(57)【要約】【課題】複数の露光装置を含む露光システムにおける生産性を向上させる。【解決手段】露光システムＥＳは、基板に形成されているマークの位置を設定されている検出条件に従って検出し、その検出結果に従って該基板と原版とを位置合わせして該基板を露光する複数の露光装置１ａ、１ｂ、１ｃを含む。露光システムＥＳは、複数の露光装置におけるいずれか１つの露光装置において検出条件が変更された場合に、当該変更に応答し且つ当該変更の後の検出条件に応じて、前記複数の露光装置における他の露光装置における検出条件を設定する制御部２３を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されているマークの位置を設定されている検出条件に従って検出し、その検出結果に従って該基板と原版とを位置合わせして該基板を露光する複数の露光装置を含む露光システムであって、
前記複数の露光装置におけるいずれか１つの露光装置において検出条件が変更された場合に、当該変更に応答し且つ当該変更の後の検出条件に応じて、前記複数の露光装置における他の露光装置における検出条件を設定する制御部を備えることを特徴とする露光システム。
【請求項２】
前記検出条件は、マークの位置を検出するための信号処理における条件、計測すべきマークの座標、および、マークを照明する照明条件の少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記いずれか１つの露光装置において特定プロセスのための検出条件が変更されたときに前記他の露光装置が前記特定プロセスのための複数の基板からなるロットを処理中である場合に、該ロットにおける処理中の基板のマークの位置の検出処理の終了後であって次の基板のマークの位置の検出処理の開始前に当該変更の後の検出条件に応じて当該他の露光装置における検出条件を設定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光システム。
【請求項４】
前記複数の露光装置が１つの筐体に収められていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光システム。
【請求項５】
基板を搬送する搬送機構を更に備え、
前記搬送機構は、前記複数の露光装置において共用される、
ことを特徴とする請求項４に記載の露光システム。
【請求項６】
基板に形成されているマークの位置を設定されている検出条件に従って検出し、その検出結果に従って該基板と原版とを位置合わせして該基板を露光する複数の露光装置を制御する制御装置であって、
前記複数の露光装置におけるいずれか１つの露光装置において検出条件が変更された場合に、当該変更に応答し且つ当該変更の後の検出条件に応じて、前記複数の露光装置における他の露光装置における検出条件を設定することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光システムによっ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、複数の露光装置を含む露光システム、複数の露光装置を制御する制御装置、および、該露光システムを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造するための露光装置には、形成すべきパターンの微細化および高密度化に伴って、原版のパターンの像を基板に対してより高い解像力で形成することが要求される。解像力は、投影光学系の開口数（ＮＡ）と露光光の波長に依存するので、高解像力化のアプローチとしては、投影光学系のＮＡを大きくする方法や、露光波長をより短波長化する方法が採用されている。後者の方法に関しては、露光光を発生する光源は、ｇ線光源からｉ線光源に移行し、更にｉ線光源からエキシマレーザに移行してきた。また、エキシマレーザに関しては、２４８ｎｍおよび１９３ｎｍの発振波長が実用化されている。現在では、波長が１３ｎｍのＥＵＶ露光方式が次世代の露光方式の候補として検討されている。
【０００３】
一方で、半導体デバイスの製造プロセスは、多様化しており、露光装置の深度不足の問題を解決する平坦化技術として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスが使用されている。また、半導体デバイスの構造や材料も多種多様である。例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物を組み合わせて構成したＰ−ＨＥＭＴ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ  Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭ−ＨＥＭＴ（Ｍｅｔａｍｏｒｐｈｅ−ＨＥＭＴ）が提案されている。また、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等を使用したＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が提案されている。
【０００４】
更に、パターンの微細化に伴って、パターンが形成されている原版とそれが投影される基板との位置あわせに対する要求が厳しくなってきている。位置合わせに要求される精度は、パターン線幅の１／３であり、例えば、９０ｎｍデザインにおいて要求される精度は、その１／３の３０ｎｍである。
【０００５】
しかし、基板の位置決めにおいて、製造プロセスに起因するＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｈｉｆｔ）あるいはウエハプロセス誤差が問題となりうる。ＷＩＳは、半導体デバイスの性能および半導体デバイス製造の歩留まりを低下させる要因となっている。ＷＩＳとしては、ＣＭＰプロセス等の平坦化プロセスの影響により、アライメントマークの構造が非対称となってしまうものや、基板に塗布するレジスト形状が非対称になるものを挙げることができる。更に、半導体デバイスは複数のプロセスを経て製造されるので、プロセス毎にアライメントマークの計測における光学条件が変わり、そのためにＷＩＳの量がプロセス毎に異なることも問題となっていた。
【０００６】
図８は、半導体デバイスの製造プロセスとアライメントマークとの関係を例示する図である。半導体デバイスの製造プロセスでは、最初にＬＹ０層が形成され、その際にＬＹ１層の位置決めのためのアライメントマークＴＬＹ０１とＬＹ２層の位置決めのためのアライメントマークＴＬＹ０２が形成される。ＬＹ１層は、ＬＹ０層に形成されたアライメントマークＴＬＹ０１の検出することによってＬＹ０層に対して位置決めされる。ＬＹ２層は、ＬＹ１層に形成されたアライメントマークＴＬＹ１２とＬＹ０層に形成されたアライメントマークＴＬＹ０２の両方の位置を検出ことによってＬＹ１層およびＬＹ０層に対して位置決めされる。ＬＹ３、ＬＹ４、ＬＹ５層は、ＬＹ２層に形成されたアライメントマークＴＬＹ２３を検出することによってＬＹ２層に対して位置決めされる。ＬＹ５層の形成時は、ＬＹ３、ＬＹ４層が形成された後のアライメントマークＴＬＹ２３を観察することになる。よって、ＬＹ５層の位置決め精度には、複数のプロセスを経たことによる影響が現れる。
【０００７】
このような問題に対処する方法として、複数のアライメントパラメータを用意しておき、プロセス毎に最適なアライメントパラメータを決定する方法が有用であるかもしれない。従来は、実際に幾つかのアライメントパラメータを使って基板を露光して重ね合わせ検査を実施することで、最も重ね合わせ検査結果が良好なアライメントパラメータが決定されていた。しかし、このような方法では、アライメントパラメータの決定に多大な時間が必要である。
【０００８】
こうした問題に鑑みて、特許文献１では、アライメントマーク信号の非対称性やコントラストを定量化した値を評価指標とすることで、ウエハ露光と重ね合わせ検査を実施することなしに、アライメントパラメータを決定する手法が提案されている。
【０００９】
特許文献２には、マークを検出するためのアライメントパラメータの調整に関する開示がある。特許文献３には、グローバルアライメント計測のため、計測精度とスループットを両立させるアライメントパラメータとして計測マーク位置および数を自動調整することについての開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０４−０３２２１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２８３２７号公報
【特許文献３】特開平１１−２８３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
様々な計測パラメータの調整方法が提案されているが、これらの提案は、１台の露光装置においてパラメータの調整がなされた場合に、それを他の露光装置に反映させるものではない。したがって、同一のプロセスを実行する複数の露光装置のそれぞれで同様の不具合が生じて、その度に製造が停止することがあった。
【００１２】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、複数の露光装置を含む露光システムにおける生産性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１つの側面は、基板に形成されているマークの位置を設定されている検出条件に従って検出し、その検出結果に従って該基板と原版とを位置合わせして該基板を露光する複数の露光装置を含む露光システムに係り、前記露光システムは、前記複数の露光装置におけるいずれか１つの露光装置において検出条件が変更された場合に、当該変更に応答し且つ当該変更の後の検出条件に応じて、前記複数の露光装置における他の露光装置における検出条件を設定する制御部を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、例えば、複数の露光装置を含む露光システムにおける生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の露光システムにおける露光装置の構成例を概略的に示す図である。
【図２】検出光学系の構成例を概略的に示す図である。
【図３】基板に形成されたアライメントマークを例示する図である。
【図４】マーク画像の信号を例示する図である。
【図５】本発明の第１実施形態の露光システムを概略的に示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態の露光システムを概略的に示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態の露光システムの動作を概略的に示す図である。
【図８】半導体デバイスの製造プロセスとアライメントマークとの関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の露光システムは、複数の露光装置を含む。各露光装置は、基板（例えば、ウエハ、ガラスプレート）に形成されているマークの位置を設定されている検出条件に従って検出し、その検出結果に従って該基板と原版（レチクル、マスクとも呼ばれる）とを位置合わせして該基板を露光する。複数の露光装置は、１つの工場に配置されてもよいし、複数の工場にまたがって配置されてもよい。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態の露光システムにおける露光装置の構成例を概略的に示す図である。露光装置１は、例えば、投影光学系３と、基板ステージ６と、検出光学系７と、処理部１６と、制御部１７と、記憶部１８と、操作部１９とを備える。投影光学系３は、回路パターンが形成された原版２を基板４に投影する。基板ステージ６は、前工程で下地パターンおよびアライメントマーク（以下、マーク）が形成された基板４を保持する基板チャック５を有し、基板チャック５によって保持された基板４を位置決めする。検出光学系７は、基板４に形成された図３に例示されるようなマーク１１をマーク画像として撮像してそのマーク画像を処理部１６に提供する。処理部１６は、マーク画像を設定されているパラメータに基づいて信号処理することによってマーク１１の位置を検出する。制御部１７は、露光装置１の各構成要素を制御するほか、例えば、マーク１１の位置を検出するための検出条件を決定する。マーク１１の位置を検出するための検出条件の決定は、例えば、予め組み込まれたプログラムに従って自動でなされてもよいし、手動でなされてもよい。
【００１９】
図５は、本発明の第１実施形態の露光システムの概略構成を示す図である。露光システムＥＳは、制御装置（制御部）２３と、データベース２４と、複数の１ａ、１ｂ、１ｃとを含む。ここで、露光装置１ａ、１ｂ、１ｃは、図１に示す露光装置１と同様の構成を有する。
【００２０】
図７は、本発明の第１実施形態の露光システムＥＳの動作を概略的に示す図である。複数の露光装置１ａ〜１ｃのうち露光装置１ａにおいてマーク１１の検出条件が変更された場合に、当該変更に応答し且つ当該変更の後の検出条件に応じて複数の露光装置１ａ〜１ｃにおける他の露光装置１ｂ、１ｃにおける検出条件が設定される例が示されている。ステップＳ１０１〜１０７は、露光装置１ａの動作を示し、ステップＳ２０１〜Ｓ２１０は、露光装置１ｂ、１ｃの動作を示す。露光装置１ａの動作は、それが備えている制御部１７によって制御され、露光装置１ｂ、１ｃの動作は、それが備えている制御部１７によって制御される。露光装置１ａ、１ｂ、１ｃの動作は、上位制御装置としての制御装置２３によって制御されうる。ステップ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０６、Ｓ２０７は、それぞれステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７と同様の処理である。
【００２１】
ステップＳ１０１において、露光装置１ａでは、基板４が搬入される。ステップＳ１０２において、露光装置１ａでは、基板４に形成されているマーク１１の位置を検出するための検出条件として、記憶部１８に記録されているパラメータが設定される。
【００２２】
ステップＳ１０３において、露光装置１ａでは、設定された検出条件（パラメータ）の下で、基板４のマーク１１の位置が検出される。次いで、ステップＳ１０６において、露光装置１ａでは、マーク１１の位置の検出結果に従って基板４と原版２とが位置合わせされて基板４が露光される。ステップＳ１０７において、露光装置１ａでは、処理すべきロットを構成する全ての基板について処理が終了したか否かを判断し、終了していない場合には処理をステップＳ１０１に戻す。
【００２３】
ここで、ステップＳ１０３におけるマーク１１の位置の検出について説明する。図２は、検出光学系７の構成例を概略的に示す図である。光源８からの照明光は、ビームスプリッタ９で反射されて、レンズ１０を通り、基板４上のマーク１１を照明する。マーク１１からの回折光は、レンズ１０、ビームスプリッタ９、レンズ１２を通り、ビームスプリッタ１３で分割され、それぞれ撮像センサ（例えば、ＣＣＤセンサ）１４、１５の撮像面にマーク１１の像を形成する。撮像センサ１４、１５は、マーク１１をマーク画像として撮像しそのマーク画像を処理部１６に提供する。
【００２４】
マーク１１の像は、レンズ１０、１２により、分解能が検出精度を満たすことができる倍率で拡大されて撮像センサ１４、１５の撮像面に形成される。撮像センサ１４、１５は、それぞれ、マーク１１のＸ方向、Ｙ方向の位置を検出するように配置されている。Ｘ方向、Ｙ方向の位置の検出原理は同じなので、以下では、Ｘ方向の位置の検出について説明する。
【００２５】
まず、図３を参照しながらマーク１１について説明する。図３に示される例では、計測方向（Ｘ方向）に沿った短辺と非計測方向（Ｙ方向）に沿った長辺とを有する複数の矩形のパターン２０が計測方向（Ｘ方向）に所定の間隔で配列されている。マーク１１の断面構造は、エッチングによって形成された凹凸形状を有し、マーク１１の上にはレジスト２１が塗布されている。
【００２６】
図４は、マーク１１の像を撮像センサ１４で撮像して得られるマーク画像の信号を例示する図である。図４に例示されるマーク画像の信号２２を処理部１６が処理することによってマーク１１の位置が検出される。この際に、例えば、複数のパターン２０のそれぞれの位置を検出して、それらの平均値をマーク１１の位置とすることができる。
【００２７】
マーク１１の位置の検出において、検出条件（パラメータ）が不適切であるためにエラーが発生することがある。例えば、マーク１１の段差と照明光の波長との関係が不適切であると、マーク１１を撮像したマーク画像の信号におけるコントラストが不十分となりマーク１１の位置が検出できない。また、基板の表面処理によってマーク１１の構造が非対称になり、基板間でリニア成分（回転、倍率）にばらつきが生じうる。１枚の基板の計測処理（マークの位置の検出）中であっても、リニア成分からの逸脱が多数回にわたって発生するエラーによって処理を続行できないこともありうる。
【００２８】
ステップＳ１０４では、以上のようなエラーの発生の有無が判断され、エラーが発生した場合には、ステップ１０５において、検出条件（パラメータ）が調整され、新たな検出条件（パラメータ）が設定されるとともに記憶部１８に記憶される。一方、エラーが発生しなかった場合には、そのままステップＳ１０３が終了する。
【００２９】
マークの位置を検出するための検出条件の変更は、例えば、予め組み込まれたプログラムに従って自動でなされてもよいし、手動でなされてもよい。ここで、マークの位置を検出するための検出条件は、例えば、マークの位置を検出するために処理部１６において実行される信号処理における条件、計測すべきマークの座標、および、マークを照明する照明条件の少なくとも１つを含みうる。計測すべきマークの座標は、複数のマークが存在する場合において、計測すべきマーク（の位置および個数）を特定する。照明条件としては、例えば、マークを照明する光の波長、波長幅、絞り、強度を挙げることができる。複数の検出光学系を備える露光装置においては、該複数の検出光学系のいずれかを使用するかということも検出条件に含まれうる。その他、検出条件には、特開２００４−２２８３２７号公報、特開平０４−０３２２１９号公報、特開平１１−２８３９１２号公報に記載されているような種々の条件が含まれうる。なお、本発明に従って調整あるいは変更されるべき検出条件は、以上のものに限定されず、マークの位置の検出に関するあらゆる条件が含まれうる。
【００３０】
手動による検出条件の調整は、例えば、オペレータがアライメント状態をモニターで観察しながらなされうる。一方、自動調整では、予め組み込まれたプログラムによって最適なパラメータが抽出されうる。
【００３１】
ステップＳ１０５において検出条件（パラメータ）が変更されると、制御装置２３の設定部２３０は、当該変更に応答して、ステップＳ１０８において、当該変更後の検出条件を複数の露光装置１ａ、１ｂ、１ｃにおける他の露光装置１ｂ、１ｃに設定する。この設定は、例えば、露光装置１ｂ、１ｃの記憶部１８に対して該当するプロセス（これは、例えば、プロセスＩＤで特定されうる）における最新の検出条件として登録する処理を含みうる。制御装置２３は、更に、最新の検出条件をプロセスと対応付けてデータベース２４に登録することが好ましい。
【００３２】
このように、この実施形態によれば、複数の露光装置におけるいずれか１つの露光装置において検出条件が変更された場合に当該変更後の検出条件が複数の露光装置における他の露光装置に反映される。このような反映のための処理は、種々の手順でなされうる。一例を挙げると、検出条件が変更された露光装置から制御装置２３に対して、プロセスを特定するプロセスＩＤとともに変更後の検出条件を示す情報が送られる。それに応答して、制御装置２３は、他の露光装置にステップＳ２１０を実行させて、当該他の露光装置における該当するプロセスにおける検出条件を更新させる。ここで、１つの露光装置において検出条件が変更された場合に、他の露光装置においては、その変更後の検出条件と同一の検出条件が設定されてもよいし、その変更後の検出条件にオフセット値などを加えた検出条件が設定されてもよい。
【００３３】
１つの露光装置における検出条件の変更を他の露光装置に反映させる動作は、当該他の露光装置がロットまたは基板を処理していない場合には、当該１つの露光装置における検出条件の変更の後に即座に実施することができる。なお、１つのロットは、複数の基板からなる処理単位を意味する。
【００３４】
一方、１つの露光装置において特定プロセスのための検出条件が変更されたときに他の露光装置が当該特定プロセスのためのロットを処理中であるある場合には考慮が必要である。このような場合には、当該ロットにおける処理中の基板のマークの位置の検出処理の終了後であって次の基板のマークの位置の検出処理の開始前に当該変更の後の検出条件に応じて当該他の露光装置における検出条件が設定されることが好ましい。当該他の露光装置への変更後の検出条件の設定のタイミングは、例えば、制御装置２３、または、当該他の露光装置の制御部１７によって制御されうる。
【００３５】
１つの露光装置において検出条件が変更されたときに他の露光装置が動作していない場合（この例としては、例えば、電源が投入されていない場合が考えられる。）には、制御装置２３は、当該他の露光装置が動作を開始した後に、データベース２４に登録されている該当するプロセスについての最新の検出条件を当該他の露光装置に設定すればよい。
【００３６】
この実施形態によれば、１つの露光装置における検出条件の変更が発生した場合に、当該変更に応答して、当該１つの露光装置と同一のプロセスを実行する他の露光装置に反映される。これにより、同一のプロセスを実行する複数の露光装置のそれぞれにおいて同様のエラーが発生することを防止することができる。これにより、複数の露光装置の全体の稼働率を向上させることができる。
【００３７】
マークの検出の精度および可否は、例えば、基板に形成する膜の厚さ、研磨工程（ＣＭＰ）におけるパッドの圧力および研磨剤の種類、等のプロセス条件に対して敏感に反応しうる。この実施形態によれば、そのようなプロセス条件の変更によって必要となるマークの検出条件の変更を複数の露光装置に対して迅速に反映させることができる。
【００３８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、１つの筐体内に複数の露光装置を収めた露光システムに本発明を適用した例を提供する。第２実施形態の露光システムＥＳ'は、１つの筐体１００の中に複数（ここでは２つ）の露光装置１ａ、１ｂを有する。露光装置１ａは、例えば、投影光学系３ａと、基板ステージ６ａと、検出光学系７ａと、処理部１６ａと、制御部１７ａとを備えている。露光装置１ｂは、例えば、投影光学系３ｂと、基板ステージ６ｂと、検出光学系７ｂと、処理部１６ｂと、制御部１７ｂとを備えている。投影光学系３ａ、３ｂ、基板ステージ６ａ、６ｂ、検出光学系７ａ、７ｂ、処理部１６ａ、１６ｂ、制御部１７ａ、１７ｂは、第１実施形態の露光装置１における投影光学系３、基板ステージ６、検出光学系７、処理部１６、制御部１７と同様の機能を有しうる。
【００３９】
第２実施体形態の露光システムＥＳ'は、複数の露光装置１ａ、１ｂによって共用される共用部分１０２を含む。共用部分１０２は、例えば、複数の露光装置１ａ、１ｂにおいて共用される記憶部１８、操作部１９および制御装置（制御部）２３を含む。制御装置２３は、第１実施形態における制御装置２３と同様の機能を有しうる。なお、制御部１７ａ、１７ｂおよび制御装置２３によって１つの制御部が構成されていると考えることもできる。記憶部１８は、第１実施形態における複数の記憶部１８およびデータベース２４を統合したデバイスとして考えることもできる。
【００４０】
露光システムＥＳ'は、共通の搬送機構２５を有し、露光装置１ａ、１０ｂへの基板の搬入および露光装置１ａ、１ｂから基板の搬出が共有の搬送機構２５によってなされる。
【００４１】
第２実施形態においても、複数の露光装置１ａ、１ｂのうちの１つの露光装置においてマークの検出条件が変更された場合に、制御装置２３によって、当該変更後の検出条件が複数の露光装置１ａ、１ｂのうち他の露光装置に設定される。
［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。
【００４２】
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うる。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）とを含みうる。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うる。
【００４３】
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の少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。
【００４４】
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。
【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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