(57)【要約】【課題】高い位置合わせ精度を満たすために位置合わせ時間が増加した場合においても生産性を低下させない露光装置を提供する。【解決手段】基板を保持して移動する基板ステージと、ショットのアライメントマークの位置を計測する位置計測手段と、基板の高さを計測する高さ計測手段と、を有し、これらの計測結果にしたがって基板ステージを位置決めして基板を露光する露光装置において、基板上の一部のショットに関してショット内の複数の計測箇所で高さ計測手段に高さの計測を行わせてショット表面の形状を算出し、各ショットのアライメントマークの位置を位置計測手段に計測させてショットの配列を算出し、アライメントマークの位置の計測に並行して高さの計測を行い基板の表面の形状を算出する処理手段を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して移動するステージと、
前記基板の表面におけるショットのアライメントマークの位置を計測する位置計測手段と、
前記基板の表面の高さを計測する高さ計測手段と、
を有し、前記位置計測手段および前記高さ計測手段の計測結果にしたがって前記ステージを位置決めして前記基板を露光する露光装置であって、
前記基板上の少なくとも一部のショットに関して、各ショットのアライメントマークの位置を前記位置計測手段に計測させて前記基板上のショットの配列を算出し、前記各ショットのアライメントマークの位置の計測に並行して該ショット内の計測箇所で前記高さ計測手段に前記高さの計測を行わせて前記基板の表面の形状を算出する処理手段を有する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記処理手段は、前記少なくとも一部のショットが前記基板上の全ショットでない場合、前記少なくとも一部のショットでないショットに関して、ショット内の複数の計測箇所で前記高さ計測手段に前記高さの計測を行わせてショット表面の形状を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記位置計測手段および前記高さ計測手段が配置される計測ステーションと、前記基板が露光される露光ステーションとを有し、前記ステージは、前記計測ステーションと前記露光ステーションとの間を移動する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージに保持された基板に形成されたアライメントマークの位置や該基板の表面の高さを計測して該ステージを位置決めし、該基板を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体露光装置では半導体素子の生産性の向上のため、ウエハを保持するステージを２つ構成し、同時に２枚の基板を処理する露光装置のニーズが高まっている。図１０に２つのウエハステージ４−１，４−２を有する半導体露光装置の概略を示す。該露光装置において計測ステーション領域Ａ１でウエハＷ１上のパターンずれ計測工程及び表面の形状の計測工程を行ない、露光ステーション領域Ａ２で縮小投影レンズ５を介してレチクルＲのパターンを投影してウエハＷ２の露光工程を行う。
【０００３】
次に、図８に示すフローチャートを用いて、図９に示すアライメントマークＭを有するショットＳが焼き付けられたウエハＷの従来例の露光処理工程を説明する。ステップ３０１にて露光処理が開始されると、ステップ３０２にて計測処理を終了したウエハＷ１を保持したウエハステージ４−１を露光ステーション領域Ａ２に移動する。これと同時に、露光処理を終了したウエハＷ２を保持したウエハステージ４−２を計測ステーション領域Ａ１に移動し露光処理を終了したウエハＷ２を回収し次に処理するウエハ（図示せず）をウエハステージ４−２に供給する。その後、計測ステーション領域Ａ１と露光ステーション領域Ａ２でのそれぞれの処理工程へ進む。
【０００４】
次に、ステップ３０３にて全てのウエハの処理が終了していないので、計測ステーション領域Ａ１と露光ステーション領域Ａ２でのそれぞれの処理が並行して行われる。
計測ステーション領域Ａ１では、ステップ３０４にてウエハ上の全ショットの中から選択されたサンプルショットについて、ショット内に焼き付けられたアライメントマークＭをアライメントマークずれ量検出装置である検出スコープ３で順次検出する。
次に、ステップ３０６にて上記計測結果に基づきウエハＷ１上のパターン位置ずれ量の算出を行ない、記憶する。
位置ずれ計測が終了すると、ステップ３０５にて高さ検出装置２（面位置検出装置）によりウエハ全面にわたりショット表面の高さを各ショット内の計測箇所で計測し、ステップ３０６にてウエハＷ１の表面の形状の算出を行い、記憶する。
一方、計測ステーション領域Ａ１でのステップ３０４，ステップ３０５の工程と並行して露光ステーション領域Ａ２ではステップ３０７にてステップ３０６に記憶されたウエハ上のパターン位置ずれ量及びウエハの表面の形状を反映してショット領域の露光処理を随時行う。
【０００５】
計測ステーション領域Ａ１および露光ステーション領域Ａ２でのそれぞれの処理が終了するとステップ３０２へ戻り、ステップ３０３にて全てのウエハの処理が終了するまでステップ３０２からステップ３０７までの処理工程を繰り返す。
次にステップ３０３にて全てのウエハの処理が終了した場合ステップ３０８にて露光処理を終了する。
この従来例の露光装置では、計測ステーション領域Ａ１において、パターン位置ずれ計測が終了してしかる後、ウエハ全面にわたりショット表面の高さを測定（ウエハの表面の形状を計測）する。このため、合計の測定時間がかかり、露光ステーション領域Ａ２での露光が先に終了してしまうと、露光ステーション領域Ａ２側で待ち時間が発生し、その結果露光全体の生産性を低下させてしまう。これは、本従来例のようなツインステージではなくシングルステージの場合でも、合計の計測時間がかかることにより露光装置の生産性を低下させていた。
【０００６】
特許文献１にて提案された従来例では、上記計測ステーション領域Ａ１において、ウエハ上のパターン位置ずれ量計測およびウエハの表面の形状計測をそれぞれ異なる装置により同時に並行して計測している。
このため、計測ステーション領域Ａ１での合計計測時間を短縮することが出来、上記の従来例の問題点を解決し露光装置の生産性の向上に寄与した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３０６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
露光装置の生産性向上のため、前述の特許文献１の従来例に加え、上記計測ステーション領域Ａ１においてパターン位置ずれ計測を全ショットについて行わず、サンプルショットを選択し、サンプルショットのみ計測する方法が用いられている。しかし、半導体の微細化に伴う重ね合わせ精度の改善要求に対応するため、計測するサンプルショット数が多くなってきており、パターン位置ずれ量計測工程に要する時間の増加要因となっている。前述したように計測工程に時間がかかり、露光ステーション領域Ａ２での露光が先に終了してしまうと、露光ステーション領域Ａ２側で待ち時間が発生し、その結果露光全体の生産性を低下させてしまう。
本発明は、例えば、重ね合わせ精度およびスループットの点で有利な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、基板を保持して移動する基板ステージと、前記基板の表面におけるショットのアライメントマークの位置を計測する位置計測手段と、前記基板の高さを計測する高さ計測手段と、を有し、前記位置計測手段および前記高さ計測手段の計測結果にしたがって前記基板ステージを位置決めして前記基板を露光する露光装置であって、前記基板上の一部のショットに関してショット内の複数の計測箇所で前記高さ計測手段前記高さの計測を行わせてショット表面の形状を算出し、前記基板上の少なくとも一部のショットに関して、各ショットのアライメントマークの位置を前記位置計測手段に計測させて前記基板上のショットの配列を算出し、前記各ショットのアライメントマークの位置の計測に並行して該ショット内の計測箇所で前記高さ計測手段に前記高さの計測を行わせて前期基板の表面の形状を算出する処理手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度およびスループットの点で有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の参考例による露光工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の参考例による計測工程を示す概略図である。
【図３】本発明の参考例におけるショットパターン成分計測工程を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態による露光工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における計測工程を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態におけるショットパターン成分計測工程を示す概略図である。
【図７】本発明の露光装置の概略構成図である。
【図８】従来例の露光工程を示すフローチャートである。
【図９】従来例のウエハ内のショット配置、ショット内のアライメントマーク配置を示す概略図である。
【図１０】従来例の露光装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図７は本発明の実施形態の半導体露光装置の概略構成を示す。本露光装置は計測ステーション領域Ａ１、露光ステーション領域Ａ２、計測データ記憶装置７、情報処理装置８、および補正データ記憶装置９から構成される。計測ステーション領域Ａ１にはウエハステージ４−１（基板ステージ）、露光ステーション領域Ａ２にはウエハステージ４−２があり、それぞれウエハＷ１、Ｗ２（基板）を保持して移動する。計測ステーション領域Ａ１では検出スコープ３（位置計測手段）がウエハＷ１の表面におけるショットのアライメントマークの位置を計測する。また面位置検出装置２（高さ計測手段）がウエハＷ１の高さを計測する。露光装置は情報処理装置８（処理手段）により、検出スコープ３および面位置検出装置２の計測結果にしたがって露光ステーション領域Ａ２のウエハステージ４−２を位置決めしてウエハＷ２を露光する。
また情報処理装置８は計測ステーション領域Ａ１において、ウエハＷ１上（基板上）の少なくとも一部のショットに関して、各ショットのアライメントマークの位置を検出スコープ３に計測させてウエハＷ１上のショットの配列を算出する。さらに情報処理装置８は、計測ステーション領域Ａ１において、各ショットのアライメントマークの位置の計測に並行して該ショット内の計測箇所で面位置検出装置２に高さの計測を行わせてウエハＷ１の表面の形状を算出する。さらに情報処理装置８は、算出したショット表面の形状、ウエハＷ１上のショットの配列およびウエハＷ１の表面の形状にもとづきウエハＷ１が露光ステーション領域Ａ２に移動後にＷ１への露光を指示する。
また、本発明の実施形態においては、情報処理装置８はウエハＷ１上の一部のショットに関してショット内の複数の計測箇所で面位置検出装置２に高さの計測を行わせてショット表面の形状を算出する。
このように情報処理装置８は、露光に必要な補正値の算出と共に、露光処理工程の全般にわたり、必要な指示を行い露光処理工程を制御する。
【００１３】
本実施形態は、ウエハステージ４−１，４−２を有し、それぞれ計測ステーション領域Ａ１と露光ステーション領域Ａ２の二つの領域に位置する。計測ステーション領域Ａ１では上記各種の計測を行なう。露光ステーション領域Ａ２ではレチクルＲのパターンを縮小投影レンズ５を介してウエハステージ４−２上のウエハＷ２上に露光工程を行う。計測ステーション領域Ａ１での測定結果は情報処理装置８により露光に必要な補正値が算出され、露光ステーション領域Ａ２での露光に使用される。
また、情報処理装置８は、露光に必要な補正値の算出と共に、露光処理工程の全般にわたり、必要な指示を行い露光処理工程を制御する。
本発明の実施態様は、二つのウエハステージ４−１，４−２を有するが、ウエハステージを一つ有する場合にも適用される。
【００１４】
図１は本発明の参考例における露光処理のフローチャート、図２はウエハ全面のずれ量及び高さ計測の工程を示す図である。以下に図１に示すフローチャート及び図２、図７を用いて、本発明による露光処理工程を説明する。図７の実施形態の露光装置は、本参考例にも適用できる。
ステップ１０１にて露光処理が開始されると、ステップ１０２にて計測処理を終了したウエハＷ１を保持したウエハステージ４−１を露光ステーション領域Ａ２に移動する。これと同時に、露光処理を終了したウエハＷ２を保持したウエハステージ４−２を計測ステーション領域Ａ１に移動し露光処理を終了したウエハＷ２を回収し次に処理するウエハ（図示せず）をウエハステージ４−２に供給する。その後、計測ステーション領域Ａ１と露光ステーション領域Ａ２でのそれぞれの処理工程へ進む。
【００１５】
次にステップ１０３にて全てのウエハの処理が終了していないので、計測ステーション領域Ａ１での処理および露光ステーション領域Ａ２での処理が並行して行われる。
計測ステーション領域Ａ１ではステップ１０４−１にてウエハ上に焼き付けられた全ショットについてショット内に焼き付けられたアライメントマークＭを検出スコープ３で順次検出する。その計測結果をステップ１０５−１にて計測データ記憶装置７に保存し、ステップ１０６−１にて情報処理装置８がウエハ上の各ショットのパターン位置ずれ量（ショットの配列）の算出を行なう。ステップ１０７−１にて算出結果を補正データ記憶装置９に保存する。  
同時にステップ１０４−２にて面位置検出装置２により各ショット内の計測箇所でウエハ全面の高さを計測しステップ１０５−２にて計測データ記憶装置７に計測結果を保存する。
次にステップ１０６−２にて情報処理装置８がウエハの表面の形状の算出を行いステップ１０７−２にて算出結果を補正データ記憶装置９に保存する。
【００１６】
一方計測ステーション領域Ａ１でのステップ１０４−１、ステップ１０４−２の工程に並行して、露光ステーション領域Ａ２では情報処理装置８の指示により次の処理が行われる。補正データ記憶装置９に記憶されたウエハ上のパターン位置ずれ量及びウエハの表面の形状を反映してステップ１０８にてウエハステージ４−２を位置決めしてショット領域の露光処理を随時行う。
計測ステーション領域Ａ１と露光ステーション領域Ａ２でのそれぞれの処理が終了するとステップ１０２へ戻り、ステップ１０３にて全てのウエハの処理が終了するまでステップ１０２からステップ１０８までの処理工程を繰り返す。ステップ１０３にて全てのウエハの処理が終了したらステップ１０９にて露光処理を終了する。
【００１７】
図２に前記ステップ１０４−１およびステップ１０４−２の全ショットずれ量・面位置計測処理工程の詳細フローを示す。  
ステップ１２１にて全ショットずれ量・面位置計測処理が開始されると、ステップ１２２にてマーク計測位置へウエハステージ４−１を駆動する。次にステップ１２３にて検出スコープ３でアライメントマークＭの位置ずれ量を計測し、面位置検出装置２により各ショット内の計測箇所でウエハの表面の位置の高さを計測する。  
ステップ１２４にてショット内の全てのマーク計測が終了したかどうか判断する。
【００１８】
ショット内の全てのマーク計測が終了していない場合にはステップ１２２からステップ１２４の工程を繰り返し、ショット内の全てのマーク計測が終了した場合にはステップ１２５にてウエハ内の全てのショット計測が終了したかどうか判断する。  
ステップ１２５にてウエハ内の全てのショットの計測が終了していない場合にはステップ１２２からステップ１２５の工程を繰り返し、ウエハ内の全てのショットの計測が終了した場合にはステップ１２６にて計測処理を終了する。
【００１９】
図３に図２に示す全ショットずれ量・面位置計測処理工程での全ショットの計測順番の例を示す。図３中（ａ）がウエハ内のショット計測順番を示し、（ｂ）がショット内のマーク計測順番の例を示す。
本参考例によれば、計測時間の短縮により、生産能力の低下を招くことなく高い位置合わせ要求精度を満たした露光装置が実現できる。
【００２０】
図４は本発明の実施形態における露光処理のフローチャート、図５は全ショットずれ量および面位置計測工程の詳細フロー、図６はショットパターン成分計測工程を示す概略図である。以下に図４、図５に示すフローチャートに従い、図６、図７を用いて本発明による露光処理工程を説明する。
情報処理装置８は、ショット表面の形状算出、ウエハ上のパターン位置ずれ量およびウエハ表面の形状の算出と共に、露光処理工程の全般にわたり、各処理の指示を行い露光処理工程を制御する。
【００２１】
図４に露光処理の全体フローを示す。ステップ６０１にて露光処理が開始されると、ステップ６０２にて計測処理を終了したウエハＷ１を保持したウエハステージ４−１を露光ステーション領域Ａ２に移動する。これと同時に、露光処理を終了したウエハＷ２を保持したウエハステージ４−２を計測ステーション領域Ａ１に移動し、露光処理を終了したウエハＷ２を回収する。さらに次に処理するウエハ（図示せず）をウエハステージ４−２に供給し計測ステーション領域Ａ１と露光ステーション領域Ａ２のそれぞれの処理工程へ進む。
【００２２】
計測ステーション領域Ａ１ではステップ６０４にてウエハ上のショットのパターン成分が計測済みどうかの判断を行う。パターン成分が計測されていない場合にはステップ６０５のパターン成分計測工程を行なった後、ステップ６０６の工程へ進み、パターン成分が計測済みの場合にはステップ６０６の工程へ進む。
【００２３】
ステップ６０５のパターン成分計測工程ではあらかじめ指定された一部のサンプルショットについてショット領域のウエハＷ１の全面についてウエハ表面の高さを計測する。図６にステップ６０５のパターン成分計測工程の一例をウエハ、ショットの概略図として示す。（ａ）に示すＳＳ１からＳＳ４がサンプルショットである。
【００２４】
該サンプルショットについて（ｂ）及び（ｃ）で示すように上方向あるいは下方向にウエハステージ４−１を走査駆動しながら面位置検出装置２により各ショット内の計測箇所でショット表面の面位置（高さ）を順次計測する。次にステップ６０７−１にて面位置をパターン成分として計測データ記憶装置７に保存し、ステップ６０８−１にて情報処理装置８が計測結果に基づき該パターンに固有のショット表面形状を算出する。ステップ６０９−１にて補正データ記憶装置９にショット表面形状をパターン成分として保存する。
【００２５】
ステップ６０６にてウエハＷ１上に焼き付けられた全ショットについてショット内に焼き付けられたアライメントマークＭを検出スコープ３で順次検出する。次にステップ６０７−２にてその位置データを計測データ記憶装置７に保存し、ステップ６０８−２にて情報処理装置８が計測結果に基づきウエハに焼き付けられたパターン位置ずれ量の算出を行なう。ステップ６０９−２にて算出結果を補正データ記憶装置９に保存する。
【００２６】
パターン位置ずれ計測と同時に、ステップ６０６にて面位置検出装置２によりウエハＷ１全面について各ショット内の計測箇所でウエハＷ１の表面の高さを計測し、ステップ６０７−３にて該高さデータ（面位置データ）を計測データ記憶装置７に保存する。次にステップ６０８−３にて情報処理装置８が計測結果に基づきウエハの表面の形状の算出を行い、ステップ６０９−３にて算出結果を補正データ記憶装置９に保存する。
【００２７】
一方計測ステーション領域Ａ１でステップ６０４からステップ６０６の工程を処理しているのと同時に並行して露光ステーション領域Ａ２では、以下のステップが情報処理装置８の指示により行われる。補正データ記憶装置９に記憶されたパターン成分としてのショット表面の形状に基づきステップ６１０−１にて第一の露光準備を行う。続いてウエハのショット毎のパターン位置ずれ量、ウエハの表面の形状を反映してステップ６１０−２にて第二の露光準備を行う。続いてステップ６１１にてショット領域の露光処理を、第一および第二の露光準備に基づきウエハステージ４−２を位置決めして、随時行う。
【００２８】
計測ステーション領域Ａ１と露光ステーション領域Ａ２での処理が終了するとステップ６０２へ戻る。ステップ６０３にて全てのウエハの処理が終了するまでステップ６０２からステップ６１１までの処理工程を繰り返し、ステップ６０３にて全てのウエハの処理が終了した場合にはステップ６１２にて露光処理を終了する。
【００２９】
図５に前記ステップ６０６の全ショットずれ量および面位置計測工程の詳細フローを示す。ステップ６２１にて全ショットのパターン位置ずれ量および面位置計測処理が開始されると、ステップ６２２にてマーク計測位置へウエハステージ４−１を駆動する。次にステップ６２３にて検出スコープ３でアライメントマークＭの位置を計測し面位置検出装置２によりウエハの表面の位置の高さを計測する。
【００３０】
ステップ６２４にてショット内の全てのアライメントマーク計測が終了したかどうか判断する。ショット内の全てのマーク計測が終了していない場合にはステップ６２２からステップ６２４の工程を繰り返し、ショット内の全てのマーク計測が終了した場合にはステップ６２５にてウエハ内の全てのショット計測が終了したかどうか判断する。ステップ６２５にてウエハ内の全てのショットの計測が終了していない場合にはステップ６２２からステップ６２５の工程を繰り返し、ウエハ内の全てのショットの計測が終了した場合にはステップ６２６にて計測処理を終了する。
【００３１】
本実施形態によれば、一部のショットから測定されたパターン成分としてのショットの表面形状を補正に利用することにより、露光に際し効率のよいショットの表面形状の補正が行える。
これにより、高い位置合わせ精度を満たすためにパターンずれ量計測工程に要する時間が増加した場合においても生産性は低下しない。
またショット表面の凹凸差の大きい回路パターンの場合、ショット面の凸凹によるフォーカス精度の劣化を起こさずに精度のよいショットの表面形状の補正が可能となる。
さらに、アライメントマークＭをショットＳ上に複数均一に配置できないウエハにおいてもショットの表面形状を精度よく補正することが可能となる。
【００３２】
［デバイス製造方法の実施形態］
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。当該方法において、本発明を適用した露光装置を使用し得る。
半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程とを経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、その工程で露光されたウエハを現像する工程とを含み得る。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含み得る。また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、その工程で露光されたガラス基板を現像する工程とを含み得る。
本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの生産性、品質および生産コスト、ならびに安全性の少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１〜１０９、１２１〜１２６：  参考例による露光の処理工程
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２  ：  ウエハ
Ｒ  ：  レチクル
Ａ１  ：  計測ステーション領域
Ａ２  ：  露光ステーション領域
１  ：  ウエハステージ定盤
２  ：  面位置検出装置
３  ：  検出スコープ（アライメントマークずれ量検出装置）
４−１，４−２  ：  ウエハステージ
５  ：  縮小投影レンズ
６  ：  レチクルステージ
７  ：  計測データ記憶装置
８  ：  情報処理装置
９  ：  補正データ記憶装置
３０１〜３０８  …  従来例の露光方法による露光の処理工程
Ｓ  …  ショット
Ｍ  …  アライメントマーク
６０１〜６１２、６２１〜６２６  …  実施形態による露光の処理工程
ＳＳ１〜ＳＳ４  …  実施形態によるショットパターン計測サンプルショット
【図１】
2010283037.tif 000003
【図２】
2010283037.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010283037.tif 000011
【図１０】
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