(57)【要約】【課題】  マーク信号からマークの位置を検出する精度を向上させる。【解決手段】  本発明の装置は、マークを撮像して得られたマーク信号から前記マークの位置を検出する装置であって、マーク信号に対して処理ウインドウを設定する設定手段と、前記処理ウインドウ内の前記マーク信号の偶関数強度を算出する算出手段とを有する。さらに、前記設定手段により異なる複数の位置に設定された前記処理ウインドウに関し前記算出手段によりそれぞれ算出された複数の偶関数強度に基づいて、前記マークの位置を検出する検出手段を有する。【選択図】図１
2008066638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マークを撮像して得られたマーク信号から前記マークの位置を検出する装置であって、
マーク信号に対して処理ウインドウを設定する設定手段と、
前記処理ウインドウ内の前記マーク信号の偶関数強度を算出する算出手段と、
前記設定手段により異なる複数の位置に設定された前記処理ウインドウに関し前記算出手段によりそれぞれ算出された複数の偶関数強度に基づいて、前記マークの位置を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記処理ウインドウの、異なる複数の幅に関してそれぞれ算出された、前記マーク信号の、複数の偶関数強度に基づいて、前記処理ウインドウの幅を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記マーク信号に対して、奇数個の標本点を含む第１の処理ウインドウと偶数個の標本点を含む第２の処理ウインドウとを設定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記検出手段により検出された位置に第２の処理ウインドウを設定する第２の設定手段と、
前記第２の処理ウインドウ内の前記マーク信号の奇関数強度を算出する第２の算出手段と、
前記奇関数強度に基づき、前記検出手段により検出された位置に対する信頼度を算出する第３の算出手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記第３の算出手段は、前記検出手段により検出された位置における前記偶関数強度と前記奇関数強度との比を前記信頼度として算出する、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記マークを有する基板を露光する露光装置である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記基板は、前記マークが複数配列されてなるアライメントマークを有し、前記アライメントマーク中の複数の前記マークに関して前記検出手段によりそれぞれ検出された複数の位置の平均値を求め、前記平均値を前記アライメントマークの位置とする、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の装置を用いて基板を露光するステップを有する、ことを特徴とするでデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マークを撮像して得られたマーク信号から当該マークの位置を検出する技術に関する。本発明は、例えば、半導体デバイス等のデバイスの製造工程において利用される露光装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造用の投影露光装置においては、回路の微細化及び高密度化に伴い、レチクル面上の回路パターンをウエハ面上により高い解像力で投影露光できることが要求されている。回路パターンの投影解像力は投影光学系の開口数（ＮＡ）と露光波長に依存するので、高解像度化の方法としては、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、露光光源は、ｇ線からｉ線に移行し、更にｉ線からエキシマレーザに移行しつつある。また、エキシマレーザにおいても、その発振波長が２４８ｎｍ及び１９３ｎｍの露光装置が既に実用化され使用されている。現在では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】
さらに、半導体デバイスの製造プロセスも多様化しており、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）プロセス等の技術も注目されている。また、半導体デバイスの構造や材料も多種多様であり、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）や、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等を使用したＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が提案されている。
【０００４】
一方、回路パターンの微細化に伴い、回路パターンが形成されているレチクルとそれが投影されるウエハとを高精度にアライメントすることも要求されており、その必要精度は通常、回路線幅の１／３とされている。したがって、例えば、現状の９０ｎｍデザインにおける必要精度はその１／３の３０ｎｍである。
【０００５】
露光装置におけるウエハアライメント方法としては、特許文献１に記載の手法が提案されている。この手法では、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサで取り込んだアライメントマークを長軸方向に投影して得られたマーク信号や、ラインセンサで取り込んだマーク信号から、テンプレートマッチングによってアライメントマーク位置を検出する。テンプレートマッチングでは、センサで取り込んだマーク信号と、予め処理装置内で持っているテンプレートとの相関演算を行い、相関の最も高い位置をアライメントマークの中心として検出していた。テンプレートマッチングは次式（１）で表される。
【０００６】
【数１】
2008066638.tif 000003
ここで、Ｓはセンサで取り込んだマーク信号、Ｔはテンプレート、Ｅは相関演算結果、ｘはアライメントマーク位置、ｉは相関演算処理ウインドウ内の位置である。
【特許文献１】特登録０３３４７４９０号公報
【特許文献２】特開平２−２９４０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウエハアライメントで問題となる誤差に、ＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｈｉｆｔ）と呼ばれる、プロセスに起因する計測誤差がある。ＷＩＳの一例としては、ＣＭＰ工程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、ウエハに塗布するレジスト形状が非対称になるものがある。こうしたアライメントマーク構造の非対称性やレジスト塗布むらが原因で、センサで取り込むマーク信号自体も非対称になる。この非対称性が、テンプレートマッチングを用いたウエハアライメントにおいて、計測誤差を発生させる要因となっており、ひいては半導体デバイスの性能、及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た。
【０００８】
すなわち、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、マーク信号からマークの位置を検出する精度を向上させることを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため本発明の装置は、マークを撮像して得られたマーク信号から前記マークの位置を検出する装置であって、以下を特徴とする。すなわち、マーク信号に対して処理ウインドウを設定する設定手段と、前記処理ウインドウ内の前記マーク信号の偶関数強度を算出する算出手段とを有する。さらに、前記設定手段により異なる複数の位置に設定された前記処理ウインドウに関し前記算出手段によりそれぞれ算出された複数の偶関数強度に基づいて、前記マークの位置を検出する検出手段を有する。
【００１０】
前記設定手段は、例えば、前記処理ウインドウの、異なる複数の幅に関してそれぞれ算出された、前記マーク信号の、複数の偶関数強度に基づいて、前記処理ウインドウの幅を設定する。あるいは、前記マーク信号に対して、奇数個の標本点を含む第１の処理ウインドウと偶数個の標本点を含む第２の処理ウインドウとを設定する。
【００１１】
本発明の装置は、さらに、第２の設定手段、第２の算出手段、および第３の算出手段を有することができる。第２の設定手段は、前記検出手段により検出された位置に第２の処理ウインドウを設定する。第２の算出手段は、前記第２の処理ウインドウ内の前記マーク信号の奇関数強度を算出する。第３の算出手段は、前記奇関数強度に基づき、前記検出手段により検出された位置に対する信頼度を算出する。
ここで、前記第３の算出手段は、例えば、前記検出手段により検出された位置における前記偶関数強度と前記奇関数強度との比を前記信頼度として算出する。
【００１２】
本発明の装置は、前記マークを有する基板を露光する露光装置として好適に適用することができる。その場合、前記基板は、前記マークが複数配列されてなるアライメントマークを有する。そして、前記アライメントマーク中の複数の前記マークに関して前記検出手段によりそれぞれ検出された複数の位置の平均値を求め、前記平均値を前記アライメントマークの位置とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、マーク信号からマークの位置を検出する精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態において、本発明は、露光装置において、ウエハアライメントの際にマーク信号が非対称になっていても、計測位置誤差を発生させないウエハアライメントとして適用される。
本実施形態のウエハアライメントは、非対称なマーク信号に対して、仮中心と処理ウインドウを設定して、処理ウインドウ内の対称成分（偶関数強度）をフーリエ変換によって抽出し、各空間周波数の偶関数強度の総和をマークの対称性指標として算出する。この対称性指標の算出を、仮中心を走査しながら所定の走査範囲内で繰り返し行い、対称性指標が最大となる仮中心位置をマーク中心位置として検出することにより、マーク信号の非対称成分による計測誤差を発生させないことを特徴とする。また、アライメントマーク形状固有の空間周波数の偶関数強度が最大となる幅に処理ウインドウを設定することや、マーク情報をもたない領域を除去した処理ウインドウを設定することで、Ｓ／Ｎの向上した高精度検出も可能となる。また、奇数個のポイントを含む処理ウインドウと偶数個のポイントを含む処理ウインドウを設定し、交互に対称性指標を算出して合成することで、計測方向の分解能が２倍になる高精度検出も可能となる。また、マーク信号の奇関数強度を用いて、グローバルアライメントの際の検出マーク位置を重み付けることで、高精度にショット配列を算出することも可能となる。
【実施例】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
［実施例１］
実施例１は、露光装置に本発明を適用したときの例である。図１は本発明の一実施例に係る半導体露光装置の概略図である。また、図１５は図１の中央処理装置３０が実行する一連の露光動作のフローチャートである。なお図１及び図１５共に、本発明のポイントに係る部分以外は図示していない。露光装置１は、ある回路パターンの描画されたレチクル２を縮小投影する縮小投影光学系３と、前工程で下地パターン及びアライメントマークの形成されたウエハ４を保持するウエハチャック５とを備える。さらに、ウエハ４を所定の位置に位置決めするウエハステージ６と、ウエハ４上のアライメントマーク１１（図２）の位置を計測するアライメント検出光学系７等を備える。
【００１６】
まず、ウエハ４上のアライメントマーク１１の位置を検出する図１５のステップＳ１について説明する。図２はアライメント検出光学系７の主要構成要素を示したものである。光源８からの照明光は、ビームスプリッタ９で反射し、レンズ１０を通り、ウエハ４上のアライメントマーク１１を照明する。アライメントマーク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ＣＣＤセンサ１４と１５で受光させる。ここで、アライメントマーク１１は、レンズ１０、１２により分解能が計測精度を満たすことができる倍率で拡大され、ＣＣＤセンサ１４、１５に結像される。ＣＣＤセンサ１４、１５はそれぞれ、アライメントマーク１１のＸ方向のずれ計測用、アライメントマーク１１のＹ方向のずれ計測用になっており、光軸に対して９０度回転させて設置している。Ｘ方向とＹ方向の計測原理は同じなので、以下はＸ方向の位置計測についてのみ記述する。
【００１７】
最初に、位置計測に用いるアライメントマーク１１の一例について説明する。図３に示すように、計測方向（Ｘ方向）と非計測方向（Ｙ方向）に所定の長さの短冊型アライメントマーク２０が、Ｘ方向に所定の間隔で複数本並んでいる。アライメントマーク１１の断面構造はエッチング処理によって凹形状をしており、アライメントマーク１１上にはレジスト２１が塗布されている。
【００１８】
次に、複数本のアライメントマーク２０に対して、照明光を照射して得られる反射光をＣＣＤセンサ１４で受光したときの、マーク信号の一例を図４に示す。ステップＳ１では、図中の各マーク信号２２に対して、以下に図１７を用いて説明する信号処理工程を実施し、各マーク中心を検出して、それらの平均値を最終的なアライメントマーク位置として検出する。
【００１９】
以下、本実施例の信号処理工程について、１本のマーク信号を例に図１７のフローチャートを使って説明する。
まず、中央処理装置３０は、ステップＳ１００で、図５に示すマーク信号を図１のアライメント信号処理部３１に入力する。次にステップＳ１０１で、入力したマーク信号に対し「仮のマーク中心Ｃ（以下、仮中心Ｃ）」と「仮中心Ｃを中心とした処理ウインドウＷ（以下、ウインドウＷ）」を設定する。次にステップＳ１０２で、仮中心ＣにおけるウインドウＷ内の偶関数成分をフーリエ変換によって抽出する。
【００２０】
ステップＳ１０２で抽出した偶関数成分を図６に示す。図６の横軸は「マーク信号の空間周波数ｆ（以下、空間周波数）」、縦軸は「偶関数成分の強度ｅ（ｆ）（以下、偶関数強度）」を表している。図６の偶関数強度ｅ（ｆ）は、仮中心Ｃを中心とした場合の対称成分を表わしているため、マーク信号の非対称成分に影響されない値である。つまり、非対称成分の影響を除去した対称性指標としてマーク中心の検出に使用することが可能となる。本実施例では、ステップＳ１０３にて各空間周波数の偶関数強度総和Ｅを抽出し、マーク中心検出用の対称性指標とする。なおステップＳ１０３は、ウインドウＷのサンプリング点数をＮとすると、式（２）で表される。
【００２１】
【数２】
2008066638.tif 000004
【００２２】
上記の対称性指標を算出した後は、計測方向（Ｘ方向）に仮中心Ｃを走査するステップ１０４を実施する。その後、所定の走査範囲を終了するまでＳ１０１〜Ｓ１０４を繰り返し、図７に示す離散曲線Ｅ（Ｘ）（以下、評価波形）をステップ１０６で算出する。評価波形Ｅ（Ｘ）のピーク位置Ｘｐｅａｋはマーク信号の対称成分が最大となる位置を表しており、このピーク位置Ｘｐｅａｋがマーク中心である。
最後にステップＳ１０７にて、「評価波形Ｅ（Ｘ）の重心を計算（以下、重心計算）」することで、評価波形Ｅ（Ｘ）のピーク位置Ｘｐｅａｋをサブピクセル精度で検出し、本実施例の信号処理工程は終了する。
【００２３】
図１５のステップＳ１を、ウエハ面内の所定ショットのアライメントマークに対して実施した後、ステップＳ３で、その位置検出結果を統計的に処理し、ウエハ面内の全ショット配列を算出するグローバルアライメントを実施する。その後、グローバルアライメントにより算出したショット配列補正量に従って、ステップＳ４でウエハステージ６を駆動して、ステップＳ５でウエハ４を露光し、一連の露光動作が終了する。
【００２４】
なお、図１７のフローチャートで説明した本実施例の信号処理工程を、図１８のフローチャートに示すように、複数の対称性指標から複数のマーク中心を算出し、その平均値を最終的なマーク中心とする工程で実施することも可能である。以下、図１８のフローチャートを使って信号処理工程の変形例について説明する。最初の信号処理工程ステップＳ２００〜Ｓ２０２は、ステップＳ１００〜Ｓ１０２と同様である。ステップＳ１０３では、全空間周波数の偶関数強度総和Ｅを算出するが、ステップＳ２０３は、ｎ個の空間周波数領域を選択してｎ個の偶関数強度総和Ｅｎを算出する（ｎ＝１，２・・・ｎ）。なおステップＳ２０３は式（３）で表される。
【００２５】
【数３】
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【００２６】
ステップＳ２０４は、ステップＳ１０４と同様で、所定の走査範囲を終了するまでステップＳ２０１〜Ｓ２０４を繰り返す。所定の走査範囲を終了した後は、ステップＳ２０６でｎ個の評価波形Ｅｎ（Ｘ）を算出し、ステップＳ１０６と同様に重心計算を用いて、ｎ個のピーク位置Ｘｎｐｅａｋをサブピクセル精度で検出する。最後にステップＳ２０７にて、Ｘｎｐｅａｋの平均値Ｘａｖｅｐｅａｋを検出し、Ｘａｖｅｐｅａｋを最終的なマーク中心として、信号処理工程は終了する。
【００２７】
なお、本実施例のアライメントマーク１１は図３の形に限定するものではない。また、ステップＳ１０２、Ｓ２０２で偶関数強度を抽出する工程は、フーリエ変換に限定するものではなく、他の直交変換を用いて抽出することも可能である。また、ステップ１０３、Ｓ２０３で対称性指標を算出する工程は、「偶関数強度総和」に限定するものではなく、「偶関数強度の重み付け総和」、「偶関数強度の平均値」、「偶関数強度の二乗和平方根（ＲＭＳ）」等を用いて算出することも可能である。また、ステップＳ１０７、Ｓ２０７で評価波形のピーク位置をサブピクセル精度で検出する工程は、重心計算に限定するものではなく、多項式近似等を用いて検出することも可能である。また、ステップＳ２０３のｎ個の偶関数強度総和Ｅｎを算出する工程は、空間周波数の選択方法を限定するものではない。すなわち、「ｎ＝１として特定の空間周波数領域のみを選択すること」、「特定の空間周波数領域とその高次周波数領域を選択すること」、レジスト塗布むらやＣＭＰ工程の影響が低周波数で顕著となることを利用して「低周波数成分以外の空間周波数領域を選択すること」も可能である。
【００２８】
［実施例２］
実施例２は、対称性指標のＳ／Ｎが向上する処理ウインドウ幅を設定する工程を適用したときの例を示す。実施例１に対し、図１５におけるステップＳ１の信号処理工程以外は、装置全体の構成及び装置全体の動作に関して実施例１と同様である。本実施例の信号処理工程についてのみ、図１９のフローチャートを使って説明する。
【００２９】
まずステップＳ３００で、図８に示すマーク信号を図１のアライメント信号処理部に入力する。次にステップＳ３０１で、入力したマーク信号に対し、「仮中心Ｃ」と「仮中心Ｃを中心とした仮の処理ウインドウＷ１（以下、仮ウインドウＷ１）」を設定する。次にステップＳ３０２で、仮中心ＣにおけるウインドウＷ１内の「アライメントマーク形状固有の空間周波数（以下、特徴周波数）」の偶関数強度をフーリエ変換によって抽出する。次にステップＳ３０２−０で、仮ウインドウＷ１の幅を変更し、所定の変更範囲を終了するまでステップＳ３００〜Ｓ３０２−０を繰り返し実施する。これにより、図９に示す特徴周波数の偶関数強度とウインドウ幅の関係を算出する。その後ステップＳ３０２−２で、「特徴周波数の偶関数強度が最大となる最適処理ウインドウＷ２（以下、最適ウインドウＷ２）」を検出する。ステップＳ３０２−２で最適ウインドウＷ２を検出した後は、ステップＳ３０２−３で仮中心Ｃと最適ウインドウＷ２を設定し、ステップＳ３０２−４で、仮中心Ｃにおける最適ウインドウＷ２内の偶関数強度をフーリエ変換によって抽出する。その後の信号処理工程ステップＳ３０３〜Ｓ３０７は、Ｓ１０３〜Ｓ１０７と同様である。本実施例では、最適ウインドウＷ２を使用することで、仮ウインドウＷ１に比べ対称性指標のＳ／Ｎを向上し、高精度なマーク中心検出を行うことが可能となる。
【００３０】
なお、図１９の信号処理工程の変形例として、ステップＳ３０１において、図１０のマーク信号に対し「仮中心Ｃ」と「仮中心Ｃを中心とした仮中心Ｃの近傍点を除去した処理ウインドウＷ３（以下、ウインドウＷ３）」を設定することも可能である。ウインドウＷ３を設定することで、マーク情報をもたない領域のノイズの影響を除去することができ、仮中心Ｃの近傍点を除去しない場合に比べＳ／Ｎの高い高精度なマーク中心検出を行うことが可能となる。なお、ウインドウＷ３を設定する工程は、ステップＳ３０１に限定するものではなく、実施例１のステップＳ１０１、Ｓ２０１にも容易に適用可能である。またステップＳ３０１は、処理ウインドウの形状をウインドウＷ３に限定するものではない。また、ステップＳ３０２、Ｓ３０２−４で偶関数強度を抽出する工程は、フーリエ変換に限定するものではなく、他の直交変換を用いて抽出することも可能である。
【００３１】
［実施例３］
実施例３は、奇数個の「ポイント（以下、サンプリング点）」を含む処理ウインドウと偶数個のサンプリング点を含む処理ウインドウを設定し、交互に対称性指標を算出して合成することで、計測方向（Ｘ方向）分解能を２倍にする工程を適用したときの例を示す。ステップＳ１の信号処理工程以外は、装置全体の構成及び装置全体の動作に関して実施例１と同様である。本実施例の信号処理工程についてのみ、図２０のフローチャートを使って説明する。
【００３２】
まずステップＳ４００で、図１１に示すマーク信号を図１のアライメント信号処理部に入力する。次にステップＳ４０１で、入力したマーク信号に対し「サンプリング点上の仮中心Ｃ１」と「サンプリング点上の仮中心Ｃ１を中心とした処理ウインドウＷ１１（以下、ウインドウＷ１１）」を設定する。なおウインドウＷ１１は、図１３に示す奇数個のサンプリング点を含む幅で設定する。次のステップＳ４０２〜Ｓ４０３は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０３と同様である。次にステップＳ４０４で、計測方向（Ｘ方向）に仮中心を「サンプリング点間隔の半分（以下、半画素）」シフトする。サンプリング点間上に走査された仮中心に対して、次にステップＳ４０５−２で「サンプリング点間の仮中心Ｃ２」と「サンプリング点間の仮中心Ｃ２を中心とした処理ウインドウＷ１２（以下、ウインドウＷ１２）」を設定する。なおウインドウＷ１２は、図１４に示す偶数個のサンプリング点を含む幅で設定する。
【００３３】
その後、所定の走査範囲を終了するまで、仮中心の位置によって設定する処理ウインドウをウインドウＷ１１（ステップＳ４０５−１）と、ウインドウＷ１２（ステップＳ４０５−２）に変更しながら、ステップＳ４０２〜Ｓ４０５−２を繰り返し実施する。所定の走査範囲を終了した後は、ステップＳ４０６で、図１２に示す評価波形を算出する。マーク中心を検出するステップＳ４０７はステップＳ１０７と同様である。本実施例の信号処理工程により、評価波形の計測方向（Ｘ方向）分解能が２倍となるので、高精度なマーク中心検出を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、仮中心を計測方向（Ｘ方向）に半画素シフトして評価波形の計測方向（Ｘ方向）分解能を２倍にするステップＳ４０４〜Ｓ４０５−２を、実施例１のステップＳ１０４〜Ｓ１０５、ステップＳ２０４〜Ｓ２０５、実施例２のＳ３０４〜Ｓ３０５に適用することは容易に可能である。
【００３５】
［実施例４］
実施例４は、マーク信号の奇関数強度を用いて、グローバルアライメントの際の検出マーク位置を重み付けることで、高精度にショット配列を算出する工程を適用したときの例を示す。実施例１に対し、ステップＳ１の信号処理工程と、ステップＳ３のグローバルアライメント工程以外は、装置全体の構成及び装置全体の動作に関して実施例１と同様である。本実施例の信号処理工程とグローバルアライメント工程について、図１６及び図２０のフローチャートを使って説明する。
【００３６】
ステップＳ１１の信号処理工程において、マーク信号を入力してから、マーク中心を検出するまでのステップＳ５００〜Ｓ５０７は、ステップＳ１におけるステップＳ１００〜Ｓ１０７と同様である。本実施例では、ステップＳ５０７でマーク中心を検出した後、ステップＳ５０８で、中心ＸｐｅａｋとウインドウＷを設定する。次にステップＳ５０９で、中心ＸｐｅａｋにおけるウインドウＷ内の奇関数強度をフーリエ変換によって抽出する。マーク信号の奇関数強度は、Ｘｐｅａｋを中心とした場合の非対称成分を表しているため、ステップＳ５１０で「各空間周波数における奇関数強度の総和Ｆ（Ｘｐｅａｋ）」を算出することで、マーク信号の非対称量を表す指標とすることができる。よって、ステップＳ５１１で「偶関数強度総和Ｅ（Ｘｐｅａｋ）と奇関数強度総和Ｆ（Ｘｐｅａｋ）の比Ｅ（Ｘｐｅａｋ）／Ｆ（Ｘｐｅａｋ）」を算出することで、「マーク信号の信頼度（以下、マーク信頼度）」として利用することが可能となる。このマーク信頼度を、ステップＳ１３のグローバルアライメントの際に、検出マーク位置の重みとして使用する。なお、グローバルアライメントの際に、マーク信頼度に応じて検出マーク位置に対する重み付けを行うことで、高精度にショット配列を算出する方法については、特開平２−２９４０１５号公報で提案されており、ここでは説明を省略する。
【００３７】
なお、ステップＳ５００〜Ｓ５０７を、実施例１のステップＳ１０１〜Ｓ１０７、ステップＳ２０１〜Ｓ２０８、実施例２のステップＳ３０１〜Ｓ３０７、実施例３のＳ４０１〜Ｓ４０７に変更することは容易に可能である。また、ステップＳ５０９で奇関数強度を抽出する工程は、フーリエ変換に限定するものではなく、他の直交変換を用いて抽出することも可能である。また、ステップＳ５１１でマーク信頼度を算出する工程は、マーク信頼度をＥ（Ｘｐｅａｋ）／Ｆ（Ｘｐｅａｋ）に限定するものではない。
【００３８】
［発明の適用範囲］
なお、上述の実施例における信号処理工程は、いずれも明視野照明での信号処理を用いていることから、適用先が露光装置のアライメント計測処理に限定されることはない。例えば、重ね合わせ検査装置や、ＣＤ−ＳＥＭ、ＡＦＭといった高精度計測装置における基板のアライメント時に、上述の実施例を適用することも可能である。
【００３９】
本発明を半導体露光装置のアライメントマーク位置検出に適用した上述の実施例によれば、ＷＩＳの影響による検出誤差を低減することが可能となり、アライメント精度の向上、ひいては半導体デバイス製造工程においての歩留まりを向上させることができる。また、本発明は、重ね合わせ検査装置や、ＣＤ−ＳＥＭ、ＡＦＭといった高精度計測装置における基板のアライメント時に適用可能である。この場合、マーク信号からマーク位置を検出する際、マーク構造の欠陥・非対称やレジスト塗布むらなどのＷＩＳがある場合においても、マーク位置を高精度に検出することが可能となる。
【００４０】
［第５の実施例］
次に、上述の露光装置を利用した微小デバイス（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）の製造プロセスを説明する。
図２２は半導体デバイスの製造のフローを示す。
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）では設計したパターンを形成したマスク（原版またはレチクルともいう）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（基板ともいう）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を設置した露光装置とウエハを用いて、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る。後工程は、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）等の組み立て工程を含む。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、ステップ７でこれを出荷する。
【００４１】
上記ステップ４のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置を用いて、回路パターンを有するマスクを介し、レジスト処理ステップ後のウエハを露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。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。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の装置に適用される位置検出光学系を示す図である。
【図３】図１の装置に適用される位置検出用マーク構造の一例を示す図である。
【図４】図３のマークより得られるマーク信号の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係る信号処理工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例１に係る信号処理工程の説明図であり、各空間周波数における偶関数強度の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例１に係る信号処理工程の説明図であり、評価波形を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２に係る信号処理工程の説明図である。
【図９】本発明の実施例２に係る信号処理工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る信号処理工程の説明図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る信号処理工程の変形例の説明図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る信号処理工程の説明図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る信号処理工程の説明図である。
【図１４】本発明の実施例３に係る信号処理工程の説明図である。
【図１５】本発明の実施例１に係る一連の露光動作のフローチャートである。
【図１６】本発明の実施例４に係る一連の露光動作のフローチャートである。
【図１７】本発明の実施例１に係る信号処理工程のフローチャートである。
【図１８】本発明の実施例１に係る信号処理工程の変形例のフローチャートである。
【図１９】本発明の実施例２に係る信号処理工程のフローチャートである。
【図２０】本発明の実施例３に係る信号処理工程のフローチャートである。
【図２１】本発明の実施例４に係る信号処理工程のフローチャートである。
【図２２】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：半導体露光装置、２：レチクル、３：縮小投影光学系、４：ウエハ、５：ウエハチャック、６：ウエハステージ、７：アライメントスコープ、８：アライメント用光源、９・１３：ビームスプリッタ、１０・１２：レンズ、１１：アライメントマーク、１４・１５：ＣＣＤセンサ、２０：アライメントマーク、２１：レジスト、２２：マーク信号、３０：中央処理装置、３１：アライメント信号処理装置。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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