(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のマークの位置を計測する位置計測装置であって、
前記第１および第２のマークの画像を検出する検出手段と、
前記検出手段により得られた画像信号を処理する処理手段と、
前記第１および第２のマークに関してそれぞれ信号強度が調整された少なくとも２つの画像信号が得られるように、前記検出手段および前記処理手段を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記少なくとも２つの画像信号のうち前記第１および第２のマークの一方に関する画像信号の信号累積度が他方に関する画像信号の信号累積度より大きくなるように、前記検出手段および前記処理手段を制御することを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記第１および第２のマークを照明する照明系を含むことを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記照明系は調光手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記検出手段により得られた複数の画像信号が前記制御手段の制御下で前記処理手段により加算されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記検出手段により得られた画像信号における前記第１および第２のマークの信号強度に基づいて、加算される前記複数の画像信号の数が決定されることを特徴とする請求項４に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記処理手段による画像信号の加算により得られた画像信号における前記第１および第２のマークの一方の信号強度に基づいて、加算される前記複数の画像信号の数が決定されることを特徴とする請求項４に記載の位置計測装置。
【請求項７】
前記検出手段による画像検出の蓄積時間が、前記制御手段の制御下で変更されることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記検出手段により得られた画像信号における前記第１および第２のマークの信号強度に基づいて、前記蓄積時間が変更されることを特徴とする請求項７に記載の位置計測装置。
【請求項９】
前記第１および第２のマークは位置合わせされるべき２つの物体の上にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項１０】
前記第１および第２のマークの一方は前記検出手段内に形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項１１】
前記第１および第２のマークの位置は前記少なくとも２つの画像に基づいて得られることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の位置計測装置を有し、物体にパターンを露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
前記第１および第２のマークの一方は前記物体に関係付けられていることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記物体にパターンを露光するための投影光学系を有し、前記検出手段は前記投影光学系を介して前記第１および第２のマークの一方を検出することを特徴とする請求項１２または１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれかに記載の位置計測装置を用いて物体の位置合わせを行う位置合わせ工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれかに記載の露光装置を用いて物体にパターンを露光する露光工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１７】
第１および第２のマークの位置を計測する位置計測方法であって、
前記第１および第２のマークの画像を検出する検出工程と、
前記検出工程において得られた画像信号を処理する処理工程と、
前記第１および第２のマークに関してそれぞれ信号強度が調整された少なくとも２つの画像が得られるように、前記検出工程および前記処理工程を実行させる制御工程と
を有し、
前記制御工程において、前記少なくとも２つの画像信号のうち前記第１および第２のマークの一方に関する画像信号の信号累積度が他方に関する画像信号の信号累積度より大きくなるように、前記検出工程および前記処理工程を実行させることを特徴とする位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置計測装置、露光装置、デバイス製造方法および位置計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置におけるレチクル等の原版とウエハ等の基板との位置合わせ（以下、「アライメント」という）については、さまざまな方式が案出され実施されている。
【０００３】
ＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｕｌｅ）方式の場合、レチクル上からアライメント用照明光源（例えばレーザ光）を照射し、レチクル上あるいはレチクルステージ上のレチクル基準マーク（以下レチクルマークという）とウエハ上あるいはウエハステージ上のステージ基準マーク（以下ステージマークという）からの反射光を光電検出部で検出し、例えばこの画像からマークパターンの中心を求めることによりウエハステージとレチクルステージの相対位置ずれを検出している。
【０００４】
図１を利用して、従来の技術について簡単に説明すると、照明系１４の光源からの光はハーフミラー１７、ミラー８、およびレチクル２を通って、レチクル２上の図２（ａ）に示すようなマーク１６を照明する。レチクル２上のマーク１６は反射面であるので、レチクル２のマーク１６の像はミラー８、およびハーフミラー１７を通りカメラ９に到達し光電変換される。一方レチクル２を透過した照明光は投影レンズ３を介してステージ４上の図２（ｂ）に示すようなステージマーク１５を照明する。ステージマーク１５の反射光は再び投影レンズ３、レチクル２、ミラー８、およびハーフミラー１７を通ってカメラ９に到達する。カメラ９にはレチクル２上のマーク１６とウエハ５上のマーク１５の合成されたマークが図２（ｃ）のように撮像される。
【０００５】
近年の半導体は集積度をより大きくするために、０．１５ミクロン以下の微細なパターンをウエハ上に露光する必要が出てきた。そのため、使用する露光光源はＫｒＦレーザ、ＡｒＦレーザさらにはＦ２  レーザとなってきた。前記レーザはいずれもパルス出力タイプのレーザである。
【０００６】
ＴＴＲ計測においても露光光と同じ波長の光を使用しなければならないため、波長の短いパルスレーザを使用するようになってきている。
【０００７】
ウエハステージとレチクルステージの相対位置ずれを検出するための画像取り込みは、照明光源がレーザ光の場合、空間的コヒーレンスが高く、このままウエハ等に照射したのではスペックルや干渉縞が発生してしまう。このために、ビームを振動させたり、回転拡散板によりスペックル・干渉縞の位相をパルス毎に変化させたりして、このパルスを複数回照射することにより積算効果によってスペックル・干渉縞の影響をなくしている。ウエハ露光の場合、干渉縞や、スペックルを取り除くために数十〜数百パルスが必要となる。画像取り込みの方法に関しては特許第２６５００６６号や、特許第２９０８０９９号に係る公報に詳しく記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
半導体露光装置の照明光源は、先に述べたように半導体プロセスの微細化に対応すべく、短波長化している。そのため、レンズでの光吸収の影響が無視できなくなってきた。具体的には図１に示すようにステージマーク１５に関しては照明光、マーク反射光がレンズを往復することになるので、ステージマーク１５からの反射光がレチクルマーク１６からの反射光に比べて暗くなってしまう。レチクルマーク１６からの反射光は、投影レンズ３を往復することはないのでレンズによる吸収の影響は受けていない。従って、レチクルマーク１６とステージマーク１５を同時に観察する場合、光量に差が発生する。ステージマーク１５からの反射光が暗くなり、十分な光量が得られなくなると、得られた画像の信号コントラストが不足し、計測精度が低下することがある。これを回避するために、ステージマーク１５からの反射光が明るくなるようにした場合、レチクルマーク１６からの反射光が明るくなりすぎて、信号が飽和してしまう。
【０００９】
本発明は、２つのマークのコントラスト（光量）の差が大きくても精度よくマーク位置を求めることができる位置計測装置、露光装置、デバイス製造方法および位置計測方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の位置計測装置は、第１および第２のマークの位置を計測する位置計測装置であって、前記第１および第２のマークの画像を検出する検出手段と、前記検出手段により得られた画像信号を処理する処理手段と、前記第１および第２のマークに関してそれぞれ信号強度が調整された少なくとも２つの画像信号が得られるように、前記検出手段および前記処理手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記少なくとも２つの画像信号のうち前記第１および第２のマークの一方に関する画像信号の信号累積度が他方に関する画像信号の信号累積度より大きくなるように、前記検出手段および前記処理手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態において、前記検出手段は、前記第１および第２のマークを照明する照明系を含む。該照明系は調光手段を含んでもよい。
【００１２】
また、前記検出手段により得られた複数の画像信号が前記制御手段の制御下で前記処理手段により加算される。加算される前記複数の画像信号の数は、前記検出手段により得られた画像信号における前記第１および第２のマークの信号強度に基づいて、あるいは、前記処理手段による画像加算により得られた画像の前記第１および第２のマークの一方の信号強度に基づいて、決定される。
【００１３】
また、前記検出手段による画像検出の蓄積時間を前記制御手段の制御下で変更することも可能である。この場合、前記蓄積時間は、例えば、前記検出手段により得られた画像信号における前記第１および第２のマークの信号強度に基づいて変更される。
【００１４】
前記第１および第２のマークは位置合わせされるべき２つの物体の上にそれぞれ形成されている。または、前記第１および第２のマークの一方は前記検出手段内に形成されている。そして、前記第１および第２のマークの位置は前記少なくとも２つの画像に基づいて得られる。
【００１７】
また、本発明の露光装置は、上記の位置計測装置を有し、物体にパターンを露光することを特徴とする。前記露光装置において、例えば、前記第１および第２のマークの一方は前記物体に関係付けられている。また、前記物体にパターンを露光するための投影光学系を有し、前記検出手段は前記投影光学系を介して前記第１および第２のマークの一方を検出する。
【００１８】
また、本発明のデバイス製造方法は、上記の位置計測装置を用いて物体の位置合わせを行う位置合わせ工程を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の他のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて物体にパターンを露光する露光工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の位置計測方法は、第１および第２のマークの位置を計測する位置計測方法であって、前記第１および第２のマークの画像を検出する検出工程と、前記検出工程において得られた画像信号を処理する処理工程と、前記第１および第２のマークに関してそれぞれ信号強度が調整された少なくとも２つの画像が得られるように、前記検出工程および前記処理工程を実行させる制御工程とを有し、前記制御工程において、前記少なくとも２つの画像信号のうち前記第１および第２のマークの一方に関する画像信号の信号累積度が他方に関する画像信号の信号累積度より大きくなるように、前記検出工程および前記処理工程を実行させることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。同図において、パルスレーザを光源とする照明手段である照明系１４から照射される照明光は、原版としてのレチクル２、投影レンズ系３を経てウエハステージ４上の基板であるウエハ５を露光する。
【００２８】
ウエハステージ４は、駆動手段であるステージ駆動系６およびウエハステージ駆動装置６ｗによって、紙面に垂直な平面内において互に直交する２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のそれぞれに沿った方向に往復移動可能であり、かつ前記平面に垂直に交わる１軸（Ｚ軸）の回りに回転可能である。
【００２９】
レチクル２を保持するレチクルステージ２ａもステージ駆動系６およびレチクルステージ駆動装置６ｒによってＸ軸およびＹ軸のそれぞれに沿った方向に往復移動自在であり、かつＺ軸の回りに回転自在である。
すなわち、ステージ駆動系６は、後述する主制御装置１２によって、レチクルステージ２ａおよびウエハステージ４の相対位置を調整する。
【００３０】
レチクル２およびウエハ５のそれぞれに設けられた位置合わせマークであるアライメントマークの位置関係を検出するアライメント検出系７は、照明光の波面を時間的に変化させてスペックルを抑制する機能を備える照明系１４による照明光の一部をアライメント用照明光として用いる。ハーフミラー１７、ミラー８、および投影レンズ系３を経てステージマーク１５に到達して、反射し、投影レンズ系３、ミラー８、およびハーフミラー１７を経た反射光と、ハーフミラー１７、およびミラー８を経てレチクルマーク１６に到達して、反射し、ミラー８、およびハーフミラー１７を経た反射光とがＣＣＤカメラ９によって検出される。
【００３１】
ステージマーク１５の形状の一例を図２（ｂ）に示し、レチクルマーク１６の形状の一例を図２（ａ）に示す。なお、実際の縮小投影露光装置においては、上記アライメント検出系７と同様の検出系が、投影レンズ系３の光軸に対して対称位置に設けられるが、図１においては省略した。
【００３２】
アライメント検出系７におけるＣＣＤカメラ９の光蓄積と照明系１４のレーザ発振は同期信号発生器１３によって同期が取られ、一定の蓄積時間内に常に同じパルス数の光が入射するように制御される。詳細は特許第２６５００６６号に係る公報に記載されている。
【００３３】
次に、マーク計測方法を説明する。ＮＴＳＣ方式などの光蓄積時間が固定のカメラの場合、図３（ｄ）に示すフレーム１（Ｆｒａｍｅ１）〜フレーム４（Ｆｒａｍｅ４）のように時系列的に蓄積された画像がカメラ９から転送されてくる。図３（ａ）に示されるＸ側マークの画像は予め設定されたウインドウ（Ｗｉｎ）内の画像を矢印の方向に投影し信号を作成する（図３（ｂ））。ステージマーク１５の信号強度（ＳＳ１）は、レンズの吸収の影響を受けてレチクルマーク１６の信号強度（ＳＲ１）より低い。レチクルマーク１６に関しては信号強度ＳＲ１で検出できるように照明系内の調光手段を用いて計測可能な光量になるように調整が可能である。
【００３４】
しかし、ステージマーク１５は暗いため、このままでは計測できない。そこで、信号強度ＳＳ１が信号強度ＳＲ１に対し光量としてどれだけ暗いかを求め、不足している光量を複数回画像を取り込むことによって補う。例えば、図３（ｂ）の場合、ステージマーク１５はレチクルマーク１６の約１／４の光量である。そこで、あと３回画像を取り込み、合計４画像を加算し、レチクルマーク１６の信号強度とほぼ同じ強度の信号を作成する。その様子を図３（ｃ）に示した。この場合、レチクルマーク１６の信号の加算は考えない。信号加算を４回行ってＳＵＭ４なる強度まで信号のコントラスト（光量）を上げる。なお、ここでの説明では最初の光量検出の画像は１回の取り込み画像とした。しかし画像のノイズを取り除くために、２回以上のｎ回加算画像でもよい。その場合上の例での４回の加算を４×ｎ回とすればよい。
【００３５】
次に、画像加算について説明する。アライメント検出系７内のカメラ９からの出力はＡＤ変換されて画像メモリ１１ａに記憶される。画像メモリ１１ａは、複数の画像を記憶することができる。例えば、本実施形態の場合、１〜４回の取り込み画像を記憶することができればよい。そして、画像処理装置１１によって、複数の画像を加算する。本実施形態の場合、画像メモリ１１ａに記憶されている４画像を加算してステージマーク１５の計測画像を作成し、ＳＵＭ４の加算画像を作成する。
【００３６】
マークの位置検出は、画像処理装置１１によって１回目の取り込み画像からレチクルマーク１６の位置ＲＸ１，ＲＸ２を求め、ＲＸ１とＲＸ２の平均値よりレチクルマーク１６の位置ＲＸＣが求められる。一方、４回加算した画像からステージマーク１５の位置ＳＸが求められる。ＲＸＣとＳＸとの差、即ちＲＸＣ−ＳＸよりレチクルマーク１６とステージマーク１５のずれ量が求められる。
【００３７】
４回の画像取り込み中にレチクルマーク１６の位置がずれることも懸念されるため、１回目の画像だけでなく４回目の画像からレチクル中心位置ＲＸＣ（４）を求め、ＲＸＣとＲＸＣ（４）の平均値をＲＸＣとしてもよい。さらに、各画像データからＲＸＣ（１），ＲＸＣ（２），ＲＸＣ（３），ＲＸＣ（４）をそれぞれ求め、これらの平均値を用いても正確なレチクルマーク１６の位置が算出できる。以上の計測結果に基づいてウエハステージ４もしくはレチクルステージ２ａあるいは両方を移動させて、レチクル２とウエハ５のアライメントを行う。
【００３８】
図５を用いて、第１の実施形態の場合の計測のフローを説明する。まず、ステップＳ１０１で１回目の画像取り込みを行う。次いで、ステップＳ１０２においてレチクルマーク１６の明るさＳＲ１とステージマーク１５の明るさＳＳ１を求める。次に、ステップＳ１０３でステージマーク１５とレチクルマーク１６の明るさの割合からステージマーク１５の記憶回数Ｓｎ（＝ＳＲ１／ＳＳ１）を算出し、画像の記憶をＳｎ回繰り返す（ステップＳ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０６）。画像の記憶回数がＳｎ回を超えたら、ステップＳ１０７で１〜Ｓｎの画像からそれぞれレチクルマーク１６の中心を求め、その平均値ＲＣを求める。その後、ステップＳ１０８では、１〜Ｓｎの画像を加算し、ステップＳ１０９で加算画像からステージマーク１５の位置ＳＣを求める。最後に、ステップＳ１１０でレチクルマーク１６とステージマーク１５のずれ量Ｚ（＝ＲＣ−ＳＣ）を求める。
【００３９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、１回目の取り込みの際に照明系内の調光手段を用いて計測可能な光量になるように調整し、１回目の取り込み結果からステージマーク１５の加算回数を決定した。しかし、調光手段を設けない方法をこの第２の実施形態で説明する。
【００４０】
明るいマークはレチクルマーク１６であることが予めわかっている。そこで、画像を記憶し、加算しながらレチクルマーク１６を計測するのに必要な信号強度の閾値ＴＨＲを超えた時点の画像（フレームＲ）を記憶する。さらに画像の取り込みと加算を繰り返し、ステージマーク１５を計測するのに必要な信号強度の閾値（ＴＨＳ）になった時点の画像（フレームＳ）を記憶する。
【００４１】
フレームＲの画像からレチクルマーク１６の位置を、フレームＳの画像からステージマーク１５の位置をそれぞれ求め、レチクルマーク１６とステージマーク１５のずれ量が求められる。以上の計測結果に基づいてウエハステージ４もしくはレチクルステージ２ａあるいは両方を移動させ、レチクル２とウエハ５のアライメントを行う。
【００４２】
第２の実施形態の場合の計測フローを図６を用いて説明する。ステップＳ２０１で１回目の画像取り込みを行い、レチクルマーク１６の信号強度ＳＲが閾値ＴＨＲを超えるまで画像の記憶と加算を繰り返す（ステップＳ２０２，Ｓ２０３，Ｓ２０４，Ｓ２０５）。信号強度ＳＲが閾値を超えたら、ステップＳ２０６で加算後の画像フレームＲ（ＦｒａｍｅＲ）からレチクルマーク１６の中心ＲＣを求める。次に、ステージマーク１５の信号強度ＳＳが閾値ＴＨＳを超えるまで画像の記憶と加算を繰り返す（ステップＳ２０７，Ｓ２０８，Ｓ２０９，Ｓ２１０）  。ステージマーク１５の信号強度ＳＳが閾値を超えたら、ステップＳ２１１で最後の加算画像ＦｒａｍｅＳからステージマーク１５の中心ＳＣを求める。最後に、ステップＳ２１２でレチクルマーク１６とステージマーク１５のずれ量Ｚ（＝ＲＣ−ＳＣ）を求める。
【００４３】
（第３の実施形態）
第１の実施形態においてはＮＴＳＣ方式などの固定された蓄積時間での画像取り込みの例を示した。第３の実施形態では、使用するカメラとして蓄積時間が可変のカメラを用いることもできる。以下に図４を用いて説明する。
【００４４】
マークの照明方法、撮像されるまでの光路に関しては第１の実施形態と同じなので説明を省略する。
【００４５】
予め決められた基準の蓄積時間（Ｔ１）で１回目の画像取り込みを行い、図４（ａ）に示す画像よりレチクルマーク１６の信号強度ＳＲ１、およびステージマーク１５の信号強度ＳＳ１を検出する。これらそれぞれの信号強度からステージマーク１５を撮像するための蓄積時間を以下の演算により求める。
ＴＳ＝（ＳＲ１／ＳＳ１）＊Ｔ１
ＣＣＤカメラ９の蓄積時間をＴＳに変更し、蓄積するレーザパルス数もＳＲ１／ＳＳ１倍にする。その結果、ステージマーク１５の信号強度はＳＳ２となり、ほぼレチクルマーク１６と同程度の信号強度になる。
【００４６】
画像メモリ１１ａには蓄積時間Ｔ１の画像と蓄積時間ＴＳの画像とが記憶されるので、それぞれの画像からレチクルマーク１６の中心位置ＲＸＣ、およびステージマーク１５の中心位置ＳＸを求め、ＲＸＣとＳＸとの差、即ちＲＸＣ−ＳＸよりレチクルマーク１６とステージマーク１５のずれ量が求められる。この計測結果に基づいてウエハステージ４もしくはレチクルステージ２ａあるいは両方を移動させ、レチクル２とウエハ５のアライメントを行う。
【００４７】
図７を用いて第３の実施形態の場合の計測フローを説明する。ステップＳ３０１において、蓄積時間Ｔ１で１回目の画像を記憶する。１回目の画像から、ステップＳ３０２ではレチクルマーク１６の信号強度ＳＲ１、およびステージマーク１５の信号強度ＳＳ１を求め、ステップＳ３０３で、ステージマーク１５の画像取り込みのための蓄積時間ＴＳを両信号強度比から算出する。次に、ステップＳ３０４で蓄積時間ＴＳの画像を記憶する。ステップＳ３０５で蓄積時間Ｔ１の画像からレチクルマーク１６の位置ＲＣを算出し、ステップＳ３０６では蓄積時間ＴＳの画像からステージマーク１５の位置ＳＣを求め、ステップＳ３０７で前記ＲＣとＳＣとの差からレチクルマーク１６とステージマーク１５のずれ量Ｚを求める。
【００４８】
なお、第２の実施形態及び第３の実施形態の変形例として、各マークの取り込みフレーム数を信号強度に応じて違えるようにしてもよい。例えば、信号強度の比ＳＲ１／ＳＳ１が整数に近くない場合には、レチクルマーク用についても画像の加算が必要になることも想定される。この場合、レチクルマーク用とステージマーク用とで異なる加算回数を設定して順次加算された画像の明るさをほぼ同程度に揃えて画像メモリに記憶し利用することができる。
【００４９】
（第４の実施形態）
前述の実施形態では、第１のマークと第２のマークをレチクルマークとステージマークとしたが、第１のマークをＴＴＬスコープ内の指標マーク、第２のマークをウエハ上のマークとしても本発明を同様に採用できる。そこで、第４の実施形態として図１３を用いて説明する。なお、画像の撮像に関しては前述の実施形態と同じなので説明を省略する。
【００５０】
ウエハ５上のアライメントマークは露光光あるいは非露光光の波長のレーザあるいはハロゲンランプなどの光源１４からの光によって、ハーフミラー１７、２２、ミラー８、投影レンズ３を介して照明される。マークからの反射光は、投影レンズ３、ミラー８、ハーフミラー２２，１７を経由してカメラ９に到達しマーク像が撮像される。一方、スコープの指標マーク２１は照明装置２０によって照明され透過光がハーフミラー２２で反射されウエハ上のマークと合成された光となってカメラ９に達する。従って、カメラ９で撮像される画像は、ウエハマークと指標マークが合成された画像となる。この場合、指標マークに比べウエハ側のマークの明るさが低い場合、第１の実施形態から第３の実施形態のいずれかの方法を用いアライメント検出系７によって制御することによって、計測に最適な撮像を行うことができる。
【００５１】
なお、指標マークの照明方法は透過照明に限らず、ウエハマークを照明した光源１４を用いた反射照明でも構わない。また、指標マークの配置は、ミラー８の手前に限らず、カメラ９の直前などでも構わない。指標マークは、予め投影レンズ３との位置あるいは、ステージ４との位置、レチクルステージ２、もしくはレチクル基準マーク１６との位置関係が求められていれば、どの位置に配置されていても構わない。
【００５２】
（第５の実施形態）
前述の実施形態１から３では、第１のマークと第２のマークをレチクルマークとステージマークとしたが、第１のマークをオフアクシススコープ内の指標マーク、第２のマークをウエハ上のマークとしても本発明を同様に採用できる。そこで、第５の実施形態として図１４を用いて説明する。なお、画像の撮像に関しては前述の実施形態と同じなので説明を省略する。
【００５３】
ウエハ５上のアライメントマークは露光光あるいは非露光光の波長のレーザあるいはハロゲンランプなどの光源１４からの光によって、ハーフミラー１７、ミラー３３、ハーフミラー３２を介して照明される。マークからの反射光は、ハーフミラー３２、ミラー３３，ハーフミラー１７を経由してカメラ９に到達しマーク像が撮像される。一方、スコープの指標マーク３１は照明装置３０によって照明され透過光がハーフミラー３２で反射されウエハ上のマークと合成された光となってカメラ９に達する。従って、カメラ９で撮像される画像は、ウエハマークと指標マークが合成された画像となる。この場合、指標マークに比べウエハ側のマークの明るさが低い場合、第１の実施形態から第３の実施形態のいずれかの方法を用いアライメント検出系７によって制御することによって、計測に最適な撮像を行うことができる。
【００５４】
なお、指標マークの照明方法は透過照明に限らず、ウエハマークを照明した光源１４を用いた反射照明でも構わない。また、指標マークの配置は、カメラ９の直前などでも構わない。指標マークは、予め投影レンズ３との位置あるいは、ステージ４との位置、レチクルステージ２、もしくはレチクル基準マーク１６との位置関係が求められていれば、どの位置に配置されていても構わない。
【００５５】
（半導体生産システムの実施形態）
次に、本発明に係る半導体製造装置を用いた半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【００５６】
図８は全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の事業所である。製造装置の実例としては、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１０８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００５７】
一方、１０２〜１０４は、製造装置のユーザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカに属する工場であっても良いし、同一のメーカに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造装置１０６と、それらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各製造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１０７とが設けられている。各工場１０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からインターネット１０５を介してベンダ１０１側のホスト管理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザだけにアクセスが許可となっている。具体的には、インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダ側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場１０２〜１０４とベンダ１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダが提供するものに限らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００５８】
さて、図９は本実施形態の全体システムを図８とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザ工場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザ（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお図９では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。
【００５９】
一方、露光装置メーカ２１０、レジスト処理装置メーカ２２０、成膜装置メーカ２３０などベンダ（装置供給メーカ）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１，２２１，２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と、各装置のベンダの管理システム２１１，２２１，２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能であり、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００６０】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１０に一例を示す様な画面のユーザインタフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種４０１、シリアルナンバー４０２、トラブルの件名４０３、発生日４０４、緊急度４０５、症状４０６、対処法４０７、経過４０８等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザインタフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能４１０〜４１２を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守データベースが提供する保守情報には、上記説明した本発明に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリは本発明を実現するための最新のソフトウェアも提供する。
【００６１】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１１は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【００６２】
図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能であり、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００６４】
第１および第２のマークそれぞれについて、信号コントラストが十分な画像を用いての位置計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マーク位置計測装置を有する半導体製造装置を示す図である。
【図２】マーク位置計測装置が計測するマークを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示す処理フロー図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す処理フロー図である
【図７】本発明の第３の実施形態を示す処理フロー図である。
【図８】本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図である。
【図９】本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図１０】ユーザインタフェースの具体例である。
【図１１】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１２】ウエハプロセスを説明する図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
２：レチクル、２ａ：レチクルステージ、３：投影レンズ系、４：ウエハステージ、５：ウエハ、６：ステージ駆動系、６ｒ：レチクルステージ駆動装置、６ｗ：ウエハステージ駆動装置、７：アライメント検出系、８：ミラー、９：カメラ、１１：画像処理装置、１１ａ：画像メモリ、１２：制御装置、１３：同期信号発生器、１４：レーザ照明系、１５：ステージ基準マーク、１６：レチクル基準マーク、１７：ハーフミラー、２１，３１：指標マーク、２０，３０：指標マーク照明装置、２２，３２：ハーフミラー、１０１：ベンダの事業所、１０２，１０３，１０４：製造工場、１０５：インターネット、１０６：製造装置、１０７：工場のホスト管理システム、１０８：ベンダ側のホスト管理システム、１０９：ベンダ側のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、１１０：操作端末コンピュータ、１１１：工場のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、２００：外部ネットワーク、２０１：製造装置ユーザの製造工場、２０２：露光装置、２０３：レジスト処理装置、２０４：成膜処理装置、２０５：工場のホスト管理システム、２０６：工場のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、２１０：露光装置メーカ、２１１：露光装置メーカの事業所のホスト管理システム、２２０：レジスト処理装置メーカ、２２１：レジスト処理装置メーカの事業所のホスト管理システム、２３０：成膜装置メーカ、２３１：成膜装置メーカの事業所のホスト管理システム、４０１：製造装置の機種、４０２：シリアルナンバー、４０３：トラブルの件名、４０４：発生日、４０５：緊急度、４０６：症状、４０７：対処法、４０８：経過、４１０，４１１，４１２：ハイパーリンク機能。
【図１】
0003605043.tif 000002
【図２】
0003605043.tif 000003
【図３】
0003605043.tif 000004
【図４】
0003605043.tif 000005
【図５】
0003605043.tif 000006
【図６】
0003605043.tif 000007
【図７】
0003605043.tif 000008
【図８】
0003605043.tif 000009
【図９】
0003605043.tif 000010
【図１０】
0003605043.tif 000011
【図１１】
0003605043.tif 000012
【図１２】
0003605043.tif 000013
【図１３】
0003605043.tif 000014
【図１４】
0003605043.tif 000015