(57)【要約】  【課題】基板の正確な位置合わせを可能とするアライメントの検出方法を提供すること。    【解決手段】  この検出方法は、ウエハ（Ｗ，１）にレジスト２０５を塗布する前のアライメントマーク２０３の形状を測定する第１の測定ステップと、ウエハ（Ｗ，１）にレジスト２０５を塗布した後のアライメントマーク２０３上のレジスト２０５の形状を測定する第２の測定ステップと、ウエハ（Ｗ，１）にレジスト２０５を塗布した後のアライメントマーク２０３を、アライメントスコープＡＳを用いて検出することで、検出値を得る検出ステップと、第１、第２の測定ステップで得た測定結果に基づいて、アライメントスコープＡＳにより得られる検出値を算出する算出ステップと、算出ステップで算出された検出値と検出ステップで検出された検出値とを比較することにより、補正値を求めるステップとを有する。    【選択図】  図５
2005064394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のアライメントマークの位置を検出する検出方法であって、
前記基板にレジストを塗布する前の前記アライメントマークの形状を測定する第１の測定ステップと、
前記基板に前記レジストを塗布した後の、前記アライメントマーク上の該レジストの形状を測定する第２の測定ステップと、
前記基板に前記レジストを塗布した後の前記アライメントマークを、位置検出手段を用いて検出することで、検出値を得る検出ステップと、
前記第１、第２の測定ステップで得た測定結果に基づいて、前記位置検出手段により得られる検出値を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された検出値と前記検出ステップで検出された検出値とを比較することにより、補正値を求めるステップとを有する検出方法。
【請求項２】
前記算出ステップにおいては、前記第１の測定ステップで得た形状の重心と前記第２の測定ステップで得た形状の重心とのずれを変化させて、前記位置検出手段により得られる検出値を複数算出することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
前記基板に前記レジストを塗布した後の、前記レジスト表面の前記基板表面に対する傾斜量を測定する第３の測定ステップを更に有し、
前記算出ステップでは、前記第１〜第３の測定ステップで得た測定結果に基づいて、前記位置検出手段により得られる検出値を算出することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項４】
前記第３の測定ステップにおいては、前記アライメントマーク近傍の少なくとも２以上の測定箇所における前記レジストの厚さを測定することにより、前記傾斜量を求めることを特徴とする請求項３に記載の検出方法。
【請求項５】
前記第３の測定ステップにおいては、前記アライメントマーク近傍の少なくとも２以上の測定箇所における立体形状を前記レジスト塗布前後で測定し、該レジスト塗布前後の立体形状の測定値の差をとることにより、前記傾斜量を求めることを特徴とする請求項３に記載の検出方法。
【請求項６】
前記少なくとも２以上の測定箇所が、前記アライメントマークを挟んで離間していることを特徴とする請求項４又は５に記載の検出方法。
【請求項７】
基板を露光する露光方法であって、
前記基板にレジストを塗布する前の、該基板上のアライメントマークの形状を測定する第１の測定ステップと、
前記基板に前記レジストを塗布した後の、前記アライメントマーク上の該レジストの形状を測定する第２の測定ステップと、
前記基板に前記レジストを塗布した後の前記アライメントマークを、位置検出手段用いて検出することで、検出値を得る検出ステップと、
前記第１、第２の測定ステップで得た測定結果に基づいて、前記位置検出手段により得られる検出値を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された検出値と前記検出ステップで検出された検出値とを比較することにより、オフセット量を求めるステップと、
該オフセット量に基づいて前記基板をアライメントするステップとを有する露光方法。
【請求項８】
請求項１に記載の検出方法により前記アライメントマークの位置を検出し、該検出値に基づき前記基板のアライメントを行って前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項１に記載の検出方法により前記補正値を求め、該補正値に基づき前記基板のアライメントを行って前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項８又は９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、例えば半導体製造用の露光装置において第１物体としての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第２物体としての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マーク検出方法に係り、特にウエハプロセス誤差であるＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）を発生し得る状況においてアライメントを行う必要のある場合に用いられるアライメントマークの位置の検出方法、アライメントマークの位置検出を利用した露光方法、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は、集積回路の高密度化に伴い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することが要求されている。回路パターンの投影解像力を向上させる手段としては、露光光の波長を固定して投影光学系のＮＡ（開口数）を大きくしたり、露光光をより短波長化して露光する方法がある。
【０００３】
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とウエハのアライメントに対する高精度の要求もますます厳しくなっている。レチクルとウエハの位置合わせにはウエハ面上に塗布されたレジストを感光させる露光光を使用する場合と、感光させない非露光光（例えば発振波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光）を使用する場合とがあるが、現状の実用化されているアライメントの使用波長は、非露光光がほとんどである。非露光光が半導体製造プロセスに影響されにくく特にレジストに対する透過率が高いため、ウエハ表面のマークをレジスト特性に関係なく観察できるというメリットを有するからである。
【０００４】
従来より、非露光光を用いた位置合わせ装置が提案されており（例えば、特許文献１，２）、実際に製品化されてその効果が確認されているものもある。従来公知のアライメント技術は非露光光ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ）Ｏｆｆａｘｉｓ方式と呼ばれ、レチクルパターンをウエハ上に転写投影する投影光学系に非露光光を透過させた時に発生する色収差をアライメント光学系で補正するものである。また、現在実際に使用されている位置合わせ方法の殆どは、ウエハ表面に形成された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て得られる電気信号を画像処理し、ウエハ位置を検出する方法である。
【０００５】
前述の画像処理を使用した非露光光ＴＴＬ Ｏｆｆａｘｉｓ方式はｉ線ステッパーには使用されているが、エキシマレーザを光源とするエキシマステッパーには使用されていない。エキシマステッパーの投影光学系の場合、非露光光、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ発振波長である６３３ｎｍで発生する投影光学系の色収差が非常に大きく、アライメント光学系での補正を高ＮＡで実施することができないからである。このためエキシマステッパーにおいては、前述の非露光光ＴＴＬ Ｏｆｆａｘｉｓ方式でなく、投影光学系を通さないＯｆｆａｘｉｓ顕微鏡を設けて非露光波長で観察を行う非露光光Ｏｆｆａｘｉｓ方式の画像処理方式の検出系が殆どである。
【０００６】
非露光光Ｏｆｆａｘｉｓ方式は投影光学系を通らない方式、すなわちＴＴＬ方式ではなくｎｏｎ−ＴＴＬ  Ｏｆｆａｘｉｓ方式であるため、いわゆるベースラインの変動が精度劣化の要因となる。ベースラインの変動を抑え、高精度のアライメントを達成するため、非露光Ｏｆｆａｘｉｓ方式においては熱に影響されにくい部材を使用することや、頻繁にベースライン補正を行うことが必要とされる。
【０００７】
また、エキシマステッパーにおける非露光光ＴＴＬ Ｏｆｆａｘｉｓ方式では、画像処理方式以外のものも採用されている。画像処理以外の方式とは、アライメントマークからの直接反射光を検出せずに限られた回折光の光のみを使用する暗視野検出方式であり、ヘテロダイン検出と呼ばれる方式もその暗視野検出方式のひとつに該当する。
【０００８】
限られた回折光を検出する非露光光ＴＴＬ Ｏｆｆａｘｉｓ方式においてはベースラインが短いため、ＴＴＬでない非露光光Ｏｆｆａｘｉｓ方式の欠点は解消されている。しかしながら、上記暗視野検出方式の場合は明視野検出に比較すると検出率が低下するという問題がある。
【０００９】
現状の半導体ウエハの製造においては、上記の画像処理方式や画像処理方式以外の検出方式等の各方式の短所や長所をプロセスに応じて見極めて選択、使用することで、要求される位置合わせ精度を達成している。
【００１０】
しかしながら、位置合わせ精度に対する要求はさらに高くなってきており、その場合、前述の２方式を用いても半導体プロセスの精度に対する要求を充分満足するとは言えない。例えば、プロセスによりアライメントマーク形状が非対称になってしまうことに対する対応がなされていない点が問題となる。
【００１１】
一例としてメタルＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程等における平坦化プロセスを挙げることができる。ＣＭＰ工程においてアライメントマークの構造が非対称となってしまうことにより、グローバルアライメントにおいて回転エラーや倍率エラーが発生して位置合わせ精度が低下してしまうという問題がある。平坦化プロセスによるウエハのアライメントマークの構造の歪は、暗視野検出方式において誤差として大きく検出され易く、精度低下の原因となっている。したがって、ベースラインの安定性を向上させたとしてもプロセス敏感度が高いので、実際には画像処理方式以外の非露光光ＴＴＬ Ｏｆｆａｘｉｓ方式が使用されているケースは少ない。ここで、プロセス敏感度とは、プロセスの影響により生じるアライメントマークの形状の歪みによって引き起こされるアライメント検出値のエラー量の大きさを言う。
【００１２】
平坦化プロセスによってアライメントマーク形状が非対称となった場合に、３次元形状を測定するプロファイラ（以下、単にプロファイラと呼ぶ。）と光学シミュレータを用いることによりアライメントオフセット値を検出する方法（オフセットアナライザ）が、出願人により提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開昭６３−３２３０３号公報
【特許文献２】特開平２−１３０９０８号公報
【特許文献３】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】
【００１３】
しかしながら上記特許文献３に記載のものにおいては、プロファイラで測定したアライメントマークの立体形状を用いてアライメント信号波形を計算により求める際に、レジスト塗布による影響の考慮が充分でない場合があり、特にシフトとティルトに対して複数の解が存在する場合に精度向上に対応できない場合がある。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、より正確な位置合わせを可能とするアライメントマーク検出方法を提供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】
【００１５】
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検出方法は、基板のアライメントマークの位置を検出する検出方法であって、基板にレジストを塗布する前のアライメントマークの形状を測定する第１の測定ステップと、基板にレジストを塗布した後の、アライメントマーク上のレジストの形状を測定する第２の測定ステップと、基板にレジストを塗布した後のアライメントマークを、位置検出手段を用いて検出することで、検出値を得る検出ステップと、第１、第２の測定ステップで得た測定結果に基づいて、位置検出手段により得られる検出値を算出する算出ステップと、算出ステップで算出された検出値と検出ステップで検出された検出値とを比較することにより、補正値を求めるステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
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】
【００１７】
以上説明したように、本発明に係る検出方法によれば、ウエハプロセスによるウエハ上のアライメントマーク形状の変化によって生じるアライメントオフセットエラーをプロファイラと光学シミュレータとを用いて算出し、プロファイラによるレジスト塗布前後のアライメントマークの形状測定データに基づいてウエハの位置決めを精度よく行うことが可能となる。特に、レジスト塗布後のアライメントマークの形状が、下地のウエハに対して傾きを持つ場合においても高精度な位置合わせを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[実施の形態１]
本発明の実施の形態１に係るアライメント検出方法を図１〜図７を用いて説明する。図５はオフセットアナライザＯＡを含み、位置検出手段を備えた露光装置におけるウエハ（Ｗａｆｅｒ）Ｗと位置情報の流れを示した図である。なお、説明を容易とするために、オフセットアナライザＯＡの構成及び測定原理をも併せて説明する。以下、露光装置をステッパ、露光装置に搭載されている位置検出手段をアライメントスコープ（アライメントユニット）と言う。また、オフセットアナライザＯＡにおけるアライメントマークの立体形状の検出にはもちろん光学式のものも用いることができるが、特許公報２７３５６３２号に記載された走査型トンネル顕微鏡や、特開平５−２１７８６１号公報に記載された原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の分解能の高い方式のものを用いることもできる。ＡＦＭ等は露光装置に組み込まれたものが従来から知られているが、本実施の形態１においては、高分解能を利用して露光装置と別体とされたＡＦＭを用いることとする。また、本実施の形態１においては、基板としてウエハＷを例にとって説明するが、もちろん基板はウエハＷに限られず、露光原版としてのレチクルであってもよい。
【００１９】
まず、図５におけるウエハＷと位置情報の流れについて説明する。基板としてのウエハＷは1)に示されるように、レジスト塗布前にオフセットアナライザＯＡに運ばれ、塗布前のウエハＷの表面上に形成されたアライメントマークの立体形状がＡＦＭによって測定される。続いて2)に示されるようにウエハＷはコーター（塗布機）ＣＴに運ばれてその表面にレジストが塗布され、3)に示されるように再度オフセットアナライザＯＡに運ばれて、レジスト塗布後のアライメントマーク上に相当する位置のレジストの立体形状がＡＦＭによって測定される。
【００２０】
ウエハＷは4)に示されるように、ステッパＳＴに運ばれてアライメントスコープによりアライメントマーク信号（出力波形）が検出され、続いて5)に示されるようにステッパＳＴからアライメントマークの信号情報がオフセットアナライザＯＡへと送られる。6)に示されるように、予めオフセットアナライザＯＡにより測定されたレジスト塗布前後におけるレジスト形状とアライメントマーク形状との３次元的な相対位置関係より、アライメントスコープにより得られたアライメントマーク信号（出力波形）とアライメントマーク位置との関係を求めてアライメント検出におけるオフセット量を算出し、そのオフセット量をステッパＳＴへと送る。
【００２１】
ステッパＳＴにおいて、受け取ったオフセット量に基づきウエハＷをアライメント（位置調整）して露光を行ない、全てのショットの露光終了後にウエハＷが現像のためデベロッパ（現像機）ＤＶへと搬送される。その後、必要な処理を経て表面に回路パターンが形成されて最終的に半導体デバイスが得られるが、その手順については公知であるので説明は省略する。
【００２２】
図６はアライメントマーク検出装置としてのオフセットアナライザＯＡの構成を示す図である。このオフセットアナライザＯＡは、ウエハＷを保持するウエハチャック１０１、ウエハチャック１０１を３次元的に移動させるＸＹＺステージ１０２、レジスト塗布前後においてウエハＷの表面形状を測定する形状測定手段としてのＡＦＭ１０３、オフセットアナライザＯＡ全体を制御し、かつ測定された表面形状からアライメントオフセットを算出するシミュレータを備えた演算手段としてのＣＰＵ１０４を有して構成されている。また、図示しないが後述する形状測定データを始めとする各種データを記憶するための記憶手段も有している。なお、図６においてはウエハＷの搬送系やウエハＷの３次元位置検出系についても図示を省略している。
【００２３】
ここで図１〜図４を用いて、図５で説明した1)レジスト塗布前のアライメントマーク形状の測定と、3)レジスト塗布後のレジスト形状の測定とのそれぞれの測定データに基づいて出力波形としてのアライメント信号波形を算出する過程を説明する。
【００２４】
図１は、想定した所定のアライメントマーク２０３（図９を参照）及びレジスト２０５の形状をＡＦＭ１０３で測定した測定データ２００を示す図である。このアライメントマーク２０３はＳｉトレンチ（深さ３０４ｎｍ、幅４ｕｍの溝）としてウエハＷの表面に凹凸状に形成されている。測定データ２０１はそのアライメントマーク２０３の形状をウエハＷへのレジスト２０５の塗布前にＡＦＭ１０３により測定した結果である（図５の1)に相当）。測定データ２００はウエハＷへのレジスト２０５の塗布後にアライメントマーク２０３近傍でのそのレジスト２０５の形状をＡＦＭ１０３により測定した結果である（図５の3)に相当）。
【００２５】
ここで、ＡＦＭ１０３の測定データ２００の重心位置と測定データ２０１の重心位置との相対位置の差をｄＸとする。しかし、ＡＦＭ１０３においては測定データ２００，２０１の測定は別々に行われるため、測定データ同士の相対位置関係、例えばＸ方向における位置関係は認識不可能である。
【００２６】
そこで、まず図１に示すアライメントマーク２０３に対して、ステッパＳＴ上のアライメントスコープによりアライメント信号波形（図２参照）を検出する（図５の4)に相当）。次に、相対位置の差ｄＸを変化させつつこれらの測定データ２００，２０１に基づいて複数のアライメント信号波形データをシミュレーション計算により求め、図２に示すアライメント信号波形とシミュレーション計算により求められたアライメント信号波形データとが対応して一致するときの相対位置の差ｄＸの値を求める。この複数のアライメント信号波形データは、記憶手段に記憶される。図３は、相対位置の差ｄＸの量を例えば−２００ｎｍ〜＋２００ｎｍまで変化させて、シミュレーション計算により各アライメント信号波形データの算出を行った場合の、相対位置の差ｄＸ＝−２００ｎｍ，０，＋２００ｎｍの時のアライメント信号波形データを示している。ここで用いたシミュレータとしては、市販のＥＭＦｌｅｘ、Ａｖａｎｔ！、Ｍｅｔｒｏｐｏｌｅ、ＣＯＤＥＶ（いずれも製品名）等を用いることができる。
【００２７】
シミュレータにおいては、例えば有限要素法を用いて光の伝搬に関するＭａｘｗｅｌｌの方程式をベクトル的に解き、アライメントマーク２０３からの光が実際の構成においてどのような信号となるかを求めることができる。また、光学系の収差等も含めた実際の構成でのアライメントスコープによるアライメントマーク２０３の検出信号波形をシミュレートすることが可能である。
【００２８】
このようにして求めた各々の相対位置の差ｄＸでのアライメント信号波形データを、図２に示すアライメントスコープによるアライメント信号波形を基準として設定し、その基準のアライメント信号波形と最も一致するアライメント信号波形データ及びそのアライメント信号波形データの相対位置の差ｄＸの値を記憶手段から抽出する。図３に示すアライメント信号波形データのうち、図２に示すアライメント信号波形と最も一致しているのは相対位置の差ｄＸ＝−２００ｎｍのものである。したがって、ＡＦＭ１０３により測定されたアライメントマーク１０３の形状の重心位置とレジスト２０５の形状の重心位置とのＸ方向における相対位置の差ｄＸが−２００ｎｍのときに、レジスト塗布後のアライメントマークから得られるシミュレーションによる結果とアライメントスコープにより得られる結果が一致することとなる。
【００２９】
この相対位置の差ｄＸ＝−２００ｎｍの時のアライメント信号波形の重心位置と図４に示すレジスト２０５がないとした場合にアライメントスコープにより出力されるべきアライメント信号波形データ（すなわち、レジスト２０５塗布前にＡＦＭ１０３によって測定されたアライメントマーク２０３の形状測定データ２０１に基づいて算出されるアライメント信号波形データ）の重心位置との差を求めることにより、レジスト２０５塗布前後におけるアライメントマーク検出位置の位置ずれ量（＝オフセット）を求めることができる。この位置ずれ量をステッパＳＴ上におけるアライメント時にフィードフォワード、又はフィードバックすることにより高精度なアライメントが可能となる。図２に示す基準のアライメント信号波形と算出されたアライメント信号波形データとの一致度を求める場合には、テンプレートマッチング法等の画像処理検出方法を用いてもよい。
【００３０】
図７はＴＴＬ Ｏｆｆａｘｉｓ方式を有する露光装置(ステッパＳＴ)の構成を示したものである。この図７において、アライメントスコープＡＳは、非感光の光（非露光光）を用いてレチクルを透過させることなく投影光学系を介して基板としてのウエハ１表面上のアライメントマークＡＭを検出する位置検出手段である。露光光はウエハ表面上に塗布したレジストを感光させる光、例えばｉ線ステッパなら超高圧Ｈｇランプを光源としたｉ線（３６５ｎｍ）、エキシマレーザステッパであればエキシマレーザ発振波長光（２４８ｎｍや１９３ｎｍ）をいい、非露光光はウエハ表面上に塗布したレジストを感光させない光をいう。
【００３１】
照明光学系２０は、露光光によって回路パターンが形成されたレチクル１２を照明するためのものであり、投影光学系１３はレチクル１２面上に形成された回路パターンをウエハ１の表面上に縮小投影（例えば１／５）するためのものである。アライメントスコープＡＳは、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５から射出した照明光束６が光ファイバ７、照明系８を透過した後、ビームスプリッタ９で反射され、リレーレンズ１０、対物レンズ１１、投影光学系１３を通ってウエハ１のアライメントマークＡＭを照明するようになっている。
【００３２】
アライメントマークＡＭからの反射光束は、照明光束６と逆方向に投影光学系１３、対物レンズ１１、リレーレンズ１０、ビームスプリッタ９を透過した後、エレクター１５によりＣＣＤカメラ１６の撮像面１７上へと至り、撮像面１７上にアライメントマークＡＭの像が形成される。
【００３３】
アライメントマークＡＭの像はＣＣＤカメラ１６により光電変換され、通信回線Ｌを通じてコンピュータ５１にデータとして入力される。コンピュータ５１は入力データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、処理して得られた位相に基づいてアライメントマークＡＭの位置を検出する。
【００３４】
ウエハ１は、ウエハチャック２１上に載置されている。ウエハチャック２１は駆動手段としてのθ−Ｚステージ２２上に構成されており、ウエハ１をチャック表面に吸着することにより各種振動に対してウエハ１の位置がずれないように保持している。θ−Ｚステージ２２はウエハ１をフォーカス方向（投影光学系１３の光軸方向）に上下動させるためのものであり、チルトステージ２３の上に構成されている。
【００３５】
チルトステージ２３はウエハ１の反りが投影光学系１３の像面に対し最小になるように補正するためのものであり、レーザ干渉計２６に基づいて制御されるＸ−Ｙステージ１８上に構成されている。チルトステージ２３により独自にウエハ１をフォーカス方向に駆動することも可能である。ウエハ１のＸ−Ｙ方向の位置は、チルトステージ２３上に構成されたバーミラー２５とレーザ干渉計２６とを用いて測定され、その測定値がＸ−Ｙステージ１８の駆動量に反映される。レーザ干渉計２６は図示しない通信回線を通じてコンピュータ５１にＸ−Ｙステージ１８の駆動量に反映すべき測定値を送信する。
【００３６】
露光の際にはフォーカス以外に投影光学系１３の像面に対するショットの面の傾きも検出する。その検出結果を用いて傾きを含めたフォーカス状態をチルトステージ２３により総合的に補正する。フォーカス計測系２９，３０はウエハ１表面のフォーカスを測定した後、図示しない通信回線を通じてコンピュータ５１にその計測値を送信する。
【００３７】
本実施の形態１で説明した構成は、ファーストマスク（すなわち、ウエハに対する一番最初の露光工程）以外の工程においてアライメントの計測を終了した後、オフセットアナライザＯＡによる補正値（オフセット）を使用して被測定物としてのウエハ１のショット配列格子を表すウエハ倍率・直交度・縮小倍率等を算出することを特徴としている。
【００３８】
この算出値を露光装置内の図示しない記憶装置に記憶しておき、レチクル１２表面上の電子回路パターンをウエハ１表面に転写する際にその算出値に基づいてアライメントの補正を行い、ウエハステージ２１又はレチクルステージを駆動することにより逐次露光を行う。
【００３９】
本実施の形態１の特徴たる構成としてのオフセットアナライザＯＡは露光装置であるステッパＳＴとは別体として構成されている。オフセットアナライザＯＡは独立に動作させることが可能なため、ステッパＳＴの露光を妨げないシーケンスでウエハ処理を制御することができる。複数のステッパＳＴに対して複数個のオフセットアナライザＯＡを構成することも可能である。このとき、オフセットアナライザＯＡの数は必ずしもステッパＳＴの数と等しくする必要はない。また、ウエハ処理のスループットが若干低下する点を除けば、オフセットアナライザＯＡをステッパＳＴと別体として構成するのではなくステッパＳＴ内に構成した場合であっても本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
次に、図１１及び図１２を参照して、上述の露光装置ＳＴを利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１１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１２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]
次に、図８〜図１０を用いて、本発明の実施の形態２に係るアライメントマーク検出方法を説明する。図８は図１に示したものと同様に、想定した所定のアライメントマーク２０３（図９を参照）及びレジスト２０５の形状をＡＦＭ１０３で測定した測定データ２０２を示す図である。図１と異なるところは、レジスト２０５塗布後に測定したレジスト形状の測定データ２０２がレジスト２０５塗布前に測定したアライメントマーク形状の測定データ２０１に対して傾斜成分を有することである。この傾斜成分はレジスト２０５塗布前のアライメントマーク２０３形状及びレジスト２０５塗布後のレジスト形状からは判別することができない。その傾斜成分の傾斜量を測定する方法を図１０に示すフローチャートを参照しつつここで説明する。
【００４３】
アライメントマーク近傍でありかつ直上でない位置に対応する少なくとも２以上の測定箇所２０４（図９参照）においてレジスト２０５の膜厚を膜厚測定器により測定する。この測定箇所としては、その直下方にアライメントマーク２０３及びＩＣ回路パターンのない位置が選択される。その測定箇所（例えば２箇所）におけるレジスト膜厚Ｌ１，Ｌ２及び２箇所の測定箇所のスパンＬ３よりレジスト２０５塗布状態の傾斜量θを求める。その後、レジスト２０５塗布前におけるアライメントマーク形状の測定データ２０１に対してレジスト２０５塗布後におけるレジスト形状の測定データ２０２をその傾斜量θに基づいて傾けそれぞれの相対位置の差ｄＸを変化させつつこれらの測定データ２０１，２０２に基づいて複数のアライメント信号波形データをシミュレーション計算により求める。
【００４４】
なお、レジスト塗布後のアライメントマーク形状の測定データ２０１の傾斜量を求めるには、図９に示すように、アライメントマーク２０３の近傍であり直上でない位置に対応する少なくとも２以上の測定箇所２０４におけるウエハ１表面の形状をレジスト２０５塗布前後において測定し、その測定結果の差分をとる方法を用いてもよい。
【００４５】
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】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアライメントマーク検出方法において、想定した所定のアライメントマーク及びレジストの形状をＡＦＭで測定した測定データを示す図である。
【図２】アライメントスコープによりアライメントマークを検出した際に出力されるアライメント信号波形を示す図である。
【図３】ＡＦＭによるアライメントマーク形状測定データの重心位置とレジスト形状測定データの重心位置との相対位置関係を変化させつつシミュレーション計算によりアライメント信号波形データの算出を行った場合の、２つの測定データの重心位置の相対位置の差が−２００ｎｍ，０，＋２００ｎｍの時のアライメント信号波形データを示す図である。
【図４】レジスト塗布前にＡＦＭによって測定されたアライメントマーク形状測定データに基づいて算出されるアライメント信号波形データを示す図である。
【図５】オフセットアナライザを含み、アライメントスコープを備えた露光装置におけるウエハと位置情報の流れを示す図である。
【図６】オフセットアナライザの概略構成を示す図である。
【図７】ＴＴＬ Ｏｆｆａｘｉｓ方式を有する露光装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るアライメントマーク検出方法において、想定した所定のアライメントマーク及び傾斜成分を有するレジストの形状をＡＦＭで測定した測定データを示す図である。
【図９】基板表面のアライメントマーク及びその近傍の測定箇所を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るアライメントマーク検出方法の手順を説明するフローチャートである。
【図１１】露光装置ＳＴ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１２】図１１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】
【００４７】
ＡＭ：アライメントマーク
ＡＳ：アライメントスコープ（位置検出手段）
ＡＦＭ，１０３：原子間力顕微鏡（形状測定手段）
ｄＸ：相対位置の差（相対位置関係）
ＯＡ：オフセットアナライザ（アライメントマーク検出装置）
Ｗ，１：ウエハ
θ：傾斜量
１０４：ＣＰＵ（演算手段）
２００，２０２：測定データ（レジスト形状）
２０１：測定データ（アライメントマーク形状）
２０３：アライメントマーク
２０４：測定箇所
２０５：レジスト
【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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