(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターレース方式の蓄積型エリアセンサを有し、照明装置からの光で照明されたマークを前記蓄積型エリアセンサで撮像して該マークの位置を計測する計測装置において、
前記マークは、前記蓄積型エリアセンサの走査線の方向に直交する方向における位置を検出される第１マークと、前記走査線の方向における位置を検出される第２マークと、を含み、
前記撮像により得られた画像データに関して前記第１マークの少なくとも一部の領域を含むように第１ウインドウを設定し、
前記画像データに関して前記第２マークの少なくとも一部の領域を含むように第２ウインドウを設定し、
前記第１ウインドウ内の画像データに対して前記走査線の方向に投影処理を行って得られるデータに基づいて偶数フィールドおよび奇数フィールドの少なくとも一方の明るさを補正するための係数を求め、前記投影処理により得られたデータに関して前記少なくとも一方の明るさを前記係数で補正し、該補正により得られたデータに基づいて前記第１マークの位置を求め、
前記第２ウインドウ内の画像データに対して、偶数フィールドおよび奇数フィールドの少なくとも一方の明るさの補正を行わずに、前記走査線の方向に直交する方向に投影処理を行って得られるデータに基づいて前記第２マークの位置を求める、
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記第１マークの位置を求めるデータのコントラストをさらに求め、かつ、前記第２マークの位置を求めるデータのコントラストをさらに求める、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記照明装置は、入射した光を所定の周期で円周状に揺動する光として射出するための光学系を含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記照明装置は、パルス光を発生する光源を含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項５】
前記光源は、エキシマレーザ光源である、ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記蓄積型エリアセンサは、ＣＣＤカメラである、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項７】
マスクのパターンをウエハに投影して該ウエハを露光する露光装置において、
マスクステージと、ウエハステージと、請求項１〜６のいずれか１つに記載の計測装置と、を有し、
前記マスクステージおよび前記ウエハステージの少なくとも一方は、前記第１マークおよび前記第２マークを含む、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
前記ステップで露光された基板を現像するステップと、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターレース方式の蓄積型エリアセンサで撮像してマークの位置を計測する計測装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
高密度のメモリや、ハイスペックＣＰＵを製造する半導体製造装置では、要求される露光解像力が、０．２０μｍ以下となっている。そのため、より微細なパターンを転写するために、露光光源として、ＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）、さらにはＦ２レーザ（１５７ｎｍ）が使用されている。一方、半導体製造装置の位置合わせ方法の一環として、レチクルの位置あるいはレチクルをセットするレチクルステージの位置と、ウエハステージの位置関係を精密に計測する必要が有る。レチクルステージとウエハステージの位置関係を測定する最も有利な方法は、レチクルステージとウエハステージを同時に測定するＴＴＲ計測である。ＴＴＲ計測では、レチクルステージとウエハステージの間に存在する投影レンズを介してレチクルステージ上のマークとウエハステージ上のマーク位置を計測する。ＴＴＲ計測で使用する照明光源は、露光光が最適である。理由は、投影レンズの収差（色収差等）が露光光に合わせられているからである。その結果、共役な位置に存在するレチクルステージ上のマークとウエハステージ上のマークを同時に計測することができる。
【０００３】
ところで、今日高エネルギーで、かつ短い波長の光を発光することができる半導体製造装置用の照明装置は、エキシマレーザなどが主流である。エキシマレーザの光発生方式はパルス発光である。
【０００４】
パルス発光されたレーザ光によって照明されレチクルおよびウエハステージ上のマークの画像を取り込む装置は、特開平３−２２６１８７号および特開平４−２６０１１号公報で示されているような工夫がされている。概略を下に示す。
【０００５】
１）照明装置内で揺動手段によりレーザの照度むらを押さえる
２）画像取り込み装置に入力する映像同期信号にレーザを同期させ、光蓄積中のパルス数が同数になるようにレーザを制御する
３）照度むらを軽減させるために、取り込んだ電気信号を積算する
４）揺動手段の周期を画像取り込みの周期に同期させる
これらの方法を用いて照度むらの少ない画像を作成していた。
【０００６】
図２は従来例であり、本発明の適用対象の一例でもある半導体製造装置の構成を示す。同図の装置においては、パルスレーザ１５の光をウエッジなどの揺動手段７で平均化し、投影レンズ２を通してステージ上のマーク３を照明し、マークからの反射光を投影レンズ２を通してＣＣＤカメラ８で撮像する。ＣＣＤカメラ８の同期信号は同期信号発生器１３より出力している。同期信号は同時に揺動手段７およびレーザ１５にも送られ、ＣＣＤカメラ８と揺動手段７とレーザ１５は同期している。
【０００７】
ＣＣＤカメラ８はＮＴＳＣ方式のため図４に示されるように、ｅｖｅｎ／ｏｄｄのタイミングに時間的に区切られて光を蓄積する。出力される画像は、ｅｖｅｎの走査線の画像、ｏｄｄの走査線の各画像で構成され、ｅｖｅｎ／ｏｄｄの画像は時間がずれて取込まれることになる。
【０００８】
また、画像の取込みとレーザのパルス発光の関係を図３に示す。揺動周期はｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの整数倍の周期になるように合わせられている。従来例では、蓄積した画像データは、図２の画像加算装置１２にて積算され、図３の場合３フレームないし６フレームの画像を合成し計測用画像を作製している。
【０００９】
【発明が解決しようとしている問題点】
パルスレーザによるスキャン露光が行われるようになってから、揺動手段はスキャンスピードに同期する必要が出てきた。すなわち、スキャン露光は、スリットがあたかもウエハ上をスキャンしているように、パルスレーザの光をウエハのレジストに照射する。スキャン領域内で照度むらの無い露光を行うには、ウエハ上のある点がスリット幅を移動する間に揺動手段１周期分あるいはｎ周期分（ｎ：自然数）のパルス光を露光させなければならない。そのため、スキャンスピードが速くなると揺動手段の揺動周波数を大きくする必要が有る。一方スキャンスピードは、ウエハ上のレジストを露光するエネルギー量に反比例する。エネルギー量を多くするには、より多くのレーザパルスが必要となる。レーザの発振周波数は固定（通常は最大値）であるので、露光エネルギー量を多くするにはスキャンスピードを遅くすることで達成している。このように、揺動手段の揺動周波数はスキャンスピード（露光量）によって、変化しなければならない。
【００１０】
一方、ＮＴＳＣ方式のＣＣＤカメラでパルス光を蓄積する場合、露光時間は１／６０秒と限定される。ＮＴＳＣ特有のｅｖｅｎ／ｏｄｄに時分割された、しかも蓄積時間が限定されたインターレース方式の撮像で、常に照度のむらが無く、ｅｖｅｎ／ｏｄｄ差が発生しないようにするには、揺動手段を１／６０秒の整数倍に合わせなければならない。
【００１１】
スキャンスピードによって最適な揺動周波数が有るのに、計測のために揺動周波数を合わせるのは、揺動手段の制御が計測の度に発生することとなる。高速で動いている物の速度を変更するには、通常なら、数秒程度の制御時間が必要である。この時間を、数ミリ秒にまで短縮するには、性能の高い制御手段を用いなければならない。一方、計測専用の揺動手段を持っていれば、揺動周波数の変更は不要である。しかし、この場合、問題となるのは照明装置が大型化し、光学部材が２倍必要となる点である。しかも、光の一部を計測専用光学系に導かなければならず、最悪、パターン露光用の照度が低下することが有る。よって、専用光学系を作らず、スキャン露光系の照明系の一部を利用するのが最も適した構成である。
【００１２】
ＴＴＲ計測はステージ位置とレチクル位置のキャリブレーションあるいは投影レンズのキャリブレーション等に使用される。計測はウエハ交換中などに行われる。それは、ウエハ交換と平行して計測を完了させれば、ウエハ処理時間を増やすことが無いからである。しかし、近年の露光装置はウエハ交換時間を最短にしスループット（単位時間当りのウエハ処理能力）を上げている。ウエハ交換時に行われる計測のために、揺動手段が安定化するまでの時間は装置の無駄な時間を使うことになる。
【００１３】
従来の方式では、計測のための画像取り込みのために揺動手段を制御しなければならず、それが装置のスループットに影響を与えてしまう問題が有った。
【００１４】
画像取り込み装置として、ＮＴＳＣ方式のような異なる時間にｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの光蓄積を行い、ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの画像を合成し１画像を作製するタイプのカメラを使用すると、ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールド間に明るさの差（照度差）が発生することが有る。照度差が発生する原因は、
１）ｅｖｅｎフィールドの蓄積期間とｏｄｄフィールドの蓄積期間におけるレーザエネルギーの誤差（特に発光開始第１パルス目のレーザエネルギーの量は高めである）
２）揺動手段のむら
が挙げられる。
【００１５】
図５を用いて上記１）について補足する。図５は横軸に時間、縦軸にレーザエネルギー量を示している。グラフ上部の矢印で囲まれている区間はｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの光蓄積期間を示す。ｅｖｅｎ／ｏｄｄの取込みの時間は１６．６ｍｓｅｃ毎に切り替わる。レーザエネルギー量は、レーザ発光開始の初期４パルスが高く、徐々に安定する。図５の場合、ｅｖｅｎのフィールドに入る光量はｏｄｄのフィールドに入る光量より高い。したがってｅｖｅｎフィールドの画像がｏｄｄフィールドより明るくなる。この現象は連続して発光している場合は問題とならないが、数秒の時間を空けて断続的に発振する場合に顕著となる。先に述べたように、ＴＴＲ計測は、ウエハ交換時などウエハを直接露光しないタイミングで実施される。通常、数秒間レーザは停止する。よって、レーザ光を使った計測ではこの現象を考慮しなければならない。
【００１６】
照度差発生による悪影響は、取り込んだ画像の計測精度が悪くなる点である。例えば、取り込まれた信号のコントラストより、デフォーカス量の定量化を行う計測では、光量は一定でなければ、正確に測定できない。コントラスト値が明るさで振られてしまうからである。レーザ発振エネルギーとして図５に示されるような変化が発生した場合、ｅｖｅｎフィールドに蓄積された光量はｏｄｄフィールドに蓄積される光量より大きくなる。その場合、図１に示されるマークのＲＹ１マークにＷＲＹ１なるウインドウを設定し、ｄｘの方向に投影（積分）処理すると、図１（ｂ）に示すような信号になる。すなわち、ｅｖｅｎの画素とｏｄｄの画素が照明強度の影響で明るさが異なり、ギザギザな信号となる。なお、Ｘマーク（ＲＸ１、ＲＸ２、ＷＸマーク）に関してはｅｖｅｎ／ｏｄｄの影響は発生しない。なぜなら、投影方向は走査線と直交するｄｙ方向なので、走査線間の照度差は全画素に一様に作用するからである。
【００１７】
計測精度を向上させるためには照度差を軽減させる必要が有る。その方法として、従来より、取り込んだ電気信号を積算する時間（回数）を多くする方法や、最初にカメラが取り込んだ画像を捨てるといった方法がある。しかし、これらの対策の問題点は画像取り込みの時間が長くなる点である。
【００１８】
他の対策として、ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールド毎に取り込み開始と揺動手段の原点を同期させる方法が有る。この方法の問題は、画像取り込みの時間が長くなるだけでなく、揺動手段の制御と取込みの制御が複雑になる点である。
【００１９】
以上まとめると
１：揺動手段を画像取り込み周期に短時間に合わせることができない。長時間かけて合わせた場合、スループットに影響する。
２：ＮＴＳＣ方式で画像を取り込む場合、ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールド間に照明光量のむらが発生し、計測精度に影響する。
【００２１】
本発明は、インターレース方式の蓄積型エリアセンサで撮像したマークの位置を計測する精度の点で有利な計測装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の計測装置は、インターレース方式の蓄積型エリアセンサを有し、照明装置からの光で照明されたマークを前記蓄積型エリアセンサで撮像して該マークの位置を計測する計測装置において、
前記マークは、前記蓄積型エリアセンサの走査線の方向に直交する方向における位置を検出される第１マークと、前記走査線の方向における位置を検出される第２マークと、を含み、
前記撮像により得られた画像データに関して前記第１マークの少なくとも一部の領域を含むように第１ウインドウを設定し、
前記画像データに関して前記第２マークの少なくとも一部の領域を含むように第２ウインドウを設定し、
前記第１ウインドウ内の画像データに対して前記走査線の方向に投影処理を行って得られるデータに基づいて偶数フィールドおよび奇数フィールドの少なくとも一方の明るさを補正するための係数を求め、前記投影処理により得られたデータに関して前記少なくとも一方の明るさを前記係数で補正し、該補正により得られたデータに基づいて前記第１マークの位置を求め、
前記第２ウインドウ内の画像データに対して、偶数フィールドおよび奇数フィールドの少なくとも一方の明るさの補正を行わずに、前記走査線の方向に直交する方向に投影処理を行って得られるデータに基づいて前記第２マークの位置を求める、
ことを特徴とする計測装置である。
【００２３】
さらに、本発明の露光装置は、マスクのパターンをウエハに投影して該ウエハを露光する露光装置において、
マスクステージと、ウエハステージと、上記の計測装置と、を有し、
前記マスクステージおよび前記ウエハステージの少なくとも一方は、上記の第１マークおよび上記の第２マークを含む、
ことを特徴とする露光装置である。
【００２４】
さらに、本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
前記ステップで露光された基板を現像するステップと、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法である。
【００２６】
【発明の好ましい実施の形態】
本発明の好ましい第１の実施形態では、照明装置から出力された光で照明されたマークからの反射光をインターレース方式の蓄積型エリアセンサで撮像し、前記マークを計測する装置において、ｅｖｅｎフィールドとｏｄｄフィールドの明るさを求め、ｅｖｅｎおよびｏｄｄフィールドの少なくとも一方のフィールドの明るさを補正する定数を求め、左記定数で補正した画像を用いてマーク計測する。
【００２７】
本発明の好ましい第２の実施形態では、照明装置から出力された光で照明されたマークからの反射光をインターレース方式の蓄積型エリアセンサで撮像し、前記マークを計測する装置において、撮像された画像に処理ウインドウを設定し、走査線方向に積分した１次元情報を作製し、１次元情報中のｅｖｅｎ画素とｏｄｄ画素の明るさをそれぞれ求め、ｅｖｅｎ画素およびｏｄｄ画素の少なくとも一方の画素の明るさを補正する定数を求め、左記定数で補正した１次元情報を用いてマーク計測する。
【００２８】
ここで、照明装置としては、エキシマレーザ等のパルス発生装置を用いることができる。また、蓄積型エリアセンサとしてはＣＣＤカメラを用いることができる。
【００２９】
本発明の好ましい第３の実施形態では、マスクステージ上のマスクパターンを投影レンズを介してウエハステージ上のウエハに投影する半導体製造装置において、マスクステージ上の位置合わせマークとウエハステージ上の位置合わせマークのどちらか一方あるいは両方を上記第１または第２の実施形態に係るマーク計測装置を用いて位置計測する。
【００３０】
本発明の好ましい第４の実施形態では、マスクステージ上のマスクパターンを投影レンズを介してウエハステージ上のウエハに投影する半導体製造装置において、マスクステージ上のコントラスト測定マークとウエハステージ上のコントラスト測定マークの両方またはどちらか一方を上記第１または第２の実施形態に係るマーク計測装置を用いて測定する。
【００３１】
上記第２の実施形態によれば、揺動手段の揺動周波数を画像取り込みに合わせること無く、ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの照度差が発生する画像に対して、走査線と直交する方向のマーク検出に関し、走査線方向に積分したのち、ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの照度差を検出前に画像から測定し、ｅｖｅｎフィールドの画素またはｏｄｄフィールドの画素にｅｖｅｎ／ｏｄｄ差を補正する定数を乗じて信号または画像を補正する。左記補正された信号により、精度の高いマーク検出を行う。
【００３２】
本来基板上の反射率は、１／６０ｓｅｃ毎に変化することは有り得ない。変化するのは、照明光量だけである。したがって、ｅｖｅｎフィールド蓄積時の照度とｏｄｄフィールド蓄積時の照度を画像中の一様な反射率の箇所から計測し、左記照度から照度補正値を求め、照度補正値をｅｖｅｎフィールドの画素あるいは、ｏｄｄフィールドの画素に乗ずれば画像中のｅｖｅｎフィールド画素とｏｄｄフィールド画素を補正することが可能である。
【００３３】
したがって、揺動手段を画像取り込み時間に同期させること無く、しかも最初に取込んだ画像データを捨てること無く、計測のために取込んだ画像で正確な演算をすることができる。よって、複雑な照明系を用いることなく、ＮＴＳＣ方式のカメラで高速に画像を取得しマーク検出ができる。
【００３４】
【実施例】
図２は本発明の一実施例に係る半導体製造装置の構成図で、ＴＴＲ方式でレチクルステージ上のマークとウエハステージ上のマークを観察し、両方またはどちらか一方を計測する場合を示す。計測される値は、マークの明るさ、マークのコントラスト（デフォーカス量）、マークの位置などである。本発明において明るさ、コントラスト、マーク位置の測定方法の詳細は重要ではない。撮像された画像にｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの照度差が発生した場合でも誤差なくマーク明るさ、コントラスト、マーク位置の計測を可能とする照度差補正方法が主題である。よって、本実施例において、上記マーク計測法の詳細説明は省略する。
【００３５】
図２において、１はレチクル（レチクル基準プレート）、２は投影レンズ、３はステージ基準プレート、４はウエハステージ、５はミラー、６はハーフミラー、７は揺動手段、８はＣＣＤカメラ、１０はレチクルマーク（レチクル側マーク）、１１はＡＤコンバータ、１２は画像加算装置、１３は同期信号発生器、１４は画像処理装置、１５はエキシマレーザ（パルスレーザ）、１６は露光装置制御装置、１７は揺動制御装置、１８はステージ制御装置、１９は干渉計である。
【００３６】
エキシマレーザ１５はＫｒＦ，ＡｒＦ，Ｆ２などが封入されたガスレーザで、パルス化されたレーザ光を発生する光源である。ここで発生されたパルス光は揺動手段７に入射する。揺動手段７は入射したビームを出力において円周状に揺動させるための光学系で、例えばウエッジをモータによって回転することで実現される。揺動手段７によって揺動されたビームはハーフミラー６を通過し、ミラー５で反射されてレチクルステージ上のレチクル側マーク１０に達する。さらに光は投影レンズ２を通り、ウエハステージ４上の基準マーク３を照射する。
【００３７】
エキシマレーザの出射パルス光は一般に水銀ランプのような連続光に比べてビーム内照度むらが大きい。ビームを固定したままで露光したのでは、複数パルスを要して露光してもウエハ上の照度むらを許容範囲以内に抑えることは出来ない。そのため本実施例では、揺動手段７によってビームを円周状に揺動しながら、エキシマレーザを発光させている。
【００３８】
一方、図２において、基準マーク３で反射されたビームは投影レンズ２、レチクル側マーク１０を通り、ミラー５で反射され、ハーフミラー６を透過してＣＣＤカメラ（Ｃａｍ）８の撮像面に入射する。このためＣＣＤカメラ８ではステージ基準マーク３およびレチクル側マーク１０を同時に観察することができ、この画像を処理することでウエハステージおよびレチクルステージの相対位置もしくは各マークの明るさやコントラストを知ることができる。
【００３９】
画像取り込みについて、図３を用いて説明する。取込みは、特開平３−２２６１８７号や特開平４−２６０１１号公報で示されているように、画像取り込みの同期信号（Ｓｙｎｃ）に同期しながら揺動手段を回転させる。画像取り込みはＮＴＳＣ方式の場合１／６０ｓｅｃ毎にｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドに光が蓄積される。それぞれのフィールドには常に同数のレーザパルス数が入るようにレーザが制御される。図３では、揺動手段が１回転すると３フレームの画像が取込まれることを示す。ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドで構成される第１フレームの画像は図２のＡＤコンバータ１１で電圧（アナログ信号）からデジタルデータに変換され、加算装置１２に記憶される。第２および第３フレームの画像はＡＤコンバータ１１でデジタルデータに変換されながら、加算装置１２に記憶されている画像と加算合成される。図３の場合、揺動手段が２回転し、６フレームの加算を実施する。加算フレーム数を増やすと照度むらは軽減されるが、取込み時間が長くなる。加算回数はシステムとして許容される最大回数とするのが望ましい。
【００４０】
次に取込まれた画像から、ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの明るさを測定する方法を示す。
【００４１】
図１にＣＣＤカメラ８で撮り込まれたレチクルプレート上のマーク１とステージプレート上のマーク３が同時に撮像されている状態を示す。レチクルマークＲＹ１にウインドウＷＲＹ１を設定し、ｄｘの方向に投影処理を行う。投影処理された信号は、図１（ｂ）のようになる。得られたｅｖｅｎフィールドの画素は信号中のｅｖｅｎ画素にｏｄｄフィールドの画素は信号中のｏｄｄ画素に投影される。ｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの照度差が有るため、ｏｄｄ画素がｅｖｅｎ画素に比べて明るい。レチクルマークは、ガラス面にクロム等を蒸着して作製される。そして、その反射率は均一になるように管理され製造されている。よって、信号ＳＲＹ１の頂部（山部と谷部）の投影データはすべてレチクルクロム面の反射光の明るさを示している。例えば、山部がｅｖｅｎ画素の明るさ、谷部がｏｄｄ画素の明るさである。そこで、ＳＲＹ１の頂部のｅｖｅｎ画素とｏｄｄ画素の明るさを取り出し、次式でｅｖｅｎ画素の明るさＥｓとｏｄｄ画素の明るさＯｓを求める。Ｎは予め定められている画素数で、Ｓはマーク中心位置から求められる。
【００４２】
【数１】
0004666744.tif 000002
【００４３】
【数２】
0004666744.tif 000003
【００４４】
Ｓの求め方は、例えば、信号ＳＲＹ１からＲＹ１マークの中心位置をラフに検出しＲＹ１Ｃを求め、その位置からＲＹ１Ｃ−Ｎ／２画素移動した位置をＳとする。
【００４５】
次に、ｅｖｅｎ画素とｏｄｄ画素の照度補正を説明する。ｅｖｅｎ画素とｏｄｄ画素の照度補正は、暗いほうの画素を明るいほうの画素に合わせる、または逆に明るいほうの画素を暗いほうに合わせる、もしくは平均値に合わせてもよい。ここでは、明るいほうに合わせる例を示す。上の式で求まっているＥｓとＯｓを用いて
【００４６】
【数３】
0004666744.tif 000004
【００４７】
上の演算を行うと、ｅｖｅｎ画素が明るい場合ｏｄｄ画素を明るくし、その係数をＫｏとする。全てのｏｄｄ画素にＫｏを乗じ明るさの補正を行う。また、ｏｄｄ画素が明るい場合、全てのｅｖｅｎ画素にＫｅを乗じ明るさの補正を行う。こうして、補正された信号が図１（ｃ）に示される信号ＳＲＹ１’である。図１（ｂ）に比べるとなめらかな信号となる。
【００４８】
上記係数Ｋｏ、Ｋｅは、ウインドウＷＷＹおよびＷＲＹ２を投影処理して作製された信号に対しても用いることが可能で、それぞれの信号でｅｖｅｎ／ｏｄｄ画素の明るさ補正が行われる。
【００４９】
このようにしてｅｖｅｎ／ｏｄｄ画素の照度差が補正された信号を用いて、レチクルプレートのマーク位置、ステージプレートのマーク位置を求めると、照度に左右されない計測結果が得られる。また、光量の計測および信号コントラストの計測においても、同じように処理を行ってから例えばＳＲＹ１’信号の最大値からマークの光量を、ＳＲＹ１’の微分値からコントラストを求める。
【００５０】
本実施例では本発明の特徴とする補正を投影された信号に対して行ったが、取込まれた画像全体に対して行っても構わない。その場合、式４は以下のように拡張される。
【００５１】
【数４】
0004666744.tif 000005
【００５２】
式４では、上の演算を行うと、ｅｖｅｎフィールドが明るい場合ｏｄｄフィールドを明るくし、その係数をＫｏとする。全てのｏｄｄフィールドの画素にＫｏを乗じ明るさの補正を行う。また、ｏｄｄフィールドが明るい場合、全てのｅｖｅｎフィールドの画素にＫｅを乗じ明るさの補正を行う。
【００５３】
本実施例ではｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの明るさの測定に計測マークを用いて行ったが、図１（ａ）のＬＭに示される均一な反射面で構成される専用マークを撮像してｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの明るさを測定しても構わない。専用マークは視野内でマーク計測に影響しない範囲に存在していればよい。専用マークの配置は、ステージ基準マーク３の側でも、レチクル側マーク１０上でも構わない。専用マークにするとマーク位置を求める必要が無くなる。専用マークでのｅｖｅｎ／ｏｄｄフィールドの明るさの測定は次式で行う。
【００５４】
【数５】
0004666744.tif 000006
【００５５】
式５と６で求められたＥｓとＯｓならびに式３および式４を用いて１次元信号または２次元画像の補正を行う。
【００５６】
なお、本実施例は照明装置としてパルス状の光を発生する装置を用いた例について説明した。それは、時間的な照度変化が大きいからである。しかし、連続発光している照明装置でも時間的な照度変化が発生している場合、本補正方法および計測方法は有効である。例えば、放電型のランプ等では時間的な照度変化は発生する。
【００５７】
＜半導体生産システムの実施例＞
次に、半導体デバイス（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）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【００５８】
図６は全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１０８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００５９】
一方、１０２〜１０４は、製造装置のユーザーとしての半導体装置メーカーの製造工場である。製造工場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造装置１０６と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各製造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１０７とが設けられている。各工場１０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からインターネット１０５を介してベンダー１０１側のホスト管理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザーだけがアクセスが許可となっている。具体的には、インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から受け取ることができる。各工場１０２〜１０４とベンダー１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００６０】
さて、図７は本実施例の全体システムを図６とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお図７では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー２１０、レジスト処理装置メーカー２２０、成膜装置メーカー２３０などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１、２２１、２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と、各装置のベンダーの管理システム２１１、２２１、２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００６１】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用または汎用のウェブブラウザを含み、例えば図８に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守データベースが提供する保守情報には、上記説明したマーク画像データのｅｖｅｎフィールド（または画素）とｏｄｄフィールド（または画素）の照度偏差の補正に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリはその補正を含むマーク計測を実現するための最新のソフトウェアも提供する。
【００６２】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図９は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。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）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。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）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【００６３】
図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（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１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。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、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によると、インターレース方式の蓄積型エリアセンサで撮像したマークの位置を計測する精度の点で有利な計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を説明する図である。
【図２】  本発明の適用対象の一例である半導体製造装置の構成図である。
【図３】  揺動手段とレーザ発光および画像蓄積のタイミングを説明する図である。
【図４】  インターレース方式の画像取り込みを示す図である。
【図５】  レーザのパルスエネルギーのバラツキを示す図である。
【図６】  半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図である。
【図７】  半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図８】  ユーザーインターフェースの具体例である。
【図９】  デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１０】  ウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１：レチクル（レチクル基準プレート）、２：投影レンズ、３：ステージ基準プレート、７：揺動手段、８：ＣＣＤカメラ、１２：画像加算装置、１３：同期信号発生器、１４：画像処理装置、１５：エキシマレーザ（パルスレーザ）、１６：露光装置制御装置、１７：揺動制御装置、１８：ステージ制御装置、１９：干渉計。
【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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