WO2005001593A2

WO2005001593A2 - 基準パターン抽出方法とその装置、パターンマッチング方法とその装置、位置検出方法とその装置及び露光方法とその装置

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Publication number: WO2005001593A2
Application number: PCT/JP2004/008982
Authority: WO
Inventors: Yuji Kokumai; Shinichi Nakajima
Original assignee: Nippon Kogaku Kk; Yuji Kokumai; Shinichi Nakajima
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2005-01-06
Also published as: WO2005001593A3; JP4389871B2; JPWO2005001593A1

Description

明細書

基準パターン抽出方法とその装置、パターンマッチング方法とその装置、位置検出方法とその装置及び露光方法とその装置

技術分野

[0001] 本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造する際のリソグラフィー工程における露光方法に関し、特に、露光装置でウェハゃレチクル等の位置決めに使用して好適な基準パターンの抽出方法とその装置、抽出した基準パターンを用いてマーク等の画像を検出するパターンマッチング方法とその装置、検出したマーク等に基づいて露光位置を検出する位置検出方法とその装置、及び、検出した位置に基づいて露光を行う露光方法とその装置に関する。

背景技術

[0002] 半導体素子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造する際には、露光装置を用いて、マスクゃレチクル (以下、レチクルと総称する）に形成された微細なパターンの像を感光剤が塗布された半導体ウェハやガラスプレート等の基板上に繰り返し投影露光する。この際、露光装置においては、基板の位置と投影されるパターンの像の位置とを高精度に合わせる必要がある。特に半導体素子の製造においては、近年の集積度の向上に伴って形成するパターンが非常に微細になっている。従って、所望の性能を有する半導体素子を製造するためには、非常に高精度な位置合わせが要求される。

[0003] 露光装置におけるこの位置合わせは、基板ゃレチクルに形成されたァライメントマーク（以下、単にマークあるいはパターンと称する場合もある。）をァライメントセンサにより検出し、基板等の位置を検出し、その位置を制御することにより行う。マークの位置を検出する方法としては種々の方法が用いられている力近年、画像処理によりマークの位置を検出する FIA (Field Image Alignment)方式のァライメントセンサが用いられるようになっている。これは、マーク付近の基板表面を撮像した信号 (パターン信号、 n次元信号)を画像処理して、マークの位置情報を検出する方法である。そして画像処理の一方法として、予め用意したマーク信号に対応する基準パターン (テンプレート）と撮像した画像とを照合 (マッチング)することにより、マークを検出するテンプレートマッチングの方法が知られている（例えば特許文献 1参照）。

特許文献 1 :特開 2001 - 210577号公報

[0004] ところで、そのようなテンプレートマッチングにおいては、テンプレートの生成が重要である。

通常、テンプレートは、実際のデータの中から抽出したパターンをテンプレートとして指定するか、あるいは、ァライメントマーク等のテンプレートとすべき既知のパターンの情報（マークの設計データやウェハ上での配置情報等）に基づレ、て作成するのが一般的である。そのため、テンプレートの作成用に実際のデータが得られていない場合や得られない場合、又は、テンプレートとすべきパターンが特定されていない場合等には、テンプレートを設定することができない。そのような場合には、作業者がテンプレートを選択する方法が考えられる力 S、そのような方法では、ロバスト性が無い、精度が悪い、探すのが困難、作業者の個人差に性能が依存する等の問題があり適切ではない。

[0005] また、ァライメント時に撮像される基板表面の画像の範囲（観察視野）は、ウェハの投入動作に関わる誤差及びパターンの製造に係る誤差等により、常に一定の位置とはならず、所定の範囲内でばらつく。そのような条件の下で、テンプレートとするパターンは、観察視野に必ず含まれるパターンである必要がある。観察視野内にそもそもそのパターンが存在しなければ、検出することが不可能であるからである。一方で、テンプレートとするパターンは、観察視野となり得る最大の範囲（以後、観察視野最大範囲あるいは入力データ最大範囲と称する。 )に唯一存在するユニークなパターンである必要がある。複数存在するパターンを検出したとしても、その位置を特定できないからである。

しかしながら、観察視野のばらつき (誤差)が大きくなると、観察視野となり得る最大範囲は広くなり、逆に観察視野に常に含まれる領域は小さくなる。場合によっては、観察視野に常に含まれる領域が存在しない場合も生じ得る。そのような状況では、テンプレートとするパターンを選定するのが難しぐあるいは困難となり、実質的にテンプレートマッチングをすることができなくなる。

テンプレートとなり得るパターンの情報を増やすためには、観察視野に常に含まれる領域を大きくする必要がある。し力しながら、そのためには観察視野として取得する領域のばらつき (誤差)を小さくする必要があり、新たな困難性が生じる。

発明の開示

[0006] 本発明の目的は、テンプレートマッチングのために有効な基準パターン（テンプレート）を適切に効率良く抽出することのできる基準パターン抽出方法とその装置を提供することにある。具体的には、観察視野に常に含まれる領域に依存せずに、観察視野最大範囲から有効な基準パターンを抽出することのできる基準パターン抽出方法とその装置を提供することにある。また、有効にテンプレートマッチングを行うことができるテンプレートを、テンプレート作成用の実際のデータを要しないで生成することのできる基準パターン抽出方法とその装置を提供することにある。

[0007] また、本発明の他の目的は、そのように抽出された有効な基準パターン (テンプレート）を用いて、適切にテンプレートマッチングを行い所望のマーク等を検出することのできるパターンマッチング方法を提供することにある。具体的には、観察視野のばらつきがある程度生じていても、本発明に関わる方法により観察視野最大範囲全域力、ら抽出されたテンプレートを用いて、適切に所望のパターンの検出ができるパターンマッチング方法を提供することにある。また、実際のデータを要しないで作成された本発明に関わるテンプレートを用いて適切に所望のパターンの検出ができるパターンマッチング方法を提供することにある。

[0008] また、本発明の他の目的は、そのような本発明に関わるテンプレートマッチング方法を用いて、位置決めに用いる所望のパターンを検出し、その位置を適切に検出することのできる位置検出方法とその装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、そのような本発明に関わる位置検出方法を用いて、基板等の露光位置を検出し、基板等の所望の位置に適切に露光を行うことのできる露光方法とその装置を提供することにある。

[0009] 前記目的を達成するために、本発明の基準パターン抽出方法は、物体上の所定領域（OR— Area)内に任意に配置される前記所定領域（OR— Area)よりも小さい面積を有する被計測領域 (VIEW— Area)内において、ユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、前記所定領域 (OR— Are a)内のパターン信号情報を得る第 1工程と (ステップ S410)、前記第 1工程で得られた前記パターン信号情報の中から、前記所定領域 (〇R_Area)内で前記被計測領域 (VIEW_Area)が取り得る全ての位置において、各位置ごとに被計測領域 (VIE W_Area)内でユニークであると認識可能であり、そのユニークさが互いに異なる複数のユニークパターンを抽出する第 2工程と（ステップ S430 ステップ S470)、前記第 2工程で抽出された前記複数のユニークパターンの全てを、前記被計測領域 (VI EW_Area)が前記所定領域（〇R_Area)内で取り得る位置とは無関係に、前記基準パターンとして抽出する第 3工程と（ステップ S480)を有する（図 11A—図 11C及び図 12参照）。

[0010] このような基準パターン抽出方法によれば、第 1工程で得たパターン信号情報に基づいて、第 2工程において、例えば観察視野 (VIEW— Area)となり得る最大の範囲等である所定領域（OR— Area)内において、ユニークさが互いに異なり、かつ、その所定領域（OR— Area)内に任意に配置される被計測領域 (VIEW— Area)内においてもユニークであると認識されるユニークなパターンを複数抽出している。そして、第 3工程において、抽出されたユニークなパターンの全てを、被計測領域 (VIEW— Area)が取り得る範囲とは無関係に、基準パターン (テンプレート）として設定している。すなわち、観察視野に常に含まれる領域に依存せずに、観察視野最大範囲から複数の基準パターンを抽出している。

従って、テンプレートマッチング時等に観察視野 (VIEW— Area)を設定して画像を取り込んだ場合、その観察視野 (VIEW_Area)内には、設定した複数のユニークパターンのいずれかであって、観察視野内においても所定領域内においてもュニークパターンを検出することができ、このユニークパターンの位置に基づいて位置計測を適切に行うことができる。

[0011] 好適には、前記第 2工程では、前記被計測領域 (VIEW_Area)よりも小さい面積の特定領域（エレメント）単位で、個々の前記ユニークパターンを抽出する。

また好適には、前記第 2工程では、パターン形状特徴に関する情報を前記ュニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する。

また好適には、前記第 2工程では、前記パターン形状特徴に関する情報に加えて、互いに異なるパターン形状特徴を有する各パターンの個数及びそれらの配置関係の少なくともいずれか一方をも前記ユニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する。

[0012] また好適には、前記第 2工程では、互いに同一のパターン形状特徴を備えたバターンの個数及びそれらの配置関係の少なくともいずれか一方を、前記ユニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する。

また好適には、前記パターン間の配置関係を前記ユニークさの指標として使用する場合には、配置関係に関する設計値情報を使用する。

また好適には、前記パターン形状特徴に関する情報を、前記所定領域 (〇R_Are a)内のパターン信号情報に対する、個々の前記特定領域内のパターン信号情報ごとの相関演算処理又は SSDA法を用いた演算処理を行うことによって求める。

また好適には、前記パターンの形状特徴に関する情報を、個々の前記特定領域内のパターン信号情報における SN比、エッジの量、エントロピー量、分散値、モーメント量の内の少なくともいずれ力 1つの情報量を用いて求める。

[0013] また好適には、前記第 1工程では、前記所定領域（OR— Area)を一度に撮像可能な撮像手段を用いて、前記所定領域（OR— Area)内のパターン信号情報を求めるまた好適には、前記第 1工程では、前記被計測領域 (VIEW— Area)内を撮像可能な撮像手段を用い、撮像手段に対する前記物体の位置を変化させながら複数位置での前記被計測領域 (VIEW_Area)内のパターン信号情報をそれぞれ求め、前記求められた複数のパターン信号情報を合成することにより、前記所定領域 (OR_ Area)内のパターン信号情報を求める。

また好適には、前記第 1工程では、前記物体上に形成されたパターンに関する設計値情報を用いて、前記撮像手段に対する前記物体の位置決めを行う。

[0014] また、本発明に係るパターンマッチング方法は、前述した基準パターン抽出方法により求められた前記基準パターンを用いて、前記物体上の前記被計測領域 (VIEW —Area)内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う。

好適には、前記複数のユニークパターンの全てを順次用いて、前記被計測領域 (V IEW— Area)内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う。

[0015] また、本発明に係る基準パターン抽出装置は、物体上の所定領域 (OR_Area)内に任意に配置される前記所定領域 (OR_Are_a)よりも小さい面積を有する被計測領域 (VIEW_Area)内において、ユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、前記所定領域 (OR_Are_a)内のパターン信号情報を得るパターン信号情報取得手段と、前記得られた前記パターン信号情報の中から、前記所定領域（〇R_Area)内で前記被計測領域 (VIEW_Area)が取り得る全ての位置において、各位置ごとに被計測領域 (VIEW_Area)内でユニークであると認識可能であり、かつそのユニークさが互いに異なる複数のユニークパターンを抽出するユニークパターン抽出手段と、

前記抽出された前記複数のユニークパターンの全てを、前記被計測領域 (VIEW —Area)が前記所定領域 (OR— Area)内で取り得る位置とは無関係に、前記基準パターンとして抽出する基準パターン抽出手段とを有する。

[0016] また、本発明に係るパターンマッチング装置は、前述した基準パターン抽出装置により求められた前記基準パターンを用いて、前記物体上の前記被計測領域 (VIEW —Area)内のパターン信号情報に対して、前記複数のユニークパターンの全てを順次用レ、て相関演算処理を行う相関演算処理手段を有する。

[0017] また、本発明に係る他の基準パターン抽出方法は、物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であつて、前記物体上に形成されたパターンの形状及びその配置情報の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る第 1工程と、前記設計値情報をパターン信号情報に変換する第 2工程と、前記パターン信号情報の中から、ユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出する第 3工程と、前記第 3工程で抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する第 4工程とを有する。

[0018] このような基準パターン抽出方法によれば、第 1工程で物体上に形成されたパターンに関する設計値情報を獲得し、第 2工程においてその設計値情報より物体上に形成されたパターンのパターン信号データを生成している。そして、そのパターン信号データより、第 3工程においてユニークなパターンを抽出し、第 4工程においてこれをテンプレート（基準パターン）として設定している。このように、この基準パターン抽出方法では、実際の物体上から撮像したパターン信号データを一切使用せずに、基準パターンを生成している。また、自動的にユニークなパターン、すなわち、パターン検出領域内に単一的に存在しそのパターンを検出することにより位置が特定できるようなパターンを検出してこれをテンプレートとしている。従って、パターン信号データが得られない場合や、テンプレートとすべきパターンが明示されていない場合等においても、有効なテンプレートを適切に生成することができる。

[0019] 好適には、前記第 3工程では、前記パターン信号情報に対する、前記パターン信号情報内の部分パターン信号情報ごとの相関演算処理、又は SSDA法を用いた演算処理を行うことによって、前記ユニークパターンを抽出する。

また好適には、前記第 3工程では、前記部分パターン信号情報から得られる領域の大きさを変更しながら前記ユニークパターンを抽出する。

また好適には、前記第 4工程では、前記第 3工程において前記ユニークパターンが複数抽出された場合には、前記パターン信号情報内の他のパターンに対して特徴差が最も大きいユニークパターンを前記基準パターンとして決定する。

[0020] また、本発明に係る基準パターン抽出装置は、物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、前記物体上に形成されたパターンの形状及びその配置情報の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る設計値情報取得手段と、前記設計値情報をパターン信号情報に変換する情報変換手段と、前記パターン信号情報の中から、ユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出するユニークパターン抽出手段と、前記抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する基準パターン決定手段とを有する。

[0021] また、本発明に係る基準パターン抽出方法は、物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、物体上を撮像してパターン信号情報を求める第 1工程と、前記物体上に形成されたパターンの形状及び配置状態の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る第 2工程と、前記第 1工程で得られたパターン信号情報と、前記第 2工程で得られた設計値情報とに基づいて、前記パターン信号情報の中の一部分を、前記基準パターンに関する情報として抽出する第 3工程とを有する。

[0022] このような基準パターン抽出方法によれば、まず、第 1工程において物体上に形成されたパターンを撮像してパターン信号データを得ている。そして、第 2工程で物体上に形成されたパターンに関する設計値情報を獲得し、第 3工程においてその設計値情報と撮像パターン信号データとに基づいて、基準パターンを生成している。すなわち、テンプレートとすべきパターン信号の検出や、そのパターンの領域の検出は設計値情報に基づいて行い、実際にテンプレートとすべきパターン信号を獲得する点のみ、実際の撮像データを用いている。従って、テンプレートとして実際のパターンと相関の高いパターンを設定することができる。また、設計値情報を用いた処理と適宜並列に処理を行うことができるので、効率良ぐまた性能を相互にチェックしたり確認するなどしながらテンプレートを設定することができ有効である。

[0023] 好適には、前記第 3工程は、前記設計値情報をパターン信号情報に変換する工程と、前記変換されたパターン信号情報の中から、ユニークな信号特徴を有する部分の位置に関するユニークパターン位置情報を求める工程と、前記ユニークパターン位置情報に基づいて、前記第 1工程で得られたパターン信号情報の中の一部分を特定する工程と、前記特定された一部分を、前記基準パターンに関する情報として抽出する工程とを有する。

[0024] また、本発明に係る基準パターン抽出装置は、物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、物体上を撮像してパターン信号情報を求めるパターン信号情報取得手段と、前記物体上に形成されたパターンの形状及び配置状態の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る設計値情報取得手段と、前記パターン信号情報取得手段により得られたパターン信号情報と、前記設計値情報取得手段で得られた設計値情報とに基づいて、前記パターン信号情報の中の一部分を、前記基準パターンに関する情報として抽出する基準パターン抽出手段とを有する。 [0025] また、本発明に係るパターンマッチング方法は、物体上の所定領域（OR— Area) 内に形成された所定パターンを識別するパターンマッチング方法であって、前記基準パターンとして、互いにユニークさの異なる複数の基準パターンを用意する第 1ェ程と、前記所定領域 (OR_Area)内を撮像してパターン信号情報を求める第 2工程と、前記複数の基準パターンの全てを順次用いて、前記第 2工程で得られたパターン信号情報に対する相関演算処理を行う第 3工程とを有する。

[0026] 好適には、前記複数の基準パターンは、パターン形状特徴が互いに異なっているまた好適には、前記複数の基準パターンは、特定形状を有するパターンの個数及び配置関係の少なくともいずれか一方が互いに異なっている。

[0027] また、本発明に係るパターンマッチング装置は、物体上の所定領域（〇R_Area) 内に形成された所定パターンを識別するパターンマッチング装置であって、前記基準パターンとして、互いにユニークさの異なる複数の基準パターンを用意する基準パターン用意手段と、前記所定領域 (OR— Area)内を撮像してパターン信号情報を求めるパターン信号情報取得手段と、前記複数の基準パターンの全てを順次用いて、前記得られたパターン信号情報に対する相関演算処理を行う相関演算処理手段とを有する。

[0028] また、本発明に係る基準パターン抽出方法は、物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、前記物体上を、第 1の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、第 1のパターン信号情報を得る第 1工程と、前記第 1工程で得られた前記第 1のパターン信号情報に基づいて、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンが存在すると推測される前記物体上の所定領域を特定する第 2工程と、前記第 2工程で特定された前記所定領域を、前記第 1の検出倍率よりも高倍な第 2の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、前記所定領域内の第 2のパターン信号情報を得る第 3工程と、前記第 3工程で得られた前記第 2のパターン信号情報に基づいて、前記基準パターンとすべき前記ユニークパターンを抽出する第 4工程とを有する。

[0029] また、本発明に係る基準パターン抽出装置は、物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、前記物体上を、第 1の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、第 1のパターン信号情報を得る第 1情報取得手段と、前記第 1のパターン信号情報に基づいて、ュニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンが存在すると推測される前記物体上の所定領域を特定する所定領域特定手段と、前記特定された前記所定領域を

、前記第 1の倍率よりも高倍な第 2の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、前記所定領域内の第 2のパターン信号情報を得る第 2情報取得手段と、前記第 2のパターン信号情報に基づレ、て、前記基準パターンとすべき前記ユニークパターンを抽出し決定する基準パターン決定手段とを有する。

[0030] また、本発明に係る基準パターン抽出方法は、物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、前記物体上の所定領域のパターン信号情報を得る第 1工程と、前記第 1工程で得られたパターン信号情報に基づいて、前記所定領域よりも小さい面積を有し当該所定領域内の任意の位置に配置される被計測領域に必ず含まれる特定領域に存在するパターンであって、前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するュニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する第 2工程と、前記第 2工程において前記特定領域から前記ユニークパターンが抽出できなかった場合に、前記第 1工程で得られたパターン信号情報に基づいて、前記所定領域内の任意の位置に配置され、面積が前記特定領域の面積以下のパターンであって、前記所定領域内においてユニークな信号特徴を有するュニークパターンを抽出する第 3工程と、前記第 3工程において前記ユニークパターンが抽出された場合に、前記ユニークパターンを含むように前記特定領域が規定されるように、前記所定領域を再設定する第 4工程とを有し、前記再設定された前記所定領域に対して、前記第 1工程及び前記第 2工程を施し、前記ユニークパターンを抽出する。

[0031] また、本発明に係る基準パターン抽出装置は、物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、前記物体上の所定領域のパターン信号情報を得るパターン信号情報取得手段と、前記得られたパターン信号情報に基づいて、前記所定領域よりも小さい面積を有し当該所定領域内の任意の位置に配置される被計測領域に必ず含まれる特定領域に存在するパターンであって、前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する基準パターン決定手段と、前記基準パターン決定手段におレ、て前記特定領域から前記ユニークパターンが抽出できなかった場合に、前記バターン信号情報取得手段で得られたパターン信号情報に基づレ、て、前記所定領域内の任意の位置に配置され、面積が前記特定領域の面積以下のパターンであって、前記所定領域内においてユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出するユニークパターン抽出手段と、前記ユニークパターン抽出手段において前記ュニークパターンが抽出された場合に、前記ユニークパターンを含むように前記特定領域が規定されるように、前記所定領域を再設定する所定領域再設定手段とを有し、前記再設定された前記所定領域に対して、前記パターン信号情報取得手段において前記パターン信号情報を取得し、前記基準パターン決定手段において前記基準パターンを決定する。

[0032] また、本発明に係る基準パターン抽出方法は、物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、前記物体上の所定領域のパータン信号情報を取得し、当該取得したパターン信号情報に基づいて前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するュニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する第 1工程と、前記第 1工程において前記所定領域から前記ユニークパターンが抽出できなかった場合に、当該所定領域付近の領域であって、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンの存在する可能性の高い領域に、前記所定領域を再設定する第 2工程とを有し、前記再設定された前記所定領域に対して前記第 1工程を施し前記基準パターンを決定する。

[0033] また、本発明に係る基準パターン抽出装置は、物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、前記物体上の所定領域のパータン信号情報を取得し、当該取得したパターン信号情報に基づいて前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するュニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する基準パターン決定手段と、前記基準パターン決定手段にぉレ、て前記所定領域力前記ユニークパターンが抽出できなかった場合に、当該所定領域付近の領域であって、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンの存在する可能性の高い領域に、前記所定領域を再設定する所定領域再設定手段とを有し、前記再設定された前記所定領域に対して、前記基準パターン決定手段において再度前記基準パターンの決定を行う。

[0034] また、本発明に係るパターンマッチング方法は、前述の基準パターン抽出方法により抽出された前記基準パターンを用いて、前記物体上の被計測領域 (VIEW_Area )内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う。

また、本発明に係るパターンマッチング装置は、前述の基準パターン抽出装置により抽出された前記基準パターンを用いて、前記物体上の被計測領域 (VIEW— Area )内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う。

[0035] また、本発明に係る位置検出方法は、前述のパターンマッチング方法を用いて、前記被計測領域 (VIEW— Area)内における前記ユニークパターンの位置情報を求める。

また、本発明に係る位置検出装置は、前述のパターンマッチング装置を用いて、前記被計測領域 (VIEW— Area)内における前記ユニークパターンの位置情報を求める位置情報検出手段を有する。

[0036] また、本発明に係る露光装置は、前述の位置検出方法を用いて前記物体としての基板上に形成されたユニークパターンの、前記物体の移動座標系上での位置情報を求め、前記位置情報に基づいて前記基板を位置合わせし、前記位置合わせされた基板上に、所定のパターンを転写露光する。

また、本発明に係る露光装置は、前記物体としての基板上に形成されたユニークパターンの、前記物体の移動座標系上での位置情報を求める前述の位置検出装置と、前記位置情報に基づいて前記基板を位置合わせする位置合わせ手段と、前記位置合わせされた基板上に、所定のパターンを転写露光する露光手段とを有する。 [0037] また、本発明に係る他の基準パターン抽出方法は、パターンが形成された物体上力ユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、所定面積の被計測領域が配置され得る、前記被計測領域よりも広い範囲の所定領域の中でユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法において、前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であつて、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出する。

[0038] また、本発明に係る他のパターンマッチング方法は、パターンが形成された物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターン力も予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出するパターンマッチング方法であって、前記被計測領域よりも広い範囲の所定領域の中から前記特定パターンを検出するパターンマッチング方法において、前記基準パターンとして、前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出し、前記物体上に前記被計測領域を設定し、前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致するパターンを検出する。

[0039] また、本発明に係る他の位置検出方法は、パターンが形成された物体の位置情報を検出する位置検出方法であって、前記物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターンから予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出することによって前記特定パターンと前記被計測領域との相対位置情報を検出する位置検出方法において、前記基準パターンとして、前記被計測領域よりも広い範囲の所定領域内で第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出し、前記物体上に前記被計測領域を設定し、前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致する特定パターンを検出し、前記特定パターンと前記被計測領域との相対位置情報を検出する。

[0040] また、本発明に係る他の基準パターン抽出装置は、パターンが形成された物体上力ユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、所定面積の被計測領域が配置され得る前記被計測領域よりも広い範囲の前記物体上の所定領域において、前記被計測領域が第 1位置に位置する際に前記被計測領域に含まれるパターン力ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 ₂準パターンを抽出するユニークパターン抽出装置を有する。

[0041] また、本発明に係る他のパターンマッチング装置は、パターンが形成された物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターン力予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出するパターンマッチング装置であって、前記被計測領域よりも広い範囲の所定領域の中から前記特定パターンを検出するパターンマッチング装置において、前記基準パターンとして、前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出するユニークパターン抽出装置と、前記物体上に前記被計測領域を設定する設定手段と、前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致するパターンを検出する検出手段とを有する。

[0042] また、本発明に係る他の位置検出装置は、パターンが形成された物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターンから予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出して、前記物体と前記被計測領域との相対位置情報を検出する位置検出装置であって、前記基準パターンとして、前記被計測領域よりも広い所定領域内において前記被計測領域が第 1位置に位置する際に、前記第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出するユニークパターン抽出装置と、前記物体上に前記被計測領域を設定する設定手段と、前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致するパターンを検出し前記物体と前記被計測領域との相対位置情報を検出する検出装置とを有する。

[0043] なお、本欄においては、各構成に対して、添付図面に示されている対応する構成の符号を記載したが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。

[0044] 本発明によれば、テンプレートマッチングのために有効な基準パターン（テンプレート）を適切に効率良く抽出することのできる基準パターン抽出方法とその装置を提供すること力 Sできる。具体的には、観察視野に常に含まれる領域に依存せずに、観察視野最大範囲から有効な基準パターンを抽出することのできる基準パターン抽出方法とその装置を提供することができる。また、有効にテンプレートマッチングを行うことができるテンプレートを、テンプレート作成用の実際のデータを要しないで生成することのできる基準パターン抽出方法とその装置を提供することができる。

[0045] また、そのように抽出された有効な基準パターン (テンプレート）を用いて、適切にテンプレートマッチングを行い所望のマーク等を検出することのできるパターンマツチング方法を提供することができる。具体的には、観察視野のばらつきがある程度生じてレ、ても、観察視野最大範囲全域から抽出されたテンプレートを用いて、適切に所望のパターンの検出ができるパターンマッチング方法を提供することができる。また、実際のデータを要しないで作成された本発明に関わるテンプレートを用いて適切に所望のパターンの検出ができるパターンマッチング方法を提供することができる。

[0046] また、そのようなテンプレートマッチング方法を用いて、位置決めに用いる所望のパターンを検出し、その位置を適切に検出することのできる位置検出方法とその装置を提供すること力 Sできる。

また、そのような位置検出方法を用いて、基板等の露光位置を検出し、基板等の所望の位置に適切に露光を行うことのできる露光方法とその装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0047] [図 1]図 1は、本発明の一実施の形態の露光装置の構成を示す図である。

[図 2]図 2は、図 1に示した露光装置の TTL方式ァライメント系の瞳像面上におけるゥェハ上のマークからの光情報の分布を示す図である。

[図 3]図 3は、図 1に示した露光装置の TTL方式ァライメント系の受光素子の受光面を示す図である。

[図 4]図 4は、図 1に示した露光装置のオフ ·ァクシス方式のァライメント光学系の指標板の断面図である。

[図 5]図 5は、図 1に示した露光装置のオフ'ァクシス方式のァライメント光学系の FIA 演算ユニットの構成を示す図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 1の実施の形態に係るテンプレート作成方法を示すフローチャートである。

[図 7A]図 7Aは、本発明の第 1の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 1の図である。 [図 7B]図 7Bは、本発明の第 1の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 2の図である。

園 8A]図 8Aは、本発明の第 1の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 3の図である。

[図 8B]図 8Bは、本発明の第 1の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 4の図である。

園 9]図 9は、本発明の第 1の実施の形態に係る露光処理の全体の流れを示すフロ一チャートである。

[図 10]図 10は、本発明の第 2の実施の形態に係るテンプレート作成方法を示すフロ一チャートである。

園 11A]図 11Aは、本発明の第 3の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 1の図である。

[図 11B]図 11Bは、本発明の第 3の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 2の図である。

園 11C]図 11Cは、本発明の第 3の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 3の図である。

園 12]図 12は、本発明の第 3の実施の形態に係るテンプレート作成方法を示すフロ一チャートである。

[図 13A]図 13Aは、同一のパターンに対して検出された複数のエレメントから 1のエレメントを選択する処理を説明するための第 1の図である。

[図 13B]図 13Bは、同一のパターンに対して検出された複数のエレメントから 1のエレメントを選択する処理を説明するための第 2の図である。

[図 14]図 14は、複数のエレメントによりテンプレートを構成する処理を説明するための第 1の図である。

[図 15]図 15は、複数のエレメントによりテンプレートを構成する処理を説明するための第 2の図である。

[図 16A]図 16Aは、複数のエレメントによりテンプレートを構成する処理を説明するための第 3の図である。 [図 16B]図 16Bは、複数のエレメントによりテンプレートを構成する処理を説明するための第 4の図である。

園 16C]図 16Cは、複数のエレメントによりテンプレートを構成する処理を説明するための第 5の図である。

園 17]図 17は、本発明の第 3の実施の形態に係るサーチァライメントの処理の流れを示すフローチャートである。

[図 18]図 18は、本発明の第 4の実施の形態に係るテンプレート作成方法を示すフロ一チャートである。

園 19A]図 19Aは、本発明の第 4の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 1の図である。

園 19B]図 19Bは、本発明の第 4の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 2の図である。

園 20A]図 20Aは、本発明の第 4の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 3の図である。

園 20B]図 20Bは、本発明の第 4の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 4の図である。

園 21]図 21は、本発明の第 4の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 5の図である。

園 22]図 22は、本発明の第 4の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 6の図である。

園 23]図 23は、本発明の第 5の実施の形態に係るテンプレート作成方法を示すフロ一チャートである。

園 24A]図 24Aは、本発明の第 5の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 1の図である。

園 24B]図 24Bは、本発明の第 5の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 2の図である。

園 25A]図 25Aは、本発明の第 5の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 3の図である。 [図 25B]図 25Bは、本発明の第 5の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 4の図である。

[図 26]図 26は、本発明の第 5の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための第 5の図である。

[図 27]図 27は、本発明の第 6の実施の形態に係るテンプレート作成方法を示すフロ一チャートである。

[図 28]図 28は、本発明の第 6の実施の形態に係るテンプレート作成方法を説明するための図である。

[図 29]図 29は、本発明に係るデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0048] 第 1の実施の形熊

本発明の第 1の実施の形態について、図 1一図 12を参照して説明する。本実施の形態においては、画像処理によりウェハの所定の基準となるパターンを検出するオファクシス方式のァライメント光学系を有する露光装置、この露光装置においてテンプレートマッチングによりァライメントを行う場合のテンプレート（基準パターン）の作成方法、及び、この露光装置におけるそのテンプレートを用いたァライメント方法等について説明する。

[0049] まず、その露光装置の全体構成について図 1一図 4を参照して説明する。

図 1は、本実施の形態の露光装置 100の概略構成を示す図である。

なお、以下の説明においては、図 1中に示した XYZ直交座標系を設定し、この XY Z直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係等について説明する。 XYZ直交座標系は、 X軸及び Z軸が紙面に対して平行となるよう設定され、 Y軸が紙面に対して垂直となる方向に設定される。図中の XYZ座標系は、実際には XY平面が水平面に平行な面に設定され、 Z軸が鉛直上方向に設定される。

[0050] 図 1に示すように、図示しない照明光学系から出射された露光光 ELは、コンデンサレンズ 1を介してレチクル Rに形成されたパターン領域 PAに均一な照度分布で照射される。露光光 ELとしては、例えば g線（436nm)や i線（365nm)、又は、 KrFェキシマレーザ光（248nm)、 ArFエキシマレーザ光（193nm)又は F2レーザ光（157η m)等が用いられる。

[0051] レチクル Rはレチクルステージ 2上に保持され、レチクルステージ 2はベース 3上の 2 次元平面内において移動及び微小回転ができるように支持される。装置全体の動作を制御する主制御系 15が、ベース 3上の駆動装置 4を介してレチクルステージ 2の動作を制御する。このレチクル Rは、その周辺に形成された図示しないレチクルァライメントマークがミラー 5、対物レンズ 6、マーク検出系 7からなるレチクルァライメント系で検出されることによって、投影レンズ PLの光軸 AXに関して位置決めされる。

[0052] レチクル Rのパターン領域 PAを透過した露光光 ELは、例えば両側（片側でもよレ、。）テレセントリックな投影レンズ PLに入射され、ウエノ、（基板) W上の各ショット領域に投影される。投影レンズ PLは、露光光 ELの波長に関して最良に収差補正されており、その波長のもとでレチクル Rとウェハ Wとは互いに共役になっている。また、照明光 ELは、ケラー照明であり、投影レンズ PLの瞳 EP内の中心に光源像として結像される。

なお、投影レンズ PLはレンズ等の光学素子を複数有する。その光学素子の硝材としては露光光 ELの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料が使用される。

[0053] ウェハ Wは、ウェハホルダー 8を介してウェハステージ 9上に載置される。ウェハホルダー 8上には、ベースライン計測等で使用する基準マーク 10が設けられている。ゥェハステージ 9は、投影レンズ PLの光軸 AXに垂直な面内でウェハ Wを 2次元的に位置決めする XYステージ、投影レンズ PLの光軸 AXに平行な方向（Z方向）にゥェハ Wを位置決めする Zステージ、ウェハ Wを微小回転させるステージ、及び、軸に対する角度を変化させて XY平面に対するウェハ Wの傾きを調整するステージ等を有する。

[0054] ウェハステージ 9の上面の一端には L字型の移動ミラー 11が取り付けられ、移動ミラー 11の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計 12が配置される。図 1では簡略化して図示しているが、移動鏡 11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より構成される。

また、レーザ干渉計 12は、 X軸に沿って移動鏡 11にレーザビームを照射する 2個の X軸用のレーザ干渉計及び Y軸に沿って移動鏡 11にレーザビームを照射する Υ 軸用のレーザ干渉計より構成され、 X軸用の 1個のレーザ干渉計及び Υ軸用の 1個のレーザ干渉計により、ウェハステージ 9の X座標及び Υ座標が計測される。また、 X軸用の 2個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ 9の ΧΥ平面内における回転角が計測される。

[0055] レーザ干渉計 12により計測された X座標、 Υ座標及び回転角を示す位置計測信号 PDSは、ステージコントローラ 13に供給される。ステージコントローラ 13は、主制御系 15の制御の下、この位置計測信号 PDSに応じて、駆動系 14を介してウェハステージ 9の位置を制御する。

また、位置計測情報 PDSは主制御系 15へ出力される。主制御系 15は、供給された位置計測信号 PDSをモニターしつつ、ウェハステージ 9の位置を制御する制御信号をステージコントローラ 13へ出力する。

さらに、レーザ干渉系 12から出力された位置計測信号 PDSは後述するレーザステップアライメント（LSA)演算ユニット 25へ出力される。

[0056] また、露光装置 100は、レーザ光源 16、ビーム整形光学系 17、ミラー 18、レンズ系 19、ミラー 20、ビームスプリッタ 21、対物レンズ 22、ミラー 23、受光素子 24、 LSA演算ユニット 25及び投影レンズ PLを構成部材とする TTL方式のァライメント光学系を有する。

レーザ光源 16は、例えば He-Neレーザ等の光源であり、赤色光（例えば波長 632 .8nm)であってウェハ W上に塗布されたフォトレジストに対して非感光性のレーザビーム LBを出射する。このレーザビーム LBは、シリンドリカルレンズ等を含むビーム整形光学系 17を透過し、ミラー 18、レンズ系 19、ミラー 20、ビームスプリッタ 21を介して対物レンズ 22に入射する。対物レンズ 22を透過したレーザビーム LBは、レチクル Rの下方であって XY平面に対して斜め方向に設けられたミラー 23で反射され、投影レンズ PLの視野の周辺に光軸 AXと平行に入射され、投影レンズ PLの瞳 EPの中心を通ってウェハ Wを垂直に照射する。

[0057] レーザビーム LBは、ビーム整形光学系 17の働きで対物レンズ 22と投影レンズ PL との間の光路中の空間にスリット状のスポット光 SP0となって集光している。投影レンズ PLは、このスポット光 SP0をウェハ W上にスポット SPとして再結像する。ミラー 23は、レチクル Rのパターン領域 PAの周辺よりも外側で、かつ投影レンズ PL の視野内にあるように固定される。従って、ウェハ W上に形成されるスリット状のスポット光 SPは、パターン領域 PAの投影像の外側に位置する。

[0058] このスポット光 SPによってウェハ W上のマークを検出するには、ウェハステージ 9を XY平面内においてスポット光 SPに対して水平移動させる。スポット光 SPがマークを相対走查すると、マークからは正反射光、散乱光、回折光等が生じ、マークとスポット光 SPの相対位置により光量が変化して行く。こうした光情報は、レーザビーム LBの送光路に沿って逆進し、投影レンズ PL、ミラー 23、対物レンズ 22及びビームスプリツタ 21を介して、受光素子 24に達する。受光素子 24の受光面は投影レンズ PLの瞳 E Pとほぼ共役な瞳像面に配置され、マークからの正反射光に対して不感領域を持ち、散乱光や回折光のみを受光する。

[0059] 図 2は、瞳 EP (又は瞳像面 )上におけるウェハ W上のマークからの光情報の分布を示す図である。瞳 EPの中心に X軸方向にスリット状に伸びた正反射光 DOの上下 (Y軸方向）には、それぞれ正の 1次回折光 + D1、 2次回折光 + D2と、負の 1次回折光一 Dl、 2次回折光- D2が並び、正反射光 DOの左右 (X軸方向）にはマークェッジからの散乱光士 Drが位置する。これは例えば特開昭 61-128106号公報に詳しく述べられているので詳しい説明は省略する力 S、回折光士 Dl、土 D2はマークが回折格子マークの時にのみ生じる。

[0060] 図 2に示した分布を有するマークからの光情報を受光するために、受光素子 24は、図 3に示すように、瞳像面内で 4つの独立した受光面 24a, 24b, 24c, 24dに 4 分割され、受光面 24a， 24bが散乱光土 Drを受光し、受光面 24c， 24dが回折光土 Dl、 ±D2を受光するように配列される。

図 3は受光素子 24の受光面を示す図である。なお、投影レンズ PLのウェハ W側の開口数 (N. A. )が大きぐ回折格子マークから発生する 3次回折光も瞳 EPを通過する場合には、受光面 24c, 24dはその 3次回折光も受光するような大きさにするとよい

[0061] 受光素子 24からの各光電信号はレーザ干渉計 12から出力される位置計測信号 P DSとともに、 LSA演算ユニット 25に入力され、マーク位置の情報 APIが作られる。 L SA演算ユニット 25は、スポット光 SPに対してウェハマークを走査した時の受光素子 24からの光電信号波形を位置計測信号 PDSに基づいてサンプリングして記憶し、その波形を解析することによってマークの中心がスポット光 SPの中心と一致した時のゥェハステージ 9の座標位置として、マーク位置の情報 APIを出力する。

[0062] なお、図 1に示した露光装置においては、 TTL方式のァライメント系（16, 17, 18，

19, 20, 21, 22, 23及び 24)は、 1組しか示していなレ、が、紙面と直交する方向（Y 軸方向）にもう 1組が設けられ、同様のスポット光が投影像面内に形成される。これら 2 つのスポット光の長手方向の延長線は光軸 AXに向かっている。

また、図 1中の TTL方式のァライメント光学系の光路中に示した実線は、ウェハ Wとの結像関係を表し、破線は瞳 EPとの共役関係を表す。

[0063] また、露光装置 100は、オフ 'ァクシス方式のァライメント光学系（以下、ァライメントセンサと称する）を投影光学系 PLの側方に備える。このァライメントセンサは、基板表面のァライメントマーク付近を撮像した信号 (n次元信号)を信号処理（画像処理を含む）して、マークの位置情報を検出する FIA (Field Image Alignment)方式のァライメントセンサである。

[0064] 露光装置 100においては、このァライメントセンサにより、サーチァライメント計測やファインァライメント計測を行う。

サーチァライメント計測（以降では、単に「サーチァライメント」と称する場合もある）は、ウェハ上に形成されている複数個のサーチァライメント用のマークを検出し、ゥェハのウェハホルダーに対する回転量や χγ面内での位置ずれを検出する処理である

。本実施の形態においてサーチァライメントの信号処理方法としては、予め設定した基準パターン (テンプレート）を用いて、そのテンプレートに対応する所定のパターンを検出する手法 (テンプレートマッチング手法）を用いる。

[0065] また、ファインァライメント計測（以降では、単に「ファインァライメント」と称する場合もある）は、ショット領域に対応して形成されているファインァライメント用のァライメントマークを検出し、最終的に各露光ショットの位置決めを行うための処理である。本実施の形態においてファインァライメントの画像処理方法としては、マークのエッジを抽出してその位置を検出する手法 (エッジ計測手法）を用いる。

なお、サーチァライメント及びファインァライメントのいずれにおいても、その画像処理方法は本実施の形態の手法に限られるものではなぐ各々、テンプレートマツチング手法でもエッジ計測手法でも、あるいはまたその他の画像処理方法であってもよい上記サーチァライメント計測時の観察倍率とファインァライメント計測時の観察倍率とは、互いに等しい観察倍率としてもよいし、あるいは、ファインァライメント時の倍率をサーチァライメント時の倍率よりも高倍に設定するようにしてもよい。

[0066] このァライメントセンサは、ウェハ Wを照明するための照射光を出射するハロゲンランプ 26、ハロゲンランプ 26から出射された照明光を光ファイバ一 28の一端に集光するコンデンサレンズ 27、及び、照明光を導波する光ファイバ一 28を有する。

照明光の光源としてハロゲンランプ 26を用いるのは、ハロゲンランプ 26から出射される照明光の波長域は 500— 800nmであり、ウェハ W上面に塗布されたフォトレジストを感光しない波長域であるため、及び、波長帯域が広ぐウェハ W表面における反射率の波長特性の影響を軽減することができるためである。

[0067] 光ファイバ一 28から出射された照明光は、ウェハ W上に塗布されたフォトレジストの感光波長（短波長）域と赤外波長域とをカットするフィルタ 29を通過して、レンズ系 30 を介してハーフミラー 31に達する。ハーフミラー 31によって反射された照明光は、ミラ一 32によって X軸方向とほぼ平行に反射された後、対物レンズ 33に入射し、さらに投影レンズ PLの鏡筒下部の周辺に投影レンズ PLの視野を遮光しないように固定されたプリズム（ミラー） 34で反射されてウェハ Wを垂直に照射する。

[0068] なお、図示を省略しているが、光ファイバ一 28の出射端から対物レンズ 33までの光路中には、適当な照明視野絞りが対物レンズ 33に関してウェハ Wと共役な位置に設けられる。また、対物レンズ 33はテレセントリック系に設定され、その開口絞り（瞳と同じ）の面 33aには、光ファイバ一 28の出射端の像が形成され、ケラー照明が行われる。対物レンズ 33の光軸は、ウェハ W上では垂直となるように定められ、マーク検出時に光軸の倒れによるマーク位置のずれが生じなレ、ようになってレ、る。

[0069] ウェハ Wからの反射光は、プリズム 34、対物レンズ 33、ミラー 32、ハーフミラー 31を介して、レンズ系 35によって指標板 36上に結像される。この指標板 36は、対物レンズ 33とレンズ系 35とによってウェハ Wと共役に配置され、図 4に示すように矩形の透明窓内に、 X軸方向と Y軸方向のそれぞれに伸びた直線状の指標マーク 36a， 36b , 36c, 36dを有する。図 4は、指標板 36の断面図である。従って、ウェハ Wのマークの像は、指標板 36の透明窓 36e内に結像され、このウェハ Wのマークの像と指標マーク 36a, 36b, 36c, 36dとは、リレー系 37， 39及びミラー 38を介してイメージセンサ 40に結像する。

[0070] イメージセンサ 40 (光電変換手段、光電変換素子）は、その撮像面に入射する像を光電信号 (画像信号、画像データ、データ、信号）に変換するものであり、例えば 2次元 CCDが用いられる。イメージセンサ 40から出力された信号 (n次元信号）は、 FIA 演算ユニット 41に、レーザ干渉計 12からの位置計測信号 PDSとともに入力される。

[0071] なお、本実施の形態では、イメージセンサ 40において 2次元画像信号を得て、これを FIA演算ユニット 41に入力し使用する。また、サーチァライメント処理の時に行うテンプレートマッチングの際には、 2次元 CCDで得た信号を非計測方向に積算 (投影）して 1次元投影信号として、計測方向への計測に使用する。

し力しながら、イメージセンサ 40で得る信号やその後段の信号処理の際に処理対象とする信号の形式は、本実施の形態のこのような例に限られるものではない。テンプレートマッチングの際に、 2次元画像処理を行うように構成して 2次元信号を計測に用いるようにしてもよい。また、 3次元画像信号を得て、 3次元画像処理を行うように構成してもよレ、。さらに言えば、 CCDの信号を n次元（nは、 n≥lの整数）に展開して、例えば、 n次元の余弦成分信号、 n次元正弦信号、あるいは n次周波数信号等を生成し、その n次元信号を用いて位置計測を行うものに対しても本発明は適用可能である。

なお、本明細書の説明において画像、画像信号、画像情報、パターン信号等と称する時も同様に、 2次元の画像のみならず、このような n次元信号 (n次元の画像信号や、上述のごとく画像信号力展開された信号等）をも含むものとする。

[0072] FIA演算ユニット 41は、入力された画像信号からァライメントマークを検出し、そのァライメントマークの指標マーク 36a 36dに対するマーク像のずれを求める。そして、位置計測信号 PDSによって表されるウェハステージ 9の停止位置から、ウェハ Wに形成されたマークの像が指標マーク 36a— 36dの中心に正確に位置した時のウェハステージ 9のマーク中心検出位置に関する情報 AP2を出力する。

[0073] 次に、本発明に係る FIA演算ユニット 41は、サーチァライメント及びファインァライメントの各ァライメント処理時に、各々、所定のァライメントマーク像の位置検出及びそのずれの検出を行う。本実施の形態においては、サーチァライメントの時にはテンプレートマッチング手法を利用し、また、ファインァライメントの時にはエッジ検出処理手法を利用して、マークの位置検出及びずれの検出を行う。

なお、 FIA演算ユニット 41の構成及びこれらの処理については、本発明に係るサ一チアライメントの処理（テンプレートマッチング処理）を中心に、次段においてより詳細に説明する。

以上、露光装置 100の全体の概略の構成である。

[0074] FIA演算ユニット 41の構成及び動作について、図 5を参照して詳細に説明する。

図 5は、 FIA演算ユニット 41の内部構成を示すブロック図である。

図 5に示すように、 FIA演算ユニット 41は、画像信号 (パターン信号)記憶部 50、テンプレートデータ記憶部 52、データ処理部 53及び制御部 54を有する。

[0075] 画像信号記憶部 50は、イメージセンサ 40から入力される画像信号 (パターン信号）を記憶する。画像信号記憶部 50には、イメージセンサ 40により取り込まれた画像 (パターン信号）が記憶される。

[0076] テンプレートデータ記憶部 52は、例えばサーチァライメントの際に行うテンプレートマッチング処理で用いるテンプレートデータを記憶する。テンプレートデータは、ゥェハ上のマークを検出するために画像信号記憶部 50に記憶されている画像信号 (パターン信号）とパターンマッチングを行うための基準のパターンデータである。

なお、本明細書中で用いるマークとは、ァライメントのために特に形成されたマークパターンの他に、回路や配線の一部であって基準パターンとして設定されたパターン等を広く含む概念である。

テンプレートデータは、露光装置 100とは別の計算機システム等で作成されてテンプレートデータ記憶部 52に記憶されてもよいし、ァライメントセンサで撮像された画像情報 (パターン信号）に基づいて FIA演算ユニット 41で作成されてテンプレートデータ記憶部 52に記憶されてもよい。

本発明に関わるこのテンプレート（基準パターン）の作成方法については、後に詳細に説明する。

[0077] データ処理部 53は、画像信号 (パターン信号)記憶部に記憶されている画像信号（パターン信号）に対してテンプレートマッチング及びエッジ検出処理等の所望の画像処理 (信号処理）を行い、マークの検出、位置情報の検出、及び、ずれ情報の検出等を行う。

例えば、データ処理部 53は、画像信号記憶部 50に記憶される画像信号 (パターン信号）とテンプレートデータ記憶部 52に記憶するテンプレートとのマッチングを行レ、、画像信号 (パターン信号）中のマークの有無を検出する。その場合データ処理部 53 は、検出対象のパターンの大きさに相当する探索領域で視野領域を順次走査し、各位置にぉレ、てその領域の画像信号 (パターン信号）とテンプレートデータとを比較照合する。そして、それらのパターン間（画像 (パターン信号）間）の類似度、相関度等を評価値として検出し、類似度が所定の閾値以上の場合に、その領域にマークが存在する、すなわち、その箇所の画像 (パターン信号）中にマークの像が含まれているものと判断する。

そして、最終的にデータ処理部 53は、そのマークが視野内のどの位置にあるかを求める。これによつて、ウェハ Wに形成されたマークの像が指標マーク 36a— 36dの中心に正確に位置した時のウェハステージ 9のマーク中心位置に関する情報 AP2を得る。

[0078] 制御部 54は、画像信号記憶部 50における画像信号の記憶及び読み出し、テンプレートデータ記憶部 ₅₂におけるテンプレートデータの記憶及び読み出し、及び、データ処理部 53における前述したマッチングやエッジ検出等の処理が各々適切に行われるように、 FIA演算ユニット 41全体の動作を制御する。

[0079] 次に、テンプレートデータ記憶部 52に予め記憶され、前述したサーチァライメントの際のテンプレートマッチング処理で使用されるテンプレートデータの作成方法について説明する。図 6は、そのテンプレート作成処理を示すフローチャートである。

なお、以下に説明するテンプレートデータの作成処理は、露光装置 100とは別の外部の計算機装置等において、図 6にフローチャートを示すような、以下に説明する処理を行うプログラムを実行させることにより行うのが好適である。しかし、これに限定されるものではなぐ露光装置 100内で行うようにしてもよい。より具体的には、例えば F IA演算ユニット 41内のデータ処理部 53で行うようにしてもよい。

[0080] 本実施の形態のテンプレート作成方法は、ウェハを撮像して得た画像データ（バターン信号）を用いずに、設計データよりテンプレートデータを生成する。

まず、設計値データ (設計値情報)を 2次元画像 (パターン信号）に変換し、そのデータを 2値化し、 2値画像データ（パターン信号)を生成する（ステップ S 110)。設計値データのほとんどは、例えば白と黒と言った二色の組み合わせで表現されているので、 2値化は容易に行える。

次に、 2値化された設計値データに対して、入力データの範囲を設定する (ステップ S120)。サーチァライメントの際には、ウェハの投入動作に起因する誤差やパターンの製造処理に起因する誤差等により、撮像される範囲は所定の範囲内でばらつく。そのようなばらつきがあっても、必ず撮像範囲に含まれる領域を、入力データの範囲として設定するのが好ましい。撮像画像 (パターン信号）中に必ず基準パターンが含まれることとなるからである。しかし、サーチァライメント時に撮像画像中に基準パターンが含まれていない場合の処理が設定してある場合には、入力データ範囲を広げることも可能である。入力データ範囲は、そのような状況に応じて任意に設定してよい。本実施の形態においては、 2値化画像 (パターン信号)データ上に、例えば図 7A に示すような領域 Arealを設定する。

[0081] 入力データ範囲を設定したら、その範囲内に、予め定められているテンプレートの大きさと同じサイズの領域を設定し、仮のテンプレート（第 1の部分画像情報）とする ( ステップ S 130)。

図 7Aに示す例においては、テンプレートと同じサイズ SizeTの領域 AreaT (xi, yi) が入力データ範囲 Areal内に設定される。なお、（xi， yi)は、領域 AreaTの基準点の座標値である（図 7Aの例では、領域 AreaTの左上角点の座標値）。 [0082] 次に、入力データ範囲の全域について、仮のテンプレートとの相関サーチ計算行レ、、相関値が所定の閾値を越え、なおかつピークとなる位置を検出する（ステップ S1 40)。

すなわち、図 7Bに示すように、入力データ範囲 Arealをテンプレート（仮のテンプレート AreaT)と同じサイズ SizeTの窓で走査し、各位置における窓内の領域 AreaS (x j、 yj)の画像 (パターン信号）（第 2の部分画像 (パターン信号)情報)と仮のテンプレート AreaT (xi, yi)の画像 (パターン信号）との相関値を順次求める。そして、相関値が十分に高ぐピークとなっている領域を検出する。

この時、相関サーチ計算は、次式（1)又は次式（2)に基づいて行う。

なお、式（1)及び式（2)のいずれの式を用いるかは、場合によって使い分ける。

[0083] [数 1]

J F(X)-G(X) dx

2 但し、 F(x) = (x) - fCx)

G(x) = gCx) - S

fCx) , g(x)は輝度、

¾ , は輝度の平均値

である。

[0084] このような仮のテンプレートの設定 (ステップ SI 30)及び相関値ピークの検出（ステップ S140)を、入力データ範囲内に設定し得る全ての領域 (テンプレートと同じサイズの領域）に対して行レ、、各領域に対する相関値ピークを示す領域を検出する (ステップ S 150)。同一の仮のテンプレートに対して相関値ピークを示す領域は、各々、同一の画像、すなわち同一のパターンにより構成された領域と見ることができる。従って、相関値ピークを示す領域の検出により、同一のパターンにより構成される領域が各パターンごとに検出される。例えば、図 8Aに示すように、領域 Areal中に、パターン Aで構成される領域が 5ケ所、パターン Bで構成される領域が 2ケ所、パターン Cで構成される領域が 1ケ所存在することが検出される。

[0085] このように入力データ範囲内に存在するパターンの構成が検出されたら、その中から、実際にテンプレートとするパターンを選択する（ステップ S 160)。

具体的には、まず、入力データ範囲 Areal内に存在するパターンの中から、自分自身以外にピークを持たず単一的に（ユニークに）存在するパターンを検出し、すなわち、自分自身以外にピークを持たないユニークな領域 AreaT (xi， yi) (=AreaS (xj 、 yj) )を検出し、これをテンプレートとする。

例えば、図 8Aに示す例においては、 1ケ所にのみ存在するパターン C (パターン C で表す領域 AreaT (xi, yi)の画像データ）を、テンプレートして選択する。

[0086] ところで、自分自身以外にピークを持たない仮のテンプレート AreaT (xi, yi)が複数検出された場合には、最も相関値が高いもの (相関値ピークとして検出された自分自身）と 2番目に高いもの（相関値ピークとして検出されなかった領域の中で最も相関値の高いもの）との相関値の差（特徴値の差）力最も大きい仮のテンプレート AreaT (xi, yi)をテンプレートとして選択する。この相関値の差が SN比に相当することになるので、差が大きいほど安定したテンプレートと言うことができるからである。このことについて、図 8Bを用いて具体的に説明する。

[0087] 例えば、図 8Bに示すように、領域 Areal中に、パターン A、 B， Cに加えて、パターン Cと形状が似ているパターン Oが存在していたとする。（この場合、パターン〇は、パターン〇自身に対して相関ピークとして検出されてレ、てもいなくてもょレ、。 )このような場合、入力データ範囲 Areal内には、パターン Bとパターン Cという 2つのユニークなパターンが存在する。しかし、パターン Cには、これに形状が類似しているパターン O が存在するため、パターン Cを仮のテンプレートとした時のパターン Cとパターン〇に対する相関値の差は小さくなる。従って、図 8Bのような場合には、パターン Bをテンプレートとして選択する。

[0088] 本実施の形態においては、このようにしてサーチァライメントの際のテンプレートマツチングで使用するテンプレートデータを作成する。作成したテンプレートデータは、その領域の位置情報とともに、 FIA演算ユニット 41のテンプレートデータ記憶部 52に記憶される。

なお、前述した方法においては、設計データを変換して得られた画像データを 2値化して使用したが、予めパターンの高さ方向が設計段階で複数 (N個）あるとわかつてレ、る場合には、 N値化するようにすればょレ、。

また、前述した方法においては、式（1)又は式（2)に基づいて相関値を求めたが、 SSDA法等を適用してもょレ、。

[0089] また、前述した方法においては、テンプレートのサイズ SizeTを予め所定のサイズとして、このサイズで仮のテンプレートを設定したり、あるいは相関値サーチを行ったりしていた。しかし、このサイズ (部分画像情報のサイズ)も可変パラメータとしてよい。すなわち、サイズの範囲、あるいは、サイズの種類を予め決めておき、その範囲内でテンプレートのサイズを順次変更する。そして、その各サイズについて入力データ範囲内を走査して前述した方法により順次仮のテンプレートを検出し、最終的に最もュニークな仮のテンプレートをテンプレートとするようにする。

このような方法によれば、テンプレートサイズも自動的に決定することができ、また、テンプレートサイズをも考慮した適切なテンプレートを検出することができる。

[0090] 次に、本発明に係る露光装置 100の動作について、図 9を参照して説明する。

露光装置 100においては、まず、レチクル R及びウェハ Wを、各々レチクルステージ 2及びウェハステージ 9上に搬送し、各ステージ上に載置し支持する。この際、ゥェハ Wは、ウェハに形成されたオリエンテーション 'フラット又はノッチ等を用いて、ゥェハステージ 9に対して位置合わせ（プリアライメント処理）をした後、ウェハホルダー 8 を介してウェハステージ 9上に保持される（ステップ S 210)。

[0091] 次に、ァライメントセンサにより、ウェハホルダー 8に搭載されたウェハ Wのウェハホルダー 8に対する回転量や XYずれを求めるサーチァライメントを行う（ステップ S220 )。サーチァライメントにおいては、一般的には、ウェハ W上の離れた複数箇所において基準パターンを検出し、その各基準パターンの位置関係に基づいてウェハの回転量や XYずれ等を求める。

[0092] サーチァライメントにおいては、まず、基準パターンの設計上の位置情報に基づいて、ウェハ W上のその基準パターンを含む所定の領域の画像 (視野画像、パターン信号）を取り込む (ステップ S221)。

具体的には、主制御系 15が、ステージコントローラ 13及び駆動系 14を介して、基準パターンがァライメントセンサの視野領域内に入るようにウェハステージ 9を駆動する。

[0093] 移動処理が完了すると、ァライメントセンサの照明光がウェハ W上に照明される。すなわち、ハロゲンランプ 26から出射された照明光力コンデンサレンズ 27によって光ファイバー 28の一端に集光されて光ファイバ一 28内に入射される。入射された照明光は、光ファイバ一 28内を伝搬して他端から出射され、フィルタ 29を通過して、レンズ系 30を介してハーフミラー 31に達する。

ハーフミラー 31によって反射された照明光は、ミラー 32によって X軸方向に対してほぼ水平に反射された後、対物レンズ 33に入射し、さらに投影レンズ PLの鏡筒下部の周辺に投影レンズ PLの視野を遮光しないように固定されたプリズム 34で反射されてウェハ Wに垂直に照射される。

[0094] ウェハ Wからの反射光は、プリズム 34、対物レンズ 33、ミラー 32、ハーフミラー 31を介して、レンズ系 35によって指標板 36上に結像される。ウェハ Wのマークの像と指標マーク 36a, 36b, 36c, 36dとは、リレー系 37, 39及びミラー 38を介してイメージセンサ 40に結像する。

イメージセンサ 40に結像した画像データは、視野領域内の画像として、 FIA演算ュニット 41の画像信号記憶部 50に記憶される。

なお、サーチァライメント時のこの画像 (パターン信号）の取り込みを、ァライメントセンサの倍率を後述するファインァライメントの時よりも低倍率に設定して行った場合には、ファインァライメント時よりもウェハ W上のより広レ、領域の画像が取り込まれることとなる。なお、通常は、検出対象の基準パターンも、後述するファインァライメント時のァライメントマークよりも大きなものが設定されてレ、る。 [0095] 次に、 FIA演算ユニット 41のデータ処理部 53は、テンプレートデータ記憶部 52に記憶されているテンプレートと同じサイズの窓により画像信号記憶部 50に記憶されている視野画像 (パターン信号)を走査し、テンプレートデータとの照合（マッチング）を行う（ステップ S222)。具体的には、走査され所定の位置に設定された窓内の画像とテンプレートデータとの相関の評価値を前述した式（1)又は式（2)により求める。そして、評価値が所定の閾値よりも大きい場合に、そのテンプレートの基準パターンがその位置に存在すると判断し、その基準パターンの位置情報を取得する。

サーチァライメントのために予め設定されたウェハ W上の所定の数ケ所の領域に対を各々繰り返し行う（ステップ S221—ステップ S223)。

そして、数ケ所の領域の基準パターンの位置の検出が全て終了したら (ステップ S 2 23)、その各基準パターンの位置関係に基づいて所定の演算を行レ、、ウェハ Wの回転量や XYずれ等を求める（ステップ S224)。

[0096] サーチァライメントが終了したら、次に、ァライメントセンサにより、ウェハ W上の各露光ショットの位置ずれを検出するファインァライメントを行う（ステップ S230)。ファインァライメントにおいては、ウェハ W上の露光ショットに対応して形成されたファインァラィメント用のァライメントマークを検出し、そのァライメントマークの位置を求めて、各シヨット領域の回転量や位置ずれを検出する。

本実施の形態においては、検出した画像 (パターン信号）の波形信号に対してエツジ計測手法による信号処理を施すことにより、ァライメントマークの検出及びその位置情報の検出を行う。なお、エッジ計測手法は、例えば特開平 4一 65603号公報等に開示されており、その詳細な説明は省略する。

[0097] このファインァライメントは、ウェハ W上の各ショット領域に対応して設けられたァライメントマークの全てを検出して行ってもよいし、レ、くつかのショット領域を選択し、その選択されたショット領域に対応するァライメントマークを検出して行ってもよい。但し、一部のショット領域に対応するァライメントマークを選択して行う場合には、後述するショット領域の位置算出の際に統計演算処理 (EGA処理)を施し、各ショット領域の位置を検出することとなる。なお、ファインァライメント時のこの画像の取り込みを、ァライメントセンサの倍率を前述したサーチァライメントの時よりも高倍率に設定して行うようにしてもよい。また、検出対象のァライメントマークは、通常、前述したサーチァライメント時に用いた基準パターンよりも小さい、すなわち高精細なマークである。

[0098] ファインァライメントが終了したら、データ処理部 53は、サーチァライメントの結果及びファインァライメントの結果に基づいて、例えば EGA処理等の処理を行レ、、ウェハ W上の各ショット領域の位置を算出する（ステップ S240)。

[0099] ショット領域の位置が算出されたら、主制御系 15は、予め管理されているベースライン量及び算出したショット領域に基づいてレチクル Rとウェハ Wのショット領域との位置合わせを行う。そして、ショット領域にレチクル Rのパターン像を正確に重ね合わせ、露光を行う（ステップ S250)。

[0100] このように、本実施の形態によれば、設計データを 2次元画像データ (パターン信号 )に変換し、得られた画像データ（パターン信号)よりユニークなパターンを抽出してテンプレート作成領域を特定し、さらにその領域の画像データ (パターン信号)を抽出してテンプレートを生成している。従って、実際のデータが得られない場合や、テンプレートとすべきマークが形成されてない場合等においても、有効なテンプレートを生成すること力 Sできる。また、このテンプレートを用いて、適切にテンプレートマッチングやサーチァライメントを行うことができる。

また、このテンプレートは、設計データから自動的に生成することができる。従って、オペレータの負荷を軽減することができる。また、設計データからテンプレートを生成しているので、ウェハ製造前にテンプレートを作成することができ、露光処理を効率良く行うことができる。

[0101] なお、本実施の形態においては、サーチァライメントの際のテンプレートマッチングにおいて使用するテンプレートを作成する方法を例示した力 S、ファインァライメントの際にテンプレートマッチングを行う場合のテンプレート作成にも適用可能である。

[0102] 2の ¾の开

前述した第 1の実施の形態においては、設計値データから基準パターン (テンプレート）を作成する領域を特定し、設計値データを変換して生成した 2次元画像 (パターン信号)データのその領域の画像 (パターン信号)データよりテンプレートを生成した。し力この方法は、実際に製造されたウェハの画像 (パターン信号)データが存在する場合にも適用可能であり有効である。実際に製造されたウェハのデータが存在する場合の同様の方法によるテンプレート生成方法について、本発明の第 2の実施の形態として説明する。

なお、本実施の形態において、露光装置の構成、及び、サーチァライメント時のテンプレートマッチングを含む一連の露光処理の方法は、第 1の実施の形態と同一である。従って、その説明は省略する。また、露光装置の構成を参照する場合には、第 1の実施の形態で使用した符号と同一の符号を用いる。

[0103] 図 10は、本発明の第 2の実施の形態のテンプレート作成処理を示すフローチャートである。

実際の画像 (パターン信号)データを用いるこの方法においては、まず、製造されたウェハ表面を撮像し、画像 (パターン信号)データを得る（ステップ S310)。

次に、設計値データよりユニークパターンを抽出し、その位置情報を検出する。ュニークパターンを抽出するまでの処理は、前述した第 1の実施の形態の処理とほぼ同一である。

すなわち、設計値データ (設計値情報)を 2次元画像 (パターン信号)に変換し、 2 次元画像 (パターン信号)データを生成する（ステップ S320)。

[0104] 次に、設計値の 2次元画像 (パターン信号)データ上に入力データ範囲を設定する

(ステップ S330)。

入力データ範囲を設定したら、その範囲内に予め定められているテンプレートの大きさと同じサイズの領域を設定し、仮のテンプレートとする（ステップ S340)。

次に、入力データ範囲の全域について、前述した式（1)又は式（2)に基づいて仮のテンプレートとの相関サーチ計算行い、相関値が所定の閾値を越え、なおかつピークとなる位置を検出する（ステップ S350)。

[0105] 入力データ範囲内の全域について、順次、仮のテンプレートの設定 (ステップ S34 0)及び相関値ピークの検出（ステップ S350)を行い、各領域に対する相関値ピークを示す領域を検出する (ステップ S360)。ステップ S320—ステップ S360の処理により入力データ範囲内に存在するパターンが検出されたら、その中から、自分自身以外にピークを持たず単一的に（ユニークに）存在するパターンを検出し、その位置情報 (領域情報）を得る（ステップ S370)。ユニークなパターンが複数存在する場合には、次に相関値が高いパターンとの相関値の差が最も多レ、パターンを検出し、その位置情報を得る。

[0106] このようにして、ユニークなパターンが存在する領域の位置情報を得たら、ステップ S310で取得した実際に撮像した画像 (パターン信号)データの対応する領域のバターンを抽出し、テンプレートとする（ステップ S380)。

抽出されたテンプレートは、その領域の位置情報とともに FIA演算ユニット 41のテンプレートデータ記憶部 52に記憶され、サーチァライメントの際のテンプレートマッチングで使用される。

[0107] なお、上述したテンプレート作成処理において、ステップ S310のウェハを撮像し画像（パターン信号）データを取得する処理、ステップ S320—ステップ S370のュニークパターンの領域を検出する処理、及び、ステップ S380のテンプレートを抽出する処理は、一連の処理でなくとも、各々別個に行ってもよい。例えば、ウェハを撮像する処理及びユニークパターンの領域検出の処理は、各々別個に予め行っておいてよレ、。また、各処理は、露光装置 100を用いて行ってもよいし、外部の計算機装置や撮像装置等を用いて行ってもよぐ各々別個の装置で行ってょレ、。

[0108] このように、本実施の形態のテンプレート作成方法によれば、実際のウェハの撮像画像 (パターン信号)データを用いて有効なテンプレートを自動生成することができる。従って、オペレータの負荷を軽減することができる。また、実際のウェハ上に形成されるパターンと相関の高い有効なテンプレートを生成することができる。

また、テンプレートとすべきユニークパターンの領域の検出は、設計データに基づいて行っているので事前に行うことができ、テンプレート生成処理、ひいては露光処理を効率良く行うことができる。

[0109] 3の ¾の开

前述したように、サーチァライメントの際にァライメントセンサにより撮像される観察視野の範囲は、ウェハ投入時の位置の誤差やウェハ処理時のパターン形成位置の誤差等により変動し、一定の領域とはならなレ、。テンプレートマッチングで用いる基準パターン (テンプレート）は、観察視野に常に含まれる範囲から抽出する必要があるが、観察視野の変動が大きい場合には、観察視野に常に含まれる領域が非常に小さくなつたり存在しない状況となり、基準パターンを抽出することが不可能となる。

具体的には、例えば図 11Aに示すように、観察視野を VIEW_Area、観察視野となり得る最大の範囲を OR_Are_a、必ず観察視野に含まれる共通領域を AND_Ar eaとすると、図 1 IBに示すように、共通領域 AND_Area内にユニークなパターン B が存在している場合には、これをテンプレートとして抽出することができる。し力、しながら、図 11Cに示すように、共通領域 AND_Area内にユニークなパターンが存在しない場合には、テンプレートを生成することができない。

[0110] 第 3の実施の形態においては、このように共通領域 AND_Area内にユニークなパターンが存在しない場合にも、適切にテンプレートマッチングを行うことができる方法として、最大視野範囲 OR— Areaの全域からユニークな、あるいはほぼユニークなパターンを検出し、それらを組み合わせ、あるいは補い合わせることによりテンプレートとして利用する方法について説明する。

[0111] なお、本実施の形態の説明中においては、テンプレートを構成する個々の要素のパターンをエレメントと称する。

また、露光装置の構成及び露光処理の全体の流れ等は、前述した第 1及び第 2の実施の形態とほぼ同一なので、その説明は省略する。また、露光装置の構成を参照する場合には、第 1の実施の形態で使用した符号と同一の符号を用いる。

[0112] 図 12は、本発明の第 3の実施の形態のテンプレート作成処理を示すフローチャートである。

以下、図 12に示すフローチャートを参照して、本実施の形態のテンプレート作成方法について説明する。

まず、画像 (パターン信号)データを取り込む (ステップ S410)。画像 (パターン信号 )データは、第 1及び第 2の実施の形態のように設計値データ (設計値情報)を 2次元画像 (パターン信号）に変換して生成してもよいし、実際に製造したウェハを撮像して取得してもよい。次に、取り込んだ画像 (パターン信号)データに対して、入力データの範囲を設定する（ステップ S420)。前述したように、サーチァライメントの際に撮像される範囲は所定の範囲内で変動する。ここでは、そのようなばらつきを考慮して、図 11Aに示したような撮像され得る領域の最大の範囲 (最大視野範囲、最大入力データ最大範囲

) OR_Areaを入力データの範囲として設定する。

[0113] 最大視野範囲 OR_Areaを入力データ範囲に設定したら、その範囲内に、テンプレート構成要素（エレメント）の大きさと同じサイズ ElementSizeの領域を設定し、仮のテンプレートとする（ステップ S430)。

次に、最大視野範囲〇R_Areaの全域について、仮のテンプレートとの相関サーチ計算行い、相関値が所定の閾値を越え、なおかつピークとなる位置を検出する (ステツプ S440)。なお、相関サーチ計算の評価計算式は、式（1)又は式（2)に示した相関係数計算や SSDA法等を含む任意に式を用いてよい。

[0114] 1つのエレメントに対して相関サーチ計算が行われたら、その検出結果に基づいて

、ユニークなエレメント又はある程度ユニークなエレメントの選択を行う（ステップ S45

0)。

エレメントの選択は、まず、検出したピークの数が、所定の閾値 TH— Peak以下であるか否かをチェックすることにより行う。ピークの数が閾値 TH— Peakより多いものは、ユニークさが少ないものとして、テンプレート用の構成要素としては使用しないものとする。

[0115] また、 SN比、検出されたエッジ量、エントロピー、分散値、モーメント等の特徴を用いて、エレメントの絞込みを行う。 SN比は、最も相関値が高レ、ものと 2番目に高いものとの相関値の差 (特徴値の差)で表す。この差が大きいほど安定した特徴パターンと言うことができるからである。また、エッジの量は、エッジの本数、あるいは、 2CCDのエッジを検出した CCDの数（エッジが占める 2CCD上の画素面積））で表す。

このような特徴量を使用することにより、類似したエレメントより最も位置決め情報が多レ、パターンを選択することができる。

[0116] 具体的に説明すると、例えば図 13Aに示すように、 1つのパターン Bに関連して、図示のごとぐずれた（はみ出した)パターンを含む複数のパターンが検出される場合がある。このような場合、相関係数や SSDA法の評価値は、どのパターンも自分自身に対して同様に高い値を示す。しかし、前述したような SN比、エッジ量、エントロピー、分散値あるいはモーメント等の特徴を用いることにより、最も位置決め情報が多いパターンを選択することができる。図 13Aに示した例においては、図 13Bに示すようなパターン Bが適切に切り出されたエレメントが選択される。

なお、これら SN比、検出されたエッジ量、エントロピー、分散値、モーメント等の特徴によるエレメントの絞込みは、ステップ S440の相関サーチ計算の処理の際に、評価値の計算と組み合わせてやるようにしてもよい。

[0117] このような仮のテンプレートの設定 (ステップ S430)、相関値ピークの検出（ステップ S440)、及びユニークエレメントの選択 (ステップ S450)の各処理を、最大視野範囲 OR_Area内に設定し得る全てのエレメント、すなわちエレメントサイズ ElementSiz eの領域に対して行う（ステップ S460)。その結果、最大視野範囲 OA_Are_a内に含まれる比較的ユニークなエレメント（パターン）が検出される。

[0118] このように最大視野範囲 OR— Area内に存在する比較的ユニークなエレメントが検出されたら、それらを組み合わせて、実際にテンプレートを構成して行く（ステップ S4 70)。

このエレメントを選択してテンプレートを構成する処理について、具体的なエレメントの検出結果及び選択結果を例示して説明する。

[0119] まず、ステップ S450において、閾値 TH—Peak= lとしてユニークエレメントの選択処理を行うことにより、例えば図 14に示すエレメント B及び Cのように、自分自身以外にピークを持たないユニークなエレメント (パターン）が検出される。

このような場合、仮に、このエレメント B又はエレメント Cのいずれ力が、視野領域の共通領域 AND_Areaに存在してレ、た場合には、そのエレメントを従来の方法によりそのままテンプレートとすればよレ、。し力し、図 14に示す例のようにこれらのエレメント B及び Cが共通領域 AND_Areaに含まれない場合には、選択したこの両方のパターン B及び Cを、各々テンプレートとして登録する。

[0120] テンプレートマッチングを行う時には、この両方のエレメントでマッチングを行う。ェレメント B及びエレメント Cのいずれかが検出できれば、いずれのエレメントもユニークなパターンなので、このエレメントの位置計測結果からウェハ上のパターンの位置計測が可能となる。図 14に示す例においては、観察視野 VIEW— Areaが紙面中で左側にある時にはエレメント Bが検出され、観察視野 VIEW— Areaが紙面中で右側にある時にはエレメント Cが検出され、各々位置計測が行われる。

なお、図 14に示す例において、ステップ S440で検出された相関ピーク値を示したエレメント Aが示されているが、これは最大視野範囲〇R_Area中に 4個存在するため、そのいずれかを検出したとしても位置を検出できなレ、。このようなエレメントは、ュニークエレメントでなレ、ものとしてステップ S450において選択されず、テンプレートとならない。

[0121] ステップ S450において、閾値 TH_Peak= 2としてユニークエレメントの選択処理を行うことにより、例えば図 15に示すエレメント Bのように、完全にユニークではないが、ある程度ユニークな特徴的なパターンが検出される。

このような場合、通常であれば、最大視野範囲 OR— Areaに複数の同一パターンがあるので、テンプレートとすることはできなレ、が、この 2つのパターンを組み合わせて考えることにより、最大視野範囲 OR— Area内で一意に特定できるパターンを構成できる。従って、これら 2つのパターン Bの位置関係の情報をも含む形式で、このエレメント Bをテンプレートとして登録する。

[0122] テンプレートマッチングを行う時には、このエレメント Bを基準パターンとしてマツチングを行うとともに、検出されたエレメント Bの個数を検出する。図 15に示す例においては、仮に、エレメント Bが 2個検出された場合は、観察視野 VIEW— Areaが紙面中で左側にあることがわかり、各エレメント Bの位置情報に基づいて位置計測が可能となる。また、エレメント Bが 1個しか検出されない場合は、観察視野 VIEW_Areaが紙面中で右側であり、観察されているエレメント Bは紙面中の右側に位置するエレメント B であることがわかる。従って、このエレメント Bの位置情報に基づいて、位置計測ができる。

[0123] ステップ S450において、閾値 TH_Peak= 3としてユニークエレメントの選択処理を行うことにより、例えば図 16Aに示すエレメント A, B及び Cのように、完全にュニークではないが同じパターンが最大視野範囲〇R Areaに 3つまでしか存在しない特徴的なパターンが検出される。

このような場合であっても、各エレメントの位置関係の情報をも含む形式でテンプレートを作成することにより、エレメントのテンプレートマッチング結果に基づいて位置検出を行うことができる。すなわち、このような各パターンの位置関係の情報をも含む形式で、これらのエレメント A, B及び Cをテンプレートとして登録する。

[0124] テンプレートマッチングを行う時には、まず、これらのエレメント A, B及び Cのパターン全てでマッチングを行う。そして、視野領域内で検出された各エレメントの相対的位置関係に基づいて、位置計測を行う。

例えば、図 16Aの最大視野範囲 OR_Areaに対して、図 16Bに示すように左上に観察視野 VIEW_Areaが配置された場合と、図 16Cに示すように右下に観察視野 VIEW_Areaが配置された場合を考える。この場合、いずれの観察視野においても、エレメント B及びエレメント Cが同様の位置関係で配置されている。し力、しながら、図 16Bに示す左上の観察視野においては、他にマッチングにより検出されたエレメントが存在しないのに対して、図 16Cに示す右下の観察視野においては、さらなるエレメント Aが検出されている。従って、このエレメント Aの検出の有無及びその位置関係を用いることにより、位置を検出することができる。

すなわち、各々位置情報とともに登録されることにより、エレメント Bとエレメント Cの組み合わせ、及び、エレメント A,エレメント B及びエレメント Cの組み合わせ力各々実質的に 1つのテンプレートとして機能するようにテンプレート化されていることとなる

[0125] このように、ステップ S470においては、最大視野範囲 OR— Area内に検出された比較的ユニークなエレメントを適宜組み合わせて、最大視野範囲〇R_Area内のどの位置に観察視野 VIEW_Areaが配置されたとしても観察視野 VIEW_Area内に必ずテンプレートが含まれるように、テンプレートを構成して行く。

実際にテンプレートを構成するエレメントを選択する際には、最大視野範囲〇R_A reaの大きさ、観察視野 VIEW_Areaの大きさ、エレメントの大きさ ElemetSize、及び、ステップ S440で検出されたエレメントの配置とそのユニークさ等の情報に基づいて、選択するピーク数の閾値 TH Peakを 1から徐々に大きくし、テンプレートを構成するエレメントを順次選択して行くこととなる。

[0126] このようにしてテンプレートの構成が抽出されたら、それらテンプレートを構成する各エレメントを、それらの位置情報をも含んだ形式で登録し、これによりテンプレートを作成する（ステップ S480)。なお、テンプレートには、各エレメントのパターン（画像データ、形状データ）、エレメント間相互の位置関係の情報に加えて、そのエレメントのユニークさの情報や個数の情報、あるいは、さらに他の情報を記憶するようにしてよレ、。

なお、テンプレートのデータ形式等は、任意の形式でよい。

[0127] 次にこのように作成された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サ一チアライメントを行う方法について、図 17のフローチャートを参照して説明する。なお、サーチァライメントの前工程及び後工程の処理内容は、図 9を参照して前述した第 1の実施の形態の場合の処理と同じである。

サーチァライメントにおいては、ウェハ W上の離れた 2ケ所又は 3ケ所の所定の領域におレ、て所望のパターンにつレ、て位置計測を行い、各箇所の位置関係に基づレ、てウェハ Wの回転量や XYずれ等を求める。

[0128] サーチァライメントにおいては、まず、設計値データに基づいて、ウェハ Wの位置計測箇所の画像 (視野画像、パターン信号)を取り込む (ステップ S521)。

次に、テンプレートを構成しているエレメントのサイズ ElementSizeと同じ大きさの窓により、取り込んだ視野画像を走査し、エレメントデータとの照合 (マッチング）を行う（ステップ S522)。具体的には、走査され所定の位置に設定された窓内の画像 (パターン信号）とエレメントデータとの相関の評価値を前述した式（1)又は式（2)により求める。そして、評価値が所定の閾値よりも大きい場合に、そのエレメントのパターン力 Sその位置に存在すると判断し、エレメントを識別する情報とその位置とを記憶する。前述したように、本実施の形態のテンプレートは複数のエレメントにより構成されている。従って、このマッチング処理は、全エレメントについて、順次行う（ステップ S52 3)。

[0129] そして、視野画像 (パターン信号）内に存在するエレメントが全て検出できたら、それら各エレメントの相対位置関係を検出し、これをテンプレートに記憶されているエレメント相互の位置関係の情報と比較照合し、その視野画像 (パターン信号）の位置を検出する（ステップ S524)。この際、テンプレートに各エレメントのユニークさの情報や個数の情報、あるいは、さらにその他の情報が記憶されていれば、それらの情報を参照して、ユニークなエレメントから優先的に処理を行ったり、誤差やエラーが少なくより確実に位置を検出できるエレメントを優先的に処理したりするのが好適である。具体的には、図 12を参照して前述したテンプレートの構成方法に関する説明の際に既に説明したのでここでは説明を省略する。

[0130] このような画像（パターン信号）の取り込み（ステップ S521)、各エレメントごとのマツチング (ステップ S522及び S523)及び検出したエレメントの相対位置関係等に基づく視野画像 (パターン信号）の位置検出（ステップ S524)の処理を、サーチァライメントのために予め設定されたウェハ W上の所定の複数箇所の領域に対して繰り返し行う（ステップ S525)。

そして、各領域の位置が検出できたら、その各領域の位置関係に基づいて所定の演算を行い、ウェハ Wの回転量や XYずれ等を求める（ステップ S526)。

[0131] このように、第 3の実施の形態にテンプレート生成方法によれば、入力データが取り得る全ての範囲（最大視野画像 OR— Area)から、比較的ユニークな特徴的なパターンを抽出して、そのパターンを組み合わせることにより実質的にテンプレートを生成している。従って、入力データの取得位置（視野画像 VIEW— Area)が大きく変化する場合や、入力データに位置決め情報があまり含まれない時であっても、テンプレートを生成することができ、その結果、テンプレートマッチングを可能とする。

[0132] 第 4の実施の形態

図 11Aを参照して前述したように、サーチァライメントの際には、ウェハの投入動作に起因する誤差やパターンの製造処理に起因する誤差等により、撮像される範囲（観察視野 VIEW_Area)は所定範囲（OR_Area)内でばらつく。このような条件の下でァライメントに用いるテンプレート（基準パターン）を作成するためには、観察視野がばらついたとしても必ず観察視野に含まれる共通領域 AND_Area内のパターンであって、観察視野となり得る最大範囲 OR_Area内においてユニークなパターンをテンプレートとして抽出する必要がある。し力、しながら、視野共通領域 AND Are aから、必ず、ユニークで位置計測に必要な情報を十分に持つパターンが検出できるとは限らない。

第 4の実施の形態においては、視野共通領域 AND— Areaからユニークパターンが検出できなかった場合に、テンプレート作成の対象領域を変更する（共通領域 AN D_Areaや視野最大範囲 OR_Areaをずらす）ことにより、ユニークパターンを検出できる可能性を高めたテンプレート作成方法について、図 18—図 22を参照して説明する。

[0133] 図 18は、本発明に係る第 4の実施の形態のテンプレート作成処理の流れを示すフローチャートである。本実施の形態のテンプレート作成方法においては、まず、ユニークパターンの検出処理の対象領域を設定する（ステップ S601)。まず、ウェハ上のショット領域の配置やサーチァライメント計測の処理条件等に基づいて、図 19Aに示すように、サーチァライメント計測によりパターン検出及びその位置計測を行うウェハ上の目標計測領域 AreaVOを設定する。目標計測領域 AreaVOを設定したら、予め検出されているゥェハ投入誤差やウェハ製造誤差等の情報に基づいて、ウェハを露光装置 100に投入しァライメントセンサによりこの領域 AreaVOを目標として画像を取り込んだ場合の、視野共通領域 AND— Area及び視野最大範囲 OR— Areaを検出する。そして、視野共通領域 AND— Area内の任意の領域を、ユニークパターンを探索する領域 Are aAとして設定し、検出された視野最大範囲 OR— Areaを含む任意の領域を、パターンのユニークさを検証する領域 Arealとして設定する。本実施の形態においては、ュニータパターン探索領域 AreaAは視野共通領域 AND— Areaに等しく設定し、ュニークさ検証領域 Arealは視野最大領域〇R_Areaに等しく設定する。

[0134] ユニークパターン探索領域 AreaA及びユニークさ検証領域 Arealの設定が終了したら、ユニークさ検証領域 Areal (視野最大範囲〇R_Area)の画像データ（パターン信号情報)を取得する (ステップ S603)。画像データは、設計値データ (設計情報) を画像信号に変換して取得してもよいし、製造されたウェハの表面を撮像して取得してもよい。

[0135] 次に、取得した画像データを用いて、ユニークパターンの検出を行う。まず、図 19Bに示すように、ユニークパターン探索領域 AreaA内に予め定められてレ、るテンプレートと同じサイズの領域 AreaTを設定し、これを仮のテンプレートとする（ステップ S605)。

次に、ユニークさ検証領域 Arealの全域を、仮のテンプレート AreaTと同じサイズ（テンプレートと同じサイズ）の領域 AreaSでサーチし、各位置における領域 AreaSの画像 (パターン信号情報）と仮のテンプレート AreaTの画像 (パターン信号情報）との相関値を、前述した式（1)又は式 (2)に基づいて順次求め、相関値が十分に高ぐピークとなっている領域を検出する（ステップ S607)。

[0136] ユニークパターン探索領域 AreaA内の全域について、仮のテンプレート AreaTを順次設定し、各仮のテンプレートに対する相関値ピーク領域を検出したら (ステップ S 609)、その中から、ユニークなパターン (領域）を抽出する（ステップ S611)。すなわち、仮のテンプレートの中で、ユニークさ検証領域 Areal内に自分自身以外にピークを持たない単一的な（ユニークな)仮のテンプレートを抽出する。

[0137] そして、そのようなユニークな仮のテンプレートが抽出された場合には（ステップ S6 13)、その仮のテンプレートの画像データ（イメージ信号情報）をテンプレートとして抽出し (ステップ S615)、テンプレート作成処理は終了する。

抽出されたテンプレートは、これを抽出するためにステップ S601で設定された目標計測領域 AreaVOの位置情報とともに、露光装置 100の FIA演算ユニット 41のテンプレートデータ記憶部 52 (図 1及び図 5参照）に記憶され、サーチァライメントの際のテンプレートマッチングで使用される。

なお、ユニークな仮のテンプレートが複数存在した場合には、第 1の実施の形態と同様に、自分自身に対する相関値と 2番目に高レ、相関値との差が最も大きレヽ仮のテンプレートをテンプレートとして選択する。

[0138] ステップ S611において、仮のテンプレートの中からユニークな仮のテンプレートが抽出されな力、つた場合には (ステップ S613)、ユニークパターン探索領域 AreaA及びユニークさ検証領域 Arealの再設定（変更）を行う（ステップ S620)。

そのために、既にステップ S603において取得している視野最大範囲〇R_Area 内の画像データであって未だユニークなパターンの探索を行っていない領域、すなわち、現在のユニークさ検証領域 Areal (視野最大範囲 OR— Area)の内部でュニークパターン探索領域 AreaA (視野共通領域 AND— Area)の外部である領域（図 1 9A参照）から、ユニークなパターンを検出する。

[0139] ユニークパターンの抽出処理においては、まず、図 20Aに示すように、ユニークさ検証領域 Areal内にテンプレートと同じサイズの領域 AreaYを設定し、これを仮のュニータパターン領域とする（ステップ S621)。

次に、図 20Bに示すように、ユニークさ検証領域 Arealの全域を、仮のユニークパターン領域 AreaY (図 20A)と同じサイズ（テンプレートと同じサイズ）の領域 AreaZでサーチし、各位置における領域 AreaZの画像 (パターン信号情報）と仮のユニークパターン領域 AreaYの画像 (パターン信号情報）との相関値を、前述した式（1)又は式 (2)に基づいて順次求め、相関値が十分に高ぐピークとなっている領域を検出する (ステップ S623)。

[0140] このような、仮のユニークパターン領域の設定（ステップ S621)、及び、その仮のュニータパターンに対するユニークさ検証領域 Areal内の相関値ピーク領域の検出（ステツプ S623)の処理を、ユニークさ検証領域 Areal内において設定可能な仮のュニークパターン領域 AreaYから、全範囲がユニークパターン探索領域 AreaAに含まれるような仮のユニークパターン領域 AreaY (図 20A中の Y1及び Y2のような領域を示す。 Y3のような領域は、これには含まれない）を除いた残りの全ての仮のユニークパターン領域 AreaYに対して行う（ステップ S625)。

次に、ステップ S621—ステップ S625の処理により検出された仮のユニークパターン及びそれに対する相関値ピーク領域から、自分自身以外にピークを持たなレ、ュニークなパターンを抽出する（ステップ S627)。

[0141] このようにして、ユニークさ検証領域 Arealとユニークパターン探索領域 AreaAの間の領域からユニークなパターンが検出されたら、そのユニークなパターンが、新たなユニークパターン探索領域 AreaA_New (視野共通領域 AND_Area_New) 内に配置されるように、ユニークパターン探索領域 (AreaA)及びユニークさ検証領域 (Areal)を新たに設定する（ステップ S 629)。

本実施形態においては、図 21に示すように、ユニークさ検証領域 Areal内にュニークパターン Qが検出されたとすると、そのユニークパターン Qの中心を観察視野 (V IEW— Area)の中心とするように新たな目標撮像範囲 AreaVを設定し、これに基づレ、て、新たな視野共通領域 AND— Area— New及び視野最大範囲 OR— Area— N ewを検出する。

[0142] そして、このように新たに視野共通領域 AND_Area_New (ユニークパターン探索領域 AreaA_New)及び視野最大範囲〇R_Area_New (ユニークさ検証領域 AreaI_New)を設定したら、ステップ S603に戻って、再度、これらの領域に対して、前述したテンプレート作成の処理を繰り返す（ステップ S603 S609)。

このような処理により、ステップ S611においてユニークな仮のテンプレートが抽出された場合には (ステップ S613)、その仮のテンプレートの画像データ (イメージ信号情報）をテンプレートとして抽出し (ステップ S615)、テンプレート作成処理を終了する。

[0143] 本実施の形態のテンプレート作成方法を、図 22に示す具体的なパターン例を参照してまとめて説明する。

図 22に示すように、例えば、サーチァライメント計測の初期目標計測領域が AreaV 0のように設定されている場合、これに対して、ウェハ投入誤差等が考慮されて、視野共通領域 AND— Area及び視野最大範囲 OR— Areaが図示のように設定される。この視野共通領域 AND— Area内を、テンプレートと同じサイズの領域 AreaTでサーチし、各領域を仮のテンプレートとし、その各仮のテンプレートが視野最大範囲 OR —Area内においてユニークか否かを検証する。これにより、ユニークな仮のテンプレートが検出された場合には、そのパターンをそのままテンプレートとして登録する。

[0144] 図 22に示す例のように、そのようなユニークなパターンが検出されかなった場合には、視野最大範囲〇R_Area内の未だユニークさを検出していない領域 AreaR (視野最大範囲 OR_Areaの内部で視野共通領域 AND_Areaの外部の領域）をテンプレートと同じサイズの領域 AreaTでサーチし、各領域を仮のユニークパターンとし、その各仮のユニークパターンが視野最大範囲〇R_Area内でユニークか否かを検出する。

この処理により、例えばユニークなパターン Qが検出されたとすると、このパターン Q が視野共通領域 (AND Area)内に含まれるように、サーチァライメント計測の目標領域 AreaVを再設定する。また、これに伴って視野共通領域 AND— Area— New 及び視野最大範囲 OR— Area— Newを再検出する。（当然、視野共通領域 AND— Area— Newは、パターン Qを含むように検出される。 )

そして、新たに設定した領域を用いて、テンプレート作成を行う。

[0145] この場合、パターン Qが直ちにテンプレートとして検出されるとは言えなレ、が、少なくとも新たな視野最大範囲〇R_Area_Newの中の前回の視野最大範囲 OR_Are aと重複する領域においてはユニークなパターンなので、最終的にパターン Qがュニークパターン（テンプレート）として検出される可能性はある。

また、新たに設定した領域において、ユニークパターンが検出されなかったとしても、引き続き同様の処理を繰り返すことにより、ユニークパターンの探索処理を継続すること力 Sできる。

[0146] このように、本実施の形態のテンプレート作成方法によれば、予め設定したサーチァライメント計測の計測位置において、テンプレートとするのに適切なユニークなパターンが検出されなかった時には、ユニークパターン探索領域を少しずつ変更しながら（ずらしながら）、ユニークパターンの検出を繰り返し継続する。従って、適切なテンプレートを自動作成できる可能性が高くなり、テンプレート作成に関わるオペレータの負担を軽減することができる。

[0147] また、ユニークパターン探索領域を変更する際には、ユニークパターン (テンプレート）となる可能性の高いパターンを視野最大範囲内で探索し、探索したパターンが含まれるように探索領域を変更をしている。従って、ユニークパターン探索領域を変更した後に適切なテンプレートが検出できる可能性が高ぐ一層効率良くテンプレート作成を行うことができる。

[0148] また、ユニークパターン探索領域を変更する際のユニークパターンの探索の処理は、既に取得している画像データを用いて行っているので、新たに画像データを取得する必要が無ぐこの点においても効率良く処理が行える。

また、本実施の形態の方法によれば、設計データからも、実際のウェハからの撮像データからもテンプレートを作成することができるので、利便性が向上する。

また、このようにサーチ範囲（視野最大範囲 OR Area)を変更してテンプレート作成及びそのテンプレートを用いたサーチァライメントを行うことができる構成においては、サーチ可能領域を拡大することができる。従って、露光装置においてブリアライメント精度、ウェハ投入精度が若干低下しても、サーチァライメントによりこれに対応することができることとなり、結果的により高性能な露光装置を提供できる。

[0149] なお、前述した方法においては、ステップ S611における実際のテンプレートを作成するためにユニークパターンを抽出する際のユニークさの基準と、ステップ S627におけるユニークパターン探索領域を変更するためにユニークパターンを抽出するためのユニークさの基準とが同一であつたが、例えば後者の基準を前者に比べて緩和する等、異なる基準としてもよい。

なお、ユニークパターン探索領域の変更を行っても適切なテンプレートが検出できない場合には、領域の変更回数に制限を設ける等の任意の条件により処理を終了するものとする。

[0150] 第 5の実施の形態

本発明に係る第 5の実施の形態として、第 4の実施の形態と同様に、最初に設定したテンプレート作成領域 (ユニークパターン探索領域）において適切なテンプレートが抽出できない場合に、テンプレート作成領域を再設定してテンプレート作成を再度試みる他の方法について、図 23—図 26を参照して説明する。

[0151] 図 23は、本発明の第 5の実施の形態のテンプレート作成処理の流れを示すフローチャートである。

本実施の形態のテンプレート作成方法においては、まず、テンプレートを作成する領域の設定を行う（ステップ S651)。具体的には、第 4の実施の形態と同様に、サーチアライメント計測の目標計測領域に対してウェハ投入誤差やウェハ製造誤差を考慮して目標計測領域に対する視野共通領域 AND_Area及び視野最大範囲 OR_ Areaを検出し、その上で、本実施の形態においては、視野最大範囲 OR_Areaを、テンプレート作成領域として設定する。

[0152] 次に、その視野最大範囲 OR_Areaの画像データ (パターン信号情報）を取得する

(ステップ S652)。本実施の形態においても、この画像データは設計情報から生成してもよレ、し、実際のウェハ上のパターンを撮像して取得してもよレ、。 [0153] 画像データを取得したら、そのテンプレート作成領域からテンプレートを抽出する（ステップ S653)。テンプレートの抽出方法は、任意の方法でよぐ例えば前述した第 1の実施の形態一第 3の実施の形態を各々適用することも可能である。本実施の形態においては、第 1の実施の形態と同様の方法を用いる。すなわち、図 7A及び図 7 Bを参照して説明したように、テンプレート作成領域 Areal (視野最大範囲 OR_Are a)内にテンプレートと同じサイズの領域 AreaTを仮のテンプレートとして設定し、探索領域（Areal)の全域を仮のテンプレート AreaTと同じサイズの窓 AreaSでサーチし、各位置における領域 AreaSの画像 (パターン信号情報）と仮のテンプレート Tの画像 (パターン信号情報）との相関値を前述した式（1)又は式（2)に基づいて順次求め、相関値が十分に高ぐピークとなっている領域を検出する。そして、テンプレート作成領域 Areal内に設定される全ての仮のテンプレート AreaTについて相関ピーク値を検出したら、その中から、自分自身以外にピークを持たないユニークな仮のテンプレートを抽出する。

[0154] ステップ S653において、ユニークな仮のテンプレートが 1つ以上抽出されたら（ステップ S655)、最もユニークな仮のテンプレートを実際のテンプレートとして選択し、その画像データ（イメージ信号情報）をテンプレートとして抽出し (ステップ S657)、テンプレート作成処理は終了する。

[0155] ステップ S653において、ユニークな仮のテンプレートが全く抽出されな力た場合は（ステップ S655)、本実施形態においても、テンプレート作成領域 Arealの設定の変更を行う。

本実施の形態においては、現在のテンプレート作成領域 Arealに対して、その周縁部の画像データ (イメージ信号情報)から、パターン特徴の特徴量が多くユニークパターンが存在する可能性が高いと推定される領域を検出し (ステップ S661)、その方向に所望の量だけテンプレート作成領域 Arealをずらし、新たなテンプレート作成領域 AreaI_Newとする（ステップ S663)。

[0156] テンプレート作成領域 Arealに対して、その周縁部のイメージ信号情報のパターン特徴の特徴量を求める処理について、図 24A及び図 24Bを参照して説明する。現在のテンプレート作成領域 Areal (視野最大範囲〇R Area)が図 24Aに示すように設定されているとすると、この視野最大範囲 OR— Areaの周囲の 4辺に沿って視野最大範囲 OR— Areaの内側に幅 L1の帯状の領域を規定し、これにより視野最大範囲 OR— Areaの周縁部に図示のごとく 8つの領域 E1— E8を設定する。

次に、各領域 E1 E8ごとに、所定のパターン特徴を検出し、その特徴量を求める。パターン特徴としては、例えば、 2値化パターンにおけるパターンの量 (所定の画素値の画素量）、パターン密度、周波数成分検出結果、エッジ検出されたパターンにおけるエッジ線分の量、エッジの本数、エッジの密度、エッジ線分の周波数成分検出結果等を用いることができる。

[0157] そして、各周縁領域 E1— E8の特徴量を求めたら、その最も特徴量が多い領域を検出する。

例えば図 24Aに示したテンプレート作成領域 Arealに、図 24Bに示すようなパターンが配置されていたとする。この場合、領域 El、 E2、 E3、 E5及び E7にパターンが配置されている力特に、領域 E1に複雑なパターンが配置されており、例えば周波数分析やエッジ検出を行レ、パターン特徴を抽出した場合には、領域 E1の特徴量が最も多くなる。

[0158] 最も特徴量の多い周縁部の領域が求められたら、その周縁部の領域に対応付けて予め設定されてレ、る所定の領域にテンプレート作成領域 Arealをずらし、新たなテンプレート作成領域 Areal— Newを設定する。図 24Bに示す例においては、テンプレート作成領域 Arealを、領域 E1の方向である紙面内上辺方向に所定量ずらし、新たなテンプレート作成領域 Areal— Newが設定される。

[0159] なお、テンプレート作成領域の移動に伴って、その領域が視野最大範囲 OR— Are aとなるようなサーチァライメント時の目標計測領域も移動することとなる。

また、新たなテンプレート作成領域 AreaI_Newは、パターン特徴の特徴量が多い領域の方向へ設定するのであれば、元の領域 Arealに対して任意の方向、任意の距離に設定してよい。例えば、例えば図 25Aに示すように元のテンプレート作成領域 A realと一部が重なるように設定してもよレ、し、図 25Bに示すように全く重ならなレ、ように設定してもよい。

[0160] そして、このようにして新たなテンプレート作成領域が設定されたら、ステップ S652 に戻って、このテンプレート作成領域 Areal— Newの画像データを取得し、この新たなテンプレート作成領域 Areal— Newに対して、前述したテンプレート作成の処理を繰り返す（ステップ S653— S655)。

このような処理により、ステップ S653においてユニークな仮のテンプレートが抽出された場合には (ステップ S655)、その仮のテンプレートの画像データ (イメージ信号情報）をテンプレートとして抽出し (ステップ S657)、テンプレート作成処理を終了する。

[0161] このように、本実施の形態のテンプレート作成方法によれば、予め設定したテンプレート作成領域 (本実施の形態においては視野最大範囲 OR_Area)においてテンプレートとするのに適切なユニークなパターンが検出されな力た時には、テンプレート探索位置をずらして再設定し、再度テンプレート作成を行っている。従って、自動的にテンプレートを作成できる可能性が高くなり、テンプレート作成に関わるオペレータの負担を軽減することができる。

[0162] また、テンプレート作成の処理対象領域を変更する際には、テンプレート作成領域の周縁のパターン特徴に基づいて、ユニークなパターンが検出される可能性が高い領域あるいは方向を推定し、これに基づレ、てテンプレート作成領域を変更をしてレ、る。従って、少なくとも、全くパターンが存在しないような領域にテンプレート作成領域を再設定するような状態を避けることができ、テンプレートを適切に抽出できる可能性の高い領域にテンプレート作成領域を再設定することができる。

[0163] また、そのようなテンプレート作成領域の移動のためのパターン特徴の検出は、既に画像データを取得している領域の画像データを用いて行っているため、新たに画像データを取得する必要が無ぐ効率良く処理が行える。

また、本実施の形態においても、サーチ範囲（視野最大範囲〇R_Area)を変更してテンプレート作成を行うことができるため、サーチ可能領域を拡大することができ、露光装置におけるブリアライメント精度やウェハ投入精度が低下にもサーチァライメントにより対応することができる。その結果、より高性能な露光装置を提供できる。

[0164] なお、前述した方法においては、ステップ S651において視野最大範囲 OR Area をテンプレート作成領域として設定した後、ステップ S652において、その視野最大範囲 OR— Areaと同じ領域の画像データを取得していた。し力ながら、視野最大範囲 OR— Areaよりも広い領域の画像データを取得し、後のパターン特徴の検出の際に利用するようにしてもよレ、。すなわち、例えば図 26に示すように、ステップ S652において画像データを取得する際には、視野最大範囲 OR_Areaの各辺力 4方向に各々距離 L2だけ拡張した領域 AreaEの画像を取得しておく。そして、視野最大範囲 OR_Areaからテンプレートが抽出できず、テンプレート作成領域 Arealをずらすために視野最大範囲 OR_Area周囲のパターン特徴を検出する時に、この拡張した部分の画像データ (イメージ信号情報)を用いる。

[0165] 図 26に示す例においては、例えば、視野最大範囲〇R_Areaの 4辺力も各々距離 L2だけ外側に規定したラインと、 4辺から各々距離 L3だけ内側に規定したラインとにはさまれる帯状の領域において、図 24A及び図 24Bと同様に領域 E1— E8を設定し、各領域のパターン特徴の特徴量を検出し、これに基づいてテンプレート作成領域の移動方向を決定する。このような方法によれば、視野最大範囲 OR— Areaとして利用した領域のさらに外部の領域のパターン特徴を参照することができるため、テンプレートとして利用できるユニークパターンが存在する可能性をより適切に推定することができ、より効率良くテンプレート作成領域を再設定することができる。

[0166] また、本実施の形態の方法においては、テンプレート作成領域をずらす方向及び距離も任意に設定してよい。本実施の形態のように、予め複数の再設定位置を用意しておいてもよいし、例えば周縁部のパターン特徴に応じて、テンプレート作成領域をずらす方向やずらす距離を決定するようにしてもよい。例えば、一連のパターン特徴の重心を検出し、その重心の方向にテンプレート作成領域をずらすようにしてもよレ、。

[0167] 6の ¾の开

第 ₄の実施の形態及び第 5の実施の形態においては、テンプレート作成領域から適切なテンプレートが作成できなレ、場合に、そのテンプレート作成領域を移動して再設定するようにしていた。しかし、テンプレート作成を行う当初の段階より、テンプレート作成に適した情報が多数ある領域を選択して、テンプレート作成領域と設定するようにしてもよい。テンプレート作成に好適な領域を目標計測領域の周辺の広範な領域から選択し、その領域の画像データを利用してテンプレートを作成する処理について、本発明に係る第 6の実施の形態として、図 27及び図 28を参照して説明する。

[0168] 図 27は、本発明の第 6の実施の形態のテンプレート作成処理の流れを示すフローチャートである。

本実施の形態のテンプレート作成方法においては、まず、低倍率（第 1の検出倍率 )の撮像カメラにより広域な画像データ (イメージ信号情報）を取得する（ステップ S70 1)。画像データを取得する範囲は、サーチァライメント計測時の目標計測領域 (サーチ計測視野領域)を含み、さらに複数のテンプレート作成領域を含むような領域であり、サーチァライメント計測時の撮像倍率 (広域の画像データを取得する本ステップにおける撮像倍率 (第 1の検出倍率)よりも高倍率で、かつファインァライメント計測時に設定される検出倍率よりは低い倍率。以下、便宜上中倍率 (第 2の検出倍率)と称する）の下での観察視野 VIEW— Area、及び、ウェハ投入誤差やウェハ製造誤差を考慮して、予め固定的に決定しておく。本実施形態においては、サーチァライメント計測時に中倍率で観察視野 VIEW— Areaを撮像した場合の視野最大範囲 OR— Are aに対して、図 28に示すように、この視野最大範囲 OR— Areaを縦横各 4倍、面積で 16倍にした領域であって、サーチァライメント計測時の目標計測領域 (サーチ計測視野領域) AreaVOをほぼ中心とする領域 AreaXの画像データ（低倍率（第 1の検出倍率)の画像データ)を取得する。

[0169] なお、このような画像データを露光装置 100とは別の装置で取得する場合には、そのように専用に設けられた低倍率の光学系を有する撮像システムによりウェハ表面を撮像し取得する。

また、露光装置においてこのようなデータを取得する場合には、例えば、複数の受光系（低倍率、中倍率、高倍率）を有する FIA方式のァライメントセンサを用いる。そのような考え方のァライメントセンサは、例えば特開 2002—257512号公報等に開示されている。そのァライメントセンサは、図示を省略するが、対物レンズ (対物光学系）は共通的に設けられているものの、比較的高倍率で視野の狭い受光系（高倍系）と比較的中倍率で視野の広い受光系（中倍系）との 2つの受光系を具備しており、ゥェハ表面で反射された光ビームをビームスプリッタ等で分岐して各受光系に入射させている。このようなァライメントセンサに上述したような低倍系の受光系（センサを含む）を付加してやって、ステップ S701における低倍率の画像データを、露光装置に具備される例えばこのようなァライメントセンサにより撮像する。

[0170] 低倍率の画像データを取得したら、次に、この画像データよりユニークパターンを検出する。

まず、図 28に示すように、低倍画像データ領域 AreaX内に、検出対象のユニークパターンのサイズに相当する領域 AreaYを設定し、これを仮のユニークパターンとする（ステップ S703)。なお、本実施の形態においては、ここで検出するユニークパターンのサイズは、最終的に生成しょうとするテンプレートのサイズと同じものとする力これに限られるものではなぐ任意のサイズに設定してよい。

[0171] 次に、この領域 AreaYと同じサイズの窓 AreaZで、低倍画像データ（低倍画像データ領域 AreaX)をサーチし、各位置における領域 AreaZ内の画像 (パターン信号情報）と仮のユニークパターン AreaYの画像 (パターン信号情報）との相関値を前述した式（1)又は式（2)に基づいて順次求め、相関値が十分に高ぐピークとなっている領域を検出する (ステップ S705)。

低倍画像データ領域 AreaX内に設定される全ての仮のユニークパターン AreaY について相関ピーク値を検出したら (ステップ S707)、その中から、自分自身以外にピークを持たない真にユニークな仮のユニークパターンを抽出する（ステップ S709) 。図 28に示す例においては、例えば領域 AreaUにおいて、真にユニークなパターンが検出されたものとする。

[0172] なお、このユニークパターンの検出処理にぉレ、ては、処理対象の領域（領域 Area X)は広いものの、画像データは低倍率の画像データであるため、データ量は少なく、ステップ S703 ステップ S709の処理に実用上問題となるような長時間を費やすことは無い。

[0173] 低倍画像データ領域 AreaXにおいてユニークパターンを含む領域 AreaUを検出したら、次に、実際にテンプレートを作成するための中倍の画像データ (イメージ信号情報）を取得する領域 Arealを設定する (ステップ S711)。中倍画像を取得する領域 Arealは、図 28に示すように、サーチァライメント計測（中倍率計測）の際の視野最大範囲 OR— Areaと同じサイズの領域であって、その中心がユニークパターンを有する領域 AreaUの中心と同一になるような領域に設定する。この時、視野最大範囲 OR _Areaがそのような領域となるように、サーチァライメント計測時の目標視野領域 Ar eaVも変更する。

そして、ウェハ上のそのテンプレート作成領域 Arealを中倍率の光学系を介して撮像し、画像データ (イメージ信号情報)を取得する (ステップ S713)。

[0174] テンプレート作成領域 Arealの画像データを取得したら、この画像データよりテンプレートとするユニークパターンを検出する。

まず、テンプレート作成領域 Areal内のユニークパターン探索領域 AreaA (視野共通領域 AND_Area)に、テンプレートのサイズに相当する領域 AreaTを設定し、これを仮のテンプレートとする（ステップ S715)。次に、この領域 AreaTと同じサイズの窓 AreaSで、テンプレート作成領域 Arealをサーチし、各位置における領域 AreaS の画像 (パターン信号情報）と仮のテンプレート AreaTの画像 (パターン信号情報）との相関値を前述した式（1 )又は式（2)に基づいて順次求め、相関値が十分に高ぐピークとなっている領域を検出する (ステップ S717)。そして、ユニークパターン探索領域 AreaA内に設定される全ての仮のテンプレート AreaTにつレ、て相関ピーク値を検出したら (ステップ S719)、その中から、自分自身以外にピークを持たないュニークなパターンを抽出する（ステップ S721)。そして、そのユニークパターンの画像データ (イメージ信号情報）をテンプレートとして抽出する（ステップ S723)。

[0175] このように、本実施の形態のテンプレート作成方法によれば、テンプレート作成領域となる領域に対して十分に広範な画像データを用いて、ユニークパターンが存在する可能性の高い領域を推定し、その領域をテンプレート作成領域としてテンプレート作成処理を施している。従って、 1度目に設定した領域からテンプレート作成が可能なユニークパターンが検出される可能性が非常に高ぐ効率良いテンプレート作成処理ができる。

またその結果、ユニークパターンが検出されないためにテンプレート作成領域を再設定し画像データを取得しなおす等の処理が発生する頻度を低減することができ、テンプレート作成、露光装置に係る種々の装置の運用、及び、露光処理を効率良く行うことができる。

[0176] また、本実施の形態においては、広範な領域に対してユニークパターンを検出してテンプレート作成を行っているので、ユニークさの強いパターンをテンプレートにすること力 Sできる。すなわち、ユニークさが強く識別性の強い質の高いテンプレートを作成すること力 Sできる。

[0177] なお、ステップ S703—ステップ S711においては、ユニークパターンを検出することにより、低倍画像データ領域 AreaXよりテンプレート作成に好適なユニークパターンが存在する可能性の高い領域を検出し、実際にテンプレート作成を行うための領域として設定した。しかし、ユニークパターンが存在する可能性の高い領域を推定する方法は、これに限られるものではない。例えば、第 5の実施の形態で視野最大範囲〇 R— Areaを移動させるために検出したパターン特徴の特徴量、すなわち、 2値化パターンにおけるパターンの量 (所定の画素値の画素量）、パターン密度、周波数成分検出結果、エッジ検出されたパターンにおけるエッジ線分の量、エッジの本数、エッジの密度、エッジ線分の周波数成分検出結果等を用いて、ユニークパターンが存在する可能性の高い領域を推定するようにしてもよい。

[0178] また、テンプレート作成領域 Areal (視野最大範囲 OR— Area)を設定した後のテンプレート作成処理（基準データ抽出処理）は、前述したステップ S713 ステップ S72 3の処理の限られるものではなレ、。例えば、前述した第 1の実施の形態一第 3の実施の形態のような各処理を適用して、テンプレートを作成してもよい。

また、本実施の形態においては、ウェハ上の実際の画像データに基づいてテンプレートを作成したが、設計データに基づレ、て作成するようにしてもょレ、。

[0179] また、本実施の形態においては、低倍画像データ領域 AreaXより、唯一のユニークパターンを有する領域 AreaUを検出し、これに基づいてテンプレート作成領域 Area Iを設定したが、ユニークパターンを有する領域を複数検出するようにし、順次テンプレート作成領域に設定して各領域よりテンプレートを作成するようにしてもよい。また、検出した複数の領域をユニークさに基づいて順位付けし、その順に各領域に対してテンプレート作成を行うようにしてもよい。

[0180] デバイス製诰方法

次に、前述したようなァライメントセンサ等を具備する露光装置 100を用いて行うデバイスの製造方法について図 29を参照して説明する。

図 29は、例えば ICや LSI等の半導体チップ、液晶パネル、 CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程を示すフローチャートである。

図 29に示すように、電子デバイスの製造工程においては、まず、電子デバイスの回路設計等のデバイスの機能 ·性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行レ、（工程 S810)、次に、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する（工程 S820)。

一方、シリコン等の材料を用いてウェハ（シリコン基板）を製造する（工程 S830)。

[0181] 次に、工程 S820で製作したレチクル及び工程 S830で製造したウェハを使用して、リソグラフィー技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する（工程 S840)。具体的には、まず、ウェハ表面に、絶縁膜、電極配線膜あるいは半導体膜との薄膜を成膜し (工程 S841)、次に、この薄膜の全面にレジスト塗布装置 (コータ）を用いて感光剤（レジスト）を塗布する（工程 S842)。

次に、このレジスト塗布後の基板をウェハホルダー上にロードするとともに、工程 S8 30において製造したレチクルをレチクルステージ上にロードして、そのレチクルに形成されたパターンをウェハ上に縮小転写する（工程 S843)。この時、露光装置においては、上述した本発明に係る位置合わせ方法によりウェハの各ショット領域を順次位置合わせし、各ショット領域にレチクルのパターンを順次転写する。

[0182] 露光が終了したら、ウェハをウェハホルダーからアンロードし、現像装置（デベロッパ）を用いて現像する（工程 S844)。これにより、ウェハ表面にレチクルパターンのレジスト像が形成される。

そして、現像処理が終了したウェハに、エッチング装置を用いてエッチング処理を施し（工程 S845)、ウェハ表面に残存するレジストを、例えばプラズマアツシング装置等を用いて除去する（工程 S846)。

これにより、ウェハの各ショット領域に、絶縁層や電極配線等のパターンが形成される。そして、この処理をレチクルを変えて順次繰り返すことにより、ウェハ上に実際の回路等が形成される。

[0183] ウェハ上に回路等が形成されたら、次に、デバイスとしての組み立てを行う（工程 S 850)。具体的には、ウェハをダイシングして個々のチップに分割し、各チップをリードフレームやパッケージに装着し電極を接続するボンディングを行レ、、樹脂封止等パッケージング処理を行う。

そして、製造したデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検查を行い（工程 S 860)、デバイス完成品として出荷する。

[0184] 以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

[0185] 例えば、前述した実施の形態においては、ウェハ Wのサーチァライメントを行うためのテンプレート生成を例示して本発明を説明した力 S、例えばレチクル Rの位置合わせを行うためのテンプレート生成や、ファインァライメントを行うためのテンプレート生成等にも本発明を適用することができる。

また、前述した実施の形態においては、本発明をオフ 'ァクシス方式のァライメントセンサに適用した場合を例に挙げて説明したが、撮像素子で撮像したマークの画像 (パターン信号）を処理してマーク位置を検出する装置であれば、その全てに本発明を適用すること力 Sできる。

[0186] また、本発明は、ステップ ·アンド'リピート方式又はステップ ·アンド'スキャン方式の縮小投影型露光装置、ミラープロジェクシヨン方式、プロキシミティ方式、コンタクト方式等の露光装置に適用することが可能である。

また、半導体素子、液晶表示素子の製造に用レ、られる露光装置だけでなぐプラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド及び撮像素子（CCD等）の製造にも用レ、られる露光装置、及び、レチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハ等に回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。すなわち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。

[0187] また、本実施の形態の露光装置 100の露光光 ELとしては、 g線や i線、又は、 KrF エキシマレーザ、 ArFエキシマレーザ、 F2エキシマレーザから出射される光を用いていたが、 KrFエキシマレーザ（248nm)、 ArFエキシマレーザ（193nm)、 F2レーザ（

157nm)から出射される光のみならず、 X線や電子線等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（LaB6)、タンタル (Ta)を用いることができる。

また、例えば、 DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は、可視域の単一波長レーザを、エルビウム（又はエルビウムとイツトリビゥムの両方）カ^ープされたファイバーアンプで増幅し、さらに非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。なお、単一波長発振レーザとしてはイットリビゥム.ドープ.ファイバーレーザを用いる。

[0188] なお、前述した本発明の実施の形態による露光装置（図 1)は、基板 Wを精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能となるように、照明光学系、レチクル Rのァライメント系（不図示）、ウェハステージ 9 、移動鏡 11及びレーザ干渉計 12を含むウェハァライメント系、投影レンズ PL等の図 1に示された各要素が電気的、機械的又は光学的に連結して組み上げられた後、総合調整 (電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。なお、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンノレームで行うことが望ましい。

[0189] なお、本発明は、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、前述した全ての公報の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

本開示は、 2003年 6月 27日に提出された日本国特許出願第 2003—185392号及び 2004年 5月 20日に提出された日本国特許出願第 2004— 150499号に含まれた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 物体上の所定領域内に任意に配置される前記所定領域よりも小さい面積を有する被計測領域内において、ユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、

前記所定領域内のパターン信号情報を得る第 1工程と、

前記第 1工程で得られた前記パターン信号情報の中から、前記所定領域内で前記被計測領域が取り得る全ての位置において、各位置ごとに該被計測領域内でュニークであると認識可能であり、そのユニークさが互いに異なる複数のユニークパターンを抽出する第 2工程と、

前記第 2工程で抽出された前記複数のユニークパターンの全てを、前記被計測領域が前記所定領域内で取り得る位置とは無関係に、前記基準パターンとして抽出する第 3工程と

を有することを特徴とする基準パターン抽出方法。

[2] 前記第 2工程では、前記被計測領域よりも小さい面積の特定領域単位で、個々の前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 1に記載の基準パターン抽出方法。

[3] 前記第 2工程では、パターン形状特徴に関する情報を前記ユニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の基準パターン抽出方法。

[4] 前記第 2工程では、前記パターン形状特徴に関する情報に加えて、互いに異なるパターン形状特徴を有する各パターンの個数及びそれらの配置関係の少なくともいずれか一方をも前記ユニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 3に記載の基準パターン抽出方法。

[5] 前記第 2工程では、互いに同一のパターン形状特徴を備えたパターンの個数及びそれらの配置関係の少なくともいずれか一方を、前記ユニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 2に記載の基準パターン抽出方法。 [6] 前記パターン間の配置関係を前記ユニークさの指標として使用する場合には、該配置関係に関する設計値情報を使用する

ことを特徴とする請求項 4又は 5に記載の基準パターン抽出方法。

[7] 前記パターン形状特徴に関する情報を、前記所定領域内のパターン信号情報に対する、個々の前記特定領域内のパターン信号情報ごとの相関演算処理又は SSD A法を用いた演算処理を行うことによって求める

ことを特徴とする請求項 3 5のいずれかに記載の基準パターン抽出方法。

[8] 前記パターンの形状特徴に関する情報を、個々の前記特定領域内のパターン信号情報における SN比、エッジの量、エントロピー量、分散値、モーメント量の内の少なくともいずれか 1つの情報量を用いて求める

ことを特徴とする請求項 7に記載の基準パターン抽出方法。

[9] 前記第 1工程では、前記所定領域を一度に撮像可能な撮像手段を用いて、前記所定領域内のパターン信号情報を求める

ことを特徴とする請求項 1一 8のいずれかに記載の基準パターン抽出方法。

[10] 前記第 1工程では、

前記被計測領域内を撮像可能な撮像手段を用い、該撮像手段に対する前記物体の位置を変化させながら複数位置での前記被計測領域内のパターン信号情報をそれぞれ求め、

前記求められた複数のパターン信号情報を合成することにより、前記所定領域内のパターン信号情報を求める

[11] 前記第 1工程では、前記物体上に形成されたパターンに関する設計値情報を用いて、前記撮像手段に対する前記物体の位置決めを行う

ことを特徴とする請求項 9又は 10に記載の基準パターン抽出方法。

[12] 請求項 1一 11のいずれかに記載の基準パターン抽出方法により求められた前記基準パターンを用いて、前記物体上の前記被計測領域内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う

ことを特徴とするパターンマッチング方法。 [13] 前記複数のユニークパターンの全てを順次用いて、前記被計測領域内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う

ことを特徴とする請求項 12に記載のパターンマッチング方法。

[14] 物体上の所定領域内に任意に配置される前記所定領域よりも小さい面積を有する被計測領域内において、ユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、

前記所定領域内のパターン信号情報を得るパターン信号情報取得手段と、前記得られた前記パターン信号情報の中から、前記所定領域内で前記被計測領域が取り得る全ての位置において、各位置ごとに該被計測領域内でユニークであると認識可能であり、かつそのユニークさが互いに異なる複数のユニークパターンを抽出するユニークパターン抽出手段と、

前記抽出された前記複数のユニークパターンの全てを、前記被計測領域が前記所定領域内で取り得る位置とは無関係に、前記基準パターンとして抽出する基準パターン抽出手段と

を有することを特徴とする基準パターン抽出装置。

[15] 前記ユニークパターン抽出手段は、前記被計測領域よりも小さい面積の特定領域単位で、個々の前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 14に記載の基準パターン抽出装置。

[16] 前記ユニークパターン抽出手段は、パターン形状特徴に関する情報を前記ュニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 14又は 15に記載の基準パターン抽出装置。

[17] 前記ユニークパターン抽出手段は、前記パターン形状特徴に関する情報に加えて、互いに異なるパターン形状特徴を有する各パターンの個数及びそれらの配置関係の少なくともいずれか一方をも前記ユニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 16に記載の基準パターン抽出装置。

[18] 前記ユニークパターン抽出手段は、互いに同一のパターン形状特徴を備えたパターンの個数及びそれらの配置関係の少なくともいずれか一方を、前記ユニークさの指標として用いながら、前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 15に記載の基準パターン抽出装置。

[19] 請求項 14一 18のいずれかに記載の基準パターン抽出装置により求められた前記基準パターンを用いて、前記物体上の前記被計測領域内のパターン信号情報に対して、前記複数のユニークパターンの全てを順次用いて相関演算処理を行う相関演算処理手段

を有することを特徴とするパターンマッチング装置。

[20] 物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、

前記物体上に形成されたパターンの形状及びその配置情報の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る第 1工程と、

前記設計値情報をパターン信号情報に変換する第 2工程と、

前記パターン信号情報の中から、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンを抽出する第 3工程と、

前記第 3工程で抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する第 4工程と

を有することを特徴とする基準パターン抽出方法。

[21] 前記第 3工程では、

前記パターン信号情報に対する、前記パターン信号情報内の部分パターン信号情報ごとの相関演算処理、又は SSDA法を用いた演算処理を行うことによって、前記ュニータパターンを抽出することを特徴とする請求項 20に記載の基準パターン抽出方法。

[22] 前記第 3工程では、前記部分パターン信号情報から得られる領域の大きさを変更しながら前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 21に記載の基準パターン抽出方法。

[23] 前記第 4工程では、前記第 3工程において前記ユニークパターンが複数抽出された場合には、前記パターン信号情報内の他のパターンに対して特徴差が最も大きいユニークパターンを前記基準パターンとして決定することを特徴とする請求項 20— 22のいずれかに記載の基準パターン抽出方法。

[24] 物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、

前記物体上に形成されたパターンの形状及びその配置情報の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る設計値情報取得手段と、

前記設計値情報をパターン信号情報に変換する情報変換手段と、

前記パターン信号情報の中から、ユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出するユニークパターン抽出手段と、

前記抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する基準パターン決定手段と

を有することを特徴とする基準パターン抽出装置。

[25] 前記ユニークパターン抽出手段では、前記部分パターン信号情報から得られる領域の大きさを変更しながら前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 24に記載の基準パターン抽出装置。

[26] 物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、

物体上を撮像してパターン信号情報を求める第 1工程と、

前記物体上に形成されたパターンの形状及び配置状態の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る第 2工程と、

前記第 1工程で得られたパターン信号情報と、前記第 2工程で得られた設計値情報とに基づいて、前記パターン信号情報の中の一部分を、前記基準パターンに関する情報として抽出する第 3工程と

を有することを特徴とする基準パターン抽出方法。

[27] 前記第 3工程は、

前記設計値情報をパターン信号情報に変換する工程と、

前記変換されたパターン信号情報の中から、ユニークなパターン信号特徴を有する部分の位置に関するユニークパターン位置情報を求める工程と、

前記ユニークパターン位置情報に基づいて、前記第 1工程で得られたパターン信号情報の中の一部分を特定する工程と、

前記特定された一部分を、前記基準パターンに関する情報として抽出する工程とを有することを特徴とする請求項 26に記載の基準パターン抽出方法。

[28] 物体上に形成された所定パターンを識別する際に使用される基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、

物体上を撮像してパターン信号情報を求めるパターン信号情報取得手段と、前記物体上に形成されたパターンの形状及び配置状態の少なくともいずれか一方に関する設計値情報を得る設計値情報取得手段と、

前記パターン信号情報取得手段により得られたパターン信号情報と、前記設計値情報取得手段で得られた設計値情報とに基づいて、前記パターン信号情報の中の一部分を、前記基準パターンに関する情報として抽出する基準パターン抽出手段とを有することを特徴とする基準パターン抽出装置。

[29] 前記基準パターン抽出手段は、

前記設計値情報をパターン信号情報に変換するパターン信号情報変換手段と、前記変換されたパターン信号情報の中から、ユニークなパターン信号特徴を有する部分の位置に関するユニークパターン位置情報を求めるユニークパターン位置情報取得手段と、

前記ユニークパターン位置情報に基づいて、前記第 1工程で得られたパターン信号情報の中の一部分を特定するパターン信号特定手段と、

前記特定された一部分を、前記基準パターンに関する情報として抽出する基準パターン抽出手段と

を有することを特徴とする請求項 28に記載の基準パターン抽出装置。

[30] 物体上の所定領域内に形成された所定パターンを識別するパターンマッチング方法であって、

前記基準パターンとして、互いにユニークさの異なる複数の基準パターンを用意する第 1工程と、

前記所定領域内を撮像してパターン信号情報を求める第 2工程と、

前記複数の基準パターンの全てを順次用いて、前記第 2工程で得られたパターン信号情報に対する相関演算処理を行う第 3工程と

を有することを特徴とするパターンマッチング方法。

[31] 前記複数の基準パターンは、パターン形状特徴が互いに異なっている

ことを特徴とする請求項 30に記載のパターンマッチング方法。

[32] 前記複数の基準パターンは、特定形状を有するパターンの個数及び配置関係の少なくともいずれか一方が互いに異なっている

ことを特徴とする請求項 30又は 31に記載のパターンマッチング方法。

[33] 物体上の所定領域内に形成された所定パターンを識別するパターンマッチング装置であって、

前記基準パターンとして、互いにユニークさの異なる複数の基準パターンを用意する基準パターン用意手段と、

前記所定領域内を撮像してパターン信号情報を求めるパターン信号情報取得手段と、

前記複数の基準パターンの全てを順次用いて、前記得られたパターン信号情報に対する相関演算処理を行う相関演算処理手段と

を有することを特徴とするパターンマッチング装置。

[34] 物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、

前記物体上を、第 1の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、第 1のパターン信号情報を得る第 1工程と、

前記第 1工程で得られた前記第 1のパターン信号情報に基づいて、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンが存在すると推測される前記物体上の所定領域を特定する第 2工程と、

前記第 2工程で特定された前記所定領域を、前記第 1の検出倍率よりも高倍な第 2 の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、前記所定領域内の第 2のパターン信号情報を得る第 3工程と、

前記第 3工程で得られた前記第 2のパターン信号情報に基づいて、前記基準バターンとすべき前記ユニークパターンを抽出する第 4工程とを有することを特徴とする基準パターン抽出方法。

[35] 前記第 2工程では、

前記物体上の前記第 1工程でパターン信号情報が得られた範囲内において複数の候補領域を設定し、

前記設定した各候補領域の前記第 1のパターン信号情報に基づいて、当該候補領域内においてユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出し、

前記複数の候補領域の各々から得られた前記ユニークパターンのユニークさの大きい順に 1又は複数の前記候補領域を前記所定領域として特定する

ことを特徴とする請求項 34に記載の基準パターン抽出方法。

[36] 前記第 4工程で適切な前記基準パターンが決定されるまで、前記ユニークさの大きレ、ユニークパターンが抽出された前記候補領域力も順に当該候補領域を前記所定領域とみなして、当該所定領域内の前記第 2のパターン信号情報を得て、当該第 2 のパターン信号情報に基づいて前記ユニークパターンを抽出し、当該ユニークパターンに基づレ、て前記基準パターンを決定する

ことを特徴とする請求項 35に記載の基準パターン抽出方法。

[37] 前記第 3工程及び第 4工程における前記所定領域からの前記基準パターンの抽出の処理は、請求項 1一 11、 26又は 27のいずれかに記載の基準パターン抽出方法により、当該所定領域の前記第 2のパターン信号情報に基づいて行う

ことを特徴とする請求項 34— 36のいずれかに記載の基準パターン抽出方法。

[38] 前記第 2工程では、前記第 1のパターン信号情報に基づいて、前記候補領域よりも小さい面積を有し当該候補領域内の任意の位置に配置される被計測領域に必ず含まれる前記候補領域内の領域に存在するパターンであって、前記候補領域内においてユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出し、

前記第 4工程では、前記第 2のパターン信号情報に基づいて、前記所定領域内の任意の位置に配置される前記被計測領域に必ず含まれる前記所定領域内の領域に存在するパターンであって、前記所定領域内においてユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 35又は 36に記載の基準パターン抽出方法。 [39] 物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、

前記物体上を、第 1の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、第 1のパターン信号情報を得る第 1情報取得手段と、

前記第 1のパターン信号情報に基づいて、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンが存在すると推測される前記物体上の所定領域を特定する所定領域特定手段と、

前記特定された前記所定領域を、前記第 1の倍率よりも高倍な第 2の検出倍率を持つ光学系を介して光電検出して、前記所定領域内の第 2のパターン信号情報を得る第 2情報取得手段と、

前記第 2のパターン信号情報に基づいて、前記基準パターンとすべき前記ュニークパターンを抽出し決定する基準パターン決定手段と

を有することを特徴とする基準パターン抽出装置。

[40] 前記所定領域から前記基準パターンを抽出する前記第 2情報取得手段及び前記基準パターン決定手段は、請求項 14一 18、 28又は 29のいずれかに記載の基準パターン抽出装置を用いて、前記所定領域の前記第 2のパターン信号情報に基づいて行う

ことを特徴とする請求項 39に記載の基準パターン抽出装置。

[41] 物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、

前記物体上の所定領域のパターン信号情報を得る第 1工程と、

前記第 1工程で得られたパターン信号情報に基づいて、前記所定領域よりも小さい面積を有し当該所定領域内の任意の位置に配置される被計測領域に必ず含まれる特定領域に存在するパターンであって、前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する第 2工程と、

前記第 2工程において前記特定領域から前記ユニークパターンが抽出できなかつた場合に、前記第 1工程で得られたパターン信号情報に基づいて、前記所定領域内の任意の位置に配置され、面積が前記特定領域の面積以下のパターンであって、前記所定領域内においてユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出する第 3工程と、

前記第 3工程において前記ユニークパターンが抽出された場合に、前記ユニークパターンを含むように前記特定領域が規定されるように、前記所定領域を再設定する第 4工程と

を有し、前記再設定された前記所定領域に対して、前記第 1工程及び前記第 2ェ程を施し、前記ユニークパターンを抽出する

ことを特徴とする基準パターン抽出方法。

物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、

前記物体上の所定領域のパターン信号情報を得るパターン信号情報取得手段と、前記得られたパターン信号情報に基づいて、前記所定領域よりも小さい面積を有し当該所定領域内の任意の位置に配置される被計測領域に必ず含まれる特定領域に存在するパターンであって、前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する基準パターン決定手段と、

前記基準パターン決定手段において前記特定領域から前記ユニークパターンが抽出できなかった場合に、前記パターン信号情報取得手段で得られたパターン信号情報に基づいて、前記所定領域内の任意の位置に配置され、面積が前記特定領域の面積以下のパターンであって、前記所定領域内においてユニークな信号特徴を有するユニークパターンを抽出するユニークパターン抽出手段と、

前記ユニークパターン抽出手段において前記ユニークパターンが抽出された場合に、前記ユニークパターンを含むように前記特定領域が規定されるように、前記所定領域を再設定する所定領域再設定手段と

を有し、前記再設定された前記所定領域に対して、前記パターン信号情報取得手段において前記パターン信号情報を取得し、前記基準パターン決定手段において前記基準パターンを決定することを特徴とする基準パターン抽出装置。

[43] 物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、

前記物体上の所定領域のパータン信号情報を取得し、当該取得したパターン信号情報に基づいて前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するュニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する第 1工程と、

前記第 1工程において前記所定領域から前記ユニークパターンが抽出できなかつた場合に、当該所定領域付近の領域であって、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンの存在する可能性の高い領域に、前記所定領域を再設定する第

2工程と

を有し、前記再設定された前記所定領域に対して前記第 1工程を施し前記基準パターンを決定する

ことを特徴とする基準パターン抽出方法。

[44] 前記第 2工程では、前記再設定前の前記所定領域のパターン信号情報及び当該所定領域付近のパターン信号情報の少なくともいずれか一方に基づいて、パターン特徴量の多い領域を検出し、当該領域方向に前記所定領域を再設定する

ことを特徴とする請求項 43に記載の基準パターン抽出方法。

[45] 前記第 2工程では、前記パターン信号情報に基づレ、てパターンを 2値化又はエッジ検出し得られた特徴パターンに基づいて、前記パターン特徴量の多い領域を検出し、当該領域方向に前記所定領域を再設定する

ことを特徴とする請求項 44に記載の基準パターン抽出方法。

[46] 前記第 2工程では、前記特徴パターンの重心位置を計測し、当該重心位置が前記ユニークパターンの抽出対象の領域となるように、前記所定領域を再設定することを特徴とする請求項 45に記載の基準パターン抽出方法。

[47] 前記第 1工程では、請求項 1一 11、 20— 23、 26又は 27のいずれかに記載の基準パターン抽出方法により前記基準パターンを決定する

ことを特徴とする請求項 43 46のいずれかに記載の基準パターン抽出方法。 [48] 物体上に形成されたパターンを識別する際に使用する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、

前記物体上の所定領域のパータン信号情報を取得し、当該取得したパターン信号情報に基づいて前記所定領域内においてユニークなパターン信号特徴を有するュニークパターンを抽出し、当該抽出されたユニークパターンに基づいて前記基準パターンを決定する基準パターン決定手段と、

前記基準パターン決定手段において前記所定領域から前記ユニークパターンが抽出できなかった場合に、当該所定領域付近の領域であって、ユニークなパターン信号特徴を有するユニークパターンの存在する可能性の高い領域に、前記所定領域を再設定する所定領域再設定手段と

を有し、前記再設定された前記所定領域に対して、前記基準パターン決定手段にぉレ、て再度前記基準パターンの決定を行う

ことを特徴とする基準パターン抽出装置。

[49] 前記所定領域再設定手段においては、前記再設定前の前記所定領域のパターン信号情報及び当該所定領域付近のパターン信号情報の少なくともいずれか一方に基づいて、パターン特徴量の多い領域を検出し、当該領域方向に前記所定領域を再設定する

ことを特徴とする請求項 48に記載の基準パターン抽出装置。

[50] 前記所定領域再設定手段においては、前記パターン信号情報に基づいてパターンを 2値化又はエッジ検出し得られた特徴パターンに基づレ、て、前記パターン特徴量の多い領域を検出し、当該領域方向に前記所定領域を再設定する

ことを特徴とする請求項 49に記載の基準パターン抽出装置。

[51] 前記所定領域再設定手段においては、前記特徴パターンの重心位置を計測し、当該重心位置が前記ユニークパターンの抽出対象の領域となるように、前記所定領域を再設定する

ことを特徴とする請求項 50に記載の基準パターン抽出装置。

[52] 請求項 20一 23， 26, 27, 34一 38， 41又 fま 43一 47のレヽずれ力こ記載の基準ノターン抽出方法により抽出された前記基準パターンを用いて、前記物体上の被計測領域内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う

ことを特徴とするパターンマッチング方法。

[53] 請求項 24, 25, 28, 29, 39, 40, 42又 ίま 48一 51のレヽずれ力に記載の基準ノヽ。ターン抽出装置により抽出された前記基準パターンを用いて、前記物体上の被計測領域内のパターン信号情報に対して相関演算処理を行う

ことを特徴とするパターンマッチング装置。

[54] 請求項 12, 13、 30— 32又は 52のいずれかに記載のパターンマッチング方法を用いて、前記被計測領域内における前記ユニークパターンの位置情報を求めることを特徴とする位置検出方法。

[55] 請求項 19, 33又は 53いずれかに記載のパターンマッチング装置を用いて、前記被計測領域内における前記ユニークパターンの位置情報を求める位置情報検出手段

を有することを特徴とする位置検出装置。

[56] 請求項 53に記載の位置検出方法を用いて前記物体としての基板上に形成されたユニークパターンの、前記物体の移動座標系上での位置情報を求め、

前記位置情報に基づいて前記基板を位置合わせし、

前記位置合わせされた基板上に、所定のパターンを転写露光する

ことを特徴とする露光方法。

[57] 前記物体としての基板上に形成されたユニークパターンの、前記物体の移動座標系上での位置情報を求める請求項 55に記載の位置検出装置と、

前記位置情報に基づいて前記基板を位置合わせする位置合わせ手段と、前記位置合わせされた基板上に、所定のパターンを転写露光する露光手段とを有することを特徴とする露光装置。

[58] パターンが形成された物体上からユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法であって、所定面積の被計測領域が配置され得る、前記被計測領域よりも広い範囲の所定領域の中でユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出方法において、

前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 i基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出する

ことを特徴とする基準パターン抽出方法。

[59] 前記被計測領域が前記所定領域内の第 1位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲と、前記被計測領域が前記第 2位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲との一部が重複する場合に、前記第 1基準パターンは、前記第 1位置にある前記被計測領域のうち前記重複範囲を除く範囲力抽出されたパターンであり、前記第 2基準パターンは、前記第 2位置にある前記被計測領域のうち前記重複範囲を除く範囲から抽出されたパターンである

ことを特徴とする請求項 58に記載の基準パターン抽出方法。

[60] 前記被計測領域が前記所定領域内の第 1位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲と、前記被計測領域が前記第 2位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲とが重複する範囲は存在しなレ、

[61] 前記物体上にパターンを形成するための設計値情報に基づいて、前記第 1基準パターン及び前記第 2基準パターンを抽出する

[62] 前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域内に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する前記第 1基準パターンを抽出するとともに、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する基準パターン複数個で構成される前記第 2基準パターンを抽出する

ことを特徴とする請求項 58に記載の基準パターン抽出方法。 [63] 前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域内に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する前記第丄基準パターンを抽出するとともに、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、前記ュニークな信号特徴を有するパターンに対して所定位置に配置された特定パターンと前記ユニークな信号特徴を有するパターンとで構成された第 2基準パターンを抽出することを特徴とする請求項 58に記載の基準パターン抽出方法。

[64] パターンが形成された物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターンから予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出するパターンマッチング方法であって、前記被計測領域よりも広レ、範囲の所定領域の中から前記特定パターンを検出するパターンマッチング方法において、

前記基準パターンとして、前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出し、

前記物体上に前記被計測領域を設定し、

前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致するパターンを検出する

ことを特徴とするパターンマッチング方法。

[65] 前記被計測領域が前記所定領域内の第 1位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲と、前記被計測領域が前記第 2位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲との一部が重複する場合に、前記第 1基準パターンは、前記第 1位置にある前記被計測領域のうち前記重複範囲を除く範囲力抽出し、前記第 2基準パターンは、前記第 2位置にある前記被計測領域のうち前記重複範囲を除く範囲から抽出することを特徴とする請求項 64に記載のパターンマッチング方法。

[66] 前記被計測領域が前記所定領域内の第 1位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲と、前記被計測領域が前記第 2位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲とで重複する範囲が存在しない

ことを特徴とする請求項 64に記載のパターンマッチング方法。

[67] 。

前記物体上にパターンを形成するための設計値情報に基づいて、前記第 1基準パターン及び前記第 2基準パターンを抽出する

[68] 前記基準パターンとして、

前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域内に含まれるパターン力も、ユニークな信号特徴を有する前記第 1基準パターンを抽出するとともに、

[69] 前記基準パターンとして、

前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域内に含まれるパターン力、ユニークな信号特徴を有する前記第丄基準パターンを抽出するとともに、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、前記ュニークな信号特徴を有するパターンに対して所定位置に配置された特定パターンと前記ユニークな信号特徴を有するパターンとで構成された第 2基準パターンを抽出することを特徴とする請求項 64に記載のパターンマッチング方法。

[70] パターンが形成された物体の位置情報を検出する位置検出方法であって、前記物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターンから予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出することによって前記特定パターンと前記被計測領域との相対位置情報を検出する位置検出方法において、前記基準パターンとして、前記被計測領域よりも広い範囲の所定領域内で第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、

前記物体上に前記被計測領域を設定し、

前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致する特定パターンを検出し、前記特定パターンと前記被計測領域との相対位置情報を検出する

ことを特徴とする位置検出方法。

前記被計測領域が前記所定領域内の第 1位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲と、前記被計測領域が前記第 2位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲との一部が重複する場合に、前記第 1基準パターンは、前記第 1位置にある前記被計測領域のうち前記重複範囲を除く範囲力抽出し、前記第 2基準パターンは、前記第 2位置にある前記被計測領域のうち前記重複範囲を除く範囲から抽出することを特徴とする請求項 70に記載の位置検出方法。

前記被計測領域が前記所定領域内の第 1位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲と、前記被計測領域が前記第 2位置にある際に前記被計測領域に含まれる範囲とで重複する範囲が存在しない

ことを特徴とする請求項 70に記載の位置検出方法。前記物体上にパターンを形成するための設計値情報に基づいて、前記第 1基準パターン及び前記第 2基準パターンを抽出することを特徴とする請求項 70に記載の位置検出方法。

[74] 前記基準パターンとして、

前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域内に含まれるパターン力、ユニークな信号特徴を有する前記第 1基準パターンを抽出するとともに、

ことを特徴とする請求項 70に記載の位置検出方法。

[75] 前記基準パターンとして、

前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域内に含まれるパターン力も、ユニークな信号特徴を有する前記第丄基準パターンを抽出するとともに、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、前記ュニークな信号特徴を有するパターンに対して所定位置に配置された特定パターンと前記ユニークな信号特徴を有するパターンとで構成された第 2基準パターンを抽出することを特徴とする請求項 70に記載の位置検出方法。

[76] パターンが形成された物体上からユニークな信号特徴を有する基準パターンを抽出する基準パターン抽出装置であって、

所定面積の被計測領域が配置され得る前記被計測領域よりも広い範囲の前記物体上の所定領域において、前記被計測領域が第 1位置に位置する際に前記被計測領域に含まれるパターン力ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2準パターンを抽出するユニークパターン抽出装置

を有することを特徴とする基準パターン抽出装置。

[77] 前記ユニークパターン抽出装置は、前記基準パターンとして、

ことを特徴とする請求項 76に記載の基準パターン抽出装置。

[78] 前記ユニークパターン抽出装置は、前記基準パターンとして、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、前記ュニークな信号特徴を有するパターンに対して所定位置に配置された特定パターンと前記ユニークな信号特徴を有するパターンとで構成された第 2基準パターンを抽出することを特徴とする請求項 76に記載の基準パターン抽出装置。

[79] パターンが形成された物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターンから予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出するパターンマッチング装置であって、前記被計測領域よりも広レ、範囲の所定領域の中から前記特定パターンを検出するパターンマッチング装置において、

前記基準パターンとして、前記所定領域内の第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出するユニークパターン抽出装置と、

前記物体上に前記被計測領域を設定する設定手段と、

前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致するパターンを検出する検出手段と

を有することを特徴とするパターンマッチング装置。

[80] 前記ユニークパターン抽出装置は、前記基準パターンとして、

ことを特徴とする請求項 79に記載のパターンマッチング装置。

[81] 前記ユニークパターン抽出装置は、前記基準パターンとして、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、前記ュニークな信号特徴を有するパターンに対して所定位置に配置された特定パターンと前記ユニークな信号特徴を有するパターンとで構成された第 2基準パターンを抽出することを特徴とする請求項 79に記載のパターンマッチング装置。

[82] パターンが形成された物体上に所定面積の被計測領域を配置し、前記被計測領域に含まれるパターンから予め定めた基準パターンと一致する特定パターンを検出して、前記物体と前記被計測領域との相対位置情報を検出する位置検出装置であつて、

前記基準パターンとして、前記被計測領域よりも広い所定領域内において前記被計測領域が第 1位置に位置する際に、前記第 1位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ユニークな信号特徴を有する第 1基準パターンを抽出するとともに、前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、ュニークな信号特徴を有する第 2基準パターンを抽出するユニークパターン抽出装置と、

前記物体上に前記被計測領域を設定する設定手段と、

前記被計測領域内の前記物体の像から前記第 1基準パターン又は第 2基準パターンと一致するパターンを検出し前記物体と前記被計測領域との相対位置情報を検出する検出装置と

を有することを特徴とする位置検出装置。

[83] 前記ユニークパターン抽出装置は、前記基準パターンとして、

ことを特徴とする請求項 82に記載の位置検出装置。

[84] 前記ユニークパターン抽出装置は、前記基準パターンとして、

前記所定領域内の前記第 1位置とは異なる第 2位置に位置する前記被計測領域であって、前記第 1位置に位置する前記被計測領域とは異なるパターンを少なくとも一部含む当該第 2位置に位置する前記被計測領域に含まれるパターンから、前記ュニークな信号特徴を有するパターンに対して所定位置に配置された特定パターンと前記ユニークな信号特徴を有するパターンとで構成された第 2基準パターンを抽出することを特徴とする請求項 82に記載の位置検出装置。