JP4400214B2 - マーク検出方法、露光方法、位置情報検出方法、露光装置、デバイス製造方法、マーク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体上に設けられこの物体の位置情報を検出する際に用いられる位置検出用マーク、複数のマークから特定のマークを識別するためのマーク識別方法及びマーク検出方法、基板上にパターンを露光する露光方法、並びに位置情報検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスは、成膜処理工程、露光処理工程、エッチング処理工程等の各工程を複数回繰り返し、基板上に複数のパターンを積層することで製造される。露光処理においては、マスクに形成されたパターンを感光剤が塗布された基板上に転写する露光装置が用いられる。露光装置は、マスクを支持して２次元移動させるマスクステージと、感光基板を支持して２次元移動させる基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら、マスクのパターンを感光基板に転写する。露光処理においては、既に基板に形成されているパターンに対し、次に積層すべきパターンの像を精度良く重ね合わせる必要があるため、基板上のショット領域と次層のパターンを有するマスクとのアライメント（位置合わせ）が行われる。
【０００３】
通常、基板のアライメント処理では、基板を基板ステージにロードする際の予備的な位置合わせであるプリアライメント処理と、基板を基板ステージで支持した状態で、基板に設けられている２つあるいは３つのサーチマークを用いて大まかな位置合わせをするサーチアライメント処理と、サーチアライメント処理の結果を用いて基板を精密に位置合わせするファインアライメント処理とが行われる。このうち、ファインアライメント処理では、サーチアライメントの結果から基準位置に対する基板の２次元方向（平面方向、ＸＹ方向）のずれや回転等を求め、これらに基づいて各ショット領域（アライメントマーク）の設計上の位置、または前レイヤにおけるパターン転写に使用された位置（計測値または計算値）を補正し、この補正位置を用いてアライメント光学系の計測領域内にアライメントマークを誘導し、これを検出することにより、基板のファインアライメントが行われている。
【０００４】
ここで、ファインアライメントの方式としては、基板上のショット領域毎にアライメントマークを検出して、基板上に転写されるパターンとのアライメントを行うダイ・バイ・ダイ・アライメント方式の他に、ＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）方式がある。ＥＧＡ方式は、基板上の複数のショット領域から選択される少なくとも３つのショット領域（これをサンプルショット領域と呼ぶ）にそれぞれ付随したアライメントマークの位置を検出し、アライメントショット領域の実際の位置と設計位置（またはその補正位置）とを用いた近似演算処理によって、基板上の各ショット領域の位置を統計的に算出するものである。これにより、基板はその算出された位置に従って順次移動され、複数のショット領域にそれぞれ次層のマスクのパターンが適正に位置合わせされた状態で転写される。なお、アライメント光学系の計測領域は、サーチアライメント処理においてはサーチマークの設計位置を中心として設定され、ファインアライメント処理においてはアライメントマークの設計位置またはその補正位置を中心として設定される。アライメント光学系は、前記計測領域内のマークを検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば半導体デバイスの製造では、レイヤごとにアライメントマークをずらして転写する場合があるが、この場合、前レイヤ（あるいは前々レイヤ）で用いたアライメントマークが上側のレイヤを通して認識可能であると、検出対象であるアライメントマークに近接して同種のマーク（前レイヤのマーク）が存在することになる。アライメントマークどうしが近接して存在すると、プリアライメントの精度に基づいてアライメント光学系の計測領域に検出対象であるアライメントマークを誘導したとしても、複数の同種のマークが計測領域に入ってしまう、あるいは検出対象以外のマークのみが計測領域に入ってしまう場合が生じる。この場合、従来のアライメント光学系では、ファインアライメントにおいていずれのマークが検出対象であるか、あるいは計測領域内のマークが検出対象であるかを判断しないため、検出対象でない誤ったアライメントマークに基づいてアライメントショット領域の位置を計測してしまい、アライメント精度を著しく悪化させる場合がある。
【０００６】
また、前レイヤ（あるいは前々レイヤ）で用いたアライメントマークを用いて次層のパターンをアライメント処理する場合もある。この場合においても、前レイヤ（あるいは前々レイヤ）のアライメントマークを含む多数のアライメントマークから、次層のパターンをアライメントするためのアライメントマークを特定することが困難となる。
【０００７】
また、従来のようなサーチアライメントを行うシーケンスでは、サーチアライメントの際にサーチマークの検出エラーを防止する必要がある。そのため、基板上には、サーチマークの周囲における同種の（サーチマークに似た）パターンの形成を禁止するための禁止帯が設けられている。この禁止帯は、アライメント光学系の計測領域にサーチマークを誘導したとき、他のパターンが計測領域に入らないようにすることにより、サーチマークの誤検出を回避するためのものである。しかしながら、禁止帯の面積分だけ基板上のパターン転写領域が減少し、回路の配置等に制約を与えるため、禁止帯の存在は、基板の効率的利用の観点からは好ましくない。
【０００８】
また、基板上のサーチマークは、マスクに設けられているサーチマークを基板に転写して形成されるため、基板上の各ショット領域のそれぞれにサーチマークが形成されることになる。しかしながら、サーチアライメント処理において用いる基板上のサーチマークの数は２つあるいは３つであるため、サーチアライメント処理に用いない多数の無用のサーチマークが基板上に存在することになる。これらのサーチマークの存在も、基板上のパターン転写領域を減少させることになるため、基板の効率的利用の観点から好ましくない。
【０００９】
また、サーチアライメント処理では、基板上の離間する２以上のサーチマークをそれぞれアライメント光学系で検出するが、アライメント光学系が第１のサーチマークを検出後、第２のサーチマークをアライメント光学系の計測領域内で検出しようとする場合、例えば基板が変形していると、第１のサーチマークと第２のサーチマークとの実際の相対位置が、設計上の相対位置と異なるため、第２のサーチマークをアライメント光学系の計測領域内に配置させる処理が円滑に行われない。
【００１０】
また、アライメント処理では、アライメント光学系で検出したアライメントマーク画像を画像処理するが、得たマーク画像を圧縮処理してからマーク位置検出を行うほうが、圧縮処理をしない場合より処理速度が早い。しかしながら、圧縮処理を行うと、小さいマークの場合、マーク画像が潰れてしまいマーク位置検出を行うことができなくなる場合がある。
【００１１】
更に、マイクロデバイスを製造する際、デバイスの表面を平坦化するためにＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理が行われることがあるが、デバイス表面の凹凸状態によっては、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対し傾いて当たってしまう場合があり、研磨状態が不均一になるという場合がある。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、検出対象となるマークに近接して同種のマークが多数存在するときでもこの検出対象のマークを確実に検出できる位置検出用マーク及びマーク識別方法を提供することを目的とする。更に、検出対象のマークを確実に検出することにより、プリアライメントからサーチアライメントをすることなくファインアライメントを行うシーケンスにおいてもアライメント精度を維持することでスループットを向上でき、精度良く露光処理できる露光方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、実施の形態に示す図１〜図２５に対応した以下の構成を採用している。
【００１４】
本発明のマーク検出方法は、所定の計測領域を有する画像処理方式のマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）を用いて、第１マーク（１）と、第１マーク（１）と所定の位置関係にあり第１マーク（１）よりも小さい第２マーク（２）とが形成された物体（Ｐ）上から第２マーク（２）を検出するマーク検出方法において、計測領域の画像を撮像して画像データを獲得し、画像データを圧縮処理し、圧縮処理した画像データから第１マーク（１）の位置情報を検出し、検出した第１マーク（１）の位置情報と、第１マーク（１）と第２マーク（２）との相対位置情報とに基づいて、計測領域を撮像した画像データから第２マーク（２）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００１５】
本発明の露光方法は、所定の計測領域を有する画像処理方式のマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）を用いて、第１マーク（１）と、第１マーク（１）と所定の位置関係にあり第１マーク（１）よりも小さい第２マーク（２）とが形成された基板（Ｐ）上から第２マーク（２）を検出し、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを位置合わせしてからマスク（Ｍ）のパターンを基板（Ｐ）に露光する露光方法において、計測領域の画像を撮像して画像データを獲得し、画像データを圧縮処理し、圧縮処理した画像データから第１マーク（１）の位置情報を検出し、検出した第１マーク（１）の位置情報と、第１マーク（１）と第２マーク（２）との相対位置情報とに基づいて、計測領域を撮像した画像データから第２マーク（２）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、例えばマーク検出装置が画像処理方式の検出装置である場合、画像データを圧縮してからマーク検出を行うほうが処理速度を向上できる場合があるが、圧縮することにより第２マークの画像がつぶれてしまう等の不都合が生じる場合もある。しかしながら、この第２マークと所定の位置関係にあり且つ第２マークよりも大きい第１マークを設けたことにより、この第１マークの画像データは圧縮処理してもつぶれない。したがって、この第１マークの圧縮画像データを用いて第１マークの位置情報を検出し、この検出結果に基づいて第２マークの位置情報を効率良く求めることができる。
【００１７】
本発明の位置情報検出方法は、所定検出方式でマークを検出するマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）を用いて物体（Ｐ）上に形成された対象マーク（２）を検出し、この検出結果に基づいて物体（Ｐ）の位置情報を検出する位置情報検出方法であって、物体（Ｐ）上に対象マーク（２）と所定の位置関係を有するよう形成された、所定の検出方式に対する検出容易性が高い非対象マーク（１）をマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）で検出し、非対象マーク（１）の検出結果と所定の位置関係とに基づいて、マーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）で対象マーク（２）を検出し、対象マーク（２）の検出結果に基づいて物体（Ｐ）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、対象マークを検出する際、検出容易性が高く且つ対象マークと所定の位置関係にある非対象マークを検出することにより、高い処理速度で非対象マークを検出した後、非対象マークの検出結果と所定の位置関係とに基づいて対象マークの検出を効率良く行うことができる。
【００１９】
本発明の露光装置は、基板（Ｐ）上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する検出手段（９）と、検出手段に電気的に接続され、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動する駆動手段（ＣＯＮＴ、ＰＳＴ、ＰＳＴＤ）とを備え、所定パターンを基板上に転写する露光装置であって、検出手段によって検出されるマークが、検出手段で検出されることにより、検出手段に基板の位置情報を表す信号を発生させる第１マークと、第２マーク領域内における任意の位置に配置される第２マークとを備え、検出手段が、第２領域内における第２マークの位置に基づいて第１マークに関する情報を検出し、マークの形成時の条件に応じて、マークを検出する際の検出条件を変化させる。
【００２０】
本発明の露光方法は、所定パターンを基板（Ｐ）上に転写するための露光方法であって、基板上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する工程と、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動して所定パターンを露光する工程とを含み、マークが、検出工程で検出されることによって基板の位置信号を発生させる第１マークと、第２マーク領域内の任意の位置に形成され、第２マーク領域内における位置で第１マークに関する情報を表す第２マークとを有するマークであって、第２マーク領域内における第２マークの位置に基づいて第１マークに関する情報を検出し、基板の位置情報を検出する工程では、前記マークの形成時の条件に応じて、前記マークを検出する際の検出条件を変化させる。
【００２１】
本発明のマークは、物体（Ｐ）上に形成されて物体の位置情報を検出するために使用されるマークであって、物体上に確保された所定のマーク領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）と、マーク領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とを備え、縦パターン部と横パターン部との交点の位置によって情報を示す。
【００２２】
本発明によれば、マークの位置情報によって情報が表現されるため、単なるマークの有無により情報を表現するものと比較して、より多くの情報を表現することが可能となる。また、縦パターン部は第１方向に長く延在しているため縦パターン部上のどこか一部を検出できれば縦パターンの位置を検出でき、横パターン部は第２方向に長く延在しているため横パターン部上のどこか一部を検出できれば横パターンの位置を検出でき、その結果から、縦パターン部と横パターン部との交点の位置を求めることができるので、パターン部に対する検出装置の検出エリアを相対的に位置付ける際の精度を緩くすることが可能となる。
【００２３】
本発明のマークは、物体（Ｐ）上に形成されて物体の位置情報を検出するために使用されるマークであって、第１マーク領域（１）と、第１マーク領域と所定の位置関係にある第２マーク領域（Ａ１）とを含み、第１マーク領域に物体の位置情報を検出するための第１マークが形成され、第２マーク領域内に、第２マーク領域内における任意の位置に配置される第２マーク（２）が形成され、第２マークは、第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）と、第２領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とを備え、縦パターン部と横パターン部との交点の位置によって、第１パターンに関する情報を表す。
【００２４】
本発明の露光装置は、基板（Ｐ）上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する検出手段（９）と、検出手段に電気的に接続され、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動させる駆動手段（ＣＯＮＴ、ＰＳＴ、ＰＳＴＤ）とを備え、所定パターンを基板上に転写する露光装置であって、検出手段によって検出されるマークが、検出手段で検出されることにより、検出手段に基板の位置情報を表す信号を発生させる第１マークと、第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）および第２領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とで構成される第２マーク（２）とを備え、検出手段は、第２マークの縦パターン部と横パターン部との交点の位置に基づいて、第１マークに関する情報を検出する。
【００２５】
本発明の露光方法は、所定パターンを基板（Ｐ）上に転写するための露光方法であって、基板上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する工程と、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動して所定パターンを露光する工程とを含み、マークが、検出工程で検出されることによって基板の位置信号を発生させる第１マークと、第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）および第２領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とを備えた第２マーク（２）とを備え、縦パターン部と横パターン部との交点の位置に基づいて、第１マークに関する情報を検出する。
【００２６】
本発明によれば、マークの位置情報によって情報が表現されるため、単なるマークの有無により情報を表現するものと比較して、より多くの情報を表現することが可能となる。また、縦パターン部は第１方向に長く延在しているため縦パターン部上のどこか一部を検出できれば縦パターンの位置を検出でき、横パターン部は第２方向に長く延在しているため横パターン部上のどこか一部を検出できれば横パターンの位置を検出でき、縦パターン部と横パターン部との交点の位置を求めることができるので、パターン部に対して検出装置の検出エリアを相対的に位置付ける際の精度を緩くすることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明のマーク識別方法及び露光方法の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、ステップ・アンド・スキャン方式でマスクのパターンを感光基板に露光する露光装置（所謂スキャニングステッパ）のアライメント工程に本発明のマーク識別方法を適用したものであり、図１はこの露光装置の概略構成図である。なお、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
【００２８】
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンを基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬとを備えている。本実施形態における露光装置ＥＸは所謂スキャニングステッパである。また、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと感光基板Ｐとの同期移動方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００２９】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、光源、光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。
【００３０】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するもので、ベース３に対して投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動及び微小回転可能となっている。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等の駆動装置ＭＳＴＤにより駆動され、駆動装置ＭＳＴＤは、露光装置全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３１】
投影光学系ＰＬは、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は鏡筒で支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率が例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、光学特性の補正を行う不図示の結像特性制御装置を有している。この結像特性制御装置は、例えば投影光学系ＰＬを構成する一部のレンズ群の間隔調整や、一部のレンズ群のレンズ室内の気体圧力調整を行うことにより、投影光学系ＰＬの投影倍率、歪曲収差等の光学特性の補正を行う。結像特性制御装置は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３２】
基板ステージＰＳＴは、感光基板Ｐを支持するもので、基台５上を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で感光基板Ｐを２次元的に位置決めするＸＹステージと、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向、すなわちＺ軸方向に感光基板Ｐを位置決めするＺステージと、及び感光基板Ｐを微小回転するθステージとを備えている。
【００３３】
基板ステージＰＳＴ上には移動鏡６が設けられている。また、移動鏡６に対向する位置にはレーザ干渉計７が設けられている。移動鏡６は、Ｘ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡（不図示）により構成されている。レーザ干渉計７は、Ｘ軸に沿って移動鏡６にレーザビームを照射するＸ軸用レーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡にレーザビーム照射するＹ軸用レーザ干渉計（不図示）により構成され、これらＸ軸用及びＹ軸用のレーザ干渉計７により基板ステージＰＳＴのＸ方向及びＹ方向における位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が計測される。また、Ｘ軸用及びＹ軸用の一方に２個のレーザ干渉計７を並列配置することにより、２つの計測値の差から基板ステージＰＳＴの回転角が計測される。これらレーザ干渉計７による基板ステージＰＳＴのＸ座標、Ｙ座標及び回転角等の位置情報の計測結果は制御装置ＣＯＮＴへ出力され、制御装置ＣＯＮＴは、位置情報をモニタしつつリニアモータ等の駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴの位置決め動作を制御する。なお、図１には示していないが、マスクステージＭＳＴにも同様に複数のレーザ干渉計を有するシステムを備え、マスクステージＭＳＴ（マスクＭ）のＸ座標、Ｙ座標及び回転角等の位置情報を計測する。これら計測結果は制御装置ＣＯＮＴへ出力される。
【００３４】
露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬとは別に設置されるオフ・アクシス（Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ）方式のアライメント光学系（位置検出装置、マーク検出装置）９を備えている。アライメント光学系９は矩形状の計測領域を備えており、例えばハロゲンランプから射出される波長５５０〜７５０ｎｍ程度の広帯域光を、感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマーク（位置検出用マーク）に照射し、感光基板Ｐの表面と共役な面に配置される指標マークの像と、計測領域内にあるアライメントマークの像とを撮像素子（ＣＣＤ）で検出する。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９を用いて、マスクＭのパターン像と感光基板Ｐのショット領域とをアライメントしてから、マスクステージＭＳＴを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な方向（本実施形態では＋Ｘ方向）に走査するとともに、これに同期して例えば逆方向（−Ｘ方向）に基板ステージＰＳＴを投影光学系ＰＬの投影倍率と同じ速度比で走査し、マスクＭのパターン像を感光基板Ｐ上の各ショット領域に逐次転写（露光）する。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマークについて説明する。図２は、感光基板Ｐ上に設けられるアライメントマーク１を含む位置検出用マーク１０を示す図である。
【００３６】
図２に示すように、位置検出用マーク１０は、感光基板Ｐ上に設けられ、アライメント検出系９により感光基板ＰのＸＹ平面内における位置情報を検出する際に用いられるマークであって、アライメント光学系９に観察されることによりアライメント光学系９に位置情報を出力させるためのアライメントマーク（第１パターン、第１マーク）１と、アライメントマーク１と所定の位置関係で配置されている識別マーク（第２パターン、第２マーク）２とを備えている。アライメントマーク１は、図中、Ｘ軸方向に所定長さで延在するパターン部１１Ｌとスペース部１１ＳとをＹ軸方向に周期的に配置したＹ検出用マーク１１と、Ｙ検出用マーク１１のＸ軸方向両側に設けられ、Ｙ軸方向に所定長さで延在するパターン部１２Ｌとスペース部１２ＳとをＸ軸方向に周期的に配置したＸ検出用マーク１２とを有している。本実施形態において、複数のパターン部１１Ｌはいずれも同じ長さとされ、複数のスペース部１１Ｓは、それぞれＹ軸方向において同じ大きさ（間隔）とされている。同様に、複数のパターン部１２Ｌもそれぞれ同じ長さとにれ、複数のスペース部１２ＳもそれぞれＸ軸方向において同じ大きさ（間隔）とされている。
【００３７】
識別マーク２は、感光基板Ｐ上に設けられている複数のアライメントマーク１のうち、アライメント処理に用いるべきアライメントマーク１を識別するものであって、複数のアライメントマーク１のそれぞれに付随して設けられている。図２に示す識別マーク２は、アライメントマーク１と所定の位置関係で配置された４個の領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれに３種類のキャラクタパターンＡ、Ｂ、Ｃを配置することで構成される。領域Ｒ１〜Ｒ４はアライメントマーク１に対して予め設定された所定位置（相対位置）に設けられており、領域Ｒ１と領域Ｒ２とはＸ軸方向に並んで設けられ、領域Ｒ３と領域Ｒ４とはＸ軸方向に並んで設けられ、領域Ｒ１と領域Ｒ３とはＹ軸方向に並んで設けられ、領域Ｒ２と領域Ｒ４とはＹ軸方向に並んで設けられている。領域Ｒ１にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置され、領域Ｒ２にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置され、領域Ｒ３にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置され、領域Ｒ４にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置される。ここで、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されるキャラクタパターンＡ、Ｂ、Ｃは、付随するアライメントマーク１に応じて決定されている。そして、識別マーク２は、４個の領域それぞれに３種類のキャラクタパターンを配置することで３4種類の情報を示すことができる。
【００３８】
ここで、図２に示す識別マーク２においては、領域の数がＲ１〜Ｒ４の４つであり、キャラクタパターンの数がＡ〜Ｃの３つであるが、領域の数ｎ及びキャラクタパターンの数Ｎは２以上の自然数であればよく、識別マーク２は、アライメントマーク１と所定の位置関係で配置されたｎ個の領域それぞれにＮ種類のキャラクタパターンを配置することでＮｎ種類の情報を示すことができる。また、領域の数ｎ＝１とし、１つの領域に対して複数のキャラクタパターンのうちいずれか１つを選択して配置してもよい。
【００３９】
図３Ａ〜図３Ｆは、識別マーク２の構成の一例を示す図である。
【００４０】
図３Ａに示す識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ４のぞれぞれにキャラクタパターンＡが設けられている。図３Ｂに示す識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡが設けられている。図３Ｃに示す識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンが無い。このように、４個（ｎ個）の領域Ｒ１〜Ｒ４のうちの１つにキャラクタパターンが無いことを１種類とすることができる。ここでは、領域Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれにキャラクタパターンが設けられ、領域Ｒ４のみにキャラクタパターンが無い構成であるが、キャラクタパターンが無い領域は、領域Ｒ１〜Ｒ４のうちのいずれの領域でもよい。すなわち、図３Ｄに示す識別マーク２のように、領域Ｒ３にキャラクタパターンが無く、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４のそれぞれにキャラクタパターンＡ、Ｂ、Ｃが設けられている構成であってもよい。ここで、図３Ｃの識別マーク２と、図３Ｄの識別マーク２とは異なる種類として識別可能である。図３Ｅに示す識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ３にはキャラクタパターンが無く、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡが設けられている。このように４個（ｎ個）ある領域Ｒ１〜Ｒ４のうち１つの領域だけにキャラクタパターンを設ける構成とすることができる。ここで、図３Ｅの識別マーク２と、例えば図３Ａの識別マーク２とは異なる種類として識別可能である。図３Ｆに示す識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ４の全ての領域にキャラクタパターンが無い。このように、４個（ｎ個）ある領域Ｒ１〜Ｒ４の全ての領域にキャラクタパターンが無い構成とすることもできる。ここで、図３Ｆの識別マーク２と、例えば図３Ａの識別マーク２とは異なるマークとして識別可能である。
【００４１】
図４Ａは、アライメント光学系９において指標マーク２０（２０Ａ〜２０Ｄ）を有する指標板（不図示）に感光基板Ｐ上のアライメントマーク１の像を結像した状態を示している。ここで、アライメントマークはアライメント用検出光で照明されており、指標マーク２０はアライメント用検出光とは独立の照明光で照明されている。アライメントマーク１の像は、所定方向（Ｘ軸方向）に延在するパターン部１１Ｌを有するＹ検出用マーク１１の像と、所定方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在するパターン部１２Ｌを有するＸ検出用マーク１２の像とを有しており、それぞれの延在方向がステージ座標系のＸ軸方向及びＹ軸方向と共役となっている。そして、指標板にはアライメントマーク１の像をＸ軸方向に挟むように２個の指標マーク２０Ａ及び２０Ｂが形成され、またアライメントマーク１の像をＹ軸方向に挟むように２個の指標マーク２０Ｃ及び２０Ｄが形成され、これら指標マーク２０Ａ〜２０Ｄは感光基板Ｐの表面と共役に配置されている。また、アライメント光学系９内には、Ｘ軸方向に対応する方向に走査を行うＸ軸用の撮像素子と、Ｙ軸方向に対応する方向に走査を行うＹ軸用の撮像素子とが設けられている。Ｘ軸用の撮像素子は、指標マーク２０Ａ、２０Ｂ及びパターン部１２Ｌを横切る方向に走査することにより、Ｘ軸方向の検出領域２１Ｘ内の像を撮像する。一方、Ｙ軸用の撮像素子は、指標マーク２０Ｃ、２０Ｄ及びパターン部１１Ｌを横切る方向に走査することにより、Ｙ軸方向の検出領域２１Ｙ内の像を撮像する。そして、Ｘ軸用の撮像素子は、図４Ｂに示す撮像信号（輝度データ）ＳＸを出力する。図４Ｂにおいて、信号部２２ＸがＸ検出用マーク１２のパターン部１２Ｌに対応し、その撮像信号ＳＸをアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換して制御装置ＣＯＮＴにおいて画像処理することにより、指標マーク２０Ａ、２０Ｂを基準としたＸ検出用マーク１２のＸ座標が検出される。一方、Ｙ軸用の撮像素子は、図４Ｃに示す撮像信号（輝度データ）ＳＹを出力する。図４Ｃにおいて、信号部２２ＹがＹ検出用マーク１１のパターン部１１Ｌに対応し、その撮像信号ＳＹをアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換して制御装置ＣＯＮＴにおいて画像処理することにより、指標マーク２０Ｃ、２０Ｄを基準としたＹ検出用マーク１１のＹ座標が検出される。
【００４２】
さらに、アライメントマーク１を撮像したときにＸ軸用及びＹ軸用のレーザ干渉計７が出力する基板ステージＰＳＴの計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、アライメントマーク１のステージ座標系上での座標を求める。このようなアライメントマーク像を撮像素子で撮像してアライメントマーク１の座標値を求める手法はＦＩＡ（Field Image Alignment）系と呼ばれ、本実施形態ではＦＩＡ系のアライメント光学系９を用いてアライメント工程を行うものとし、また、本実施形態で用いられるラインアンドスペースからなるアライメントマークはＦＩＡ系のアライメント検出系９により検出される２次元マークであって、１つのマークでＸ軸方向及びＹ軸方向の位置検出を行うことができる。なお、以上の説明ではアライメントマーク１の像が指標板上に結像するＦＩＡ系を前提として説明したが、指標板がアライメント用検出光の光路上とは別の光路上に配置され、アライメントマーク１の像と指標マークの像とが撮像素子上で結像する構成であっても同様である。
【００４３】
次に、上述した構成を有するアライメント光学系（位置検出装置）９を備えた露光装置ＥＸを用いて、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークを検出し、露光処理する方法について図５〜図７を参照しながら説明する。
【００４４】
図５は、露光装置ＥＸの動作の概要を示すフローチャートである。図５を参照しながら、露光装置ＥＸの動作のうちアライメント処理を主眼とした動作の概要について説明する。
【００４５】
まず、マスクＭ及び感光基板ＰのそれぞれがマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴのそれぞれに対して搬送される。ここで、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに搬送・支持されるに際し、感光基板Ｐの物理的形状、例えば感光基板Ｐがウエハである場合にはオリエンテーション・フラットまたはノッチ等を用いて、基板ステージＰＳＴに対する感光基板Ｐの予備的な位置合わせ（プリアライメント処理）が行われる（ステップＳ１）。
【００４６】
なお、ここでは感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに搬送・支持されるに際しての位置合わせを「プリアライメント処理」と称したが、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに支持される以前の感光基板搬送経路上で、感光基板Ｐの物理的形状を用いて予備的な位置合わせを行う場合や、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに支持される以前の搬送経路上と感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに支持される直前との両方で感光基板Ｐの物理的形状を用いて予備的な位置合わせを行う場合もあり、これらを「プリアライメント処理」と総称する。
【００４７】
次いで、露光装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐに対する露光処理が１回目の露光処理であるかどうか、すなわち感光基板Ｐに対する第１層目のパターン転写であるか第２層目以降のパターン転写であるかを判別する（ステップＳ２）。
【００４８】
１回目の露光処理であると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴ及び感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴを同期移動しつつ、照明光学系ＩＬによりマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐの各ショット領域に露光する（ステップＳ８）。
【００４９】
このときのショット配列は設計上のデータ（ショットマップデータ）に基づいて行われる。
【００５０】
一方、ステップＳ２において、感光基板Ｐに対する露光処理が２回目以降の露光処理であると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９により計測領域内にあるマークを検出する（ステップＳ３）。
【００５１】
ここで、アライメント光学系９の計測領域内には、後で図６を用いて説明するように、アライメント処理に用いるアライメントマークと、アライメント処理に用いないアライメントマークとが同時に取り込まれる場合がある。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の計測領域内で取り込んだ複数のアライメントマークのうち、アライメント処理で用いるアライメントマークを識別し、特定する（ステップＳ４）。
【００５２】
制御装置ＣＯＮＴは、複数のアライメントマークからアライメント処理で用いるアライメントマークを特定したら、この特定したアライメントマークの位置（ステージ座標系における座標値）を検出する（ステップＳ５）。
【００５３】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、所定数のアライメントマークの位置を検出したかどうかを判別する（ステップＳ６）。
【００５４】
ステップＳ６において、所定数に達していないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ３に戻る。一方、所定数に達したと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、複数のアライメントマークの検出位置を用いて統計演算処理（ＥＧＡ処理等）を行い、各ショット領域の位置算出を行う（ステップＳ７）。
【００５５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９により感光基板Ｐ上の所定のアライメントマークの位置を検出し、予め管理されているベースライン量に基づいてマスクＭと感光基板Ｐのショット領域とを位置合わせしてから、ステップＳ７で算出した各ショット領域の算出位置にしたがって感光基板Ｐを順次移動させ、ショット領域毎にマスクＭのパターン像を正確に重ね合わせた状態で露光光ＥＬによりマスクＭのパターン像を投影露光する。このとき、ステップＳ８で用いられるベースライン量は、基板ステージＰＳＴに設けられている基準マークＦＭ（図１参照）を用いて予め計測されている。
【００５６】
なお、感光基板Ｐ上の複数のアライメントマークを検出して各ショット領域の位置検出（ＥＧＡ処理）を行うステップＳ３〜Ｓ７までの一連の処理がアライメント処理である。
【００５７】
ところで、感光基板Ｐ上には複数のショット領域のそれぞれに対応してアライメントマークが複数形成されており、例えば隣接するショット領域のそれぞれに対応して設けられたアライメントマークどうしが近接して配置される場合がある。この場合、アライメント光学系９は、これら近接する複数のアライメントマークを計測領域内に同時に取り込む場合がある。図６は、アライメント光学系９の計測領域内に、感光基板Ｐ上に形成されている複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅが同時に配置されている状態を示す図である。
【００５８】
図６に示すように、感光基板Ｐ上には、隣接するショット領域ＳＨ１、ＳＨ２のそれぞれに対応して複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅが形成されており、これら複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅがアライメント光学系９の計測領域内で同時に検出されている。このうち、アライメントマーク１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、ショット領域ＳＨ１に対応して形成されたものであり、アライメントマーク１Ｄ、１Ｅは、ショット領域ＳＨ２に対応して形成されたものである。
【００５９】
また、基板上には複数のレイヤが設けられて層構造が形成されており、アライメントマーク１Ａ及び１Ｅは、最上層のレイヤ（以下、適宜「Ｎｏ．３レイヤ」と称する）に形成されているアライメントマークであり、アライメントマーク１Ｂ及び１Ｄは、前レイヤ、すなわちＮｏ．３レイヤの下層レイヤ（以下、適宜「Ｎｏ．２レイヤ」と称する）に形成されているアライメントマークであり、アライメントマーク１Ｃは、前々レイヤ、すなわちＮｏ．２レイヤの下層レイヤ（以下、適宜「Ｎｏ．１レイヤ」と称する）に形成されているアライメントマークである。このように、アライメントマークが近接状態となるのは、前レイヤで形成されたアライメントマークが観察されることがあるためで、図６には、前レイヤ及び前々レイヤに形成されているアライメントマークが、上側のレイヤを介してアライメント光学系９に認識されている状態が示されている。
【００６０】
そして、アライメントマーク１Ａに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡが設けられている。また、アライメントマーク１Ｃに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＣ設けられている。また、アライメントマーク１Ｅに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＣが設けられている。一方、アライメントマーク１Ｂ及び１Ｄに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにはキャラクタパターンが無い。このように、アライメントマーク１Ａ〜１Ｅとこれに付随する識別マーク２とが各レイヤ毎に形成されており、識別マーク２により示される情報が各レイヤ毎に異なるように識別マーク２が設けられている。
【００６１】
以下、図５に示したステップＳ４において、アライメント光学系９の計測領域内に取り込まれた複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅのうち、アライメントマーク（検出対象マーク）１Ａを用いて次層の回路パターンを有するマスクと感光基板Ｐ上のショット領域ＳＨ１とをアライメントする場合について説明する。
【００６２】
ここで、制御装置ＣＯＮＴ（あるいはこれに接続されている記憶装置）には、位置検出対象となるアライメントマーク（検出対象マーク）に関する情報を収めたプロセスデータ、感光基板Ｐ上の各ショット領域の位置データ及び各ショット領域内のマークの位置データを含むショットマップデータ、並びにマーク情報が予め記憶されている。
【００６３】
プロセスデータは、例えば、「アライメントマーク１Ａは、Ｎｏ．３レイヤ上に次層の回路パターンを積層する際のアライメント処理に用いられるアライメントマークである」といった情報を含んでいる。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、前記次層の回路パターンを有するマスクＭを用いて露光処理する際、このプロセスデータを参照し、用いるべきアライメントマーク（検出対象マーク）を決定してからアライメント処理を行う。
【００６４】
マーク情報とは、例えば、「領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡがそれぞれ配置されていれば、このアライメントマークは１Ａである」といったように、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅのそれぞれに付随している識別マークの３種類のパターンＡ〜Ｃの形体及び配置位置に関する情報を含んでいる。制御装置ＣＯＮＴは、このマーク情報を参照することにより、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅから検出対象マークであるアライメントマーク１Ａを特定する。
【００６５】
図７は、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメント処理に用いる特定のアライメントマーク（検出対象マーク）１Ａを識別するための手順を示すフローチャート（すなわち図５のステップＳ４の詳細図）である。
【００６６】
まず、制御装置ＣＯＮＴは、上述したように、アライメント光学系９の計測領域内にあるマークを検出する（ステップＳ３）。
【００６７】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、検出対象マーク１Ａを前記プロセスデータを参照して決定するとともに、ショットマップデータから検出対象マーク１Ａの座標値を読み出し、この座標値に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動し、アライメント光学系９の計測領域内に検出対象マーク１Ａを追い込むように制御する。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の計測領域内の輝度データを取り込んで画像処理しマーク検出を行う。
【００６８】
制御装置ＣＯＮＴは、まず、アライメント光学系９の計測領域内に１個以上のアライメントマークを検出したかどうかを判別する（ステップＳ１１）。
【００６９】
すなわち、感光基板ＰはステップＳ１のプリアライメントで位置決めされているので位置精度が低いため、アライメント光学系９の計測領域内にマークが何ら検出されない場合がある。そのため、制御装置ＣＯＮＴは計測領域内にマークがあるかどうかを判別する。
【００７０】
ステップＳ１１において、計測領域内にマークが検出されていないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、計測領域変更回数が所定回数に達したかどうかを判別する（ステップＳ１２）。
【００７１】
ステップＳ１２において、領域変更が所定回数に達したと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴはエラー表示を行う。一方、領域変更が所定回数に達していないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは計測領域を変更する（ステップＳ１３）。
【００７２】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、変更した計測領域でアライメント光学系９を用いてマーク検出を行う（ステップＳ３）。
【００７３】
なお、ステップＳ１３の計測領域の変更は、目標座標値（ショットマップデータによる検出対象マーク１Ａの座標値）を中心として、計測領域に対してアライメント光学系９を調整することにより低倍の広域領域に変更する処理、あるいは、ショットマップデータからの検出対象マーク１Ａの座標値に基づいて所定のオフセットを加えて補正座標値とし、この補正座標値に基づいて計測領域を移動する処理、などを含む。
【００７４】
一方、ステップＳ１１において、計測領域内に複数のアライメントマークが検出されたと判断した場合（すなわち図６に示す状態となった場合）、制御装置ＣＯＮＴは、ショットマップデータに基づいて各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅをアライメント光学系９で検出し、アライメント光学系９で検出した各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの観察画像を画像処理し、各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅのそれぞれの特定位置を求める（ステップＳ１４）。
【００７５】
すなわち、アライメントマーク１は、図２や図４を用いて説明したようにパターン部とスペース部とを有しており、アライメント光学系９と制御装置ＣＯＮＴとを含む画像処理方式の位置検出装置（マーク検出装置）で観察された観察画像が画像処理された際に、輝度データによって位置情報を示す。そのため、図８の模式図に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の検出結果に基づいて画像処理を行い、各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅの例えば中心位置Ｏａ〜Ｏｅを求めることができる。なお、アライメントマークの特定位置としては、中心位置でなく、エッジ位置（図７中、符号Ｅｇ参照）でもよい。
【００７６】
次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１４で求めたアライメントマーク１Ａ〜１Ｅの特定位置Ｏａ〜Ｏｅから、これら各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅに付随している識別マーク２の位置をそれぞれ求める（ステップＳ１５）。
【００７７】
すなわち、図９の模式図に示すように、アライメントマーク１の特定位置（中心位置）Ｏに対する識別マーク２の領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの特定位置（中心位置）ＯＲ１〜ＯＲ４の相対位置は予め設定されており、この相対位置情報は前記マーク情報（あるいはショットマップデータ）として記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、マーク情報を参照し、ステップＳ１４で検出したアライメントマーク１の位置（特定位置の座標）Ｏから、識別マーク２の各領域Ｒ１〜Ｒ４の位置（特定位置の座標）ＯＲ１〜ＯＲ４を求める。
【００７８】
なお、本実施形態では、アライメントマーク１の中心位置Ｏに対する各領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの相対位置を求める構成であるが、例えば、アライメントマーク１の中心位置Ｏに対する領域Ｒ１の位置（相対位置）ＯＲ１を求め、この求めた領域Ｒ１の位置ＯＲ１に対する各領域Ｒ２〜Ｒ４それぞれの位置（相対位置）ＯＲ２〜ＯＲ４を求めるようにしてもよい。
【００７９】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１５で求めた識別マーク２の各領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれをアライメント光学系９を用いて観察し、各領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されているキャラクタパターンＡ〜Ｃを検出する（ステップＳ１６）。
【００８０】
制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１５で求めた各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅに付随している識別マーク２それぞれの各領域Ｒ１〜Ｒ４に形成されているキャラクタパターンＡ〜Ｃの画像をアライメント光学系９を用いて検出し、この観察画像を画像処理し、各領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれに配置されているキャラクタパターンの形体（形状）を求める。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、マーク情報として予め記憶されている基準画像と、アライメント光学系９で検出した観察画像とを比較し、両者の画像の類似度を調べるパターンマッチング法により、各領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されているキャラクタパターンの形体を求める。識別マーク２は、画像処理方式のアライメント光学系９及び制御装置ＣＯＮＴを含む位置検出装置で観察された観察画像が画像処理された際に３4種類の情報を示すキャラクタパターンによって構成されているため、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の検出結果に基づいて画像処理を行い、パターンマッチング法に基づいてキャラクタパターンの形体を求めることができる。
【００８１】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、前記マーク情報を参照し、ステップＳ１６で求めた識別マーク２のキャラクタパターンの形体及び配置に関する情報に基づいて、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅから、アライメント処理に用いる検出対象マーク１Ａを特定する（ステップＳ１７）。
【００８２】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント処理に用いるアライメントマークが１Ａであることを決定する。
【００８３】
アライメント処理に用いるアライメントマークが１Ａであると決定したら、制御装置ＣＯＮＴは、このアライメントマーク１Ａを用いてマスクＭと感光基板Ｐのショット領域ＳＨ１とをアライメントする（ステップＳ５）。
【００８４】
以下、図５を用いて説明したように、各ショット領域の位置算出を行った後、露光処理が行われる。
【００８５】
以上説明したように、感光基板Ｐ（ショット領域）の位置情報を出力させるためのアライメントマーク１に対して所定の位置関係で付随するように識別マーク２を設けたことにより、この識別マーク２の形態を検出することで、検出対象となるアライメントマーク１Ａに近接して同種のアライメントマーク１Ｂ〜１Ｅが存在する場合でも、これら複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメント処理に用いるべきアライメントマーク１Ａを特定することができる。そして、識別マーク２は、３種類のキャラクタパターンを４つの領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置することにより４つ組み合わせた構成であるので、感光基板Ｐ上にアライメントマーク１を配置するためのアライメントマーク形成用領域を広く設定しなくても３4種類といった多くの種類の情報を表示することができ、各レイヤ毎にアライメントマークが多数形成されていて計測領域内に同種のアライメントマークが多数存在していても、感光基板Ｐ上の回路パターン形成用領域を狭めることなくマークを識別することができる。
【００８６】
なお、上記実施形態では、計測領域内の複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの位置Ｏａ〜Ｏｅを求め、この求めた位置情報に基づいて、マーク情報を参照しながら識別マーク２の位置（領域Ｒ１〜Ｒ４の位置）を求め、この領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されているキャラクタパターンＡ〜Ｃの形体をパターンマッチング法により求める構成であるが、アライメントマーク１Ａ〜１Ｅの位置検出を行わずに、ショットマップデータに基づいて、各識別マーク２のそれぞれの位置を求め、キャラクタパターン検出をして識別マーク２を特定するようにしてもよい。そして、識別マーク２とアライメントマーク１とは所定の位置関係で配置されているので、特定された識別マーク２の位置情報に基づいて、アライメント処理に用いるべきアライメントマーク１Ａを特定することができる。
【００８７】
上記実施形態において、キャラクタパターンはＡ〜Ｃのアルファベット文字であるが、もちろん、アルファベット文字に限定されず、画像処理方式の位置検出装置で観察された観察画像が画像処理された際に、Ｎｎ種類の情報を示すパターンであればよく、例えば、「１」、「２」、「３」といった数字や、ひらがなあるいはカタカナを含む文字、「○」、「△」、「□」といった図形でもよい。
【００８８】
上記実施形態において、４つの領域Ｒ１〜Ｒ４を備える識別マーク２は、１つのアライメントマーク１に対して１つ設けた構成であるが、図１０に示すように、１つのアライメントマーク１に対して２つの識別マーク２Ａ、２Ｂを設けた構成としてもよい。これにより、２つの識別マーク２Ａ、２Ｂの領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに、例えば３種類のキャラクタパターンＡ〜Ｃを配置することにより、３８種類の情報を表すことができる。そして、識別マーク２の数は２つに限らず３つ以上の任意の複数設けてもよい。ここで、図１０中、アライメントマーク１に対して左上にある識別マーク２Ａと右下にある識別マーク２Ｂとはアライメントマーク１に対する相対位置が同じであり、例えば感光基板Ｐが上下逆向きになると（Ｚ軸回りに１８０°回転すると）、アライメント光学系９の計測領域で検出した際、制御装置ＣＯＮＴは識別マーク２Ａと２Ｂとの区別がつかなくなるという不都合の発生が考えられるが、アライメント光学系９でマーク検出を行う前に、感光基板Ｐの物理的形状（オリエンテーション・フラットまたはノッチ等）を用いて基板ステージＰＳＴに対する感光基板Ｐのプリアライメント処理が行われており、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐの上下方向の位置を予め把握しているので、アライメント光学系９を用いたアライメント処理は妨げられない。
【００８９】
第２実施形態
次に、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態について図１１Ａ〜図１１Ｉを参照しながら説明する。ここで、以下の説明において、上述した第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付すとともにその説明を簡略もしくは省略する。
【００９０】
図１１Ａ〜図１１Ｉにおいて、識別マーク２は、ビットマーク３０の組み合わせにより構成されている。本実施形態において、ビットマーク３０は「□」であるが、「○」でも「△」でもよい。これらビットマーク３０のそれぞれは、第１実施形態同様、アライメントマーク１に対して所定の位置関係に設定されている領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに形成されている。なお、識別マーク２の領域の数は４個に限らず、２以上の自然数ｎ個であればよい。
【００９１】
図１１Ａに示す例では、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０が設けられている。また、図１１Ｂに示す例では、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０が設けられており、領域Ｒ３にはビットマーク３０が無い。また、図１１Ｃ及び図１１Ｆに示す例では、それぞれアライメントマーク１に対してビットマーク３０が１つ設けられており、図１１Ｃでは領域Ｒ１にビットマーク３０が設けられ、図１１Ｆでは領域Ｒ４にビットマーク３０が設けられている。また、図１１Ｉに示す例では、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０が無い。このように、識別マーク２は、４個の領域Ｒ１〜Ｒ４のうちビットマーク３０が設けられた領域とビットマーク３０が設けられていない領域との数と配置とに基づいて、ビットマーク３０が無いことを１種類とした場合、ビットマーク３０があるか否かの２種類のマークを４個組み合わせた２４種類の情報を示すことができる。
【００９２】
制御装置ＣＯＮＴは、これらビットマーク３０を付随した複数のアライメントマーク１からアライメント処理に用いるべきアライメントマーク１を特定する際、図９を用いて説明した手順同様、複数のアライメントマーク１の特定位置Ｏのそれぞれを検出し、ビットマップデータを参照して、アライメントマーク１に対する領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの位置を特定する。ここで、ビットマップデータに領域Ｒ１〜Ｒ４の位置に関する情報があれば、アライメントマーク１の特定位置Ｏを検出せずに、前記情報に基づいて領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの位置が特定される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、図４を用いて説明した手順同様、この特定した領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに対してアライメント光学系９のＸ軸用の撮像素子及びＹ軸用の撮像素子を走査し、領域Ｒ１〜Ｒ４のいずれの領域にパターンが設けられ、いずれの領域にパターンが設けられていないかを検出する。制御装置ＣＯＮＴは、検出したビットマーク３０の配置情報と、予め記憶されているマーク情報とに基づいて、複数のアライメントマーク１からアライメント処理に用いるべきアライメントマーク１を特定する。
【００９３】
このように、４個の領域Ｒ１〜Ｒ４のうちいずれの領域にパターンが設けられいずれの領域にパターンが設けられていないかで識別マーク２を識別するようにしたので、例えば図１１Ｃ及び図１１Ｆに示す例のように、アライメントマーク１に対してビットマーク３０が１つ設けられいる構成であっても、このビットマーク３０が領域Ｒ１に設けられているか領域Ｒ４に設けられているかを検出することによって、図１１Ｃと図１１Ｆとは異なる識別マーク２であると識別できる。
【００９４】
なお、上述の例では、各領域Ｒ１〜Ｒ４のうちいずれの領域にビットマーク３０が設けられ、いずれの領域にビットマーク３０が設けられていないかで、識別マーク２を識別するように説明したが、例えば、ビットマーク３０の数を検出した後、これら検出したビットマーク３０それぞれの例えばアライメントマーク１のエッジ部等の特定位置に対する配置を検出し、ビットマーク３０の数と配置（ビットマーク３０が設けられた領域の数と配置）とに基づいて、識別マーク２０を識別することもできる。また、アライメントマーク１の特定位置に対する領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの相対位置（アライメントマーク１の特定位置に対するビットマーク３０の相対位置）を求めるかわりに、領域Ｒ１〜Ｒ４どうしの相対位置を求め、この求めた領域Ｒ１〜Ｒ４どうしの相対位置とビットマーク３０の数とに基づいて識別マーク２を識別するようにしてもよい。
【００９５】
以上説明したように、ｎ個の領域Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれにビットマーク３０を配置することによって識別マーク２を構成することも可能であり、こうすることにより、２ｎ種類の情報を示すことができる。そして、識別マーク２をビットマーク３０によって構成することにより、第１実施形態のキャラクタパターンと異なり、パターンマッチング法といった複雑な画像処理を必要とせず、比較的簡易な画像処理手順によってマーク識別を行うことができる。
【００９６】
第３実施形態
次に、図１２及び図１３Ａ〜図１３Ｅを参照しながら本発明の第３実施形態について説明する。
【００９７】
図１２において、識別マーク２の４個の領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において互いにほぼ重なり合わないように配置されている。そして、これら領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに、第２実施形態で説明したビットマーク３０を配置することにより、アライメント光学系９によるビットマーク３０の検出精度、ひいては識別マーク２の識別精度を向上させることができる。
【００９８】
すなわち、ビットマーク３０は上述したように、Ｘ軸用の撮像素子及びＹ軸用の撮像素子を走査することにより検出されるが、例えば、図１３Ａに示すように、領域Ｒ１と領域Ｒ２とがＸ軸方向に並んで設定されており、領域Ｒ１と領域Ｒ２とのそれぞれにビットマーク３０が設けられている場合、撮像素子により検出される撮像信号ＳＸのピークは２つである。一方、図１３Ｂに示すように、領域Ｒ１にビットマーク３０が設けられ、領域Ｒ２にはビットマーク３０が無い場合、撮像信号ＳＸのピークは１つである。ところが、図１３Ｃに示すように、領域Ｒ１にビットマーク３０が設けられ、領域Ｒ２にはビットマーク３０が無いにもかかわらず、例えばノイズによって、領域Ｒ２に相当する部分に信号ピークが生じる場合がある。この場合、領域Ｒ２にはビットマーク３０が無いにもかかわらず領域Ｒ２にビットマーク３０があると誤検出するおそれがある。更に、図１３Ｄに示すように、領域Ｒ１及び領域Ｒ２のそれぞれにビットマーク３０が設けられていても、ノイズによりピークが例えば３つあると、３つあるピークのうちどのピークが領域Ｒ１（あるいは領域Ｒ２）に設けられているビットマーク３０に対応するものであるのかを把握することが困難となる場合がある。しかしながら、図１３Ｅに示すように、領域Ｒ１と領域Ｒ２とをＸ軸方向について重なり合わないように配置することにより、領域Ｒ１（あるいは領域Ｒ２）に配置されたビットマーク３０に関する撮像信号のピークは１つであるので、ノイズなどが撮像信号ＳＸにのったとしても、領域Ｒ１に対応する部分以外の信号ピークはノイズに基づくものであると判断できるので、ノイズ成分を容易に把握することができる。そして、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれを、Ｘ軸方向（あるいはＹ軸方向）について重なり合わないように配置することにより、ビットマーク３０の検出精度を向上することができる。
【００９９】
なお、本実施形態において、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれはＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれについて重複しない位置に設定されているが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のうちいずれか１つの方向について重複しない位置に設定されていてもよい。
【０１００】
第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照しながら説明する。
【０１０１】
図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、識別マーク２は、アライメントマーク１のパターン部の延在方向の延長上に配置されている。図１４Ａに示す例では、識別マーク２は、アライメントマーク１のうちＹ軸方向に延在するパターン部１２Ｌの＋Ｙ側に連続する位置に設けられており、Ｙ検出用マーク１１の図中、左側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側と、Ｙ検出用マーク１１の図中、右側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側とに設けられている。図１４Ｂに示す例では、識別マーク２は、Ｙ検出用マーク１１の図中、左側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側と、Ｙ検出用マーク１１の図中、右側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの−Ｙ側とに設けられている。このように、Ｘ検出用マーク１２の合計６本のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに対して連続するように識別マーク２を設けることにより、２１２種類の情報を示すことができる。
【０１０２】
なお、識別マーク２は、Ｘ検出用マーク１２のパターン部１２Ｌに連続させるほかに、Ｙ検出用マーク１１のパターン部１１Ｌに連続させることもできる。例えば、図１４Ｃに示す例では、識別マーク２は、Ｙ検出用マーク１１の６本のパターン部１１Ｌのうち、図中、上から３本目のパターン部１１Ｌの−Ｘ側に設けられている。なお、図１４Ｃに示す例では、識別マーク２はアライメント光学系９のＸ軸用の撮像素子の検出領域２１Ｘ（図４参照）に配置される構成であり、アライメント処理に影響を及ぼすおそれがある。したがって、本実施形態においては、撮像素子の検出領域２１Ｘ、２１Ｙに識別マーク２が配置されないことが好ましいという観点から、図１４Ａおよび図１４Ｂに示したように、Ｘ検出用マーク１２のパターン部１２Ｌの延在方向の延長上に識別マーク２を配置する構成が好ましい。すなわち、本実施形態では、識別マーク２は、アライメント光学系９の撮像素子の検出領域２１Ｘ、２１Ｙの外側部分において、パターン部１２Ｌの延在方向の延長上に配置される。
【０１０３】
なお、本実施形態のように、検出用パターンの延在方向の長さを伸ばすことで識別マークを形成する他、検出用パターンの本数を増やすことも考えられる。例えば、本実施形態では、Ｙ検出用マーク１１の両側に３本ずつのライン部でパターン部１２Ｌが形成されているが、これを片側４本、他方を３本としたり、両側を４本ずつとすることにより、両側に３本ずつのライン部が形成されているマークと識別することも可能である。
【０１０４】
また、図１５Ａに示すようなＸ軸方向（Ｙ軸方向）専用検出マーク２３の場合、図１５Ｂに示すように、隣り合うライン部の一部をつなぐ形態で識別マーク２３ａ、２３ｂ、２３ｃを設けてもよい。
【０１０５】
第５実施形態
次に、図１６を参照しながら本発明の第５実施形態について説明する。
【０１０６】
図１６において、アライメントマーク１のそれぞれには、識別マーク２より大きな認識用マークが付随して設けられている。本実施形態では、認識用マークとして、Ｎｏ．３レイヤに形成されているアライメントマーク１Ａ及び１Ｅには「０３」の文字が、Ｎｏ．１レイヤに形成されているアライメントマーク１Ｃには「０１」の文字がそれぞれ付随するように設けられている。このように、アライメント処理や識別処理に用いない感光基板Ｐ上の領域に、大きな認識用マークを設けることにより、オペレータが複数のアライメントマークから所定のアライメントマークを容易に認識し特定することができる。そして、各レイヤに応じて認識用マークを設定することにより、オペレータは、例えば何層目のレイヤに対して処理を行っているか等を把握することができるので、オペレータエラーの発生を低減することができる。
【０１０７】
なお、この認識用マークの形体をパターンマッチング法により検出することにより、この検出結果に基づいてアライメントマーク１を識別することができる。すなわち、認識用マークを識別マーク２として用いることもできる。
【０１０８】
第６実施形態
次に、図１７を参照しながら本発明の第６実施形態について説明する。
【０１０９】
本実施形態では、アライメントマーク１のそれぞれには識別マーク２が設けられておらず、アライメント光学系９は、計測領域内で検出される複数のアライメントマーク１の配列に関する情報に基づいて、計測領域で検出されたアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメント処理に用いる検出対象マークを特定する。以下の説明では、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメントマーク１Ａを特定する場合について説明する。
【０１１０】
図１７に示すように、アライメント光学系９の計測領域内には、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅのそれぞれが取り込まれている。制御装置ＣＯＮＴは、まず、計測領域内に配置されたアライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの特定位置（中心位置）Ｏａ〜Ｏｅを求める。
【０１１１】
制御装置ＣＯＮＴは、マーク情報を参照し、求めた中心位置Ｏａ〜Ｏｅの配列から、検出対象マークであるアライメントマーク１Ａを特定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、中心位置Ｏａ〜Ｏｅそれぞれの互いの相対位置を求め、図１７に実線で示すような、「Ｌ」を９０°回転させた配列Ｈの組み合わせを探す。マーク情報により、この配列Ｈの角部に存在するアライメントマーク１Ａが検出対象マークであるため、制御装置ＣＯＮＴは、この角部に存在するアライメントマーク１Ａを検出対象マークであると特定する。ここで、計測領域内に、前記実線で示した配列Ｈが無い場合は、アライメント光学系の光学素子を調整して計測領域を拡げ、配列Ｈを有するアライメントマークの組み合わせが見つかるまで処理を繰り返す。一方、計測領域内に、類似した配列Ｈが存在する場合には、計測領域を移動したり狭めたりして、計測領域に所望の配列Ｈが１つだけ存在するようにアライメント光学系を調整する。
【０１１２】
なお、図１７から明らかではあるが、配列Ｈは、ショット領域ＳＨ１に対応して設けられたアライメントマーク１Ａと、ショット領域ＳＨ１に隣接するショット領域ＳＨ２に対応して設けられたアライメントマーク１Ｄとで構成される配列であっても、アライメントマーク１Ａとアライメントマーク１Ｂとのようにレイヤが異なるアライメントマーク同士で構成される配列であっても構わない。
【０１１３】
なお、本実施形態では、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅの相対位置を求め、この相対位置情報から検出対象マークを特定しているが、例えば、ショット領域に形成されている回路パターンの特定位置（図１７符号Ｋ参照）に対するアライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの相対位置を求め、この回路パターンの特定位置に対する相対位置情報に基づいて、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅから検出対象マーク１Ａを特定するようにしてもよい。
【０１１４】
第７実施形態
次に、図１８を参照しながら本発明の第７実施形態について説明する。図１８は、本実施形態に係るアライメント処理のフローチャート図である。
【０１１５】
マスクＭに形成されている回路パターン、アライメントマーク、及び識別マークが、露光処理されることにより感光基板Ｐの前レイヤのレジストに転写される。感光基板Ｐの前レイヤには、回路パターン、アライメントマーク、及び識別マークの像が形成される（ステップＳＡ１）。
【０１１６】
アライメントマーク及び識別マークの像が転写された感光基板Ｐに対して現像処理が施される。現像処理により、感光基板Ｐにアライメントマーク１及び識別マーク２が所定の位置関係で形成される（ステップＳＡ２）。
【０１１７】
前レイヤ上にレジストを塗布された感光基板Ｐは、プリアライメントされた後、露光装置ＥＸの基板ステージＰＳＴに搬送される。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９を用いて感光基板Ｐに形成されているアライメントマーク１及び識別マーク２の検出を行う（ステップＳＡ３）。
【０１１８】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、図１９Ａに示すように、アライメントマーク１の特定位置（中心位置）Ｏ１と、識別マーク２の特定位置（中心位置）Ｏ２との座標を検出し、検出した座標に基づいて、アライメントマーク１と識別マーク２との相対位置情報を検出する（ステップＳＡ４）。
【０１１９】
更に、制御装置ＣＯＮＴは、前記検出した相対位置情報から、アライメントマーク１と識別マーク２とが感光基板Ｐに形成された時点から相対位置情報が検出されるまでの間のアライメントマーク１と識別マーク２との間の距離の変化量、あるいは所定方向に対する感光基板Ｐ（ショット領域）の回転量を求める（ステップＳＡ５）。
【０１２０】
すなわち、図１９Ａに示すように、制御装置ＣＯＮＴは、特定位置Ｏ１と特定位置Ｏ２との座標に基づき、これら特定位置Ｏ１とＯ２との距離の変化量、あるいは基準軸であるＸ軸方向に対する感光基板Ｐの回転量θを求める。前記距離の変化量より感光基板Ｐ（ショット領域）のスケーリングが求められ、前記回転量θより感光基板Ｐ（ショット領域）のローテーションが求められる。更にこの場合、特定位置Ｏ１と特定位置Ｏ２との相対位置情報に基づいて、感光基板Ｐの変形に関する情報も検出できる。
【０１２１】
制御装置ＣＯＮＴは、前記求めたスケーリング及びローテーションに基づいて、別のアライメントマークの設計上の位置を補正する（ステップＳＡ６）。
【０１２２】
制御装置ＣＯＮＴは、前記補正量に基づいて、前記検出したアライメントマーク１とは別のアライメントマークの位置を決定する（ステップＳＡ７）。
【０１２３】
すなわち、アライメントマーク１はサーチアライメントマークとして用いることができ、この場合、図１９Ｂの模式図に示すように、制御装置ＣＯＮＴはアライメント光学系９により感光基板Ｐ上の離間した複数のマークを検出することになるが、図１９Ａで示したアライメントマーク１及び識別マーク２から感光基板Ｐのスケーリング、ローテーション、あるいは変形に関する情報を求め、この求めた結果に基づいて補正量を導出し、導出した補正量に基づいて次に検出する別のアライメントマーク１’の位置を決定できる。そして、アライメント光学系９で別のアライメントマーク１’を検出するために感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴを移動する際、制御装置ＣＯＮＴはアライメント光学系９の計測領域内に感光基板Ｐ上の別のアライメントマーク１’を素早く円滑に配置させることができる。ここで、複数のアライメントマーク１の位置情報に基づいて、感光基板Ｐ（ショット領域）のシフト成分も求めることができる。また、従来の、２つのサーチアライメントマークの位置情報を検出してスケーリング情報、ローテーション情報、基板変形情報（「サーチ情報」と総称する）を検出した後に、ＥＧＡ方式のファインアライメントを行うためにサーチマークとは別の例えば８つのファインアライメントマークを検出する方法と比較すると、従来の方法ではサーチ情報を得るために感光基板を移動させる必要があるところ、本実施形態では、サーチ情報を得るために感光基板を移動させる必要がない点と、８つのファインアライメントマークのうち、１つ目のファインアライメントマークを観察視野へ移動させるために感光基板を大きく移動させる必要がない点との２点で、スループットを向上させる上で好ましい。
【０１２４】
アライメント処理が終了したら、露光装置ＥＸは、マスクＭの回路パターンを感光基板Ｐ上の次層のレイヤに露光する（ステップＳＡ８）。
【０１２５】
なお、本実施形態において、アライメントマーク１と識別マーク２との相対位置情報の検出は、サーチアライメント処理の際に行われるように説明したが、例えばプリアライメント処理時に行うようにしてもよい。
【０１２６】
また、本実施形態では、アライメントマーク１の特定位置Ｏ１と識別マーク２の特定位置Ｏ２とを検出してスケーリング情報などを求めたが、スケーリング情報やローテーション情報を求める上では検出する２点間の距離が離れている方が精度的には望ましい。そこで、アライメントマーク１の中心を対称点とし識別マーク２と点対称な位置に第２の識別マークを形成し、この第２識別マークの特定位置と、もとの識別マーク２の特定位置Ｏ２とからスケーリング情報やローテーション情報などを求めることも好ましい。または、アライメントマーク１と識別マーク２との距離を離すことによっても同様の効果が得られる。
【０１２７】
第８実施形態
次に、図２０Ａ〜図２０Ｄを参照しながら本発明の第８実施形態について説明する。
【０１２８】
図２０Ａに示すアライメントマーク１及び識別マーク２を、アライメント光学系９及び制御装置ＣＯＮＴを含む画像処理方式のマーク検出装置で検出する場合、図２０Ｂに示すように、撮像した画像データを圧縮処理してからマーク検出を行うほうが、圧縮処理をしない場合より処理速度を向上できる。しかしながら、識別マーク２はアライメントマーク１よりも小さいマークであるため、圧縮処理を行うことによりマーク画像が潰れて、識別マーク２の位置検出を行うことができなくなったり、圧縮処理を行うことにより識別マーク２が小さくなってしまい、撮像画面全体の中から見つけ出すのに非常に時間がかかったりする場合がある。
【０１２９】
この場合、マーク検出装置は、図２０Ａに示すように、計測領域の画像を撮像して画像データを獲得した後、図２０Ｂに示すように、画像データを圧縮処理し、次いで、図２０Ｃに示すように、検出対象である識別マーク（第２マーク）２に対して所定の位置関係にあり且つ識別マーク２より大きい非対象マークとしてのアライメントマーク（第１マーク）１の位置を検出し、この検出したアライメントマーク１の位置情報と、予め求められているアライメントマーク１と識別マーク２との相対位置情報とに基づいて、計測領域を撮像した画像データから識別マーク２の位置を求めることができる。そして、図２０Ｄに示すように、圧縮した画像をもとの状態に戻した後、マーク検出装置は識別マーク２のキャラクタパターンの形体の検出を行う。この方法によれば、識別マーク２が存在する範囲を絞り込むことが可能となるため、圧縮した画像の全体から小さくなってしまった識別マーク２を探し出すよりも時間を短縮できる。
【０１３０】
以上説明したように、アライメントマーク１よりも小さい識別マーク２を検出する際、マーク検出装置で容易に検出可能な、すなわち識別マーク２よりも大きい面積を有していて検出容易性が高く且つ識別マーク２と所定位置関係にあるアライメントマーク１を検出することにより、高い処理速度でアライメントマーク１を検出した後、アライメントマーク１の検出結果と所定位置関係とに基づいて識別マーク２の検出を効率良く行うことができる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、検出対象マークである識別マーク２より大きいアライメントマーク１の位置を検出し、この検出結果に基づいて識別マーク２の位置検出を行う検出方式であるが、検出対象マークに対して所定の位置関係にあり且つ例えばアライメント光学系９に撮像される画像の輝度データが一様である非対象マークの位置情報を検出し、この検出結果に基づいて検出対象マークの位置検出を行う検出方式としてもよい。ここで、画像の輝度データが一様なマークとは、画像データ（輝度データ）の分散値が小さいマークであって、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系（撮像素子）の計測領域において分散値が最小の値を有する位置、すなわち非対象マークの位置を短時間で検出することができる。このように、検出対象マークに対して所定の位置関係にあり、マーク検出装置の画像処理方法（検出方式）に応じて高速に位置検出可能な（検出容易性が高い）形態を有する非対象マークが存在する場合には、この非対象マークの位置検出を行うことにより、この検出結果に基づいて対象マークの位置を短時間で検出することができる。
【０１３２】
第９実施形態
次に、図２１を参照しながら本発明の第９実施形態について説明する。
【０１３３】
図２１に示すように、アライメントマーク（対象マーク）１の周囲にはほぼ等間隔で識別マーク（非対象マーク）２が設けられている。本実施形態において、アライメントマーク１は十字状マークであり、識別マーク２は、アライメントマーク１の周囲に等間隔で４箇所に設けられている。また、識別マーク２のそれぞれは、４つの領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０を配置したものである。
【０１３４】
なお、ここでいう「等間隔」とは、例えば図２１中で十字状マークの縦方向パターン部分から右上（右下）の識別マーク２までの距離と十字状マークの縦方向パターン部分から左上（左下）の識別マーク２までの距離とが等しいこと、十字状マークの横方向パターン部分から右上（左上）の識別マーク２までの距離と十字状マークの横方向パターン部分から右下（左下）の識別マーク２までの距離とが等しいこと、十字状マークの縦方向パターン部分と横方向パターン部分との交点から右上（左上）の識別マーク２までの距離と前記交点から左下（右下）の識別マーク２までの距離とが等しいことのうち少なくとも１つを意味する。
【０１３５】
このような構成にすることにより、例えば、感光基板Ｐ表面（デバイス表面）を平坦化するためにＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理が行われることがあるが、図２２Ａの模式図に示すように、対象マーク１の周囲に非対象マーク２が等間隔で設けられていないと、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対して傾いて当たった状態で研磨されてしまい、研磨状態が不均一になる場合がある。しかしながら、対象マーク１の周囲に非対象マーク２を等間隔で設けたことにより、図２２Ｂの模式図に示すように、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対して傾いて当たることがなく、均一に当接された状態で研磨されるので、研磨状態が不均一になったり、対象マーク１の一部分のみが研磨されるといった不都合の発生を回避することができる。
【０１３６】
なお、非対象マーク２を対象マーク１の周囲に等間隔で設けるかわりに、対象マーク１の周囲に、対象マーク１と同じ材質で仕切り部を設けて対象マーク１を保護するようにしてもよい。また、対象マーク１の線幅が細い場合、前述の第８実施形態で述べたように画像データを圧縮処理したり、基板上の広範囲を観察可能な低倍率の光学系を用いて観察したりすると、対象マーク１を速やかに認識できない場合がある。そこで、対象マーク１を保護するために設けられる仕切り部の線幅を対象マーク１の線幅よりも太く形成しておけば、画像データを圧縮したり、低倍率の光学系を用いてマークを観察したりする場合にも好適である。
【０１３７】
第１０実施形態
次に、図２３Ａ〜図２３Ｅを参照しながら本発明の第１０実施形態について説明する。なお、以下では説明の都合上、これらの図における上下方向を「縦方向」、左右方向を「横方向」とそれぞれ定義する。
【０１３８】
図２３Ａに示すように、アライメントマーク領域１の周囲には、アライメントマーク領域１と所定の位置関係で４つの第２マーク領域Ａ１が設けられ、この第２マーク領域Ａ１内に縦パターンＰ１、横パターンＰ２で構成される第２マーク２が形成されている。縦パターンＰ１は第２マーク領域Ａ１内で縦方向に延在し、横方向に関しては第２領域内の任意の位置に配置される。横パターンＰ２は第２マーク領域Ａ１内で横方向に延在し、縦方向に関しては第２マーク領域Ａ１内の任意の位置に配置される。そして、縦パターンＰ１と横パターンＰ２との交点の位置によって、前述第１〜第５実施形態と同様の情報が表される。なお、図２３Ａに示す例では、前述した第１マークを保護するための仕切りパターンＰ３も形成されている。
【０１３９】
以下、図２３Ａで右上に位置する第２マーク２に関して、図２３Ｂ〜図２３Ｅを参照しながら、本実施形態における情報の表し方について説明する。
【０１４０】
図２３Ｂに示した第２マーク２では、第２マーク領域Ａ１の図中の左端部から長さＬ１の位置に縦パターンＰ１が配置され、また、横パターンＰ２は第２マーク領域Ａ１の図２３の図中の下端部から長さＬ２の位置に配置されている。図２３Ｃに示した第２マーク２では、縦パターンＰ１は図２３Ｂと同じく第２マーク領域Ａ１の図中の左端部から長さＬ１の位置に配置されているが、横パターンＰ２の第２マーク領域Ａ１の図中の下端部からの長さは、図２３Ｂよりも長いＬ２ａとなっている。図２３Ｄに示した第２マーク２では、横パターンＰ２は図２３Ｂと同じく第２マーク領域Ａ１の図中の下端部から長さＬ２の位置に配置されているが、縦パターンＰ１の第２マーク領域Ａ１の図中の左端部からの長さは、図２３Ｂよりも短いＬ１ａとなっている。図２３Ｅに示した第２マーク２では、縦パターンＰ１の第２マーク領域Ａ１の図中の左端部からの長さは、図２３Ｂより短いＬ１ａとなっており、横パターンＰ２の第２マーク領域Ａ１の図中の下端部からの長さは、図２３Ｂよりも長いＬ２ａとなっている。
【０１４１】
以上のように、縦パターンＰ１の横位置と横パターンＰ２の縦位置との一方、又は両方が異なることにより、縦パターンＰ１と横パターンＰ２との交点の位置が図２３Ａ〜図２３Ｅではそれぞれ、互いに異なっている。よって、これらの交点それぞれに異なる情報を対応させることにより、縦パターンＰ１と横パターンＰ２との交点によって、数多くの情報を表すことが可能となる。以上の方法により、縦パターンＰ１の横位置を検出する検出装置の分解能、および、横パターンＰ２の縦位置を検出する検出装置の分解能にもよるが、縦パターンＰ１の横位置のバリエーションと横パターンの横位置のバリエーションとの組合せの数だけ、異なる情報を表すことが可能となる。よって、前述の第２、第３実施形態で説明したようなビットマークを用いる識別マークと比べると、表すことのできる情報の数が飛躍的に増加することになる。
【０１４２】
なお、以上説明した第２マーク２の縦パターンＰ１の縦位置、および、横パターンＰ２の横位置を検出する検出装置としては、アライメントマーク領域１に形成されるアライメントマークを検出するためのアライメント光学系、例えば図１に示したような撮像素子を備えたアライメント光学系９を兼用しても、また、第２マーク２を検出するための検出装置を別設しても良い。また、撮像素子を備えたアライメント装置に限らず、アライメント照明系から照射されるスポット光とアライメントマークとを相対走査し、スポット光がアライメントマークを照明したタイミングに発生する散乱光を検出して位置情報を検出する所謂ＬＳＡ方式、あるいは、アライメントビームでマークを照明することによって発生する回折光を参照光と干渉させ、参照光とマークからの回折光との位相差を求めることによって位置情報を検出する所謂ＬＩＡ方式を用いても良い。
【０１４３】
さらには、縦パターンＰ１の横位置、横パターンＰ２の縦位置のバリエーションが検出装置の分解能と関係することを前述したが、所謂マーク低段差などプロセスの影響により撮像素子を備えたアライメント光学系で所望の分解能が得られない場合に、撮像素子のゲイン調節機能、すなわち撮像素子から発生する信号の振幅を変化させる機能を活用することによって、所望の分解能を得られる場合がある。また、ウエハ上に塗布されたレジストの特性に応じてアライメントマークを照明するアライメント光の波長を変化させる機能を備えたアライメント装置を用いる場合には、第２マーク２を検出する際にこの波長切換機能を活用しても良い。以上のように、レジストの特性やプロセスの影響に応じて、第２マーク２を検出する際の検出条件を変化させることにより、検出装置でより高い分解能を得ることが可能となり、ひいては、本実施形態の縦パターンＰ１の横位置、横パターンＰ２の縦位置のバリエーションを増やすことができ、より多くの情報を表現することが可能となる。
【０１４４】
なお、図２３Ａ〜図２３Ｅでは第２マーク領域がアライメントマーク領域１の周囲に４つ設けられた例を説明したが、これは前述の第９実施形態で説明したＣＭＰ処理への対応として好ましい。但し、デバイス製造工程にＣＭＰ処理を含まない場合、必ずしもアライメントマーク領域１の周囲に４つの第２マーク領域を確保する必要はなく、第２マーク領域２はアライメントマーク領域１の周囲に１つから３つであってもよい。
【０１４５】
また、図２３Ａ〜図２３Ｅでは第２マーク領域内の第２マークとして、縦パターンＰ１、横パターンＰ２がそれぞれ１本ずつのマークを示したが、縦パターン（あるいは横パターン）を２本以上備えたマークを用いても良い。
【０１４６】
第１０実施形態のサーチマークへの適用
ところで、従来の技術の欄で前述したサーチマークとしては、例えば図２４に示すようなマークが用いられる。このサーチマーク５０で、本第１０実施形態の思想を適用することができる。
【０１４７】
サーチマーク５０は、縦方向に互いに平行に延在する３本の縦パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｃ、Ｐ１Ｒと、横方向に互いに平行に延在する３本の横パターンＰ２Ａ、Ｐ２Ｃ、Ｐ２Ｕとを含み、３本の縦パターンと３本の横パターンとが重なり合って９つの交点を形成するように構成されている。この縦方向に互いに平行に延在する縦パターンのうちの中央のパターンＰ１Ｃを、左右の縦パターンＰ１ＬとＰ１Ｒとの間の任意の位置に配置し、横方向に互いに平行に延在する横パターンのうちの中央のパターンＰ２Ｃを、上下の横パターンＰ２ＡとＰ２Ｕとの間の任意の位置に配置する。そして、交点の位置毎に異なる情報を対応させることにより、前述の第１０実施形態と同様に、数多くの情報を表現することができる。
【０１４８】
従来では、サーチマークの検出エラーを防止するためにサーチマークの周囲に同種のパターンの形成を禁止する禁止帯を設けていたことは既に述べたが、上記のように第１０実施形態の発想をサーチマークに適用して縦パターンＰ１Ｃと横パターンＰ２Ｃとの交点の位置をレイヤ毎に異ならせることにより、検出すべきサーチマークを識別可能となる。
【０１４９】
第１１実施形態
次に、図２５Ａ〜図２５Ｄを参照しながら本発明の第１１実施形態について説明する。
【０１５０】
図２５Ａに示すように、アライメントマーク領域１の周囲には、アライメントマーク領域１と所定の位置関係にあり、第１分割領域Ａ１と第２分割領域Ａ２とで構成される第２マーク領域が設けられ、この第１分割領域Ａ１内で縦方向に延在する第１パターン部Ｐ１と、第２分割領域Ａ２内で縦方向に延在する第２パターン部Ｐ２とで構成される第２マーク２が形成されている。また、第１０実施形態と同様に、第１マークを保護するための仕切りパターンＰ３も形成されている。
【０１５１】
以下、図２５Ａの紙面で右上に位置する第２マーク２に関して、図２５Ｂ〜図２５Ｄを参照しながら、情報の表し方について説明する。
【０１５２】
図２５Ｂに示した第２マーク２では、第１分割領域Ａ１の図中の左端部から長さＬ１の位置に第１パターン部Ｐ１が配置され、また、第２分割領域Ａ２中の図中の左端部から長さＬ２の位置に第２パターン部Ｐ２が配置されている。図２５Ｃに示した第２マーク２では、第２パターン部Ｐ２は、図２５Ｂと同じく第２分割領域Ａ２中の図中の左端部から長さＬ２の位置に配置されているが、第１パターン部Ｐ１は、第１分割領域Ａ１中の図中の左端部から、図２５Ｂより長いＬ１ａの位置に配置されている。図２５Ｄに示した第２マーク２では、第１パターン部Ｐ１は、図２５Ｂと同じく第１分割領域Ａ２中の図中の左端部から長さＬ１の位置に配置されているが、第２パターン部Ｐ２は、第２分割領域Ａ２中の図中の左端部から、図２５Ｂより短いＬ２ａの位置に配置されている。
【０１５３】
以上のように、第１分割領域Ａ１内の第１パターン部Ｐ１の横位置と第２分割領域Ａ２内の第２パターン部Ｐ２の横位置との一方、又は両方が異なることにより、第１パターンＰ１の横位置と、第２パターンＰ２の横位置との組合せの数分だけ数多くの情報を表すことが可能となる。よって、前述の第１０実施形態と同様、ビットマークを用いる識別マークと比べると、表すことのできる情報の数が飛躍的に増加することになる。
【０１５４】
また、前述の第１０実施形態の第２マークでは、縦パターン部については第２マーク領域内での横位置を検出し、横パターン部については第２領域内での縦位置を検出することが必要であった。ところが、撮像素子を用いた検出装置の中には、一方向のみしか位置情報検出をできないものもある。仮にこのような検出装置を用いて図２３Ａ〜図２３Ｅに示した第１０実施形態の第２マークの検出を行う場合、縦パターン部の横位置を検出した後、マークが形成された基板と検出装置とを相対回転させてから横パターン部の横位置を検出するというような、基板と検出装置とを相対回転させる工程が必要となる。
【０１５５】
これに対して、図２５〜図２５Ｄに示した第１１実施形態の第２マーク２は、第１パターン部、第２パターン部のいずれも横位置を検出すれば良いため、基板と検出装置とを相対回転させる工程が不要となり、スループットの向上にも貢献する。
【０１５６】
また、以上で説明した実施形態では、主に検出対象マークを特定したのち、特定されたマークの位置情報を用いて、その後の位置合わせ等の処理を行う構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば特定マークを検出したのち、その特定マークから所定の相対位置関係にある、特定マークとは別のマークの位置情報を検出し、この別のマークの位置情報を用いてその後の処理を行うように構成してもよい。
【０１５７】
更には、以上で説明した実施形態を組み合わせて用いることも可能である。例えば、第２実施形態のアライメントマーク１の近傍にビットマーク３０で構成された識別マーク２を設けるとともに、第４実施形態のアライメントマーク１のパターン部の延在方向の延長上に識別マーク２を配置してもよい。更には、ショット領域に形成されている回路パターン部のパターン情報をも組み合わせれば、さらに多種の情報を表現することが可能となる。
【０１５８】
なお、本実施形態の露光装置ＥＸとして、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置以外に、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。更に、本実施形態の露光装置及び位置検出用マークとして、投影光学系ＰＬを用いることなくマスクＭと感光基板Ｐとを密接させてマスクＭのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。
【０１５９】
露光装置ＥＸの用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【０１６０】
投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（マスクも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【０１６１】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【０１６２】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【０１６３】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１６４】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１６５】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１６６】
半導体デバイスは、図２６に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ２０２、基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを感光基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、位置情報を出力させるための第１パターンに対して所定の位置関係で、Ｎ種類のパターンをｎ個組み合わせた第２パターンを設けたことにより、この第２パターンの形態を検出することで、検出対象となるマークに近接して同種のマークが存在する場合でも、これら複数のマークから位置検出に用いるためのマークを特定することができる。そして、第２パターンは基板上にマークを配置するための領域を広く設定しなくてもＮｎ種類といった多くの種類の情報を表示することができ、同種の第１パターンが多数存在していても、基板上のパターン転写領域を狭めることなくマーク識別を行うことができる。そして、この第１パターンを用いて精度良いアライメント処理を行うことができる。
【０１６８】
また、本発明によれば、特定マークの第１パターンと第２パターンとの相対位置情報を検出することにより、基板の変形量や回転量に関する情報を求めることができる。したがって、求めた情報に基づいて、特定マークから別のマークの位置を決定することができ、これら複数のマーク検出を円滑に行うことができるのでスループットを向上できる。
【０１６９】
また、本発明によれば、マークの画像データを圧縮してからマーク検出を行う際、大きな非対象マークの画像データは圧縮処理してもつぶれないため、この非対象マークの圧縮画像データを用いて非対象マークの位置情報を検出し、この検出結果に基づいて対象マークの位置情報を素早く求めることができる。したがって、マーク位置検出処理を短時間で効率良く行うことができる。
【０１７０】
また、本発明によれば、対象マークの周囲に等間隔で非対象マークを設けたことにより、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対して傾いて当たるといった不都合を回避でき、研磨処理を精度良く行うことができる。したがって、所望の性能を有する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】本発明に係る露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の位置検出用マークの第１実施形態を示す図である。
【図３】図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｃは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｄは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｅは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｆは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。
【図４】図４Ａは、位置検出装置を用いて位置検出用マークが検出される様子を示す図である。図４Ｂは、Ｘ軸用の撮像素子が出力した撮像信号の例を示す図である。図４Ｃは、Ｙ軸用の撮像素子が出力した撮像信号の例を示す図である。
【図５】アライメント処理の概要を説明するためのフローチャートである。
【図６】位置検出装置の計測領域内に配置された複数の位置検出用マークを示す図である。
【図７】本発明のマーク識別方法の第１実施形態を示すフローチャート図である。
【図８】本発明のマーク識別方法の第１実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明のマーク識別方法の第１実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明の位置検出用マークの他の実施形態を示す図である。
【図１１】図１１Ａは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｂは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｃは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｄは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｅは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｆは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｇは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｈは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｉは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｊは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｋは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｌは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第３実施形態を示す図である。
【図１３】図１３Ａは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｂは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｃは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｄは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｅは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。
【図１４】図１４Ａは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態を示す図である。図１４Ｂは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態を示す図である。図１４Ｃは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態を示す図である。
【図１５】図１５Ａは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態に係る他の例を示す図である。図１５Ｂは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態に係る他の例を示す図である。
【図１６】本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第５実施形態を示す図である。
【図１７】本発明のマーク識別方法の第６実施形態を説明するための図である。
【図１８】本発明のマーク識別方法の第７実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１９Ａは、本発明のマーク識別方法の第７実施形態を説明するための図である。図１９Ｂは、本発明のマーク識別方法の第７実施形態を説明するための図である。
【図２０】図２０Ａは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。図２０Ｂは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。図２０Ｃは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。図２０Ｄは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。
【図２１】本発明の位置検出用マークの第９実施形態を示す図である。
【図２２】図２２Ａは、本発明の第９実施形態に係る位置検出用マークの作用を説明するための図である。図２２Ｂは、本発明の第９実施形態に係る位置検出用マークの作用を説明するための図である。
【図２３】図２３Ａは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｂは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｃは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｄは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｅは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。
【図２４】本発明の第１０実施形態の適用例を説明するための図である。
【図２５】図２５Ａは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。図２５Ｂは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。図２５Ｃは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。図２５Ｄは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。
【図２６】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…アライメントマーク、２…識別マーク、９…アライメント光学系、１０…位置検出用マーク、Ａ１…第２マーク、ＣＯＮＴ…制御装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体上に設けられこの物体の位置情報を検出する際に用いられる位置検出用マーク、複数のマークから特定のマークを識別するためのマーク識別方法及びマーク検出方法、基板上にパターンを露光する露光方法、並びに位置情報検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスは、成膜処理工程、露光処理工程、エッチング処理工程等の各工程を複数回繰り返し、基板上に複数のパターンを積層することで製造される。露光処理においては、マスクに形成されたパターンを感光剤が塗布された基板上に転写する露光装置が用いられる。露光装置は、マスクを支持して２次元移動させるマスクステージと、感光基板を支持して２次元移動させる基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら、マスクのパターンを感光基板に転写する。露光処理においては、既に基板に形成されているパターンに対し、次に積層すべきパターンの像を精度良く重ね合わせる必要があるため、基板上のショット領域と次層のパターンを有するマスクとのアライメント（位置合わせ）が行われる。
【０００３】
通常、基板のアライメント処理では、基板を基板ステージにロードする際の予備的な位置合わせであるプリアライメント処理と、基板を基板ステージで支持した状態で、基板に設けられている２つあるいは３つのサーチマークを用いて大まかな位置合わせをするサーチアライメント処理と、サーチアライメント処理の結果を用いて基板を精密に位置合わせするファインアライメント処理とが行われる。このうち、ファインアライメント処理では、サーチアライメントの結果から基準位置に対する基板の２次元方向（平面方向、ＸＹ方向）のずれや回転等を求め、これらに基づいて各ショット領域（アライメントマーク）の設計上の位置、または前レイヤにおけるパターン転写に使用された位置（計測値または計算値）を補正し、この補正位置を用いてアライメント光学系の計測領域内にアライメントマークを誘導し、これを検出することにより、基板のファインアライメントが行われている。
【０００４】
ここで、ファインアライメントの方式としては、基板上のショット領域毎にアライメントマークを検出して、基板上に転写されるパターンとのアライメントを行うダイ・バイ・ダイ・アライメント方式の他に、ＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）方式がある。ＥＧＡ方式は、基板上の複数のショット領域から選択される少なくとも３つのショット領域（これをサンプルショット領域と呼ぶ）にそれぞれ付随したアライメントマークの位置を検出し、アライメントショット領域の実際の位置と設計位置（またはその補正位置）とを用いた近似演算処理によって、基板上の各ショット領域の位置を統計的に算出するものである。これにより、基板はその算出された位置に従って順次移動され、複数のショット領域にそれぞれ次層のマスクのパターンが適正に位置合わせされた状態で転写される。なお、アライメント光学系の計測領域は、サーチアライメント処理においてはサーチマークの設計位置を中心として設定され、ファインアライメント処理においてはアライメントマークの設計位置またはその補正位置を中心として設定される。アライメント光学系は、前記計測領域内のマークを検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば半導体デバイスの製造では、レイヤごとにアライメントマークをずらして転写する場合があるが、この場合、前レイヤ（あるいは前々レイヤ）で用いたアライメントマークが上側のレイヤを通して認識可能であると、検出対象であるアライメントマークに近接して同種のマーク（前レイヤのマーク）が存在することになる。アライメントマークどうしが近接して存在すると、プリアライメントの精度に基づいてアライメント光学系の計測領域に検出対象であるアライメントマークを誘導したとしても、複数の同種のマークが計測領域に入ってしまう、あるいは検出対象以外のマークのみが計測領域に入ってしまう場合が生じる。この場合、従来のアライメント光学系では、ファインアライメントにおいていずれのマークが検出対象であるか、あるいは計測領域内のマークが検出対象であるかを判断しないため、検出対象でない誤ったアライメントマークに基づいてアライメントショット領域の位置を計測してしまい、アライメント精度を著しく悪化させる場合がある。
【０００６】
また、前レイヤ（あるいは前々レイヤ）で用いたアライメントマークを用いて次層のパターンをアライメント処理する場合もある。この場合においても、前レイヤ（あるいは前々レイヤ）のアライメントマークを含む多数のアライメントマークから、次層のパターンをアライメントするためのアライメントマークを特定することが困難となる。
【０００７】
また、従来のようなサーチアライメントを行うシーケンスでは、サーチアライメントの際にサーチマークの検出エラーを防止する必要がある。そのため、基板上には、サーチマークの周囲における同種の（サーチマークに似た）パターンの形成を禁止するための禁止帯が設けられている。この禁止帯は、アライメント光学系の計測領域にサーチマークを誘導したとき、他のパターンが計測領域に入らないようにすることにより、サーチマークの誤検出を回避するためのものである。しかしながら、禁止帯の面積分だけ基板上のパターン転写領域が減少し、回路の配置等に制約を与えるため、禁止帯の存在は、基板の効率的利用の観点からは好ましくない。
【０００８】
また、基板上のサーチマークは、マスクに設けられているサーチマークを基板に転写して形成されるため、基板上の各ショット領域のそれぞれにサーチマークが形成されることになる。しかしながら、サーチアライメント処理において用いる基板上のサーチマークの数は２つあるいは３つであるため、サーチアライメント処理に用いない多数の無用のサーチマークが基板上に存在することになる。これらのサーチマークの存在も、基板上のパターン転写領域を減少させることになるため、基板の効率的利用の観点から好ましくない。
【０００９】
また、サーチアライメント処理では、基板上の離間する２以上のサーチマークをそれぞれアライメント光学系で検出するが、アライメント光学系が第１のサーチマークを検出後、第２のサーチマークをアライメント光学系の計測領域内で検出しようとする場合、例えば基板が変形していると、第１のサーチマークと第２のサーチマークとの実際の相対位置が、設計上の相対位置と異なるため、第２のサーチマークをアライメント光学系の計測領域内に配置させる処理が円滑に行われない。
【００１０】
また、アライメント処理では、アライメント光学系で検出したアライメントマーク画像を画像処理するが、得たマーク画像を圧縮処理してからマーク位置検出を行うほうが、圧縮処理をしない場合より処理速度が早い。しかしながら、圧縮処理を行うと、小さいマークの場合、マーク画像が潰れてしまいマーク位置検出を行うことができなくなる場合がある。
【００１１】
更に、マイクロデバイスを製造する際、デバイスの表面を平坦化するためにＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理が行われることがあるが、デバイス表面の凹凸状態によっては、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対し傾いて当たってしまう場合があり、研磨状態が不均一になるという場合がある。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、検出対象となるマークに近接して同種のマークが多数存在するときでもこの検出対象のマークを確実に検出できる位置検出用マーク及びマーク識別方法を提供することを目的とする。更に、検出対象のマークを確実に検出することにより、プリアライメントからサーチアライメントをすることなくファインアライメントを行うシーケンスにおいてもアライメント精度を維持することでスループットを向上でき、精度良く露光処理できる露光方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、実施の形態に示す図１〜図２５に対応した以下の構成を採用している。
【００１４】
本発明のマーク検出方法は、所定の計測領域を有する画像処理方式のマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）を用いて、第１マーク（１）と、第１マーク（１）と所定の位置関係にあり第１マーク（１）よりも小さい第２マーク（２）とが形成された物体（Ｐ）上から第２マーク（２）を検出するマーク検出方法において、計測領域の画像を撮像して画像データを獲得し、画像データを圧縮処理し、圧縮処理した画像データから第１マーク（１）の位置情報を検出し、検出した第１マーク（１）の位置情報と、第１マーク（１）と第２マーク（２）との相対位置情報とに基づいて、計測領域を撮像した画像データから第２マーク（２）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００１５】
本発明の露光方法は、所定の計測領域を有する画像処理方式のマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）を用いて、第１マーク（１）と、第１マーク（１）と所定の位置関係にあり第１マーク（１）よりも小さい第２マーク（２）とが形成された基板（Ｐ）上から第２マーク（２）を検出し、マスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを位置合わせしてからマスク（Ｍ）のパターンを基板（Ｐ）に露光する露光方法において、計測領域の画像を撮像して画像データを獲得し、画像データを圧縮処理し、圧縮処理した画像データから第１マーク（１）の位置情報を検出し、検出した第１マーク（１）の位置情報と、第１マーク（１）と第２マーク（２）との相対位置情報とに基づいて、計測領域を撮像した画像データから第２マーク（２）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、例えばマーク検出装置が画像処理方式の検出装置である場合、画像データを圧縮してからマーク検出を行うほうが処理速度を向上できる場合があるが、圧縮することにより第２マークの画像がつぶれてしまう等の不都合が生じる場合もある。しかしながら、この第２マークと所定の位置関係にあり且つ第２マークよりも大きい第１マークを設けたことにより、この第１マークの画像データは圧縮処理してもつぶれない。したがって、この第１マークの圧縮画像データを用いて第１マークの位置情報を検出し、この検出結果に基づいて第２マークの位置情報を効率良く求めることができる。
【００１７】
本発明の位置情報検出方法は、所定検出方式でマークを検出するマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）を用いて物体（Ｐ）上に形成された対象マーク（２）を検出し、この検出結果に基づいて物体（Ｐ）の位置情報を検出する位置情報検出方法であって、物体（Ｐ）上に対象マーク（２）と所定の位置関係を有するよう形成された、所定の検出方式に対する検出容易性が高い非対象マーク（１）をマーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）で検出し、非対象マーク（１）の検出結果と所定の位置関係とに基づいて、マーク検出装置（９、ＣＯＮＴ）で対象マーク（２）を検出し、対象マーク（２）の検出結果に基づいて物体（Ｐ）の位置情報を検出することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、対象マークを検出する際、検出容易性が高く且つ対象マークと所定の位置関係にある非対象マークを検出することにより、高い処理速度で非対象マークを検出した後、非対象マークの検出結果と所定の位置関係とに基づいて対象マークの検出を効率良く行うことができる。
【００１９】
本発明の露光装置は、基板（Ｐ）上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する検出手段（９）と、検出手段に電気的に接続され、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動する駆動手段（ＣＯＮＴ、ＰＳＴ、ＰＳＴＤ）とを備え、所定パターンを基板上に転写する露光装置であって、検出手段によって検出されるマークが、検出手段で検出されることにより、検出手段に基板の位置情報を表す信号を発生させる第１マークと、第２マーク領域内における任意の位置に配置される第２マークとを備え、検出手段が、第２領域内における第２マークの位置に基づいて第１マークに関する情報を検出し、マークの形成時の条件に応じて、マークを検出する際の検出条件を変化させる。
【００２０】
本発明の露光方法は、所定パターンを基板（Ｐ）上に転写するための露光方法であって、基板上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する工程と、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動して所定パターンを露光する工程とを含み、マークが、検出工程で検出されることによって基板の位置信号を発生させる第１マークと、第２マーク領域内の任意の位置に形成され、第２マーク領域内における位置で第１マークに関する情報を表す第２マークとを有するマークであって、第２マーク領域内における第２マークの位置に基づいて第１マークに関する情報を検出し、基板の位置情報を検出する工程では、前記マークの形成時の条件に応じて、前記マークを検出する際の検出条件を変化させる。
【００２１】
本発明のマークは、物体（Ｐ）上に形成されて物体の位置情報を検出するために使用されるマークであって、物体上に確保された所定のマーク領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）と、マーク領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とを備え、縦パターン部と横パターン部との交点の位置によって情報を示す。
【００２２】
本発明によれば、マークの位置情報によって情報が表現されるため、単なるマークの有無により情報を表現するものと比較して、より多くの情報を表現することが可能となる。また、縦パターン部は第１方向に長く延在しているため縦パターン部上のどこか一部を検出できれば縦パターンの位置を検出でき、横パターン部は第２方向に長く延在しているため横パターン部上のどこか一部を検出できれば横パターンの位置を検出でき、その結果から、縦パターン部と横パターン部との交点の位置を求めることができるので、パターン部に対する検出装置の検出エリアを相対的に位置付ける際の精度を緩くすることが可能となる。
【００２３】
本発明のマークは、物体（Ｐ）上に形成されて物体の位置情報を検出するために使用されるマークであって、第１マーク領域（１）と、第１マーク領域と所定の位置関係にある第２マーク領域（Ａ１）とを含み、第１マーク領域に物体の位置情報を検出するための第１マークが形成され、第２マーク領域内に、第２マーク領域内における任意の位置に配置される第２マーク（２）が形成され、第２マークは、第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）と、第２領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とを備え、縦パターン部と横パターン部との交点の位置によって、第１パターンに関する情報を表す。
【００２４】
本発明の露光装置は、基板（Ｐ）上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する検出手段（９）と、検出手段に電気的に接続され、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動させる駆動手段（ＣＯＮＴ、ＰＳＴ、ＰＳＴＤ）とを備え、所定パターンを基板上に転写する露光装置であって、検出手段によって検出されるマークが、検出手段で検出されることにより、検出手段に基板の位置情報を表す信号を発生させる第１マークと、第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）および第２領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とで構成される第２マーク（２）とを備え、検出手段は、第２マークの縦パターン部と横パターン部との交点の位置に基づいて、第１マークに関する情報を検出する。
【００２５】
本発明の露光方法は、所定パターンを基板（Ｐ）上に転写するための露光方法であって、基板上の第１マーク領域（１）および第２マーク領域（Ａ１）で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、基板の位置情報を検出する工程と、検出手段によって検出された基板の位置情報に基づいて、所定パターンと基板とを相対移動して所定パターンを露光する工程とを含み、マークが、検出工程で検出されることによって基板の位置信号を発生させる第１マークと、第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部（図２３−Ｐ１）および第２領域内で第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部（図２３−Ｐ２）とを備えた第２マーク（２）とを備え、縦パターン部と横パターン部との交点の位置に基づいて、第１マークに関する情報を検出する。
【００２６】
本発明によれば、マークの位置情報によって情報が表現されるため、単なるマークの有無により情報を表現するものと比較して、より多くの情報を表現することが可能となる。また、縦パターン部は第１方向に長く延在しているため縦パターン部上のどこか一部を検出できれば縦パターンの位置を検出でき、横パターン部は第２方向に長く延在しているため横パターン部上のどこか一部を検出できれば横パターンの位置を検出でき、縦パターン部と横パターン部との交点の位置を求めることができるので、パターン部に対して検出装置の検出エリアを相対的に位置付ける際の精度を緩くすることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明のマーク識別方法及び露光方法の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、ステップ・アンド・スキャン方式でマスクのパターンを感光基板に露光する露光装置（所謂スキャニングステッパ）のアライメント工程に本発明のマーク識別方法を適用したものであり、図１はこの露光装置の概略構成図である。なお、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
【００２８】
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンを基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬとを備えている。本実施形態における露光装置ＥＸは所謂スキャニングステッパである。また、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと感光基板Ｐとの同期移動方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００２９】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、光源、光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。
【００３０】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するもので、ベース３に対して投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動及び微小回転可能となっている。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等の駆動装置ＭＳＴＤにより駆動され、駆動装置ＭＳＴＤは、露光装置全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３１】
投影光学系ＰＬは、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は鏡筒で支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率が例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、光学特性の補正を行う不図示の結像特性制御装置を有している。この結像特性制御装置は、例えば投影光学系ＰＬを構成する一部のレンズ群の間隔調整や、一部のレンズ群のレンズ室内の気体圧力調整を行うことにより、投影光学系ＰＬの投影倍率、歪曲収差等の光学特性の補正を行う。結像特性制御装置は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３２】
基板ステージＰＳＴは、感光基板Ｐを支持するもので、基台５上を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で感光基板Ｐを２次元的に位置決めするＸＹステージと、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向、すなわちＺ軸方向に感光基板Ｐを位置決めするＺステージと、及び感光基板Ｐを微小回転するθステージとを備えている。
【００３３】
基板ステージＰＳＴ上には移動鏡６が設けられている。また、移動鏡６に対向する位置にはレーザ干渉計７が設けられている。移動鏡６は、Ｘ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡（不図示）により構成されている。レーザ干渉計７は、Ｘ軸に沿って移動鏡６にレーザビームを照射するＸ軸用レーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡にレーザビーム照射するＹ軸用レーザ干渉計（不図示）により構成され、これらＸ軸用及びＹ軸用のレーザ干渉計７により基板ステージＰＳＴのＸ方向及びＹ方向における位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が計測される。また、Ｘ軸用及びＹ軸用の一方に２個のレーザ干渉計７を並列配置することにより、２つの計測値の差から基板ステージＰＳＴの回転角が計測される。これらレーザ干渉計７による基板ステージＰＳＴのＸ座標、Ｙ座標及び回転角等の位置情報の計測結果は制御装置ＣＯＮＴへ出力され、制御装置ＣＯＮＴは、位置情報をモニタしつつリニアモータ等の駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴの位置決め動作を制御する。なお、図１には示していないが、マスクステージＭＳＴにも同様に複数のレーザ干渉計を有するシステムを備え、マスクステージＭＳＴ（マスクＭ）のＸ座標、Ｙ座標及び回転角等の位置情報を計測する。これら計測結果は制御装置ＣＯＮＴへ出力される。
【００３４】
露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬとは別に設置されるオフ・アクシス（Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ）方式のアライメント光学系（位置検出装置、マーク検出装置）９を備えている。アライメント光学系９は矩形状の計測領域を備えており、例えばハロゲンランプから射出される波長５５０〜７５０ｎｍ程度の広帯域光を、感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマーク（位置検出用マーク）に照射し、感光基板Ｐの表面と共役な面に配置される指標マークの像と、計測領域内にあるアライメントマークの像とを撮像素子（ＣＣＤ）で検出する。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９を用いて、マスクＭのパターン像と感光基板Ｐのショット領域とをアライメントしてから、マスクステージＭＳＴを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な方向（本実施形態では＋Ｘ方向）に走査するとともに、これに同期して例えば逆方向（−Ｘ方向）に基板ステージＰＳＴを投影光学系ＰＬの投影倍率と同じ速度比で走査し、マスクＭのパターン像を感光基板Ｐ上の各ショット領域に逐次転写（露光）する。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマークについて説明する。図２は、感光基板Ｐ上に設けられるアライメントマーク１を含む位置検出用マーク１０を示す図である。
【００３６】
図２に示すように、位置検出用マーク１０は、感光基板Ｐ上に設けられ、アライメント検出系９により感光基板ＰのＸＹ平面内における位置情報を検出する際に用いられるマークであって、アライメント光学系９に観察されることによりアライメント光学系９に位置情報を出力させるためのアライメントマーク（第１パターン、第１マーク）１と、アライメントマーク１と所定の位置関係で配置されている識別マーク（第２パターン、第２マーク）２とを備えている。アライメントマーク１は、図中、Ｘ軸方向に所定長さで延在するパターン部１１Ｌとスペース部１１ＳとをＹ軸方向に周期的に配置したＹ検出用マーク１１と、Ｙ検出用マーク１１のＸ軸方向両側に設けられ、Ｙ軸方向に所定長さで延在するパターン部１２Ｌとスペース部１２ＳとをＸ軸方向に周期的に配置したＸ検出用マーク１２とを有している。本実施形態において、複数のパターン部１１Ｌはいずれも同じ長さとされ、複数のスペース部１１Ｓは、それぞれＹ軸方向において同じ大きさ（間隔）とされている。同様に、複数のパターン部１２Ｌもそれぞれ同じ長さとにれ、複数のスペース部１２ＳもそれぞれＸ軸方向において同じ大きさ（間隔）とされている。
【００３７】
識別マーク２は、感光基板Ｐ上に設けられている複数のアライメントマーク１のうち、アライメント処理に用いるべきアライメントマーク１を識別するものであって、複数のアライメントマーク１のそれぞれに付随して設けられている。図２に示す識別マーク２は、アライメントマーク１と所定の位置関係で配置された４個の領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれに３種類のキャラクタパターンＡ、Ｂ、Ｃを配置することで構成される。領域Ｒ１〜Ｒ４はアライメントマーク１に対して予め設定された所定位置（相対位置）に設けられており、領域Ｒ１と領域Ｒ２とはＸ軸方向に並んで設けられ、領域Ｒ３と領域Ｒ４とはＸ軸方向に並んで設けられ、領域Ｒ１と領域Ｒ３とはＹ軸方向に並んで設けられ、領域Ｒ２と領域Ｒ４とはＹ軸方向に並んで設けられている。領域Ｒ１にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置され、領域Ｒ２にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置され、領域Ｒ３にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置され、領域Ｒ４にはＡ、Ｂ、Ｃの３種類のキャラクタパターンのいずれかが配置される。ここで、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されるキャラクタパターンＡ、Ｂ、Ｃは、付随するアライメントマーク１に応じて決定されている。そして、識別マーク２は、４個の領域それぞれに３種類のキャラクタパターンを配置することで３4種類の情報を示すことができる。
【００３８】
ここで、図２に示す識別マーク２においては、領域の数がＲ１〜Ｒ４の４つであり、キャラクタパターンの数がＡ〜Ｃの３つであるが、領域の数ｎ及びキャラクタパターンの数Ｎは２以上の自然数であればよく、識別マーク２は、アライメントマーク１と所定の位置関係で配置されたｎ個の領域それぞれにＮ種類のキャラクタパターンを配置することでＮｎ種類の情報を示すことができる。また、領域の数ｎ＝１とし、１つの領域に対して複数のキャラクタパターンのうちいずれか１つを選択して配置してもよい。
【００３９】
図３Ａ〜図３Ｆは、識別マーク２の構成の一例を示す図である。
【００４０】
図３Ａに示す識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ４のぞれぞれにキャラクタパターンＡが設けられている。図３Ｂに示す識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡが設けられている。図３Ｃに示す識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンが無い。このように、４個（ｎ個）の領域Ｒ１〜Ｒ４のうちの１つにキャラクタパターンが無いことを１種類とすることができる。ここでは、領域Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれにキャラクタパターンが設けられ、領域Ｒ４のみにキャラクタパターンが無い構成であるが、キャラクタパターンが無い領域は、領域Ｒ１〜Ｒ４のうちのいずれの領域でもよい。すなわち、図３Ｄに示す識別マーク２のように、領域Ｒ３にキャラクタパターンが無く、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４のそれぞれにキャラクタパターンＡ、Ｂ、Ｃが設けられている構成であってもよい。ここで、図３Ｃの識別マーク２と、図３Ｄの識別マーク２とは異なる種類として識別可能である。図３Ｅに示す識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ３にはキャラクタパターンが無く、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡが設けられている。このように４個（ｎ個）ある領域Ｒ１〜Ｒ４のうち１つの領域だけにキャラクタパターンを設ける構成とすることができる。ここで、図３Ｅの識別マーク２と、例えば図３Ａの識別マーク２とは異なる種類として識別可能である。図３Ｆに示す識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ４の全ての領域にキャラクタパターンが無い。このように、４個（ｎ個）ある領域Ｒ１〜Ｒ４の全ての領域にキャラクタパターンが無い構成とすることもできる。ここで、図３Ｆの識別マーク２と、例えば図３Ａの識別マーク２とは異なるマークとして識別可能である。
【００４１】
図４Ａは、アライメント光学系９において指標マーク２０（２０Ａ〜２０Ｄ）を有する指標板（不図示）に感光基板Ｐ上のアライメントマーク１の像を結像した状態を示している。ここで、アライメントマークはアライメント用検出光で照明されており、指標マーク２０はアライメント用検出光とは独立の照明光で照明されている。アライメントマーク１の像は、所定方向（Ｘ軸方向）に延在するパターン部１１Ｌを有するＹ検出用マーク１１の像と、所定方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在するパターン部１２Ｌを有するＸ検出用マーク１２の像とを有しており、それぞれの延在方向がステージ座標系のＸ軸方向及びＹ軸方向と共役となっている。そして、指標板にはアライメントマーク１の像をＸ軸方向に挟むように２個の指標マーク２０Ａ及び２０Ｂが形成され、またアライメントマーク１の像をＹ軸方向に挟むように２個の指標マーク２０Ｃ及び２０Ｄが形成され、これら指標マーク２０Ａ〜２０Ｄは感光基板Ｐの表面と共役に配置されている。また、アライメント光学系９内には、Ｘ軸方向に対応する方向に走査を行うＸ軸用の撮像素子と、Ｙ軸方向に対応する方向に走査を行うＹ軸用の撮像素子とが設けられている。Ｘ軸用の撮像素子は、指標マーク２０Ａ、２０Ｂ及びパターン部１２Ｌを横切る方向に走査することにより、Ｘ軸方向の検出領域２１Ｘ内の像を撮像する。一方、Ｙ軸用の撮像素子は、指標マーク２０Ｃ、２０Ｄ及びパターン部１１Ｌを横切る方向に走査することにより、Ｙ軸方向の検出領域２１Ｙ内の像を撮像する。そして、Ｘ軸用の撮像素子は、図４Ｂに示す撮像信号（輝度データ）ＳＸを出力する。図４Ｂにおいて、信号部２２ＸがＸ検出用マーク１２のパターン部１２Ｌに対応し、その撮像信号ＳＸをアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換して制御装置ＣＯＮＴにおいて画像処理することにより、指標マーク２０Ａ、２０Ｂを基準としたＸ検出用マーク１２のＸ座標が検出される。一方、Ｙ軸用の撮像素子は、図４Ｃに示す撮像信号（輝度データ）ＳＹを出力する。図４Ｃにおいて、信号部２２ＹがＹ検出用マーク１１のパターン部１１Ｌに対応し、その撮像信号ＳＹをアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換して制御装置ＣＯＮＴにおいて画像処理することにより、指標マーク２０Ｃ、２０Ｄを基準としたＹ検出用マーク１１のＹ座標が検出される。
【００４２】
さらに、アライメントマーク１を撮像したときにＸ軸用及びＹ軸用のレーザ干渉計７が出力する基板ステージＰＳＴの計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、アライメントマーク１のステージ座標系上での座標を求める。このようなアライメントマーク像を撮像素子で撮像してアライメントマーク１の座標値を求める手法はＦＩＡ（Field Image Alignment）系と呼ばれ、本実施形態ではＦＩＡ系のアライメント光学系９を用いてアライメント工程を行うものとし、また、本実施形態で用いられるラインアンドスペースからなるアライメントマークはＦＩＡ系のアライメント検出系９により検出される２次元マークであって、１つのマークでＸ軸方向及びＹ軸方向の位置検出を行うことができる。なお、以上の説明ではアライメントマーク１の像が指標板上に結像するＦＩＡ系を前提として説明したが、指標板がアライメント用検出光の光路上とは別の光路上に配置され、アライメントマーク１の像と指標マークの像とが撮像素子上で結像する構成であっても同様である。
【００４３】
次に、上述した構成を有するアライメント光学系（位置検出装置）９を備えた露光装置ＥＸを用いて、感光基板Ｐに形成されているアライメントマークを検出し、露光処理する方法について図５〜図７を参照しながら説明する。
【００４４】
図５は、露光装置ＥＸの動作の概要を示すフローチャートである。図５を参照しながら、露光装置ＥＸの動作のうちアライメント処理を主眼とした動作の概要について説明する。
【００４５】
まず、マスクＭ及び感光基板ＰのそれぞれがマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴのそれぞれに対して搬送される。ここで、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに搬送・支持されるに際し、感光基板Ｐの物理的形状、例えば感光基板Ｐがウエハである場合にはオリエンテーション・フラットまたはノッチ等を用いて、基板ステージＰＳＴに対する感光基板Ｐの予備的な位置合わせ（プリアライメント処理）が行われる（ステップＳ１）。
【００４６】
なお、ここでは感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに搬送・支持されるに際しての位置合わせを「プリアライメント処理」と称したが、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに支持される以前の感光基板搬送経路上で、感光基板Ｐの物理的形状を用いて予備的な位置合わせを行う場合や、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに支持される以前の搬送経路上と感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴに支持される直前との両方で感光基板Ｐの物理的形状を用いて予備的な位置合わせを行う場合もあり、これらを「プリアライメント処理」と総称する。
【００４７】
次いで、露光装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐに対する露光処理が１回目の露光処理であるかどうか、すなわち感光基板Ｐに対する第１層目のパターン転写であるか第２層目以降のパターン転写であるかを判別する（ステップＳ２）。
【００４８】
１回目の露光処理であると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴ及び感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴを同期移動しつつ、照明光学系ＩＬによりマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐの各ショット領域に露光する（ステップＳ８）。
【００４９】
このときのショット配列は設計上のデータ（ショットマップデータ）に基づいて行われる。
【００５０】
一方、ステップＳ２において、感光基板Ｐに対する露光処理が２回目以降の露光処理であると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９により計測領域内にあるマークを検出する（ステップＳ３）。
【００５１】
ここで、アライメント光学系９の計測領域内には、後で図６を用いて説明するように、アライメント処理に用いるアライメントマークと、アライメント処理に用いないアライメントマークとが同時に取り込まれる場合がある。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の計測領域内で取り込んだ複数のアライメントマークのうち、アライメント処理で用いるアライメントマークを識別し、特定する（ステップＳ４）。
【００５２】
制御装置ＣＯＮＴは、複数のアライメントマークからアライメント処理で用いるアライメントマークを特定したら、この特定したアライメントマークの位置（ステージ座標系における座標値）を検出する（ステップＳ５）。
【００５３】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、所定数のアライメントマークの位置を検出したかどうかを判別する（ステップＳ６）。
【００５４】
ステップＳ６において、所定数に達していないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ３に戻る。一方、所定数に達したと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、複数のアライメントマークの検出位置を用いて統計演算処理（ＥＧＡ処理等）を行い、各ショット領域の位置算出を行う（ステップＳ７）。
【００５５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９により感光基板Ｐ上の所定のアライメントマークの位置を検出し、予め管理されているベースライン量に基づいてマスクＭと感光基板Ｐのショット領域とを位置合わせしてから、ステップＳ７で算出した各ショット領域の算出位置にしたがって感光基板Ｐを順次移動させ、ショット領域毎にマスクＭのパターン像を正確に重ね合わせた状態で露光光ＥＬによりマスクＭのパターン像を投影露光する。このとき、ステップＳ８で用いられるベースライン量は、基板ステージＰＳＴに設けられている基準マークＦＭ（図１参照）を用いて予め計測されている。
【００５６】
なお、感光基板Ｐ上の複数のアライメントマークを検出して各ショット領域の位置検出（ＥＧＡ処理）を行うステップＳ３〜Ｓ７までの一連の処理がアライメント処理である。
【００５７】
ところで、感光基板Ｐ上には複数のショット領域のそれぞれに対応してアライメントマークが複数形成されており、例えば隣接するショット領域のそれぞれに対応して設けられたアライメントマークどうしが近接して配置される場合がある。この場合、アライメント光学系９は、これら近接する複数のアライメントマークを計測領域内に同時に取り込む場合がある。図６は、アライメント光学系９の計測領域内に、感光基板Ｐ上に形成されている複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅが同時に配置されている状態を示す図である。
【００５８】
図６に示すように、感光基板Ｐ上には、隣接するショット領域ＳＨ１、ＳＨ２のそれぞれに対応して複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅが形成されており、これら複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅがアライメント光学系９の計測領域内で同時に検出されている。このうち、アライメントマーク１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、ショット領域ＳＨ１に対応して形成されたものであり、アライメントマーク１Ｄ、１Ｅは、ショット領域ＳＨ２に対応して形成されたものである。
【００５９】
また、基板上には複数のレイヤが設けられて層構造が形成されており、アライメントマーク１Ａ及び１Ｅは、最上層のレイヤ（以下、適宜「Ｎｏ．３レイヤ」と称する）に形成されているアライメントマークであり、アライメントマーク１Ｂ及び１Ｄは、前レイヤ、すなわちＮｏ．３レイヤの下層レイヤ（以下、適宜「Ｎｏ．２レイヤ」と称する）に形成されているアライメントマークであり、アライメントマーク１Ｃは、前々レイヤ、すなわちＮｏ．２レイヤの下層レイヤ（以下、適宜「Ｎｏ．１レイヤ」と称する）に形成されているアライメントマークである。このように、アライメントマークが近接状態となるのは、前レイヤで形成されたアライメントマークが観察されることがあるためで、図６には、前レイヤ及び前々レイヤに形成されているアライメントマークが、上側のレイヤを介してアライメント光学系９に認識されている状態が示されている。
【００６０】
そして、アライメントマーク１Ａに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡが設けられている。また、アライメントマーク１Ｃに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＣ設けられている。また、アライメントマーク１Ｅに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡが設けられ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢが設けられ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣが設けられ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＣが設けられている。一方、アライメントマーク１Ｂ及び１Ｄに付随する識別マーク２において、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにはキャラクタパターンが無い。このように、アライメントマーク１Ａ〜１Ｅとこれに付随する識別マーク２とが各レイヤ毎に形成されており、識別マーク２により示される情報が各レイヤ毎に異なるように識別マーク２が設けられている。
【００６１】
以下、図５に示したステップＳ４において、アライメント光学系９の計測領域内に取り込まれた複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅのうち、アライメントマーク（検出対象マーク）１Ａを用いて次層の回路パターンを有するマスクと感光基板Ｐ上のショット領域ＳＨ１とをアライメントする場合について説明する。
【００６２】
ここで、制御装置ＣＯＮＴ（あるいはこれに接続されている記憶装置）には、位置検出対象となるアライメントマーク（検出対象マーク）に関する情報を収めたプロセスデータ、感光基板Ｐ上の各ショット領域の位置データ及び各ショット領域内のマークの位置データを含むショットマップデータ、並びにマーク情報が予め記憶されている。
【００６３】
プロセスデータは、例えば、「アライメントマーク１Ａは、Ｎｏ．３レイヤ上に次層の回路パターンを積層する際のアライメント処理に用いられるアライメントマークである」といった情報を含んでいる。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、前記次層の回路パターンを有するマスクＭを用いて露光処理する際、このプロセスデータを参照し、用いるべきアライメントマーク（検出対象マーク）を決定してからアライメント処理を行う。
【００６４】
マーク情報とは、例えば、「領域Ｒ１にはキャラクタパターンＡ、領域Ｒ２にはキャラクタパターンＢ、領域Ｒ３にはキャラクタパターンＣ、領域Ｒ４にはキャラクタパターンＡがそれぞれ配置されていれば、このアライメントマークは１Ａである」といったように、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅのそれぞれに付随している識別マークの３種類のパターンＡ〜Ｃの形体及び配置位置に関する情報を含んでいる。制御装置ＣＯＮＴは、このマーク情報を参照することにより、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅから検出対象マークであるアライメントマーク１Ａを特定する。
【００６５】
図７は、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメント処理に用いる特定のアライメントマーク（検出対象マーク）１Ａを識別するための手順を示すフローチャート（すなわち図５のステップＳ４の詳細図）である。
【００６６】
まず、制御装置ＣＯＮＴは、上述したように、アライメント光学系９の計測領域内にあるマークを検出する（ステップＳ３）。
【００６７】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、検出対象マーク１Ａを前記プロセスデータを参照して決定するとともに、ショットマップデータから検出対象マーク１Ａの座標値を読み出し、この座標値に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動し、アライメント光学系９の計測領域内に検出対象マーク１Ａを追い込むように制御する。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の計測領域内の輝度データを取り込んで画像処理しマーク検出を行う。
【００６８】
制御装置ＣＯＮＴは、まず、アライメント光学系９の計測領域内に１個以上のアライメントマークを検出したかどうかを判別する（ステップＳ１１）。
【００６９】
すなわち、感光基板ＰはステップＳ１のプリアライメントで位置決めされているので位置精度が低いため、アライメント光学系９の計測領域内にマークが何ら検出されない場合がある。そのため、制御装置ＣＯＮＴは計測領域内にマークがあるかどうかを判別する。
【００７０】
ステップＳ１１において、計測領域内にマークが検出されていないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、計測領域変更回数が所定回数に達したかどうかを判別する（ステップＳ１２）。
【００７１】
ステップＳ１２において、領域変更が所定回数に達したと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴはエラー表示を行う。一方、領域変更が所定回数に達していないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは計測領域を変更する（ステップＳ１３）。
【００７２】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、変更した計測領域でアライメント光学系９を用いてマーク検出を行う（ステップＳ３）。
【００７３】
なお、ステップＳ１３の計測領域の変更は、目標座標値（ショットマップデータによる検出対象マーク１Ａの座標値）を中心として、計測領域に対してアライメント光学系９を調整することにより低倍の広域領域に変更する処理、あるいは、ショットマップデータからの検出対象マーク１Ａの座標値に基づいて所定のオフセットを加えて補正座標値とし、この補正座標値に基づいて計測領域を移動する処理、などを含む。
【００７４】
一方、ステップＳ１１において、計測領域内に複数のアライメントマークが検出されたと判断した場合（すなわち図６に示す状態となった場合）、制御装置ＣＯＮＴは、ショットマップデータに基づいて各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅをアライメント光学系９で検出し、アライメント光学系９で検出した各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの観察画像を画像処理し、各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅのそれぞれの特定位置を求める（ステップＳ１４）。
【００７５】
すなわち、アライメントマーク１は、図２や図４を用いて説明したようにパターン部とスペース部とを有しており、アライメント光学系９と制御装置ＣＯＮＴとを含む画像処理方式の位置検出装置（マーク検出装置）で観察された観察画像が画像処理された際に、輝度データによって位置情報を示す。そのため、図８の模式図に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の検出結果に基づいて画像処理を行い、各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅの例えば中心位置Ｏａ〜Ｏｅを求めることができる。なお、アライメントマークの特定位置としては、中心位置でなく、エッジ位置（図７中、符号Ｅｇ参照）でもよい。
【００７６】
次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１４で求めたアライメントマーク１Ａ〜１Ｅの特定位置Ｏａ〜Ｏｅから、これら各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅに付随している識別マーク２の位置をそれぞれ求める（ステップＳ１５）。
【００７７】
すなわち、図９の模式図に示すように、アライメントマーク１の特定位置（中心位置）Ｏに対する識別マーク２の領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの特定位置（中心位置）ＯＲ１〜ＯＲ４の相対位置は予め設定されており、この相対位置情報は前記マーク情報（あるいはショットマップデータ）として記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、マーク情報を参照し、ステップＳ１４で検出したアライメントマーク１の位置（特定位置の座標）Ｏから、識別マーク２の各領域Ｒ１〜Ｒ４の位置（特定位置の座標）ＯＲ１〜ＯＲ４を求める。
【００７８】
なお、本実施形態では、アライメントマーク１の中心位置Ｏに対する各領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの相対位置を求める構成であるが、例えば、アライメントマーク１の中心位置Ｏに対する領域Ｒ１の位置（相対位置）ＯＲ１を求め、この求めた領域Ｒ１の位置ＯＲ１に対する各領域Ｒ２〜Ｒ４それぞれの位置（相対位置）ＯＲ２〜ＯＲ４を求めるようにしてもよい。
【００７９】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１５で求めた識別マーク２の各領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれをアライメント光学系９を用いて観察し、各領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されているキャラクタパターンＡ〜Ｃを検出する（ステップＳ１６）。
【００８０】
制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１５で求めた各アライメントマーク１Ａ〜１Ｅに付随している識別マーク２それぞれの各領域Ｒ１〜Ｒ４に形成されているキャラクタパターンＡ〜Ｃの画像をアライメント光学系９を用いて検出し、この観察画像を画像処理し、各領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれに配置されているキャラクタパターンの形体（形状）を求める。ここで、制御装置ＣＯＮＴは、マーク情報として予め記憶されている基準画像と、アライメント光学系９で検出した観察画像とを比較し、両者の画像の類似度を調べるパターンマッチング法により、各領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されているキャラクタパターンの形体を求める。識別マーク２は、画像処理方式のアライメント光学系９及び制御装置ＣＯＮＴを含む位置検出装置で観察された観察画像が画像処理された際に３4種類の情報を示すキャラクタパターンによって構成されているため、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９の検出結果に基づいて画像処理を行い、パターンマッチング法に基づいてキャラクタパターンの形体を求めることができる。
【００８１】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、前記マーク情報を参照し、ステップＳ１６で求めた識別マーク２のキャラクタパターンの形体及び配置に関する情報に基づいて、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅから、アライメント処理に用いる検出対象マーク１Ａを特定する（ステップＳ１７）。
【００８２】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント処理に用いるアライメントマークが１Ａであることを決定する。
【００８３】
アライメント処理に用いるアライメントマークが１Ａであると決定したら、制御装置ＣＯＮＴは、このアライメントマーク１Ａを用いてマスクＭと感光基板Ｐのショット領域ＳＨ１とをアライメントする（ステップＳ５）。
【００８４】
以下、図５を用いて説明したように、各ショット領域の位置算出を行った後、露光処理が行われる。
【００８５】
以上説明したように、感光基板Ｐ（ショット領域）の位置情報を出力させるためのアライメントマーク１に対して所定の位置関係で付随するように識別マーク２を設けたことにより、この識別マーク２の形態を検出することで、検出対象となるアライメントマーク１Ａに近接して同種のアライメントマーク１Ｂ〜１Ｅが存在する場合でも、これら複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメント処理に用いるべきアライメントマーク１Ａを特定することができる。そして、識別マーク２は、３種類のキャラクタパターンを４つの領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置することにより４つ組み合わせた構成であるので、感光基板Ｐ上にアライメントマーク１を配置するためのアライメントマーク形成用領域を広く設定しなくても３4種類といった多くの種類の情報を表示することができ、各レイヤ毎にアライメントマークが多数形成されていて計測領域内に同種のアライメントマークが多数存在していても、感光基板Ｐ上の回路パターン形成用領域を狭めることなくマークを識別することができる。
【００８６】
なお、上記実施形態では、計測領域内の複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの位置Ｏａ〜Ｏｅを求め、この求めた位置情報に基づいて、マーク情報を参照しながら識別マーク２の位置（領域Ｒ１〜Ｒ４の位置）を求め、この領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに配置されているキャラクタパターンＡ〜Ｃの形体をパターンマッチング法により求める構成であるが、アライメントマーク１Ａ〜１Ｅの位置検出を行わずに、ショットマップデータに基づいて、各識別マーク２のそれぞれの位置を求め、キャラクタパターン検出をして識別マーク２を特定するようにしてもよい。そして、識別マーク２とアライメントマーク１とは所定の位置関係で配置されているので、特定された識別マーク２の位置情報に基づいて、アライメント処理に用いるべきアライメントマーク１Ａを特定することができる。
【００８７】
上記実施形態において、キャラクタパターンはＡ〜Ｃのアルファベット文字であるが、もちろん、アルファベット文字に限定されず、画像処理方式の位置検出装置で観察された観察画像が画像処理された際に、Ｎｎ種類の情報を示すパターンであればよく、例えば、「１」、「２」、「３」といった数字や、ひらがなあるいはカタカナを含む文字、「○」、「△」、「□」といった図形でもよい。
【００８８】
上記実施形態において、４つの領域Ｒ１〜Ｒ４を備える識別マーク２は、１つのアライメントマーク１に対して１つ設けた構成であるが、図１０に示すように、１つのアライメントマーク１に対して２つの識別マーク２Ａ、２Ｂを設けた構成としてもよい。これにより、２つの識別マーク２Ａ、２Ｂの領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに、例えば３種類のキャラクタパターンＡ〜Ｃを配置することにより、３８種類の情報を表すことができる。そして、識別マーク２の数は２つに限らず３つ以上の任意の複数設けてもよい。ここで、図１０中、アライメントマーク１に対して左上にある識別マーク２Ａと右下にある識別マーク２Ｂとはアライメントマーク１に対する相対位置が同じであり、例えば感光基板Ｐが上下逆向きになると（Ｚ軸回りに１８０°回転すると）、アライメント光学系９の計測領域で検出した際、制御装置ＣＯＮＴは識別マーク２Ａと２Ｂとの区別がつかなくなるという不都合の発生が考えられるが、アライメント光学系９でマーク検出を行う前に、感光基板Ｐの物理的形状（オリエンテーション・フラットまたはノッチ等）を用いて基板ステージＰＳＴに対する感光基板Ｐのプリアライメント処理が行われており、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐの上下方向の位置を予め把握しているので、アライメント光学系９を用いたアライメント処理は妨げられない。
【００８９】
第２実施形態
次に、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態について図１１Ａ〜図１１Ｉを参照しながら説明する。ここで、以下の説明において、上述した第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付すとともにその説明を簡略もしくは省略する。
【００９０】
図１１Ａ〜図１１Ｉにおいて、識別マーク２は、ビットマーク３０の組み合わせにより構成されている。本実施形態において、ビットマーク３０は「□」であるが、「○」でも「△」でもよい。これらビットマーク３０のそれぞれは、第１実施形態同様、アライメントマーク１に対して所定の位置関係に設定されている領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに形成されている。なお、識別マーク２の領域の数は４個に限らず、２以上の自然数ｎ個であればよい。
【００９１】
図１１Ａに示す例では、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０が設けられている。また、図１１Ｂに示す例では、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０が設けられており、領域Ｒ３にはビットマーク３０が無い。また、図１１Ｃ及び図１１Ｆに示す例では、それぞれアライメントマーク１に対してビットマーク３０が１つ設けられており、図１１Ｃでは領域Ｒ１にビットマーク３０が設けられ、図１１Ｆでは領域Ｒ４にビットマーク３０が設けられている。また、図１１Ｉに示す例では、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０が無い。このように、識別マーク２は、４個の領域Ｒ１〜Ｒ４のうちビットマーク３０が設けられた領域とビットマーク３０が設けられていない領域との数と配置とに基づいて、ビットマーク３０が無いことを１種類とした場合、ビットマーク３０があるか否かの２種類のマークを４個組み合わせた２４種類の情報を示すことができる。
【００９２】
制御装置ＣＯＮＴは、これらビットマーク３０を付随した複数のアライメントマーク１からアライメント処理に用いるべきアライメントマーク１を特定する際、図９を用いて説明した手順同様、複数のアライメントマーク１の特定位置Ｏのそれぞれを検出し、ビットマップデータを参照して、アライメントマーク１に対する領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの位置を特定する。ここで、ビットマップデータに領域Ｒ１〜Ｒ４の位置に関する情報があれば、アライメントマーク１の特定位置Ｏを検出せずに、前記情報に基づいて領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの位置が特定される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、図４を用いて説明した手順同様、この特定した領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに対してアライメント光学系９のＸ軸用の撮像素子及びＹ軸用の撮像素子を走査し、領域Ｒ１〜Ｒ４のいずれの領域にパターンが設けられ、いずれの領域にパターンが設けられていないかを検出する。制御装置ＣＯＮＴは、検出したビットマーク３０の配置情報と、予め記憶されているマーク情報とに基づいて、複数のアライメントマーク１からアライメント処理に用いるべきアライメントマーク１を特定する。
【００９３】
このように、４個の領域Ｒ１〜Ｒ４のうちいずれの領域にパターンが設けられいずれの領域にパターンが設けられていないかで識別マーク２を識別するようにしたので、例えば図１１Ｃ及び図１１Ｆに示す例のように、アライメントマーク１に対してビットマーク３０が１つ設けられいる構成であっても、このビットマーク３０が領域Ｒ１に設けられているか領域Ｒ４に設けられているかを検出することによって、図１１Ｃと図１１Ｆとは異なる識別マーク２であると識別できる。
【００９４】
なお、上述の例では、各領域Ｒ１〜Ｒ４のうちいずれの領域にビットマーク３０が設けられ、いずれの領域にビットマーク３０が設けられていないかで、識別マーク２を識別するように説明したが、例えば、ビットマーク３０の数を検出した後、これら検出したビットマーク３０それぞれの例えばアライメントマーク１のエッジ部等の特定位置に対する配置を検出し、ビットマーク３０の数と配置（ビットマーク３０が設けられた領域の数と配置）とに基づいて、識別マーク２０を識別することもできる。また、アライメントマーク１の特定位置に対する領域Ｒ１〜Ｒ４それぞれの相対位置（アライメントマーク１の特定位置に対するビットマーク３０の相対位置）を求めるかわりに、領域Ｒ１〜Ｒ４どうしの相対位置を求め、この求めた領域Ｒ１〜Ｒ４どうしの相対位置とビットマーク３０の数とに基づいて識別マーク２を識別するようにしてもよい。
【００９５】
以上説明したように、ｎ個の領域Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれにビットマーク３０を配置することによって識別マーク２を構成することも可能であり、こうすることにより、２ｎ種類の情報を示すことができる。そして、識別マーク２をビットマーク３０によって構成することにより、第１実施形態のキャラクタパターンと異なり、パターンマッチング法といった複雑な画像処理を必要とせず、比較的簡易な画像処理手順によってマーク識別を行うことができる。
【００９６】
第３実施形態
次に、図１２及び図１３Ａ〜図１３Ｅを参照しながら本発明の第３実施形態について説明する。
【００９７】
図１２において、識別マーク２の４個の領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において互いにほぼ重なり合わないように配置されている。そして、これら領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに、第２実施形態で説明したビットマーク３０を配置することにより、アライメント光学系９によるビットマーク３０の検出精度、ひいては識別マーク２の識別精度を向上させることができる。
【００９８】
すなわち、ビットマーク３０は上述したように、Ｘ軸用の撮像素子及びＹ軸用の撮像素子を走査することにより検出されるが、例えば、図１３Ａに示すように、領域Ｒ１と領域Ｒ２とがＸ軸方向に並んで設定されており、領域Ｒ１と領域Ｒ２とのそれぞれにビットマーク３０が設けられている場合、撮像素子により検出される撮像信号ＳＸのピークは２つである。一方、図１３Ｂに示すように、領域Ｒ１にビットマーク３０が設けられ、領域Ｒ２にはビットマーク３０が無い場合、撮像信号ＳＸのピークは１つである。ところが、図１３Ｃに示すように、領域Ｒ１にビットマーク３０が設けられ、領域Ｒ２にはビットマーク３０が無いにもかかわらず、例えばノイズによって、領域Ｒ２に相当する部分に信号ピークが生じる場合がある。この場合、領域Ｒ２にはビットマーク３０が無いにもかかわらず領域Ｒ２にビットマーク３０があると誤検出するおそれがある。更に、図１３Ｄに示すように、領域Ｒ１及び領域Ｒ２のそれぞれにビットマーク３０が設けられていても、ノイズによりピークが例えば３つあると、３つあるピークのうちどのピークが領域Ｒ１（あるいは領域Ｒ２）に設けられているビットマーク３０に対応するものであるのかを把握することが困難となる場合がある。しかしながら、図１３Ｅに示すように、領域Ｒ１と領域Ｒ２とをＸ軸方向について重なり合わないように配置することにより、領域Ｒ１（あるいは領域Ｒ２）に配置されたビットマーク３０に関する撮像信号のピークは１つであるので、ノイズなどが撮像信号ＳＸにのったとしても、領域Ｒ１に対応する部分以外の信号ピークはノイズに基づくものであると判断できるので、ノイズ成分を容易に把握することができる。そして、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれを、Ｘ軸方向（あるいはＹ軸方向）について重なり合わないように配置することにより、ビットマーク３０の検出精度を向上することができる。
【００９９】
なお、本実施形態において、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれはＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれについて重複しない位置に設定されているが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のうちいずれか１つの方向について重複しない位置に設定されていてもよい。
【０１００】
第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照しながら説明する。
【０１０１】
図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、識別マーク２は、アライメントマーク１のパターン部の延在方向の延長上に配置されている。図１４Ａに示す例では、識別マーク２は、アライメントマーク１のうちＹ軸方向に延在するパターン部１２Ｌの＋Ｙ側に連続する位置に設けられており、Ｙ検出用マーク１１の図中、左側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側と、Ｙ検出用マーク１１の図中、右側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側とに設けられている。図１４Ｂに示す例では、識別マーク２は、Ｙ検出用マーク１１の図中、左側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側と、Ｙ検出用マーク１１の図中、右側に設けられた３本のパターン部１２Ｌのうち中央のパターン部１２Ｌの−Ｙ側とに設けられている。このように、Ｘ検出用マーク１２の合計６本のパターン部１２Ｌの＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに対して連続するように識別マーク２を設けることにより、２１２種類の情報を示すことができる。
【０１０２】
なお、識別マーク２は、Ｘ検出用マーク１２のパターン部１２Ｌに連続させるほかに、Ｙ検出用マーク１１のパターン部１１Ｌに連続させることもできる。例えば、図１４Ｃに示す例では、識別マーク２は、Ｙ検出用マーク１１の６本のパターン部１１Ｌのうち、図中、上から３本目のパターン部１１Ｌの−Ｘ側に設けられている。なお、図１４Ｃに示す例では、識別マーク２はアライメント光学系９のＸ軸用の撮像素子の検出領域２１Ｘ（図４参照）に配置される構成であり、アライメント処理に影響を及ぼすおそれがある。したがって、本実施形態においては、撮像素子の検出領域２１Ｘ、２１Ｙに識別マーク２が配置されないことが好ましいという観点から、図１４Ａおよび図１４Ｂに示したように、Ｘ検出用マーク１２のパターン部１２Ｌの延在方向の延長上に識別マーク２を配置する構成が好ましい。すなわち、本実施形態では、識別マーク２は、アライメント光学系９の撮像素子の検出領域２１Ｘ、２１Ｙの外側部分において、パターン部１２Ｌの延在方向の延長上に配置される。
【０１０３】
なお、本実施形態のように、検出用パターンの延在方向の長さを伸ばすことで識別マークを形成する他、検出用パターンの本数を増やすことも考えられる。例えば、本実施形態では、Ｙ検出用マーク１１の両側に３本ずつのライン部でパターン部１２Ｌが形成されているが、これを片側４本、他方を３本としたり、両側を４本ずつとすることにより、両側に３本ずつのライン部が形成されているマークと識別することも可能である。
【０１０４】
また、図１５Ａに示すようなＸ軸方向（Ｙ軸方向）専用検出マーク２３の場合、図１５Ｂに示すように、隣り合うライン部の一部をつなぐ形態で識別マーク２３ａ、２３ｂ、２３ｃを設けてもよい。
【０１０５】
第５実施形態
次に、図１６を参照しながら本発明の第５実施形態について説明する。
【０１０６】
図１６において、アライメントマーク１のそれぞれには、識別マーク２より大きな認識用マークが付随して設けられている。本実施形態では、認識用マークとして、Ｎｏ．３レイヤに形成されているアライメントマーク１Ａ及び１Ｅには「０３」の文字が、Ｎｏ．１レイヤに形成されているアライメントマーク１Ｃには「０１」の文字がそれぞれ付随するように設けられている。このように、アライメント処理や識別処理に用いない感光基板Ｐ上の領域に、大きな認識用マークを設けることにより、オペレータが複数のアライメントマークから所定のアライメントマークを容易に認識し特定することができる。そして、各レイヤに応じて認識用マークを設定することにより、オペレータは、例えば何層目のレイヤに対して処理を行っているか等を把握することができるので、オペレータエラーの発生を低減することができる。
【０１０７】
なお、この認識用マークの形体をパターンマッチング法により検出することにより、この検出結果に基づいてアライメントマーク１を識別することができる。すなわち、認識用マークを識別マーク２として用いることもできる。
【０１０８】
第６実施形態
次に、図１７を参照しながら本発明の第６実施形態について説明する。
【０１０９】
本実施形態では、アライメントマーク１のそれぞれには識別マーク２が設けられておらず、アライメント光学系９は、計測領域内で検出される複数のアライメントマーク１の配列に関する情報に基づいて、計測領域で検出されたアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメント処理に用いる検出対象マークを特定する。以下の説明では、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅからアライメントマーク１Ａを特定する場合について説明する。
【０１１０】
図１７に示すように、アライメント光学系９の計測領域内には、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅのそれぞれが取り込まれている。制御装置ＣＯＮＴは、まず、計測領域内に配置されたアライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの特定位置（中心位置）Ｏａ〜Ｏｅを求める。
【０１１１】
制御装置ＣＯＮＴは、マーク情報を参照し、求めた中心位置Ｏａ〜Ｏｅの配列から、検出対象マークであるアライメントマーク１Ａを特定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、中心位置Ｏａ〜Ｏｅそれぞれの互いの相対位置を求め、図１７に実線で示すような、「Ｌ」を９０°回転させた配列Ｈの組み合わせを探す。マーク情報により、この配列Ｈの角部に存在するアライメントマーク１Ａが検出対象マークであるため、制御装置ＣＯＮＴは、この角部に存在するアライメントマーク１Ａを検出対象マークであると特定する。ここで、計測領域内に、前記実線で示した配列Ｈが無い場合は、アライメント光学系の光学素子を調整して計測領域を拡げ、配列Ｈを有するアライメントマークの組み合わせが見つかるまで処理を繰り返す。一方、計測領域内に、類似した配列Ｈが存在する場合には、計測領域を移動したり狭めたりして、計測領域に所望の配列Ｈが１つだけ存在するようにアライメント光学系を調整する。
【０１１２】
なお、図１７から明らかではあるが、配列Ｈは、ショット領域ＳＨ１に対応して設けられたアライメントマーク１Ａと、ショット領域ＳＨ１に隣接するショット領域ＳＨ２に対応して設けられたアライメントマーク１Ｄとで構成される配列であっても、アライメントマーク１Ａとアライメントマーク１Ｂとのようにレイヤが異なるアライメントマーク同士で構成される配列であっても構わない。
【０１１３】
なお、本実施形態では、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅの相対位置を求め、この相対位置情報から検出対象マークを特定しているが、例えば、ショット領域に形成されている回路パターンの特定位置（図１７符号Ｋ参照）に対するアライメントマーク１Ａ〜１Ｅそれぞれの相対位置を求め、この回路パターンの特定位置に対する相対位置情報に基づいて、複数のアライメントマーク１Ａ〜１Ｅから検出対象マーク１Ａを特定するようにしてもよい。
【０１１４】
第７実施形態
次に、図１８を参照しながら本発明の第７実施形態について説明する。図１８は、本実施形態に係るアライメント処理のフローチャート図である。
【０１１５】
マスクＭに形成されている回路パターン、アライメントマーク、及び識別マークが、露光処理されることにより感光基板Ｐの前レイヤのレジストに転写される。感光基板Ｐの前レイヤには、回路パターン、アライメントマーク、及び識別マークの像が形成される（ステップＳＡ１）。
【０１１６】
アライメントマーク及び識別マークの像が転写された感光基板Ｐに対して現像処理が施される。現像処理により、感光基板Ｐにアライメントマーク１及び識別マーク２が所定の位置関係で形成される（ステップＳＡ２）。
【０１１７】
前レイヤ上にレジストを塗布された感光基板Ｐは、プリアライメントされた後、露光装置ＥＸの基板ステージＰＳＴに搬送される。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系９を用いて感光基板Ｐに形成されているアライメントマーク１及び識別マーク２の検出を行う（ステップＳＡ３）。
【０１１８】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、図１９Ａに示すように、アライメントマーク１の特定位置（中心位置）Ｏ１と、識別マーク２の特定位置（中心位置）Ｏ２との座標を検出し、検出した座標に基づいて、アライメントマーク１と識別マーク２との相対位置情報を検出する（ステップＳＡ４）。
【０１１９】
更に、制御装置ＣＯＮＴは、前記検出した相対位置情報から、アライメントマーク１と識別マーク２とが感光基板Ｐに形成された時点から相対位置情報が検出されるまでの間のアライメントマーク１と識別マーク２との間の距離の変化量、あるいは所定方向に対する感光基板Ｐ（ショット領域）の回転量を求める（ステップＳＡ５）。
【０１２０】
すなわち、図１９Ａに示すように、制御装置ＣＯＮＴは、特定位置Ｏ１と特定位置Ｏ２との座標に基づき、これら特定位置Ｏ１とＯ２との距離の変化量、あるいは基準軸であるＸ軸方向に対する感光基板Ｐの回転量θを求める。前記距離の変化量より感光基板Ｐ（ショット領域）のスケーリングが求められ、前記回転量θより感光基板Ｐ（ショット領域）のローテーションが求められる。更にこの場合、特定位置Ｏ１と特定位置Ｏ２との相対位置情報に基づいて、感光基板Ｐの変形に関する情報も検出できる。
【０１２１】
制御装置ＣＯＮＴは、前記求めたスケーリング及びローテーションに基づいて、別のアライメントマークの設計上の位置を補正する（ステップＳＡ６）。
【０１２２】
制御装置ＣＯＮＴは、前記補正量に基づいて、前記検出したアライメントマーク１とは別のアライメントマークの位置を決定する（ステップＳＡ７）。
【０１２３】
すなわち、アライメントマーク１はサーチアライメントマークとして用いることができ、この場合、図１９Ｂの模式図に示すように、制御装置ＣＯＮＴはアライメント光学系９により感光基板Ｐ上の離間した複数のマークを検出することになるが、図１９Ａで示したアライメントマーク１及び識別マーク２から感光基板Ｐのスケーリング、ローテーション、あるいは変形に関する情報を求め、この求めた結果に基づいて補正量を導出し、導出した補正量に基づいて次に検出する別のアライメントマーク１’の位置を決定できる。そして、アライメント光学系９で別のアライメントマーク１’を検出するために感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴを移動する際、制御装置ＣＯＮＴはアライメント光学系９の計測領域内に感光基板Ｐ上の別のアライメントマーク１’を素早く円滑に配置させることができる。ここで、複数のアライメントマーク１の位置情報に基づいて、感光基板Ｐ（ショット領域）のシフト成分も求めることができる。また、従来の、２つのサーチアライメントマークの位置情報を検出してスケーリング情報、ローテーション情報、基板変形情報（「サーチ情報」と総称する）を検出した後に、ＥＧＡ方式のファインアライメントを行うためにサーチマークとは別の例えば８つのファインアライメントマークを検出する方法と比較すると、従来の方法ではサーチ情報を得るために感光基板を移動させる必要があるところ、本実施形態では、サーチ情報を得るために感光基板を移動させる必要がない点と、８つのファインアライメントマークのうち、１つ目のファインアライメントマークを観察視野へ移動させるために感光基板を大きく移動させる必要がない点との２点で、スループットを向上させる上で好ましい。
【０１２４】
アライメント処理が終了したら、露光装置ＥＸは、マスクＭの回路パターンを感光基板Ｐ上の次層のレイヤに露光する（ステップＳＡ８）。
【０１２５】
なお、本実施形態において、アライメントマーク１と識別マーク２との相対位置情報の検出は、サーチアライメント処理の際に行われるように説明したが、例えばプリアライメント処理時に行うようにしてもよい。
【０１２６】
また、本実施形態では、アライメントマーク１の特定位置Ｏ１と識別マーク２の特定位置Ｏ２とを検出してスケーリング情報などを求めたが、スケーリング情報やローテーション情報を求める上では検出する２点間の距離が離れている方が精度的には望ましい。そこで、アライメントマーク１の中心を対称点とし識別マーク２と点対称な位置に第２の識別マークを形成し、この第２識別マークの特定位置と、もとの識別マーク２の特定位置Ｏ２とからスケーリング情報やローテーション情報などを求めることも好ましい。または、アライメントマーク１と識別マーク２との距離を離すことによっても同様の効果が得られる。
【０１２７】
第８実施形態
次に、図２０Ａ〜図２０Ｄを参照しながら本発明の第８実施形態について説明する。
【０１２８】
図２０Ａに示すアライメントマーク１及び識別マーク２を、アライメント光学系９及び制御装置ＣＯＮＴを含む画像処理方式のマーク検出装置で検出する場合、図２０Ｂに示すように、撮像した画像データを圧縮処理してからマーク検出を行うほうが、圧縮処理をしない場合より処理速度を向上できる。しかしながら、識別マーク２はアライメントマーク１よりも小さいマークであるため、圧縮処理を行うことによりマーク画像が潰れて、識別マーク２の位置検出を行うことができなくなったり、圧縮処理を行うことにより識別マーク２が小さくなってしまい、撮像画面全体の中から見つけ出すのに非常に時間がかかったりする場合がある。
【０１２９】
この場合、マーク検出装置は、図２０Ａに示すように、計測領域の画像を撮像して画像データを獲得した後、図２０Ｂに示すように、画像データを圧縮処理し、次いで、図２０Ｃに示すように、検出対象である識別マーク（第２マーク）２に対して所定の位置関係にあり且つ識別マーク２より大きい非対象マークとしてのアライメントマーク（第１マーク）１の位置を検出し、この検出したアライメントマーク１の位置情報と、予め求められているアライメントマーク１と識別マーク２との相対位置情報とに基づいて、計測領域を撮像した画像データから識別マーク２の位置を求めることができる。そして、図２０Ｄに示すように、圧縮した画像をもとの状態に戻した後、マーク検出装置は識別マーク２のキャラクタパターンの形体の検出を行う。この方法によれば、識別マーク２が存在する範囲を絞り込むことが可能となるため、圧縮した画像の全体から小さくなってしまった識別マーク２を探し出すよりも時間を短縮できる。
【０１３０】
以上説明したように、アライメントマーク１よりも小さい識別マーク２を検出する際、マーク検出装置で容易に検出可能な、すなわち識別マーク２よりも大きい面積を有していて検出容易性が高く且つ識別マーク２と所定位置関係にあるアライメントマーク１を検出することにより、高い処理速度でアライメントマーク１を検出した後、アライメントマーク１の検出結果と所定位置関係とに基づいて識別マーク２の検出を効率良く行うことができる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、検出対象マークである識別マーク２より大きいアライメントマーク１の位置を検出し、この検出結果に基づいて識別マーク２の位置検出を行う検出方式であるが、検出対象マークに対して所定の位置関係にあり且つ例えばアライメント光学系９に撮像される画像の輝度データが一様である非対象マークの位置情報を検出し、この検出結果に基づいて検出対象マークの位置検出を行う検出方式としてもよい。ここで、画像の輝度データが一様なマークとは、画像データ（輝度データ）の分散値が小さいマークであって、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系（撮像素子）の計測領域において分散値が最小の値を有する位置、すなわち非対象マークの位置を短時間で検出することができる。このように、検出対象マークに対して所定の位置関係にあり、マーク検出装置の画像処理方法（検出方式）に応じて高速に位置検出可能な（検出容易性が高い）形態を有する非対象マークが存在する場合には、この非対象マークの位置検出を行うことにより、この検出結果に基づいて対象マークの位置を短時間で検出することができる。
【０１３２】
第９実施形態
次に、図２１を参照しながら本発明の第９実施形態について説明する。
【０１３３】
図２１に示すように、アライメントマーク（対象マーク）１の周囲にはほぼ等間隔で識別マーク（非対象マーク）２が設けられている。本実施形態において、アライメントマーク１は十字状マークであり、識別マーク２は、アライメントマーク１の周囲に等間隔で４箇所に設けられている。また、識別マーク２のそれぞれは、４つの領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれにビットマーク３０を配置したものである。
【０１３４】
なお、ここでいう「等間隔」とは、例えば図２１中で十字状マークの縦方向パターン部分から右上（右下）の識別マーク２までの距離と十字状マークの縦方向パターン部分から左上（左下）の識別マーク２までの距離とが等しいこと、十字状マークの横方向パターン部分から右上（左上）の識別マーク２までの距離と十字状マークの横方向パターン部分から右下（左下）の識別マーク２までの距離とが等しいこと、十字状マークの縦方向パターン部分と横方向パターン部分との交点から右上（左上）の識別マーク２までの距離と前記交点から左下（右下）の識別マーク２までの距離とが等しいことのうち少なくとも１つを意味する。
【０１３５】
このような構成にすることにより、例えば、感光基板Ｐ表面（デバイス表面）を平坦化するためにＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理が行われることがあるが、図２２Ａの模式図に示すように、対象マーク１の周囲に非対象マーク２が等間隔で設けられていないと、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対して傾いて当たった状態で研磨されてしまい、研磨状態が不均一になる場合がある。しかしながら、対象マーク１の周囲に非対象マーク２を等間隔で設けたことにより、図２２Ｂの模式図に示すように、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対して傾いて当たることがなく、均一に当接された状態で研磨されるので、研磨状態が不均一になったり、対象マーク１の一部分のみが研磨されるといった不都合の発生を回避することができる。
【０１３６】
なお、非対象マーク２を対象マーク１の周囲に等間隔で設けるかわりに、対象マーク１の周囲に、対象マーク１と同じ材質で仕切り部を設けて対象マーク１を保護するようにしてもよい。また、対象マーク１の線幅が細い場合、前述の第８実施形態で述べたように画像データを圧縮処理したり、基板上の広範囲を観察可能な低倍率の光学系を用いて観察したりすると、対象マーク１を速やかに認識できない場合がある。そこで、対象マーク１を保護するために設けられる仕切り部の線幅を対象マーク１の線幅よりも太く形成しておけば、画像データを圧縮したり、低倍率の光学系を用いてマークを観察したりする場合にも好適である。
【０１３７】
第１０実施形態
次に、図２３Ａ〜図２３Ｅを参照しながら本発明の第１０実施形態について説明する。なお、以下では説明の都合上、これらの図における上下方向を「縦方向」、左右方向を「横方向」とそれぞれ定義する。
【０１３８】
図２３Ａに示すように、アライメントマーク領域１の周囲には、アライメントマーク領域１と所定の位置関係で４つの第２マーク領域Ａ１が設けられ、この第２マーク領域Ａ１内に縦パターンＰ１、横パターンＰ２で構成される第２マーク２が形成されている。縦パターンＰ１は第２マーク領域Ａ１内で縦方向に延在し、横方向に関しては第２領域内の任意の位置に配置される。横パターンＰ２は第２マーク領域Ａ１内で横方向に延在し、縦方向に関しては第２マーク領域Ａ１内の任意の位置に配置される。そして、縦パターンＰ１と横パターンＰ２との交点の位置によって、前述第１〜第５実施形態と同様の情報が表される。なお、図２３Ａに示す例では、前述した第１マークを保護するための仕切りパターンＰ３も形成されている。
【０１３９】
以下、図２３Ａで右上に位置する第２マーク２に関して、図２３Ｂ〜図２３Ｅを参照しながら、本実施形態における情報の表し方について説明する。
【０１４０】
図２３Ｂに示した第２マーク２では、第２マーク領域Ａ１の図中の左端部から長さＬ１の位置に縦パターンＰ１が配置され、また、横パターンＰ２は第２マーク領域Ａ１の図２３の図中の下端部から長さＬ２の位置に配置されている。図２３Ｃに示した第２マーク２では、縦パターンＰ１は図２３Ｂと同じく第２マーク領域Ａ１の図中の左端部から長さＬ１の位置に配置されているが、横パターンＰ２の第２マーク領域Ａ１の図中の下端部からの長さは、図２３Ｂよりも長いＬ２ａとなっている。図２３Ｄに示した第２マーク２では、横パターンＰ２は図２３Ｂと同じく第２マーク領域Ａ１の図中の下端部から長さＬ２の位置に配置されているが、縦パターンＰ１の第２マーク領域Ａ１の図中の左端部からの長さは、図２３Ｂよりも短いＬ１ａとなっている。図２３Ｅに示した第２マーク２では、縦パターンＰ１の第２マーク領域Ａ１の図中の左端部からの長さは、図２３Ｂより短いＬ１ａとなっており、横パターンＰ２の第２マーク領域Ａ１の図中の下端部からの長さは、図２３Ｂよりも長いＬ２ａとなっている。
【０１４１】
以上のように、縦パターンＰ１の横位置と横パターンＰ２の縦位置との一方、又は両方が異なることにより、縦パターンＰ１と横パターンＰ２との交点の位置が図２３Ａ〜図２３Ｅではそれぞれ、互いに異なっている。よって、これらの交点それぞれに異なる情報を対応させることにより、縦パターンＰ１と横パターンＰ２との交点によって、数多くの情報を表すことが可能となる。以上の方法により、縦パターンＰ１の横位置を検出する検出装置の分解能、および、横パターンＰ２の縦位置を検出する検出装置の分解能にもよるが、縦パターンＰ１の横位置のバリエーションと横パターンの横位置のバリエーションとの組合せの数だけ、異なる情報を表すことが可能となる。よって、前述の第２、第３実施形態で説明したようなビットマークを用いる識別マークと比べると、表すことのできる情報の数が飛躍的に増加することになる。
【０１４２】
なお、以上説明した第２マーク２の縦パターンＰ１の縦位置、および、横パターンＰ２の横位置を検出する検出装置としては、アライメントマーク領域１に形成されるアライメントマークを検出するためのアライメント光学系、例えば図１に示したような撮像素子を備えたアライメント光学系９を兼用しても、また、第２マーク２を検出するための検出装置を別設しても良い。また、撮像素子を備えたアライメント装置に限らず、アライメント照明系から照射されるスポット光とアライメントマークとを相対走査し、スポット光がアライメントマークを照明したタイミングに発生する散乱光を検出して位置情報を検出する所謂ＬＳＡ方式、あるいは、アライメントビームでマークを照明することによって発生する回折光を参照光と干渉させ、参照光とマークからの回折光との位相差を求めることによって位置情報を検出する所謂ＬＩＡ方式を用いても良い。
【０１４３】
さらには、縦パターンＰ１の横位置、横パターンＰ２の縦位置のバリエーションが検出装置の分解能と関係することを前述したが、所謂マーク低段差などプロセスの影響により撮像素子を備えたアライメント光学系で所望の分解能が得られない場合に、撮像素子のゲイン調節機能、すなわち撮像素子から発生する信号の振幅を変化させる機能を活用することによって、所望の分解能を得られる場合がある。また、ウエハ上に塗布されたレジストの特性に応じてアライメントマークを照明するアライメント光の波長を変化させる機能を備えたアライメント装置を用いる場合には、第２マーク２を検出する際にこの波長切換機能を活用しても良い。以上のように、レジストの特性やプロセスの影響に応じて、第２マーク２を検出する際の検出条件を変化させることにより、検出装置でより高い分解能を得ることが可能となり、ひいては、本実施形態の縦パターンＰ１の横位置、横パターンＰ２の縦位置のバリエーションを増やすことができ、より多くの情報を表現することが可能となる。
【０１４４】
なお、図２３Ａ〜図２３Ｅでは第２マーク領域がアライメントマーク領域１の周囲に４つ設けられた例を説明したが、これは前述の第９実施形態で説明したＣＭＰ処理への対応として好ましい。但し、デバイス製造工程にＣＭＰ処理を含まない場合、必ずしもアライメントマーク領域１の周囲に４つの第２マーク領域を確保する必要はなく、第２マーク領域２はアライメントマーク領域１の周囲に１つから３つであってもよい。
【０１４５】
また、図２３Ａ〜図２３Ｅでは第２マーク領域内の第２マークとして、縦パターンＰ１、横パターンＰ２がそれぞれ１本ずつのマークを示したが、縦パターン（あるいは横パターン）を２本以上備えたマークを用いても良い。
【０１４６】
第１０実施形態のサーチマークへの適用
ところで、従来の技術の欄で前述したサーチマークとしては、例えば図２４に示すようなマークが用いられる。このサーチマーク５０で、本第１０実施形態の思想を適用することができる。
【０１４７】
サーチマーク５０は、縦方向に互いに平行に延在する３本の縦パターンＰ１Ｌ、Ｐ１Ｃ、Ｐ１Ｒと、横方向に互いに平行に延在する３本の横パターンＰ２Ａ、Ｐ２Ｃ、Ｐ２Ｕとを含み、３本の縦パターンと３本の横パターンとが重なり合って９つの交点を形成するように構成されている。この縦方向に互いに平行に延在する縦パターンのうちの中央のパターンＰ１Ｃを、左右の縦パターンＰ１ＬとＰ１Ｒとの間の任意の位置に配置し、横方向に互いに平行に延在する横パターンのうちの中央のパターンＰ２Ｃを、上下の横パターンＰ２ＡとＰ２Ｕとの間の任意の位置に配置する。そして、交点の位置毎に異なる情報を対応させることにより、前述の第１０実施形態と同様に、数多くの情報を表現することができる。
【０１４８】
従来では、サーチマークの検出エラーを防止するためにサーチマークの周囲に同種のパターンの形成を禁止する禁止帯を設けていたことは既に述べたが、上記のように第１０実施形態の発想をサーチマークに適用して縦パターンＰ１Ｃと横パターンＰ２Ｃとの交点の位置をレイヤ毎に異ならせることにより、検出すべきサーチマークを識別可能となる。
【０１４９】
第１１実施形態
次に、図２５Ａ〜図２５Ｄを参照しながら本発明の第１１実施形態について説明する。
【０１５０】
図２５Ａに示すように、アライメントマーク領域１の周囲には、アライメントマーク領域１と所定の位置関係にあり、第１分割領域Ａ１と第２分割領域Ａ２とで構成される第２マーク領域が設けられ、この第１分割領域Ａ１内で縦方向に延在する第１パターン部Ｐ１と、第２分割領域Ａ２内で縦方向に延在する第２パターン部Ｐ２とで構成される第２マーク２が形成されている。また、第１０実施形態と同様に、第１マークを保護するための仕切りパターンＰ３も形成されている。
【０１５１】
以下、図２５Ａの紙面で右上に位置する第２マーク２に関して、図２５Ｂ〜図２５Ｄを参照しながら、情報の表し方について説明する。
【０１５２】
図２５Ｂに示した第２マーク２では、第１分割領域Ａ１の図中の左端部から長さＬ１の位置に第１パターン部Ｐ１が配置され、また、第２分割領域Ａ２中の図中の左端部から長さＬ２の位置に第２パターン部Ｐ２が配置されている。図２５Ｃに示した第２マーク２では、第２パターン部Ｐ２は、図２５Ｂと同じく第２分割領域Ａ２中の図中の左端部から長さＬ２の位置に配置されているが、第１パターン部Ｐ１は、第１分割領域Ａ１中の図中の左端部から、図２５Ｂより長いＬ１ａの位置に配置されている。図２５Ｄに示した第２マーク２では、第１パターン部Ｐ１は、図２５Ｂと同じく第１分割領域Ａ２中の図中の左端部から長さＬ１の位置に配置されているが、第２パターン部Ｐ２は、第２分割領域Ａ２中の図中の左端部から、図２５Ｂより短いＬ２ａの位置に配置されている。
【０１５３】
以上のように、第１分割領域Ａ１内の第１パターン部Ｐ１の横位置と第２分割領域Ａ２内の第２パターン部Ｐ２の横位置との一方、又は両方が異なることにより、第１パターンＰ１の横位置と、第２パターンＰ２の横位置との組合せの数分だけ数多くの情報を表すことが可能となる。よって、前述の第１０実施形態と同様、ビットマークを用いる識別マークと比べると、表すことのできる情報の数が飛躍的に増加することになる。
【０１５４】
また、前述の第１０実施形態の第２マークでは、縦パターン部については第２マーク領域内での横位置を検出し、横パターン部については第２領域内での縦位置を検出することが必要であった。ところが、撮像素子を用いた検出装置の中には、一方向のみしか位置情報検出をできないものもある。仮にこのような検出装置を用いて図２３Ａ〜図２３Ｅに示した第１０実施形態の第２マークの検出を行う場合、縦パターン部の横位置を検出した後、マークが形成された基板と検出装置とを相対回転させてから横パターン部の横位置を検出するというような、基板と検出装置とを相対回転させる工程が必要となる。
【０１５５】
これに対して、図２５〜図２５Ｄに示した第１１実施形態の第２マーク２は、第１パターン部、第２パターン部のいずれも横位置を検出すれば良いため、基板と検出装置とを相対回転させる工程が不要となり、スループットの向上にも貢献する。
【０１５６】
また、以上で説明した実施形態では、主に検出対象マークを特定したのち、特定されたマークの位置情報を用いて、その後の位置合わせ等の処理を行う構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば特定マークを検出したのち、その特定マークから所定の相対位置関係にある、特定マークとは別のマークの位置情報を検出し、この別のマークの位置情報を用いてその後の処理を行うように構成してもよい。
【０１５７】
更には、以上で説明した実施形態を組み合わせて用いることも可能である。例えば、第２実施形態のアライメントマーク１の近傍にビットマーク３０で構成された識別マーク２を設けるとともに、第４実施形態のアライメントマーク１のパターン部の延在方向の延長上に識別マーク２を配置してもよい。更には、ショット領域に形成されている回路パターン部のパターン情報をも組み合わせれば、さらに多種の情報を表現することが可能となる。
【０１５８】
なお、本実施形態の露光装置ＥＸとして、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置以外に、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。更に、本実施形態の露光装置及び位置検出用マークとして、投影光学系ＰＬを用いることなくマスクＭと感光基板Ｐとを密接させてマスクＭのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。
【０１５９】
露光装置ＥＸの用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【０１６０】
投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（マスクも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【０１６１】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【０１６２】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【０１６３】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１６４】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１６５】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１６６】
半導体デバイスは、図２６に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ２０２、基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを感光基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、位置情報を出力させるための第１パターンに対して所定の位置関係で、Ｎ種類のパターンをｎ個組み合わせた第２パターンを設けたことにより、この第２パターンの形態を検出することで、検出対象となるマークに近接して同種のマークが存在する場合でも、これら複数のマークから位置検出に用いるためのマークを特定することができる。そして、第２パターンは基板上にマークを配置するための領域を広く設定しなくてもＮｎ種類といった多くの種類の情報を表示することができ、同種の第１パターンが多数存在していても、基板上のパターン転写領域を狭めることなくマーク識別を行うことができる。そして、この第１パターンを用いて精度良いアライメント処理を行うことができる。
【０１６８】
また、本発明によれば、特定マークの第１パターンと第２パターンとの相対位置情報を検出することにより、基板の変形量や回転量に関する情報を求めることができる。したがって、求めた情報に基づいて、特定マークから別のマークの位置を決定することができ、これら複数のマーク検出を円滑に行うことができるのでスループットを向上できる。
【０１６９】
また、本発明によれば、マークの画像データを圧縮してからマーク検出を行う際、大きな非対象マークの画像データは圧縮処理してもつぶれないため、この非対象マークの圧縮画像データを用いて非対象マークの位置情報を検出し、この検出結果に基づいて対象マークの位置情報を素早く求めることができる。したがって、マーク位置検出処理を短時間で効率良く行うことができる。
【０１７０】
また、本発明によれば、対象マークの周囲に等間隔で非対象マークを設けたことにより、デバイス表面がＣＭＰ装置の研磨面に対して傾いて当たるといった不都合を回避でき、研磨処理を精度良く行うことができる。したがって、所望の性能を有する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】本発明に係る露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の位置検出用マークの第１実施形態を示す図である。
【図３】図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｃは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｄは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｅは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。図３Ｆは、本発明の第１実施形態に係る位置検出用マークの例を示す図である。
【図４】図４Ａは、位置検出装置を用いて位置検出用マークが検出される様子を示す図である。図４Ｂは、Ｘ軸用の撮像素子が出力した撮像信号の例を示す図である。図４Ｃは、Ｙ軸用の撮像素子が出力した撮像信号の例を示す図である。
【図５】アライメント処理の概要を説明するためのフローチャートである。
【図６】位置検出装置の計測領域内に配置された複数の位置検出用マークを示す図である。
【図７】本発明のマーク識別方法の第１実施形態を示すフローチャート図である。
【図８】本発明のマーク識別方法の第１実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明のマーク識別方法の第１実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明の位置検出用マークの他の実施形態を示す図である。
【図１１】図１１Ａは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｂは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｃは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｄは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｅは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｆは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｇは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｈは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｉは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｊは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｋは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。図１１Ｌは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第２実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第３実施形態を示す図である。
【図１３】図１３Ａは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｂは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｃは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｄは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。図１３Ｅは、本発明の第３実施形態の位置検出用マークの作用を説明するための図である。
【図１４】図１４Ａは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態を示す図である。図１４Ｂは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態を示す図である。図１４Ｃは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態を示す図である。
【図１５】図１５Ａは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態に係る他の例を示す図である。図１５Ｂは、本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第４実施形態に係る他の例を示す図である。
【図１６】本発明の位置検出用マーク及びマーク識別方法の第５実施形態を示す図である。
【図１７】本発明のマーク識別方法の第６実施形態を説明するための図である。
【図１８】本発明のマーク識別方法の第７実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１９Ａは、本発明のマーク識別方法の第７実施形態を説明するための図である。図１９Ｂは、本発明のマーク識別方法の第７実施形態を説明するための図である。
【図２０】図２０Ａは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。図２０Ｂは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。図２０Ｃは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。図２０Ｄは、本発明のマーク識別方法の第８実施形態を説明するための図である。
【図２１】本発明の位置検出用マークの第９実施形態を示す図である。
【図２２】図２２Ａは、本発明の第９実施形態に係る位置検出用マークの作用を説明するための図である。図２２Ｂは、本発明の第９実施形態に係る位置検出用マークの作用を説明するための図である。
【図２３】図２３Ａは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｂは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｃは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｄは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。図２３Ｅは、本発明のマーク識別方法の第１０実施形態を説明するための図である。
【図２４】本発明の第１０実施形態の適用例を説明するための図である。
【図２５】図２５Ａは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。図２５Ｂは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。図２５Ｃは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。図２５Ｄは、本発明のマーク識別方法の第１１実施形態を説明するための図である。
【図２６】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…アライメントマーク、２…識別マーク、９…アライメント光学系、１０…位置検出用マーク、Ａ１…第２マーク、ＣＯＮＴ…制御装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板
Claims (25)
- 所定の計測領域を有する画像処理方式のマーク検出装置を用いて、第１マークと、該第１マークと所定の位置関係にあり前記第１マークよりも小さい第２マークとが形成された物体上から前記第２マークを検出するマーク検出方法において、
前記計測領域の画像を撮像して画像データを獲得し、
前記画像データを圧縮処理し、
圧縮処理した画像データから第１マークの位置情報を検出し、
検出した前記第１マークの位置情報と、前記第１マークと前記第２マークとの相対位置情報とに基づいて、前記計測領域を撮像した画像データから前記第２マークの位置情報を検出するマーク検出方法。 - 所定の計測領域を有する画像処理方式のマーク検出装置を用いて、第１マークと、該第１マークと所定の位置関係にあり前記第１マークよりも小さい第２マークとが形成された基板上から前記第２マークを検出し、マスクと前記基板とを位置合わせしてから前記マスクのパターンを前記基板に露光する露光方法において、
前記計測領域の画像を撮像して画像データを獲得し、
前記画像データを圧縮処理し、
圧縮処理した画像データから第１マークの位置情報を検出し、
検出した前記第１マークの位置情報と、前記第１マークと前記第２マークとの相対位置情報とに基づいて、前記計測領域を撮像した画像データから前記第２マークの位置情報を検出する露光方法。 - 所定検出方式でマークを検出するマーク検出装置を用いて物体上に形成された対象マークを検出し、該検出結果に基づいて前記物体の位置情報を検出する位置情報検出方法であって、
前記物体上に前記対象マークと所定の位置関係で形成された、前記所定検出方式に対する検出容易性が高い非対象マークを前記マーク検出装置で検出し、
前記非対象マークの検出結果と前記所定位置関係とに基づいて、前記マーク検出装置で前記対象マークを検出し、
前記対象マークの検出結果に基づいて前記物体の位置情報を検出する位置情報検出方法。 - 前記検出容易性が高い非対象マークは、前記対象マークよりも大きい面積を有する請求項３記載の位置情報検出方法。
- 前記マーク検出装置は画像処理方式でマークを検出するマーク検出装置であって、
前記検出容易性が高い非対象マークは、前記マーク検出装置により撮像された際の画像データの分散値が小さい請求項３記載の位置情報検出方法。 - 基板上の第１マーク領域および第２マーク領域で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、前記基板の位置情報を検出する検出手段と、
前記検出手段に電気的に接続され、前記検出手段によって検出された前記基板の位置情報に基づいて、所定パターンと前記基板とを相対移動する駆動手段とを備え、前記所定パターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記検出手段によって検出されるマークが、
前記検出手段で検出されることにより、前記検出手段に前記基板の位置情報を表す信号を発生させる第１マークと、
第２マーク領域内における任意の位置に配置される第２マークとを備え、
前記検出手段が、前記第２領域内における前記第２マークの位置に基づいて前記第１マークに関する情報を検出し、前記マークの形成時の条件に応じて、前記マークを検出する際の検出条件を変化させる露光装置。 - 請求項６記載の露光装置において、
前記マークは、前記物体上に複数形成されており、
前記検出手段は、前記第２マーク領域内における前記第２マークの位置情報に基づいて、前記第２マーク領域と前記所定の位置関係にある第１マークが検出対象マークであるか検出対象外のマークであるかを判定する露光装置。 - 請求項６記載の露光装置において、
前記物体上には複数層が形成され、
前記マークは前記複数層の各層に形成され、
前記検出手段は、前記第２マーク領域内における前記第２マークの位置情報に基づいて、前記第１マークが形成されてる層に関する情報を検出する露光装置。 - 請求項６記載の露光装置において、
前記第２マークは、
前記第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部と、
前記第２領域内で前記第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部とを備え、
前記検出手段は、前記縦パターン部と前記横パターン部との交点の位置に基づいて、前記第１マークに関する情報を検出する露光装置。 - 請求項６記載の露光装置において、
前記検出手段は、前記マークに検出ビームを照射する照明系を備え、
前記マークの形成時の条件に応じて、前記検出ビームの波長を変化させる露光装置。 - 請求項６記載の露光装置において、
前記検出手段は、前記マークを検出することによって発生する信号の振幅を変化させる調整手段を備え、
前記マーク形成時の条件に応じて、前記信号の振幅を変化させる露光装置。 - 請求項１０記載の露光装置において、
前記検出手段は撮像素子を備え、
前記撮像素子で前記マークの像を撮像して前記マークを検出する露光装置。 - 所定パターンを基板上に転写するための露光方法であって、
前記基板上の第１マーク領域および第２マーク領域で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、前記基板の位置情報を検出する工程と、
前記検出手段によって検出された前記基板の位置情報に基づいて、前記所定パターンと前記基板とを相対移動して前記所定パターンを露光する工程とを含み、
前記マークが、前記検出工程で検出されることによって前記基板の位置信号を発生させる第１マークと、
前記第２マーク領域内の任意の位置に形成され、前記第２マーク領域内における位置で前記第１マークに関する情報を表す第２マークとを有するマークであって、
前記第２マーク領域内における前記第２マークの位置に基づいて前記第１マークに関する情報を検出し、
前記基板の位置情報を検出する工程では、前記マークの形成時の条件に応じて、前記マークを検出する際の検出条件を変化させる露光方法。 - 請求項１３記載の露光方法において、
前記マークは、前記物体上に複数形成されており、
前記基板の位置情報を検出する工程において、前記第２パターン領域内における前記第２マークの位置情報に基づいて、前記第２マーク領域と前記所定の位置関係にある第１マークが検出対象マークであるか検出対象外のマークであるかが判定される露光方法。 - 請求項１３記載の露光方法において、
前記物体上には複数層が形成され、
前記マークは前記複数層の各層に形成され、
前記基板の位置情報を検出する工程において、前記第２マーク領域内における前記第２マークの位置情報に基づいて、前記第１マークが形成されてる層に関する情報を検出する露光方法。 - 請求項１３記載の露光方法において、
前記第２マークが、
前記第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部と、
前記第２領域内で前記第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部とを備え、
前記基板の位置情報を検出する工程において、前記縦パターン部と前記横パターン部との交点の位置によって、前記第１マークに関する情報が検出される露光方法。 - 請求項１３記載の露光方法において、
前記基板の位置を検出する工程は、前記マークに検出ビームを照射することを含み、
前記マークの形成時の条件に応じて、前記検出ビームの波長を変化させる露光方法。 - 請求項１３記載の露光方法において、
前記基板の位置を検出する工程は、前記マークを検出することによって発生する信号の振幅を変化させることを含み、
前記マーク形成時の条件に応じて、前記信号の振幅を変化させる露光方法。 - 請求項１３記載の露光方法において、
前記基板の位置を検出する工程では、撮像素子を用いて前記マークの像を撮像して前記マークを検出する露光方法。 - 請求項１３〜１９のいずれかに記載の露光方法を用いてデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むデバイス製造方法。
- 物体上に形成されて前記物体の位置情報を検出するために使用されるマークであって、
物体上に確保された所定のマーク領域内で第１方向に延在する縦パターン部と、
前記マーク領域内で前記第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部とを備え、
前記縦パターン部と前記横パターン部との交点の位置によって情報を示すマーク。 - 物体上に形成されて前記物体の位置情報を検出するために使用されるマークであって、
第１マーク領域と、前記第１マーク領域と所定の位置関係にある第２マーク領域とを含み、
前記第１マーク領域に前記物体の位置情報を検出するための第１マークが形成され、
前記第２マーク領域内に、前記第２マーク領域内における任意の位置に配置される第２マークが形成され、
前記第２マークは、
前記第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部と、
前記第２領域内で前記第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部とを備え、
前記縦パターン部と前記横パターン部との交点の位置によって、前記第１パターンに関する情報を表すマーク。 - 基板上の第１マーク領域および第２マーク領域で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、前記基板の位置情報を検出する検出手段と、
前記検出手段に電気的に接続され、前記検出手段によって検出された前記基板の位置情報に基づいて、所定パターンと前記基板とを相対移動する駆動手段とを備え、前記所定パターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記検出手段によって検出されるマークが、
前記検出手段で検出されることにより、前記検出手段に前記基板の位置情報を表す信号を発生させる第１マークと、
前記第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部、および、前記第２領域内で前記第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部とで構成される第２マークとを備え、 前記検出手段は、前記第２マークの前記縦パターン部と前記横パターン部との交点の位置に基づいて、前記第１マークに関する情報を検出する露光装置。 - 所定パターンを基板上に転写するための露光方法であって、
前記基板上の第１マーク領域および第２マーク領域で構成されるマーク領域に形成されたマークを検出することによって、前記基板の位置情報を検出する工程と、
前記検出手段によって検出された前記基板の位置情報に基づいて、前記所定パターンと前記基板とを相対移動して前記所定パターンを露光する工程とを含み、
前記マークが、
前記検出工程で検出されることによって前記基板の位置信号を発生させる第１マークと、
前記第２領域内で第１方向に延在する縦パターン部、および、前記第２領域内で前記第１方向と交差する第２方向に延在する横パターン部とを備えた第２マークとを備え、
前記縦パターン部と前記横パターン部との交点の位置に基づいて、前記第１マークに関する情報を検出する露光方法。 - 請求項２４記載の露光方法を用いてデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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