JP2006005140A

JP2006005140A - 位置計測方法及びその装置、露光方法及びその装置、並びにデバイス製造方法

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Publication number: JP2006005140A
Application number: JP2004179528A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kobayashi; 満小林
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】複数の検出手段を用いてマークの位置情報を計測するにあたり、スループットの向上を図ることができる位置計測装置を提供する。
【解決手段】位置計測装置は、所定の検出手法を用いる複数の検出手段ＷＡ１，ＷＡ２を有し、物体上に形成されたマークを検出して、マークの位置に関する位置情報を計測する。複数の検出手段ＷＡ１，ＷＡ２は、マークから発生する光を受光してそのマークに対応するマーク信号を生成し、そのマーク信号に基づいて、マークを所定の検出手法で検出する。制御手段１００は、複数の検出手段のうちの第１の検出手段ＷＡ１でマーク信号を生成する際にマーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、複数の検出手段のうちの第２の検出手段ＷＡ２でマーク信号を生成する際の電気的な処理条件を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、物体上に形成されたマークを検出して、前記マークの位置に関する位置情報を計測する位置計測方法及びその装置に関し、特に、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスの製造工程で使用される露光方法及び露光装置に用いられる技術に関する。

半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、プロセス処理を行いながら、基板（ウエハやガラスプレートなど）上に多数層の回路パターンを所定の位置関係で積み重ねて形成する。露光装置では、マスク（又はレチクル）に形成されたパターンを基板上に転写するにあたり、基板に形成されたマークの位置に関する位置情報を計測し、その計測された位置情報に基づいて、基板を所定の露光位置に位置決めする。

マークの位置情報を計測する位置計測装置としては、マークから発生する光を所定の検出手段を介して受光しかつそのマークに対応するマーク信号を生成し、そのマーク信号に基づいてマークの位置情報を計測するものがある（例えば、特許文献１参照）。

こうした位置計測装置では、マーク信号を生成する過程において、そのマーク信号からマークの位置情報を適切に計測できるように、信号強度の調整など、マーク信号に対して電気的な処理を施す。この電気的な処理においては、基板に対する製造プロセスの変化等により、マークから発生する光の特性がそれまでと大きく変化すると、通常よりも多くの時間を必要とする。
特開平５−２１７８３５号公報

ところで、近年、スループットの向上等を目的として、一の露光用光学系（投影光学系など）に対して、基板が載置されるステージを複数備える露光装置が提案されている。すなわち、複数のステージに対して、所定の順序で基板の載置を行うとともに、載置された基板に対して順次露光処理を行う。

複数のステージを備える露光装置では、通常、各ステージごとに基板の位置決めを行うことから、各ステージのそれぞれがマーク検出用の検出手段を有している。しかしながら、複数の検出手段を有する位置計測装置では、基板に対する製造プロセスの変化等により、マーク信号に対する電気的な処理に多くの時間を要する場合が生じると、複数の検出手段のそれぞれで処理時間が増加し、スループットの低下を招く。

本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、複数の検出手段を有する位置計測方法及びその装置において、処理時間の短縮化を図ることを目的とする。
また、本発明の他の目的は、スループットの向上を図ることができる露光方法及びその装置、並びにデバイス製造方法を提供することにある。

本発明の位置計測装置は、物体（Ｗ）上に形成されたマーク（ＷＭ）を検出して、前記マークの位置に関する位置情報を計測する位置計測装置であって、前記マークから発生する光を受光して前記マークに対応するマーク信号を生成し、該マーク信号に基づいて、前記マークを所定の検出手法で検出する複数の検出手段（ＷＡ１，ＷＡ２）と、前記複数の検出手段のうちの第１の検出手段（ＷＡ１）で前記マーク信号を生成する際に前記マーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、前記複数の検出手段のうちの第２の検出手段（ＷＡ２）で前記マーク信号を生成する際の電気的な処理条件を制御する制御手段（１００）と、を有することを特徴とする。
本発明の位置計測装置では、複数の検出手段のうちの第１の検出手段でマーク信号を生成する際に用いた電気的な処理条件に基づいて、第２の検出手段でマーク信号を生成する際の電気的な処理条件を制御することから、処理時間の短縮化が図れる。すなわち、例えばマークから発生する光の特性がそれまでと大きく変化するなどにより、マーク信号に対する電気的な処理条件の制御に時間を要する場合にも、第１の検出手段で用いた電気的な処理条件を、第２の検出手段に流用することにより、第２の検出手段での電気的な処理条件の制御に要する時間を短縮できる。

上記の位置計測装置において、前記第１の検出手段（ＷＡ１）は、前記第１の検出手段における前記電気的な処理条件である第１処理条件を設定する第１の電気処理手段（７３）を備え、前記第２の検出手段（ＷＡ２）は、前記第１の電気処理手段とは別に設けられ、前記第２の検出手段における前記電気的な処理条件である第２処理条件を設定する第２の電気処理手段（７８）を備え、前記制御手段（１００）は、前記第１処理条件を記憶する記憶手段（１０１）を含むとともに、前記記憶された第１処理条件に基づいて前記第２処理条件を設定せしめるよう前記第２の電気処理手段（７８）を制御するとよい。
これにより、第１の検出手段でマーク信号を生成する際に用いた電気的な処理条件に基づいて、第２の検出手段でマーク信号を生成する際の電気的な処理条件を制御することが可能となる。

あるいは、前記制御手段（１００）は、前記電気的な処理条件を設定し且つその設定された処理条件で前記マーク信号を電気的に加工する電気処理手段（１２０）と、前記第１の検出手段（ＷＡ１）によるマーク検出時には前記電気処理手段（１２０）を前記第１の検出手段（ＷＡ１）に電気的に接続し、前記第２の検出手段（ＷＡ２）によるマーク検出時には前記電気処理手段（１２０）を前記第２の検出手段（ＷＡ２）に電気的に接続する切換手段（１２１）と、を含むとよい。
これにより、第１の検出手段でマーク信号を生成する際に用いた電気的な処理条件に基づいて、第２の検出手段でマーク信号を生成する際の電気的な処理条件を制御することが可能となるとともに、電気処理手段の共通化により、複数の検出手段の間での検出結果のバラツキが低減される。

また、上記の位置計測装置において、前記電気的な処理条件としては、例えば、前記マーク信号に与える電気的なオフセット及び電気的な増幅率のうちの少なくとも一方を含む。

また、上記の位置計測装置において、前記物体（Ｗ）上に複数のマーク（ＷＭ）が形成されている場合、前記電気的な処理条件は、前記複数のマーク（ＷＭ）の前記物体（Ｗ）上における配置を加味したものであるのが好ましい。
複数のマークの物体上における配置を加味することにより、電気的な処理条件の制御に要する時間をより短縮できる。

また、上記の位置計測装置において、前記物体は前記マーク（ＷＭ）がそれぞれ形成されると共に、互いに種類の異なる複数の基板（Ｗ）を含み、前記複数の基板のうち、所定種類の複数の基板のうちの最初の基板が、前記第２の検出手段（ＷＡ２）によりマーク検出された場合には、前記制御手段（１００）は、前記第２の検出手段（ＷＡ２）で前記マーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、前記第１の検出手段（ＷＡ１）で前記所定種類の基板（Ｗ）を検出する際の前記電気的な処理条件を制御するとよい。
この場合において、前記種類の異なる基板（Ｗ）とは、例えば、製造プロセスが互いに異なる基板である。
この場合、第２の検出手段で用いた電気的な処理条件を、第１の検出手段に流用することにより、第１の検出手段での電気的な処理条件の制御に要する時間を短縮できる。

また、上記の位置計測装置において、前記所定の検出手法は、例えば、前記マーク信号の信号強度または前記マーク信号の位相に基づき前記マークを検出する手法を含む。

また、上記の位置計測装置において、前記第１、第２の検出手段それぞれの検出領域内の検出中心の位置は、互いに同一でもよく、互いに異なってもよい。

本発明の露光装置（１０）は、マスク（Ｒ）上に形成されたパターンを、所定の露光位置に位置決めされた基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、上記に記載の位置計測装置と、前記基板（Ｗ）上に形成されたマーク（ＷＭ）の位置情報を前記位置計測装置により計測し、前記計測された位置情報に基づいて、前記基板（Ｗ）を前記所定の露光位置に位置決めする位置決め手段（２５，２６）と、を有することを特徴とする。
この露光装置では、上記位置計測装置による計測により、マークの位置情報の計測に要する時間の短縮化が図れることから、スループットの向上を図ることができる。

上記の露光装置において、前記基板（Ｗ）を載置する基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）を複数有し、前記検出手段（ＷＡ１，ＷＡ２）は、前記複数の基板ステージそれぞれに対応付けて設けられていてもよい。
基板ステージを複数有することにより、一の基板に対して所定の処理を行っている間に、他の基板のステージへの載置動作等を行うことが可能となる。また、複数のステージそれぞれに対応付けて検出手段が設けられている場合にも、本発明の位置計測装置による計測により、処理時間の短縮化が図れる。

本発明の位置計測方法は、物体（Ｗ）上に形成されたマーク（ＷＭ）を、前記マークから発生する光を受光して前記マークに対応するマーク信号を生成し、且つ該マーク信号に基づいて前記マークを所定の検出手法で検出する複数の検出手段（ＷＡ１，ＷＡ２）のうちの何れか一の検出手段で検出して、前記マーク（ＷＭ）の位置に関する位置情報を計測する位置計測方法であって、前記複数の検出手段のうちの第１の検出手段（ＷＡ１）で前記マーク信号を生成する際に前記マーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、前記複数の検出手段のうちの第２の検出手段（ＷＡ２）で前記マーク信号を生成する際の電気的な処理条件を調整することを特徴とする。
本発明の位置計測方法では、第１の検出手段で用いた電気的な処理条件を、第２の検出手段に用いることにより、処理時間の短縮化が図れる。
上記の位置計測方法において、前記電気的な処理条件としては、例えば、前記マーク信号に与える電気的なオフセット及び電気的な増幅率のうちの少なくとも一方を含む。

本発明の露光方法は、マスク（Ｒ）上に形成されたパターンを、所定の露光位置に位置決めされた基板（Ｗ）上に転写する露光方法において、上記記載の位置計測方法を用いて前記基板（Ｗ）上に形成されたマーク（ＷＭ）の位置情報を計測し、前記計測された位置情報に基づいて、前記基板（Ｗ）を前記所定の露光位置に位置決めすることを特徴とする。
本発明の露光方法では、上記位置計測方法による計測により、マークの位置情報の計測に要する時間の短縮化が図れることから、スループットの向上を図ることができる。

本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置、または上記記載の露光方法を用いることにより、スループットの向上が図れる。

本発明の位置計測方法及びその装置によれば、複数の検出手段における電気的な処理条件の共通化により、処理時間の短縮化を図ることができる。
また、本発明の露光方法及びその装置、並びにデバイス製造方法によれば、位置計測に要する時間が短縮されることで、スループットの向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に好ましく適用される半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置１０の構成を概略的に示している。この露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを一次元方向に同期移動させつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを、ウエハＷ上の各ショット領域に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。また、この露光装置１０は、ウエハＷを保持する基板ステージとしてのウエハステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）を２つ備える、いわゆるツインステージ式からなる。

露光装置１０は、光源を含む照明系１１、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、上記ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、レチクルアライメント系２２、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のそれぞれに対応付けて設けられるウエハアライメント系ＷＡ１及びＷＡ２、メインフォーカス検出系（６０ａ，６０ｂ）、及び主制御装置１３を含む制御系等を備えている。

照明系１１は、例えばエキシマレーザからなる光源や、ビーム整形用レンズ、オプチカルインテグレータ（フライアイレンズ）、コンデンサレンズ等の各種レンズ系の他に、開口絞り、レチクルＲのパターン面と共役な位置に配置されるブラインド等を含んで構成され、光源からの照明ビームＩＬをレチクルＲの所定の照明領域を均一な照度で照明する。

レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上に、不図示のバキュームチャック等を介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、水平面（ＸＹ平面）内で二次元移動可能に構成されており、レチクルステージＲＳＴに載置された後、パターン領域ＰＡの中心点が光軸ＡＸと一致するように位置決めされる。また、レチクルＲは不図示のレチクル交換装置により適宜交換されて使用される。

投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックな光学配置になるように配置された共通のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する複数枚のレンズエレメントから構成されている。また、投影光学系ＰＬとしては、投影倍率が例えば１／４又は１／５のものが使用されている。照明ビームＩＬによりレチクルＲ上の照明領域が照明されると、そのレチクルＲのパターン面に形成されたパターンが投影光学系ＰＬによってレジスト（感光材）が塗布されたウエハＷ上に縮小投影され、ウエハＷ上の一つのショット領域にレチクルＲの回路パターンの縮小像が転写される。

ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、投影光学系ＰＬの下方に配設された定盤（ステージ定盤ＢＳ）上に載置されている。ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するためのウエハホルダ５１，５２が配置される。実際には、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２はそれぞれ、水平面（ＸＹ面）内を二次元移動可能なＸＹステージと、このＸＹステージ上に搭載され光軸方向（Ｚ方向）に微動可能なＺステージ等から構成されるが、図１ではこれらが代表的にウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２として示されている。以下の説明中では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、駆動系２５，２６によってステージ定盤ＢＳの上面に沿ってＸＹ二次元方向に駆動されるとともに、微小範囲（例えば１００μｍ程度）内で光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）にも駆動されるようになっているものとする。

ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の二次元的な位置は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に固定された移動鏡５３，５４を介してレーザ干渉計５６によって所定の分解能（例えば１ｎｍ程度）で常時検出される。レーザ干渉計５６は、実際には、ウエハステージＷＳＴ１のＸ方向、Ｙ方向、ウエハステージＷＳＴ２のＸ方向、Ｙ方向のそれぞれの方向の位置検出用に分けて設けられているが、図１ではこれらが代表的にレーザ干渉計５６として示されている。このレーザ干渉計５６の出力は主制御装置１３に与えられ、その情報に基づいて、駆動系２５，２６が制御される。

また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上のウエハＷのＺ方向の位置は、メインフォーカス検出系（６０ａ，６０ｂ）により計測される。メインフォーカス検出系としては、投影光学系ＰＬの結像面に向けてピンホールまたはスリットの像を形成するための結像光束もしくは平行光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射光学系６０ａと、その結像光束もしくは平行光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系６０ｂとからなる斜入射方式の焦点検出系が用いられており、受光光学系６０ｂからの信号が主制御装置１３に供給されている。主制御装置１３では受光光学系６０ｂからの信号に基づき、常に投影光学系ＰＬの最良結像面にウエハＷの面が位置するように駆動系２５，２６を介してウエハＷのＺ位置を制御する。

ウエハＷは、ウエハローダ等の不図示のウエハ搬送系により、上述した２つのウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のうちのいずれかに搭載される。また、ロット先頭のウエハＷはウエハステージＷＳＴ１に搭載される。さらに、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のうち、一方のウエハステージ（例えばＷＳＴ１）上にウエハＷが搭載されると、次のウエハＷは他方のウエハステージ（例えばＷＳＴ２）上に搭載される。つまり、所定枚数のウエハを含むロットにおいて、ウエハは、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２に対して交互に搭載され、奇数番目（１，３，５，７，…）のウエハはウエハステージＷＳＴ１に搭載され、偶数番目（２，４，６，８，…）のウエハはウエハステージＷＳＴ２に搭載される。

ウエハＷが搭載されたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、ウエハＷの搭載位置と、投影光学系ＰＬの下方の露光位置との間を移動し、上記露光位置において露光処理が行われる。ツインステージ式の露光装置では、一方のウエハステージ（例えばＷＳＴ１）上のウエハＷに対して露光処理が行われている間に、他方のウエハステージ（例えばＷＳＴ２）に対して、ウエハＷの搭載等の別の処理が行われることにより、スループットの向上が図られる。

露光処理は、ウエハステージ（ＷＳＴ１又はＷＳＴ２）をＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向に所定量ずつステッピング移動させながら、ウエハＷ上に設定される各ショット領域のそれぞれにレチクルＲのパターンの像を順次転写することにより行う。具体的には、ウエハＷ上の１つのショット領域に対するレチクルＲのパターンの転写露光（スキャン露光）が終了すると、次のショットに対する露光開始位置までウエハステージがステッピング移動される。すべてのショット位置に対する露光が終了すると、ウエハＷの搭載位置にウエハステージが移動され、ウエハＷの交換動作等が行われる。なお、主制御装置１３は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるマイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）によって構成され、露光動作が的確に行われるように、レチクルＲやウエハＷの位置決め（アライメント）や、ウエハＷのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。

レチクルＲやウエハＷの位置決め（アライメント）は、レチクルＲ及びウエハＷ（あるいはウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）上に形成されたアライメント用のマーク（レチクルマークＲＭ、ウエハマークＷＭ、及び基準マークＦＭ）の位置情報に基づいて行われる。これらのマークは、レチクルアライメント系２２、ウエハアライメント系ＷＡ１、及びウエハアライメント系ＷＡ２のうちの少なくとも一つによって検出される。なお、基準マーク（フィデューシャルマーク）ＦＭは、アライメント系の各種チェックに用いられるものであり、ウエハＷの表面高さと同一高さとなるようにウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に設けられた基準マーク板ＦＭＢに設けられている。

レチクルアライメント系２２としては、レチクルＲ上に形成されたレチクルマークＲＭと、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に設けられた基準マーク（フィデューシャルマーク）ＦＭとを同時に検出する、いわゆるＴＴＲ方式（スルー・ザ・レチクル方式）の光学系が用いられる。レチクルＲは、レチクルアライメント系２２で計測されるレチクルマークＲＭの位置情報（Ｘ座標、Ｙ座標）に基づいて、レチクルＲの中心が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと合致するようにアライメントされる。なお、レチクルマークＲＭとレチクルＲの中心との距離は設計上予め定まった値であり、この値を投影光学系ＰＬの縮小倍率に基づいて演算処理することにより、投影光学系ＰＬの像面側（ウエハ側）におけるレチクルマークＲＭの投影点と投影光学系ＰＬの中心との距離を算出することができる。この距離は、ウエハＷ上の各ショット領域を投影光学系ＰＬの視野内に配するときの補正値として用いられる。

一方、ウエハアライメント系ＷＡ１，ＷＡ２としては、検出基準となる指標を備え、その指標を基準としてマークの位置を検出する画像処理方式の検出系（ＦＩＡ：field Image Alignment ）が用いられる。ＦＩＡ方式の検出系では、波長帯域幅の広い光でマークを照射し、その光学像をＣＣＤカメラ等の撮像手段で画像信号に変換し、その信号強度に基づいてマークの位置情報を検出する。本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１に対応付けて設けられるウエハアライメント系ＷＡ１、及びウエハステージＷＳＴ２に対応付けて設けられるウエハアライメント系ＷＡ２の双方が上記ＦＩＡ方式からなる。ウエハアライメント系ＷＡ１とウエハアライメント系ＷＡ２とは、検出領域内の検出中心の位置が互いに異なるものの、構成はほぼ同じである。図２に、ウエハアライメント系ＷＡ１及びウエハアライメント系ＷＡ２の構成例を模式的に示す。

図２において、ウエハアライメント系ＷＡ１は、非感光性のブロードバンド（例えば帯域２７０ｎｍ以上）の照明ビームを物体（ウエハあるいは基準板）上に導く物体照明系７０、物体からの反射ビームが入射する対物系７１、対物系７１を介してマークの像を検出する検出系７２、及び検出系７２からの信号を処理する信号処理回路７３等を備えている。対物系７１は、物体に面して配される対物レンズを含み、マークを含む検出領域から発生する反射ビームを受光する。検出系７２は、透明板の上にクロム等で指標パターンが形成された不図示の指標板と、ＣＣＤ等のテレビカメラを含む。テレビカメラは、マークの空中像と、検出基準となる指標パターンの像とを同時に撮像するとともに、それらの像の画像信号を発生する。信号処理回路７３は、その画像信号を電気的に加工し、その信号強度に基づいてマークを検出する。主制御装置１３（図１参照）は、マークの検出結果に基づいて、ウエハステージの露光時の座標位置を上記ベースライン量等を加味して演算する。そして、その演算結果に基づいてウエハステージが位置決めされる。ウエハアライメント系ＷＡ２の構成もこれとほぼ同様であり、照明系７５、対物系７６、検出系７７、及び信号処理回路７８等を備える。なお、ウエハアライメント系ＷＡ１とウエハアライメント系ＷＡ２とで照明系を共用してもよい。また、ウエハアライメント系ＷＡ１，ＷＡ２の照明光として露光用の光を用いてもよい。

図３は、ウエハアライメント系ＷＡ１の信号処理回路７３、及びウエハアライメント系ＷＡ２の信号処理回路７８の一例を模式的に示している。
ウエハアライメント系ＷＡ１の信号処理回路７３において、検出系７２からのマーク信号（画像信号波形）は、オート・ゲイン・コントロール回路（ＡＧＣ回路８０）において所定のゲインが与えられる。すなわち、マーク信号は、プリアンプ（カメラアンプ）８１において増幅され、オフセット部８２に入力される。オフセット部８２は、次の増幅器８３の増幅基準を調節するためのものであり、マーク信号に電気的なオフセットを与える。例えば、オフセット部８２は、ゲインはそのままでマーク信号の信号波形が信号処理範囲の中心に位置するように電圧等を駆動する。オフセット部８２の出力は、増幅器８３に入力されて電気的に増幅される。増幅器８３の出力は、判定部８４においてその信号が波形演算処理に適切かどうか判定される。例えば、マーク信号が所定のダイナミックレンジに入っているか否かが判定される。判定部８４によって信号が適切であると判定された場合には、その信号はＡ／Ｄ変換器８５によってＡ／Ｄ変換された後、波形記憶部８６に記憶される。波形記憶部８６に記憶されたマーク信号は、演算部８７に送られ、マークの位置に関する位置情報が算出される。例えば、指標パターン中心に対するマークの位置ずれ量がＸ方向及びＹ方向のそれぞれに関して求められる。一方、判定部８４によって信号が適切でないと判定された場合には、その信号は再びプリアンプ８１、オフセット部８２、及び増幅器８３により電気的に処理され、判定部８４により信号が適切であると判定されるまで上記電気的な処理が繰り返される。

ここで、ＡＧＣ回路８０において、マーク信号に対して施される電気的な処理条件、すなわち、プリアンプ８１における電気的な増幅率（カメラゲインＧｃ）、オフセット部８２における電気的なオフセット量（オフセットＯｕ）、及び増幅器８３における電気的な増幅率（ユニットゲインＧｕ）はそれぞれ、制御回路１００により制御される。すなわち、制御回路１００は、波形演算処理に適したマーク信号が生成されるように、ＡＧＣ回路８０における電気的な処理条件を決定する。例えば、制御回路１００は、判定部８４によって信号が適切でないと判定された場合には、その情報に基づいて最適な処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）を算出し、ＡＧＣ回路８０の処理条件を再設定する。この処理条件の再設定は、判定部８４により信号が適切であると判定されるまで繰り返される。

一方、ウエハアライメント系ＷＡ２の信号処理回路７８の構成も上述した信号処理回路７３とほぼ同様であり、検出系７２からのマーク信号（画像信号波形）に所定のゲインを与えるＡＧＣ回路９０（プリアンプ９１、オフセット部９２、増幅器９３、判定部９４等を含む）の他に、Ａ／Ｄ変換器９５、及び波形記憶部９６等を備える。ＡＧＣ回路９０で所定のゲインが与えられたマーク信号は、Ａ／Ｄ変換器９５、及び波形記憶部９６を経て演算部８７に送られ、マークの位置に関する位置情報が算出される。

また、ＡＧＣ回路９０においてマーク信号に対して施される電気的な処理条件、すなわち、プリアンプ９１における電気的な増幅率、オフセット部９２における電気的なオフセット量、及び増幅器９３における電気的な増幅率はそれぞれ、上述したＡＧＣ回路９０と同様に、制御回路１００により制御される。本実施形態では、制御回路１００は、ＡＧＣ回路８０（ウエハアライメント系ＷＡ１）でマーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、ＡＧＣ回路９０（ウエハアライメント系ＷＡ２）の電気的な処理条件を制御する。

具体的には、制御回路１００は、ＡＧＣ回路８０（ウエハアライメント系ＷＡ１）に対して決定した電気的な処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）を記憶する記憶部１０１を有しており、この記憶部１０１に記憶された上記処理条件に基づいてＡＧＣ回路９０（ウエハアライメント系ＷＡ２）に対する電気的な処理条件を決定する。こうしたマーク信号に対する信号処理の手順について、以下に詳しく説明する。

図４は、ウエハアライメント系ＷＡ１及びウエハアライメント系ＷＡ２の位置計測動作におけるマーク信号に対する信号処理の手順を示すフローチャート図である。
図４及び先の図３において、まず、ウエハステージＷＳＴ１（図１参照）上に載置されたウエハに対して、ウエハアライメント系ＷＡ１によってマークの位置計測を行う。すなわち、ウエハアライメント系ＷＡ１は、検出系７２を介してマークから発生する光を受光する（ステップ１００）と、ＡＧＣ回路８０においてそのマークに対応するマーク信号を生成する（ステップ１０１）。続いて、判定部８４により、生成されたマークが波形演算処理に適切かどうかを判定する（ステップ１０２）。マーク信号が適切でないと判定された場合、制御回路１００は、ＡＧＣ回路８０における最適な電気的な処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）を算出して処理条件を再設定する（ステップ１０３）。この処理条件の再設定は、判定部８４により信号が適切であると判定されるまで繰り返される。なお、この再設定した新たな処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）は、制御回路１００の記憶部１０１に記憶される。

一方、マーク信号が適切であると判定された場合には、その信号はＡ／Ｄ変換の後、演算部８７において信号処理され、マークの位置に関する位置情報が算出される（ステップ１０４）。マークの位置情報が計測されると、露光装置１０（図１参照）は、その情報に基づいてウエハステージＷＳＴ１（図１参照）を駆動し、ウエハの位置決め（アライメント）を行うとともに、所定の露光位置に位置決めされたウエハに対して露光を行う。

次に、他方のウエハステージＷＳＴ２（図１参照）上に載置されたウエハに対して、ウエハアライメント系ＷＡ２によってマークの位置計測を行う。なお、前述したように、この位置計測動作を、ウエハステージＷＳＴ１（図１参照）上のウエハに対する露光処理が行われている間に行うことにより、スループットの向上が図れる。

ウエハアライメント系ＷＡ２は、検出系７７を介してマークから発生する光を受光する（ステップ１０５）と、ＡＧＣ回路９０においてそのマークに対応するマーク信号を生成する（ステップ１０６）。このとき、ＡＧＣ回路９０は、記憶部１０１に記憶された処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）に基づいてマーク信号に対して電気的な処理を施す。すなわち、制御回路１００は、ウエハアライメント系ＷＡ１でマーク信号を生成する際に用いた電気的な処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）を、ウエハアライメント系ＷＡ２に流用する。

続いて、判定部９４は、生成されたマークが波形演算処理に適切かどうかを判定する（ステップ１０７）。マーク信号が適切であると判定された場合、その信号はＡ／Ｄ変換の後、演算部８７において信号処理され、マークの位置に関する位置情報が算出される（ステップ１０９）。露光装置１０（図１参照）は、上記マークの位置情報に基づいてウエハステージＷＳＴ２（図１参照）におけるウエハの位置決め（アライメント）を行うとともに、所定の露光位置に位置決めされたウエハに対して露光を行う。

一方、判定部９４においてマーク信号が適切でないと判定された場合、制御回路１００は、ＡＧＣ回路９０における最適な電気的な処理条件を算出して再設定する（ステップ１０８）。この処理条件の再設定は、判定部９４により信号が適切であると判定されるまで繰り返されるものの、本実施形態では、ウエハアライメント系ＷＡ２に対して、ウエハアライメント系ＷＡ１で用いた電気的な処理条件を流用することから、上記再設定が不要となるか、少なくとも再設定の繰り返し回数が少なくなる。

ここで、ウエハアライメント系ＷＡ１，ＷＡ２における電気的な処理条件の再設定は、ウエハの表面特性（表面反射率など）がそれまでと大きく異なる場合に生じやすい。例えば、製造プロセスがそれまでと異なるロットを処理する場合、ウエハアライメント系ＷＡ１及びＷＡ２のそれぞれが処理する最初のウエハは、その表面特性がそれまでのウエハと大きく異なる場合が多い。本実施形態では、ロット先頭のウエハはウエハステージＷＳＴ１（図１参照）に搭載され、そのウエハマークはウエハアライメント系ＷＡ１によって検出される。また、次のウエハはウエハステージＷＳＴ２に搭載され、そのウエハマークはウエハアライメント系ＷＡ２によって検出される。このとき、ロット先頭のウエハに対して最適化したウエハアライメント系ＷＡ１の電気的な処理条件を、次のウエハを検出するウエハアライメント系ＷＡ２に流用することで、ウエハアライメント系ＷＡ２での電気的な処理条件の再設定を不要とするか、少なくとも再設定の繰り返し回数を少なくできる。

すなわち、ロット先頭のウエハに対しては、ウエハアライメント系ＷＡ１における電気的な処理条件を繰り返し設定し直す必要があるかもしれないが、次のウエハに対しては、それがウエハアライメント系ＷＡ２が処理する最初のウエハであっても、再設定の回数を少なくできる。これは、ウエハアライメント系ＷＡ２に適用される処理条件が、同一ロットのウエハ（ロット先頭ウエハ）に対してすでに最適化されたものであり、同一ロット内では通常、ウエハ同士の間での表面特性の変化は小さいからである。こうしたウエハアライメント系ＷＡ１からウエハアライメント系ＷＡ２への電気処理条件の流用により、電気処理条件の再設定の回数が少なくなり、処理時間（計測時間）の短縮化が図れる。

上述した複数のウエハアライメント系における電気処理条件の共通化は、ウエハアライメント系ＷＡ１で用いた電気的な処理条件を、ウエハアライメント系ＷＡ２に流用する例に限定されず、その逆、すなわち、ウエハアライメント系ＷＡ２で用いた電気的な処理条件を、ウエハアライメント系ＷＡ１に流用してもよい。これは、研究用や試作用として用いられる複数種類のウエハを含むロットを処理する場合などに適用される。

例えば、同一ロット内に複数種類のウエハが含まれており、最初の５枚はプロセスＡのウエハ、次の５枚はプロセスＢのウエハである場合、すなわち、６枚目のウエハからそれまでと異なる製造プロセスのウエハとなる場合、その６枚目のウエハが、種類が変化した際の最初のウエハ（節目のウエハ）となる。本実施形態では、奇数番目のウエハはウエハステージＷＳＴ１に搭載され、偶数番目のウエハはウエハステージＷＳＴ２に搭載される。そのため、上記の場合、偶数番目（６枚目）である節目のウエハはウエハステージＷＳＴ２に搭載され、そのウエハ上に形成されたマークはウエハアライメント系ＷＡ２によって検出される。したがって、この場合、節目のウエハ（６枚目のウエハ）に対してウエハアライメント系ＷＡ２における電気的な処理条件の最適化を図り、その設定した電気的な処理条件を、ウエハアライメント系ＷＡ１に流用することにより、電気処理条件の再設定の回数が少なくなり、処理時間（計測時間）の短縮化が図れる。

なお、同一ロット内におけるウエハの種類の変化、あるいはその節目となるウエハの特定は、例えば、一のウエハマークに対する処理条件の再設定の繰り返し回数に基づいて行われる。また、ウエハの種類の変化や節目のウエハを特定した情報は、他のアライメント動作、あるいはアライメントとは別の動作の制御に利用してもよい。

図５は、レチクルのパターン像が転写されるウエハ上のショット領域の配置の一例を示す図である。
図５において、ウエハＷ上には、複数のショット領域ＥＳ１〜ＥＳｎ（総じてショット領域ＥＳｉと称する）がＸＹ座標系に沿って配列されている。ショット領域ＥＳｉに隣接するスクライブラインの所定位置には、Ｘ方向のアライメント用のウエハマーク、及びＹ方向のアライメント用のウエハマークを含むウエハマークＷＭが複数形成されている。例えば、Ｘ方向のアライメント用のウエハマークはＸ方向に所定ピッチで配列された複数本のパターンからなり、同様に、Ｙ方向のアライメント用のウエハマークはＹ方向に所定ピッチで配列された複数本のパターンからなる。また、複数のウエハマークＷＭは、所定のショット領域の中心に対して同じ位置関係になるように、ここではＸ方向に伸びるスクライブライン内に配置されている。本実施形態の露光装置では、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に開示されているＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）法によって、ウエハＷ上の各ショット領域ＥＳｉのアライメントを行う。

ＥＧＡ法において、主制御装置１３（図１参照）は、全てのショット領域ＥＳｉのうち、アライメントショット領域として選択される少なくとも３つのショット領域（ここでは９つのアライメントショット領域ＳＡ１〜ＳＡ９）におけるウエハマークＷＭをウエハアライメント系ＷＡ１，ＷＡ２（図１参照）によって検出し、その検出結果に基づいて各アライメントショット領域ＳＡ１〜ＳＡ９の座標位置を求める。続いて、ウエハＷ上でのショット領域ＥＳｉの配列を表すモデル関数に対して、アライメントショット領域ごとにその求めた座標位置と既知の座標位置（設計値など）とを代入し、最小二乗法などの統計演算によってモデル関数のパラメータを決定する。そして、主制御装置は、ウエハＷ上のショット領域ＥＳｉごとに既知の座標位置をモデル関数に代入することにより、全てのショット領域ＥＳｉの座標位置（Ｘ座標、Ｙ座標）を算出する。この算出した座標位置と前述したベースライン量とによって決定される移動量に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２（図１参照）をＸ方向及びＹ方向に駆動することにより、ウエハＷの各ショット領域ＥＳｉの中心が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸにアライメントされる。

ここで、製造プロセス上の影響等により、一のウエハ内であっても、領域ごとに表面特性（表面反射率など）が異なる場合がある（表面特性のバラツキ）。本実施形態では、ウエハ上にウエハマークが複数形成されることから、それら複数のウエハマークが配置される各領域の表面特性は互いに異なることがある。この場合、上述したマーク信号に対する電気的な処理条件は、ウエハマークのウエハ上における配置を加味したものであるのが好ましい。

例えば、同一の製造プロセスを経た複数のウエハを処理する際、複数のウエハアライメント系における電気処理条件の共通化を、ウエハ上の複数のウエハマークのそれぞれに対して行うとよい。つまり、一方のウエハアライメント系で用いた電気処理条件を、他方のウエハアライメント系に流用する際、その電気処理条件として、検出中のウエハマークと同じ位置にあるウエハマークに関する電気処理条件を用いる。

具体的には、先の図３に示す制御回路１００は、ウエハアライメント系ＷＡ１でウエハ（第１ウエハ）上の複数のウエハマークを検出する際、マーク信号を生成する際の電気処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）を、各ウエハマークごとに記憶部１０１に記憶する。つまり、制御回路１００は、電気処理条件とウエハマークの位置に関する情報（例えば、関連するショット領域の情報など）とを関連付けて記憶する。次に、制御回路１００は、ウエハアライメント系ＷＡ２で次のウエハ（第２ウエハ）上の複数のウエハマークを検出する際、記憶部１０１に記憶された電気処理条件のうち、検出中のウエハマーク（第２ウエハ）と同じ位置にあるウエハマーク（第１ウエハ）に関する電気処理条件を用いる。つまり、第２ウエハのｎ番目のショット領域にあるウエハマークを検出する際、そのときの電気処理条件を、第１ウエハのｎ番目のショット領域のウエハマークに関する電気処理条件に合わせる。

同一の製造プロセスを経た複数のウエハの間では、一のウエハ内での表面特性のバラツキは互いに同じ傾向にある。そのため、ウエハマークのウエハ上における配置（位置依存性）を加味して、複数のウエハアライメント系における電気処理条件の共通化を行うことにより、前述した電気処理条件の再設定の回数を少なくできる。つまり、ウエハの表面特性が領域ごとに異なると、一のウエハ内の複数のウエハマークを検出する途中で、電気処理条件の再設定が必要となる可能性があるが、ウエハマークごとにその配置を加味して前述した電気処理条件の共通化を行うことにより、電気処理条件の再設定の回数を少なくできる。

なお、ウエハの表面特性（表面反射率など）のバラツキが小さい場合や無視できる場合、上述した配置を加味した電気処理条件の共通化は省略できる。この場合、第１ウエハにおいてウエハマークごとに電気処理条件を記憶しておき、その平均値を第２ウエハ上のウエハマークの検出に流用してもよい。

また、ウエハマークごとではなく、複数のウエハマークからなるグループごとに、電気処理条件の共通化を行ってもよい。例えば、制御回路は、同一ウエハ上の複数のウエハマークを、各ウエハマークのウエハ上での配置に応じてグループ分けし、そのグループごとにウエハマーク検出時の電気処理条件の平均値を求めて記憶する。その後、制御回路は、他のウエハ上のウエハマークの検出時に、電気処理条件として、記憶された情報の中から、検出中のウエハマークが属するグループの電気処理条件の平均値を用いる。

また、先の図２及び図３において、ウエハアライメント系ＷＡ１におけるマーク信号に対する電気処理条件を、ウエハアライメント系ＷＡ２に流用するにあたり、ウエハアライメント系ＷＡ１とＷＡ２との間での信号処理回路７３，７８の特性（周波数特性など）の違いを補正値として予め求めておき、電気処理条件の流用時に、その補正値に基づいて電気処理条件を補正してもよい。なお、複数のウエハアライメント系の間で信号処理回路を共通化してもよい。

図６は、ウエハアライメント系ＷＡ１及びウエハアライメント系ＷＡ２の他の構成例を示す図、図７は、図６に示すウエハアライメント系ＷＡ１及びＷＡ２の信号処理回路を模式的に示す図である。
図６及び図７において、ウエハアライメント系ＷＡ１及びＷＡ２は、共通の信号処理回路１２０と、ウエハアライメント系ＷＡ１及びＷＡ２に対して信号処理回路１２０を選択的に接続する切換装置１２１とを備えている。

信号処理回路１２０は、先の図３に示した信号処理回路７３とほぼ同様の構成であり、検出系７２又は検出系７７からのマーク信号（画像信号波形）に所定のゲインを与えるＡＧＣ回路１３０（プリアンプ１３１、オフセット部１３２、増幅器１３３、判定部１３４等を含む）の他に、Ａ／Ｄ変換器１３５、及び波形記憶部１３６等を備える。ＡＧＣ回路１３０で所定のゲインが与えられたマーク信号は、Ａ／Ｄ変換器１３５、及び波形記憶部１３６を経て演算部１３７に送られ、マークの位置に関する位置情報が算出される。

切換装置１２１は、ウエハアライメント系ＷＡ１によるマーク検出時には信号処理回路１２０を検出系７２に接続し、ウエハアライメント系ＷＡ２によるマーク検出時には信号処理回路１２０を検出系７７に接続する。

ロット先頭のウエハ上のウエハマークは、検出系７２（ウエハアライメント系ＷＡ１）により検出される。このとき、切換装置１２１は、信号処理回路１２０を検出系７２に接続しており、信号処理回路１２０は、検出系７２からの信号に基づいて、ウエハマークに対応するマーク信号を生成する。また、制御回路１００は、信号処理回路１２０における電気的な処理条件（カメラゲインＧｃ、オフセットＯｕ、ユニットゲインＧｕ）の最適化を図り、設定した電気処理条件を記憶部１０１に記憶する。次のウエハ上のウエハマークは、検出系７７（ウエハアライメント系ＷＡ２）により検出される。このとき、切換装置１２１は、信号処理回路１２０を検出系７７に接続しており、信号処理回路１２０は、検出系７２からの信号に基づいて、ウエハマークに対応するマーク信号を生成する。このときの信号処理回路１２０における電気的な処理条件（Ｇｃ、Ｏｕ、Ｇｕ）は、ロット先頭のウエハに対して最適化されたものが用いられる。電気処理条件の共通化により、電気的な処理条件の再設定の回数が少なくなり、処理時間の短縮化が図れる。

本例では、ウエハアライメント系ＷＡ１及びウエハアライメント系ＷＡ２が共通の信号処理回路１２０を備えることから、検出結果のバラツキが低減される。すなわち、ウエハアライメント系ＷＡ１及びウエハアライメント系ＷＡ２のそれぞれが信号処理回路を個々に有する場合、信号処理回路同士の電気的な特性（周波数特性など）の違いにより、検出結果にバラツキが生じるおそれがあるが、本例ではこれが回避される。ウエハアライメント系ＷＡ１とウエハアライメント系ＷＡ２との間での検出結果のバラツキが低減されることにより、アライメント精度の向上が図れる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態例では、複数の検出系のそれぞれの検出領域内の検出中心の位置が互いに異なる構成であるが、本発明はこれに限定されず、複数の検出系それぞれの検出領域内の検出中心の位置が互いに同一でもよい。

例えば、図８に示すように、複数の検出系１４０，１４１が共通の対物系１４２を介してマークを検出する構成であってもよい。符号１４３は照明ビームをマークが形成された物体上に導く照明系である。対物系１４２は、物体に面して配される対物レンズを含み、マークを含む検出領域から発生する反射ビームを受光する。検出系１４０，１４１で検出されたマークからの画像信号はそれぞれ、信号処理回路１４４，１４５により電気的に加工され、その信号強度に基づいてマークの位置情報が検出される。本例においても、検出系１４０，１４１で検出されるマーク信号を生成する際に、検出系１４０，１４１の間で電気処理条件の共通化を図ることにより、処理時間の短縮化を図れる。

また、電気処理条件の共通化を図る検出系は、ウエハアライメント系に限定されない。例えば、レチクルアライメント系やその他の検出系であってもよい。
検出対象のマークは、ウエハマークに限らず、レチクルマーク、基準マークなど他のマークでもよい。

物体上に形成されたマークを検出して、そのマークの位置に関する位置情報を計測する検出系としては、上述したＦＩＡ方式に限定されない。
例えば、露光用の照明光をレチクル（マスク）上に形成されたマークに照射し、その光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等の撮像手段で画像信号に変換し、その画像信号に基づいてマークの位置情報を計測するＶＲＡ（Video Reticle Alignment）方式、レチクル上に形成されたレチクルマークとウエハステージ（あるいはウエハ）上に設けられたマークとを同時に検出するＴＴＲ方式（through the Reticle）方式、上記ＴＴＲ方式の照明光として露光用の照明光を用いるＥ−ＴＴＲ方式、レーザ光をウエハ上のマークに照射し、マークで回折または散乱された光を用いてマークの位置情報を計測するＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式でもよい。これらはいずれもマーク信号の信号強度に基づいてマークを検出するものである。
これに対して、マーク信号の位相に基づいてマークを検出する方式、例えば、ウエハ上のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、あるいはレーザ上をマークに対して垂直に照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からマークの位置情報を計測するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式でもよい。

また、本発明に係る位置計測方法は、露光が正確に行われたかどうかを評価するための位置ずれ計測や、パターン像が描画されているフォトマスクの描画精度の計測にも適用できる。

また、ウエハやレチクル、基準板などに形成されるマークの数や配置位置、及び形状は任意に定めてよい。特にウエハマークは各ショット領域に少なくとも１つ設ければよいし、あるいはショット領域毎にウエハマークを設けずにウエハ上の複数点にそれぞれウエハマークを形成しておくだけでもよい。また、基板上のマークは１次元マーク及び２次元マークのいずれでもよい。

また、本発明が適用される露光装置は、ウエハステージ（基板ステージ）を２つ備えるツインステージ式に限定されない。ウエハステージは１つでもよく、３以上でもよい。

また、本発明が適用される露光装置は、露光用照明ビームに対してマスク（レチクル）と基板（ウエハ）とをそれぞれ相対移動する走査露光方式（例えば、ステップ・アンド・スキャン方式など）に限られるものではなく、マスクと基板とをほぼ静止させた状態でマスクのパターンを基板上に転写する静止露光方式、例えばステップ・アンド・リピート方式などでもよい。さらに、基板上で周辺部が重なる複数のショット領域にそれぞれパターンを転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置などに対しても本発明を適用することができる。また、投影光学系ＰＬは縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでもよいし、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよい。さらに、投影光学系を用いない、例えばプロキシミティ方式の露光装置などに対しても本発明を適用できる。

また、本発明が適用される露光装置は、露光用照明光としてｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ_２レーザ光、及びＡｒ_２レーザ光などの紫外光だけでなく、例えばＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線などを用いてもよい。さらに、露光用光源は水銀ランプやエキシマレーザだけでなく、ＹＡＧレーザ又は半導体レーザなどの高調波発生装置、ＳＯＲ、レーザプラズマ光源、電子銃などでもよい。

また、本発明が適用される露光装置は、半導体デバイス製造用に限られるものではなく、液晶表示素子、ディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどのマイクロデバイス（電子デバイス）製造用、露光装置で用いられるフォトマスクやレチクルの製造用などでもよい。

また、本発明は露光装置だけでなく、デバイス製造工程で使用される他の製造装置（検査装置などを含む）に対しても適用することができる。

また、上述したウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動系として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（定盤、ベース）に設ければよい。

また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。

また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。

また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

また、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウエハを製造する工程、前述した露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理工程、デバイス組み立て工程（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査工程等を経て製造される。

本発明に好ましく適用される半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置の構成を概略的に示す図である。ウエハアライメント系の構成例を模式的に示す図である。ウエハアライメント系の信号処理回路の一例を模式的に示す図である。ウエハアライメント系の位置計測動作におけるマーク信号に対する信号処理の手順を示すフローチャート図である。レチクルのパターン像が転写されるウエハ上のショット領域の配置の一例を示す図である。ウエハアライメント系の他の構成例を示す図である。図６に示すウエハアライメント系の信号処理回路を模式的に示す図である。ウエハアライメント系の別の構成例を示す図である。

符号の説明

Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）、ＩＬ…照明ビーム、ＷＭ…ウエハマーク（マーク）、ＰＬ…投影光学系、ＷＡ１…ウエハアライメント系（第１の検出手段）、ＷＡ２…ウエハアライメント系（第２の検出手段）、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ（基板ステージ）、１０…露光装置、１３…主制御装置、２５，２６…駆動系（位置決め手段）、７２，７７…検出系、７３，７８…信号処理回路（電気処理手段）、８０，９０…ＡＧＣ回路、８１，９１…プリアンプ（カメラアンプ）、８２，９２…オフセット部、８３，９３…増幅器、８４，９４…判定部、８７…演算部、１００…制御回路（制御手段）、１０１…記憶部（記憶手段）、１２０…信号処理回路（電気処理手段）、１２１…切換装置（切換手段）。

Claims

物体上に形成されたマークを検出して、前記マークの位置に関する位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記マークから発生する光を受光して前記マークに対応するマーク信号を生成し、該マーク信号に基づいて、前記マークを所定の検出手法で検出する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段のうちの第１の検出手段で前記マーク信号を生成する際に前記マーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、前記複数の検出手段のうちの第２の検出手段で前記マーク信号を生成する際の電気的な処理条件を制御する制御手段と、を有することを特徴とする位置計測装置。
前記第１の検出手段は、前記第１の検出手段における前記電気的な処理条件である第１処理条件を設定する第１の電気処理手段を備え、
前記第２の検出手段は、前記第１の電気処理手段とは別に設けられ、前記第２の検出手段における前記電気的な処理条件である第２処理条件を設定する第２の電気処理手段を備え、
前記制御手段は、前記第１処理条件を記憶する記憶手段を含むとともに、前記記憶された第１処理条件に基づいて前記第２処理条件を設定せしめるよう前記第２の電気処理手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
前記制御手段は、
前記電気的な処理条件を設定し且つその設定された処理条件で前記マーク信号を電気的に加工する電気処理手段と、
前記第１の検出手段によるマーク検出時には前記電気処理手段を前記第１の検出手段に電気的に接続し、前記第２の検出手段によるマーク検出時には前記電気処理手段を前記第２の検出手段に電気的に接続する切換手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
前記電気的な処理条件は、前記マーク信号に与える電気的なオフセット及び電気的な増幅率のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置計測装置。
前記物体上には複数のマークが形成されており、
前記電気的な処理条件は、前記複数のマークの前記物体上における配置を加味したものであ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計測装置。
前記物体は前記マークがそれぞれ形成されると共に、互いに種類の異なる複数の基板を含み、
前記複数の基板のうち、所定種類の複数の基板のうちの最初の基板が、前記第２の検出手段によりマーク検出された場合には、前記制御手段は、前記第２の検出手段で前記マーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、前記第１の検出手段で前記所定種類の基板を検出する際の前記電気的な処理条件を制御す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計測装置。
前記種類の異なる基板とは、製造プロセスが互いに異なる基板であることを特徴とする請求項６に記載の位置計測装置。
前記所定の検出手法は、前記マーク信号の信号強度または前記マーク信号の位相に基づき前記マークを検出する手法を含む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計測装置。
前記第１、第２の検出手段それぞれの検出領域内の検出中心の位置は、互いに異なることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の位置計測装置。
マスク上に形成されたパターンを、所定の露光位置に位置決めされた基板上に転写する露光装置において、
請求項１〜９の何れか一項に記載の位置計測装置と、
前記基板上に形成されたマークの位置情報を前記位置計測装置により計測し、前記計測された位置情報に基づいて、前記基板を前記所定の露光位置に位置決めする位置決め手段と、を有することを特徴とする露光装置。
前記基板を載置する基板ステージを複数有し、
前記検出手段は、前記複数の基板ステージそれぞれに対応付けて設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
物体上に形成されたマークを、前記マークから発生する光を受光して前記マークに対応するマーク信号を生成し、且つ該マーク信号に基づいて前記マークを所定の検出手法で検出する複数の検出手段のうちの何れか一の検出手段で検出して、前記マークの位置に関する位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記複数の検出手段のうちの第１の検出手段で前記マーク信号を生成する際に前記マーク信号に対して施された電気的な処理条件に基づいて、前記複数の検出手段のうちの第２の検出手段で前記マーク信号を生成する際の電気的な処理条件を調整することを特徴とする位置計測方法。
前記電気的な処理条件は、前記マーク信号に与える電気的なオフセット及び電気的な増幅率のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１２に記載の位置計測方法。
マスク上に形成されたパターンを、所定の露光位置に位置決めされた基板上に転写する露光方法において、
請求項１２又は１３に記載の位置計測方法を用いて前記基板上に形成されたマークの位置情報を計測し、前記計測された位置情報に基づいて、前記基板を前記所定の露光位置に位置決めすることを特徴とする露光方法。
請求項１０に記載の露光装置、または請求項１４に記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。