JP4332891B2 - 位置検出装置、位置検出方法、及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出装置、位置検出方法、及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳細には、物体の位置情報を検出する位置検出装置、及び該位置検出装置を用いた位置検出方法、該位置検出方法を用いた露光方法、並びに該露光方法を用いたデバイス製造方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置（以下、「露光装置」と略述する）が主として用いられている。

半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンをウエハ上に幾層にも積み重ねて形成するが、各層間での重ね合わせ精度が悪いと、回路上の特性に不都合が生じることがある。このような場合、チップが所期の特性を満足せず、最悪の場合にはそのチップが不良品となり、歩留りを低下させてしまう。したがって、露光工程では、回路パターンが形成されたレチクルと、ウエハ上の各ショット領域に既に形成されたパターンとを正確に重ね合わせて転写することが重要となる。

このため、露光工程では、回路パターンが形成されたウエハ上の複数のショット領域の各々に予めアライメントマークを付設しておき、再度露光工程を行う場合には、ウエハ上のアライメントマークを、何らかの観察装置で観察し、そのアライメントマークの位置（ウエハが載置されるウエハステージのステージ座標系（該ウエハステージの移動を規定する座標系、通常はレーザ干渉計の測長軸によって規定される座標系）上の座標値）を、その観察結果に基づいて検出する。しかる後、このマーク位置情報と既知のレチクルパターンの投影位置の位置情報（これは事前測定される）とに基づいて、ステージ座標系と、ウエハ上の複数のショット領域によって規定される配列座標系とのずれが求められ、そのずれを考慮して、各ショット領域とレチクルパターンの投影位置との位置関係を求める、いわゆるウエハアライメント（ファインアライメント）が行われる。

なお、このようなアライメントマーク（以下、「ファインアライメントマーク」と呼称する）は、検出精度を高度化する観点から、高倍率で観察される。したがって、ファインアライメントマークを観察する際の観察装置の観察視野は、必然的に狭いものとなる。そこで、狭い観察視野でそのマークを確実に捉えるために、アライメントマークの観察に先立って、ステージ座標系と、配列座標系とのずれを以下のように検出している。

まず、少なくともノッチ（又はオリエンテーション）を含むウエハの外縁部を検出することにより、ウエハステージ上におけるウエハの向きや中心位置のずれをラフに検出し、そのずれに応じてウエハ位置を調整する。この検出動作を、一般にラフアライメントという。

さらに、ウエハ上の少なくとも２箇所には、観察装置によって低倍率で観察可能なマーク、いわゆるサーチアライメントマークが設けられており、ラフアライメント実行後、観察装置によって、各サーチアライメントマークを観察し、その観察結果に基づいて、各サーチアライメントマークの位置を検出し、各サーチアライメントマークの位置に基づいて、ウエハの回転成分、オフセットを算出する。この検出動作を、一般にサーチアライメントという。

このように、従来より、露光装置では、高精度な重ね合わせ露光を実現するために、露光前に、ラフアライメント、サーチアライメント、及びファインアライメントという一連のアライメント処理が行われているが、露光装置は、半導体素子等の大量生産に用いられるものであるから、高スループットが要求されており、高スループットを実現するためには、非露光時間であるアライメントに要する時間は、できるだけ短い方が望ましい。

しかるに、アライメント処理においては、ショット領域とともにウエハ上に形成された、設計上の位置が既知で、互いに所定距離以上離れている複数のマークを、何らかの観察装置を用いて観察し、その観察結果に基づいて、アライメントを行っている。

この場合、それぞれのマークを観察するためには、観察装置の観察視野をそのマークを含む領域に順次移動させ、その撮像視野と物体との相対位置を一定に保った状態で、そのマークを含む領域の撮像を行う必要があった。すなわち、アライメント処理において、複数のマークを撮像するには、観察装置の観察視野を、各マークの位置に順次移動させ、静止させる動作を行う必要があり、この動作が、アライメントに要する時間の短縮に関するボトルネックとなっていた。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、短時間に物体の位置情報を検出することができる位置検出装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、短時間に物体の位置情報を検出することができる位置検出方法を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、高スループットを実現することができる露光方法を提供することにある。

また、本発明の第４の目的は、マイクロデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、蓄積型撮像デバイスと；前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像することにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得する撮像機構と；前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線に関する情報を検出する検出装置と；前記検出された前記基準線に関する情報と、前記相対走査の速度とに基づいて、前記物体の向きに関する情報を算出する算出装置と；を備える位置検出装置である。

これによれば、蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に物体に対して相対走査させながら、物体の向きを規定する基準線（例えばウエハ上におけるショット領域間のスクライブライン）を含む領域を少なくとも１回撮像する。こうすることにより、所定方向（走査方向）に圧縮されたその領域の撮像結果が得られるようになる。そして、検出装置において、この撮像結果から、基準線に関する情報を検出すれば、算出装置において、その検出された情報と、相対走査の速度とに基づいて物体の向きに関する情報を算出することができる。したがって、本発明によれば、従来のように、観察装置の観察視野の複数の箇所への移動及び静止動作を繰り返すことなく、所定方向への相対走査中の撮像により、物体の向きに関する情報を、短時間に検出することができる。

この場合、請求項２に記載の位置検出装置のごとく、前記撮像機構は、前記相対走査の開始時又は終了時に、前記蓄積型撮像デバイスを用いて、前記物体上に形成された設計上の位置情報が既知であるマークを含む領域をさらに撮像し、前記検出装置は、前記マークを含む領域の撮像結果に基づいて、前記マークの位置情報をさらに検出し、前記算出装置は、前記検出された前記マークの位置情報及び前記物体の向きに関する情報並びに前記検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、前記物体の位置情報をさらに算出することとすることができる。

請求項３に記載の発明は、物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、蓄積型撮像デバイスと；前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像することにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得し、前記相対走査の開始時又は終了時に、前記蓄積型撮像デバイスを用いて、前記物体上に形成された設計上の位置情報が既知であるマークを含む領域をさらに撮像する撮像機構と；前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線に関する情報を検出し、前記マークを含む領域の撮像結果に基づいて、前記マークの位置情報をさらに検出する検出装置と；前記検出された前記基準線に関する情報に基づいて、前記物体の向きに関する情報を算出し、前記検出されたマークの位置情報及び前記物体の向きに関する情報、並びに前記検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、前記物体の位置情報をさらに算出する算出装置と；を備える位置検出装置である。上記請求項２又は３に記載の位置検出装置において、請求項４に記載の位置検出装置のごとく、前記撮像機構は、前記物体の移動を規定する２次元座標系の各座標軸の方向を、それぞれ前記所定方向として、前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を相対走査させながら、互いに直交する２つの前記基準線のうちの前記各座標軸方向に略平行に延びる前記基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像し、前記検出装置は、前記各基準線を含む撮像結果に基づいて、その基準線に関する情報をそれぞれ検出し、前記算出装置は、前記検出された前記各基準線に関する情報に基づいて、前記２次元座標系の各座標軸の直交度をさらに算出し、前記直交度を考慮しつつ、前記物体の位置ずれに関する情報を算出することとすることができる。

上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置において、請求項５に記載の位置検出装置のごとく、前記蓄積型撮像デバイスは、複数の光電変換素子が撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、前記検出装置は、前記撮像結果として得られる２次元画像における複数の領域内で、それぞれ前記所定方向に対応する方向の画素列毎の輝度データの累積値を求め、前記対応する方向の直交方向に関する前記累積値のデータ列を前記領域毎に作成し、作成された前記各領域の累積値のデータ列について前記基準線に関する情報を検出することとすることができる。

上記請求項１〜４のいずれ一項に記載の位置検出装置において、請求項６に記載の位置検出装置のごとく、前記蓄積型撮像デバイスは、複数の光電変換素子が撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、前記検出装置は、前記撮像結果として得られる２次元画像から、前記所定方向に対応する方向の直交方向の画素列を複数抽出し、抽出された各画素列の輝度データのデータ列に基づいて前記基準線に関する情報を検出することとすることができる。

上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置において、請求項７に記載の位置検出装置のごとく、前記撮像機構は、前記所定方向の相対走査時に、複数回の連続的な撮像を行うことにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を複数取得することとすることができる。

この場合、請求項８に記載の位置検出装置のごとく、前記蓄積型撮像デバイスは、複数の光電変換素子が、撮像面に前記所定方向の直交方向に対応する方向に、１列に配置された撮像デバイスであることとすることができる。

上記請求項７に記載の位置検出装置において、請求項９に記載の位置検出装置のごとく、前記蓄積型撮像デバイスは、複数の光電変換素子が、撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、前記検出装置は、前記撮像結果として得られる２次元画像における所定の領域内で、前記所定方向に対応する方向の画素列毎の輝度データの累積値を求め、前記対応する方向の直交方向に関する前記累積値のデータ列を作成し、作成されたデータ列に基づいて前記基準線に関する情報を検出することとすることができる。

上記請求項７に記載の位置検出装置において、請求項１０に記載の位置検出装置のごとく、前記蓄積型撮像デバイスは、複数の光電変換素子が撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、前記検出装置は、前記撮像結果として得られる２次元画像から、前記所定方向に対応する方向に直交する方向の画素列を抽出し、抽出された画素列の輝度データのデータ列に基づいて前記基準線に関する情報を検出することとすることができる。

上記請求項７〜１０のいずれか一項に記載の位置検出装置において、請求項１１に記載の位置検出装置のごとく、前記基準線は、前記物体上にマトリクス状に配置された複数の区画領域の間の境界線であり、前記撮像機構は、各回の撮像結果に対応する前記区画領域の配置状態がほぼ同一となるような間隔で各回の撮像を行うこととすることができる。

上記請求項７〜１１のいずれか一項に記載の位置検出装置において、請求項１２に記載の位置検出装置のごとく、前記撮像機構が、前記所定方向の相対走査時の撮像を３回以上行う場合には、前記検出装置は、前記各撮像結果に基づいて、最尤推定により、前記基準線に関する情報を検出することとすることができる。

上記請求項１〜１２のいずれか一項に記載の位置検出装置において、請求項１３に記載の位置検出装置のごとく、前記検出装置は、データ列の折り返し相関性に基づいて、前記基準線に関する情報を検出することとすることができる。

上記請求項１〜１２のいずれか一項に記載の位置検出装置において、請求項１４に記載の位置検出装置のごとく、前記検出装置は、異なるデータ列同士の相関性に基づいて、前記基準線に関する情報を検出することとすることができる。

請求項１５に記載の発明は、物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、蓄積型撮像デバイスと；前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像することにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得する撮像機構と；前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線に関する情報を検出する検出装置と；前記検出された前記基準線に関する情報と、前記基準線に関する情報の設計値とに基づいて、前記物体の向きに関する情報を算出する算出装置と；を備える位置検出装置である。

請求項１８に記載の発明は、物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、蓄積型撮像デバイスと；前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像して、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得し、前記相対走査の開始時又は終了時に、前記蓄積型撮像デバイスを用いて、前記物体上に形成された設計上の位置情報が既知であるマークを含む領域をさらに撮像し、前記マークを含む領域の撮像結果を取得する撮像機構と；前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線の向きに関する情報を検出し、前記マークを含む領域の撮像結果に基づいて、前記マークの位置情報をさらに検出する検出装置と；前記検出された前記基準線の向きに関する情報及び前記マークの位置情報並びに前記検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、前記物体の位置情報を算出する算出装置と；を備える位置検出装置である。

これによれば、撮像機構により、蓄積型撮像デバイスの撮像視野を、所定方向に物体に対し相対走査させながら、物体の向きを規定する基準線（例えばウエハ上におけるショット領域間のスクライブライン）を含む領域を撮像し、その相対走査の前後において、マークを含む領域の撮像結果を取得する。このようにすれば、検出装置において、基準線を含む領域の圧縮撮像結果から基準線の向きに関する情報を検出するとともに、マークを含む領域の撮像結果に基づいて、マークの位置情報を検出することができ、さらに、算出装置において、検出された基準線の向きに関する情報及びマークの位置情報並びに検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、物体の位置情報を算出することができる。したがって、本発明によれば、従来のように、撮像デバイスの観察視野の複数箇所への移動及び静止を複数回繰り返すことなく、所定方向への相対走査中及びその前後の１回の停止動作中の撮像だけで、短時間に物体の位置情報を検出することができる。

請求項１９に記載の発明は、物体の位置情報を検出する位置検出方法であって、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の位置検出装置を用いて、物体の位置情報を検出する工程を含む位置検出方法である。かかる場合には、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の位置検出装置を用いて物体の位置情報を検出するので、短時間に物体の位置情報を検出することができる。

請求項２０に記載の発明は、パターンを、移動体に保持された物体に転写する露光方法であって、請求項１９に記載の位置検出方法を用いて、前記移動体上の物体の位置情報を検出する工程と；前記検出された前記物体の位置情報に基づいて、前記移動体に保持された物体の位置制御を行いつつ、前記パターンを前記物体に転写する工程と；を含む露光方法である。

これによれば、請求項１９に記載の位置検出方法を用いて、移動体上の物体の位置情報が短時間に検出され、その検出結果に基づいて、その物体の位置制御が行われた状態で、転写が行われるので、高スループットを実現することができる。

請求項２１に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、前記リソグラフィ工程では、請求項２０に記載の露光方法を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法である。かかる場合には、請求項２０に記載の露光方法を用いて露光を行なうため、高スループットを実現することができるので、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図８（Ｃ）に基づいて説明する。

図１には、本発明の位置検出方法及び露光方法が適用される一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲが載置されるレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、物体としてのウエハＷが搭載される移動体としてのウエハステージＷＳＴ、ウエハＷの外縁形状を観察するラフアライメント検出系ＲＡＳ、アライメント検出系ＡＳ、及び装置全体を統括制御する主制御装置２０等を備えている。

前記照明系１０は、例えば特開平６−３４９７０１号公報等に開示されるように、光源、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、可変視野絞り（レチクルブラインド又はマスキング・ブレードとも呼ばれる）、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。オプティカル・インテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、あるいは回折光学素子などが用いられる。

この照明系１０では、主制御装置２０の制御により、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上で、レチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域（Ｘ軸方向に細長い長方形状の照明領域）部分を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）などの遠紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする不図示のレチクルステージ駆動部によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴには、レーザ光を反射するＸ軸方向及びＹ軸方向に面した移動鏡等から成る反射面が形成されており、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、その反射面にレーザを照射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルＸ干渉計とレチクルＹ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的にレチクル干渉計１６として示されている。そして、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の回転量（ヨーイング量）も計測できるようになっている。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（ヨーイング量などの回転情報を含む）はステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０からの指示に応じて、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。

レチクルＲの上方には、Ｘ軸方向に所定距離隔てて一対のレチクルアライメント検出系２２（但し、図１においては紙面奥側のレチクルアライメント検出系２２は不図示）が配置されている。各レチクルアライメント検出系２２は、ここでは図示が省略されているが、それぞれ露光光ＩＬと同じ波長の照明光にて検出対象のマークを照明するための落射照明系と、その検出対象のマークの像を撮像するための検出系とを含んで構成されている。検出系は結像光学系と撮像素子とを含んでおり、この検出系による撮像結果（すなわちレチクルアライメント検出系２２によるマークの検出結果）は主制御装置２０に供給されている。この場合、レチクルＲからの検出光をレチクルアライメント検出系２２に導くための不図示の偏向ミラーが移動自在に配置されており、露光シーケンスが開始されると、主制御装置２０からの指令に基づいて不図示の駆動装置により偏向ミラーはそれぞれレチクルアライメント検出系２２と一体的に露光光ＩＬの光路外に退避される。

前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例えば１／５、又は１／４）を有する屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、レチクルＲの回路パターンの照明領域部分の縮小像（部分倒立像）が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の前記照明領域に共役な投影光学系の視野内の投影領域に投影され、ウエハＷ表面のレジスト層に転写される。

前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置されている。このウエハステージＷＳＴ上にウエハホルダ２５が載置されている。このウエハホルダ２５上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。

ウエハステージＷＳＴは、図１のウエハステージ駆動部２４により、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｚ（Ｚ軸回りの回転方向）、θｘ（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ（Ｙ軸回りの回転方向）の５自由度方向に駆動可能な単一のステージである。なお、残りのθｚ方向については、ウエハステージＷＳＴ（具体的には、ウエハホルダ２５）を回転可能に構成しても良いし、このウエハステージＷＳＴのヨーイング誤差をレチクルステージＲＳＴ側の回転により補正することとしても良い。

ウエハステージＷＳＴには、レーザ光を反射するＸ軸方向及びＹ軸方向に面した移動鏡等から成る反射面が形成されており、前記ウエハステージＷＳＴの位置は、その反射面にレーザを照射する、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８により、例えば、０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、Ｘ軸方向に測長軸を有する干渉計及びＹ軸方向に測長軸を有する干渉計が設けられているが、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計１８として示されている。それらの干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。

また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍には、基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭの表面は、ウエハＷの表面とほぼ同じ高さに設定され、この表面には少なくとも一対のレチクルアライメント用基準マーク、及びアライメント検出系ＡＳのベースライン計測用の基準マーク等が形成されている。

前記ラフアライメント検出系ＲＡＳは、不図示のベース上方の投影光学系ＰＬと離間した位置に、不図示の保持部材によって保持されている。このラフアライメント検出系ＲＡＳは、ウエハホルダ２５に保持されたウエハＷの外縁部３箇所の位置を検出する３つのラフアライメントセンサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備えている（図１では、ラフアライメントセンサ４０ｃは、ラフアライメントセンサ４０ｂの紙面奥側にあり、その図示が省略されている）。これらの３つのラフアライメントセンサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、所定半径（ウエハＷの半径とほぼ同一）の円周上の中心角１２０度間隔の位置にそれぞれ配置され、その内の１つ、ここではラフアライメントセンサ４０ａが、ウエハホルダ２５に保持されたウエハＷのノッチＮ（Ｖ字状の切り欠き）を検出可能な位置に配置されている。これらのラフアライメントセンサとしては、撮像素子と画像処理回路とから成る画像処理方式のセンサが用いられている。ラフアライメント検出系は、主制御装置２０の指示により、ラフアライメントセンサ４０ａ〜４０ｃによるウエハの外縁位置の検出結果を、主制御装置２０に供給するようになっている。

前記アライメント検出系ＡＳは、投影光学系ＰＬの側面に配置された、オフアクシス方式のアライメントセンサである。このアライメント検出系ＡＳとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを、光電変換素子（例えばフォトダイオード）及び電荷結合デバイス素子（例えばＣＣＤ）から成る蓄積型固体撮像デバイス等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが用いられている。すなわち、このアライメント検出系ＡＳでは、その撮像面に、複数の光電変換素子がＸ軸方向に対応する方向に１列に配置されたＸラインセンサ（１次元ＣＣＤ）と、複数の光電変換素子がＹ軸方向に対応する方向に１列に配置されたＹラインセンサ（１次元ＣＣＤ）とが設けられており、両ラインセンサにより撮像が行われる。

この両ラインセンサでは、主制御装置２０からの指示により、各光電変換素子における１／６０ｓの間の受光量に応じて蓄積された信号電荷を、各光電変換素子に接続された電荷転送回路を介して出力回路に転送し、その出力回路において、転送された信号電荷量に応じた電気信号をサンプルし、そのサンプルされた信号を、各ラインセンサの撮像信号として主制御装置２０に出力する。すなわち、主制御装置２０は、Ｘラインセンサによって撮像された信号を、Ｘ軸方向に沿った１次元撮像データに対応する撮像信号として取得し、Ｙラインセンサによって撮像された信号を、Ｙ軸方向に沿った１次元撮像データに対応する撮像信号として取得することができるようになっている。

なお、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。

制御系は、図１中、主制御装置２０及びこの配下にあるステージ制御装置１９などによって主に構成される。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メインメモリ等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。

主制御装置２０には、例えばハードディスクから成る記憶装置、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置、及びＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置（いずれも図示省略）、並びにＣＤ（Compact Disc），ＤＶＤ（Digital Versatile Disc），ＭＯ（Magneto-Optical Disc）あるいはＦＤ（Flexible Disc）等の情報記録媒体のドライブ装置４６が、外付けで接続されている。ドライブ装置４６にセットされた情報記録媒体（以下では、ＣＤであるものとする）には、後述するフローチャートで示されるウエハアライメント及び露光動作時の処理アルゴリズムに対応するプログラム（以下、便宜上、「特定プログラム」と呼ぶ）、その他のプログラム、並びにこれらのプログラムに付属するデータベースなどが記録されている。

主制御装置２０は、例えば露光動作が的確に行われるように、前述の特定プログラムに従った処理を実行し、例えばレチクルＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステップ移動（ステッピング）等を制御する。

具体的には、前記主制御装置２０は、例えば走査露光時には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖ_R＝Ｖで走査されるのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが前述の照明領域に共役な投影領域に対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖ_W＝β・Ｖ（βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるように、ステージ制御装置１９を介して得られるレチクル干渉計１６、ウエハ干渉計１８の計測値に基づいて、ステージ制御装置１９を介し、不図示のレチクルステージ駆動部、ウエハステージ駆動部２４をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度をそれぞれ制御する。また、ステッピングの際には、主制御装置２０では、ウエハ干渉計１８の計測値に基づいてステージ制御装置１９を介し、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。

さらに、本実施形態の露光装置１００は、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方向より供給する不図示の照射系と、その結像光束のウエハＷの表面での各反射光束を、それぞれスリットを介して受光する不図示の受光系とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系を備えている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられ、この多点フォーカス検出系の出力が主制御装置２０に供給されている。主制御装置２０では、この多点フォーカス検出系からのウエハの位置情報に基づいてステージ制御装置１９及びウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴをＺ方向及び傾斜方向に駆動する。

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００により、ウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う際の動作について、ウエハＷ上のショット領域などの配置を示す図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び上記特定プログラムに従って実行される、主制御装置２０内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示す図３〜図５のフローチャートに沿って、適宜他の図面を参照しつつ、説明する。

また、前提として、ドライブ装置４６にセットされたＣＤ−ＲＯＭ内の特定プログラム及びその他のプログラムは、主記憶装置２０内部の記憶装置にインストールされているものとし、さらに、そのうちのレチクルアライメント及びベースライン計測処理等のプログラムが、主制御装置２０内部のＣＰＵによって記憶装置からメインメモリにロードされているものとする。

第２層目以降の層の露光対象であるウエハＷ上には、図２（Ａ）に示されるように、前層までの処理工程により、複数のショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）が、隣接するショット領域とある程度離間して、マトリクス状に配置されている。このショット領域により、配列座標系αβが規定される。

隣接するショット領域の間には、α軸方向に延びる基準線としてのスクライブラインＬα_i（ｉ＝１〜ｍ−１）と、β軸方向に延びる基準線としてのスクライブラインＬβ_j（ｊ＝１〜ｎ−１）とが形成されている。ショット領域Ｓ（ｐ，ｑ）（ｐ＝２〜ｍ−２，ｑ＝２〜ｎ−２）は、スクライブラインＬα_p-1，Ｌα_p，Ｌβ_q-1，Ｌβ_qで取り囲まれているとみなすことができる。なお、図２（Ａ）においては、四隅のショット領域Ｓ（１，１）、Ｓ（１，ｎ）、Ｓ（ｍ，１）、Ｓ（ｍ，ｎ）にのみ符号を付し、他のショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）については符号を省略している。なお、スクライブラインＬα_i、Ｌβ_j上の方が、ショット領域上よりも表面状態が均一であるため、上記ＦＩＡ系のセンサでスクライブライン及びショット領域を撮像した場合には、スクライブラインの撮像結果の方が、ショット領域の撮像結果よりも輝度が高くなる。

さらに、図２（Ｂ）に示されるように、このショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）とともに、隣接するショット領域間の所定幅、例えば１００μｍ幅程度のスクライブラインＬα_i上に、ウエハアライメントＸマーク（ウエハＸマーク）ＭＸ（ｉ，ｊ）が形成され、スクライブラインＬβ_j上に、ウエハアライメントＹマーク（ウエハＹマーク）ＭＹ（ｉ，ｊ）がそれぞれ形成されている。このうち、ウエハＸマークＭＸ（ｉ，ｊ）のＸ位置は、ショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）（の中心Ｃ（ｉ，ｊ））のＸ座標に設計上一致し、ウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）のＹ位置は、ショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）（の中心Ｃ（ｉ，ｊ））のＹ座標に設計上一致するようになっている。すなわち、設計上は、ウエハＸマークＭＸ（ｉ，ｊ）のＸ位置とウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）のＹ位置とにより、ショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）（の中心Ｃ（ｉ，ｊ））の位置座標が求められるようになっている。

この場合、ウエハＸマークＭＸ（ｉ，ｊ）としては、例えばＸ軸方向を周期方向とするラインアンドスペースマークが用いられ、ウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）としては、例えばＹ軸方向を周期方向とするラインアンドスペースマークが用いられている。

なお、上述したようなウエハＷ上のショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）などに関する情報（すなわちウエハＸマークＭＸ（ｉ，ｊ）及びウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）の位置情報）、例えば配列座標系における設計上の位置などは、記憶装置に記憶されているものとする。

主制御装置２０内のＣＰＵの処理アルゴリズムについて説明する。

図３に示されるように、まず、ステップ３０１において、不図示のレチクルローダにより、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲがロードされる。このレチクルロードが終了すると、ステップ３０３→ステップ３０５→ステップ３０７において、主制御装置２０（より正確には、ＣＰＵ）は、レチクルアライメント、ベースライン計測及びウエハロードを、前述のレチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハロード処理のプログラムに従って以下のようにして実行する。

すなわち、ステップ３０３において、主制御装置２０では、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板ＦＭを投影光学系ＰＬの直下の所定位置（以下、便宜上「基準位置」と呼ぶ）に位置決めし、基準マーク板ＦＭ上の一対の第１基準マークと、その第１基準マークに対応するレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとの相対位置を前述の一対のレチクルアライメント検出系２２を用いて検出する。そして、主制御装置２０では、レチクルアライメント検出系２２の検出結果と、ステージ制御装置１９を介して得られるその検出時の干渉計１６、１８の計測値とをメインメモリに記憶する。次いで、主制御装置２０では、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴを、それぞれ所定距離だけＹ軸方向に沿って相互に逆向きに移動して、基準マーク板ＦＭ上の別の一対の第１基準マークと、その第１基準マークに対応するレチクルＲ上の別の一対のレチクルアライメントマークとの相対位置を前述の一対のレチクルアライメント検出系２２を用いて検出する。そして、主制御装置２０では、レチクルアライメント検出系２２の検出結果と、ステージ制御装置１９を介して得られるその検出時の干渉計１６、１８の計測値とをメインメモリに記憶する。次いで、上記と同様にして、基準マーク板ＦＭ上の更に別の一対の第１基準マークと、その第１基準マークに対応するレチクルアライメントマークとの相対位置関係を更に計測しても良い。

そして、主制御装置２０では、このようにして得られた少なくとも２対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置関係の情報と、それぞれの計測時の干渉計１６，１８の計測値とを用いて、干渉計１６の測長軸で規定されるレチクルステージ座標系と干渉計１８の測長軸で規定されるウエハステージ座標系との相対位置関係を求める。これにより、レチクルアライメントが終了する。

次いで、ステップ３０５において、主制御装置２０は、ベースライン計測を行う。具体的には、ウエハステージＷＳＴを前述の基準位置に戻し、その基準位置から所定量、例えばベースラインの設計値だけＸＹ面内で移動させて、アライメント検出系ＡＳを用いて基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークを検出する（ステージ制御装置１９を介してウエハ干渉計１８の計測値をメインメモリに記憶する）。主制御装置２０では、このとき得られるアライメント検出系ＡＳの検出中心と第２基準マークの相対位置関係の情報及び先にウエハステージＷＳＴが基準位置に位置決めされた際に計測した一対の第１基準マークと、その第１基準マークに対応する一対のレチクルアライメントマークとの相対位置関係の情報と、それぞれの計測時のウエハ干渉計１８の計測値と、既知である第１基準マーク及び第２基準マークとの位置関係に基づいて、アライメント検出系ＡＳのベースライン、すなわちレチクルパターンの投影中心とアライメント検出系ＡＳの検出中心（指標中心）との距離（位置関係）を算出する。

次いで、ステップ３０７において、主制御装置２０では、不図示のウエハローダの制御系にウエハＷのロードを指示する。これにより、ウエハローダによって、ウエハＷがウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダ２５上にロードされる。

このような一連の準備作業が終了すると、主制御装置２０では、前述のレチクルアライメント及びベースライン計測処理等のプログラムをメインメモリからアンロードするとともに、アライメント動作及び露光動作を実行するための特定プログラムをメインメモリにロードする。以後、この特定プログラムに従って、本実施形態の位置検出方法、すなわちラフアライメント、サーチアライメント、及びＥＧＡ方式のウエハアライメント、及びウエハＷ上の各ショット領域に対する露光が行われる。

まず、ステップ３０９において、ロードされたウエハＷについて、ラフアライメントを行う。このラフアライメント動作では、まず、主制御装置２０がステージ制御装置１９及びウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを移動させ、ウエハＷのノッチＮがラフアライメントセンサ４０ａの真下に、またウエハＷの外縁がラフアライメントセンサ４０ｂ，４０ｃの真下にくるように、ウエハＷの位置を大まかに合わせる。そして、この状態で、ラフアライメントセンサ４０ａは、ウエハＷのノッチＮの位置を検出し、また、ラフアライメントセンサ４０ｂ，４０ｃはウエハＷの外縁位置を検出する。これらの検出結果は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、ラフアライメントセンサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃから供給された検出結果に基づいて、ウエハＷ上の配列座標系（α，β）とラフアライメント精度内で一致する近似配列座標系（α'，β'）を導出する。なお、ここで、主制御装置２０が、ウエハホルダ２５を回転させて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と、α'軸方向及びβ'軸方向とをそれぞれ一致させるようにしても良い。このときは、ステージ座標系が、近似配列座標系と一致することとなる。以下、このラフアライメントによりステージ座標系と近似配列座標系とが一致するものとして説明する。

次に、サブルーチン３１１において、サーチアライメントを行う。図４には、サブルーチン３１１の処理を示すフローチャートが示されている。図４に示されるように、ステップ４０１において、検出対象となる位置検出用マーク（サーチマーク）を決定する。具体的には、主制御装置２０は、図２（Ｂ）に示される各ショット領域Ｓ（ｉ，ｊ）に付設されたウエハＸマークＭＸ（ｉ，ｊ）又はウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）の中から、サーチアライメントマークを選び出す。例えば、前述したウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）の中から、いずれか１つのマークを、サーチアライメントマークとして決定し、そのマークの設計上の位置座標を、記憶装置から読み込む。

なお、ここでは、説明を簡単にするために、サーチアライメントマークをウエハＸマークＭＸ（ｉ，ｊ）、ウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）としているのであって、実際には、サーチアライメントマーク用としてスクライブラインＬβ_j上に配設されている別のマークを用いても良い。また、ここでは、後述する工程において、アライメント検出系ＡＳの撮像視野を、スクライブラインＬβ_j上に走査させることを考慮して、そのスクライブラインＬβ_jの走査区間が十分に確保されるような、ウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）を決定するのが望ましい。

そして、ステップ４０３において、サーチマークとして決定されたウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）が、アライメント検出系ＡＳの撮像視野内に入るように、ウエハステージＷＳＴを移動させる。そして、ステップ４０５において、そのサーチアライメントマークを含む領域の撮像をアライメント検出系ＡＳに対して指示し、その撮像結果を取得するとともに、ウエハ干渉計１８から送られるウエハステージＷＳＴの位置を取得する。そして、取得した撮像結果（すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向の両ラインセンサによる撮像データ）及びウエハステージＷＳＴの位置情報を、記憶装置に保存する。

さらに、ステップ４０７において、アライメント検出系ＡＳによる撮像条件を設定する。このような撮像条件としては、１回の相対走査時における撮像回数及び撮像間隔などがある。ここでは、その撮像回数をＫｃとし、撮像間隔をＩｃとし、そのＫｃ及びＩｃを設定する。同時に、後述する割り込み処理で用いるカウンタＫの値を０、カウンタＩの値をＩｃに初期化する（ここでは、撮像回数Ｋｃとして２を設定し、撮像間隔Ｉｃとして３を設定するものとする）。なお、後述するように、撮像間隔Ｉｃを３に設定すると、アライメント検出系ＡＳにおける撮像間隔は、１／６０×３＝１／２０ｓとなる。

次に、ステップ４０９において、アライメント検出系ＡＳの撮像視野のスクライブラインＬβ_j上の相対走査を開始させる。具体的には、ウエハステージＷＳＴを所定の移動速度（例えばＶ'）で、−Ｙ方向に移動させる。これにより、アライメント検出系ＡＳの撮像視野が、ウエハＷ上を＋Ｙ方向に移動速度Ｖ'で移動するようになる。このようにしても、スクライブラインＬβ_jがＹ軸方向にほぼ沿うように、ウエハＷが置かれているので、アライメント検出系ＡＳの撮像視野が、スクライブラインＬβ_j上からはずれることはない。なお、アライメント検出系ＡＳの撮像倍率は、スクライブラインＬβ_jが、その撮像視野に十分含まれるような倍率を設定しておく必要がある。

図６には、上記相対走査により、アライメント検出系ＡＳの撮像視野が、ウエハＷ上を＋Ｙ方向に移動する様子が示されている。上述したように、アライメント検出系ＡＳの１回の撮像に要する時間は、１／６０ｓであるため、アライメント検出系ＡＳの撮像視野が、移動速度Ｖ'で＋Ｙ方向に移動すると、アライメント検出系ＡＳのＸラインセンサの撮像範囲（図６では点線で示される）は、Ｙ軸方向に拡張され、その長さは、Ｌ（＝１／６０×Ｖ'）となる。この相対走査中の連続的な撮像により、Ｙ軸方向に圧縮された状態の撮像データが、アライメント検出系ＡＳのＸラインセンサによって得られるようになる。すなわち、もし仮に、アライメント検出系ＡＳが、１／６０ｓ間隔で連続して撮像を行ったとすると、図６中の区間Ａの撮像範囲の圧縮された撮像データ、区間Ｂの撮像範囲の圧縮された撮像データ、区間Ｃの撮像範囲の圧縮された撮像データ、区間Ｄの撮像範囲の圧縮された撮像データがＸラインセンサによって得られることとなる。

本実施形態では、撮像間隔Ｉｃが３に設定されているため、１／６０×３＝１／２０ｓ間隔で撮像が行われるようになる。また、撮像回数Ｋｃを２と設定しているので、上述の相対走査中に、アライメント検出系ＡＳによる撮像が２回行われることとなる。したがって、相対走査中のアライメント検出ＡＳのＸラインセンサの撮像範囲が、図６のようであり、１回目の撮像では、区間Ａの撮像範囲の撮像が行われたとすると、２回目の撮像では、区間Ｄの撮像範囲の撮像が、行われるようになる。なお、このような撮像間隔を設定可能としたのは、各撮像範囲内のショット領域の配置状態をほぼ同一にするためである（区間Ａ及び区間Ｄは、その撮像範囲内のショット領域の配置がほぼ同一となっている）。実際に撮像結果を取得する撮像範囲で、ショット領域の配置状態を同一とすれば、その撮像範囲での撮像結果を比較して、ウエハＷの回転成分を求める際に、撮像範囲内のショット領域の配置状態の違いが、ウエハＷの回転成分の算出値に与える影響を低減することができる。しかし、このような影響を軽微なものとみなせる場合には、区間Ａの撮像範囲、区間Ｂの撮像範囲を連続して撮像するようにしても構わない。

なお、上述した相対走査中の撮像は、ウエハステージＷＳＴの移動速度が所定速度（Ｖ'）に達した状態で（すなわち一定速度で）行われる必要がある。したがって、次のステップ４１１では、その走査速度が、所定の速度に到達したか否かをウエハ干渉計１８の計測値に基づいて判断し、その判断が肯定されるまでステップ４１１の処理を繰り返す。そして、ウエハステージＷＳＴの移動速度がＶ'に達すると、ステップ４１１における判断が肯定され、ステップ４１３に進む。ステップ４１３では、撮像データ取り込み許可フラグをセットし、ステップ４１５では、その撮像データ取り込み許可フラグがリセットされるまで待つ。この撮像データ取り込み許可フラグは、後述する割り込み処理において、すべての撮像が完了したときに、参照されリセットされるフラグである。

ところで、主制御装置２０は、内部に設けられているクロックが発生するクロック信号に従って、１／６０ｓ間隔で、割り込み信号を発生させる割り込みコントローラを有している。この割り込み信号はＣＰＵに供給されており、この割り込み信号が供給されると、ＣＰＵは、割り込み処理ルーチンを起動し、その処理を実行する。すなわち、ＣＰＵは、割り込み処理を１／６０ｓ間隔で実行している。

図５には、その割り込み処理ルーチンのフローチャートが示されている。図５に示されるように、ステップ５０１において、まず、撮像データ取り込み許可フラグがセットされているか否かを判断する。その判断が肯定されれば、ステップ５０３に進み、否定されれば、そのまま割り込み処理を抜け、割り込み処理を行う前に実行していた処理に戻る。すなわち、この割り込み処理では、前述のステップ４１３（図４）において撮像データ取り込み許可フラグがセットされるまでは、撮像処理などの実質的な処理を行うことなくそのまま終了する。ステップ４１３（図４）において、撮像データ取り込み許可フラグがセットされた後は、ステップ５０１における判断が肯定され、ステップ５０３以降の処理、すなわち撮像処理等を行うことになる。

ステップ４１３（図４）で、撮像データ取り込み許可フラグがセットされると、その後に起動される割り込み処理では、ステップ５０１における判断は肯定され、ステップ５０３に進む。ステップ５０３では、カウンタＩの値がＩｃであるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ５０５に進み、否定されれば、ステップ５１５に進む。ここでは、ステップ４０７（図４）においてカウンタＩの値がＩｃに設定されているので、その判断は肯定され、ステップ５０５に進む。ステップ５０５では、アライメント検出系ＡＳに撮像を指示する。この指示により、アライメント検出系ＡＳは、撮像を開始し、その撮像結果としての撮像信号を主制御装置２０に送る。

そして、次のステップ５０７において、ウエハ干渉計１８の計測値を取得し、記憶装置に保存する。次のステップ５０９ではカウンタ値Ｋを１インクリメントし、カウンタ値Ｉを０に初期化する。そして、ステップ５１１では、カウンタ値ＫがＫｃであるか否かを判断する。ここで、判断が肯定されれば、ステップ５１３に進み、否定されれば割り込み処理を抜ける。ここでは、まだＫ＝１なので、判断は否定され、そのまま割り込み処理を抜ける。

割り込み処理を抜けた後、ＣＰＵは、再び図４のステップ４１５の処理を繰り返す。ここでは、撮像データ取り込み許可フラグがセットされたままなので、判断は否定され、ステップ４１５の処理を繰り返し行うようになる。なお、主制御装置２０では、アライメント検出系ＡＳから送られた撮像信号の受信完了後に、その撮像信号のデータを、ステップ５０７で保存したウエハ干渉計１８の計測値に対応づけて、記憶装置に保存する処理も行っているものとする。

割り込みコントローラが、再び割り込み信号をＣＰＵに供給すると、ＣＰＵは、図５に示される割り込み処理を再び実行する。前述のように、撮像データ取り込み許可フラグはセットされたままなので、ステップ５０１の判断は肯定され、ステップ５０３に進む。ステップ５０３においては、カウンタ値Ｉの値が０となっているので、判断は否定され、ステップ５１５に進む。ステップ５１５では、カウンタ値Ｉが１だけインクリメントされ、その後、割り込み処理を抜ける。

以降、割り込み処理が１／６０ｓ毎に起動される度に、ステップ５０３でカウンタ値ＩがＩｃとなり、判断が肯定されるまで、ステップ５１５において、カウンタ値Ｉが１ずつインクリメントされていく。

カウンタ値ＩがＩｃとなると、ステップ５０３の判断が肯定され、ステップ５０５における撮像指示、ステップ５０７におけるウエハ干渉計１８の計測値の取り込み、ステップ５０９におけるカウンタ値の更新が実行される。アライメント検出系ＡＳから送られた撮像信号及びウエハ干渉計１８の計測値は、２回目の撮像結果及び位置として、記憶装置に記憶される。図６では、この２回目の撮像におけるアライメント検出系ＡＳの撮像範囲としての区間Ｄの撮像範囲が太い点線で示されている。

図５に戻り、次のステップ５１１において、カウンタ値ＫがＫｃであるか否かを判断する。ステップ５１３では、Ｋ＝２となっているので、判断は肯定され、ステップ５１３に進む。

ステップ５１３では、撮像データ取り込み許可フラグをリセットし、その後、割り込み処理を抜ける。この後、図４に戻り、ステップ４１５で判断が肯定され、ステップ４１７に進む。ステップ４１７では、スクライブラインＬβ_j上の相対走査を終了させる。

図７には、相対走査時のアライメント検出系ＡＳのＸラインセンサによって撮像された区間Ａの撮像範囲と、その撮像範囲の撮像結果としての撮像信号に対応するデータ列関数Ｐ１（Ｘ）との関係が示されている。一般に、ショット領域を撮像した場合の輝度は低くなり、スクライブライン上を撮像した場合の輝度は高くなるため、相対走査によるＸラインセンサの撮像範囲が、図７（Ａ）に示されるようであった場合（斜線はショット領域を示す）、Ｘラインセンサによって取得された撮像信号は、図７（Ｂ）に示されるＰ１（Ｘ）のようになる。

図４に戻り、次のステップ４１９では、撮像結果から、スクライブラインＬβ_jに関する情報の検出を行う。例えば、Ｘラインセンサによる１回目及び２回目の撮像結果から、それぞれ図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示される、データ列関数Ｐ１（Ｘ），Ｐ２（Ｘ）がそれぞれ得られているとする。この場合、まず、Ｐ１（Ｘ）及びＰ２（Ｘ）について、それぞれの折り返し相関性が最大となるＸ軸方向の位置（それぞれＸ１、Ｘ２とする）を求める。そして、Ｘ１とＸ２の差ＬＸ（＝Ｘ２−Ｘ１）を算出する。この差ＬＸが、スクライブラインＬβ_jに関する情報となる。

そして、ステップ４２１において、１回目の撮像時と、２回目の撮像時との間のウエハステージＷＳＴの移動距離ＬＹを算出する。ＬＹは、１回目の撮像データを取得したときに、その撮像結果に対応して記憶装置に記憶されたウエハ干渉計１８のＹ軸方向の計測値と、２回目の撮像データを取得したときに、その撮像結果に対応して記憶装置に記憶されたウエハ干渉計１８のＹ軸方向の計測値との差から導き出される。

そして、ステップ４２３において、次式を用いて、図８（Ｃ）に示されるウエハＷの回転角Ｒｙ（ステージ座標系に対する配列座標系の回転成分であり、「物体（ウエハ）の位置情報」のうちの１つ）を求める。

求められたウエハＷの回転成分Ｒｙは、記憶装置に保存される。

次のステップ４２５では、ウエハＷのオフセット量（「物体（ウエハ）の位置情報」のうちの１つ）を算出する。具体的には、記憶装置に記憶された、アライメント検出系ＡＳによるサーチアライメントマークとしてのウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）を含む領域の撮像結果及びそのマークＭＹ（ｉ，ｊ）が撮像されたときに得られたウエハ干渉計１８の計測値に基づいて、そのマークの位置を検出する。ここで、ウエハＹマークＭＹ（ｉ，ｊ）の位置座標の計測値を（ｘ，ｙ）とし、その設計値を（ｘｉｄ，ｙｉｄ）とすると、ウエハＷのオフセット量（ｏｆｘ，ｏｆｙ）は、次式を用いて求められる。なお、次式においては、θ＝Ｒｙとする。

そして、ステップ４２５を終了後、サブルーチン３１１の処理を終了し、図３のステップ３１９に戻る。

ステップ３１９では、カウンタの値ｈを１に初期化し、ステップ３２１で、ｈ番目のアライメントマークがアライメント検出系ＡＳの検出視野内に入るように、ウエハステージＷＳＴを駆動し、アライメント検出系ＡＳを用いてｈ番目のＥＧＡ計測ショット領域のアライメントマークをそれぞれ撮像する。ここでは、ｈ＝１なので、１番目の計測ショットのアライメントマークが、アライメント検出系ＡＳの検出視野に収まるようになる。

なお、このときのウエハステージＷＳＴの移動については、予め記憶装置に記憶されているｈ番目のアライメントマークの設計上の位置座標に加え、ステップ４２３で求められたウエハＷの回転成分Ｒｙと、ウエハＷのオフセット成分（ｏｆｘ，ｏｆｙ）の値が考慮されている。

アライメント検出系ＡＳからそのアライメントマークの撮像信号を受信すると、その撮像信号に基づいて１番目のアライメントマークの位置情報を検出する。そして、その位置情報と、１番目のアライメントマークが撮像されたときのウエハ干渉計１８から送られたウエハステージＷＳＴの位置情報とから、１番目のアライメントマークの位置情報を算出し、メインメモリに記憶する。

次のステップ３２３では、カウンタ値ｈが、ＥＧＡ計測ショット数を越えたか否かを判断する。判断が肯定されれば、ステップ３２７に進み、否定されれば、ステップ３２５に進む。ここでは、まだｈ＝１なので、判断は否定され、ステップ３２５に進む。

ステップ３２５では、カウンタ値ｈを１だけインクリメントし（ｈ←ｈ＋１）、ステップ３２１に戻る。

以降、ステップ３２３において、判断が肯定されるまで、ステップ３２１→ステップ３２３→ステップ３２５の処理が繰り返し実行されたショット数分のアライメントマークの位置が最適化された移動シーケンスに従って検出される。

ステップ３２７では、アライメントマークの検出結果に基づいて、前述したＥＧＡ方式で行われている統計処理方法により全てのショット領域の配列座標を算出する、いわゆるＥＧＡ演算を行う。これにより、ウエハＷ上の全てのショット領域のステージ座標系（静止座標系）上における配列座標が算出される。この処理については、例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示されているので、詳細な説明を省略する。

次のステップ３２９では、ショット領域の配列番号を示すカウンタｇに１をセットし、最初のショット領域を露光対象領域とする。

そして、ステップ３３１では、ＥＧＡ演算にて算出された露光対象領域の配列座標に基づいて、ウエハＷの位置がウエハＷ上の露光対象領域を露光するための加速開始位置となるようにウエハステージＷＳＴを移動させるとともに、レチクルＲの位置が加速開始位置となるようにステージ制御装置１９、レチクルステージ駆動部（不図示）を介して、レチクルステージＲＳＴを移動する。

ステップ３３３では、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの相対走査を開始する。そして両ステージがそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の露光対象領域に縮小転写される。

ステップ３３５では、カウンタ値ｇを参照し、全てのショット領域に露光が行われたか否かを判断する。ここでは、ｇ＝１、すなわち、最初のショット領域に対して露光が行なわれたのみであるので、ステップ３３５での判断は否定され、ステップ３３７に移行する。

ステップ３３７では、カウンタｇの値をインクリメント（＋１）して、次のショット領域を露光対象領域とし、ステップ３３１に戻る。

以下、ステップ３３５での判断が肯定されるまで、ステップ３３１→ステップ３３３→ステップ３３５→ステップ３３７の処理、判断が繰り返される。

ウエハＷ上の全てのショット領域へのパターンの転写が終了すると、ステップ３３５での判断が肯定され、ステップ３３９に移行する。

ステップ３３９では、不図示のウエハローダにウエハＷのアンロードを指示する。すると、ウエハＷは、不図示のウエハローダにより、ウエハホルダ２５上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパに搬送される。これにより、露光処理動作が終了する。

なお、本実施形態では、撮像中に取得されたウエハ干渉計１８の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴの移動距離ＬＹを求めたが、これには限られず、ウエハステージＷＳＴの移動速度Ｖ'に、前述の撮像間隔１／６０×Ｋｃ（ここでは、Ｋｃ＝３）を掛けて得られる計算上の移動距離をＬＹとして用いても良い。

また、本実施形態では、求めたデータ列関数Ｐ１（Ｘ）、Ｐ２（Ｘ）の鏡映対称位置Ｘ１、Ｘ２の差ＬＸを、Ｐ１（Ｘ）、Ｐ２（Ｘ）の折り返し相関演算を用いて求め、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、データ列関数Ｐ１（Ｘ）を＋Ｘ方向に１画素ずつずらしながら、データ列関数Ｐ１（Ｘ）とデータ列関数Ｐ２（Ｘ）との相関性を順次求めていき、その相関性が最大になるまでにデータ列関数Ｐ１（Ｘ）をずらした長さをＬＸとして求め、求められたＬＸを用いて上記式（１）を演算してウエハＷの回転成分Ｒｙを求めるようにしても良い。

また、本実施形態では、スクライブラインＬβ_jの撮像の前に、サーチマークＭＹ（ｉ，ｊ）の撮像を行ったが、スクライブラインＬβ_jの撮像を行ってから、サーチマークＭＹ（ｉ，ｊ）の撮像を行っても良い。すなわち、サーチマークの撮像は、Ｙ軸方向への相対走査の前後どちらで行っても構わない。

また、本実施形態では、１回の相対走査における撮像回数を２回としたが、３回以上としても良い。この場合、データ列関数は３つ以上（撮像結果毎に）求められることになるため、それらのデータ列関数から上述した相関性によって、求められたＸ位置に基づいて、最尤推定法（例えば最小二乗法）を用いて、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めるようにしても良い。

また、本実施形態では、撮像対象となる基準線としてのスクライブラインをスクライブラインＬβ_jとし、相対走査時のウエハステージＷＳＴの移動方向（所定方向）をＹ軸方向としたが、これに限定されるものではなく、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動させ、スクライブラインＬα_iを、撮像対象とするようにしても良い。なお、この場合には、ウエハＷの回転成分の算出などには、Ｘラインセンサの撮像結果ではなく、Ｙラインセンサの撮像結果を用いることとなる。

また、本実施形態では、スクライブラインＬα_i、Ｌβ_jを両方検出することにより、ウエハステージＷＳＴのステージ座標系のＸ、Ｙの各座標軸の直交度を求めるようにしても良い。

すなわち、ウエハステージＷＳＴをそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に相対走査させて撮像を行い、それぞれの撮像結果についてそれぞれ得られたスクライブラインＬα_i，Ｌβ_j各々に関する情報に基づいて求められたウエハＷの回転成分をそれぞれＲｘ、Ｒｙとし、その差ω＝Ｒｘ−Ｒｙをステージ座標系の各座標軸の直交度として求めても良い。なお、このようにして求めた直交度ωを考慮すると、ウエハＷのオフセット成分（ｏｆｘ，ｏｆｙ）は、上記式（２）の代わりに、次式を用いて求めることができる。

また、上記実施形態では、撮像回数を２回としたが、撮像回数を１回として、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めることも可能である。すなわち、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示されるように、データ列関数Ｐ１（Ｘ）から、スクライブラインＬβ_jの幅Ｗ_obsを計測する。そして、計測されたスクライブラインＬβ_jの幅Ｗ_obsとスクライブラインＬβ_jの幅の設計値Ｗ_idとの差をＬＸとし、撮像開始時にウエハ干渉計１８によって計測されたＹ位置と、撮像終了時にウエハ干渉計１８によって計測されたＹ位置との差、又は、１／６０×移動速度Ｖ'をＬＹとして上記式（１）を計算し、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めるようにしても良い。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０、ステージ制御装置１９、アライメント検出系ＡＳ、ウエハステージ駆動部２４、ウエハステージＷＳＴが撮像機構に対応しており、主制御装置２０が、検出装置及び算出装置に対応している。すなわち、主制御装置２０のＣＰＵが行う、ステップ４０９〜ステップ４１７（図４）、ステップ５０１〜ステップ５１３（図５）の処理によって、撮像機構の一部の機能が実現され、ステップ４１９（図４）の処理によって検出装置の機能が実現され、ステップ４２１〜ステップ４２５（図４）の処理によって、算出装置の機能が実現されている。しかしながら、本発明がこれに限定されるものではないことは勿論である。

以上詳細に述べたように、本実施形態の位置検出方法によれば、アライメント検出系ＡＳの撮像視野を、ウエハＷに対して相対走査させながら、ウエハＷの向きを規定するスクライブラインＬβ_jを含む領域を少なくとも１回、連続的に撮像する。このようにすれば、従来のように、アライメント検出系ＡＳの撮像視野の移動及び静止の動作（すなわちウエハステージＷＳＴのステッピング動作）を複数回繰り返すことなく、スクライブラインＬβ_j（の向き）に関する情報を検出することができ、その情報に基づいてウエハＷの回転成分を検出することができるので、結果的に、ウエハＷの回転成分を短時間に検出することができる。

なお、上記実施形態では、露光装置１００のアライメント検出系ＡＳを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ配列された１次元ＣＣＤ等より成るラインセンサ（Ｘラインセンサ及びＹラインセンサ）を備える検出系であるものとしたが、これには限らず、２次元ＣＣＤより成るセンサを備える検出系をアライメント検出系として用いることもできる。

このような２次元ＣＣＤは、例えばＮＴＳＣ（National TV Standards Committee）方式等の標準テレビジョンフォーマット方式（画素数４９４×７６８）に対応したものとなっており、１／６０ｓ間隔で１枚の２次元画像が得られるようになっている。したがって、２次元ＣＣＤを採用した場合でも、上述した本実施形態の動作、すなわち１／６０ｓ毎の割り込み処理による撮像処理を変更する必要はないが、得られる画像が１次元ＣＣＤとは若干異なったものとなるので、得られた撮像結果に対する処理内容が異なったものとなる。以下、２次元ＣＣＤのアライメント検出系ＡＳを用いた場合の撮像結果に対する処理内容について説明する。

図１０（Ａ），図１０（Ｂ），図１０（Ｃ）には、２次元ＣＣＤのアライメント検出系ＡＳの撮像範囲及び撮像結果等の一例が示されている。２次元ＣＣＤの場合、アライメント検出系ＡＳの撮像視野は、点線で示す領域Ａ１から領域Ａ２へ移動することとなる。その結果、アライメント検出系ＡＳの撮像範囲は、図１０（Ａ）に示されるようになり、アライメント検出系ＡＳの２次元ＣＣＤで撮像される画像は、図１０（Ｂ）に示されるように、図１０（Ａ）に示される撮像範囲が、走査方向であるＹ軸方向に対応する方向に圧縮されたような２次元画像となる。さらに、図１０（Ｂ）に示される圧縮された２次元画像の輝度を、Ｙ軸方向に累積していくと、図１０（Ｃ）に示されるような累積輝度値のデータ列関数Ｐ（Ｘ）を作成することができる。

このような２次元ＣＣＤの撮像結果から、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求める方法には、幾つかの方法が考えられる。

例えば、１次元ＣＣＤのアライメント検出系ＡＳと同様に、相対走査中に２回の撮像を行って、その各回の撮像結果から、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めることができる。これには、図１１（Ａ）、図１１（Ｃ）に示されるような、２次元ＣＣＤにより撮像された相対走査中の撮像結果としての各画像における各画素の輝度を、走査方向であるＹ軸方向に積算していき、それぞれ、図１１（Ｂ）に示される累積輝度値のデータ列関数Ｐ１（Ｘ）、図１１（Ｄ）に示される累積輝度値のデータ列関数Ｐ２（Ｘ）をそれぞれ作成する。そして、データ列関数Ｐ１（Ｘ）、Ｐ２（Ｘ）の鏡映対称位置Ｘ１、Ｘ２、それらの差ＬＸを求め、撮像間隔におけるウエハステージＷＳＴの移動距離ＬＹを本実施形態と同様に求め、求められたＬＸ及びＬＹを用いて上記式（１）を計算すれば、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めることができる。

また、相対走査中の撮像が１回のみであっても、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めることができる。例えば、図１１（Ｅ）に示されるように、１回の撮像により得られた２次元画像について、Ｙ軸方向に関する２つの領域（点線で示される）内で、Ｙ軸方向に対応する方向の画素列毎の輝度の累積値をそれぞれ求める。そして、図１０（Ｃ）に示されるデータ列関数Ｐ（Ｘ）と同様の方法で、Ｘ軸方向に対応する方向に関するその累積輝度値のデータ列関数Ｐ１'（Ｘ）、Ｐ２'（Ｘ）を作成し（図１１（Ｆ）、図１１（Ｇ）にそれぞれ示されている）、データ列関数Ｐ１'（Ｘ）、Ｐ２'（Ｘ）の鏡映対称位置Ｘ１、Ｘ２に基づいてそれらの差ＬＸを求め、上記２つの領域のＹ軸方向に対応する方向の距離ＬＹ（図１１（Ｅ）に示されている）を求め、これらＬＸ及びＬＹを用いて上記式（１）を計算すれば、ウエハＷの回転成分Ｒｙを求めることができる。なお、図１１（Ｅ）では、２次元画像内の一部の領域を抽出して、抽出された各領域における各画素の輝度を累積したが、２次元画像を、２つ又はそれ以上の数の領域に分割し、それぞれの領域について各画素の輝度を累積するようにしても良い。分割数が３以上である場合には、前述のように、最尤推定法（例えば、最小二乗法）を用いることとなる。

また、上記実施形態におけるアライメント検出系ＡＳにおいては、ＣＣＤを備える撮像デバイスをセンサとして用いたが、これに限らず、本発明は、受光素子が、所定の時間内に受光した光量に応じた電荷等を蓄積し、蓄積された電荷等の大きさに対応した撮像信号を出力することができる蓄積型撮像デバイスならば、適用可能である。

また、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式、ミラープロジェクション・アライナー、及びフォトリピータなどにも好適に適用することができる。さらに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。

さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ₂レーザとしたが、他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系、並びにアライメント検出系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。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。

なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用することができる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、ホタル石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

また、本発明に係る位置検出方法は、露光装置に限らず、その向きを規定する基準線が形成されている物体を処理対象とし、その物体の向きを検出する必要がある装置であれば、適用が可能である。

《デバイス製造方法》
次に、上述した露光装置１００をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。

図１２には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１２に示されるように、まず、ステップ８０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ８０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ８０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ステップ８０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ８０１〜ステップ８０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ８０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ８０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ８０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

最後に、ステップ８０６（検査ステップ）において、ステップ８０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

図１３には、半導体デバイスにおける、上記ステップ８０４の詳細なフロー例が示されている。図１３において、ステップ８１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ８１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ８１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ８１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ８１１〜ステップ８１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ８１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ８１６（露光ステップ）において、上記実施形態の露光装置１００を用いてマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ８１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ８１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ８１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。

これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ８１６）において上記実施形態の露光装置１００が用いられるので、スループットの向上を実現することができる。この結果、より高集積度のデバイスの生産することが可能になる。

以上詳細に説明したように、本発明の位置検出装置及び位置検出方法は、物体の位置情報を検出するのに適している。また、本発明の露光方法は、パターンを、移動体に保持された物体に転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図２（Ａ）は、ウエハ上のショット領域の配置を示す図であり、図２（Ｂ）は、ウエハ上のマークの配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る露光装置における、露光処理の際の主制御装置のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 サーチアライメントのサブルーチンの処理を示すフローチャートである。 割り込み処理を示すフローチャートである。 アライメント検出系の撮像視野が、ウエハ上を相対走査する様子を示す図である。 相対走査時のアライメント検出系の撮像範囲と、撮像結果の一例を示す図である。 撮像データのデータ列関数の一例を示す図である。 １回の撮像によりウエハの回転成分を算出する方法を説明するための図である。 ２次元ＣＣＤによる撮像範囲と、撮像結果と、累積輝度値のデータ列関数との関係を示す図である。 ２次元ＣＣＤの画像からウエハの回転成分の算出を説明するための図である。 本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。 図１２のステップ８０４における処理のフローチャートである。

符号の説明

２０…主制御装置、１００…露光装置、ＡＳ…アライメント検出系、ＭＸ（ｉ，ｊ），ＭＹ（ｉ，ｊ）…アライメントマーク、Ｌα_i，Ｌβ_j…スクライブライン、Ｓ…ショット領域、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (21)

1. 物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、
   蓄積型撮像デバイスと；
   前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像することにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得する撮像機構と；
   前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線に関する情報を検出する検出装置と；
   前記検出された前記基準線に関する情報と、前記相対走査の速度とに基づいて、前記物体の向きに関する情報を算出する算出装置と；を備える位置検出装置。
2. 前記撮像機構は、
   前記相対走査の開始時又は終了時に、前記蓄積型撮像デバイスを用いて、前記物体上に形成された設計上の位置情報が既知であるマークを含む領域をさらに撮像し、
   前記検出装置は、
   前記マークを含む領域の撮像結果に基づいて、前記マークの位置情報をさらに検出し、
   前記算出装置は、
   前記検出された前記マークの位置情報及び前記物体の向きに関する情報並びに前記検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、前記物体の位置情報をさらに算出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、
   蓄積型撮像デバイスと；
   前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像することにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得し、前記相対走査の開始時又は終了時に、前記蓄積型撮像デバイスを用いて、前記物体上に形成された設計上の位置情報が既知であるマークを含む領域をさらに撮像する撮像機構と；
   前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線に関する情報を検出し、前記マークを含む領域の撮像結果に基づいて、前記マークの位置情報をさらに検出する検出装置と；
   前記検出された前記基準線に関する情報に基づいて、前記物体の向きに関する情報を算出し、前記検出されたマークの位置情報及び前記物体の向きに関する情報、並びに前記検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、前記物体の位置情報をさらに算出する算出装置と；を備える位置検出装置。
4. 前記撮像機構は、
   前記物体の移動を規定する２次元座標系の各座標軸の方向を、それぞれ前記所定方向として、前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を相対走査させながら、互いに直交する２つの前記基準線のうちの前記各座標軸方向に略平行に延びる前記基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像し、
   前記検出装置は、
   前記各基準線を含む撮像結果に基づいて、その基準線に関する情報をそれぞれ検出し、
   前記算出装置は、
   前記検出された前記各基準線に関する情報に基づいて、前記２次元座標系の各座標軸の直交度をさらに算出し、前記直交度を考慮しつつ、前記物体の位置ずれに関する情報を算出することを特徴とする請求項２又は３に記載の位置検出装置。
5. 前記蓄積型撮像デバイスは、
   複数の光電変換素子が撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、
   前記検出装置は、
   前記撮像結果として得られる２次元画像における複数の領域内で、それぞれ前記所定方向に対応する方向の画素列毎の輝度データの累積値を求め、前記対応する方向の直交方向に関する前記累積値のデータ列を前記領域毎に作成し、作成された前記各領域の累積値のデータ列について前記基準線に関する情報を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
6. 前記蓄積型撮像デバイスは、
   複数の光電変換素子が撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、
   前記検出装置は、
   前記撮像結果として得られる２次元画像から、前記所定方向に対応する方向の直交方向の画素列を複数抽出し、抽出された各画素列の輝度データのデータ列に基づいて前記基準線に関する情報を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
7. 前記撮像機構は、
   前記所定方向の相対走査時に、複数回の連続的な撮像を行うことにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を複数取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
8. 前記蓄積型撮像デバイスは、
   複数の光電変換素子が、撮像面に前記所定方向の直交方向に対応する方向に、１列に配置された撮像デバイスであることを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
9. 前記蓄積型撮像デバイスは、
   複数の光電変換素子が、撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、
   前記検出装置は、
   前記撮像結果として得られる２次元画像における所定の領域内で、前記所定方向に対応する方向の画素列毎の輝度データの累積値を求め、前記対応する方向の直交方向に関する前記累積値のデータ列を作成し、作成されたデータ列に基づいて前記基準線に関する情報を検出することを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
10. 前記蓄積型撮像デバイスは、
    複数の光電変換素子が撮像面に２次元に配置された撮像デバイスであり、
    前記検出装置は、
    前記撮像結果として得られる２次元画像から、前記所定方向に対応する方向に直交する方向の画素列を抽出し、抽出された画素列の輝度データのデータ列に基づいて前記基準線に関する情報を検出することを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
11. 前記基準線は、前記物体上にマトリクス状に配置された複数の区画領域の間の境界線であり、
    前記撮像機構は、各回の撮像結果に対応する前記区画領域の配置状態がほぼ同一となるような間隔で各回の撮像を行うことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の位置検出装置。
12. 前記撮像機構が、前記所定方向の相対走査時の撮像を３回以上行う場合には、
    前記検出装置は、
    前記各撮像結果に基づいて、最尤推定により、前記基準線に関する情報を検出することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の位置検出装置。
13. 前記検出装置は、
    データ列の折り返し相関性に基づいて、前記基準線に関する情報を検出することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の位置検出装置。
14. 前記検出装置は、
    異なるデータ列同士の相関性に基づいて、前記基準線に関する情報を検出することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の位置検出装置。
15. 物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、
    蓄積型撮像デバイスと；
    前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像することにより、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得する撮像機構と；
    前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線に関する情報を検出する検出装置と；
    前記検出された前記基準線に関する情報と、前記基準線に関する情報の設計値とに基づいて、前記物体の向きに関する情報を算出する算出装置と；を備える位置検出装置。
16. 前記撮像機構は、
    前記相対走査の開始時又は終了時に、前記蓄積型撮像デバイスを用いて、前記物体上に形成された設計上の位置情報が既知であるマークを含む領域をさらに撮像し、
    前記検出装置は、
    前記マークを含む領域の撮像結果に基づいて、前記マークの位置情報をさらに検出し、
    前記算出装置は、
    前記検出された前記マークの位置情報及び前記物体の向きに関する情報並びに前記検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、前記物体の位置情報をさらに算出することを特徴とする請求項１５に記載の位置検出装置。
17. 前記撮像機構は、
    前記物体の移動を規定する２次元座標系の各座標軸の方向を、それぞれ前記所定方向として、前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を相対走査させながら、互いに直交する２つの前記基準線のうちの前記各座標軸方向に略平行に延びる前記基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像し、
    前記検出装置は、
    前記各基準線を含む撮像結果に基づいて、その基準線に関する情報をそれぞれ検出し、
    前記算出装置は、
    前記検出された前記各基準線に関する情報に基づいて、前記２次元座標系の各座標軸の直交度をさらに算出し、前記直交度を考慮しつつ、前記物体の位置ずれに関する情報を算出することを特徴とする請求項１６に記載の位置検出装置。
18. 物体の位置情報を検出する位置検出装置であって、
    蓄積型撮像デバイスと；
    前記物体に対し、前記蓄積型撮像デバイスの撮像視野を所定方向に相対走査させながら、前記物体上に形成された前記物体の向きを規定する基準線を含む領域を、前記蓄積型撮像デバイスを用いて少なくとも１回連続的に撮像して、前記所定方向に圧縮された前記基準線を含む領域の撮像結果を取得し、前記相対走査の開始時又は終了時に、前記蓄積型撮像デバイスを用いて、前記物体上に形成された設計上の位置情報が既知であるマークを含む領域をさらに撮像し、前記マークを含む領域の撮像結果を取得する撮像機構と；
    前記基準線を含む領域の撮像結果に基づいて、前記基準線の向きに関する情報を検出し、前記マークを含む領域の撮像結果に基づいて、前記マークの位置情報をさらに検出する検出装置と；
    前記検出された前記基準線の向きに関する情報及び前記マークの位置情報並びに前記検出されたマークの設計上の位置情報に基づいて、前記物体の位置情報を算出する算出装置と；を備える位置検出装置。
19. 物体の位置情報を検出する位置検出方法であって、
    請求項１〜１８のいずれか一項に記載の位置検出装置を用いて、物体の位置情報を検出する工程を含む位置検出方法。
20. パターンを、移動体に保持された物体に転写する露光方法であって、
    請求項１９に記載の位置検出方法を用いて、前記移動体上の物体の位置情報を検出する工程と；
    前記検出された前記物体の位置情報に基づいて、前記移動体に保持された物体の位置制御を行いつつ、前記パターンを前記物体に転写する工程と；を含む露光方法。
21. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、
    前記リソグラフィ工程では、請求項２０に記載の露光方法を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。

Images