JP2003142375A - 位置検出装置およびそれを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ上に形成されたアライメントマークへ
の照明状態を調整し高精度なアライメントマークの位置
検出を行う。 【解決手段】 ウエハ上に形成されたアライメントマー
クに照明光を照射する照明光学系と、照明光によるアラ
イメントマークからの反射・回折・散乱による検出光を
対物レンズ・検出光学系によりアライメントマーク像と
して画像検出素子上に形成し、そのアライメントマーク
の検出信号に基づいてアライメントマークの位置を検出
する位置検出装置において、照明光源および照明開口絞
りの組合せからなる照明条件の変更に伴い、複数の照明
開口絞りが構成された円盤の初期位置からの回転量と平
行平面板の初期位置からの傾け量の調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出装置およ
びそれを用いた露光装置に関する。この位置検出装置
は、特に半導体ＩＣ、ＬＳＩ、ＣＣＤ、液晶パネル、磁
気ヘッド等の各種のデバイスを製造する投影露光装置に
おいて、マスクやウエハなどの物体の位置情報を投影光
学系を介さないで該物体の像観察により高精度にかつ安
定性を有して検出し、該検出情報に基づいて物体の位置
合わせを行なう際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、またそれに伴う微細加工技術の進展も著し
い。特に光加工技術はサブミクロンの解像力を有する縮
小投影露光装置、通称ステッパが主流であり、さらなる
解像力向上に向けて光学系の開口数（ＮＡ）の拡大や、
露光波長の短波長化が図られている。露光波長の短波長
化に伴って、露光光源もｇ線、ｉ線の高圧水銀ランプか
らＫｒＦ、さらにＡｒＦのエキシマレーザに変移してき
ている。

【０００３】一方、投影パターンの解像力の向上に伴っ
て、投影露光装置におけるウエハとマスク（レチクル）
を相対的に位置合わせするアライメントについても高精
度化が必要とされている。投影露光装置は高解像度の露
光装置であると同時に高精度な位置検出装置としての機
能も要求されている。

【０００４】さらに近年では、半導体製造工程として、
ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐ
ｏｌｉｓｈｉｎｇ）と呼ばれる、ウエハ表面の平坦化技
術の導入が推進されて来ている。ＣＭＰの推進する背景
としては、露光光の短波長化に伴い、露光像面の焦点深
度の減少化がある。さらに、半導体チップ自体の高集積
化が進むに連れて、縦構造が従来に比べ厚くなるため、
露光領域全てに対してフォーカスを合わせることが困難
となる。従って、ウエハ表面の段差を平坦化すること
で、焦点深度内にウエハ上の全てのチップ全域に対して
焦点を合わせることが出来ると言うメリットがある。

【０００５】こうした背景の下、ウエハのアライメント
方式として多く用いられている方式に、オフアクシスア
ライメント検出系（Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ ＡＡ、以下「Ｏ
Ａ」と呼ぶ）がある。ＯＡ検出系は、投影露光光学系
（投影光学系）と異なる位置に配置され、投影露光光学
系を介さずにウエハ上のアライメントマークの位置を検
出する。その検出結果に基づいてウエハの位置合わせが
行なわれる。

【０００６】一方、従来のアライメント方式として、Ｔ
ＴＬ−ＡＡ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕ
ｔｏ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）と呼ばれる、投影露光光学
系を介して非露光光のアライメント波長の光を用いてウ
エハ上のアライメントマークを検出する方法がある。Ｔ
ＴＬ−ＡＡのメリットは、投影露光光学系の光軸とＴＴ
Ｌ−ＡＡの光軸（いわゆる、ベースライン）が非常に短
く配置出来るため、アライメント計測時と露光時のウエ
ハステージの駆動量が少ないことである。従って、ウエ
ハステージ回りの環境変化による投影露光光学系の光軸
とＴＴＬ−ＡＡの光軸の距離の変動で発生する測定誤差
を小さく抑えることが出来る。つまり、ベースラインの
変動が少ないと言うメリットがある。

【０００７】ところが、露光光がＫｒＦレーザやＡｒＦ
レーザと言った短波長光に移行すると、使用硝材が限定
されるため、投影露光光学系のアライメント波長に対す
る色収差の補正が困難になる。従って、投影露光光学系
の色収差の影響を受けないＯＡ検出系が重要になって来
ている。

【０００８】また、ＯＡ検出系の場合、投影露光光学系
を介さないため、任意の波長の光源、あるいは、広い波
長域の光源を使用出来ると言うメリットもある。広帯域
の波長光を使用するメリットとしては、ウエハ上に塗布
された感光材（レジスト）に対して、薄膜干渉の影響を
除去できるといったことが上げられる。従って、広帯域
の波長光に対して収差補正可能なＯＡ検出系は重要なア
ライメント検出系と言える。

【０００９】従来、ＯＡ検出系は、特開平１１−８７２
２２号に記載されているように、照明条件を変更するた
めに複数の開口絞りを構成している。また、従来、ＯＡ
検出系の光源は、本出願人による特開平８−１９１０４
５号に記載されているように、ＨｅＮｅレーザとＨｅＮ
ｅレーザからの光よりも波長帯域の広いハロゲンランプ
による光源も併せ持っている。

【００１０】ＨｅＮｅレーザのような単波長のレーザを
光源として用いるのは、低段差のアライメントマークに
対して、ハロゲンランプのような白色光と比較して検出
信号のコントラストが稼げるというメリットがあるため
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術例では照明条件を変更するために複数の開口絞
りと複数の光源を構成しているため、その組み合わせで
照明条件は複数種類となり、全ての照明条件に対して、
光軸傾きによるデフォーカス時の測定誤差（デフォーカ
ス特性）を抑えることが困難であるという課題があっ
た。

【００１２】以下図５を用いデフォーカス特性について
説明する。図５（ａ）に示すようにウエハへの照明光の
入射角が傾いてしまったとき、＋側にＤ＋［μｍ］のデ
フォーカスでΔ１、−側にＤ−［μｍ］のデフォーカス
でΔ２というようにアライメントマーク位置計測値がず
れる。このため、 ＋側は、１μｍデフォーカスあたり Δ１／Ｄ＋ −側は、１μｍデフォーカスあたり Δ２／Ｄ− だけ、アライメントマークの計測値がデフォーカス量に
対し、依存性（以下「デフォーカス特性」と呼ぶ）を持
ってしまう。このデフォーカス特性を抑えるためには、
図５（ｂ）に示すようにウエハＷへの照明光の入射角を
垂直に近づける必要がある。

【００１３】そのためには、検出系の開口絞り（対物絞
りに相当）に対する照明系の開口絞りの偏心調整を行な
う必要がある。また、光源もＨｅＮｅレーザとハロゲン
ランプと複数あるために導光したファイバ出射端（瞳
面）の照度分布（瞳面照度ムラ）も光源により異なる。
ＨｅＮｅレーザのような単一波長のレーザでは、ぎらぎ
らしたちらつき（スペックル）が生じるため、光源側に
拡散板を設けて均一化を計っても、白色光であるハロゲ
ンランプ光ほどの均一化は果たせない。そのため、この
照度分布を加味した照明系の開口絞りの偏心調整が必要
となる。また、複数の照明開口絞りを切換える機構とそ
の照明開口絞りを位置調整のために直交する２方向に対
して駆動することは、駆動軸が３軸となり、装置が複雑
化する。

【００１４】本発明は、上述の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、ウエハ等の基板上に形成された
マークの位置を高精度に検出できる位置検出装置を提供
することを課題とする。さらに、複数の照明条件を持つ
位置検出装置において、照明条件切換えによるデフォー
カス特性の劣化またはデフォーカス特性調整によるスル
ープットの低下を防止することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段および作用】前述の課題を
解決するため本発明に係る第１の位置検出装置は、基板
上に形成された位置合わせマークを照明する照明系と、
前記位置合わせマークの像を結像する結像系とを備え、
結像された位置合わせマークに基づいて前記基板の所定
の位置基準に対する位置ずれを検出する位置検出装置に
おいて、前記照明系の瞳面に配置された照明開口絞り
と、この照明開口絞りを照明光束の光軸と直交する方向
に変位させる変位手段と、前記瞳面近傍に配置されて前
記照明開口絞りを通過した照明光束を透過する平行平面
板と、この平行平面板を前記照明開口絞りの移動方向に
平行な軸の回りに傾ける傾け手段と、前記変位手段によ
り前記照明開口絞りの前記瞳面内における位置を調整
し、前記傾け手段により前記瞳面に対する前記平行平面
板の傾きを調整して前記結像系の結像開口絞りに対する
前記照明開口絞りの位置を調整する照明状態制御手段と
を具備することを特徴とする。

【００１６】瞳面は、結像面のフーリエ変換面である。
従って、瞳面における照明開口絞りの位置、すなわち結
像開口絞りにおける照明光束の光軸位置を調整すること
により、基板への照明光束の光軸の入射角を調整するこ
とができる。これにより、デフォーカス特性を抑えるこ
とができ、高精度の位置検出を行なうことができる。

【００１７】本発明に係る第２の位置検出装置は、基板
上に形成された位置合わせマークを照明する照明条件を
複数種類の中から選択可能な照明系と、前記位置合わせ
マークの像を結像する結像系とを備え、結像された位置
合わせマークに基づいて前記基板の所定の位置基準に対
する位置ずれを検出する位置検出装置において、前記照
明条件の選択と連動して照明光束の前記基板への入射状
態を調整する手段を備えたことを特徴とする。この構成
によれば、照明条件の選択と連動して照明光束の基板へ
の入射状態が自動的に調整されるため、検出系の開口絞
り（結像開口絞り）に対する照明系の開口絞り（照明開
口絞り）の人手による偏心調整が不要となり、スループ
ットの低下を防止することができる。

【００１８】本発明に係る第３の位置検出装置におい
て、ＯＡ検出系は、照明系の瞳面に駆動系で回転駆動さ
れる回転円盤を配置し、前記回転円盤上の回転中心と同
心な同一円周上に配置された複数種類の照明開口絞りの
切換えを前記駆動系による回転で行ない、そして、前記
位置検出装置の結像開口絞りに対する、前記複数の照明
開口絞りの位置調整を、一方向は、前記複数の照明開口
絞りの切換え時の前記駆動系による前記回転円盤の回転
量の調整により行ない、直交するもう一方向は、瞳面近
傍に配置され、照明光束の光軸に対して垂直かつ前記照
明開口絞りが配置される前記円周の前記照明光束が通る
位置の接線に平行な軸を傾け軸とする透明な平行平面板
の駆動系による傾け量の調整により行なうことを特徴と
する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態で
は、第１物体（レチクル等）上のパターンを投影光学系
で第２物体（半導体ウエハ等）上に投影露光する前に前
記第１物体と第２物体の相対位置合わせを行う位置検出
装置において、前記位置検出装置のＯＡ検出系は、照明
系の瞳面に駆動系で回転駆動される回転円盤を配置し、
前記回転円盤上の回転中心と同心な同一円周上に配置さ
れた複数種類の照明開口絞りの切換えを前記駆動系によ
る回転で行ない、そして、前記位置検出装置の結像開口
絞りに対する、前記複数の照明開口絞りの位置調整を、
一方向は、前記複数の照明開口絞りの切換え時の前記駆
動系による前記回転円盤の回転量の調整により行ない、
直交するもう一方向は、瞳面近傍に配置され、照明光束
の光軸に対して垂直かつ前記照明開口絞りが配置される
前記円周の前記照明光束が通る位置の接線に平行な軸を
傾け軸とする透明な平行平面板の駆動系による傾け量の
調整により行なう。

【００２０】上記のＯＡ検出系において、前記回転円盤
の回転量調整による前記照明開口絞りの位置ずらし方向
と前記平行平面板の傾け量調整による前記照明光束の光
軸の位置ずらし方向は、それぞれ、上記位置検出装置に
よる位置ずれ計測方向と一致させている。また、前記位
置検出装置は、複数種類の光源と前記回転円盤に構成さ
れた前記複数の照明開口絞りの組合せからなる複数の照
明条件を持ち、前記駆動系による回転円盤の回転調整量
と前記駆動系による平行平面板の傾け調整量が、前記複
数の照明条件ごとに前記位置検出装置のデフォーカス特
性値が最小となるように予め決定・記憶され、前記位置
検出装置の計測時に選択された照明条件に応じて自動的
に、記憶された前記駆動系による回転円盤の回転調整量
と前記駆動系による平行平面板の傾け調整量が適用され
る。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る位置検出装
置を有する投影露光装置の要部概略図である。同図は、
位置検出装置のＯＡ検出系１を中心に示している。ＵＬ
は投影光学系である。ＬＳは光源部で、ＨｅＮｅレーザ
ＬＳ１やハロゲンランプＬＳ２の発熱体が配設されてい
るため、温度安定性が求められるＯＡ検出系１から離れ
て配置されている。光源部ＬＳには、光源切換ミラーＬ
Ｓ３、および光源からの光束をファイバＦＢ入射端に集
光する光学系ＬＳ４が配設されている。光源切換ミラー
ＬＳ３は、コンピュータ３０が主制御系３１に、ＨｅＮ
ｅレーザＬＳ１とハロゲンランプＬＳ２の何れの光源を
使用するかを指示するのに応じて、主制御系３１が駆動
を行なう。すなわち、光源としてＨｅＮｅレーザＬＳ１
が選択された場合は、光源切換えミラーＬＳ３は図中破
線で示されるように光路から退避して、ＨｅＮｅレーザ
ＬＳ１からの光束は、光学系ＬＳ４を介してファイバＦ
Ｂ入射端に集光される。また、光源としてハロゲンラン
プＬＳ２が選択された場合は、ハロゲンランプＬＳ２か
らの光束は、光源切換えミラーＬＳ３で反射され、光学
系ＬＳ４を介してファイバＦＢ入射端に集光される。も
ちろん、ＨｅＮｅレーザＬＳ１とハロゲンランプＬＳ２
の配置を逆にした構成も可能である。

【００２２】ＯＡ検出系１の照明光束ＩＬは、光源部Ｌ
ＳからＯＡ検出系の照明系ＯＡＩＬに接続されているフ
ァイバＦＢにより導光される。ファイバＦＢ出射端から
の照明光束ＩＬは、照明リレーレンズ１１を介して、照
明開口絞り円盤１３上に配置された複数種類の照明開口
絞り１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの何れかを通過する。これ
らの照明開口絞り１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、照明開口
絞り円盤１３をモータ１２によって駆動することによ
り、回転方式（ターレット方式）で切換え可能になって
いる。コンピュータ３０は、光源の種類（ＨｅＮｅレー
ザＬＳ１、またはハロゲンランプＬＳ２）と照明開口絞
りの組合せによる照明条件（以下「照明モード」と呼
ぶ）が設定されると、主制御系３１にモータ１２の回転
の原点からの回転量を指示する。モータ１２の回転の原
点は、前もって原点検出駆動としてモータ１２の回転が
行なわれ求められる。原点検出の方法は、図２の照明系
開口絞りの概略説明図に示される、照明開口絞り円盤１
３に設けられたスリット１３ＤがフォトスイッチＰＳ１
の検出部を通過した位置を回転の原点としている。

【００２３】主制御系３１は、指示された回転量に応じ
て、モータ１２を駆動し、照明開口絞り１３Ａ，１３
Ｂ，１３Ｃの何れかが照明光束ＩＬに設定される。照明
開口絞りを通過した照明光束ＩＬは、瞳面近傍つまり照
明開口絞り近くに配置され、モータ１５によって駆動さ
れることにより照明光束ＩＬに対する傾きを調整可能
な、光路シフト用の透明な平行平面板１４を透過する。
コンピュータ３０は、照明モードが設定されると、主制
御系３１にモータ１５の回転の原点からの回転量を指示
する。モータ１５の回転の原点は、前もって原点検出駆
動としてモータ１５の回転が行なわれ求められる。原点
検出の方法は、図３の平行平面板１４の概略説明図に示
される、平行平面板保持部材１４１に設けられた遮光板
１４２がフォトスイッチＰＳ２の検出部を通過した位置
を回転の原点としている。主制御系３１は、指示された
回転量に応じてモータ１５を駆動し、平行平面板１４
は、照明光束ＩＬの光軸に対して傾きを持つことで照明
光束ＩＬをＷ方向に平行シフトさせる。

【００２４】次に、照明光束ＩＬは、照明コンデンサー
レンズ１６を介して照明視野絞り１７を照射する。照明
視野絞り１７を射出した照明光束ＩＬは、照明リレーレ
ンズ１８を透過した後、偏光ビームスプリッタ１９に入
射する。照明光束ＩＬは、偏光ビームスプリッタ１９に
対してＰ偏光成分（紙面に平行な成分（Ｖ方向成分））
が透過する。なお、偏光ビームスプリッタ１９は、検出
光を高効率で検出するために使用しており、光量に問題
がなければ、通常のハーフミラーで構成してもよい。偏
光ビームスプリッタ１９を透過した照明光束ＩＬは、反
射プリズム２０で反射し、ウエハＷに対して下向きに向
かう。反射プリズム２０の下には、λ／４板２１が配置
され、ここを透過した照明光束ＩＬは円偏光に変換さ
れ、その後、結像開口絞りＡＳ、および対物レンズ２２
を介して、ウエハＷ上の検出対象のウエハマークＷＭを
落射照明する。

【００２５】ここで、ウエハＷはＸ，Ｙ，Ｚ方向および
それら軸の回転方向に駆動可能なウエハステージ４０上
に保持されている。なお、ウエハステージ４０はコンピ
ュータ３０の指示に応じてステージ制御系３２により駆
動することができる。

【００２６】ウエハマークＷＭからの反射、回折、散乱
によって発生した結像光束ＭＬは、対物レンズ２２、結
像開口絞りＡＳ、およびλ／４板２１を透過する。λ／
４板２１を透過した結像光束ＭＬは、円偏光から紙面垂
直方向（Ｗ方向）の直線偏光（Ｓ偏光）に変換される。
次に結像光束ＭＬは、反射プリズム２０を介して、偏光
ビームスプリッタ１９に導かれ、今度は反射し、リレー
レンズ２３に導光される。リレーレンズ２３は、ウエハ
マークＷＭの像を一旦結像する。その後、検出光学系２
４によって画像検出素子２５の受光面上に再度結像す
る。画像検出素子２５によって検出されたウエハマーク
信号は、主制御系３１を介してコンピュータ３０に入力
される。コンピュータ３０は、このウエハマーク信号お
よびウエハステージ４０の位置に基づいてウエハＷの位
置を算出する。ステージ制御系３２は、その算出結果を
基にウエハステージ４０を駆動し、ウエハＷの位置合わ
せを行なっている。

【００２７】続いて、本実施例で、照明モードに応じ
て、照明開口絞り円盤１３と平行平面板１４の調整を行
なうために、コンピュータ３０が指示する調整量の算出
方法を説明する。コンピュータ３０は、この調整量をＯ
Ａ検出系１のデフォーカス特性が最小となるように決定
している。そのため、前もって各照明モードのデフォー
カス特性の計測を行なっている。デフォーカス特性の計
測方法は、 １．ベストピント面から−ａだけウエハステージ４０を
Ｚ方向（投影光学系ＵＬの光軸方向）に駆動する。 ２．ウエハマークＷＭの計測を行ない、その値をｆ（−
ａ）とする。 ３．ベストピント面から＋ａだけウエハステージ４０を
Ｚ方向に駆動する。 ４．ウエハマークＷＭの計測を行ない、その値をｆ（＋
ａ）とする。 ５．デフォーカス特性Δ＝｛ｆ（＋ａ）−ｆ（−ａ）｝
／２ａを算出する。 となる。なお、今回は２点で説明したが、それ以上のポ
イントを測定してもかまわない。

【００２８】コンピュータ３０は、Δの絶対値が最小と
なるような、ＯＡ検出系１の照明開口絞り円盤１３の回
転量と平行平面板１４の傾け量を求めて記憶し、各照明
モードが選択された際に主制御系３１に記憶された照明
開口絞り円盤１３の回転量と平行平面板１４の傾け量を
指示し、ウエハＷ面における照明光束ＩＬの光軸の傾き
を制御する。照明開口絞り円盤１３と平行平面板１４そ
して、結像開口絞りＡＳが配置されているのは、結像面
のフーリエ変換面である瞳面近傍であるので、結像開口
絞りＡＳに対する照明開口絞りの偏心調整は、ウエハＷ
面における照明光束ＩＬの光軸の傾き調整となる。この
ため、照明開口絞りの偏心調整方向は、ウエハＷのウエ
ハマークＷＭの計測方向であるウエハステージ４０のＸ
方向またはＹ方向（不図示）と一致させる必要がある。
つまり、照明開口絞り円盤１３の回転量の調整（また
は、平行平面板１４の傾け量の調整）によるデフォーカ
ス特性の調整は、ＸまたはＹの一方向にのみ効果がある
ようにすることで、デフォーカス特性が最小となる照明
開口絞り円盤１３の回転量（または、平行平面板１４の
傾け量）を求めることが容易となる。

【００２９】次に、照明モードに応じて行なわれる、照
明開口絞り円盤１３と平行平面板１４の調整による光学
的作用について説明する。図４は、照明開口絞り円盤１
３と平行平面板１４の機能説明概略図で、図４（ａ）に
示されるように、照明開口絞り円盤１３の回転中心を中
心とする同一円周上に照明開口絞り１３Ａ，１３Ｂ，１
３Ｃは構成され、照明光束ＩＬが、その円周の接線が垂
直（または水平）となる位置を透過するように照明開口
絞り円盤１３は、配置されている。照明開口絞り１３Ａ
（または、１３Ｂ，１３Ｃ）が配置されている同一円周
の半径をＲ、照明開口絞り円盤１３の調整量をΔθ、Δ
θに対する瞳面上のＶ軸方向の照明開口絞りの偏心量を
ΔＶ，Ｗ軸方向の偏心量をΔＷとすると、 ΔＶ＝Ｒ・ｓｉｎΔθ ΔＷ＝Ｒ（１−ｃｏｓΔθ） と、なり、Δθが微小な領域では、ΔＷの偏心量は無視
できるので、照明開口絞り１３Ａ（または１３Ｂ，１３
Ｃ）は、照明光束ＩＬに対して照明光束ＩＬ光軸に垂直
で直交する軸の垂直な方向（Ｖ軸方向）にのみ移動する
とみなすことができる。

【００３０】また、平行平面板１４の回転軸は、照明開
口絞りが移動する垂直な軸（Ｖ軸）と平行とすること
で、平行平面板１４の傾き調整を行なったとき照明光束
ＩＬは、照明開口絞りが移動する方向（Ｖ軸方向）と直
交する方向（Ｗ軸方向）に光軸がシフトされる。この照
明開口絞り円盤１３と平行平面板１４の調整は、ＯＡ検
出系１の結像面のフーリエ変換面である瞳面では、図４
（ｂ）のように示される。円形状の結像開口絞りＡＳに
対して照明開口絞りは、照明開口絞り円盤１３の回転調
整によりＶ軸方向に位置調整され、平行平面板１４の傾
き調整によりＷ軸方向に位置調整される。

【００３１】また、ファイバＦＢ出射端も瞳面となるの
で、光源ＬＳがＨｅＮｅレーザＬＳ１とハロゲンランプ
ＬＳ２で切換えられた際にファイバＦＢ出射端の照度分
布が異なること（ＨｅＮｅレーザによるスペックルが生
じる）による瞳面照度分布成分も加味されて、デフォー
カス特性が最小となるように、最適な照明開口絞りの位
置調整が行なわれることとなる。

【００３２】本実施例によれば複数の照明条件を持つ位
置検出装置においてデフォーカス特性を抑えることが可
能となるためウエハのフォーカス位置によらない高精度
な位置検出が達成できる。

【００３３】＜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な
うものである。

【００３４】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（装置供給メーカ）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１０
８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。

【００３５】一方、１０２〜１０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体デバイス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（Ｔ
ＣＰ／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。

【００３６】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なう製造装置、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２
０１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ＬＡＮ
２０６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
隔保守を行なうためのホスト管理システム２１１、２２
１、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２１１、２
２１、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、製造ラインの休止を最
小限に抑えることができる。

【００３７】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（４
０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４
０８）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。

【００３８】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
行なう。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
等の検査を行なう。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ない、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。

【００３９】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なうことによって、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。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、位置検出装置において
デフォーカス特性を抑えることが可能となるため、露光
前の第２物体のフォーカス位置によらない高精度な位置
検出が達成できる。本発明は、さらに、複数の照明条件
を持つ位置検出装置において、照明条件の切換えと連動
してアライメント光の入射角を最適に設定すること、す
なわち、複数の各照明条件におけるデフォーカス特性を
抑えることが人手による調整工程を入れることなく可能
となり、スループットの向上に役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る投影露光装置の要部
概略図である。

【図２】 図１における照明開口絞り円盤の概略説明図
である。

【図３】 図１における平行平面板の概略説明図であ
る。

【図４】 図１における照明開口絞り円盤と平行平面板
の機能説明概略図である。

【図５】 検出系のデフォーカス特性の説明図である。

【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：ＯＡ検出系、１１：照明リレーレンズ、１２：モー
タ、１３：照明開口絞り円盤、１３Ａ，１３Ｂ，１３
Ｃ：照明開口絞り、１３Ｄ：スリット、１４：平行平面
板、１４１：平行平面板保持部材、１４２：遮光板、１
５：モータ、１６：照明コンデンサーレンズ、１７：照
明視野絞り、１８：照明リレーレンズ、１９：偏光ビー
ムスプリッタ、２０：反射プリズム、２１：λ／４板、
２２：対物レンズ、２３：リレーレンズ、２４：検出光
学系、２５：画像検出素子、３０：コンピュータ、３
１：主制御系、３２：ステージ制御系、４０：ウエハス
テージ、ＬＳ：光源部、ＬＳ１：ＨｅＮｅレーザ、ＬＳ
２：ハロゲンランプ、ＬＳ３：光源切換えミラー、ＬＳ
４：光学系、ＡＳ：結像開口絞り、ＦＢ：ファイバ、Ｏ
ＡＩＬ：ＯＡ検出系照明系、ＩＬ：照明光束、ＭＬ：結
像光束、ＰＳ１，ＰＳ２：フォトスイッチ、Ｗ：ウエ
ハ、ＷＭ：ウエハマーク、ＵＬ：投影光学系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA20 BB02 BB27 CC19 EE00 EE03 FF01 FF41 FF49 FF66 FF67 GG02 GG05 HH10 HH13 JJ03 JJ09 JJ26 LL00 LL02 LL04 LL12 LL29 LL30 LL36 LL37 LL46 NN03 NN20 PP12 5F046 AA28 BA04 FA03 FA05 FA07 FA17 FB17

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された位置合わせマークを
   照明する照明系と、前記位置合わせマークの像を結像す
   る結像系とを備え、結像された位置合わせマークに基づ
   いて前記基板の所定の位置基準に対する位置ずれを検出
   する位置検出装置において、 前記照明系の瞳面に配置された照明開口絞りと、この照
   明開口絞りを照明光束の光軸と直交する方向に変位させ
   る変位手段と、前記瞳面近傍に配置されて前記照明開口
   絞りを通過した照明光束を透過する平行平面板と、この
   平行平面板を前記照明開口絞りの移動方向に平行な軸の
   回りに傾ける傾け手段と、前記変位手段により前記照明
   開口絞りの前記瞳面内における位置を調整し、前記傾け
   手段により前記瞳面に対する前記平行平面板の傾きを調
   整して前記結像系の結像開口絞りに対する前記照明開口
   絞りの位置を調整する照明状態制御手段とを具備するこ
   とを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 基板上に形成された位置合わせマークを
   照明する照明条件を複数種類の中から選択可能な照明系
   と、前記位置合わせマークの像を結像する結像系とを備
   え、結像された位置合わせマークに基づいて前記基板の
   所定の位置基準に対する位置ずれを検出する位置検出装
   置において、 前記照明条件の選択と連動して照明光束の前記基板への
   照射状態を調整する手段を備えたことを特徴とする位置
   検出装置。
3. 【請求項３】 基板上に形成された位置合わせマークを
   照明する照明系と、前記位置合わせマークの像を結像す
   る結像系とを備え、結像された位置合わせマークに基づ
   いて前記基板の所定の位置基準に対する位置ずれを検出
   する位置検出装置において、 前記照明系の瞳面に駆動系で回転駆動される回転円盤を
   配置し、前記回転円盤上の回転中心と同心な同一円周上
   に配置された複数種類の照明開口絞りの切換えを前記駆
   動系による回転で行ない、かつ、前記結像系の結像開口
   絞りに対する前記複数の照明開口絞りの位置調整を、一
   方向は、前記複数の照明開口絞りの切換え時の前記駆動
   系による前記回転円盤の回転量の調整により行ない、直
   交するもう一方向は、瞳面近傍に配置され、照明光束の
   光軸に対して垂直かつ前記照明開口絞りが配置される前
   記円周の前記照明光束が通る位置の接線に平行な軸を傾
   け軸とする透明な平行平面板の駆動系による傾け量の調
   整により行なうことを特徴とする位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記回転円盤の回転量調整による前記照
   明開口絞りの位置ずらし方向と前記平行平面板の傾け量
   調整による前記照明光束の光軸の位置ずらし方向を、前
   記基板の位置ずれを計測する際の計測方向と一致させて
   いることを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
5. 【請求項５】 複数種類の光源と前記回転円盤に配置さ
   れた複数の照明開口絞りとの組合せからなる複数の照明
   条件を持ち、前記駆動系による回転円盤の回転調整量と
   前記駆動系による平行平面板の傾け調整量が、前記複数
   の照明条件ごとに前記位置検出装置のデフォーカス特性
   値が最小となるように決定、記憶されており、前記位置
   検出装置の計測時に選択された照明条件に応じて自動的
   に、記憶された前記駆動系による回転円盤の回転調整量
   と前記駆動系による平行平面板の傾け調整量が適用され
   ることを特徴とする請求項３または４に記載の位置検出
   装置。
6. 【請求項６】 第１物体上のパターンを投影光学系で第
   ２物体上に投影露光する前に前記第１物体と第２物体の
   相対位置合わせを行なう露光装置において、前記相対位
   置合わせのための位置検出装置として請求項１〜５のい
   ずれか１つに記載の位置検出装置を備えたことを特徴と
   する露光装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の露光装置において、デ
   ィスプレイと、ネットワークインターフェースと、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、露光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露光装
   置。
8. 【請求項８】 前記ネットワーク用ソフトウェアは、前
   記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接続
   され前記露光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ーフ
   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
   能にする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 請求項６〜８のいずれか１つに記載の露
   光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。
10. 【請求項１０】 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請求項９に記載の
    方法。
11. 【請求項１１】 前記露光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なう請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 請求項６〜８のいずれか１つに記載の
    露光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。
13. 【請求項１３】 半導体製造工場に設置された請求項６
    〜８のいずれか１つに記載の露光装置の保守方法であっ
    て、前記露光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露
    光装置の保守方法。