JP2007102580A - 位置決め手法、及び位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱に影響されることが少なく、撮像された対象物のエッジをより正確に検出する。
【解決手段】対象物のエッジを含む領域を撮像するように２次元的に配列された複数の画素から得られた画像を処理する画像処理方法であって、画素の配列方向の一方である第１方向に配列された画素に係る画素情報を累積的に加算し、画素の配列方向の他方である第２方向の１次元情報を得る第１ステップ（Ｓ１３，Ｓ１４）と、該１次元情報を微分した微分情報を得る第２ステップ（Ｓ１５）と、該微分情報に基づいて、対象物のエッジ位置を決定する第３ステップ（Ｓ１６）とを含んで構成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、対象物を撮像した画像を処理して該対象物のエッジ位置を算出するための画像処理方法及び画像処理装置、並びに該画像処理装置を備える露光装置に関する。

半導体素子等のデバイスを製造する際には、マスク（又はレチクル）に照明光を照射し、マスクを介した光をフォトレジストが塗布されたウエハ（基板）に露光光として照射してマスクのパターンの像を投影光学系を介して基板上に転写する露光装置が用いられる。近時においては、露光波長を実質的に短くし、かつ空気中に比べて焦点深度を大きく（広く）するため、液浸法を利用した液浸型露光装置が、注目されるようになってきた。液浸型露光装置は、投影光学系の下面とウエハ表面との間を水又は有機溶媒等の液体で局所的に満たした状態で露光を行う装置である（例えば、特許文献１参照）。

このような液浸型露光装置においては、ウエハステージに保持されたウエハとほぼ同一の平坦部を有する着脱可能なプレート（撥水プレート）を該ウエハステージ上に設けることが提案されている。このプレートは、ウエハを位置させるための開口（例えば、半導体ウエハの場合は円形の開口）を有しており、液漏れ防止の観点から、このプレートとウエハとの間のクリアランスは非常に狭く設定されているので、ウエハの搬出入の際に、ウエハが該開口の内周エッジに接触しないように、あるいはウエハと内周エッジとの隙間がなるべく均一となるように、ウエハとプレートとの相対位置を正確に合わせる必要がある。このため、該プレートの開口の形状及び位置を計測することが行われる。

この計測は、例えば、露光装置が備えるアライメント用の高解像度の撮像カメラ（２次元撮像素子）を有する検出装置でプレート開口の内周エッジを含む領域を撮像し、該撮像結果を画像処理することにより行われる。このような画像処理（エッジ位置検出処理）の従来技術として、例えば、以下のような手法が知られている。
（１）画像は概して対象物と背景とで構成されており、画像の輝度の二値化によってこれらを分離する輝度しきい値を推定し、このしきい値を基準として画像内のエッジ位置を決定する。
（２）画像中の対象物と背景との境界となるエッジ付近では輝度の変化が著しいため、微分フィルタ、ラプラシアン（二次微分）フィルタを画像に施し、その候補点からエッジ位置を推定する。

しかしながら、上述した従来技術では、撮像された対象物のエッジが幾何学的（直線的、曲線的）にはっきりとしている場合には有効であるが、前記撥水プレートのように、何らかのコーティングが施された対象物などでは、撮像された対象物のエッジは幾何学的にはっきりとしておらず、このような場合には、Ｓ／Ｎ比が悪くエッジ候補位置が無数に抽出されてしまい、しかもそのほとんどが無意味な情報であることが多いため、正確なエッジ位置を決定することが困難であった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、外乱に影響されることが少なく、撮像された対象物のエッジをより正確に検出することができる画像処理方法を提供することを目的とする。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

本発明によると、対象物のエッジを含む領域を撮像するように２次元的に配列された複数の画素から得られる画像を処理する画像処理方法であって、前記画素の配列方向の一方である第１方向に配列された前記画素に係る画素情報を累積的に加算し、前記画素の配列方向の他方である第２方向の１次元情報を得る第１ステップと、前記１次元情報を微分した微分情報を得る第２ステップと、前記微分情報に基づいて、前記対象物のエッジ位置を決定する第３ステップと、を含む画像処理方法が提供される。

本発明では、画素の配列方向の一方である第１方向に配列された画素に係る画素情報を累積的に加算して、画素の配列方向の他方である第２方向の１次元情報を得るようにしたので、画像に含まれるノイズ（外乱）による影響が第１方向への加算による平均化効果により緩和される。従って、計測対象物のエッジの状態が非常に歪（いびつ）で、二値化やフィルタによるエッジ抽出が困難である場合においても、エッジ状態によらず、対象物のエッジをより正確に求めることができるようになる。

本発明によれば、外乱に影響されることが少なく、撮像された対象物のエッジをより正確に検出することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本発明が適用可能な露光装置の全体構成について概説する。

［露光装置］
図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成を模式的に示す正面図である。この露光装置は、いわゆる液浸型の露光装置であるとともに、投影光学系ＰＬに対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期移動させつつレチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上のショット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。なお、以下の説明においては、図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１中に示すＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。Ｘ軸に沿う方向がスキャン方向（走査方向）である。

照明光学系ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）等の光源から射出されるレーザ光の断面形状をスキャン方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に伸びるスリット状に整形するとともに、その照度分布を均一化して照明光ＥＬとして射出する。なお、本実施形態では、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源を備える場合を例に挙げて説明するが、これ以外にｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（波長１５７ｎｍ）、その他の光源を用いることができる。

レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上に吸着保持されており、レチクルステージＲＳＴ上の一端にはレチクル用干渉計システムＩＦＲからの測長用のレーザビームが照射される移動鏡ＭＲｒが固定されている。レチクルＲの位置決めは、レチクルステージＲＳＴを光軸ＡＸと垂直なＸＹ平面内で並進移動させるとともに、ＸＹ平面内で微小回転させるレチクル駆動装置（不図示）によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に転写する際には、レチクルステージＲＳＴを一定速度で所定のスキャン方向に走査する。

レチクルステージＲＳＴの上方には、レチクルＲの周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出するアライメント系ＯＢ１，ＯＢ２がスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。アライメント系ＯＢ１，ＯＢ２の検出結果は、レチクルＲを照明光学系ＩＬ又は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定の精度で位置決めするためなどに使用される。干渉計システムＩＦＲは、レチクルステージＲＳＴ上の一端に取り付けられた移動鏡ＭＲｒにレーザビームを投射し、その反射ビームを受光してレチクルＲの位置変化を計測する。

投影光学系ＰＬはレンズ等の複数の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては照明光学系ＩＬから射出される照明光の波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択される。なお、投影光学系ＰＬに設けられる光学素子のうちのいくつかは、光軸ＡＸ方向及び光軸ＡＸと交差する方向に移動可能に構成されているとともに、姿勢（光軸ＡＸに対する角度）が調整可能に構成されており、これらの光学素子の位置又は姿勢を調整することで投影光学系ＰＬの倍率、収差等の光学特性が調整可能となっている。

ウエハＷを載置してＸＹ平面に沿って２次元移動するウエハステージＷＳＴ上には、ウエハテーブルＷＴＢが設けられ、ウエハテーブルＷＴＢには、ウエハＷを真空吸着するウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハテーブルＷＴＢは、ウエハホルダＷＨをＺ方向（光軸ＡＸ方向）に微小移動させるとともに微小傾斜させる。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での移動座標位置とヨーイングによる微小回転量とは、ウエハ用干渉計システムＩＦＷによって計測される。この干渉計システムＩＦＷは、レーザ光源（不図示）からの測長用のレーザビームをウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢに固定された移動鏡ＭＲｗに照射し、その反射光と所定の参照光とを干渉させてウエハステージＷＳＴの座標位置と微小回転量（ヨーイング量）とを計測する。

ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを解除可能に吸着保持するウエハホルダＷＨ、及び撥水プレートＰＴを解除可能に吸着保持するプレートホルダＰＨが設けられている。撥水プレートＰＴはその外形が矩形状に形成され、そのほぼ中央部には、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径の開口（円形開口）ＰＴａが形成されている。ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷが、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの内側に位置された状態で、ウエハＷの上面と、撥水プレートＰＴの上面とがほぼ同一面となるように各部の寸法が設定されている。

ウエハＷの外周エッジと撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの内周エッジとの間のクリアランスは、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となるように、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの形状及び大きさが設定されている。撥水プレートＰＴの表面には、フッ素系の材料等を用いた撥水処理（撥水コート）が施されており、撥水面が構成されている。撥水プレートＰＴの撥水面は、一般的に遠紫外域又は真空紫外域の光に弱く、照明光ＥＬの照射によって撥水性が劣化する。また、撥水プレートＰＴの上面に液体の付着（ウォータマーク等）が形成される虞がある。これらの理由から、撥水プレートＰＴは適宜に交換可能となっている。

投影光学系ＰＬの側方には、ウエハＷに形成されたアライメントマークの位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサＡＬＧが設けられている。アライメントセンサＡＬＧとしては、この実施形態では、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光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受光された対象マークの像と、不図示の指標（センサ内に設けれらた指標板上の指標マーク）の像とを２次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等からなる撮像素子（カメラ）で撮像し、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。アライメントセンサＡＬＧからの撮像信号は、露光装置を全体的に制御する制御装置ＣＮＴに供給されるようになっている。なお、この実施形態では、後述する撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの位置を計測するために、このアライメントセンサＡＬＧを用いる。

また、ウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢ上には、図示はしていないが、フォーカスセンサ、及びレベリングセンサのキャリブレーションとベースライン量の計測とに用いられる基準板も取り付けられている。この基準板の表面には、露光波長の照明光のもとでレチクルＲのマークとともにアライメント系ＯＢ１，ＯＢ２で検出可能な基準マークが形成されている。フォーカスセンサは投影光学系ＰＬの像面に対するウエハＷの表面のずれ量を計測するセンサであり、レベリングセンサはウエハＷの表面の姿勢（傾斜）を計測するセンサである。ベースライン量とは、ウエハＷ上に投影されるレチクルのパターン像の基準位置（例えば、パターン像の中心位置）とアライメントセンサの計測視野中心との距離を示す量である。

本実施形態の露光装置は、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子としてのレンズ（以下、先玉レンズともいう）の近傍には、液浸機構を構成する液体供給ノズル２１と、これと対向するように液体回収ノズル２２とが設けられている。液体供給ノズル２１には、その一端が不図示の液体供給装置に接続された供給管の他端が接続されており、液体回収ノズル２２には、その一端が不図示の液体回収装置に接続された回収管が接続されている。液体供給装置は、液体タンク、加圧ポンプ、温度制御装置、及び供給管に対する液体の供給・停止・流量を制御するためのバルブ（流量制御弁）等を含んで構成されている。温度制御装置は、液体タンク内の液体の温度を、露光装置が収容されるチャンバ内の温度と同程度の温度に調整する。液体回収装置は、液体タンク、吸引ポンプ、及び回収管を介した液体の回収・停止を制御するためのバルブ等を含んで構成されている。

前記液体としては、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が透過する超純水が用いられる。ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光（露光光）ＥＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。制御装置ＣＮＴが、液体供給装置及び液体回収装置を適宜に制御して、液体供給ノズル２１から液体（純水）を供給するとともに、液体回収ノズルから液体を回収することにより、投影光学系ＰＬの先玉レンズとウエハＷとの間に、一定量の液体Ｌｑが保持される。なお、この液体Ｌｑは常に入れ替わっている。

［撥水プレートの位置計測］
上述したように、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａとウエハＷとの間のクリアランスは、非常に小さく、ウエハＷのウエハホルダＷＨへの搬入に際して、ウエハＷの外周エッジが撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの内周エッジに接触してウエハホルダＷＨによる適切な保持ができなかったり、あるいはウエハＷの位置が該円形開口ＰＴａ内で偏っていると、これらの隙間部分から液漏れを生じることがあるため、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの位置を正確に計測して、その位置に応じてウエハＷを正確に位置決めして、ウエハＷの搬入動作を行う必要がある。

以下、このための撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａのエッジ計測処理について、図２に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。このエッジ計測処理は、通常は、撥水プレートＰＴが定期的にあるいは必要に応じて交換された際に行われる。また、この実施形態では、アライメントセンサＡＬＧを用いて、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの内周エッジの撮像を行うものとするが、エッジ計測専用の２次元ＣＣＤ等を備えたセンサを用いてもよい。

まず、ウエハステージＷＳＴを位置決め移動して、アライメントセンサＡＬＧの計測視野を、撥水プレートＰＴの内周エッジを含む最初の位置に設定する（Ｓ１０）。この実施形態では、図３に示されているように、撥水プレートＰＴの内周エッジの４箇所の位置Ｐ１〜Ｐ４にて画像を撮像するものとする。なお、図３において、一点鎖線で示すのは、アライメントセンサＡＬＧの計測視野であり、図３では便宜上、ウエハテーブルＷＴＢが固定されて計測視野が移動しているように表示されているが、実際には計測視野が固定であり、ウエハテーブルＷＴＢが移動されることにより、両者の相対位置が設定される。次いで、アライメントセンサＡＬＧによる撮像が行われる（Ｓ１１）。

この撮像の結果、図４の写真に示すような画像が撮像される。図４に示されているように、撮像結果における撥水プレートＰＴの内周エッジは必ずしも鮮明ではなく、歪（いびつ）な形状となっているとともに、各種のノイズを含んでいる。なお、この撮像結果（撮像データ）は、アライメントセンサＡＬＧの撮像素子の画素の２次元配列に従った画素情報の集合であり、各画素情報は所定の階調にしたがった輝度値で表される。なお、ここでは、簡単のため、アライメントセンサＡＬＧの撮像素子の画素の２次元配列方向（ｘ、ｙ）は、ウエハステージＷＳＴの座標系の方向（Ｘ，Ｙ）に一致しているものとして説明する。但し、これらは必ずしも一致している必要はない。

次いで、Ｐ２〜Ｐ４についても同様に、ウエハステージＷＳＴの位置決め（Ｓ１０）及び撮像（Ｓ１１）を繰り返し実施することにより（Ｓ１２）、各撮像位置Ｐ１〜Ｐ４についての画像情報を得る。各撮像位置Ｐ１〜Ｐ４についての画像情報は、該撮像位置に係るウエハステージＷＳＴの座標値とともに、制御装置ＣＮＴが備えるメモリに順次格納される。

各撮像位置についての画像の撮像が終了したならば、エッジ位置の算出処理（Ｓ１３〜Ｓ１６）が行われる。ここでは、撮像位置Ｐ１についてのエッジ位置算出処理について説明する。まず、撮像素子による撮像結果におけるエッジ方向を検出する（Ｓ１３）。ここで言うエッジ方向とは、撮像された画像内における対象物のエッジの延びている方向である。このエッジ方向の検出は、この例における撮像対象は撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａであることが判明しており、更にウエハテーブルＷＴＢの位置は既知であるから、撮像視野内の画像のエッジ方向は、これらの情報から特定することができる。ここでは、撮像位置Ｐ１における撮像結果であるから、エッジ方向はＹ方向となる。

次に、この撮像結果において、エッジ方向（ここではＹ方向）に一致するｙ方向に配列された画素に係る画素情報（輝度値）を累積的に加算することにより、ｘ方向の１次元情報を算出する（Ｓ１４）。この１次元情報の一例が図５に示されている。なお、図５において、縦軸は輝度積算値であり、横軸はｘ方向の座標である。次いで、この１次元情報を所定の演算式に従って微分演算して微分情報を算出する（Ｓ１５）。演算式としては、図３に示されているようなエッジが不鮮明で歪（いびつ）である場合には、下記のような（式１）を用いる。

なお、この（式１）は、図５，図８に示すように撮像した画面の中の左側が暗く、右側が明るい状況の時に使用されるものである。

逆に画面中の左側が明るく、右側が暗い状況の時には、次式の（式２）を使う。

このような（式１），（式２）の使い分けは、画面中の上下の明暗が分かれている場合にも上述した左右の場合と同様に使い分けることが好ましい。

なお、上記（式１）を下式（式３）のように絶対値として扱うことも可能である。

なお、（式１）において、Ｗは適宜に設定される窓幅であり、ここでは、撮像結果におけるｙ方向の全長に渡る画素数を用いる。このような微分演算の結果（微分情報）の一例が図６に示されている。なお、図６において、縦軸は微分値であり、横軸はｘ方向の座標である。次いで、この微分情報に基づいて、この撮像結果についてのエッジ位置（座標）を決定する（Ｓ１６）。ここでは、ｘ方向の座標は、算出された微分情報が最大値（最大ピーク）をとる位置に係るｘ方向の座標とし、ｙ方向の座標は、計測結果のｙ方向の中点に相当する座標として決定する。なお、撥水プレートＰＴの当該エッジ位置のウエハステージＷＳＴの座標系における座標は、ウエハステージＷＳＴの当該撮像位置Ｐ１における位置（Ｘ，Ｙ）と算出されたエッジ位置に係る座標（ｘ、ｙ）とにより求めることができる。

以上のようにして、エッジ方向がＹ方向である撮像位置Ｐ１におけるエッジ位置が求められる。エッジ方向がＹ方向である撮像位置Ｐ３についても、上述の撮像位置Ｐ１における処理と同様な処理により、エッジ位置を求めることができる。エッジ方向がＸ方向である撮像位置Ｐ２及びＰ４については、Ｓ１４における画素情報の加算処理における加算方向はｘ方向となり、Ｓ１４及びＳ１５では、ｙ方向の１次元情報及び微分情報が算出される。従って、Ｓ１６では、微分情報が最大値をとる位置をｙ方向の座標とし、計測結果のｘ方向の中点に相当する座標をｘ方向の座標として決定する。その他は、撮像位置Ｐ１についての上述の処理と同様である。

計測した全ての撮像位置についてのエッジ位置が決定されたならば、これらのエッジ位置に基づいて、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの位置情報を算出する（Ｓ１７）。この位置情報の算出は、最小自乗法等を用いて対象物の理想形状に近似することにより求める。ここでは、対象物としての撥水プレートＰＴの開口ＰＴａの形状は円形なので、各計測値（エッジ位置）との誤差が最小となるような円を算出し、その中心位置を開口ＰＴａの中心位置として決定する。なお、ウエハＷのウエハホルダＷＨへの搬入時には、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの中心座標にウエハＷの中心座標が一致するように、ウエハステージＷＳＴとウエハＷをウエハステージＷＳＴに搬入する搬入部材との位置を正確に合わせして搬入することにより、ウエハＷが撥水プレートＰＴの開口ＰＴａ内にほぼ均一なクリアランスをもってウエハホルダＷＨに保持されることになる。なお、ここでは、撥水プレートＰＴの円形開口ＰＴａの中心位置を求めたが、該円形開口ＰＴａの形状をも求めて、設計値に対する誤差を算出して、当該撥水プレートＰＴの良／不良を判定するようにしてもよい。不良の場合には、撥水プレートＰＴは交換されることになる。

上述した説明では、撥水プレートＰＴの開口ＰＴａの撮像位置は、図３に示すＰ１〜Ｐ４というような特殊な位置（中心に対して９時、１２時、３時、６時の位置）であったので、エッジ方向の特定は容易であった。しかし、これらと異なる位置で、あるいはさらに多くの位置で撮像する場合もある。例えば、図３のＰ５〜Ｐ８の位置、あるいはＰ９の位置で撮像する場合には、撮像視野に対してエッジ方向が斜めとなる。このような場合であっても、撮像視野に対するエッジ方向の傾きがあまり大きくなければ（例えば、位置Ｐ９の場合）、画素の配列方向（ｘ、ｙ）のうちそのエッジ方向に近い方向（位置Ｐ９の場合にはＹ方向）を加算方向とすればよい。但し、このような計測視野に対してエッジ方向が傾いている場合（例えば、図３の位置Ｐ９の場合）や特に撮像視野に対してエッジ方向が大きく傾いている場合（例えば、図３の位置Ｐ５〜Ｐ８の場合）には、以下のように処理するとよい。

即ち、上述した撮像位置Ｐ１〜Ｐ４についてのエッジ算出処理においては、各撮像位置Ｐ１〜Ｐ４において撮像された１枚の画像について、１つのエッジ位置を算出していたが、図７の写真に示すように、画像をエッジ方向に近い配列方向（図７の場合、ｙ方向）に複数に分割して、各分割領域について、それぞれエッジ位置を算出するようにするとよい。図７において、白抜きの点線が各分割領域の境界を示している。図８は図７における最上段の分割領域についての１次元情報である。なお、図８において、縦軸は輝度積算値であり、横軸はｘ方向の座標である。このように分割した場合の各分割領域についての微分演算式（式１）の窓幅Ｗは、各分割領域のエッジ方向の画素数となる。図９は図７の各分割領域についてのエッジ位置の算出結果を示しており、算出結果としての各エッジ位置は図中に白抜き＋で表示している。

また、計測視野に対してエッジ方向が傾いている場合には、撮像された画像情報を計算上、当該傾きに応じて回転して、エッジ方向に画素の配列方向の一方（例えば、ｘ方向）が一致するようにした新たな画像情報を算出して、画素情報の加算方向を該配列方向の一方（例えば、ｙ方向）として上述した処理を行うようにしてもよい。

なお、上述した処理では、図２のＳ１６においては、当該微分情報の最大値に対応するｘ又はｙ方向の座標をエッジ位置として決定していたが、当該エッジ位置の決定方法は他の方法であってもよい。例えば、図１０に示すような画像の、ある分割領域ＤＡについて、図１１に示すような複数のピーク（図１１中では○で囲ってある部分）を有する微分情報が得られた場合には、当該複数のピークに係る微分値の大きさに応じた重み付け平均に係る位置（図１１の場合はｘ方向の位置）をエッジ位置として決定してもよい。なお、図１１において、縦軸は微分値であり、横軸はｘ方向の座標である。

この場合において、微分情報の複数ピークの選定は、全てのピークを用いても勿論よいが、複数のピークのうちの最大のピークについての近傍に係る微分波形をテンプレートとして、微分波形全体に渡ってテンプレートマッチングを行い、その評価値が所定のしきい値以上であるピークを、上述した重み付け平均に用いるピークとして選定するようにするとよい。テンプレートマッチングは、テンプレートとなる波形に対する評価対象の波形の形状の近似性を評価する手法であり、評価値としては、両者の差分の絶対値又は相関性が用いられる。なお、重み付け平均に用いるピークの選定方法としては、このようなテンプレートマッチングに限られず、ピーク値の大きい上位数個を選定するようなものであってもよい。

本実施形態においては、２次元配列された画素に係る輝度値を計測視野内における対象物のエッジ方向に一致し又は近い配列方向に加算した１次元情報を微分して得られる微分情報に基づいて、エッジ位置を決定するようにしたので、当該加算による平均化効果により、Ｓ／Ｎ比が改善され、エッジの特徴が明確となる。従って、撥水プレートＰＴのような表面に撥水コートが施され、撮像された画像のエッジが不鮮明であるような計測対象物であっても、より正確にエッジ位置を特定することができるようになる。また、計測視野に対してエッジ方向が傾いている場合には、画素の配列方向のうちエッジ方向に近い方向に複数に分割して各分割領域のそれぞれについて、上述した加算処理を含む各処理を行うようにしたので、撥水プレートＰＴの開口ＰＴａのエッジ方向の特定が明確な位置（位置Ｐ１〜Ｐ４）のみならず、任意の位置（位置Ｐ５〜Ｐ９等）におけるエッジ位置を正確に検出することができる。

なお、上述した加算処理を含む各処理を行うことによっては、エッジの延びている方向に対する位置精度が上げられない場合、即ち、画像情報に含まれるノイズが激しい場合には、アライメントセンサＡＬＧの撮像倍率を変更できる場合には低倍率化し、あるいは撮像された画像を処理して低解像画像として、その上で、上述した一連の処理を実行するようにするとよい。また、撮像位置を僅かにずらしながら、即ち撮像領域の一部を重複させながら、複数枚の画像を撮像して、これらに基づくエッジ位置を統計的に処理するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、好適な例として、液浸型の露光装置の撥水プレートＰＴの開口ＰＴａの内周エッジを計測する場合を説明したが、該撥水プレートの外周の計測に適用することもできる。また、上述した実施形態では、露光装置としてステップ・アンド・スキャン方式の液浸型の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の液浸型の露光装置に適用することも可能である。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述した説明では、好適な例として、液浸型の露光装置の撥水プレートの開口の内周エッジを計測する場合を説明したが、液浸型の露光装置のその他の部材の計測に適用することもでき、液浸型の露光装置以外の露光装置に関連する部材のエッジ位置の計測、更には露光装置に関連しない部材のエッジ計測にも本発明を適用することができる。特に、画像を複数の分割領域に分割してエッジ位置を検出するものでは、撥水プレートの開口のような形状が特定された対象物以外に、形状が不特定な対象物についても、そのエッジ位置をより正確に検出することができる。

本発明の実施形態に係る液浸型の露光装置の全体構成を模式的に示す正面図である。 本発明の実施形態の制御装置によるエッジ計測処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態のエッジ計測処理における撥水プレートの撮像位置を示す図である。 本発明の実施形態の撥水プレートの撮像画像の一例を示す写真である。 図４に示す画像について加算処理を施した後の１次元情報を示す図である。 図５に示す１次元情報を微分した微分情報を示す図である。 本発明の実施形態の撥水プレートの撮像画像の一例を示す写真であり、エッジ方向が斜めの場合の分割領域を表示したものである。 図７に示す分割領域に係る画像について加算処理を施した後の１次元情報を示す図である。 図７と同様の写真に、決定されたエッジ位置を表示した写真である。 本発明の実施形態の撥水プレートの撮像画像の一例を示す写真であり、エッジ方向が斜めの場合の分割領域を表示したものである。 図１０に示す分割領域に係る画像について加算処理を施した後の１次元情報を微分した微分情報を示す図である。

符号の説明

Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル、ＰＴ…撥水プレート、ＰＴａ…円形開口、ＡＬＧ…アライメントセンサ、ＣＮＴ…制御装置、Ｐ１〜Ｐ９…撮像位置、２１…液体供給ノズル、２２…液体回収ノズル。

Claims (11)

1. 対象物のエッジを含む領域を撮像するように２次元的に配列された複数の画素から得られる画像を処理する画像処理方法であって、
   前記画素の配列方向の一方である第１方向に配列された前記画素に係る画素情報を累積的に加算し、前記画素の配列方向の他方である第２方向の１次元情報を得る第１ステップと、
   前記１次元情報を微分した微分情報を得る第２ステップと、
   前記微分情報に基づいて、前記対象物のエッジ位置を決定する第３ステップと、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
2. 前記第１ステップでは、前記画素の２つの配列方向のうち前記画像内における前記対象物のエッジの延びている方向に近い方向を前記第１方向として選択することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
3. 前記画像を前記第１方向に複数に分割した各分割領域について、前記第１〜第３ステップをそれぞれ行い、
   前記第３ステップでは、各分割領域毎に前記エッジ位置を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
4. 前記第３ステップでは、前記微分情報の最大ピーク値を検出し、該最大ピーク値に対応する前記第２方向の位置をエッジ位置と決定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理方法。
5. 前記第３ステップでは、前記微分情報の複数のピーク値を検出し、各ピーク値に応じて重み付け平均を取った前記第２方向の位置をエッジ位置と決定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理方法。
6. 対象物のエッジを含む領域を撮像するように２次元的に配列された複数の画素から得られる画像を処理する画像処理装置であって、
   前記画素の配列方向の一方である第１方向に配列された前記画素に係る画素情報を累積的に加算し、前記画素の配列方向の他方である第２方向の１次元情報を得る１次元情報算出手段と、
   前記１次元情報を微分した微分情報を得る微分情報算出手段と、
   前記微分情報に基づいて、前記対象物のエッジ位置を決定するエッジ位置決定手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
7. 前記１次元情報算出手段は、前記画素の２つの配列方向のうち前記画像内における前記対象物のエッジの延びている方向に近い方向を前記第１方向として選択することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記画像を前記第１方向に複数に分割した各分割領域について、前記１次元情報算出手段、前記微分情報算出手段及び前記エッジ位置決定手段による処理をそれぞれ行い、
   前記第エッジ位置決定手段は、各分割領域毎に前記エッジ位置を決定することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像処理装置。
9. 前記エッジ位置決定手段は、前記微分情報の最大ピーク値を検出し、該最大ピーク値に対応する前記第２方向の位置をエッジ位置と決定することを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の画像処理装置。
10. 前記エッジ位置決定手段は、前記微分情報の複数のピーク値を検出し、各ピーク値に応じて重み付け平均を取った前記第２方向の位置をエッジ位置と決定することを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の画像処理装置。
11. 撥水板を有するステージ上の基板にパターンを露光転写する液浸型の露光装置であって、
    請求項６〜１０の何れか一項に記載の画像処理装置と、
    前記撥水板のエッジを撮像する撮像装置とを備え、
    前記撮像装置により撮像された画像を前記画像処理装置で処理することにより、前記撥水板の位置と形状との少なくとも一方を特定するようにしたことを特徴とする露光装置。