JP4984074B2 - 評価システム及び評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、評価システム及び評価方法に係り、さらに詳しくは、物体上の検出対象を含む被検出領域を光電検出して光電変換信号を獲得し、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価システム及び評価方法に関する。

近年、半導体素子等のデバイスの製造工程では、ステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・アンド・スキャン方式等の露光装置、ウエハプローバ、或いはレーザリペア装置等が用いられている。これらの装置では、基板上に配置された複数のショット領域の各々を、基板の移動位置を規定する静止座標系（基板を保持するステージの位置座標を規定する直交座標系、すなわちステージ座標系）内の所定の基準点（例えば、各種装置の加工処理点）に対して極めて精密に位置合わせ（アライメント）する必要がある。

特に、露光装置では、基板（以下、「ウエハ」という）上に１０層以上の回路パターン（レチクルパターン）を重ね合わせて転写するが、各層間での重ね合わせ精度が良好でない場合には、回路上の特性に不都合が生じることがある。このような場合、チップが所期の特性を満足せず、最悪の場合にはそのチップが不良品となり、歩留まりを低下させてしまう。そこで、露光装置では、ウエハ上の複数のショット領域（回路パターンが転写される領域）の各々に予めアライメントマークを付設しておき、ウエハを保持するステージの移動を規定するステージ座標系におけるそのアライメントマークの位置座標を検出する。しかる後、このマーク位置座標と既知のレチクルパターンとの位置関係（これは事前測定されている）とに基づいてウエハ上の個々のショット領域をレチクルパターンに対して位置合わせするウエハアライメントが行われる。

ウエハアライメントでは、アライメントマークを含むウエハ上の領域に対応する光電変換信号を表す波形データを取得し、取得された波形データ内でアライメントマークに相当する部分を探索し、そのアライメントマークが存在すると認められた位置をステージ座標系におけるアライメントマークの位置座標として検出している。

より具体的には、波形データを探索することにより、そのアライメントマークの特徴に基づいて、波形データの中からマークの位置である可能性が高い位置（候補位置）を幾つか抽出し、複数の候補位置各々にマークのテンプレート波形を合わせたときの、テンプレート波形と、そのテンプレート波形に対応する波形データとの相関性を求め、その相関性に基づいて、マークを認識することができたか否かを判断し、マークを認識することができたと判断された位置のうち、最も相関性の高い位置を、マークの位置として検出している。

一方、波形データを探索して、すべての候補位置で上記相関性が所定レベル以下であった場合には、マークを認識することができなかったとして、いわゆるマーク検出エラーを発生させる。すべての候補位置でマークを認識することができない原因としては様々なものが考えられる。例えば、波形データに含まれるノイズ成分により、マークを認識することができない場合があるのは勿論であるが、マーク認識処理を行う上で必要となるマーク幅の設計値などのマーク認識処理を規定する処理パラメータの値が適切に設定されていない場合も考えられる。この場合には、その処理パラメータを適切な値に設定しなおせば、不必要なマーク検出エラーを発生させることなく、マークの位置を探索できるようになる。

このような観点から、その波形データに対するマーク探索処理の解析・評価を行ってマークを認識することができない要因を特定し、処理パラメータの調整を行うことができるような環境の必要性が増している。上記処理パラメータは多数存在し、やみくもにそれらを調整しても、処理パラメータの設定値を適切なものとするのは困難であるし、時間を要する。

本発明は、第１の観点からすると、物体上に形成された複数のマークのうちの１つである検出対象を含む被検出領域を光電検出して光電変換信号を獲得し、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価システムであって、前記検出対象の位置の候補となる前記被検出領域内の複数の候補位置のうち、任意の候補位置に前記検出対象が位置していると仮定した場合における、前記光電変換信号を用いた前記検出対象の検出結果を取得する取得装置と；前記検出対象の候補位置を特定するための特定情報に基づいて、前記複数の候補位置の中から少なくとも１つの候補位置を特定する特定装置と；前記特定装置に特定された候補位置に前記検出対象が位置していると仮定して前記取得装置に取得された前記検出結果に基づいて、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価装置と；既に得られている経験上の情報又は検出対象の設計情報及び前記検出領域に含まれる検出対象であるマークを除く前記物体上の他のマークの位置情報を用いた統計的処理の処理結果に基づいて、前記検出対象の候補位置を特定するための特定情報を推定する推定装置と；を備える評価システムである。

これによれば、任意の少なくとも１つの候補位置における検出対象の検出結果を取得する取得装置を備えているので、特定装置により複数の候補位置の中から少なくとも１つの候補位置を特定することにより、その特定された候補位置での検出対象の検出結果を取得し、その取得された検出結果に基づいて、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、物体上に形成された複数のマークのうちの１つである検出対象を含む被検出領域を光電検出して光電変換信号を取得し、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価方法であって、前記検出対象の位置の候補となる前記被検出領域内の複数の候補位置の中から、前記光電変換信号を用いた前記検出対象の検出結果が取得される少なくとも１つの候補位置を特定する特定工程と；前記特定工程において特定された候補位置における、前記光電変換信号を用いた前記検出対象の検出結果を取得する取得工程と；前記取得工程において取得された前記検出結果に基づいて、前記光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価工程と；既に得られている経験上の情報又は検出対象の設計情報及び前記検出領域に含まれる検出対象としてマークを除く前記物体上の他のマークの位置情報を用いた統計的処理の処理結果に基づいて、前記候補位置を特定するための特定情報を推定する推定工程と；を含む評価方法である。

これによれば、特定工程では、物体上の検出対象の候補位置を特定するための特定情報に基づいて、前記検出対象の検出結果が取得される少なくとも１つの候補位置を特定し、取得工程では、特定された候補位置に前記検出対象が位置していると仮定した場合での、光電変換信号を用いた前記検出対象の検出結果を取得する。このようにすれば、特定情報に基づいて特定された任意の少なくとも１つの候補位置における検出対象の検出結果を取得し、評価工程において、取得された検出結果に基づいて、光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る露光装置１００の概略的な構成を示す図である。 図２（Ａ）は、ウエハのショットマップの一例を示す図であり、図２（Ｂ）は、ショット領域に付設されたウエハマークの一例を示す図である。 あるウエハにおける各サンプルショット領域でのアライメント補正量及び残差の一例を示す図である。 図４（Ａ）は、アライメント系ＡＳの撮像結果から得られる生波形データの一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、マークテンプレートの起点をエッジ候補単位でずらした状態図であり、図４（Ｃ）は、マークテンプレートの起点をエッジ候補単位でずらしてマーク認識を行った結果を格納するバッファメモリを模式的に示す図である。 エラーコードと、エラー要因との関係を示す図である。 ディスプレイに表示されるマーク検出結果の一例を示す図である。 波形表示ウインドウの一例を示す図である。 波形表示ウインドウ、パラメータ設定ウインドウ等の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるマーク認識処理のシミュレーションの処理を示すフローチャートである。 図１０（Ａ）は、エッジ候補位置を特定するための方法（その１）であり、図１０（Ｂ）は、エッジ候補位置を特定するための方法（その２）である。 図１１（Ａ）は、アライメント補正量のイメージ表示の一例を示す図であり、図１１（Ｂ）は、アライメント補正量のベクトルの分解例を示す図である。 図１２（Ａ）は、アライメントの残差のイメージ表示の一例（その１）を示す図であり、図１２（Ｂ）は、アライメントの残差のベクトルの分解例を示す図である。 図１３（Ａ）は、アライメントの残差のイメージ表示の一例（その２）を示す図であり、図１３（Ｂ）は、アライメントの残差のベクトルの分解例を示す図である。 波形表示ウインドウの他の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるマーク認識処理のシミュレーションの処理を示すフローチャートである。 ２次元画像データにおけるマークの探索処理を説明するための図である。

≪第１の実施形態≫
本発明の第１の実施形態について、図１〜図１４に基づいて説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る評価方法を好適に実施可能な露光装置１００の概略構成が示されている。露光装置１００は、照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳＴ及び装置全体を統括制御する主制御装置２０等を備えている。露光装置１００は、走査型露光装置である。

前記照明系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド（マスキングブレードとも呼ばれる）及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。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、上記公報及びこれに対応する米国特許出願公開における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。この照明系１０は、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。

ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、あるいは回折光学素子等が用いられる。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部（不図示）によって照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部（図示省略）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。なお、レチクルＲの上方には、不図示の一対のレチクルアライメント系が配置されている。この一対のレチクルアライメント系の構成については、例えば特開平７−１７６４６８号公報及び対応する米国特許第５，６４６，４１３号明細書等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。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、上記公報及びこれに対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックな縮小系が用いられている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は例えば１／４、１／５あるいは１／６等である。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明光の照射領域（前述の照明領域）内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部分像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。

前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置され、例えばリニアモータ等を含むウエハステージ駆動部２４によってＹ軸方向及びこれに直交するＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微小駆動可能な構成となっている。このウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ２５が載置され、このウエハホルダ２５上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、その上面に設けられた移動鏡１７を介して、ウエハ干渉計１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。すなわち、本第１の実施形態では、ウエハステージＷＳＴの移動位置を規定する静止座標系（直交座標系）が、ウエハ干渉計１８のＹ干渉計及びＸ干渉計の測長軸によって規定されている。以下においては、この静止座標系をステージ座標系とも呼ぶ。ウエハステージＷＳＴのステージ座標系上における位置情報（又は速度情報）はステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０の指示に応じ、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを制御する。

また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍には、基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭの表面は、ウエハＷの表面と同じ高さに設定され、この表面には後述するアライメント系のベースライン計測用の基準マーク及びレチクルアライメント用の基準マークその他の基準マークが形成されている。

また、投影光学系ＰＬの側面には、オフアクシス方式のアライメント系ＡＳが固定されている。アライメント系ＡＳは、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）系、ＦＩＡ（Field Image Alignment）系の２種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板ＦＭ上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行うことが可能である。ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサである。また、ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサである。なお、このようなアライメント系ＡＳに関しては、例えば特開平７−３２１０２８号公報に開示されているので、詳細な説明を省略する。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、上記公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

露光装置１００には、さらに、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方向より供給する不図示の照射光学系と、その結像光束のウエハＷの表面での各反射光束をそれぞれスリットを介して受光する不図示の受光光学系とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系が、投影光学系ＰＬを支える支持部（図示省略）に固定されている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書）などに開示されるものと同様の構成のものが用いられ、ステージ制御装置１９はこの多点フォーカス検出系からのウエハ位置情報に基づいてウエハステージＷＳＴをウエハステージ駆動部２４を介してＺ軸方向及び傾斜方向（θｘ方向及びθｙ方向）に微小駆動して、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御を行う。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、上記公報及びこれに対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

ステージ制御装置１９は、主制御装置２０の指示の下、ウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの位置制御動作などを行う。

主制御装置２０は、マイクロコンピュータ又はワークステーションを含んで構成され、装置の構成各部を統括して制御する。この主制御装置２０は、露光装置の動作を制御する各種プログラムを実行するＣＰＵの他、そのプログラムや各種データを記憶する内部メモリなど（いずれも不図示）を備えている。また、主制御装置２０は、記憶装置２１に接続されており、記憶装置２１に対するデータの読み出し、書き込みを行うことができるようになっている。さらに、主制御装置２０は、ＬＡＮ（Local Area Network）などの通信ネットワークを介して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１３０とのデータの送受信が可能となっている。

ＰＣ１３０は、コンピュータ本体（以下、「ＰＣ本体」と略述する）１３０Ｐと、ディスプレイ１３０Ｄとを含んで構成されている。ＰＣ１３０は、オペレータに対し、マウスなどのポインティングデバイスによる操作が可能なグラフィック・ユーザ・インターフェイス（以下、「ＧＵＩ」と略述する）の環境を提供する所定のオペレーティングシステム（以下、「ＯＳ」と略述する）で動作するパーソナルコンピュータを用いて構成されている。

ＰＣ本体１３０Ｐは、マイクロプロセッサ及びメモリ（いずれも不図示）、キーボード１３０Ｋ，マウス１３０Ｍを接続するためのキーボードインターフェイス（キーボードコントローラ）、ディスプレイ１３０Ｄを接続するためのビデオインターフェイス、シリアルインターフェイス、ハードディスク、露光装置１００の主制御装置２０と通信可能な通信ネットワークを行うための通信インターフェイス等を有しており、ＰＣ本体１３０には、その入力デバイスであるキーボード１３０Ｋ，マウス１３０Ｍと、ディスプレイ１３０Ｄとが接続されている。また、ＰＣ本体１３０Ｐには、露光装置１００で行われる、後述するマーク認識処理に対する解析・評価を行うためのアプリケーションソフトウエア（以下、「アプリケーション」と略述する）がインストールされている。このアプリケーションは、通信ネットワークを介して、例えば、ＦＴＰ（ファイル転送プロトコル）の下で、露光装置１００の少なくとも一部を構成する主制御装置２０との間でデータファイルの送受信を行う。

なお、ＰＣ１３０は、パーソナルコンピュータである必要はなく、露光装置１００のマンマシンインターフェイスを実現する専用ボードであってもよい。

＜露光動作＞
次に、露光装置１００における一連の露光動作について説明する。この露光動作は、主制御装置２０の制御の下に行われる。前提として、露光対象となるウエハＷは、既に一層以上の露光が終了し、図２（Ａ）に示されるような複数のショット領域ＳＡ_pが形成されたウエハＷであるものとする。

まず、不図示のレチクルローダにより、転写対象である回路パターンが形成されたレチクルＲをレチクルステージＲＳＴにロードする。そして、主制御装置２０は、ステージ制御装置１９及びウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを駆動制御し、不図示のレチクルアライメント検出系、アライメント系ＡＳなどの検出系を用いて、レチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業を行なった後、不図示のウエハローダを用いて、露光対象となるウエハＷをウエハステージＷＳＴにロードする。

（サーチアライメント）
次に、主制御装置２０は、アライメント系ＡＳを用いてサーチアライメントを行う。図２（Ａ）で示されるように、ウエハＷ上の少なくとも２箇所には、低倍率で観察可能なマーク、いわゆるサーチアライメントマーク（以下、「サーチマーク」と略述する）ＳＹＭ、ＳθＭが設けられている。主制御装置２０は、各サーチマークをアライメント系ＡＳの検出視野内に順次位置させるため、ウエハステージＷＳＴの目標位置（サーチマークＳＹＭ、ＳθＭの設計位置座標などに基づく目標位置）をステージ制御装置１９に与える。ステージ制御装置１９は、この目標位置に応じて、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを順次位置決めする。この位置決めの都度、主制御装置２０は、アライメント系ＡＳに対し、サーチマークＳＹＭ、ＳθＭの一方を含む領域に対応する光電変換信号を検出させ、その光電変換信号を取得する。主制御装置２０は、光電変換信号を用いた波形データ内でマークを探索し、その探索結果に基づいてサーチマークＳＹＭ、ＳθＭの位置情報を算出する。サーチマークＳＹＭ、ＳθＭは、ショット領域ＳＡ_pが転写形成される際に、そのショット領域ＳＡ_pとの位置関係が固定となった状態で転写形成されたマークであるため、ショット領域ＳＡ_pの配列を規定する配列座標系（図２（Ａ）のαβ座標系）に従って形成されている。主制御装置２０は、サーチマークＳＹＭ、ＳθＭの検出位置から、ステージ座標系に対するウエハのショット領域ＳＡ_pの配列座標系の回転成分、オフセット成分を算出する。

次に、主制御装置２０は、ウエハアライメントを行う。図２（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上にすでに形成されている複数のショット領域ＳＡ_pのうち、８つのショット領域ＳＡ_pには、中央に丸形のマークが表示されているが、このマークは、そのショット領域ＳＡ_pが、このウエハアライメントで位置座標が計測されるサンプルショット領域であることを示している。主制御装置２０は、サーチアライメントでその成分が求められた配列座標系に従って、サンプルショットＳＡ_pに付設され、その中心Ｃ_pに対応して設けられたファインアライメントマーク（以下、ウエハマークと略述する）ＭＸ_p，ＭＹ_pをアライメント系ＡＳの検出視野内に順次位置させるようなウエハステージＷＳＴの目標位置をステージ制御装置１９に与える。ステージ制御装置１９は、この目標位置に応じて、ウエハステージ駆動装置２４を介してウエハステージＷＳＴを順次位置決めする。この位置決めの都度、主制御装置２０は、アライメント系ＡＳに、ウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pを含むウエハ上の領域に対応するように検出された光電変換信号を取得し、その光電変換信号に基づく波形データを用いて、ウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pを探索するマーク探索処理を行い、その探索結果に基づいて、ウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pの位置情報を検出する。

ウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pの位置は、そのウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pに対応するサンプルショット領域ＳＡ_pの中心Ｃ_pのＸＹ位置と同じである。すなわち、ウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pの位置情報を検出すれば、このウエハアライメントでは、サンプルショット領域ＳＡ_pの位置情報を計測したことになる。図３では、このように計測されたウエハマークの実測位置、すなわちサンプルショット領域ＳＡ_pのＸＹ位置が、ウエハＷのショット領域のイメージマップ上に×で示されている。

次に、主制御装置２０は、算出されたサンプルショット領域ＳＡ_pの位置情報を用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示される最小自乗法を用いた統計演算を実行し、ステージ座標系におけるショット領域の配列のスケーリング成分、オフセット成分、直交度成分等のパラメータを算出する。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、上記公報及びこれに対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。そのパラメータによって規定される演算式が、いわゆるＥＧＡモデル式である。このＥＧＡモデル式は、ショット領域ＳＡ_pの中心Ｃ_pの設計上の位置座標を代入したときに、その中心の位置座標のＸ軸及びＹ軸方向に関する補正量（アライメント補正量）が出力として得られるモデル式となっている。主制御装置２０は、重ね合わせ露光を行う際には、ウエハＷ上に各ショット領域の設計上の位置座標をこのＥＧＡモデル式に代入して、そのショット領域でのアライメント補正量を算出し、アライメント補正量で補正された位置座標をショット領域ＳＡ_pに対する重ね合わせ露光の基準位置として算出する。

図３には、ウエハＷのショット領域ＳＡ_pのイメージマップ上のサンプルショット領域ＳＡ_pでのアライメント補正量がベクトル表示されている。このベクトルの基点が、ショット領域ＳＡ_pの設計上の位置を示し、終点が補正後の基準位置を示している。図３に示されるように、アライメント補正量のベクトルの先端と、サンプルショット領域ＳＡ_pの実測位置とはほぼ一致しているが、実際には若干のずれが生じている。これは、アライメント補正量を求めるためのＥＧＡモデル式が、スケーリングや回転成分などの線形成分のみに基づくモデル式であって、サンプルショット領域ＳＡ_pの実測位置座標を用いて統計的手法を用いて規定されたものであるためである。アライメント補正量により補正された重ね合わせの基準位置と、サンプルショット領域ＳＡ_pの実測位置座標との差を、以下では残差という。

ウエハアライメントを終了する際には、各サンプルショット領域のアライメント補正量と、アライメント補正量に基づいて算出された補正後のサンプルショット領域の位置座標のデータと、それらの残差のデータとは、それぞれ記憶装置２１に格納される。

こうしたウエハアライメントの終了後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。

この露光動作にあたって、まず、主制御装置２０は、ステージ制御装置１９及びウエハステージ駆動部２４を介して、ウエハアライメントの結果及びベースラインの計測結果に基づいて、ウエハＷのＸＹ位置が最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置となるように、ウエハステージＷＳＴを移動させると同時に、ステージ制御装置１９及び不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルＲの位置が走査開始位置となるようにレチクルステージＲＳＴを移動させる。そして、ステージ制御装置１９の位置制御によりレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期移動させた状態で、照明系１０により照明光ＩＬを照射することにより、１番目のショット領域ＳＡ_pに対する走査露光が行われる。

１番目のショット領域ＳＡ_pに対するレチクルパターンの転写が終了すると、ウエハステージＷＳＴが、２番目のショット領域の走査開始位置まで移動すると同時に、レチクルステージＲＳＴが、２番目のショット領域用の走査開始位置まで移動し、その後、上記の最初のショット領域の場合と同様にして走査露光が行われる。このようにして、ウエハステージＷＳＴの次のショット領域の走査開始位置への移動及びレチクルステージＲＳＴの次のショット領域用の走査開始位置への移動と、走査露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上に必要なショット数のパターンが転写される。

上述したように、ウエハＷに対する一連の露光動作では、サーチアライメント及びウエハアライメントを行っている。各アライメントでは、サーチマークＳＹＭ、ＳθＭと、サンプルショット領域ＳＡ_pのファインアライメントマークＭＸ_p、ＭＹ_pとを含むウエハＷ上の領域に対応する光電変換信号をアライメント系ＡＳに検出させ、その光電変換信号に対応する波形データ内においてマークを探索し（マーク探索処理）、その探索結果に基づいてそのマークの位置情報を算出している。以下では、このマーク探索処理について具体的に説明する。

前述のように、アライメント系ＡＳでは、ＦＩＡ方式とＬＳＡ方式との２つのセンサが用意されている。いずれのセンサを選択しても、そのセンサにより検出されたマークを含む領域に対応する光電変換信号を取得することができるが、ここではＦＩＡセンサが選択されているものとする。この光電変換信号は、後述するように、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の１次元の信号波形データとなる。主制御装置２０は、この波形データに対し所定の探索アルゴリズムを用いてマークの探索を行い、その探索結果に基づいて、各マークの位置情報を検出する。

ここで、探索アルゴリズムの一例について説明する。ここでは、１次元の波形データに基づいて、Ｙ軸方向に沿って並べられたライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）マークを探索し、その探索結果に基づいてそのマークのＹ位置を算出する場合について説明する。

ＦＩＡ方式のセンサによって検出される光電変換信号は、ウエハＷ上の各Ｌ／Ｓマークを含む領域の撮像結果（撮像データ）である。この探索アルゴリズムでは、まず、アライメント系ＡＳから送られた撮像データについて、Ｙ軸方向の複数本の走査線上の強度分布の平均を求めることによりホワイトノイズを相殺した後、波形の平滑化（スムージング処理）を行って、Ｙ軸方向に関する１次元の平均的な信号強度分布を求める。この信号強度分布が、マークを探索するための信号波形データとなる。図４（Ａ）には、その波形データの一例としての波形データ関数ｐ（Ｙ）が示されている。

（波形データの微分）
主制御装置２０は、上記信号強度分布の微分波形を算出する。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）の波形データ関数ｐ（Ｙ）の微分波形ｐ’（Ｙ）が示されている。

（エッジ候補位置の抽出）
図４（Ｂ）に示されるように、この微分波形ｐ’（Ｙ）には、Ｌ／Ｓマークのラインパターンとスペース部との境界であるエッジに対応すると思われるピークが幾つか現れるようになる。主制御装置２０は、この微分波形内において、コントラストリミット値以上となるピークを有する位置を、Ｌ／Ｓマーク内のパターン端部（すなわちエッジ）が存在する位置の候補となる候補位置として抽出する。図４（Ｂ）では、複数の候補位置が、縦の破線で示されている。

（マーク認識処理）
次に、上述のようにして抽出された複数のエッジ候補位置それぞれについて、Ｌ／Ｓマークを認識することができるか否かを判断する処理、いわゆるマーク認識処理を行う。以下では、このマーク認識処理について説明する。

このマーク認識処理では、Ｌ／Ｓマークの設計情報に基づくマークテンプレート波形を用いてマークの認識を行う。具体的には、図４（Ｂ）で太い矢印で示されるように、マークテンプレート波形の−Ｙ端のエッジを起点とし、その起点を、特定のエッジ候補に一致させた状態で、マークテンプレート波形と、その波形に対応する波形データの部分（すなわち、マークテンプレート波形の枠内の部分）との間にどれだけの相関性があるかを調べることにより、その位置でマークが認識できるか否かを判断する。

まず、マークテンプレート波形枠内の部分での合計のエッジ数を求め、そのエッジ数が、設定エッジ数より少ないか否かを判断する。この判断が肯定されると、マークを認識することができなかったものとみなし、エラー要因を示すエラーコードとしてｅｒｒｏｒｃｏｄｅ０１を設定する。このエラーコードについては後述する。

なお、マークは波形データの中央付近に存在すると考えられるため、計測範囲（処理範囲）を定め、マーク認識処理を行う範囲をある程度制限している。図４（Ｂ）では、計測範囲の境界が縦の二重線で示されている。そこで、本第１の実施形態では、次に、マークテンプレート枠内のエッジが処理範囲からはみ出しているか否かを判断する。この判断が肯定されると、マークを認識することができなかったものとみなし、エラーコードとしてｅｒｒｏｒｃｏｄｅ０２を設定する。

また、マークテンプレート枠内のエッジの強度が所定の強度以下であるか否かを判断する。この判断が肯定されると、マークを認識することができなかったものとみなし、エラーコードにｅｒｒｏｒｃｏｄｅ０３を設定する。

さらに、マークテンプレート枠内のエッジ強度の向きが交互に並んでいるか否かを判断する。この判断が肯定されると、マークを認識することができなかったものとみなし、エラーコードとしてｅｒｒｏｒｃｏｄｅ０４を設定する。

上記いずれの判断も否定された場合には、マークテンプレートの各エッジ位置に対応するエッジ候補位置を確定することができるので、確定されたエッジ候補位置に基づいてマークの認識度を示すスコアの算出を行う。

このスコアは、マークテンプレートの枠内の波形データが、マークの特徴をどの程度正確に再現しているかを示す指標値である。本第１の実施形態では、上記マークの設計上の特徴と、実際の波形データのその特徴との乖離量を特徴量として求め、その特徴量に基づいてスコアを算出するようになる。Ｌ／Ｓマークの特徴としては、例えば、各ラインパターンの幅（マーク幅）、ラインパターン間の間隔（マーク間隔）、各ラインパターンのスペース部との境界のエッジ形状などが上げられるので、ここでは、これらの特徴それぞれに対応する特徴量を算出する。

まず、Ｌ／Ｓマークの各ラインパターンの間隔の設計値（テンプレートのラインパターンの間隔）と、エッジ候補位置により仮定される各ラインパターンの間隔との誤差の和（これを特徴量１とする）を算出する。次に、Ｌ／Ｓマークの各ラインパターンの幅の設計値（テンプレートのラインパターンの幅）と、エッジ候補位置により仮定される各ラインパターンの幅との誤差の和（これを、特徴量２とする）を算出する。そして、「エッジ強度の均一性」に関する特徴量をピーク値の標準偏差（これを特徴量３とする）を算出することにより求める。そして、これらの特徴量の重み付け和を求める。この値をそのエッジ候補位置の組合せのスコアとする。

次に、算出されたスコアと予め設定されている閾値とを比較し、スコアがその閾値よりも良好であればマークを認識することができたものとみなし、そうでなければマークを認識することができなかったものとみなす。

ここで、スコアが閾値よりも良好でなく、マークを認識することができなったとみなした場合には、その要因を解析する。

まず、特徴量１が予め設定されている許容値を超えているか否かを判断する。この判断が肯定されれば、マークを認識することができなかった要因が、マーク間隔誤差が許容値を超えていたものとみなし、そのエラーコードとしてｅｒｒｏｒｃｏｄｅ０５を設定する。

次に、特徴量２が予め設定されている許容値を超えているか否かを判断する。この判断が肯定されれば、マークを認識することができなかった要因が、マーク幅誤差が許容値を超えていたものとみなし、そのエラーコードとしてｅｒｒｏｒｃｏｄｅ０６を設定する。

この他、マークのエッジ間隔のバランスが予め設定されている許容値を超えているか、特徴量３に基づいてマークエッジ強度のバランスが予め設定されている許容値を超えているか、ラインマーク間のエッジ強度のばらつきが予め設定されている許容値が超えているか、各ラインパターンの検出エッジ数が予め設定されている設定エッジ数よりも少ないか否かなどについても判断を行い、各判断が肯定されれば、マークを認識することができなかった要因を特定し、各エラー要因のエラーコードとして、特定された要因のコード（ｅｒｒｏｒｃｏｄｅ０７〜０Ａ）を設定する。

このように、エラー要因は、解析によりある程度まで細分化され、コード化される。図５には、このエラーコードとエラー要因との関係表が示されている。

上述したように、マークテンプレートの起点を、エッジ候補位置のいずれかに合わせて行われるマーク認識処理では、途中で算出されるマークの特徴に基づくスコアの値が閾値よりも良好であれば、マーク認識成功とするが、スコアの算出が可能な程度にエッジが存在しないか、又は、マークテンプレートの枠内の波形の特徴がマークの特徴から著しくはずれたものであった場合には、マークの認識に失敗したものとしてマーク検出エラーを発生させる。このようなマーク認識結果、すなわち、スコア又はエラーコードは、バッファメモリｂ［０］に格納される。

次に、図４（Ｂ）に示されるように、マークテンプレートの起点を２番目のエッジ候補位置にずらした状態で、上述したマーク認識処理を再び行い、その認識結果（スコア、エラーコード）をバッファメモリｂ［１］に格納する。以降、このようにして、マークテンプレートの起点を＋Ｙ方向に１つずつずらしながら、その都度、マークテンプレートを用いたマーク認識処理を行い、その認識結果を、バッファメモリｂ［ｉ］（ｉ＝２、３、・・・）に順次格納していく。図４（Ｂ）には、マークテンプレートを＋Ｙ方向にずらしていく様子が模式的に示されており、図４（Ｃ）には、各バッファメモリｂ［ｉ］に格納されたマーク認識処理の認識結果（スコア、エラーコード）の一例が示されている。各バッファメモリｂ［ｉ］（図４（Ｃ）のバッファメモリｂ［０］〜ｂ［２３］）に格納されたデータは、記憶装置２１に格納される。

主制御装置２０では、上述したマーク認識アルゴリズムを用いて、各エッジ候補位置におけるマーク認識処理を行い、各エッジ候補位置でのマーク認識結果を得る。そして、複数のエッジ候補位置の中から、最もスコアが良好であったエッジ候補位置を決定し、そのエッジ候補位置から、所定オフセットを有するマークの中心位置を、そのマークの位置として算出する。なお、本第１の実施形態では、マークテンプレート波形の左端のエッジをマーク認識の起点としているため、所定オフセットは、その左端のエッジとマークの中心との設計上の距離となる。

主制御装置２０は、波形データ、スコア、マークの検出に成功した場合にはサーチマークの位置情報、マークの検出に失敗した場合にはエラーコードに関する情報などを、そのウエハの属するロット番号、ウエハ番号、アライメント系ＡＳにおけるマーク認識処理に用いられた認識パラメータ（ＦＩＡ方式かＬＳＡ方式か、ラインパターンの幅、間隔などの設計値、アルゴリズム番号、アルゴリズム番号ごとの処理パラメータ）等のデータが書き込まれたデータファイルをアライメント履歴データファイルとして作成し、そのアライメント履歴データファイルを、記憶装置２１に格納する。これによりマーク探索処理が終了する。

主制御装置２０は、上述のようにマーク探索処理を用いて得られたサーチマークＳＹＭ、ＳθＭ、ウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pの位置情報に基づいてサーチアライメント又はウエハアライメントを行う。このとき、すべてのエッジ候補位置で、マークを認識することができなかった場合には、マーク検出エラーを発生させる。

なお、上述したマーク認識アルゴリズムにおけるエラーチェックの順番は、上述したものには限られず、適宜その順番を変更することができる。

（マーク認識処理の評価）
上述したように、本第１の実施形態では、１次元の波形データ内において、複数のエッジ候補位置でマークの認識処理を行うことによりマークを探索し、探索の結果検出されたマークの位置座標に基づいて、重ね合わせ露光の際の基準位置を求めている。したがって、高精度な重ね合わせ露光を行うためには、マークの探索の際にマークを適切に認識できるようになっていることが必須であり、このためにも、マーク認識処理を評価できる仕組みが構築されているのが望ましい。そこで、本第１の実施形態では、マーク認識処理を評価するためのアプリケーションがＰＣ１３０上で動作可能となっている。以下では、このアプリケーションについて説明する。

なお、前提として、ＰＣ１３０では、露光装置１００におけるマーク認識処理を評価するための上記アプリケーションが既に起動されているものとする。この状態で、オペレータが、マウス１３０Ｍ又はキーボード１３０Ｋを介して、製品名、ロット名、ウエハ番号、レイヤ番号を指定すると、アプリケーションは、ＦＴＰ（ファイル転送プロトコル）クライアントとして、その露光装置１００の主制御装置２０（ＦＴＰサーバ）に対して接続要求を送信する。アプリケーションは、その接続要求が許可されると、次に、主制御装置２０に対しディレクトリ表示要求を送信する。主制御装置２０は、この要求を受けて、指定されたウエハのレイヤに関するアライメント履歴データを記憶装置２１から読み出してＰＣ１３０に送る。アプリケーションは、このアライメント履歴データを受けて、ディスプレイ１３０Ｄに表示されたウインドウ内に、指定されたウエハのショットマップのイメージ表示及びアライメント履歴データを表示するためのウインドウをディスプレイ１３０Ｄに表示させる。図６には、このウインドウ表示の一例が示されている。

図６に示される画面には、オペレータによって指定されたウエハＷ上のショットマップのイメージ図が表示され、このウエハＷのショット領域ＳＡ_pのイメージ図には、マトリクス状のセルが表示される。このセルは、ウエハ上に形成された各ショット領域ＳＡ_pを示すものである。セルの中には、マークが表示されているものがあるが、マークが表示されたセルは、サンプルショット領域を示している。

さらに詳細に見ると、各セルのマークとして、丸形のマークと、三角形（上凸の三角形）のマークと、逆三角形（下凸の三角形）のマークと、四角形のマークとが表示されている。丸形のマークは、そのショット領域ＳＡ_pが、ウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pの両方についてマーク検出エラーが発生せず、マークの位置情報の検出に成功したサンプルショット領域であることを示している。また、三角形のマークは、そのショット領域ＳＡ_pが、ウエハマークＭＸ_pの検出は成功したが、ウエハマークＭＹ_pの検出に失敗してマーク検出エラーが発生したサンプルショット領域であることを示している。また、逆三角形のマークは、そのショット領域ＳＡ_pが、ウエハマークＭＹ_pの検出が成功し、ウエハマークＭＸ_pの検出に失敗してマーク検出エラーが発生したサンプルショット領域であることを示している。また、四角形のマークは、そのショット領域ＳＡ_pが、ウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pの両方についてマーク検出エラーが発生したサンプルショット領域であることを示している。なお、図６では不図示であるが、このウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pの他に、サーチマークＳＹＭ、ＳθＭに対応するマークも表示されているものとする。

すなわち、このアプリケーションの画面では、ウエハＷ上に形成された複数のサンプルショット領域ＳＡ_pに付設されたウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pの位置情報の検出に成功したか否かが表示される。アプリケーションは、ＦＴＰクライアントとして、主制御装置２０から、このウエハＷ上の複数のショット領域ＳＡ_pの位置情報の検出結果を取得し、取得されたショット領域ＳＡ_pの位置情報の検出結果を、ウエハＷ上の複数のショット領域ＳＡ_pのショットマップのイメージ表示（セル表示）とともにディスプレイ１３０Ｄの画面上に表示させる。

セル上に表示された各種マークは、マウス１３０Ｍのクリック操作により、このアプリケーションに対し、新たなウインドウを表示させるためのイベントを発生させるオブジェクトとなっている。例えば、オペレータが、マウス１３０Ｍを操作して、サンプルショット領域中のいずれか１つのマークを選択すると、このオブジェクトからＯＳにその旨のコマンドメッセージが発行される。ＰＣ１３０上で動作するＯＳは、このコマンドメッセージを、このアプリケーションのメッセージキューにポスト（投函）する。アプリケーションのメインルーチンは、このメッセージを取得し、いわゆるディスパッチを行って、ＯＳに対しＣＰＵを開放する。ＯＳは、このアプリケーションのウインドウプロシージャを呼び出し、そのウインドウプロシージャに対し、コマンドメッセージとともに、その付帯情報として、このオブジェクトが選択された旨の情報を渡す。このウインドウプロシージャでは、この付帯情報を参照して、該当するプルダウンメニューに対応するメッセージハンドラを実行する。

ディスプレイ１３０Ｄの画面には、図７に示されるウインドウが表示される。このウインドウには、アライメント系ＡＳによって取得された、サンプルショット領域のウエハマークＭＸ_p又はウエハマークＭＹ_pを含む領域に対応する光電変換信号に対応する波形データがグラフ表示されている。図７のウインドウ左下のテキストボックスでは、Ｙが指定されているので、ここでは、ウエハマークＭＹ_pの波形データが表示されている。このウインドウを波形表示ウインドウと呼ぶ。

図７では、この２つの波形データが表示されているが、下側の波形データが、アライメント系ＡＳにより取得された光電変換信号に対応する生の波形データである。以下では、この波形データを「生波形データ」と呼ぶ。この生波形データは、図４（Ａ）の波形データ関数ｐ（Ｙ）に相当する。

この「生波形データ」の上側には、マーク探索処理において作成されるその微分波形データの波形が表示されている。また、その微分波形データｐ’（Ｙ）のピークに基づいて算出された複数のエッジ候補位置が、縦の破線で、生波形データ、微分波形データに跨るように表示されている。この微分波形データが、図４（Ｂ）の波形データ関数ｐ’（Ｙ）に相当する。

２つの波形データの波形表示枠の右側には、選択されたウエハのウエハ番号（Ｗａｆｅｒ Ｎｏ．）、サンプルショット領域の配列番号（Ｓｈｏｔ Ｐｏｓ）、アライメントマークの設計上の位置情報（Ｍａｒｋ Ｐｏｓ）が表示されている。また、２つの波形データの下には、前述したように、そのサンプルショット領域の生波形データを表示するマークをＸ軸方向の位置検出用マークとするかＹ軸方向の位置検出用マークとするかをオペレータが選択入力するためのテキストボックスが表示されている。オペレータによるマウス１３０Ｍやキーボード１３０Ｋの操作により、このテキストボックスにＸが指定されると、表示される波形データが、ウエハマークＭＸ_pの生波形データ及びその微分波形データに切り替わるようになる。

オペレータがマウス１３０Ｍで波形データをクリックすると、その点を通過する縦線が表示されるようになるとともに、その点の位置座標が表示されるようになる。なお、この縦線は、生波形データの下側に表示されるマークテンプレートの中心に対応している。

図８に示されるように、ディスプレイ１３０Ｄの画面上には、この波形表示ウインドウの他にパラメータ設定ウインドウが画面右下に表示されている。このパラメータ設定ウインドウには、波形表示ウインドウに表示された波形データに対するマーク認識処理を行うために必要な処理パラメータを設定するためのウインドウである。

パラメータ設定ウインドウでは、上から、Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｅの表示欄と、Ｍｅａｓｕｒｅｄ Ａｘｉｓの表示欄が表示されており、それぞれの表示欄には、ＥＧＡ ＦＩＡ、Ｙと表示されている。この表示により、波形表示ウインドウに表示された波形データが、アライメント系ＡＳのＦＩＡ方式のセンサにより取得されたウエハマークＭＹ_pを計測対象としたときのＹ軸方向に関する波形データであることをオペレータが認識することができる。その下の「Ｓｉｍ Ｐｏｓ」の表示欄については後述する。

「Ｓｉｍ Ｐｏｓ」の表示欄の下のＳｅａｒｃｈ Ｍａｒｋ Ｄａｔａの枠内に表示された各種設定欄は、主としてサーチマークの設計情報を設定するための設定欄である。まず、マークの波形形状の特徴を規定するＦＩＡ信号波形の設定欄には、「Ｎｏｒｍａｌ」と指定されているが、これは信号波形の形状タイプが通常のタイプであることを示している。ここで、マークの波形が、プロセス種類やマーク周辺の下地の反射率などの条件により逆極性の波形形状となる場合は「Ｒｅｖｅｒｓｅ」を指定すればよい。また、マークの種類を設定するための「Ｔｙｐｅ」設定欄には「Ｔｒｉｐｌｅ」が設定されているが、これは、このマークが３本のラインマークから成るライン・アンド・スペース・マークであったことを示している。その設定欄の右側には、マークの間隔（マークピッチ）の設定欄ａ〜ｄのテキストボックスが表示されており、マークピッチ許容値の設定欄ＡＬＷ−１、マークの幅の設定欄Ｗ１〜Ｗ３、マーク幅許容値ＡＬＷ−２の設定欄（テキストボックス）がこの順で表示されている。

Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｒｋ Ｄａｔａの枠の下には、Ｓｅａｒｃｈ Ｐａｒａｍｅｔｅｒの枠が表示されている。この枠内では、マーク認識処理に用いられるマーク認識パラメータの設定欄が表示されている。ここでは、サーチ信号波形の中から検出すべきサーチマークの選択（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｒｋ Ｃｈｏｉｃｅ）と、サーチマークの波形処理に適用されたアルゴリズム番号（Ｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が表示されている。図８に示される例では、ＭＩｄｄｌｅと４６とが選択されている。

このウインドウの左下には、「Ｌｏａｄ ＳＩＧ Ｆｉｌｅ」ボタンが表示されている。このボタンをマウス１３０Ｍの操作によりクリックすると、このウインドウ内に表示されているＳｅａｒｃｈ Ｍａｒｋ Ｄａｔａ、Ｓｅａｒｃｈ Ｐａｒａｍｅｔｅｒの枠内に実際のアライメントの再に設定されていた各種パラメータの設定値をアライメント履歴データから読み込み、このウインドウ内に表示する。図８では、「Ｌｏａｄ ＳＩＧ Ｆｉｌｅ」ボタンがクリックされ、実際のアライメントの際に用いられている各種パラメータの設定が表示された状態が示されている。図８に示されるように、例えば、マークパラメータ枠では、Ｔｙｐｅ設定欄に”Ｔｒｉｐｌｅ”、マークピッチ設定欄ａ〜ｄにはそれぞれ、”８、２０、２６、８［μｍ］”が表示され、マークピッチ許容値ＡＬＷ−１には、”２［μｍ］”が表示され、マーク幅の設定欄には、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が表示され、マーク幅許容値ＡＬＷ−２には、０．５［μｍ］が表示されている。

このウインドウの右下には、”Ｓｉｍｕｌａｔｅ”ボタンが表示されている。”Ｓｉｍｕｌａｔｅ”ボタンをマウス１３０Ｍの操作によりクリックすると、このパラメータ設定ウインドウにおいて表示されているパラメータを用いて、マーク認識処理のシミュレーションが実行される。このマーク認識処理のシミュレーションでは、上述した露光装置１００におけるマーク認識処理と同等の処理、すなわちエラーコード０１〜０Ａまでのエラーチェックと、スコアの算出とを行う。

オペレータは、波形表示ウインドウに表示された波形データとパラメータ設定ウインドウに表示された各種パラメータとを参照して、マーク認識処理の評価、解析を行う。

波形表示ウインドウに表示された波形データをマウス１３０Ｍでクリックすると、クリックされた位置の位置座標が、パラメータ設定ウインドウの位置座標の設定欄（Ｓｉｍ Ｐｏｓ．）に設定されるようになる。この設定された位置がオペレータによって指定された位置である。図８に示される例では、この設定欄に−１５μｍが設定されている。このテキスト入力された位置座標が、本第１の実施形態における特定情報となる。Ｆｉｘは、このテキストボックスをアクティブにするか否かを決定するための設定であり、Ｎｏ Ｆｉｘによりアクティブとなる。なお、クリックされた位置座標が、波形表示ウインドウに表示され、オペレータが表示された位置座標を参照して、キーボード１３０Ｋを用いて、その位置座標を（Ｓｉｍ Ｐｏｓ．）に設定するようにしてもよい。また、オペレータは（Ｓｉｍ Ｐｏｓ．）に直接、マークの設計位置座標に基づく、エッジの起点の位置座標を入力するようにしてもよい。

この状態で、Ｓｉｍｕｌａｔｅボタンをクリックすると、アプリケーションは、図９に示される処理を開始する。図９に示されるように、まず、ステップ２０１において、Ｓｉｍ Ｐｏｓ．に指定された位置座標を含む、パラメータ設定ウインドウに設定されていた各種パラメータの設定値を、内部メモリに入力する。

Ｓｉｍ Ｐｏｓ．に指定された位置座標は、マーク認識処理を行うエッジ候補位置を特定するための特定情報であるが、その特定情報に基づいてマーク認識処理を行うエッジ候補位置を特定する方法には、大別して２つの方法がある。まず、第１に、図１０（Ａ）の３本マークのサーチアライメント波形の例で示されるように、指定された位置の最寄のエッジ候補位置を、マーク認識処理を行う位置として特定する方法がある。そして、第２に、図１０（Ｂ）の同じく３本マークのサーチアライメント波形の例で示されるように、指定された位置を基準とする所定範囲内のエッジ候補位置の中から、エッジの強度が最大のエッジ候補位置を選択する方法がある。この場合、所定範囲内のノイズ信号を拾わず、検出すべきマークの起点エッジ位置を拾うことができる。以下では、前者を方法１とし、後者を方法２とする。方法２における所定範囲としては、例えば、ウエハアライメントでは、１本のラインパターンの幅程度の値を設定することができ、サーチアライメントでは、１本のラインパターンの幅の３〜５倍程度の値を設定することができるが、任意の値を設定して構わない。

そこで、図９に戻り、次のステップ２０３では、方法１を用いるか否かを判断する。どちらの方法を選択するかは、予めオペレータにより設定されているものとする。この判断が否定されればステップ２０５に進み、肯定されればステップ２０７に進む。ステップ２０５では方法１を実行し、ステップ２０７では方法２を実行する。通常、方法１はマニュアルアシスト時に使用され、方法２はロット処理での自動調整時に使用されることが多いと想定されるが、マニュアルアシスト時、自動調整時の何れの場合であってもどちらの方法を使用してもよい。図８に示される例では、オペレータによって指定された位置が−１５μｍであったときに、特定されたエッジ候補位置が−１５．２２５μｍであったことが示されている。

ステップ２０５及びステップ２０７が実行され、マーク認識処理を行うエッジ候補位置が特定されると、ステップ２０９において、特定されたエッジ候補位置でのマーク認識処理を行う。これにより、選択されたエッジ候補位置でのマーク認識結果（マーク認識成功であればスコアの値、マーク認識失敗であればエラーコード）が得られるようになる。

次のステップ２１１では、そのエッジ候補位置でのマーク認識処理の認識結果を表示する。この場合、マークの認識に成功した場合には、その成功した旨と、スコアの値、マークの認識に失敗した場合にはエラー要因も併せて表示する。図８に示される例では、波形表示ウインドウやパラメータ設定ウインドウとは別個にポップアップウインドウが表示され、その中のエラー要因（マーク幅誤差が許容値を超えている旨）が表示されている。また、波形表示ウインドウには、図８に示されるように、その際に検出されたマークの中心の位置座標も表示されており、図７に示されるように、マーク認識処理に用いられたエッジ候補位置が、他のエッジ候補位置から識別可能に太く表示されている。ステップ２１１終了後は、処理を終了する。

（オペレータによるパラメータ調整）
上述したように、ＰＣ１３０上で動作するアプリケーションにより、実際に取得された波形データを用いて、その波形データにおけるオペレータが指定した位置を基準とした任意のマーク候補位置でのマーク認識処理のシミュレーション及びそのマーク認識結果の表示を行うことが可能となる。このシミュレーションでは、実際のアライメントで用いられたパラメータの下でのマーク認識処理を行うことも可能であり、パラメータ設定ウインドウによってその設定値が更新されたパラメータの下でのマーク認識処理を行うことも可能である。これにより、このアプリケーションのシミュレーション機能を用いて、オペレータがマーク認識パラメータの調整を行うことが可能となる。

まず、オペレータは、露光装置１００で処理されたパラメータの設定値を、Ｌｏａｄ ＳＩＧ ＦＩＬＥボタンをクリックしてそのまま読み込み、そのパラメータの設定値のままで、波形データを目視して、その波形データの形状から、マークがあると思われる位置を指定する。するとアプリケーションは、その指定位置から特定されたエッジ候補位置（指定位置の最寄の位置又は所定範囲内のエッジ強度最大の位置）でのマーク認識処理を行う。これにより、その指定された位置に近い位置でのマーク認識処理結果を得ることができるようになる。

例えば、このマーク認識処理結果が、図８に示されるように、マークの認識に失敗しており、マーク認識処理において判断されたエラー要因が、マーク幅誤差が許容値を超えている旨のマーク検出エラーであったとする。この場合には、マーク幅誤差が許容値を超えていることがマークを正しく認識することができなかった原因であると考えることができる。オペレータは、このエラー要因の表示結果を見て、例えばパラメータ設定ウインドウの処理パラメータのマーク幅許容値（ＡＬＷ−２）を大きくするなどして、パラメータを調整することができる。

オペレータが、パラメータ設定ウインドウのマーク幅許容値（ＡＬＷ−２）などの設定値を変更し、Ｓｉｍｕｌａｔｅボタンを押下すると、変更されたマーク幅許容値の下で、そのエッジ候補位置でのマーク認識処理が再実行され、その設定値が適切であり、算出されたスコアの値が閾値よりも良好であった場合には、マーク検出エラーが解消され、マークの認識に成功する可能性が出てくる。

オペレータは、このようなパラメータの設定の変更と、マーク認識処理のシミュレーションとを繰り返し行い、マークが存在すると思われる位置でのマーク検出エラーをできるだけ解消することができる。

オペレータは、パラメータ設定ウインドウを介して設定されたパラメータの最終的な設定値を、露光装置１００に設定することができる。このパラメータの設定値が適切なものであれば、露光装置１００での後続のウエハＷに対するサーチアライメント又はウエハアライメントにおいて、不必要なマーク検出エラーの発生を低減できるようになり、適切なマーク認識処理を行うことができるようになる。

以上詳細に述べたように、本第１の実施形態によれば、検出対象であるマーク（ウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pやサーチマークＳＹＭ、ＳθＭ）を含むウエハＷ上の領域内におけるマークの位置の候補となる複数のエッジ候補位置が抽出されている場合に、それらのエッジ候補位置のうちの任意のエッジ候補位置にマークが位置していると仮定した場合における、アライメント系ＡＳにより検出された波形データを用いたマークの認識結果を取得し、表示するアプリケーションを備えている。このアプリケーションでは、マウス１３０Ｍ又はキーボード１３０Ｋの操作によってマーク概略位置を指定することにより、指定された位置に基づいてマークのエッジ候補位置を所定の方法（方法１又は２）で特定し、特定されたエッジ候補位置にマークが位置していると仮定した場合での波形データを用いたマークの検出結果を表示することができる。このようにすれば、オペレータの指定により、任意の候補位置におけるマークの認識結果の表示を参照して、オペレータがその認識結果を把握することが可能となる。

また、本第１の実施形態によれば、パラメータ設定ウインドウを介して、オペレータが、マークの認識処理に必要な処理パラメータを変更可能となっている。アプリケーションは、変更されたパラメータの下で、指定した任意のマーク候補位置でのマーク認識処理結果を取得し、表示することができるようになっている。このようにすれば、オペレータが、マークが存在すると思われる位置でのマーク認識結果を参照しながら、処理パラメータの調整を行うことができる。

また、本第１の実施形態のアプリケーションでは、上記アプリケーションの波形表示ウインドウを参照して入力された指定位置を基準として、その指定位置の最寄のエッジ候補位置か、所定範囲内においてエッジ強度が最大であるエッジ候補位置かの一方を選択する。指定された位置に最も近いエッジ候補位置を選択するか、指定された位置を中心とする所定範囲内にあるエッジ候補位置を選択するかは、オペレータが自由に判断することができる。このようにすれば、オペレータが、波形表示を参照して、マウスの操作により、マークを認識する位置をラフに指示したとしても、その位置近傍において、確実なマークの認識処理を実行することが可能となる。

なお、本第１の実施形態では、オペレータがマーク認識を行う位置を指定したが、通常、オペレータが指定する位置としては、設計上のマーク位置に近い位置が指定される場合も多い。しかしながら、実際のマーク位置は、ウエハステージＷＳＴにロードされる際のウエハの位置及び向きによって設計上の位置からずれているのが一般的であるため、より正確には、設計上の位置とは異なる位置を指定した方が望ましい。そこで、このアプリケーションでは、その指定位置を決定する際のオペレータの支援機能を有するようにしてもよい。以下では、この支援機能について説明する。

この支援機能では、オペレータが位置を指定するのに先立って、図１１（Ａ）に示されるショットマップのイメージ図が表示される。このショットマップ内の各サンプルショット領域に対応するセルには、そのウエハでウエハアライメントが行われた時の各サンプルショット領域のアライメント補正量が表示されている。このアライメント補正量は、記憶装置２１に格納されたアライメント履歴データから読み出されたものである。

ここで、図１１（Ａ）中、点線の円で囲まれるサンプルショット領域が、ウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pのマークの検出に失敗したショット領域であったとする。そこで、本第１の実施形態と同様に、このサンプルショット領域のウエハマークのマーク探索処理の解析・評価をＰＣ１３０のアプリケーションを用いて行おうとした場合に、オペレータは、このショット領域のアライメント補正量のベクトル表示を参照して、マーク認識処理を行うマーク概略位置を指定することができる。

図１１（Ｂ）には、あるサンプルショット領域のアライメント補正量のベクトルが拡大して示されている。この場合、ウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pに関するマーク認識を行う場合には、ウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pの設計上の位置に、アライメント補正量のベクトルのＸ成分、Ｙ成分をそれぞれ加算して、その加算により求めれた位置を指定位置とすればよい。

このように、ウエハＷ上のサンプルショット領域は、このアライメント補正量だけ設計上の位置からずれていると考えられるので、このアライメント補正量を考慮してマーク位置を指定するのが望ましいといえる。

さらに、図３に示されるように、実際のウエハＷにおけるマークの実際の位置座標は、アライメント補正量で補正された位置座標とは多少ずれており、残差を有している。そこで、このアライメント補正量のＸ成分、Ｙ成分に加え、この残差のＸ成分、Ｙ成分をさらに考慮して、ウエハＷの位置を指定するようにしても良い。

図１２（Ａ）には、同一ロット内のいずれか１つのウエハＷでの各サンプルショット領域でのアライメントにおける残差がベクトル表示されている。残差は十分に小さいため、ここでは各ショット領域の残差を拡大して示している。同一ロット内におけるウエハＷの同一のサンプルショット領域では、残差成分がほぼ同一であるとみなされる場合には、オペレータは、この残差の表示も参考にして、図１２（Ｂ）に示されるように、ウエハマークＭＸ_p、ＭＹ_pの設計上の位置を、アライメント補正量のベクトルのＸ成分、Ｙ成分に、残差のベクトルのＸ成分、Ｙ成分を加算した分のＸ成分及びＹ成分だけ補正して、マーク位置を指定するのがより望ましい。

なお、図１２（Ａ）では、同一ロット内の１つのウエハＷでの残差成分を表示しているが、図１３（Ａ），図１３（Ｂ）に示されるように、ロット内の残りのウエハでの残差成分を表示するようにし、併せて、各サンプルショット領域の残差成分の平均値を算出するようにしても良い。上述したように、ロット内でのウエハＷ上の同一サンプルショット領域での残差成分のばらつきが少ない場合には、ロット内の残りのウエハＷにおける残差成分の平均値を、指定するマーク位置の補正に用いれば、その指定位置の信頼性がさらに向上する。

なお、ロット内のウエハの同一サンプルショット領域での残差のばらつきが許容値を超える場合には、このような残差（又は残差の平均値）による指定位置の補正を行うべきではない。残差による指定位置の補正は、残差のばらつきがロット内において小さい場合にのみ有効である。ロット内において、一部のウエハで残差が他のウエハに対し著しくずれている場合には、そのウエハで求められた残差を平均値の算出から除外するようにしてもよい。

なお、ウエハアライメントにおいて、複数のウエハマークの検出に失敗したときなど、アライメントの結果の信頼性が必ずしも高くない場合には、そのウエハのサーチマークＳＹＭ、ＳθＭの検出結果に基づく座標系に従って、指定位置を補正するようにしても良い。

なお、本第１の実施形態では、最終的に画面に表示されるのは、最終的に特定された１つのエッジ候補位置におけるマークの認識結果であった。しかしながら、マーク認識処理のシミュレーションを複数のエッジ候補位置で行い、表示するようにしても良いことは勿論である。

例えば、上記ステップ２０９において、指定された位置を基準とする所定範囲内のエッジ候補位置の中から、指定された位置に近い順又はエッジの強度の順に、複数のエッジ候補位置それぞれについてマーク認識処理を行い、上記ステップ２１１において、各エッジ候補位置での認識結果を並べて表示する。図１４には、表示された認識結果の一例が示されている。なお、図１４では、マークの認識結果（エラー表示等）がポップアップ表示されておらず、波形表示ウインドウの下側に、複数のエッジ候補位置でのエラー要因が表示されている。この場合の表示の順番も、指定された位置に近い順又はエッジの強度の順とすることができる。

図１４に示される例では、最も優先順位が高いエッジ候補位置に対応するマーク検出エラーが、マーク幅誤差が許容値を超えていることが原因とされるものであり、２番目に優先順位が高いエッジ候補位置に対応するマーク検出エラーが、各ラインパターンのエッジ強度のばらつきが許容値を超えていることが原因とされるものであった。エッジ強度のばらつきが許容値を超えている場合には、その位置が、マーク位置である可能性は低いため、そのエッジ候補位置は、検出されるべきマーク位置ではない。そこで、オペレータは、このケースでは、マーク幅許容値（ＡＬＷー２）などをパラメータ設定ウインドウで変更して、このエッジ候補位置でのエラー要因の解消を図るようになる。

このように、複数のエッジ候補位置でのマークの認識結果を表示できるようにすれば、特定されたエッジ候補位置に幅をもたせることができるようになり、その結果、本来検出すべきマーク位置でのマーク認識結果をより確実に取得することができるようになるうえ、パラメータの調整などのエラーリカバリ−をより確実に行うことができるようになる。

≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態に基づいて説明する。上記第１の実施形態では、露光装置１００に接続されたＰＣ１３０において、サーチアライメント又はウエハアライメントにおけるマーク探索処理を評価する場合について述べたが、この第２の実施形態では、露光装置１００におけるサーチアライメント又はウエハアライメントを行う際に、マーク認識処理の処理パラメータの自動調整を行う場合について述べる。

本第２の実施形態に係る露光装置の構成は、上記第１の実施形態の露光装置１００の構成と同一であるので、詳細な説明を省略する。また、一連の露光動作も、ウエハアライメントの処理を除き、上記第１の実施形態とほぼ同じである。ウエハアライメント処理では、ＥＧＡモデル式が決定され、各ショット領域のＥＧＡ補正量が算出された後、いずれかのサンプルショット領域において、マーク検出エラーが発生した場合にウエハアライメントの最終処理としてのパラメータの自動調整処理が行われる点だけが異なる。したがって、以下では、そのパラメータの自動調整処理についてのみ説明する。

図１５には、このパラメータ自動調整処理を示すフローチャートが示されている。図１５に示されるように、まず、ステップ４０１において、マーク検出エラーが発生したサンプルショット領域ＳＡ_pでのマークの設計上の位置座標を、ＥＧＡモデル式より求まるアライメント補正量を用いて補正する。このときの補正方法も、上記第１の実施形態で述べた方法と同様である。

次のステップ４０３では、ロット内におけるウエハＷの残差のばらつきが許容範囲内であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ４０５に進み、否定されればステップ４０７に進む。

ステップ４０５では、ロット内のウエハＷで、そのサンプルショット領域ＳＡ_pでのアライメント補正量の残差のＸ成分、Ｙ成分の平均値を算出し、アライメント補正量のＸ成分、Ｙ成分に加算する。このときの補正方法も、上記第１の実施形態で述べた方法と同様である。

ステップ４０７〜ステップ４１３までの処理は、上記第１の実施形態の図９のステップ２０１〜２１１とほぼ同様である。すなわち、ステップ４０９において、マーク認識処理のパラメータの設定値を読み込み、方法１が選択されていた場合には、ステップ４１１に進んで、ウエハマークの設計上の位置座標にアライメント補正量さらには残差成分が加算された位置に最も近いエッジ候補位置を算出し、方法２が選択されていた場合には、ステップ４１３に進んで、ウエハマークの設計上の位置座標にアライメント補正量さらには残差成分が加算されたアライメント補正量を加算した位置を基準とした所定範囲内にあるエッジ候補位置の中で、最もエッジ強度が強いエッジ候補位置を算出する。この算出処理も、上記第１の実施形態と同様である。

ステップ４１５では、記憶装置２１に格納された決定されたエッジ候補位置でのエラー要因を取得し、ステップ４１７においてそのエラー要因に関連するパラメータを調整する。すなわち、本第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、マーク検出エラーのエラー要因に基づいて、調整するパラメータが選択される。例えば、マーク幅に関するエラーが発生していた場合には、マーク幅に直接関連するパラメータが補正され、マークの間隔に関するエラーが発生していた場合には、マークの間隔に直接関連するパラメータが調整される。次のステップ４１９において、選択されたエッジ候補位置でのマーク認識処理を行い、マーク検出エラーが解消されたか否かを判断する。解消されなかった場合には、ステップ４１５に戻る。ステップ４１５では、再び、そのエラー要因を解析し、ステップ４１７において解析されたエラー要因に関連するパラメータが調整され、ステップ４１９においてマーク認識処理を再度行う。

このようにして、エラー要因のマーク検出エラーが解消されなかった場合、そのエラー要因とは別のエラー要因のマーク検出エラーが新たに発生する限り、ステップ４１５→ステップ４１７→ステップ４１９→ステップ４２１の処理が繰り返される。これにより、最終的にマーク検出エラーが解消されると、ステップ４２１における判断が肯定され、処理を終了する。

なお、マークの認識に失敗したウエハマークが１つでない場合には、そのウエハマーク毎に、上記処理が実行される。この場合、ＥＧＡモデル式を精度良く算出することができる数のウエハマークが検出された場合には、そこで、処理を終了するようにしてもよい。また、マークの認識結果が改善されない場合には、そのウエハマークでのパラメータ自動調整を中断し、次のウエハマークでのパラメータ自動調整に移行するようにしてもよく、上記第１の実施形態と同様に、オペレータの操作によるパラメータのマニュアル調整を行うようにしてもよい。

この処理の後に、露光装置１００にロードされたウエハＷのウエハアライメントの際には、この調整されたパラメータの下でマーク認識処理が行われるようになる。

また、このパラメータの調整後、マーク認識処理の認識結果が良好であり、マークの検出に成功した場合には、そのマークの位置情報を用いて、ウエハアライメントを再度行うようにしてもよいし、そのウエハマークのアライメント系ＡＳの再計測を行うようにしてもよい。

以上詳細に述べたように、本第２の実施形態においても、マークの位置の候補となる複数のエッジ候補位置の中から、マーク認識処理を行うエッジ候補位置を特定するが、上記第１の実施形態にように、オペレータからの指示に基づいて、そのエッジ候補位置を特定するのではなく、ウエハマークＭＸ_p，ＭＹ_pの設計位置座標を、既に得られているそのウエハＷのショット領域のＥＧＡモデル式から得られるアライメント補正量や、ロット内の他のウエハＷにおけるそのサンプルショット領域ＳＡ_pでの残差に基づいてエッジ候補位置を特定するための基準となる位置及び範囲を推定する。このようにすれば、ウエハマークが存在する可能性が統計的に高い位置に絞ってマーク認識処理の評価を行うことができるようになり、パラメータの調整を自動的に行うことが可能となる。

なお、本第２の実施形態では、ロット内の残りのウエハでのそのサンプルショット領域における残差の平均値を、アライメント補正量に加算することとしたが、上記第１の実施形態と同様に、ロット内のいずれか１つのウエハにおける残差を、そのままアライメント補正量に加算することとしてもよい。この場合には、ロット内において残差のばらつきが大きい場合には、残差をアライメント補正量に加算しないようにするのが望ましい。

なお、上記第１、第２の実施形態では、エラー要因の直接関連する処理パラメータに限定してその設定値の調整を行ったが、実際には、エラー要因と処理パラメータとの関係が複雑である場合がある。そこで、上記各実施形態で説明したパラメータ調整を行った後に、その調整結果を記憶しておき、その後のパラメータ調整に利用するようにしてもよい。例えば、過去に同じエラー要因が発生していた場合に、その時調整したパラメータ及びその設定値はパラメータ調整の目安となる。また、複数の処理パラメータの調整が必要である場合には、有効であったパラメータの調整の優先順位に従って、その後のパラメータの調整を行うようにしても良い。すなわち、過去の調整結果に基づく経験則に基づいてパラメータの調整を行う学習機能を備えるようにすれば、その調整効率を上げることも可能となる。

なお、上記各実施形態では、主として、ウエハマークの認識処理について説明したが、本発明はこれには限られず、サーチマークの認識処理にも用いられることは前述したとおりである。

ただし、実際のプロセス（ロット処理）では、サーチマークの検出結果を用いてアライメント補正量に相当する補正量や残差のようなサーチマークの位置を推定するのに利用できる情報が少ないので、サーチマーク位置の推定方法としては他の方法を適用する必要がある。以下では、この方法について説明する。

まず、最初に計測されるサーチマーク（ＳＹＭとする）のマーク認識処理の評価では、ウエハＷのロード前に行われるウエハＷの位置合わせでウエハＷのＸＹ位置及び回転が、比較的精度良く位置決めされているものとし、設計上の位置座標を、指定位置とする。そして、２番目に計測するサーチマーク（ＳθＭとする）のマーク認識処理の評価では、上述したサーチマークＳＹＭのマーク認識処理の評価により得られたサーチマークＳＹＭの検出されたＸ位置、Ｙ位置から予想されるサーチマークＳθＭの位置座標を、指定位置とする。

このような指定位置の推定以外は、サーチマークについても、上記各実施形態でのウエハマークでのマーク認識処理の評価と同様な方法で、パラメータの調整等を実現することが可能となる。

なお、エッジ候補位置の特定に用いられる情報は、そのウエハのサンプルショット領域でのアライメント補正量や、ロット内の他のウエハで行われたウエハアライメントにおける残差などには限られず、既に得られている経験上の情報又はウエハマークの設計情報であれば良い。例えば、そのウエハにおいて事前に計測されたウエハ上に形成されていたショット領域の配列誤差（いわゆるショット間誤差）に関する情報や、予め計測されていた露光装置１００と、元工程で用いられた他の露光装置とのステージ座標系のずれに関する情報を、エッジ候補位置の選定に用いるようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、ロット内の他のウエハにおいて、そのサンプルショット領域の残差が所定の閾値を超える場合には、その残差を平均値の算出には、用いないようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、マーク検出波形を微分して、その微分結果からマークの特徴量を演算することによりマークの位置情報の検出を行ったが、他の方法で検出することも可能である。例えばマークの検出波形データとテンプレート波形データとの相関処理を行い、最も相関値の高い位置をマーク位置とするような処理であってもよい。この場合には、その相関処理で得られたテンプレートパターンを検出波形データに対して走査させたときの各位置での相関値をスコアとすることができる。

上記各実施形態では、１次元の波形におけるマークの探索処理について説明したが、本発明はこれには限られず、２次元画像データ内におけるマークを探索する際にも適用することができる。図１６には、ショットマップ表示及びそのショットマップ内のあるショット領域上の回路パターン中に形成された２次元十字マークが模式的に示されている。

この場合にも、上記各実施形態と同様に、２次元画像信号データに微分処理を施し、複数のエッジ候補位置を抽出、そのエッジ候補位置を、マークのテンプレート波形の起点を合わせて、各位置での両マークの相関度をスコアで数値化し、そのスコアに基づいてマークの位置情報を検出することが可能となるが、周辺の回路パターンの影響により、マークを適切に認識することができなかった場合には、上記各実施形態と同様にして、マーク認識処理の評価を行うことになる。その際に指定される位置は、そのショット領域内におけるそのマークの設計上の位置座標又は過去に計測されたそのマークの位置の計測値などに基づくものとすれば良い。

この２次元画像の例も含めた上述した波形処理では、検出された生波形データに対し微分処理を施すことにより抽出されたエッジ候補位置に基づいてマークの位置を検出する方法に本発明を適用する場合について説明したが、本発明はこれには限られない。例えば、上述の２次元画像処理の場合を例にとると、生の画像データに対し、マークのテンプレートパターンを２次元方向に走査して、最も相関性の高かった位置を、マーク位置として検出する画像処理、すなわち画像の濃淡を利用してマークの位置を検出する画像処理の評価にも本発明を適用することが可能であり、輪郭相関、正規化相関などの画像処理方法には限定されない。

この場合にも、マークの設計上の位置座標や、過去に計測されたマークの実測位置などに基づいた位置を基準としてマークを探索すれば、画像処理のパラメータの調整を適切に行うことが可能となる。

なお、上記各実施形態では、マークの探索の評価結果に基づいて、その処理の処理パラメータを調整したが、これには限られない。例えば、最終的にマーク検出エラーが解消されなかったマークについては、後続するウエハの処理におけるアライメントでは、計測対象から除外するようにしても良い。すなわち、マークの探索の評価結果に基づいて、検出対象とするマークの選択を行うようにしてもよい。また、上記マーク認識アルゴリズムの処理手順の順番を変更するなどの処理手順の最適化を図るようにしてもよい。

マーク認識エラーが発生する要因としては、アライメント系ＡＳによって検出された波形データ以外のデータを用いることが可能である。例えば、そのマークが転写形成されたときのフォーカスずれ、露光量、ウエハフラットネス、ウエハステージ、レチクルステージとの同期精度誤差などはその転写形成が行われた露光装置でロギングされているため、それらの結果を参照して、処理パラメータの調整を行うようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、検出対象となるマークをＬ／Ｓマークとしたが、これには限られず、１本のラインマークでも良いし、ボックスマークあるいはそれらのマークの集合であってもよい。検出対象となるマークは、ユニークなマークであれば、２次元、１次元を問わず、また、マークの形状、大きさ等も任意のもので良い。

なお、上記各実施形態では、アライメント系ＡＳが、オフアクシス方式のＦＩＡ系（結像式のアライメントセンサ）、ＬＳＡ系のセンサを有する場合について説明したが、これに限らずいずれか一方のセンサのみを有するアライメント系であっても構わない。また、アライメント系ＡＳは、ＴＴＲ（Through The Reticle）方式、ＴＴＬ（Through The Lens）方式、またオフアクシス方式の何れの方式であっても、更には検出方式がＦＩＡ系などで採用される結像方式（画像処理方式）以外、例えば回折光又は散乱光を検出する方式などであっても構わない。例えば、ウエハ上のアライメントマークにコヒーレントビームをほぼ垂直に照射し、当該マークから発生する同次数の回折光（±１次、±２次、……、±ｎ次回折光）を干渉させて検出するアライメント系でもよい。この場合、次数毎に回折光を独立に検出し、少なくとも１つの次数での検出結果を用いるようにしてもよいし、波長が異なる複数のコヒーレントビームをアライメントマークに照射し、波長毎に各次数の回折光を干渉させて検出してもよい。

また、上記各実施形態では、ウエハ上に位置合わせ用マークを検出する場合について述べたが、本発明は、レチクル上に形成された位置合わせ用マーク、すなわちレチクルアライメントマークの検出波形についても適用可能であることはいうまでもない。

また、本発明は上記各実施形態の如き、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に限らず、ステップ・アンド・リピート方式、又はプロキシミティ方式の露光装置（Ｘ線露光装置等）を始めとする各種方式の露光装置にも全く同様に適用が可能である。

上記各実施形態では、光源として、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザなどの遠紫外光源や、Ｆ₂レーザなどの真空紫外光源、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を発する超高圧水銀ランプなどを用いることができる。この他、真空紫外域の光を露光用照明光として用いる場合に、上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、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。

更に、露光用照明光としてＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置に本発明を適用してもよい。この他、例えば国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用してもよい。また、露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報や国際公開第ＷＯ９８／４０７９１号パンフレットなどに開示されているように、投影光学系を介してレチクルパターンの転写が行われる露光位置と、ウエハアライメント系によるマーク検出が行われる計測位置（アライメント位置）とにそれぞれウエハステージを配置して、露光動作と計測動作とをほぼ並行して実行可能なツイン・ウエハステージタイプでも良い。さらに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。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、上記公報及びこれに対応する国際公開パンフレットにおける開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク、あるいは光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いたが、これらのマスクに代えて、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。このような電子マスクは、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されている。ここではこの米国特許第６，７７８，２５７号明細書を参照して援用する。

なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。ここで、非発光型画像表示素子は、空間光変調器（Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器には、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、ＤＭＤ（Digital Mirror Device,またはDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD:ElectroPhoretic Display）、電子ペーパ（又は電子インク）、光回折ライトバルブ（Grating Light Value）等が含まれる。

また、自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ:Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ:Plasma Display Panel）や、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだ固体光源アレイ（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＬＤ（Laser Diode）ディスプレイ等）等が含まれる。なお、周知のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）の各画素に設けられている蛍光物質を取り除くと、紫外域の光を発光する自発光型画像表示素子となる。

なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなど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。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

また、上記各実施形態では、露光装置及びその解析・評価に本発明を適用する場合について述べたが、露光装置の他、検査装置、搬送装置、計測装置、試験装置、その他の装置で、波形処理や画像処理を行う装置であればその解析・評価を行う際に本発明の適用が可能である。この場合、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置ではなく、露光装置などの各種装置本体に上記アプリケーション機能を組み込んで本発明を適用することも可能である。

半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置１００によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

また、上記各実施形態では、ＰＣ１３０を制御するオペレーティングシステムを、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）としたが、ＧＵＩを提供するマルチタスクのオペレーティングシステムであれば他のＯＳでもよいことは勿論である。このようなＯＳはプリエンプティブなものでも、ノンプリエンプティブなものでもよい。

なお、現在では、上記のようなＯＳには、多種多様なプログラミング開発言語及びＡＰＩ（アプリケーション・プログラミング・インターフェイス）がサポートされており、上記アプリケーションのソフトウエアを開発することは容易にできる。基本的には、発生したイベント（すなわちオペレータによる操作）に対するアプリケーションのふるまい、具体的には、アプリケーションに送られてくるメッセージに対するメッセージハンドラ等の処理内容を設計するだけでよい。

以上説明したように、本発明の評価システム及び評価方法は、検出対象を含む領域に対応するように検出された光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価するのに適している。

Claims (26)

1. 物体上に形成された複数のマークのうちの１つである検出対象を含む被検出領域を光電検出して光電変換信号を獲得し、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価システムであって、
   前記検出対象の位置の候補となる前記被検出領域内の複数の候補位置のうち、任意の候補位置に前記検出対象が位置していると仮定した場合における、前記光電変換信号を用いた前記検出対象の検出結果を取得する取得装置と；
   前記検出対象の候補位置を特定するための特定情報に基づいて、前記複数の候補位置の中から少なくとも１つの候補位置を特定する特定装置と；
   前記特定装置に特定された候補位置に前記検出対象が位置していると仮定して前記取得装置に取得された前記検出結果に基づいて、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価装置と；
   既に得られている経験上の情報又は検出対象の設計情報及び前記検出領域に含まれる検出対象であるマークを除く前記物体上の他のマークの位置情報を用いた統計的処理の処理結果に基づいて、前記検出対象の候補位置を特定するための特定情報を推定する推定装置と；を備える評価システム。
2. 請求項１に記載の評価システムにおいて、
   前記少なくとも１つの候補位置を特定するための特定情報を入力する入力装置をさらに備え、
   前記特定装置は、
   前記入力装置により入力された前記特定情報に基づいて、前記候補位置を特定する評価システム。
3. 請求項１に記載の評価システムにおいて、
   前記検出対象は、複数の物体上にそれぞれ同一のプロセスで形成された複数のマークのうちの１つであり、
   前記推定装置は、
   前記複数の物体のうち、前記検出対象が形成された物体とは他の物体上における複数のマークの位置情報を用いた統計的処理により得られた基準に対する、その他の物体上の前記検出対象と同一の位置に設けられたマークの実測位置情報の残差に関する情報に基づいて、前記特定情報を補正する評価システム。
4. 請求項３に記載の評価システムにおいて、
   前記検出対象は、少なくとも２つの物体上にそれぞれ同一のプロセスで形成された複数のマークのうちの１つであり、
   前記推定装置は、
   前記少なくとも２つの物体のうち、前記検出対象が形成された物体以外の残りの物体上の同一の位置にそれぞれ設けられたマークに対応する前記残差の平均値を算出し、その平均値に基づいて、前記特定情報を補正する評価システム。
5. 請求項４に記載の評価システムにおいて、
   前記推定装置は、
   前記残りの物体上の同一の位置に設けられたマークに対応する前記残差のばらつきが所定の閾値を超える場合には、その残差を前記平均値の算出には用いないようにする評価システム。
6. 請求項１に記載の評価システムにおいて、
   前記特定情報には、
   前記領域内における少なくとも１つの特定位置に関する情報と、前記領域内における少なくとも１つの特定範囲に関する情報とのいずれか一方が指定されている評価システム。
7. 請求項１に記載の評価システムにおいて、
   前記特定装置により特定された候補位置が複数ある場合には、
   前記取得装置は、
   前記複数の候補位置それぞれに前記検出対象が位置していると仮定した場合の前記各候補位置に対応する検出結果を取得し、
   前記評価装置は、
   前記各候補位置に対応する検出結果を、所定の順番で順位付けする評価システム。
8. 請求項７に記載の評価システムにおいて、
   前記所定の順番は、
   前記検出対象に相当する信号の特徴に応じた順番と、前記特定位置に近い順番とのいずれか一方である評価システム。
9. 請求項１に記載の評価システムにおいて、
   前記評価装置により評価された前記検出対象の検出結果を表示する表示装置をさらに備える評価システム。
10. 請求項１に記載の評価システムにおいて、
    前記評価装置により評価された前記検出対象の検出結果に基づいて、前記検出対象を含む領域に対応する光電変換信号を取得した信号取得装置を調整する調整装置をさらに備える評価システム。
11. 請求項１０に記載の評価システムにおいて、
    前記検出対象を含む検出領域に対応する光電変換信号を、前記調整装置により調整された前記信号取得装置に再び取得させるように指示する指示装置をさらに備える評価システム。
12. 請求項１に記載の評価システムにおいて、
    前記検出対象は、物体上に設けられたマークであり、
    前記検出対象の検出結果は、前記マークの複数の異なる特徴各々に関する設計情報と実測情報との違いを示す指標値に基づいて検出されるマーク検出エラー情報を含む評価システム。
13. 請求項１２に記載の評価システムにおいて、
    前記検出対象は、物体上に設けられたライン・アンド・スペース・マークであり、
    前記検出対象の複数の異なる特徴は、ライン・アンド・スペース・マークのマーク幅、マークピッチ、ライン本数の少なくとも１つを含む評価システム。
14. 物体上に形成された複数のマークのうちの１つである検出対象を含む被検出領域を光電検出して光電変換信号を取得し、該光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価方法であって、
    前記検出対象の位置の候補となる前記被検出領域内の複数の候補位置の中から、前記光電変換信号を用いた前記検出対象の検出結果が取得される少なくとも１つの候補位置を特定する特定工程と；
    前記特定工程において特定された候補位置における、前記光電変換信号を用いた前記検出対象の検出結果を取得する取得工程と；
    前記取得工程において取得された前記検出結果に基づいて、前記光電変換信号を用いた該検出対象の探索処理を評価する評価工程と；
    既に得られている経験上の情報又は検出対象の設計情報及び前記検出領域に含まれる検出対象としてマークを除く前記物体上の他のマークの位置情報を用いた統計的処理の処理結果に基づいて、前記候補位置を特定するための特定情報を推定する推定工程と；を含む評価方法。
15. 請求項１４に記載の評価方法において、
    前記特定工程に先立って、
    前記少なくとも１つの候補位置を特定するため前記特定情報を入力する入力工程をさらに含み、
    前記特定工程では、
    前記入力工程において入力された前記特定情報に基づいて、前記候補位置を特定する評価方法。
16. 請求項１５に記載の評価方法において、
    前記検出対象は、複数の物体上にそれぞれ同一のプロセスで形成された複数のマークのうちの１つであり、
    前記推定工程では、
    前記複数の物体のうち、前記検出対象が形成された物体とは他の物体上における複数のマークの位置情報を用いた統計的処理により得られた基準に対する、その他の物体上の前記検出対象と同一の位置に設けられたマークの実測位置情報の残差に関する情報に基づいて、前記特定情報を補正する評価方法。
17. 請求項１６に記載の評価方法において、
    前記検出対象は、少なくとも２つの物体上にそれぞれ同一のプロセスで形成された複数のマークのうちの１つであり、
    前記推定工程では、
    前記少なくとも２つの物体のうち、前記検出対象が形成された物体以外の残りの物体上の同一の位置にそれぞれ設けられたマークに対応する前記残差の平均値を算出し、その平均値に基づいて、前記特定情報を補正する評価方法。
18. 請求項１７に記載の評価方法において、
    前記推定工程では、
    前記残りの物体上の同一の位置に設けられたマークに対応する前記残差のばらつきが所定の閾値を超える場合には、その残差を前記平均値の算出には用いないようにする評価方法。
19. 請求項１４に記載の評価方法において、
    前記特定情報には、
    前記領域内における少なくとも１つの特定位置に関する情報と、前記領域内における少なくとも１つの特定範囲に関する情報とのいずれか一方が指定されている評価方法。
20. 請求項１４に記載の評価方法において、
    前記特定工程において特定された候補位置が複数ある場合には、
    前記取得工程では、
    前記複数の候補位置それぞれに前記検出対象が位置していると仮定した場合の前記各候補位置に対応する検出結果を取得し、
    前記評価工程では、
    前記各候補位置に対応する検出結果を、所定の順番で順位付けする評価方法。
21. 請求項２０に記載の評価方法において、
    前記所定の順番は、
    前記検出対象に相当する信号の特徴に応じた順番と、前記特定位置に近い順番とのいずれか一方である評価方法。
22. 請求項１４に記載の評価方法において、
    前記評価工程において評価された前記検出対象の検出結果を表示する表示工程をさらに含むことを特徴とする評価方法。
23. 請求項１４に記載の評価方法において、
    前記評価工程において評価された前記検出対象の検出結果に基づいて、前記検出対象を含む領域に対応する光電変換信号を取得した信号取得装置を調整する調整工程をさらに含むことを特徴とする評価方法。
24. 請求項２３に記載の評価方法において、
    前記検出対象を含む検出領域に対応する光電変換信号を、前記調整工程において調整された前記信号取得装置に再び取得させるように指示する指示工程をさらに含む評価方法。
25. 請求項１４に記載の評価方法において、
    前記検出対象は、物体上に設けられたマークであり、
    前記検出対象の検出結果は、前記マークの複数の異なる特徴各々に関する設計情報と実測情報との違いを示す指標値に基づいて検出されるマーク検出エラー情報を含む評価方法。
26. 請求項２５に記載の評価方法において、
    前記検出対象は、物体上に設けられたライン・アンド・スペース・マークであり、
    前記検出対象の複数の異なる特徴は、ライン・アンド・スペース・マークのマーク幅、マークピッチ、ライン本数の少なくとも１つを含む評価方法。