JP5121096B2

JP5121096B2 - 合焦位置検出方法、合焦位置検出装置及び露光装置

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Publication number: JP5121096B2
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Inventors: 亮佐々木
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Publication date: 2013-01-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密なフォーカス検出を行う装置、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半導体露光装置におけるウエハ、マスク、半導体露光装置の一部（ステージなど）等のフォーカス検出に適用することができ、ウエハとマスク、マスクと装置基準位置、装置部品などのフォーカス検出などに利用される合焦位置検出方法及び装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＲＡＭに代表される半導体の集積度はますます高くなっており、半導体素子上に形成するパターン寸法はさらに微細なものへと進んでいる。このような背景から半導体露光装置においても、投影レンズの高ＮＡ化が求められており、最近の投影レンズにおいてはＮＡが０．６５以上、解像線幅が０．１８μｍの仕様が望まれている。また、それに伴い焦点深度も０．５〜０．７μｍとかなり厳しくなり、フォーカス面の合焦精度は０．０５μｍ以下の精度が要求されており、マスクとウエハなどの合焦精度の向上が重要な技術課題となっている。
【０００３】
半導体露光装置における合焦位置検出では、対象物（ウエハ、マスク、ステージなど）の面に形成したフォーカスマークを観察することにより、対象物の位置情報を得て、合焦位置検出を行う方法が一般的である。
【０００４】
従来の半導体露光装置では、フォーカスマークとして図７（ａ）に示すような線状マークを用いる場合が多く、対象物の合焦位置情報を得るためのフォーカスマーク観察方式としては、主に画像コントラスト検出方式が用いられている。この画像コントラスト検出方式は、光軸に沿った方向にフォーカスマークを移動させ、その各位置において得られたマーク像のコントラストが最大の位置を合焦位置とする方式であり、各位置において得られたマーク像を図７（ｂ）−１及び図７（ｂ）−２に示すようなマーク走査信号（１次元離散電気信号）へと変換し、マーク走査信号におけるマーク境界部の傾き量を測定する事によりフォーカス検出を行なう方法である。ここにおけるマーク境界部とは、マーク占有面積中における反射率の異なる境界領域を意味している。
【０００５】
上記信号処理においては、撮影手段によって得たマーク像を離散信号であるマーク走査信号へ変換して処理するため、その合焦位置検出精度は計測幅（光電変換時の標本化幅）と相関があるのが一般的である。このため、さらに精度向上を図るためには計測幅を短くするか、何らかの補間手段をとる必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記合焦位置検出方法は、精密な合焦位置検出を必要とする装置において有効な方法である。しかし近年、上述したように半導体素子上に形成するパターン寸法の微細化が進み、露光波長がより短波長なものへと移行している。これにより、フォーカスマーク観察装置の分解能力も向上し、フォーカスマークを観察して得た波形も変化している。
【０００７】
一例として、図７（ａ）に示すようなフォーカスマークを観察する場合を考える。また、従来観察していたマーク走査信号を図７（ｂ）−１及び図７（ｂ）−２に、分解能が向上したフォーカスマーク観察装置により観察したマーク走査信号を図７（ｃ）−１及び図７（ｃ）−２に模式的に示す。ここで、図７（ｂ）−１、図７（ｃ）−１は非合焦位置におけるマーク走査信号、図７（ｂ）−２、図７（ｃ）−２は合焦位置におけるマーク走査信号を示している。
【０００８】
図７（ｃ）−１及び図７（ｃ）−２に示すように、フォーカスマーク観察装置の分解能力の向上により、合焦状態、非合焦状態においてマーク境界部で明瞭に変化する波形を得ることが可能となっている。
【０００９】
次に、合焦位置検出の立場から図７（ｂ）−２、図７（ｃ）−２に示したマーク走査信号を考える。図７（ｄ）−２及び（ｅ）−２に、図７（ｂ）−２及び（ｃ）−２に示すようなマーク走査信号における計測点（離散信号値）の位置を点で、傾き量算出に用いる計測範囲を矩形で模式的に示す。図７（ｄ）−２及び（ｅ）−２に示すように、上記フォーカスマーク観察装置の分解能力向上後のマーク走査信号では、マーク境界部での計測点が減っているため、合焦位置検出の効果が上がらない場合がある。
【００１０】
特に、分解能力向上後の合焦位置におけるマーク走査信号は、マーク境界部の計測点が激減しており、計測精度に影響を及ぼしたり、計測不能になることもある。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、分解能の高い光学系を用いて入力されたマーク信号においても、高精度に位置を検出する位置検出方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、光電変換素子に合焦位置検出用マークからの光を投影して合焦位置検出を行う合焦位置検出方法において、前記マークの２次元像の信号から所定の方向における１次元信号を得る取得工程と、前記１次元信号を用いて前記マークの境界部における傾き量を計算することにより前記マークの合焦位置を検出する工程とを備え、前記マークの境界部と該光電変換素子の配列方向の１方向とが直交しない交差角度に設定されており、前記取得工程において、前記マークの２次元像の信号を前記所定の方向に対して垂直な方向に積算して前記１次元信号を得て、前記マークは菱形であり、前記所定の方向に平行な直線に関して対称であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、光電変換素子に合焦位置検出用マークからの光を投影して合焦位置検出を行う合焦位置検出装置において、前記マークの２次元像の信号から所定の方向における１次元信号を得て、前記１次元信号を用いて前記マークの境界部における傾き量を計算することにより前記マークの合焦位置を検出する手段を備え、前記マークの境界部と該光電変換素子の配列方向の１方向とが直交しない交差角度に設定されており、前記マークの２次元像の信号を前記所定の方向に対して垂直な方向に積算して前記１次元信号を得て、前記マークは菱形であり、前記所定の方向に平行な直線に関して対称であることを特徴とする。
【００１４】
また、上記角度を有するマークは、上記マークからの２次元像の信号を１方向に走査して得た１次元信号がマーク境界部分において緩やかに変化する形状のものを用いることを特徴としてもよい。
【００１５】
上記合焦位置検出方法または合焦位置検出装置において、前記交差角度は、配列された光電変換素子を回転させること、または前記マークの境界部を、配列された光電変換素子に対して回転させることのいずれに基づいて設定されていてもよい。前記マークは、菱形、三角形及び直線を傾けた形状のいずれかであってもよい。
【００１６】
また、本発明は、半導体露光装置における原版及び半導体露光装置上の前記マークの少なくともいずれかの合焦位置を検出することにも適用できる。前記原版、及び前記半導体露光装置上の前記マークの合焦位置合わせを相対的、且つ、同時に行うことが可能なことが望ましい。
【００１７】
また、本発明に係る方法または装置は、前記マークの２次元像信号から１次元マーク走査信号を得る工程において、または１次元マーク走査信号を得る際に、前記光電変換素子として２次元撮像装置を用い、この２次元信号を１方向に積算することにより前記１次元マーク走査信号を得ることを特徴としてもよく、前記光電変換素子として１次元撮像装置を用いることで１次元信号を得て、この１次元信号を用いることにより前記１次元マーク走査信号を得ることを特徴としてもよく、前記マークからの２次元像の光信号を光学素子等を用いて光学的に集光し、その後、前記光電変換素子として２次元撮像素子、及び１次元撮像素子のいずれかを用いて、前記１次元マーク走査信号を得ることを特徴としてもよい。
【００１８】
また、本発明では、前記マークに対する反射光または透過光のいずれを用いてもよく、前記１次元マーク走査信号中のマーク境界部の傾きを計算することで合焦位置の検出を行うことが可能である。
【００１９】
以下、図１及び図２を用いて本発明の作用を説明する。
本発明では、図７（ａ）に示すような線状のマークを用いる代わりに、走査方向に対してマーク境界部が傾き角を持っているマーク、例えば図１（ａ）または図２（ａ）に示すような傾き、菱形または三角形といったマークを用いる。これらのマークを用いることにより、走査して得られる１次元信号は、マーク像境界部分での信号値が緩やかに変化することになる。以下の説明では傾きマーク、菱形マークを例に説明する。
【００２０】
図１（ａ）に示すような傾きマークの２次元像信号を観察し、１方向に走査して得られたマーク走査信号を図１（ｂ）に模式的に示す。
ここで、図１（ｂ）−１は、非合焦位置、図１（ｂ）−２は、合焦位置でのマーク走査信号を示したものであり、図１（ｃ）−２は、合焦位置でのマーク走査信号の計測点を示したものである。
これより、走査方向に対して、マークを傾けることにより、マーク像境界での計測点が増え、合焦位置検出精度の向上が期待できることがわかる。
【００２１】
次に、図２（ａ）に示すような菱形マークの２次元像信号を観察し、１方向に走査して得られたマーク走査信号を図２（ｂ）に模式的に示す。
ここで、図２（ｂ）−１は、非合焦位置、図２（ｂ）−２は、合焦位置でのマーク走査信号を示したものであり、図２（ｃ）−２は、合焦位置でのマーク走査信号の計測点を示したものである。
これより、走査方向に対して、マークを傾けることにより、マーク像境界での計測点が増え、合焦位置検出精度の向上が期待できることがわかる。
【００２２】
このように、線状のマークを用いる代わりに、走査方向に対してマーク境界部が傾き角を持っているマーク、例えば傾きマークを用いることにより、合焦位置検出精度の向上が期待できることがわかる。
【００２３】
以上、傾き、菱形のマークを用いた場合の作用効果について述べたが、三角形のマークを用いた場合にも同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【００２４】
これらのことから、分解能の高い光学系を用いて入力されたマーク信号においても、高精度にマーク合焦位置を求めることが可能であり、合焦位置検出精度の向上が期待できる。
【００２５】
また、本発明は、原版上のパターンを基板へ転写するために該パターンを該基板に投影露光する露光装置において、上記いずれかの合焦位置検出装置を備える露光装置にも適用可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図３は、本発明の第１の実施形態に係る合焦位置検出方法を露光光ＴＴＬ（Through The Lens）方式の合焦位置検出装置に用いた半導体製造用露光装置の構成を示す図である。図３に示すような半導体製造用露光装置は、マスクであるレチクルＲとウエハＷの相対的な位置を合わせた後、不図示の露光照明光源から露光光を照射し、電子回路パターンが形成してあるレチクルＲ及び投影光学系１０１を介してステージ１０２に載置したウエハＷに電子回路パターンを投影露光するものである。
【００３１】
次に、図３を用いてウエハＷの合焦位置合せ方法について説明する。同図に示すように、露光光を照射する合焦位置合せ用照明光源１１２より照射された光束は、ビームスプリッタ１０５及び投影光学系１０１を介して、ステージ１０２に載置した基準平面（反射面）８１に形成してある合焦位置検出用マークＷＭ（以下、ウエハマークという）を照明する。
【００３２】
この基準平面８１は、ウエハＷに隣接する位置にウエハの上面とその高さがほぼ一致して配置されている。また基準平面８１の面はＣｒやＡｌ等の金属膜で形成されている。また、ステージ１０２は投影光学系１０１の光軸方向（Ｚ方向）及びこの方向に直交する面内（Ｘ−Ｙ面）で移動可能となっている。
【００３３】
５２及び５３は面位置検出光学系を構成する要素を示している。５２は投光光学系であり、基準平面８１の傾きをチェックする為、複数個の光束を投光する。投光光学系５２より投光される各光束は非露光光からなり、ウエハ上のフォトレジストを感光させない光よりなっている。そしてこの複数の光束は基準平面８１上（或いはウエハＷの上面）に各々集光されて反射される。
【００３４】
基準平面８１で反射された光束は検出光学系５３内に入射する。図示は略したが、検出光学系５３内には各反射光束に対応させて複数個の位置検出用の受光素子が配置されており、各位置検出用の受光素子の受光面と基準平面８１上での各光束の反射点が結像光学系によりほぼ共役となるように構成されている。基準平面８１の投影光学系１０１の光軸方向の位置ずれは、検出光学系５３内の位置検出用の受光素子上での入射光束の位置ずれとして計測される。
【００３５】
この検出光学系５３により計測された基準平面８１の位置のフォーカス基準位置からのＺ方向のずれは、面位置検出用の受光素子からの出力信号に基づいて面位置検出装置８０により面位置として算出される。
【００３６】
ウエハマークＷＭから反射した光束は、再度、投影光学系１０１を介してビームスプリッタ１０５に到達する。そして、ビームスプリッタ１０５にて反射された光束は、結像光学系１０６を介して撮像装置１０７の撮像面上にウエハマークＷＭの像を形成する。
ウエハマークＷＭの像は、光電変換素子が配列されている撮像装置１０７によって光電変換され、Ａ／Ｄ変換装置１０８によって、図１（ａ）に示すような２次元のデジタル信号列に変換される。
【００３７】
合焦位置検出装置１１０は、傾き量算出部１０９と傾き量記憶部１１３と合焦位置算出部１１４から構成されている。
傾き量算出部１０９は、Ａ／Ｄ変換装置１０８によりデジタル信号化されたウエハマークＷＭの像、即ち、図１（ａ）に示すような合焦位置検出用マークの２次元のデジタル信号に対して、図１（ｄ）−２に示すような1次元のマーク走査信号へと変換し、マーク走査信号における境界部の傾きを各計測点毎に計算する。次に、この各点での傾きをウィンドウ内において、平均することにより傾き量を算出する。ここで、各点の傾きの平均をとる代わりに、ウィンドウ内の各点の傾きをヒストグラム表示し、その上位Ｘ％の平均値を傾き量と定義してもよい。図１（ａ）又は図２（ａ）に描かれているように、マークの境界部（長方形又はひし形の辺）と光電変換素子方向の配列方向（走査方向）とは直交していない。
【００３８】
また、上記では１ライン（Ｌｉｎｅ）のマーク走査信号について傾き量を求めたが、マーク領域全域においてマーク走査信号を求め、それらの傾きの平均、または、ヒストグラム表示の上位Ｘ％の平均により、傾き量を求めてもよい。
【００３９】
また、上記では、２次元撮像装置の１ラインを走査することにより、マーク走査信号を計測しているが、２次元撮像装置の代わりに、ラインセンサを用いることにより、１次元マーク走査信号を得ることも可能である。この際、２次元マーク画像をシリンドリカルレンズなどを用いて１次元画像とした後、ラインセンサを用いて１次元マーク走査信号を得ることにより、情報量が多く安定した信号を得ることも可能である。
【００４０】
傾き量記憶部１１３は、傾き量算出部１０９において算出した傾き量を、面位置検出装置８０により求めたステージ１０２のＺ位置に対応させて記憶させる。ここで、ステージ１０２をＺ方向に駆動させ各Ｚ位置における傾き量を算出して、記憶させることにより、各Ｚ位置に対する傾き量を記憶させておくことが可能となる。
【００４１】
合焦位置算出部１１４は、傾き量記憶部１１３で記憶した各Ｚ位置の傾き量から、傾き量が最大のＺ位置を求めその位置を合焦位置とする。ここで、縦軸に傾き量、横軸にＺ位置をプロットし、その波形重心を合焦位置としてもよい。
【００４２】
ここで、レチクルＲと撮像装置１０７の相対的な位置は、不図示の手段によりあらかじめ求められているものとすると、合焦位置検出装置１１０の出力からレチクルＲとウエハマークＷＭの相対的な合焦位置を算出することが可能である。
【００４３】
合焦位置検出装置１１０の出力は、ステージ駆動装置１１１に入力され、これによってステージ１０２を駆動して、レチクルＲとウエハＷの合焦位置合せを行う。
なお、合焦位置検出装置１１０は、専用の装置はもちろん、既知の汎用計算機でも実現可能である。
【００４４】
以上、図３に示すような半導体製造用露光装置及びこの装置におけるレチクルＲとウエハＷの相対的な合焦位置合せ方法について説明した。
【００４５】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、本発明の合焦位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるウエハの合焦位置検出に適用した例を説明した。第２の実施形態では、本発明の合焦位置検出方法を半導体製造用露光装置における他の物体の合焦位置検出に適用した例を説明する。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る合焦位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるレチクルＲの位置検出に適用した場合の構成を例示する図である。上述の実施形態と同様に、図４の構成においても、レチクルＲの合焦位置検出が可能であり、本発明の合焦位置検出方法を実施することが可能である。
【００４７】
ここでは、ステージ１０２を駆動させて各Ｚ位置での傾き量を計測する代わりに、リレーレンズ駆動装置９１により、リレーレンズ９２を駆動させ、各リレーレンズ９２の位置での傾き量を求めている。ここで、リレーレンズ９２の位置は、リレーレンズ位置検出装置９０により検出している。
【００４８】
一方、これまで説明してきた実施形態では、マークを反射光で観察した例について説明したが、図５に示すように、光源１１２及びビームスプリッタ１０５をリレーレンズ９２及びレチクルＲの反対側に配置し、マークＭを透過光で観察する場合でも、同様のマーク像が得られ、本発明の合焦位置検出方法を実施することが可能である。
【００４９】
さらに、異なる部分に形成したマークを、透過光などで重ね合わせるなどして同時に観察することにより、複数物体の相対的合焦位置を同時に検出する場合にも適用でき、相対的合焦位置合せを同時に行うこともできる。例えば、図６に示すように、面位置検出光学系の投光光学系５２、検出光学系５３及び面位置検出装置８０と、リレーレンズ位置検出装置９０及びリレーレンズ駆動装置９１とを備える構成で、レチクルＲのマークＭとウエハＷのマークＷＭを同時に撮像し、ステージ１０２を駆動させて各Ｚ位置での傾き量を計測する代わりに、リレーレンズ駆動装置９１により、リレーレンズ９２を駆動させ、リレーレンズ９２の各位置でのレチクルＲのマークＭとウエハＷのマークＷＭの傾き量を個別に求めてもよい。これにより、レチクルＲのマークＭとウエハＷのマークＷＭの相対的な合焦位置を検出することが可能である。
【００５０】
もちろん、本発明は、上述の縮小投影型露光装置に限らず、あらかじめマークを付加することにより合焦位置の検出を行う他の装置にも適用可能である。
【００５１】
［第３の実施形態］
第１の実施形態と第２の実施形態では、線状のマークを用いる代わりに、走査方向に対してマーク境界部が傾き角を持っているマーク（例えば傾き、菱形、三角マーク）を用いる例を述べたが、図７に示す従来の合焦位置検出マークである線状マークに対し、撮像装置１０７を走査方向と直交せず交差する角度に傾けることにより、新規マークを用いずに同様の効果を得ることも可能である。
【００５２】
［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うものである。
【００５３】
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。
【００５４】
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１１０５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。
【００５５】
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１２０３、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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１４０６、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、これらのことから、分解能の高い光学系を用いて入力されたマーク信号においても、高精度にマーク合焦位置を求めることが可能であり、合焦位置検出精度の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォーカス検出マークの境界部と該光電変換素子の配列方向とが直交しない交差角度をなすマークの例として傾きマークを示す図である。
【図２】フォーカス検出マークの境界部と該光電変換素子の配列方向とが直交しない交差角度をなすマークの例として菱形マークを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る合焦位置検出方法を露光光ＴＴＬ方式の合焦位置検出装置に用いた半導体製造用露光装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る合焦位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるレチクルＲの位置検出に適用した反射光検出の場合の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る合焦位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるレチクルＲの位置検出に適用した透過光検出の場合の構成を例示する図である。
【図６】本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る合焦位置検出方法を半導体製造用露光装置におけるレチクルＲのマークＭ及びウエハＷのマークＷＭの同時検出に適用した場合の構成を示す図である。
【図７】従来のフォーカス計測用マーク、及び、合焦位置、非合焦位置における１次元マーク走査信号を示す図である。
【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】
Ｒ：レチクル（原版）、Ｗ：ウエハ（基板）、ＷＭ：合焦位置検出用マーク、５２：面位置検出光学系( 投光光学系) 、５３：面位置検出光学系( 検出光学系) 、８０：面位置検出装置、８１：基準平面（反射面）、９０：リレーレンズ位置検出装置、９１：リレーレンズ駆動装置、９２：リレーレンズ、１０１：投影光学系、１０２：ステージ、１０５：ビームスプリッタ、１０６：結像光学系、１０７：撮像装置、１０８：Ａ／Ｄ変換装置、１０９：傾き量算出部、１１０：合焦位置検出装置、１１１：ステージ駆動装置、１１２：合焦位置合せ用照明光源、１１３：傾き量記憶部、１１４：合焦位置算出部、
１１０１：ベンダの事業所、１１０２，１１０３，１１０４：製造工場、１１０５：インターネット、１１０６：製造装置、１１０７：工場のホスト管理システム、１１０８：ベンダ側のホスト管理システム、１１０９：ベンダ側のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、１１１０：操作端末コンピュータ、１１１１：工場のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、１２００：外部ネットワーク、１２０１：製造装置ユーザの製造工場、１２０２：露光装置、１２０３：レジスト処理装置、１２０４：成膜処理装置、１２０５：工場のホスト管理システム、１２０６：工場のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、１２１０：露光装置メーカ、１２１１：露光装置メーカの事業所のホスト管理システム、１２２０：レジスト処理装置メーカ、１２２１：レジスト処理装置メーカの事業所のホスト管理システム、１２３０：成膜装置メーカ、１２３１：成膜装置メーカの事業所のホスト管理システム、１４０１：製造装置の機種、１４０２：シリアルナンバー、１４０３：トラブルの件名、１４０４：発生日、１４０５：緊急度、１４０６：症状、１４０７：対処法、１４０８：経過、１４１０，１４１１，１４１２：ハイパーリンク機能。

Claims

光電変換素子に合焦位置検出用マークからの光を投影して合焦位置検出を行う合焦位置検出方法において、
前記マークの２次元像の信号から所定の方向における１次元信号を得る取得工程と、前記１次元信号を用いて前記マークの境界部における傾き量を計算することにより前記マークの合焦位置を検出する工程とを備え、
前記マークの境界部と該光電変換素子の配列方向の１方向とが直交しない交差角度に設定されており、
前記取得工程において、前記マークの２次元像の信号を前記所定の方向に対して垂直な方向に積算して前記１次元信号を得て、
前記マークは菱形であり、前記所定の方向に平行な直線に関して対称であることを特徴とする合焦位置検出方法。
露光装置で用いられる原版及び露光装置上の前記マークの少なくともいずれかの合焦位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の合焦位置検出方法。
請求項２に記載の合焦位置検出方法において、前記原版、及び前記露光装置上の前記マークの合焦位置合わせを相対的、且つ、同時に行うことが可能なことを特徴とする合焦位置検出方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の合焦位置検出方法において、前記マークに対する反射光及び透過光のいずれかを用いることを特徴とする合焦位置検出方法。
光電変換素子に合焦位置検出用マークからの光を投影して合焦位置検出を行う合焦位置検出装置において、
前記マークの２次元像の信号から所定の方向における１次元信号を得て、前記１次元信号を用いて前記マークの境界部における傾き量を計算することにより前記マークの合焦位置を検出する手段を備え、
前記マークの境界部と該光電変換素子の配列方向の１方向とが直交しない交差角度に設定されており、
前記所定の方向に対して垂直な方向に積算して前記１次元信号を得て、
前記マークは菱形であり、前記所定の方向に平行な直線に関して対称であることを特徴とする合焦位置検出装置。
原版上のパターンを基板へ転写するために該パターンを該基板に投影露光する露光装置において、請求項５に記載の合焦位置検出装置を備えることを特徴とする露光装置。