JP2003188084A

JP2003188084A - 面位置検出装置、面位置検出方法及び露光装置

Info

Publication number: JP2003188084A
Application number: JP2001388628A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Hirooka; 道浩広岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】基板上の測定位置にごみ等の異物が存在した
場合にも、異物が存在しない他のチップにデフォーカス
を生じさせることなく、投影光学系の焦平面に適切に位
置合わせすることを可能にする。【解決手段】パターン構造を有する領域が形成された
物体であるウエハの領域内の複数の計測位置より面位置
を測定する。面位置を検出する際の前記複数の計測位置
のセンサ出力波形及び高さ測定値のどちらかに基づきウ
エハの異常を検出する検出手段と、異常検出時にその異
常検出位置の近辺の高さ測定値から該異常検出位置の真
の高さの推定値を算出する手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面位置検出装置及
びそれを用いた走査型投影露光装置等に関し、特に半導
体デバイス製造用のステップアンドリピート方式やステ
ップアンドスキャン方式の投影露光装置において、ウエ
ハステージ上に載置された半導体ウエハ（基板）の各被
露光領域を投影レンズ系（投影光学系）の焦平面に高精
度にかつ容易に合焦せしめる際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路
パターンの微細化が進んでおり、これに伴って投影露光
装置で用いている投影レンズ系は、より高ＮＡ化されて
いる。そしてこれに伴い回路パターンの転写工程におけ
るレンズ系の許容焦点深度がより狭くなっている。ま
た、投影レンズ系により露光するべき被露光領域の大き
さも大型化される傾向にある。

【０００３】このようなことにより、大型化された被露
光領域全体に亘って良好な回路パターンの転写を可能に
する為には、投影レンズ系の許容焦点深度内に確実に、
ウエハの被露光領域（ショット）全体を位置付ける必要
がある。

【０００４】これを達成する為には、ウエハ表面の投影
レンズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像がフ
ォーカスする平面に対する位置と傾きを高精度に検出
し、ウエハ表面の位置や傾きを調整してやることが重要
となってくる。

【０００５】こうしたなか、最近ではステッパ方式と同
等の投影レンズを使いながら露光領域とＮＡを大きくす
ることが可能なスキャン方式の露光装置（走査型投影露
光装置）のニーズが高まっている。

【０００６】スキャン方式の露光装置では被露光領域全
体に亙って良好な回路パターンの転写を可能にする為
に、ウエハ表面（投影レンズ系の焦平面）、即ちレチク
ルの回路パターン像に対して、転写対象であるウエハ表
面の位置と傾きをスキャン動作に同期しながら高精度に
検出し、オートフォーカス・オートレベリングの補正駆
動をスキャン露光中連続的に行って、ウエハ表面を投影
光学系の最良結像面に逐次合わせ込む方法が用いられて
いる。

【０００７】これらの投影露光装置におけるウエハ表面
の高さ及び面位置検出方法としては、例えばウエハ表面
に光束を斜め方向から入射させ、ウエハ表面からの反射
光の反射点の位置ずれをセンサ上への反射光の位置ずれ
として検出する検出光学系を用いる方法や、エアマイク
ロセンサや静電容量センサなどのギャップセンサを用い
てウエハ表面の複数箇所の面位置を検出し、その結果に
基づいてウエハ表面位置を求める方法、等が知られてい
る。

【０００８】走査型の投影露光装置におけるマスク像の
焦点合わせは、ウエハの露光面を投影光学系の最良結像
面に逐次合わせ込むために、高さ計測とオートフォーカ
ス・オートレベリングの補正駆動をスキャン露光中連続
的に行っている。

【０００９】これらの装置における高さ及び面位置検出
機構は、例えばウエハ表面に光束を斜め上方より入射す
るいわゆる斜入射光学系を用いてウエハからの反射光を
センサ上の位置ずれとして検知する方法があり、スキャ
ン中の複数の高さ測定値から測定位置が露光スリット領
域を通過するときの高さ及び傾きの補正駆動量を算出
し、補正するというものであった。

【００１０】この際、ウエハ上の測定位置にごみ等の異
物が存在すると、反射光が乱れて高さ測定値がその影響
を受ける。そのため、それを基に算出した補正駆動量は
誤ったものとなる。

【００１１】最近の生産現場においては、チップの多様
化と、微細化のトレンドに従ったシュリンク版や、カッ
トダウン版等の投入により、種々様々なチップサイズの
生産が行われており、１回のスキャン当たりのチップ取
得数は、２〜３チップとなるのが通常であり、さらにシ
ュリンクされた場合４〜６チップとなる場合もある。こ
のような場合、誤った補正駆動により同一のスキャン内
の他のチップにもデフォーカスが生じ、歩留まりを低下
させてしまう。

【００１２】ウエハ上あるいはウエハを吸引保持する部
材に異物が付着したことを、自動的に判定できる手段を
具備する半導体露光装置は、特願平１０−３１３９５７
号で提案されている。

【００１３】これは、まず、ウエハの高さ及び傾きの値
をメモリ上に保存する。その後、異物有無判定手段はＮ
回目とＮ＋１回目の値の差分を計算し、この値が所定値
を超えていた場合には、当該計測点付近に異物が存在す
る可能性があると判断するものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状で
は異物の存在により異常な高さ測定値となった際に、同
一のスキャン内の他のチップにデフォーカスを生じさせ
ることなく、ステージを駆動するための補正駆動値を求
める方法が確立されていなかった。

【００１５】本発明は、ウエハ等の基板の高さを相対走
査しながら連続的に検出する際、基板上の測定位置にご
み等の異物が存在した場合にも、異物が存在しない他の
チップにデフォーカスを生じさせることなく投影光学系
の焦平面に適切に位置合わせすることができるデバイス
の製造に好適な面位置検出装置及びそれを用いた露光装
置等を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明に係る面位置検出装置は、パターン構造を有する領域
が形成された物体の領域内の複数の計測位置より面位置
を測定するものであって、面位置を検出する際の前記複
数の計測位置のセンサ出力波形及び高さ測定値のどちら
かに基づき前記物体の異常を検出する検出手段と、異常
検出時にその異常検出位置の近辺の高さ測定値から該異
常検出位置における真の高さの推定値を算出する手段と
を有することを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項２に記載したパターン構造
を有する領域が形成された物体の領域内の複数の計測位
置より面位置を測定する面位置検出装置は、面位置を検
出する際の前記複数の計測位置のセンサ出力波形及び高
さ測定値を保存する手段、前記保存されたセンサ出力波
形に基づいて前記複数の計測位置の参照センサ出力波形
を算出し保存する手段、以後取得したセンサ出力波形に
ついて前記参照センサ出力波形に基づいて異常を検出す
る手段、及び異常検出時にその異常検出位置の前記保存
された高さ測定値とその近辺の計測位置からなる平面と
の距離情報に基づいて該異常検出位置における真の高さ
の推定値を算出する手段を有することを特徴とする。

【００１８】これにより、ごみ等の異物が存在した際
に、異常な高さ測定値により異常な面位置測定値が出力
されるのを防止し、適切な面位置測定値を出力すること
を可能にする。

【００１９】本発明の請求項３に記載したパターン構造
を有する領域が形成された物体の領域内の複数の計測位
置より面位置を測定する面位置検出装置は、面位置を検
出する際の前記複数の計測位置の高さ測定値を保存する
手段、前記保存された高さ測定値とその近辺の計測位置
からなる平面との距離情報に基づいて参照データを算出
し保存する手段、以後取得した高さ測定値についてその
近辺の計測位置からなる平面との距離情報と前記参照デ
ータとに基づいて異常を検出する手段、及び異常検出時
に前記参照データに基づいてその異常検出位置における
真の高さの推定値を算出する手段を有することを特徴と
する。

【００２０】本発明の請求項４に記載した面位置検出方
法は、上記いずれかの面位置検出装置を用いることを特
徴とする。

【００２１】本発明の請求項５に記載した露光装置は、
原版と基板を投影光学系に対し同期させて走査させると
ともに前記投影光学系を介して前記原版上のパターンを
前記基板上に投影露光する際、前記基板上のパターン構
造を有する被露光領域内の走査方向に並んだ複数の検出
ポイントの面位置を順次検出して前記被露光領域を前記
投影光学系の像面位置に位置させるものであって、面位
置を検出する際の前記複数の計測位置のセンサ出力波形
及び高さ測定値のどちらかに基づき前記物体の異常を検
出する検出手段と、異常検出時にその異常検出位置の近
辺の高さ測定値から該異常検出位置における真の高さの
推定値を算出する手段と、該真の高さの推定値及び過去
に取得した該物体の形状情報に基づき面位置合わせのた
めの補正駆動量を算出する駆動量算出手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項６に記載した原版と基板を
投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前記投
影光学系を介して前記原版上のパターンを前記基板上に
投影露光する際、前記基板上のパターン構造を有する被
露光領域内の走査方向に並んだ複数の検出ポイントの面
位置を順次検出して前記被露光領域を前記投影光学系の
像面位置に位置させる露光装置は、面位置を検出する際
の前記複数の計測位置のセンサ出力波形及び高さ測定値
を保存する手段、前記保存されたセンサ出力波形に基づ
いて前記複数の計測位置の参照センサ出力波形を算出す
る手段、以後取得したセンサ出力波形について前記参照
センサ出力波形に基づいて異常を検出する手段、及び異
常検出時にその異常検出位置の前記保存された高さ測定
値とその近辺の計測位置からなる平面との距離情報に基
づいて該異常検出位置における真の高さの推定値を算出
する手段を有し、それによって求めた面位置から前記基
板を搭載したステージの駆動量を決定することを特徴と
する。

【００２３】これにより、ごみ等の異物が存在した際
に、異常な面位置測定値に基づく誤った補正駆動によ
り、同一のスキャン内の他のチップにもデフォーカスが
生じ、歩留まりを低下させてしまうのを防止できる。

【００２４】本願の請求項７に記載した原版と基板を投
影光学系に対し同期させて走査させるとともに前記投影
光学系を介して前記原版上のパターンを前記基板上に投
影露光する際、前記基板上のパターン構造を有する被露
光領域内の走査方向に並んだ複数の検出ポイントの面位
置を順次検出して前記被露光領域を前記投影光学系の像
面位置に位置させる露光装置は、面位置を検出する際の
前記複数の計測位置の高さ測定値を保存する手段、前記
保存された高さ測定値とその近辺の計測位置からなる平
面との距離情報に基づいて参照データを算出し保存する
手段、以後取得した高さ測定値についてその近辺の計測
位置からなる平面との距離情報と前記参照データとに基
づいて異常を検出する手段、及び異常検出時に前記参照
データに基づいてその異常検出位置における真の高さの
推定値を算出する手段を有し、それによって求めた面位
置から前記基板を搭載したステージの駆動量を決定する
ことを特徴とする。

【００２５】これにより、ごみ等の異物が存在した際
に、異常な面位置測定値に基づく誤った補正駆動によ
り、同一のスキャン内の他のチップにもデフォーカスが
生じ、歩留まりを低下させてしまうのを防止できる。ま
た、面位置測定値を高速に算出できる。

【００２６】本発明に係る露光装置は、センサ波形の異
常を検出した際に、該基板上の検出ポイントをユーザに
知らしめる表示手段を有することが好ましい。

【００２７】本発明は、上記いずれかの露光装置を含む
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半導体デバ
イス製造方法にも適用可能である。この場合、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うことが好まし
い。

【００２８】また、本発明は、前記いずれかの露光装置
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にも適用される。

【００２９】また、本発明は、半導体製造工場に設置さ
れた前記いずれか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してもよい。

【００３０】また、本発明は、前記いずれかの露光装置
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。

【００３１】

【発明の実施の形態】（装置の実施形態）以下、本発明
の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は本発明の
実施形態の一例に係る面位置検出方法を用いるスリット
・スキャン方式の投影露光装置の部分概略図である。図
３において、１は縮小投影レンズであり、その光軸は図
中ＡＸで示され、またその像面は図中Ｚ方向と垂直な関
係にある。原版としてのレチクル２はレチクルステージ
３上に保持され、レチクル２のパターンは縮小投影レン
ズ１の倍率で１／４ないし１／２に縮小投影されて、そ
の像面に像を形成する。４は表面にレジストが塗布され
た基板としてのウエハであり、先の露光工程で形成され
た多数個の被露光領域（ショット）が配列されている。
５はウエハ４を載置するウエハステージである。このウ
エハステージ５は、ウエハ４を吸着し固定するチャッ
ク、Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々水平移動可能なＸＹステ
ージ、投影レンズ１の光軸方向であるＺ軸方向への移動
やＸ軸、Ｙ軸方向に平行な軸の回りに回転可能なレベリ
ングステージ、前記Ｚ軸に平行な軸の回りに回転可能な
回転ステージにより構成されており、レチクルパターン
像をウエハ４上の被露光領域に合致させるための６軸補
正系を構成している。

【００３２】図３における１０から１９はウエハ４の表
面位置及び傾きを検出するために設けた検出光学系の各
要素を示している。１０は光源であり、白色ランプ、ま
たは相異なる複数のピーク波長を持つ高輝度発光ダイオ
ードの光を照射するよう構成された照明ユニットよりな
っている。１１はコリメータレンズであり、光源１０か
らの光束を断面の強度分布がほぼ均一の平行光束として
射出している。１２はプリズム形状のスリット部材であ
る。このスリット部材１２は、一対のプリズムを互いの
斜面が相対するように貼り合わせてあり、この貼り合わ
せ面に複数の開口（例えば６つのピンホール）をクロム
等の遮光膜を利用して設けている。１３はレンズ系であ
って両テレセントリック系よりなり、スリット部材１２
の複数のピンホールを通過した独立の６つの光束をミラ
ー１４を介してウエハ４面上の６つの測定点に導光して
いる。図３では２光束のみ図示しているが、各光束は、
紙面に対し垂直方向に各々３光束が並行して存在してい
る。このとき、レンズ系１３に対してピンホールの形成
されている平面とウエハ４の表面を含む平面とは、シャ
インプルーフの条件(Scheinmpflug's condition)を満足
するように設定している。

【００３３】本実施形態において、光照射手段からの各
光束のウエハ４の面上への入射角Φ（ウエハ面に立てた
垂線即ち光軸となす角）は、Φ＝７０°以上である。ウ
エハ４面上には、図５に示すように、複数個のパターン
領域（露光領域ショット）ｅが配列されている。レンズ
系１３を通過した６つの光束は、図４に示すように、パ
ターン領域の互いに独立した各測定点ＣＬ１〜ＣＬ３，
ＣＲ１〜ＣＲ３に入射し、結像している。また、６つの
測定点ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＲ１〜ＣＲ３が、ウエハ４面
内で互いに独立して観察されるように、光束は、Ｘ方向
（スキャン方向) からＸＹ平面内でΘ°回転させた方向
より入射させている。これにより、本出願人が特願平３
−１５７８２２号で提案しているように、各要素の空間
的配置を適切にし面位置情報の高精度な検出を容易にし
ている。

【００３４】次に、ウエハ４からの反射光束を検出する
側、即ち１５から１９について説明する。１６は受光レ
ンズであって両テレセントリック系よりなり、ウエハ４
の面からの６つの反射光束をミラー１５を介して受光し
ている。受光レンズ１６内に設けたストッパ絞り１７
は、６つの各測定点に対して共通に設けられており、ウ
エハ４上に存在する回路パターンによって発生する高次
の回折光（ノイズ光）をカットしている。両テレセント
リック系で構成された受光レンズ１６を通過した光束
は、その光軸が互いに平行となっており、補正光学系群
１８の６個の個別の補正レンズにより光電変換手段群１
９の検出面に互いに同一の大きさのスポット光となるよ
うに再結像されている。また、この受光する側（１６か
ら１８) は、ウエハ４の面上の各測定点と光電変換手段
群１９の検出面とが互いに共役となるように倒れ補正を
行っているために、各測定点の局所的な傾きにより検出
面でのピンホール像の位置が変化することはなく、各測
定点の光軸方向ＡＸでの高さ変化に応答して、検出面上
でピンホール像が変化するように構成されている。

【００３５】ここで、光電変換手段群１９は、６個の１
次元ＣＣＤラインセンサにより構成している。これは次
の点で従来の２次元センサの構成よりも有利である。ま
ず、補正光学系群１８を構成する上で光電変換手段を分
離することにより、各光学部材や機械的なホルダの配置
の自由度が大きくなる。また、検出の分解能を向上させ
るには、ミラー１５から補正光学系群１８までの光学倍
率を大きくする必要があるが、この点でも光路を分割し
て個別のセンサに入射させる構成とした方が部材をコン
パクトにまとめることが可能である。さらにスリット・
スキャン方式では、露光中のフォーカス連続計測が不可
欠となり、計測時間の短縮が絶対課題となるが、従来の
２次元ＣＣＤセンサでは、必要以上のデータを読み出し
ているのもその一因であるが、１次元ＣＣＤセンサの１
０倍以上の読み出し時間を必要とする。

【００３６】次に、スリット・スキャン方式の露光シス
テムについて説明する。図３に示すように、レチクル２
は、レチクルステージ３に吸着し、固定された後、投影
レンズ１の光軸ＡＸと垂直な面内でＲＸ方向（Ｘ軸方
向) に一定速度でスキャンするとともに、ＲＹ方向（Ｙ
軸方向：紙面に垂直) には常に目標座標位置をスキャン
するように補正駆動される。このレチクルステージ３の
Ｘ方向及びＹ方向の位置情報は、図３のレチクルステー
ジ３に固定されたＸＹバーミラー２０へ外部のレチクル
干渉系（ＸＹ) ２１から複数のレーザビームが照射され
ることにより常時計測されている。露光照明光学系６
は、エキシマレーザ等のパルス光を発生する光源を使用
し、不図示のビーム整形光学系、オプティカルインテグ
レイター、コリメータ及びミラー等の部材で構成され、
遠紫外領域のパルス光を効率的に透過あるいは反射する
材料で形成されている。ビーム整形光学系は入射ビーム
の断面形状（寸法含む) を所望の形に整形するためのも
のであり、オプティカル・インテグレータは、光束の配
光特性を均一にして、レチクル２を均一照度で照明する
ためのものである。露光照明光学系６内の不図示のマス
キングブレードによりチップサイズに対応して矩形の照
明領域が設定され、その照明領域で部分照明されたレチ
クル２上のパターンは、レジストが塗布されたウエハ４
上に投影レンズ１を介して投影される。

【００３７】図３に示すメイン制御部２７は、レチクル
２のスリット像をウエハ４の所定領域に、ＸＹ面内の位
置（Ｘ，Ｙの位置及びＺ軸に平行な軸の回りの回転Θ)
とＺ方向の位置（Ｘ，Ｙ各軸に平行な軸の回りの回転
α, β及びＺ軸上の高さＺ) を調整しながらスキャン露
光を行うように、全系をコントロールしている。即ち、
レチクルパターンのＸＹ面内での位置合わせは、レチク
ル干渉計２１とウエハステージ干渉計２４の位置データ
と、不図示のアライメント顕微鏡から得られるウエハ４
の位置データから制御データを算出し、レチクル位置制
御系２２及びウエハ位置制御系２５をコントロールする
ことにより実現している。レチクルステージ３を図３の
矢印３ａの方向にスキャンする場合、ウエハステージ５
は、図３の矢印５ａの方向に投影レンズの縮小倍率分だ
け補正されたスピードでスキャンされる。レチクルステ
ージ３のスキャンスピードは、露光照明光学系６内の不
図示のマスキングブレードのスキャン方向の幅とウエハ
４の表面に塗布されたレジストの感度からスループット
が有利となるように決定される。

【００３８】レチクルパターンのＺ軸方向の位置合わ
せ、即ち像面への位置合わせは、ウエハ４の高さデータ
を検出する面位置検出系２６の演算結果を基に、ウエハ
ステージ５内のレベリングステージへの制御をウエハ位
置制御系２５を介して行っている。即ち、この露光装置
は、スキャン方向に対してスリット近傍に配置されたウ
エハ高さ測定用スポット光３点の高さデータからスキャ
ン方向と垂直方向の傾き及び光軸ＡＸ方向の高さを計算
して、露光位置での最適像面位置への補正量を求め補正
を行っている。

【００３９】（方法の実施形態１）次に、本発明の面位
置検出方法によりウエハ４の被露光領域の位置を検出す
る方法を述べる。その実施形態１を図１のフローチャー
トを用いて説明する。まず、予めサンプルショットとし
てスキャン計測すべき複数の被露光領域を決めておく。

【００４０】各サンプルショットのパターンは同一のレ
チクルにて処理されているため、サンプルショット間で
のショット内各スキャン位置での計測は同一パターン構
造の同一箇所を測定していることになる。

【００４１】ステップ１でサンプルショット内のサンプ
ル計測位置にてセンサ波形と高さ測定値を保存する。ス
テップ２で全サンプルショット内の全サンプル計測位置
にて測定が終了したか確認する。そう（ＹＥＳ）であれ
ばステップ４へ進む。そうでない（ＮＯ）ならばステッ
プ３に進む。ステップ３でステージを次のサンプル計測
位置に移動させる。ステップ４で各サンプルショット間
における、同一サンプル計測位置毎のセンサ波形の平均
値及びばらつきを算出する。ステップ５で各サンプル計
測位置とその近辺の高さ測定値から算出される平面との
距離を算出する。ステップ６で各サンプルショット間に
おける、同一サンプル計測位置毎のステップ５で算出し
た距離の平均値を算出する。ステップ７でウエハの露光
を開始する。

【００４２】ステップ８では、ウエハが計測位置に到達
した時点でＣＣＤ波形の取り込みを開始し、センサ波形
をステップ４にて算出したセンサ波形と比較する。ステ
ップ９で比較の結果、差はしきい値内か確認する。そう
であればステップ１１へ進む。そうでなければステップ
１０に進む。ステップ１０で近辺の計測位置の高さ測定
値から平面を算出する。この近辺の計測位置は直前もし
くは同時に計測された位置であり、ステージの移動方向
に依存する。ステップ６で算出済みのサンプル計測位置
とその近辺の平面との距離の平均値から高さを推定す
る。ステップ１１では、ユーザに知らせるために、異常
のあった計測位置を保存する。ステップ１２で波形から
その位置での高さを算出する。ステップ１３でステージ
補正駆動量を算出する。ステップ１４で、ステージ駆動
部へステージ補正駆動量を送信する。

【００４３】（方法の実施形態２）前記方法の実施形態
１は、露光中の高さ測定時において、ＣＣＤラインセン
サ波形のパターンマッチングを行い、ごみを検出するも
のであった。一方で昨今の露光装置には、高いスループ
ットが要求されるため、ステージスキャン速度も増加す
る傾向にあり、リアルタイムでの面位置測定が要求され
るスキャン露光装置においては、ＣＣＤラインセンサ波
形のパターンマッチング処理時間が確保できない場合が
想定される。かかる際には、高さ測定値とその近辺の計
測位置から算出された平面との距離から、ごみなどによ
る異常な測定値を検出することが考えられる。

【００４４】このような点を鑑みて発明された方法の実
施形態２を、図２のフローチャートを用いて説明する。
まず、予めサンプルショットとしてスキャン計測すべき
複数の被露光領域を決めておく。

【００４５】各サンプルショットのパターンは同一のレ
チクルにて処理されているため、サンプルショット間で
のショット内各スキャン位置での計測は、同一パターン
構造の同一箇所を測定していることになる。

【００４６】ステップ２１でサンプルショット内のサン
プル計測位置にて高さ測定値を保存する。ステップ２２
では、全サンプルショット内の全サンプル計測位置にて
測定が終了したか確認する。そう（ＹＥＳ）であれば、
ステップ２４へ進む。そうでない（ＮＯ）ならばステッ
プ２３に進む。ステップ２３でステージを次のサンプル
計測位置に移動させる。ステップ２４では、各サンプル
計測位置とその近辺の高さ測定値から算出される平面と
の距離を算出する。この平面を算出する近辺の計測位置
は、露光を行う際、計測位置の計測を行う直前もしくは
同時に計測されている位置である必要がある。

【００４７】ステップ２５で各サンプルショット間にお
ける、同一サンプル計測位置毎のステップ５で算出した
距離の平均値を算出する。ステップ２６でウエハの露光
を開始する。ステップ２７でウエハが計測位置に到達し
た時点でＣＣＤ波形の取り込みを開始し、波形からその
位置での高さを算出する。ステップ２８で計測位置と近
辺の高さ測定値から算出した平面との距離を算出する。
ステップ２５で算出済みの計測位置とその近辺の平面と
の距離の平均値と比較する。ステップ２９では、ステッ
プ２８における比較の結果、差はしきい値内か確認す
る。そう（ＹＥＳ）であればステップ３１へ進む。そう
でない（ＮＯ）ならばステップ３０に進む。

【００４８】ステップ３０では、ステップ２５で算出済
みの計測位置とその近辺の平面との距離の平均値から高
さを推定する。ステップ３１でユーザに知らせるため異
常のあった計測位置を保存する。ステップ３２でステー
ジ補正駆動量を算出する。ステップ３３で、ステージ駆
動部へステージ補正駆動量を送信する。

【００４９】（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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】さて、図７は本実施形態の全体システムを
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７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。

【００５３】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。

【００５４】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８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。

【００５５】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Ｓ１（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Ｓ２（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
Ｓ３（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Ｓ４（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Ｓ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、
ステップＳ４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Ｓ６（検査）では
ステップＳ５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Ｓ
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。

【００５６】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Ｓ１１（酸化）ではウエハの表面を
酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面
に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１３（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Ｓ１
４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ス
テップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗
布する。ステップＳ１６（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Ｓ１７（現像）では露光したウエハを現
像する。ステップＳ１８（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Ｓ１９（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Ｓ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。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ上の高さ測定位
置にごみがあっても、適切なステージ駆動量を算出でき
る。そのため、近辺のチップを正常に露光することが可
能となり、ユーザの歩留まりを向上せしめる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面位置検出方法の実施形態１の
シーケンスを示すフローチャートである。

【図２】本発明に係る面位置検出方法の実施形態２の
シーケンスを示すフローチャートである。

【図３】本発明に係る面位置検出方法を用いるスリッ
トスキャン方式の投影露光装置の実施形態の部分的概略
図である。

【図４】検出光学系による面位置検出での露光スリッ
トと各測定点の位置関係を示す説明用図である。

【図５】ウエハ上の被露光領域の配列状態とサンプル
ショットの選択の例を示す平面図である。

【図６】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
生産システムを別の角度から見た概念図である。

【図８】ユーザインタ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：投影レンズ、２：レチクル、３：レチクルステー
ジ、４：ウエハ、５：ウエハステージ、６：露光照明光
学系、１０：光源、１１：コリメータレンズ、１２：ス
リット部材、１３：レンズ系、１４，１５：ミラー、１
６：受光レンズ、１７：ストッパ絞り、１８：補正光学
系群、１９：光電変換手段群、２０：ＸＹバーミラー、
２１：レチクル干渉計、２２：レチクル位置制御系、２
４：ウエハステージ干渉計、２５：ウエハ位置制御系、
２６：面位置検出系、２７：メイン制御系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA06 CC19 FF44 GG07 GG23 GG24 HH12 JJ02 JJ08 JJ25 LL28 LL30 LL59 PP12 QQ23 QQ25 QQ42 5F046 BA05 DA05 DA14 DB05 DD03 DD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターン構造を有する領域が形成された
物体の領域内の複数の計測位置より面位置を測定する面
位置検出装置において、面位置を検出する際の前記複数
の計測位置のセンサ出力波形及び高さ測定値のどちらか
に基づき前記物体の異常を検出する検出手段と、異常検
出時にその異常検出位置の近辺の高さ測定値から該異常
検出位置における真の高さの推定値を算出する手段とを
有することを特徴とする面位置検出装置。
【請求項２】パターン構造を有する領域が形成された
物体の領域内の複数の計測位置より面位置を測定する面
位置検出装置において、面位置を検出する際の前記複数
の計測位置のセンサ出力波形及び高さ測定値を保存する
手段、前記保存されたセンサ出力波形に基づいて前記複
数の計測位置の参照センサ出力波形を算出し保存する手
段、以後取得したセンサ出力波形について前記参照セン
サ出力波形に基づいて異常を検出する手段、及び異常検
出時にその異常検出位置の前記保存された高さ測定値と
その近辺の計測位置からなる平面との距離情報に基づい
て該異常検出位置における真の高さの推定値を算出する
手段を有することを特徴とする面位置検出装置。
【請求項３】パターン構造を有する領域が形成された
物体の領域内の複数の計測位置より面位置を測定する面
位置検出装置において、面位置を検出する際の前記複数
の計測位置の高さ測定値を保存する手段、前記保存され
た高さ測定値とその近辺の計測位置からなる平面との距
離情報に基づいて参照データを算出し保存する手段、以
後取得した高さ測定値についてその近辺の計測位置から
なる平面との距離情報と前記参照データとに基づいて異
常を検出する手段、及び異常検出時に前記参照データに
基づいてその異常検出位置における真の高さの推定値を
算出する手段を有することを特徴とする面位置検出装
置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の面位置
検出装置を用いることを特徴とする面位置検出方法。
【請求項５】原版と基板を投影光学系に対し同期させ
て走査させるとともに前記投影光学系を介して前記原版
上のパターンを前記基板上に投影露光する際、前記基板
上のパターン構造を有する被露光領域内の走査方向に並
んだ複数の検出ポイントの面位置を順次検出して前記被
露光領域を前記投影光学系の像面位置に位置させる露光
装置において、面位置を検出する際の前記複数の計測位
置のセンサ出力波形及び高さ測定値のどちらかに基づき
前記物体の異常を検出する検出手段と、異常検出時にそ
の異常検出位置の近辺の高さ測定値から該異常検出位置
における真の高さの推定値を算出する手段と、該真の高
さの推定値及び過去に取得した該物体の形状情報に基づ
き面位置合わせのための補正駆動量を算出する駆動量算
出手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項６】原版と基板を投影光学系に対し同期させ
て走査させるとともに前記投影光学系を介して前記原版
上のパターンを前記基板上に投影露光する際、前記基板
上のパターン構造を有する被露光領域内の走査方向に並
んだ複数の検出ポイントの面位置を順次検出して前記被
露光領域を前記投影光学系の像面位置に位置させる露光
装置において、面位置を検出する際の前記複数の計測位
置のセンサ出力波形及び高さ測定値を保存する手段、前
記保存されたセンサ出力波形に基づいて前記複数の計測
位置の参照センサ出力波形を算出する手段、以後取得し
たセンサ出力波形について前記参照センサ出力波形に基
づいて異常を検出する手段、及び異常検出時にその異常
検出位置の前記保存された高さ測定値とその近辺の計測
位置からなる平面との距離情報に基づいて該異常検出位
置における真の高さの推定値を算出する手段を有し、そ
れによって求めた面位置から前記基板を搭載したステー
ジの駆動量を決定することを特徴とする露光装置。
【請求項７】原版と基板を投影光学系に対し同期させ
て走査させるとともに前記投影光学系を介して前記原版
上のパターンを前記基板上に投影露光する際、前記基板
上のパターン構造を有する被露光領域内の走査方向に並
んだ複数の検出ポイントの面位置を順次検出して前記被
露光領域を前記投影光学系の像面位置に位置させる露光
装置において、面位置を検出する際の前記複数の計測位
置の高さ測定値を保存する手段、前記保存された高さ測
定値とその近辺の計測位置からなる平面との距離情報に
基づいて参照データを算出し保存する手段、以後取得し
た高さ測定値についてその近辺の計測位置からなる平面
との距離情報と前記参照データとに基づいて異常を検出
する手段、及び異常検出時に前記参照データに基づいて
その異常検出位置における真の高さの推定値を算出する
手段を有し、それによって求めた面位置から前記基板を
搭載したステージの駆動量を決定することを特徴とする
露光装置。
【請求項８】センサ波形の異常を検出した際に、該基
板上の検出ポイントをユーザに知らしめる表示手段を有
することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の
露光装置。
【請求項９】請求項５〜８のいずれかに記載の露光装
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。
【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ことを特徴とする
請求項９に記載の半導体デバイス製造方法。
【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うことを特徴とする請求項１０
に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項１２】請求項５〜８のいずれかに記載の露光
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
を可能にしたことを特徴とする半導体製造工場。
【請求項１３】半導体製造工場に設置された請求項５
〜８のいずれか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。
【請求項１４】請求項５〜８のいずれかに記載の露光
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
にしたことを特徴とする露光装置。
【請求項１５】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１４に記載の露光装
置。