(57)【要約】【課題】露光装置に設定された装置パラメータが最適であるか否かを判断して、露光装置の装置パラメータを最適化する露光装置及び方法、並びに最適化方法及びシステムを提供する。【解決手段】レチクル（マスク）と被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、露光装置において設定可能な装置パラメータを変化させながら取得するステップと、前記取得ステップによって得られた前記アライメントマークの前記情報に基づいて、前記露光装置の前記装置パラメータを最適化するステップと、前記最適化された装置パラメータを有する前記露光装置を使用して前記レチクル（マスク）に形成されたパターンを前記被露光体に転写するステップとを有することを特徴とする露光方法を提供する。【選択図】　　　　　図１
2004103822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルと被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、露光装置において設定可能な装置パラメータの値を変化させながら取得するステップと、
前記取得ステップによって得られた前記アライメントマークの情報に基づいて、前記露光装置の前記装置パラメータの値を最適化するステップと、
前記最適化された装置パラメータの値を有する前記露光装置を使用して前記レチクルに形成されたパターンを前記被露光体に転写するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、
前記アライメントマークの情報は、前記複数の要素の間隔を含む請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記最適化ステップは、前記取得ステップが取得した前記アライメントマークの前記要素間隔の再現性が良くなるように、前記装置パラメータの値を最適化することを特徴とする請求項２記載の露光方法。
【請求項４】
前記最適化ステップは、前記取得ステップが取得した前記アライメントマークの前記要素間隔のその平均値からのばらつきが小さくなるように、前記装置パラメータの値を最適化することを特徴とする請求項２記載の露光方法。
【請求項５】
前記最適化ステップは、前記取得ステップが取得した前記アライメントマークの前記要素間隔が前記予め設定された間隔に近くなるように、前記装置パラメータの値を最適化することを特徴とする請求項２記載の露光方法。
【請求項６】
前記最適化ステップは、前記最適化処理を複数回行って複数の最適化された装置パラメータの値を取得し、次の前記転写ステップのために前記複数の最適化された装置パラメータの値の平均を使用することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項７】
前記装置パラメータは、前記露光装置を操作するための一又は複数のパラメータを含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項８】
前記装置パラメータは、グローバルアライメントのサンプルショットの配置を含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項９】
前記装置パラメータは、前記アライメントマークを照明する照明モードを含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項１０】
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、
前記装置パラメータは、アライメント計測方向における前記要素の長さとしてのマーク幅を含む請求項１記載の露光方法。
【請求項１１】
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、
前記装置パラメータは、前記要素の輪郭線の幅としてのマーク線幅を含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項１２】
前記装置パラメータは、前記アライメントマークの検出信号を処理する方式の処理パラメータを含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項１３】
前記処理パラメータは、処理ウインドウ幅であることを特徴とする請求項１２記載の露光方法。
【請求項１４】
前記処理パラメータは、処理ウインドウ中心距離であることを特徴とする請求項１２記載の露光方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の露光方法をコンピュータによって実行するためのプログラム。
【請求項１６】
レチクルに形成されたパターンを被露光体に転写する露光装置において設定可能な装置パラメータの値を最適化する方法であって、
前記レチクルと前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記装置パラメータの値を変化させながら、取得するステップと、
取得した前記アライメントマークの情報に基づいて、前記露光装置の前記装置パラメータの値を最適化するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記アライメントマークの情報を取得するステップは、他の露光装置の装置パラメータの最適化領域を含む一定範囲内で行うことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の最適化方法をコンピュータによって実行するためのプログラム。
【請求項１９】
レチクルに形成されたパターンを被露光体に転写する露光装置であって、
前記レチクルと前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記露光装置において設定可能な装置パラメータの値を変化させながら取得する情報取得部と、
前記取得された前記アライメントマークの情報に基づいて前記露光装置に最適な装置パラメータの値を設定可能な最適化部を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
前記装置パラメータは、前記露光装置を操作するための一又は複数のパラメータであることを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２１】
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、
前記アライメントマークの情報は、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された前記複数の要素の間隔を含むことを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２２】
前記最適化部は、前記アライメントマークの前記要素間隔の再現性が良くなるように、前記装置パラメータの値を最適化することを特徴とする請求項２１記載の露光装置。
【請求項２３】
前記最適化部は、前記アライメントマークの前記要素間隔のその平均値からのばらつきが小さくなるように、前記装置パラメータの値を最適化することを特徴とする請求項２１記載の露光装置。
【請求項２４】
前記最適化部は、前記アライメントマークの前記要素間隔が前記予め設定された間隔に近くなるように、前記装置パラメータの値を最適化することを特徴とする請求項２１記載の露光装置。
【請求項２５】
前記最適化部は、前記最適化処理を複数回行って複数の最適化された装置パラメータの値を取得し、次の前記転写ステップのために前記複数の最適化された装置パラメータの値の平均を使用することを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２６】
前記装置パラメータは、前記露光装置を操作するための一又は複数のパラメータを含むことを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２７】
前記装置パラメータは、グローバルアライメントのサンプルショットの配置を含むことを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２８】
前記装置パラメータは、前記アライメントマークを照明する照明モードを含むことを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２９】
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、
前記装置パラメータは、アライメント計測方向における前記要素の長さとしてのマーク幅を含むことを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項３０】
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、
前記装置パラメータは、前記要素の輪郭線の幅としてのマーク線幅を含むことを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項３１】
前記装置パラメータは、前記アライメントマークの検出信号を処理する方式の処理パラメータを含むことを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項３２】
前記処理パラメータは、処理ウインドウ幅であることを特徴とする請求項３１記載の露光方法。
【請求項３３】
前記処理パラメータは、処理ウインドウ中心距離であることを特徴とする請求項３１記載の露光方法。
【請求項３４】
請求項１９乃至３３記載のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光する工程と、
前記投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイス製造方法。
【請求項３５】
レチクルに形成されたパターンを被露光体に転写する一又は複数の露光装置と、
前記露光装置において設定可能な装置パラメータの値を格納する記憶装置と、前記装置パラメータの値を最適化する最適化装置とを有する最適化システムであって、
前記最適化装置は、
前記レチクルと前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記装置パラメータの値を変化させながら、前記露光装置から取得すると共に前記記憶装置に格納し、
前記取得した前記アライメントマークの情報に基づいて、前記変化させた前記装置パラメータの値の中から最適を選択して記憶装置に格納し、
格納された前記記憶装置の情報に基づいて前記露光装置に最適化された装置パラメータの値を設定することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィにおいて半導体ウェハ用の単結晶基板や球状半導体、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被露光体を露光する露光装置及び方法に係り、特に、装置パラメータの値を最適化する方法に関する。
ここで、「装置パラメータ」とは、露光装置において設定可能で、露光条件やアライメント光学系の照明条件などを規定し、レチクルと被露光体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメータである。本発明の露光方法及び装置は、ウェハプロセス誤差であるＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｓｈｉｆｔ）が発生し得る状況において、アライメントを高精度かつ迅速に行うのに好適である。
【従来の技術】
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、レチクルの回路パターンをウェハに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光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ている。現在では発振波長を更に短波長化した、波長１５７ｎｍの真空紫外線領域（ＶＵＶ：ｖａｃｕｕｍ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）の露光方式、１３ｎｍの極端紫外線領域（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）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。
また、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、Ｗ−ＣＭＰ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセス等の技術や、最近のＬＳＩの微細化の進展に伴い、Ｃｕのデュアルダマシン配線技術、層間絶縁層に低誘電率（Ｌｏｗ−ｋ）材料を用いた技術等も注目されている。
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。
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（マスク）とそれが投影されるウェ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、その必要精度は回路線幅の１／３であり、例えば、現状の１８０ｎｍデザインにおける必要精度はその１／３の６０ｎｍである。
露光装置におけるアライメント方法としては、ウェハ上に構成されるアライメントマークの光学像をＣＣＤカメラ等の撮像素子上に結像し、その電気信号を画像処理しウェハ上のマークの位置検出を行っている。一般にレチクルとウェハとのアライメントを行う際に、ウェハのアライメント精度を劣化させる大きな要因として、レジストのアライメントマーク近傍での膜厚の不均一性と、アライメントマークの形状の非対称性、が挙げられている。これらウェハに起因するアライメント誤差要因のことをＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｓｈｉｆｔ）と呼んでいる。
【発明が解決しようとする課題】
上記のような半導体産業の現状において、露光装置において設定すべき装置パラメータは、各露光方式、各製品に対応して多数存在する。また、これらのパラメータは互いに独立ではなく相互に密接に関係している。従来は、デバイスメーカーの装置導入担当者がこれらの装置パラメータの値を試行錯誤により決定しており、最適パラメータ値を決定するまでに膨大な時間を要していた。また、一旦装置パラメータ値が決定された後でも、例えば、プロセス誤差が発生した場合には、それに応じた製造プロセスの変更に伴って、再度装置パラメータ値を変更する必要が生じる場合があり、この場合にも膨大な時間を要している。
装置パラメータ値の最適化の現状は、数枚のセンダヘッド（ｓｅｎｄ　ａ　ｈｅａｄ）を露光して重ね合わせ検査装置の結果からオフセットとして決定されているために、プロセス変動に対する敏感度が考慮されていないという問題点がある。
また、半導体デバイスの生産においては、製造装置の立ち上げから量産の開始までに割くことができる時間は限られており、装置パラメータ値の決定のために割くことができる時間も当然限られている。更に、ＣｏＯ（Ｃｏｓｔ　ｏｆ　Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の観点においても製造装置の稼動時間を向上させる必要があるため、装置パラメータ値の変更は迅速に行う必要がある。このような状況において、多種多様な半導体デバイスを最適なパラメータ値で製造することは極めて困難であり、本来は高い歩留まりを得ることができる製造装置であっても、パラメータ値の最適化がなされないままに使用されるとアライメントが最適化されないために、不本意な歩留まりしか得ることができず、目に見えない歩留まりの低下を招いていた。このような歩留まりの低下は、製造コストの増加や出荷量の低下を招き、製造メーカとしての競争力を低下させる。
そこで、本発明は、露光装置に設定された装置パラメータ値が最適であるか否かを判断して、露光装置の装置パラメータ値を最適化する露光装置及び方法、並びに最適化方法及びシステムを提供することを可能とすることを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、レチクル（マスク）と被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、露光装置において設定可能な装置パラメータを変化させながら取得するステップと、前記取得ステップによって得られた前記アライメントマークの前記情報に基づいて、前記露光装置の前記装置パラメータを最適化するステップと、前記最適化された装置パラメータを有する前記露光装置を使用して前記マスク又はレチクルに形成されたパターンを前記被露光体に転写するステップとを有することを特徴とする。本発明の別の側面としての最適化方法は、レチクル（マスク）に形成されたパターンを被露光体に転写する露光装置において設定可能な装置パラメータを最適化する方法であって、前記前記レチクル（マスク）と前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記装置パラメータを変化させながら、取得するステップと、取得した前記アライメントマークの情報に基づいて、前記露光装置の前記装置パラメータを最適化するステップとを有することを特徴とする。本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクル（マスク）に形成されたパターンを被露光体に転写する露光装置であって、前記前記レチクル（マスク）と前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記露光装置において設定可能な装置パラメータを変化させながら取得する情報取得部と、前記取得された前記アライメントマークの情報に基づいて前記露光装置に最適な装置パラメータを設定可能な最適化部とを有することを特徴とする。
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、前記アライメントマークの情報は、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された前記複数の要素の間隔、アライメント計測方向における前記要素の長さとしてのマーク幅、前記要素の輪郭線の幅としてのマーク線幅を含んでもよい。
前記最適化ステップは、前記取得ステップが取得した前記アライメントマークの前記要素間隔が前記予め設定された間隔に近くなるように、前記装置パラメータを最適化してもよい。代替的に、前記最適化ステップは、前記最適化処理を複数回行って複数の最適化された装置パラメータを取得し、次の前記転写ステップのために前記複数の最適化された装置パラメータの平均を使用してもよい。
前記装置パラメータは、前記露光装置を操作するための一又は複数のパラメータ、前記被処理体を露光するために前記露光装置に設定されているパラメータの集合である装置設定ジョブパラメータと、前記被処理体を露光するために前記露光装置には設定されていないが、前記露光装置に置いて設定可能なパラメータの集合である装置非設定ジョブパラメータ、グローバルアライメントのサンプルショットの配置、前記アライメントマークを照明する照明モード、前記要素の輪郭線の幅としてのマーク線幅、前記アライメントマークの検出信号を処理する方式の処理パラメータを含んでもよい。また、前記アライメントマークの情報を取得するステップは、他の露光装置の装置パラメータの最適化領域を含む一定範囲内で行ってもよい。
上述の露光方法や最適化方法をコンピュータによって実行するためのプログラムも本発明の別の側面を構成する。
上述の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光する工程と、前記投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイス製造方法も本発明の更に別の側面を構成する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
本発明の更に別の側面としての最適化システムは、レチクル（マスク）に形成されたパターンを被露光体に転写する一又は複数の露光装置と、前記露光装置において設定可能な装置パラメータを格納する記憶装置と、前記装置パラメータを最適化する最適化装置とを有する最適化システムであって、前記最適化装置は、前記前記レチクル（マスク）と前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記装置パラメータを変化させながら、前記露光装置から取得し、前記取得した前記アライメントマークの情報に基づいて、前記変化させた前記装置パラメータの中から最適の前記装置パラメータを選択して記憶装置に格納し、格納された前記記憶装置の情報に基づいて前記露光装置に最適化された装置パラメータを設定することを特徴とする。かかるシステムは、上述の露光方法及び装置又は最適化方法と同様の作用を奏する。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、「装置設定ＪＯＢパラメータ値」は、ウェハの露光のために露光装置に設定されているパラメータ値群を意味し、「装置非設定パラメータ値」は、当該ウェハの露光のために露光装置には設定されていないが、機能的には設定可能なパラメータ値群のことを意味する。「装置パラメータ」とは、露光装置において設定可能で、露光条件やアライメント光学系の照明条件などを規定し、レチクルと被露光体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメータである。
装置パラメータの値は、数値で設定可能なパラメータの数値はもちろん、サンプルショットの配置、照明モードの選択といった、直接数値にはあてはまらない設定パラメータの選択肢データなどの条件も含む。
図２は本実施形態を実現するための構成図である。図２において、１、２は半導体露光装置であり、レチクルの回路パターンをウェハに露光する。３は、半導体の装置パラメータ値を最適化する中央演算装置（以下、「ＰＣ」という。）であり、パーソナルコンピュータあるいはワークステーションで構成される。４はハードディスクなどの記憶装置であり、露光装置１、２による装置パラメータ（例えば、アライメントマークを照明する照明モード、グローバルアライメントのサンプルショット配置、アライメントマークの要素のマーク線幅など）、アライメント情報（アライメントマークの検出信号の処理結果など）をデータベース化して格納する。
記憶装置４は露光装置１又は２若しくはＰＣ３に内蔵されてもよい。本実施形態においては、露光装置１及び２と記憶装置４にアクセスして本実施形態の装置パラメータの最適化を実現するＰＣ３とは、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク５で接続されている。
図３は、半導体露光装置１の要部概略図である。露光装置１は、ある回路パターンの描画されたレチクル１０を投影する投影光学系１１と前工程で下地パターン及び図４に示すアライメントマーク３０の形成されたウェハ１２を保持するウェハチャック１３とウェハ１２を所定の位置に位置決めするウェハステージ１４と、ウェハ１２上のアライメントマーク３０の位置を計測するアライメント検出光学系又はアライメントスコープ１５とアライメント信号処理部１６を含む。中央処理装置１７の機能の全部又は一部は、図２に示すＰＣ３が負担してもよい。
即ち、本発明においては、露光装置１の最適化処理は露光装置１自身が行ってもよいし、図２に示すＰＣ３等の外部装置が行ってもよい。
次に、図４を参照して、アライメント検出の原理について説明する。ここで、図４は、アライメント検出光学系１５の主要構成要素を示すブロック図である。
光源１８からの照明光は、ビームスプリッタ１９で反射し、レンズ２０を通り、ウェハ１２上のアライメントマーク３０を照明する。アライメントマーク３０からの回折光はレンズ２０、ビームスプリッタ１９、レンズ２１を通り、ビームスプリッタ２２で分割され、それぞれＣＣＤセンサ２３、２４で受光する。
（なお、照明光の中心波長を変更、又は照明光を単色光から白色光に変更することで照明条件を変更できるように、複数の光源１８を有することとしても良い）。
ここで、アライメントマーク３０は、レンズ２０、２１により１００倍程度の結像倍率で拡大され、ＣＣＤセンサ２３、２４に結像される。ＣＣＤセンサ２３、２４はそれぞれ、アライメントマーク３０のＸ方向のずれ計測用、アライメントマーク３０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説明する。まず、位置検出用のアライメントマーク３０について説明する。図５（ａ）に示すように、本実施形態のアライメントマーク３０は、アライメント計測方向（Ｘ方向）に４μｍ、非計測方向（Ｙ方向）に３０μｍの短冊型の位置検出用マーク（アライメントマークの「要素」と呼ぶ場合もある。）３２が、Ｘ方向に予め設定された間隔（Ｌ＝２０μｍ）で複数本（図５（ａ）においては４つ）並んでいる。図５（ａ）の下側の図に示すように、要素３２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、また、要素３２上には図示しないレジストが塗布されている。
次に、この複数の位置検出用マーク３２に照明光を照射して得られる反射光をＣＣＤセンサ２３及び２４によって受光し、光電変換したアライメント信号を図１に示す。図１に示す４本のマーク信号に適切な信号処理を施し、それぞれの要素位置（図１の左から順にＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）を検出する。また、それぞれの要素の間隔（図１の左から順にＬ１、Ｌ２、Ｌ３）を以下マーク要素間隔と呼ぶことにする。
次に、本発明において、装置パラメータの値の最適化に必要な評価基準として、マーク要素間隔の再現性について説明する。一般に、Ｎ個のアライメントマーク要素間隔の再現性を数式１のように定義する。
【数１】
2004103822.tif 000003
ここで、Ｌｉはマーク要素間隔、▲Ｌバー▼はマーク要素間隔の平均値、Ｎは該当マーク要素間隔の数である。例えば、Ｋ個のマーク要素間隔を有するマークＭ本の再現性を評価する場合は、Ｎ＝Ｋ×Ｍとなる（このσは検出されたマーク要素間隔のその平均値からのばらつきを表し、このσを３倍した値は所謂３σと呼ばれるもの、つまりマーク要素間隔の平均値からの３σを表す）。
即ち、図５（ｂ）に示すように、後述するＡＧＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｇｌｏｂａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）のショットは通常４つ以上あるので、一つのアライメントマーク３０内でのマーク要素３２の間隔がＫ個で、複数のマーク要素を一つとみなしたマーク（これを通常「アライメントマーク」３０と呼ぶ。）の数がＭ子である場合には、ウェハ１２上のマーク要素間隔の総数ＮはＮ＝Ｋ×Ｍとなる。
数式１において、▲Ｌバー▼は、該当マークの平均値を用いたが、本実施形態ではこれに限らず、例えば、マーク要素間隔の設計値（Ｌｄ）を用いて、マーク要素間隔再現性を数式２のように定義してもよい。
【数２】
2004103822.tif 000004
以下、図１０を参照して、装置パラメータの例を説明する。
まず、装置パラメータは、図１０（ａ）に示すように、ショットＡからショットＬまでの組み合わせを考慮したグローバルアライメントのサンプルショット配置を含む。ここで、「グローバルアライメント」とは、位置情報による推定計算に基づいてウェハステージを露光位置に移動するアライメント方式である。図１０（ａ）は、ウェハ１２上のＡＧＡサンプルショット位置を示す概略図である。
次に、装置パラメータは、マーク要素３２の幅や線幅も含む。図５に示すアライメントマーク３０のマーク要素３２は凹んでいるが、最近のプロセスではウェハ表面の凹みをできるだけなくすために、外形線だけを凹ませるマーク要素３２が採用されている。このため、図１０（ｂ）に示すように、アライメント計測方向におけるマーク要素３２の長さとしてのマーク幅ＭＬや、マーク要素３２の輪郭線の幅としてのマーク線幅ＭＬＷも、装置パラメータとなり得る。ここで、図１０（ｂ）は、マーク要素３２の概略平面図である。
更に、アライメントマーク３０の検出信号の処理方式の処理パラメータも装置パラメータになり得る。例えば、信号列ｙに対して計測方向ｘにおけるＳ（ｘ）を数式３のように定義し（数式３は、公開特許平成８年第９４３１５号公報の数式２４においてａ＝ＷＣ−ＷＷ／２、ｂ＝ＷＣ＋ＷＷ／２とした場合に相当する
）。
【数３】
2004103822.tif 000005
Ｓ（ｘ）の極値をマーク中心位置とするような信号処理方式を用いる場合には、図１０（ｃ）に示すように、処理のウインドウ幅ＷＷや処理ウインドウ中心距離ＷＣなどが信号処理パラメータとして挙げられる。図１０における具体例として、図１０（ｄ）に示すように、ある点ｘにおけるＳ（ｘ）を数式３から求め、続いてｘを変化させながらＳ（ｘ）を得る。このＳ（ｘ）曲線の極小（最小）値あるいは図１０（ｄ）に示す１／Ｓ（ｘ）の極大（最大）値をマーク位置とするものである。
図６は、本発明の第１の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。
図６は、ウェハ１２毎に装置パラメータ値を最適化する処理を示す。まず、露光装置１内の中央処理装置１７は、図示しないセンサなどでウェハ１２の搬入を確認した後で（ステップＳ１０１）、ウェハ１２上に形成された識別子又は外部入力によって、ウェハ１２が装置非設定定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハであると判断した場合（ステップＳ１０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、装置設定ＪＯＢパラメータ値及び装置非設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行うように命令する（ステップＳ１０４）。中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でのデータ取得対象ウェハでないと判断すれば（ステップＳ１０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行う（ステップＳ１０３）。ここで、「ＡＧＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｇｌｏｂａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）は、レーザー干渉計付のＸＹステージ精度頼りでウェハの位置計測を行うグローバルアライメントのことで、ウェハ１２のウェハ倍率、ウェハ回転、シフト量を求めるとともに、異常値はね等の統計処理を行う。中央処理装置１７は、得られたＡＧＡ計測結果をＰＣ３に送信する。
次に、露光装置１は、装置設定ＪＯＢパラメータ値で計測されたＡＧＡデータを用いて、ウェハ１２に対する露光処理を行う（ステップＳ１０５）。それと平行して、ＰＣ３は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４によって露光装置１で計測されたアライメントマークの情報をデータベース４に格納する（ステップＳ１０７）。
露光処理されたウェハ１２がステップＳ１０６で搬出されるまでに、ＰＣ３では、記憶装置４に格納されたデータベースに基づいて、現在の装置パラメータの値が最適か否かを判断する（ステップＳ１０８）。
ＰＣ３は、装置パラメータ値の変更が必要であると判断した場合（ステップＳ１０９）、中央処理装置１７に最適化された装置パラメータ値を送信する。これに応答して、露光装置１は装置設定ＪＯＢパラメータ値をステップＳ１０８においてＰＣ３によって設定された最適パラメータ値に変更し、次のウェハ１２のＪＯＢに反映させる（ステップＳ１１０）。以上の処理をすべてのウェハ１２が露光されるまで（ステップＳ１１１）実行する。
以下、図９を参照して、ステップＳ１０８に示す最適化処理の詳細を説明する。ここで、図９は、ステップＳ１０８の最適化処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ＰＣ３は、記憶装置４のデータベースに格納された全ての装置パラメータに対してマーク要素間隔を計算する（ステップＳ２０１）。続いて、ステップＳ２０２で、最適化の対象装置パラメータ（例えば、図１０（ｂ）に示す「マーク線幅ＭＬＷ」）を設定して、当該装置パラメータの装置設定ＪＯＢパラメータ値が、マーク要素間隔再現性を評価基準として極値であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。なお、後述するが、最適化の対象パラメータは１つとは限らず、複数のパラメータであってもよい。
装置パラメータの装置設定ＪＯＢパラメータ値が、マーク要素間隔再現性を評価基準にして極値であれば、装置設定ＪＯＢパラメータ値は現行を用い、もし極値でなければ、最適パラメータ値を設定する（ステップＳ２０４）。以上の処理を全ての装置パラメータを対象にして行う（ステップＳ２０５）。
次に、図１１を参照して、図９に示すステップＳ２０３をより具体的に説明する。ここで、図１１は、２つのウェハに関するマーク要素間隔の再現性と装置パラメータとの関係を示すグラフである。例えば、図１１に示すようにＫ−１枚目のウェハに対して、曲線１によって現行パラメータが決定されているときに、Ｋ枚目のウェハに対する当該パラメータのマーク要素間隔再現性が、曲線２となった場合は、ステップＳ２０４において、曲線２の極小値を新たに最適パラメータ値に設定するというものである。なお、図９で示した最適化処理の詳細フローは以下に説明するすべての実施形態に共通のフローである。
図７は、本発明の第２の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。
図７は、ロット毎に装置パラメータ値を最適化する処理を示す。まず、露光装置１内の中央処理装置１７は、図示しないセンサなどでウェハ１２の搬入を確認した後で（ステップＳ３０１）、ウェハ１２上に形成された識別子又は外部入力によって、ウェハ１２が装置非設定定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハか否かを判断する（ステップＳ３０２）。
中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハであると判断した場合（ステップＳ３０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、装置設定ＪＯＢパラメータ値及び装置非設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行うように命令する（ステップＳ３０４）。中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でのデータ取得対象ウェハでないと判断すれば（ステップＳ３０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行う（ステップＳ３０３）。
次に、露光装置１は、装置設定ＪＯＢパラメータ値で計測されたＡＧＡデータを用いて、ウェハ１２に対する露光処理を行う（ステップＳ３０５）。それと平行して、ＰＣ３は、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４によって露光装置１で計測されたアライメントマークの情報をデータベース４に格納する（ステップＳ３０７）。
露光処理されたウェハ１２がステップＳ３０６で搬出されるまでに、ＰＣ３では、記憶装置４に格納されたデータベースに基づいて、現在の装置パラメータ値が最適か否かを判断する（ステップＳ３０８）。第１の実施形態との違いは、ステップＳ３０８における装置パラメータ値の最適化処理が、１ロットの全てのウェハが露光済みになるまで行われる（ステップＳ３０９）点である。
露光処理されたウェハ１２は搬出され（ステップＳ３０６）、当該ロットのウェハがすべて露光されるまで繰り返される（ステップＳ３０９）。ＰＣ３は、装置パラメータ値の変更が必要であると判断した場合（ステップＳ３１０）、中央処理装置１７に最適化された装置パラメータ値を送信する。これに応答して、露光装置１は装置設定ＪＯＢパラメータ値をステップＳ３０８においてＰＣ３によって設定された最適パラメータ値に変更し、次のロットのＪＯＢに反映させる（ステップＳ３１１）。
次に、図９で示す最適化処理におけるステップＳ２０３を、第２の実施形態に即して、より具体的に説明する。例えば、図１２に示すように、Ｍ−１ロットのＮ枚のウェハに対する当該パラメータのマーク要素間隔再現性が曲線群１になった場合には、Ｎ枚のウェハそれぞれに対して、マーク要素間隔の再現性の極小値ｘ（ｉ）を求め、数式４に示すように、Ｎ枚で平均した値をＭロット目の
最適パラメータ値Ｐ（Ｍ）と設定する。ここで、図１２は、一のロットにおけるマーク間隔の再現性と装置パラメータとの関係を示すグラフである。
【数４】
2004103822.tif 000006
図８は、本発明の第３の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。
図８は、露光前に装置パラメータ値を最適化する処理を示す。まず、露光装置１内の中央処理装置１７は、図示しないセンサなどでウェハ１２の搬入を確認した後で（ステップＳ４０１）、ウェハ１２上に形成された識別子又は外部入力によって、ウェハ１２が装置非設定定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハか否かを判断する（ステップＳ４０２）。
中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハであると判断した場合（ステップＳ４０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、装置設定ＪＯＢパラメータ値及び装置非設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行うように命令する（ステップＳ４０４）。中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でのデータ取得対象ウェハでないと判断すれば（ステップＳ４０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行う（ステップＳ４０３）。
第１の実施形態との違いは、ステップＳ４０６における装置パラメータ値の最適化処理が、ステップＳ４０９におけるウェハ１２の露光処理の前に行われる点である。
次に、ＰＣ３は、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４によって露光装置１で計測されたアライメントマークの情報をデータベース４に格納する（ステップＳ４０５）。続いて、ＰＣ３では、記憶装置４に格納されたデータベースに基づいて、現在の装置パラメータ値が最適か否かを判断する（ステップＳ４０６）。
ＰＣ３は、装置パラメータ値の変更が必要であると判断した場合（ステップＳ４０７）、中央処理装置１７に最適化された装置パラメータ値を送信する。これに応答して、露光装置１は装置設定ＪＯＢパラメータ値をステップＳ４０７においてＰＣ３によって設定された最適パラメータ値に変更する（ステップＳ４０８）。
ステップＳ４０９の露光動作においては、ステップＳ４０７で当該ウェハが装置設定ＪＯＢパラメータ値の変更が必要でない場合は、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ補正駆動を行えばよいが、装置設定ＪＯＢパラメータ値の変更が必要な場合は、ステップＳ２０４で変更したパラメータ値でＡＧＡ補正駆動を行ったのち、露光処理を行う。露光処理されたウェハ１２は搬出され（ステップＳ４１０）、当該ロットのウェハがすべて露光されるまで繰り返される（ステップＳ４１１）。
次に、図９で示す最適化処理におけるステップＳ２０３を、第３の実施形態に即して、より具体的に説明する。例えば、図１３に示すように、Ｋ枚目のウェハ１２に対して、パラメータのマーク要素間隔再現性が、曲線１となった場合は、現行よりも、極小である領域が存在するので、ステップＳ２０４において、曲線１の極小値を新たに最適パラメータ値と設定する。ここで、図１３は、一のロットに関するマーク間隔の再現性と装置パラメータとの関係を示すグラフである。
図１４及び図１５は、本発明の第４の実施形態を示すグラフである。本実施形態は、装置パラメータのうち、図１０（ｃ）を参照して前述したアライメントマーク３０の検出信号の処理ウインドウ幅の最適化の例を示す。図１４及び図１５は、横軸を処理ウインドウ幅、縦軸をマーク要素間隔再現性に設定しており、マーク線幅に応じて最適な処理ウインドウ幅が異なる場合を示している。図１４は、マーク線幅がある値Ｗ１の処理ウインドウ幅の最適化の例を示し、図１５は、マーク線幅が異なる値Ｗ２の処理ウインドウ幅の最適化の例を示している。つまり、
本実施形態における装置パラメータ値の最適化はそれぞれ、極値を持つ場所を最適パラメータ値と設定することができる。
図１６は、本発明の第５の実施形態を示すグラフであり、装置パラメータのうち、マーク線幅（ＭＬＷ）を変化させた場合の最適化の例を示している。図１６は、３種類のマーク線幅に対して、ＡからＥまでの異なるプロセスにおけるマーク要素間隔再現性をプロットしたグラフであるが、プロセスによってマーク線幅の最適パラメータ値がそれぞれ異なっていることも示している。本実施形態における装置パラメータ値の最適化は、プロセス条件がＡ、Ｄ、Ｅのときは、マーク線幅Ｗ２が最適であり、プロセス条件が、Ｃ、Ｄのときはマーク線幅Ｗ３が最適である。なお、図１６は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
図１７は、本発明の第６の実施形態を示している。図１７（ａ）に示すアライメントに用いるＡＧＡサンプルショットの配置を示す図である。図１７（ｂ）は、装置パラメータのうち、図１７（ａ）に示すＡＧＡサンプルショットの配置とマーク要素間隔再現性との関係を示したグラフである。ＡＧＡサンプルショットの配置を図１７（ａ）に示すように、ショットＡ、Ｃ、Ｊ、Ｌを１群、ショットＢ、Ｆ、Ｋ、Ｇを２群、ショットＤ、Ｅ、Ｈ、Ｉを３群とした場合に、マーク要素間隔再現性は、２群で極小値をとることが理解される。
従って、本実施形態における装置パラメータ値の最適化は、ＡＧＡサンプルショットの配置は、２群に決定するというものである。
図１８は、本発明の第７の実施形態としての、装置パラメータが、複数のパラメータの組み合わせである場合の最適化の概念を示している。より詳細には、図１８は、あるプロセスＡについて、装置パラメータのうち、パラメータ１とパラメータ２の値を装置外で連続的に変化させながら、マーク要素間隔再現性を３次元的にプロットしたグラフである。ここで、パラメータ１、２とは、例えば、前述した信号処理の処理ウインドウ幅や処理ウインドウ中心距離などである。なお、図１８の場合、最適なパラメータ値の組み合わせはマーク要素間隔再現性が極小である領域すなわち（Ｃ３、Ｗ３）である。
図１９は、本発明の第７の実施形態としての、２つの装置パラメータ値の最適化の実例を示した図である。図１９では、アライメント信号処理のパラメータのうち、図１０に示したような処理ウインドウ幅ＷＷと処理ウインドウ中心距離ＷＣをそれぞれＸ軸及びＹ軸にとって信号処理を行い、ウェハ１２内の複数のショットで、マーク要素間隔再現性を３次元プロットした図と、その平面図（等高線図）である。なお、図１８及び図１９は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
ここで、パラメータ値の最適化において、マーク要素間隔再現性に明確な極小値が見つからない、もしくは複数のパラメータ組み合わせが存在した場合には、他の最適化に対して明確な要因からパラメータを絞り込む必要がある。例えば、図１９では○印で囲まれる領域でマーク要素間隔再現性に極値が見つかったが、パラメータの組み合わせが複数存在する例である。図１９の平面図においては、紙面に垂直方向のパラメータは、信号処理の処理ウインドウ幅ＷＷであり、その値が小さいほどスループットをあげる効果があるのでなるべく○印下方のパラメータ値の組み合わせを選択することが望ましい。
次に、図２０及び図２１を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図２０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では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。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、
マスクとウェ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６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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７）される。
図２１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハ上にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態によれば、露光装置１は、最適化された装置パラメータが設定されているので、高品位な半導体装置を歩留り良く製造することができる。また、前記アライメントマークの情報を取得するステップは、他の露光装置の装置パラメータの最適化領域を含む一定範囲内で行ってもよい。それにより、ある露光装置で得られた装置パラメータの最適化領域を含む一定範囲を別の露光装置の最適化時に使用して当該別の露光装置で全領域を測定することなく当該別の露光装置の最適化領域を早く見つけることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本実施形態では、被露光体は半導体ウェハ用の単結晶基板であるが、本発明は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板や球状半導体などにも適用可能である。
本実施形態によれば、ウェハプロセス誤差であるＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｓｈｉｆｔ）が発生し得る状況において、アライメントを高精度かつ迅速に行うことができる。本実施形態は、半導体露光装置を使用する上で、装置パラメータの値を決定する際に、多大な時間やコストを費やすことなしに、装置パラメータの値の最適化が可能となり、生産性が高く且つ装置性能を最も高い状態で使用することが可能となり、ＣｏＯの良い製造システムを達成することができる。本実施形態による装置パラメータの最適化を用いれば、ＷＩＳに代表されるようなプロセス誤差が生じた場合に対して、よりロバストな装置パラメータに決定されているので、露光装置の実効性能を向上させ、生産性、歩留まり向上につながる。
更に、本実施形態は、最適な装置パラメータ値を決定するために重ね合わせ検査装置がない環境下でも最適な装置パラメータ値を決定することができるので、よりコスト低下につながる。
【発明の効果】
本発明によれば、露光装置に設定された装置パラメータの値が最適であるか否かを判断して、露光装置の装置パラメータの値を最適化する露光装置及び方法、並びに最適化方法及びシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態におけるアライメント信号及びマーク要素間隔を示した図である。
【図２】露光装置の装置パラメータの値を最適にするための最適化システムの構成図である。
【図３】本実施形態の露光装置の概略ブロック図である。
【図４】図３に示すアライメント光学系又はアライメントスコープの概略ブロック図である。
【図５】図３に示すアライメントマークの構造を示した図である。
【図６】本発明による第１の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明による第２の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明による第３の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。
【図９】図６などに示す最適化処理ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の最適化処理における装置パラメータの例を示す図である。
【図１１】本発明による第１の実施形態における最適化の具体例を示すグラフである。
【図１２】本発明による第２の実施形態における最適化の具体例を示すグラフである。
【図１３】本発明による第３の実施形態における最適化の具体例を示すグラフである。
【図１４】本発明における第４の実施形態を示すグラフである。
【図１５】本発明における第４の実施形態の別の実例を示すグラフである。
【図１６】本発明における第５の実施形態を示す図及びグラフである
【図１７】本発明における第６の実施形態を示すグラフである
【図１８】本発明における第７の実施形態の概念を示すグラフである。
【図１９】本発明における第７の実施形態の実例を示すグラフである。
【図２０】本発明の露光工程を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２１】図２０に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１、２　　　　露光装置
３　　　　　　最適化装置
４　　　　　　記憶装置
５　　　　　　ＬＡＮ
１０　　　　　レチクル（マスク）
１１　　　　　投影光学系
１２　　　　　ウェハ
１３　　　　　ウェハチャック
１４　　　　　ウェハステージ
１５　　　　　アライメントスコープ又はアライメント光学系
１６　　　　　アライメント信号処理部
１７　　　　　中央処理装置
１８　　　　　アライメント用光源
１９、２２　　ビームスプリッタ
２０、２１　　レンズ
２３、２４　　ＣＣＤセンサ
３０　　　　　アライメントマーク
３２　　　　　アライメントマークの要素
【図１】
2004103822.tif 000007
【図２】
2004103822.tif 000008
【図３】
2004103822.tif 000009
【図４】
2004103822.tif 000010
【図５】
2004103822.tif 000011
【図６】
2004103822.tif 000012
【図７】
2004103822.tif 000013
【図８】
2004103822.tif 000014
【図９】
2004103822.tif 000015
【図１０】
2004103822.tif 000016
【図１１】
2004103822.tif 000017
【図１２】
2004103822.tif 000018
【図１３】
2004103822.tif 000019
【図１４】
2004103822.tif 000020
【図１５】
2004103822.tif 000021
【図１６】
2004103822.tif 000022
【図１７】
2004103822.tif 000023
【図１８】
2004103822.tif 000024
【図１９】
2004103822.tif 000025
【図２０】
2004103822.tif 000026
【図２１】
2004103822.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月1日(2002.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィにおいて半導体ウェハ用の単結晶基板や球状半導体、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被露光体を露光する露光装置及び方法に係り、特に、装置パラメータの値を最適化する方法に関する。ここで、「装置パラメータ」とは、露光装置において設定可能で、露光条件やアライメント光学系の照明条件などを規定し、レチクルと被露光体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメータである。本発明の露光方法及び装置は、ウェハプロセス誤差であるＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｓｈｉｆｔ）が発生し得る状況において、アライメントを高精度かつ迅速に行うのに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
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、レチクルの回路パターンをウェハに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光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ている。現在では発振波長を更に短波長化した、波長１５７ｎｍの真空紫外線領域（ＶＵＶ：ｖａｃｕｕｍ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）の露光方式、１３ｎｍの極端紫外線領域（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）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】
また、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、Ｗ−ＣＭＰ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセス等の技術や、最近のＬＳＩの微細化の進展に伴い、Ｃｕのデュアルダマシン配線技術、層間絶縁層に低誘電率（Ｌｏｗ−ｋ）材料を用いた技術等も注目されている。
【０００４】
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。
【０００５】
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（マスク）とそれが投影されるウェ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、その必要精度は回路線幅の１／３であり、例えば、現状の１８０ｎｍデザインにおける必要精度はその１／３の６０ｎｍである。
【０００６】
露光装置におけるアライメント方法としては、ウェハ上に構成されるアライメントマークの光学像をＣＣＤカメラ等の撮像素子上に結像し、その電気信号を画像処理しウェハ上のマークの位置検出を行っている。一般にレチクルとウェハとのアライメントを行う際に、ウェハのアライメント精度を劣化させる大きな要因として、レジストのアライメントマーク近傍での膜厚の不均一性と、アライメントマークの形状の非対称性、が挙げられている。これらウェハに起因するアライメント誤差要因のことをＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｓｈｉｆｔ）と呼んでいる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような半導体産業の現状において、露光装置において設定すべき装置パラメータは、各露光方式、各製品に対応して多数存在する。また、これらのパラメータは互いに独立ではなく相互に密接に関係している。従来は、デバイスメーカーの装置導入担当者がこれらの装置パラメータの値を試行錯誤により決定しており、最適パラメータ値を決定するまでに膨大な時間を要していた。また、一旦装置パラメータ値が決定された後でも、例えば、プロセス誤差が発生した場合には、それに応じた製造プロセスの変更に伴って、再度装置パラメータ値を変更する必要が生じる場合があり、この場合にも膨大な時間を要している。
【０００８】
装置パラメータ値の最適化の現状は、数枚のセンダヘッド（ｓｅｎｄ　ａ　ｈｅａｄ）を露光して重ね合わせ検査装置の結果からオフセットとして決定されているために、プロセス変動に対する敏感度が考慮されていないという問題点がある。
【０００９】
また、半導体デバイスの生産においては、製造装置の立ち上げから量産の開始までに割くことができる時間は限られており、装置パラメータ値の決定のために割くことができる時間も当然限られている。更に、ＣｏＯ（Ｃｏｓｔ　ｏｆ　Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の観点においても製造装置の稼動時間を向上させる必要があるため、装置パラメータ値の変更は迅速に行う必要がある。このような状況において、多種多様な半導体デバイスを最適なパラメータ値で製造することは極めて困難であり、本来は高い歩留まりを得ることができる製造装置であっても、パラメータ値の最適化がなされないままに使用されるとアライメントが最適化されないために、不本意な歩留まりしか得ることができず、目に見えない歩留まりの低下を招いていた。このような歩留まりの低下は、製造コストの増加や出荷量の低下を招き、製造メーカとしての競争力を低下させる。
【００１０】
そこで、本発明は、露光装置に設定された装置パラメータ値が最適であるか否かを判断して、露光装置の装置パラメータ値を最適化する露光装置及び方法、並びに最適化方法及びシステムを提供することを可能とすることを例示的目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、レチクル（マスク）と被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、露光装置において設定可能な装置パラメータを変化させながら取得するステップと、前記取得ステップによって得られた前記アライメントマークの前記情報に基づいて、前記露光装置の前記装置パラメータを最適化するステップと、前記最適化された装置パラメータを有する前記露光装置を使用して前記マスク又はレチクルに形成されたパターンを前記被露光体に転写するステップとを有することを特徴とする。本発明の別の側面としての最適化方法は、レチクル（マスク）に形成されたパターンを被露光体に転写する露光装置において設定可能な装置パラメータを最適化する方法であって、前記前記レチクル（マスク）と前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記装置パラメータを変化させながら、取得するステップと、取得した前記アライメントマークの情報に基づいて、前記露光装置の前記装置パラメータを最適化するステップとを有することを特徴とする。本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクル（マスク）に形成されたパターンを被露光体に転写する露光装置であって、前記前記レチクル（マスク）と前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記露光装置において設定可能な装置パラメータを変化させながら取得する情報取得部と、前記取得された前記アライメントマークの情報に基づいて前記露光装置に最適な装置パラメータを設定可能な最適化部とを有することを特徴とする。
【００１２】
前記アライメントマークは、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された複数の要素を含み、前記アライメントマークの情報は、予め設定された間隔で前記被露光体に形成された前記複数の要素の間隔、アライメント計測方向における前記要素の長さとしてのマーク幅、前記要素の輪郭線の幅としてのマーク線幅を含んでもよい。
【００１３】
前記最適化ステップは、前記取得ステップが取得した前記アライメントマークの前記要素間隔が前記予め設定された間隔に近くなるように、前記装置パラメータを最適化してもよい。代替的に、前記最適化ステップは、前記最適化処理を複数回行って複数の最適化された装置パラメータを取得し、次の前記転写ステップのために前記複数の最適化された装置パラメータの平均を使用してもよい。
【００１４】
前記装置パラメータは、前記露光装置を操作するための一又は複数のパラメータ、前記被処理体を露光するために前記露光装置に設定されているパラメータの集合である装置設定ジョブパラメータと、前記被処理体を露光するために前記露光装置には設定されていないが、前記露光装置に置いて設定可能なパラメータの集合である装置非設定ジョブパラメータ、グローバルアライメントのサンプルショットの配置、前記アライメントマークを照明する照明モード、前記要素の輪郭線の幅としてのマーク線幅、前記アライメントマークの検出信号を処理する方式の処理パラメータを含んでもよい。また、前記アライメントマークの情報を取得するステップは、他の露光装置の装置パラメータの最適化領域を含む一定範囲内で行ってもよい。
【００１５】
上述の露光方法や最適化方法をコンピュータによって実行するためのプログラムも本発明の別の側面を構成する。
【００１６】
上述の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光する工程と、前記投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイス製造方法も本発明の更に別の側面を構成する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１７】
本発明の更に別の側面としての最適化システムは、レチクル（マスク）に形成されたパターンを被露光体に転写する一又は複数の露光装置と、前記露光装置において設定可能な装置パラメータを格納する記憶装置と、前記装置パラメータを最適化する最適化装置とを有する最適化システムであって、前記最適化装置は、前記前記レチクル（マスク）と前記被露光体とのアライメントに使用され、前記被露光体に形成されたアライメントマークの情報を、前記装置パラメータを変化させながら、前記露光装置から取得し、前記取得した前記アライメントマークの情報に基づいて、前記変化させた前記装置パラメータの中から最適の前記装置パラメータを選択して記憶装置に格納し、格納された前記記憶装置の情報に基づいて前記露光装置に最適化された装置パラメータを設定することを特徴とする。かかるシステムは、上述の露光方法及び装置又は最適化方法と同様の作用を奏する。
【００１８】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、「装置設定ＪＯＢパラメータ値」は、ウェハの露光のために露光装置に設定されているパラメータ値群を意味し、「装置非設定パラメータ値」は、当該ウェハの露光のために露光装置には設定されていないが、機能的には設定可能なパラメータ値群のことを意味する。「装置パラメータ」とは、露光装置において設定可能で、露光条件やアライメント光学系の照明条件などを規定し、レチクルと被露光体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメータである。
装置パラメータの値は、数値で設定可能なパラメータの数値はもちろん、サンプルショットの配置、照明モードの選択といった、直接数値にはあてはまらない設定パラメータの選択肢データなどの条件も含む。
【００２０】
図２は本実施形態を実現するための構成図である。図２において、１、２は半導体露光装置であり、レチクルの回路パターンをウェハに露光する。３は、半導体の装置パラメータ値を最適化する中央演算装置（以下、「ＰＣ」という。）であり、パーソナルコンピュータあるいはワークステーションで構成される。４はハードディスクなどの記憶装置であり、露光装置１、２による装置パラメータ（例えば、アライメントマークを照明する照明モード、グローバルアライメントのサンプルショット配置、アライメントマークの要素のマーク線幅など）、アライメント情報（アライメントマークの検出信号の処理結果など）をデータベース化して格納する。
【００２１】
記憶装置４は露光装置１又は２若しくはＰＣ３に内蔵されてもよい。本実施形態においては、露光装置１及び２と記憶装置４にアクセスして本実施形態の装置パラメータの最適化を実現するＰＣ３とは、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク５で接続されている。
【００２２】
図３は、半導体露光装置１の要部概略図である。露光装置１は、ある回路パターンの描画されたレチクル１０を投影する投影光学系１１と前工程で下地パターン及び図４に示すアライメントマーク３０の形成されたウェハ１２を保持するウェハチャック１３とウェハ１２を所定の位置に位置決めするウェハステージ１４と、ウェハ１２上のアライメントマーク３０の位置を計測するアライメント検出光学系又はアライメントスコープ１５とアライメント信号処理部１６を含む。中央処理装置１７の機能の全部又は一部は、図２に示すＰＣ３が負担してもよい。即ち、本発明においては、露光装置１の最適化処理は露光装置１自身が行ってもよいし、図２に示すＰＣ３等の外部装置が行ってもよい。
【００２３】
次に、図４を参照して、アライメント検出の原理について説明する。ここで、図４は、アライメント検出光学系１５の主要構成要素を示すブロック図である。光源１８からの照明光は、ビームスプリッタ１９で反射し、レンズ２０を通り、ウェハ１２上のアライメントマーク３０を照明する。アライメントマーク３０からの回折光はレンズ２０、ビームスプリッタ１９、レンズ２１を通り、ビームスプリッタ２２で分割され、それぞれＣＣＤセンサ２３、２４で受光する。
【００２４】
（なお、照明光の中心波長を変更、又は照明光を単色光から白色光に変更することで照明条件を変更できるように、複数の光源１８を有することとしても良い）。
【００２５】
ここで、アライメントマーク３０は、レンズ２０、２１により１００倍程度の結像倍率で拡大され、ＣＣＤセンサ２３、２４に結像される。ＣＣＤセンサ２３、２４はそれぞれ、アライメントマーク３０のＸ方向のずれ計測用、アライメントマーク３０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。
【００２６】
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説明する。まず、位置検出用のアライメントマーク３０について説明する。図５（ａ）に示すように、本実施形態のアライメントマーク３０は、アライメント計測方向（Ｘ方向）に４μｍ、非計測方向（Ｙ方向）に３０μｍの短冊型の位置検出用マーク（アライメントマークの「要素」と呼ぶ場合もある。）３２が、Ｘ方向に予め設定された間隔（Ｌ＝２０μｍ）で複数本（図５（ａ）においては４つ）並んでいる。図５（ａ）の下側の図に示すように、要素３２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、また、要素３２上には図示しないレジストが塗布されている。
【００２７】
次に、この複数の位置検出用マーク３２に照明光を照射して得られる反射光をＣＣＤセンサ２３及び２４によって受光し、光電変換したアライメント信号を図１に示す。図１に示す４本のマーク信号に適切な信号処理を施し、それぞれの要素位置（図１の左から順にＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）を検出する。また、それぞれの要素の間隔（図１の左から順にＬ１、Ｌ２、Ｌ３）を以下マーク要素間隔と呼ぶことにする。
【００２８】
次に、本発明において、装置パラメータの値の最適化に必要な評価基準として、マーク要素間隔の再現性について説明する。一般に、Ｎ個のアライメントマーク要素間隔の再現性を数式１のように定義する。
【００２９】
【数１】
2004103822.tif 000028
ここで、Ｌｉはマーク要素間隔、▲Ｌバー▼はマーク要素間隔の平均値、Ｎは該当マーク要素間隔の数である。例えば、Ｋ個のマーク要素間隔を有するマークＭ本の再現性を評価する場合は、Ｎ＝Ｋ×Ｍとなる（このσは検出されたマーク要素間隔のその平均値からのばらつきを表し、このσを３倍した値は所謂３σと呼ばれるもの、つまりマーク要素間隔の平均値からの３σを表す）。
【００３０】
即ち、図５（ｂ）に示すように、後述するＡＧＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｇｌｏｂａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）のショットは通常４つ以上あるので、一つのアライメントマーク３０内でのマーク要素３２の間隔がＫ個で、複数のマーク要素を一つとみなしたマーク（これを通常「アライメントマーク」３０と呼ぶ。）の数がＭ子である場合には、ウェハ１２上のマーク要素間隔の総数ＮはＮ＝Ｋ×Ｍとなる。
【００３１】
数式１において、▲Ｌバー▼は、該当マークの平均値を用いたが、本実施形態ではこれに限らず、例えば、マーク要素間隔の設計値（Ｌｄ）を用いて、マーク要素間隔再現性を数式２のように定義してもよい。
【００３２】
【数２】
2004103822.tif 000029
以下、図１０を参照して、装置パラメータの例を説明する。
【００３３】
まず、装置パラメータは、図１０（ａ）に示すように、ショットＡからショットＬまでの組み合わせを考慮したグローバルアライメントのサンプルショット配置を含む。ここで、「グローバルアライメント」とは、位置情報による推定計算に基づいてウェハステージを露光位置に移動するアライメント方式である。図１０（ａ）は、ウェハ１２上のＡＧＡサンプルショット位置を示す概略図である。
【００３４】
次に、装置パラメータは、マーク要素３２の幅や線幅も含む。図５に示すアライメントマーク３０のマーク要素３２は凹んでいるが、最近のプロセスではウェハ表面の凹みをできるだけなくすために、外形線だけを凹ませるマーク要素３２が採用されている。このため、図１０（ｂ）に示すように、アライメント計測方向におけるマーク要素３２の長さとしてのマーク幅ＭＬや、マーク要素３２の輪郭線の幅としてのマーク線幅ＭＬＷも、装置パラメータとなり得る。ここで、図１０（ｂ）は、マーク要素３２の概略平面図である。
【００３５】
更に、アライメントマーク３０の検出信号の処理方式の処理パラメータも装置パラメータになり得る。例えば、信号列ｙに対して計測方向ｘにおけるＳ（ｘ）を数式３のように定義する（数式３は、公開特許平成８年第９４３１５号公報の数式２４においてａ＝ＷＣ−ＷＷ／２、ｂ＝ＷＣ＋ＷＷ／２とした場合に相当する）。
【００３６】
【数３】
2004103822.tif 000030
Ｓ（ｘ）の極値をマーク中心位置とするような信号処理方式を用いる場合には、図１０（ｃ）に示すように、処理のウインドウ幅ＷＷや処理ウインドウ中心距離ＷＣなどが信号処理パラメータとして挙げられる。図１０における具体例として、図１０（ｄ）に示すように、ある点ｘにおけるＳ（ｘ）を数式３から求め、続いてｘを変化させながらＳ（ｘ）を得る。このＳ（ｘ）曲線の極小（最小）値あるいは図１０（ｄ）に示す１／Ｓ（ｘ）の極大（最大）値をマーク位置とするものである。
【００３７】
図６は、本発明の第１の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。図６は、ウェハ１２毎に装置パラメータ値を最適化する処理を示す。まず、露光装置１内の中央処理装置１７は、図示しないセンサなどでウェハ１２の搬入を確認した後で（ステップＳ１０１）、ウェハ１２上に形成された識別子又は外部入力によって、ウェハ１２が装置非設定定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３８】
中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハであると判断した場合（ステップＳ１０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、装置設定ＪＯＢパラメータ値及び装置非設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行うように命令する（ステップＳ１０４）。中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でのデータ取得対象ウェハでないと判断すれば（ステップＳ１０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行う（ステップＳ１０３）。ここで、「ＡＧＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｇｌｏｂａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）は、レーザー干渉計付のＸＹステージ精度頼りでウェハの位置計測を行うグローバルアライメントのことで、ウェハ１２のウェハ倍率、ウェハ回転、シフト量を求めるとともに、異常値はね等の統計処理を行う。中央処理装置１７は、得られたＡＧＡ計測結果をＰＣ３に送信する。
【００３９】
次に、露光装置１は、装置設定ＪＯＢパラメータ値で計測されたＡＧＡデータを用いて、ウェハ１２に対する露光処理を行う（ステップＳ１０５）。それと平行して、ＰＣ３は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４によって露光装置１で計測されたアライメントマークの情報をデータベース４に格納する（ステップＳ１０７）。
【００４０】
露光処理されたウェハ１２がステップＳ１０６で搬出されるまでに、ＰＣ３では、記憶装置４に格納されたデータベースに基づいて、現在の装置パラメータの値が最適か否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【００４１】
ＰＣ３は、装置パラメータ値の変更が必要であると判断した場合（ステップＳ１０９）、中央処理装置１７に最適化された装置パラメータ値を送信する。これに応答して、露光装置１は装置設定ＪＯＢパラメータ値をステップＳ１０８においてＰＣ３によって設定された最適パラメータ値に変更し、次のウェハ１２のＪＯＢに反映させる（ステップＳ１１０）。以上の処理をすべてのウェハ１２が露光されるまで（ステップＳ１１１）実行する。
【００４２】
以下、図９を参照して、ステップＳ１０８に示す最適化処理の詳細を説明する。ここで、図９は、ステップＳ１０８の最適化処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ＰＣ３は、記憶装置４のデータベースに格納された全ての装置パラメータに対してマーク要素間隔を計算する（ステップＳ２０１）。続いて、ステップＳ２０２で、最適化の対象装置パラメータ（例えば、図１０（ｂ）に示す「マーク線幅ＭＬＷ」）を設定して、当該装置パラメータの装置設定ＪＯＢパラメータ値が、マーク要素間隔再現性を評価基準として極値であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。なお、後述するが、最適化の対象パラメータは１つとは限らず、複数のパラメータであってもよい。
【００４３】
装置パラメータの装置設定ＪＯＢパラメータ値が、マーク要素間隔再現性を評価基準にして極値であれば、装置設定ＪＯＢパラメータ値は現行を用い、もし極値でなければ、最適パラメータ値を設定する（ステップＳ２０４）。以上の処理を全ての装置パラメータを対象にして行う（ステップＳ２０５）。
【００４４】
次に、図１１を参照して、図９に示すステップＳ２０３をより具体的に説明する。ここで、図１１は、２つのウェハに関するマーク要素間隔の再現性と装置パラメータとの関係を示すグラフである。例えば、図１１に示すようにＫ−１枚目のウェハに対して、曲線１によって現行パラメータが決定されているときに、Ｋ枚目のウェハに対する当該パラメータのマーク要素間隔再現性が、曲線２となった場合は、ステップＳ２０４において、曲線２の極小値を新たに最適パラメータ値に設定するというものである。なお、図９で示した最適化処理の詳細フローは以下に説明するすべての実施形態に共通のフローである。
【００４５】
図７は、本発明の第２の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。図７は、ロット毎に装置パラメータ値を最適化する処理を示す。まず、露光装置１内の中央処理装置１７は、図示しないセンサなどでウェハ１２の搬入を確認した後で（ステップＳ３０１）、ウェハ１２上に形成された識別子又は外部入力によって、ウェハ１２が装置非設定定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハか否かを判断する（ステップＳ３０２）。
【００４６】
中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハであると判断した場合（ステップＳ３０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、装置設定ＪＯＢパラメータ値及び装置非設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行うように命令する（ステップＳ３０４）。中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でのデータ取得対象ウェハでないと判断すれば（ステップＳ３０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行う（ステップＳ３０３）。
【００４７】
次に、露光装置１は、装置設定ＪＯＢパラメータ値で計測されたＡＧＡデータを用いて、ウェハ１２に対する露光処理を行う（ステップＳ３０５）。それと平行して、ＰＣ３は、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４によって露光装置１で計測されたアライメントマークの情報をデータベース４に格納する（ステップＳ３０７）。
【００４８】
露光処理されたウェハ１２がステップＳ３０６で搬出されるまでに、ＰＣ３では、記憶装置４に格納されたデータベースに基づいて、現在の装置パラメータ値が最適か否かを判断する（ステップＳ３０８）。第１の実施形態との違いは、ステップＳ３０８における装置パラメータ値の最適化処理が、１ロットの全てのウェハが露光済みになるまで行われる（ステップＳ３０９）点である。
【００４９】
露光処理されたウェハ１２は搬出され（ステップＳ３０６）、当該ロットのウェハがすべて露光されるまで繰り返される（ステップＳ３０９）。ＰＣ３は、装置パラメータ値の変更が必要であると判断した場合（ステップＳ３１０）、中央処理装置１７に最適化された装置パラメータ値を送信する。これに応答して、露光装置１は装置設定ＪＯＢパラメータ値をステップＳ３０８においてＰＣ３によって設定された最適パラメータ値に変更し、次のロットのＪＯＢに反映させる（ステップＳ３１１）。
【００５０】
次に、図９で示す最適化処理におけるステップＳ２０３を、第２の実施形態に即して、より具体的に説明する。例えば、図１２に示すように、Ｍ−１ロットのＮ枚のウェハに対する当該パラメータのマーク要素間隔再現性が曲線群１になった場合には、Ｎ枚のウェハそれぞれに対して、マーク要素間隔の再現性の極小値ｘ（ｉ）を求め、数式４に示すように、Ｎ枚で平均した値をＭロット目の
最適パラメータ値Ｐ（Ｍ）と設定する。ここで、図１２は、一のロットにおけるマーク間隔の再現性と装置パラメータとの関係を示すグラフである。
【００５１】
【数４】
2004103822.tif 000031
図８は、本発明の第３の実施形態の最適化処理を示すフローチャートである。図８は、露光前に装置パラメータ値を最適化する処理を示す。まず、露光装置１内の中央処理装置１７は、図示しないセンサなどでウェハ１２の搬入を確認した後で（ステップＳ４０１）、ウェハ１２上に形成された識別子又は外部入力によって、ウェハ１２が装置非設定定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハか否かを判断する（ステップＳ４０２）。
【００５２】
中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でデータを取得する対象のウェハであると判断した場合（ステップＳ４０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、装置設定ＪＯＢパラメータ値及び装置非設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行うように命令する（ステップＳ４０４）。中央処理装置１７は、ウェハ１２が装置非設定ＪＯＢパラメータ値でのデータ取得対象ウェハでないと判断すれば（ステップＳ４０２）、アライメントスコープ１５及びアライメント信号処理部１６に対して、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ計測を行う（ステップＳ４０３）。
【００５３】
第１の実施形態との違いは、ステップＳ４０６における装置パラメータ値の最適化処理が、ステップＳ４０９におけるウェハ１２の露光処理の前に行われる点である。
【００５４】
次に、ＰＣ３は、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４によって露光装置１で計測されたアライメントマークの情報をデータベース４に格納する（ステップＳ４０５）。続いて、ＰＣ３では、記憶装置４に格納されたデータベースに基づいて、現在の装置パラメータ値が最適か否かを判断する（ステップＳ４０６）。
【００５５】
ＰＣ３は、装置パラメータ値の変更が必要であると判断した場合（ステップＳ４０７）、中央処理装置１７に最適化された装置パラメータ値を送信する。これに応答して、露光装置１は装置設定ＪＯＢパラメータ値をステップＳ４０７においてＰＣ３によって設定された最適パラメータ値に変更する（ステップＳ４０８）。
【００５６】
ステップＳ４０９の露光動作においては、ステップＳ４０７で当該ウェハが装置設定ＪＯＢパラメータ値の変更が必要でない場合は、そのまま装置設定ＪＯＢパラメータ値でＡＧＡ補正駆動を行えばよいが、装置設定ＪＯＢパラメータ値の変更が必要な場合は、ステップＳ２０４で変更したパラメータ値でＡＧＡ補正駆動を行ったのち、露光処理を行う。露光処理されたウェハ１２は搬出され（ステップＳ４１０）、当該ロットのウェハがすべて露光されるまで繰り返される（ステップＳ４１１）。
【００５７】
次に、図９で示す最適化処理におけるステップＳ２０３を、第３の実施形態に即して、より具体的に説明する。例えば、図１３に示すように、Ｋ枚目のウェハ１２に対して、パラメータのマーク要素間隔再現性が、曲線１となった場合は、現行よりも、極小である領域が存在するので、ステップＳ２０４において、曲線１の極小値を新たに最適パラメータ値と設定する。ここで、図１３は、一のロットに関するマーク間隔の再現性と装置パラメータとの関係を示すグラフである。
【００５８】
図１４及び図１５は、本発明の第４の実施形態を示すグラフである。本実施形態は、装置パラメータのうち、図１０（ｃ）を参照して前述したアライメントマーク３０の検出信号の処理ウインドウ幅の最適化の例を示す。図１４及び図１５は、横軸を処理ウインドウ幅、縦軸をマーク要素間隔再現性に設定しており、マーク線幅に応じて最適な処理ウインドウ幅が異なる場合を示している。図１４は、マーク線幅がある値Ｗ１の処理ウインドウ幅の最適化の例を示し、図１５は、マーク線幅が異なる値Ｗ２の処理ウインドウ幅の最適化の例を示している。つまり、本実施形態における装置パラメータ値の最適化はそれぞれ、極値を持つ場所を最適パラメータ値と設定することができる。
【００５９】
図１６は、本発明の第５の実施形態を示すグラフであり、装置パラメータのうち、マーク線幅（ＭＬＷ）を変化させた場合の最適化の例を示している。図１６は、３種類のマーク線幅に対して、ＡからＥまでの異なるプロセスにおけるマーク要素間隔再現性をプロットしたグラフであるが、プロセスによってマーク線幅の最適パラメータ値がそれぞれ異なっていることも示している。本実施形態における装置パラメータ値の最適化は、プロセス条件がＡ、Ｄ、Ｅのときは、マーク線幅Ｗ２が最適であり、プロセス条件が、Ｃ、Ｄのときはマーク線幅Ｗ３が最適である。なお、図１６は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
【００６０】
図１７は、本発明の第６の実施形態を示している。図１７（ａ）に示すアライメントに用いるＡＧＡサンプルショットの配置を示す図である。図１７（ｂ）は、装置パラメータのうち、図１７（ａ）に示すＡＧＡサンプルショットの配置とマーク要素間隔再現性との関係を示したグラフである。ＡＧＡサンプルショットの配置を図１７（ａ）に示すように、ショットＡ、Ｃ、Ｊ、Ｌを１群、ショットＢ、Ｆ、Ｋ、Ｇを２群、ショットＤ、Ｅ、Ｈ、Ｉを３群とした場合に、マーク要素間隔再現性は、２群で極小値をとることが理解される。
従って、本実施形態における装置パラメータ値の最適化は、ＡＧＡサンプルショットの配置は、２群に決定するというものである。
【００６１】
図１８は、本発明の第７の実施形態としての、装置パラメータが、複数のパラメータの組み合わせである場合の最適化の概念を示している。より詳細には、図１８は、あるプロセスＡについて、装置パラメータのうち、パラメータ１とパラメータ２の値を装置外で連続的に変化させながら、マーク要素間隔再現性を３次元的にプロットしたグラフである。ここで、パラメータ１、２とは、例えば、前述した信号処理の処理ウインドウ幅や処理ウインドウ中心距離などである。なお、図１８の場合、最適なパラメータ値の組み合わせはマーク要素間隔再現性が極小である領域すなわち（Ｃ３、Ｗ３）である。
【００６２】
図１９は、本発明の第７の実施形態としての、２つの装置パラメータ値の最適化の実例を示した図である。図１９では、アライメント信号処理のパラメータのうち、図１０に示したような処理ウインドウ幅ＷＷと処理ウインドウ中心距離ＷＣをそれぞれＸ軸及びＹ軸にとって信号処理を行い、ウェハ１２内の複数のショットで、マーク要素間隔再現性を３次元プロットした図と、その平面図（等高線図）である。なお、図１８及び図１９は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
【００６３】
ここで、パラメータ値の最適化において、マーク要素間隔再現性に明確な極小値が見つからない、もしくは複数のパラメータ組み合わせが存在した場合には、他の最適化に対して明確な要因からパラメータを絞り込む必要がある。例えば、図１９では○印で囲まれる領域でマーク要素間隔再現性に極値が見つかったが、パラメータの組み合わせが複数存在する例である。図１９の平面図においては、紙面に垂直方向のパラメータは、信号処理の処理ウインドウ幅ＷＷであり、その値が小さいほどスループットをあげる効果があるのでなるべく○印下方のパラメータ値の組み合わせを選択することが望ましい。
【００６４】
次に、図２０及び図２１を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図２０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では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。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェ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６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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７）される。
【００６５】
図２１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハ上にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態によれば、露光装置１は、最適化された装置パラメータが設定されているので、高品位な半導体装置を歩留り良く製造することができる。また、前記アライメントマークの情報を取得するステップは、他の露光装置の装置パラメータの最適化領域を含む一定範囲内で行ってもよい。それにより、ある露光装置で得られた装置パラメータの最適化領域を含む一定範囲を別の露光装置の最適化時に使用して当該別の露光装置で全領域を測定することなく当該別の露光装置の最適化領域を早く見つけることができる。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本実施形態では、被露光体は半導体ウェハ用の単結晶基板であるが、本発明は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板や球状半導体などにも適用可能である。
【００６７】
本実施形態によれば、ウェハプロセス誤差であるＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｓｈｉｆｔ）が発生し得る状況において、アライメントを高精度かつ迅速に行うことができる。本実施形態は、半導体露光装置を使用する上で、装置パラメータの値を決定する際に、多大な時間やコストを費やすことなしに、装置パラメータの値の最適化が可能となり、生産性が高く且つ装置性能を最も高い状態で使用することが可能となり、ＣｏＯの良い製造システムを達成することができる。本実施形態による装置パラメータの最適化を用いれば、ＷＩＳに代表されるようなプロセス誤差が生じた場合に対して、よりロバストな装置パラメータに決定されているので、露光装置の実効性能を向上させ、生産性、歩留まり向上につながる。
【００６８】
更に、本実施形態は、最適な装置パラメータ値を決定するために重ね合わせ検査装置がない環境下でも最適な装置パラメータ値を決定することができるので、よりコスト低下につながる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、露光装置に設定された装置パラメータの値が最適であるか否かを判断して、露光装置の装置パラメータの値を最適化する露光装置及び方法、並びに最適化方法及びシステムを提供することができる。