JP4681803B2 - 信号処理のパラメーターを決定する方法、露光方法、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般には、フォトリソグラフィーにおいて半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光方法及び装置に係り、特に、アライメントのパラメーターを最適化する方法に関する。ここで、「アライメントのパラメーター」とは、レチクルと被処理体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメーターである。本発明は、ウェハプロセス誤差が発生し得る状況において、アライメントを高精度に行うのに好適である。

近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、半導体デバイスを製造するための投影露光装置には、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）上に描画された回路パターンをウェハ上に高い解像力で投影露光することが要求されている。回路パターンの投影解像力は投影光学系の開口数（ＮＡ）及び露光波長に依存するので、投影光学系のＮＡを大きくする方法や露光光をより短波長化する方法が高解像度化のために採用されている。また、投影光学系のＮＡを大きくすることに伴う露光装置の焦点深度不足の問題を解決する平坦化技術として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセス等も導入されている。

露光に重要なパラメーターの１つとして、ウェハにパターンを幾つか重ね合わせる際の精度である重ね合わせ精度がある。所望の重ね合わせ精度を得るためには、レチクルとウェハとを高精度にアライメントする（レチクルとウェハの相対的な位置を合わせる）必要があり、回路パターンの微細化に伴ってアライメント精度はますます厳しくなっている。アライメントに必要な精度は、典型的には、回路線幅の１／３程度であり、例えば、現状の１８０ｎｍデザインにおける必要精度はその１／３の６０ｎｍである。

ウェハの各ショットとレチクルとのアライメントは、レチクル上の回路パターンと同時にウェハに露光転写された各ショットに対応してアライメントマークの位置を検出することにより行われる。アライメントマークは、光学系を介してアライメントマークからの光をＣＣＤカメラで受光し、得られた電気信号を種々のパラメーターを用いて信号処理することによりその位置を検出している。そして、かかる検出結果に基づいてウェハをレチクルに対して位置決めすることにより行われる。検出結果とは、具体的には例えばウェハ倍率、ウェハ回転、シフト量等が挙げられる。

アライメントマークを精度よく検出するためには、信号処理のパラメーターの最適化が必要である。これは、デバイス製造のプロセスに応じてアライメントマークの形状や状態等が変化し、それにより信号処理に最適なパラメーターが異なるからである。最適化がなされていないパラメーターを用いてアライメントマークの位置を検出すると検出誤差が生じる恐れがあり、重ね合わせ精度の低下にもつながる。

信号処理パラメーターの最適化の現状は、ある信号処理パラメーターを用いたＡＧＡによってウェハの各ショットとレチクルとのアライメントを行い、数枚のセンダヘッド（ｓｅｎｄ ａ ｈｅａｄ）を露光して重ね合わせ検査装置の結果によって決定される。重ね合わせ装置の結果がよければ、かかる信号処理パラメーターでアライメントを行いながら１ロット乃至数ロットの露光を行う。重ね合わせ装置の結果が悪ければ、信号処理パラメーターを変更してアライメントを行い、センダヘッドを露光して重ね合わせ検査装置の結果がよくなるまで繰り返す。

しかし、回路パターンの急速な微細化に伴って要求されるアライメント精度が高くなり、ＣＣＤカメラの一画素の大きさよりも高い検出精度が求められるようになると、従来の最適なパラメーターを用いた信号処理でも検出精度が十分でない場合が生じる恐れがある。また、一般に、レチクルとウェハとのアライメントを行う際に、ウェハのアライメント精度を劣化させる大きな要因としてＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）と呼ばれるウェハに起因するアライメント誤差要因も存在する。なお、画素とは、画像を形成する最小単位であり、光電変換するＣＣＤカメラの１つ１つのセル（基本単位）である。

そこで、本発明者は、従来のようにセンダヘッドの信号処理パラメーターをロット内の全ウェハに適用するとアライメント精度が低下してしまうため、アライメントの結果に基づいて信号処理パラメーターをロット内又はウェハ内で動的に変更することを検討した。

なお、信号処理パラメーターを動的に変更して最適化する技術としては、例えば、ＣＣＤカメラが撮像したアライメント波形から撮像状態を変化させた擬似波形を直接作成し、かかる擬似波形に対して複数の信号処理パラメーターで信号処理を行い、変化させた撮像状態を検出できる信号処理パラメーターを最適なものとする提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１４０６９３号公報

しかし、特許文献１に記載されている信号処理パラメーターの最適化技術は、ＣＣＤカメラが検出したアライメント波形から擬似波形を直接作成しているために、例えば、ＷＩＳ等によりアライメント波形の一部に大きな誤差が生じると、かかる一部から得られる最適な信号処理パラメーターにも誤差が含まれ、実際には最適な信号処理パラメーターではない場合がある。

そこで、本発明は、重ね合わせ精度の点で有利な信号処理のパラメーターを決定する方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのパラメータを決定する方法は、物体に形成されたマークの位置を検出するための信号処理のパラメーターを決定する方法であって、前記マークの光学像を撮像素子上に結像することにより、画素ごとに値を持つアライメント波形を取得するステップと、前記アライメント波形を補間することにより、そのアライメント波形よりも多くの値を持つ第１の波形を生成する第１ステップと、前記第１の波形と前記第１の波形を前記撮像素子の１画素内で互いに異なるずらし量だけずらして得られた複数の波形とのそれぞれに関して、各画素内における波形の値の平均を算出して画素ごとに値を持つ第２の波形を生成する第２ステップと、前記第２ステップで得られた複数の第２の波形のそれぞれに対して、複数のパラメーターに関して前記信号処理を行い、前記複数のパラメータのそれぞれに関して検出された前記マークの位置の誤差の前記複数の第２の波形にわたるばらつきに基づいて、前記パラメーターを決定する第３ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、重ね合わせ精度の点で有利な信号処理のパラメーターを決定する方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「装置設定ＪＯＢパラメーター」は、ウェハの露光のために実際の露光装置に設定されているパラメーター値群を意味し、「装置非設定ＪＯＢパラメーター」は、当該ウェハの露光のために実際の露光装置には設定されていないが、機能的には設定可能なパラメーター値群のことを意味する。「アライメントパラメーター」とは、レチクルと被処理体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメーターである。また、「アライメントパラメーター」は、数値で設定可能なパラメーターの数値はもちろん、信号処理方式の選択といった、直接数値にはあてはまらない設定パラメーターの選択肢データーなどの条件も含む。

図１は、本実施形態を実現するための露光システム１の構成図である。露光システム１において、１００及び２００は、半導体露光装置であり、レチクル上の回路パターンをウェハに露光する。３００は、半導体露光装置１００のアライメントパラメーターを最適化するホストコンピューターであり、パーソナルコンピューター又はワークステーションで構成される。４００は、ハードディスクなどの記憶装置であり、露光装置１００及び２００によるアライメントパラメーター（例えば、アライメント波形に対する信号処理の処理パラメーター（フィルタ次数、処理ウィンドウの中心距離など）、信号処理方式など）をデータベース化して格納する。

記憶装置４００は、露光装置１００又は２００、若しくは、ホストコンピューター３００に内蔵されてもよい。本実施形態においては、露光装置１００及び２００と記憶装置４００にアクセスして本実施形態のアライメントパラメーターの最適化を実現するホストコンピューター３００とは、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク５００で接続されている。なお、図１では、半導体露光装置は２台であるが、勿論、１台でも２台より多くの半導体露光装置がネットワーク５００に接続されていてもよい。

図２は、図１に示す半導体露光装置１００の全体的な構成を示すブロック図である。半導体露光装置１００は、レチクル１３０のパターンをウェハ７００に露光するものである。

図２において、１１０は、レーザー光源ユニットである。レーザー光源ユニット１１０で発光した露光光としてのレーザー光は、照明光学系１２０により整形されてレチクル１３０のパターンを照明する。

レチクル１３０は、図２におけるＸＹ平面内をレチクル走査方向に移動可能なレチクルステージ１４０上に保持されている。１５０は、所定の縮小倍率を有する投影光学系である。照明光学系１２０を介して照明されたレチクル１３０のパターンは、投影光学系１５０によりウェハ７００の１つのショット領域に投影され、ウェハ７００を露光する。ウェハ７００には、フォトレジスト（感光体）が塗布されており、露光により潜像が形成される。ウェハ７００は、ウェハチャック１６０を介してウェハステージ１７０に載置されている。６００は、アライメントユニット（アライメントスコープ）であり、ウェハ７００に形成された図４（ａ）に示すようなアライメントマーク７１０を検出することができる。

ウェハステージ１７０は、載置したウェハ７００をステージの面内（ｘ軸及びｙ軸方向）、上下（ｚ軸方向）及び各軸まわりの傾き、回転の方向に移動し、位置決めの制御が可能である。ウェハステージ１７０のｚ軸方向における位置決め制御により、ウェハ７００上に投影光学系１５０の焦点が合わせられる。

なお、レチクルステージ１４０、ウェハステージ１７０の移動及び位置決めの制御は、ステージの位置、姿勢の情報を図示しないセンサーにより測定し、かかる位置情報に基づいて行われる。

また、レチクルステージ１４０とウェハステージ１７０とは、それぞれ制御部１８０と接続されており、リアルタイムにデーターを授受することで同期制御が可能である。また、レーザー光源ユニット１１０も同様に制御部１８０に接続されており、発光のタイミングとレチクルステージ１４０及びウェハステージ１７０の移動と同期した制御が可能である。

以下、図３を参照して、ウェハ７００に形成されたアライメントマーク７１０の位置計測の原理について説明する。ここで、図３は、図２に示すアライメントユニット６００の主要構成要素を示すブロック図である。光源６１０からの照明光は、ビームスプリッタ６２０で反射し、レンズ６３０を通り、ビームスプリッタ６５０で分割され、それぞれＣＣＤセンサー６６０及び６７０で受光される。ここで、アライメントマーク７１０は、１００倍程度の結像倍率で拡大され、ＣＣＤセンサー６６０及び６７０に結像される。ＣＣＤセンサー６６０及び６７０は、それぞれアライメントマーク７１０のＸ方向の位置計測用、アライメントマーク７１０のＹ方向の位置計測用になっており、一方のセンサーを他方のセンサーに対して、光軸まわりに９０度回転させて設置している。

アライメントマーク７１０のＸ方向とＹ方向の計測原理は同じであるので、以下、Ｘ方向の位置計測について説明する。まず、位置計測用のアライメントマーク７１０について説明する。本実施形態のアライメントマーク７１０は、図４（ａ）に示すように、アライメント計測方向（Ｘ方向）に４μｍ、非計測方向（Ｙ方向）に３０μｍの短冊型の位置計測用マーク（アライメントマークの「要素」と呼ぶ場合もある。）７１２が、Ｘ方向に予め設定された間隔（Ｌ＝２０μｍ）で複数本（図４（ａ）においては４つ）並んでいる。

位置計測用マーク７１２の断面構造は、図４（ｂ）に示すように、エッチング処理によって凹形状をしており、また、位置計測用マーク７１２上には図示しないレジストが塗布されている。

複数の位置計測用マーク７１２に照明光を照射して得られる反射光をＣＣＤセンサー６６０及び６７０によって受光し、光電変換したアライメント波形ＤＳを図４（ｃ）に示す。図４（ｃ）に示すアライメント波形ＤＳに適切な信号処理を施し、それぞれの位置計測用マーク位置（図４（ｃ）の左から順にＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）を検出する。

次に、レチクル１３０とウェハ７００の位置合わせを制御するためのアライメント動作の手順を示す。まず、レチクル１３０の回路パターンをウェハ上に投影し露光するＪＯＢ（装置設定ＪＯＢ）の準備として、半導体露光装置１００内に露光を行うウェハ７００を搬入し、かかるウェハ７００に対応するレチクル１３０を半導体露光装置１００内に設定する。

次に、装置設定ＪＯＢに対してウェハ７００とレチクル１３０とを位置合わせするために必要なアライメントパラメーターを特定の値に設定し（半導体露光装置１００中の図示しない記憶部（メモリ）に記憶させてもよい。）、かかる装置設定ＪＯＢパラメーターの値によりアライメントユニット６００及びウェハ７００を保持するウェハステージ１７０を駆動して位置等に関する情報を計測する。ウェハステージ１７０の位置計測センサーとして、図示しないレーザー干渉計が備えられ、アライメントユニット６００からのアライメントマーク７１０の位置情報とレーザー干渉計の出力に基づき、ウェハステージ１７０上のウェハ７００の位置（シフト量）、ウェハ回転量、ウェハ倍率等の計測が行われる。かかる計測は、グローバルアライメントの手法で行われる。

かかるグローバルアライメントとは、ウェハ内の複数のサンプルショットの位置座標を計測し、その計測値を統計処理し、ウェハのシフト、倍率、ローテーション誤差を算出し、この誤差を考慮してウェハの座標系を補正した後、各ショットへのステップ移動を行うものである。また、最近ではグローバルアライメントを発展させたアドバンストグローバルアライメント（ＡＧＡ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌｏｂａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が提案されている。ＡＧＡは、レーザー干渉計付のＸＹステージ精度頼りでウェハの位置計測を行うグローバルアライメントのことで、アライメントマークの光学像を検出手段としてのＣＣＤカメラ等の撮像素子上に結像し、その電気信号を種々のパラメーターを用いて信号処理して、ウェハ倍率、ウェハ回転、シフト量を求めると共に、異常値はね等の統計処理を行うものである。

これらの計測結果と、この計測結果を導出するプロセスにおいて算出される信号群（以下、「アライメント信号」という。）とは、図２に示す通信ユニット（ＡＤＵＬ：Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｄａｔａ Ｕｐ Ｌｏａｄ）１９０を介してホストコンピューター３００に転送される。ホストコンピューター３００は、ＡＧＡ計測により得られたウェハ７００のシフト量、ウェハ回転量、ウェハ倍率等のアライメント結果やアライメント信号を記憶装置４００に格納する。

半導体製造装置１００は、ＡＧＡ計測とアライメント信号の検出を管理し、そのデーターをホストコンピューター３００に通信するための通信ユニット１９０を備えるものとする。通信ユニット１９０を利用することにより、ホストコンピューター３００との間でデーターの授受が可能となり、ホストコンピューター３００側で管理されたアライメントパラメーターの値を受信して制御部１８０は半導体露光装置１００を制御することが可能である。

次に、本実施形態におけるアライメント信号の処理方式及びアライメントパラメーターについて説明する。

図５は、アライメント信号の処理方式の一例を説明するための波形図である。図５に示す処理方式は、アライメント信号ＡＳに対して区間Ａ及び区間Ｂを設定し、区間内でランダムノイズの除去のためにフィルタ処理を施した後、一次微分した信号ＡＳ’を用いて位置検出用マーク位置を算出する方式である。この場合、例えば、処理パラメーターであるフィルタの次数がアライメントパラメーターとなりうる。

また、別のアライメント信号の処理方式を図６に示す。図６における処理方式は、例えば、アライメント信号列ｙに対して計測方向ｘにおけるＳ（ｘ）を数式１ように定義することができる。なお、数式１は、公開特許平成８年第９４３１５号公報の数式２４においてａ＝ＷＣ−ＷＷ／２、ｂ＝ＷＣ＋ＷＷ／２とした場合に相当する。

Ｓ（ｘ）の極値をマーク中心位置とするような場合には、図６に示すように、処理パラメーターであるウィンドウ幅ＷＷやウィンドウ中心距離ＷＣなどがアライメントパラメーターとなりうる。具体例として、図６に示すように、ある点ｘにおけるＳ（ｘ）を数式１から求め、続いてｘを変化させながらＳ（ｘ）を得る。この曲線Ｓ（ｘ）の極小（最小）値、又は、図６に示す１／Ｓ（ｘ）の極大（最大）値をマーク位置とするものである。

更に、別のアライメント信号の処理方式を図７に示す。図７における処理方式は、アライメント信号ＡＳに対して区間Ａ及び区間Ｂを設定し、区間Ａ及び区間Ｂに対して数式２のような多項式近似を行い、得られた多項式からマーク位置を算出するものである。この場合、処理パラメーターである多項式の次数がアライメントパラメーターとなりうる。

次に、図８を参照して、本発明の第１の実施形態におけるアライメントパラメーターの最適化について説明する。第１の実施形態では、アライメントパラメーターとしてアライメント信号処理の処理パラメーターの最適化を示す。ここで、図８は、アライメント信号処理の処理パラメーターの最適化を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップ１０１０では、通信ユニット１９０からアライメント波形を取得する。次に、ステップ１０２０では、第１の波形及び第２の波形の生成処理を行う。

図９は、ステップ１０２０の第１の波形及び第２の波形の生成処理の詳細なフローチャートである。ステップ１０２２では、まず、要求されるアライメントマークの検出分解能をσ［ｎｍ］、ＣＣＤセンサー６６０及び６７０の画素ピッチをＬ［ｎｍ］とした場合に、数式３で与えられる分割数Ｎを設定する。

次に、取得したアライメント波形から第１の波形を生成する（ステップ１０２４）。第１の波形とは、ＣＣＤの各画素あたり１つの値をもった離散値の情報の集合であるアライメント波形から、各種補間法を用いて生成される連続波形である。補間方法は線形補間でもスプライン補間でもよい。

次に、第１の波形をｋ画素ずらして、第２の波形Ｆｋを生成する（ステップ１０２６）。そして、全ての第２の波形Ｆｋの生成が終了したかどうかを判断し（ステップ１０２８）、ｋ＝Ｎになるまでｋの値を増やして（即ち、ｋ←ｋ＋１）、第２の波形Ｆｋの生成を繰り返す（ステップ１０２９）。

ここで、図１０を用いて、ステップ１０２６乃至１０２９における第２の波形Ｆｋの生成について詳細に説明する。図１０は、ステップ１０２６乃至１０２９に示す第２の波形の生成過程を説明するための図である。

図１０（ａ）に示すように、取得したアライメント波形ｙｉ（０）に対して、画素ｉのまわりでＮ分割し、第１の波形がｙｉ（−ｍ）、・・・、ｙｉ（−１）、ｙｉ（０）、ｙｉ（１）、・・・、ｙｉ（ｍ）のように変換されたとする。但し、Ｎ＝２ｍとする。

まず、画素ｉにおいて、第１の波形の画素ずらしをしないで第２の波形Ｆ０（ｉ）を以下に示す数式４に基づいて算出する。

ここで注目すべき点は、画素ｉにおける取得したアライメント波形ｙｉ（０）と、画素ｉにおける第２の波形Ｆ０（ｉ）とは、必ずしも一致している必要はない点である。以下、本実施形態におけるパラメーターの最適化の評価基準としては、第２の波形Ｆ０（ｉ）を用いればよい。

次に、図１０（ｂ）に示すように、第１の波形ｙｉ（−ｍ）、・・・、ｙｉ（−１）、ｙｉ（０）、ｙｉ（１）、・・・、ｙｉ（ｍ）を計測方向にｋ画素ずらして、画素ｉで以下の数式５で示されるような処理を行い、第２の波形Ｆｋを生成する。

なお、第２の波形Ｆｋの算出方法は、Ｎが偶数の場合と奇数の場合で異なっており、図１０はＮ＝２ｍ（偶数）の場合である。Ｎ＝２ｍ＋１（奇数）の場合は、図１１（ａ）に示されるように、画素ｉにおいて、第１の波形の画素ずらしをしない第２の波形Ｆ０（ｉ）は、以下に示す数式６に基づいて算出する。

次に、図１１（ｂ）に示すように、第１の波形を計測方向にｋ画素ずらして、画素ｉにおける第２の波形Ｆｋを数式７に基づいて算出する。

以上により、取得したアライメント波形に対して、第２の波形Ｆｋが生成されたことになる。ここで、図１１は、ステップ１０２６乃至１０２９に示す第２の波形の別の生成過程を説明するための図である。

図８に戻って、生成した第２の波形Ｆ０を選択し（ステップ１０３０）、所定の処理パラメーターで信号処理を行う（ステップ１０４０）。この処理パラメーターの変更が終了するまで（ステップ１０５０）、処理パラメーターの変更を行い（ステップ１０６０）、全ての処理パラメーターで信号処理を行い、処理結果を記憶装置４００に格納する。なお、この処理パラメーターの変更は、装置設定ＪＯＢパラメーターの値と装置非設定ＪＯＢパラメーターの値を両方含む範囲で行うこととする。

次に、ステップ１０４０乃至１０６０までの処理を、第２の波形Ｆｋを全て選択するまで（ステップ１０７０）、ｋの値を増やし（ステップ１０８０）、全ての第２の波形Ｆｋにおいて全ての処理パラメーターで信号処理を行った後、処理パラメーターの最適化を行う（ステップ１０９０）。

以下、ステップ１０９０における処理パラメーターの最適化の詳細を説明する。図１２は、本実施形態における処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。図１２（ａ）は、図５に示した処理方式におけるフィルタ次数を変化させたときに、ｋ画素ずらし（ずらし量）の理想値に対する信号処理結果の誤差（理想値からのずれ）をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第２の波形のずらし量を採用している。図１２（ａ）を参照するに、フィルタ次数によって信号処理結果の誤差が異なっている。換言すれば、サンプリング誤差が異なっていることを示している。

図１２（ｂ）は、各フィルタ次数において、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差を３Ｋで示しており、例えば、要求精度を満たす最小次数（この場合ではＦ＝１０）を最適な処理パラメーターとすることができる。３Ｋは、以下の数式８で表されるＫの３倍の値である。なお、３Ｋは、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差がない場合（即ち、０）からの標準偏差ということもできる。

また、取得するアライメント波形を変えると、図１３（ａ）に示すような処理結果も得られる。この場合は、図１３（ｂ）に示すように、ｋ画素ずらしの理想値からのずれのばらつきが最小な処理パラメーター（Ｆ＝１５）を最適パラメーターとして選択することができる。ここで、図１３は、本実施形態における処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。

図１４は、図６に示した処理方式における処理ウィンドウの中心距離ＷＣを変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。図１４（ａ）は、図６に示した処理方式における処理ウィンドウの中心距離ＷＣを変更したときに、ｋ画素ずらし（ずらし量）の理想値に対する信号処理結果の誤差（理想値からのずれ）をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第２の波形のずらし量を採用している。

図１４（ｂ）は、各処理ウィンドウの中心距離ＷＣにおいて、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差を３Ｋで示しており、この場合、理想値からの誤差のばらつきが最小であるＷＣ＝７を最適な処理パラメーターとして選択することができる。

また、図１５は、図７に示した処理方式における多項式の次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。図１５（ａ）は、図７に示した処理方式における多項式の次数を変更したときに、ｋ画素ずらし（ずらし量）の理想値に対する信号処理結果の誤差（理想値からのずれ）をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第２の波形のずらし量を採用している。

図１５（ｂ）は、各多項式次数において、画素ずらしの理想値に対する処理信号の誤差を３Ｋで示しており、この場合、理想値からの誤差のばらつきが最小であるＮ＝３を最適な処理パラメーターとして選択することができる。

次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、アライメントパラメーターとしてアライメント信号処理の処理方式自体の最適化を示す。なお、本実施形態では、図１６における各処理方式における処理パラメーターは最適化されていることを前提条件とする。ここで、図１６は、アライメント信号処理の処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。

まず、アライメント波形を取得し（ステップ２０１０）、上述したステップ１０２０のように第１の波形から第２の波形Ｆｋを生成する（ステップ２０２０）。その後、第２の波形Ｆ０を選択して（ステップ２０３０）、所定の信号処理を行う（ステップ２０４０）。なお、ステップ２０４０の所定の信号処理は、第２の波形Ｆｋを全て選択するまで（ステップ２０５０）、ｋの値を増やし（ステップ２０６０）、繰り返し行われる。

ステップ２０４０乃至２０６０までの処理を、全ての信号処理方式が終了するまで（ステップ２０７０）、信号処理方式を変更しながら（ステップ２０８０）行う。全ての第２の波形Ｆｋに対して全ての信号処理を行った後、信号処理方式の最適化を行う（ステップ２０９０）。

以下、ステップ２０９０における信号処理方式の最適化の詳細を説明する。図１７は、本実施形態における信号処理方式の最適化の一例を示すグラフである。図１７（ａ）は、信号処理方式別にｋ画素ずらし（ずらし量）の理想値に対する信号処理結果の誤差（理想値からのずれ）をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第２の波形のずらし量を採用している。図１７（ａ）を参照するに、処理方式によって信号処理結果の誤差が異なっている。換言すれば、サンプリング誤差が異なっていることを示している。

図１７（ｂ）は、各信号処理方式において、ｋ画素ずらしの理想値に対する信号処理結果の誤差を３Ｋで示しており、例えば、理想値からの誤差のばらつきが最小な信号処理（この場合Ｐ４）を最適な信号処理方式とすることができる。なお、３Ｋは、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差がない場合（即ち、０）からの標準偏差ということもできる。

次に、図１８を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた場合を示す。ここで、図１８は、アライメント信号処理の処理パラメーター及び処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。

まず、アライメント波形を取得し（ステップ３０１０）、上述したステップ１０２０のように第１の波形から第２の波形Ｆｋを生成した後（ステップ３０２０）、第２の波形Ｆ０を選択する（ステップ３０３０）。

次に、第２の波形Ｆ０に対して所定の処理パラメーターで信号処理を行う（ステップ３０４０）。この処理パラメーターの変更が終了するまで（ステップ３０５０）、処理パラメーターを変更し（ステップ３０６０）、全ての処理パラメーターで信号処理を行う。

次に、ステップ３０４０乃至ステップ３０６０までの処理を、第２の波形Ｆｋを全て選択するまで（ステップ３０７０）、ｋの値を増やし（ステップ３０８０）、全ての第２の波形Ｆｋにおいて全ての処理パラメーターで信号処理を行った後、当該信号処理における処理パラメーターの最適化を行う（ステップ３０９０）。

ステップ３０１０乃至３０８０までの処理パラメーターの最適化の処理を、全ての信号処理方式が終了するまで（ステップ３１００）、信号処理方式を変更しながら行い（ステップ３１１０）、各信号処理方式別に処理パラメーターが最適化された後に、信号処理方式の最適化を行う（ステップ３１２０）。

次に、第１の実施形態乃至第３の実施形態におけるアライメントパラメーターの最適化の適用タイミングを説明する。アライメントパラメーターの最適化は、ロットの先頭ウェハに対して行ってもよいし、或いは、ロット内で抽出したウェハに対して行ってもよい。また、複数のロットにおける複数のウェハで行ってもよいし、ウェハのショット毎に行ってもよい。

つまり、半導体露光装置１００内の通信ユニット１９０は、図示しないセンサーなどでウェハ７００の搬入を確認した後で、ウェハ７００上に形成された識別子又は外部入力によって、当該ウェハが最適化対象ウェハかを判断する。最適化対象、即ち、アライメント波形取得対象のウェハの場合、ホストコンピューター３００は、通信ユニット１９０を介して、アライメント波形を取得する。取得したアライメント波形に対して、上述したｋ画素ずらしによる最適化処理を実行する。ホストコンピューター３００は、最適なアライメントパラメーターの値が、装置設定ＪＯＢパラメーターの値でない場合は、制御部１８０に最適化されたアライメントパラメーターを送信する。これに応答して、半導体露光装置１００は、装置設定ＪＯＢパラメーターを最適パラメーターに変更し、次のＪＯＢに反映させることができる。

また、図１において、ある半導体露光装置１００で得られたアライメントパラメーターの最適化領域を含む一定範囲をホストコンピューター３００で管理し、別の半導体露光装置２００のアライメントパラメーターを最適化する際に利用することにより、半導体露光装置２００で全領域を処理することなく、半導体露光装置２００の最適化領域を早く見つけることが可能となる。

以上の実施形態によれば、本発明によれば、露光装置に設定されたアライメントパラメーターが最適であるか否かを判断して、信号処理のパラメーターを最適化する方法、アライメント方法、露光方法及び装置を提供することができる。特に、ウェハプロセス誤差であるＷＩＳが発生し得る状況においても、最適なアライメント信号処理方式及び処理パラメーターを提供することができる。

本実施形態は、露光装置を使用する上で、アライメントパラメーターを決定する際に、多大な時間やコストを費やすことなく、アライメントパラメーターの最適化が可能となり、生産性を高めＣｏＯ（Ｃｏｓｔ Ｏｆ Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の良い露光システムを達成することができる。

更に、本実施形態における最適なアライメントパラメーターを決定するために、露光する必要がなく、重ね合わせ検査装置がない環境下でも決定が可能な場合もあり、よりコスト低下につながる。

次に、図１９及び図２０を参照して、上述の半導体露光装置１００（露光システム１）を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、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。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェ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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図２０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００（露光システム１）によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１００（露光システム１）を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本実施形態における半導体露光装置のアライメントパラメーターを最適化する露光システムの構成を示す図である。 図１に示す半導体露光装置の全体的な構成を示すブロック図である。 図２に示すアライメントユニットの主要構成要素を示すブロック図である。 図３に示すアライメントマーク及びアライメント波形を示す図である。 アライメント信号の処理方式の一例を説明するための波形図である。 アライメント信号の処理方式の別の一例を説明するための波形図である。 アライメント信号の処理方式の更に別の一例を説明するための波形図である。 アライメント信号処理の処理パラメーターの最適化を説明するためのフローチャートである。 図８に示すステップ１０２０の第１の波形及び第２の波形の生成処理の詳細なフローチャートである。 図９に示すステップ１０２６乃至１０２９に示す第２の波形の生成過程を説明するための図である。 図９に示すステップ１０２６乃至１０２９に示す第２の波形の別の生成過程を説明するための図である。 図５に示した処理方式におけるフィルタ次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 図５に示した処理方式におけるフィルタ次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 図６に示した処理方式における処理ウィンドウの中心距離を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 図７に示した処理方式における多項式の次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 アライメント信号処理の処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。 図１６に示すステップ２０９０の信号処理方式の最適化の一例を示すグラフである。 アライメント信号処理の処理パラメーター及び処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１９に示すステップ４のウェハプロセス詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 露光システム
１００及び２００ 半導体露光装置
１３０ レチクル
１５０ 投影光学系
１６０ ウェハチャック
１７０ ウェハステージ
３００ ホストコンピューター
４００ 半導体露光装置
５００ ＬＡＮ
６００ アライメントユニット
６１０ 光源
６２０及び６５０ ビームスプリッタ
６３０ レンズ
６６０及び６７０ ＣＣＤセンサー
７００ ウェハ
７１０ アライメントマーク
７２０ 位置計測用マーク

Claims (9)

1. 物体に形成されたマークの位置を検出するための信号処理のパラメーターを決定する方法であって、
   前記マークの光学像を撮像素子上に結像することにより、画素ごとに値を持つアライメント波形を取得するステップと、
   前記アライメント波形を補間することにより、そのアライメント波形よりも多くの値を持つ第１の波形を生成する第１ステップと、
   前記第１の波形と前記第１の波形を前記撮像素子の１画素内で互いに異なるずらし量だけずらして得られた複数の波形とのそれぞれに関して、各画素内における波形の値の平均を算出して画素ごとに値を持つ第２の波形を生成する第２ステップと、
   前記第２ステップで得られた複数の第２の波形のそれぞれに対して、複数のパラメーターに関して前記信号処理を行い、前記複数のパラメータのそれぞれに関して検出された前記マークの位置の誤差の前記複数の第２の波形にわたるばらつきに基づいて、前記パラメーターを決定する第３ステップと、を有することを特徴とする方法。
2. 前記パラメーターは、前記信号処理の方式を選択するためのデータを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記第２ステップは、前記撮像素子の画素ピッチを３以上の分割数で分割して前記ずらし量を得ることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記分割数Ｎは、要求される前記マークの検出分解能をσ、前記画素ピッチをＬとしたとき、
   Ｎ＞Ｌ／σ
   で与えられることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記第３ステップは、前記ばらつきが最小である前記パラメーターを選択することを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 前記第３ステップは、前記ばらつきが所定の値以下である前記パラメーターを選択することを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 原版と被処理体との位置合わせを行った後に前記原版のパターンで被処理体を露光する露光方法であって、請求項１記載の方法により決定されたパラメーターを利用して前記被処理体に形成されたマークの位置を検出することにより前記原版と前記被処理体との位置合わせを行った後に前記原版のパターンで前記被処理体を露光することを特徴とする露光方法。
8. 原版のパターンで被処理体を露光する露光装置であって、
   請求項１記載の方法により決定されたパラメーターを利用して前記被処理体に形成されたマークの位置を検出することにより前記原版と前記被処理体との位置合わせを行う手段を有することを特徴とする露光装置。
9. 請求項８記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
   前記ステップで露光された前記被処理体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製造方法。