(57)【要約】【課題】ＷＩＳが発生する場合であっても高速かつ高精度にレチクルとウエハとのアライメントが可能なアライメント方法、その方法を利用した露光方法、及び露光装置を提供すること。【解決手段】このアライメント方法は、基板上のアライメントマークを検出してアライメント信号を取得するステップと、アライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値をアライメント信号に基づいて算出するステップと、波形評価値の基板面内での分布を指標する基板面内評価値を波形評価値に基づいて算出するステップと、基板のアライメント状態を検査装置によって検査するステップと、検査結果と基板面内評価値とを関連付けるステップとを有する。【選択図】  図１
2005302785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のアライメントマークを検出してアライメント信号を取得するステップと、
該アライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値を前記アライメント信号に基づいて算出するステップと、
前記波形評価値の前記基板面内での分布を指標する基板面内評価値を前記波形評価値に基づいて算出するステップと、
前記基板のアライメント状態を検査装置によって検査するステップと、
該検査結果と前記基板面内評価値とを関連付けるステップと、を有することを特徴とするアライメント方法。
【請求項２】
前記基板面内評価値から、前記関連付けられた前記検査結果と前記基板面内評価値との相関関係に基づいてアライメント補正量を算出するステップをさらに有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】
基板上のアライメントマークを用いてレチクルと前記基板とのアライメントを行って前記レチクル上のパターンを前記基板に露光する露光方法であって、
請求項２に記載のアライメント方法によってアライメント補正量を算出するステップと、
該補正量に基づいて前記レチクルと前記基板とのアライメントを行うステップと、
該アライメント後に前記レチクル上のパターンを前記基板に投影するステップと、を有することを特徴とする露光方法。
【請求項４】
前記波形評価値は、前記アライメントマーク信号の波形の対称性を指標することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記波形評価値は、前記アライメントマーク信号の波形のコントラストを指標することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項６】
前記基板面内評価値は、前記基板面内での前記波形評価値の変化率を指標することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項７】
前記検査結果は、前記基板の倍率成分であることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項８】
前記検査結果は、前記基板の回転成分であることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項９】
基板上のアライメントマークを用いてレチクルと前記基板とのアライメントを行って前記レチクル上のパターンを前記基板に露光する露光装置であって、
前記レチクルの位置を調整するレチクルステージと、
前記基板の位置を調整する基板ステージと、
基板上のアライメントマークを検出する検出光学系と、
該検出光学系によって取得されたアライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値と該波形評価値の前記基板面内での分布を指標する基板面内評価値とを算出し、検査装置によって得られた前記基板のアライメント状態を示す検査結果と前記基板面内評価値とを関連付け、その相関関係に基づいてアライメント補正量を算出する演算部と、
前記アライメント補正量に基づいて前記レチクルステージと前記基板ステージとを制御する制御部と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
複数の異なる露光装置ごとに算出された複数の前記相関関係を記憶する記憶部をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
複数の異なる半導体製造プロセスごとに算出された複数の前記相関関係を記憶する記憶部をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のうちいずれか一に記載の露光装置によって前記基板にパターンを投影露光する工程と、投影露光された前記基板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）を行うアライメント方法、そのアライメント方法を利用した露光方法、及び露光装置に係り、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高速かつ高精度にアライメントを行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路の微細化及び高密度化に伴い、半導体デバイス製造用の投影露光装置には、レチクル（マスク）面上の回路パターンをウエハ面上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。したがって、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。後者の方法に関しては、露光光源がｇ線からｉ線に移行し、さらにｉ線からエキシマレーザに移行しつつある。エキシマレーザにおいては、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、発振波長をより短波長化した波長１５７ｎｍの真空紫外線領域（ＶＵＶ：Ｖａｃｕｕｍ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）の露光方式、波長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いる。露光装置の焦点深度不足の問題を解決する平坦化技術として注目されているものに、Ｗ−ＣＭＰ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセス等の技術や、近年のＬＳＩの微細化に伴って開発された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がある。
【０００４】
半導体デバイスの構造や材料も多種多様となっている。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）、さらにはＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等を使用したＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が提案されている。
【０００５】
一方、レチクルとレチクル上の回路パターンが投影されるウエ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程度である。例えば、線幅が１８０ｎｍの回路デザインにおける必要精度は６０ｎｍである。
【０００６】
露光装置におけるアライメント方法として、例えば特許文献１に開示のものがある。このものは、ウエ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、その電気信号を種々のパラメータを用いて画像処理し、ウエハ上のマークの位置検出を行っている。
【０００７】
一般にレチクルとウエハとのアライメントを行う際に、ウエハのアライメント精度を劣化させる大きな要因として、ウエハのアライメントマーク上に塗布するレジストの膜厚の不均一性や、アライメントマークの段差形状の非対称性などが挙げられる。このようなウエハに起因するアライメント誤差要因のことをＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）と呼ぶ。
【特許文献１】特開平６−１５１２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
露光装置の三大性能のひとつとしての、ウエハにおける「重ね合わせ精度」を向上させることは、半導体素子の性能向上及び製造の歩留まり向上において重要な課題である。しかしながら、Ｗ−ＣＭＰプロセス等の特殊な半導体製造技術の導入により、回路パターンの構造は良好であるもののアライメントマークに欠陥が生じる、すなわちＷＩＳ（プロセス誤差）が発生するという問題が生じている。
【０００９】
回路パターンの微細化に伴って回路パターンの線幅とアライメントマークの線幅との差が拡大したことがＷＩＳ発生の原因の１つと考えられる。つまり、ＷＩＳの発生は、成膜・エッチング・ＣＭＰ等のプロセス条件が線幅の微細な回路パターンに最適化されており、線幅の大きいアライメントマーク（線幅０．６〜４．０μｍ）に最適化されていないことに起因している。
【００１０】
例えば、Ｗ−ＣＭＰ工程におけるアライメントマークのオーバーポリッシュなどがその一例である。この場合、複数の線幅のアライメントマークを用意して露光評価することによって最適な線幅のアライメントマークを決定したり、プロセスの処理条件を変更しつつアライメントマークと回路パターンの双方において最適条件となるように条件決定をしている。
【００１１】
また、あるプロセスにおけるロット中の当初数枚のウエハを露光し、重ね合わせ検査装置の検査結果に基づいてオフセット量を決定するという方法が、重ね合わせ精度を向上させる方法として一般に用いられている。この方法は、ロット間又はロット内において各ウエハのＷＩＳが略一定の場合には有効である。しかし、同一プロセスにおいてロット間でＷＩＳが異なる場合や、同一ロットにおいてウエハごとにＷＩＳが異なる場合がある。上述の方法では、最初のロットの当初数枚のウエハでオフセット量を決定した後のＷＩＳの変化が考慮されず、重ね合わせ精度は劣化してしまうという問題点がある。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、ＷＩＳが発生する場合であっても高速かつ高精度にレチクルとウエハとのアライメントが可能なアライメント方法、その方法を利用した露光方法、及び露光装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の例示的側面としてのアライメント方法は、基板上のアライメントマークを検出してアライメント信号を取得するステップと、アライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値をアライメント信号に基づいて算出するステップと、波形評価値の基板面内での分布を指標する基板面内評価値を波形評価値に基づいて算出するステップと、基板のアライメント状態を検査装置によって検査するステップと、検査結果と基板面内評価値とを関連付けるステップと、を有することを特徴とする。基板面内評価値から、関連付けられた検査結果と基板面内評価値との相関関係に基づいてアライメント補正量を算出するステップをさらに有してもよい。
【００１４】
本発明の他の例示的側面としての露光方法は、基板上のアライメントマークを用いてレチクルと基板とのアライメントを行ってレチクル上のパターンを基板に露光する露光方法であって、上記のアライメント方法によってアライメント補正量を算出するステップと、補正量に基づいてレチクルと基板とのアライメントを行うステップと、アライメント後にレチクル上のパターンを基板に投影するステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
波形評価値は、アライメントマーク信号の波形の対称性を指標してもよいし、アライメントマーク信号の波形のコントラストを指標してもよい。また、基板面内評価値は、基板面内での波形評価値の変化率を指標してもよい。検査結果は、基板の倍率成分であっても基板の回転成分であってもよい。
【００１６】
本発明のさらに他の例示的側面としての露光装置は、基板上のアライメントマークを用いてレチクルと基板とのアライメントを行ってレチクル上のパターンを基板に露光する露光装置であって、レチクルの位置を調整するレチクルステージと、基板の位置を調整する基板ステージと、基板上のアライメントマークを検出する検出光学系と、検出光学系によって取得されたアライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値と波形評価値の基板面内での分布を指標する基板面内評価値とを算出し、検査装置によって得られた基板のアライメント状態を示す検査結果と基板面内評価値とを関連付け、その相関関係に基づいてアライメント補正量を算出する演算部と、アライメント補正量に基づいてレチクルステージと基板ステージとを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
その露光装置が、複数の異なる露光装置ごとに算出された複数の相関関係を記憶したり、複数の異なる半導体製造プロセスごとに算出された複数の相関関係を記憶する記憶部をさらに有してもよい。
【００１８】
本発明のさらに他の例示的側面としてのデバイス製造方法は、上記の露光装置によって基板にパターンを投影露光する工程と、投影露光された基板に所定のプロセスを行う工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態により明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ウエ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も、高精度なアライメントを行うことができる。
特に、ロット間や同一ロット内でのウエハごとにＷＩＳが異なる場合でも、重ね合わせ精度を向上させることができる。ひいては、高精度なパターンの露光投影ができて、高性能な半導体チップ等のデバイスを製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図２は、半導体露光装置（以下、露光装置という）１の概略構成を示すブロック図である。露光装置１は、照明光学系６１５、レチクル１０を保持するレチクルステージ６１４、投影光学系６１５、ウエハ（基板）２０を保持するウエハチャック６１２とウエハステージ（基板ステージ）６１１、アライメントユニット（検出光学系）６１７、全体の動作を制御する制御部６４０、演算部６６０を有して大略構成される。露光装置１は、レーザ光源ユニット６０２からの露光光を照明光学系６１５によってレチクル１０へと導き、レチクル１０のパターンを投影光学系６１３によってウエハ２０に露光投影するためのものである。
【００２３】
レーザ光源ユニット６０２からのレーザ光（露光光）は、照明光学系６１５により成形されてレチクル１０のパターンを照明する。レチクル１０は、図２におけるＸＹ平面内をレチクル走査方向に移動可能なレチクルステージ６１４上に保持されている。所定の縮小倍率を有する投影光学系６１３は、照明光学系６１５を介して照明されたレチクル１０のパターンをウエハ２０の１つのショット領域に投影する。それにより、ウエハ２０のショット領域は、レチクル１０のパターンに基づいて露光される。
【００２４】
ウエハ２０にはレジスト（感光体）が塗布されており、露光により潜像が形成される。このウエハ２０はウエハチャック６１２を介してウエハステージ６１１に載置されている。６１７はアライメントユニット（アライメントスコープ）であり、ウエハ２０に形成されたアライメントマーク３０（図３及び図４（ａ）参照）を検出することができる。
【００２５】
ウエハステージ６１１は、ウエハ２０をＸＹＺの各軸方向及び各軸回りの回転方向に移動及び位置決めすることが可能となっている。ウエハステージ６１１をＺ軸方向に位置決め制御することにより、ウエハ２０上に投影光学系６１３を合焦することができる。なお、レチクルステージ６１４、ウエハステージ６１１の移動及び位置決め制御は、不図示のセンサにより測定されたステージ６１１，６１４の位置、姿勢の情報に基づいて行われる。
【００２６】
また、レチクルステージ６１４とウエハステージ６１１とは、それぞれ制御部６４０に接続されている。レチクルステージ６１４とウエハステージ６１１とが制御部６４０を介してリアルタイムにデータを授受することで、それらの同期制御が可能となっている。また、レーザ光源ユニット６０２も同様に制御部６４０に接続されており、発光のタイミングと各ステージ６１４，６１１の移動とを同期制御することが可能である。
【００２７】
以下、図３を参照して、アライメントマークの位置計測の原理について説明する。図３は、アライメントユニット６１７の概略構成を示すブロック図である。光源９１８からの照明光は、ビームスプリッタ９１９で反射され、レンズ９２０を通り、ウエハ２０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９２０、ビームスプリッタ９１９、レンズ９２１を通り、ビームスプリッタ９２２で分割され、それぞれＣＣＤセンサ９２３，９２４で受光される。
【００２８】
アライメントマーク３０は、レンズ９２０、９２１により１００倍程度の結像倍率で拡大され、ＣＣＤセンサ９２３、９２４に結像される。ＣＣＤセンサ９２３、９２４はそれぞれ、アライメントマーク３０のＸ方向の位置計測用、アライメントマーク３０のＹ方向の位置計測用になっており、一方のセンサを他方のセンサに対して、光軸まわりに９０度回転させて設置している。
【００２９】
以下、Ｘ方向における計測原理について説明するが、Ｙ方向における計測原理もＸとＹとが入れ替わるのみで略同様である。図４（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要素（以下、マーク要素という。）３２が、Ｘ方向に予め設定された間隔で複数本並んでいる。本実施の形態においては、その間隔Ｌ＝２０μｍであり、本数は４本である。図４（ｂ）に示すようにマーク要素３２の断面構造はエッチング処理によって凹形状となっており、また、マーク要素３２上には図示しないレジストが塗布されている。
【００３０】
この複数のマーク要素３２に照明光を照射して得られる反射光をＣＣＤセンサ９２２及び９２３によって受光し、光電変換したアライメント信号を図４（ｃ）に示す。４本のマーク要素からの信号を含むこのアライメント信号に適切な信号処理を施し、それぞれの要素位置（図４（ｃ）の左から順にＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４とする。）を検出する。
【００３１】
次に、レチクル１０とウエハ２０との位置合わせ（アライメント）を制御するためのアライメント動作の手順を示す。まず、装置設定ジョブの準備段階として、半導体露光装置１内にウエハ２０とレチクル１０とをセットする。装置設定ジョブとは、レチクル１０の回路パターンをウエハ２０上に投影し露光する工程のことである。装置設定ジョブにおけるウエハ２０とレチクル１０とのアライメントに必要なアライメントパラメータ（装置設定ジョブパラメータという。）を所定の値に設定する。装置設定ジョブパラメータに基づいてアライメントユニット６１７とウエハ２０を保持するウエハステージ６１１とを駆動して位置等に関する情報を計測する。装置設定ジョブパラメータは半導体露光装置１中のメモリ（記憶部）６５０に記憶させてもよい。
【００３２】
半導体露光装置１には、ウエハステージ６１１の位置を計測するために不図示のレーザ干渉計が備えられている。アライメントユニット６１７からのアライメントマーク３０の位置情報とレーザ干渉計の出力とに基づき、ウエハステージ６１１上のウエハの位置（シフト量）、ウエハの回転量、ウエハ倍率等の計測が行われる。
【００３３】
この計測は、ＡＧＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｇｌｏｂａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の手法を用いて行われる。ＡＧＡとは、ウエハ上に複数存在する露光領域の中から一部の露光領域を位置合わせ用のサンプルショットとして選択し、選択したサンプルショットの位置計測を行い、統計処理や異常値の除去等を行うことによりウエハ全体（全露光領域）のウエハ倍率、ウエハ回転、ウエハのシフト量を求める位置検出方法である。
【００３４】
［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方法について図１に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下に説明する各種演算、例えば波形評価値の算出、ウエハ面内評価値の算出、ウエハ面内検査結果とウエハ面内評価値との相関関係の算出、その相関関係に基づくアライメント補正量の算出等は、すべて演算部６５０において行われる。まず取得したアライメント信号からアライメントマーク３０の各マーク要素３２の位置を計測する（Ｓ．１０）。マーク要素３２の計測方法として、例えば以下のような方法がある。
【００３５】
一の方法として、図５（ａ）に示すように、アライメント信号に対して区間Ａ、区間Ｂを設定し、各区間内でランダムノイズ除去のためのフィルタ処理を施した後、一次微分した信号に基づいてマーク位置を算出する方法がある。
【００３６】
別の方法として、図５（ｂ）に示すものがある。すなわち、信号列ｙに対して計測方向ｘにおけるＳ（ｘ）を以下の（１）式のように定義する。なお、（１）式は、特開平８−９４３１５号公報に開示される数式２４においてａ＝ＷＣ−ＷＷ／２、ｂ＝ＷＣ＋ＷＷ／２とした場合に相当する。
【００３７】
【数１】
2005302785.tif 000003
図５（ｂ）に示すように、ある点ｘにおけるＳ（ｘ）を（１）式から求め、続いてｘを変化させながらＳ（ｘ）を取得する。このＳ（ｘ）曲線の極小値（最小値）すなわち、図５（ｂ）に示す１／Ｓ(x)の極大値（最大値）をマーク要素３２の位置と判断する方法である。
【００３８】
次に、波形評価値を算出する（Ｓ．１１）。この実施の形態１においては、波形評価値はアライメント信号波形の対称性を示す。図６は、１つのマーク要素３２に対応するアライメント信号波形の左右に所定区間を設定し、それらの区間内における信号波形の対称性を定量化する方法を示す概念図である。例えば、左区間の信号列ｙの最大値をａＬ、最小値をｂＬ、右区間の信号列ｙの最大値をａＲ、最小値をｂＲとしたときの波形評価値Ｃ１を（２）式で定義する。
【００３９】
【数２】
2005302785.tif 000004
また、左区間の信号列ｙを統計的手法として用いられる箱ひげ図で表現したときの箱の長さＬＲ、右区間の信号列ｙを箱ひげ図で表現したときの箱の長さをＬＲとしたときの波形評価値Ｃ２を（３）式で定義する。
【００４０】
【数３】
2005302785.tif 000005
なお、上記波形評価値Ｃ１，Ｃ２はアライメントマーク要素ごとに取得されるので、例えば本実施の形態１のように４つのマーク要素３２が存在する場合は、４つの波形評価値１，Ｃ２のそれぞれの平均値を用いることとする。
【００４１】
次に、取得されたマーク要素３２の計測位置に対し統計処理を行って（Ｓ．１２）、ウエハ倍率、ウエハ回転、ウエハシフト量を算出し、露光処理を行う（Ｓ．１３）。
【００４２】
また、アライメントマーク３０ごとに取得された波形評価値Ｃ１，Ｃ２の平均値をウエハ２０面内の変化率に換算したウエハ面内評価値（基板面内評価値）を算出する（Ｓ．１４）。図７は、ウエハ面内評価値の算出方法の詳細を説明する概念図である。
【００４３】
この図は、ＡＧＡの８ショットに対してそれぞれＸ方向のアライメントマーク３０の波形評価値Ｘ＿Ｃ２をＸ軸に沿ってプロットしたものと、Ｙ方向のアライメントマーク３０の波形評価値Ｙ＿Ｃ２をＹ軸に沿ってプロットしたものとを示している。Ｘ方向のアライメントマーク３２の波形評価値Ｘ＿Ｃ２が、一次線形関係にあるということが経験的にわかっている。本実施の形態１においては、この回帰直線の傾きをウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｘ＿Ｃｉ）（ここでｉ＝１，２，３…）と定義する。Ｙ方向においても同様であり、その波形評価値Ｙ＿Ｃ２が示す回帰直線の傾きをウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｙ＿Ｃｉ）（ここでｉ＝１，２，３…）と定義する。
【００４４】
露光済みのウエハ２０を重ね合わせ検査装置（検査装置）で検査し（Ｓ．１５）、検査結果からウエハ２０面内の検査結果を算出する（Ｓ．１６）。具体的には、ウエハ２０の各検査ショットでの検査結果からウエハ全体の倍率成分などを算出する。
【００４５】
続いて、ウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｘ＿Ｃｉ），ＳＬＯＰＥ（Ｙ＿Ｃｉ）とウエハ面内の検査結果との相関関係を導出する（Ｓ．１７）。例えば、図８（ａ）は、あるロットにおける１枚目のウエハＷ１に形成されたアライメントマーク３０のウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｙ＿Ｃ２）と２枚目のウエハＷ２に形成されたアライメントマーク３０のウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｙ＿Ｃ２）とを示している。ウエハごとに、アライメントマーク３０のウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｙ＿Ｃ２）とウエハ面内検査結果とをプロットすると、図８（ｂ）のように一次線形な相関関係が取得される。
【００４６】
図９は、ウエハごとに、Ｘ軸方向のウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｘ＿Ｃ２）に対して、ウエハ面内検査結果のうちＸ軸方向のウエハ倍率成分（基板の倍率成分）ΔＭａｇＸをプロットしたグラフを示す。一方、図１０は、ウエハごとに、ウエハ面内評価値のうちＹ軸方向のウエハ面内評価値ＳＬＯＰＥ（Ｙ＿Ｃ２）に対して、ウエハ面内検査結果のうちＹ軸方向のウエハ倍率成分ΔＭａｇＹをプロットしたグラフを示す。この図９，１０は、ウエハ面内評価値とウエハ倍率成分とがＸ軸、Ｙ軸のいずれにおいても一次線形な相関関係を有することを示している。
【００４７】
このような一次線形な相関関係は、ウエハ面内の波形評価値がＷＩＳを定量的に示しており、かつ重ね合わせ誤差がＷＩＳに対して線形に影響を受けていることを示している。ちなみに、ロット間でＷＩＳの変化がない場合には、図９，１０における回帰直線がロットに依存せずに同一直線となる。また、同一ロット内でのウエハによるＷＩＳに変化がない場合は、この回帰直線の傾きがゼロになる。
【００４８】
なお、本実施の形態１では、波形評価値としてＣ２を用いて説明したが、これに限らず波形評価値Ｃ１を用いてもよい。さらに本発明は、波形評価値Ｃ１，Ｃ２を用いる場合に限定されるものではなく、アライメント信号波形の対称性を示すあらゆる指標値に対して本発明が適用可能である。
【００４９】
また、本実施の形態１では、ウエハ２０面内の検査結果としてウエハ倍率成分ΔＭａｇＸ，ΔＭａｇＹを用いて説明したが、もちろんウエハ回転成分（基板の回転成分）を用いてもよい。さらに、本実施の形態１では、１つのウエハ面内評価値に対して、１つのウエハ面内検査結果を対応させ、１：１の相関関係を求めた。しかしこれに限らず、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）のウエハ面内評価値に対して、１つのウエハ面内検査結果を対応させるＭ：１の相関関係を求める場合にも、Ｍ個のウエハ面内評価値に対してＮ個（Ｎは２以上の整数）のウエハ面内検査結果を対応させるＭ：Ｎの多変量同士の相関関係を求める場合にも、本発明を適用することが可能である。例えば、波形評価値としてのコントラストと対称性が同時に変化した場合、その相乗効果で、ウエハ倍率、ウエハ回転等の複数のウエハ面内検査結果が変化することが確認されている。
【００５０】
［実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２について説明する。図１１は、３台の露光装置Ａ，Ｂ，Ｃについて、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。複数の露光装置によるこの相関関係をテーブル化することにより、ある露光装置におけるウエハの面内評価値が算出できれば、その露光装置における露光後の重ね合わせ誤差を間接的に特定することができる。したがって、露光前にウエハ面内評価値を算出することにより、予測されるウエハの重ね合わせ誤差を事前に露光装置へフィードバックすることができるので、重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。このテーブルのデータをメモリ６５０に記憶しておけば、特定の露光装置における相関関係を容易に利用することができる。
【００５１】
［実施の形態３］
以下、本発明の実施の形態３について説明する。図１２は４つの半導体製造プロセスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。プロセスによるこの相関関係をテーブル化することにより、あるプロセスにおけるウエハの面内評価値が算出できれば、そのプロセスにおける露光後の重ね合わせ誤差を間接的に特定することができる。したがって、露光前にウエハ面内評価値を算出することにより、予測されるウエハの重ね合わせ誤差を事前に露光装置へフィードバックすることができるので、重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。このテーブルのデータをメモリ６５０に記憶しておけば、特定のプロセスにおける相関関係を容易に利用することができる。
【００５２】
次に、図１３及び図１４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１３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（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ１０３（ウエハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウエハ（基板）を製造する。ステップ１０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、レチクル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。ステップ１０５（組立て）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。
【００５３】
図１４は、ステップ１０４のウエ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）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１１３（電極形成）では、ウエ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）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１１６（露光）では、露光装置１によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１１７（現像）では、露光したウエハを現像する。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エハ上に多重に回路パターンが形成される。この製造方法によれば、露光装置１に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。
【００５４】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、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、被露光体としては上記実施の形態において説明したような半導体ウエハ用の単結晶基板のみならず、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などにも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアライメント方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明に係るアライメント方法を実現するための露光装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す露光装置のアライメントユニットの概略構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）はウエハ上のアライメントマークの構成を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すアライメントマークの断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すアライメントマークをアライメントスコープで検出したアライメント信号を示す波形である。
【図５】（ａ）はアライメント信号からマーク要素の位置を計測する一の方法を説明する図であり、（ｂ）はアライメント信号からマーク要素の位置を計測する別の方法を説明する図である。
【図６】アライメント信号波形の対称性を定量化する方法を示す概念図である。
【図７】ウエハ面内評価値の算出方法の詳細を説明する概念図である。
【図８】重ね合わせ検査結果とウエハ面内評価値との相関関係を取得する方法を説明する概念図である。
【図９】Ｘ方向におけるウエハ面内評価値に対するウエハ倍率成分をプロットしたグラフである。
【図１０】Ｙ方向におけるウエハ面内評価値に対するウエハ倍率成分をプロットしたグラフである。本実施形態において、Ｙ軸方向の相関関係の詳細を説明した図である。
【図１１】３台の露光装置について、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。
【図１２】４つの半導体製造プロセスについて、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。
【図１３】図２に示す露光装置によ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１４】図１３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】
【００５６】
１：半導体露光装置
１０：レチクル
２０：ウエハ（基板）
３０：アライメントマーク
３２：マーク要素
６０２：レーザ光源ユニット
６１１：ウエハステージ（基板ステージ）
６１２：ウエハチャック
６１３：投影光学系
６１４：レチクルステージ
６１５：照明光学系
６１７：アライメントユニット（検出光学系）
６４０：制御部
６５０：メモリ（記憶部）
６６０：演算部
【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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