(57)【要約】【課題】  位置決め基準の異なる露光装置間での位置決めのエラーを防止し、プリアライメントのエラーによるダウンタイムを低減し、半導体製造工程における生産性を向上する露光装置および露光方法を提供する。【解決手段】    基板の外周位置を検出する検出部と、前記検出部の出力にもとづいて前記基板の外周形状に関するデータを算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2010283304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の外周位置を検出する検出部と、前記検出部の出力にもとづいて前記基板の外周形状に関するデータを算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、
前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、
前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記算出部による算出方法を複数記憶する記憶部を備え、
前記変更部は、前記複数の算出方法から１つを選択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】
前記外周形状に関するデータは、前記基板に形成されるノッチまたはオリフラの位置であ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】
基板の面内における回転方向の位置を算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、
前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、
前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
基板の外周形状に関するデータを算出する工程と、
前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の位置を調整する工程と、
前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、
前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、
前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の外周形状に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項６】
基板の面内における回転方向に関するデータを算出する工程と、
前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する工程と、
前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、
前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、
前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の回転方向の位置に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原版の回路パターンを基板に露光する露光装置および露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、基板の処理（例えば、露光処理、検査処理)に先だって基板の位置決め（位置合わせ）を行う。この位置決めのための一工程として、プリアライメント（粗位置決め）と呼ばれる工程がある。この工程は、基板を基板ステージ上で処理する前に、基板ステージ上に搬送され載置される基板の位置ずれ量が所定の範囲内に収まるように、基板の粗い位置合わせ(プリアライメント)を行う工程である。
【０００３】
半導体露光装置においては、プリアライメントは、未だリソグラフィ工程（露光工程）が一度も実施されていない基板の位置決めを行い、形成すべきパターン（次の露光工程が実施される際の下地パターン）の位置を決定するために行われる。プリアライメントは、また、既に一度以上の露光工程が実施され、基板の位置計測用のマークが形成された基板を、露光工程で要求される高い精度で位置決めする画像処理装置等の計測装置の視野内に送り込むための事前の位置決めのために行われる。
【０００４】
従来、特許文献１、特許文献２におけるプリアライメントでは、例えば、次のような方法が採用されている。
(a)基板ホルダ上に載置された基板の端部(基板外周)に複数本のピンを押し当てることにより、基板の位置合わせを行う方法。
(b)基板を保持してその面方向及び回転方向に移動させる基板移動機構と、リニアイメージセンサ等を利用して基板端部の位置を計測する計測器とを用いて、計測器の出力結果に基づいて基板端部の位置を求める。さらに、基板端部の位置が所定位置になるように基板移動機構によって基板を移動させる方法。
(c)基板を保持してその面方向及び回転方向に移動させる基板移動機構と、リニアイメージセンサ等を用いて基板端部の位置を計測する計測器とを用いて、基板移動機構によって基板を回転させながら計測器で基板端部の位置を計測する。さらに、その結果に基づいて基板の中心位置及び基板の寸法を求め、これらの情報に基づいて基板移動機構によって基板を移動させる方法。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６８０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の（ａ）及び（ｂ）の方法と（ｃ）の方法とでは、基板を位置決めする際の位置決め基準位置が異なる。すなわち、上記の（ａ）及び（ｂ）の方法では、基板端部が所定位置に位置合わせされるが、（ｃ）の方法では、基板の中心が所定位置に位置合わせされる。
位置決め基準が互いに異なるプリアライメント装置で位置決めされた基板間には、プリアライメント後に基板ステージ上に搬送され戴置された時の位置に違いが生じる。このような位置決め基準が互いに異なるプリアライメント装置を有する露光装置の基板処理装置において同一の基板を処理しようとすると、以下の課題が生じる。
【０００７】
例えば、基板処理装置Ａは、（ａ）の方法を用いたプリアライメント装置を有し、基板処理装置Ｂは、（ｃ）の方法を用いたプリアライメント装置を有する。基板処理装置Ａによって、未だ露光がされたことがない基板に対してパターンを転写（露光）し、次の工程で、この基板を基板処理装置Ｂで処理する。この場合、基板処理装置Ａと基板処理装置Ｂとの間における位置決め基準の相違により、基板上のマークの位置は、基板処理装置Ｂにおいて予定されている位置と異なる。
従って、位置決め基準が互いに異なるプリアライメント装置を有する露光装置間では、いわゆるミックス・アンド・マッチが取れないという課題がある。このために、異なる露光装置間でもミックス・アンド・マッチが取れるように、最近の露光装置は上記３方法の内の複数の方法にてプリアライメントでき、設定によってプリアライメントの方法を切り替えることが出来るように構成される。
【０００８】
しかしながら、露光装置の異なるメーカー間でプリアライメントのアルゴリズムが公開されていないため、各社で独自のプリアライメント方法を用いている。しかし、プリアライメントのアルゴリズムの違いにより、例えば、同じ（ｃ）の方法を用いたとしても、基板の中心の求め方が大きく異なる。即ち、基板の外形、オリフラ形状、ノッチ形状が、規格内のばらつきレベルが異なった場合、基板の中心の求め方、特に、オリフラ、ノッチを使った回転方向（以下θ方向と言う）の検出結果が大きく異なる。
【０００９】
図７は、異なるメーカーの露光装置間で、同じ（ｃ）の方法のプリアライメントを行った結果のばらつきを示し、横軸にウエハの枚数、縦軸に平均値をゼロとした時のθ方向の基板間のばらつきθ（μｒａｄ）を示している。図７においては、５００μｒａｄ以上のばらつきが示されるため、画像処理等によるより高精度な位置決めのための計測を行う際に、基板上のマークの間隔が２００ｍｍとしても、このθ方向のズレにより位置が１００μｍ以上もずれてしまう。一般に露光装置の高精度位置決めの視野は１００μｍより狭いため、基板上のマークが計測視野から外れる可能性が高く、プリアライメントのエラーとなり、工程が停止するか、もしくはマークの模索のシーケンスに入り、生産性を著しく阻害する。
【００１０】
そこで、本発明は、位置決め基準の異なる露光装置間での位置決めのエラーを防止し、プリアライメントのエラーによるダウンタイムを低減し、半導体製造工程における生産性を向上する露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、基板の外周位置を検出する検出部と、前記検出部の出力にもとづいて前記基板の外周形状に関するデータを算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、
前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、基板の面内における回転方向の位置を算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の露光方法は、基板の外周形状に関するデータを算出する工程と、
前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の位置を調整する工程と、前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の外周形状に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光方法は、基板の面内における回転方向に関するデータを算出する工程と、前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する工程と、前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の回転方向の位置に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、位置決め基準の異なる露光装置間での位置決めのエラーを防止し、プリアライメントのエラーによるダウンタイムを低減し、半導体製造工程における生産性を向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の露光装置における基板処理装置の概略構成図である。
【図２】プリアライメント装置の概略的な平面図である。
【図３】プリアライメント装置の概略的な側面図である。
【図４】基板外周位置計測器を構成するセンサの出力の説明図である。
【図５】基板外周位置計測器を構成するセンサによって得られるデータの説明図である。
【図６】寸法が異なるウエハを位置合わせした際の両ウエハの位置関係の説明図である。
【図７】寸法が異なるウエハを位置合わせした際のマーク位置のばらつきを示す説明図である。
【図８】オリフラウエハの外周データの説明図である。
【図９】オリフラ外周データの一次微分のばらつき示す説明図である。
【図１０】フィッティングパラメータとマーク位置のばらつきを示す説明図である。
【図１１】本発明の実施態様１の動作フロー図である。
【図１２】本発明の露光装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様の露光装置および露光方法を説明する。
実施態様１の露光装置は図１２に示すように、照明装置２０１、原版であるレチクルを搭載したレチクルステージ２０２、投影光学系２０３、ウエハ（基板）を搭載したウエハステージ（基板ステージ）を有する基板ステージ装置２０４と、を有する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式でもよい。
照明装置２０１は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザなどを使用することができる。しかし、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。
【００１６】
投影光学系２０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）などから成る。さらに、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。レチクルステージ２０２および基板ステージ装置２０４は、例えば、リニアモータによって移動可能である。ステップアンドスキャン投影露光方式の場合には、それぞれのレチクルステージ２０２，基板ステージ装置２０４は同期して移動する。また、レチクルのパターンをウエハ上に位置合わせするために基板ステージ装置２０４およびレチクルステージ２０２の少なくともいずれかに別途アクチュエータを備える。このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用される。
【００１７】
次に、図１を参照して、本発明の実施態様１の露光装置を構成する基板処理装置５０を説明する。図１２に示される基板ステージ装置２０４は、図１に示される基板ステージ１およびベース２０を有し、基板ステージ１は、ウエハ４を搭載して移動するステージである。ウエハ４は、不図示の基板搬送ロボットによりプリアライメント装置３に搬送される。プリアライメント装置３に搬送されたウエハ４は、プリアライメント装置３でプリアライメントされた後に、基板搬送機構６により基板ステージ１に搬送される。制御装置７は記憶部８を有し、プリアライメント装置３、基板ステージ１およびベース２０を制御する。
【００１８】
ここで、ウエハ４がパターンを有しない場合、即ち、露光工程を経ていないウエハ４は、プリアライメント装置３によるプリアライメントの後に基板ステージ１で高精度のアライメント（ファインアライメント）をすることなく、直ちに、露光処理が行われる。この理由は、レチクルのパターンを重ね合わせる必要がないからである。
【００１９】
一方、ウエハ４に既にパターンが形成されている場合には、プリアライメント装置３によるプリアライメントの後に、そのパターンの位置を計測するために、マーク検出器２（マーク検出部）により、基板ステージ１上（ステージ上）で、ウエハ４に形成されたマーク５の位置を検出する。ベース２０は、マーク５の位置の計測結果に基づいて基板ステージ１を駆動し、ウエハ４上（基板上）の既存のパターンに対して新たに転写すべきパターンが高精度で重ね合わせられるようにウエハ４を位置決めした後に、露光処理を実行する。
【００２０】
次に、図１、図２、図３を参照して、基板処理装置５０に設けられるプリアライメント装置３を説明する。
プリアライメント装置３は、ウエハ４を、その面方向（水平方向すなわちＸＹ方向）及び軸周りの回転方向（Ｚ軸周りの回転方向すなわちθ方向）に駆動するためのプリアライメントステージ３０を有する。
プリアライメントステージ３０は、ウエハ４を吸着保持する基板保持機構３０Ａ（基板チャック）を備える。プリアライメントステージ３０は、さらに、駆動機構として、基板保持機構３０ＡをＺ軸周りで回転させる回転機構３０Ｂ、及び、基板保持機構３０ＡをＸＹ方向に駆動する２次元駆動機構３０Ｃを備える。
【００２１】
また、プリアライメント装置３は、基板保持機構３０Ａ上に保持されたウエハ４の外周位置を検出する外周位置計測器４０（検出部）を備えている。外周位置計測器４０は、リニアイメージセンサ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃと、リニアイメージセンサ３１Ｂに対向配置された計測光源３２Ｂと、リニアイメージセンサ３１Ａ、３１Ｂに対向配置された図示されない計測光源とを有する。
なお、実施形態１では、方向を示す切り欠き（ノッチ）として、図１、図６に示されるように中心４−１を有するウエハ４，中心４−２を有するウエハ４ａの外周にＶ字型或いはＵ字型の切り欠き４ｂを有する。しかし、ウエハ４，４ａは、その外周に直線状の切り欠き(オリエンテーションフラット)（オリフラ）を有してもよい。
【００２２】
制御装置７（算出部）は、外周位置計測器４０の出力にもとづいてウエハ４の外周形状に関するデータを算出する手段である。ウエハ４の外周形状に関するデータは、ウエハ４に形成されるＶ字型或いはＵ字型の切り欠き４ｂ（ノッチ）または直線状の切り欠き（オリフラ）の位置である。プリアライメント装置３（調整部）は、制御装置７の出力にもとづいてウエハ４の位置を調整し、プリアライメントする手段である。
ウエハ４が軸周りの回転方向（Ｚ軸周りの回転方向すなわちθ方向）に、プリアライメント装置３のプリアライメントステージ３０により駆動される場合には、制御装置７（算出部）は、ウエハ４の面内における回転方向の位置を算出する。この場合には、プリアライメント装置３（調整部）は、制御装置７（算出部）の出力にもとづいてウエハ４の回転方向の位置を調整する。
基板搬送機構６（搬送部）は、プリアライメント装置３によって位置調整されたウエハ４を基板ステージ１上（ステージ上）に搬送する手段である。基板ステージ１およびベース２０は、プリアライメントされたウエハ４が搬送されるステージである。マーク検出器２（マーク検出部）は、基板ステージ１上（ステージ上）で、ウエハ４に形成されたマーク５の位置を検出する手段である。制御装置７（変更部）は、マーク検出器２の出力にもとづいて制御装置７（算出部）の算出条件または算出方法を変更する手段である。
【００２３】
記憶部８は、制御装置７（算出部）による算出方法を複数記憶する手段である。制御装置７（変更部）は、この複数の算出方法から１つを選択する手段である。制御装置７は、複数枚のウエハ４上のマーク５の位置のばらつきが小さくなるように算出方法の変更を行う。制御装置７は、複数枚のウエハ４上のマーク５の位置のばらつきが小さくなるように、所定算出方法を切替える。
【００２４】
次に、図１、図２、図３、図６を参照して、プリアライメント装置３の動作について説明する。プリアライメント装置３は、ウエハ４をＸＹ方向においては、その外周のデータから求めた図６に示されるウエハ４の中心４−１、即ち、ウエハ４の外周の切り欠き４ｂを基準として位置合わせする。まず、ウエハ４が不図示の基板搬送機構により、プリアライメントステージ３０に搬送される。搬送されてきたウエハ４は、基板保持機構３０Ａの上に吸着保持され、その後、ウエハ４の外周の切り欠き４ｂの位置が計測される。この計測は、基板回転機構３０Ｂによりウエハ４を回転させながら、ウエハ４が所定角度回転する度にイメージセンサ３１Ｂの出力信号を処理する。さらに、ウエハ４の回転角度に対する回転の中心４−１からウエハ４の外周までの距離を示すデータを取得する。
【００２５】
ここで、図３に示されるようにイメージセンサ３１Ｂと計測光源３２Ｂとが、ウエハ４を挟むように対向配置された外周位置計測器４０では、任意の角度におけるイメージセンサ３１Ｂの出力信号は図４に示される分布となる。図４において、横軸はイメージセンサ３１Ｂの画素位置を示し、縦軸は各画素の値（イメージセンサ３１Ｂの出力値）を示している。イメージセンサ３１Ｂの出力信号値は、受光する光強度が強いほど高くなるため、図４に示されるように計測光源３２Ｂからの光がウエハ４で遮光された部分３１ｄにおける出力値は小さく、遮光されていない部分３１ｅにおける出力値は高くなる。この出力値が小さい部分３１ｄと出力値が大きい部分３１ｅとの境界３１ｆがウエハ４の外周を示す。なお、基板保持機構３０Ａに保持されるウエハ４の図６に示される回転中心４−１とイメージセンサ３１Ｂとの位置関係は既知である。このため、境界３１ｆにおけるイメージセンサ３１Ｂの画素位置に基づいて、回転中心４−１からウエハ４の外周までの距離を求めることができる。
【００２６】
この計測をウエハ４の全外周に亘り、ウエハ４が所定角度回転する毎に実施することにより、実施態様１において図５に示されるデータが得られる。図５において横軸はウエハ４の回転角度を示し、縦軸はイメージセンサ３１Ｂの出力に基づいて得られる回転中心４−１からウエハ４の外周までの距離を示し、グラフ上の急峻な変化点１００Ｂは、ウエハ４の切り欠き４ｂを示す。図５に示される急峻な変化点１００Ｂに基づいてウエハ４の切り欠き４ｂの角度或いは方向(Δθ)を求めることができる。
【００２７】
また、曲線１００Ａの振幅に基づいて、基板保持機構３０Ａの回転中心に対するウエハ４の中心４−１の偏心量(ΔＸＹ))を算出することができる。ここで、Δθ及びΔＸＹの検出は、ウエハ４の切り欠き４ｂ及び中心４−１の検出を意味する。得られたΔθ、ΔＸＹに基づいて、回転機構３０Ｂ及び２次元駆動機構３０Ｃにより基板保持機構３０Ａを回転（θ方向）及び水平移動（ＸＹ方向）させ、ウエハ４の切り欠き４ｂを所定方向に向ける。さらに、ウエハ４の中心４−１を所定の目標位置であるプリアライメントステージ３０の原点などにラフに位置決めする（工程１）。
【００２８】
次に、イメージセンサ３１Ａのノッチが対向するように回転（θ方向）を駆動し、その対向を保持したまま、図５のデータより求めたウエハ４の中心４−１の位置が所定の目標値になるように、基板保持機構３０Ａを水平移動（ＸＹ方向）させる。このため、ウエハ４の中心４−１を位置決め基準とするウエハ４の最終的なプリアライメントが完了する（工程２）。
以上のプリアライメントにより、工程２の終了時点において、ウエハ４は、その切り欠き４ｂが回転方向の角度などの所定位置に位置合わせがされる。
【００２９】
プリアライメントされたウエハ４は、基板搬送機構６によって基板ステージ１へ搬送され、その後、より高精度な位置決め及びそれに続く露光処理が行われる。ここで、ウエハ４に下地パターンが形成され、その下地パターンの形成の際におけるプリアライメント工程がウエハ４の中心４−１を位置決め基準として実施される場合がある。この場合は、基板ステージ１に載置されたウエハ４上のマーク５をマーク検出器２で観察しようとしても、マーク検出器２の視野からマーク５が外れることがある。
【００３０】
通常、ウエハ４の中心４−１を求める場合には、切り欠き４ｂもしくはオリフラ以外の部分は円で、かつ、ウエハ４の大きさも規格に順ずると仮定して計算を行う。しかし、実際には切り欠き４ｂもしくはオリフラを除外しても、ウエハ４は円ではなく歪を有する形状である。また、ウエハ４の大きさも、例えば１２インチ基板といってもロットによって数１００μｍ程ばらついている。このため、単純に外形データからウエハ４の中心４−１を求めると求める所定計算方法に依存して中心４−１の位置が変わる。
【００３１】
また、切り欠き４ｂもしくはオリフラも規格に準じて作られており、θ方向を求める際には規格に準拠した計算方法を採用するが、実際にはウエハ４の外周の変形が有り、外周のそのままの形でθ方向を求めると変形に引きずられる形でばらつきが生じる。図７は、オリフラウエハ４にて異なるメーカー間で表記上は同じウエハ４の中心４−１の位置合わせと称したプリアライメントを行い、マーク検出器２により検出したマーク５の位置から求めたθ方向の２５枚のウエハ４でのばらつきを示す。横軸にウエハ４の枚数、縦軸に平均値をゼロとした時のθ方向のウエハ４の間ばらつきを示している。このままでは位置誤差が大きく高精度アライメント系の視野にウエハ４のマーク５が入らないため、エラーでシーケンスが停止する。このため実施態様１ではこのばらつきデータを基に所定計算方法の変更あるいは切替えを行う。
【００３２】
以下、オリフラウエハ４を用いて、所定計算方法の変更する方法を説明する。
図８は、ラインセンサー３１Ｃで読み取った工程１でのオリフラウエハ４の信号である。ウエハ４を回転させるに従ってオリフラの部分では外周の位置が急速に変動するため、オリフラの部分では山３１ｇができ、この山３１ｇの変局点をオリフラの中心とみなしてウエハ４のθ方向を求める。
【００３３】
ウエハ４のθ方向を求める第一の所定計算方法は、図８に示されるオリフラウエハ４の信号を差分法により近似して一次微分することにより求める。
この場合には差分商が最もゼロに近付くときのサンプリング角度が図８のオリフラウエハ４の信号で示される山３１ｇの頂点（オリフラの中心）となる。
【００３４】
ウエハ４のθ方向を求める第二の所定計算方法は、第一の方法で求めた差分商を用い、ゼロクロスポイントの前後Ｎ点をｙ＝ａｘ＋ｂで直線近似し、“ｙ’＝０”のときの“x”（サンプリング角度）を求める。
【００３５】
ウエハのθ方向を求める第三の所定計算方法は、図８のオリフラウエハ４の信号の略オリフラ中心の前後Ｎ点を２次関数ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃで近似し、その一次微分ｙ’＝２ａｘ＋ｂから“ｙ’＝０”のときの“ｘ”（サンプリング角度）を求める。このとき、y（ｙ０〜ｙｎ）、x（ｘ０〜ｘｎ）は既知であるので、連立一次方程式を擬似逆行列により解くことによりa、ｂ、ｃは容易に求めることができる。
【００３６】
前記第二の所定計算方法でθ方向を算出した結果が図７に示され、前工程の露光レイヤーの工程におけるプリアライメントはこの算出方法では無いことが示される。このように、θ方向の算出方法の違いにより後工程のウエハ４上のマーク５の位置検出によるアライメントでエラーとならないように、プリアライメントでのθ方向の所定算出方法を切替る。
【００３７】
次に、所定算出方法を切替える方法について説明する。
必要な情報は、プリアライメントでのθ方向の算出結果（データ１）、これを算出するのに用いたウエハ４の1周分の外周位置データ（データ２）、及び後工程のアライメントによるマーク検出結果（データ３）となる。このため、これらの情報はウエハ４毎に保存しておく。
【００３８】
これらの情報を用いて所定算出方法を、以下の方法で切替える。前工程の露光レイヤーを処理する露光装置Ａが事前に判明している場合、調整としてこの実施態様１の露光装置で処理した複数枚（例えば1ロット）のウエハ４の計測を行う。この際、実施態様１の露光装置のプリアライメントは第二の所定計算方法、露光装置Ａは第三の所定計算方法とすると、実施態様１の露光装置でのマーク検出結果（データ３）は図７に示される結果になる。
【００３９】
次に各ウエハ４の1周分の外周位置データ（データ２）を第三の所定計算方法で再計算し、この結果と元の第二の所定計算方法で算出した結果（データ１）を比較すると、データ１とデータ２の差分はデータ３と同様の結果になる。この調整により、露光装置Ａで処理したウエハ４は第三の所定計算方法でプリアライメントすることが最適となる。
【００４０】
露光装置の運用時には露光装置上のパラメータでプリアライメント方法を設定する方法や、露光条件を設定するファイル等で設定する方法により、プリアライメント方法を切替える。以降は露光装置Ａで処理したウエハをアライメントエラーが発生すること無く処理できる。また、前工程の露光レイヤーを処理する装置が事前に判明していない場合でも、通常、露光装置を運用しながら前述した調整処理と同等の処理を自動で行うことにより、アライメントエラーを発生すること無く処理できる。但し、この場合には初めのウエハの何枚かはエラーを発生するが、自動調整で得られたプリアライメントの方法の結果を露光条件等を設定するファイル等に自動保存することにより、次回以降はウエハの1枚目からエラーを発生すること無く処理できる。
【００４１】
次に、所定計算方法の変更する方法であるプリアライメントの計算パラメータの最適化について説明する。
図９は、図７と同じロット内の数枚のウエハ４の図８における山３１ｇの部分の一次微分データを示す。理想的なウエハ４であれば、２次関数の微分であるので図９においては直線３１ｈを示すが、何枚かのウエハ４では直線からのずれ３１ｊ、３１ｋが生じている。このずれ３１ｊ、３１ｋから外れたデータを示しているウエハ４が、図７に示されるようにばらつきが大きかったウエハ４である。このため、前工程の露光レイヤーの工程におけるプリアライメントはこの直線３１ｈに影響を受けない方法で実施されている。そこで、図８に示される山３１ｇを理想的な二次関数で近似してピークを求める方法があるが、二次関数をフィッティングする元データである図８のデータに図９における直線３１ｈからのずれたデータが含まれているとフィッティング結果もそれに引きずられる。
【００４２】
このため、実施態様１では、この二次関数で近似する際のデータの取得範囲をパラメータとしている。図１０は、図７と同様なウエハ４の間のθ方向のばらつきのグラフであり、同一の２５枚のウエハ４を前述の第三の所定計算方法で処理したものである。図１０に示されるばらつきの違いはフィッティングデータの取得範囲（２次関数近似に使用するデータ数Ｎ）が異なることによる。同一の２５枚のウエハ４であっても位置精度がフィッティングに使用するデータ数Ｎに大きく依存し、このデータ数の最適化を行うと、図１０に示されるように５００μｍ以上あったばらつきが１５０μｍ以下に低減され、位置合わせの精度を格段に向上させる。
【００４３】
このため、実施態様１では前述したプリアライメント方法、即ち、所定計算方法を切替え、調整する時に以下の処理を追加し、さらに位置合わせの精度を向上させる。
前述の調整でプリアライメントが第三の所定計算方法によると判断できた後、フィッティングデータの取得範囲を振りながら２５枚のウエハ４のマーク５の検出位置結果のばらつきがどのように変化するかをシミュレートする。さらに、ばらつきが最も小さくなるときのフィッティングデータの取得範囲を決定し、決定したデータ数Ｎはロット毎のパラメータデータ等に保存する。
【００４４】
次に、図１１を参照して、本発明の実施態様１の露光装置の動作シーケンスを説明する。
図１に示される不図示の基板搬送機構によりウエハ４をプリアライメント装置３へ搬入する。ウエハ４に既にパターンが形成されているものとする。（工程１０１）
プリアライメント装置３にてウエハ４のプリアライメントを行う。ロット先頭におけるプリアライメントパラメータは予め決められたパラメータで実施する。プリアライメントの所定計算方法による算出結果および各ラインセンサー３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃのデータはプリアライメント装置３の制御装置７の記憶部８に保存する。（工程１０２）
【００４５】
マーク検出器２によりウエハ４上のマーク５の位置を計測する。この際にマーク５の位置の情報をマーク検出器２の制御装置７の記憶部８に保存する。例えば、ロット先頭において工程１０２のパラメータが不適切であった場合、この工程１０３でウエハ４上のマーク５がマーク検出器２の観察視野内に入らない場合がある。その場合は、模索シーケンスに入りウエハ４上を保持する基板ステージ装置２０４（ベース２０、基板ステージ１）が移動してマーク５の位置がマーク５の検出範囲内に位置するようにする。その際にもウエハ４の駆動量もマーク５の位置と同様に制御装置７の記憶部８に保存する。（工程１０３）
【００４６】
工程１０２で取得したプリアライメントデータ及びそれまでに工程１０３で取得したマーク検出器２によるマーク５の位置データを基に、所定計算方法を変更する。即ち、図１０のマーク検出器２の検査結果のばらつきが最小となるように、工程１０２で取得したラインセンサー３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃのデータの所定計算方法を変更し、最適化する。（工程１０６）
工程１０３のマーク５の検出結果を基にウエハ４上のパターン位置を求めてベース２０を駆動してウエハ４を露光する。（工程１０４）
【００４７】
ロットが終了したかどうかを判断し、ロットが終了していなければ、次のウエハ４を搬入し、工程１０１からシーケンスを継続する。ロットが終了しているのであれば工程１０７へ進む。なお、実施態様１の露光装置のシーケンスでは平行動作をさせてスループットをあげるため、露光装置内に複数毎にウエハ４を搬入して工程１０４と平行して工程１０１、１０２が実施される。特に、最近主流となってきているベース２０が２つあるタイプの露光装置では、工程１０４と平行して工程１０１，１０２、および１０３の動作も行うことができる。しかし、いずれの場合においても、１枚のウエハ４に着目した場合、図１１に示されるフローと差異は無い。（工程１０５）
【００４８】
工程１０５で終了したロット内の工程１０２で取得したプリアライメントデータ及び工程１０３で取得したマーク検出器２によるマーク５の位置データを基に、所定計算方法を変更する。即ち、図１０に示されるマーク検出器２の検査結果のばらつきが最小となるように、工程１０２で取得したラインセンサー３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃのデータの所定計算方法を変更し、最適化する。なお、工程１０６のみで十分有効であれば、この工程１０７は省いても良い。（工程１０７）
全てのロットが終了するまで上記工程１０１〜１０７を繰り返す。（工程１０８）
【００４９】
上記工程では工程１０６、１０７はロット毎に繰り返すが、ロット間の差が少なければ改めてパラメータを修正する必要は無く、例えばロット先頭で工程１０６、１０７を挿入し、以後の工程からは工程１０６、１０７は省略してもよい。また、図１１は自動でパラメータの最適化を行うが、予めデータ取得ができる場合はウエハ４に応じたパラメータを予め設定しておき、選択できるようにしても良い。この場合もシーケンスからは工程１０６，１０７を省くことができる。
【００５０】
以上説明したように実施態様１の露光装置によれば、位置決め基準の異なる露光装置で露光されたウエハでも、ウエハの形状のばらつきに影響されずに、高精度でプリアライメントを行うことができる。その結果、プリアライメントエラーによるダウンタイムの低減や持ち替え駆動によるタクトタイムの増加を抑えることが出来、半導体製造工程における生産性を向上する。
【００５１】
［デバイス製造方法の実施形態］
つぎに、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（半導体基板）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】
【００５２】
１  基板ステージ                        ２  マーク検出器
３  プリアライメント装置                ４  ウエハ
５  マーク                              ６  基板搬送機構
７  制御装置                            ８  記憶部
２０  ベース                            ３０  プリアライメントステージ
３０Ａ  基板保持機構                    ３０Ｂ  基板回転機構
３０Ｃ  ２次元駆動機構
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ  イメージセンサ
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ  計測光源
４０  外周位置計測器
２０１  照明系ユニット                  ２０２  レチクルステージ
２０３  投影光学系                      ２０４  基板ステージ装置
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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