WO2000057126A1

WO2000057126A1 - Dispositifs et procedes de determination de position, d'exposition, et de determination d'alignement

Info

Publication number: WO2000057126A1
Application number: PCT/JP2000/001760
Authority: WO
Inventors: Shinichi Nakajima
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2000-09-28
Also published as: US20040223157A1; US7106444B2; AU3325500A; KR20020006690A; US20020062204A1

Description

明細書

位置計測装置、位置計測方法および露光装置、露光方法並びに重ね合わせ計測装置、重ね合わせ計測方法技術分野

本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造工程において、フォトマスクのパターン像を感光基板上に投影露光する露光装置、露光方法および露光された位置や上記フォトマスクの描画精度を計測する位置計測装置、位置計測方法、並びに露光されたパターンの重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測装置、重ね合わせ計測方法に関するものである。

なお、本出願は、曰本国への特許出願（特願平 1 1— 0 8 0 5 5 9 ) に基づくものであり、当該日本出願の記載内容は本明細書の一部として取り込まれるものとする。背景技術

半導体素子や液晶表示素子の製造にあたっては、露光装置を用いてフォトマスクゃレチクル（以下、レチクルという）に形成された微細なパターンの像をフォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウェハやガラスプレート等の感光基板 ( 以下、ウェハという）上に投影露光することが行われている。レチクルのパターンは、例えば、ステップ 'アンド ' リピート方式の露光装置を用い、レチクルとウェハとを高精度に位置合わせ（ァライメント）して、ウェハ上に既に形成されているパターンに重ね合わせて投影露光される。このァライメントに精度に対する要求は、パターンの微細化と共に厳しくなつてきており、ァライメントには、様々な工夫がなされている。

レチクルのァライメン卜には露光光を用いるものが一般的である。この種のァライメント方式としては、露光光をレチクル上に描画されたァライメントマークに照射し、 C C Dカメラなどで撮像したァライメントマークの画像デ一夕を画像処理してマーク位置を計測する VR A (V i s u a 1 R e t i c l e A l i g nm e n t ) 方式などが知られている。ウェハのァライメント方式としては、特開昭 60 - 130742号に示されるような、レーザ光をウェハ上のドット列状のァライメントマークに照射し、そのマークにより回折または散乱された光を用いてマーク位置を検出する L S A (L a s e r S t e A 1 i g nm e n t ) 方式、特開平 4— 65603号に示されるような、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照明し、 C C Dカメラなどで撮像したァライメントマークの画像デー夕を画像処理してマ一ク位置を計測する F I A (F i e 1 d Image Al i gnment) 方式、あるいは特開昭 6 1 - 208220号や特開昭 6 1— 215905号に示されるような、ウェハ上の回折格子状のァライメントマークにピッチ方向に対照的に傾斜した 2つのコヒーレントビ一ムを照射し、発生した 2つの回折光を干渉させ、その位相からァライメントマークの位置を計測する L I A (Las e r I n t e rf e r ome t r i c Al i gnment) 方式等がある。

これらの光学式ァライメントにおいては、まずレチクル上のァライメン卜マ一クを検出、処理し、位置座標を計測する。次に、ウェハ上のァライメントマークを検出、処理し、位置座標を計測することで、重ね合わされるショットの位置を求める。それらの結果を基に、ショット位置にレチクルのパターン像が重なるように、ウェハをウェハステージによって移動させてレチクルのパターン像を投影 ¾光 ^る。

しかしながら、上述したような従来の位置計測装置、位置計測方法および露光装置には、以下のような問題が存在する。

露光装置は通常ァライメント方式として上記複数種のセンサが用意されているが、いずれの方式でもマークや光学系の収差の影響で、得られた像に非対称性が生じ、位置ずれ誤差となってァライメント精度を悪くすることがある。この位置ずれ誤差を低減する方法として、像のより周期の短い（高周波）成分を取り入れて計測することが行われている。 LSA方式、 F I A方式においては、 NA (開口数）を上げる、波長を短くすることが上記計測方法に相当する。 L IA方式においては、より高い次数の回折光の位相を検出することが上記計測方法に対応する。

ところが、これらの計測方法では、製造上の限界がある。また、ウェハ上の表面あれもノィズとして含めた、高周波成分に対する S/N比が悪化するという問題も抱えている。

上述した製造上の限界について詳述すると、 L S A方式、 F I A方式においてはレンズ等の検知光学系の N Aを大きくすれば位置ずれ誤差を低減できるが、 N Aは無制限に大きくできるものではない。すなわち、 N Aを大きくすればするほど、ァライメント装置全体の大型化を招くことになる。ヒころが、 L S A方式や F I A方式を用いたァライメント装置は通常、露光装置内の投影レンズの下方近傍（ウェハステージ近傍）の限られたスペースに配置されるものであるため、このァライメント装置を無制限に大きくすることはできない。

また、 L S A方式、 F I A方式においては、検知光の波長を短くすれば位置ずれ誤差を低減できるということが判明している。波長を短くするには、例えば短波長光を発生する光源を使用すればよいが、まずウェハを露光してしまう波長の光（露光光）は使用できないという制限がある。また、技術的に現在の段階では、短波長光であればどの光源でも使用できるという状況にはなく、ァライメント用光源として実用可能な短波長光源にも制限がある。

さらに、 L I A方式においては、高次回折光の位相を検知すれば位置ずれ誤差を低減できるということが判明している。この高次回折光の検知と検知光学系の N Aとは、密接な関係がある。回折光は、高次になればなるほど、広い広がりをもってァライメントマークから射出（反射）される。この広がりの大きな高次回折光を検知するためには、大きな N Aを有する検知光学系を使用する必要がある。しかしながら上述したように、 N Aの大きさを無制限に大きくすることはでない。そのため、検知できる回折光の次数も必然的に限られていた。

また、上記の不都合は、ウェハ上に複数層に亙って露光されたパターンの重ね合わせ誤差を計測するための重ね合わせ計測装置においても同様に発生する。発明の開示

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、ァライメントに用いるマークの像に非対称が生じていても、装置の大型化を招くことなくマークの位置ずれ誤差を低減して高精度のァライメントを実施することができる位置計測装置、位置計測方法および計測されたマークに用いて高精度に露光処理を実施できる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、基板上に層毎に形成された複数のマークの重ね合わせ誤差を高精度に計測できる重ね合わせ計測装置および重ね合わせ計測方法を提供することを目的とする上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図 1ないし図 2 O F に対応付けした以下の構成を採用している。

本発明の位置計測装置は、物体（W) 上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いてマークの位置に関する情報を算出する算出部（ 1 9 ) を有する位置計測装置において、マーク信号の非対称性に基づいて算出部（ 1 9 ) の算出結果を補正する補正手段（ 1 9 ) を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の位置計測方法は、物体（W) 上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いてマークの位置に関する情報を算出する位置計測方法において、マーク信号の非対称性に基づいて算出結果を補正することを特徴としている。

上述のように、高周波成分を用いることにより精度が向上するということは、高周波成分を無視した場合と無視しなかった場合とで計測結果が異なり、この計測結果の差を像の非対称性の指標とすることが可能であることを意味している。また、非対称性がある場合の位置ずれ量は、もともと像が持つ周波数構成に依存する場合が多い。図 4は、ある構造を持ったマークに対して、マークに非対称性を持たせた場合の像（図 2に示す）と、光学系の結像絞りをずらすことにより光学系に非対称性を持たせた場合（図 3に示す）とについて、高周波除去の度合いを変えながら非対称像の位置ずれを計測したときのシミュレーション図である。ここでは、エッジ計測（後述）を用いている。図 4における横軸は高周波除去の度合いであり、ここでは口一パス指数と呼ぶものとする。ローパス指数が小さくなればなる程、高周波成分の除去の割合（度合い）が大きくなる。

図 4は、標本化周波数の 1 / 2に口一パス指数を乗じた値をカットオフとする S Y N C関数でフィル夕リングを行った場合の結果である。この図から、非対称の方向は逆だが、非対称の原因に依らず位置ずれ量はほぼ同じであることが分かる。また、図 4には、非対称性を 1 . 5倍にした場合についても位置ずれ量を示してある。全ての口一パス指数について位置ずれ量が 1 . 5倍になり、線形性を示している。このため、非対称性の指標として使用できることが分かる。

本発明の位置計測装置および位置計測方法においてはこの性質を利用して、非対称性の度合いを周波数成分ごとの複数の計測値の差を求め、これにある係数を乗じたものを、計測値から減ずるという補正を行うことによって、像の非対称性が計測へ及ぼす影響を低減させることを可能としている。例えば、図 4で示した像については、（ローパス指数 1 . 0での結果） ― { (口一パス指数 0 . 2での結果） ― (ローパス指数 1 . 0での結果） } X (係数）をマーク位置の最終的な計測結果とすることで、計測結果に含まれる非対称性による位置ずれ量をほぼ零にすることが可能になる。

また、同様に、テンプレートマッチング法においても、二種以上の異なる周波数構成を有するテンプレートを予め用意し、それぞれを用いて位置計測を実施する。図 5は、テンプレートマッチング法を適用した場合に、非対称像の位置ずれの変化を示したものである。この図に示すように、テンプレートの周波数成分が低いと、像の高周波数成分が無視されることになり、上述したフィルタリング等による高周波の除去を行う場合と同様の効果を持たせることができる。

さらに、像の二種以上のフーリエ成分の位相を計算し、各位相からマークの計測位置を求めることにより、異なる周波数成分を観測するということも可能である。高周波成分から位置を導出する際には、この成分の周期より大きい位置ずれを検知できないため、必要に応じてラフな位置決めにより低周波成分を用いる。その後、高周波成分（まで含めて計算した）の結果と、低周波成分の結果の差を非対称性による位置ずれの指標として用いる。

一方、フーリエ変換を用いる方法は、光学系の回折光のそれそれの成分を個々に検出する場合と同様の操作である。この方法は、幾つかの回折光の位相を直接検出する L I A方式に対しても当然適用可能である。図 6は、 L I A方式における回折次数毎の非対称像の位置ずれを示した図である。この図に示すように、フ —リエ変換の場合と同様、高次の回折光で計測する際には必要に応じて低次の回折光の位相も利用するが、結局、高次の回折光まで含めた場合の結果と、低次の回折光まで含めた場合の結果との差が、非対称性による位置ずれの指標どなる。また、本発明の露光装置は、マスク（R ) 上のマスクマークと基板（W) 上の基板マークと用いてマスク（R ) と基板（W) とを位置合わせして、マスク（R ) のパターンを基板（W) に露光する露光装置（ 1 ) において、マスクマークおよび基板マークの少なくとも一方の位置を計測する位置計測装置として、請求の範囲第 1項から第 5項、第 7項から第 1 0項、第 1 2項から第 1 7項、第 1 9項から第 2 4項、または第 2 6項から第 2 8項のいずれか 1項に記載された位置計測装置（ 1 6 , 1 7， 1 9 ) が配設されることを特徴とするものである。

さらに、本発明の露光方法は、マスク（R ) 上のマスクマークと基板（W) 上の基板マークと用いてマスク（R ) と基板（W) とを位置合わせして、マスク（ R ) のパターンを基板（W) に露光する露光方法において、マスクマークおよび基板マークの少なくとも一方の位置を計測する位置計測方法として、請求の範囲第 3 2項から第 3 7項、第 3 9項から第 4 3項、第 4 5項から第 5 0項、第 5 2 項から第 5 3項のいずれか 1項に記載された位置計測方法を用いることを特徴とするものである。

従って、本発明の露光装置および露光方法では、マスクマークおよび基板マークの少なくとも一方の位置を計測する際に、マークを位置計測装置（ 1 6， 1 7 , 1 9 ) による被計測部として、マークの像の非対称性が計測へ及ぼす影響を低減させることができる。

そして、本発明の重ね合わせ計測装置は、基板（W) 上に層毎に形成された複数のマークを計測対象として、複数の被計測部の重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測装置において、被計測部の位置を計測する位置計測装置として、請求の範囲第 1項から第 5項、第 7項から第 1 0項、第 1 2項から第 1 7項、第 1 9 項から第 2 4項、または第 2 6項から第 2 8項のいずれか 1項に記載された位置計測装置（ 1 6， 1 7 , 1 9 ) が配設されることを特徴とするものである。

さらに、本発明の重ね合わせ計測方法は、基板（W) 上に層毎に形成された複数のマークを計測対象として、複数のマークの重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測方法において、マークの位置を計測する位置計測方法として、請求の範囲第 3 2項から第 3 7項、第 3 9項から第 4 3項、第 4 5項から第 5 0項、第 5 2項から第 5 3項のいずれか 1項に記載された位置計測方法を用いることを特徴とするものである。

従って、本発明の重ね合わせ計測装置および重ね合わせ計測方法では、基板 ( W) 上に層毎に形成された複数のマークを計測対象として、複数のマークの重ね合わせ誤差を計測する際に、マークの像の非対称性が計測へ及ぼす影響を低減させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態を示す図であって、露光装置の概略構成図である。

図 2は、マーク非対称による非対称像の位置と反射率との関係を示す関係図である。

図 3は、光学系非対称による非対称像の位置と反射率との関係を示す関係図である。

図 4は、エッジ検出におけるローパス指数と位置ずれ誤差との関係を示す関係図である。

図 5は、テンプレートマッチングにおける口一パス指数と位置ずれ誤差との関係を示す関係図である。

図 6は、 L I A方式における回折次数と位置ずれ誤差との関係を示す関係図である。

図 7は、本発明の実施の形態を示す図であって、 L S A方式、 F I A方式を用いたァライメント処理 1のフローチャート図である。

図 8は、口一パス指数 1 . 0でフィル夕リングした信号の位置と反射率との関係を示す関係図である。

図 9は、口一パス指数 0 . 2でフィル夕リングした信号の位置と反射率との関係を示す関係図である。

図 1 0は、エッジ計測を説明するための説明図である。

図 1 1は、本発明の実施の形態を示す図であって、 L S A方式、 F I A方式を用いたァライメント処理 2のフローチャート図である。

図 12は、ローパス指数 1. 0に対応するテンプレートの位置と反射率との関係を示す関係図である。

図 13は、口一パス指数 0. 1に対応するテンプレートの位置と反射率との関係を示す関係図である。

図 14は、本発明の実施の形態を示す図であって、 LSA方式、 FIA方式を用いたァライメント処理 3のフローチャート図である。

図 15は、 1本の検知光束からの回折光を用いてァライメン卜を行う方式を説明するための説明図である。

図 16は、本発明の実施の形態を示す図であって、 LIA方式を用いたァラィメント処理のフローチャート図である。

図 17は、相関法によりマーク位置情報を求める場合のフローチャート図である。

図 18は、口バスト性を考慮してマーク位置を求める場合のフローチャート図である。

図 19 Aは、対称的に形成された 5本のマルチマークの平面図である。図 19Bは、対称的に形成されていない 3本のマルチマークの平面図である図 2 OAおよび図 20 Bは、それぞれ異なるローパス指数を持つ口一パスフィル夕の周波数特性を示す特性図である。

図 20 Cは、ハイパスフィル夕の周波数特性を示す特性図である。

図 20Dは、バンドバスフィル夕の周波数特性を示す特性図である。

図 20Eは、微分フィル夕の周波数特性を示す特性図である。

図 2 OFは、ハイパスフィル夕の周波数特性を示す特性図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の位置計測装置、位置計測方法および露光装置、露光方法の実施の形態を、図 1ないし図 2 OFを参照して説明する。

図 1は、本発明の露光装置 1の概略構成図である。超高圧水銀ランプやエキシマレ一ザ等の光源 2から射出された照明光は、反射鏡 3で反射されて露光に必要な波長の光のみを透過させる波長選択フィル夕 4に入射する。波長選択フィル夕 4を透過した照明光は、フライアイインテグレー夕 5によって均一な強度分布の光束に調整されてレチクルブラインド 6に到達する。レチクルブラインド 6は、開口 Sの大きさを変化させて照明光によるレチクル（マスク） R上の照明領域を設定するものである。

レチクルブラインド 6の開口 Sを通過した照明光は、反射鏡 7で反射されてレンズ系 8に入射する。このレンズ系 8によってレチクルブラインド 6の開口 Sの像がレチクル R上に結像され、レチクル Rの所望領域が照明される。なお、これら波長選択フィル夕 4、フライアイインテグレー夕 5、レチクルブラインド 6、レンズ系 8により照明光学系が構成される。レチクル Rの照明領域に存在するシヨットパターンまたはァライメントマーク（被計測部）の像は、レジストが塗布されたウェハ（基板、物体） W上に投影光学系 9によって結像される。これにより、ウェハ W上の特定領域にレチクル Rのパターン像が露光される。

ウェハ Wは、ウェハステージ 1 0上に真空吸着されて保持されている。ウェハステージ 1 0は、投影光学系 9の光軸と垂直で互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックを重ね合わせた構造を有している。また、ウェハステージ 1 0は、モー夕等の駆動手段 1 1により駆動されることでステージ移動座標系内での当該ウェハステージ 1 0の位置、すなわち、投影光学系 9の露光視野と重なるゥェハ W上のショット位置が位置決めされる。

ステージ移動座標系内におけるウェハステージ 1 0の位置は、該ウェハステ一ジ 1 0に固定された移動鏡 1 2に向けてレーザ光を射出するレーザ干渉計 1 3で検出される。レーザ干渉系 1 3の測定値は、ステージ制御系 1 4に出力される。ステージ制御系 1 4は、その情報に基づいてステージ駆動手段 1 1を制御する。また、ステージ制御系 1 4から主制御系 1 5にレーザ干渉系 1 3の測定値の情報が出力されている。主制御系 1 5は、出力された情報に基づいてステージ制御系 1 4を制御する。

この露光装置 1には、レチクル Rとウェハ Wとの位置合わせを行うための、例えば T T R (スルー .ザ . レチクル）方式のレチクル ·ァライメントセンサ 1 6 およびオファクシス方式のウェハ 'ァライメントセンサ 17が設けられている。なお図示は省略したが、ウェハ W上に形成されたァライメントマークから発生した光を、投影光学系 9を介して（レチクル Rは介さずに）受光して、マークの位置情報を求める、いわゆる TTL (スルー 'ザ ' レンズ）方式のァライメントセンサを設けても良い。 TTR方式のレチクルァライメントセンサ 16、または T TL方式のァライメントセンサのァライメント方法としては、 He— Neレーザ等を使用する LS A方式および L I A方式、または露光光を使用する露光光ァラィメント方式が望ましい。

特に、 KrF (フヅ化クリプトン）、 ArF (フッ化アルゴン）エキシマレ一ザ用の投影光学系 9を採用した場合には、 He— Neレ一ザの波長と Kr F、 A r Fエキシマレーザの波長とが大きく異なるので、投影光学系 9の色収差の関係で露光光ァライメント方式が好ましい。また、露光光ァライメント方式を使うとオフセットを考慮する必要がなく、いわゆるべ一スラインを管理する必要がないレチクル ·ァライメントセンサ 16は、レチクル Rに形成されたァライメントマークと投影光学系 9とを介して観察される基準マーク部材 18上の基準マークまたはウェハ Wとの位置関係（ずれ量）を計測する。露光光ァライメント方式では、撮像素子（CCD) を用いてモニタに表示することで、その位置関係を直接的に観察できる。基準マーク部材 18は、ウェハステージ 10上に固定され、ゥェハ Wの表面と同じ高さに形成されたマークを有している。そして、このマークを計測することにより、上記両ァライメントセンサ 16、 17の基準位置を決定することができる。

オファクシス方式のウェハ *ァライメントセンサ 17のァライメント方式としては、 FIA方式、 LSA方式、 L I A方式または露光光を使用する露光光ァラィメント方式を適用できる。ウェハ ·ァライメントセンサ 17には、 LSA方式、 L I A方式では SPD等の光電変換素子を使用し、 FI A方式では CCD等の撮像素子を使用する。

これらレチクル ·ァライメントセンサ 16およびウェハ ·ァライメントセンサ 17からの出力信号は、ァライメント制御系（算出部、補正手段） 19によって処理される。これらレチクル ·ァライメントセンサ 1 6、ウェハ 'ァライメントセンサ 1 7およびァライメント制御系 1 9は、本発明の位置計測装置を構成している。そして、ァライメント制御系 1 9は、主制御系 1 5によって制御されている。

上記の構成の位置計測装置および露光装置を用いてのァライメン卜時には、ァライメント光（検知ビーム）を被計測部（ァライメントマーク）に照射し、該被計測部から得られた信号をこれらのァライメントセンサ 1 6、 1 7のいずれかを用いて検出することにより、ウェハ W上に形成されたァライメントマーク（被計測部）の位置を検出し、その検出結果に基づいてウェハ Wのショット領域に、前工程で形成されたパターンとレチクル R上のパターンとを正確に位置合わせする。ステージ制御系 1 4は、主制御系 1 5からァライメント結果を受け取り、その結果を基にしてステージ駆動手段 1 1を制御し、ウェハ Wを所定位置に移動させる。そして、レチクル Rの照明領域に存在するショットパターンを、投影光学系 9を介してウェハ W上の特定領域に露光する。

続いて、ァライメント処理に関して詳細に説明する。

[ L S A方式、 F I A方式の場合のァライメント処理 1 ]

以下に、 L S Aァライメント方式または F I Aァライメント方式におけるァラィメント制御系 1 9の動作について、図 7のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、ステップ S 1では、レチクル ·ァライメントセンサ 1 6またはウェハ ' ァライメントセンサ 1 7が検知したマークに関する信号（例えば輝度値を有する像信号、または像信号に応じた波形信号、またはマーク信号に前処理を施した信号など）を取り込む。次にステップ S 2においては、取り込んだ信号に複数の口 —パス指数でのマーク位置を、例えばエッジ計測方法で測定する（マーク位置計測 1〜マーク位置計測 n) 。なお複数のローパス指数でのマーク位置の計測方法としてはエッジ計測に限られるものでは無く、例えば後述する相関法（テンプレ —卜マッチング法や自己相関法など）を用いて位置計測を行っても良い。なおこの複数の口一パス指数でのマーク位置測定は図 7に示すように、各指数に対する演算処理が並列的に行われる。一例として、口一パス指数 1. 0でフィル夕リングした信号を図 8に示し、口一パス指数 0. 2でフィル夕リングした信号を図 9に示す。これらの図に示したような信号を用いて口一パス指数毎のマーク位置測定を行う。なお、本実施の形態では、 10個の口一パス指数（ローパス指数 = 1. 0、 0. 9、 0. 8、一、 0. 2、 0. 1) を使用したが、本発明はこれに限られず、少なくとも 2つ以上の口一パス指数でフィル夕リングすればよい。

ここで、エッジ計測について、図 10を用いて説明する。図 10は、エッジ検出を行う際の処理を説明するための図である。

エッジ検出の典型的なアルゴリズムでは、まず山登り及び山下りによって、極大および極小を見つける。これをもって、そのエッジの最大値および最小値とする。図 10の例では、標本化点がエッジの最大値となり、標本化点 P 2がエツジの最小値となる。エッジの最大値および最小値を求めた後は、スライスレベル SLを、例えばこれらの中間値として、スライスレベル SLを横切る位置でもつてエッジ位置（マーク位置） E₂とする。

ステップ S 3では、ステップ S 2で得られた各マーク位置に基づき、次の演算式を用いてマーク位置 Xを決定する。

X= (マーク位置計測 Pの計測値 CH) — { (マーク位置計測 Qの計測値 CL ) - (マーク位置計測 Pの計測値 CH) } XR

ここで、 Rは、マーク形状によって適宜設定される係数（R>0) である。本実施の形態では、 R=0. 9を使用する。上記演算において、本実施の形態では、より高解像度の信号が得られる計測 Pの計測値 CHとしてローパス指数 1. 0 での計測結果（第 1の算出結果）を使用し、計測 Qの計測値 CLとしてローパス指数 0. 2での計測結果（第 2の算出結果）を使用する（図 4参照）。このように（上記式で）決定されたマーク位置 Xと、計測位置ずれの生じていないマーク位置（真のマーク位置）との誤差（ずれ量）は、図 4中に記号 Zとして示した誤差となる。

なお、本発明はこれに限られず、種々の状況（マーク形状など）に応じて他のローパス指数での計測結果（例えば、度数 0. 9の計測結果と度数 0. 1の計測結果）を使用してマーク位置 Xを求めるようにしてもよい。また、複数の計測結果に基づき複数の演算値 X (度数 0での計測値と度数 0 . 2での計測値との差 X Iと、度数 0 . 9での計測値と度数 0 . 1での計測値との差 X 2 ) を求め、それらを平均して 1つのマーク位置 Xを求めるようにしてもよい。

ここで、上述したエッジ計測方法とは別の計測方法（前述した相関法）を用いてマーク位置計測を行う場合について述べる。

まずテンプレートマッチング方法を用いる場合について述べる。

テンプレートマッチングでは、図 7のステップ S 2の中で並列処理される「マーク位置計測 1」〜「マーク位置計測 n」の各ステップにおいて、固定の周波数構成を持つテンプレート（単一テンプレート）と、各口一パス指数で口一パス処理された（種々のフィル夕リングがなされた）各マーク信号（周波数構成の異なる被計測信号）との相関（テンプレートマッチング）をそれぞれ行って、相関値 M a xの位置（複数の位置情報）をそれぞれ測定する。

そしてステップ S 3では、このステップ S 2で得た複数の位置情報に基づいて、図 7中の上記ステップ S 3にて既述した方法により 1つのマーク位置 Xを求めれば良い。

なお上述のテンプレートマッチングでは、使用するテンプレートの周波数構成は固定とし、該テンプレートとのマッチング対象のみ（即ちマーク信号のみ）の周波数構成を変更するようにしたが、マーク信号と同じ口一パス指数でテンプレ —トもフィルタリングしてテンプレートマッチングを行うようにしても良い。即ち、図 7のステップ S 2の中で並列処理される「口一パス処理 1」〜「ローパス処理 n」の各ステップにおいて、マーク信号のみならずテンプレートをも同じ口一パス指数でフィル夕リングしておき、ステップ S 2の中の「マーク位置計測 1」〜「マーク位置計測 n」の各ステップにおいて、固定の周波数構成を持つテンプレート（単一テンプレート）と、各ローパス指数で口一パス処理された（種々のフィル夕リングがなされた）テンプレート及び各マーク信号（周波数構成の異なる被計測信号）との相関（テンプレートマッチング）をそれそれ行って、相関値 M a xの位置（複数の位置情報）をそれそれ測定するようにしても良い。次に相関法の別の手法として、例えば特公昭 5 6 - 2 2 8 4号公報に示されているような、被計測信号自身の対象性を利用してマッチングを行う、いわゆる「折り返し自己相関法」を使用して位置計測を行う場合について述べる。

折り返し自己相関法では、上述したテンプレートマッチングとは異なりテンプレートを使用しないため、図 7のステップ S 2の中で並列処理される「マーク位置計測 1」〜「マーク位置計測 n」の各ステップでは、各口一パス指数でローバス処理された各マーク信号（周波数構成の異なる被計測信号）をそれぞれ種々の位置で折り返して相関をとり、最大の相関を示した時の位置（複数の位置情報）をそれそれ測定する。

ステップ S 4では、ステップ S 3で得られたマーク位置 X (位置情報）に基づき、ウェハ Wの位置決めや、レチクル Rとウェハ Wとのァライメントを行う。この位置泱めゃァライメント手法については公知であるので説明を省略する。以上が複数の口一パス指数でローパスフィル夕リングを行った場合のマーク位置 Xの決定方法である。

なお、上述した実施例（図 4， 7 ) では、周波数構成を変更する手法として、口一パス度合いの異なる口一パスフィル夕リング処理を行うことを開示したが、周波数構成の変更の手法としてはこれに限られるものでは無い。例えば、何もフィル夕リング処理を施さない場合と、口一パスフィル夕リングを施した場合、というような場合分けにより周波数構成を変更せしめるようにしても良い（周波数構成を変更する他の手法としてハイパスフィルタリング（信号中における低周波成分の存在比率の低減または除去）も考えられるが、低周波成分を低減または除去することは像の形状を著しく変化させることにつながるため、本ァライメント処理 1の中で説明したエッジ計測方法でハイパスした信号を使用して位置計測を行うことは困難であるため、本ァライメント処理 1のエツジ計測方法ではハイパスは行わない）。そして、これら周波数構成の異なる信号から得られた結果に基づいて、マーク信号の非対称性を求めるようにしても良い。

なお、上述した種々のフィル夕リング処理時に使用される個々のフィル夕の周波数特性については後述する。 [ L S A方式、 F I A方式の場合のァライメント処理 2 ]

次に、 L S Aァライメント方式または F I Aァライメント方式における上記ァライメント処理 1とは別の形態のァライメント制御系 1 9の動作について、図 1 1のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、ステップ S 1では、レチクル ·ァライメントセンサ 1 6またはウェハ - ァライメントセンサ 1 7が検知した信号（像信号）を取り込む。次にステップ S 2においては、取り込んだ信号に所定度数の口一パスフィル夕リングを行う。なお、この口一パスフィル夕リングは必須ではなく、ステップ S 1で取り込んだ信号をそのままステップ S 3以降の制御に使用してもよい。

ステップ S 3では、フィル夕リングされた信号に対して、異なる周波数成分（周波数構成）を有する複数のテンプレートを使用してテンプレートマッチングを行う。その後、それそれのテンプレートマッチングにおけるマーク位置測定を行う。具体的には、各テンプレートマッチングにおいて、最大の相関を示したときの位置を、それそれのマーク位置（計測値、計測結果）とする。この複数のテンプレートによるマーク位置測定は、図 1 1に示すように、各テンプレートマッチングに対する演算処理が並列的に行われる。

なお、テンプレートは、マーク（マーク形状）に応じたものがァライメン卜制御系 1 9の不図示のメモリ内に予め記憶されているものである。 1つのマークに対して通常 1つのテンプレートが用意されており、この用意されたテンプレートに口一パスフィル夕リングを行うことで、異なる周波数構成を有する複数のテンプレートを準備する。一例として、ローパス度 1 . 0に対応するテンプレートを図 1 2に示し、口一パス度 0 . 1に対応するテンプレートを図 1 3に示す。これらのような信号波形を有するテンプレートを複数用いてテンプレートマッチングを実施する。

なお、本実施の形態では、 1 0個のローパス指数（口一パス指数 = 1 . 0、 0 . 9、 0 . 8、 ···、 0 . 2、 0 . 1 ) に対応するテンプレートを使用したが、本発明はこれに限られず、少なくとも 2つ以上のローパス指数に対応するテンプレートを用いてテンプレートマッチングを実施すればよい。

ステップ S 4では、ステップ S 3で得られた各マーク位置に基づき、次の演算式を用いてマーク位置 Xを決定する。

X= (マーク位置計測 Pの計測値 CH) - { (マーク位置計測 Qの計測値 CL ) 一（マーク位置計測 Pの計測値 CH) } XR

ここで、 Rは、マーク形状によって適宜設定される係数（R>0) である。本実施の形態では、 R=l. 4を使用する。上記演算において、本実施の形態では、より高解像度の信号が得られる計測 Pの計測値 CHとして口一パス指数 1. 0 に相当するテンプレートを用いたテンプレートマッチングでの計測結果（第 1の算出結果）を使用し、計測 Qの計測値 CLとして口一パス指数 0. 1に相当するテンプレートを用いたテンプレートマッチングでの計測結果（第 2の算出結果）を使用する（図 5参照）。このように（上記式で）決定されたマーク位置 Xと、計測位置ずれの生じていないマーク位置（真のマーク位置）との誤差（ずれ量）は、図 5中に記号 Zとして示した誤差となる。

なお、本発明はこれに限られず、種々の状況（マーク形状など）に応じて他のローパス指数に相当するテンプレートを用いたテンプレートマッチングでの計測結果（例えば、度数 0. 9の計測結果と度数 0. 2の計測結果）を使用してマ一ク位置 Xを求めるようにしてもよい。また、複数の計測結果に基づき複数の演算値 X (度数 1. 0での計測値と度数 0. 1での計測値との差 X 1と、度数 0. 9 での計測値と度数 0. 2での計測値との差 X2) を求め、それらを平均して 1つのマーク位置 Xを求めるようにしてもよい。

ステップ S 5では、ステップ S 4で得られたマーク位置 X (位置情報）に基づき、ウェハ Wの位置決めや、レチクル Rとウェハ Wとのァライメントを行う。この位置決めゃァライメント手法については公知であるので説明を省略する。以上がテンプレートマッチング（正規化相互相関）を行った場合のマーク位置 Xの決定方法である。

上述した処理 2では、異なる周波数成分（周波数構成）を有する複数のテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行っている。次にテンプレートマッチングの変形例について述べる。

変形例では、テンプレートの周波数構成は固定（単一テンプレート）とし、且つ被計測信号（ァライメントセンサ 16または 17が検知した信号）の周波数構成も変更せずに、このテンプレート及び被計測信号によって算出される相関関数に、ローパスの度合いの異なるフィル夕リングを行ってマーク位置計測を行うように構成する。

相関関数に口一パスフィル夕リングを行うと、相関関数のビーク位置が変動するため、このビーク位置を口一パスフィル夕リングがなされた相関関数毎に求めることにより複数の位置情報を得ることができる。

この場合の動作フローを図 1 1に基づき説明すると、ステップ S 1で被計測信号を取り込み、ステップ S 2では、図 1 1のように口一パスフィル夕リングを行うのでは無く、取り込んだ被計測信号と単一の周波数構成を持つテンプレートとから相関関数を求める。

そしてステップ S 3では S 2で得られた相関関数に、ローパスの度合いの異なるフィル夕リングを行って、フィル夕リング処理された各相関関数毎にビークの位置を求める処理を並列的に行って、各相関関数毎の位置情報を求める。

そして、ステップ S 4では、ステップ S 3で得た複数の位置情報に基づいて、図 1 1のステップ S 4において既述した方法により 1つのマーク位置 Xを算出すまた上述した説明では、周波数構成を変更する手法として、ローパス度合いの異なる口一パスフィルタリング処理を行うことを開示したが、周波数構成の変更の手法としてはこれに限られるものでは無い。例えばハイパス度合いの異なるハィパスフィル夕リングにより周波数構成を変更させても良い。

或いは、フィル夕リング処理を何も施さない場合 1 (即ちステップ S 1で取り込んだ信号をそのまま使用して位置計測を行う場合）、ある度合いのハイパスフィル夕リングのみを施した場合 2、ある度合いの口一パスフィル夕リングのみを施した場合 3、特定の周波数を多く含むようにフィル夕リング処理を施した場合 4 (このフィル夕リング手法としては、 A：ある度合いのハイパスとローパスの両方のフィル夕リング処理を施してその中間の周波数構成を得る手法と、 B ：バンドパスフィル夕リングを行う手法と、が考えられる）、というような 4つの場合分けにより、互いに周波数構成の異なるマーク信号を得るようにしても良い。そして、これら複数の場合（例えば上述した場合 1〜場合 4 ) のうち、少なくとも 2つの場合のマーク信号（互いに周波数構成の異なる信号）から得られた結果に基づいて、マーク信号の非対称性を求めるようにしても良い。

なお、各フィル夕リング処理時に使用される個々のフィル夕の周波数特性については後述する。

[ L S A方式、 F I A方式の場合のァライメント処理 3 ]

次に、 L S Aァライメント方式または F I Aァライメント方式における上記ァライメント処理 1、 2とは別の形態のァライメント制御系（フーリエ変換手段） 1 9の動作について、図 1 4のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、ステップ S 1では、レチクル ·ァライメントセンサ 1 6またはウェハ ' ァライメントセンサ 1 7が検知した信号（像信号）を取り込む。次にステップ S 2においては、取り込んだ信号をフーリエ変換して n次フーリエ成分毎の位相をそれぞれ求める。その後、それそれフーリエ成分の位相を公知の方法で位置に変換することで、各次フーリエ成分におけるマーク位置（計測値、計測結果）を求める。この各次フーリエ成分毎のマーク位置測定は、図 1 4に示すように、各フ一リエ成分に対する演算処理が並列的に行われる。

なお、フーリエ成分の位相から位置を求める際において、高次のフーリエ成分の位置を求める時には、まず低次のフーリエ成分での検知を行う必要がある。なぜならば、高次のフーリエ成分になるほど信号の周期が短くなるので、信号の中のどの部分が被計測部（ァライメントマ一ク）の範囲に対応する部分であるのかを特定することが困難となるからである。よって、例えばステップ S 2において、 2次フ一リエ成分の位置を求める場合には、 S 1 0の中で 1次フーリエ成分を検知して、測定すべき信号の場所をある程度特定した後に、 2次フーリエ成分の位置を求める。 n次フーリエ成分の場合も同様である。

X = ( P次フーリエ成分の計測値 C H ) - { ( Q次フーリエ成分の計測値 C L ) 一（P次フーリエ成分の計測値 C H ) } x R

ここで、 Rは、マーク形状によって適宜設定される係数（R > 0 ) である。なお、本発明はこれに限られず、複数の計測結果に基づき複数の演算値 X 1— X nを求め、それらを平均して 1つの演算値 Xを求めるようにしてもよい。ステップ S 4では、ステップ S 3で得られたマーク位置 X (位置情報）に基づき、ウェハ Wの位置決めや、レチクル: とウェハ Wとのァライメントを行う。この位置決めゃァライメント手法については公知であるので説明を省略する。以上がフーリエ変換を行った場合のマーク位置 Xの決定方法である。

[ L I A方式の場合のァライメント処理]

次に、 L I A方式ァライメン卜におけるァライメント制御系 1 9の動作について、説明する。

本発明は、被計測部（被検知対象物、位置検知用マーク）に検知ビームを照射して、該マークから発生して得られる回折光を用いてァライメントする方式であれば、いずれの場合でも適用できる。

例えば、図 1 5に示すように、マーク Mに対して 1本の検知光束 Cを照射し、この光束 Cによるマーク Mからの複数次の回折光を用いてァライメントを行う方式にも本発明を適用可能である。この場合、光束 Cの ± 1次光 K 5、 Κ 6同士、 ± 2次光 7、 Κ 8同士および ± 3次光 Κ 9、 Κ 1 0同士をそれそれ受光することで所定の信号が得られる。

L I A方式（被計測部、すなわち位置検知マークから発生した回折光を検知する方式）では、より高次の回折光を検知すればするほど、より高解像度の信号が得られ、マーク位置の検知精度が向上する。しかしながら、いきなり高次の回折光だけを検知したのでは、高次になればなるほど回折光の信号の周期が短くなる ( η次回折光の周期は、 1次回折光の周期を Ρとすると Ρ/ηとなる）。信号の周期が短くなると、信号の中のどの部分が被計測部（ァライメントマーク）の範囲に対応する部分であるかを特定することが困難となる。

そのため、 L I Αァライメント方式においては、高次の回折光を検知する際でも、まず低次の回折光を検知することにより広範囲の検知を行い、その後で高次回折光を検知することで狭範囲の検知を行う必要がある。

以下、図 1 6のフローチャート図に基づいて、ァライメント制御系 1 9の動作を説明する。

まず、ステップ S 1では、レチクル ·ァライメントセンサ 1 6またはウェハ ' ァライメントセンサ 1 7が検知した信号（位相信号）を取り込む。次にステップ S 2においては、取り込んだ回折光毎の信号に基づき、 n次回折光毎の位相をそれそれ求める。なお、前述したように、高次の回折光の位相を求める際には、まず低次の回折光を検知する必要があるため、例えば S 2 0においては、 S 2 0の中で 1次の回折光を検知した後に 2次の回折光を検知している。 n次回折光の場合も同様である。

その後、それそれの回折光の位相を公知の方法で位置に変換することで、各次回折光におけるマーク位置（計測値、計測結果）を求める。この各次回折光毎のマーク位置測定は、図 1 6に示すように、各次回折光に対する演算処理が並列的に ί亍ゎれる。

Χ = ( Ρ次回折光の計測値 C H) - { ( Q次回折光の計測値 C L ) - ( Ρ次回折光の計測値 C H ) } x

ここで、 Rは、マーク形状によって適宜設定される係数（R > 0 ) である。本実施の形態では、 R = 0 . 1 3を使用する。また、本実施の形態では上記演算において、より高解像度の信号が得られる P次回折光の計測値 C Hとして、 3次回折光の計測結果（第 1の算出結果）を使用し、 Q次回折光の計測値 C Lとして 1 次回折光の計測結果（第 2の算出結果）を使用する（図 6参照）。このように（上記式で）決定されたマーク位置 Xと、計測位置ずれの生じていないマーク位置 (真のマーク位置）との誤差（ずれ量）は、図 6中に記号 Zとして示した誤差となる。

なお、本発明はこれに限られず、他の次数の回折光での計測結果を使用してもよい。また、複数の計測結果に基づき複数の演算値 X ··Χ ηを求め、それらを平均して 1つの演算値 Xを求めるようにしてもよい。

ステップ S 4では、ステップ S 3で得られたマーク位置 X (位置倩報）に基づき、ウェハ Wの位置決めや、レチクル Rとウェハ Wとのァライメントを行う。この位置決めゃァライメント手法については公知であるので説明を省略する。

以上が L I Αァライメント方式におけるマーク位置 Xの決定方法である。ところで、図 4， 5に示されるように、ローパスの度合いが強いほど（即ち口 —パス指数が小さいほど、即ち信号中における低周波成分の存在比率が大きいほど）精度が悪くなつている（位置ずれ誤差が大きくなつている）。これは、位置ずれに与える影響が低周波成分ほど大きいためである。このことは逆に言うと、信号に含まれる高周波成分の存在比率を大きくするほど、即ちハイパス（信号中における低周波成分の存在比率の低減または除去）を行えば、位置ずれ誤差は小さくなり精度が上がることを意味する。但し、既述したように低周波成分を低減または除去することは像の形状を著しく変化させることにつながるため、図 7のァライメント処理 1の中で説明したエッジ計測方法では、ハイパスした信号（被計測信号）を使用して位置計測を行うことは困難である。ハイパスした信号を使用して位置計測を行う計測方法としては、相関法による計測方法が挙げられる。以上をふまえて、次に、位置計測に使用する信号をハイパスして位置計測を行う実施例（L S A、 F I Aの処理 4 ) を図 1 7を用いて説明する。

[ L S A方式、 F I A方式の場合のァライメント処理 4 ]

図 1 7は、ハイパスフィル夕リング処理がなされたマーク信号に対して、相関法（テンプレートマッチング方法）を行うことにより、マーク位置情報を求める場合の動作を説明する図である。

まずステップ S 1 1では、ァライメントセンサ 1 6または 1 7が検知したマ一クに関する信号（例えば輝度値を有する像信号、または像信号に応じた波形信号、またはマーク信号に前処理を施した信号など）を取り込む。この取り込んだ信号を以降では被計測信号の元信号と言う。

次にステップ S 1 2では、元信号にハイパスフィル夕リング処理を施して、所定の周波数以下の周波数成分の該元信号中における存在比率を下げる（或いは所定の周波数以下の周波数成分を除去する）。またステップ S 1 2では、元信号のハイパスフィル夕リングと並行して、元信号に施したハイパスフィル夕リング方法と同様の方法で（元信号のフィル夕リングの際に使用したハイパス指数と同じハイパス指数で）、テンプレートのハイパスフィル夕リング処理も行う。なお、このテンプレートのハイパスフィル夕リング処理は、ステップ S 1 2と並行して行う必要はなく、予め行っておいてもよい。なお、ハイパスフィル夕リング処理の方法としては、対象となる信号（元信号、テンプレート）から、規格化された所定のローパス度合いを持つフィル夕によりローパスフィル夕リングされた信号を減算することにより、元信号をハイパスした信号を得る方法が挙げられる。この場合、元信号及びテンプレートに対するハイパスの度合いを制御するには、ローパスフィル夕リングを行う際の口一パス指数（口一パスの度合い）を変化させれば良い。

なお、フィル夕リング処理としては、上述のフィルタリング手法に限られるものでは無い。対象となる信号（元信号、テンプレート）を微分することによっても、高周波成分ほど周波数ゲイン（周波数利得）を高くすることができ、上記方法と同様のフィル夕リング効果を得ることができる。このため、この微分という手法を用いても、高周波成分の信号中における存在比率を上げる（所定の周波数以下の周波数成分の、元信号中における存在比率を下げる）ことができる。この微分時に、後述する「微分フィルタ」と呼ばれるフィル夕を用いてフィル夕リングを行うようにしても良い。

またフィル夕リング処理としては、上記手法の他に、対象となる信号（元信号、テンプレート）をフーリエ変換し、所望のゲイン特性関数を該対象信号のフーリエ変換結果に積算し、その積算結果を逆フーリエ変換することによつても、上記と同様のフィル夕リング効果を得ることができる。

次にステップ S 1 3では、 S 1 2においてハイパスされた元信号に対して、 S 1 2においてハイパスされたテンプレートを使用してテンプレートマッチングを行う。そして該テンプレートマッチングにおいて最大の相関を示したときの位置をマーク位置 X (位置情報、計測値、計測結果）とする。

そしてステップ S 1 4では、ステップ S 1 3で得られたマーク位置 Xに基づき、ウェハ Wの位置決めや、レチクル Rとウェハ Wとのァライメントを行う。以上のようにして、テンプレートマッチングにおいて、ハイパスした元信号からマーク位置情報を求めることができる。

なお、図 1 7では、相関法としてテンプレートマッチングを用いた場合の位置計測方法を示したが、この他にも例えば、図 7の説明で既述したような「折り返し自己相関法」を使用して位置計測を行うようにしても良い。折り返し自己相関法を使用する場合には、テンプレートがなくなるため、図 1 7のステップ S 1 2 では、元信号（被計測信号）のみにハイパスフィル夕リングを行うこととなる。そしてステップ S 1 3では、フィル夕リング処理された被計測信号を、種々の位置で折り返して相関をとり、最大の相関を示した時の位置をマーク位置 Xとすることとなる。

また、図 1 7では、フィル夕リング処理（ステップ S 1 2 ) としてハイパスフィル夕リングのみを行っているが、本発明はこれに限らず、ハイパスフィルタリングとローパスフィルタリングの両方を行った信号（特定の周波数帯を多く含む信号）を用いて位置計測を行うようにしても良い。両方のフィル夕リングを行う手法としては、例えば口一パスフィル夕リングを行った信号からハイパスフィル夕リングを行った信号を減算すれば良い。なお両方のフィル夕リングを行う場合には、ハイパスフィルタリング（元信号に所定の口一パス指数 L P 1のフィル夕リングを行った信号を、元信号から減算する）で使用する口一パス指数 L P 1と、口一パスフィル夕リングで使用する口一パス指数 L P 2とを異ならせておく（ L P 2 > L P 1 ) 必要がある。ハイパス、ローパス両方のフィル夕リングを元信号に行うことにより、特定の周波数帯を多く含む信号を得ることができる。

[ L S A方式、 F I A方式の場合のァライメント処理 5 ]

図 1 8は、ロバスト性を考慮してマーク位置を求める方法（マーク信号の非対称性を求める場合も含めて）を示したものである。

高周波成分を除去しない場合（即ちマーク信号中の低周波成分の割合が少ない場合、即ちローパスをしない場合、或いはハイパスをする場合）の方が、口バスト性（耐ノイズ性）が低く、ノイズの影響などによるマークの誤認識（誤検出、検出エラ一）を発生しやすい。

このため本実施例では、口一パスした信号とローパスしな t、信号とがあった場合に（或いはハイパスしない信号とハイパスした信号とがあった場合に）おいて、それらから得た測定結果が大きく異なっていた場合には、口一パスした信号（或いはハイパスしない信号、即ち信号中の低周波成分の割合が多い方）から得た結果を位置計測用に用いるようにしている。以下、図 1 8に基づき動作を説明する。ステップ S 2 1では、ァライメントセンサ 1 6または 1 7が検知したマークに関する信号（例えば輝度値を有する像信号、または像信号に応じた波形信号、またはマーク信号に前処理を施した信号など）を取り込む。この取り込んだ信号を、以降では被計測信号の元信号と言う。

次に、この元信号に基づいて、後述するモード 1〜3のいずれかの処理を行う。どのモード処理を行うかは、使用者が任意に設定可能としても良いし、或いは製造しているデバイスパターンの線幅（デザインルール）や、ウェハプロセス、マーク形状、露光装置（またはァライメント装置）で使用されている C P Uの処理能力（処理速度など）に応じて装置側で自動的に選択できるようにしても良い。精度上はモード処理 1 (以下モード処理 2、モード処理 3の順）を行うのが最も好ましいため、例えばデザィンルールが厳しい場合にはモード処理 1を選択し、そうでない場合にはデザィンルールの程度や C P Uの処理能力などに合わせてモード処理 2またはモード処理 3を選択するようにすれば良い。

まず、モード処理 1について説明する。

ステップ S 2 2では、元信号、元信号にフィル夕リング処理 1を施した信号、元信号にフィル夕リング処理 2を施した信号のそれそれについて位置計測を行う。なおフィル夕リング処理 1とフィル夕リング処理 2とはそれそれフィル夕リングの度合いが異なるものである。なお周波数構成の異なる信号としてここでは 3 つの信号を挙げたが、信号数としては 3つに限られず、フィル夕リングの度合いが異なる信号を更に求めて 4つ以上の信号を用いてそれそれ位置計測を行うようにしても良い。

なお、フィル夕リング処理としては口一パスフィルタリングを行う場合と、ノヽィパスフィル夕リングを行う場合とに場合分けされ、口一パスフィル夕リングを行う場合には、図 7に示したような位置計測方法（エッジ計測方法、相関法）か、或いは図 1 1にて説明した相関法（テンプレートマッチングまたは折り返し自己相関法）を用いて位置計測をする。一方、フィル夕リング処理としてハイパスフィル夕リングを行う場合には、図 7または図 1 1で説明した相関法を用いて位置計測をする。

ステップ S 2 3では、ステップ S 2 2で求められた複数のマーク位置情報同士の差をそれそれ求める。

ステップ S 2 4では、その差が、予め設定されている許容値（所定値) を越えている否かを判別する。全ての差が許容値を越えていればステップ S 2 5に進み、差が許容値を越えない組み合わせがある場合にはステップ S 2 6に進む。ステップ S 2 5では、ステップ S 2 2で求められたマーク位置情報のうち、最も低周波成分を多く含んでいる信号に基づき計測されたマーク位置情報を選択する。その後ステップ S 3 7に進み、この選択されたマーク位置情報に基づきァラィメント動作（ウェハ Wの位置決めや、レチクル Rとウェハ Wとのァライメント ) を行う。

一方ステップ S 2 6では、差が許容値以下だった複数のマーク位置倩報をグル —プを抽出する。もし位置情報が求められた信号が 4つ以上あり、且つ、差が許容値以下だった位置情報のグループが複数存在する場合には、より低周波成分を多く含む信号のマーク位置情報が所属するグループの方を抽出する。

ステップ S 2 7では、抽出されたグループの中の複数の要素（各マーク位置情報）に基づき 1つのマーク位置情報を決定する。この決定方法としては次の 2つの方法ある。第 1の決定方法は、複数の要素のうち、より高周波成分を多く含む方の信号に基づき計測されたマーク位置情報を選択し、これをマーク位置情報 X として決定する方法である。第 2の決定方法は、例えば図 7 (ステップ S 2 3 ) や図 1 1 (ステップ S 2 4 ) において既述した手法によりマーク非対称性を補償して、マーク位置情報 Xを算出する方法である。その後ステップ S 3 7に進み、このいずれかの手法で決定されたマーク位置情報 Xに基づきァライメント動作（ウェハ Wの位置決めや、レチクル Rとウェハ Wとのァライメント）を行う。

なお、第 1の決定方法を選択するか第 2の決定方法を選択するかは、使用者が任意に選べるようにしても良いし、ウェハプロセスや、マーク形状に応じて装置側で自動的に選択できるようにしても良い。例えばマーク形状やプロセスが、マーク信号に非対称を生じやすい特性を持つのであれば第 2の決定方法を選択し、そうでないならば第 1の決定方法を選択するようにすれば良い。

以上がモード処理 1における処理動作である。

次に、モード処理 2について説明する。ステップ S 2 8では、元信号、元信号に所定のフィルタリング処理を施した信号のそれそれについて位置計測を行う。なおフィルタリング処理としてローパスフィルタリングを行う場合には、図 7に示したような位置計測方法（エッジ計測方法、相関法）か、或いは図 1 1にて説明した相関法（テンプレートマッチングまたは折り返し自己相関法）を用いて位置計測をする。一方、フィルタリング処理としてハイパスフィル夕リングを行う場合には、図 7または図 1 1にて説明した相関法を用いて位置計測をする。

ステップ S 2 9では、ステップ S 2 8で求められた 2つのマーク位置情報の差を求め、その差が、予め設定されている許容値（所定値）を越えている否かを判別する。差が許容値を越えていればステップ S 3 0に進み、差が許容値を越えていない場合にはステップ S 3 1に進む。

ステップ S 3 0では、ステップ S 2 8で求められたマーク位置情報のうち、低周波成分を多く含んでいる方の信号に基づき計測されたマーク位置情報を選択する。即ちステップ S 2 2において口一パスフィルタリングを行った場合には、口 —パスフィル夕リングした方の信号に基づき計測されたマーク位置情報を選択する。一方ステップ S 2 2においてハイパスフィル夕リングを行った場合には、ノ、ィパスしていない信号（即ち元信号）に基づき計測されたマーク位置情報を選択する。そして選択されたマーク位置情報をマーク位置情報 Xとして決定し、ステップ S 3 7に進む。

—方、ステップ S 3 1では、ステップ S 2 8で求められたマーク位置情報のうち、高周波成分を多く含んでいる方の信号に基づき計測されたマーク位置情報を選択する。即ちステップ S 2 2においてローパスフィル夕リングを行った場合には、口一パスしていない信号（即ち元信号）に基づき計測されたマーク位置情報を選択する。一方ステップ S 2 2においてハイパスフィル夕リングを行った場合には、ハイパスした信号に基づき計測されたマーク位置情報を選択する。そして選択されたマーク位置情報をマーク位置情報 Xとして決定し、ステップ S 3 7に進む。

ステップ S 3 7では、マーク位置情報 Xに基づき既述したァライメント処理を行う。以上がモード処理 2の処理動作である。

次に、モード処理 3について説明する。

ステップ S 3 2では、元信号を用いて位置計測を行う。位置計測の方法としては、図 7に示したような位置計測方法（エッジ計測方法、相関法）か、或いは図 3 1にて説明した相関法（テンプレートマッチングまたは折り返し自己相関法）を用いる。

ステップ S 3 3では、露光装置（ァライメント装置）のメモリ内に記憶されているマークの設計値情報（例えばライン 'アンド ♦スペースマークの場合には、マークの計測方向の全長や、ラインの間隔、スペースの間隔などの情報）と、ステツプ S 3 2での計測結果とを比較する。

ステップ S 3 4では、ステップ S 3 3での比較結果に基づいて、計測結果が正常であるか否かを判別する。計測結果が、設計値情報に対して所定の許容値以内であれば正常とみなし、許容値を越えていれば異常とみなす。正常であればステヅプ S 3 5に進み、異常であればステップ S 3 6に進む。

ステップ S 3 5では、ステップ S 3 4で正常と判定された計測結果（マーク位置情報）をマーク位置情報 Xとして決定し、その後ステップ S 3 7に進む。一方ステップ S 3 6では、元信号に口一パスフィルタリングを施して、再度位置計測を行う。その後ステップ S 3 3に戻り、フィル夕リング信号を用いた計測結果と、マーク設計値情報との比較を行う。そして計測結果が正常であればステップ S 3 5に進み、異常であれば、再度口一パス度合いを変更して（信号中の低周波成分の割合を高めるようにローパス指数を変更して）口一パスフィル夕リングを行って再度計測をやり直す。ステップ S 3 4で正常と判断されるまで、上記処理を繰り返す。

その後、ステップ S 3 7では、マーク位置情報 Xに基づき既述したァライメント処理を行う。

以上がモード処理 3の処理動作である。

ぐマークの信頼性評価 >

ァライメントマ一クとして、図 1 5や図 1 9 Aに示すようなマルチマーク M ( ライン .アンド .スペースマークにおいて、少なくとも複数のライン部分 Lを含むマーク）を使用した場合には、通常、各ライン L (n) (図 19Aに示したマルチマ一ク Mは 5本のライン部 Lを備えており、 nは— 2、 —1、 0、 1、 2) の位置の平均位置を、そのァライメントマークの最終的な位置として算出している。

このマルチマーク計測の際に、上述した考え（即ち周波数構成の異なる信号に基づきそれぞれ算出された結果のばらつき、即ちマーク位置情報のばらつきを利用すること）を適用することで、より正確なマルチマーク位置計測を行うことができる。

まずマルチマーク信号の元信号から、各ライン L (n) の位置を計測する。次に元信号に口一パスフィルタリングを施した口一パス信号から、各ライン L (n) の位置を計測する。

次に、元信号から得られた各ライン位置と、口一パス信号から得られた各ライン位置とを比較し、両者の差の程度に基づき個々のライン L (n) の信頼性を評価する。具体的には個々のライン毎に両者（元信号とローパス信号から得られた各ラインの位置）の差を求め、その差の程度を信頼性、即ち重み W (n) として求める。差の大きいラインほど重みを小さくする。

そして該重み W (n) に基づいて、各ライン位置（被計測信号、例えば元信号から求められた各ラインの位置）の重み付け平均演算を行って、該演算結果をマルチマ一ク Mの位置とする。具体的には、被計測信号に基づき計測された各ラインの X方向における位置 XLM (n) を、各ライン毎に算出された重み W (n) を用いて次式により重み付け平均演算を行う。

XMp= {∑XLM (n) xW (n) } /5

このように算出された位置 XMpを、図 19 Aに示されたマルチマーク Mの位置とすることができる。

ところで、図 19 Aに示したマルチマーク Mはライン L (0) を中心として対称的に形成されたマルチマークであり、マルチマーク原点はライン L (0) である。このため各ライン位置を平均演算することにより複数のライン間の中心位置を算出することは、マルチマーク原点の位置を算出することになるので、重み付け平均演算により求められた位置情報 XMpをそのままマルチマーク Mの位置倩報として使用することができた。

ところが、図 19Bに示すような、対称的に形成されていないマルチマーク M A (マルチマーク MAの中心位置がマルチマーク MAの原点と一致しないマーク ) を測定する場合には、測定値を単純に重み付け平均演算しただけではマルチマ —クの原点位置を求めることが出来ない。

そこで、図 19 Aに示したマルチマーク Mはもちろん、図 19Bに示したマルチマーク MAを計測する場合にも適用できる手法を以下に説明する。要は、計測されたマルチマークの位置（原点位置）が設計上の位置（原点位置）からどれくらいずれているかが分かれば、そのずれ量をマルチマークの設計値（原点位置）に加えることにより、計測されたマルチマークの位置を求めることができるので、このずれ量が分かれば良い。なおマルチマーク Mに関する設計上の位置情報（各ラインの位置情報など）は、図 1に示したァライメント制御系 19または主制御系 15の中の不図示のメモリに記憶されているものである。

被計測信号に基づき計測された各ライン位置（計測値）を XLM (n) とし、、各ラインの設計上の位置（設計値）を XLD (n) とし、計測値 XLM (n) と設計値 XLD (n) との間のずれ量を Z (n) とすると、「XLM (n) =X LD (n) +Z (n)」という関係が満たされている。

この計測された各ライン位置 XLM (n) を重み W (n) を用いて重み付け平均演算を行う場合には、各ライン位置は「XLM (n) xW (n) 」となる。即ち各ライン位置は「XLD (n) xW (n) +Z (n) xW (n) 」となる。そして各ライン位置を重み付け平均した値 XM pは、

XMp= {∑XLM (n) xW (n) } /N

= {∑XLD (n) xW (n) } /N+ {∑Z (n) xW (n) } /N となる。なお、 Nはマルチマークのライン本数であり、図 19Aの場合には N = 5、図 19 Bの場合には N= 3である。

いま求めたいのは重み付けされたずれ量 Z ( 「 {∑Z (n) xW (n) } /N 」）なので、各ラインの計測値の重み付け平均値 XMpから、各ラインの設計値の重み付け平均値を減算すれば、このずれ量を求めることができる。即ちずれ量 Zは、 Z=XMp - {∑XLD (n) xW (n) } /N

により求めることができる。

そして、この算出されたずれ量 Zを、以降の処理（例えばァライメント処理）にそのまま用いても良いし、マルチマーク位置を算出したければ、設計上のマーク原点位置（図 19Aの場合にはライン L (0) の設計位置、図 19Bの場合にはライン LBの設計位置）にずれ量 Zを加算してマルチマークの位置を求めれば良い。

なお、ずれ量 Zは、上記演算手法の他に、各ライン毎の計測値 XLM (n) と設計値 XLD (n) との間のずれ量を Z (n) を求めておき、その Z (n) を重み付け平均演算して求めるようにしても良い。即ち、

Z =∑ {Z (n) xW (n) } /N

= {∑ {XLM (n) —XLD (n) } xW (n) } /N

によりずれ量 Zを求めても良い。

なお、上記では、マルチマーク Mの上記重み付け平均位置 XMpを算出する場合、マルチマーク M、 MAにおいて上記ずれ量 Zを算出する場合に使用する計測値 XLM (n) を得るための被計測信号として、元信号を用いるものとして説明したが、これに限られるものでは無い。例えば重み W (n) を決定する際に用いられたローパス信号を計測値 XLM (n) を得るための被計測信号としても良いし、他の口一パス指数でローパスフィル夕リングされた信号を被計測信号としても良い。計測値 XLM (n) を得るための被計測信号としては、同一マークの信号であれば、何を用いても構わない。

なお、上記では、全てのラインを用いて重み付け演算を行うようにしているが、例えば元信号から得られた各ライン位置と、ローパス信号から得られた各ライン位置との差が所定の許容値を越えたラインに関しては、最終的なマルチマーク位置の決定には使用しない（無視する）ようにしても良い。

以上の考えを、公知の EGA演算に適用することにより、より高精度の重ね合わせ露光を実現することができる。即ち、個々のサンプルショット（EGA計測ショット）に付設されたァライメントマーク（マルチマーク）に対して上述した手法により信頼性を評価して、重み付け平均により各ァライメントマークの位置情報を求め、この求められた各サンプルショットのァライメントマークの位置情報を用いて E G A演算を行うようにすれば良い。

また各ァライメントマーク（マルチマーク）の位置情報を用いて E G A演算を行う際に、信頼性の低いラインが多く含まれていたマルチマークの位置情報に対する重みを小さくして、 E G A演算を行うようにしても良い。この場合の重みは、マルチマークに含まれる信頼性の低いラインの本数や、その信頼性の程度などに応じて決定すれば良い。

なお、上述したマルチマークの信頼性の評価では、元信号からの計測結果と、ローパス信号からの計測結果とを比較するものとしたが、本発明はこれに限られるものでは無い。ローパス指数の異なるフィル夕リングが施された信号からの計測結果を比較しても良いし、ハイパスフィルタリングが施された信号や、ローパスとハイパスの両方を行った信号を用いて比較を行っても良い。また位置計測は、フィルタリングの種類に応じて、既述した手法を用いて行う。

上記した種々の実施の形態において、マーク信号の非対称性を補償する手法としては、複数の被計測信号（例えばフィル夕リング度数の異なるフィル夕リング処理がなされた信号）から得られた結果（マーク位置情報）の差を求め、その差に基づく量（差にある係数を乗じたもの）で計測結果を補正することとしている。しかしながらマーク信号に含まれる非対称性による位置ずれを補償する手法としては、複数の被計測信号から得られた結果を線形結合する手法であれば、上述した如き各計測結果間の差を求める手法に限られるものではない。

最後に、上述した種々のフィル夕リング処理時に使用されるフィル夕についてまとめる。

図 2 O A〜図 2 O Fは、上述した種々のフィル夕の周波数特性を示す図であり、図 2 0 A、図 2 0 Bはそれそれ異なる口一パス指数を持つ口一パスフィル夕を、図 2 0 C、図 2 0 Fはハイパスフィル夕を、図 2 0 Dはバンドパスフィル夕を、図 2 0 Eは微分フィル夕を、それそれ示すものである。

図 2 O Aは、口一パス指数 L P 1を持つ口一パスフィル夕 1のゲイン（g a i n ) 特性例を示すものである。マーク信号を計測する際のサンプリングピッチで決定されるナイキスト周波数を; f n ( 「： n = 1ノ2 x S P」であり、 S Pは計測時のサンプリングピッチ）とすると、この口一パスフィル夕 1は、周波数「L P l xf nj を境にしてゲイン特性が変化している。つまりこの口一パスフィル夕 1を用いて計測信号をフィル夕リングすると、計測信号中において周波数「： L P 1 xf n」以下の周波数の周波数成分のゲインが高くされ（即ち「LP 1 xf n」以下の周波数成分の、計測信号中における比率が大きくされ）、「LP 1 X f n」より大きい周波数成分のゲインが低くされる（「LP 1 xf n」より大きい高周波成分の、計測信号中における比率が小さくされる）ことになる。

図 20Bは、ローパス指数 LP 2を持つ口一パスフィル夕 2のゲイン特性例を示すものである。この口一パスフィル夕 2は、周波数「LP 2 X f n」を境にしてゲイン特性が変化している。よってこのローパスフィル夕 2を用いて計測信号をフィル夕リングした場合には、計測信号中において周波数「LP2xf n」以下の周波数の周波数成分のゲインが高くされ、「； LP2xf n」より大きい周波数成分のゲインが低くされることになる。

図 20 Cは、ハイパス指数 HPを持つハイパスフィル夕のゲイン特性例を示すものである。このハイパスフィル夕は、周波数「HPxf n」を境にしてゲイン特性が変化している。よって、このハイパスフィル夕を用いて計測信号をフィル夕リングした場合には、計測信号中において周波数「HP X f n」以上の周波数の周波数成分のゲインが高くされ、「： LP2xf n」より小さい周波数成分のゲィンが低くされることになる。

図 20Dは、ローパス指数 LP、ハイパス指数 HPを持つバンドパスフィル夕のゲイン特性例を示すものである。このバンドパスフィル夕は、周波数「HPx f n」及び「： LPx f nj を境にしてゲイン特性が変化している。よってこのバンドバスフィル夕を用いて計測信号をフィル夕リングした場合には、計測信号中において周波数「HPxf n」〜「； LPxf n」の間の周波数成分のゲインが高くされ、それ以外の周波数成分のゲインが低くされることになる。

図 20Eは、微分フィル夕のゲイン特性を示すものである。微分フィル夕は、計測信号に対して例えば（一 1、 0, 1) というフィル夕でコンボリューシヨンをとる（畳み込みを行う）ものであり、図示の如く高周波成分ほどそのゲインを高める作用をもたらす。このため微分フィル夕は、図 20 Cで説明したハイパスフィル夕と類似した作用、即ち高周波成分のゲインの方を低周波成分のゲインよりも大きくするという作用を計測信号に対して与えることになる。

図 20 Fは、マークの基本周波数以上の周波数成分のゲインを相対的に高めるハイパスフィル夕のゲイン特性例を示すものである。このフィル夕は、計測対象であるマークの基本周波数 f b (後述）のゲインを、その基本周波数以上の周波数（例えば基本周波数の n倍以上の周波数、 nは 2以上の整数）のゲインよりも小さくなるようにするものである。図 20 Fのハイパスフィル夕を用いて計測信号をフィルタリングした場合には、計測信号中において周波数「： f b」より大きい周波数成分のゲインが高くされ、 f b以下の周波数成分のゲインが低くされると V よ。

ここでマークの基本周波数 f bについて述べる。マークの基本周波数: f bは、そのマークの形状によって異なるものである。図 5や図 19 Aに示すようなマルチマ一クにおける基本周波数 f b (m) は、マークピッチ（例えば図 19 Aにおいてライン L (0) の左端からライン L (1) の左端までの間隔）を MPとすると、「： f b (m) = 1/MP」である。一方、シングルマーク（図 19 Aに示すライン L (n) を複数では無く 1本のみ有するマーク）における基本周波数 f b (s) は、ラインの幅（例えば図 19 Aのライン L (0) の左端から右端までの間隔）を MWとすると、「f b (s) = 1/2MW」である。よって図 20Dのフィル夕をマルチマークに適用する場合には、周波数「1/MP」以下の周波数成分のゲインを下げ、シングルマークに適用する場合には周波数「1/2MW」以下の周波数成分のゲインを下げることになる。

本実施の形態の位置計測装置、位置計測方法および露光装置並びに露光方法では、計測対象となるマーク信号が非対称性を有していても、 LSA方式、 FIA 方式、 L I A方式のいずれのァライメント方式の場合でも、異なる周波数成分、あるいは異なる次数の回折光を用いて非対称性による位置ずれを検出し、補正することで像の非対称性が計測へ及ぼす影響を低減させることができるので、より正確で高精度のァライメントを実施することができる。そのため、検知光学系の NAを大きくしたり、特別な短波長光源を用意したりする必要がなくなり、装置の大型化およびコストアップを招くことを防止できる。なお、上述した補正演算方法や補正係数 Rは、被検知対象物（検知マーク）の構造（マーク設計値情報）に基づいてシユミレ一シヨンにより最適化したり、あるいはマーク検知装置から得られた生信号（像信号の周波数構成や像信号から使用する周波数帯）に基づいて最適化することが好ましい。さらに、重ね合わせ結果が最も良くなるように、これら（補正演算方法や補正係数 R ) の数値や手法を最適化することが好ましい。

また、本発明の位置計測装置および位置計測方法は、ウェハ W上に層毎に形成されたマークの重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測装置にも使用できる。この場合、同一画面内に計測すべきマークが 2種入ることになるが、これらを同時に処理し、マークの相対位置を周波数毎、或いは回折光の次数毎に計算して補正してもよく、また 2つのマークを個々に本発明の位置計測方法で計測、補正し、最後に両マークの相対位置を計測、補正してもよい。

なお、本実施の形態の基板としては、液晶ディスプレイデバイス用のガラスプレー卜や、半導体デバイス用の半導体ウェハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミヅクウェハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウェハ）等が適用される。

露光装置 1としては、レチクル Rとウェハ Wとを静止した状態でレチクル Rのパターンを露光し、ウェハ Wを順次ステップ移動させるステップ ·アンド ' リピ —ト方式の露光装置（ステッパー）でも、レチクル: Rとウェハ Wとを同期移動してレチクル Rのパターンを露光するステップ 'アンド 'スキャン方式の走査型投影露光装置（USP5, 473,410) 、いわゆるスキャニング ·ステッパーにも適用することができる。また、露光装置 1として、投影光学系 9を用いることなくレチクル Rとウェハ Wとを密接させてレチクル Rのパターンをウェハ Wに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。

露光装置 1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、角形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、薄膜磁気へヅド、撮像素子（C C D ) あるいはマスク Mなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

また、光源 2 (露光光、およびァライメント光）として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（g線（4 3 6 nm) 、 i線（3 6 5 nm) ) 、 K r Fエキシマレーザ（2 4 8 nm) 、 A r Fエキシマレ一ザ（ 1 9 3 nm) 、 F ₂レーザ（ 1 5 7 nm) のみならず、 X線や電子銃などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には、電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト（L a B ₆ ) 、タンタル（T a ) を用いることができる。

投影光学系 9の倍率は、縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系 9としては、エキシマレ一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、 F ₂レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチクル R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。

半導体デバイスは、各デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ、この設計ステヅプに基づいたレチクル Rを製作するステヅプ、シリコン材料からウェハ Wを製作するステツプ、前述した実施の形態の露光装置 1によりレチクル Rのパ夕一ンをウェハ Wに露光するステップ、各デバイスを組み立てるステップ（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）、検査ステップ等を経て製され。産業上の利用可能性

本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造工程において、フォトマスクのパターン像を感光基板上に投影露光する露光装置、露光方法および露光された位置や上記フォトマスクの描画精度を計測する位置計測装置、位置計測方法、並びに露光されたパターンの重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測装置、重ね合わせ計測方法に関する。

本発明の位置計測装置および位置計測方法は、マーク信号の非対称性に基づいて算出部の算出結果を補正する構成となっている。この位置計測装置および位置計測方法では、マーク信号が非対称性を有していても、 L S A方式、 F I A方式、 L I A方式のいずれのァライメント方式の場合でも、非対称性による位置ずれを検出し、補正することで像の非対称性が計測へ及ぼす影響を低減させることができるので、より正確で高精度のァライメントを実施することができ、検知光学系の N Aを大きくしたり、特別な短波長光源を用意したりする必要がなくなり、装置の大型化およびコストアツプを防止できるという効果が得られる。

また、本発明の露光装置は、マスクマークおよび基板マークの少なくとも一方の位置を計測する位置計測装置として、請求の範囲第 1項から第 5項、第 7項から第 1 0項、第 1 2項から第 1 7項、第 1 9項から第 2 4項、または第 2 6項から第 2 8項のいずれか 1項に記載された位置計測装置が配設され、本発明の露光方法はマスクマークおよび前記基板マークの少なくとも一方の位置を計測する位置計測方法として、請求の範囲第 3 2項から第 3 7項、第 3 9項から第 4 3項、第 4 5項から第 5 0項、第 5 2項から第 5 3項のいずれか 1項に記載された位置計測方法を用いる構成になっている。この露光装置および露光方法では、マスクと基板とを位置決めする際、または基板を前レイヤ一に対して位置決めする際に、高精度なァライメントが実現するという効果が得られる。

さらに、本発明の重ね合わせ計測装置は、マークの位置を計測する位置計測装置として、請求の範囲第 1項から第 5項、第 7項から第 1 0項、第 1 2項から第 1 7項、第 1 9項から第 2 4項、または第 2 6項から第 2 8項のいずれか 1項に記載された位置計測装置が配設され、本発明の重ね合わせ計測方法は、マークの位置を計測する位置計測方法として、請求の範囲第 3 2項から第 3 7項、第 3 9 項から第 4 3項、第 4 5項から第 5 0項、第 5 2項から第 5 3項のいずれか 1項に記載された位置計測方法を用いる構成になっている。この重ね合わせ計測装置および重ね合わせ計測方法では、マーク信号の非対性による位置ずれを補正して高精度な重ね合わせ誤差を計測できるという効果が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測装置において、

前記マーク信号の非対称性に基づいて、前記算出部の算出結果を補正する補正手段を備えることを特徴とする位置計測装置。

2 . 前記算出部は、前記マーク位置情報を算出する際に用いられる所定情報に対して、所定の処理を施して複数の処理情報を生成する処理手段を含み、前記補正手段は、前記複数の処理情報を用いて前記算出部によりそれそれ算出された複数の前記マーク位置情報に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の位置計測装置。

3 . 前記所定情報は前記マーク信号であり、

前記処理手段は、前記マーク信号に対して、所定範囲の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を変更する処理を施して、前記マーク信号とは異なる周波数構成を有するマーク信号を生成し、

前記補正手段は、複数の前記マーク信号を用いて前記算出部によりそれそれ算出された複数のマーク信号情報に基づき、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の位置計測装置。

4 . 前記処理手段は、所定の周波数利得分布を用いて、前記マーク信号の周波数構成の変換処理を行うことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の位置計測装

5 . 前記算出部は、互いに異なる周波数構成を有する前記複数のマーク信号をそれぞれ折り返し自己相関することにより、或いは前記複数のマーク信号に対して所定の周波数構成を有するテンプレートによってテンプレートマッチングを行うことにより、前記複数のマーク位置情報を算出することを特徴とする請求の範囲第 3項記載の位置計測装置。

6 . 前記処理手段は、前記マーク信号に対して、前記所定範囲の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を変更する処理とは別に、前記所定範囲とは少なくとも一部異なる範囲の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を変更する処理を施すことにより、互いに異なる周波数構成を有する複数のマ一ク信号を生成することを特徴とする請求の範囲第 3項乃至第 5項のいずれか 1項に記載の位置計測装置。

7 . 前記所定情報は前記マーク信号であり、

前記処理手段は、前記マーク信号の、互いに異なる周波数成分の位相を算出し前記補正手段は、前記複数の位相から算出された複数のマーク位置情報に基づき、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の位置計測装置。

8 . 前記処理手段は、前記マーク信号をフーリエ変換して、互いに異なる次数のフーリエ成分の位相を算出し、

前記補正手段は、前記異なる次数のフーリェ成分の位相からそれぞれ算出された前記複数のマーク位置情報に基づき、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 7項記載の位置計測装置。

9 . 前記算出部は、前記マーク信号に対して所定の周波数構成を有するテンプレートによってテンプレートマッチングを行うことにより、前記複数のマーク位置情報を算出するものであり、

前記所定情報は、前記テンプレート及び前記マ一ク信号によって算出される相関関数、或いは前記テンプレートであり、

前記処理手段は、前記テンプレート或いは前記相関関数に対して、所定範囲の周波数成分の存在比率を変更する処理を施して、互いに異なる周波数構成を有する複数のテンプレート或いは複数の相関関数を生成し、

前記補正手段は、前記複数のテンプレート或いは前記複数の相関関数を用いて前記算出部によりそれぞれ算出された複数のマーク位置情報に基づき、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の位置計測装置。

10. 前記マーク信号は、前記マークから発生した互いに異なる次数の回折光の位相を含み、

前記補正手段は、前記複数の位相からそれそれ算出された複数のマーク位置情報に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の位置計測装置。

11. 前記補正手段は、前記複数のマーク位置情報の線形結合結果に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 2項から第 5項、または第 7項から第 10項のいずれか 1項に記載の位置計測装置。

12. 前記補正手段は、前記複数のマーク位置情報の差に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 11項記載の位置計測

13. 前記複数のマーク位置情報のうち、第 1の位置情報を CH、第 2の位置情報を CLとし、所定の係数を R ( >0) としたときに、

前記補正手段は、（CL— CH) XRで求められた結果に基づいて、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 12項記載の位置計測装置。

14. 前記第 1の位置情報 CHは、前記第 2の位置情報 CLに比して高解像度の信号から算出されることを特徴とする請求の範囲第 13項記載の位置計測装

15. 前記高解像度の信号は、前記第 2の位置情報 CLを得る際に使用される信号のもつ周波数成分よりも高い周波数成分を含むことを特徴とする請求の範囲第 1 4項記載の位置計測装置。

1 6 . 所定の周波数構成を有するテンプレートと、物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマ一ク信号とのテンプレートマツチングを行うことにより、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測装置において、

特定の周波数以下の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率、及び前記特定の周波数以下の周波数成分の前記テンプレート中における存在比率をそれそれ低減する第 1フィル夕リング処理、または前記テンプレートと前記マーク信号によって算出される相関関数に対して前記特定の周波数以下の周波数成分の存在比率を低減する第 2フィル夕リング処理を行うフィル夕リング手段を有し、前記算出部は、前記第 1フィル夕リング処理された前記マーク信号と前記テンプレートとをテンプレートマッチングを行うことにより、または前記第 2フィル夕リング処理された前記相関関数に基づいて、前記マーク位置情報を算出することを特徴とする位置計測装置。

1 7 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビ一ムを照射することで得られるマーク信号を折り返し自己相関することにより、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測装置において、

特定の周波数以下の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を低減するフィル夕リング処理を行うフィル夕リング手段を有し、

前記算出部は、前記フィルタリング処理された前記マーク信号を折り返し自己相関することにより、前記マーク位置情報を算出することを特徴とする位置計測

1 8 . 前記フィルタリング手段は、前記マーク信号中において、前記マークの形状に基づき定義される基本周波数を持つ前記マーク信号中の周波数成分の前記存在比率を、前記基本周波数より大きい周波数を持つ前記マーク信号中の周波数成分を前記存在比率よりも低減することを特徴とする請求の範囲第 1 6項または第 1 7項に記載の位置計測装置。

1 9 . 複数のラインパターンを含むマルチマークにおける前記基本周波数は、各ラインパターンの間隔を示すマークピッチを M Pとすると 1 /M Pであり、唯一のラインパターンから成るシングルマ一クにおける前記基本周波数は、ラィンパターンの巾を MWとすると 1 / 2 MWであることを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の位置計測装置。

2 0 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測装置において、

前記マーク信号に対してフィル夕リング処理を施して、互いに周波数構成の異なる複数のマーク信号を生成するフィルタリング手段と、

前記複数のマーク信号を用いて前記算出部によりそれそれ算出された複数のマーク位置情報の中から、所定の条件を満たすマーク位置情報を抽出する抽出手段とを有し、

前記抽出されたマーク位置情報に基づいて、最終的なマーク位置情報を決定することを特徴とする位置計測装置。

2 1 . 前記抽出手段は、前記複数のマーク位置情報同士の差が所定値よりも大きければ、より低周波成分を多く含む方のマーク信号に基づき算出されたマ一ク位置情報を抽出し、前記差が前記所定値以内であれば、より高周波成分を多く含む方のマーク信号に基づき算出されたマーク位置情報を抽出することを特徴とする請求の範囲第 2 0項記載の位置計測装置。

2 2 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測装置において、前記マーク信号に基づき前記算出部により算出されたマーク位置情報と、前記マークに関する所定の設計値情報とを比較して、前記算出されたマーク位置情報の妥当性を判別する判別手段と、

前記マーク信号にフィル夕リング処理を施して、前記フィル夕リング処理の対象となった信号とは異なる周波数構成を持つマーク処理信号を生成するフィル夕リング手段とを有し、

前記判別手段により前記マーク信号の妥当性が否定された場合には、前記生成されたマーク処理信号を用いて前記算出部により前記マーク位置情報を算出してその妥当性を前記派別手段により判別し、前記算出部により算出されるマーク位置情報の妥当性が前記判別手段により認定されるまで、前記フィルタリング処理及び前記マーク処理信号に基づくマーク位置情報の算出処理及び前記判別処理を繰り返すことを特徴とする位置計測装置。

2 3 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測装置において、

前記マーク信号にフィル夕リング処理を施して、周波数構成の異なるマーク信号を生成するフィル夕リング手段と、

互いに異なる周波数構成を持つ複数の前記マーク信号を用いて前記算出部によりそれそれ算出された複数のマーク位置情報同士を比較して、前記マーク位置倩報を評価する評価手段とを有し、

前記算出部は、前記複数のマ一ク位置情報と前記評価手段による評価結果とに基づいて、最終的なマーク位置情報を算出することを特徴とする位置計測装置。

2 4 . 前記マークは、複数のマーク要素が所定方向に周期的に配列したマルチマ一クであり、

前記評価手段は、前記複数のマーク位置情報の間における、それそれ対応する各マーク要素の位置情報の相違に基づき、各マーク要素の位置情報を評価し、前記各マーク要素の位置情報を用いて最終的な位置情報を算出する際の各マーク要素の位置情報の重みを決定することを特徴とする請求の範囲第 2 3項記載の位置計測装置。

2 5 . 前記物体上には前記マークが複数形成されており、

前記フィル夕リング手段は、前記複数のマークの中の複数の計測対象マークに対して前記フィル夕リング処理を施して、該計測対象マーク毎にそれぞれ周波数構成の異なるマーク信号を生成し、

前記評価手段は、前記計測対象マーク毎に求められた前記マーク位置倩報を評価し、

前記評価手段による評価結果と前記計測対象マ一ク毎の前記マーク位置情報とを用いて統計演算を行うことにより、前記物体上の前記複数のマークそれそれの位置情報を算出することを特徴とする請求の範囲第 2 3項記載の位置計測装置。

2 6 . 前記フィルタリング手段は、特定周波数以上の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を低減するものであり、

前記マーク信号に対して前記フィルタリング処理を複数回行う場合には、存在比率を低減すべき周波数成分を変更して前記フィル夕リングを行うことを特徴とする請求の範囲第 2 0項乃至第 2 5項のいずれか 1項に記載の位置計測装置。

2 7 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測装置において、

前記算出部は、

互いに異なる周波数構成を持つ複数のマーク信号を獲得する獲得手段と、前記獲得手段により獲得された前記複数のマーク信号毎に前記マーク位置情報を算出し、該算出された複数のマーク位置情報に基づいて 1つのマーク位置情報を決定する決定手段と、

を含むことを特徴とする位置計測装置。

2 8 . 前記獲得手段は、前記マーク信号に対して、所定範囲の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を変更する処理を施すことにより、前記マーク信号とは異なる周波数構成を有するマーク信号を得ることを特徴とする請求の範囲第 2 7項に記載の位置計測装置。

2 9 . 前記獲得手段は、前記マークから発生した互いに異なる次数の回折光を受光することにより前記複数のマーク信号を獲得して、該異なる次数の回折光毎に位相を獲得し、

前記決定手段は、前記獲得手段で得られた複数の前記位相から前記マーク位置情報をそれそれ算出することを特徴とする請求の範囲第 2 7項に記載の位置計測

3 0 . 前記決定手段は、前記算出された複数のマーク位置情報の線形結合を含む演算により、前記 1つのマーク位置情報を決定することを特徴とする請求の範囲第 2 7項乃至第 2 9項のいずれか 1項に記載の位置計測装置。

3 1 . マスク上のマスクマークと基板上の基板マークと用いて前記マスクと前記基板とを位置合わせして、前記マスクのパターンを前記基板に露光する露光装置において、

前記マスクマークおよび前記基板マークの少なくとも一方の位置を計測する位置計測装置として、請求の範囲第 1項から第 5項、第 7項から第 1 0項、第 1 2 項から第 1 7項、第 1 9項から第 2 5項、または第 2 7項から第 2 9項のいずれか 1項に記載された位置計測装置が配設されることを特徴とする露光装置。

3 2 . 基板上に層毎に形成された複数のマークを計測対象として、前記複数のマークの重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測装置において、

前記マークの位置を計測する位置計測装置として、請求の範囲第 1項から第 5 項、第 7項から第 1 0項、第 1 2項から第 1 7項、第 1 9項から第 2 5項、または第 2 7項から第 2 9項のいずれか 1項に記載された位置計測装置が配設される：とを特徴とする重ね合わせ計測装置。

3 3 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測方法において、

前記マーク信号の非対称性に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする位置計測方法。

3 4 . 前記算出部は、前記マーク位置情報を算出する際に用いられる所定情報に対して、所定の処理を施して複数の処理情報を生成し、

前記複数の処理情報を用いて前記算出部によりそれそれ算出された複数の前記マーク位置情報に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 3 3項記載の位置計測方法。

3 5 . 前記所定情報は前記マーク信号であり、

該マーク信号に対して、所定範囲の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を変更する処理を施して、前記マーク信号とは異なる周波数構成を有するマーク信号を生成し、

複数の前記マーク信号を用いて前記算出部によりそれぞれ算出された複数のマ —ク信号情報に基づき、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 3 4項記載の位置計測方法。

3 6 . 所定の周波数利得分布を用いて、前記マーク信号の周波数構成の変換処理を行うことを特徴とする請求の範囲第 3 5項記載の位置計測方法。

3 7 . 前記マーク信号をフーリエ変換して、互いに異なる次数のフーリエ成分の位相を算出し、

前記異なる次数のフーリエ成分の位相からそれぞれ算出された前記複数のマ一ク位置情報に基づき、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 3 4項記載の位置計測方法。

38. 前記マーク信号は、前記マークから発生した互いに異なる次数の回折光の位相を含み、

前記複数の位相からそれそれ算出された複数のマーク位置情報に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 33項記載の位置計測方法。

39. 前記複数のマーク位置情報の線形結合結果に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 34項乃至第 38項のいずれか 1項に記載の位置計測方法。

40. 前記複数のマーク位置情報の差に基づいて、前記算出部の算出結果を補正することを特徴とする請求の範囲第 39項記載の位置計測方法。

41. 前記複数のマーク位置情報のうち、第 1の位置情報を CH、第 2の位置情報を CLとし、所定の係数を R ( >0) としたときに、

(CL-CH) xRで求められた結果に基づいて、前記補正を行うことを特徴とする請求の範囲第 40項記載の位置計測方法。

42. 前記第 1の位置情報 CHは、前記第 2の位置情報 CLに比して高解像度の信号から算出されることを特徴とする請求の範囲第 41項記載の位置計測方法。

43. 所定の周波数構成を有するテンプレートと、物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号とのテンプレートマツチングを行うことにより、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測方法において、

特定の周波数以下の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率、及び前記特定の周波数以下の周波数成分の前記テンプレート中における存在比率をそれそれ低減する第 1フィゾレタリング処理、または前記テンプレートと前記マーク信号によって算出される相関関数に対して前記特定の周波数以下の周波数成分の存在比率を低減する第 2フィル夕リング処理を行い、

前記算出部は、前記第 1フィルタリング処理された前記マーク信号と前記テンプレートとをテンプレートマッチングを行うことにより、または前記第 2フィル夕リング処理された前記相関関数に基づいて、前記マーク位置情報を算出することを特徴とする位置計測方法。

4 4 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を折り返し自己相関することにより、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測方法において、

特定の周波数以下の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を低減するフィル夕リング処理を行い、

前記算出部は、前記フィルタリング処理された前記マーク信号を折り返し自己相関することにより、前記マーク位置情報を算出することを特徴とする位置計測方法。

4 5 . 前記マーク信号中において、前記マークの形状に基づき定義される基本周波数を持つ前記マーク信号中の周波数成分の前記存在比率を、前記基本周波数より大きい周波数を持つ前記マーク信号中の周波数成分を前記存在比率よりも低減することを特徴とする請求の範囲第 4 3項または第 4 4項に記載の位置計測方。

4 6 . 複数のラインパターンを含むマルチマークにおける前記基本周波数は、各ラインパターンの間隔を示すマークピッチを M Pとすると 1 /M Pであり、唯一のラインパターンから成るシングルマークにおける前記基本周波数は、ラィンパターンの巾を MWとすると 1 / 2 MWであることを特徴とする請求の範囲第 4 5項に記載の位置計測方法。

4 7 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測方法において、

前記マーク信号に対してフィル夕リング処理を施して、互いに周波数構成の異なる複数のマーク信号を生成し、

前記複数のマーク信号を用いて前記算出部によりそれそれ算出された複数のマ —ク位置情報の中から、所定の条件を満たすマーク位置情報を抽出し、

前記抽出されたマーク位置倩報に基づいて、最終的なマーク位置情報を決定することを特徴とする位置計測方法。

4 8 . 前記複数のマーク位置情報同士の差が所定値よりも大きければ、より低周波成分を多く含む方のマーク信号に基づき算出されたマーク位置情報を抽出し、前記差が前記所定値以内であれば、より高周波成分を多く含む方のマーク信号に基づき算出されたマーク位置情報を抽出することを特徴とする請求の範囲第 4 7項記載の位置計測方法。

4 9 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測方法において、

前記マーク信号に基づき前記算出部により算出されたマーク位置情報と、前記マークに関する所定の設計値情報とを比較して、前記算出されたマーク位置情報の妥当性を判別し、

前記マーク信号にフィル夕リング処理を施して、前記フィル夕リング処理の対象となった信号とは異なる周波数構成を持つマーク処理信号を生成し、

前記判別により前記マーク信号の妥当性が否定された場合には、前記生成されたマーク処理信号を用いて前記算出部により前記マーク位置情報を算出してその妥当性を判別し、前記算出部により算出されるマーク位置情報の妥当性が認定されるまで、前記フィル夕リング処理及び前記マーク処理信号に基づくマーク位置情報の算出処理及び前記判別処理を繰り返すことを特徴とする位置計測方法。

5 0 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する算出部を有する位置計測方法において、

前記マーク信号にフィル夕リング処理を施して、周波数構成の異なるマーク信号を生成し、

互いに異なる周波数構成を持つ複数の前記マーク信号を用いて前記算出部によりそれそれ算出された複数のマーク位置情報同士を比較して、前記マーク位置情報を評価し、

前記算出部は、前記複数のマーク位置情報と前記評価結果とに基づいて、最終的なマーク位置情報を算出することを特徴とする位置計測方法。

5 1 . 前記マークは、複数のマーク要素が所定方向に周期的に配列したマルチマークであり、

前記複数のマーク位置情報の間における、それそれ対応する各マーク要素の位置情報の相違に基づき、各マーク要素の位置情報を評価し、

前記各マーク要素の位置情報を用いて最終的な位置情報を算出する際の各マーク要素の位置情報の重みを決定することを特徴とする請求の範囲第 5 0項記載の位置計測方法。

5 2 . 前記物体上に前記マークを複数形成し、

該複数のマークの中の複数の計測対象マークに対して前記フィルタリング処理を施して、該計測対象マーク毎にそれそれ周波数構成の異なるマーク信号を生成し、

前記計測対象マーク毎に求められた前記マーク位置情報を評価し、

この評価結果と前記計測対象マーク毎の前記マーク位置情報とを用いて統計演算を行うことにより、前記物体上の前記複数のマークそれそれの位置情報を算出することを特徴とする請求の範囲第 5 0項記載の位置計測方法。

5 3 . 前記フィル夕リング処理は、特定周波数以上の周波数成分の前記マーク信号中における存在比率を低減するものであり、

前記マーク信号に対して前記フィル夕リング処理を複数回行う場合には、存在比率を低減すべき周波数成分を変更して前記フィル夕リングを行うことを特徴とする請求の範囲第 4 7項乃至第 5 2項のいずれか 1項に記載の位置計測方法。

5 4 . 物体上に形成されたマークに対して検知ビームを照射することで得られるマーク信号を用いて、前記マークの位置に関するマーク位置情報を算出する位置計測方法において、

互いに異なる周波数構成を持つ複数のマーク信号を獲得し、

獲得した前記複数のマーク信号毎に前記マーク位置情報を算出し、

算出した複数のマーク位置情報に基づいて 1つのマーク位置情報を決定することを特徴とする位置計測方法。

5 5 . 前記マークから発生した互いに異なる次数の回折光を受光することにより前記複数のマーク信号を獲得して、該異なる次数の回折光毎に位相を獲得し得られた複数の前記位相から前記マーク位置情報をそれぞれ算出することを特徴とする請求の範囲第 5 4項に記載の位置計測方法。

5 6 . 前記算出された複数のマーク位置情報を線形結合することにより、前記 1つのマーク位置情報を決定することを特徴とする請求の範囲第 5 4項または第 5 5項に記載の位置計測方法。

5 7 . マスク上のマスクマークと基板上の基板マークと用いて前記マスクと前記基板とを位置合わせして、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、

前記マスクマークおよび前記基板マークの少なくとも一方の位置を計測する位置計測方法として、請求の範囲第 3 3項から第 3 8項、第 4 0項から第 4 4項、第 4 6項から第 5 2項、第 5 4項から第 5 5項のいずれか 1項に記載された位置計測方法を用いることを特徴とする露光方法。

5 8 . 基板上に層毎に形成された複数のマークを計測対象として、前記複数のマークの重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測方法において、

前記マークの位置を計測する位置計測方法として、請求の範囲第 3 3項から第 3 8項、第 4 0項から第 4 4項、第 4 6項から第 5 2項、第 5 4項から第 5 5項のいずれか 1項に記載された位置計測方法を用いることを特徴とする重ね合わせ計測方法。