JP4027080B2

JP4027080B2 - 位置検出装置およびそれを用いた露光装置

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Publication number: JP4027080B2
Application number: JP2001338327A
Authority: JP
Inventors: 博志稲田
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Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2021-11-02
Also published as: JP2003142375A

Description

【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（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）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−ＡｘｉｓＡＡ、以下「ＯＡ」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、ＴＴＬ−ＡＡ（ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅＬｅｎｓＡｕｔｏＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）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。ＴＴＬ−ＡＡのメリットは、投影露光光学系の光軸とＴＴＬ−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１１−８７２２２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８−１９１０４５号に記載されているように、ＨｅＮｅレーザとＨｅＮｅ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、前記照明系は、光源からの光を導くファイバと、前記ファイバの後段に配置された照明リレーレンズと、前記照明リレーレンズの後段の前記照明系の瞳面に配置され、回転中心と同心な同一円心上に形成されて回転駆動により切り替え可能な複数種類の照明開口絞りを有する回転円盤と、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を有し、前記位置合わせマークを照明する照明光束の光軸の傾きを、前記接線方向については前記回転円盤の回転駆動、前記接線方向と直交する方向については前記平行平面板の傾け量の調整により行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ＬＳ３、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、ＨｅＮｅ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ＦＢ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ＬＳ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１３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，１３Ｂ，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２４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ＯＡ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１３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，１３Ｃ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、Δθ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，１３Ｃ）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、接線方向（Ｖ軸方向）については、回転円盤である照明開口絞り円盤１３の回転駆動により位置調整され、接線方向と直行する方向（Ｗ軸方向）については平行平面板１４の傾け量の調整により位置調整される。
【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１０８、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１０８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１０２〜１０４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（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。
【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。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、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２１１、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、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（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１５（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，１３Ｃ：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、１５：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、３１：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、ＬＳ２：ハロゲンランプ、ＬＳ３：光源切換えミラー、ＬＳ４：光学系、ＡＳ：結像開口絞り、ＦＢ：ファイバ、ＯＡＩＬ：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。

Claims

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、
前記照明系は、
光源からの光を導くファイバと、
前記ファイバの後段に配置された照明リレーレンズと、
前記照明リレーレンズの後段の前記照明系の瞳面に配置され、回転中心と同心な同一円心上に形成されて回転駆動により切り替え可能な複数種類の照明開口絞りを有する回転円盤と、
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を有し、
前記位置合わせマークを照明する照明光束の光軸の傾きを、前記接線方向については前記回転円盤の回転駆動、前記接線方向と直交する方向については前記平行平面板の傾け量の調整により行うことを特徴とする位置検出装置。
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１に記載の位置検出装置。
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１または２に記載の位置検出装置。
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１〜３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。