JP7649188B2 - 処理システム、計測装置、基板処理装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、処理システム、計測装置、基板処理装置及び物品の製造方法に関する。

近年、デバイスの微細化や高集積化に伴い、デバイスの位置合わせ（アライメント）精度の向上への要求が高まっている。そこで、デバイス製造の過程で基板に歪み（基板歪み）が生じても、高精度なアライメントを実現するために、基板上の多数のアライメントマークの位置を計測し、基板歪みを高精度に補正する技術が提案されている（特許文献１参照）。このような技術で補正可能な基板歪みは、基板の全体の複数の区画領域（露光すべき領域、所謂、ショット領域）の配列の形状に加えて、かかる区画領域の形状も含む。例えば、特許文献１に開示された技術では、事前に取得した基板歪みに関する情報を用いて、基板上の複数の区画領域の配列の形状の補正、及び、かかる区画領域の形状の補正を実施している。

特許第６７１９７２９号公報

基板上の区画領域の形状の補正を実施するためには、かかる区画領域内で複数のアライメントマークを検出する必要があるが、通常、複数のアライメントマークが区画領域内に設けられていることは少ない。そこで、基板上の区画領域内に設けられている複数のオーバーレイ検査マークを代替的に用いて、かかる区画領域の形状を補正するための計測を行う手法が考えられる。しかしながら、オーバーレイ検査マークの形状は特殊であるため、オーバーレイ検査マーク専用の検出光学系が必要となる。

また、基板上の区画領域の形状の補正に関連する課題として、アライメントマークを検出することが困難となるプロセスの増加も挙げられる。例えば、デバイスの積層化に伴い、ハードマスクを用いる工程が増加している。ハードマスクは、炭素（Ｃ）の含有量を増やすことでエッチング耐性を高めることができるが、ハードマスクを介してアライメントマークを検出する際に、アライメントマークを照明する光（照明光）の透過性が低下してしまう。そこで、照明光の波長選択性を高め、アライメントマークの高精度な検出を可能にするアライメント検出光学系を用いる手法が考えられる。しかしながら、かかる手法でも、専用のアライメント検出光学系が必要となる。

上述したように、基板上の区画領域の形状を補正するためには、専用の検出光学系が必要となるが、このような専用の検出光学系を露光装置に実装することは、配置制約の観点から現実的ではない。また、専用の検出光学系を露光装置に実装することができたとしても、コストの増加を招くことになる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板をアライメントするのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての処理システムは、第１装置と、第２装置とを備え、基板を処理する処理システムであって、前記第１装置は、前記基板に設けられた第１計測対象及び前記第１計測対象とは異なる第２計測対象を検出して前記第１計測対象と前記第２計測対象との相対位置を計測する第１計測部を有し、前記第２装置は、前記第１計測部で計測された前記相対位置を取得する取得部と、前記第２計測対象を検出して前記第２計測対象の位置を計測する第２計測部と、前記取得部で取得された前記相対位置、及び、前記第２計測部で計測された前記第２計測対象の位置に基づいて、前記第１計測対象の位置を求める処理部と、を有し、前記第２計測部は、前記第２計測対象を撮像して前記第２計測対象の位置に関する情報を含む画像を取得し、前記第１計測対象は、前記基板上のアライメントすべきターゲットレイヤに設けられたアライメントマークを含み、前記第２計測対象は、前記基板上の前記ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターンを含み、前記第１計測部は、前記第１計測対象及び前記第１計測対象の周囲に存在する、前記異なるレイヤに設けられた複数の第２計測対象を撮像して画像を取得し、前記第１装置は、前記第１計測部で取得された前記画像に含まれる前記複数の第２計測対象のそれぞれに対応する部分におけるコントラストに基づいて、前記複数の第２計測対象から前記第２計測部で計測すべき第２計測対象を選択する選択部を更に有し、前記取得部は、前記選択部で選択された第２計測対象の位置を示す位置情報及び前記第１計測部で取得された前記画像を取得し、前記第２計測部は、前記取得部で取得された前記位置情報に従って前記選択部で選択された第２計測対象を撮像し、当該第２計測対象の位置に関する情報を含む画像と、前記第１計測部で取得された前記画像とに基づいて、前記選択部で選択された第２計測対象の位置を求めることを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板をアライメントするのに有利な技術を提供することができる。

本発明の一側面としての処理システムの構成を示す概略図である。 露光装置の構成を示す概略図である。 図２に示す露光装置の検出光学系の構成を示す概略図である。 一般的な露光処理を説明するためのフローチャートである。 計測装置の構成を示す概略図である。 基板の複数の区画領域の配列を示す図である。 サンプル領域に設けられたアライメントマークの一例を示す図である。 第１アライメントマーク及び第２アライメントマークが設けられた基板の断面を示す図である。 計測装置における計測処理を説明するためのフローチャートである。 露光装置における基板の処理を説明するためのフローチャートである。 サンプル領域に設けられたオーバーレイ検査マーク及びアライメントマークの一例を示す図である。 オーバーレイ検査マークを説明するための図である。 計測装置における計測処理を説明するためのフローチャートである。 露光装置における基板の処理を説明するためのフローチャートである。 露光装置の構成を示す概略図である。 サンプル領域に設けられたアライメントマーク及びデバイスパターンの一例を示す図である。 サンプル領域に設けられたアライメントマーク及び複数のデバイスパターンの一例を示す図である。 計測装置における計測処理を説明するためのフローチャートである。 露光装置における基板の処理を説明するためのフローチャートである。 計測装置の構成を示す概略図である。 計測装置における計測処理を説明するためのフローチャートである。 基板の固有なテクスチャを含む画像を示す図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一側面としての処理システム１の構成を示す概略図である。処理システム１は、計測装置１００（第１装置）と、露光装置１０００（第２装置）とを備える。処理システム１では、計測装置１００において、基板に設けられた構造物の位置を事前に計測して露光装置１０００に伝え、露光装置において、計測装置１００から取得した構造物の位置を用いて基板を処理する。本実施形態では、計測装置１００は、基板に設けられた構造物として、２つのマーク間の相対位置を計測し、露光装置１０００は、かかるマーク間の相対位置に基づいて基板を目標位置にアライメントして基板を処理する。

このように、処理システム１では、計測装置１００が有する高精度な検出光学系を用いて、基板のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークと、ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられた代替マークとの相対位置を計測する。これにより、露光装置１０００において、基板のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークの位置を計測することなく、ターゲットレイヤに対するアライメントを実施することを可能とする。

なお、処理システム１を構成する露光装置１０００は、対象物である基板を目標位置にアライメントして基板を処理することが必要な基板処理装置に置換することが可能である。このような基板処理装置は、例えば、インプリント装置や描画装置などを含む。ここで、インプリント装置は、基板上に配置されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。描画装置は、荷電粒子線（電子線）やレーザビームで基板に描画を行うことにより基板上にパターン（潜像パターン）を形成する。

まず、図２を参照して、露光装置１０００の構成について説明する。図２は、露光装置１０００の構成を示す概略図である。露光装置１０００は、基板４を処理して基板４にパターンを形成する基板処理装置であって、本実施形態では、原版２（レチクル又はマスク）のパターンを、投影光学系３を介して基板４に投影して基板４を露光する。

露光装置１０００は、原版２に形成されたパターンを投影（縮小投影）する投影光学系３と、前工程で下地パターン及びアライメントマークが形成された基板４を保持する基板チャック５とを有する。また、露光装置１０００は、基板チャック５を保持して基板４を所定の位置（目標位置）に位置決めするための基板ステージ６と、基板４に設けられたアライメントマークに代表される構造物の位置を計測する検出光学系７と、制御部ＣＵとを有する。

制御部ＣＵは、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成され、記憶部などに記憶されたプログラムに従って露光装置１０００の各部を統括的に制御する。制御部ＣＵは、後で詳細に説明するように、本実施形態において、以下の機能を実現する。制御部ＣＵは、計測装置１００（検出光学系１０７）の計測結果、具体的には、基板４に設けられた第１構造物と、かかる第１構造物とは異なる第２構造物との相対位置を取得する（取得部として機能する）。また、制御部ＣＵは、計測装置１００から取得した第１構造物と第２構造物との相対位置、及び、検出光学系７の計測結果、具体的には、第２構造物の位置に基づいて、基板４を目標位置にアライメント（位置合わせ）して基板４を処理する制御を行う。なお、基板４の処理とは、本実施形態では、原版２を介して基板４を露光して、原版２のパターンを基板４に転写する露光処理である。

図３は、検出光学系７の構成を示す概略図である。光源８からの光は、ビームスプリッタ９で反射され、レンズ１０を介して、基板４に設けられたアライメントマーク１１又は１２を照明する。アライメントマーク１１又は１２で回折された光は、レンズ１０、ビームスプリッタ９及びレンズ１３を介して、センサ１４で検出（受光）される。

図４を参照して、露光装置１０００における一般的な露光処理について説明する。ここでは、基板４をアライメントして露光するまでの工程の概略を説明する。Ｓ１０１では、露光装置１０００に基板４を搬入する。Ｓ１０２では、プリアライメントを実施する。具体的には、基板４に設けられたプリアライメント用のアライメントマーク１１を検出光学系７で検出して、基板４の位置を粗い精度で求める。この際、アライメントマーク１１の検出は、基板４の複数の区画領域（露光すべき領域の単位となる領域（ショット領域））に対して行い、基板４の全体のシフト及び１次線形成分（倍率や回転）を求める。Ｓ１０３では、ファインアライメントを実施する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、ファインアライメント用のアライメントマーク１２を検出光学系７で検出可能な位置に基板ステージ６を駆動し、基板４の複数の区画領域のそれぞれに設けられたアライメントマーク１２を検出光学系７で検出する。そして、基板４の全体のシフト及び１次線形成分（倍率や回転）を精密に求める。Ｓ１０４では、基板４を露光する。具体的には、ファインアライメントを実施した後、原版２のパターンを、投影光学系３を介して、基板４の各区画領域に転写する。Ｓ１０５では、露光装置１０００から基板４を搬出する。

次に、図５を参照して、計測装置１００の構成について説明する。図５は、計測装置１００の構成を示す概略図である。計測装置１００は、露光装置１０００とは別の装置（即ち、露光装置１０００の外部の装置）として構成される。計測装置１００は、基板４に設けられた構造物、例えば、第１構造物と第１構造物とは異なる第２構造物を検出して第１構造物と第２構造物との相対位置を計測する計測装置である。

計測装置１００は、基板４を保持する基板チャック１０５と、基板チャック１０５を保持して基板４を所定の位置（目標位置）に位置決めする基板ステージ１０６とを有する。また、計測装置１００は、基板４に設けられたアライメントマークの位置を高精度に計測する検出光学系１０７と、制御部１０８と、インタフェース１０９とを有する。

検出光学系１０７は、基本的には、露光装置１０００の検出光学系７と同様な構成を有する。但し、検出光学系１０７は、検出光学系７よりも高精度、高機能な検出光学系であって、高開口数、高倍率、多画素センサなど、アライメントマークに代表される基板４に設けられた構造物を高精度に計測が可能な構成を有する。また、検出光学系１０７は、アライメントマークを照明する光（照明光）に関しても、アライメントマークの視認性を高めるために、高輝度で波長選択性が高い構成を有している。

制御部１０８は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成され、記憶部などに記憶されたプログラムに従って計測装置１００の各部を統括的に制御する。制御部１０８は、計測装置１００の各部の動作を制御することで、基板４に設けられた構造物の位置を計測する処理や基板４に設けられた２つの構造物間の相対位置を計測する処理を含む計測処理を制御する。

インタフェース１０９は、表示デバイスや入力デバイスなどを含み、計測装置１００からユーザに、或いは、ユーザから計測装置１００に情報や指示を伝えるためのユーザインタフェースである。ユーザは、インタフェース１０９において、表示デバイスに提供される画面を参照しながら、入力デバイスを介して必要な情報を入力することで、基板４に設けられた複数の構造物から、計測装置１００が位置を計測すべき構造物を指定することができる。このように、本実施形態では、インタフェース１０９は、検出光学系１０７で検出すべき構造物をユーザが指定するために設けられている。

計測装置１００において、制御部１０８の制御下で行われる計測処理について説明する。具体的には、基板４に設けられた２つのアライメントマーク（第１構造物及び第１構造物とは異なる第２構造物）を検出して２つのアライメントマークの相対位置を計測する計測処理について説明する。かかる２つのアライメントマークは、上述したように、インタフェース１０９を介して、ユーザによって指定される。

まず、計測装置１００の計測対象である、基板４に設けられたアライメントマークについて説明する。図６は、基板４の複数の区画領域の配列を示す図である。基板４の複数の区画領域のうち、計測処理（アライメント計測）を実施する区画領域をサンプル領域１５１乃至１５８とする。サンプル領域１５１乃至１５８のそれぞれには、図７に示すように、第１アライメントマーク２００（第１構造物）及び第２アライメントマーク２０１（第２構造物）が設けられている。図７は、サンプル領域１５１乃至１５８のそれぞれに設けられたアライメントマークの一例を示す図である。第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１とは、基板４上の異なるレイヤに設けられている。第１アライメントマーク２００は、基板４上のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークであり、第２アライメントマーク２０１は、基板４上のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたアライメントマークである。第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１とは、通常、アライメントにおいて併用するものではないため、互いに離れた位置に設けられている。例えば、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対距離をＬ、第２アライメントマーク２０１のサイズをＳとすると、Ｌ／Ｓ＞３を満たす。なお、ターゲットレイヤとは、基板４上にパターンを形成する際にアライメントすべきプロセスレイヤである。

図８は、第１アライメントマーク２００及び第２アライメントマーク２０１が設けられた基板４の断面を示す図である。図８に示すように、基板４は、ターゲットレイヤ２１０と、ターゲットレイヤ２１０とは異なるレイヤ２１１とを含む。基板４上にパターンを形成する際にアライメントが必要となるレイヤは、予め決まっており、上述したように、ターゲットレイヤと呼ばれる。但し、ターゲットレイヤ２１０の上に異なるプロセス（レイヤ）が形成されている場合、ターゲットレイヤ２１０に設けられた第１アライメントマーク２００を高いコントラストで検出（観察）できないことがある。一方、ターゲットレイヤ２１０とは異なるレイヤ２１１に設けられた第２アライメントマーク２０１は、第２アライメントマーク２０１を遮蔽する遮蔽物（レイヤ）が存在しないため、高いコントラストで検出することが可能である。第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との間には、第２アライメントマーク２０１を形成する際に生じたアライメント誤差に相当する位置ずれ（設計値からのずれ）がある。従って、第２アライメントマーク２０１を、そのまま、ターゲットレイヤ２１０に設けられた第１アライメントマーク２００の代わり（代替）として、アライメント計測における計測対象とすることはできない。

そこで、本実施形態では、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置（即ち、２つのレイヤ間のアライメント誤差）を計測して把握する。これにより、第２アライメントマーク２０１の位置から第１アライメントマーク２００の位置を算出することができるため、第２アライメントマーク２０１を用いてターゲットレイヤ２１０にアライメントが実施できるようになる。第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置は、計測装置１００で計測される。

図９を参照して、計測装置１００における計測処理、具体的には、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を計測する計測処理を説明する。

Ｓ２０１では、計測装置１００に基板４を搬入する。

Ｓ２０２では、プリアライメントを実施する。具体的には、基板４に設けられたプリアライメント用のアライメントマーク１１を検出光学系１０７で検出して、基板４の位置を粗い精度で求める。この際、アライメントマーク１１の検出は、基板４の複数の区画領域に対して行い、基板４の全体のシフト及び１次線形成分（倍率や回転）を求める。

Ｓ２０３では、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤ２１０に設けられた第１アライメントマーク２００の位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、第１アライメントマーク２００を検出光学系１０７で検出可能な位置に基板ステージ１０６を駆動する。そして、検出光学系１０７を用いて、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤ２１０に設けられた第１アライメントマーク２００を検出して第１アライメントマーク２００の位置を計測する。

Ｓ２０４では、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤ２１０とは異なるレイヤ２１１に設けられた第２アライメントマーク２０１の位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、第２アライメントマーク２０１を検出光学系１０７で検出可能な位置に基板ステージ１０６を駆動する。そして、検出光学系１０７を用いて、基板４のサンプル領域のレイヤ２１１に設けられた第２アライメントマーク２０１を検出して第２アライメントマーク２０１の位置を計測する。

Ｓ２０５では、Ｓ２０３で計測された第１アライメントマーク２００の位置、及び、Ｓ２０４で計測された第２アライメントマーク２０１の位置に基づいて、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を算出する。例えば、検出光学系１０７で計測された第１アライメントマーク２００の位置を（Ａｘ，Ａｙ）、検出光学系１０７で計測された第２アライメントマーク２０１の位置を（Ｂｘ，Ｂｙ）とする。この場合、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置（Ｃｘ，Ｃｙ）は、Ｃｘ＝Ｂｘ－Ａｘ、Ｃｙ＝Ｂｙ－Ａｙで算出される。第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を算出は、制御部１０８で行ってもよいし、検出光学系１０７（が有するＣＰＵなどを含む演算部）で行ってもよい。このように、検出光学系１０７は、制御部１０８と協同して、又は、単独で、第１アライメントマーク２００及び第２アライメントマーク２０１を検出して、それらのアライメントマーク間の相対位置を計測する第１計測部として機能する。

Ｓ２０６では、基板４の全てのサンプル領域について、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を求めたかどうかを判定する。基板４の全てのサンプル領域について、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を求めていない場合には、次のサンプル領域における相対位置を求めるために、Ｓ２０３に移行する。一方、基板４の全てのサンプル領域について、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を求めている場合には、Ｓ２０７に移行する。

Ｓ２０７では、露光装置１０００に対して、Ｓ２０５で得られた、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を出力する。この際、制御部１０８は、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を露光装置１０００に出力する出力部として機能する。なお、本実施形態では、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を、計測装置１００から露光装置１０００に直接出力しているが、これに限定されるものではない。例えば、計測装置１００と露光装置１０００との間で通信を行うホスト装置を介して、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を、計測装置１００から露光装置１０００に出力してもよい。

Ｓ２０８では、計測装置１００から基板４を搬出する。

図１０を参照して、露光装置１０００における基板４の処理を説明する。具体的には、計測装置１００で得られた第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を用いて、基板４を目標位置にアライメントして基板４を露光する処理を説明する。

Ｓ３０１では、露光装置１０００に基板４を搬入する。

Ｓ３０２では、計測装置１００から出力された、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を取得する。換言すれば、計測装置１００から、計測装置１００で計測された第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置を取得する。

Ｓ３０３では、プリアライメントを実施する。プリアライメントについては、図４に示すＳ１０２のプリアライメントと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ３０４では、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤ２１０とは異なるレイヤ２１１に設けられた第２アライメントマーク２０１の位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、第２アライメントマーク２０１を検出光学系７で検出可能な位置に基板ステージ６を駆動する。そして、検出光学系７を用いて、基板４のサンプル領域のレイヤ２１１に設けられた第２アライメントマーク２０１を検出して第２アライメントマーク２０１の位置を計測する。このように、検出光学系７は、第２アライメントマーク２０１を検出して第２アライメントマーク２０１の位置を計測する第２計測部として機能する。

Ｓ３０５では、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤ２１０に設けられた第１アライメントマーク２００の位置を算出する。具体的には、Ｓ３０２で取得された第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置と、Ｓ３０４で計測された第２アライメントマーク２０１の位置とに基づいて、第１アライメントマーク２００の位置を算出する。例えば、検出光学系７で計測された第２アライメントマーク２０１の位置を（Ｂｘ’，Ｂｙ’）とする。この場合、第１アライメントマーク２００の位置（Ａｘ’，Ａｙ’）は、Ａｘ’＝Ｂｘ’－Ｃｘ＝Ｂｘ’－（Ｂｘ－Ａｘ）、Ａｙ’＝Ｂｙ’－Ｃｙ＝Ｂｙ’－（Ｂｙ－Ａｙ）で算出される。なお、第１アライメントマーク２００の位置の算出は、制御部ＣＵで行われる。

Ｓ３０６では、基板４の全てのサンプル領域について、第１アライメントマーク２００の位置を求めたかどうかを判定する。基板４の全てのサンプル領域について、第１アライメントマーク２００の位置を求めていない場合には、次のサンプル領域における第１アライメントマーク２００の位置を求めるために、Ｓ３０４に移行する。一方、基板４の全てのサンプル領域について、第１アライメントマーク２００の位置を求めている場合には、Ｓ３０７に移行する。

Ｓ３０７では、基板４を露光する。具体的には、Ｓ３０５で算出された、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤ２１０に設けられた第１アライメントマーク２００の位置に基づいて、基板４を目標位置にアライメントする。そして、原版２のパターンを、投影光学系３を介して、基板４の各区画領域に転写する。

Ｓ３０８では、露光装置１０００から基板４を搬出する。

このように、本実施形態では、露光装置１０００の検出光学系７では高精度に検出することができない第１アライメントマーク２００の代わりに、ターゲットレイヤ２１０とは異なるレイヤ２１１に設けられた第２アライメントマーク２０１の位置を計測する。そして、計測装置１００で計測された第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置、及び、第２アライメントマーク２０１の位置から第１アライメントマーク２００の位置を求めている。これにより、ターゲットレイヤ２１０に設けられた第１アライメントマーク２００の位置を基準として、基板４を目標位置にアライメントして露光することが可能となる。

なお、本実施形態では、第１アライメントマーク２００の位置を算出する場合について説明したが、第１アライメントマーク２００の位置は、必ずしも算出する必要はない。第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置、及び、検出光学系７で計測された第２アライメントマーク２０１の位置に基づいて、基板４を目標位置にアライメントして露光することも可能である。具体的には、第２アライメントマーク２０１の位置に、第１アライメントマーク２００と第２アライメントマーク２０１との相対位置をオフセットさせて、目標位置を直接求めるようにしてもよい。例えば、検出光学系７で計測された第２アライメントマーク２０１の位置を（Ｂｘ’，Ｂｙ’）とする。この場合、目標位置（Ｄｘ，Ｄｙ）は、Ｄｘ＝Ｂｘ’－Ｃｘ、Ｄｙ＝Ｂｙ’－Ｃｙで求められる。

また、計測装置１００の基板チャック１０５と露光装置１０００の基板チャック５との間で、基板４を保持した際に生じる基板４の歪みに一定の傾向がある場合がある。このような場合には、基板４の各区画領域に対する計測値に一定のオフセットを反映させて、基板４を保持する際の歪みによるオフセットを補正するとよい。換言すれば、本実施形態では、計測装置１００と露光装置１０００との間のマッチング補正を併用することが可能である。

また、基板４の各区画領域に関するマーク位置の算出過程を変更して、例えば、各マークの統計的なアライメント補正値（基板４の全体のシフト及び１次線形成分）を算出し、アライメント補正値間の相対差を用いてもよい。なお、計測装置１００で計測対象とするサンプル領域と露光装置１０００で計測対象とするサンプル領域とで配置や数が異なっている場合も考えられる。このような場合、統計的なアライメント補正値を用いることで、アライメント補正値を基準として、ターゲットレイヤの補正値に変換することが可能となる。

また、計測装置１００において、ターゲットレイヤ２１０に設けられたアライメントマーク２００の位置を高精度に計測するための技術を用いることも可能である。かかる技術は、例えば、基板ステージ１０６を、アライメントマーク画像のサブ画素単位で微小にＸ方向及びＹ方向にステップさせて複数のアライメントマーク画像を取得し、擬似的に高精度のアライメントマーク画像を生成する超解像技術を含む。また、かかる技術は、基板ステージ１０６をＺ方向にステップさせて複数のアライメントマーク画像を取得し、各アライメントマーク画像から得られるアライメントマークの計測値を平均化して、検出光学系１０７の収差の影響を低減する技術を含む。更に、かかる技術は、複数のアライメントマーク画像を積算して、アライメントマーク画像を取得したときのノイズ成分を平均化する技術を含む。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、アライメントマークとオーバーレイ検査マークとの相対位置を計測し、かかる相対位置を用いて基板をアライメントして露光する場合について説明する。具体的には、計測装置１００が有する高精度な検出光学系１０７を用いて、基板４に設けられたアライメントマークとオーバーレイ検査マークとの相対位置を計測する。これにより、露光装置１０００において、基板４に設けられたオーバーレイ検査マークの位置を計測することなく、オーバーレイ検査マークを基準（ターゲット）としたアライメントを実施することを可能とする。

本実施形態は、第１実施形態と比較して、処理システム１（計測装置１００及び露光装置１０００）の構成は同様であるが、基板４に設けられているマークの構成が異なる。基板４のサンプル領域には、図１１に示すように、オーバーレイ検査マーク２０３（第１構造物）及びアライメントマーク２０２（第２構造物）が設けられている。

アライメントマーク２０２は、Ｘ方向とＹ方向とを個別に計測するタイプのマークであって、露光装置１０００の検出光学系７で検出することが可能である。アライメントマーク２０２は、サンプル領域（区画領域）の位置を計測することを主目的として設けられている。従って、複数のアライメントマーク２０２がサンプル領域内に設けられていることは少ない。

オーバーレイ検査マーク２０３は、Ｘ方向とＹ方向とを同時に計測するタイプのマークである。オーバーレイ検査マーク２０３は、露光装置１０００の検出光学系７では検出することができず、計測装置１００の検出光学系１０７のように、マークを撮像して画像を取得することが可能な検出光学系でないと検出することができない。オーバーレイ検査マーク２０３は、図１２に示すように、オーバーレイ検査マーク２０３が設けられたターゲットレイヤに対して露光を実施したレイヤのオーバーレイ検査マーク２０４と併せて用いられる。オーバーレイ検査マーク２０３及び２０４は、オーバーレイ検査マーク２０３とオーバーレイ検査マーク２０４との相対位置を計測して、レイヤ間の位置ずれ（オーバーレイ）を検査するためのマークである。オーバーレイの検査では、サンプル領域（区画領域）の形状も検査対象となるため、複数のオーバーレイ検査マーク２０３（又は２０４）がサンプル領域内に設けられていることが多い。従って、オーバーレイ検査マーク２０３を用いてアライメントを実施することで、基板４の区画領域の形状の補正が可能になる。なお、計測装置１００が計測を実施する段階や露光装置１０００がアライメントを実施する段階では、オーバーレイ検査マーク２０４が形成されていないため、本実施形態では、オーバーレイ検査マーク２０３のみをアライメントに用いることになる。

図１３を参照して、計測装置１００における計測処理、具体的には、アライメントマーク２０２とオーバーレイ検査マーク２０３との相対位置を計測する計測処理を説明する。なお、図１３に示すＳ４０１、Ｓ４０２、Ｓ４０６、Ｓ４０７及びＳ４０８は、図９を参照して説明したＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０６、Ｓ２０７及びＳ２０８と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ４０３では、基板４のサンプル領域に設けられたアライメントマーク２０２の位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、アライメントマーク２０２を検出光学系１０７で検出可能な位置に基板ステージ１０６を駆動する。そして、検出光学系１０７を用いて、基板４のサンプル領域に設けられたアライメントマーク２０２を検出してアライメントマーク２０２の位置を計測する。

Ｓ４０４では、基板４のサンプル領域に設けられたオーバーレイ検査マーク２０３の位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、オーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれを検出光学系１０７で検出可能な位置に基板ステージ１０６を駆動する。そして、検出光学系１０７を用いて、基板４のサンプル領域に設けられたオーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれを検出してオーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれの位置を計測する。

Ｓ４０５では、Ｓ４０３で計測されたアライメントマーク２０２の位置、及び、Ｓ４０４で計測されたオーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれの位置に基づいて、アライメントマーク２０２とオーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれとの相対位置を算出する。アライメントマーク２０２とオーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれとの相対位置を算出は、制御部１０８で行ってもよいし、検出光学系１０７（が有するＣＰＵなどを含む演算部）で行ってもよい。

図１４を参照して、露光装置１０００における基板４の処理を説明する。具体的には、計測装置１００で得られたアライメントマーク２０２とオーバーレイ検査マーク２０３との相対位置を用いて、基板４を目標位置にアライメントして基板４を露光する処理を説明する。なお、図１４に示すＳ５０１、Ｓ５０２、Ｓ５０３、Ｓ５０６、Ｓ５０７及びＳ５０８は、図１０を参照して説明したＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０６、Ｓ３０７及びＳ３０８と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ５０４では、基板４のサンプル領域に設けられたアライメントマーク２０２の位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、アライメントマーク２０２を検出光学系７で検出可能な位置に基板ステージ６を駆動する。そして、検出光学系７を用いて、基板４のサンプル領域に設けられたアライメントマーク２０２を検出してアライメントマーク２０２の位置を計測する。

Ｓ５０５では、基板４のサンプル領域に設けられたオーバーレイ検査マーク２０３の位置を算出する。具体的には、Ｓ５０２で取得されたアライメントマーク２０２とオーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれとの相対位置と、Ｓ５０４で計測されたアライメントマーク２０２の位置とに基づいて、オーバーレイ検査マーク２０３のそれぞれの位置を算出する。なお、オーバーレイ検査マーク２０３の位置の算出は、制御部ＣＵで行われる。

このように、本実施形態では、露光装置１０００の検出光学系７では高精度に検出することができないオーバーレイ検査マーク２０３の代わりに、アライメントマーク２０２の位置を計測する。そして、計測装置１００で計測されたアライメントマーク２０２とオーバーレイ検査マーク２０３との相対位置、及び、アライメントマーク２０２の位置からオーバーレイ検査マーク２０３の位置を求めている。これにより、露光装置１０００において、オーバーレイ検査マーク２０３の位置を計測することなく、オーバーレイ検査マーク２０３の位置を基準として、基板４を目標位置にアライメントして露光することが可能となる。

＜第３実施形態＞
本実施形態では、アライメントマークとデバイスパターンとの相対位置を計測し、かかる相対位置を用いて基板をアライメントして露光する場合について説明する。具体的には、計測装置１００が有する高精度な検出光学系１０７を用いて、基板４のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークと、ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターンとの相対位置を計測する。これにより、露光装置１０００において、基板４のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークの位置を計測することなく、アライメントマークを基準（ターゲット）としたアライメントを実施することを可能とする。

本実施形態は、第１実施形態と比較して、計測装置１００の構成は同様であるが、露光装置１０００の構成及び基板４に設けられているマークの構成が異なる。

本実施形態において、露光装置１０００は、図１５に示すように、検出光学系７に代えて、検出光学系７Ａを有する。検出光学系７Ａは、基板４に設けられた構造物、本実施形態では、デバイスパターンを撮像して、かかるデバイスパターンの位置に関する情報を含む画像を取得することが可能な検出光学系である。また、基板４のサンプル領域には、図１６に示すように、アライメントマーク２００Ａ（第１構造物）及びデバイスパターン２０５（第２構造物）が設けられている。アライメントマーク２００Ａとデバイスパターン２０５とは、基板４上の異なるレイヤに設けられている。アライメントマーク２００Ａは、基板４上のターゲットレイヤに設けられ、デバイスパターン２０５は、基板４上のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられている。

本実施形態では、基板４上のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたアライメントマークではなく、検出光学系７Ａで検出することが可能な、ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターンを代替マークとして用いる。ターゲットレイヤに設けられたアライメントマーク２００Ａを高いコントラストで検出することが困難である場合、高いコントラストで検出可能な構造物が、ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターンしか存在しないことがある。このような場合に、本実施形態が有用となる。なお、任意の形状を有するデバイスパターンの位置を計測する際には、デバイスパターンの形状に関する形状情報を予め取得し、かかる形状情報を基準としたテンプレートマッチング、位相相関などの技術を用いればよい。

計測装置１００における計測処理、及び、露光装置１０００における基板４の処理については、第１実施形態（図９、図１０）で説明した第２アライメントマーク２０１をデバイスパターン２０５に置換すればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。

このように、本実施形態では、露光装置１０００の検出光学系７Ａでは高精度に検出することができないアライメントマーク２００Ａの代わりに、ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターン２０５の位置を計測する。そして、計測装置１００で計測されたアライメントマーク２００Ａとデバイスパターン２０５との相対位置、及び、デバイスパターン２０５の位置からアライメントマーク２００Ａの位置を求めている。これにより、露光装置１０００において、ターゲットレイヤに設けられたアライメントマーク２００Ａの位置を計測することなく、アライメントマーク２００Ａの位置を基準として、基板４を目標位置にアライメントして露光することが可能となる。

＜第４実施形態＞
本実施形態では、計測装置１００が有する高精度な検出光学系１０７を用いて、基板上のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターンを検出する際に、高いコントラストで検出可能なデバイスパターンを探索（選択）する。

本実施形態は、第３実施形態と比較して、処理システム１（計測装置１００及び露光装置１０００）の構成は同様であるが、基板４に設けられているマークの構成が異なる。基板４のサンプル領域には、図１７に示すように、アライメントマーク２００Ａ（第１構造物）及び代替マークの候補として複数のデバイスパターン２０５及び２０６アライメントマーク２０２（第２構造物）が設けられている。アライメントマーク２００Ａと複数のデバイスパターン２０５及び２０６とは、基板４上の異なるレイヤに設けられている。アライメントマーク２００Ａは、基板４上のターゲットレイヤに設けられている。複数のデバイスパターン２０５及び２０６は、複数のデバイスパターン２０５及び２０６は、検出光学系７Ａで検出可能であり、基板４上のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられている。本実施形態では、検出光学系１０７で取得された画像に含まれる複数のデバイスパターン２０５及び２０６のそれぞれに対応する部分におけるコントラストを比較しながら、検出光学系７Ａで計測すべきデバイスパターンを選択する。

図１８を参照して、計測装置１００における計測処理、具体的には、アライメントマーク２００Ａとデバイスパターン２０５又は２０６との相対位置を計測する計測処理を説明する。なお、図１８に示すＳ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０３乃至Ｓ６０８は、図９を参照して説明したＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０６乃至Ｓ２０８と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。但し、Ｓ６０３及びＳ６０４については、それぞれ、第１実施形態（図９）で説明した第１アライメントマーク２００及び第２アライメントマーク２０１を、アライメントマーク２００Ａ及びデバイスパターン２０５又は２０６に置換する。

Ｓ６０２－１では、基板４のターゲットレイヤに設けられたアライメントマーク２００Ａの周囲に存在するデバイスパターン２０５及び２０６を撮像して、デバイスパターン２０５及び２０６を含む画像を取得する。

Ｓ６０２－２では、Ｓ６０２－１で取得された画像に基づいて、複数のデバイスパターン２０５及び２０６から、検出光学系７Ａで計測すべきデバイスパターンを選択する。具体的には、Ｓ６０２－１で取得された画像に含まれるデバイスパターン２０５及び２０６のそれぞれに対応する部分におけるコントラストを算出し、かかるコントラストに基づいて、検出光学系７Ａで計測すべきデバイスパターンを選択する。本実施形態では、デバイスパターン２０５及び２０６のそれぞれに対応する部分におけるコントラストを比較して、最も高いコントラストの部分に対応するデバイスパターン２０５を、検出光学系７Ａで計測すべきデバイスパターンとして選択する。このようなコントラストの算出や最も高いコントラストの部分に対応するデバイスパターンの選択は、例えば、制御部１０８で行われる（制御部１０８が検出光学系７Ａで計測すべきデバイスパターンを選択する選択部として機能する）。

Ｓ６０２－３では、露光装置１０００に対して、Ｓ６０２－１で取得された画像及びＳ６０２－２で選択されたデバイスパターン２０５の位置を示す位置情報を出力する。Ｓ６０２－１で取得された画像及びＳ６０２－２で選択されたデバイスパターン２０５の位置は、それぞれ、露光装置１０００において、デバイスパターン２０５の位置を計測する際の基準画像及び基準位置となる。このような画像及び位置情報の出力は、例えば、制御部１０８で行われる（制御部１０８が画像及び位置情報を出力する出力部として機能する）。

図１９を参照して、露光装置１０００における基板４の処理を説明する。具体的には、計測装置１００で得られたアライメントマーク２００Ａとデバイスパターン２０５との相対位置を用いて、基板４を目標位置にアライメントして基板４を露光する処理を説明する。なお、図１９に示すＳ７０１、Ｓ７０３、Ｓ７０６乃至Ｓ７０８は、図１０を参照して説明したＳ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３０６乃至Ｓ３０８と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ７０２では、計測装置１００から出力された、アライメントマーク２００とデバイスパターン２０５との相対位置、デバイスパターン２０５を含む画像及びデバイスパターン２０５の位置を示す位置情報を取得する。本実施形態では、アライメントマーク２００とデバイスパターン２０５との相対位置に加えて、デバイスパターン２０５を含む画像及びデバイスパターン２０５の位置を示す位置情報も取得する。

Ｓ７０４では、Ｓ７０２で取得されたデバイスパターン２０５を含む画像及びデバイスパターン２０５の位置を示す位置情報に基づいて、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターン２０５の位置を計測する。具体的には、Ｓ７０２で取得された位置情報に従ってＳ６０２－２で選択されたデバイスパターン２０５を撮像する。そして、かかるデバイスパターン２０５の位置に関する情報を含む画像と、Ｓ７０２で取得されたデバイスパターン２０５を含む画像とに基づいて、デバイスパターン２０５の位置を求める。

Ｓ７０５では、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤに設けられたアライメントマーク２００Ａの位置を算出する。具体的には、Ｓ７０２で取得されたアライメントマーク２００Ａとデバイスパターン２０５の位置との相対位置と、Ｓ７０４で計測されたデバイスパターン２０５の位置とに基づいて、アライメントマーク２００Ａの位置を算出する。

このように、本実施形態では、露光装置１０００の検出光学系７Ａでは高精度に検出することができないアライメントマーク２００Ａの代わりに、ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターン２０５の位置を計測する。この際、複数のデバイスパターン２０５及び２０６から、検出光学系７Ａにおいて高いコントラストで検出可能なデバイスパターン２０５を自動で選択して、検出光学系７Ａで計測すべきデバイスパターンとする。そして、計測装置１００で計測されたアライメントマーク２００Ａとデバイスパターン２０５との相対位置、及び、デバイスパターン２０５の位置からアライメントマーク２００Ａの位置を求めている。これにより、露光装置１０００において、ターゲットレイヤに設けられたアライメントマーク２００Ａの位置を計測することなく、アライメントマーク２００Ａの位置を基準として、基板４を目標位置にアライメントして露光することが可能となる。なお、検出光学系７Ａで計測すべきデバイスパターンは、基板４の区画領域ごとに選択するようにしてもよい。

＜第５実施形態＞
本実施形態では、計測装置１００が有する検出光学系１０７と、露光装置１０００が有する検出光学系７Ａとの間のディストーション（収差の影響）の差分を考慮して補正する。なお、処理システム１（計測装置１００及び露光装置１０００）の構成は、第４実施形態と同様である。

計測装置１００における計測処理、及び、露光装置１０００における基板４の処理については、基本的には、第４実施形態（図１８、図１９）と同様である。但し、計測装置１００が有する検出光学系１０７及び露光装置１０００が有する検出光学系７Ａの収差によって発生するディストーションの補正量を予め取得する。そして、計測装置１００では、Ｓ６０２－３において、Ｓ６０２－１で取得された画像にディストーション補正を実施して、検出光学系１０７のディストーションの影響を除去した補正画像を生成する。また、露光装置１０００では、Ｓ７０４において、デバイスパターン２０５を撮像して取得される画像にディストーション補正を実施し、検出光学系７Ａのディストーションの影響を除去してからデバイスパターン２０５の位置を求める。

このように、本実施形態では、計測装置１００において、検出光学系１０７で取得された画像から検出光学系１０７の収差の影響を除去して補正画像を生成する（制御部１０８を生成部として機能させる）。そして、露光装置１０００において、検出光学系７Ａで取得された画像から、検出光学系７Ａの収差の影響を除去し、かかる画像と、補正画像とに基づいて、デバイスパターン２０５の位置を求める。これにより、検出光学系７Ａの収差の影響を低減させて、デバイスパターン２０５の位置を計測することができる。

＜第６実施形態＞
本実施形態では、計測装置１００が有する検出光学系１０７と、露光装置１０００が有する検出光学系７Ａとの間のディストーション（収差の影響）の差分を考慮して補正する際に、高速な処理を可能とする。なお、処理システム１（計測装置１００及び露光装置１０００）の構成は、第４実施形態と同様である。

計測装置１００における計測処理、及び、露光装置１０００における基板４の処理については、基本的には、第４実施形態（図１８、図１９）と同様である。但し、計測装置１００が有する検出光学系１０７及び露光装置１０００が有する検出光学系７Ａの収差によって発生するディストーションの補正量を予め取得する。本実施形態では、Ｓ６０２－３において、Ｓ６０２－１で取得された画像に検出光学系１０７のディストーション補正を実施し、その後、検出光学系７Ａのディストーションの逆補正を実施して補正画像を生成する。これにより、露光装置１０００において、デバイスパターン２０５の位置を計測する際に、検出光学系７Ａのディストーションを含む画像（補正画像）が基準となるため、露光装置１０００でディストーション補正を実施する必要がなくなる。

このように、本実施形態では、計測装置１００において、検出光学系１０７で取得された画像から検出光学系１０７の収差の影響を除去し、且つ、検出光学系７Ａの収差の影響を加えることで補正画像を生成する。そして、露光装置１０００において、検出光学系７Ａで取得された画像と、補正画像とに基づいて、デバイスパターン２０５の位置を求める。これにより、検出光学系７Ａの収差の影響を低減させて、デバイスパターン２０５の位置を計測することができる。また、ディストーション補正には、通常、時間を要するが、ディストーション補正を計測装置１００で実施することで、露光装置１０００のスループットへの影響を低減して、露光装置１０００での高速な処理を可能とすることができる。

＜第７実施形態＞
本実施形態では、計測装置１００が有する高精度な検出光学系１０７を用いて、デバイスパターンを検出する際に、露光装置１０００が有する検出光学系７Ａで高いコントラストで検出可能なデバイスパターンを探索（選択）する。なお、処理システム１（計測装置１００及び露光装置１０００）の構成は、第４実施形態と同様である。

計測装置１００における計測処理、及び、露光装置１０００における基板４の処理については、基本的には、第４実施形態（図１８、図１９）と同様である。但し、Ｓ６０２－１において、デバイスパターン２０５及び２０６を撮像して画像を取得する際に、露光装置１０００が有する検出光学系７Ａの検出条件と一致するように、計測装置１００が有する検出光学系１０７の検出条件を変更（設定）する。例えば、検出光学系１０７と、検出光学系７Ａとで、アライメントマーク２００Ａ、デバイスパターン２０５及び２０６を照明する光の波長や光学系の開口数などを一致させる。なお、検出光学系１０７は、このような検出条件の設定を可変とする構成を有している。

このように、本実施形態では、検出光学系１０７は、検出光学系７Ａがデバイスパターン２０５又は２０６を検出する際の検出条件と同一の検出条件でアライメントマーク２００Ａ、デバイスパターン２０５及び２０６を検出する。これにより、検出光学系７Ａが計測すべきデバイスパターンとして、露光装置１０００の検出光学系７Ａで最も高いコントラストで検出可能なデバイスパターンを選択することが可能となる。

＜第８実施形態＞
本実施形態では、不透過レイヤよりも下のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークと、代替マークとの相対位置を計測し、かかる相対位置を用いて基板をアライメントして露光する場合について説明する。具体的には、計測装置１００が有する特殊な機能を有する第１計測器及び高精度な第２計測器を用いて、不透過レイヤよりも下のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークと、代替マークとの相対位置を計測する。これにより、露光装置１０００において、基板４のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークの位置を計測することなく、アライメントマークを基準（ターゲット）としたアライメントを実施することを可能とする。

本実施形態は、第１実施形態と比較して、露光装置１０００の構成は同様であるが、計測装置１００の構成が異なる。図２０は、本実施形態における計測装置１００の構成を示す概略図である。計測装置１００は、基板チャック１０５、基板ステージ１０６、検出光学系１０７及び制御部１０８に加えて、特殊な機能を有する特殊検出光学系５０７を含む。特殊検出光学系５０７は、基板４に設けられた第１構造物を検出して第１構造物の位置を計測する第１計測器として機能し、検出光学系１０７は、基板４に設けられた第２構造物を検出して第２構造物の位置を計測する第２計測器として機能する。なお、特殊な機能とは、例えば、赤外光、Ｘ線、超音波などを用いて、通常の光では検出が困難な、不透過レイヤよりも下のレイヤに設けられたアライメントマークを検出するための機能である。また、基板ステージ１０６には、検出光学系１０７と特殊検出光学系５０７との相対位置を管理してキャリブレーションを実施するための基準マーク５０８が配置されている。

図２１を参照して、計測装置１００における計測処理、具体的には、基板４のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークとターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられた代替マークとの相対位置を計測する計測処理を説明する。

Ｓ８０１では、計測装置１００に基板４を搬入する。

Ｓ８０１－１では、キャリブレーションを実施する。具体的には、検出光学系１０７及び特殊検出光学系５０７のそれぞれで、基板ステージ１０６に配置された基準マーク５０８を検出して、検出光学系１０７と特殊検出光学系５０７との相対位置を管理する。

Ｓ８０２では、プリアライメントを実施する。具体的には、基板４に設けられたプリアライメント用のアライメントマーク１１を検出光学系１０７で検出して、基板４の位置を粗い精度で求める。この際、アライメントマーク１１の検出は、基板４の複数の区画領域に対して行い、基板４の全体のシフト及び１次線形成分（倍率や回転）を求める。

Ｓ８０３では、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークの位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、アライメントマークを特殊検出光学系５０７で検出可能な位置に基板ステージ１０６を駆動する。そして、特殊検出光学系５０７を用いて、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークを検出してアライメントマークの位置を計測する。

Ｓ８０４では、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられた代替マークの位置を計測する。具体的には、プリアライメントの結果に基づいて、代替マークを検出光学系１０７で検出可能な位置に基板ステージ１０６を駆動する。そして、検出光学系１０７を用いて、基板４のサンプル領域のターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられた代替マークを検出して代替マークの位置を計測する。

Ｓ８０５では、Ｓ８０３で計測されたアライメントマークの位置、及び、Ｓ８０４で計測された代替マークの位置に基づいて、アライメントマークと代替マークとの相対位置を算出する。この際、Ｓ８０１－１で実施されたキャリブレーションを考慮して、アライメントマークと代替マークとの相対位置を算出する。

Ｓ８０６では、基板４の全てのサンプル領域について、アライメントマークと代替マークとの相対位置を求めたかどうかを判定する。基板４の全てのサンプル領域について、アライメントマークと代替マークとの相対位置を求めていない場合には、次のサンプル領域における相対位置を求めるために、Ｓ８０３に移行する。一方、基板４の全てのサンプル領域について、アライメントマークと代替マークとの相対位置を求めている場合には、Ｓ８０７に移行する。

Ｓ８０７では、露光装置１０００に対して、Ｓ８０５で得られた、アライメントマークと代替マークとの相対位置を出力する。

Ｓ８０８では、計測装置１００から基板４を搬出する。

露光装置１０００における基板４の処理については、第１実施形態（図９、図１０）で説明した第２アライメントマーク２０１を代替マークに置換すればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。

このように、本実施形態では、露光装置１０００の検出光学系７では検出することができない、不透過レイヤの下のターゲットレイヤに設けられたアライメントマークの代わりに、ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられた代替マークの位置を計測する。そして、計測装置１００で計測されたアライメントマークと代替マークとの相対位置、及び、代替マークの位置からアライメントマークの位置を求めている。これにより、露光装置１０００において、ターゲットレイヤに設けられたアライメントマークの位置を計測することなく、かかるアライメントマークの位置を基準として、基板４を目標位置にアライメントして露光することが可能となる。なお、本実施形態では、計測装置１００において、検出光学系１０７で代替マークを検出しているが、特殊検出光学系５０７が代替マークを検出することができる場合には、特殊検出光学系５０７で代替マークを検出してもよい。

＜第９実施形態＞
本実施形態では、代替マークとして検出可能な、アライメントマーク、オーバーレイ検査マーク、デバイスパターンなどが存在しない場合には、代替マークの代わりに、基板４の固有なテクスチャを検出してもよい。図２２は、基板４の固有なテクスチャを含む画像を示す図である。基板４の固有なテクスチャは、例えば、基板４の研磨痕、結晶粒界、エッジ又はノッチを含む。基板４の固有なテクスチャは、アライメントマークやデバイスパターンと同様に、位相相関などの計測手法を用いて、その位置を計測することが可能である。

＜第１０実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、処理システム１（露光装置１０００）を用いて、基板にパターンを形成する工程と、パターンが形成された基板を処理する工程と、処理された基板から物品を製造する工程とを含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：処理システム １００：計測装置 １０７：検出光学系 １０００：露光装置 ７：検出光学系 ＣＵ：制御部

Claims (17)

1. 第１装置と、第２装置とを備え、基板を処理する処理システムであって、
   前記第１装置は、
   前記基板に設けられた第１計測対象及び前記第１計測対象とは異なる第２計測対象を検出して前記第１計測対象と前記第２計測対象との相対位置を計測する第１計測部を有し、
   前記第２装置は、
   前記第１計測部で計測された前記相対位置を取得する取得部と、
   前記第２計測対象を検出して前記第２計測対象の位置を計測する第２計測部と、
   前記取得部で取得された前記相対位置、及び、前記第２計測部で計測された前記第２計測対象の位置に基づいて、前記第１計測対象の位置を求める処理部と、
   を有し、
   前記第２計測部は、前記第２計測対象を撮像して前記第２計測対象の位置に関する情報を含む画像を取得し、
   前記第１計測対象は、前記基板上のアライメントすべきターゲットレイヤに設けられたアライメントマークを含み、
   前記第２計測対象は、前記基板上の前記ターゲットレイヤとは異なるレイヤに設けられたデバイスパターンを含み、
   前記第１計測部は、前記第１計測対象及び前記第１計測対象の周囲に存在する、前記異なるレイヤに設けられた複数の第２計測対象を撮像して画像を取得し、
   前記第１装置は、前記第１計測部で取得された前記画像に含まれる前記複数の第２計測対象のそれぞれに対応する部分におけるコントラストに基づいて、前記複数の第２計測対象から前記第２計測部で計測すべき第２計測対象を選択する選択部を更に有し、
   前記取得部は、前記選択部で選択された第２計測対象の位置を示す位置情報及び前記第１計測部で取得された前記画像を取得し、
   前記第２計測部は、前記取得部で取得された前記位置情報に従って前記選択部で選択された第２計測対象を撮像し、当該第２計測対象の位置に関する情報を含む画像と、前記第１計測部で取得された前記画像とに基づいて、前記選択部で選択された第２計測対象の位置を求めることを特徴とする処理システム。
2. 前記処理部は、前記第１計測対象の位置に従って前記基板を目標位置にアライメントして前記基板を処理する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
3. 前記選択部は、前記第１計測部で取得された前記画像に含まれる前記複数の第２計測対象のそれぞれに対応する部分におけるコントラストを比較して、最も高いコントラストの部分に対応する第２計測対象を、前記第２計測部で計測すべき第２計測対象として選択することを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
4. 前記第１装置は、前記第１計測部で取得された前記画像から前記第１計測部の収差の影響を除去して補正画像を生成する生成部を更に有し、
   前記取得部は、前記生成部で生成された前記補正画像を、前記第１計測部で取得された前記画像として取得し、
   前記第２計測部は、前記取得部で取得された前記位置情報に従って前記選択部で選択された第２計測対象を撮像し、当該第２計測対象の位置に関する情報を含む画像から前記第２計測部の収差の影響を除去した画像と、前記補正画像とに基づいて、前記選択部で選択された第２計測対象の位置を求めることを特徴とする請求項１又は３に記載の処理システム。
5. 前記第１装置は、前記第１計測部で取得された前記画像に対して、前記第１計測部の収差の影響を除去し、且つ、前記第２計測部の収差の影響を加えることで補正画像を生成する生成部を更に有し、
   前記取得部は、前記生成部で生成された前記補正画像を、前記第１計測部で取得された前記画像として取得することを特徴とする請求項１又は３に記載の処理システム。
6. 第１装置と、第２装置とを備え、基板を処理する処理システムであって、
   前記第１装置は、
   前記基板に設けられた第１計測対象及び前記第１計測対象とは異なる第２計測対象を検出して前記第１計測対象と前記第２計測対象との相対位置を計測する第１計測部を有し、
   前記第２装置は、
   前記第１計測部で計測された前記相対位置を取得する取得部と、
   前記第２計測対象を検出して前記第２計測対象の位置を計測する第２計測部と、
   前記取得部で取得された前記相対位置、及び、前記第２計測部で計測された前記第２計測対象の位置に基づいて、前記第１計測対象の位置を求める処理部と、
   を有し、
   前記第１計測部は、前記第２計測部が前記第２計測対象を検出する際の検出条件と同一の検出条件で前記第１計測対象及び前記第２計測対象を検出することを特徴とする処理システム。
7. 第１装置と、第２装置とを備え、基板を処理する処理システムであって、
   前記第１装置は、
   前記基板に設けられた第１計測対象及び前記第１計測対象とは異なる第２計測対象を検出して前記第１計測対象と前記第２計測対象との相対位置を計測する第１計測部を有し、
   前記第２装置は、
   前記第１計測部で計測された前記相対位置を取得する取得部と、
   前記第２計測対象を検出して前記第２計測対象の位置を計測する第２計測部と、
   前記取得部で取得された前記相対位置、及び、前記第２計測部で計測された前記第２計測対象の位置に基づいて、前記第１計測対象の位置を求める処理部と、
   を有し、
   前記第１計測部は、
   前記第１計測対象を検出して前記第１計測対象の位置を計測する第１計測器と、
   前記第２計測対象を検出して前記第２計測対象の位置を計測する第２計測器と、
   を含むことを特徴とする処理システム。
8. 前記第１計測器は、赤外光、Ｘ線又は超音波を用いて前記第１計測対象を検出することを特徴とする請求項７に記載の処理システム。
9. 前記第２計測対象は、前記基板の固有なテクスチャを含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の処理システム。
10. 前記固有なテクスチャは、研磨痕、結晶粒界、エッジ又はノッチを含むことを特徴とする請求項９に記載の処理システム。
11. 基板に設けられた第１計測対象及び前記第１計測対象とは異なる第２計測対象を撮像して画像を取得し、前記第１計測対象及び前記第２計測対象を検出して前記第１計測対象と前記第２計測対象との相対位置を計測する計測部と、
    前記計測部で取得された前記画像に含まれる複数の前記第２計測対象のそれぞれに対応する部分におけるコントラストに基づいて、複数の前記第２計測対象から前記計測部で計測すべき前記第２計測対象を選択する選択部と、
    前記計測部で計測された前記相対位置を基板処理装置に出力する出力部と、
    を有することを特徴とする計測装置。
12. 前記第１計測対象と前記第２計測対象との相対距離をＬ、前記第２計測対象のサイズをＳとすると、
    Ｌ／Ｓ＞３
    を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の計測装置。
13. 前記計測部は、前記基板処理装置が有する第２計測部が前記第２計測対象の画像を取得する際の条件と同じ条件を適用して前記第２計測対象の画像を取得することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の計測装置。
14. 前記基板処理装置は、
    前記出力部から出力された前記相対位置を取得する取得部と、
    前記第２計測対象を検出して前記第２計測対象の位置を計測する計測部と、
    前記取得部で取得された前記相対位置、及び、前記基板処理装置の前記計測部で計測された前記第２計測対象の位置に基づいて、前記第１計測対象の位置を求める処理部と、
    を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の計測装置。
15. 前記計測部で検出すべき前記第１計測対象及び前記第２計測対象をユーザが指定するためのインタフェースを更に有することを特徴とする請求項１１乃至１４のうちいずれか１項に記載の計測装置。
16. 基板を処理する基板処理装置であって、
    外部の計測装置で計測された、前記基板に設けられた第１計測対象と前記第１計測対象とは異なる第２計測対象との相対位置を取得する取得部と、
    前記第２計測対象の位置を計測する計測部と、
    前記取得部で取得された前記相対位置、及び、前記計測部で計測された前記第２計測対象の位置に基づいて、前記第１計測対象の位置を求める処理部と、
    を有し、
    前記取得部は、複数の前記第２計測対象のうち前記計測部で計測すべき前記第２計測対象の情報を取得し、
    前記計測部は、前記取得部で取得された前記第２計測対象の情報に基づき選択された前記第２計測対象の位置を計測することを特徴とする基板処理装置。
17. 請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の処理システムを用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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