JP2003059814A

JP2003059814A - 焦点位置計測方法及び焦点位置計測装置

Info

Publication number: JP2003059814A
Application number: JP2001249950A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Hayashi; 望林; Akira Sasaki; 亮佐々木; Hiroshi Tanaka; 浩田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】基準マークを撮像する画像蓄積時間内でステ
ージのＺ軸位置が変化しても、焦点位置計測への影響を
小さくする。【解決手段】投影光学系１の光軸と直交する平面と平
行で、かつ３次元方向に移動可能なステージ１１を投影
光学系１の光軸方向の予め定められた点に移動させなが
ら、順次ステージ１１に搭載した平板状物体に刻まれて
いる複数のマークＳＭを焦点位置計測用光学系Ｓの撮像
手段６で撮像し、マークＳＭについて撮像中の投影光学
系１の光軸方向位置をＺ軸位置計測手段１８によって連
続的に測定し、この撮像時間内の平均光軸方向位置を平
均Ｚ軸位置計算手段２０で求め、光軸方向の平均位置情
報と撮像手段６からＺ軸位置記憶手段１９に送られるマ
ーク情報とから投影光学系１の焦点位置を探査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造用の縮小投影露光装置（ステッパ) において、投影光
学系の焦点位置を計測する為に使用される焦点位置計測
方法及び焦点位置計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用露光装置における投影光学
系焦点位置計測方法の従来例について述べる。図６にお
いて、Ｒはレチクル、Ｗは露光基板であるウエハ、１は
投影光学系である。また、Ｓは焦点位置計測用光学系で
あり、２は焦点位置計測照明手段、３はビームスプリッ
タ、４と５は結像光学系、６は撮像手段である。７はＡ
／Ｄ変換手段、８は積算手段、９はコントラスト計算手
段、１０はステージ駆動手段、１１は３次元に移動可能
なステージである。１２と１３は結像光学系であり、１
４はＺ軸位置計測照明手段、１５は撮像手段であり、１
６はＡ／Ｄ変換手段、１７は積算手段、１８はＺ軸位置
計測手段である。結像光学系１２からＺ軸位置計測手段
１８まではＺ軸位置計測に用いる。次に、焦点位置計測
手順について説明する。

【０００３】まず、ステージ上の焦点位置計測用マーク
を観測できる位置にステージを移動させる。最初に、露
光光を照射する焦点位置計測照明手段２から照射した光
束により、ビームスプリッタ３、レチクルＲ及び投影光
学系１を介して、焦点位置計測用マーク( 以降基準マー
クＳＭと称する) を照明する。図２(a) は基準マークＳ
Ｍを示したものであり、同一形状のパターンを複数配置
したものである。基準マークＳＭから反射した光束は、
再度投影光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッ
タ３に到達し、ここで反射して結像光学系５を介して撮
像手段６の撮像画面Ｗｐ上に基準マークＳＭの像を形成
する。この基準マークＳＭの像は撮像手段６において光
電変換が行われる。その後、Ａ／Ｄ変換手段７が、２次
元のデジタル信号列に変換する。図６中の８は積算手段
であって、図２(a) に示すＹ方向に積算処理を行い、図
２(b) に示すように２次元信号を１次元のデジタル信号
列Ｓ(x) に変換する。その変換されたデジタル信号列を
用いてコントラスト計算手段９にて基準マークＳＭのコ
ントラストを計測する。この作業を投影光学系１の焦点
が存在すると思われるＺ軸範囲内で複数回で行い、図４
(a) に示すように、横軸にＺ軸位置、縦軸に基準マーク
コントラスト値をプロットし、コントラスト値が最大と
なる周辺で曲線近似や重心計算等の手段を用いて、コン
トラスト値の最も大きくなるＺ軸位置を求め、その点を
投影光学系１の焦点位置(best focus)とする。

【０００４】半導体製造用露光装置における焦点位置計
測を行う方法として、特開平１１−４０４９１号公報に
開示されている技術がある。特開平１１−４０４９１号
公報に開示されている技術では、画像蓄積中のＺ軸位置
を測定し、焦点位置を算出する際に補正を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記焦点位置計測方法
は、精密な焦点位置検出を必要とする装置において有効
な方法である。

【０００６】しかし、ステージのＺ軸位置は、図３に示
すように、基準マークＳＭを撮像する画像蓄積時間(sto
rage time)内で一定ではなく、初期に設定したＺ軸位置
Ｚ0から僅かに移動したり、振動したりする場合もあ
る。そのため、Ｚ0 と基準マーク撮像時のＺ軸位置が異
なり、Ｚ軸位置対コントラスト値グラフを正しく作成す
ることが出来なくなる。測定焦点位置にもずれが生じ
る。

【０００７】これらのことから本発明は、基準マークを
撮像する画像蓄積時間内でステージのＺ軸位置が変化し
ても、焦点位置計測への影響を小さくする方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決する為に、投影光学系を介して撮像可能な画像情報入
力工程と、撮像対象物までの距離の測定を行う距離測定
工程とを有し、撮像対象物までの距離とその画像情報か
ら上記投影光学系の焦点位置を探査する焦点位置計測方
法において、撮像対象物までの距離の補正を行い上記投
影光学系の焦点位置を探査することを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、投影光学系の光軸と直交
する平面と平行で、かつ３次元方向に移動可能なステー
ジを上記投影光学系の光軸方向の予め定められた点に移
動させながら、順次上記ステージに搭載した平板状物体
に刻まれている複数のマークを撮像し、光軸方向の位置
情報とマーク情報から上記投影光学系の焦点位置を探査
する焦点位置計測方法において、上記マークについて撮
像中の上記投影光学系の光軸方向位置を連続的に測定
し、この光軸方向位置変化を用いて予め定められた点か
らのずれの補正を行い、光軸方向の補正位置情報とマー
ク情報から上記投影光学系の焦点位置を探査すること、
または、上記マークについて撮像中の上記投影光学系の
光軸方向位置を連続的に測定し、この撮像時間内の平均
光軸方向位置を求め、光軸方向の平均位置情報とマーク
情報から上記投影光学系の焦点位置を探査することを特
徴としてもよい。

【００１０】また、本発明は、投影光学系を介して撮像
可能な画像情報入力手段と、撮像対象物までの距離の測
定を行う撮像距離測定手段とを有し、撮像対象物までの
距離とその画像情報から上記投影光学系の焦点位置を探
査する焦点位置計測装置において、撮像対象物までの距
離の補正を行う補正手段を備え、この補正手段による補
正距離と上記画像情報に基づいて上記投影光学系の焦点
位置を探査することを特徴とすることも可能である。

【００１１】また、本発明は、投影光学系の光軸と直交
する平面と平行で、かつ３次元方向に移動可能なステー
ジと、該ステージを上記投影光学系の光軸方向の予め定
められた点に移動させながら、順次上記ステージに搭載
した平板状物体に刻まれている複数のマークを撮像する
撮像手段とを有し、光軸方向の位置情報とマーク情報か
ら上記投影光学系の焦点位置を探査する焦点位置計測装
置において、上記マークについて撮像中の上記投影光学
系の光軸方向位置を連続的に測定する測定手段と、この
光軸方向位置変化を用いて予め定められた点からのずれ
の補正を行う補正手段とを備え、この補正手段による光
軸方向の補正位置情報と上記マーク情報から上記投影光
学系の焦点位置を探査すること、または、上記マークに
ついて撮像中の上記投影光学系の光軸方向位置を連続的
に測定する測定手段を備え、この測定手段による光軸方
向位置情報に基づき、撮像時間内の平均光軸方向位置を
求めて得られる光軸方向の平均位置情報と上記マーク情
報から上記投影光学系の焦点位置を探査することのいず
れかを特徴としてもよい。

【００１２】また、本発明に係る焦点位置計測方法及び
焦点位置計測装置は、連続的に測定された光軸方向の位
置が、予め設定されている範囲外の場合、再度前記マー
クを撮像することが望ましく、連続的に測定された光軸
方向の位置が、予め設定されている範囲内に収束してか
ら撮像を開始することが好ましい。

【００１３】また本発明では、上記課題を解決する為
に、図３に示すようにステージ基準マークを撮像する画
像蓄積中に、ステージのＺ軸位置を連続的に観測し、画
像蓄積時間内のＺ軸平均位置Ｚ_aveを求め、この値を用
いてＺ軸位置対コントラスト値グラフを作成し、焦点位
置を計測することができる。

【００１４】この様に基準マーク画像蓄積中のＺ軸位置
を追従することにより、コントラスト計測を行った時点
のＺ軸方向の位置を正確に求めることができ、画像蓄積
中のＺ軸位置の変化が投影光学系の焦点位置計測に与え
る影響を小さくすることが出来る( 図４(b))。

【００１５】また、本発明は、上記いずれかの焦点位置
計測方法を用いる半導体製造装置や、上記いずれかに記
載の焦点位置計測装置を備える半導体製造装置にも適用
可能である。

【００１６】また、本発明は、上記いずれかの半導体製
造装置において、上記投影光学系の光軸に対し斜めに平
板物体にスリット像を投影し、その反射光を検出するこ
とにより上記ステージの光軸方向位置を検出する斜入射
方式の位置検出系を備えていることを特徴としてもよ
く、レーザ干渉計などの位置検出系が備えられているこ
とが好ましい。

【００１７】また、本発明は、上記いずれかの半導体製
造装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造
工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプ
ロセスによって半導体デバイスを製造する工程とを有す
る半導体デバイス製造方法にも適用される。前記製造装
置群をローカルエリアネットワークで接続する工程と、
前記ローカルエリアネットワークと前記半導体製造工場
外の外部ネットワークとの間で、前記製造装置群の少な
くとも１台に関する情報をデータ通信する工程とをさら
に有することが望ましく、前記半導体製造装置のベンダ
もしくはユーザが提供するデータベースに前記外部ネッ
トワークを介してアクセスしてデータ通信によって前記
製造装置の保守情報を得る、もしくは前記半導体製造工
場とは別の半導体製造工場との間で前記外部ネットワー
クを介してデータ通信して生産管理を行うことが好まし
い。

【００１８】また、本発明は、上記いずれかの半導体製
造装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装
置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ロー
カルエリアネットワークから工場外の外部ネットワーク
にアクセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装
置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信するこ
とを可能にした半導体製造工場にも適用される。

【００１９】また、本発明は、半導体製造工場に設置さ
れた上記いずれかの半導体製造装置の保守方法であっ
て、前記半導体製造装置のベンダもしくはユーザが、半
導体製造工場の外部ネットワークに接続された保守デー
タベースを提供する工程と、前記半導体製造工場内から
前記外部ネットワークを介して前記保守データベースへ
のアクセスを許可する工程と、前記保守データベースに
蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介して半
導体製造工場側に送信する工程とを有することを特徴と
してもよい。

【００２０】また、本発明は、上記いずれかの半導体製
造装置において、ディスプレイと、ネットワークインタ
フェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコ
ンピュータとをさらに有し、半導体製造装置の保守情報
をコンピュータネットワークを介してデータ通信するこ
とを可能にしたことを特徴としてもよい。前記ネットワ
ーク用ソフトウェアは、前記半導体製造装置が設置され
た工場の外部ネットワークに接続され前記半導体製造装
置のベンダもしくはユーザが提供する保守データベース
にアクセスするためのユーザインタフェースを前記ディ
スプレイ上に提供し、前記外部ネットワークを介して該
データベースから情報を得ることを可能にすることが好
ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）半導体製造用
露光装置における本発明の第１の実施形態について説明
する。図１において、Ｒはレチクル、Ｗは露光基板であ
るウエハ、１は投影光学系である。また、Ｓは焦点位置
計測用光学系であり、２は焦点位置計測照明手段、３は
ビームスプリッタ、４と５は結像光学系、６は撮像手段
である。７はＡ／Ｄ変換手段、８は積算手段、９はコン
トラスト計算手段、１０はステージ駆動手段、１１は３
次元に移動可能なステージである。１２と１３は結像光
学系であり、１４はＺ軸位置計測照明手段、１５は撮像
手段であり、１６はＡ／Ｄ変換手段、１７は積算手段、
１８はＺ軸位置計測手段である。これら結像光学系１２
からＺ軸位置計測手段１８まではＺ軸位置計測に用い
る。１９はＺ軸位置記憶手段、２０は平均位置算出手段
である。次に、焦点位置計測手順について説明する。

【００２２】まず、ステージ上の焦点位置計測マークを
観測できる位置にステージを移動させる。最初に、露光
光を照射する焦点位置計測照明手段２から照射した光束
により、ビームスプリッタ３、レチクルＲ及び投影光学
系１を介して、焦点位置計測用マーク( 以降基準マーク
ＳＭと称する) を照明する。図２は基準マークＳＭの像
を示したものであり、同一形状のパターンを複数配置し
たものである。基準マークＳＭから反射した光束は、再
度投影光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッタ
３に到達し、ここで反射して結像光学系５を介して撮像
手段６の撮像面上に基準マークＳＭの像を形成する。こ
の基準マークＳＭの像は撮像手段６において光電変換が
行われる。撮像中であることを示す信号は、撮像手段６
からＺ軸位置記憶手段１９に送られる。撮像中であるこ
とを示す信号がＯＮであると、Ｚ軸位置変化は連続的に
測定されながら、Ｚ軸位置記憶手段１９に記憶され、平
均位置算出手段２０にて平均Ｚ軸位置を算出する。撮像
された基準マークＳＭはその後、Ａ／Ｄ変換手段７にお
いて、２次元のデジタル信号列に変換される。図１中の
８は、積算手段であって、図２(a) に示すＹ方向に積算
処理を行い、図２(b) に示すように２次元信号を１次元
のデジタル信号列Ｓ(x) に変換する。その変換されたデ
ジタル信号列を用いてコントラスト計算手段９にて基準
マークＳＭのコントラストを計測する。この作業を投影
光学系の焦点が存在すると思われるＺ軸範囲内で複数回
で行い、横軸に既に求めていた撮像時間内平均Ｚ軸位
置、縦軸に基準マークコントラスト値をプロットし、コ
ントラスト値が最大となる周辺で曲線近似や重心計算等
の手段を用いて、コントラスト値の最も大きくなるＺ軸
位置を求め、その点を投影光学系の焦点位置(best focu
s)とする。

【００２３】なお、記憶されているＺ位置のバラツキが
大きく、予め設定された範囲を超える場合、取り込まれ
た画像からコントラストを求めた際に誤差を生じる可能
性がある。よって、記憶されているＺ位置のバラツキの
範囲、あるいは分散（σ) の値が、設定範囲内である時
のコントラストを求め、そうでない時、再度画像を撮像
しコントラストを求めても良い。さらには、Ｚ位置をモ
ニタし続け、バラツキおよび分散が設定された範囲内に
入ってから、画像の撮像を行っても良い。

【００２４】（第２の実施形態）半導体製造用露光装置
における本発明の第２の実施形態について説明する。図
５において、Ｒはレチクル、Ｗは露光基板であるウエ
ハ、１は投影光学系である。また、Ｓは焦点位置計測用
光学系であり、２は焦点位置計測照明手段、３はビーム
スプリッタ、４と５は結像光学系、６は撮像手段であ
る。７はＡ／Ｄ変換手段、８は積算手段、９はコントラ
スト計算手段、１０はステージ駆動手段、１１は３次元
に移動可能なステージである。２１はステージ１１の位
置計測手段である。１９はＺ軸位置記憶手段、２０は平
均位置算出手段である。次に、焦点位置計測手順につい
て説明する。

【００２５】まず、ステージ上の焦点位置計測マークを
観測できる位置にステージ１１を移動させる。最初に、
露光光を照射する焦点位置計測照明手段２から照射した
光束により、ビームスプリッタ３、レチクルＲ及び投影
光学系１を介して、焦点位置計測用マーク( 以降基準マ
ークＳＭと称する) を照明する。図２は基準マークＳＭ
の像を示したものであり、同一形状のパターンを複数配
置したものである。基準マークＳＭから反射した光束
は、再度投影光学系１、レチクルＲを介してビームスプ
リッタ３に到達し、ここで反射して結像光学系５を介し
て撮像手段６の撮像面上に基準マークの像を形成する。
この基準マークＳＭの像は撮像手段６において光電変換
が行われる。撮像中であることを示す信号は、撮像手段
６からＺ軸位置記憶手段１９に送られる。撮像中である
ことを示す信号がＯＮであると、Ｚ軸位置変化はステー
ジ１１の位置計測手段２１により連続的に測定されなが
ら、Ｚ軸位置記憶手段１９に記憶され、平均位置算出手
段２０にて平均Ｚ軸位置を算出する。撮像された基準マ
ークはその後、Ａ／Ｄ変換手段７において、２次元のデ
ジタル信号列に変換される。図５中の８は、積算手段で
あって、図２(a) に示すＹ方向に積算処理を行い、図２
(b) に示すように２次元信号を１次元のデジタル信号列
Ｓ(x) に変換する。その変換されたデジタル信号列を用
いてコントラスト計算手段９にて基準マークＳＭのコン
トラストを計測する。この作業を投影光学系１の焦点が
存在すると思われるＺ軸範囲内で複数回で行い、横軸に
既に求めていた撮像時間内平均Ｚ軸位置、縦軸に基準マ
ークコントラスト値をプロットし、コントラスト値が最
大となる周辺で曲線近似や重心計算等の手段を用いて、
コントラスト値の最も大きくなるＺ軸位置を求め、その
点を投影光学系１の焦点位置(best focus)とする。

【００２６】なお、記憶されているＺ位置のバラツキが
大きく、予め設定された範囲を超える場合、取り込まれ
た画像からコントラストを求めた際に誤差を生じる可能
性がある。よって、記憶されているＺ位置のバラツキの
範囲、あるいは分散（σ) の値が、設定範囲内である時
のコントラストを求め、そうでない時、再度画像を撮像
しコントラストを求めても良い。さらには、Ｚ位置をモ
ニタし続け、バラツキおよび分散が設定された範囲内に
入ってから、画像の撮像を行っても良い。

【００２７】上記実施形態において、コントラスト値を
求め焦点位置計測に使用すると書いたが、この発明はコ
ントラスト値に限らず、例えばデジタル信号列Ｓ(x) の
最大値と最小値の差を使用したり、デジタル信号列Ｓ
(x) の微分最大値などを使用することも可能である。

【００２８】（半導体生産システムの実施形態）次に、
本発明に係る装置を用いた半導体デバイス（ＩＣやＬＳ
Ｉ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。

【００２９】図７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（装置供給メーカ）の事
業所である。製造装置の実例としては、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１０
８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結ん
でイントラネット等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１
０８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。

【００３０】一方、１０２〜１０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工
場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカに属する工場
であっても良いし、同一のメーカに属する工場（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等を構築す
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１
０２〜１０４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を介してベンダの事業所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
られたユーザだけに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１
０６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側から受け取ることができ
る。各工場１０２〜１０４とベンダの事業所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
ダが提供するものに限らずユーザ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。

【００３１】さて、図８は本実施形態の全体システムを
図７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
ザ工場と、該製造装置のベンダ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
（半導体デバイス製造メーカ）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８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。

【００３２】一方、露光装置メーカ２１０、レジスト処
理装置メーカ２２０、成膜装置メーカ２３０などベンダ
（装置供給メーカ）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２１
１，２２１，２３１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、各装置のベンダの管理システム２
１１，２２１，２３１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あり、製造ライ
ンの休止を最小限に抑えることができる。

【００３３】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、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例え
ば図９に一例を示す様な画面のユーザインタフェースを
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４０
３、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インタフェー
スはさらに図示のごとくハイパーリンク機能４１０〜４
１２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、上記説明した本発明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本発明を実現するための最
新のソフトウェアも提供する。

【００３４】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１０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（組み立て）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。

【００３５】図１１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１
５（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あり、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。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
準マーク撮像時のステージのＺ軸方向の変化が焦点計測
に与える影響を小さくすることができ、より正確な焦点
位置を計測することが可能となる。また、半導体製造装
置においても、同様の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る焦点位置計測装置を
備える半導体製造用露光装置の代表的な例を示す構成図
である。

【図２】マーク撮像画面の例を示す図であって、(a)
は基準マークの像の図、(b) はＸ軸位置と照明光強度と
の関係を表す図である。

【図３】時間とＺ軸方向位置の変化を説明するための
図である。

【図４】焦点位置の求め方を説明するために、Ｚ軸位
置と基準マークコントラスト値との関係を示した図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る焦点位置計測
装置を備える半導体製造用露光装置の構成図である。

【図６】従来例の代表的な構成例を示す図である。

【図７】本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの
生産システムをある角度から見た概念図である。

【図８】本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの
生産システムを別の角度から見た概念図である。

【図９】ユーザインタフェースの具体例である。

【図１０】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１１】ウエハプロセスを説明する図である。

【符号の説明】

１：投影レンズ系、２：焦点位置計測照明手段、３：ビ
ームスプリッタ、４：結像光学系、５：結像光学系、
６：撮像手段、７：Ａ／Ｄ変換手段、８：積算手段、
９：位置検出手段、１０：ステージ駆動手段、１１：ス
テージ、１２：結像光学系、１３：結像光学系、１４：
Ｚ軸位置計測照明手段、１５：撮像手段、１６：Ａ／Ｄ
変換手段、１７：積算手段、１８：Ｚ軸位置計測手段、
１９：Ｚ軸位置記憶手段、２０：平均Ｚ軸位置計算手
段、２１：位置計測手段、Ｗ：ウエハ、ＳＭ：基準マー
ク、Ｒ：レチクル、Ｓ：焦点位置計測用光学系、Ｗｐ：
撮像画面、１０１：ベンダの事業所、１０２，１０３，
１０４：製造工場、１０５：インターネット、１０６：
製造装置、１０７：工場のホスト管理システム、１０
８：ベンダ側のホスト管理システム、１０９：ベンダ側
のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、１１０：操
作端末コンピュータ、１１１：工場のローカルエリアネ
ットワーク（ＬＡＮ）、２００：外部ネットワーク、２
０１：製造装置ユーザの製造工場、２０２：露光装置、
２０３：レジスト処理装置、２０４：成膜処理装置、２
０５：工場のホスト管理システム、２０６：工場のロー
カルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、２１０：露光装置
メーカ、２１１：露光装置メーカの事業所のホスト管理
システム、２２０：レジスト処理装置メーカ、２２１：
レジスト処理装置メーカの事業所のホスト管理システ
ム、２３０：成膜装置メーカ、２３１：成膜装置メーカ
の事業所のホスト管理システム、４０１：製造装置の機
種、４０２：シリアルナンバー、４０３：トラブルの件
名、４０４：発生日、４０５：緊急度、４０６：症状、
４０７：対処法、４０８：経過、４１０，４１１，４１
２：ハイパーリンク機能。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２６Ｂ (72)発明者田中浩東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA06 BB01 BB27 CC20 EE05 FF10 FF42 JJ03 LL46 PP12 QQ03 QQ13 QQ14 QQ17 QQ21 QQ23 QQ27 QQ42 5F046 AA28 BA04 DA14 DB05 FA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投影光学系を介して撮像可能な画像情報
入力工程と、撮像対象物までの距離の測定を行う距離測
定工程とを有し、撮像対象物までの距離とその画像情報
から上記投影光学系の焦点位置を探査する焦点位置計測
方法において、撮像対象物までの距離の補正を行い上記
投影光学系の焦点位置を探査することを特徴とする焦点
位置計測方法。
【請求項２】投影光学系の光軸と直交する平面と平行
で、かつ３次元方向に移動可能なステージを上記投影光
学系の光軸方向の予め定められた点に移動させながら、
順次上記ステージに搭載した平板状物体に刻まれている
複数のマークを撮像し、光軸方向の位置情報とマーク情
報から上記投影光学系の焦点位置を探査する焦点位置計
測方法において、上記マークについて撮像中の上記投影
光学系の光軸方向位置を連続的に測定し、この光軸方向
位置変化を用いて予め定められた点からのずれの補正を
行い、光軸方向の補正位置情報とマーク情報から上記投
影光学系の焦点位置を探査することを特徴とする焦点位
置計測方法。
【請求項３】投影光学系の光軸と直交する平面と平行
で、かつ３次元方向に移動可能なステージを上記投影光
学系の光軸方向の予め定められた点に移動させながら、
順次上記ステージに搭載した平板状物体に刻まれている
複数のマークを撮像し、光軸方向の位置情報とマーク情
報から上記投影光学系の焦点位置を探査する焦点位置計
測方法において、上記マークについて撮像中の上記投影
光学系の光軸方向位置を連続的に測定し、この撮像時間
内の平均光軸方向位置を求め、光軸方向の平均位置情報
とマーク情報から上記投影光学系の焦点位置を探査する
ことを特徴とする焦点位置計測方法。
【請求項４】連続的に測定された光軸方向の位置が、
予め設定されている範囲外の場合、再度前記マークを撮
像することを特徴とする請求項３に記載の焦点位置計測
方法。
【請求項５】連続的に測定された光軸方向の位置が、
予め設定されている範囲内に収束してから撮像を開始す
ることを特徴とする請求項３に記載の焦点位置計測方
法。
【請求項６】投影光学系を介して撮像可能な画像情報
入力手段と、撮像対象物までの距離の測定を行う撮像距
離測定手段とを有し、撮像対象物までの距離とその画像
情報から上記投影光学系の焦点位置を探査する焦点位置
計測装置において、撮像対象物までの距離の補正を行う
補正手段を備え、この補正手段による補正距離と上記画
像情報に基づいて上記投影光学系の焦点位置を探査する
ことを特徴とする投影光学系焦点位置計測装置。
【請求項７】投影光学系の光軸と直交する平面と平行
で、かつ３次元方向に移動可能なステージと、該ステー
ジを上記投影光学系の光軸方向の予め定められた点に移
動させながら、順次上記ステージに搭載した平板状物体
に刻まれている複数のマークを撮像する撮像手段とを有
し、光軸方向の位置情報とマーク情報から上記投影光学
系の焦点位置を探査する焦点位置計測装置において、上
記マークについて撮像中の上記投影光学系の光軸方向位
置を連続的に測定する測定手段と、この光軸方向位置変
化を用いて予め定められた点からのずれの補正を行う補
正手段とを備え、この補正手段による光軸方向の補正位
置情報と上記マーク情報から上記投影光学系の焦点位置
を探査することを特徴とする焦点位置計測装置。
【請求項８】投影光学系の光軸と直交する平面と平行
で、かつ３次元方向に移動可能なステージと、該ステー
ジを上記投影光学系の光軸方向の予め定められた点に移
動させながら、順次上記ステージに搭載した平板状物体
に刻まれている複数のマークを撮像する撮像手段とを有
し、光軸方向の位置情報とマーク情報から上記投影光学
系の焦点位置を探査する焦点位置計測装置において、上
記マークについて撮像中の上記投影光学系の光軸方向位
置を連続的に測定する測定手段を備え、この測定手段に
よる光軸方向位置情報に基づき、撮像時間内の平均光軸
方向位置を求めて得られる光軸方向の平均位置情報と上
記マーク情報から上記投影光学系の焦点位置を探査する
ことを特徴とする焦点位置計測装置。
【請求項９】上記測定手段で連続的に測定された光軸
方向の位置が、予め設定されている範囲外の場合、再度
前記マークを撮像することを特徴とする請求項７または
８に記載の焦点位置計測装置。
【請求項１０】上記測定手段で連続的に測定された光
軸方向の位置が、予め設定されている範囲内に収束して
から撮像を開始することを特徴とする請求項７または８
に記載の焦点位置計測装置。
【請求項１１】請求項１〜５のいずれかに記載の焦点
位置計測方法を用いることを特徴とする半導体製造装
置。
【請求項１２】請求項６〜１０のいずれかに記載の焦
点位置計測装置を用いることを特徴とする半導体製造装
置。
【請求項１３】請求項１１または１２に記載の半導体
製造装置において、上記投影光学系の光軸に対し斜めに
平板状物体にスリット像を投影し、その反射光を検出す
ることにより上記ステージの光軸方向位置を検出する斜
入射方式の位置検出系を備えていることを特徴とする半
導体製造装置。
【請求項１４】請求項１１または１２に記載の半導体
製造装置において、レーザ干渉計などの位置検出系が備
えられていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１５】請求項１１〜１４のいずれかに記載の
半導体製造装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半
導体製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて
複数のプロセスによって半導体デバイスを製造する工程
とを有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１６】前記製造装置群をローカルエリアネッ
トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
データ通信する工程とをさらに有することを特徴とする
請求項１５に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項１７】前記半導体製造装置のベンダもしくは
ユーザが提供するデータベースに前記外部ネットワーク
を介してアクセスしてデータ通信によって前記製造装置
の保守情報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別
の半導体製造工場との間で前記外部ネットワークを介し
てデータ通信して生産管理を行うことを特徴とする請求
項１６に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項１８】請求項１１〜１４のいずれかに記載の
半導体製造装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、
該製造装置群を接続するローカルエリアネットワーク
と、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネ
ットワークにアクセス可能にするゲートウェイを有し、
前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ
通信することを可能にしたことを特徴とする半導体製造
工場。
【請求項１９】半導体製造工場に設置された請求項１
１〜１４のいずれかに記載の半導体製造装置の保守方法
であって、前記半導体製造装置のベンダもしくはユーザ
が、半導体製造工場の外部ネットワークに接続された保
守データベースを提供する工程と、前記半導体製造工場
内から前記外部ネットワークを介して前記保守データベ
ースへのアクセスを許可する工程と、前記保守データベ
ースに蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介
して半導体製造工場側に送信する工程とを有することを
特徴とする半導体製造装置の保守方法。
【請求項２０】請求項１１〜１４のいずれかに記載の
半導体製造装置において、ディスプレイと、ネットワー
クインタフェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実
行するコンピュータとをさらに有し、半導体製造装置の
保守情報をコンピュータネットワークを介してデータ通
信することを可能にしたことを特徴とする半導体製造装
置。
【請求項２１】前記ネットワーク用ソフトウェアは、
前記半導体製造装置が設置された工場の外部ネットワー
クに接続され前記半導体製造装置のベンダもしくはユー
ザが提供する保守データベースにアクセスするためのユ
ーザインタフェースを前記ディスプレイ上に提供し、前
記外部ネットワークを介して該データベースから情報を
得ることを可能にすることを特徴とする請求項２０に記
載の半導体製造装置。