JP2003203838A

JP2003203838A - 露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JP2003203838A
Application number: JP2002000013A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawahara; 淳河原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-04
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】製品良品率を高め、高精度・高スループット
を実現する。【解決手段】投影レンズ系１の光軸ＡＸと交差する方
向に沿って２次元方向に移動可能なステージ３に搭載し
たウエハ２の被露光領域を、面位置検出手段１４を使用
し、投影レンズ系１の焦平面に設定する露光方法におい
て、該被露光領域の最適フォーカス設定面の検出に必要
な計測オフセットを、該ウエハ２の露光処理中に位置検
出手段１４等から取得する情報を用いて随時補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステップアンドリ
ピートタイプの露光方法及び露光装置に関し、特に、レ
チクル上の半導体集積回路製造用パターンの像を投影光
学系を通して半導体ウエハ上にステップアンドリピート
で投影露光する投影露光方法及び装置に適している。

【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、これに伴ってステッパ
の投影レンズ系は、より高ＮＡ化されて、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
光領域全体にわた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、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
平面に対するウエハ表面の位置と傾きを高精度に検出
し、調整してやる事が重要となってくる。

【０００５】ステッパにおけるウエハ表面の位置検出方
法としては、エアマイクロ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
表面の位置を求める方法、或は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て、ウエハ表面の位置を検出する方
法等が知られている。

【０００６】さらに上記検出方法においては、検出点
（或は反射点）下の局所的なパターン段差（トポグラフ
ィ）の影響で誤ったウエハ表面（フォーカス設定面）を
検出しない様に、各ショット領域内の複数地点に検出点
を設定し、検出値と最適フォーカス設定面との差を計測
オフセット（Ｍ１〜Ｍ５）として厳密に管理する事が行
なわれている。なお計測方法としては、サンプルウエハ
内から４〜１６程度のサンプルショット（Ｓ０１〜Ｓ０
４）を選択し、端のショットから順番にフォーカス計測
を行い、各計測点の計測値差から計測オフセットを算出
する方法が一般的である。計測タイミングとしては、レ
チクル変更後またはウエハの一定枚数( 例えば２５枚)
おきが一般的である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体製造メー
カは、半導体製品の単価を下げるために、露光装置のウ
エハ処理枚数の向上に努力している。その中で、前記計
測オフセットのサンプルショット数が減らされる傾向に
あり、結果として、計測オフセットの精度低下を招いて
いる。そのため、ショット領域の位置合わせ精度も悪化
してしまい、製品不良率が高くなる問題があった。本発
明は、製品良品率を高め、高精度・高スループットな露
光装置及び露光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】上記問題を解決するため
に、本発明は投影光学系の光軸と交差する方向に沿って
２次元方向に移動可能なステージに搭載した平板状物体
例えばウエハの被露光領域を、位置検出手段を使用し、
投影光学系例えば投影レンズ系の焦平面に設定する露光
方法において、該被露光領域の最適フォーカス設定面の
検出に必要な該ウエハの所定面の段差情報としての計測
オフセットを、該ウエハの露光処理中に前記位置検出手
段等から取得する情報を用いて随時補正することを特徴
とする。

【０００９】また、本発明は、投影光学系の光軸と略直
交する方向に沿って２次元方向に移動可能なステージに
搭載した平板状物体例えばウエハの被露光領域を該投影
光学系の焦平面に設定する際に、該被露光領域に投光手
段から複数のスポット光を照射し、該被露光領域からの
複数の反射光の集光位置を光電検出する位置検出手段を
使用する露光方法において、該被露光領域の最適フォー
カス設定面の検出に必要な前記計測オフセットを、該被
露光領域の位置合わせ処理開始から露光処理終了までの
間に取得する情報を用いて露光処理中に随時補正するこ
とを特徴としてもよい。

【００１０】また、本発明は、投影光学系の光軸と略直
交する方向に沿って２次元方向に移動可能なステージに
搭載した平板状物体例えばウエハの被露光領域を該投影
光学系例えば投影レンズ系の焦平面に設定する際に、該
被露光領域に投光手段から複数のスポット光を照射し、
該被露光領域からの複数の反射光の集光位置を光電検出
する位置検出手段を使用する露光方法において、該被露
光領域の最適フォーカス設定面を、前記投影レンズ系の
焦平面に正確に設定する場合に必要な前記計測オフセッ
トの精度を露光処理中に取得する前記位置検出手段等の
情報から算出して、事前に設定した判定基準に基づき処
理を自動的に切替えることを特徴としてもよい。

【００１１】つまり、本発明に係る露光装置は、各露光
領域( ショット) の露光処理中に取得した情報( 例えば
露光領域の位置合わせ時のフォーカス計測値、または露
光中のフォーカス計測値、ステージ位置センサ計測値
等) を用いて前記オフセットを随時補正する。または露
光処理のステップ・リピート中に前記オフセットを露光
処理中に取得可能な各種情報から、オフセット精度を算
出して、前もって定めた精度を満たさないときに、自動
的にサンプル計測処理を実行する。

【００１２】上記手段を用いれば、計測オフセットは露
光処理中に随時補正・更新される。そのため、ショット
領域の位置合わせは常に高精度に行われることとなり、
製品不良率の低減が可能である。

【００１３】また、本発明は、前記露光処理中に取得す
る情報が被露光領域内における前記物体の所定面の面位
置情報であることが望ましく、前記面位置情報が位置検
出手段の検出値であることが好ましく、前記いずれかの
露光方法を行うための手段を有する露光装置にも適用さ
れる。

【００１４】また、本発明は、前記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。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。

【００１５】また、本発明は、前記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
導体製造工場であってもよい。

【００１６】また、本発明は、半導体製造工場に設置さ
れた前記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。

【００１７】また、本発明は、前記露光装置において、
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。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明
の実施形態に係る投影露光装置の要部概略図である。図
１において、１は投影レンズ系であり、その光軸は図中
ＡＸで示している。投影レンズ系１は、レチクル（不図
示）の回路パターンを、例えば１／５倍に縮小して投影
し、その焦平面に回路パターン像を形成している。ま
た、光軸ＡＸは図中のＺ軸方向と平行な関係にある。２
は表面にレジストを塗布したウエハであり、先の露光工
程で互いに同じパターンが形成された多数個の被露光領
域（ショット）が配列してある。

【００１９】３はウエハ２を載置するウエハステージで
ある。ウエハ２はウエハステージ３に吸着され固定され
ている。ウエハステージ３は、Ｘ軸方向に動くＸステー
ジと、Ｙ軸方向に動くＹステージと、Ｚ軸方向の移動及
び各Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に平行な軸のまわり
に回転するθチルトステージとで構成されている。ま
た、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交するように設定し
てある。従って、この露光装置は、ウエハステージ３を
駆動することにより、ウエハ２の表面の位置を投影レン
ズ系１の光軸ＡＸ方向及び光軸ＡＸに直交する平面に沿
った方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パターン像に
対する傾きも調整している。

【００２０】図１における符号（４〜１１）はウエハ２
の表面位置及び傾きを検出する為に設けた検出手段の各
要素を示している。４は照明用光源、例えば発光ダイオ
ードや、半導体レーザなどの高輝度な光源である。５は
照明用レンズである。

【００２１】光源４から射出した光は、照明用レンズ５
によって平行な光束となり、複数個（本実施形態では５
個）のピンホールを形成したマスク６を照明する。マス
ク６の各ピンホールを通過した複数個の光束（６１〜６
５）は、結像レンズ７を経て折曲げミラー８に入射し、
折曲げミラー８で方向を変えた後、ウエハ２の表面に入
射している。

【００２２】ここで、結像レンズ７と折曲げミラー８は
ウエハ２上にマスク６の複数個のピンホールの像を形成
している。複数個のピンホールを通過した検出光光束
（６１〜６５）は、図２に示す複数の被露光領域（１０
０〜１０３）等の中の例えば被露光領域１００について
説明すると、図３に示すように、ウエハ２の被露光領域
１００の中央部を含む５ヶ所（７１〜７５）を照射し、
図４に示すように各々の箇所で反射される。即ち、本実
施形態では、マスク６にピンホールを５組形成し、この
検出手段（４〜１１）は、被露光領域１００内で、後述
するように、その中央部を含む５つの測定点（７１〜７
５）の位置を測定している。

【００２３】ウエハ２の各測定点（７１〜７５）で反射
した光束（６１〜６５）は、折曲ミラー９により方向を
変えた後、検出レンズ１０を介して素子を２次元的に配
置した位置検出素子１１上に入射する。ここで、検出レ
ンズ１０は、結像レンズ７、折曲げミラー８、ウエハ
２、及び折曲げミラー９と協働して、マスク６のピンホ
ールの像を位置検出素子１１上に形成している。即ち、
マスク６とウエハ２と位置検出素子１１は、互いに光学
的に共役な位置にある。図１では模式的に示してある
が、光学配置上困難な場合には、位置検出素子１１は各
ピンホールに対応して複数個配置しても良い。

【００２４】位置検出素子１１は、２次元的なＣＣＤな
どから成り、複数個のピンホールを介した複数の光束の
位置検出素子１１の受光面への入射位置は各々独立に検
知することが可能となっている。ウエハ２の投影レンズ
系１の光軸ＡＸ方向の位置の変化は、位置検出素子１１
上の複数の光束の入射位置のズレとして検出できるた
め、ウエハ２の被露光領域１００内の図３に示す５つの
測定点（７１〜７５）における、ウエハ２の表面の光軸
ＡＸ方向の位置（計測オフセット（Ｍ１〜Ｍ５）、図４
では最適フォーカス設定面８０に対してＭ１及びＭ２の
みを示す）が、位置検出素子１１からの出力信号として
面位置検出装置１４を介して制御装置１３へ入力されて
いる。

【００２５】ウエハステージ３のＸ軸及びＹ軸方向の変
位は、ウエハステージ３上に設けた基準ミラーとレーザ
ー干渉計とを用いて周知の方法により測定し、ウエハス
テージ３の変位量を示す信号がレーザ干渉計から信号線
を介して制御装置１３へ入力されている。また、ウエハ
ステージ３の移動は、ステージ駆動装置１２により制御
され、ステージ駆動装置１２は、信号線を介して制御装
置１３から指令信号を受け、この信号に応答してウエハ
ステージ３をサーボ駆動している。

【００２６】ステージ駆動装置１２は、第１駆動手段と
第２駆動手段を有し、第１駆動手段によりウエハ２の光
軸ＡＸと直交する面内における位置（Ｘ，Ｙ）と回転
（θ）とを調整し、第２駆動手段によりウエハ２の光軸
ＡＸ方向の位置（Ｚ）と傾き（ψＸ，Ｙ）とを調整して
いる。

【００２７】面位置検出装置１４は、位置検出素子１１
からの出力信号（面位置データ）を基に処理し、ウエハ
２の表面の位置を検出する。そしてこの検出結果を制御
装置１３へ転送し、所定の指令信号によりステージ駆動
装置１２の第２駆動手段が作動し、第２駆動手段がウエ
ハ２の光軸ＡＸ方向の位置と傾きを調整する。

【００２８】また、図１における符号（１７〜２０）
は、ウエハ２上のパターンとレチクル上のパターンの位
置合わせにおいて、ウエハ２上に形成されたアライメン
トマーク２４の位置を検出する為に設けた検出手段の各
要素を示している。１８は照明用光源、例えば発光ダイ
オードや、半導体レーザ等の高輝度な光源である。光源
１８から射出した光はハーフミラー１７により方向を変
えた後、投影レンズ系１を介してウエハ２上のアライメ
ントマーク２４を照明する。ウエハ２上で反射した光
は、再び投影レンズ系１及びハーフミラー１７を介して
位置検出素子１９上に入射する。位置検出素子１９は、
２次元的なＣＣＤ等からなり、アライメントマーク２４
を含む画像をアライメントマーク位置検出装置２０に出
力する。アライメントマーク位置検出装置２０は、ステ
ージ３の位置とアライメントマーク２４の検出位置とか
らアライメントマーク位置を計算する。制御装置１３
は、露光開始に先立ち、ショットレイアウト情報とアラ
イメントマーク配置情報と計測マーク選択情報とから、
順番に各アライメントマークが計測可能な位置にステー
ジ３を移動させ、前記アライメントマーク位置検出装置
２０から検出位置を受け取る。そして前もって計測して
おいたレチクル位置とステージ位置の関係とショットレ
イアウトの情報とアライメントマーク検出位置の情報か
ら、ウエハ上のショット配置とレチクルの投影パターン
の正確な位置関係を求め、ステップアンドリピート時の
ショットの位置合わせに使用する（グローバルアライメ
ント）。

【００２９】図５は、本発明の実施形態に係る投影露光
装置における露光開始前後の面位置データのサンプル数
を示す説明図であって、（ａ）が露光開始前であり、
（ｂ）が１２領域の露光終了後を表している。露光開始
前における面位置データ取得領域は、図５（ａ）に示す
ように、サンプルショット領域のみであって、４領域で
ある。そして、例えば１２領域の露光終了後の時点にお
ける面位置データ取得領域は、図５（ｂ）に示すよう
に、サンプルショット領域と露光済み領域とを含む１５
領域である。

【００３０】次に、本実施形態において、ウエハ２がス
テージ３上に搬入された後のステップアンドリピート処
理と計測オフセットの決定処理を、フローチャート（流
れ図）図６を用いて説明する。

【００３１】まずステップＳ００１にて、制御装置１３
は、事前に設定されたサンプルショット情報に基づき、
図２に示すような各サンプルショット（Ｓ０１〜Ｓ０
４）を順次ステップアンドリピートしながら、面位置検
出装置１４を使って各サンプルショットの面位置情報を
計測・収集し、面位置情報から計測オフセット（Ｍ０１
〜Ｍ０５）を算出し、制御装置１３に設定する。

【００３２】次にステップＳ００２にて、制御装置１３
は、前記グローバルアライメントの結果とウエハ上の被
露光領域のレイアウト情報とに基づき、被露光領域の位
置を算出し、制御装置１２を使って被露光領域を投影レ
ンズ１下へ移動させる。

【００３３】次にステップＳ００３にて、制御装置１３
は、レーザ干渉計１６を使って被露光領域の位置を正確
に算出し、ステージ駆動装置１２を使って、該被露光領
域がレチクルの投影パターンの投影領域に一致するよう
に、ステージ３の位置決めを行う。

【００３４】次にステップＳ００４にて、制御装置１３
は、面位置検出装置１４を使って被露光領域上における
各計測点（７１〜７５）の光軸ＡＸ方向の位置を計測
し、面位置データ（Ｚ１〜Ｚ５）として記憶する。

【００３５】次にステップＳ００５にて、制御装置１３
は、面位置データ（Ｚ１〜Ｚ５）と計測オフセット（Ｍ
１〜Ｍ５）とから補正面位置データ（Ｈ１〜Ｈ５）を式
（１）により算出する。

【００３６】

【数１】

【００３７】そして制御装置１３は、補正面位置データ
（Ｈ１〜Ｈ５）と各計測点（７１〜７５）の座標から最
小二乗平面Ｐ（＝最適フォーカス設定面８０）を算出す
る。最小二乗平面Ｐは式（２）による算出値が最小とな
る平面である。

【００３８】

【数２】

【００３９】そして制御装置１３は、該最適フォーカス
設定面８０と投影レンズ系１の結像面の位置ずれ量とを
算出し、ステージ駆動装置１２を使ってステージ３を駆
動させ、両面を一致させる。

【００４０】次にステップＳ００６にて、制御装置１３
は、不図示の露光制御装置に対して露光開始を指令す
る。

【００４１】次にステップＳ００７にて、制御装置１３
は、最適フォーカス設定面と補正面位置データ（Ｈ１〜
Ｈ５）の差分からオフセット誤差（Ｇ１〜Ｇ５）を算出
する。そして計測オフセット（Ｍ１〜Ｍ５）からオフセ
ット誤差（Ｇ１〜Ｇ５）を減算することで、計測オフセ
ットを補正する。

【００４２】次にステップＳ００８にて、制御装置１３
は、未露光の領域の有無を確認して、未露光領域があれ
ばステップＳ００２に進む。未露光領域がなければウエ
ハの露光処理は終了する。

【００４３】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態をフローチャート図７を用いて説明する。本実施形態
は、露光処理のステップ・リピート中に計測オフセット
精度を算出して、前もって定めた精度を満たさないとき
に、自動的にサンプル計測処理を実行する場合の例であ
る。

【００４４】まずステップＳ０１１にて、制御装置１３
は、事前に入力されたサンプルショット情報に基づき、
ステージ駆動装置１２を使ってサンプルショット（Ｓ０
１〜Ｓ０４）を順番にステップアンドリピートしなが
ら、面位置検出装置１４を使って被露光領域の面位置情
報を収集し、計測した面位置情報から計測オフセット
（Ｍ１〜Ｍ５）を算出する。

【００４５】次にステップＳ０１２にて、制御装置１３
は、前記グローバルアライメントの結果とウエハ上の被
露光領域のレイアウト情報とに基づき、被露光領域の位
置を算出し、制御装置１３を使って被露光領域を投影レ
ンズ系１の下に移動させる。そして制御装置１３は、レ
ーザ干渉計１６を使って被露光領域の位置を正確に算出
し、ステージ駆動装置１２を使って該被露光領域がレチ
クルの投影パターンの投影領域に一致するようにステー
ジ３の位置決めを行う。

【００４６】次にステップＳ０１３にて、制御装置１３
は、面位置検出装置１４を使って被露光領域内の所定の
計測点に光束を入射させ、反射光の結像位置から各計測
点の光軸方向位置を算出し、面位置データ（Ｚ１〜Ｚ
５）として記憶する。制御装置１３は、面位置データ
（Ｚ１〜Ｚ５）に計測オフセット（Ｍ１〜Ｍ５）を加算
して補正面位置データ（Ｈ１〜Ｈ５）を算出する。そし
て制御装置１３は、補正面位置データ（Ｈ１〜Ｈ５）と
各計測点（７１〜７５）の座標から最小二乗平面（＝最
適フォーカス設定面８０）を算出する。

【００４７】次にステップＳ０１４にて、制御装置１３
は、最適フォーカス設定面と補正面位置データ（Ｈ１〜
Ｈ５）に計測オフセットを加算後の計測値の差分とか
ら、オフセット誤差（Ｇ１〜Ｇ５）を算出し、該誤差が
事前に設定された許容値以内であればステップＳ０１６
に進み、許容値を超えていればステップＳ０１５に進
む。

【００４８】ステップＳ０１５に進んだ場合、制御装置
１３は、事前に入力されたサンプルショット情報に基づ
き、ステージ駆動装置１２を使ってサンプルショット
（Ｓ０１〜Ｓ０４）を順番にステップアンドリピートし
ながら、面位置検出装置１４を使って被露光領域の面位
置情報を収集し、計測オフセット（Ｍ１〜Ｍ５）を再算
出する。

【００４９】次にステップ０１６にて、制御装置１３
は、面位置データ（Ｚ１〜Ｚ５）に計測オフセット（Ｍ
１〜Ｍ５）を加算し、補正面位置データ（Ｈ１〜Ｈ５）
を算出する。そして補正面位置データ（Ｈ１〜Ｈ５）と
各計測点（７１〜７５）の座標から最小二乗平面（＝最
適フォーカス設定面８０）を算出する。そして制御装置
１３は、ステージ駆動装置１２を使って最適フォーカス
設定面８０と投影レンズ系１の像面を一致させる。

【００５０】次にステップＳ０１７にて、制御装置１３
は、不図示の露光制御装置に対して露光開始を指令す
る。

【００５１】次にステップＳ０１８にて、制御装置１３
は、未露光の領域の有無を確認して、未露光領域があれ
ばステップＳ０１２に進む。未露光領域がなければ、ウ
エハ２の露光処理は終了する。

【００５２】上記実施形態の手段を用いれば、計測オフ
セットは、露光処理中に随時精度確認されて、精度を満
たさない場合には再算出されるために、常に高精度な位
置合わせが可能である。

【００５３】なお、本実施形態は斜入射光学検出方式の
面位置検出装置を用いたが、本発明はこれに限らず、他
の方式の面位置検出装置を使用してもよい。例えば静電
容量センサを使う面位置検出方式でも有効である。更に
本実施形態は計測オフセットの補正に面位置データを用
いたが、本発明は被露光領域の位置合わせ処理や露光処
理の間に得られる他の情報を用いても有効である。例え
ばレーザ干渉計の情報でも有効である。更に本実施形態
は、最適フォーカス設定面を算出する際に、最小二乗法
を用いたが、本発明は類似の方式を用いても有効であ
る。更に本発明はレチクルとウエハを相対的に駆動しな
がら露光を行うスキャン方式の露光装置についても有効
である。

【００５４】（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。

【００５５】図８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、１１０１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１１０１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
１１０８、複数の操作端末コンピュータ１１１０、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）１１０９を備える。ホスト管理
システム１１０８は、ＬＡＮ１１０９を事業所の外部ネ
ットワークであるインターネット１１０５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。

【００５６】一方、１１０２〜１１０４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１１０２〜１１０４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１１０２〜１１０４内には、夫々、複
数の製造装置１１０６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）
１１１１と、各製造装置１１０６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１１０７とが設けら
れている。各工場１１０２〜１１０４に設けられたホス
ト管理システム１１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１１
を工場の外部ネットワークであるインターネット１１０
５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ＬＡＮ１１１１からインターネット１１０５を
介してベンダの事業所１１０１側のホスト管理システム
１１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム
１１０８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１１０５を介して、各製造装置１１０６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
１１０２〜１１０４とベンダの事業所１１０１との間の
データ通信および各工場内のＬＡＮ１１１１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。

【００５７】さて、図９は本実施形態の全体システムを
図８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、１２０１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１２０２、レジスト処理装置１２０
３、成膜処理装置１２０４が導入されている。なお図９
では製造工場１２０１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ＬＡＮ１２０６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１２０５で製造ラインの
稼動管理がされている。

【００５８】一方、露光装置メーカ１２１０、レジスト
処理装置メーカ１２２０、成膜装置メーカ１２３０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
１２１１，１２２１，１２３１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１２０５と、各装置のベンダの管
理システム１２１１，１２２１，１２３１とは、外部ネ
ットワーク１２００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１２００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。

【００５９】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１０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１４０１、シリアルナンバー１４０２、トラブルの件
名１４０３、発生日１４０４、緊急度１４０５、症状１
４０６、対処法１４０７、経過１４０８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１４１０〜１４１２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。

【００６０】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１１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。

【００６１】図１２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。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、計測オフセットは露光
処理中に随時補正・更新される。そのため、被露光領域
の位置合わせは常に高精度に行われることとなり、製品
不良率の低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る投影露光装置の要部
を示す概略図である。

【図２】本発明の実施形態に係る投影露光装置におけ
るウエハ上の被露光領域と計測オフセットのサンプルシ
ョットの配置を示す説明図である。

【図３】本発明の実施形態に係る投影露光装置におけ
る被露光領域と面位置検出用の計測点の配置を示す説明
図である。

【図４】本発明の実施形態に係る投影露光装置におけ
る最適フォーカス設定面と計測オフセットの関係を示す
図である。

【図５】本発明の実施形態に係る投影露光装置におけ
る（ａ）が露光開始前、（ｂ）が１２領域の露光終了後
のそれぞれ面位置データのサンプル数を示す説明図であ
る。

【図６】本発明の第１の実施形態を説明する流れ図で
ある。

【図７】本発明の第２の実施形態を説明する流れ図で
ある。

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

【図９】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１０】ユーザインタフェースの具体例である。

【図１１】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１２】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：ウエハ、３：ウエハステージ、
４：ウエハ表面位置検出用の高輝度光源、５：照明用レ
ンズ、６：ピンホールを持つマスク、７：結像レンズ、
８，９：折曲げミラー、１０：検出レンズ、１１：ウエ
ハ表面位置検出用の２次元位置検出素子、１２：ステー
ジ駆動装置、１３：制御装置、１４：面位置検出装置、
１５：レーザ反射ミラー、１６：レーザ干渉計、１７：
ハーフミラー、１８：アライメントマーク検出用の高輝
度光源、１９：アライメントマーク検出用の２次元位置
検出素子、２０：アライメントマーク位置検出装置、２
１：レチクルパターンの投影領域、２４：アライメント
マーク、６１〜６５：ウエハ表面位置検出用の検出光光
束、７１〜７５：ウエハ表面位置検出用の測定点、８
０：最適フォーカス設定面、Ｚ１〜Ｚ５：面位置デー
タ、Ｍ１〜Ｍ５：計測オフセット、Ｈ１〜Ｈ５：補正面
位置データ、Ｇ１〜Ｇ５：計測オフセット誤差、１００
〜１０３：被露光領域（ショット）、Ｓ０１〜Ｓ０４：
計測オフセットのサンプルショット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投影光学系の光軸と交差する方向に沿っ
て２次元方向に移動可能なステージに搭載した平板状物
体の所定面を、該所定面の面位置を検出する位置検出手
段を使用し、該投影光学系の焦平面に設定する露光方法
において、該所定面の最適フォーカス設定面の検出に必
要な該所定面の段差情報を、該平板状物体の露光処理中
に取得する情報を用いて該露光処理中に随時補正するこ
とを特徴とする露光方法。
【請求項２】投影光学系の光軸と略直交する方向に沿
って２次元方向に移動可能なステージに搭載した平板状
物体の所定面を該投影光学系の焦平面に設定する際に、
該所定面の測定面に投光手段から複数のスポット光を照
射し、該所定面からの複数の反射光の集光位置を光電検
出する位置検出手段を使用する露光方法において、該所
定面の最適フォーカス設定面の検出に必要な所定面の段
差情報を、該所定面の位置合わせ処理開始から露光処理
終了までの間に取得する情報を用いて随時補正すること
を特徴とする露光方法。
【請求項３】前記段差情報は前記位置検出手段で計測
した光軸方向の位置情報に基づく計測オフセットである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】前記露光処理中に取得する情報が被露光
領域における前記物体の所定面の面位置情報であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光方
法。
【請求項５】前記面位置情報が位置検出手段の検出値
であることを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】投影光学系の光軸と略直交する方向に沿
って２次元方向に移動可能なステージに搭載した平板状
物体の所定面を該投影光学系の焦平面に設定し、該所定
面の測定面に投光手段から複数のスポット光を照射し、
該所定面からの複数の反射光の集光位置を光電検出する
位置検出手段を使用する露光方法において、最適フォー
カス設定面を正確に検出し前記投影光学系の焦平面に設
定する場合に必要な計測オフセットの精度を露光処理中
に取得する情報から算出して、事前に設定した判定基準
に基づき処理を自動的に切替えることを特徴とする露光
方法。
【請求項７】前記露光処理中に取得する情報が被露光
領域における前記物体の所定面の面位置情報であること
を特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】前記面位置情報が位置検出手段の検出値
であることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】請求項１から８までのいずれかに記載の
露光方法を行うための手段を有することを特徴とする露
光装置。
【請求項１０】請求項９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１１】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１０に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項１２】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１１
に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項１３】請求項９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１４】半導体製造工場に設置された請求項９
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１５】請求項９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１６】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１５に記載の露光装
置。