JP2001237177A - 位置検出方法、位置検出装置、露光方法、露光装置、記録媒体、及びデバイス製造方法 - Google Patents

位置検出方法、位置検出装置、露光方法、露光装置、記録媒体、及びデバイス製造方法

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JP2001237177A
JP2001237177A JP2000360895A JP2000360895A JP2001237177A JP 2001237177 A JP2001237177 A JP 2001237177A JP 2000360895 A JP2000360895 A JP 2000360895A JP 2000360895 A JP2000360895 A JP 2000360895A JP 2001237177 A JP2001237177 A JP 2001237177A
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Koji Yoshida
幸司 吉田
Yuji Kuniyone
祐司 國米
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    • G—PHYSICS
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体上に形成されたマークの位置を精度良く
かつ迅速に検出する。 【解決手段】 撮像装置がマークを撮像することによっ
て得られる撮像信号（生波形）、及び、微分演算装置が
撮像信号を微分することによって得られる微分波形のそ
れぞれに基づいて、マーク情報演算装置が波形ごとに推
定マーク位置等のマークの位置に関するマーク情報をそ
れぞれ得る（ステップ２０１〜２０６）。そして、位置
演算装置が、求められたマーク情報に基づいて、マーク
情報の重み付け演算等を行って、マークの位置を検出す
る（ステップ２０７，２０８）。この結果、撮像信号に
重畳したノイズの態様に応じて、精度良くマークの位置
を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出方法、位
置検出装置、露光方法、露光装置、記録媒体、及びデバ
イス製造方法に係り、より詳しくは、物体上に形成され
たマークの位置情報を検出する位置検出方法及び位置検
出装置、並びに前記位置検出方法を使用する露光方法及
び前記位置検出装置を備える露光装置、前記位置検出方
法を実行するためのプログラム内容が格納された記録媒
体、前記露光方法を使用するデバイス製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、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、適宜「基板
又はウエハ」という）上に転写する露光装置が用いられ
ている。こうした露光装置としては、いわゆるステッパ
等の静止露光型の投影露光装置や、いわゆるスキャニン
グ・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置が主として
用いられている。
【０００３】かかる露光装置においては、露光に先立っ
てレチクルとウエハとの位置合わせ（アライメント）を
高精度に行う必要がある。このアライメントを行うため
に、ウエハ上には以前のリソグラフィ工程で形成（露光
転写）された位置検出用マーク（アライメントマーク）
が、各ショット領域に付設されており、このアライメン
トマークの位置を検出することで、ウエハ（又はウエハ
上の回路パターン）の位置を検出することができる。そ
して、ウエハ（又はウエハ上の回路パターン）の位置の
検出結果に基づいて、アライメントが行われる。
【０００４】現在、ウエハ上のアライメントマークの位
置検出にはいくつかの方法が実用化されているが、最近
では、アライメントマークの光学像を撮像装置によって
撮像し、その撮像信号すなわちその像の光強度分布を解
析してアライメントマーク位置を検出するという、画像
検出による位置検出が主流となっている。かかる信号波
形の解析の手法として、撮像されたアライメントマーク
の位置をパラメータとし、予め用意されたテンプレート
波形との相関をアライメントマークの撮像範囲内で調べ
るパターンマッチング（テンプレートマッチング）の手
法がある。このパターンマッチングの手法を使用して信
号波形を解析し、最もテンプレート波形との相関が高い
パラメータ値を求めることにより、アライメントマーク
の位置が精度良く検出されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなマークの
撮像信号（以下、「生波形」ともいう）のテンプレート
マッチングを行う従来の手法は、ラインパターンの配列
周期よりも十分に小さな周期を有するノイズ（以下、
「高周波ノイズ」という）に対しては高い耐性を有して
いる。例えば、マークが複数のラインパターンが所定方
向に所定の間隔で配列されたライン・アンド・スペース
マークの場合において、高周波ノイズが撮像信号に重畳
している場合であっても、生波形のテンプレートマッチ
ングによって、マーク位置の検出を精度良く行うことが
できる。これは、一般にテンプレートマッチングには一
種のノイズを平均化する効果があり、高周波ノイズの場
合には、かかるノイズの平均化効果によってノイズの影
響を効率的に除去できるからである。
【０００６】しかし、撮像信号に重畳しているノイズ
は、高周波ノイズのみであるとは限らない。例えば、ラ
イン・アンド・スペースマークの場合において、ライン
パターンの配列周期と同程度あるいはそれ以上の周期を
有するノイズ（以下、「低周波ノイズ」という）が撮像
信号に重畳している場合がある。かかる場合には、生波
形のテンプレートマッチングによるノイズの平均化効果
によるノイズの影響を効率的に除去することができな
い。したがって、低周波ノイズが撮像信号に重畳する場
合には、生波形のテンプレートマッチングによって、マ
ーク位置の検出を精度良く行うことができなくなってし
まう。
【０００７】本発明は、かかる事情のもとでなされたも
のであり、その第１の目的は、物体上に形成されたマー
クの位置情報を、精度良く検出することが可能な位置検
出方法及び位置検出装置を提供することにある。
【０００８】また、本発明の第２の目的は、所定のパタ
ーンを基板に高い精度で転写することが可能な露光方法
及び露光装置を提供することにある。
【０００９】また、本発明の第３の目的は、読み出して
実行することにより、精度良く物体上に形成されたマー
クの位置情報を検出することが可能なプログラムが格納
された記録媒体を提供することにある。
【００１０】また、本発明の第４の目的は、微細なパタ
ーンを有する高集積度のデバイスを生産することが可能
なデバイス製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、物体上に形
成された位置合わせ用のラインパターンとスペースパタ
ーンとからなる位置検出用マークの位置検出に関する研
究の結果、該マークの位置検出においては、撮像信号の
信号レベル（すなわち、信号輝度）が急激に変化するラ
イン部とスペース部の境界（以下、「エッジ」という）
位置の検出が重要であり、また、撮像信号の信号波形に
おいて変化率の絶対値が最大となる位置や、撮像信号の
信号波形における変曲点の位置を検出することによりエ
ッジ位置を検出することができるとの知見を得た。ま
た、かかるエッジの部分の幅は、ライン部の幅やスペー
ス部の幅に比べて非常に狭いものであり、かかるエッジ
部分の波形は、高周波ノイズが重畳した場合には大きな
影響を受けるが、重畳するノイズが低周波ノイズである
場合にはほとんど影響を受けることがないとの知見も得
た。本発明は、これらの知見に基づいてなされたもので
ある。
【００１２】本発明の第１の位置検出方法は、物体
（Ｗ）上に形成されたマーク（ＭＸ，ＭＹ）の位置情報
を検出する位置検出方法であって、前記マークを撮像す
る第１工程と；前記第１工程で得られた信号波形の所定
階の微分波形を求める第２工程と；前記微分波形と所定
のテンプレート波形との相関関係に基づいて、前記マー
クの位置情報を検出する第３工程とを含む位置検出方法
である。
【００１３】これによれば、第１工程で得られたマーク
撮像信号が第２工程において微分され、撮像信号の信号
レベルが急激に変化することにより低周波ノイズの影響
を受け難いエッジに着目した波形である撮像信号の所定
階の微分波形が求められる。ここで、例えば、所定階の
微分波形を１階の微分波形とすると、撮像信号の信号レ
ベルの変化率の位置による変化が波形として得られるの
で、撮像信号の信号レベルが急激に変化するエッジ部分
の特徴が表れた波形が得られる。また、例えば、所定階
の微分波形を２階の微分波形とすると、１階の微分波形
における信号レベルの変化率の位置による変化が波形と
して得られるので、やはりエッジ部分の特徴が表れた波
形が得られる。さらに、所定階の微分波形を３階以上の
微分波形としても、エッジ部分の特徴が表れた波形が得
られる。こうして得られた、エッジ部分の特徴が表れた
所定階の微分波形を、第３工程においてテンプレートマ
ッチングすることにより、マークの位置情報を検出す
る。
【００１４】したがって、マークの撮像信号に低周波ノ
イズが重畳し、生波形のテンプレートマッチングでは精
度良くマークの位置情報検出ができない場合であって
も、精度良くマークの位置情報を検出することができ
る。
【００１５】本発明の第１の位置検出方法では、前記第
３工程が、前記微分波形と前記テンプレート波形との相
対位置関係を変化させつつ、各相対位置における前記微
分波形と前記テンプレート波形との相関係数を求める第
４工程と；前記相関係数が最も大きくなる相対位置関係
に基づいて、前記マークの位置情報を検出する第５工程
とを含むことができる。かかる場合には、第４工程にお
いて、微分波形とテンプレート波形との相対位置関係を
パラメータとして、該パラメータ値ごとに微分波形とテ
ンプレート波形との相関係数を求めた後、第５工程にお
いて、相関係数が最も大きくなるパラメータ値すなわち
微分波形とテンプレート波形との相対位置関係を求める
ことにより、マークの位置情報を検出する。したがっ
て、精度良くマークの位置を検出することができる。
【００１６】本発明の第２の位置検出方法は、物体
（Ｗ）上に形成されたマーク（ＭＸ，ＭＹ）の位置を検
出する位置検出方法であって、前記マークを撮像する第
１工程と；前記第１工程で得られた信号波形に対して所
定の加工処理を施して、少なくとも１つの加工波形を求
める第２工程と；前記第１工程で得られた信号波形及び
前記第２工程で求められた加工波形それぞれに基づい
て、前記マークの位置に関するマーク情報をそれぞれ求
める第３工程と；前記第３工程で求められたマーク情報
の内の複数のマーク情報に基づいて、前記マークの位置
情報を検出する第４工程とを含む位置検出方法である。
【００１７】これによれば、第１工程において撮像信号
の生波形を得るとともに、第２工程において撮像信号の
少なくとも1つの加工波形を得て、第３工程において、
生波形及び少なくとも1つの加工波形のそれぞれに基づ
いて、推定マーク位置等のマークの位置に関するマーク
情報をそれぞれ得る。そして、第４工程において、得ら
れたマーク情報の内の複数のマーク情報に基づいて、マ
ークの位置情報を検出する。したがって、撮像信号に重
畳しているノイズ信号の態様に応じて、マークの位置情
報検出に使用する波形を適宜選択し、選択された波形を
使用してマーク位置情報を検出するので、ノイズ信号の
態様にかかわらず、マークの位置を精度良く検出するこ
とができる。なお、マークの位置情報検出に使用する複
数の波形には、生波形が含まれていてもよいし、また、
含まれていなくともよい。
【００１８】本発明の第２の位置検出方法では、前記第
２工程で求められる加工波形を、前記第１工程で得られ
た信号波形とは異なる信号強度分布を有する波形とする
ことができる。
【００１９】また、本発明の第２の位置検出方法では、
前記第２工程における前記所定の加工処理として、前記
信号波形が有する周波数成分の分布を変更する処理を前
記信号波形に施してもよいし、また、前記信号波形の少
なくとも所定階の微分波形を求めてもよい。
【００２０】ここで、少なくとも１つの加工波形を、前
記所定階までの複数の微分波形とすることができる。か
かる場合には、撮像信号に重畳したノイズの態様によっ
てマーク位置情報検出誤差の影響が異なる、複数の階の
微分波形それぞれから得られるマーク情報を考慮してマ
ークの位置情報を検出することができるので、精度良く
マーク位置情報を検出することができる。
【００２１】また、本発明の第２の位置検出方法では、
前記第４工程において、前記複数のマーク情報の重み付
け演算により、前記マークの位置を検出することとする
ことができる。かかる場合には、複数のマーク情報それ
ぞれに適宜重みを設定してマーク位置を演算するので、
撮像信号に重畳したノイズの態様にかかわらず、精度良
くマークの位置を検出することができる。
【００２２】ここで、前記重み付け演算で用いられる前
記複数のマーク情報それぞれの重みを、前記複数のマー
ク情報と予め求められた参照マーク情報とに基づいて求
めることができる。かかる場合には、予め精度良く求め
られた参照マーク情報と各波形ごとに求められた複数の
マーク情報それぞれとの関係に基づいて、複数のマーク
情報それぞれの重みを求めるので、精度良くマークの位
置を検出することができる。
【００２３】また、前記第３工程が、前記マークの信号
波形及び前記少なくとも１つの加工波形中の任意の加工
波形それぞれと、前記マークの信号波形及び前記少なく
とも１つの加工波形中の任意の加工波形それぞれに関す
るテンプレート波形との相対位置関係を変化させつつ、
各相対位置における相関係数を求める第５工程と；前記
相関係数が最も大きくなる相対位置関係に基づいて、前
記マークの信号波形及び前記少なくとも１つの加工波形
中の任意の加工波形それぞれに関する前記マーク情報で
ある前記マークの推定位置を求める第６工程とを含むこ
とができる。かかる場合には、テンプレートマッチング
によって、マークの信号波形及び少なくとも1つの加工
波形中の任意の加工波形それぞれを使用した場合におけ
るマークの推定位置を求めるので、信頼度の高いマーク
の推定位置を求めることができ、ひいては精度良くマー
クの位置情報を検出することができる。
【００２４】上記の重み演算を行う本発明の位置検出方
法においては、前記第４工程では、前記信号波形及び前
記第２の工程で求められた加工波形の全てを、前記マー
クの位置情報検出に使用する位置検出用波形とすること
ができる。かかる場合には、様々な波形を使用し、か
つ、各波形から求められるマーク情報それぞれに適宜重
みを設定してマーク位置を演算するので、撮像信号に重
畳したノイズの態様にかかわらず、精度良くマークの位
置を検出することができる。
【００２５】また、前記複数のマーク情報の重みは、前
記位置検出用波形の数と同数の前記参照マーク情報に基
づいて求められることとすることができる。かかる場合
には、複数のマーク情報の数と参照マーク情報の数とが
同数なので、マークの位置検出の際に使用される複数の
マーク情報それぞれの重みが一義的に求められる。
【００２６】また、前記複数のマーク情報の重みは、前
記位置検出用波形の数よりも大きな数の前記参照マーク
情報に基づいて統計的に求められることとすることがで
きる。かかる場合には、マークの位置検出の際に使用さ
れる複数のマーク情報それぞれの重みを、求められた複
数のマーク情報を有効に活用して求めるので、複数のマ
ーク情報それぞれの重みを精度良く求めることができ
る。
【００２７】本発明の第２の位置検出方法では、前記第
４工程において、前記参照マーク情報と最も近いマーク
情報になると推定される１つの波形を位置検出用波形に
決定し、決定された前記位置検出用波形に基づいて前記
マークの位置を検出することとすることができる。かか
る場合には、最も位置検出用に適していると推定される
波形に基づいてマーク位置を検出するので、検出精度を
確保しつつ迅速にマークの位置を検出することができ
る。
【００２８】本発明の第１の位置検出装置は、物体
（Ｗ）上に形成されたマーク（ＭＸ，ＭＹ）の位置情報
を検出する位置検出装置であって、前記被検体上の領域
を撮像する撮像装置（ＡＳ）と；前記撮像装置による撮
像の結果として得られた前記マークの信号波形の所定階
の微分波形を求める微分演算装置（３２）と；前記微分
波形と所定のテンプレート波形との相関関係に基づい
て、前記マークの位置情報を検出する位置演算装置（３
３）とを備える位置検出装置である。
【００２９】これによれば、撮像装置がマークを撮像す
ることによって得られた撮像信号（生波形）が、微分演
算装置によって微分されて、所定階の微分信号が得られ
る。そして、位置演算装置が、得られた微分信号とテン
プレート波形とのテンプレートマッチングを行うことに
より、マークの位置情報を検出する。すなわち、本発明
の第１の位置検出方法を使用して、マークの位置情報を
検出することができる。したがって、本発明の第１の位
置検出方法によって物体上に形成されたマークの位置を
検出できるので、マークの撮像信号に低周波ノイズが重
畳し、生波形のテンプレートマッチングでは精度良くマ
ークの位置情報検出ができない場合であっても、精度良
くマークの位置情報を検出することができる。
【００３０】本発明の第１の位置検出装置では、前記位
置演算装置が、前記微分波形と前記テンプレート波形と
の相対位置関係を変化させつつ、各相対位置における前
記微分波形及び前記テンプレート波形との相関係数を求
める相関係数算出装置と；前記相関係数が最も大きくな
る相対位置関係に基づいて、前記マークの位置を算出す
る位置算出装置とを備える構成とすることができる。か
かる場合には、相関係数算出装置が、微分波形とテンプ
レート波形との相対位置関係をパラメータとして、該パ
ラメータ値ごとに微分波形とテンプレート波形との相関
係数を求めた後、位置算出装置が、相関係数が最も大き
くなるパラメータ値すなわち微分波形とテンプレート波
形との相対位置関係を求めることにより、マークの位置
情報を検出する。したがって、精度良くマークの位置を
検出することができる。
【００３１】本発明の第２の位置検出装置は、物体
（Ｗ）上に形成されたマーク（ＭＸ，ＭＹ）の位置情報
を検出する位置検出装置であって、前記物体上を撮像す
る撮像装置（ＡＳ）と；前記撮像装置による撮像の結果
として得られた信号波形に対して所定の加工処理を施し
て、加工波形を求める波形加工装置（３２）と；前記信
号波形及び前記波形加工装置で求められた加工波形それ
ぞれに基づいて、前記マークの位置に関するマーク情報
をそれぞれ求めるマーク情報演算装置（３３）と；前記
マーク情報演算装置によって求められたマーク情報の内
の複数のマーク情報に基づいて、前記マークの位置情報
を検出する位置演算装置（３４）とを備える位置検出装
置である。
【００３２】これによれば、撮像装置がマークを撮像す
ることによって得られる撮像信号（生波形）、及び、波
形加工装置が撮像信号を加工することによって得られる
加工波形のそれぞれに基づいて、マーク情報演算装置が
波形ごとに推定マーク位置等のマークの位置に関するマ
ーク情報をそれぞれ得る。そして、位置演算装置が、得
られたマーク情報の内の複数のマーク情報に基づいて、
マークの位置情報を検出する。すなわち、撮像信号に重
畳しているノイズ信号の態様に応じて、マークの位置情
報検出に使用する波形を適宜選択し、選択された波形を
使用してマーク位置を検出する。したがって、本発明の
第２の位置検出方法によって物体上に形成されたマーク
の位置情報を検出できるので、ノイズの態様にかかわら
ず、マークの位置情報を精度良く検出することができ
る。
【００３３】本発明の第２の位置検出装置では、前記波
形加工装置が、（ａ）前記所定の加工処理として、前記
信号波形が有する周波数成分の分布を変更する処理を前
記信号波形に施す周波数成分変更装置を備える構成とす
ることもできるし、また、（ｂ）前記所定の加工処理と
して、前記信号波形の少なくとも所定階の微分波形を求
める微分演算装置（３２）を備える構成とすることもで
きる。
【００３４】なお、前記微分演算装置が、前記所定階ま
での複数の階の微分波形を求め、前記位置演算装置が、
前記複数のマーク情報の重み付け演算により、前記マー
クの位置を検出する構成とすることができる。かかる場
合には、撮像信号に重畳したノイズの態様によってマー
ク位置検出誤差の影響が異なる複数の階の微分波形それ
ぞれから得られ、こうして得られた複数のマーク情報そ
れぞれに適宜重みを設定してマーク位置情報を演算する
ので、撮像信号に重畳したノイズの態様にかかわらず、
精度良くマークの位置情報を検出することができる。
【００３５】ここで、前記位置演算装置が、前記複数の
マーク情報と予め求められた参照マーク情報とに基づい
て、前記重み付け演算で用いられる前記複数のマーク情
報それぞれの重みを求める重み算出装置（３５）を備え
る構成とすることができる。かかる場合には、精度良く
求められた参照マーク情報と各波形ごとに求められた複
数のマーク情報それぞれとの関係に基づいて、複数のマ
ーク情報それぞれの重みを求めるので、精度良くマーク
の位置情報を検出することができる。
【００３６】本発明の露光方法は、所定のパターンを基
板（Ｗ）上の区画領域（ＳＡ）に転写する露光方法であ
って、前記基板に形成された位置検出用マーク（ＭＸ，
ＭＹ）の位置情報を本発明の位置検出方法によって検出
して、前記区画領域の位置に関する所定数のパラメータ
を求め、前記基板上における前記区画領域の配列情報を
算出する配列算出工程と；前記配列算出工程において求
められた前記区画領域の配列情報に基づいて、前記基板
の位置制御を行いつつ、前記区画領域に前記パターンを
転写する転写工程とを含む露光方法である。
【００３７】これによれば、配列算出工程において、本
発明の位置検出方法を使用して、基板に形成された位置
検出用マークの位置情報を高精度で検出し、その検出結
果に基づいて基板上の区画領域の配列座標を算出する。
そして、転写工程において、区画領域の配列座標の算出
結果に基づいて基板の位置合わせを行いつつ、区画領域
にパターンを転写する。したがって、所定のパターンを
精度良く区画領域に転写することができる。
【００３８】本発明の露光装置は、所定のパターンを基
板（Ｗ）上の区画領域（ＳＡ）に転写する露光装置であ
って、前記基板を移動面に沿って移動させるステージ装
置（ＷＳＴ）と；前記ステージ装置に搭載された前記基
板上のマーク（ＭＸ，ＭＹ）位置情報を検出する本発明
の位置検出装置とを備える露光装置である。これによれ
ば、本発明の位置検出装置により、基板上のマークの位
置情報ひいては基板の位置情報を精度良く検出すること
ができる。したがって、ステージ装置が、精度良く求め
られた基板の位置情報に基づいて基板を移動させること
ができる。この結果、精度を向上して、所定のパターン
を基板上の区画領域に転写することができる。
【００３９】本発明の第１の記録媒体は、物体上に形成
されたマークの位置を検出する位置検出装置により実行
される制御プログラムが記録された記録媒体であって、
前記マークの撮像により得られた信号波形の所定階の微
分波形を求めさせ；前記微分波形と所定のテンプレート
波形との相関関係に基づいて、前記マークの位置情報を
検出させる；制御プログラムが記録された記録媒体であ
る。
【００４０】これによれば、位置検出装置装置が記録媒
体に記録された制御プログラムを読み出して実行するこ
とにより、本発明の第２の位置検出方法により物体上の
マークの位置を測定することができる。したがって、マ
ークの撮像信号に低周波ノイズが重畳し、生波形のテン
プレートマッチングでは精度良くマークの位置情報検出
ができない場合であっても、精度良くマークの位置情報
を検出することができる。
【００４１】本発明の第２の記録媒体は、物体上に形成
されたマークの位置を検出する位置検出装置により実行
される制御プログラムが記録された記録媒体であって、
前記マークの撮像により得られた信号波形に対して所定
の加工処理を施して、少なくとも１つの加工波形を求め
させ；前記信号波形及び前記少なくとも１つの加工波形
それぞれに基づいて、前記マークの位置に関するマーク
情報をそれぞれ求めさせ；前記求められたマーク情報の
内の複数のマーク情報に基づいて、前記マークの位置情
報を検出させる；制御プログラムが記録された記録媒体
である。
【００４２】これによれば、位置検出装置が記録媒体に
記録された制御プログラムを読み出して実行することに
より、本発明の第２の位置検出方法により物体上のマー
クの位置情報を検出することができる。したがって、マ
ークの撮像信号に低周波ノイズが重畳し、生波形のテン
プレートマッチングでは精度良くマークの位置検出がで
きない場合であっても、精度良くマークの位置情報を検
出することができる。
【００４３】本発明のデバイス製造方法は、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、本発明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。これによれば、
本発明の露光方法を使用して露光を行うことにより、所
定のパターンを精度良く区画領域に転写することができ
るので、微細な回路パターンを有する高集積度のデバイ
スの生産性を向上することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１〜図９を参照して説明する。
【００４５】図１には、本発明の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１
００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、レチク
ルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系Ｐ
Ｌ、基板（物体）としてのウエハＷが搭載されるウエハ
ステージＷＳＴ、撮像装置としてのアライメント顕微鏡
ＡＳ、及び装置全体を統括制御する主制御系２０等を備
えている。
【００４６】前記照明系１０は、光源、フライアイレン
ズ等からなる照度均一化光学系、リレーレンズ、可変Ｎ
Ｄフィルタ、レチクルブラインド、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。
こうした照明系の構成は、例えば、特開平１０−１１２
４３３号公報に開示されている。この照明系１０では、
回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラ
インドで規定されたスリット状の照明領域部分を照明光
ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００４７】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、ここでは、磁気浮上型の２次元リ
ニアアクチュエータから成る不図示のレチクルステージ
駆動部によって、レチクルＲの位置決めのため、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Ｙ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。さらに、本実施
形態では上記磁気浮上型の２次元リニアアクチュエータ
はＸ駆動用コイル、Ｙ駆動用コイルの他にＺ駆動用コイ
ルを含んでいるため、Ｚ方向にも微小駆動可能となって
いる。
【００４８】レチクルステージＲＳＴのステージ移動面
内の位置は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、移動鏡１５を介して、例
えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。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（又は速度情報）ＲＰＶはステージ制御系１９に送
られ、ステージ制御系１９はレチクルステージＲＳＴの
位置情報ＲＰＶに基づいてレチクルステージ駆動部（図
示省略）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
なお、レチクルステージＲＳＴの位置情報ＲＰＶはステ
ージ制御系１９を介して主制御系２０にも送られてい
る。
【００４９】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、照明光学系からの照明光ＩＬによってレ
チクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを
通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してそ
の照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部
分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウ
エハＷ上に形成される。
【００５０】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、ベースＢＳ上に配置され、
このウエハステージＷＳＴ上には、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。ウエハホル
ダ２５は不図示の駆動部により、投影光学系ＰＬの光軸
直交面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）にも微動可能に構成され
ている。また、このウエハホルダ２５は光軸ＡＸ回りの
微小回転動作も可能になっている。
【００５１】ウエハステージＷＳＴは走査方向（Ｙ方
向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領
域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させることが
できるように、走査方向に垂直な方向（Ｘ方向）にも移
動可能に構成されており、ウエハＷ上の各ショット領域
を走査（スキャン）露光する動作と、次のショットの露
光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・ア
ンド・スキャン動作を行う。このウエハステージＷＳＴ
はモータ等を含むウエハステージ駆動部２４によりＸＹ
２次元方向に駆動される。
【００５２】ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位
置はウエハレーザ干渉計１８によって、移動鏡１７を介
して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出さ
れている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度
情報）ＷＰＶはステージ制御系１９に送られ、ステージ
制御系１９はこの位置情報ＷＰＶに基づいてウエハステ
ージＷＳＴを制御する。なお、ウエハステージＷＳＴの
位置情報ＷＰＶはステージ制御系１９を介して主制御系
２０にも送られている。
【００５３】前記アライメント顕微鏡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。このアライメント顕微鏡ＡＳは、
ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメント
マーク（ウエハマーク）の撮像結果を出力する。かかる
撮像結果は撮像データＩＭＤとして主制御系２０へ送ら
れる。
【００５４】アライメントマークとしては、例えば、図
２（Ａ）に示されるようなウエハＷ上のショット領域Ｓ
Ａの周囲のストリートライン上に形成された、位置合わ
せマークとしてのＸ方向位置検出用のマークＭＸとＹ方
向位置検出用のマークＭＹとが使用される。各マークＭ
Ｘ、ＭＹとしては、例えば、図２（Ｂ）において拡大さ
れたマークＭＸで代表して示されるように、検出位置方
向について周期構造を有するラインアンドスペースマー
クを使用することができる。アライメント顕微鏡ＡＳ
は、その撮像結果である撮像データＩＭＤを主制御系２
０へ向けて出力する（図１参照）。なお、図２（Ｂ）に
おいては、ラインが５本のラインアンドスペースマーク
が示されているが、マークＭＸ（又はマークＭＹ）とし
て採用されるラインアンドスペースマークにおけるライ
ン本数は、５本に限定されるものではなく、他の本数で
あってもよい。また、以下の説明においては、マークＭ
Ｘ及びマークＭＹの個々を示す場合には、対応するショ
ット領域ＳＡの配列位置に応じてマークＭＸ（ｉ，ｊ）
及びマークＭＹ（ｉ，ｊ）と記すものとする。
【００５５】ウエハＷにおけるマークＭＸの形成領域
は、図３（Ａ）のＸＺ断面で示されるように、基層５１
の表面にラインパターン５３とスペースパターン５４と
がＸ方向に交互に形成されており、ラインパターン５３
及びスペースパターン５４をレジスト層が覆っている。
レジスト層の材質は、例えばポジ型レジスト材や化学増
幅型レジストであり、高い光透過性を有している。ま
た、基層５１の材質とラインパターン５３の材質とは互
いに異なっており、一般に反射率や透過率が互いに異な
っている。本実施形態では、ラインパターン５３の材質
は反射率が高いものであり、かつ、基層５１の材質はラ
インパターン５３の材質よりも反射率が高いものとして
いる。そして、基層５１、ラインパターン５３、及びス
ペースパターン５４の上面はほぼ平坦であるとする。
【００５６】このとき、上方から照明光を照射し、マー
クＭＸの形成領域における反射光による像を上方で観察
すると、その像における光強度ＩのＸ方向分布は、設計
上は、図３（Ｂ）に示されるものとなる。すなわち、観
察像において、基層５１上面に対応する位置で光強度が
最も大きく且つ一定であり、ラインパターン５３の上面
に対応する位置で光強度が次に大きく且つ一定であり、
そして、ラインパターン５３の上面と基層５１上面との
間では、光強度がＪ字（又は、し字）状に変化する。本
実施形態では、図３（Ｂ）に示された波形を、生波形の
テンプレート波形ＸＴ(0)（Ｘ）として採用している。
そして、テンプレート波形ＸＴ（Ｘ）の微分波形を、生
波形の微分波形のテンプレート波形として採用してい
る。かかるテンプレート波形の内、１階微分波形のテン
プレート波形ｄ（ＸＴ（Ｘ））／ｄＸ及び２階微分波形
のテンプレート波形ｄ2（ＸＴ（Ｘ））／ｄＸ2が、代表
的に図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）に示されている。
【００５７】なお、マークＭＹも、ラインパターンとス
ペースパターンとの配列方向がＹ方向であることを除い
て、マークＭＸと同様に構成されている。
【００５８】なお、近年、半導体回路の微細化に伴い、
より正確に微細な回路パターンを形成するために、ウエ
ハＷ上に形成される各層の表面を平坦化するプロセス
（平坦化プロセス）が採用されるようになってきてい
る。この最たるものが、成膜した膜の表面を研磨して、
その膜表面をほぼ完全に平坦化するＣＭＰ（Chemical &
Mechanical Polishing：化学的機械研磨）プロセスで
ある。かかるＣＭＰプロセスは、半導体集積回路の配線
層（金属）間の層間絶縁膜（二酸化ケイ素等の誘電体）
に適用されることが多い。
【００５９】また、最近、例えば隣接する微細素子同士
を絶縁するために所定幅の浅い溝を形成し、この溝に誘
電体などの絶縁膜を埋め込むＳＴＩ（Shallow Trench I
solation）工程も開発されている。このＳＴＩ工程で
は、絶縁物を埋め込んだ層の表面をＣＭＰプロセスで平
坦化した後、その表面に多結晶シリコン（以下、「ポリ
シリコン」という）を成膜することも行われる。かかる
工程を経て形成されるマークＭＸについて、同時に他の
パターンも形成される場合の例を、図４（Ａ）〜図４
（Ｅ）を参照しながら説明する。
【００６０】まず、図４（Ａ）に断面図によって示され
るように、シリコンウエハ（基材）５１上に、マークＭ
Ｘ（ライン部５３に対応する凹部及びスペース部５４）
と、回路パターン５９（より正確には、凹部５９ａ）と
が形成される。
【００６１】次に、図４（Ｂ）に示されるように、ウエ
ハ５１の表面５１ａに二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等の誘
電体よりなる絶縁膜６０が形成される。引き続き、絶縁
膜６０の表面にＣＭＰプロセスが施されることによっ
て、図４（Ｃ）に示されるようにウエハ５１の表面５１
ａが現れるまで絶緑膜６０が除去されて平坦化される。
この結果、回路パターン領域ではその凹部５９ａに絶縁
体６０が埋め込まれた回路パターン５９が形成され、マ
ークＭＸ領域では複数のライン部５３に絶緑体６０が埋
め込まれたマークＭＸが形成される。
【００６２】次いで、図４（Ｄ）に示されるように、ウ
エハ５１の表面５１ａの上層にポリシリコン膜６３が成
膜され、そのポリシリコン膜６３の上にフォトレジスト
ＰＲが塗布される。
【００６３】図４（Ｄ）に示されるウエハ５１上のマー
クＭＸを、アライメント顕微鏡ＡＳを用いて観察する場
合、ポリシリコン層６３の表面には下層のマークＭＸを
反映した凹凸は全く形成されない。また、ポリシリコン
層６３は所定の波長域（５５０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視
光）の光束を透過しない。このため、アライメント用の
検出光として可視光を利用するアライメント方式ではマ
ークＭＸを検出することができない、或いは、アライメ
ント用の検出光としてその大部分を可視光が占めるアラ
イメント方式では検出光量が低下し、検出精度が低下す
る恐れもある。
【００６４】また、図４（Ｄ）において、ポリシリコン
層６３ではなく、金属膜（メタル層）６３を成膜する場
合もある。この場合、メタル層６３の表面には下層のア
ライメントマークを反映した凹凸は全く形成されない。
また、通常、アライメント用の検出光はメタル層を透過
しないため、マークＭＸを検出できなくなる恐れがあ
る。
【００６５】よって、上述のようなＣＭＰ工程を経て、
ポリシリコン層６３が成膜されているウエハ５１（図４
（Ｄ）に示したウエハ）をアライメント顕微鏡ＡＳで観
察する場合には、アライメント検出光の波長が切り換え
（選択または任意設定）可能であれば、可視光以外の波
長を持つ検出光（例えば波長が約８００ｎｍ〜約１５０
０ｎｍの範囲内の赤外光）にアライメント検出光の波長
を設定した上で、マークＭＸを観察するようにすれば良
い。
【００６６】また、アライメント検出光の波長が選択で
きない場合や、或いはＣＭＰ工程を経たウエハ５１上に
メタル層６３が成膜されている場合には、図４（Ｅ）に
示されるように、マークＭＸの部分に対応する領域のメ
タル層６３（或いはポリシリコン層６３）をフォトリソ
で剥がしておき、その後でアライメント顕微競ＡＳで観
察すれば良い。
【００６７】なお、マークＭＹについても、上記のマー
クＭＸと同様にして、ＣＭＰプロセスを介在させて形成
することができる。
【００６８】前記主制御系２０は、図５に示されるよう
に、主制御装置３０と記憶装置４０とを備えている。主
制御装置３０は、ステージ制御系１９にステージ制御デ
ータＳＣＤを供給する等して露光装置１００の動作を制
御する制御装置３９と、アライメント顕微鏡ＡＳからの
撮像データを収集する撮像データ収集装置３１と、該撮
像データ収集装置３１によって収集された撮像データに
おける生波形の１〜Ｐ（例えば、Ｐ＝２）階の微分波形
を求める波形加工装置としての微分演算装置３２と、前
記生波形及び微分波形に基づいて、波形ごとの位置に関
するマーク情報である推定マーク位置を求めるマーク情
報演算装置としての推定位置算出装置３３と、波形ごと
の推定マーク位置に基づいてアライメントマークＭＸ，
ＭＹの位置を求める位置演算装置３４から構成されてい
る。そして、該位置演算装置３４は、波形ごとの推定マ
ーク位置と参照マーク位置とに基づいて、各推定マーク
位置の重みを算出する重み算出装置３５と、該重み算出
装置３５によって求められた重み情報と各波形ごとの推
定マーク位置とに基づいて、アライメントマークＭＸ，
ＭＹの位置を算出する位置算出装置３６とを備えてい
る。また、記憶装置４０は、その内部に、生波形及び微
分波形のテンプレート波形データを格納するテンプレー
ト波形格納領域４１と、ＱＸ（＞Ｐ＋１）個のアライメ
ントマークＭＸ（ｉR，jR）に関する予め求められた参
照Ｘ位置データＤＸR（Ｒ＝１〜ＱＸ）及びＱＹ（＞Ｐ
＋１）個のアライメントマークＭＹ（ｉT，jT）に関す
る予め求められた参照Ｙ位置データＤＹT（Ｔ＝１〜Ｑ
Ｙ）を格納する参照マーク位置格納領域４２と、撮像デ
ータ格納領域４３と、微分波形格納領域４４と、推定位
置格納領域４５と、重み格納領域４６と、マーク位置格
納領域４７とを有している。なお、図５においては、デ
ータの流れが実線矢印で示され、制御の流れが点線矢印
で示されている。主制御系２０の各装置の作用は後述す
る。
【００６９】なお、本実施形態では、主制御装置３０を
上記のように、各種の装置を組み合わせて構成したが、
主制御装置３０を計算機システムとして構成し、主制御
装置３０を構成する上記の各装置の機能を主制御装置３
０に内蔵されたプログラムによって実現することも可能
である。
【００７０】また、主制御装置３０を計算機システムと
して構成した場合には、主制御装置３０を構成する上記
の各装置の後述する機能を実現するためのプログラムの
全てを予め主制御装置３０に内蔵することは、必ずしも
必須ではない。例えば、図１において点線で示されるよ
うに、当該プログラムを格納した記録媒体としての記憶
媒体９１を用意するとともに、記憶媒体９１からプログ
ラム内容を読み出し可能であり、かつ、記憶媒体９１を
着脱可能な読み取り装置９０を主制御系２０に接続し、
主制御系２０が、読み取り装置９０に装填された記憶媒
体９１から機能実現のために必要なプログラム内容（例
えば、図５の処理を行うプログラム内容等）を読み出し
て、当該プログラムを実行するように構成することがで
きる。
【００７１】また、主制御系２０が読み取り装置９０に
装填された記憶媒体９１からプログラム内容を読み出し
て、内部にインストールする構成とすることができる。
さらに、インターネット等を利用し、通信ネットワーク
を介して機能実現のために必要となるプログラム内容を
主制御系２０にインストールする構成とすることもでき
る。
【００７２】なお、記憶媒体９１としては、磁気的に記
憶するもの（磁気ディスク、磁気テープ等）、電気的に
記憶するもの（ＰＲＯＭ，バッテリ・バックアップ付Ｒ
ＡＭ，ＥＥＰＲＯＭその他の半導体メモリ等）、光磁気
的に記憶するもの（光磁気ディスク等）、電気磁気的に
記憶するもの（デジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）
等）等、種々の記憶形態で記憶するものを採用すること
ができる。
【００７３】以上のように、機能を実現するためのプロ
グラム内容を記憶した記憶媒体を使用したり、インスト
ールしたりすることが可能なように構成することによ
り、後におけるプログラム内容の修正や、性能向上のた
めのバージョンアップ等を容易に行うことができるよう
になる。
【００７４】図１に戻り、露光装置１００には、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
り供給する照射光学系１３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
する受光光学系１４とから成る斜入射方式の多点フォー
カス検出系が、投影光学系ＰＬを支える支持部（図示省
略）に固定されている。この多点フォーカス検出系（１
３、１４）としては、例えば特開平５−１９０４２３号
公報に開示されるものと同様の構成のものが用いられ、
ステージ制御系１９はこの多点フォーカス検出系（１
３、１４）からのウエハ位置情報に基づいてウエハホル
ダ２５をＺ方向及び傾斜方向に駆動する。
【００７５】以上のように構成された露光装置１００で
は、以下のようにしてウエハＷ上におけるショット領域
の配列座標を検出する。なお、ショット領域の配列座標
を検出する前提として、マークＭＸ（ｉ，ｊ），ＭＹ
（ｉ，ｊ）は、前層までのプロセス（例えば、第１層目
のプロセス）で既にウエハＷ上に形成されているものと
する。また、ウエハＷがウエハホルダ２５に不図示のウ
エハローダによってロードされており、主制御系２０に
よるステージ制御系１９を介したウエハＷの移動によ
り、アライメント顕微鏡ＡＳの観察視野内に各マークＭ
Ｘ（ｉ，ｊ），ＭＹ（ｉ，ｊ）を入れることができるよ
うに、粗い精度の位置合わせ（プリアライメント）が既
に行われているものとする。こうした、プリアライメン
トは、ウエハＷの外形の観察や、広い視野でのマークＭ
Ｘ（ｉ，ｊ），ＭＹ（ｉ，ｊ）の観察結果及びウエハ干
渉計１８からの位置情報（又は速度情報）に基づいて、
主制御系２０（より詳しくは、制御装置３９）によって
ステージ制御系１９を介して行なわれる。さらに、ショ
ット領域の配列座標を検出するために計測される、設計
上一直線上には並ばない３個以上のＸアライメントマー
クＭＸ（ｉm，ｊm）（ｍ＝１〜Ｍ；Ｍ≧３，Ｍ≧Ｑ
Ｘ）、及び設計上一直線上には並ばない３個以上のＹア
ライメントマークＭＹ（ｉn，ｊn）（ｎ＝１〜Ｎ；Ｎ≧
３，Ｎ≧ＱＹ）は既に選択されているものとする。但
し、選択されるマークの総数（＝Ｍ＋Ｎ）は６個よりも
多い個数でなければならない。
【００７６】また、ＸアライメントマークＭＸ（ｉm，
ｊm）の内のマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）〜ＭＸ（ｉQX，ｊ
QX）に関する参照Ｘ位置データＤＸ1〜ＤＸQX、及びＹ
アライメントマークＭＹ（ｉn，ｊn）の内のマークＭＹ
（ｉ1，ｊ1）〜ＭＹ（ｉQY，ｊ QY）に関する参照Ｙ位置
データＤＹ1〜ＤＹQYは、既に参照マーク位置格納領域
４２に格納されているものとする。なお、参照Ｘ位置デ
ータＤＸ1〜ＤＸQX及び参照Ｙ位置データＤＹ1〜ＤＹQY
は、予め別の計測によって計測された値を使用してもよ
いし、また、設計データ等から計算により求めた値を使
用してもよい。
【００７７】また、ＸアライメントマークＭＸの撮像結
果の生波形に関するテンプレート波形ＸＴ（Ｘ）（以
後、「ＸＴ(0)（Ｘ）」とも記す）、及び生波形の１〜
Ｐ階の微分波形に関するテンプレート波形ｄ（ＸＴ
（Ｘ））／ｄＸ，…，ｄP（ＸＴ（Ｘ））／ｄＸP（以
後、「ＸＴ(1)（Ｘ），…，ＸＴ(P)（Ｘ）」とも記
す）、並びにＹアライメントマークＭＹの撮像結果の生
波形に関するテンプレート波形ＹＴ（Ｙ）（以後、「Ｙ
Ｔ(0)（Ｘ）」とも記す）、及び生波形の１〜Ｐ階の微
分波形に関するテンプレート波形ｄ（ＹＴ（Ｙ））／ｄ
Ｙ，…，ｄP（ＹＴ（Ｙ））／ｄＹP（以後、「ＹＴ(1)
（Ｙ），…，ＹＴ(P)（Ｙ）」とも記す）は、既にテン
プレート波形格納領域４１に格納されているものとす
る。なお、本実施形態では、テンプレート波形ＸＴ(0)
（Ｘ）〜ＸＴ(P)（Ｘ），ＹＴ(0)（Ｙ）〜ＹＴ
( P)（Ｙ）を予め設計値を使用して求めているが、設計
値にそれまでのマーク撮像結果を加味して求めてもよ
い。
【００７８】以下、ウエハＷ上におけるショット領域の
配列座標の検出を、図６に示されるフローチャートに基
づきながら、適宜他の図面を参照しつつ説明する。
【００７９】まず、図６のステップ２０１において、選
択されたマークＭＸ（ｉm，ｊm），ＭＹ（ｉn，ｊn）の
内の最初のマーク（ＸアライメントマークＭＸ（ｉ1，
ｊ1）とする）がアライメント顕微鏡ＡＳによる撮像位
置となるようにウエハＷを移動する。かかる移動は、主
制御系２０（より詳細には、制御装置３９）によってス
テージ制御系１９を介した制御の下で行われる。
【００８０】引き続き、ステップ２０２において、アラ
イメント顕微鏡ＡＳが、制御装置３９の制御のもとで、
マークＭＸ（ｉ1，ｊ1）を撮像する。そして、以上のよ
うにして、アライメント顕微鏡ＡＳによる撮像結果であ
る撮像データＩＭＤを、制御装置３９からの指示に応じ
て、撮像データ収集装置３１が取り込み、撮像データ格
納領域４３に格納することにより、撮像データＩＭＤが
収集される。
【００８１】次に、ステップ２０３において、微分演算
装置３２が、制御装置３９の制御のもとで、撮像データ
格納領域４３から撮像データＩＭＤを読み出し、撮像さ
れたマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）におけるＹ方向に関する中
心付近におけるＸ方向の複数本（例えば、５０本）の走
査線上の信号強度分布（光強度分布）Ｉ1（Ｘ）〜Ｉ5 0
（Ｘ）を抽出する。そして、次の（１）式によって、平
均的なＸ方向に関する信号強度分布の波形、すなわち生
波形Ｉ（Ｘ）（以後、「Ｉ(0)（Ｘ）」とも記す）を求
める。
【００８２】
【数１】
【００８３】こうして求められた生波形Ｉ(0)（Ｘ）
は、信号強度分布Ｉ1（Ｘ）〜Ｉ50（Ｘ）の個々に重畳
している高周波ノイズが低減されたものとなっている。
こうして求められた生波形Ｉ(0)（Ｘ）が図７（Ｂ）に
示されている。
【００８４】引き続き、微分演算装置３２は、生波形Ｉ
(0)（Ｘ）を加工する処理として微分を行い、図７
（Ｃ）及び図７（Ｄ）に示されるように生波形Ｉ
(0)（Ｘ）とは形態（信号強度形態等）が異なる加工波
形としての微分波形ｄＩ（Ｘ）／ｄＸ，…，ｄPＩ
（Ｘ）／ｄＸP（以後、「Ｉ(1)（Ｘ），…，Ｉ
(P)（Ｘ）」とも記す）を算出する。こうして求められ
た微分波形Ｉ(1)（Ｘ）〜Ｉ(P)（Ｘ）の内の１階微分波
形Ｉ(1)（Ｘ）及び２階微分波形Ｉ(2)（Ｘ）が代表的に
図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）に示されている。
【００８５】そして、微分演算装置３２は、生波形Ｉ
(0)（Ｘ）及び微分波形Ｉ(1)（Ｘ）〜Ｉ(P)（Ｘ）を微
分波形格納領域４４に格納する。
【００８６】次いで、ステップ２０４において、推定位
置算出装置３３が、制御装置３９の制御のもとで、波形
Ｉ(p)（Ｘ）（ｐ＝０〜Ｐ）について、それぞれに関す
るテンプレート波形ＸＴ(p)（Ｘ）を使用してテンプレ
ートマッチングを行って、波形Ｉ(p)（Ｘ）ごとに求め
られるマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）の推定Ｘ位置Ｘ1 (p)を算
出する。なお、以下の説明においては、推定Ｘ位置及び
後述する推定Ｙ位置を総称して「推定マーク位置」とも
いう。
【００８７】かかる推定Ｘ位置の算出にあたっては、波
形Ｉ(p)（Ｘ）とテンプレート波形ＸＴ(p)（Ｘ＋δＸ）
との相関係数ＣＲp（δＸ）を求め、それが最大となる
パラメータδＸの値を求める。この相関係数ＣＲp（δ
Ｘ）は、波形Ｉ(p)（Ｘ）の平均値をμpとし、テンプレ
ート波形ＸＴ(p)（Ｘ）の平均値をμＴpとして、Ｘ位置
に関する所定の定義域ＸＤについて、次の（２）式によ
り求める。
【００８８】
【数２】
【００８９】ここで、所定の定義域ＸＤをマークＭＸ
（ｉ1，ｊ1）のＸ方向に関する全域とすること（以下、
「全域テンプレートマッチング」という）もできるし、
また、微分波形のテンプレートマッチングを行う場合に
は、その微分波形において大きなピークが存在するＸ方
向に関する各エッジ部分ごとの領域とする（以下、「部
分テンプレートマッチング」という）こともできる。全
域テンプレートマッチングの場合には、相関係数ＣＲp
（δＸ）が最大となる値δＸと前述のウエハＷの位置情
報ＷＰＶとからマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）の推定Ｘ位置Ｘ
1 (p)が直接的に求められる。また、部分テンプレートマ
ッチングの場合には、相関係数ＣＲp（δＸ）が最大と
なる値δＸと前述のウエハＷの位置情報ＷＰＶとからマ
ークＭＸ（ｉ1，ｊ1）の各エッジのＸ位置が求められ、
これらのエッジ位置からマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）の推定
Ｘ位置Ｘ1 (p)が求められる。なお、部分テンプレートマ
ッチングの場合には、定義域ＸＤ以外におけるノイズの
重畳の影響を受けず、また、ピークの極点付近にバイア
スの掛かった結果を得ることになるので、真のピークの
極点のＸ位置を精度良く求めることができる。
【００９０】こうして各波形Ｉ(p)（Ｘ）ごとに求めら
れた推定位置Ｘ1 (p)を、推定位置算出装置３２が推定位
置格納領域４５に格納する。
【００９１】次に、ステップ２０５において選択された
全てのマークについて生波形及び微分波形の各波形に関
する推定マーク位置の算出を完了したか否かが判定され
る。以上では、１個のマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）のみにつ
いて推定マーク位置、すなわちマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）
の推定Ｘ位置の算出が完了したのみなので、ステップ２
０５においての判定は否定的なものとなり、ステップ２
０６に処理が移行する。
【００９２】ステップ２０６では、制御装置３９が、次
のマークがアライメント顕微鏡ＡＳの撮像視野に入る位
置にウエハＷを移動させる。かかるウエハＷの移動は、
制御装置３９が、ステージ制御系１９を介してウエハ駆
動装置２４を制御し、ウエハステージＷＳＴを移動させ
ることにより行われる。
【００９３】以後、ステップ２０５において、選択され
た全てのマークについて推定マーク位置が算出されたと
判定されるまで、上述のマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）の場合
と同様にして、マークＭＸ（ｉm，ｊm）（ｍ＝２〜Ｍ）
の推定Ｘ位置Ｘm (p)（ｐ＝０〜Ｐ）、及びマークＭＹ
（ｉn，ｊn）（ｎ＝１〜Ｎ）の推定Ｙ位置Ｙn (p)が算出
される。こうして、選択された全てのマークの推定マー
ク位置が算出され、位置情報格納領域４３に格納され、
ステップ２０５において肯定的な判定がなされると、処
理がステップ２０７に移行する。
【００９４】ステップ２０７では、重み算出装置３５
が、マークＭＸ（ｉm，ｊm）（ｍ＝１〜Ｍ）ごとの生波
形及び微分波形から求められた推定Ｘ位置それぞれに関
する重みＷＸ(p)（ｐ＝０〜Ｐ）、及びマークＭＹ
（ｉn，ｊn）（ｎ＝１〜Ｎ）ごとの生波形及び微分波形
から求められた推定Ｙ位置それぞれに関する重みＷＹ
(p)を以下のようにして算出する。
【００９５】まず、重み算出装置３５は、重みＷＸ(p)
それぞれを未知数として、この重みＷＸ(p)を使用して
算出されるマークＭＸ（ｉ1，ｊ1）〜ＭＸ（ｉQX，
ｊQX）それぞれのＸ位置ＸR（Ｒ＝１〜ＱＸ）を、次の
（３）式とする。
【００９６】
【数３】
【００９７】引き続き、重み算出装置３５が、参照マー
ク位置格納領域４２から読み出されたＸ位置ＸRの参照
Ｘ位置ＤＸRに対するバラツキ度ＳＸを、重みＷＸ(p)を
未知数のままで、次の（４）式によって求める。
【００９８】
【数４】
【００９９】そして、重み算出装置３５が、バラツキ度
ＳＸが最小となるような重みＷＸ(p )を求める。具体的
には、（４）式を各重みＷＸ(p)で偏微分し、それぞれ
の偏微分結果を０として得られる連立方程式を解くこと
により、最適な重みＷＸ(p)の値をそれぞれ算出する。
【０１００】引き続き、マークＭＹ（ｉn，ｊn）（ｎ＝
１〜Ｎ）ごとの生波形及び微分波形から求められた推定
Ｙ位置それぞれに関する重みＷＹ(p)を、上述の重みＷ
Ｘ(p)と同様にして求める。すなわち、重み付け演算に
よって算出されるマークＭＹ（ｉ1，ｊ1）〜ＭＹ
（ｉQY，ｊQY）それぞれのＹ位置ＹT（Ｔ＝１〜ＱＹ）
の参照Ｙ位置ＤＹTに対するバラツキ度ＳＹが最小とな
るような重みＷＹ(p)を求める。
【０１０１】こうして求められた重みＷＸ(p)及びＷＹ
(p)を、重み算出装置３５は、重み情報格納領域４６に
格納する。
【０１０２】次に、ステップ２０８において、位置算出
装置３６が、推定位置格納領域４５からマークＭＸ（ｉ
m，ｊm）（ｍ＝１〜Ｍ）の推定Ｘ位置Ｘm (p)（ｐ＝０〜
Ｐ）、及びマークＭＹ（ｉn，ｊn）（ｎ＝１〜Ｎ）の推
定Ｙ位置Ｙn (p)を読み出すとともに、重み格納領域４６
から重みＷＸ(p)及びＷＹ(p)を読み出す。引き続き、も
はや未知数ではなくなった重みＷＸ(p)と推定Ｘ位置Ｘm
(p)とを使用して、（３）式と同様の式により、マーク
ＭＸ（ｉm，ｊm）のＸ位置Ｘmを算出するとともに、こ
れと同様にして、もはや未知数ではなくなった重みＷＹ
(p)と推定Ｙ位置Ｙn (p)とを使用して、マークＭＹ
（ｉn，ｊn）のＹ位置Ｙnを算出する。そして、位置算
出装置３６は、算出されたマークＭＸ（ｉm，ｊm）のＸ
位置Ｘm及びマークＭＹ（ｉn，ｊn）のＹ位置Ｙnをマー
ク位置格納領域４７に格納する。
【０１０３】こうして、マークＭＸ（ｉm，ｊm）のＸ位
置Ｘm及びマークＭＹ（ｉn，ｊn）のＹ位置Ｙnの検出が
終了する。
【０１０４】以後、制御装置３９が、マーク位置格納領
域４７から、マークＭＸ（ｉm，ｊm）（ｍ＝１〜Ｍ）の
Ｘ位置Ｘm、及びマークＭＹ（ｉn，ｊn）（ｎ＝１〜
Ｎ）のＹ位置Ｙnを読み出して、例えば特開昭６１−４
４４２９号公報に開示される統計演算によりウエハＷ上
のショット領域ＳＡの配列座標を算出するためのパラメ
ータ（誤差パラメータ）値を算出する。そして、制御装
置３９の制御の下で、算出されたパラメータ値を用いて
求められたショット領域配列を使用しつつ、レチクルＲ
におけるスリット状の照明領域（中心は光軸ＡＸとほぼ
一致）を照明光ＩＬにより照明した状態で、ウエハＷと
レチクルＲとを走査方向（Ｙ方向）に沿って互いに逆向
きに、投影倍率に応じた速度比で同期移動させる。これ
により、レチクルＲのパターン領域のパターンがウエハ
Ｗ上のショット領域上に縮小転写される。
【０１０５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ウエハＷ上に形成されたアライメントマークＭＸ，
ＭＹの撮像信号に重畳したノイズの態様に応じ、撮像信
号の生波形、及びその生波形に対して加工処理を施した
波形としての微分波形を使用してアライメントマークＭ
Ｘ，ＭＹの位置を検出するので、ノイズの態様にかかわ
らず、アライメントマークＭＸ，ＭＹの位置を精度良く
検出することができる。そして、本実施形態では、精度
良く求められたアライメントマークＭＸ，ＭＹの位置に
基づいてウエハＷ上のショット領域ＳＡ（ｉ，ｊ）の配
列座標を高精度で算出し、これらの算出結果に基づい
て、ウエハＷの位置合わせを高精度で行うことができる
ので、各ショット領域ＳＡ（ｉ，ｊ）にレチクルＲに形
成されたパターンを精度良く転写することができる。
【０１０６】なお、上記の重みＷＸ(p)，ＷＹ(p)を、例
えば、露光ロットにおける最初の１枚のウエハについて
求め、同一露光ロットの他のウエハについては、最初の
１枚のウエハと同じ重みＷＸ(p)，ＷＹ(p)を適用してア
ライメントマークの位置検出を行うこととすることがで
きる。また、露光ロットが異なっても、同一のプロセス
で加工されたウエハについても同一の重みＷＸ(p)，Ｗ
Ｙ(p)を適用することができる。さらに、同一ロットあ
るいは同一プロセスの最初の数枚のウエハに関して重み
ＷＸ(p)，ＷＹ(p)を求め、それらの平均値を同一ロット
あるいは同一プロセスにおける他のウエハについて重み
として適用することも可能である。
【０１０７】また、本実施形態では、生波形及び微分波
形の各波形ごとに求められた推定マーク位置それぞれを
適宜重み付けて、重み付け演算によりアライメントマー
クＭＸ，ＭＹの位置を検出しているので、撮像信号に重
畳したノイズの態様にかかわらず、精度良くアライメン
トマークＭＸ，ＭＹの位置を検出することができる。
【０１０８】また、本実施形態では、各波形ごとに求め
られる推定マーク位置それぞれの重みを、求められた推
定マーク位置と予め求められた参照マーク位置とに基づ
いて求めているので、適切な重み付けによる重み付け演
算ができ、精度良くアライメントマークＭＸ，ＭＹの位
置を検出することができる。
【０１０９】また、テンプレートマッチングによって、
各波形に関する推定マーク位置を求めているので、推定
の信頼度の高い推定マーク位置を求めることができ、精
度良くアライメントマークＭＸ，ＭＹの位置を検出する
ことができる。
【０１１０】また、本実施形態では、重み付け演算で使
用する推定マーク位置それぞれの重みを、アライメント
マークＭＸ，ＭＹごとに求められる推定マーク位置の数
よりも大きな数のアライメントマークＭＸ，ＭＹに関す
る参照マーク位置に基づいて、統計的に求めているの
で、求められた推定マーク位置の情報を活かしつつ、推
定マーク位置それぞれの重みを精度良く求めることがで
きる。
【０１１１】なお、上記の実施形態では、生波形に加工
を施した波形として、微分波形を使用したが、本発明は
これに限られるものではない。生波形を加工する処理と
しては、生波形を微分する以外にも、例えば、生波形に
対してフィルタリング処理（生波形の周波数成分を変更
する処理）を用いることも可能である。フィルタリング
処理としては、公知のローパスフィルタリングやハイパ
スフィルタリング、ＳＹＮＣ関数等の所定のフィルタリ
ング関数を用いたフィルタリング等、様々な方法が考え
られる。また、フィルタリングの度合いも１種に限られ
ず、様々な度合いで行うことが可能である。
【０１１２】要は、生波形と関連し、生波形とは波形形
態が異なる加工波形が求められれば、どのような加工を
行うことも可能である。なお、求める加工波形の種類は
いくつであってもよい。例えば、上記の実施形態では、
加工波形として、１階微分波形及び２階微分波形の２種
の加工波形を求めている。そして、それぞれの波形（生
波形を含む）ごとにマーク位置情報を求め、その求めら
れたマーク位置情報を、上述した実施形態で述べたよう
な重み付け演算等の手法で、統合演算処理をすることに
より、マークの位置情報を求めるようにしておけばよい
のである。
【０１１３】なお、統合演算処理をする際には、どのよ
うな加工がなされた加工波形であるかを問わずに、統合
演算処理を行うことができる。例えば、上述の生波形か
ら求めたマーク位置情報と、１階微分波形から求めたマ
ーク位置情報とを統合演算処理することも可能である。
また、１階微分波形から求めたマーク位置情報と、２階
微分波形から求めたマーク位置情報とを統合演算処理す
ることも可能である。さらに、微分波形から求めたマー
ク位置情報と、微分処理とは異なる処理（例えば、ロー
パスフィルタリング処理）がなされた加工波形から求め
たマーク位置情報とを統合演算処理することも可能であ
る。
【０１１４】なお、上記の実施形態では、重み付け演算
で使用する推定マーク位置それぞれの重みを、アライメ
ントマークＭＸ，ＭＹごとに求められる推定マーク位置
の数よりも大きな数のアライメントマークＭＸ，ＭＹに
関する参照マーク位置に基づいて求めたが、参照マーク
位置の数をアライメントマークＭＸ，ＭＹごとに求めら
れる推定マーク位置の数と同数とすることも可能であ
る。かかる場合には、上述の（３）式を連立方程式とし
て解くことにより、各推定マーク位置に関する重みを一
義的に求めることができる。
【０１１５】また、上記の実施形態では、アライメント
マークＭＸ，ＭＹごとに求められた推定マーク位置の全
てを使用して、アライメントマークＭＸ，ＭＹの位置を
検出したが、求められた推定マーク位置から選択された
もののみを使用して、アライメントマークＭＸ，ＭＹの
位置を検出することもできる。かかる推定マーク位置の
選択方法としては、例えば、対応する参照マーク位置と
の差が予め定められた所定値以下のものを選択する方法
等がある。また、推定マーク位置の選択方法として、求
められた推定マーク位置と参照マーク位置との比較の結
果、参照マーク位置と最も近い推定マーク位置になると
推定される生波形及び微分波形の内の１つの波形を選択
する方法を採用することもできる。
【０１１６】更に、生波形に重畳するノイズの態様があ
る程度分かっているときには、ノイズの影響の小さな推
定マーク位置が求められる波形のみを使用して、アライ
メントマークＭＸ，ＭＹの位置を検出することも可能で
ある。ここで、使用する波形が微分波形である場合に
は、生波形において信号レベルが大きく変化するエッジ
部分が強調された波形となるので、前述の部分テンプレ
ートマッチング法を用いて各エッジの位置を検出し、こ
れらのエッジ位置からアライメントマークＭＸ，ＭＹの
位置を検出することが望ましい。これにより、例えば、
低周波ノイズの影響を低減した位置検出が可能となる。
【０１１７】また、上記の実施形態では、走査型露光装
置の場合を説明したが、本発明は、紫外線を光源にする
縮小投影露光装置、波長３０ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源に
する縮小投影露光装置、波長１ｎｍ前後を光源にするＸ
線露光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームによる
露光装置などあらゆるウエハ露光装置、液晶露光装置等
に適応できる。また、ステップ・アンド・リピート機、
ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・ス
ティッチング機を問わない。
【０１１８】また、上記の実施形態では、露光装置にお
けるウエハ上の位置合わせマークの位置検出及びウエハ
の位置合わせの場合を説明したが、本発明を適用した位
置検出、及び位置合わせは、レチクル上の位置合わせマ
ークのマーク検出、位置検出、及びレチクルの位置合わ
せに用いることもでき、更に、露光装置以外の装置、例
えば顕微鏡等を使用した物体の観察装置、工場の組み立
てライン、加工ライン、検査ラインにおける対象物の位
置決め装置等における物体の位置検出やその物体の位置
合わせにも利用可能である。
【０１１９】《デバイスの製造》次に、本実施形態の露
光装置及び方法を使用したデバイスの製造について説明
する。
【０１２０】図８には、本実施形態におけるデバイス
（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣ
Ｄ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産のフロ
ーチャートが示されている。図８に示されるように、ま
ず、ステップ３０１（設計ステップ）において、デバイ
スの機能設計（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３０２（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３０３（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。
【０１２１】次に、ステップ３０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ３０１〜ステップ３０３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３０５（デバイス組立ステップ）
において、ステップ３０４において処理されたウエハを
用いてチップ化する。このステップ３０５には、アッセ
ンブリ工程（ダイシング、ボンディング）パッケージン
グ工程（チップ封入）等の工程が含まれる。
【０１２２】最後に、ステップ３０６（検査ステップ）
において、ステップ３０５で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性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。
【０１２３】図９には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ３０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図９において、ステップ３１１（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３１２
（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３１３（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３
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ３１１〜ステップ３１４
それぞれは、ウエハプロセス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。
【０１２４】ウエハプロセスの各段階において、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３１５
（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を
塗布し、引き続き、ステップ３１６（露光ステップ）に
おいて、上記で説明した実施形態の露光装置及び露光方
法によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光す
る。次に、ステップ３１７（現像ステップ）においては
露光されたウエハを現像し、引き続き、ステップ３１８
（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３１９（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。
【０１２５】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。
【０１２６】以上のようにして、精度良く微細なパター
ンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。
【０１２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置検出
方法によれば、物体上に形成されたマークの撮像信号に
重畳したノイズの態様に応じ、撮像信号の生波形及び微
分波形を適宜使用してマークの位置を検出するので、ノ
イズの態様にかかわらず、マークの位置を精度良く検出
することができる。
【０１２８】また、本発明の位置検出装置によれば、本
発明の位置検出方法を使用してマークの位置を検出する
ので、精度良くマーク位置の検出をすることができる。
【０１２９】また、本発明の露光方法によれば、本発明
の位置検出方法を使用して、基板に形成された位置検出
用マークの位置を高精度で検出し、その検出結果に基づ
いて基板の位置合わせを行いつつ、区画領域にパターン
を転写するので、所定のパターンを精度良くかつ迅速に
区画領域に転写することができる。
【０１３０】また、本発明の露光装置によれば、本発明
の位置検出装置によって、位置検出用マークの位置を精
度良く検出することができるので、精度を向上して、所
定のパターンを基板上の区画領域に転写することができ
る。
【０１３１】また、本発明の記録媒体によれば、この記
録媒体に記録されたプログラム内容を読み出したり、イ
ンストールしたりして、そのプログラム内容を実行する
ことにより、本発明の位置検出方法を使用して物体上の
マークの位置情報を検出するすることができるので、マ
ークの位置情報を精度良く検出することができる。
【０１３２】また、本発明のデバイス製造方法によれ
ば、リソグラフィ工程において、本発明の露光方法を使
用して、所定のパターンを基板に転写するので、精度良
く微細なパターンが形成されたデバイスを製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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（Ａ）及び図２（Ｂ）は、アライメントマ
ークの例を説明するための図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、アライメントマー
クに関するテンプレート波形を説明するための図であ
る。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、マークがＣＭＰプ
ロセスを経て形成される工程を説明するための図であ
る。
【図５】主制御系の概略構成を示す図である。
【図６】マークの位置検出動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は、一実施形態におけ
る位置合わせマークの撮像結果を説明するための図であ
る。
【図８】図１の露光装置を用いたデバイス製造方法を説
明するためのフローチャートである。
【図９】図８のウエハ処理ステップにおける処理のフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
３２…微分演算装置（波形加工装置）、３３…推定位置
算出装置（マーク情報演算装置、相関係数演算装置）、
３４…位置演算装置、３５…重み算出装置、３６…マー
ク位置算出装置（位置算出装置）、９１…記憶媒体（記
録媒体）、ＡＳ…アライメント顕微鏡（撮像装置）、Ｍ
Ｘ，ＭＹ…アライメントマーク（マーク、位置検出用マ
ーク）、ＳＡ…ショット領域（区画領域）、Ｗ…ウエハ
（物体、基板）、ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ装
置）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｆ Ｋ

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体上に形成されたマークの位置情報を
    検出する位置検出方法であって、 前記マークを撮像する第１工程と；前記第１工程で得ら
    れた信号波形の所定階の微分波形を求める第２工程と；
    前記微分波形と所定のテンプレート波形との相関関係に
    基づいて、前記マークの位置情報を検出する第３工程と
    を含む位置検出方法。
  2. 【請求項２】 前記第３工程は、 前記微分波形と前記テンプレート波形との相対位置関係
    を変化させつつ、各相対位置における前記微分波形と前
    記テンプレート波形との相関係数を求める第４工程と；
    前記相関係数が最も大きくなる相対位置関係に基づい
    て、前記マークの位置情報を検出する第５工程とを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出方法。
  3. 【請求項３】 物体上に形成されたマークの位置情報を
    検出する位置検出方法であって、 前記マークを撮像する第１工程と；前記第１工程で得ら
    れた信号波形に対して所定の加工処理を施して、少なく
    とも１つの加工波形を求める第２工程と；前記第１工程
    で得られた信号波形及び前記第２工程で求められた加工
    波形それぞれに基づいて、前記マークの位置に関するマ
    ーク情報をそれぞれ求める第３工程と；前記第３工程で
    求められたマーク情報の内の複数のマーク情報に基づい
    て、前記マークの位置情報を検出する第４工程とを含む
    位置検出方法。
  4. 【請求項４】 前記第２工程で求められる加工波形は、
    前記第１工程で得られた信号波形とは異なる信号強度分
    布を有する波形であることを特徴とする請求項３に記載
    の位置検出方法。
  5. 【請求項５】 前記第２工程では、前記所定の加工処理
    として、前記信号波形が有する周波数成分の分布を変更
    する処理を前記信号波形に施すことを特徴とする請求項
    ３又は４に記載の位置検出方法。
  6. 【請求項６】 前記第２工程では、前記所定の加工処理
    として、前記信号波形の少なくとも所定階の微分波形を
    求めることを特徴とする請求項３又は４に記載の位置検
    出方法。
  7. 【請求項７】 前記第２工程では、前記所定階までの複
    数の階の微分波形を求めることを特徴とする請求項６に
    記載の位置検出方法。
  8. 【請求項８】 前記第４工程では、前記複数のマーク情
    報の重み付け演算により、前記マークの位置情報を検出
    することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記
    載の位置検出方法。
  9. 【請求項９】 前記重み付け演算で用いられる前記複数
    のマーク情報それぞれの重みは、前記複数のマーク情報
    と予め求められた参照マーク情報とに基づいて求められ
    ることを特徴とする請求項８に記載の位置検出方法。
  10. 【請求項１０】 前記第３工程は、 前記マークの信号波形及び前記少なくとも１つの加工波
    形中における任意の加工波形それぞれと、前記マークの
    信号波形及び前記少なくとも１つの加工波形中における
    任意の加工波形それぞれに関するテンプレート波形との
    相対位置関係を変化させつつ、各相対位置における相関
    係数を求める第５工程と；前記相関係数が最も大きくな
    る相対位置関係に基づいて、前記マークの信号波形及び
    前記少なくとも１つの加工波形中における任意の加工波
    形それぞれに関する前記マーク情報である前記マークの
    推定位置を求める第６工程とを含むことを特徴とする請
    求項８又は９に記載の位置検出方法。
  11. 【請求項１１】 前記第４工程では、前記信号波形及び
    前記第２工程で求められた加工波形の全てを、前記マー
    クの位置情報を求めるために使用する位置検出用波形と
    することを特徴とする請求項９又は１０に記載の位置検
    出方法。
  12. 【請求項１２】 前記複数のマーク情報の重みは、前記
    位置検出用波形の数と同数の前記参照マーク情報に基づ
    いて求められることを特徴とする請求項９又は１０に記
    載の位置検出方法。
  13. 【請求項１３】 前記複数のマーク情報の重みは、前記
    位置検出用波形の数よりも大きな数の前記参照マーク情
    報に基づいて統計的に求められることを特徴とする請求
    項９又は１０に記載の位置検出方法。
  14. 【請求項１４】 前記第４工程では、前記参照マーク情
    報と最も近いマーク情報になると推定される１つの波形
    を位置検出用波形とし、前記位置検出用波形に基づいて
    前記マークの位置を検出することを特徴とする請求項９
    又は１０に記載の位置検出方法。
  15. 【請求項１５】 物体上に形成されたマークの位置情報
    を検出する位置検出装置であって、 前記物体上の領域を撮像する撮像装置と；前記撮像装置
    による撮像の結果として得られた前記マークの信号波形
    の所定階の微分波形を求める微分演算装置と；前記微分
    波形と所定のテンプレート波形との相関関係に基づい
    て、前記マークの位置情報を検出する位置演算装置とを
    備える位置検出装置。
  16. 【請求項１６】 前記位置演算装置は、 前記微分波形と前記テンプレート波形との相対位置関係
    を変化させつつ、各相対位置における前記微分波形及び
    前記テンプレート波形との相関係数を求める相関係数算
    出装置と；前記相関係数が最も大きくなる相対位置関係
    に基づいて、前記マークの位置情報を算出する位置算出
    装置とを備える請求項１５に記載の位置検出装置。
  17. 【請求項１７】 物体上に形成されたマークの位置情報
    を検出する位置検出装置であって、 前記物体上を撮像する撮像装置と；前記撮像装置による
    撮像の結果として得られた信号波形に対して所定の加工
    処理を施して、加工波形を求める波形加工装置と；前記
    信号波形及び前記波形加工装置で求められた加工波形そ
    れぞれに基づいて、前記マークの位置に関するマーク情
    報をそれぞれ求めるマーク情報演算装置と；前記マーク
    情報演算装置によって求められたマーク情報の内の複数
    のマーク情報に基づいて、前記マークの位置情報を検出
    する位置演算装置とを備える位置検出装置。
  18. 【請求項１８】 前記波形加工装置は、前記所定の加工
    処理として、前記信号波形が有する周波数成分の分布を
    変更する処理を前記信号波形に施す周波数成分変更装置
    を備えることを特徴とする請求項１７に記載の位置検出
    装置。
  19. 【請求項１９】 前記波形加工装置は、前記所定の加工
    処理として、前記信号波形の少なくとも所定階の微分波
    形を求める微分演算装置を備えることを特徴とする請求
    項１７に記載の位置検出装置。
  20. 【請求項２０】 前記微分演算装置は、前記所定階まで
    の複数の階の微分波形を求めることを特徴とする請求項
    １９に記載の位置検出装置。
  21. 【請求項２１】 前記位置演算装置は、前記複数のマー
    ク情報の重み付け演算により、前記マークの位置情報を
    検出することを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか
    一項に記載の位置検出装置。
  22. 【請求項２２】 前記位置演算装置は、前記複数のマー
    ク情報と予め求められた参照マーク情報とに基づいて、
    前記重み付け演算で用いられる前記複数のマーク情報そ
    れぞれの重みを求める重み算出装置を備えることを特徴
    とする請求項２１に記載の位置検出装置。
  23. 【請求項２３】 所定のパターンを基板上の区画領域に
    転写する露光方法であって、 前記基板に形成された位置検出用マークの位置を請求項
    １〜１４のいずれか一項に記載の位置検出方法によって
    検出して、前記区画領域の位置に関する所定数のパラメ
    ータを求め、前記基板上における前記区画領域の配列情
    報を算出する配列算出工程と；前記配列算出工程におい
    て求められた前記区画領域の配列情報に基づいて、前記
    基板の位置制御を行いつつ、前記区画領域に前記パター
    ンを転写する転写工程とを含む露光方法。
  24. 【請求項２４】 所定のパターンを基板上の区画領域に
    転写する露光装置であって、 前記基板を移動面に沿って移動させるステージ装置と；
    前記ステージ装置に搭載された前記基板上のマーク位置
    を検出する請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の位
    置検出装置とを備える露光装置。
  25. 【請求項２５】 物体上に形成されたマークの位置を検
    出する位置検出装置により実行される制御プログラムが
    記録された記録媒体であって、 前記マークの撮像により得られた信号波形の所定階の微
    分波形を求めさせ；前記微分波形と所定のテンプレート
    波形との相関関係に基づいて、前記マークの位置情報を
    検出させる；制御プログラムが記録された記録媒体。
  26. 【請求項２６】 物体上に形成されたマークの位置を検
    出する位置検出装置により実行される制御プログラムが
    記録された記録媒体であって、 前記マークの撮像により得られた信号波形に対して所定
    の加工処理を施して、少なくとも１つの加工波形を求め
    させ；前記信号波形及び前記少なくとも１つの加工波形
    それぞれに基づいて、前記マークの位置に関するマーク
    情報をそれぞれ求めさせ；前記求められたマーク情報の
    内の複数のマーク情報に基づいて、前記マークの位置情
    報を検出させる；制御プログラムが記録された記録媒
    体。
  27. 【請求項２７】 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、請求項２３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。
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