(57)【要約】【課題】アライメントマークの信号がウエハ処理によってダメージを受け、目標とする位置検出マークが検出できない場合もしくは、計測ができなくなった場合でも正確にアライメントを実施する。【解決手段】複数の類似形状のアライメントマークＬ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１，Ｐ１が視野内に存在し、これらマークを含む領域に補助パターンＣＰａ，ＣＰｂ，ＣＰｃ，ＣＰｄを付加し、補助パターンの形状と配置によって視野内に複数存在するアライメントマークの中から目標とする位置検出マークを抽出する。信号劣化などにより、目標とする位置検出マークを抽出できない場合は複数の周辺マークから目標とする位置検出マークの位置を判断し、目標とする位置検出マークを計測できない場合は他のマークを目標とする位置検出マークに変更する。【選択図】      図５
2004296921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、
前記物体には、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークと補助パターンとが形成されており、
前記補助パターンを用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段を備え、
前記識別手段は、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、他の位置検出用マークと補助パターンを用いて得られた周辺のマークと、目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別することを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造装置においてウエハの位置合わせを行うためのアライメントマークの位置検出技術やこのアライメントマークを用いた位置合わせ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１、図４、図６、図７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について説明する。
【０００３】
ウエハＷが半導体製造装置に供給されると、ウエハＷの外周とオリフラまたはノッチと呼ばれるマーク（図４のＮ）を用いてメカニカルな位置合わせをメカニカルアライメント装置ＭＡで行い、ウエハＷ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Ｗは不図示のウエハ供給装置でチャックＭＡ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〜ＦＸＹ４のマークを計測し、ウエハＷ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。
【０００４】
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。アライメント照明光源Ｌｉから照射された照明光はハーフミラーＭ１を介して上は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ハーフミラーＭ１を透過して、ハーフミラーＭ２で分割され、一方は低倍光学系を介してセンサＳ１上に結像する。もう一方は高倍光学系を介してセンサＳ２に結像する。ウエハステージＳＴＧは、レーザ干渉計ＬＰで正確に位置を測定されながら、モータＭＳで制御装置ＭＣの指令に従って移動する。
【０００５】
センサＳ１，Ｓ２に結像した像は光電変換され、マーク位置算出処理装置Ｐでマーク位置を計算する。マーク位置の計算は低倍系と高倍系の２種類のセンサ毎で行われる。低倍系センサで光電変換された電気信号はアナログ／デジタル変換器ＡＤ１でアナログ信号からデジタル信号に変換された後、画像メモリＭＥＭ１に記憶され、画像処理部ＣＯＭ１にてパターンマッチング処理等によって、マーク位置をメモリ内でサーチする。低倍系センサは、ＣＣＤカメラなどのエリアセンサが用いられる。一方高倍系センサの電気信号はアナログ／デジタル変換器ＡＤ２でアナログ信号からデジタル信号に変換され画像メモリＭＥＭ２に記憶される。画像処理部ＣＯＭ２では高倍系のマーク位置を計算する。実際のマーク位置は、高倍系のセンサＳ２の像にて決定される。そして、画像処理部ＣＯＭ１で計算されたマーク位置と、制御装置ＭＣが指定したステージ位置とからウエハＷの位置を決定する。
【０００６】
２種類のセンサで計測が行われる理由を次に示す。図６（ａ）は高倍系の視野ＨＦである。低倍系の視野は図６（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系でのアライメント結果を採用する。もし、入っていない場合、センサＳ２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。
【０００７】
上記アライメントが終了すると、レチクルステージＲＳＴＧ上に搭載されているレチクルＭＡＳＫの回路パターンを、投影レンズＬＥＮＳを介してウエハＷ上のレジストに露光する。露光する際、レチクル基準プレートＰＬによりレチクルＭＡＳＫ上の露光領域に合わせてマスキングブレードＭＶを設定する。露光照明装置ＩＬから照射された光はマスキングブレードＭＢ、レチクルＭＡＳＫ及び投影レンズＬＥＮＳを介してウエハＷ上に露光される。
【０００８】
次に、図７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は最初にＦＸＹ１へ移動し（Ｓ１０１）、ＦＸ１，ＦＹ１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、エリアセンサで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。但し、特に同時である必要もない。同時の方が、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。
【０００９】
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。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２７４０５８号。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、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Ｗ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ＳＴＧ上では行われず、外部で行われる。そのため、ウエハＷをハンドなどでチャックＣＨ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。メカニカルアライメントの再現精度が優れていてもメカニカルアライメントの装置ごとの機械的誤差によるオフセットのばらつきが存在することがある。よって、異なる装置で前工程の露光が行われた場合、低倍系で観察した際にマークが視野から外れてしまうぐらいずれてウエハがチャックに置かれる可能性がある。そうなると、別の工程で入れられたアライメントマークが視野内に入り、アライメントマークの形状が同じ場合、誤って別工程のアライメントマークを検出してしまい、グローバルアライメントができなくなる。
【００１２】
また、近年の半導体製造方法も進歩し、特にＣＭＰと呼ばれる研磨工程を施す平坦化が集積度の向上に寄与している。そのため、アライメントマーク上部の層も研磨され、マーク信号の劣化、安定性が懸念されるようになった。そのため、アライメントマークも工程に合わせて最適化する傾向があり、マークの線幅、マークの間隔、マークの凹凸といった構造を変化させ、最適なアライメントマークを残すといったことがなされるようになってきた。通常、試作段階でマークを決定するが、多品種少量生産の場合、最適化がなされないで量産に移行することもある。
【００１３】
さらに、近年のアライメントは、１つの領域（露光領域）でＸ，Ｙ一組のアライメントマークから、複数組のアライメントマークを刻印するような傾向に変化している。その理由は、露光領域の変形補正、複数マーク計測による平均化効果による高精度化が目的である。その場合、できるだけ露光領域のスパンを広く取り精度を上げるべきで、具体的には露光領域の４隅にアライメントマークを刻印する傾向がある。
【００１４】
以上のように、近年のアライメントマーク刻印は、以下の傾向がある。
（１）工程数増加に伴うアライメントマークの増加
（２）アライメントマーク構造の敏感度に伴うマーク最適化のためのマーク数増加
（３）計測精度向上のためにマーク数増加
そのため、アライメントマークを刻印することが許されるスクライブラインに占めるアライメントマークの数が増え、図６（ｃ）に示されるように、アライメントスコープの視野ＭＦ内に２つ以上アライメントマークが観察されることが多くなってきた。
【００１５】
上記問題を解決する手段として下記の方法が従来から考えられてきた。
【００１６】
つまり、アライメントマークの配置間隔を視野範囲に同時に２つ以上入らないように離す。
【００１７】
上記のデメリットは、すでに述べたとおりアライメントマークの数が増える傾向があるため、できるだけ最適化されたマークだけを刻印することになる。しかし、最適化もロットごとに必要になる場合もあり、現実的とはいえない。むしろ、半導体製造ラインではそのようなわずらわしい作業は敬遠されている。たとえできたとしても刻印できるアライメントマークの数に制限ができてしまう。
【００１８】
そこで、この問題を解決するために、特開２００１−２７４０５８号で提案された方法は、アライメントマークの周囲に識別用のマークを付けたり、マークの一部を変形させるといったことを実施し、ターゲットマークを識別している。しかし、この方法ではターゲットマークがＣＭＰ工程のようなウエハ処理工程を経ることによりマークへのダメージが大きい場合、ターゲットマークの識別ができなくなってしまう点で問題がある。
【００１９】
しかも、マークの識別を優先させる広い視野を有する検出装置で、マークの高精度な計測を実施しようとすると計測分解能が不足することも考えられる。また、識別ができたとしても、高精度の計測に必要な高品質の信号を得ることができるとは限らない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、前記物体には、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークと補助パターンとが形成されており、前記補助パターンを用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段を備え、前記識別手段は、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、他の位置検出用マークと補助パターンを用いて得られた周辺のマークと、目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別する。
【００２１】
本発明の実施態様でのマーク検出においては、高倍計測のスコープの視野に存在するマークがターゲットのアライメントマークであるか否かを低倍計測のスコープにおいて識別する。もしも、マーク形状が変形し低倍計測のスコープでターゲットマークであるか否かを判別できない場合、予め相対位置関係がわかっている識別が可能なマークによって高倍計測用スコープに存在するマークがターゲットマークであるか判断するように構成される。さらに、高倍計測用スコープで取り込んだ信号の計測が不可能と判断されれば、相対位置関係が記憶されている別のマークを識別し、左記マークを高倍計測用スコープの視野に移動させて高精度のマーク位置を計算する。
【００２２】
このように、ターゲットマークの信号が劣化した場合、予め相対位置関係が記憶されている周辺のマーク位置から、ターゲットと判別する。ターゲットの信号が劣化した場合、周辺のマークから高精度位置計測を行う。
【００２３】
上記マーク位置の検出に最適なマーク形状として、低倍計測と高倍計測が可能なマークとし、高倍計測に使用するためのマークの形状を変えず、複数の類似するアライメントマークの個々に識別するための補助パターンをマーク配置領域に追加する。
【００２４】
上記マーク位置の検出を行う最適なスコープとして、高倍計測と低倍計測を同時もしくは順番にステージを動かすことなく計測できる構成とし、低倍計測は複数のアライメントマークの個々の識別を実施し、高倍計測は視野内のアライメントマークのより高精度な位置計測を実施する。
【００２５】
上記構成によれば、ターゲットマークの信号が劣化し、計測不能になる場合であっても、高倍計測用のアライメントマークの形状を変えずに、類似するアライメントマーク配置領域に個々を識別できる指標マークを利用することによって、予め相対位置関係がわかっている周辺マークとの位置関係からターゲットマークであることを判断可能である。また、位置の識別ができたマークをターゲットマークに切り替えて使用する。そうすることによって、従来ターゲットマークの信号劣化による計測不能でストップしていたアライメント動作が止まることなく処理することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
［第１の実施形態］
図６（ａ）のＡＭは、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示す。このアライメントマークＡＭはグローバルアライメントにおいてＸ方向の計測とＹ方向の計測とを同時に行うことが可能なマークである。
【００２８】
グローバルアライメントでは図６（ａ）に示すウインドウ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、プリアライメント時よりさらに細かな分解能でマーク位置を検出する。
【００２９】
次に、図１と図４を用いてグローバルアライメント動作について説明する。
【００３０】
ウエハＷが半導体製造装置に供給されると、ウエハＷの外周とオリフラまたはノッチと呼ばれるマーク（図４のＮ）を用いてメカニカルな位置合わせをメカニカルアライメント装置ＭＡで行い、ウエハＷ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〜ＦＸ４、およびＹ方向の計測マークＦＹ１〜ＦＹ４を計測してウエハＷ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。
【００３１】
次に、図６（ａ）に示すマークＡＭを低倍系と高倍系とで同時に観察す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、低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。照明光はアライメント照明光源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Ｗ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Ｗからの反射光は、ハーフミラーＭ１，Ｍ２を通って、高倍率検出センサＳ２に届く。同様に、ウエハＷからの反射光はハーフミラーＭ１，Ｍ２を通り低倍率検出センサＳ１に届く。センサＳ１，Ｓ２で撮像された画像や信号は、マーク位置算出処理装置Ｐでマーク位置として計測される。
【００３２】
マーク位置の計算は低倍系と高倍系の２種類のセンサ毎に行われる。低倍系センサＳ１で光電変換された電気信号はアナログ／デジタル変換器ＡＤ１でアナログ信号からデジタル信号に変換された後、画像メモリＭＥＭ１に記憶され、画像処理部ＣＯＭ１にてパターンマッチング処理等によって、マーク位置をメモリ内でサーチする。パターンマッチングのテンプレートは、図２Ｂに示される、８本の縦線と８本の縦線から構成される２次元パターンにより構成される。テンプレートマッチングでは、テンプレートと同一形状のマークだけでなく、線幅等が変形しているマークでも検出できるように、マッチング処理を最適化されており、メモリ内すなわち視野内には同一形状のマークまたは、線幅や、マーク段差構造の異なる類似形状のマークが存在していても全てのマーク位置はサーチされる。
【００３３】
また、テンプレートの種類を複数とし、例えば図２Ｂのような縦８本、横８本のマークと、図示していないが縦６本、横６本のマークがそれぞれ２個以上同一または類似形状のマークが配置されている場合、２種類のテンプレートを用いて全てのマークはサーチされる。同様にテンプレートを増加させる等の手段により、検出可能なマークの種類に限度はない。
【００３４】
高倍系と低倍系の反射光の違いに関しては、センサＳ１，Ｓ２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。本実施形態では、特に蓄積時間に関して、前記テンプレートマッチングに関しては説明しない。なお、検出方法としてパターンマッチング、テンプレートマッチングに限定されるものではない。
【００３５】
次に、図６を用いて、高倍系および低倍系の倍率と視野およびアライメントマークの関係について説明する。
【００３６】
図６（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６（ｂ）は低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、高倍系と低倍系の同時観察時に高倍視野ＨＦに追い込むための微小移動量をｄｘ，ｄｙを算出する。
【００３７】
次に、図２のマークと図１に示すアライメントスコープＳＣを用いた高速なウエハアライメントについて説明する。
【００３８】
ハーフミラーＭ２で分割され、透過した光は高倍率検出結像光学系内の光電変換素子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Ｍ２で分割された光は低倍率結像光学系内のセンサ（光電変換素子）Ｓ１に導光され、アライメントマークＡＭの像を素子上に結像する。このとき、同時にセンサ（光電変換素子）Ｓ１，Ｓ２にアライメントマークＡＭの像を結像させる。同時に結像させることによって、図６（ｂ）に示すずれ量ｄｘ，ｄｙが許容範囲より小さい場合、高倍率検出系のセンサ（光電変換素子）Ｓ２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。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６（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、低倍系の計測で求められたずれ量ｄｘ，ｄｙが許容範囲内であれば最も高速に高倍系での検出位置を決定することが可能となる。仮に範囲外であれば、ｄｘ，ｄｙだけステージを微動させた後、高倍系の計測を行う。
【００３９】
次に、図２Ａを用いて、視野内に類似形状のアライメントマークが存在した場合のマーク判別について述べる。なお、以下では、転写したいフォトリソ工程のターゲットマークがＰ１であるとして説明する。この工程の前のフォトリソ工程でもアライメントが実施されていたのでＬ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１といった古い工程の同一形状のアライメントマークが隣接して配置されていることがある。Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１，Ｐ１はアライメントマーク構造の最適化のために、それぞれマーク線幅と凹凸が異なる類似形状のマークである場合もある。当然前記したように、マークの形状は自由でありこれに限定されるものではない。Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１，Ｐ１の位置は予め転写したいフォトリソ工程の露光制御プログラム（ＪＯＢ）に記憶されている。もちろん、この位置情報の管理は、ＪＯＢごとに入力されてもよいし、ＩＣ製品を製造するためのＪＯＢ集合であるプロジェクトファイルから、過去のＪＯＢから過去に刻印されたあるいは使用したアライメントマークの座標を抽出してもよい。そこで、視野の中からマークＰ１だけを探し出して、上記ｄｘ，ｄｙを求めるため、図２Ｂのように、図６（ａ）に示されるアライメントマークの高倍計測に影響が無い範囲にマーク識別用の補助パターンＣＰａ，ＣＰｂ，ＣＰｃ，ＣＰｄを付加している。例えば、マークＰ１は補助パターンを付加せず、Ｏ１には右上に小型の正方形を付加する。このように、Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１，Ｐ１のそれぞれ高倍計測に影響の無い領域に補助パターンをそれぞれ異なる位置に追加する。
【００４０】
補助マークが付加された複数のマークの判別方法について図２Ｂを用いて説明する。図２Ａの状態でマークの位置をサーチすると５箇所検出される。５箇所の検出位置それぞれについて図２Ｂに示す補助パターンＣＰａ，ＣＰｂ，ＣＰｃ，ＣＰｄの存在を、各補助パターンの領域についてテンプレートマッチングもしくはコントラスト変化、ヒストグラムなどによって判断する。各補助パターンまでの距離は等距離でもそうでなくてもかまわない。図２Ｂでは、Ｐ１の中心からＣＰａの中心までの距離をＸａ，Ｙａ，ＣＰｂまでの距離をＸｂ，Ｙｂ，ＣＰｃまでの距離をＸｃ，Ｙｃ、ＣＰｄまでの距離をＸｄ，Ｙｄとしている。これら補助パターンＣＰａ，ＣＰｂ，ＣＰｃ，ＣＰｄの形状も正方形である必要はない。もちろん、センサＳ１の視野内で観察可能であれば、各補助パターンまでの距離は、高倍マーク計測の近傍である必要はない。
【００４１】
各アライメントマークには以下の情報を加えておくと判別が可能となる。
【００４２】
2004296921.tif 000003
Ｐ１を判別するには、５箇所のアライメントマークの中から補助パターンの組み合わせが上の表のＰ１に相当するマークの有無を判断する。４箇所で判別を行うと、１６通りの判別が可能である。
【００４３】
次に、図５に示すフローチャートを用いて具体的の本実施形態について説明する。
【００４４】
ウエハの露光に関する概略フローは図７に示されるＳ１００〜Ｓ１０７で既に述べたフローと何ら変わらない。本実施形態でのマーク位置を算出するフローは図５のＳ１０となる。Ｓ１００で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）。ＦＸＹ１周囲には図２Ａに示されるような複数の類似マークが刻印されており、その中の１つがターゲットとなるアライメントマークＦＸＹ１である。なお、低倍系と高倍系の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、低倍系・高倍系検出を行うマークであるので、低倍撮像、高倍Ｘ撮像、高倍Ｙ撮像を同時に行う（Ｓ２１０、Ｓ２１１，Ｓ２１２）。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，Ｓ１１５）。低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。その際、視野内には図２Ｂのような状態で複数の類似マークが観察される。Ｓ２１５でマーク位置算出を行う。マーク算出では、視野内のターゲットを含む複数のマーク位置が算出される。複数のマークの中からターゲットのアライメントマークを識別マークの情報を使いながら識別を行う（Ｓ２１９）。
【００４５】
ところで、ターゲットマークが信号の劣化などによって識別できない場合がある。もしも識別できない場合（Ｓ２２０）、予めＪＯＢに記憶している他の複数のマーク位置とターゲットマークとの相対位置関係から、正しいターゲットマーク位置を推定しターゲットマークを選択する（Ｓ２２１）。
【００４６】
一方、ターゲットは高倍系では同時にマーク位置算出を行っているが、その演算結果において、マーク計測の信頼性を評価して、信頼性が低くマークを正しく計算できないと判断されたならば（Ｓ２１６）、Ｓ２１５およびＳ２１９で得られた、ターゲットマークを含む複数のマーク位置に基づいてターゲットの変更を行う（Ｓ２１７）。
【００４７】
高倍系でのマークを正しく計算できないと判断する基準には、例えば信号のコントラストやＳ／Ｎが規定の閾値に満たない、あるいは計算された複数の信号の中心位置から算出される各間隔がマーク設計値に対して誤差が大きいなど様々な方法がある。マークの計測信頼性を測る方法はここに示した方法に限らない。
【００４８】
ターゲットの変更に関しては、低倍系で検出されたそれぞれのマークの中から、１工程前のＪＯＢで使用されていたマークを選択、もしくは検出された視野の中で高倍計測用のマークのコントラストが最も高いマークを選択するなど、手法は様々ある。マーク選択の方法はここに示した方法に限らない。
【００４９】
低倍系のマークが識別された場合、あるいはターゲットマークが選択された場合、もしくは高倍系で計測ができないと判断されてターゲットが変更された場合、選択されたターゲットマークを高倍系計測するためマークずらし量ｄｘ，ｄｙを決定する（Ｓ２２２）。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Ｓ２１３，Ｓ２１４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（Ｓ２２３）。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で撮像されていないので、ｄｘ，ｄｙだけステージをずらし（Ｓ２２４）、再度高倍系の撮像を行う（Ｓ２２５，Ｓ２２６）。
【００５０】
次に、マーク位置検出（Ｓ２２７，Ｓ２２８）を行い、ＦＸ１，ＦＹ１マーク位置を決定する。ただし、マーク位置が正しく計算できていないと判断されたならば（Ｓ２２９）、Ｓ２１５およびＳ２１９で得られた結果に基づいてターゲットの変更を行う（Ｓ２３０）。ターゲットを変更したら、新しいターゲットの位置に基づいてｄｘ，ｄｙだけステージをずらし（Ｓ２２４）、高倍計測をやり直す。
【００５１】
ずらし量ｄｘ，ｄｙが許容範囲内、あるいは、マーク位置が正しく計算できたならば、図７に示すように、第２のアライメントマークＦＸＹ２へ移動し（Ｓ１０３）、第２のマークも低倍系、高倍系の同時計測が必要なので図５のＳ１０のフローでマーク位置ＦＸ２，ＦＹ２を算出する。このとき、第１のアライメントマークＦＸＹ１でウエハＷのステージＳＴＧ上でのＸＹ位置は予め求められているので、第２のマーク位置へ移動する際には、未決定のθ成分の誤差を見越しただけのサーチ範囲を図３Ｂに示すように、視野内の中心付近ＳＡに限定してもよい。
【００５２】
その後、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の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（Ｓ１０５）。Ｓｈｉｆｔ  Ｘ，Ｓｈｉｆｔ  Ｙおよびθは、ウエハＷがチャックＣＨに載せられた際のずれ量でありメカニカルアライメントのオフセットである。Ｍａｇはウエハ上のショットパターンの伸び量である。これらの量が大きいと、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の各量に基づいて、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。
【００５３】
このとき、θの補正をウエハＷが載っているチャックＣＨ、あるいはステージＳＴＧを回転させても構わない。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、本実施形態では回転操作を加えないことが望ましい。第１のマークから第４のマークまでの計測が完了すると、ウエハアライメントが終了する。
【００５４】
図１では、オフアクシスアライメント方式の半導体製造装置を一例として説明したが、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、低倍系と、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観察するならば、方式はとはない。また、アライメントマークの数も実施形態で示した４マークに限ったことではない。
【００５５】
また、図５に示すフローに限らず、最初に低倍系で撮像し（Ｓ２１２、Ｓ２１５）、ターゲット識別（Ｓ２１９）と選択（Ｓ２２１）を行って、ずらし量ｄｘ，ｄｙを算出し（Ｓ２２２）、ステージをｄｘ，ｄｙ移動させ（Ｓ２２４）、高倍検出（Ｓ２２５，Ｓ２２６）、マーク位置算出（Ｓ２２７，Ｓ２２８）を行うシーケンシャルな処理でもかまわない。シーケンシャルに実行する分、速度は低下するが、同時計測ができないハード構成でも視野内に複数の類似マークが存在する場合のマーク識別を行うという点では効果がある。
【００５６】
マークの識別用補助パターンを図２Ｂに示したが、形状と配置はこれに限定されるものではない。図２Ｃのように識別マークの形状を変える、図２Ｄのようにマークから離れた箇所に識別マークを入れるといった変形例であっても効果は同じである。その場合、低倍の視野内で複数のマーク位置を算出した後それぞれの位置から予め決まっている位置のマークパターンの形状を、各パターン用のテンプレートを使ったテンプレートマッチングなどの画像処理によって判断する。さらには、図２Ｅのような、ＸＹ計測マークにおいて計測マークの一部を計測に影響しないように変形させ、識別する例もあるであろう。識別の方法はマーク長を計るなどさまざまの処理があげられる。
【００５７】
通常ウエハの露光処理は１枚で終わらず、数枚のウエハを１ロットとして処理する。２枚目以降のウエハのアライメントに関しては、１枚目のウエハで求められた結果を利用できる。第１にターゲットマークの劣化具合はロット内で安定している傾向が高いので、２枚目以降のウエハのターゲットマークは、１枚目のウエハで変更したターゲットマークを使用する。その結果マーク選択および変更をすることなく良好なマーク位置計測が可能となる確立が高くなる。第２にメカニカルアライメントのオフセットが求められているので、２枚目以降のウエハにおいては、図３Ｂに示すようにサーチ範囲ＳＡを視野中心に狭くする。これは誤計測および画像処理の高速化につながる。
【００５８】
本実施形態で示す、ターゲットアライメントマークの変更において、アライメントマークの描画位置がマーク毎にレチクルパターンデータに対してずれている場合がある。そこで、アライメントマークの描画位置とレチクルパターンのずれ位置は予め計測しておき、アライメントマークオフセットとしてマーク毎に記憶しておく。そうすると、ターゲットマークを変更した際、記憶されているアライメントマークオフセットを反映すると正確にレチクル上のパターンがウエハに露光される。
【００５９】
また、前工程で使用したアライメントマークに変更した場合、前工程のアライメント結果は、すでに検査工程で計測されている。よって、前工程の検査結果をアライメントマークオフセットとして記憶しておき、ターゲットマークを変更した際、記憶されているアライメントマークオフセットを反映すると正確にレチクル上のパターンがウエハに露光される。
【００６０】
［第２の実施形態］
次に、同一視野内の複数の類似マークからターゲットマークを決定する第２の実施形態について説明する。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第１の実施形態と同じなので詳細は省略し、差異について述べる。
【００６１】
図３ＡのようにターゲットマークがＰ１でそのマークが視野から外れている場合、マークの検出は通常不可能である。しかし、Ｐ１以外の類似マークは視野内に存在するため、Ｐ１とＬ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１のそれぞれの位置関係が予め記憶されていれば、Ｌ１、Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１いずれかのマークを新しいターゲットマークに変更する。その際、検出できたマークの中から決定したターゲットマークの位置に応じてＦｉｎｅ用ずらしマークｄｘ，ｄｙが算出される。例えばＬ１マークを検出できたとすると、Ｌ１を新しいアライメントマークに変更し、記憶されているＬ１の座標に応じて。Ｆｉｎｅ計測のためにステージを移動させる量ｄｘ，ｄｙを算出し、Ｌ１を高倍系のスコープで位置検出する。もしも、高倍系のスコープで取り込んだ信号でマーク位置を計測できないことが第１の実施形態のマーク計測の信頼性を評価する方法で判断されれば、Ｌ１以外のマークをターゲットマークに変更し、ステージを移動させマーク計測を繰り返す。このように予め指定したターゲットマークを特定できなくとも観察された周辺マークをターゲットマークに置き換えて高倍検出を行う。
【００６２】
もちろん、視野にＰ１が存在しないとしてもＰ１の位置は周囲のＬ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１とＰ１の相対位置関係から推定されるので、一度ターゲットマークであるＰ１の位置にステージを移動し高倍計測を行い、その際、高倍計測ができないと判断されれば、位置関係が記憶されているＬ１，Ｎ１，Ｍ１，Ｏ１のいずれかを新しいターゲットマークに変更しても良い。
【００６３】
［第３の実施形態］
同一視野内の複数の類似マークからターゲットマークを決定する第３の実施形態を説明する。第１及び第２の各実施形態では補助パターンを付加し、補助パターンによってマークを判別する方法を述べた。第３の実施形態では、補助パターンがなくても視野内に複数の類似形状のパターンが存在する際のターゲットマーク決定の方法について説明する。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第１の実施形態と同じなので詳細は省略し、差異を述べる。
【００６４】
図３ＣのようにターゲットマークがＰ１でその他の類似パターンが視野内に存在する。ただし、それぞれのマークとの距離は互いに異なる距離だけ離しておく。よって、図３ＣのＳＰＸ１，ＳＰＸ２，ＳＰＹ１，ＳＰＹ２はそれぞれ異なる設定である。そして、それぞれの相対距離の組合せは視野内で１つになるように配置する。視野内で全てのマーク中心を探すことができれば、それぞれの相対距離は１つしかないため、右の上から２番目のマークは必ずＰ１になる。もちろん他のマーク関係位置も決定する。
【００６５】
これらのマークの中からターゲットマークを識別することはもちろん上述したように可能である。ターゲットマークが信号の劣化などのために高倍系で検出できないことを、第１の実施形態のマーク計測の信頼性を評価する手法で判断された場合、他の位置決定済みのマークをターゲットマークに変更する。
【００６６】
またターゲットマークが視野外に外れていたとしても第２の実施形態で述べたように、左側の列が視野内に存在し、Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１が識別できれば、即座にＬ１，Ｍ１，Ｎ１のいずれかをターゲットマークとして選択し、記憶されている座標に応じて、Ｆｉｎｅ計測のためにステージを移動させる量ｄｘ，ｄｙを算出し、高倍系のスコープで位置検出する。なお、視野に存在しないＰ１、Ｏ１の位置もＬ１，Ｍ１，Ｎ１との相対位置関係から推定できるのでＰ１，Ｏ１も選択の対象である。もしも、高倍計測できないと判断されたのであれば、すでに位置関係が記憶されている他のマークをターゲットマークに変更し、ステージを移動させマーク計測を繰り返す。このように予め指定したターゲットマークを特定できなくとも観察された周辺マークをターゲットマークに変更すれば高倍検出が可能となる。
【００６７】
［第４の実施形態］
同一視野内の複数の類似マークからターゲットマークを決定する第４の実施形態について説明する。第１及び第２の各実施形態では補助パターンを付加し、補助パターンによってマークを識別しターゲットマークが判別できない場合、周辺のマーク位置からターゲットを判別する方法とターゲットマークの高倍計測ができない場合、位置が求められている周辺マークのいずれかをターゲットマークに変更する方法を述べた。第３の実施形態では、補助パターンがなくても複数の類似するマークの相対距離を異ならせ、組み合わせからターゲットマーク位置を特定し、ターゲットマークが判別できない場合、周辺のマーク位置からターゲットを判別する方法とターゲットマークの高倍計測ができない場合、位置が求められている周辺マークのいずれかをターゲットマークに変更する方法を述べた。
【００６８】
第４の実施形態では、補助パターンがなく、複数の類似マークの相対距離が異なることなく等距離で配置され、視野内に複数の類似形状のパターンが存在する際のターゲットマーク識別の方法およびターゲットマークの変更方法について説明する。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第１の実施形態と同じなので詳細は省略し、差異を述べる。
【００６９】
図３ＤのようにターゲットマークがＰ１でその他の類似パターンが視野内に存在する。ただし、刻印されているマークは全て視野内に入る領域に配置されていることを条件とする。
【００７０】
全てのマークが視野内でサーチされた場合、仮にＰ１がターゲットマークならば、右側の列の上から２番目のマークがＰ１である。
【００７１】
次に、視野内に全てのマークが検出できなかった場合も含め、図３Ｅを参照しながらターゲットマークを推定する方法について述べる。そのために、以下の条件を追加する。なお座標系は視野の左下が原点（０，０）で第１象現とする。
【００７２】
視野サイズがＡｘ，Ａｙ、マーク間隔がＭｘ，Ｍｙ、マークはＮｘ×Ｎｙ個、２次元に並んでおり、配置されているマークの数はそれぞれ以下の条件を満たす。
【００７３】
Ａｘ＞Ｍｘ＊（Ｎｘ−１）
Ａｙ＞Ｍｙ＊（Ｎｙ−１）
２次元に並んだマーク群の先頭をマーク群左下のマークと定義する。
【００７４】
視野内で検出された複数のマーク座標を（Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）｛ｉ＝１，２，，，，ｋ  ｊ＝１，２，，，，ｌ｝
但し、ｋ≦Ｎｘ，ｌ≦Ｎｙとして、ターゲットマーク座標およびターゲットマークへの移動量を決定する方法を述べる。
【００７５】
以下、説明を簡単にするためにＹ方向の計測個数と位置からターゲットマークを識別する方法を説明する。検出できたマーク個数がｌ（＜Ｎｙ）の場合、Ｎｙ個並んでいるマークの上部または下部が視野からはみ出している。ｌ＝Ｎｙならば、はみ出てはいない。
【００７６】
最初に、マーク群が上方、下方どちらの方向に移動したか調べる。そのために、検出できたマークの平均位置を求める。
【００７７】
【数１】
2004296921.tif 000004
【００７８】
Ｍｅａｎｙと視野中心Ａｙｃを比較しＭｅａｎｙ＞Ａｙｃならば上方へ移動、Ｍｅａｎｙ＜Ａｙｃならば下方に移動したことが判断される。
【００７９】
次にマークの先頭座標を計算する。先頭座標をＹ方向の下側、Ｘ方向の左側のマークとする。上記比較からマークが上方へ移動したと判断されたならば、マークの先頭Ｔｏｐｙは、検出されたマークのＹ座標が最小のマークＭｉｎｙ＝Ｍｉｎ（ｙ１ｊ｛ｊ＝１，２，，ｌ｝）になる。下方に移動したと判断されたならば、先頭マークは視野からはみ出している可能性がある。検出されたマークの中でＹ座標が最大のマークＭａｘｙ＝Ｍａｘ（ｙ１ｊ｛ｊ＝１，２，，ｌ｝）はマーク群の左上隅のマークになる。よって、Ｍａｘｙ−Ｍｙ＊（Ｎｙ−１）なる座標がマーク先頭となる。Ｘ方向に関しても同様の演算で先頭マーク位置を決定し、マーク群の左下隅にある先頭マーク座標を決定する。整理すると次の条件式から先頭マーク座標を決定する
2004296921.tif 000005
最後に、先頭マーク座標（Ｔｏｐｘ，Ｔｏｐｙ）からターゲットマークを推定する。ターゲットマークと先頭マークの相対距離（Ｔｄｘ，Ｔｄｙ）は既知である。よって、次の演算によってターゲットマーク座標（Ｔｘ，Ｔｙ）の位置が算出される。
Ｔｘ＝Ｔｏｐｘ＋Ｔｄｘ
Ｔｙ＝Ｔｏｐｙ＋Ｔｄｙ
最後に視野中心からターゲットマークまでの距離を求め、ステージ移動量（ｄｘ，ｄｙ）が算出される。
ｄｘ＝Ａｘ／２−Ｔｘ
ｄｙ＝Ａｙ／２−Ｔｙ
極端な場合として１個だけ検出された場合でも、マーク群がどちらの方向に移動したか判断され、視野内に存在しないターゲットマークの座標およびステージ移動量を決定できる。もちろん全てのマークが検出された場合も上の式を使うとターゲットマークの座標及びステージ移動量を決定できる。
【００８０】
具体的に図３Ｅの場合の計算を示す。Ｎｘ＝２，Ｎｙ＝３である。６個のマーク群は右下方向に移動している。検出できているマークはＬ１，Ｏ１でターゲットマークはＰ１とする。検出できたマークの平均値Ｍｅａｎｘ，Ｍｅａｎｙは視野中心Ａｘｃ，Ａｙｃと比較すると、Ｍｅａｎｘ＞Ａｘｃ，Ｍｅａｎｙ＜Ａｙｃである。
【００８１】
Ｍｅａｎｘ＞Ａｘｃなので検出できているマークの最小値を選択し、Ｔｏｐｘ＝Ｍｉｎｘ
Ｍｅａｎｙ＜Ａｙｃなので検出できるマークの最大値を選択し、Ｔｏｐｙ＝Ｍａｘｙ−Ｍｙ＊（３−１）
予め６個のマーク群の先頭とＰ１マークの距離Ｔｄｘ，Ｔｄｙは既知なのでターゲットマークの座標は、Ｔｘ＝Ｔｏｐｘ＋Ｔｄｘ，Ｔｙ＝Ｔｏｐｙ＋Ｔｄｙが計算される。最終的に視野中心へ移動する距離が、ｄｘ＝Ａｘ／２−Ｔｘ，ｄｙ＝Ａｙ／２−Ｔｙとして算出される。
【００８２】
このようにターゲットマークを特定できなくとも、検出されたマークの位置と個数から全体のマークの数およびマークの相対距離が記憶されていればターゲットマークの推定は可能で、高倍検出するためのステージ移動量ｄｘ，ｄｙが算出される。ステージ移動の後にはターゲットマークの高倍検出が可能である。
【００８３】
予め指定されたターゲットマークに移動しても、信号の劣化によって高倍計測ができないと判断されれば、第１の実施形態に示すように、予め座標がわかっている他のマークにターゲットマークを変更し、ステージを移動したのち、高倍計測を実施する。
【００８４】
上記実施形態によれば、高倍系、低倍系を同時に計測し高速にアライメントする際、低倍視野内に類似形状のアライメントマークが複数存在する時、計測ターゲットのアライメントマークを決定する手法を提案した。本発明により、アライメントマーク刻印の制約を排除しながら、スループットを落とすことなくアライメントすることが可能となる。
【００８５】
さらに、ターゲットマークの識別がマークの劣化になどによって困難な場合でも、ターゲットマークと相対位置関係が記憶されている他のマークとの位置関係からターゲットマークの位置を推定できる。
【００８６】
また、ターゲットマークの高倍系計測においてマークの劣化による信号劣化から、計測が不可能と判断された場合、位置を記憶している他のマークをターゲットマークに変更し装置を止めることなくアライメント処理を継続することができる。
【００８７】
さらに、ターゲットマークが劣化した際でも、ターゲットマークの推定もしくは、ターゲットマークの変更を行いながら、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。
【００８８】
そして、類似のアライメントマークが複数存在していても２枚目からのウエハにおいては、低倍系でのサーチ範囲を縮小し、的確にターゲットマークのみをサーチする手法を提案した。これによって、アライメント時間の短縮にも効果がある。
【００８９】
また、２枚目のウエハからは１枚目のウエハで信号の劣化によって変更したターゲットマークを使用することを継続すると、ターゲットマークを変更する確率が下がり、安定した計測と、アライメント時間の短縮に効果がある。
【００９０】
［デバイスの製造方法］
次に、上述した半導体製造装置を利用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【００９１】
図８に微小デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップＳ２１（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Ｓ２２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップＳ２３（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Ｓ２４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力され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Ｓ２５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ２４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）等の工程を含む。ステップＳ２６（検査）ではステップＳ２５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、これが出荷（ステップＳ２７）される。
【００９２】
図９は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ３１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ３２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ３３（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Ｓ３４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ３５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ３６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ３７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ３８（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Ｓ３９（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が形成される。
【００９３】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００９４】
［他の実施形態］
本発明は、前述した実施形態のグローバルアライメントのフローを実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００９５】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００９６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００９７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００９８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００９９】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１００】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１０１】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１０２】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【０１０３】
［実施態様１］
物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、前記物体には、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークと補助パターンとが形成されており、前記補助パターンを用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段を備え、前記識別手段は、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、他の位置検出用マークと補助パターンを用いて得られた周辺のマークと、目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別する。
【０１０４】
［実施態様２］
物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、前記物体には、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークと補助パターンとが形成されており、前記補助パターンを用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段と、前記目標とする位置検出マークの位置を計測する計測手段と、前記計測手段にて前記目標とする位置検出マークの位置が計測できない場合、前記補助パターンを用いて位置が得られた他の位置検出マークを前記目標とする位置検出マークに変更する変更手段とを具備する。
【０１０５】
［実施態様３］
上記実施態様１又は２において、前記補助パターンは複数の箇所に配置され、前記識別手段は、前記補助パターンの有無の組み合わせによって前記目標とする位置検出マークを識別する。
【０１０６】
［実施態様４］
上記実施態様１又は２において、前記識別手段は、前記位置検出マークの一部のパターンを変形させ、この変形したパターンによって前記目標とする位置検出マークを識別する。
【０１０７】
［実施態様５］
上記実施態様１又は２において、前記補助パターンは前記位置検出マークの近傍に配置され、前記識別手段は、前記補助パターンの形状によって前記目標とする位置検出マークを識別する。
【０１０８】
［実施態様６］
物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、前記物体には、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークがそれぞれの相対距離が異なるように形成されており、前記相対距離を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段を備え、前記識別手段は、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、前記相対距離を用いて得られた周辺のマークと、前記目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別する。
【０１０９】
［実施態様７］
物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、前記物体には、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークがそれぞれの相対距離が異なるように形成されており、前記相対距離を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段と、前記目標とする位置検出マークを計測する計測手段と、前記計測手段にて前記目標とする位置検出マークの位置が計測できない場合、前記目標とする位置検出マークと他の位置検出マークとの相対位置関係を用いて当該他の位置検出マークを前記目標とする位置検出マークに変更する変更手段とを具備する。
【０１１０】
［実施態様８］
物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、前記物体には、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークからなる１つのマーク群が形成され、前記マーク群の視野内での位置を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段を備え、前記識別手段は、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、他の位置検出用マークと補助パターンと用いて得られた周辺のマークと、目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別する。
【０１１１】
［実施態様９］
物体上のマーク位置を検出する位置検出装置であって、前記に物体は、予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークからなる１つのマーク群が形成され、前記マーク群の視野内での位置を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別手段と、前記目標とする位置検出マークを計測する計測手段と、前記計測手段にて前記目標とする位置検出マークの位置が計測できない場合、前記目標とする位置検出マークと他の位置検出マークとの相対位置関係を用いて当該他の位置検出マークを前記目標とする位置検出マークに変更する変更手段とを具備する。
【０１１２】
［実施態様１０］
上記実施態様１から９のいずれかにおいて、前記物体に光を照射する照明手段と、前記物体からの光を受光する検出光学系と、前記検出光学系により受光した光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子の信号情報より前記物体の位置を検出する位置検出部を更に備える。
【０１１３】
［実施態様１１］
上記実施態様１０において、前記光電変換素子はエリアセンサであり、前記位置検出部は当該エリアセンサにより検出された信号情報をデジタルデータに変換し、当該変換したデジタルデータを記憶するメモリを更に備え、前記メモリに記憶されたデータを用いて当該メモリ内の複数の位置検出マークの位置を算出する。
【０１１４】
［実施態様１２］
上記実施態様２，３，４，５，７，９のいずれかにおいて、前記計測手段は、メモリに記憶されたデータの信頼性に基づいて計測結果の信頼度を判断する。
【０１１５】
［実施態様１３］
上記実施態様１２において、前記信頼性は、前記データのコントラスト、又は前記データから求められた複数の位置検出マークの間隔と予め決められた設定値との比較、前記データの強弱と予め決められた設定値との比較、又はＳ／Ｎ比と予め決められた設定値との比較によって算出される。
【０１１６】
［実施態様１４］
上記実施態様１０において、前記位置検出部は低倍率の光電変換素子を用いた位置の検出と、高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出とを同時に行い、当該低倍率の光電変換素子により検出された前記目標とする位置検出マークの位置が予め決められた範囲内の場合、前記高倍率の検出結果を採用し、前記範囲を超えていた場合、前記低倍率の光電変換素子により検出された位置に基づいて物体の位置をずらして再度高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出を行うと共に、前記目標とする位置検出マークの存在を確認できない場合、前記低倍率の光電変換素子を用いた位置の検出で得られた他の位置検出マークに基づいて前記目標とする位置検出マークの位置を推定し、前記推定されたマーク位置が予め決められた範囲内の場合は、前記高倍率の検出結果を採用し、当該範囲を超えていた場合、前記低倍率の光電変換素子により検出された位置に基づいて物体の位置をずらして再度高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出を行う。
【０１１７】
［実施態様１５］
上記実施態様１０において、前記位置検出部は低倍率の光電変換素子を用いた位置の検出と、高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出とを同時に行い、当該高倍率の光電変換素子により前記目標とする位置検出マークの位置が検出できない場合、前記低倍率の光電変換素子を用いた位置の検出で得られた他の位置検出マークの位置を当該目標とする位置検出マーク位置に変更し、前記物体を前記変更された位置検出マークの位置にずらして再度高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出を行う。
【０１１８】
［実施態様１６］
原版上のパターンを基板に露光する露光装置であって、上記実施態様１０、１４、１５のいずれかに記載の位置検出装置を備え、前記複数の位置検出マークは基板上に形成された複数のアライメントマークであり、前記アライメントマークは、前記低倍率の光電変換素子を用いた位置の検出と、前記高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出とを同時に行う第１のマークと、前記高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出のみを行う第２のマークとを有する。
【０１１９】
［実施態様１７］
上記実施態様１６において、前記位置検出部は、前記低倍率の光電変換素子を用いた位置の検出と、前記高倍率の光電変換素子を用いた位置の検出とを同時に行った検出結果に基づいてステージ上に載置されたウエハと当該ステージとの線形ずれ成分を計算し、当該線形ずれ成分を補正するように当該ステージを移動した後、前記第２のマークに前記光電変換素子を合わせて当該第２のマークの位置の検出を行う。
【０１２０】
［実施態様１８］
上記実施態様１７において、前記線形ずれ成分を補正する際には、互いに直交する第１と第２の各方向の補正成分に分解し、前記ステージの前記第１及び第２の方向への移動により、前記第２のマークに前記光電変換素子を合わせる。
【０１２１】
［実施態様１９］
上記実施態様１６において、ロット処理するウエハの１枚目と２枚目以降の低倍率での位置の検出範囲を変える。
【０１２２】
［実施態様２０］
上記実施態様１９において、２枚目以降の検出範囲を１枚目より狭くする。
【０１２３】
［実施態様２１］
予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークと補助パターンとが形成された物体上のマーク位置を検出する位置検出方法であって、前記補助パターンを用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別工程と、前記目標とする位置検出マークが識別できたか否かを判定する判定工程とを備え、前記識別工程では、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、他の位置検出用マークと補助パターンを用いて得られた周辺のマークと、目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別する。
【０１２４】
［実施態様２２］
予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークと補助パターンとが形成された物体上のマーク位置を検出する位置検出方法であって、前記補助パターンを用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別工程と、前記目標とする位置検出マークの位置を計測する計測工程と、前記計測手工程にて前記目標とする位置検出マークの位置が計測できない場合、前記補助パターンを用いて位置が得られた他の位置検出マークを前記目標とする位置検出マークに変更する変更工程とを備える。
【０１２５】
［実施態様２３］
予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークがそれぞれの相対距離が異なるように形成された物体上のマーク位置を検出する位置検出方法であって、前記相対距離を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別工程と、前記目標とする位置検出マークが識別できたか否かを判定する判定工程とを備え、前記識別工程では、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、前記相対距離を用いて得られた周辺のマークと、前記目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別する。
【０１２６】
［実施態様２４］
予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークがそれぞれの相対距離が異なるように形成された物体上のマーク位置を検出する位置検出方法であって、前記相対距離を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別工程と、前記目標とする位置検出マークを計測する計測工程と、前記計測工程にて前記目標とする位置検出マークの位置が計測できない場合、前記目標とする位置検出マークと他の位置検出マークとの相対位置関係を用いて当該他の位置検出マークを前記目標とする位置検出マークに変更する変更工程とを備える。
【０１２７】
［実施態様２５］
予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークからなる１つのマーク群が形成された物体上のマーク位置を検出する位置検出方法であって、前記マーク群の視野内での位置を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別工程と、前記目標とする位置検出マークが識別できたか否かを判定する判定工程とを備え、前記識別工程では、前記目標とする位置検出マークが識別できない場合、他の位置検出用マークと補助パターンと用いて得られた周辺のマークと、目標とする位置検出マークとの位置関係から当該目標とする位置検出マークを識別する。
【０１２８】
［実施態様２６］
予め相対位置関係が記憶された複数の位置検出マークからなる１つのマーク群が形成された物体上のマーク位置を検出する位置検出方法であって、前記マーク群の視野内での位置を用いて複数の位置検出マークの中から目標とする位置検出マークを識別する識別工程と、前記目標とする位置検出マークを計測する計測工程と、前記計測工程にて前記目標とする位置検出マークの位置が計測できない場合、前記目標とする位置検出マークと他の位置検出マークとの相対位置関係を用いて当該他の位置検出マークを前記目標とする位置検出マークに変更する変更工程とを備える。
【０１２９】
［実施態様２７］
上記実施態様２１乃至２６のいずれか１つに記載の位置検出方法を用いてデバイスを製造することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【０１３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、アライメントマークがウエハ処理によってダメージを受け、目標とする位置検出マークが検出できない場合、もしくは計測ができなくなった場合でも正確にアライメントを実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の半導体製造装置の概略図である。
【図２Ａ】第１の実施形態の識別マークを有するアライメントマークの図である。
【図２Ｂ】第１の実施形態の識別マークを有するアライメントマークの図である。
【図２Ｃ】第１の実施形態の識別マークを有するアライメントマークの図である。
【図２Ｄ】第１の実施形態の識別マークを有するアライメントマークの図である。
【図２Ｅ】第１の実施形態の識別マークを有するアライメントマークの図である。
【図３Ａ】第２の実施形態を説明する図である。
【図３Ｂ】第２の実施形態を説明する図である。
【図３Ｃ】第３の実施形態を説明する図である。
【図３Ｄ】第４の実施形態を説明する図である。
【図３Ｅ】第４の実施形態を説明する図である。
【図４】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】本実施形態のアライメントシーケンスを示すフローチャートである。
【図６】従来のアライメントおよびアライメントマーク配置を示す図である。
【図７】従来のアライメントシーケンスを示すフローチャートである。
【図８】半導体デバイスの製造フローを説明する図である。
【図９】ウエハプロセスを説明する図である。
【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  制御装置
ＭＡ  メカニカルアライメント装置
ＰＬ  レチクル基準プレート
Ｓ１  低倍検出センサ
Ｓ２  高倍検出センサ
Ｍ１，Ｍ２  ハーフミラー
Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１，Ｐ１，Ｑ１  アライメントマーク
ＣＰａ，ＣＰｂ，ＣＰｃ，ＣＰｄ  補助パターン
ＭＦ  低倍系視野範囲
ＨＦ  高倍系視野範囲
ＳＡ  サーチ範囲
【図１】
2004296921.tif 000006
【図２Ａ】
2004296921.tif 000007
【図２Ｂ】
2004296921.tif 000008
【図２Ｃ】
2004296921.tif 000009
【図２Ｄ】
2004296921.tif 000010
【図２Ｅ】
2004296921.tif 000011
【図３Ａ】
2004296921.tif 000012
【図３Ｂ】
2004296921.tif 000013
【図３Ｃ】
2004296921.tif 000014
【図３Ｄ】
2004296921.tif 000015
【図３Ｅ】
2004296921.tif 000016
【図４】
2004296921.tif 000017
【図５】
2004296921.tif 000018
【図６】
2004296921.tif 000019
【図７】
2004296921.tif 000020
【図８】
2004296921.tif 000021
【図９】
2004296921.tif 000022