実施形態においてサーチ用観察視野ＶＳは、１辺が約２００μｍ程度の略正方形の領域である。観察領域ＶＳのウエハＷ上の配置は、主制御系１１５及びステージ制御系１１４により駆動装置１１１を介してウエハＷの位置が制御されることにより設定される。
【００４５】
観察カメラ２１２は、使用者によるアシスト処理及び調整等のためにサーチカメラ２１１よりさらに広い視野でウエハＷ上を観察するためのカメラである。観察カメラ２１２は、例えば１辺が約５００μｍ〜８００μｍの視野範囲でウエハＷ上を観察する。
【００４６】
サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２の制御部（センサー制御手段）であるとともに、これらサーチ系カメラ２１１及び２１２と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。サーチ部２１９には、データ伝送路２７０を介して信号処理部２８０からサーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２の制御信号（図４参照）が入力される。サーチ部２１９は、これをサーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２に出力する。これにより、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２は、各々所望の動作に制御される。
【００４７】
また、サーチ部２１９は、サーチカメラ２１１及び観察カメラ２１２から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。そして、その画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。
その際サーチ部２１９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００４８】
ウエハアライメント系２００の３台のファイン系カメラ２２１〜２２３は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２及び指標マーク計測用カメラ２２３である。
Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２は、ウエハＷの所望のファインマーク検出領域を、各々図３に示すような観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹで所定の倍率により観察し、その映像信号（ビデオ信号）をファイン部２２９に出力する２次元ＣＣＤカメラである。Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１は、Ｘ方向を走査方向（走査線方向）として観察視野ＶＦＸ内を撮像し、Ｙ方向計測用ファインカメラ２２２は、Ｙ方向を走査方向（走査線方向）として観察視野ＶＦＹ内を撮像する。本実施形態においては、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１の観察視野ＶＦＸとＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＦＹとは同一の観察視野（観察視野ＶＦ）とするが、例えば計測対象のアライメントマークの各方向の計測に無効な成分を少しでも除外するように、異なる領域に設定してもよい。
なお、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察倍率は、前述したサーチカメラ２１１の観察倍率よりも高い。また、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２の観察視野ＶＦの範囲は、サーチカメラ２１１の観察視野ＶＳよりも狭い。
【００４９】
観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹは、図３に示すように、サーチ計測時の観察視野ＶＳよりも狭い領域である。本実施形態において、ファイン用観察視野ＶＦは、１辺が約１２０μｍ程度の略正方形の領域である。
観察視野ＶＦのウエハＷ上の配置は、主制御系１１５及びステージ制御系１１４により駆動装置１１１を介してウエハＷの位置が制御されることにより設定される。
【００５０】
指標マーク計測用カメラ２２３は、ＦＩＡの光学系の対物レンズの先端に付されているリファレンス用の指標マークを検出するためのカメラである。ウエハ・アライメントセンサー１１７の対物レンズに、温度や気圧等の環境条件等による位置変動、何らかの理由による機械的な位置変動、あるいは、振動又はドリフト等が生じた場合、ウエハ・アライメントセンサー１１７においては相対的に観察する像が移動したように見える。このような位置変動をキャンセルするために、対物レンズの先端に指標マークが付されており、指標マーク計測用カメラ２２３はこの指標マークの位置を検出する。なお、この指標マークを計測する際には、専用の赤外検出光が用いられる。なお、指標マークに照射され該マーク上で反射された赤外光は、指標カメラ２２３以外では検出されないように、他のカメラ２１１，２１２、２２１，２２２及び２３１の直前には赤外光カットフィルタが設けられている。
【００５１】
ファイン部２２９は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３の制御部（センサー制御手段）であるとともに、これらファイン系カメラ２２１〜２２３と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。ファイン部２２９には、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０からＸ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３の制御信号（図４参照）が入力される。ファイン部２２９は、これを各カメラ２２１〜２２３に出力する。これにより、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３は、各々所望の動作に制御される。
【００５２】
また、ファイン部２２９は、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１〜指標マーク計測用カメラ２２３から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。そして、その画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。
その際ファイン部２２９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００５３】
ウエハアライメント系２００のフォーカスカメラ２３１は、ウエハ・アライメントセンサー１１７の照明光の光軸方向（フォーカス方向）における、その照明光の結像面に対するウエハＷ表面の相対的位置関係を検出するために、ウエハＷの表面に斜め方向から入射した光束を検出するためのＣＣＤカメラである。
【００５４】
フォーカス部２３９は、フォーカスカメラ２３１の制御部（センサー制御手段）であるとともに、フォーカスカメラ２３１と信号処理部２８０とのインターフェイス部である。フォーカス部２３９には、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０からフォーカス部２３９の制御信号（図４参照）が入力されるので、フォーカス部２３９は、これによりフォーカスカメラ２３１を制御する。
【００５５】
また、フォーカス部２３９は、フォーカスカメラ２３１から入力される映像信号（アナログ映像信号）から、信号処理部２８０から入力される制御信号（図４参照）に基づいて所望のタイミングの画像を取り込む。そして、その画像信号をＡＤ変換してデジタル画像信号に変換した後、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。
その際フォーカス部２３９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル画像信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００５６】
その他のセンサー２６１は、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３、及び、フォーカスカメラ２３１以外の、例えば波面収差測定装置や偏光収差測定装置等のセンサーである。また、その他の各センサー部２６９はその制御部（センサー制御手段）であるとともに信号処理部２８０とのインターフェイス部である。その他の各センサー部２６９には、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０からこれらのセンサーの制御信号（図４参照）が入力される。その他の各センサー部２６９は、これを各センサーに出力する。これにより、各センサーが各々所望の動作に制御される。
【００５７】
また、その他の各センサー部２６９は、接続される各センサーから入力される信号を、光伝送路２７０を介して図４に示した矢印方向に信号伝送して信号処理部２８０に送出する。入力される信号がアナログ信号である場合には、その他の各センサー部２６９は、信号処理部２８０から入力される制御信号に基づいて所望のタイミングで信号を取り込み、そのアナログ信号をＡＤ変換してデジタル信号にして、信号処理部２８０に送出する。
その際その他の各センサー部２６９は、信号処理部２８０からの制御信号に基づいて、必要に応じてデジタル信号の圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行った上で、その符号化した信号を光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に送出する。
【００５８】
光伝送路２７０は、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９、その他の各センサー部２６９及び信号処理部２８０を接続する本発明に係る伝送手段である。本実施形態において、光伝送路２７０は、光ファイバーを伝送媒体として構成された光リンク等の高速なデジタル光信号伝送路、すなわち光通信ネットワークである。
本実施形態において、光伝送路２７０は、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９、その他の各センサー部２６９及び信号処理部２８０（光伝送路２７０に接続されるこれらの構成部をノードと総称する）をループ状に接続する。これらの各ノードは、各々が光伝送路２７０のデータの送受信をコントロールするバスコントローラを具備しており、これらのコントローラが順次データパケットを送信し、受信し、あるいは中継することにより、任意のノード間で所望のデータパケットの送受信が行なわれる。
【００５９】
このような構成の光伝送路２７０を介して、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９から信号処理部２８０へ、画像信号やセンサー出力信号等のデジタルデータが伝送される。信号処理部２８０に伝送されたデジタルデータは、入出力バッファ等を介するのみで、直ちに、すなわち実質的に直接、信号処理部（ＣＰＵ）２８０内においてＣＰＵ２８０がアクセスする主記憶（メモリ）２８１に記憶される。
また、本実施形態においては、信号処理部２８０からサーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９へのコマンド、パラメータ等の制御信号の転送（伝送）も、この光伝送路２７０を介して行なわれる。
【００６０】
図４に戻り、信号処理部２８０は、露光装置１００の各部を制御する制御部である。ウエハアライメント系２００に係る処理として、信号処理部２８０は、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３、及び、フォーカスカメラ２３１を介して入力されるアライメントマーク等の撮像信号に基づいて、そのマークの所望方向の１次元信号波形を検出する。また、そのマークの信号波形に基づいて、そのマークの位置を検出する処理を行なう。また、ウエハ上の６箇所のＥＧＡショットの位置計測結果に基づいて、演算統計処理によりウエハ上の全てのショット領域の位置を算出するＥＧＡ演算処理を行なう。
【００６１】
信号処理部２８０は、演算処理を行なう図示しないＣＰＵと、ＣＰＵが直接アクセスをするメモリ２８１を有する。本実施形態においては、前述したように、サーチ系カメラ２１１及び２１２、ファイン系カメラ２２１〜２２３、及び、フォーカスカメラ２３１等から光伝送路２７０を介してデジタルデータとして信号処理部２８０に入力される信号は、光伝送路２７０とのバッファとしてのメモリ等を介するのみで、直接的にメモリ２８１に記憶される。その結果、信号処理部２８０のＣＰＵは、それらの信号に直ちにアクセスすることが可能となり、位置検出等の所望の処理を直ちに実行することができる。
【００６２】
次に、このような構成のウエハアライメント系２００の動作について図５を参照して説明する。
図５は、そのアライメント処理の流れを示すフローチャートである。
前工程が完了したウエハＷがウエハステージ１１０にプリアライメントされた状態でロードされることによりアライメントが開始される（ステップＳ１０）。
まず、ステージ制御系１１４が駆動装置１１１を介してウエハステージ１１０を駆動することでウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用観察視野ＶＳの視野中心に、第１のサーチショット領域ＳＳ１のアライメントマーク（第１のサーチマーク）を移動させる（ステップＳ１２）。なお、ウエハＷの位置は、ウエハステージ１１０を介してレーザ干渉計１１３により高精度にモニターされており、このモニター結果に基づきステージ制御系１１４がウエハＷの位置を高精度に位置決めする。
【００６３】
ウエハＷの移動が完了すると、ウエハ・アライメントセンサー１１７は、フォーカス調整を行なった後に、ハロゲンランプ等からの照明ビームで照明されたサーチショット領域ＳＳ１を撮像する（ステップＳ１４）。すなわち、サーチ用光学系のサーチカメラ２１１で、例えば図３に示すように設定される観察視野ＶＳの画像を撮像する。
撮像して得られた撮像信号（画像信号）は、サーチ部２１９でデジタル信号に変換された後、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に出力され、信号処理部２８０内のメモリ２８１に記憶される。
なおこの時に指標マーク計測用カメラ２２３でも赤外光を用いて指標マークの計測を行なう。
【００６４】
第１のサーチショット領域ＳＳ１の画像を取り込んだ信号処理部２８０は、取り込んだ画像信号に基づいて、第１のサーチマークの位置計測（サーチ計測）を行なう（ステップＳ１６）。すなわち、第１のサーチマークのサーチカメラ２１１の視野を基準とした座標値（位置情報）を計測する。
【００６５】
第１のサーチマークのサーチ位置計測が終了したら、次に計測すべきサーチマークの有無を判別する（ステップＳ１８）。ここでは、次に計測すべきサーチマークとして第２のサーチマーク（サーチショットＳＳ２に付随したマーク）が存在するので、この第２のサーチマークのサーチ位置計測を上記と同様にして行なう（ステップＳ１２〜Ｓ１６）。
すなわち、ステップＳ１２の処理に戻って、ウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用観察視野ＶＳの視野中心に第２のサーチショット領域ＳＳ２のアライメントマークを移動させ（ステップＳ１２）、フォーカス調整の後、ウエハ・アライメントセンサー１１７のサーチ用光学系のサーチカメラ２１１により、そのサーチ視野内を撮像する（ステップＳ１４）。撮像された画像信号は、サーチ部２１９内でＡＤ変換してデジタル信号に変換され、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に転送される。そして、サーチカメラ２１１で撮像された撮像信号に基づいて、第２のサーチショット領域ＳＳ２のサーチマークの座標値（位置情報）が求められる（ステップＳ１６）。
【００６６】
第１及び第２の２つのサーチマークの撮像が終了し、計測すべきサーチマークの計測が全て終了したら（ステップＳ１８）、信号処理部２８０は、計測された各サーチマークの座標値、及び、対応する設計上の座標値に基づいて演算処理を行ない、ＥＧＡショット毎にウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのファインマークの設計上の座標値を補正する（ステップＳ２０）。
【００６７】
このようなサーチアライメントによりファインマークの座標値（ＥＧＡショットの座標値）が補正されたら、次に、ファインアライメントとしてのＥＧＡを実行する。
本実施形態においては、６箇所のＥＧＡショットＥＳ１〜ＥＳ６に付随したアライメントマークの位置を計測してＥＧＡ処理を行なう。
まず、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン光学系の観察視野ＶＦの位置に、第１のＥＧＡショットＥＳ１のファインアライメント用マークが配置されるようにウエハステージ１１０（ウエハＷ）を移動させる（ステップＳ２４）。
【００６８】
ウエハＷの移動が完了すると、ウエハ・アライメントセンサー１１７は、フォーカス調整を行なった後に、ハロゲンランプ等からの照明ビームで照明されたＥＧＡショット領域ＥＳ１を撮像する（ステップＳ２６）。すなわち、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２で、各々観察視野ＶＦＸ及びＶＦＹの画像を撮像する。
撮像して得られた撮像信号（画像信号）は、ファイン部２２９でデジタル信号に変換された後、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に出力され、信号処理部２８０内のメモリ２８１に記憶される。
そして、信号処理部２８０は、取り込んだ画像信号に基づいて、ファインマークの位置計測を行なう（ステップＳ２８）。
【００６９】
第１のＥＧＡショット領域ＥＳ１のアライメントマーク（ファインマーク）の位置計測が終了したら、次に計測すべきファインマークの有無を判別する（ステップＳ３０）。ここでは、次に計測すべきファインマークとして第２のファインマーク（ＥＧＡショットＥＳ２に付随したマーク）が存在するので、この第２のファインマークの位置計測を上記と同様にして行なう（ステップＳ２４〜Ｓ２８）。
すなわち、ステップＳ２４の処理に戻って、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用観察視野ＶＦの視野中心に第２のＥＧＡショット領域ＥＳ２のアライメントマークを移動させ（ステップＳ２４）、フォーカス調整の後、ウエハ・アライメントセンサー１１７のファイン用光学系のＸ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２により、ファイン視野（ＶＦＸ及びＶＦＹ）内を撮像する（ステップＳ２６）。撮像された画像信号は、ファイン部２２９内でＡＤ変換してデジタル信号に変換され、光伝送路２７０を介して信号処理部２８０に転送される。そして、Ｘ方向計測用ファインカメラ２２１及びＹ方向計測用ファインカメラ２２２で各々撮像された撮像信号に基づいて、第２のＥＧＡショット領域ＥＳ２のファインマークの座標値（位置情報）が求められる（ステップＳ２８）。
【００７０】
このような処理を、位置計測すべきＥＧＡショットが存在する間順次繰り返し、全てのＥＧＡショット（本実施形態においては、６個のＥＧＡショットＥＳ１〜ＥＳ６）のマークＭの位置計測が終了したら、それらの位置計測結果を用いてＥＧＡ演算を行なう。
すなわち、各アライメントマークの計測値と設計値とに基づいて最小二乗法等の統計演算処理を行ない、ウエハＷ上のショット領域の配列特性に関する位置情報としてのＸシフト、Ｙシフト、Ｘスケール、Ｙスケール、回転、直交度等の誤差パラメータを算出する。
そして、これらの誤差パラメータに基づいて、ウエハＷ上の全てのショット領域に対して設計上の座標位置を補正する（ステップＳ３２）。
【００７１】
露光装置１００においては、順次投入されるウエハＷに対して、このようなアライメント処理を行なって各ショット領域の位置情報を獲得し、以後、順次その位置情報に基づいてウエハＷを位置合わせし、ウエハＷの各ショット領域に露光を行なう。
【００７２】
このように、本実施形態の露光装置１００においては、各カメラやセンサーにおいて検出した信号を、そのカメラやセンサーのインターフェイス部において直ちにＡＤ変換し、変換結果のデジタル信号（検出信号）を、データ伝送路としての光通信ネットワーク２７０（光伝送路２７０）を介して、信号処理部２８０に伝送している。
従って、全てのセンサーについて、アナログ系の伝送ノイズを無くすことができ、精度よく検出信号を取り込むことができる。
また、光伝送路２７０のデータ伝送速度が高速であるために各データの伝送時間が短くなり、高速なデータ取り込みが可能となる。
また、光伝送路２７０により信号処理部２８０のＣＰＵがアクセスするメモリ２８１に直接的にデータを転送しているので、ＣＰＵは直ちにそのデータを用いた処理を開始することができる。
【００７３】
また、光伝送路２７０は種々のデータをパケットで伝送するものであるので、種々の種類のデータ（パケット）を実質的に同時に伝送することが可能となる。その結果、データをスムーズに伝送することができる。また、コマンドや制御パラメータ等をこの光伝送路２７０で伝送することも可能となり有効である。
また、画像の大量データを高速に転送することができるので、ＣＣＤ等で取り込んだマークの画像を用いたリアルタイムでの信号処理が可能となる。
また、複数のカメラやセンサーから、同期してデータの取り込みが可能となる。また、センサー単位でのデータの同期取り込みも可能となり有効である。具体的には、例えばレチクルアライメントとＦＩＡのベースラインチェックを行なっている時に同時にアライメントＡＦも行なう等の処理が可能となる。
【００７４】
なお、本実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。
例えば、前述したウエハアライメント系２００においては、サーチ系カメラ２１１及び２１２に対してサーチ部２１９、ファイン系カメラ２２１〜２２３に対してフォーカス部２３９、及び、フォーカスカメラ２３１に対してフォーカス部２３９というように、各ＣＣＤカメラに対してインターフェイス部を設けていた。しかしながら、このような入力センサーとインターフェイス部との構成は、このような場合に限られるものではなく、任意に変更してよい。
【００７５】
また、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９等のセンサー制御手段は、必要に応じて信号処理部２８０への送出対象のデジタル信号に対して、圧縮等の符号化処理（信号の加工）を行なうものとしたが、この加工の形態、種類も、信号圧縮にのみ限られるものではなく任意の加工を行なってよい。例えば、画像信号に対するフィルタリング、必要な信号のみの抽出、所望の関数に基づく変換等の任意の処理を行なってよい。
【００７６】
また、ウエハアライメント系２００は、信号波形を生成したりＥＧＡ計測等を行なう信号処理部として、１つの信号処理部（ＣＰＵ）２８０のみを具備する構成であったが、複数の信号処理部が協働して前述したような各処理を行なうような構成であってもよい。その場合には、それら複数の信号処理部も光伝送路２７０を介して接続するのが好適である。
また、そのような複数の信号処理部を具備する構成において、サーチ部２１９、ファイン部２２９、フォーカス部２３９及びその他の各センサー部２６９の各センサー制御手段、それらから送出されるデータ、及び、その複数の信号処理部の間でのデータ処理の形態、機能の分散形態、信号処理の方式等、すなわち信号処理系としてのアーキテクチャーは、任意に構成でよい。
【００７７】
例えば、検出した信号の伝送については、例えば各センサー制御手段がデータを必要とする信号処理部に対して検出したデータ（信号）を送出するような構成でもよいし、センサー制御手段がデータを必要とする信号処理部の何れか１つにのみ検出したデータを送出し、その他の信号処理部には各信号処理部がそのデータを順次転送することによりデータを転送するような構成でもよい。また、センサー制御手段がデータを必要とする信号処理部にブロードキャスト送信するような構成でもよいし、あるいは、センサー制御手段がデータを必要とするか否かに関わらず全ての信号処理部にデータをブロードキャスト送信するような構成であってもよい。
【００７８】
また、そのように複数の信号処理部がある場合には、各信号処理部が同じ信号処理を複数のデータに対して並列的に行なうような構成であってもよいし、各信号処理部の処理結果を順次後段の信号処理部に伝送して、後段の信号処理部で次の信号処理を行なうというように、複数の信号処理部を直列的に接続したような構成であってもよい。
前者の場合には、データ伝送の形態としては、各信号処理部は、センサー制御手段から送信される検出データを各々が受信して、各々が所望の信号処理を行なう形態が有効である。また、後者の場合には、各信号処理部は、その信号処理部における信号処理の結果を、データパケットとして光通信路２７０を介して後段の信号処理部に順次転送する形態が有効である。一例として図４には、前処理（例えばフィルタリング処理）を行なうための信号処理部（ＣＰＵ）２９０を、信号処理部２８０と直列的に光伝送路２７０を介して接続した場合の構成を点線で示している。この例では、前処理用ＣＰＵ２９０内のメモリ２９１に、デジタル変換された信号を取り込んで、ＣＰＵ２９０にてフィルタリング処理し、そのフィルタリング処理後のデジタル信号を信号処理部２８０へ伝送するように構成されることになる。
何れにしても、このようなデータ伝送の方式、信号処理の方式等は、任意の構成でよい。
【００７９】
また、前述した光伝送路２７０としての光ネットワークの物理的な仕様、通信プロトコル等も任意の規格、任意のプロトコルを使用してよい。
【００８０】
また、サーチ計測のショット数は２以上であれば任意の数でよく、ＥＧＡ計測のショット数は３以上であれば任意の数でよい。また、そのマークの形状も任意でよい。
その他、露光装置１００の構成、ＥＧＡ計測の方式（演算モデルや算出パラメータ等）等も、何ら本実施形態に限定されるものではなく、任意の構成、方式でよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した露光装置で処理するウエハ上に配置されるアライメント計測ショットを説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示した露光装置のウエハ・アライメントセンサーの観察視野及び観察対象のマークの例を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示した露光装置のウエハアライメントに関する信号処理系（ウエハアライメント系）の構成を示す図である。
【図５】図５は、図１に示した露光装置を用いたウエハアライメント方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１００…露光装置
１０２…光源
１０３…反射鏡
１０４…波長選択フィルタ
１０５…オプティカルインテグレータ
１０６…レチクルブラインド
１０７…反射鏡
１０８…レンズ系
１０９…投影光学系
１１０…ウエハステージ
１１１…駆動装置
１１２…移動鏡
１１３…レーザ干渉計
１１４…ステージ制御系
１１５…主制御系
１１６…レチクル・アライメントセンサー
１１７…ウエハ・アライメントセンサー
１１８…基準マーク部材
１１９…アライメント制御系
１２０…レチクルステージ
１２１…入力部
２００…ウエハアライメント系
２１１…サーチカメラ
２１２…観察カメラ
２１９…サーチ部
２２１…Ｘ方向計測用ファインカメラ
２２２…Ｙ方向計測用ファインカメラ
２２３…指標マーク計測用カメラ
２２９…ファイン部
２３１…フォーカスカメラ
２３９…フォーカス部
２６１…その他のセンサー
２６９…その他の各センサー部
２７０…光伝送路
２８０…信号処理部
２８１…メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサーと、
前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を行なう信号処理手段と、
前記各センサーの検出結果を前記信号処理手段に伝送する伝送手段と、を有する位置検出装置であって、
前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサー毎に設けられ、前記各センサーにおける検出結果のアナログ信号の各々をデジタル信号に変換し、この変換された複数のデジタル信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出する１又は複数のセンサー制御手段をさらに有し、
前記伝送手段は、前記複数のセンサーの中の少なくとも２以上のセンサーに対応して設けられた前記センサー制御手段から送出される前記複数のデジタル信号を同時に伝送することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記複数のセンサーは、２次元平面内における物体の位置検出用の複数のセンサー及びフォーカス用のセンサーの中の任意センサーを含むことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記信号処理手段から前記センサー又は前記センサー制御手段へのコマンドも、前記信号処理手段から前記伝送手段を介して前記センサー又は前記センサー制御手段に伝送されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記センサー制御手段は、送出対象の前記デジタル信号を必要に応じて加工し、当該加工結果の信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記伝送手段を介して伝送される前記センサーの前記デジタル信号は、前記信号処理手段が具備する演算処理装置がアクセスする前記信号処理手段内のメモリに直接的に転送されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記伝送手段は、光ネットワークであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記伝送手段は、前記信号処理手段と複数の前記センサー制御手段との全てをループ状に接続するとともに、一方向にのみデータ転送可能な光ファイバーを含むことを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１及び第２の処理手段を有し、
前記第１の処理手段及び前記第２の処理手段は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号を各々取り込み、
前記第１の処理手段は、前記デジタル信号に対して第１処理を施し、
前記第２の処理手段は、前記デジタル信号に対して前記第１処理とは異なる第２処理を施すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１及び第２の処理手段を有し、
前記第１の処理手段は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号に対して第１処理を施し、
前記第２の処理手段は、前記第１の処理手段から前記伝送手段を介して伝送される前記第１処理後の信号に対して、前記第１処理とは異なる第２処理を施すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
基板上に形成されたパターンの位置を計測する請求項１〜９の何れか一項に記載の位置検出装置と、
前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた基板上に、投影光学系を介して所定のパターンの投影光を照射し、前記パターンを転写露光する露光手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記基板の位置を計測する干渉計、前記投影光学系の結像特性を検出するセンサー及び当該露光装置に具備される他のセンサーの中の任意の干渉計あるいはセンサーにより計測された計測結果のアナログ信号をデジタル信号に変換した上で、前記伝送手段とは別の伝送手段を介して、当該任意の計測結果を使用する
信号を、さらに前記伝送手段を介して当該計測結果を用いる信号処理手段に伝送することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
基板上に形成されたパターンの位置を計測する請求項１〜８の何れか一項に記載の位置検出装置と、
前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた基板又は当該基板上に形成されたパターンの任意の被計測量を計測する計測手段と、
を有することを特徴とする計測システム。
【請求項１３】
物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサーについて、各センサーから検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、
前記変換された複数のデジタル信号の内の任意の２以上のデジタル信号を同時に、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を施す信号処理手段に対して、光伝送手段を介して伝送し、
前記信号処理手段において、前記伝送された前記複数のデジタル信号に対して前記所望の信号処理を施して、前記物体の位置検出を行なうことを特徴とする位置検出方法。
【請求項１】
物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサーと、
前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を行なう信号処理手段と、
前記各センサーの検出結果を前記信号処理手段に伝送する伝送手段と、を有する位置検出装置であって、
前記複数のセンサーの中の任意の１又は複数のセンサー毎に設けられ、前記各センサーにおける検出結果のアナログ信号の各々をデジタル信号に変換し、この変換された複数のデジタル信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出する１又は複数のセンサー制御手段をさらに有し、
前記伝送手段は、前記複数のセンサーの中の少なくとも２以上のセンサーに対応して設けられた前記センサー制御手段から送出される前記複数のデジタル信号を同時に伝送することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記複数のセンサーは、２次元平面内における物体の位置検出用の複数のセンサー及びフォーカス用のセンサーの中の任意センサーを含むことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記信号処理手段から前記センサー又は前記センサー制御手段へのコマンドも、前記信号処理手段から前記伝送手段を介して前記センサー又は前記センサー制御手段に伝送されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記センサー制御手段は、送出対象の前記デジタル信号を必要に応じて加工し、当該加工結果の信号を前記伝送手段を介して前記信号処理手段に送出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記伝送手段を介して伝送される前記センサーの前記デジタル信号は、前記信号処理手段が具備する演算処理装置がアクセスする前記信号処理手段内のメモリに直接的に転送されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記伝送手段は、光ネットワークであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記伝送手段は、前記信号処理手段と複数の前記センサー制御手段との全てをループ状に接続するとともに、一方向にのみデータ転送可能な光ファイバーを含むことを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１及び第２の処理手段を有し、
前記第１の処理手段及び前記第２の処理手段は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号を各々取り込み、
前記第１の処理手段は、前記デジタル信号に対して第１処理を施し、
前記第２の処理手段は、前記デジタル信号に対して前記第１処理とは異なる第２処理を施すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記信号処理手段は、前記伝送手段を介して順次接続される第１及び第２の処理手段を有し、
前記第１の処理手段は、前記センサー制御手段から前記伝送手段を介して伝送される前記デジタル信号に対して第１処理を施し、
前記第２の処理手段は、前記第１の処理手段から前記伝送手段を介して伝送される前記第１処理後の信号に対して、前記第１処理とは異なる第２処理を施すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
基板上に形成されたパターンの位置を計測する請求項１〜９の何れか一項に記載の位置検出装置と、
前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた基板上に、投影光学系を介して所定のパターンの投影光を照射し、前記パターンを転写露光する露光手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記基板の位置を計測する干渉計、前記投影光学系の結像特性を検出するセンサー及び当該露光装置に具備される他のセンサーの中の任意の干渉計あるいはセンサーにより計測された計測結果のアナログ信号をデジタル信号に変換した上で、前記伝送手段とは別の伝送手段を介して、当該任意の計測結果を使用する
信号を、さらに前記伝送手段を介して当該計測結果を用いる信号処理手段に伝送することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
基板上に形成されたパターンの位置を計測する請求項１〜８の何れか一項に記載の位置検出装置と、
前記計測結果に基づいて前記基板の位置合わせをする位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた基板又は当該基板上に形成されたパターンの任意の被計測量を計測する計測手段と、
を有することを特徴とする計測システム。
【請求項１３】
物体の位置検出に係る情報をそれぞれ検出する複数のセンサーについて、各センサーから検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、
前記変換された複数のデジタル信号の内の任意の２以上のデジタル信号を同時に、前記物体の位置検出に係る所望の信号処理を施す信号処理手段に対して、光伝送手段を介して伝送し、
前記信号処理手段において、前記伝送された前記複数のデジタル信号に対して前記所望の信号処理を施して、前記物体の位置検出を行なうことを特徴とする位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−７８２６２（Ｐ２００６−７８２６２Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６１１３２（Ｐ２００４−２６１１３２）
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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