JP7418080B2 - 位置検出装置、位置検出方法、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

位置検出装置、位置検出方法、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、位置検出装置、位置検出方法、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法に関する。
半導体デバイス、ＭＥＭＳ、カラーフィルターまたはフラットパネルディスプレイなどの物品の製造において、基板上に形成されるパターンの微細化が進み、基板を高精度に位置合せ（アライメント）することが要求されている。
基板を位置合せするための技術として、基板上に設けられたマークを撮像した画像に対してパターンマッチングを行い、マークを検出する方法が用いられる。
特許文献１では、マークの誤認を防止し、所定のマークをより確実に検出可能とするために、マークの変形等に対応したテンプレートの自動変形による最適化を行ない、パターンマッチングを行い、マークを検出する技術が開示されている。
特開２００３－３３８４５５号公報
近年、半導体デバイスの後工程等において、マークだけでなく、基板に形成された凹凸や孔などの形状をパターン要素として有するパターンを検出して、基板をアライメントすることが求められている。この場合、画像に同様の形状を有するパターン要素が複数、撮像されて、１つのパターン要素だけでは位置を特定することが困難なことがある。そこで、画像に撮像された複数のパターン要素に対してパターンマッチングを行い、位置を特定する必要がある。
特許文献１には、個別のマークが撮像された画像に対してパターンマッチングを行う場合にテンプレートを自動で変更することについて記載されている。しかし、特許文献１には、複数のパターン要素を有するパターンが撮像された画像に対してパターンマッチングを行う場合にテンプレートを自動で変更することについては記載されていない。
そこで、本発明は、複数のパターン要素を有するパターンをより精度よく検出する位置検出装置、位置検出方法、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の一側面としての位置検出装置は、物体に形成された、第１パターン要素と第２パターン要素を有するパターンを検出する位置検出装置であって、前記第１パターン要素に対応する特徴点を有する第１サブテンプレートと前記第２パターン要素に対応する特徴点を有する第２サブテンプレートを含むテンプレートを前記パターンの画像において順次、移動させながら算出される、前記画像と前記テンプレートとの相関度に基づき前記パターンを検出するパターンマッチングを行う制御部を有し、前記制御部は、前記第１サブテンプレートの特徴点の位置を繰り返し変更しながら行われた前記パターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第１サブテンプレートの特徴点の位置を決定し、前記第２サブテンプレートの特徴点を繰り返し変更しながら行われた前記パターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第２サブテンプレートの特徴点の位置を決定する。
本発明によれば、複数のパターン要素を有するパターンをより精度よく検出する位置検出装置、位置検出方法、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法を提供することができる。
位置検出装置を備えた露光装置を示す図である。 テンプレートを作成する処理を示すフローチャートである。 パターンマッチングの対象となるパターンを含む画像を示す図である。 特徴点が配置されたテンプレートを示す図である。 テンプレートを用いてパターンを検出する処理を示すフローチャートである。 テンプレートとパターンとの位置関係を示す図である。 テンプレートＴＰの特徴点の位置を変更する処理を示すフローチャートである。 特徴点の位置が変更されたテンプレートを示す図である。
以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の位置検出装置について説明する。図１は、位置検出装置２００を備えた露光装置１００を示す図である。露光装置１００は、半導体デバイスや液晶表示素子の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。
また、以下では、基板を保持して移動する、後述の基板ステージＳＴＧが基板を保持する保持面に垂直な方向をＺ方向（第２方向）とし、基板の表面に沿う方向（第１方向）であって互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。
本実施形態の露光装置１００は、照明系ＩＬと、投影光学系ＰＯと、基板ステージＳＴＧと、位置検出装置２００と、を含む。露光装置１００は、原版であるレチクルＲと基板Ｗをアライメントした後に、照明系ＩＬでレチクルＲに露光光を照射してレチクルＲのパターンを基板Ｗに投影光学系ＰＯを介して転写する装置である。
照明系ＩＬは、光源からの光でレチクルＲを照明する。投影光学系ＰＯは、所定の投影倍率（例えば、１倍や１／２倍）を有し、レチクルＲに形成されたパターンを基板Ｗに投影する。
基板ステージＳＴＧ上には基板を吸着（固定）するチャックＣＨが配置され、基板ステージＳＴＧはチャックＣＨを介して基板Ｗを保持して移動する保持部である。基板ステージＳＴＧは、基板ＷをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて基板ＷとレチクルＲとの位置合わせを行う。基板ステージＳＴＧは、露光光のフォーカス調整用にＺ軸方向にも移動可能である。さらに、基板ＷのθＺ（さらに好ましくはθＸ、θＹ、およびθＺ）方向位置調整機能、基板Ｗの傾きを補正するためのチルト機能を有していても良い。また、ホスト制御部ＨＰは、検出されたパターンＰＴに基づいてステージ制御部ＳＴＣを介して基板ステージＳＴＧの位置合わせをする。
位置検出装置２００は、スコープＳＣ、計測部ＡＣ、および、ホスト制御部ＨＰを備える。位置検出装置２００は、基板Ｗ（物体）に形成されたパターンＰＴを検出する。
スコープＳＣは、基板Ｗに形成されたマーク、凹凸、孔などの形状を有するパターンＰＴを撮像して、パターンＰＴを含む画像を取得する撮像手段（撮像部）である。光源ＬＩから発せられた光は、ＮＤフィルタ等のフィルタＦＬを介して光量が調整され、不図示のファイバや専用光学系でハーフミラーＭに導かれ、不図示の投影光学系等を介してパターンＰＴを照射する。光源ＬＩやフィルタＦＬの制御は光量調整手段ＬＰにて行われる。パターンＰＴの像は、ハーフミラーＭを通過してマーク撮像用カメラＣＡＭ内のフォトセンサＳに投影される。フォトセンサＳで受光したパターンＰＴの像は光電変換される。この時、光を蓄積する時間は、ホスト制御部ＨＰよりパターンＰＴの位置や光量の算出手段としての計測部ＡＣ内の計測処理部ＡＰに伝えられ、センサ制御部ＡＭＰによって制御される。また、光を蓄積するタイミングは、ステージ制御手段としてのステージ制御部ＳＴＣ内のステージ処理部ＳＰより計測処理部ＡＰに伝えられ、センサ制御部ＡＭＰに指示される。ステージ処理部ＳＰは、基板ステージＳＴＧをモーターＭＯＴで駆動し、位置を干渉計ＰＭで計測する。フォトセンサＳで光電変換された信号は、センサ制御部ＡＭＰにてＡ／Ｄ変換され、デジタル信号情報である画像として計測部ＡＣへ出力される。
計測部ＡＣは、メモリＭＥＭ、および、計測処理部ＡＰを含む。計測部ＡＣへと出力された検出対象のパターンＰＴの画像は、メモリＭＥＭに記憶される。メモリＭＥＭに記憶された画像から計測処理部ＡＰでパターンＰＴの検出を行う。パターンＰＴの検出の手法としてパターンマッチングを用いるため、まず、メモリＭＥＭに記憶された画像と計測処理部ＡＰが保存しているテンプレートＴＰとの相関度を演算器ＣＭＰで算出して取得する。その後、算出結果に基づき、第１方向におけるパターンＰＴを検出する。検出されたパターンＰＴは、ホスト制御部ＨＰに伝送される。
ここで、蓄積型光電変換素子を含むフォトセンサＳを用いて撮像された画像を二値化してパターンマッチングを行うことができる。また、濃淡情報を持つ画像のまま、正規化相互相関法などを用いて濃淡情報を持つテンプレートＴＰとのパターンマッチングを行ってもよい。
次に、テンプレートＴＰを作成する処理について説明する。図２は、テンプレートＴＰを作成する処理を示すフローチャートである。このフローチャートでは、ホスト制御部ＨＰによる各部の制御よって実行される例を説明するが、ホスト制御部ＨＰだけに限らず、各ステップのうち少なくとも１つが計測部ＡＣ、ステージ制御部ＳＴＣなどの他の情報処理装置で実行されてもよい。
Ｓ１０１において、ホスト制御部ＨＰは、不図示の基板搬送部により基板Ｗを基板ステージＳＴＧに搬入させる。
Ｓ１０２において、ホスト制御部ＨＰは、テンプレートＴＰを作成するためのパターンＰＴをスコープＳＣにより撮像するための位置に基板ステージＳＴＧを移動させる。より具体的には、ホスト制御部ＨＰは、テンプレートＴＰを作成するためのパターンＰＴがスコープＳＣの視野内に入るように基板ステージＳＴＧを移動させる。
Ｓ１０３において、ホスト制御部ＨＰは、基板ＷのパターンＰＴを撮像して、パターンＰＴの画像を取得する。ここで、パターンＰＴの撮像条件として、例えば、パターンＰＴに照射する光量、フォーカス位置などの条件があり、それらの条件は事前の撮像により決定されているものとする。また、ホスト制御部ＨＰは、外部の装置で撮像されたパターンＰＴの画像を取得してもよい。
ここで、検出対象となるパターンＰＴ（模様）について説明する。図３は、パターンマッチングの対象となるパターンＰＴを含む画像を示す図である。ＸＹ座標系において画像の中心Ｏの座標を（０，０）とする。撮像された画像における検出範囲ＡＲに検出対象となるパターンＰＴが表れる。図３の例では、パターンＰＴには５つのパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５（複数のパターン要素、第１乃至５パターン要素）が含まれる。ここでは、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の例として、基板Ｗに形成された円形の孔として説明をするが、孔に限られない。例えば、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５は、基板Ｗに形成されたマーク、溝などでもよい。また、図３の例では、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５は、撮像された画像において、円形として表れるが、円形に限られない。パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５は、撮像された画像において、半円、楕円、又は三角形、四角形などの多角形など、円形以外の形状として表れてもよい。また、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５は、撮像された画像において、閉じた領域を有する独立した形状を有し、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５は、異なる中心、または重心を有する。そのため、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のそれぞれは、撮像された画像において、同様の形状であり、異なる位置に配置されているため、１つのパターン要素だけでは、パターンＰＴの位置を特定することが困難になりうる。
ここで、図２の説明に戻る。Ｓ１０４において、ホスト制御部ＨＰは、取得したパターンＰＴの画像から、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のエッジに配置される特徴点を抽出する。ここで、例えば、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５を撮像した画像をＸ方向、Ｙ方向に微分することで、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のエッジ部分が強調された画像に基づき特徴点を抽出することができる。このエッジ部分が強調された画像における信号強度、予め定められた特徴点の総数から求めた特徴点同士の間隔などに基づいて特徴点を抽出する。本実施形態において特徴点の抽出方法は前述の方法に限定したものではなく、パターンの特徴を示す特徴点を抽出できる方法であればよい。
Ｓ１０５において、ホスト制御部ＨＰは、テンプレートＴＰの位置を決定するため、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の位置を計測する。テンプレートＴＰの中心ＰＯをパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の中心とするため、図３に示す円形状のパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のそれぞれの中心Ｏ１～Ｏ５の位置を計測する。中心ＰＯの位置の計測方法は、例えば、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のそれぞれの中心Ｏ１～Ｏ５を重心計算で算出して、中心Ｏ１～Ｏ５の位置の平均位置を複数のパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の位置として取得する。複数のパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の位置と重なる位置をテンプレートＴＰの中心ＰＯの位置として決定する。また、例えば、中心Ｏ１と中心Ｏ５の中間点Ｏ１５、中心Ｏ２と中心Ｏ４の中間点Ｏ２４、及びパターン要素ＰＴ１３の中心Ｏ３の位置の平均値を、複数のパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の位置としてもよい。
Ｓ１０６において、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ１０４において抽出した特徴点と、Ｓ１０５において決定された中心ＰＯの位置とに基づいて、中心ＰＯを原点として特徴点が配置されたテンプレートＴＰを作成する。
ここで、テンプレートＴＰについて説明する。図４は、特徴点が配置されたテンプレートＴＰを示す図である。図４において特徴点はＦＰ１～ＦＰ２０（複数の特徴点、第１乃至２０特徴点）で示されており、パターンＰＴの誤検出を抑制するためにパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のそれぞれに対して複数の特徴点が配置されている。また、図４の例では、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のそれぞれに対して４つずつ、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のエッジに配置されているが、特徴点の数と位置はこれに限られない。また、ホスト制御部ＨＰは、特徴点ＦＰ１～ＦＰ２０のそれぞれが、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のうちのいずれに対応するかという情報を取得する。特徴点がパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のうちのいずれに対応するかを判定する方法として、例えば、事前に取得したパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の設計情報を用いる方法がある。ホスト制御部ＨＰは、パターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の設計情報からパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のそれぞれが含まれる複数の領域を取得しておく。そして、例えば、パターン要素ＰＴ１１が含まれる領域に対応するサブテンプレートＴＰ１を定義して、サブテンプレートＴＰ１に対応する特徴点として特徴点ＦＰ１～ＦＰ４を登録しておく。また、同様にパターン要素ＰＴ１２～ＰＴ１５についても対応するサブテンプレートＴＰ２～ＴＰ５を定義して、図４に示されるようにそれぞれのサブテンプレートに対応する特徴点を登録しておく。そして、ホスト制御部ＨＰは、サブテンプレートＴＰ１～ＴＰ５のいずれかに含まれるかによって、特徴点がパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５のうちのいずれに対応するかを判別する。なお、図４の例ではパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５の位置が画像の中心Ｏに対して対象に配置されているため、テンプレート中心ＰＯは画像の中心Ｏと重なっている。
ここで、図２の説明に戻る。Ｓ１０７において、ホスト制御部ＨＰは、作成したテンプレートＴＰに関する情報をメモリＭＥＭ、又は不図示の記憶装置に保存する。
また、図２において、ホスト制御部ＨＰがテンプレートを作成してメモリＭＥＭ等に保存するだけでなく、ホスト制御部ＨＰは、例えば、外部の装置で作成されたテンプレートＴＰに関する情報を取得して、メモリＭＥＭ等に保存してもよい。
次に、テンプレートＴＰを用いてパターンを検出する処理について説明する。図５は、テンプレートＴＰを用いてパターンを検出する処理を示すフローチャートである。このフローチャートでは、ホスト制御部ＨＰによる各部の制御よって実行される例を説明するが、ホスト制御部ＨＰだけに限らず、各ステップのうち少なくとも１つが計測部ＡＣ、ステージ制御部ＳＴＣなどの他の情報処理装置で実行されてもよい。
Ｓ２０１において、ホスト制御部ＨＰは、不図示の基板搬送部により基板Ｗを基板ステージＳＴＧに搬入させる。ここで、搬入される基板Ｗには、図２においてテンプレートＴＰを作成するために搬入された基板Ｗと同様のプロセスでパターンＰＴが形成されているものとする。
Ｓ２０２において、ホスト制御部ＨＰは、パターンマッチングによりパターンＰＴを検出するためのパターンＰＴをスコープＳＣにより撮像するための位置に基板ステージＳＴＧを移動させる。より具体的には、ホスト制御部ＨＰは、パターンマッチングにより検出するためのパターンＰＴがスコープＳＣの視野内に入るように基板ステージＳＴＧを移動させる。
Ｓ２０３において、ホスト制御部ＨＰは、基板ＷのパターンＰＴを撮像して、パターンＰＴの画像を取得する。ここで、Ｓ１０３と同様に、パターンＰＴの撮像条件は事前の撮像により決定されているものとする。
Ｓ２０４において、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ１０７において保存されたテンプレートＴＰの情報を用いて、Ｓ２０３において取得された画像に対してパターンマッチングを実行する。パターンマッチングでは、Ｓ２０３において取得された画像の検出範囲ＡＲ内において、テンプレートＴＰを複数の位置に移動させながら相関度が演算器ＣＭＰにより算出される。ここで、例えば、テンプレートＴＰを検出範囲ＡＲの画像においてＸ軸方向とＹ軸方向に順次、移動させながら、テンプレートＴＰの複数の位置における相関度が算出される。ここで、テンプレートＴＰに登録された複数の特徴点には、位置とエッジの方向を示す情報が設定されている。そして、複数の特徴点のそれぞれの位置においてエッジ方向を示す情報と合致するエッジが画像に存在するかを判定する。例えば、エッジが存在する場合には１００％、存在しない場合には０％として、それぞれの特徴点において算出された値に基づき相関度が算出される。そして、テンプレートＴＰの複数の位置において算出された相関度のうち、最も相関度が高いテンプレートＴＰの位置をパターンＰＴの位置として検出される。
ここで、パターンマッチングが行われている際のテンプレートＴＰとパターンＰＴとの位置関係について説明する。図６は、テンプレートＴＰとパターンＰＴとの位置関係を示す図である。パターン要素ＰＴ２１～ＰＴ２５（複数のパターン要素、第１乃至５パターン要素）はテンプレートを作成したパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５と同じ設計情報に基づき形成されている。しかし、実際に基板Ｗに形成される際にパターン要素ＰＴ２１～ＰＴ２５の形状がパターン要素ＰＴ１１～ＰＴ１５とは異なることがある。そのため、テンプレートＴＰのすべての特徴点がパターン要素ＰＴ２１～ＰＴ２５のエッジ上に配置されることがなく、算出された相関度が許容範囲内に収まらないことがある。このような場合、相関度が最も高い位置にテンプレートＴＰが配置されても、実際のパターンＰＴの中心は中心Ｏであるが、パターンマッチングによりテンプレートＴＰの位置として検出される中心ＰＯは中心Ｏとずれた位置となりうる。また、パターンＰＴの中心Ｏを通るＸ、Ｙ軸も、テンプレートＴＰの中心ＰＯを通るＸＴ、ＹＴ軸とずれた位置になりうる。
そこで、本実施形態では、相関度が許容範囲内に収まらない場合、テンプレートＴＰの特徴点の位置を変更する。ここで、図５の説明に戻る。Ｓ２０５において、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ２０４において算出された複数の相関度のうち、最も高い相関度が予め定められた許容範囲内に収まっているか判断する。最も高い相関度が予め定められた許容範囲内に収まっていないと判断された場合、Ｓ２０６において、ホスト制御部ＨＰは、テンプレートＴＰの特徴点の位置を変更する。Ｓ２０６については後述する。また、最も高い相関度が予め定められた許容範囲内に収まっていると判断された場合、Ｓ２０７において、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ２０４において検出されたパターンＰＴに基づき、基板ステージＳＴＧの駆動を制御する。
ここで、同一条件で処理される複数の基板Ｗからなるロットを処理する場合には、すべての基板ＷについてテンプレートＴＰの特徴点の位置を変更する処理を行う必要はない。つまり、ロットに含まれる一部の基板ＷについてテンプレートＴＰの特徴点の位置を変更する処理を行い、残りの基板Ｗについては特徴点の位置が変更されたテンプレートＴＰを用いてパターンマッチングを行ってもよい。例えば、ロットにおいて最初に処理される基板ＷについてテンプレレートＴＰの特徴点の位置を変更する処理を行い、２枚目以降の基板Ｗについては、特徴点の位置が変更されたテンプレートＴＰを用いてパターンマッチングを行ってもよい。これにより、テンプレートＴＰの特徴点の位置を変更する処理を省略することができ、基板Ｗを処理する時間を短縮することができる。
次に、Ｓ２０６におけるテンプレートＴＰの特徴点の位置を変更する処理について説明する。図７は、テンプレートＴＰの特徴点ＦＰの位置を変更する処理を示すフローチャートである。また、この後にパターンマッチングによる検出より取得された位置よりも精度の高い計測により取得されたパターン（マーク）の位置に基づき基板ステージＳＴＧの駆動を制御して、基板ステージＳＴＧの位置合せ（ファインアライメント）を実行してもよい。
Ｓ３０１において、ホスト制御部ＨＰは、パターンＰＴに含まれる複数のパターンのうちのいずれか１つを選択する。図６の例では、ホスト制御部ＨＰは、パターン要素ＰＴ２１～ＰＴ２５のうちの１つを選択する。また、ホスト制御部ＨＰは、パターン要素ＰＴ２１～パターン要素ＰＴ２５を順次、選択してもよいし、ランダムな順番で選択してもよい。また、ホスト制御部ＨＰは、パターン要素ＰＴ２１～ＰＴ２５をすべて選択するのではなく、パターン要素ＰＴ２１～ＰＴ２５の一部の中から選択してもよい。
Ｓ３０２において、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ３０１において選択されたパターンに対応する複数の特徴点のうち少なくとも１つ以上の特徴点を選択する。図６において、例えば、パターン要素ＰＴ２１が選択された場合、パターン要素ＰＴ２１に対応する特徴点ＦＰ１～ＦＰ４のうち少なくとも１つ以上の特徴点を選択する。例えば、特徴点ＦＰ１、特徴点ＦＰ１及びＦＰ３、又は特徴点ＦＰ１～ＦＰ４が選択される。また、複数の特徴点ＦＰ、または複数の特徴点ＦＰの組み合わせを順次、選択してもよい。例えば、特徴点ＦＰ１～ＦＰ４を順次、選択してもよいし、特徴点ＦＰ１及び特徴点ＦＰ２の組み合わせと、特徴点ＦＰ３及び特徴点ＦＰ４の組み合わせとを順次、選択してもよい。
Ｓ３０３において、ホスト制御部ＨＰは、テンプレートＴＰにおいて、Ｓ３０３において選択された特徴点ＦＰの位置を予め定められた複数の位置（第１位置、第２位置）に変更する。このとき、特徴点ＦＰは、パターンの中心（重心）に対して近づく方向、または遠ざかる方向に移動させるとよい。例えば、特徴点ＦＰ１の位置を変更する場合、特徴点ＦＰ１を＋Ｙ軸方向に移動した位置と、特徴点ＦＰ１を－Ｙ軸方向に移動した位置とが予め定められるとよい。また、例えば、特徴点ＦＰ１及びＦＰ３の位置を変更する場合、特徴点ＦＰ１を＋Ｙ軸方向に移動して特徴点ＦＰ３を－Ｙ軸方向に移動した位置と、特徴点ＦＰ１を－Ｙ軸方向に移動して特徴点ＦＰ３を＋Ｙ軸方向に移動した位置とが予め定められるとよい。また、例えば、特徴点ＦＰ１～ＦＰ４の位置を変更する場合、それぞれの特徴点ＦＰがパターン要素ＰＴ２１の中心に対して近づく位置と、遠ざかる位置とが予め定められるとよい。また、特徴点ＦＰを変更する距離も特徴点ＦＰごとに任意の距離を定めてもよく、特徴点ＦＰを移動する方向は同じで互いに異なる距離だけ変更した複数の位置を予め定めてもよい。また、特徴点ＦＰの位置を変更しない位置を予め定めてもよい。
Ｓ３０４において、ホスト制御部ＨＰは、特徴点ＦＰの位置を変更したテンプレートＴＰを用いて、パターンマッチングを行い、パターンＰＴの位置を検出する。また、ホスト制御部ＨＰは、特徴点ＦＰの位置を変更したテンプレートＴＰの情報と、パターンＰＴを検出した時の相関度の情報とを対応付けて、メモリＭＥＭ、又は不図示の記憶装置に保存する。
Ｓ３０５において、ホスト制御部ＨＰは、予め定められたすべての位置に特徴点を変更して、パターンマッチングを実行したかを判断する。予め定められたすべての位置に特徴点を変更したと判断された場合、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ３０６に処理を進める。予め定められたすべての位置に特徴点を変更していないと判断された場合、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ３０３に処理を戻す。
Ｓ３０６において、ホスト制御部ＨＰは、すべての特徴点ＦＰ、またはすべての特徴点ＦＰの組み合わせを選択して、パターンマッチングを実行したかを判断する。すべての特徴点ＦＰ、またはすべての特徴点ＦＰの組み合わせを選択されたと判断された場合、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ３０７に処理を進める。すべての特徴点ＦＰ、またはすべての特徴点ＦＰの組み合わせを選択されていないと判断された場合、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ３０２に処理を戻す。
Ｓ３０７において、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ３０４において保存されたテンプレートＴＰの情報とそれに対応する相関度の情報に基づき、Ｓ３０１で選択されたパターンＰＴに対応する特徴点ＦＰの位置を決定する。予め定められた許容範囲内に収まる相関度の情報に対応するテンプレートＴＰにおける選択されたパターンＰＴに対応する特徴点ＦＰの位置を、選択されたパターンＰＴに対応する特徴点ＦＰの位置として決定する。さらに好ましくは、予め定めた許容範囲内に収まる相関度のうち、最も高い相関度の情報に対応するテンプレートＴＰにおける選択されたパターンＰＴに対応する特徴点ＦＰの位置を、選択されたパターンＰＴに対応する特徴点ＦＰの位置として決定する。また、Ｓ３０４におけるパターンマッチングで取得された相関度が予め定められた許容範囲内に収まっている場合には、その時点で特徴点ＦＰの位置を決定して処理を終了してもよい。これにより、残りのパターンについてパターンマッチングをする必要がなく、残りの特徴点、または特徴点の組み合わせについて位置を変更してパターンマッチングをする必要がないので、処理時間を短縮することができる。
Ｓ３０８において、ホスト制御部ＨＰは、すべてのパターンＰＴを選択して、パターンマッチングを実行したかを判断する。すべてのパターンＰＴが選択されたと判断された場合、ホスト制御部ＨＰは、処理を終了する。すべてのパターンＰＴが選択されていないと判断された場合、ホスト制御部ＨＰは、Ｓ３０１に処理を戻す。
次に、特徴点ＦＰの位置が変更されたテンプレートＴＰについて説明する。図８は、特徴点の位置が変更されたテンプレートＴＰを示す図である。図８に示された例では、パターン要素ＰＴ２１、ＰＴ２２は、図３におけるパターン要素ＰＴ１１、ＰＴ１２より大きさが小さいため、特徴点ＦＰ１～ＦＰ４はパターン要素ＰＴ２１の中心に近づく方向に位置が変更される。また、特徴点ＦＰ５～ＦＰ８はパターン要素ＰＴ２２の中心に近づく方向に位置が変更される。また、パターン要素ＰＴ２３は、図３におけるパターン要素ＰＴ１３と同じ大きさのため、特徴点ＦＰ９～ＦＰ１２の位置は変更されない。また、パターン要素ＰＴ２４、ＰＴ２５は、図３におけるパターン要素ＰＴ１４、ＰＴ１５より大きさが大きいため、特徴点ＦＰ１３～ＦＰ１６はパターン要素ＰＴ２４の中心から遠ざかる方向に位置が変更される。また、特徴点ＦＰ１７～ＦＰ２０はパターン要素ＰＴ２５の中心から遠ざかる方向に位置が変更される。そして、特徴点ＦＰの位置が変更されたテンプレートＴＰによりパターンマッチングが行われた結果、パターンＰＴが検出されたときのテンプレートＴＰの中心ＰＯとパターンＰＴの中心Ｏとの距離は、図６における中心ＰＯと中心Ｏとの距離よりも短くなる。つまり、図７に示した方法により特徴点ＦＰの位置が変更されることにより、パターンマッチングにより検出される位置の精度がよくなる。
以上、本実施形態の位置検出装置によれば、複数のパターン要素を有するパターンをより精度よく検出することができる。
また、リソグラフィ装置の一例として、露光装置について説明したが、これらに限定されるものではない。リソグラフィ装置の一例として、凹凸パターンを有するモールド（型、テンプレート）を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であっても良い。また、リソグラフィ装置の一例として、凹凸パターンがない平面部を有するモールド（平面テンプレート）を用いて基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置であってもよい。また、リソグラフィ装置の一例として、荷電粒子光学系を介して荷電粒子線（電子線やイオンビームなど）で基板に描画を行って、基板にパターン形成を行う描画装置などの装置であっても良い。
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置）を用いて基板上にパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (10)

  1. 物体に形成された、第１パターン要素と第２パターン要素を有するパターンを検出する位置検出装置であって、
    前記第１パターン要素に対応する特徴点を有する第１サブテンプレートと前記第２パターン要素に対応する特徴点を有する第２サブテンプレートを含むテンプレートを前記パターンの画像において順次、移動させながら算出される、前記画像と前記テンプレートとの相関度に基づき前記パターンを検出するパターンマッチングを行う制御部を有し、
    前記制御部は、前記第１サブテンプレートの特徴点の位置を繰り返し変更しながら行われた前記パターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第１サブテンプレートの特徴点の位置を決定し、前記第２サブテンプレートの特徴点を繰り返し変更しながら行われた前記パターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第２サブテンプレートの特徴点の位置を決定する、
    ことを特徴とする位置検出装置。
  2. 前記制御部は、前記第１サブテンプレートの第１特徴点と第２特徴点の位置を変更して前記パターンマッチングを行った後、前記第１サブテンプレートの第３特徴点と第４特徴点の位置を変更して前記パターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  3. 前記制御部は、前記第１サブテンプレートの第１特徴点の位置を予め定められた第１位置に変更して前記パターンマッチングを行った後、前記第１特徴点の位置を予め定められた第２位置に変更して前記パターンマッチングを行う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。
  4. 前記制御部は、前記第１サブテンプレートが有する前記第１パターン要素に対応する前記特徴点の位置を、前記第１パターン要素の中心、または重心に対して、遠ざける方向、または近づける方向に変更し、前記第２サブテンプレートが有する前記第２パターン要素に対応する前記特徴点の位置を、前記第２パターン要素の中心、または重心に対して、遠ざける方向、または近づける方向に変更することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  5. 前記第１パターン要素と前記第２パターン要素を撮像して画像を取得する撮像部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位置検出装置。
  6. 物体に形成された、第１パターン要素と第２パターン要素を有するパターンをパターンマッチングにより検出する位置検出方法であって、
    前記パターンマッチングにおいて、前記第１パターン要素に対応する特徴点を有する第１サブテンプレートと前記第２パターン要素に対応する特徴点を有する第２サブテンプレートを含むテンプレートを前記パターンの画像において順次、移動させながら算出される、前記画像と前記テンプレートとの相関度に基づき前記パターンが検出され、
    前記第１サブテンプレートが有する特徴点の位置を繰り返し変更しながら行われた、前記テンプレートを前記パターンの画像において順次、移動させながら算出される、前記画像と前記テンプレートとの相関度に基づき前記パターンを検出するパターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第１サブテンプレートの特徴点の位置を決定し、前記第２サブテンプレートの特徴点を繰り返し変更しながら行われた前記パターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第２サブテンプレートの特徴点の位置を決定する工程と、
    前記画像と前記第１サブテンプレート及び第２サブテンプレートの特徴点が決定されたテンプレートとの間の前記パターンマッチングを行い、前記パターンを検出する工程と、を有する
    ことを特徴とする位置検出方法。
  7. 基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    前記基板を保持して移動するステージと、
    前記基板に形成された複数のパターンを検出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置検出装置と、を有し、
    前記位置検出装置により検出された前記パターンに基づき、前記ステージの位置合せを行う
    ことを特徴とするリソグラフィ装置。
  8. 複数の基板上にパターンを形成する場合、前記位置検出装置は、前記複数の基板のうち少なくとも１つの基板に形成された前記複数のパターン要素について前記特徴点の位置を決定することを特徴とする、請求項７に記載のリソグラフィ装置。
  9. 同一条件で処理される複数の基板からなるロットに含まれる基板上にパターンを形成する場合、前記位置検出装置は、前記ロットに含まれる一部の基板に形成された前記複数のパターン要素について前記特徴点の位置を決定することを特徴とする、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
  10. 基板に形成された、第１パターン要素と第２パターン要素を有するパターンをパターンマッチングにより検出する工程と、
    検出された前記パターンに基づき、前記基板を保持して移動するステージの位置合せを行う工程と、
    位置合せされた前記ステージに保持された前記基板にパターンを形成する工程と、
    前記パターンが形成された前記基板を加工する工程と、を含み、
    加工された前記基板から物品を製造し、
    前記パターンマッチングにおいて、前記第１パターン要素に対応する特徴点を有する第１サブテンプレートと前記第２パターン要素に対応する特徴点を有する第２サブテンプレートを含むテンプレートを前記パターンの画像において順次、移動させながら算出される、前記画像と前記テンプレートとの相関度に基づき前記パターンが検出され、
    前記パターンを検出する工程は、
    前記第１サブテンプレートが有する特徴点の位置を繰り返し変更しながら行われた、前記テンプレートを前記パターンの画像において順次、移動させながら算出される、前記画像と前記テンプレートとの相関度に基づき前記パターンを検出するパターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第１サブテンプレートの特徴点の位置を決定し、前記第２サブテンプレートの特徴点を繰り返し変更しながら行われた前記パターンマッチングにおいて算出された最も高い相関度に基づき前記第２サブテンプレートの特徴点の位置を決定する工程と、
    前記画像と前記第１サブテンプレート及び第２サブテンプレートの特徴点が決定されたテンプレートとの間の前記パターンマッチングを行い、前記パターンを検出する工程と、を有する、
    ことを特徴とする物品の製造方法。
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