(57)【要約】      （修正有）【課題】ＷＩＳによる影響と計測スパンによる影響との双方を考慮してアライメント誤差の最も少ない最適なショットを選択し、ウエハ等の基板の高精度なアライメントを行うことができるアライメント方法を提供する。【解決手段】  このアライメント方法では、ウエハ１に対してショット露光を行った後に各ショットにおけるアライメント状態を重検装置Ｓによって検査するステップと、重検装置Ｓによる検査結果に基づいてウエハ１と異なるウエハ２に露光されるべき複数のショット１０３の中から所定のショット１０４を選択するステップと、所定のショット１０４に対応してウエハ２表面に形成されたアライメントマーク１０３，１０４に基づいてウエハ２のアライメントを行う。【選択図】  図８
2005064393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光されるべき複数のショットに対応するアライメントマークが表面に形成された基板から所定のショットを選択し、該選択されたショットに対応するアライメントマークに基づいて前記基板のアライメントを行うアライメント方法であって、
第１の基板に対してショット露光を行った後に該各ショットにおけるアライメント状態を重ね合わせ検査装置によって検査するステップと、
前記重ね合わせ検査結果に基づいて前記第１の基板と異なる第２の基板に露光されるべき複数のショットの中から所定のショットを選択するステップと、
該選択された所定のショットに対応して前記第２の基板表面に形成されたアライメントマークに基づいて前記第２の基板のアライメントを行うことを特徴とするアライメント方法。
【請求項２】
前記各ショットにおけるアライメント状態を、複数のショットに対応して前記第１の基板表面に形成された計測マークを用いて前記重ね合わせ検査装置によって検査することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項３】
前記各ショットにおけるアライメント状態を、前記計測マークの全てを用いて前記重ね合わせ検査装置によって検査することを特徴とする請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項４】
前記重ね合わせ装置において前記第１の基板を１８０°回転させることにより、前記第１の基板が０°の状態と前記第１の基板が１８０°の状態との２つの状態において前記計測マークを計測し、該２つの状態における前記計測マークの計測結果に基づいて前記第２の基板に露光されるべき複数のショットの中から前記所定のショットを選択することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項５】
前記第１の基板に対して前記ショット露光を重ね合わせにより行うことを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項６】
前記計測マークが線幅の異なる複数のマークであることを特徴とする請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項７】
前記第２の基板表面に形成されたアライメントマークの線幅が、前記計測マークのうち線幅の細いものと線幅の太いものとの間の線幅を有することを特徴とする請求項６に記載のアライメント方法。
【請求項８】
前記第１の基板表面に形成された計測マーク周囲の第１の所定範囲におけるマーク密度と前記第２の基板表面に形成されたアライメントマーク周囲の第２の所定範囲におけるマーク密度とを略一致させることを特徴とする請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項９】
前記第１の所定範囲が前記第１の基板表面に形成された計測マークを中心とする一辺の寸法が５０μｍの正方形の範囲であり、前記第２の所定範囲が前記第２の基板表面に形成されたアライメントマークを中心とする縦寸法が５０μｍで横寸法が１５０μｍの長方形の範囲であることを特徴とする請求項８に記載のアライメント方法。
【請求項１０】
前記第１の所定範囲において前記第１の基板表面に形成された計測マークが占める面積割合が略５％であり、前記第２の所定範囲において前記第２の基板表面に形成されたアライメントマークが占める面積割合が略５％であることを特徴とする請求項８に記載のアライメント方法。
【請求項１１】
第１の基板に対してショット露光を行った後に該各ショットにおけるアライメント状態を検査する重ね合わせ検査装置からの検査結果に基づいて、前記第１の基板と異なる第２の基板に露光されるべき複数のショットの中から所定のショットを選択する選択手段と、
該選択されたショットに対応して前記第２の基板表面に形成されたアライメントマークに基づいて前記第２の基板のアライメントを行うアライメント光学系とを有することを特徴とするアライメント装置。
【請求項１２】
露光のための光源と、該露光光源からの光を前記第２の基板上に導くための投影光学系と、請求項１１に記載のアライメント装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光装置によって被処理体を投影露光する工程と、前記投影露光された被処理体に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成されたアライメントマークを用いてその基板のアライメントを行うアライメント方法に係り、特に半導体製造用の露光装置においてレチクル面上に形成されているＩＣ，ＬＳＩ，ＶＬＳＩ等の微細な電子回路パターンとウエハとの相対的な位置合わせ（アライメント）を行うためのアライメント方法、アライメント装置、アライメント装置を備えた露光装置、及び、その露光装置によるデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造用の投影露光装置においては、集積回路の微細化、高密度化に伴い露光原版としてのレチクル面上の回路パターンをウエハ面上により高い解像力で投影露光できることが要求されている。この露光装置には、例えばステッパーと呼ばれるもの（ステップ・アンド・リピートにより各ショットを一括露光するもの）やスキャナーと呼ばれるもの（ステップ・アンド・スキャンにより各ショットを走査露光するもの）がある。
【０００３】
回路パターンの投影解像力は投影光学系の開口数（ＮＡ）・露光波長（λ）に依存するので、露光波長を固定して投影光学系の開口数ＮＡを大きくする方法や露光波長λをより短波長化する露光方法の検討が行われている。例えば露光波長λの短波長化としては、ｇ 線をｉ線に、ｉ線よりエキシマレーザ発振波長（λ＝２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍ等）にすることが検討されており、１９３ｎｍの露光波長については既に製品化されている。
【０００４】
回路パターンの微細化に伴い、回路パターンの形成されている露光原版としてのレチクルと露光対象としてのウエハとを高精度にアライメントすることが要求されている。図５に、露光装置Ｔの構成の一例を示す。この図は、安価で安定なＨｅ−Ｎｅレーザや半導体レーザ等の非露光光源（いわゆるレジストに対して感度のない光源）を使用するＴＴＬ−Ｏｆｆａｘｉｓ方式のウエハアライメント検出系ＡＳを用いた露光波長３６５ｎｍのｉ線露光装置での例であり、ベースラインが安定している。
【０００５】
基板としてのウエハ２は、露光装置上でウエハチャック３３により吸着され保持される。フォーカス検出系２９，３０により、ウエハ２上に塗布されたレジスト表面のフォーカスが検出され、必要に応じてウエハ２がフォーカス方向に駆動される。その後、アライメント検出系ＡＳによって、ウエハ２上の図示しないアライメントマークの位置を、後述するグローバルアライメント（ＧＡ）方式により計測する。その計測結果に基づいてレーザ干渉計付きのＸＹステージ（ウエハステージ）１８が駆動される。各ショットの露光の際、フォーカス・チルト計測が行われ、必要に応じてフォーカス・チルト駆動が行われる。ウエハ２上の全ショット露光後には、ウエハ２がチャック３３から外され、次工程へと搬送される。
【０００６】
露光装置のアライメントに用いられるアライメントマーク１０１，１０２の例を図６，７に示す。このアライメントマーク１０１，１０２は、ウエハ２上に各ショットに対応して予め形成されている。図６に示すアライメントマーク１０１はシングルエッジと呼ばれる構造のものであり、長さ方向寸法が３０μｍの長方形のマークが２０μmの間隔で６個構成されている。幅方向寸法（線幅）として２μｍ，４μｍ，６μｍのものが使用される。図６においては、Ｘ方向に沿って配列されているが、Ｙ方向にもこれを９０°回転させたものが配列されている。
【０００７】
図７に示すアライメントマーク１０２は、ダブルエッジと呼ばれる構造のもので、１つのマークが内外二重の長方形構造を有している。線幅として０．６〜１．６μｍのものが使用されるが、他は図６に示すアライメントマーク１０１と略同様である。
【０００８】
露光装置のアライメントにおいては、統計処理が加えられたグローバルアライメント（ＧＡ）方式であるアドバンスドグローバルアライメント（以下、ＡＧＡと略す。）方式が用いられる場合がある。一般にアライメントマーク１０１，１０２は、ウエハ２上に露光されるべき各ショット１０３（図８参照）に対応してそれぞれショット１０３のスクライブライン、すなわち隣接するショット１０３とショット１０３との間に予め形成されている。このＡＧＡ方式では、所定のショット１０４（図８中網掛け部分）を選択し、そのショットに対応して形成されたアライメントマークのみをアライメントに使用する。選択されたショット１０４に対応するアライメントマークのみをウエハステージ１８を駆動しつつアライメント検出系ＡＳにて順次検出する。
【０００９】
所定のショット１０４に対応するアライメントマークを全て検出した後、図９に示すように例えば最小二乗近似等の統計処理を行い、検出結果の全体傾向から突出して逸脱する検出結果を除いてウエハ２の位置ずれ、ショット配列格子のウエハ倍率、直交度、縮小倍率等を算出する。レチクル１２表面の回路パターンをウエハ２に露光転写する際に、その算出結果に基づいてウエハステージ１８や図示しないレチクルステージを駆動して逐次露光を行っていく。
【００１０】
上記のように、従来のＡＧＡ方式では測定精度がアライメントマーク検出時においても露光時においてもウエハステージ１８の精度に大きく依存する。そのため、ウエハステージ１８の精度が回路パターンの微細化に伴う高精度アライメントの要求に対する重要な要因となっている。
【００１１】
現状の露光装置においては、ウエハステージ１８の検出分解能に対応するレーザ干渉計の分解能を０．３ｎｍ以下としたり、ウエハステージ１８周りでの温度制御を±０．０１℃以下とすることにより高精度化を図っている。このため、市販される装置におけるウエハステージ１８の精度は、例えば位置合わせ再現性においては、３σで１０ｎｍ以下の値を達成しており、１００ｎｍのノードに対応するアライメント精度が可能となっている。
【００１２】
アライメント検出系ＡＳにおいても、ウエハステージ１８と同様に徹底的に高精度化が行われている。現在市販されている露光装置のアライメント検出系ＡＳの検出は、明視野照明及び画像処理の方法によって行われている。例えば図５の露光装置においては、光源としてＨｅ−Ｎｅレーザ５を使用し、発振波長６３３ｎｍの非露光光６をファイバー７でアライメント光学系ＡＳに導光している。その非露光光６は照明系８を通り、偏光ビームスプリッタ９で反射されてリレーレンズ１０、収差補正系を含む対物レンズ１１、投影レンズ１３を透過してウエハ２上のアライメントマークをケーラー照明する。
【００１３】
ウエハ２上のアライメントマークから反射した光は入射した場合とは逆方向に投影レンズ１３、収差補正系を含む対物レンズ１１、リレーレンズ１０を通り、偏光ビームスプリッタ９を透過してエレクタ１５でＣＣＤカメラ等の撮像素子１６上に像１７を形成する。像１７は撮像素子１６において光電変換され、そのビデオ信号に各種画像処理が行われて、アライメントマークの位置検出が行われる。
【００１４】
アライメントにおける誤差の種類には、ＴＩＳ（Ｔｏｏｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）と呼ばれる露光装置起因のものとＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）と呼ばれるプロセス誤差に起因するものがある。このＴＩＳは光学軸上付近の像の対称性を悪くするものであり、その要因として例えば図５に示したアライメント検出系ＡＳにおける光学系の偏心コマ収差、照明系の不均一性等が考えられる。出願人は、既にＴＩＳを敏感に評価する方法を提案しており（例えば特許文献１）、この方法を用いた製品はＴＩＳを低減して高精度なアライメント要求に対応できるものとなっている。
【００１５】
ＷＩＳの一例として、プロセス誤差によりアライメントマーク形状そのものや基板上に塗布するレジスト形状が非対称になるものがある。例えばメタルＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程等における平坦化プロセスにおいてはアライメントマークの構造が非対称となってしまう。それにより、グローバルアライメント方式によるアライメントにおいて図１０に示す回転エラーや図１１に示す倍率エラーが発生してしまい、精度低下の要因となってしまっている。
【００１６】
図１２に、実際のウエハ上のアライメントマーク近傍でのレジスト形状をＡＦＭ（原子間力顕微鏡 Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で計測したデータを示す。このデータはレジスト塗布後のウエハ表面のレジスト形状を計測したものであり、アライメントマークは図１３に示すようにメタルＣＭＰ工程を経て形成されたものである。
【００１７】
図１２に示されるように、ウエハ１の中央部近傍のショットと図中左右端近傍のショットとではアライメントマーク上のレジスト形状が異なるものとなっている。すなわち、中央部近傍のショットにおけるレジスト形状はその凹凸形状が均等（一周期に相当する波形形状の凸部又は凹部が対称）であるが、左右端近傍のショットにおけるレジスト形状は不均等（非対称）であり、その非対称性が左端近傍のショットと右端近傍のショットとで反転している。このように、ＷＩＳによってレジスト形状の不均等が生じ、それによりアライメント検出の精度が生じる。ウエハが理想的な状態であり、ＷＩＳがないものとすると、露光装置のアライメント精度は3σで２０ｎｍ以下の値を実現することができ、１００ｎｍのノードの半導体デバイスの製造において充分な性能を発揮するものとなっている。
【特許文献１】特開２０００−２２８３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、実際にはウエハ２上にプロセス誤差ＷＩＳが存在することにより、必要精度を満足できない場合がしばしば生じている。ＡＧＡ方式においては、計測するアライメントマークの距離を長くした方が高精度となる。したがって、ＷＩＳの影響がない場合にはアライメントマークを検出するための所定のショットは、ウエハ２上での端部に近い部分が望ましい。
【００１９】
しかし、ＷＩＳは図１０、図１１に示すようにウエハ２上に極座標的に発生し、ウエハ２の端部近傍（外側）のショットの方が精度が悪化する場合がある。このような場合に、計測距離を大きくするために所定のショットを外側に選択すると、ＷＩＳの影響により精度劣化が発生してしまう。一方、ＷＩＳによる影響を小さくするために所定のショットを中央部（内側）近傍にすると計測距離を大きくとれず、やはり精度は向上できない。所定のショットを内側とするか外側とするかは、ＷＩＳの影響と計測距離（スパン）の影響とのトレードオフとなっており、双方の影響を考慮して最適なショットを選択することが困難であるという問題がある。
【００２０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ＷＩＳによる影響と計測スパンによる影響との双方を考慮してアライメント誤差の最も少ない最適なショットを選択し、ウエハ等の基板の高精度なアライメントを行うことができるアライメント方法、アライメント装置、アライメント装置を備えた露光装置、及び、その露光装置によるデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の例示的目的を達成するために、本発明の一側面としてのアライメント方法は、露光されるべき複数のショットに対応するアライメントマークが表面に形成された基板から所定のショットを選択し、選択されたショットに対応するアライメントマークに基づいて基板のアライメントを行うアライメント方法であって、第１の基板に対してショット露光を行った後に各ショットにおけるアライメント状態を重ね合わせ検査装置によって検査するステップと、重ね合わせ検査結果に基づいて第１の基板と異なる第２の基板に露光されるべき複数のショットの中から所定のショットを選択するステップと、選択された所定のショットに対応して第２の基板表面に形成されたアライメントマークに基づいて第２の基板のアライメントを行うことを特徴とする。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば基板のアライメントマークが非対称である場合であっても、予め重ね合わせ検査装置によって基板内の各ショット間のＴＩＳ値のばらつきを計測し、そのＴＩＳ値ばらつきの少ない領域をＡＧＡショットとして選択してアライメントを行うことにより、各種プロセスにおいてもプロセス誤差ＷＩＳの影響を殆ど受けずに、安定かつ高精度な基板のアライメントを、装置コストを上昇させずに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、上記に説明したものと同様の構成については、同じ引用符号を付して説明するものとする。まず、重ね合わせ検査装置の説明を行う。
【００２５】
[重ね合わせ検査装置]
重ね合わせ検査装置（以下、重検装置という。）Ｓは、ステッパーやスキャナーと呼ばれる半導体露光装置のアライメントやディストーションを計測する装置であり、図１５に示すようにそれぞれ別々に形成された２つの計測マーク３，４のマーク間の相対位置関係を計測するものである。この重検装置Ｓは、半導体の微細化に伴う高精度化と半導体の大量生産に対する要求に対応して１９８０年代に開発され、１９９０年代になってデバイスメーカ等で本格的に使用されるようになったものである。この重検装置において要求される精度をまとめたものを図１４に示す。
【００２６】
図１４は１９９９年に作成されたＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｒｏａｄｍａｐ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（ＩＴＲＳ  ９９）におけるリソグラフィのロードマップから引用したものである。また、注目すべきは最小単位として０．５ｎｍ単位まで記載してある点であり、サブナノメータまでの精度を考慮する必要があることがわかる。
【００２７】
次に、図１５の重検装置Ｓの光学系の構成例を説明する。光源４１としてハロゲンランプ等が使用され、各種光学フィルタ４２，４３で所望の波長帯域が選択され、ファイバー４４で光学系４５，４６，４７に導光され、第１の基板としてのウエハ１上の計測マーク３，４がケーラー照明されるようになっている。ウエハ１から反射した光が光学系４７，４８，４９によりＣＣＤカメラ等の撮像素子５０上に導かれて像を形成し、その像が光電変換されて生成されたビデオ信号に各種画像処理が行われることにより、２つのマーク２，３の相対位置関係の検出が行われるようになっている。現在市販されている殆どの重検装置の原理は露光装置の多くのアライメント検出系と同様に、図１５に示すような明視野照明と画像処理による方法を採用している。
【００２８】
以下、検出系の分解能を試算しつつ説明する。ＣＣＤカメラ５０に対するウエハ１の投影光学倍率を１００倍とする。ＣＣＤカメラ５０のＣＣＤ画素ピッチを１０μｍとすると、ウエハ１面上でのＣＣＤ画素ピッチに相当するピッチ（相当画素ピッチ）は１００ｎｍとなる。この相当画素ピッチから前述の１０ｎｍ以下の精度が達成できているのは、各種画像処理技術によるものと考えられる。
【００２９】
さらに高精度を可能とする要因としてはＴＩＳ補正法を採用したことが考えられる。ここでＴＩＳとは装置要因の誤差（Ｔｏｏｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）を意味する。
【００３０】
図２及び図３に示すように、重検装置Ｓにおいてはウエハ１を１８０°回転させて０°における計測マーク３，４と１８０°における計測マーク３，４との２回の計測を行う。その２回の計測値の差分の１／２の値を使用するのがＴＩＳ補正法であり、装置要因の誤差の影響を軽減する効果がある。この２回の計測値の和の１／２は値をＴＩＳ値と呼ばれ、装置性能を示す評価値として使用されている。現状ＴＩＳ値は２〜３ｎｍの値である。
【００３１】
このＴＩＳ補正法は装置要因誤差を計測値に影響させない有効な方法であり、実際に現在の半導体製造において使用されておりその効果は確認されている。しかしながら、装置要因誤差ＴＩＳの影響を完全に消滅させることは困難である。すなわち、ＷＩＳが存在する場合には、そのＷＩＳと僅かなＴＩＳとの相互作用（ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）により大きな誤差が発生することとなる。
【００３２】
上記に説明したように、重検装置Ｓにおいては、ＴＩＳ値は数ｎｍのレベルである。しかしながらウエハにはＷＩＳが存在するため、ＴＩＳとＷＩＳとの相互作用により大きな計測誤差が発生する。このＷＩＳの値がウエハ内で計測位置により変化する場合には、１枚のウエハの中の全部のショットのＴＩＳ値を計測した場合のそのＴＩＳ値のばらつき（ウエハ内でのＴＩＳ値の３σの値）も大きな値となる。例えばメタルＣＭＰやＰＶＤを使用する工程においてはそのプロセス誤差が極座標的に発生するので、各ショットのＴＩＳ値のウエハ内での分布も極座標的なばらつき分布となる。ウエハ内の各ショットに対応するアライメントマークや重検装置Ｓ用の計測マークの非対称性形状が極座標的に変化するようなＷＩＳが発生する。そのため、ＴＩＳとＷＩＳとの相互作用により、各ショットにおけるＴＩＳ値も極座標的に変化するように発生する。このショット間でのＴＩＳ値のばらつきを、ＴＩＳ  Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙという場合がある。
【００３３】
そこで、前述のように各ショットごとにＷＩＳが変化するようなウエハを使用する場合には、ＴＩＳとＷＩＳとの相互作用を利用してＴＩＳ値を計測する。重検装置Ｓにおいては、例えば１枚のウエハ１の中の全部のショットにおけるＴＩＳ値を計測し、そのばらつき（ウエハ内でのＴＩＳ値の３σの値）を評価基準として使用することが有効な手段となる。
【００３４】
[実施の形態１]
次に、本発明の実施の形態１に係るアライメント方法について説明する。重検装置Ｓにおいてウエハ１内にＷＩＳが存在し、そのＷＩＳがショットごとに変化するうえにＷＩＳがＴＩＳと相互に作用して大きなＴＩＳ値を生じるため、ショットごとのＴＩＳ値ばらつき（ＴＩＳ  Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）を生じてしまう。そして、そのＴＩＳ値ばらつきは前述した理由により極座標的な分布を有し、例えばウエハ１の外側のショットの方が大きなＴＩＳ値となる。
【００３５】
これを逆に考えると、ＴＩＳ値のばらつき分布において、ばらつきの小さい位置に対応するショット、例えばウエハ１の最外周でなく多少中心寄りのショットはＷＩＳが小さいということとなる。その現象を利用し、ＴＩＳ値のばらつきを計測したうえで、ＴＩＳ値のばらつきがウエハ内で大きく変化するウエハ外周付近のショットではなく、より中心寄りのショットをＡＧＡ方式を用いたアライメント方法においてアライメントマークを検出するための所定のショット（以下、ＡＧＡショットという。）として選択する。ＴＩＳ値のばらつきが小さいショットはＷＩＳの小さいショットであり、このＷＩＳの小さいショットをＡＧＡショットとすることでＷＩＳの影響を殆ど受けない高精度なアライメントが可能となる。
【００３６】
具体的には、第１の基板としてのウエハ１に対して露光装置Ｔによりウエハ１に予め形成されたアライメントマークに基づいてアライメントを行いつつ各ショット１０３の露光を行い、現像後に各ショット１０３に対応して形成された計測マーク３，４の計測を重検装置Ｓにより行う。その際、図２及び図３に示すように、ウエハ１を１８０°回転させて０°における計測マーク３，４と１８０°における計測マーク３，４とを計測する。その重検装置Ｓによる検査結果、すなわち計測マーク３，４の計測値に基づいて実際に露光を行おうとする第２の基板に露光されるべき複数のショット１０３の中から所定のショット１０４を選択する。この所定のショット１０４は、重検装置Ｓによる検査結果からウエハ１内でのＷＩＳの影響の小さい位置に相当するものが選択される。ウエハ１においてＷＩＳの影響の小さい位置とウエハ２においてＷＩＳの影響の小さい位置とは対応関係があり、略同位置と考えられる。その選択された所定のショット１０４に対応してウエハ２表面に形成されたアライメントマーク１０３，１０４に基づいて露光装置Ｔによりウエハ２のアライメントが行われる。
【００３７】
ＷＩＳがショットごとに変化するプロセスウエハにおいて、ＴＩＳ値のばらつき分布が極座標的に発生する場合があることを上述したが、その例を図１（ａ），（ｂ）に示す。図１（ａ），（ｂ）は、ウエハ２内でのＴＩＳ値の分布をマップ状に示したものである。ウエハ２の中心近傍ではＴＩＳ値は小さな値であるが、外周近傍ではＴＩＳ値は大きな値となる。計測スパンを大きくとるためには、選択すべきＡＧＡショット１０４は極力外周に近い方がよいが、ＴＩＳ値ばらつきはウエハ２の外周に近づくと急激に大きくなる。したがって、急激にＴＩＳ値ばらつきが大きくならない程度に内側（中心部寄り）のショットを選択することによりＷＩＳの影響を殆ど受けずにウエハ２のアライメントを行うことができる。グローバルアライメント方式においては、ＷＩＳがない場合には計測スパンを大きくとってＡＧＡショット１０４を選択した方がアライメント精度においては有利であるが、ＴＩＳ値ばらつき（すなわちＷＩＳの影響量）の大きさと比較考量しつつＡＧＡショット１０４を選択することとなる。
【００３８】
図６，図７に示すアライメントマーク１０１，１０２と図１６，図１７に示す重検装置Ｓ用の計測マーク３，４とは形状が異なる。しかしながら、ショット変化におけるマークの非対称性は、ショットがウエハ内のどの位置にあるかにより支配され、マークの形状にあまり依存しない場合がある。例えば、アルミ等を成膜するＰＶＤ工程を経た場合では、この様な傾向がしばしば発生する。そのような条件下では、このアライメント方法が特に有効である。
【００３９】
以上説明したように、ＴＩＳとＷＩＳとの相互作用を利用して重検装置ＳによるＴＩＳ値を拡大し、ＴＩＳ値ばらつきを計測してその結果からＡＧＡショット１０４を設定することにより、ＷＩＳの影響を殆ど受けない高精度なアライメントが可能となる。
【００４０】
次に、図１８及び図１９を参照して、上述の図５に示す露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１８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１０１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ１０２（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１０３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハ（被処理体）を製造する。ステップ１０４（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リソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ１０５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１０４によって作成された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１０６（検査）では、ステップ１０５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１０７）される。
【００４１】
図１９は、ステップ１０４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１１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１１３（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１１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１１６（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１１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１１８（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１１９（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。本実施例の製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００４２】
[実施の形態２]
メタルＣＭＰ工程等においては、アライメントマーク１０１，１０２や計測マーク３，４等のマークの線幅・凹凸段差量・対称性に図４に示すような関係が生じる。メタルＣＭＰ工程における平坦化は、ある着目したマークに対して行うものであり、そのマークの線幅より太い線幅のマークでは、均一に平坦化されない場合がある。図4に示すように、マークの線幅が太くなるとその段差量が増大するが、対称性は悪化する。段差量とマーク検出のための像のコントラストとは対応しているので、ある線幅 Ｗａに対応する段差量以下ではコントラストが低くなりすぎ、マーク検出ができなくなってしまう。
【００４３】
パターンの対称性は検出精度に影響する。ある線幅Ｗｂより太くなって対称性が悪化すると、重検装置Ｓでは問題がなくてもその後の工程におけるウエハ２の製造歩留りを低下させる潜在的な原因となる場合がある。マークの最適化とは、検出が可能でかつ精度的にも満足できるものを選択することであり、図４におけるＷａ〜Ｗｂ間の線幅を選択することである。
【００４４】
重検装置Ｓ用の計測マーク３，４においても露光装置のアライメントマーク１０１，１０２においても様々な線幅を予め用意しておいて、最適なマーク線幅を使用できることが望ましいが、スクライブラインの構成によっては数多くのマークの配置ができなかったり、プロセス変動により最適線幅が変化してしまう場合も考えられる。
【００４５】
この実施の形態２においては、露光装置のアライメントマークとして図６に示すシングルエッジのアライメントマーク１０１で線幅4μｍのものを用い、重検装置Ｓ用の計測マークとして図１６に示す２０μｍのＢｏｘタイプの計測マーク３と図１７に示す1μｍの線幅のＢａｒマーク１０５との両方を用いる場合について説明する。
【００４６】
図4に示すマーク線幅・段差量・対称性の関係を利用して、アライメントマーク１０１の線幅（４μｍ）に対して、細い線幅（Ｂａｒマーク１０５の線幅＝１μｍ）と太い線幅（計測マーク３の線幅＝２０μｍ）の重検装置Ｓ用計測マークを使用して、ＴＩＳ値のばらつきを求める。この１μｍの線幅のＴＩＳ値ばらつき及び２０μｍの線幅のＴＩＳ値ばらつきを測定し、両方のＴＩＳ値ばらつきの小さいショットを選択する。それにより、アライメントマーク１０１の線幅（４μｍ）に対してＷＩＳの影響が殆どない所定のショット１０４を選択することができ、不用意にウエハ２の内側（中心部寄り）のショットを選択してしまうのを防止することができる。
【００４７】
重検装置Ｓ用の計測マーク（計測マーク３やＢａｒマーク１０５）とアライメントマーク１０１とは形状が異なるが、メタルＣＭＰ工程によるマークの非対称性の発生は、マークの長さが１０μｍ以上の場合は線幅が支配的となる。したがってアライメントマーク１０１より太い計測マーク３とアライメントマーク１０１より細いＢａｒマーク１０５とを計測し、それらのＴＩＳ値ばらつきが小さい位置に相当するショットを選択してＡＧＡショット１０４とすることにより、アライメントの誤差を低減して高精度なアライメントを行うことができる。
【００４８】
メタルＣＭＰ工程の特性は、使用されるＣＭＰ装置・研磨剤等により様々に異なるものとなる。特に工程の条件によっては、リセス・エロージョン・ディッシングのような現象を生じるため、その対応策が種々とられている。
【００４９】
このメタルＣＭＰ工程を経たウエハのアライメントマーク１０１や重検装置Ｓ用の計測マーク３の対称性は、そのマークの周囲のマーク密度にも影響される場合がある。すなわち、マークの線幅が同じ場合であっても周囲の凹凸状況によってディッシングが発生し、アライメントマーク１０１や重検装置Ｓ用の計測マーク３の対称性が悪化する。特に周囲に凹部が多い場合には研磨される量が多くなり、このような傾向が顕著となる。
【００５０】
このような現象が発生する場合には、マークの線幅で対応するだけでなく重検装置Ｓ用の計測マーク３の周囲のマーク密度とアライメントマーク１０１の周囲のマーク密度とを同じマーク密度となるように構成する。それにより、計測マーク３のＷＩＳとアライメントマーク１０１のＷＩＳとを同様とすることができ、重検装置Ｓで計測マーク３の計測を行うことによってＷＩＳの影響の小さい所定のショット１０４を選択することができる。
【００５１】
この計測マーク３のＷＩＳとアライメントマーク１０１のＷＩＳとを同様とするための適正なマーク密度の条件は、メタルＣＭＰ工程における各種条件によって異なる。例えば、スクライブライン中における５０μｍ×１５０μｍの領域範囲において、凹凸形状のマークの占める凹凸形状の面積割合が５％以下が適正である場合や２０％以下が適正である場合がある。
【００５２】
以上、本発明実施の形態の説明を行ってきたが、回路パターンを露光する露光装置としてはステッパー、スキャナーが考えられ、また、等倍のX線露光方式、ＥＢ直接描画方式、ＥＵＶ光方式等のあらゆる露光方式のアライメント方法として適用可能であることは言うまでもない。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ウエハ内で極座標的に発生するＴＩＳ値の分布を示したものであり、（ａ）はウエハ内でのＴＩＳ値の分布をマップ状に示した図であり、（ｂ）は各ショットにおけるＴＩＳ値を表にまとめたものである。
【図２】重検装置においてウエハが０°の状態における計測マークを測定する様子を模式的に示したもので、計測マークを測定する様子を示す図である。
【図３】重検装置においてウエハが１８０°の状態における計測マークを測定する様子を模式的に示したもので、計測マークを測定する様子を示す図である。
【図４】メタルＣＭＰ工程におけるマークの線幅・凹凸段差量・対称性の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るアライメント方法に用いられるアライメント光学系を備えた露光装置構成の一例を示す概略図である。
【図６】図５に示す露光装置のアライメントに用いられるシングルエッジタイプのアライメントマークの一例を示す図である。
【図７】図５に示す露光装置のアライメントに用いられるダブルエッジタイプのアライメントマークの一例を示す図である。
【図８】ウエハ上に形成される複数のショットと、その複数のショットから選択される所定のショットを説明する図である。
【図９】所定のショットに対応するアライメントマークの検出結果に基づいて最小二乗近似の統計処理を行う様子を説明する図である。
【図１０】グローバルアライメント方式によるアライメントにおいて発生する回転エラーを概念的に示す図である。
【図１１】グローバルアライメント方式によるアライメントにおいて発生する倍率エラーを概念的に示す図である。
【図１２】実際のウエハ上のアライメントマーク近傍でのレジスト形状をＡＦＭで計測したデータを示す図である。
【図１３】ウエハに対して行われるメタルＣＭＰ工程を説明する図である。
【図１４】重検装置において要求される精度をまとめた図表である。
【図１５】重検装置の概略構成を示す図である。
【図１６】重検装置での検査に用いられるボックス・イン・ボックス（Ｂｏｘ  ｉｎ  Ｂｏｘ）タイプの計測マークの一例を示す図である。
【図１７】重検装置での検査に用いられるボックス・イン・バー（Ｂｏｘ  ｉｎ  Ｂａｒ）タイプの計測マークの一例を示す図である。
【図１８】図５に示す露光装置による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１９】図１８に示すステップ１０４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
ＡＳ：アライメント検出系
Ｓ：重ね合わせ検査装置（重検装置）
１：ウエハ（第１の基板）
２：ウエハ（第２の基板）
３，４：計測マーク
１４：ミラー
２０：レチクルパターン露光用照明光学系 
２１：ウエハチャック
２２： θーZステージ
２３： チルトステージ
２５： バーミラー
２６： レーザー干渉計
３９：コンピュータ
４１：光源
４５，４６，４７，４８，４９：光学系
１０１：アライメントマーク（シングルエッジ）
１０２：アライメントマーク（ダブルエッジ）
１０３：ショット（複数のショット）
１０４：選択された所定のショット（ＡＧＡショット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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