(57)【要約】【課題】３種類の倍率を持つ検出系に於いて、検出時間の短縮と検出範囲を拡大し、スループットの向上と半導体生産対応力の向上を図る。【解決手段】グローバルアライメントにおいて、高速高精度の検出をために、高倍率検出と、中倍率の検出を同時に行い、中倍で計測したずれ量が許容範囲内であれば高倍率検出の値を最小し、許容範囲を超えていた場合、ステージを微動し、高倍で観察できる視野に動かしてからマーク位置を正確に測定する。もしも、中倍率の検出でマーク位置を確認することができなかった場合、低倍率検出に切り替えてマーク位置を確認し、ステージを微動し、高倍で観察できる視野に動かしてからマーク位置を正確に測定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物体の位置を検出する位置検出装置に於いて、該検出装置は該被検出物体に光を照射する照明手段と前記被検出物体からの光を受光する倍率の異なる複数の検出光学系を有し、前記検出光学系からの光を光電変換する複数の光電変換素子を有し、該複数の光電変換素子の信号情報より該被検出物体の位置を算出する位置検出において前記複数の光電変換素子の信号取り込みを同時に行い、同時に計測することを特徴とする位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置。
【請求項２】
前記位置検出装置において、少なくとも異なる３種類の倍率を有する検出光学系で構成されることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置。
【請求項３】
前記位置検出装置において、中倍率の検出と、高倍率の検出を同時に行い、中倍率の光電変換素子での計測位置が予め決められた範囲内の場合、前記同時に計測を行った高倍率の計測位置を採用する事を特徴とする請求項１、２記載の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置。
【請求項４】
前記位置検出装置に於いて、複数の光電変換素子の中で、中倍率の計測位置が予め決められた範囲内の場合、高倍の計測位置を採用し、範囲を超えていた場合、計測位置に基づいて検出物体の位置をずらす事を特徴とする請求項１，２，３記載の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置。
【請求項５】
前記位置検出装置において、低倍率の検出と、高倍率の検出を同時に行い、低倍率の光電変換素子での計測位置が予め決められた範囲内の場合、前記同時に計測を行った高倍率の計測位置を採用する事を特徴とする請求項１，２記載の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置。
【請求項６】
前記位置検出装置において、中倍率の検出と、高倍率の検出を同時に行い、中倍率の光電変換素子での計測位置が検出できない場合、低倍率に切り替え、低倍率の光電変換素子での計測位置に基づいて検出物体の位置をずらす事を特徴とする請求項１，２，３，４記載の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置。
【請求項７】
請求項１〜６の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置は、ウエハ上に設定された複数のアライメントマークのうち、中倍計測または低倍計測と高倍計測を同時に行うマーク、および高倍計測だけ行うマークを設定することを特徴とする。
【請求項８】
請求項７の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体製造装置において、高倍計測だけを行うマークを計測する前に、中倍計測または低倍計測と高倍計測を同時に行ったマーク計測位置に基づいてステージ上に乗っているウエハとステージの線形ずれ成分を計算し、線形ずれ成分を補正するようにステージを動かし、高倍計測専用マーク位置に前記光電変換素子をあわせることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項９】
請求項６の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体製造装置において、低倍計測で使用するマークを低倍専用マークとすることを特徴とする位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体露光装置。
【請求項１０】
請求項８の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体製造装置において、前記線形成分を補正する際、Ｘ，Ｙ方向の補正成分に分解しステージのＸ，Ｙ移動により、高倍計測専用マーク位置に前記光電変換素子をあわせることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１１】
被検出物体の位置を検出する位置検出装置に於いて、該検出装置は該被検出物体に光を照射する照明手段と前記被検出物体からの光を受光する倍率の異なる複数の検出光学系を有し、前記検出光学系からの光を光電変換する複数の光電変換素子を有し、該複数の光電変換素子の信号情報より該被検出物体の位置を算出する位置検出において前記複数の光電変換素子の信号取り込みを同時に行い、同時に計測することを特徴とする位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法。
【請求項１２】
前記位置検出方法において、少なくとも異なる３種類の倍率を有する検出光学系で構成されることを特徴とする請求項１１記載の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法。
【請求項１３】
前記位置検出方法において、中倍率の検出と、高倍率の検出を同時に行い、中倍率の光電変換素子での計測位置が予め決められた範囲内の場合、前記同時に計測を行った高倍率の計測位置を採用する事を特徴とする請求項１１記載の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法。
【請求項１４】
前記位置検出方法に於いて、複数の光電変換素子の中で、中倍率の計測位置が予め決められた範囲内の場合、高倍の計測位置を採用し、範囲を超えていた場合、計測位置に基づいて検出物体の位置をずらす事を特徴とする請求項１１，１２，１３記載の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法。
【請求項１５】
前記位置検出方法において、低倍率の検出と、高倍率の検出を同時に行い、低倍率の光電変換素子での計測位置が予め決められた範囲内の場合、前記同時に計測を行った高倍率の計測位置を採用する事を特徴とする請求項１１，１２記載の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法。
【請求項１６】
前記位置検出方法において、中倍率の検出と、高倍率の検出を同時に行い、中倍率の光電変換素子での計測位置が検出できない場合、低倍率に切り替え、低倍率の光電変換素子での計測位置に基づいて検出物体の位置をずらす事を特徴とする請求項１１，１２，１３，１４記載の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法は、ウエハ上に設定された複数のアライメントマークのうち、中倍計測または低倍計測と高倍計測を同時に行うマーク、および高倍計測だけ行うマークを設定することを特徴とする。
【請求項１８】
請求項１７の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体製造方法において、高倍計測だけを行うマークを計測する前に、中倍計測または低倍計測と高倍計測を同時に行ったマーク計測位置に基づいてステージ上に乗っているウエハとステージの線形ずれ成分を計算し、線形ずれ成分を補正するようにステージを動かし、高倍計測専用マーク位置に前記光電変換素子をあわせることを特徴とする半導体露光方法。
【請求項１９】
請求項１６の位置検出装置又は該位置検出装置を備えた半導体製造装置において、低倍計測で使用するマークを低倍専用マークとすることを特徴とする位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体露光方法。
【請求項２０】
請求項１８の位置検出方法又は該位置検出方法を備えた半導体製造方法において、前記線形成分を補正する際、Ｘ，Ｙ方向の補正成分に分解しステージのＸ，Ｙ移動により、高倍計測専用マーク位置に前記光電変換素子をあわせることを特徴とする半導体露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体露光装置で、ウエハの位置をアライメントするための位置合わせマークと左記マークを用いたアライメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５と、図４、フロー図６を用いて従来の、半導体製造装置でのウエハアライメントを説明する。ウエハが半導体製造装置に供給されると、ウエハの外周とオリフラまたはノッチと呼ばれる印（図４    Ｎ）を用いてメカニカルな位置合わせをＭＡで行い、ウエハのラフな位置を決定する。メカニカルな位置合わせ精度は２０μｍ程度である。次にウエハは不図示のウエハ供給装置でチャックＣＨに載せられ、グローバルアライメントを行う。グローバルアライメントは、図４に示されるＦＸＹ１〜４のマークを検出し、計測しウエハのＸ，Ｙ方向のずれと、回転成分、および、ショット配列の倍率成分を求めるものである。グローバルアライメントの精度は、今日の２５６Ｍｂｉｔのメモリを製造するマシンにおいては５０ｎｍ以下の精度になる。
【０００３】
グローバルアライメント時のマークの観察は、ステージＳＴＧ上のウエハチャックＣＨに吸着されたウエハＷをスコープＳＣで観察する。スコープＳＣは、２種類の倍率を持つ顕微鏡とセンサで構成されている。Ｌｉから照明光はハーフミラーＭ１を介してＷ上のアライメントマークを照明する。アライメントマークの反射光はＭ１を透過して、ハーフミラーＭ３で分割され、一方は低倍レンズＬ２を介してセンサＳ１上に結像する。もう一方は高倍レンズＬ３を介してセンサＳ２に結像する。
【０００４】
センサＳ１，Ｓ２に結像した像は光電変換され、処理装置Ｐでマーク位置計算する。マーク位置の計算は低倍系と高倍系の２種類のセンサで行われる。実際のマーク位置は、高倍系のＳ２センサの像で決定する。２種類のセンサで計測が行われる理由を次に示す。図２（ａ）は高倍系の視野ＨＦである。低倍系の視野は図２（ｂ）に示される範囲ＭＦである。低倍系でメカニカルアライメントの結果がセンサＳ２の視野に入っているかを確認し、視野内であれば高倍センサの計算結果を採用する。もし、入っていない場合、Ｓ１の視野に追い込むための微小移動量ｄｘ，ｄｙを算出する。こうすることによって、メカニカルアライメントの誤差があったとしても、精度よく、高速にグローバルアライメントを終了させている。次に、図６を用いて具体的に処理フローを説明する。グローバルアライメントＳ１００は最初にＦＸＹ１へ移動する（Ｓ１０１）。ＦＸ１，ＦＸ２の位置を測定する（Ｓ１０２）。測定はＳ１０のフローとなっている。このフローでは高倍系センサＳ２がＸ計測高倍率センサと、Ｙ計測高倍率センサにさらに分割されている場合を示す。この場合、ラインセンサなどが使われる。もちろん、イメージセンサでＸ，Ｙマークを撮像してもよい。Ｘの高倍撮像（Ｓ１１０）、Ｙの高倍撮像（Ｓ１１１）、低倍撮像（Ｓ１１２）を同時に行う。ただし特に同時である必要もない。同時のほうが、より高速である。ＦＸマークの位置算出（Ｓ１１３）、ＦＹマークの位置算出（Ｓ１１４）、低倍マーク位置算出（Ｓ１１５）を行い、Ｓ１１５の結果で高倍検出のための視野へ追い込む量ｄｘ，ｄｙを算出し（Ｓ１１６）、その量が許容範囲内であるか判断する（Ｓ１１７）。許容範囲内であれば、Ｓ１１３，Ｓ１１４で算出した結果を採用する。範囲外であれば、ｄｘ，ｄｙの量だけ微小移動し（Ｓ１１８）、Ｘの高倍撮像（Ｓ１１９）、Ｙの高倍撮像（Ｓ１２０）、ＦＸマークの位置算出（Ｓ１２１）、ＦＹマークの位置算出（Ｓ１２２）を行う。
【０００５】
ＦＸＹ１の位置が計算されたら、ＦＸＹ２へ移動し（Ｓ１０３）同じ方法でＦＸ２，ＦＹ２のマーク位置を算出する（Ｓ１０４）。２つのマーク位置が正確に求められると、チャックＣＨ上のウエハＷの位置は概略求められる。その結果を反映しＦＸＹ３，ＦＸＹ４の目標位置を再計算する（Ｓ１０５）。概略が求められると、マーク位置は高倍系の視野に入るようになり、Ｓ１０６，Ｓ１０７でＦＸ３，ＦＹ３，ＦＸ４，ＦＹ４のマーク位置を算出し、グローバルアライメントが終了する。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
メカニカルアライメントの誤差が２０ｕｍ  程度であれば、低倍系と高倍系を使ったグローバルアライメントによって、高速に精度よくウエハの位置を求めることが可能である。しかし、メカニカルアライメントはステージ上で行われず、外部で行われる。そのため、ウエハをハンドでチャック上に置く際に生じる誤差が２０μｍ以下であっても、異なる装置で作成したウエハの場合、絶対値の誤差が２０μｍを超える場合がある。この量をオフセットという。再現性が小さくてもオフセットのばらつきが生じることがあるのである。よって、低倍系で観察した際にマークが視野から外れてしまう可能性がある。
【０００７】
上記問題を解決する手段として下記２つの方法が従来から考えられてきた。
１）低倍系の倍率をさらに低くしておく。
２）マークが見付からなかった場合、視野範囲の周辺をステージを動かしながらマークを探す
上記１）のデメリットは、低倍系の検出率が下がることである。マークの大きさをある程度の大きさを維持しなければ確実にマーク位置を判別することが難しくなる。また、類似パターンが視野内に入った場合、誤検出する可能性が高くなる。その対策として、画像処理の前処理、検出処理を強化することにより、可能な限り誤検出を防止しなければいけない。そのような対策は複雑で時間のかかる処理になり、スループットを下げてしまう。２）のデメリットはマークを探す時間が長くなる点である。
【０００８】
【課題を解決する手段】
上記問題を解決するため、従来例で示した低倍系よりさらに低い倍率でアライメントマークを観察することが可能な光学系を追加することによって、メカニカルアライメントのオフセット量を含む誤差を測定することとする。そこで、ここより従来の低倍系を中倍系と定義し、従来の低倍より低い倍率を低倍系と定義を変えて説明する。
【０００９】
中倍系で検出した際、マーク検出のエラーが発生した場合、中倍系から低倍系へレンズを切り替え、より広い視野を撮像した画像からマーク位置を算出し、高倍系で観察するためのずらし量を計算する。
【００１０】
やむをえず低倍系に切り替える場合、処理時間は長くなるが検出率の低下をおさえながら広範囲のマーク位置検出を実施する。しかし、通常は中倍系での検出を優先するため、より高速で高い検出率が維持される。
【００１１】
高倍系、中倍系、低倍系の３種類の検出系を持つことにより、高速・高精度だけでなく、メカニカルアライメントのオフセット誤差を含む視野範囲を確保することによって、検出率が向上する。検出率の向上により、装置が止まることなく、安定した半導体生産を維持することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
グローバルアライメントで使用するアライメントマークの例を図２（ａ）  ＡＭに示す。このマークはグローバルアライメントにおいてＸ方向の計測とＹ方向の計測を同時に行うことが可能なマークである。
【００１３】
グローバルアライメントでは図２（ａ）に示されるウインドウＸ内のマークを高倍率のスコープ（高倍率検出系）で観察し同時にウインドウＹ内のマークを高倍率検出系で観察し、プリアライメントの時よりさらに細かな分解能でマーク位置を検出する。
【００１４】
次に、図１と図４を用いて、グローバルアライメントを説明する。ウエハが半導体製造装置に供給されると、ウエハの外周とオリフラまたはノッチと呼ばれる印（図４  Ｎ）を用いてメカニカルな位置合わせをＭＡで行い、ウエハのラフな位置を決定する。次にウエハは不図示のウエハ供給装置でチャックＣＨに載せられグローバルアライメントを行い、正確にウエハの位置および、露光ショットの位置が求められる。グローバルアライメントは、高い倍率のスコープ（高倍率検出系）を用いてウエハ上の複数のグローバルアライメントマークＦＸＹ１〜ＦＸＹ４におけるＸ方向の計測マークＦＸ１〜４、およびＹ方向の計測マークＦＹ１〜４を計測しウエハのＸ，Ｙ方向のずれと、回転成分、および、ショット配列の倍率成分を求める。
【００１５】
次に図２（ａ）ＡＭに示されるマークを、中倍系と高倍系を同時に観察し、さらに中倍系は低倍系に切り替えることができるスコープについて詳細に説明する。図１に示すウエハアライメント用の顕微鏡ＳＣは、中倍系と、高倍系を同時に観察し、マーク位置検出処理できるようになっている。照明光は、Ｌｉからスコープ内に導光され、ハーフミラーＭ１（又は偏光ビームスプリッタ）を通り、ウエハ上のマークを照明する。例えば図４のマークＦＸ１を照明する。ウエハからの反射光は、ハーフミラーＭ１，Ｍ２、Ｍ３と高倍系レンズＬ３を通って、高倍率検出センサＳ２に届く。同様に、ウエハからの反射光はハーフミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３と中倍系レンズＬ２と通り中倍率検出センサＳ１に届く。Ｓ１，Ｓ２で撮像された画像や信号は、処理装置Ｐでマーク位置が計測される。
【００１６】
検出センサＳ１の手前には移動可能なミラーＭＭが構成されている。ミラーＭＭを光軸内に挿入すると、ハーフミラーＭ２で反射し低倍系レンズＬ１を通ったウエハからの反射光がセンサＳ１に撮像される。ＭＭを出し入れすることによって、Ｓ１で撮像される視野が中倍系と低倍系を切り替える。
【００１７】
通常ＭＭは光軸内に挿入しないで使用するので、高倍系と中倍系を同時観察する。この場合、アクチュエータの切り替えが不要である。また、高倍系と中倍系の反射光の違いに関しては、Ｓ１、Ｓ２センサの蓄積時間を変えるなどして、照明側の切り替えを行わないようにしている。本発明では特に蓄積時間に関しては説明しない。
【００１８】
次に図２を用いて、高、中、低倍系の倍率と視野およびアライメントマークの関係を説明する。図２（ａ）は高倍系の観察可能視野ＨＦである。Ｘ，Ｙマークそれぞれの移動可能範囲はほとんどない。図２（ｂ）は中倍系の観察可能視野ＭＦである。ＨＦより広い視野を有しており、高倍系、中倍系同時観察時に高倍視野に追い込むための微小移動量をｄｘ，ｄｙを算出する。図２（ｃ）は低倍系の観察可能視野ＬＦである。ＭＦより広い観察領域を持っている。
【００１９】
次に、図２のマークと図１に示されるアライメントスコープを用いた高速なウエハアライメントを説明する。ハーフミラーＭ３で分割され、透過した光は高倍率検出結像光学系Ｌ３を通して、光電変換素子（蓄積時間可変カメラ）Ｓ２に導光され、アライメントマークＡＭ像を素子上に結像する。さらに、ハーフミラーＭ３で分割された光は中倍率結像光学系Ｌ２を通して、光電変換素子（蓄積時間可変カメラ）Ｓ１に導光され、アライメントマークＡＭ像を素子上に結像する。このとき、同時にＳ１，Ｓ２の光電変換素子にアライメントマークＡＭ像を結像させる。同時に結像させることによって、図２（ｂ）に示されるずれ量ｄｘ１，ｄｙ１が許容範囲より小さい場合、高倍率検出系の光電変換素子上には正確な位置計測が可能なアライメントマークＡＭの像が結像していることになる。さらに、ｄｘ１，ｄｙ１のずれ量が許容範囲内であればそのときに取り込んだアライメントマークによる高倍系センサＳ２の信号で求められたアライメントマーク位置の計算結果は有効である。許容範囲とは図２（ａ）に示されるウインドウＸおよびウインドウＹにマークが入っていると判断されるずれ量である。従って、中倍系計測で求められたずれ量ｄｘ１，ｄｙ１が許容範囲内であれば最も高速に高倍系検出位置を決定することが可能となる。
【００２０】
もしも、中倍系計測でマーク位置が検出されなかった場合は、中倍系の検出可能範囲外にマークが存在することになる。マークが中倍系の範囲外に存在すると判断された場合、移動可能なミラーＭＭを光軸内に挿入し、ハーフミラーＭ２で反射し、低倍率結像光学系Ｌ１を通じて光電変換素子Ｓ１に導光され、アライメントマークＡＭ像を素子上に結像する。ここで図２（ｃ）に示されるずれ量ｄｘ２、ｄｙ２が求められる。
【００２１】
次に図３に示すフローチャートを用いて説明する。ウエハの露光に関する概略フローは図６に示されるＳ１００〜Ｓ１０７と何ら変わらない。本実施例ではマーク位置を算出するＳ１０が図３に示すフローとなる。グローバルアライメントが始まると、最初の計測マークＦＸＹ１へ移動する（Ｓ１０１）。なお、中倍系、高倍系同時検出に使用されるマークはＦＸＹ１とＦＸＹ２の２箇所とした。最初のＦＸＹ１では、中倍系・高倍系検出を行うマークであるので、移動可能なミラーＭＭを光軸から外した状態で、中倍撮像、高倍Ｘ撮像、高倍Ｙ撮像を同時に行う（Ｓ１１０、Ｓ１１１，Ｓ２００）。取り込まれた像はマーク位置の算出が行われる。高倍系に関してはマークが正しく撮像されていない可能性もあるが、マーク位置を計算する（Ｓ１１３、Ｓ１１４，Ｓ２０１）。中倍系はメカニカルアライメントの再現性の範囲で視野内にマークが入るほど広い範囲で撮像しているので、マーク位置は求められる。しかし、例えばメカニカルアライメントオフセットが大きくずれているウエハが挿入されると、中倍系の視野ではマーク位置が検出できない場合がある。その場合、中倍系でのマーク検出を判断し（Ｓ２０２）、検出できなかった場合、移動可能なミラーＭＭを光軸に挿入してセンサＳ１への像を低倍率結像光学系に切り替え（Ｓ２０３）、ＦＸＹ１マークの低倍撮像を実施する（Ｓ２０４）。低倍撮像によって、マーク位置を算出する（Ｓ２０５）。
【００２２】
中倍系または低倍系のマーク位置が求められると、高倍系計測のためマークずらし量ｄｘ，ｄｙが決定する（Ｓ１１６）。中倍系でのｄｘ，ｄｙは図２（ｂ）に示されるｄｘ１，ｄｙ１である。低倍系でのｄｘ，ｄｙは図２（ｃ）に示されるｄｘ２，ｄｙ２である。ずらし量ｄｘ，ｄｙがそれぞれ高倍系計測のためにステージを移動する必要のない距離であれば、すなわち許容範囲内であれば高倍系側で撮像したアライメントマークの像は正確な位置を求めることが可能な像であるのでＳ１１３，Ｓ１１４で計算されたＦＸ，ＦＹマーク位置を採用しマーク位置検出を終了する（Ｓ１１７）。もしも許容範囲を超えていた場合、正しいアライメントマークが高倍系側で撮像されていないので、ｄｘ，ｄｙだけステージをずらし（Ｓ１１８）、再度高倍系の撮像を行う（Ｓ１１９，Ｓ１２０）。最後にマーク位置検出（Ｓ１２１，Ｓ１２２）を行い、ＦＸ，ＦＹマーク位置を決定する。
【００２３】
第２のアライメントマークＦＸＹ２へ移動し（Ｓ１０３）、第２のマークも中倍系、高倍系同時計測が必要なのでＳ１０のフローでマーク位置ＦＸ２，ＦＹ２を算出する。ただし、メカニカルアライメントのオフセットが大きくずれていて、第１のマークで移動可能なミラーＭＭを低倍側に切り替えている場合、第２のマークも大きくずれる可能性があるので、ミラー位置は維持する。もちろん、ＭＭを中倍系側に戻しても構わない。
【００２４】
第３、第４のマーク位置を算出するために、ＦＸＹ１，ＦＸＹ２マークのＦＸ１，ＦＹ１，ＦＸ２，ＦＹ２から求められる第３、第４マークの目標位置のずれＳｈｉｆｔ  Ｘ  ，Ｓｈｉｆｔ  Ｙおよび回転成分θおよび、ウエハ倍率成分Ｍａｇを求める（Ｓ２１９）。Ｓｈｉｆｔ  Ｘ  ，Ｓｈｉｆｔ  Ｙおよびθは、ウエハがＣＨに載せられた際のずれ量であり、Ｍａｇはウエハ上のショットパターンの伸び量である。この量が大きいと、第３、第４のマーク位置へ直接移動してもアライメントスコープの真下にマークを移動させることができない。そこで、θ量とＭａｇ量およびＳｈｉｆｔ  Ｘ  ，Ｓｈｉｆｔ  Ｙの量に基づいて、ウエハのショットレイアウトとステージ座標系のずれを計算する。すなわちウエハ上の格子をステージの格子に合わせる際の微小補正量を求める。第３、第４マークをアライメントスコープ位置に追い込む際に前記微小補正量を反映させる。そうすることで、低倍系で処理しなくとも第３、第４マークは高倍系で直接観察することが可能となる。
【００２５】
このとき、θの補正をウエハが乗っているチャックＣＨ、あるいはステージＳＴＧを回転させる事も構わない。ただし、回転動作を加えるとウエハ処理時間が長くなる場合がある。よって、本特許で回転操作を加えない事が望ましい。第１のマークから第４マークまで計測が完了すると、ウエハアライメントが完了する。
【００２６】
図１の構成は、オフアクシスアライメント方式の半導体製造装置で説明したが、ＴＴＬアライメント方式でも、レチクル（Ｍａｓｋ）を通してウエハのマークを観察するＴＴＲアライメント方式であっても、中倍系と、高倍系を同時に観察することのできるスコープを使用し、中倍系の視野から外れている場合、さらに倍率を低くして観察するならば、方式はとわない。また、アライメントマークの数も実施例で示した４マークに限ったことは無い。
【００２７】
【実施例２】
高倍と中倍を同時に観察でき、中倍を低倍系に切り替えることが可能なるアライメントスコープを用いたアライメント方法で、他の実施例を示す。なお、基本的なハード構成、アライメントマークおよび計測のフローは実施例１と同じなので詳細は省略し、差異を述べる。
【００２８】
メカニカルアライメントオフセットが大きくずれるのは、オフセット量の異なる他の露光装置で第１レイアーを露光するからである。ウエハの処理は通常、１枚単位ではなく、ＬＯＴ単位である。１ＬＯＴは、１枚から数十枚、数百枚の単位で処理される。従って、第１レイアーを同じ露光装置で１ＬＯＴ処理すると、メカニカルアライメントオフセットはほぼ同量である。
【００２９】
第１ウエハのグローバルアライメントでは、中倍の視野から外れる可能性はもともと高い事が予想できる。そこで、ＬＯＴ処理する１枚目のウエハは、高倍と中倍系の同時観察から始めず、最初から移動可能なミラーＭＭを低倍系に切り替えて低倍検出を優先させることも効率的である。２枚目からは、ミラーＭＭを中倍系に切り替え、１枚目のウエハで算出済みのｄｘ，ｄｙすなわちメカニカルアライメントオフセットを２枚目以降のウエハに反映させることで、高倍・中倍系同時観察によるアライメントは成立する。以上の方法で、１枚目のウエハも２枚目のウエハもグローバルアライメント処理時間が短縮され、スループットが向上する。
【００３０】
また、最初の１枚目で処理するウエハを低倍系で検出する場合、低倍系での検出率が高いように配慮された専用マークを使う方法もある。その場合、低倍専用マークと高倍検出マークの距離は予め既知であるので、低倍専用マークの検出位置のずれに左記既知の距離を加えただけ移動することによって高倍系でのマークを追い込むことが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
高倍系、中倍系、低倍系という３種類の光学系を有するアライメントスコープによって高速で高精度なアライメントと、メカニカルアライメントのオフセットなど吸収できる検出率の高いグローバルアライメントを提案した。本発明により、スループットを落とすことなくアライメントの対応力が高まった。
【００３２】
さらに、低倍・高倍同時検出マークの結果に基づいて高倍のみ検出するマークへのステージ送り込み移動量をウエハとステージ間の回転成分θと倍率成分ＭａｇおよびＳｈｉｆｔ  Ｘ，  Ｓｈｉｆｔ  Ｙを補正したことによって、高倍での検出では正確にマーク位置検出ができる。もちろん、回転成分の補正にステージのθ回転動作を伴わない方法、すなわちθ成分をＸ，Ｙに分離したステージ移動による追い込みによってマーク位置を追い込むことにより、θ回転動作に起因するスループット低下を防いだ。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を示す半導体製造装置の概略図である。
【図２】アライメントマークの低倍視野、中倍視野、高倍視野の模式図である。
【図３】実施例を示すフローチャートである。
【図４】実施例を説明するためのアライメントマークをウエハに配置した様子を示す図である。
【図５】従来の半導体製造装置の概略図である。
【図６】従来のアライメントを示すフローチャートである。
【符号の説明】ＦＸＹ１〜ＦＸＹ４，ＦＸ１〜ＦＸ４，ＦＹ１〜ＦＹ４：グローバルアライメントマーク、Ｗ：ウエハ、Ｎ：ノッチ、ＣＨ：チャック、ＳＴＧ：ステージ、Ｐ：マーク位置算出処理装置、Ｌｉ：アライメントマーク照明光源、ＭＣ：半導体製造装置制御装置、ＭＡ：メカニカルアライメント装置、Ｓ１：低倍・中倍検出センサ、Ｓ２：高倍検出センサ、Ｍ１，Ｍ２、Ｍ３，ＭＭ：ミラー、Ｌ１：低倍率光学系、Ｌ２：中倍率光学系、Ｌ３：高倍率光学系。
【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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