JP2008205393A - アライメントマークの位置検出の条件を決定する方法、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重ね合わせ精度を改善できるアライメントマークの位置検出条件を決定する方法および露光装置を提供する。
【解決手段】複数の条件のそれぞれの下で基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出する第１検出ステップと、前記ステップで検出された結果に基づいて該複数の条件の中から複数の候補条件を選択する選択ステップと、前記ステップで選択された複数の候補条件のそれぞれの下で基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出しかつ検出された複数のアライメントマークの位置に基づいて位置決めされた該基板を露光して該基板に複数の検査マークを形成する形成ステップと、前記ステップで形成された該複数の検査マークの位置を検出する第２検出ステップと、前記検出された該複数の検査マークの位置に基づき該複数の候補条件の中から基板に形成されたアライメントマークに対する位置検出条件を決定するステップとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アライメントマークの位置検出の条件を決定する方法、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

半導体素子製造用の縮小投影型の露光装置では、回路パターンの微細化に伴い、レチクルとウェハとが高精度にアライメントされた状態で、レチクル上に形成されているパターンをウェハに転写することが要求されている。

レチクルとウェハとをアライメントするための方法として、グローバル・アライメント方式が多く利用されている。グローバル・アライメント方式では、ウェハ上のいくつかの露光ショット領域上に形成されたアライメントマークの位置（ＸＹ位置）が設計値からずれている量を検出する。これにより、ショット配列の規則性を求め、各ショット領域を位置合わせ（アライメント）する。また、グローバルアライメント方式では、全ての露光ショット領域に対してアライメント検出を行なわず、限られたサンプルショット領域に対してアライメント検出を行なう。これにより、装置のスループットを向上させることができる。

ここで、アライメントマークの検出方法として例えば次のような方法がある。顕微鏡等によりアライメントマークを撮像した画像に基づいてアライメントマークの位置を検出する方法がある。また、回折格子をアライメントマークとして用いて、その回折光を干渉させた干渉信号の位相を検出して、アライメントマークの位置を検出する方法がある。

一方、グローバルアライメント方式では、ＣＭＰプロセスなど特殊な半導体製造技術の導入により、アライメント対象となるウェハのプロセス条件が、アライメントマークの検出性能に影響を与える場合がある。その場合、プロセス条件に応じて、位置検出条件を変更する必要がある。

ここで、位置検出条件は、アライメントマークを観察するための照明光（アライメント照明光）の特性、顕微鏡の絞りやその他光学素子の位置や形状、及び予めウェハ上に形成された複数のマークから選択されたマークの形状を含む。位置検出条件は、マークの信号処理アルゴリズム（例えば画像処理アルゴリズム）、及びグローバルアライメントにおけるサンプルショットの数や配置を含む。なお、サンプルショットの数や配置は、スループット向上とアライメント精度向上とのバランスをとるために、プロセス条件に応じて適切に選択すべきものである。

この位置検出条件を適切化する方法として、位置検出条件を自動で変更しながらアライメント検出を行いアライメント検出結果から適切化の指標を算出する方法が本出願人らにより提案されている。ここで、「適切」とは、アライメント精度が要求されるスペック以内になるような条件であるという意味である。

例えば、特許文献１に示された技術では、位置検出条件（信号処理アルゴリズム）を自動で変更しながら、グローバルアライメント検出を行い、信号処理アルゴリズムごとに適切化の指標（残留誤差）を算出している。そして、この残留誤差が最も少ない信号処理アルゴリズムを、適切な位置検出条件として選出している。

また、特許文献２では、位置検出条件（マーク形状等）を自動で変更しながら、グローバルアライメント検出を複数回行い、マーク形状等ごとに検出値のばらつきに関連する適切化の指標（特徴量）を算出している。そして、この特徴量が最も少ないマーク形状等を、適切な位置検出条件として選出している。

さらに、特許文献３においては、位置検出条件（複数のマークから選択されたマークの形状）を自動で変更しながら、グローバルアライメント検出及びフォーカス検出を行っている。そして、マークの形状ごとに適切化の指標（フォーカス特性の変化）を算出して、このフォーカス特性の変化が最も少ないマークの形状を、適切な位置検出条件として選出している。
特開２００４−１１１８６０号公報 特開平５−３３５２１２号公報 特開２００１−０９３８０７号公報

特許文献１〜特許文献３に示された技術では、上述のように、位置検出条件を自動で変更しながら、適切化の指標を位置検出条件ごとに算出している。ここで、実際の露光結果（例えば、ウェハに既に形成されているパターンとその上に転写されたレチクルのパターンとの重ね合わせ精度）が、算出された適切化の指標と大きく異なることがある。このとき、算出された適切化の指標を用いても、適切な位置検出条件を求められないおそれがある。このため、露光処理における重ね合わせ誤差を低減できないおそれがある。

本発明の目的は、例えば、重ね合わせ精度を改善できるアライメントマークの位置検出の条件を決定する方法、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。

本発明の第１側面に係る方法は、基板を露光する露光装置において該基板の位置決めのために実行される該基板に形成されたアライメントマークの位置検出の条件を決定する方法であって、複数の条件のそれぞれの下で基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出する第１検出ステップと、前記第１検出ステップで検出された結果に基づいて、該複数の条件の中から複数の候補条件を選択する選択ステップと、前記選択ステップで選択された複数の候補条件のそれぞれの下で、基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出し、かつ該検出された複数のアライメントマークの位置に基づいて位置決めされた該基板を露光して該基板に複数の検査マークを形成する形成ステップと、前記形成ステップで形成された該複数の検査マークの位置を検出する第２検出ステップと、前記第２検出ステップで該複数の候補条件のそれぞれに関して検出された該複数の検査マークの位置に基づき、該複数の候補条件の中から、基板に形成されたアライメントマークに対する位置検出条件を決定する決定ステップとを有することを特徴とする。

本発明の第２側面に係る露光装置は、基板を露光する露光装置であって、基板に形成されたアライメントマークの位置を検出する検出手段と、基板の位置決めを行う位置決め手段と、複数の条件のそれぞれの下で前記検出手段により検出された結果に基づいて、該複数の条件の中から複数の候補条件を選択し、該複数の候補条件のそれぞれの下で、前記検出手段に基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出させ、かつ該検出された複数のアライメントマークの位置に基づいて前記位置決め手段に該基板を位置決めさせることにより、該位置決めされた該基板を露光して該基板に複数の検査マークを形成させ、該複数の候補条件のそれぞれに関して検出された該複数の検査マークの位置に基づいて、該複数の候補条件の中から、基板に形成されたアライメントマークに対する位置検出条件を決定する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明の第３側面に係るデバイスの製造方法は、本発明の第２側面に係る露光装置を用いて基板を露光するステップと、該露光された基板を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度を改善できる。

本明細書において、「適切」という用語を、アライメント精度が要求されるスペック以内になるような条件であるという意味で用いることにする。

本発明は、精密な位置合わせ手段を必要とする装置、例えば電子回路パターンを半導体基板上に投影露光する縮小投影型の露光装置であって、複数の対象物を相互に正確に位置合わせする露光装置に関する。

本発明の実施形態に係る露光装置１の概略構成を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置１の構成図である。

露光装置１は、オフアクシス方式のウェハアライメントを行う機能を有する。露光装置１は、投影露光光学系４０２、画像処理装置４０３、プリアライメント装置４０６、コンピュータ端末（入力手段）４０７、ウェハステージ（位置決め手段）４１０及びウェハチャック４０９を備える。露光装置１は、アライメント検出系（第１検出手段、第２検出手段）１０、モニタ４１１及びコントローラ（選択部、制御手段、決定部）４０５を備える。

投影露光光学系４０２は、レチクル（原版）４０１に対して光軸（図示せず）の下流に設けられている。

画像処理装置４０３は、入力された画像信号に対して種々の画像演算処理を行い、画像信号や演算処理結果を記憶する。

プリアライメント装置４０６は、不図示のウェハ搬入装置からウェハ（基板）がアライメントシステムに送られて来た時に、ウェハの外形基準（オリフラなど）から大まかなウェハの向きを調整する（プリアライメントする）。

コンピュータ端末４０７は、ユーザからのコマンド入力を受け付ける。

ウェハステージ４１０は、アライメントの対象であるウェハ４０８の座標位置を水平方向及び鉛直方向などに移動させる。これにより、ウェハステージ４１０は、ウェハ４０８を位置決めする。

ウェハチャック４０９は、ウェハステージ４１０上に設けられ、ウェハ４０８を保持する。

アライメント検出系１０は、オフアクシス方式の観察光学系である。アライメント検出系１０は、光源（図示せず）、顕微鏡４０４及びＣＣＤカメラ４１７を含む。顕微鏡４０４は、ウェハ４０８上に形成されたパターンの画像を拡大して観察するために設けられている。ＣＣＤカメラ４１７は、顕微鏡４０４を通して得られたウェハ４０８上のパターンの光学像を電気信号に変換し、画像処理装置４０３に提供する。

モニタ４１１は、ＣＣＤカメラ４１７が撮像した画像をリアルタイムで表示する。これにより、ユーザは、ＣＣＤカメラ４１７が撮像した画像を直接確認することができる。

コントローラ４０５は、露光装置１の各構成要素を制御する。このコントローラ４０５は、メモリ４２０及びＣＰＵを有する。メモリ４２０は、ＣＰＵが処理を行う際のバッファーとして機能したり、一定期間保持すべき情報を記憶したりする。

次に、露光装置１の概略動作を、図１を用いて説明する。

アライメント検出系１０における光源（図示せず）からのアライメント照明光は、ウェハ４０８上に形成されたアライメントマークに照射される。アライメントマークからの散乱光は、ＣＣＤカメラ４１７で受光されて電気信号に光電変換される。その電気信号は、画像処理装置４０３及びモニタ４１１に供給される。画像処理装置４０３は、受け取った電気信号に所定の画像演算処理を行い、処理後の画像信号を記憶する。モニタ４１１は、受け取った電気信号に対応した画像を表示する。

露光処理において、ウェハ４０８が露光装置１に搬入される。これに応じて、コントローラ４０５は、位置検出処理が実行されるように制御する。アライメント検出系１０は、コントローラ４０５による制御の下、予め適切化された位置検出条件で、ウェハ４０８上の複数のショット領域（目標領域）から選択された複数のサンプルショット領域をアライメント検出する。すなわち、アライメント検出系１０は、グローバルアライメント検出する。アライメント検出系１０は、グローバルアライメント検出結果を画像処理装置４０３へ供給する。画像処理装置４０３は、アライメント検出系１０に所定の画像処理を行いコントローラ４０５へ供給する。コントローラ４０５が、グローバルアライメント検出結果に基づいて、ウェハステージ４１０を駆動制御するための駆動制御値を、ウェハ４０８のアライメントパラメータとして算出する。

コントローラ４０５は、アライメントパラメータに基づき、レチクル４０１とウェハ４０８とがグローバルアライメントされるように、ウェハステージ４１０を駆動制御する。これにより、ウェハ４０８のＸＹ位置が補正される。そして、レチクル４０１は、照明光学系（図示せず）により照明される。その照明光は、レチクル４０１上のパターンで回折して、投影露光光学系４０２を介してウェハ４０８上に同様のパターンを結像する。これにより、レチクル４０１上のパターンがウェハ４０８上の各ショット領域に転写される。

ここで、アライメントパラメータは、グローバルアライメント検出結果に基づいてウェハステージ４１０を駆動制御することによりウェハ４０８のＸＹ位置を補正するためのパラメータである。アライメントパラメータは、例えば、ウェハシフト（Ｘ、Ｙ）、ウェハ回転角、ウェハ直交度、ウェハスケーリング（Ｘ、Ｙ）、ショット回転（Ｘ、Ｙ）、ショット倍率（Ｘ、Ｙ）、ショット配列の非線形誤差、及びショット形状の非線形誤差である。ウェハシフト（Ｘ、Ｙ）、ウェハ回転角、ウェハ直交度、ウェハスケーリング（Ｘ、Ｙ）は、ウェハの位置ずれやショットの配列誤差などを表す。ショット回転（Ｘ、Ｙ）、ショット倍率（Ｘ、Ｙ）は、ショットの姿勢や形状誤差などを表す。

本発明では、上記のようなウェハ４０８のアライメント検出を繰り返し行って、後述する適切な位置検出条件の候補を絞り込む。そして、絞り込まれた位置検出条件の候補毎にアライメントパラメータを算出し、グローバルアライメントによりウェハ４０８の位置を補正した後に、ウェハ４０８の露光を行う。

次に、露光装置１が位置検出条件を適切化する処理の流れを、図２を用いて説明する。図２は、露光装置１が位置検出条件を適切化する処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１０１では、１枚目のウェハ４０８をウェハチャック４０９及びウェハステージ４１０上に搬入する。ウェハチャック４０９は、ウェハ４０８を保持する。これにより、ウェハ４０８がウェハステージ４１０上に固定される。

ステップＳ１０２（第１検出ステップ、選択ステップ）では、コントローラ４０５が、多数ある位置検出条件を変更しながら、アライメント検出系（第１検出手段）１０に繰り返しグローバルアライメント検出を行わせる。画像処理装置４０３は、グローバルアライメント検出結果に基づき、アライメント精度を示す指標（以下、アライメント指標と呼ぶ）を演算する。画像処理装置４０３は、アライメント指標をコントローラ４０５に供給する。コントローラ（選択部）４０５は、複数の位置検出条件の中から、アライメント指標の数値が良好な順に、予め指定された数（図７では７つ）の適切な位置検出条件の候補（以下、適切条件候補と呼ぶ）を複数選出する。

ここで、位置検出条件は、アライメントマークを観察するための照明光（アライメント照明光）の特性（照明モード）、アライメントマークの位置を検出する光学系の特性、該アライメントマークの形状、数及び配置の少なくとも１つを含む。アライメントマークの位置を検出する光学系の特性は、例えば、顕微鏡の絞りやその他光学素子の位置や形状、などである。位置検出条件は、アライメントマークを撮像して得られた画像信号に対する信号処理アルゴリズム（例えば画像処理アルゴリズム）、及びグローバルアライメントにおけるサンプルショットの数や配置を含む。アライメント指標は、例えば、アライメント検出結果の繰り返し再現性、補正残差の最小値、マーク検出時の信号波形の品質を表す指標などがあげられる。

なお、位置検出条件は、ユーザが露光処理を行うプロセス毎に設定可能な条件でありかつアライメント検出の結果(精度、計測再現性、絶対誤差量など）を変化させる条件であればどんな条件でも良い。また、アライメント指標は、アライメント精度を表す指標であればどんな指標でも良い。アライメント指標は、特許文献１〜特許文献３に示された方法を用いて求められても良い。

ステップＳ１０３では、コントローラ４０５が、選出した複数の適切条件候補の各位置検出条件に含まれる各要素（以下、位置検出条件要素と呼ぶ）を特定する。コントローラ４０５は、位置検出条件に対する指標に基づき、その良好である順位を特定する数値（以下、適切条件候補を特定するためのＩＤと言う意味で候補ＩＤと呼ぶ）を求める。そして、コントローラ４０５は、位置検出条件と候補ＩＤとを対応付けた情報（以下、候補条件情報と呼ぶ）を特定して記憶する。候補条件情報は、例えば、図７に示すように、候補ＩＤ、アライメント照明光の特性、サンプルショット数、マーク形状、及び信号処理アルゴリズムが対応付けられた情報である。

なお、候補条件情報は、コントローラ４０５から画像処理装置４０３へ供給されて、画像処理装置４０３で記憶されてもよい。

ステップＳ１０４では、コントローラ４０５が、候補パラメータ情報特定処理を行う。候補パラメータ情報特定処理は、候補ＩＤとアライメントパラメータとが対応付けられた情報（以下、候補パラメータ情報と呼ぶ、図４参照）を特定する処理である。候補パラメータ情報特定処理の詳細は、後述する。

ステップＳ１０５（設定ステップ）では、コンピュータ端末４０７の表示部に、設定指示の入力を促す画面（図５参照）が表示される。設定指示は、候補ＩＤと露光レイアウト（各ショット領域のレイアウト位置）とが対応付けられた情報（以下、候補レイアウト情報と呼ぶ）を設定するための指示である。コンピュータ端末４０７の入力手段には、ユーザにより、その設定指示が入力される。

なお、入力手段は、キーボードやマウスに加え図５に示すＧＵＩ(グラフィカルユーザインタフェース）を含む。入力手段には、候補ＩＤとショット領域の位置（ショット領域の座標を表す情報でも良いし、ショット領域の位置を識別するＩＤでもよい）との関係が入力される。入力手段は、１枚のウェハ上で複数のショット群を指定でき、そのショット群ごとに適用したい位置検出条件候補のＩＤを指定できるようなＧＵＩになっている。

コントローラ４０５は、設定指示をコンピュータ端末４０７から受け取る。コントローラ４０５は、その設定指示に基づいて、候補レイアウト情報（図５参照）を生成する。

ステップＳ１０６（マーク形成ステップ）では、コントローラ（制御手段）４０５が、候補レイアウト情報、候補パラメータ情報及び候補条件情報に基づいて、アライメント検出系１０にウェハ４０８の位置を検出させる。例えば、アライメント検出系１０は、第１のショット領域に対応する第１の位置検出条件で、その第１のショット領域の位置を検出する。例えば、アライメント検出系１０は、第２のショット領域に対応する第２の位置検出条件で、その第２のショット領域の位置を検出する。このように、アライメント検出系１０は、ショット領域ごとに異なる位置検出条件でショット領域の位置を検出する。２以上の位置検出条件のそれぞれでウェハ４０８の位置を検出した結果に基づいて位置決めされるウェハ４０８上のショット領域が、ウェハ４０８において異なる位置に存在している。

コントローラ（制御手段）４０５は、各ショット領域に対して、ウェハステージ４１０にウェハ４０８の位置決めを行わせる。そして、コントローラ（制御手段）４０５は、ウェハ４０８の各ショット領域を試し露光する。これにより、アライメントマーク形成用のレチクル（図示せず）に形成されたアライメントマークのパターンがウェハ４０８に転写され、アライメントマーク（検査マーク）の潜像が形成される。

例えば、コントローラ４０５が参照する候補レイアウト情報が図５に示すような１つのウェハに対する情報である場合を考える。図５に示す例では、条件候補の数は３個であり、候補ＩＤ「１」に設定されたショット領域が灰色で、候補ＩＤ「２」に設定されたショット領域が黒色で、候補ＩＤ「３」に設定されたショット領域が白色で示されている。そして、コントローラ４０５は、候補レイアウト情報及び候補条件情報を参照して、候補ＩＤ「１」に設定されたショット領域に対してアライメント照明光の特性「ＨｅＮｅ，σ０．４」等の位置検出条件（図７参照）でウェハ４０８の位置を検出する。そして、コントローラ４０５は、候補レイアウト情報及び候補パラメータ情報を参照して、候補ＩＤ「１」に設定されたショット領域に対してウェハシフトＸ「７１５２．１」等のアライメントパラメータ（図４参照）を特定する。コントローラ４０５は、そのアライメントパラメータでウェハステージ４１０を駆動制御してウェハ４０８の位置を補正する（位置決めする、又はアライメントする）。コントローラ４０５は、ウェハ４０８を試し露光する。コントローラ４０５は、候補ＩＤ「２」及び候補ＩＤ「３」についても同様の制御を行う。

このように、コンピュータ端末４０７に入力された設定指示に基づいてコントローラ４０５が候補レイアウト情報を生成するので、１枚のウェハに複数の位置検出条件で位置検出を行うことができる。また、それにより位置決めされたウェハ４０８に対して試し露光を行うことができる。

なお、コントローラ４０５が参照する候補レイアウト情報は、図６に示すように、位置検出条件が複数ずつ複数のウェハに割り振られた情報であってもよい。この場合、複数のウェハ間で別の候補ＩＤを指定できる。これにより、試し露光を行うウェハの枚数は増えるが、より多くの条件候補に対して試し露光が行えるようになるので、信頼性の高い結果を得ることが可能である。図５又は図６のＧＵＩを介して入力された設定指示は、例えば図９に示すように、候補ＩＤ、ウェハ番号及びショット番号群を対応付けさせる指示である。

ステップＳ１０７では、コントローラ４０５が、未処理のウェハがあるか否かを判断する。コントローラ４０５は、未処理のウェハがあると判断する場合、処理をステップＳ１０９へ進め、未処理のウェハがないと判断する場合、処理をステップＳ１０８へ進める。

例えば、コントローラ４０５が参照する候補レイアウト情報が図５に示すような１つのウェハに対する情報である場合、コントローラ４０５は、未処理のウェハがないと判断する。コントローラ４０５が参照する候補レイアウト情報が図６に示すような複数のウェハに対する情報である場合、コントローラ４０５は、１枚目のウェハ処理後であれば、未処理のウェハがあると判断する。

ステップＳ１０８では、ウェハチャック４０９が、ウェハ４０８の保持を解除する。ウェハ４０８は、ウェハチャック４０９及びウェハステージ４１０上から搬出される。そして、別のウェハ４０８をウェハチャック４０９及びウェハステージ４１０上に搬入する。ウェハチャック４０９は、ウェハ４０８を保持する。これにより、ウェハ４０８がウェハステージ４１０上に固定される。コントローラ４０５は、処理をステップＳ１０６へ進める。

ステップＳ１０９（第２検出ステップ）では、コントローラ４０５が、アライメント検出系（第２検出手段）１０を制御して、試し露光されたウェハ上のアライメントマークが所定の位置検出条件でアライメント検出されるようにする。これにより、各位置検出条件に対応した各ショット領域でのアライメント検出結果（図８参照）を得ることができる。例えば、コントローラ４０５は、各ショット領域のアライメント誤差の情報を取得する。

なお、コントローラ４０５は、試し露光されたウェハを現像させ、現像後のウェハに対するアライメント検出をアライメント検出系（第２検出手段）１０に行わせてもよい。あるいは、コントローラ４０５は、試し露光されたウェハを現像することなしに、試し露光後のウェハに対するアライメント検出をアライメント検出系１０に行わせてもよい。露光装置１のアライメント検出系１０に潜像観察できる検出系（第２検出手段）を使えば、試し露光後のウェハを現像することなくアライメント検出できるため、処理時間の短縮が可能である。また、アライメント検出は、アライメント検出系１０の代わりに露光装置１の外部のアライメント検査装置（図示せず、第２検出手段）で行われてもよい。

ステップＳ１１０（決定ステップ）では、コントローラ（決定部）４０５が、各ショット領域のアライメント検出結果（図８参照）と、候補レイアウト情報（図５参照）とに基づいて、アライメント精度のばらつきに関する適切化の指標を演算する。そして、コントローラ４０５は、露光処理においてウェハ４０８の位置検出のために使用すべき適切な候補ＩＤ（すなわち候補ＩＤが示す位置検出条件）を決定する。これにより、ステップＳ１０２で演算したアライメント指標の確からしさを検証することができる。

例えば、コントローラ４０５は、候補レイアウト情報に基づいて、ショット毎のアライメント誤差を候補ＩＤ別の群に分類する。コントローラ４０５は、候補ＩＤ別の各群ごとに、アライメント誤差のばらつき量（３σ、σは標準偏差）を適切化の指標として演算して求める。コントローラ４０５は、適切化の指標（アライメント誤差のばらつき量）が最も小さい候補ＩＤを、適切な候補ＩＤに決定する。

なお、適切化の指標は、アライメント誤差のばらつき量である代わりに、ショット配列の倍率誤差や直行度誤差などのばらつきであってもよい。

コントローラ４０５は、決定した適切な候補ＩＤと候補条件情報とに基づいて、適切な位置検出条件を決定する。すなわち、コントローラ４０５は、候補条件情報において適切な候補ＩＤに対応した位置検出条件を、適切な位置検出条件として決定する。

なお、適切化の指標を演算して求めるのは、露光装置１外のアライメント検出装置でもよい。この場合、コントローラ４０５は、各ショット領域のアライメント検出結果（図８参照）と、候補レイアウト情報（図５参照）とを、ネットワーク経由で又は記憶媒体経由でそのアライメント検出装置へ供給する。さらに、適切な位置検出条件を決定するのは、露光装置１外のアライメント検出装置でもよい。この場合、コントローラ４０５は、候補条件情報（図７参照）を、ネットワーク経由で又は記憶媒体経由でそのアライメント検出装置へ供給する。ネットワーク経由で供給する場合、露光装置１とアライメント検出装置とがネットワークで接続されており、両装置に通信手段が備えられていることになる。記憶媒体経由で供給する場合、記録媒体に情報を書き込むインターフェースが露光装置１に備えられており、記録媒体から情報を読み出すインターフェースがアライメント検出装置に備えられていることになる。

なお、候補パラメータ情報特定処理は、ステップＳ１０２において各適切条件候補が選出される過程で行われてもよい。この場合、ステップＳ１０４の処理を省略できるので、全体の処理時間を短縮できる。

次に、候補パラメータ情報特定処理を、図３を用いて説明する。図３は、候補パラメータ情報特定処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、コントローラ４０５が、候補条件情報における未選択の位置検出条件を選択して設定する。

例えば、コントローラ４０５は、図７に示す候補ＩＤ「１」の位置検出条件を、１つ目の位置検出条件に設定する。１つ目の位置検出条件は、アライメント照明光の特性「光源:ＨｅＮｅ、絞り:σ０．４」、サンプルショット数「８」、マーク形状「ＴｙｐｅＡ」、信号処理アルゴリズム「Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ１」を含む。

ステップＳ２０２では、コントローラ４０５が、設定された位置検出条件に従って各部を制御する。そして、コントローラ４０５は、ウェハ４０８上の各ショット領域のアライメントマークをグローバルアライメント検出するように、アライメント検出系１０を制御する。アライメント検出系１０は、グローバルアライメント検出した結果をコントローラ４０５へ出力する。

ステップＳ２０３では、コントローラ４０５が、グローバルアライメント検出結果に基づいて、ウェハステージ４１０を駆動制御するための駆動制御値をアライメントパラメータとして算出する。

ステップＳ２０４では、コントローラ４０５は、候補ＩＤとアライメントパラメータとが対応付けられた情報（以下、候補パラメータ情報と呼ぶ）を特定して記憶する（図４参照）。

ステップＳ２０５では、コントローラ４０５が、候補パラメータ情報が適切条件候補の全ての位置検出条件に対して特定されたか否かを判断する。コントローラ４０５は、全ての位置検出条件に対して特定されたと判断する場合、処理を終了し、全ての位置検出条件に対して特定されていないと判断する場合、処理をステップＳ２０１へ進める。

このように、候補パラメータ情報特定処理の結果、候補条件情報に含まれる全ての位置検出条件に対して、候補パラメータ情報が特定され記憶される。

以上のように、アライメント検出結果に基づいて演算して指標を求めるだけでなく、試し露光後のアライメント検出結果に基づいて指標の確からしさを検証するので、適切な位置検出条件を求めることができる。このため、露光処理におけるアライメント誤差（位置決め誤差）を低減できる。

また、１枚のウェハに複数の位置検出条件の試し露光を行うことができるので、試し露光のためのウェハ枚数を抑えながら十分な数の位置検出条件で試行を行うことができる。これにより、適切な位置検出条件を求めることができる。このため、露光処理におけるアライメント誤差（位置決め誤差）を低減できる。

なお、図２に示すステップＳ１０５では、コントローラ４０５が、設定指示に基づかずに候補パラメータ情報特定処理が終了したことに基づいて、候補レイアウト情報（図５参照）を生成してもよい。このとき、コントローラ４０５は、候補ＩＤと露光レイアウトとの対応を乱数により決めても良い。このように、候補ＩＤと露光レイアウトとの関係をランダムに割り当てることで、ウェハ内のレイアウト位置に依存した系統的なエラーの影響を受けにくくすることができる。ウェハ内のレイアウト位置に依存した系統的なエラーは、ウェハの局所的変形、下地のスキャン方向別誤差、及びステップ方向別誤差を含む。

また、経験的に予め複数の適切条件候補が絞りこまれている場合、図２に示すステップＳ１０２が省略されてもよい。ステップＳ１０２の処理を省略することで、適切な位置検出条件を求める処理の時間を短縮可能である。

次に、本発明のウェハステージ装置が適用される例示的な露光装置を利用したデバイスの製造プロセス（製造方法）を、図１０を用いて説明する。図１０は、デバイスの一例としての半導体デバイスの全体的な製造プロセスを示すフローチャートである。

ステップＳ９１（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Ｓ９２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスク（原版又はレチクルともいう）を作製する。

一方、ステップＳ９３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。

ステップＳ９４（ウエハプロセス）は前半工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上述の露光装置によりリソグラフィー技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。

次のステップＳ９５（組み立て）は後半工程と呼ばれ、ステップＳ９４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）等の組み立て工程を含む。

ステップＳ９６（検査）ではステップＳ９５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、ステップＳ９７でこれを出荷する。

上記ステップＳ９４のウエハプロセスは以下のステップを有する。すなわち、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップを有する。また、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップを有する。上記の露光装置を用いて、レジスト処理ステップ後のウエハを、マスクのパターンを介して露光し、レジストに潜像パターンを形成する露光ステップ（露光工程）を有する。露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ（現像工程）を有する。さらに、現像ステップで現像した潜像パターン以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。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。

本発明の実施形態に係る露光装置の構成図。 露光装置が位置検出条件を適切化する処理の流れを示すフローチャート。 候補パラメータ情報特定処理の流れを示すフローチャート。 候補パラメータ情報を示す図。 候補レイアウト情報を示す図。 候補レイアウト情報を示す図（変形例）。 候補条件情報を示す図。 アライメント検出結果を示す図。 設定指示を示す図。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスを示すフローチャート。

符号の説明

１ 露光装置
１０ アライメント検出系
４０２ 投影光学系
４０５ コントローラ
４０７ コンピュータ端末
４１０ ウェハステージ

Claims (7)

1. 基板を露光する露光装置において該基板の位置決めのために実行される該基板に形成されたアライメントマークの位置検出の条件を決定する方法であって、
   複数の条件のそれぞれの下で基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出する第１検出ステップと、
   前記第１検出ステップで検出された結果に基づいて、該複数の条件の中から複数の候補条件を選択する選択ステップと、
   前記選択ステップで選択された複数の候補条件のそれぞれの下で、基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出し、かつ該検出された複数のアライメントマークの位置に基づいて位置決めされた該基板を露光して該基板に複数の検査マークを形成する形成ステップと、
   前記形成ステップで形成された該複数の検査マークの位置を検出する第２検出ステップと、
   前記第２検出ステップで該複数の候補条件のそれぞれに関して検出された該複数の検査マークの位置に基づき、該複数の候補条件の中から、基板に形成されたアライメントマークに対する位置検出条件を決定する決定ステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記形成ステップでは、該複数の候補条件のうち第１の条件の下で基板上の第１の複数のショット領域に検査マークを形成し、該複数の候補条件のうち第２の条件の下で該基板上の第２の複数のショット領域に検査マークを形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 該第１の条件と該第１の複数のショット領域との対応付けと、該第２の条件と該第２の複数のショット領域との対応付けとを設定する設定ステップをさらに有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. アライメントマークの位置検出条件は、該アライメントマークに対する照明光の特性、該アライメントマークの位置を検出する光学系の特性、該アライメントマークの形状、数及び配置、並びに該アライメントマークを撮像して得られた画像信号に対する信号処理アルゴリズムの少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 基板を露光する露光装置であって、
   基板に形成されたアライメントマークの位置を検出する検出手段と、
   基板の位置決めを行う位置決め手段と、
   複数の条件のそれぞれの下で前記検出手段により検出された結果に基づいて、該複数の条件の中から複数の候補条件を選択し、該複数の候補条件のそれぞれの下で、前記検出手段に基板に形成された複数のアライメントマークの位置を検出させ、かつ該検出された複数のアライメントマークの位置に基づいて前記位置決め手段に該基板を位置決めさせることにより、該位置決めされた該基板を露光して該基板に複数の検査マークを形成させ、該複数の候補条件のそれぞれに関して検出された該複数の検査マークの位置に基づいて、該複数の候補条件の中から、基板に形成されたアライメントマークに対する位置検出条件を決定する制御手段と、
   を有することを特徴とする露光装置。
6. 該複数の候補条件のうち第１の条件と基板上の第１の複数のショット領域とを対応付ける情報と、該複数の候補条件のうち第２の条件と該基板上の第２の複数のショット領域とを対応付ける情報とがユーザから入力されるための入力手段をさらに有し、
   前記制御手段は、該第１の条件の下で該第１の複数のショット領域に検査マークを形成させ、該第２の条件の下で該第２の複数のショット領域に検査マークを形成させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 請求項５又は６に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
   該露光された基板を現像するステップと、
   を有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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