(57)【要約】【課題】  プリアライメントの誤計測をプリアライメント計測時に確実に検出して、露光装置の生産性の低下を防止する。【解決手段】  基板に設けられた複数のショットから選択されるショットに形成されたマークをプリアライメント計測し、当該プリアライメント計測の結果に基づいて前記複数のショットから選択されるショットに形成されたマークをファインアライメント計測し、当該ファインアライメント計測の結果に基づいて基板を位置合わせしながら、前記複数のショットを順に露光する露光装置であって、前記プリアライメント計測されるショットに形成されたマークを検出する検出器と、前記プリアライメント計測を制御する制御器と、を備え、前記複数のショットのそれぞれには、複数のマークが形成されており、前記検出器は、２つのマークを検出し、前記制御器は、前記検出器により検出された２つのマーク間の距離が許容範囲内か否かに基づいて、前記プリアライメント計測に誤計測が含まれているか否かを判定する。【選択図】図１
2010283157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられた複数のショットから選択されるショットに形成されたマークをプリアライメント計測し、当該プリアライメント計測の結果に基づいて前記複数のショットから選択されるショットに形成されたマークをファインアライメント計測し、当該ファインアライメント計測の結果に基づいて基板を位置合わせしながら、前記複数のショットを順に露光する露光装置であって、
前記プリアライメント計測されるショットに形成されたマークを検出する検出器と、
前記プリアライメント計測を制御する制御器と、
を備え、
前記複数のショットのそれぞれには、複数のマークが形成されており、
前記検出器は、２つのマークを検出し、
前記制御器は、前記検出器により検出された２つのマーク間の距離が許容範囲内か否かに基づいて、前記プリアライメント計測に誤計測が含まれているか否かを判定する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記複数のマークは、ショット内の基準位置と第１位置関係の位置に形成された第１マークと前記基準位置と第２位置関係にある第２マークとを含み、
前記制御器は、前記検出器により検出された１つのショットの前記第１マークと前記第２マークとの距離が許容範囲内か否かに基づいて誤計測が含まれているか否かを判定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】
前記制御器は、誤計測が含まれていると判定する場合に、誤計測されていないマークを決定し、当該決定されたマークに基づいてプリアライメント計測の結果を算出することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記検出器により検出された、２つのショットそれぞれの前記第１マーク間の距離と前記第２マーク間の距離とのいずれかが許容範囲内であるならば、当該許容範囲内のマーク相互間の距離を与えるマークを誤計測されていないマークとして決定することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御器は、露光装置が複数の基板を連続して露光する場合に、１枚目の基板に対して誤計測が含まれているか否かのを判定し、誤計測が含まれていると判定される場合に誤計測されていないマークを決定し、前記１枚目の基板に対する前記判定結果と前記決定とに基づいて、後続する２枚目以降の基板に対してプリアライメント計測を行うように制御することを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記複数のマークは、ショット内の基準位置と第１位置関係の位置に形成された第１マークと前記基準位置と第２位置関係にある第２マークとを含み、
前記制御器は、前記検出器により検出された１つのショットの前記第１マークと他のショットの前記第２マークとの距離が許容範囲内か否かに基づいて誤計測が含まれているか否かを判定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７】
前記制御器は、前記検出器により検出されたマークをテンプレートとマッチングした結果に基づいて、前記プリアライメント計測に誤計測が含まれているか否かの判定を実施するか否かをさらに判定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記検出器により検出されたマークと前記テンプレートとの相関度が許容範囲外であるならば前記プリアライメント計測に誤計測が含まれているか否かの判定を実施すると判定することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
デバイスを製造する方法であって、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含む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】
本発明は露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ICやLSI等の半導体装置や液晶パネルの微細化や高集積化に伴い、露光装置も高精度化及び高機能化が進んでいる。このような半導体等の製造に用いる露光装置としては、ステッパやスキャナと呼ばれる装置を用いることが多い。これらの装置は、基板(例えばウエハ)をステップ移動しながら、原板(例えばレチクル)上に形成したパターンを基板の複数個所に順次転写していく。この転写を一括で行う装置をステッパと呼び、ステージをスキャンしながら転写する装置をスキャナと呼んでいる。また近年、重ね合わせ精度及びスループットの向上という２つの要求を満たすため、基板を保持するウエハステージを２つ搭載した露光装置が提案されている。この露光装置はウエハを露光する露光ステーションと、ウエハのフォーカス位置及びアライメント位置を計測する計測ステーションとを分離したものである。この露光装置は、露光ステーションにおけるウエハの露光処理中に、計測ステーションにおいて別のウエハの計測処理を行うことができる。このような露光装置では、原板と基板との位置合わせにおいて、原板と基板とをナノメータのオーダーで重ね合わせることが期待されている。ここでは、位置合わせの一部である基板の位置計測の一例としてウエハの位置計測について述べる。尚、実施例も含めた以降の説明でも、説明を簡単にする為に、原板をレチクル、基板をウエハと呼ぶが、原板及び基板をレチクル及びウエハに限定するものでは無い。
【０００３】
ウエハの位置計測にはプリアライメント計測とファインアライメント計測との２種類の処理がある。プリアライメント計測は、ウエハがウエハ搬送装置から露光装置内のステージに構成されるウエハチャックに置かれる際に発生するずれ量を検出し、後続のファインアライメント計測が正常に処理されうる精度内にウエハを粗く位置合わせする役割をする。ファインアライメント計測は、ステージ上のウエハチャックに置かれたウエハの位置を精密に計測し、レチクルとの精密な位置合わせに用いる。図７に示した様にウエハ５には前工程で露光したレチクルのパターンの転写領域であるショット１００１が配列されている。これらのショット１００１には通常同じパターンが製造されており、全てのショットの同位置に同形状のアライメントマークを配置している。これらの配列状に並んだショット１００１からアライメントマークを計測するショット（以下、計測ショットと呼ぶ）を選び、各アライメントマークのウエハ上の位置を計測する事でウエハをアライメントする。例えば、図８で１００２はプリアライメントの計測ショットであり、１００３はファインアライメントの計測ショットである。図９は各ショットにおけるアライメントマークの配置例を示す模式図である。１００３はショット内の実パターン領域（回路パターン領域）である。実パターン領域１００３の周辺のスクライブラインにある１００４はプリアライメント計測用のアライメントマーク（以下、プリアライメントマークと呼ぶ）であり、例えば図１０に示す形状をしている。また、１００５はファインアライメント計測用のアライメントマーク（以下、ファインアライメントマークと呼ぶ）であり、例えば図１１に示す形状をしている。アライメントマークは、先行する工程で作成されたパターンであり、ウエハ上に塗布された感光膜（レジスト）を通して観察される。アライメントマークの形成後に形成した膜が透明であれば、直前の工程で作成したアライメントマークでなくても観察できる。
【０００４】
次に、これらのアライメントマークを計測する方法について述べる。アライメントマークを撮像及び計測する為には、アライメントマークを検出系視野まで移動及び静止する必要がある。このためウエハを保持しているウエハステージの移動及び静止を行う。この動作を例えば図８の矢印が示す順序で繰り返してアライメントマークを計測する。図８の矢印はアライメント検出系視野がウエハ上を動く様子を模式的に示しているが、実際にはアライメント検出系は固定されており、ウエハつまりアライメントマークが相対的に矢印と逆方向に移動する。プリアライメント計測は一般的に２つのショットのそれぞれ１つのプリアライメントマークを計測する。計測するファインアライメントマーク数は露光するウエハに必要な重ね合わせ精度に応じてユーザが予め設定する。プリアライメントマークの計測後に、各計測値を統計計算する事でウエハ（ウエハ上のショット配列）の位置と形状であるウエハのシフト、ウエハの回転、ウエハの倍率（縮小又は拡大）を算出する。ファインアライメントでは、プリアライメント計測で計測したウエハの位置と形状に基づき、ファインアライメントマークを撮像する際のステージ位置を決定し、ファインアライメントマークを計測する。ファインアライメントマークの計測が終了すると各計測値を統計計算する事でウエハ（ウエハ上のショット配列）の位置と形状を算出して、露光時に反映する。（特許文献１参照）
プリアライメント計測では前述のように搬送装置がチャックに送り込んだ際に発生するウエハのずれを検出するため、ファインアライメント計測と比べて広範囲の検出が必要であり、一般に500μｍ□程度の検出範囲を有している。この検出範囲の中から、一つのマークで直交する２方向（XとY方向）の位置を計測する。プリアライメント計測を行う方法としてはパターンマッチング処理が多く用いられる。パターンマッチング処理には、大きく分けると２種類の方法がある。一つの方法は、画像を２値化して予め持っているテンプレートとのマッチングを行い、最も相関が有る位置をマーク位置とする方法である。もう一つの方法は、濃淡画像のまま、濃淡情報を持つテンプレートとの相関演算を行う方法である。後者としては正規化相関法などが良く用いられる。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１８７１４号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上に述べたように、プリアライメント及びファインアライメントを用いた位置合わせは、高スループット、高精度が得られる、優れた方式である。一方、近年CMP(Chemical Mechanical Polishing)と呼ばれる研磨工程による平坦化技術が使われることが多い。CMPを実施すると、アライメントマーク上部の層が研磨されるので、アライメントマークが劣化したり安定性が低下したりする。この様に劣化したアライメントマークを計測すると、所望の形状パターンが見つからずパターンマッチング処理が失敗したり、アライメントマーク周辺にある類似パターンを誤計測したりする場合がある。
【０００７】
前述した様に、各ショットには同じパターンが形成されており、２つのショットに対するプリアライメント計測では、ショット内の同じ位置にある同形状のアライメントマークを使用する。このため、プリアライメント計測で用いる２つのアライメントマークではマーク及び周辺のパターン形状が同じとなり、同じ様に誤計測する可能性があり、プリアライメントでは誤計測した事を検出できない可能性がある。この場合、次のファインアライメント計測まで進んでしまい、そこで計測できずに処理が停止する。この事により、重ね合わせに失敗したままで露光処理は行わないものの、プリアライメントで誤計測したままファインアライメント計測まで進み、露光装置の生産性を落してしまう。
【０００８】
これらの事から、本発明は、プリアライメントの誤計測をプリアライメント計測時に確実に検出して、露光装置の生産性の低下を防止する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板に設けられた複数のショットから選択されるショットに形成されたマークをプリアライメント計測し、当該プリアライメント計測の結果に基づいて前記複数のショットから選択されるショットに形成されたマークをファインアライメント計測し、当該ファインアライメント計測の結果に基づいて基板を位置合わせしながら、前記複数のショットを順に露光する露光装置であって、前記プリアライメント計測されるショットに形成されたマークを検出する検出器と、前記プリアライメント計測を制御する制御器と、を備え、前記複数のショットのそれぞれには、複数のマークが形成されており、前記検出器は、２つのマークを検出し、前記制御器は、前記検出器により検出された２つのマーク間の距離が許容範囲内か否かに基づいて、前記プリアライメント計測に誤計測が含まれているか否かを判定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プリアライメントの誤計測をプリアライメント計測時に確実に検出でき、露光装置の生産性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１におけるプリアライメント計測のフローチャート
【図２】露光装置の一例を示す模式図
【図３】プリアライメントマークの計測順序の一例を示す模式図
【図４】ショットの一例を示す模式図
【図５】実施例２におけるプリアライメント計測のフローチャート
【図６】実施例３におけるプリアライメント計測のフローチャート
【図７】ウエハの一例を示す模式図
【図８】プリアライメントマーク、ファインアライメントマークの計測順序の一例を示す模式図
【図９】ショットの一例を示す模式図
【図１０】プリアライメントマークの一例を示す模式図
【図１１】ファインアライメントマークの一例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施例１］
実施例１の露光装置について図２を用いて説明する。実施例１の露光装置は、計測ステーション１及び露光ステーション２を備えている。露光ステーション２は、レチクル３を支持するレチクルステージ４と、基板（ウエハ）５（５aと５b）を支持し、２つのステーション間で移動可能な２つのウエハステージ６（６aと６b）と２つのウエハステージ６を支持する天板７を有する。露光装置は、また、レチクルステージ４に支持されているレチクル３を露光光で照明する照明光学系８と、露光光で照明されたレチクル３のパターンをウエハステージ６上のウエハ５aに投影する投影光学系９とを備える。さらに、露光装置全体の動作を統括制御する制御器Ｃが設けられる。なお、本実施例ではウエハステージ６が２つ配設されているが、１つ又は３つ以上のウエハステージ６を有する露光装置であってもよい。ここでは、露光装置として、レチクル３とウエハ５とを走査方向に互いに同期移動しつつレチクル３に形成されたパターンをウエハ５に露光する走査型露光装置（スキャナ）を使用する場合を例にして説明する。もちろん、露光装置は、一括転写型露光装置（ステッパ）でも構わない。以下の説明において、投影光学系９の光軸と一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクル３とウエハ５との同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１３】
レチクル３上の所定の照明領域は照明光学系８により均一な照度分布の露光光で照明される。照明光学系８から射出される露光光としては、通常、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２レーザ、極端紫外光（Extreme Ultra Violet：ＥＵＶ光）を使用しているが、これらの露光光に限らなくても構わない。レチクルステージ４は、レチクル３を支持するものであって、投影光学系９の光軸に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内での２次元移動と、θＺ方向に微小回転とが可能である。レチクルステージ４はリニアモータ等のレチクルステージ駆動部（不図示）により駆動され、レチクルステージ駆動部は制御器Ｃにより制御される。レチクルステージ４上にはミラーが設けられている。また、ミラーに対向する位置には不図示のレーザ干渉計が設けられている。レチクルステージ４上のレチクル３のＸＹ平面内での２次元方向の位置、及び回転角θＺはレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御器Ｃに出力される。制御器Ｃはレーザ干渉計の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動部を駆動することでレチクルステージ４に支持されているレチクル３の位置決めを行う。
【００１４】
投影光学系９は、レチクル３のパターンを所定の投影倍率βでウエハ５に投影するものであって、複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒で支持されている。本実施例において、投影光学系９は、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小投影系である。各ウエハステージ６はウエハ５を支持するものであって、ウエハチャックを介してウエハ５を保持するＺステージと、Ｚステージを支持するＸＹステージと、ＸＹステージを支持するベースとを備えている。ウエハステージ６はリニアモータ等のウエハステージ駆動部（不図示）により駆動される。ウエハステージ駆動部は制御器Ｃにより制御される。ウエハステージ６上にはウエハステージ６とともに移動するミラーが設けられている。また、ミラーに対向する位置には不図示のレーザ干渉計が設けられている。ウエハステージ６のＸＹ方向の位置、及びθＺはレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御器Ｃに出力される。また、ウエハステージ６のＺ方向の位置、及びθＸ、θＹについてはレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御器Ｃに出力される。制御器Ｃは、レーザ干渉計の計測結果に基づいてウエハステージ駆動部を通してＸＹＺステージを駆動することでウエハ５のＸＹＺ方向における位置を調整し、ウエハステージ６に支持されているウエハ５の位置決めを行う。レチクルステージ４の近傍には、レチクルステージ４上に配置されているレチクル基準マーク１０と投影光学系９とを通してウエハステージ６上のステージ基準マーク１１（１１aと１１b）を検出する不図示のレチクルアライメント検出系が設けられている。このレチクルアライメント検出系を用いてレチクル基準マーク１０に対しステージ基準マーク１１の位置合わせを行う。
【００１５】
計測ステーション１は、ウエハ５表面の位置情報（Ｚ軸方向における位置情報及び傾斜情報）を検出するフォーカス検出系１２と、ウエハ５とステージ基準マーク１１との位置を検出するウエハアライメント検出系１３とを備えている。フォーカス検出系１２は、検出光をウエハ５表面に投光する投光系とそのウエハ５からの反射光を受光する受光系とを備えており、フォーカス検出系１２の検出結果（計測値）は制御器Ｃに出力される。制御器Ｃは、フォーカス検出系１２の検出結果に基づいてＺステージを駆動し、Ｚステージに保持されているウエハ５のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）及び傾斜角を調整する。また、ウエハアライメント検出系１３によるウエハ５とステージ基準マーク１１との位置検出の結果（計測値）は、レーザ干渉計により規定される座標内で、アライメント位置情報として、制御器Ｃに出力される。ステージ基準マーク１１は、ウエハ５の表面とほぼ同じ高さに設置されており、レチクルアライメント検出系とウエハアライメント検出系１３により位置を検出するのに用いる。ステージ基準マーク１１は表面がほぼ平坦な部分も有しており、フォーカス検出系１２の基準面の役割も備えている。ステージ基準マーク１１はウエハステージ６の複数のコーナーに配置されていてもよい。
【００１６】
ウエハ５はウエハアライメント検出系１３により検出されるウエハアライメントマークを備えている。このウエハアライメントマークはウエハ上の各ショット領域周辺に複数個備えられており、ウエハアライメントマークとショット領域の位置関係（ＸＹ方向）は既知であるとする。このようなウエハステージを２つ搭載した露光装置では、例えば露光ステーション２においてウエハステージ６上の第１のウエハ５を露光する間に、計測ステーション１においてウエハステージ６上の第２のウエハ５を交換して計測を行う。それぞれの作業が終了すると、露光ステーション２のウエハステージ６が計測ステーション１に移動し、それと並行して計測ステーション１のウエハステージ６が露光ステーション２に移動し、第２のウエハ５に対して露光処理が行われる。
【００１７】
次に、本実施例による露光方法を説明する。計測ステーション１へウエハ５を搬入した後、ステージ基準マーク１１をウエハアライメント検出系１３で検出する。このために、制御器Ｃは、ウエハアライメント検出系１３の光軸がステージ基準マーク１１上にあるように、レーザ干渉計の出力をモニタしつつＸＹステージを移動させる。これにより、レーザ干渉計によって規定される座標系内で、ウエハアライメント検出系１３によりステージ基準マーク１１の位置情報が計測される。同じく計測ステーション１にて、フォーカス検出系１２によりステージ基準マーク１１の表面の位置情報が検出される。
【００１８】
次に、ウエハ５のショット領域の位置検出が行われる。制御器Ｃは、ウエハアライメント検出系１３の光軸がウエハ５の各ショット領域周辺にあるウエハアライメントマーク上を進むように、レーザ干渉計の出力をモニタしつつウエハステージ６を移動させる。その移動の途中で、ウエハアライメント検出系１３はウエハ５のショット領域周辺に形成されているウエハアライメントマークを検出する。これにより、レーザ干渉計により規定される座標系内での各ウエハアライメントマークの位置が検出される。ウエハアライメント計測の概要については既に従来例で述べたが、本発明を適用した露光装置では、プリアライメント計測が異なる為、詳細を後述する。ウエハアライメント検出系１３によるステージ基準マーク１１と、各ウエハアライメントマークの検出結果より、ステージ基準マーク１１と各ウエハアライメントマークとの位置関係が求められる。各ウエハアライメントマークと各ショット領域との位置関係はそれぞれ既知であるので、ＸＹ平面内でのステージ基準マーク１１とウエハ５上の各ショット領域との位置関係もそれぞれ決定されたことになる。次にフォーカス検出系１２により、ウエハ５上の全てのショット領域毎にウエハ５表面の位置情報の検出が行われる。検出結果はレーザ干渉計により規定される座標系内でＸＹ方向の位置を対応させ、制御器Ｃに記憶される。フォーカス検出系１２によるステージ基準マーク１１表面の位置情報とウエハ５上の全てのショット領域表面の位置情報の検出結果より、ステージ基準マーク１１表面とウエハ５上の各ショット領域表面との位置関係が決定されたことになる。
【００１９】
次に計測ステーション１にて計測したウエハ５の計測処理をもとに、露光ステーション２にて露光を行う。制御器Ｃは、レチクルアライメント検出系を用いてステージ基準マーク１１を検出できるようにＸＹステージを移動する。次に、レチクルアライメント検出系により、レチクル基準マーク１０と投影光学系９を通してステージ基準マーク１１の検出を行う。すなわち、レチクル基準マーク１０とステージ基準マーク１１とのＸＹ方向の関係、及びＺ方向の関係を、投影光学系９を通して検出する。これにより投影光学系９を通して、投影光学系９がウエハ５上に投影するレチクルパターン像の位置がステージ基準マーク１１を使って検出されたことになる。投影光学系９が形成するレチクルパターン像の位置検出が終了すると、制御器Ｃは、ウエハ５上の各ショット領域を露光するために、ＸＹステージを移動させて投影光学系９下にウエハ５上のショット領域を移動させる。そして、計測ステーション１にて得られた各計測結果を使って、ウエハ５上の各ショット領域を走査露光する。
【００２０】
露光の間、計測ステーション１で求めたステージ基準マーク１１と各ショット領域との位置関係及び露光ステーション２で求めたステージ基準マーク１１とレチクルパターン像の投影位置関係に基づき、ウエハ５上の各ショット領域とレチクル３との位置合せを行う。また、走査露光中は、ウエハ５表面と、投影光学系９によって投影されるレチクルパターン像面との位置関係が調整される。その調整は、計測ステーション１で求めたステージ基準マーク１１表面とウエハ５表面との位置関係及び露光ステーション２で求めたステージ基準マーク１１表面と投影光学系９が形成するレチクルパターン像面との位置関係に基づいて行われる。
【００２１】
以下、本発明の特徴である、ウエハアライメント計測におけるプリアライメント計測の実施例について詳細に述べる。通常、プリアライメント計測は２ショットのそれぞれ１つのプリアライメントマークを計測するが、本実施例では２ショットのそれぞれ２つのプリアライメントマークを計測する。これにより、各プリアライメント計測が同じ様に誤計測する可能性を軽減する。また、誤計測が発生した場合でも、適切なプリアライメントマークを選択して以降の処理を継続する。
【００２２】
図１にプリアライメント計測例のフローチャートを示す。また、プリアライメントマークの計測順序例を模式的に表した図を図３に、ショット例の模式的に表した図を図４に示す。Ｓ１０１で、プリアライメント計測されるショットに形成されたマークを検出する検出器（ウエハアライメント検出系）１３は、最初に第１計測ショット２０１の第１プリアライメントマーク（第１マーク）３０１を計測する。具体的には、ウエハステージ６を駆動する事によりウエハアライメント検出系１３の視野に第１マーク３０１をもっていく。第１マーク３０１がウエハアライメント検出系１３の視野で停止した後、ウエハアライメント検出系１３はマーク像を撮像する。撮像されたマーク像の位置を従来例で説明したテンプレートとマッチングする。Ｓ１０２で、ウエハアライメント検出系１３は、第１計測ショット２０１の第２プリアライメントマーク（第２マーク）３０２を計測する。第１マーク３０１は、各計測ショット内の基準位置と第１位置関係の位置に形成され、第２マーク３０２は、基準位置と第２位置関係の位置に形成されている。
【００２３】
Ｓ１０３で、ウエハアライメント検出系１３は、第２計測ショット２０２の第１マーク３０１を計測する。Ｓ１０４で、ウエハアライメント検出系１３は第２計測ショット２０２の第２マーク３０２を計測する。いずれも計測方法もＳ１０１と同じなので説明を省略する。
【００２４】
誤計測を判定するＳ１０５で、制御器Ｃは、第１計測ショット２０１の第１マーク３０１と第２マーク３０２との計測値から２つのマーク間の距離３０３（図４）を算出する。また、制御器Ｃは、同様に第２計測ショット２０２の２つのマーク間の距離も算出する。そして、制御器Ｃは、これらのマーク間の距離が許容範囲内か許容範囲外かを、マーク相互間の距離の計測値と設計値の差が予め設定した閾値以内か以上かで判定する。制御器Ｃは、２つのマーク間の距離が許容範囲外であれば、誤計測が発生したと判定する。Ｓ１０６で誤計測が発生したと制御器Ｃが判定した場合はＳ１０８に進み、誤計測が発生しなかったと制御器Ｃが判定した場合にはＳ１０７に進む。Ｓ１０７で、制御器Ｃは、Ｓ１０１からＳ１０４で計測された計測値を用いてウエハ（ウエハ上ショット配列）のシフト、回転、倍率を算出する。
【００２５】
Ｓ１０８で、制御器Ｃは、第１マーク３０１と第２マーク３０２のどちらで誤計測が発生したかを判断する。具体的には、制御器Ｃは、第１計測ショット２０１と第２計測ショット２０２の第１マーク間の距離２０３（図３）と、同様に第２マーク間の距離を算出する。マーク相互間の距離２０３の計測値と設計値の差がより小さく、差が予め設定した閾値より小さいマーク相互間の距離を与えるマークがあったら、制御器Ｃは、そのマークを誤計測していないマークとして決定する。Ｓ１０９で、採用できるマークがあると制御器Ｃが判断したらＳ１０７に進み、制御器Ｃは、採用したマークの計測値を用いて、ウエハのシフト、回転、倍率を算出する。Ｓ１０９で、採用できるマークが無いと制御器Ｃが判断した場合、制御器Ｃは、プリアライメント計測が失敗したものとして処理を中止する。
【００２６】
本実施例では、プリアライメント計測で誤計測が発生したと判断した後、採用できるマークを制御器Ｃが決定する処理（Ｓ１０８）を行う例について説明した。もちろん、これに限るものでは無く、誤計測が発生したと判断した時点（Ｓ１０６）で、制御器Ｃは、プリアライメント計測が失敗したものとして処理を中止しても構わない。尚、プリアライメント計測が失敗して処理を中止した後は、ユーザの指示を待つ。計測が成功した場合（Ｓ１０６を介した場合）は、ファイアライメントへと進み、プリアライメント計測で算出したウエハのシフト、回転、倍率に基づいてファインアライメント計測を行う。
【００２７】
本実施例では各ショットのそれぞれ２つ以上のアライメントマークを用いてアライメント計測を行う事により、誤計測を確実に検出できる事が期待できる。また、誤計測が発生した場合、誤計測していない計測値を選択する事により後続の処理を継続できる事が期待できる。
【００２８】
［実施例２］
実施例２について説明する。実施例２における露光方法及び露光装置の概要は、実施例１において図２を用いて説明した内容と同じなので、ここでは説明を省略する。実施例１では、２つの計測ショットでそれぞれ２つのマークを用いてプリアライメント計測を行い、誤計測の有無を検出した。実施例２では、通常は２つの計測ショットでそれぞれ１つのマークを用いてプリアライメント計測を行うが、計測値の信頼性が低い場合のみ２つの計測ショットでそれぞれ２つのマークを用いてプリアライメント計測を行う。これにより、実施例１と比べて同等の効果を得ながらプリアライメント計測の処理時間を短縮できる。
【００２９】
図５にこのプリアライメント計測例のフローチャートを示す。Ｓ４０１で、ウエハアライメント検出系１３は、最初に第１計測ショット２０１の第１マーク３０１を計測する。具体的には、ウエハステージを駆動する事によりウエハアライメント検出系１３の視野に第１マーク３０１をもっていく。第１マーク３０１がウエハアライメント検出系１３の視野で停止した後、ウエハアライメント検出系１３でマーク像を撮像する。撮像したマーク像に対してテンプレートを用いてマッチング処理を実行する。Ｓ４０２で、制御器Ｃは、マッチング処理におけるマッチング度（相関度）が予め設定された閾値を超えているかの判断を行い、閾値以上の場合は計測値の信頼性が高いのでＳ４０３に進む。特許文献２には、このテンプレートを用いたマッチング処理についてその詳細が説明されている。Ｓ４０３で、ウエハアライメント検出系１３は、次の第２計測ショット２０２の第１マーク３０１を計測する。ここでの計測方法はＳ４０１と同じなので説明を省略する。次にＳ４０４に進む。Ｓ４０４では、制御器Ｃは、Ｓ４０１とＳ４０３で計測した計測値を用いてウエハ（ウエハ上ショット配列）のシフト、回転、倍率を算出し処理を終了する。
【００３０】
Ｓ４０２で相関度が閾値以下だと制御器Ｃが判断した場合、計測値の信頼性が低いので全ての計測ショットについて計測を行うべくＳ４０５に進む。Ｓ４０５で、ウエハアライメント検出系１３は、第１計測ショット２０１の第２マーク３０２を計測する。Ｓ４０６で、ウエハアライメント検出系１３は、第２計測ショット２０２の第１マーク３０１を計測する。Ｓ４０７で、ウエハアライメント検出系１３は、第２計測ショット２０２の第２マーク３０２を計測する。いずれも計測方法はＳ４０１と同じなので説明を省略する。誤計測を判定するＳ４０８で、制御器Ｃは、第１計測ショット２０１の第１マーク３０１と第２マーク３０２の計測値からマーク間の距離（図４の３０３）を算出する。また、制御器Ｃは、同様に第２計測ショット２０２のマーク間の距離も算出する。これらのマーク間距離の計測値と設計値の差が予め設定した閾値以上であれば、誤計測が発生したと制御器Ｃは判断する。Ｓ４０９で誤計測が発生したと制御器Ｃが判断した場合はＳ４１０に進み、誤計測が発生しなかったと制御器Ｃが判断した場合にはＳ４０４に進む。Ｓ４０４で、制御器Ｃは、Ｓ４０１とＳ４０５からＳ４０７で計測した計測値を用いてウエハ（ウエハ上ショット配列）のシフト、回転、倍率を算出する。Ｓ４１０で、制御器Ｃは、第１マーク３０１と第２マーク３０２のどちらで誤計測が発生したかを判断する。具体的には、制御器Ｃは、第１計測ショット２０１と第２計測ショット２０２の第１マーク３０１間の距離２０３（図３）と、同様に第２マーク３０２間の距離を算出する。マーク間の距離の計測値と設計値の差がより小さく、差が予め設定した閾値より小さいマーク間の距離があったら、制御器Ｃは、そのマークを誤計測していないプリアライメントマークとして採用する。Ｓ４１１で、採用できるプリアライメントマークがあると判断したらＳ４０４に進み、採用したマークの計測値を用いて、制御器Ｃは、ウエハのシフト、回転、倍率を算出する。Ｓ４１１で、採用できるマークが無いと判断した場合、制御器Ｃは、プリアライメント計測が失敗したものとして処理を中止する。実施例２ではプリアライメント計測で誤計測が発生したと判断した後、制御器Ｃが採用できるプリアライメントマークを算出するＳ４１０を行う例について説明した。もちろん、これに限るものでは無く、制御器Ｃは、誤計測が発生したと判断した時点（Ｓ４０９）でプリアライメント計測が失敗したものとして処理を中止しても構わない。尚、プリアライメント計測が失敗して制御器Ｃが処理を中止した後は、ユーザの指示を待つ。計測が成功した場合（Ｓ４０４を介した場合）は、ファインアライメントへと進み、プリアライメント計測で算出したウエハのシフト、回転、倍率に基づいてファインアライメント計測を行う。
【００３１】
本実施例では、プリアライメント計測においてテンプレートマッチング処理の相関度に基づいて誤計測判定工程を行うかを判断しているが、これに限定するものでは無い。例えば、撮像したマーク像のコントラストに基づいて誤計測の判定を行うかを判断しても同様の効果を得る事ができる。本実施例では通常各ショットのそれぞれ１つのアライメントマークを用いてアライメント計測を行うが、計測値の信頼性が低い場合のみ各ショットで２つ以上のアライメントマークを用いてアライメントを行う。この事により、実施例１と比べてアライメント計測の処理時間を短縮しながら誤計測を確実に検出できる事が期待できる。また、誤計測が発生した場合には、誤計測していない計測値を選択する事により以降の処理を継続できる事が期待できる。
【００３２】
［実施例３］
実施例３の露光方法について説明する。実施例３における露光方法及び露光装置の概要は、実施例１において図２を用いて説明した内容と同じなので、ここでは説明を省略する。実施例１及び実施例２では２ショットのそれぞれ２つのマークを用いてプリアライメント計測を行い、誤計測の有無を検出した。実施例３では、２ショットのそれぞれ異なる１つのマークを用いてプリアライメント計測を行う。これにより、実施例１及び実施例２と比べて同等の効果を得ながらプリアライメント計測の処理時間を短縮できる。
【００３３】
図６にこのプリアライメント計測のフローチャートを示す。Ｓ５０１で、ウエハアライメント検出系１３は、最初に第１計測ショット２０１の第１マーク３０１を計測する。具体的には、ウエハステージを駆動する事によりウエハアライメント検出系１３の視野に第１マーク３０１をもっていく。第１マーク３０１がウエハアライメント検出系１３の視野で停止した後、ウエハアライメント検出系１３はマーク像を撮像する。撮像したマーク像の位置を従来例で説明したテンプレートマッチ処理で計測する。引き続き、Ｓ５０２で、ウエハアライメント検出系１３は、第２計測ショット２０２の第２マーク３０２を計測する。この計測方法はＳ５０１と同じなので説明を省略する。誤計測を判定するＳ５０３では、制御器Ｃは、Ｓ５０１で計測した第１計測ショット２０１の第１マーク３０１とＳ５０２で計測した第２計測ショット２０２の第２マーク３０２の計測値からマーク間の距離（不示図）を算出する。このマーク間距離の計測値と設計値の差が予め設定した閾値以上であれば、制御器Ｃは、誤計測が発生したと判断する。
【００３４】
Ｓ５０４で誤計測が発生したと制御器Ｃが判断した場合、制御器Ｃはプリアライメント計測が失敗したものとして処理を中止する。一方、Ｓ５０４で誤計測が発生しなかったと制御器Ｃが判断した場合にＳ５０５に進む。Ｓ５０５で、制御器Ｃは、Ｓ５０１とＳ５０２で計測した計測値を用いてウエハ（ウエハ上ショット配列）のシフト、回転、倍率を算出する。制御器Ｃは、プリアライメント計測が失敗して処理を中止した後は、ユーザの指示を待つ。計測が成功した場合は、ファイアライメントへと進み、プリアライメント計測で算出したウエハのシフト、回転、倍率に基づいてファインアライメント計測を行う。
【００３５】
第１計測ショット２０１の第１マーク３０１と第２計測ショット２０２の第２マーク３０２との組合せを用いた。しかし、これに限定するものでは無く、ショット内の異なった位置のプリアライメントマークの組合せなら何でも良い。本実施例では、計測ショットによって異なるショット内位置のプリアライメントマークを用いるので誤計測を発見しやすい。本実施例では各計測ショットでそれぞれ異なるアライメントマークを用いてアライメント計測を行う事により、実施例１及び実施例２と比べてアライメント計測の処理時間を短縮しながら誤計測を確実に検出できる事が期待できる。
【００３６】
ここで、各実施例ではプリアライメント計測の計測ショットとして２つのショット、アライメントマークとして各ショットで２つのマークを用いた例で説明したが、これに限定するものでは無い。本発明は１ショット又は３ショット以上の計測ショットを用いても、各ショットで３つ以上のアライメントマークを用いても同様の効果を得る事ができる。また、実施例１，２ではショット内の２つのプリアライメント計測を、ウエハステージ駆動を挟んで個別に行うとしているが（Ｓ１０１とＳ１０２、Ｓ４０１とＳ４０５）、これに限定するものでは無い。２つのアライメントマークが近傍にあり同一計測視野内に入る場合この２つのアライメントマークを同時に計測しても良い。もう片方のショットにおけるアライメントマークの計測（Ｓ１０３とＳ１０４、Ｓ４０６とＳ４０７）も同様である。これにより、１つのショット内における複数のアライメントマークを計測の際にウエハステージの駆動回数が減少し同等の効果を得ながらプリアライメント計測の処理時間を短縮することができる。本発明はファインアライメント計測に適用しても同様の効果を得る事ができる。更に、各実施例では各プリアライメントマークにおいて直交する２方向の位置を計測する例で説明したが、これに限定するものでは無い。本発明は１方向の位置を計測する場合にも同様の効果を得る事ができる。また、実施例１，２では１枚のウエハ処理の例を用いて説明したが、同一ロット内の全てのウエハに対してこの処理を実施するとは限らない。同一ロット内のウエハではそのアライメントマークの素性は似た傾向を持っている。このため、露光装置が複数のウエハを連続して露光する場合、誤計測の判定と誤計測されていないマークの決定をロットの１枚目のウエハにだけ行うことができる。その場合、後続する２枚目以降のウエハには１枚目のウエハでの誤計測の判定結果、誤計測されていないマークの決定に基づいてプリアライメント計測を行う。これにより同等の効果を得ながらロット内ウエハの処理時間をさらに短縮できる。
【００３７】
［デバイス製造方法］
次に、半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイス製造方法を例示的に説明する。デバイスは、実施例１〜３の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。
【図１】
2010283157.tif 000003
【図２】
2010283157.tif 000004
【図３】
2010283157.tif 000005
【図４】
2010283157.tif 000006
【図５】
2010283157.tif 000007
【図６】
2010283157.tif 000008
【図７】
2010283157.tif 000009
【図８】
2010283157.tif 000010
【図９】
2010283157.tif 000011
【図１０】
2010283157.tif 000012
【図１１】
2010283157.tif 000013