JP5096965B2

JP5096965B2 - 位置合わせ方法、位置合わせ装置、露光方法及びデバイス製造方法

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Inventors: 望林
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Description

本発明は、位置合わせ方法、位置合わせ装置、露光方法及びデバイス製造方法に関する。

ウエハ処理は、ウエハの位置決めを行うためのプリアライメントやグローバルアライメント等のアライメント処理及び露光処理から主に構成される。ウエハの生産性すなわちスループットを向上させるために、各処理に要する時間を短縮する努力がなされている。

アライメント処理では、ウエハ上に刻まれたアライメントマーク群の中から複数のマークがサンプルショットとして選択され、それらのマークの位置が計測される。サンプルショットとしては、図４のようなものが使用される。各ショットには低倍アライメントマークWMLと高倍アライメントマークWMHが刻まれている。プリアライメントでは、まず低倍率のスコープを用いてサンプルショットＳＬ１の低倍アライメントマークの位置を計測し次にサンプルショットＳＬ２の低倍アライメントマークの位置が計測される。そして、ＳＬ１，ＳＬ２の２つの低倍アライメントマークの計測位置を基にウエハの予備位置決め（プリアライメント）が行われる。

ウエハの予備位置決めが行なわれると、ウエハの本位置決めであるグローバルアライメントが行われる。グローバルアライメントでは、現在、ＩＣやＬＳＩ等の生産性とアライメント精度との兼ねあいから、ウエハ内の数ショットについて計測される。例えば、従来最適とされてきたグローバルアライメントのサンプルショットは、ウエハ中心からほぼ対称に、また円周をほぼ均等に分布するよう、ウエハ外周辺を除きなるべく外側に配置されるように設けられる。グローバルアライメントでは、高倍率のスコープを用いてサンプルショットＳＨ３，ＳＨ４，ＳＨ５，ＳＨ６の順で、高倍アライメントマークの位置が計測され、ウエハの本位置決めが行われる。

本位置決めがなされると、ウエハステージが露光第１ショットＥ１へ駆動され、露光が行われる。次いで、ウエハステージを駆動しながら各ショットの露光が行われる。
特開２００５−２１７３３３号公報特開２００１−２６７２２９号公報

上記従来の方法は、ウエハを迅速かつ正確にアライメントし露光処理を行う半導体露光装置において有効な方法である。しかし、従来の方法では、露光するウエハのそれぞれにおいてプリアライメントのために２つの低倍アライメントマークの位置を計測するため、アライメントに長い時間を要していた。

本発明の目的は、アライメントに要する時間を短縮してスループットを向上した露光方法及び露光装置を提供することにある。

本発明の第１の側面は、基板に形成されたマークを利用して基板を位置合わせする位置合わせ方法であって、第１マークを第１倍率のスコープで検出して、前記第１マークの位置を計測する第１計測工程と、前記第１倍率のスコープで前記第１マークを検出したときの前記基板の位置から、前記第１倍率より高い第２倍率のスコープの視野内に前記第１マークとは異なる第２マークが入る前記基板の位置まで、前記第１計測工程の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記基板を移動させる移動工程と、前記第２倍率のスコープの視野内に入った前記第２マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第２マークの位置を計測する第２計測工程と、前記第１計測工程の計測結果及び前記第２計測工程の計測結果を用いて第１補正値を算出する第１算出工程と、前記第１補正値に基づいて前記基板を位置合わせし、前記第１マーク及び前記第２マークとは異なる第３マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第３マークの位置を計測する第３計測工程と、前記第２計測工程の計測結果及び前記第３計測工程の計測結果を用いて第２補正値を算出する第２算出工程と、前記第２補正値に基づいて前記基板を位置合わせする工程と、を含む。

本発明の第２の側面は、基板に形成されたマークを利用して複数の基板を順次位置合わせする位置合わせ方法であって、第１基板の第１マークを第１倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第１マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マークとは異なる前記第１基板の第２マークを前記第１倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第１補正値を算出する第１算出工程と、前記第１基板の第２マークを前記第１倍率より高い第２倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マーク及び第２マークとは異なる第３マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第３マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第２補正値を算出する第２算出工程と、前記第１補正値と前記第２補正値とのずれを決定する決定工程と、前記第１基板の後に位置合わせする第２基板の第１マークを前記第１倍率のスコープで検出して、前記第２基板の第１マークの位置を計測する第１計測工程と、前記第１倍率のスコープで前記第２基板の第１マークを検出したときの前記第２基板の位置から、前記第２倍率のスコープの視野内に前記第２基板の第２マークが入る前記基板の位置まで、前記第１計測工程の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記第２基板を移動させる移動工程と、前記第２倍率のスコープの視野内に入った前記第２基板の第２マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第２基板の第２マークの位置を計測する第２計測工程と、前記第１計測工程の計測結果と、前記第２計測工程の計測結果と、前記決定工程で決定されたずれと、を用いて第３補正値を算出する第３算出工程と、前記第３補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせし、前記第２基板の第１マーク及び前記第２基板の第２マークとは異なる前記第２基板の第３マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第２基板の第３マークの位置を計測する第３計測工程と、前記第２計測工程の計測結果及び前記第３計測工程の計測結果を用いて第４補正値を算出する第４算出工程と、前記第４補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせする工程と、を含む。

本発明の第３の側面は、基板に形成されたマークを利用して基板を位置合わせする位置合わせ装置であって、前記基板を保持する基板ステージと、前記基板に形成されたマークを観察するスコープと、前記スコープ及び前記基板ステージを制御する制御器と、を備え、前記制御器は、第１マークを第１倍率の前記スコープで検出して、前記第１マークの位置を計測し、第１倍率の前記スコープで前記第１マークを検出したときの前記基板の位置から、前記第１倍率より高い第２倍率の前記スコープの視野内に前記第１マークとは異なる第２マークが入る前記基板の位置まで、前記第１マークの位置の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記基板を移動させ、第２倍率の前記スコープの視野内に入った前記第２マークを第２倍率の前記スコープで検出して、前記第２マークの位置を計測し、前記第１マークの位置の計測結果及び前記第２マークの位置の計測結果を用いて第１補正値を算出し、前記第１補正値に基づいて前記基板を位置合わせし、前記第１マーク及び前記第２マークとは異なる第３マークを第２倍率の前記スコープで検出して、前記第３マークの位置を計測し、前記第２マークの位置の計測結果及び前記第３マークの位置の計測結果を用いて第２補正値を算出し、前記第２補正値に基づいて前記基板を位置合わせする、ように前記スコープ及び前記基板ステージを制御する。

本発明の第４の側面は、基板に形成されたマークを利用して複数の基板を順次位置合わせする位置合わせ装置であって、前記基板を保持する基板ステージと、前記基板に形成されたマークを観察するスコープと、前記スコープ及び前記基板ステージを制御する制御器と、を備え、前記制御器は第１基板の第１マークを第１倍率の前記スコープで検出して、前記第１基板の第１マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マークとは異なる前記第１基板の第２マークを第１倍率の前記スコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第１補正値を算出し、前記第１基板の第２マークを前記第１倍率より高い第２倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マーク及び第２マークとは異なる第３マークを第２倍率の前記スコープで検出して、前記第１基板の第３マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第２補正値を算出し、前記第１補正値と前記第２補正値とのずれを決定し、前記第１基板の後に位置合わせする第２基板の第１マークを第１倍率の前記スコープで検出して、前記第２基板の第１マークの位置を計測し、第１倍率の前記スコープで前記第２基板の第１マークを検出したときの前記第２基板の位置から、第２倍率の前記スコープの視野内に前記第２基板の第２マークが入る前記基板の位置まで、前記第２基板の第１マークの位置の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記第２基板を移動させ、第２倍率の前記スコープの視野内に入った前記第２基板の第２マークを第２倍率の前記スコープで検出して、前記第２基板の第２マークの位置を計測し、前記第２基板の第１マークの位置の計測結果と、前記第２基板の第２マークの位置の計測結果と、前記ずれと、を用いて第３補正値を算出し、前記第３補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせし、前記第２基板の第１マーク及び前記第２基板の第２マークとは異なる前記第２基板の第３マークを第２倍率の前記スコープで検出して、前記第２基板の第３マークの位置を計測し、前記第２基板の第２マークの位置の計測結果及び前記第２基板の第３マークの位置の計測結果を用いて第４補正値を算出し、前記第４補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせする、ように前記スコープ及び前記基板ステージを制御する。

本発明によれば、アライメントに要する時間を短縮してスループットを向上した露光方法及び露光装置を提供することができる。

本発明で使用する半導体製造用の露光装置の一例を図５に示す。図５で、Rはレチクル、Wは、図２に示すような低倍アライメントマークWMLや高倍アライメントマークWMH等が形成されたサンプルショットを格子状に配置している基板（ウエハ）である。ULはＺ軸を光軸とする投影光学系である。OASは複数の倍率で観察可能なオフアクシス撮像ユニットである。ＩＬはマーク撮像照明部、M１とM２はビームスプリッタ、Ｌ１〜Ｌ３は結像光学系、ＳＴＧは３次元に移動可能な基板Ｗを保持する基板ステージである。Ｓ１は低倍率観察用の第１スコープ、Ｓ２は第１スコープよりも高い倍率を有する高倍率観察用の第２スコープである。第１、第２スコープＳ１，Ｓ２は不図示の画像処理ユニットに接続されており、撮像（検出）したマーク画像からアライメントマークの位置が計測可能となる。

露光装置は、不図示のメカプリアライメントユニットを備え、メカプリアライメントユニット、オフアクシス撮像ユニットＯＡＳ、基板ステージＳＴＧは制御器Ｃによって制御されている。

［実施例１］
本発明に係るアライメント処理の一例を図１に基づいて説明する。Ｓ１０１において、制御器Ｃは、不図示のメカプリアライメントユニットにウエハＷのメカプリアライメントを行わせる。このステップで、オリエンテーションフラットやノッチ等のウエハの切り欠き部、外周を基準にウエハのメカプリアライメントが行われる。Ｓ１０２において、制御器Ｃは、メカプリアライメント基準で第１サンプルショットＳＬ１の低倍アライメントマークＷＭＬが低倍率スコープの観察範囲内に追い込まれるように基板ステージを駆動する。Ｓ１０３において、制御器Ｃは、第１スコープである低倍率スコープＳ１に第１マークである第１サンプルショットＳＬ１の低倍アライメントマークWMLの位置計測を行わせる。Ｓ１０３は、第１マークの位置を第１スコープで検出する第１検出工程である。

Ｓ１０４において、制御器Ｃは、第１サンプルショットＳＬ１の低倍アライメントマークWMLの位置を基準にウエハのＸＹ方向のシフト補正を行う。Ｓ１０５において、制御器Ｃは、第２マークである、図２に示す第２サンプルショットＳＨ２の高倍アライメントマークWMHが第２スコープである高倍率スコープＳ２の観察範囲内（視野内）に追い込まれるように基板ステージを駆動する。第２サンプルショットＳＨ２は、ウエハに回転誤差や倍率誤差があっても、第１サンプルショットＳＬ１からシフト補正のみで高倍率スコープＳ２の観察範囲にマークを追い込める距離の範囲（ハッチ領域）内にあるものを選択する。すなわち、第２マークは、第１検出工程での検出結果に基づくシフト補正のみで高倍率スコープＳ２の視野内に入れることが可能な位置に配置されたマークから選択される。ハッチ領域は、メカプリアライメント精度や下層のパターン作成精度により決定される。

Ｓ１０６において、制御器Ｃは、高倍率スコープＳ２に第２サンプルショットＳＨ２の高倍アライメントマークWMHを計測させる。Ｓ１０６は、第１マークとは異なる第２マークを第２スコープで検出する第２検出工程である。

Ｓ１０７において、制御器Ｃは、Ｓ１０３とＳ１０６の計測値を基にプリアライメント（シフト補正、回転補正、倍率補正）を行う。Ｓ１０７は、第１及び第２検出工程での検出結果に基づいて第１補正値を算出する第１算出工程である。

Ｓ１０８において、制御器Ｃは、Ｓ１０７の第１補正値に基づいて次のサンプルショットに基板ステージを駆動させ、Ｓ１０９で高倍率スコープＳ２に次のサンプルショットの高倍計測を行わせる。Ｓ１０８及びＳ１０９は、第１補正値に基づいて基板を位置合わせした後、第３マークの位置を第２スコープで検出する第３検出工程である。

Ｓ１１０で全てのサンプルショットの計測が終了していたら、制御器Ｃは、Ｓ１１１でＳＨ２〜ＳＨＮの計測値を基にグローバルアライメントを行い、Ｓ１１２においてＥ１で露光処理を行う。高倍計測を行う最後のサンプルショットＳＨＮは、図２ではＳＨ５である。Ｓ１１１は、第２及び第３検出工程の検出結果に基づいて第２補正値を算出する第２算出工程である。また、Ｓ１１２は、第２算出工程で算出された第２補正値に基づいて基板を位置合わせした後基板を露光する露光工程である。なお、本実施例では第３検出工程で、サンプルショットＳＨ３〜ＳＨ５の位置検出を行っており、いずれも第３マークとの位置付けである。

本実施例では第２サンプルショットＳＨ２を図２のハッチ領域内から選択するとした。しかし、ハッチ領域内でかつ第１サンプルショットＳＬ１から最も遠い位置にあるサンプルショットを第２サンプルショットＳＨ２として選択すると精度良くプリアライメントすることが出来る。すなわち、第２マークは、第１検出工程での検出結果に基づくシフト補正のみで第２スコープの視野内に入れることが可能で第１マークから最も離れた位置に配置されたマークとすることが好ましい。

本実施例では、Ｓ１０７のプリアライメントでシフト補正、回転補正、倍率補正を行うとした。しかし、メカプリアライメント精度や下層のパターン作成精度が良い場合は、それらの補正全てを行う必要はなく、シフト補正、回転補正、倍率補正の少なくとも１つのプリアライメントを行えばよい。

本実施例では、低倍アライメントマークWMLと高倍アライメントマークWMHは異なる形状のものであったが、同一のマークを使用しても良い。

第２サンプルショットＳＨ２以降の計測は、特開２００４−１５８７４１号公報に記載されるように低倍率スコープＳ１と高倍率スコープＳ２の両方を使用しアライメントマーク位置計測を行ってもよい。そして、高倍率スコープＳ２の観察範囲内にアライメントマークがない場合は低倍率スコープＳ１の計測値を基に再度高倍観察範囲内にアライメントマークを追い込み計測する等のリカバリ動作を行っても良い。

本実施例では、低倍率スコープで第１サンプルショットのマーク位置を計測し、その計測値を元にシフト補正を行い、高倍率スコープで第２サンプルショットのマーク位置を計測する。そして、第１、第２サンプルショットの計測値を元にプリアライメント補正を行う。したがって、従来技術に比べると、２つのサンプルショットで行っていた低倍計測が１つのサンプルショットで済み、プリアライメント処理に要する時間が短縮され、スループットが向上される。

［実施例２］
実施例２は、基板に形成されたマークを利用して複数の基板を順次位置合わせし露光する露光方法に関する。

実施例１では、倍率の異なる２つのスコープで計測した、異なるサンプルショットのアライメントマークの計測値を使用してプリアライメントを行う。そのため、低倍率スコープＳ１と高倍率スコープＳ２の観察中心にオフセット（ずれ）があったり、マーク間に描画オフセット等があったりする場合に、Ｓ１０７のプリアライメント補正値が正しく求まらないことがある。その結果として、Ｓ１０８以降の高倍計測ができない可能性がある。そこで、スコープ間やマーク間にオフセット（ずれ）が存在しても正しくプリアライメントが行える実施例２を図３Ａ、図３Ｂに基づいて説明する。

１枚目のウエハでは、スコープ間やマーク間にオフセット（ずれ）が存在しても正しくプリアライメントが行えるように、従来技術と同じく、低倍率スコープＳ１での計測を２つのサンプルショットで行う。

図３Ａは、第１基板であるロットにおいて１枚目に露光するウエハを対象としてアライメント処理を示すフローチャートである。Ｓ２０１において、制御器Ｃは、不図示のメカプリアライメントユニットにメカプリアライメントを行わせる。Ｓ２０２〜Ｓ２０６で、制御器Ｃは、低倍率スコープＳ１に、図４に示すサンプルショットＳＬ１，ＳＬ２の低倍アライメントマークWMLを計測させ、それらの計測値を基にプリアライメントする。Ｓ２０７〜Ｓ２１０において、制御器Ｃは、高倍率スコープＳ２にサンプルショットＳＨ３〜ＳＨＮを計測させ、グローバルアライメントを行う。制御器Ｃは、露光時等にプリアライメント補正値とグローバルアライメント補正値の差分であるずれ（オフセット）を決定し、記憶部に記憶させる（Ｓ２１２）。このＳ２１２が、第１基板を対象として、第１補正値と第２補正値とのずれを決定する決定工程である。

ロットにおいて２枚目以降に露光するウエハは実施例１と同様の手法で低倍アライメントマーク計測値と高倍アライメントマーク計測値からプリアライメント補正値を算出する。そこで１枚目のウエハでずれ（オフセット）を求める際、２枚目のプリアライメントで使用する低倍計測サンプルショットＳＬ２と高倍計測サンプルショットＳＨ３との計測値を基にプリアライメント補正値（第１補正値）を算出する。算出したプリアライメント補正値と露光に使用したグローバルアライメント補正値（第２補正値）との差分を以下のようにとりずれ（オフセット）として記憶する（Ｓ２１２）。ここで、プリアライメント補正値は、Ｘ補正値ＰＲＥｘ，Ｙ補正値ＰＲＥｙ，回転補正値ＰＲＥθ，倍率補正値ＰＲＥｍａｇから構成される。グローバルアライメント補正値は、Ｘ補正値ＡＧＡｘ，Ｙ補正値ＡＧＡｙ，Ｘ回転補正値ＡＧＡθｘ，Ｙ回転補正値ＡＧＡθｙ，Ｘ倍率補正値ＡＧＡｍａｇｘ，Ｙ倍率補正値ＡＧＡｍａｇｙから構成される。
ＯＦＦＳＥＴｘ=ＡＧＡｘ−ＰＲＥｘ
ＯＦＦＳＥＴｙ=ＡＧＡｙ−ＰＲＥｙ
ＯＦＦＳＥＴθｘ=ＡＧＡθｘ−ＰＲＥθ
ＯＦＦＳＥＴθｙ=ＡＧＡθｙ−ＰＲＥθ
ＯＦＦＳＥＴｍａｇｘ=ＡＧＡｍａｇｘ−ＰＲＥｍａｇ
ＯＦＦＳＥＴｍａｇｙ=ＡＧＡｍａｇｙ−ＰＲＥｍａｇ
プリアライメントは２つのサンプルショットの計測値から補正値を算出するので、回転補正と倍率補正におけるＸ軸成分とＹ軸成分とは共通である。しかし、グローバルアライメントは多く（本実施例では４つ）のサンプルショットから補正値を算出するのでＸ軸成分とY軸成分とは個別に求まる。したがってオフセットにおける回転補正値及び倍率補正値のＸ軸成分とY軸成分とは個別に管理される。

図３Ｂは、第１基板の後に露光する第２基板としての２枚目以降のウエハに対するアライメント処理の手順を示すフローチャートである。Ｓ３０１において、制御器Ｃは、メカプリアライメントユニットにウエハの外周を基準にメカプリアライメントを行わせる。Ｓ３０２において、制御器Ｃは、メカプリアライメント基準で第１サンプルショットＳＬ２の低倍アライメントマークWMLが低倍率スコープＳ１の観察範囲内に追い込まれるように基板ステージを駆動する。

Ｓ３０３において、制御器Ｃは、低倍率スコープＳ１に低倍アライメントマークWMLの位置計測を行わせる。Ｓ３０３は、第２基板の第１マークの位置を第１スコープで検出する第１検出工程である。Ｓ３０４において、制御器Ｃは、低倍アライメントマークWMLの位置を基準にウエハのシフト補正（ＸＹ補正）を行う。

Ｓ３０５において、制御器Ｃは、第２サンプルショットＳＨ３の高倍アライメントマークWMHが高倍率スコープＳ２の観察範囲内に追い込まれるように基板ステージを駆動する。第２サンプルショットＳＨ３はウエハに回転誤差や倍率誤差があっても、第１サンプルショットＳＬ２からシフト補正のみで高倍率スコープＳ２の観察範囲にマークを追い込める距離の範囲内（ハッチ領域内）のものが選択される。ハッチ領域はメカプリアライメント精度や下層のパターン作成精度により決定される。

Ｓ３０６において、制御器Ｃは、高倍率スコープＳ２に第２サンプルショットＳＨ３の高倍アライメントマークWMHを計測させる。Ｓ３０６は、第２基板の第２マークの位置を第２スコープで検出する第２検出工程である。

Ｓ３０７において、制御器Ｃは、Ｓ３０３とＳ３０６の計測値を基にプリアライメント補正値を算出するが、このとき１枚目のウエハ処理時にＳ２１２で算出したオフセットを下記式のように加味した補正値でプリアライメントを行う。Ｓ３０７は、第１及び第２検出工程での検出結果並びに第１補正値と第２補正値とのずれに基づいて第３補正値を算出する第３算出工程である。このとき、プリアライメント補正値は、Ｘ補正値ＰＲＥｘ，Ｙ補正値ＰＲＥｙ，回転補正値ＰＲＥθ，倍率補正値ＰＲＥｍａｇから構成される。オフセットを加味した補正値は、Ｘ補正値ＰＲＥｘ'，Ｙ補正値ＰＲＥｙ'，Ｘ回転補正値ＰＲＥθｘ'，Ｙ回転補正値ＰＲＥθｙ'，Ｘ倍率補正値ＰＲＥｍａｇｘ'、Ｙ倍率補正値ＰＲＥｍａｇｙ'から構成される。
ＰＲＥｘ'=ＯＦＦＳＥＴｘ+ＰＲＥｘ
ＰＲＥｙ'=ＯＦＦＳＥＴｙ+ＰＲＥｙ
ＰＲＥθｘ'=ＯＦＦＳＥＴθｘ+ＰＲＥθ
ＰＲＥθｙ'=ＯＦＦＳＥＴθｙ+ＰＲＥθ
ＰＲＥｍａｇｘ'=ＯＦＦＳＥＴｍａｇｘ+ＰＲＥｍａｇ
ＰＲＥｍａｇｙ'=ＯＦＦＳＥＴｍａｇｙ+ＰＲＥｍａｇ
Ｓ３０８において、制御器Ｃは、Ｓ３０７の補正値を基に基板ステージを駆動させる。Ｓ３０９において、制御器Ｃは、高倍率スコープＳ２にサンプルショットＳＨ４〜ＳＨＮまでの高倍計測を行わせる。Ｓ３０８及びＳ３０９は、第３補正値に基づいて第２基板を位置合わせした後、第１及び第２マークとは異なる第２基板の第３マークの位置を第２スコープで検出する第３検出工程である。

Ｓ３１０において、全てのサンプルショットの計測が終了していたら、制御器Ｃは、Ｓ３１１でグローバルアライメントを行い、次いでＳ３１２で露光処理を行わせる。Ｓ３１１は、第２及び第３検出工程での検出結果に基づいて第４補正値を算出する第４算出工程である。Ｓ３１２は、第４補正値に基づいて第２基板を位置合わせした後第２基板を露光する露光工程である。

実施例２では、１枚目のウエハにおけるプリアライメント補正値とグローバルアライメント補正値の差分を第１補正値と第２補正値とのずれ（オフセット）として記憶する。そして、当該ずれ（オフセット）を２枚目以降のウエハのプリアライメントに利用することで、スコープ間やマーク間にオフセットが存在しても、正確にプリアライメントすることができる。

本実施例では回転補正と倍率補正のオフセットのＸ軸成分とＹ軸成分とを個別に管理するとしたが、ＸＹ差が気にならない場合はＸ軸成分とＹ軸成分の平均をとり共通のオフセットとしても良い。

また、本実施例では２枚目以降のウエハをプリアライメントするのに１枚目で求めたずれ（オフセット）を使用するとした。すなわち、第１基板はロットにおいて１枚目に露光する基板であり、第２基板はロットにおいて２枚目以降に露光する基板であるとした。

しかし、ずれを決定するウエハを１枚目のウエハに限定しなくてもよい。例えば、M枚目のウエハをプリアライメントするのに、それより先に露光された複数のウエハの少なくとも一部のウエハそれぞれについて算出された第１補正値と第２補正値との差分を統計処理してずれを算出するとしてもよい。

また、先に露光されたM−１枚目までの複数のウエハすべてについて算出した第１補正値と第２補正値との差分を対象に平均処理や最頻値処理、中央値処理を行いM枚目のプリアライメントに使用しても良い。この際異常値除去を行っても良い。

［デバイス製造方法］
次に、図６及び図７を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図６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方法を例に説明する。

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に基づいてマスクを製作する。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、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエ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、それが出荷（ステップ７）される。

図７は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。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、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。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（イオン打ち込み）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、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。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が形成される。

実施例１の露光方法のフローチャート実施例１のサンプルショット、アライメントマークを説明する図実施例２の第１基板を対象とする露光方法のフローチャート実施例２の第２基板を対象とする露光方法のフローチャート実施例２のサンプルショット、アライメントマークを説明する図半導体露光装置の構成を説明する図露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャート図６に示すフローチャートのステップ４におけるウエハプロセスの詳細なフローチャート

符号の説明

ＵＬ：投影レンズ系、W：ウエハ（基板）、ＳＬ１，ＳＬ２：低倍計測サンプルショット、ＳＨ２〜ＳＨ６：高倍計測サンプルショット、WM：ウエハマーク、WML：低倍アライメントマーク、WMH：高倍アライメントマーク、R：レチクル、OAS：オフアクシス撮像ユニット、ＩＬ：位置合わせ用照明部、Ｍ１，Ｍ２：ビームスプリッタ、Ｌ１〜Ｌ３：結像光学系、Ｓ１：低倍率観察用スコープ、Ｓ２：高倍率観察用スコープ、ＳＴＧ：基板ステージ

Claims

基板に形成されたマークを利用して基板を位置合わせする位置合わせ方法であって、
第１マークを第１倍率のスコープで検出して、前記第１マークの位置を計測する第１計測工程と、
前記第１倍率のスコープで前記第１マークを検出したときの前記基板の位置から、前記第１倍率より高い第２倍率のスコープの視野内に前記第１マークとは異なる第２マークが入る前記基板の位置まで、前記第１計測工程の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記基板を移動させる移動工程と、
前記第２倍率のスコープの視野内に入った前記第２マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第２マークの位置を計測する第２計測工程と、
前記第１計測工程の計測結果及び前記第２計測工程の計測結果を用いて第１補正値を算出する第１算出工程と、
前記第１補正値に基づいて前記基板を位置合わせし、前記第１マーク及び前記第２マークとは異なる第３マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第３マークの位置を計測する第３計測工程と、
前記第２計測工程の計測結果及び前記第３計測工程の計測結果を用いて第２補正値を算出する第２算出工程と、
前記第２補正値に基づいて前記基板を位置合わせする工程と、を含むことを特徴とする位置合わせ方法。
前記第２マークは、前記第１計測工程の計測結果から求まるシフト補正値で前記基板の位置を補正することで前記第２倍率のスコープの視野内に入れることが可能な位置に配置されたマークから選択されるマークであることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
前記第２マークは、前記第１計測工程の計測結果から求まるシフト補正値で前記基板の位置を補正することで前記第２倍率のスコープの視野内に入れることが可能な位置に配置されたマークの中で、前記第１マークから最も離れた位置に配置されたマークであることを特徴とする請求項２に記載の位置合わせ方法。
前記第３マークは、前記第１マーク及び前記第２マークとは異なる複数のマークを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
前記第１補正値はシフト補正、回転補正、倍率補正の少なくとも一つの補正を行う為の補正値を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
前記第２補正値はシフト補正を行う為の補正値を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
前記第２補正値は回転補正を行う為の補正値を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
前記第２補正値は倍率補正を行う為の補正値を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
基板に形成されたマークを利用して複数の基板を順次位置合わせする位置合わせ方法であって、
第１基板の第１マークを第１倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第１マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マークとは異なる前記第１基板の第２マークを前記第１倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第１補正値を算出する第１算出工程と、
前記第１基板の第２マークを前記第１倍率より高い第２倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マーク及び第２マークとは異なる第３マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第３マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第２補正値を算出する第２算出工程と、
前記第１補正値と前記第２補正値とのずれを決定する決定工程と、
前記第１基板の後に位置合わせする第２基板の第１マークを前記第１倍率のスコープで検出して、前記第２基板の第１マークの位置を計測する第１計測工程と、
前記第１倍率のスコープで前記第２基板の第１マークを検出したときの前記第２基板の位置から、前記第２倍率のスコープの視野内に前記第２基板の第２マークが入る前記第２基板の位置まで、前記第１計測工程の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記第２基板を移動させる移動工程と、
前記第２倍率のスコープの視野内に入った前記第２基板の第２マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第２基板の第２マークの位置を計測する第２計測工程と、
前記第１計測工程の計測結果と、前記第２計測工程の計測結果と、前記決定工程で決定されたずれと、を用いて第３補正値を算出する第３算出工程と、
前記第３補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせし、前記第２基板の第１マーク及び前記第２基板の第２マークとは異なる前記第２基板の第３マークを前記第２倍率のスコープで検出して、前記第２基板の第３マークの位置を計測する第３計測工程と、
前記第２計測工程の計測結果及び前記第３計測工程の計測結果を用いて第４補正値を算出する第４算出工程と、
前記第４補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせする工程と、を含むことを特徴とする位置合わせ方法。
前記第１基板は、ロットにおいて１枚目に位置合わせする基板であり、前記第２基板は前記ロットにおいて２枚目以降に位置合わせする基板であることを特徴とする請求項９に記載の位置合わせ方法。
前記第１補正値と前記第２補正値との前記ずれは、前記第１補正値と前記第２補正値との差分であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の位置合わせ方法。
前記決定工程において、複数の前記第１基板のそれぞれについて算出された前記第１補正値と前記第２補正値との差分を統計処理して前記ずれを決定することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
前記第３マークは、前記第１マーク及び前記第２マークとは異なる複数のマークを含むことを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の位置合わせ方法。
基板に形成されたマークを利用して基板を位置合わせする位置合わせ装置であって、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記基板に形成されたマークを観察するスコープと、
前記スコープ及び前記基板ステージを制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、
第１マークを第１倍率の前記スコープで検出して、前記第１マークの位置を計測し、
前記第１倍率の前記スコープで前記第１マークを検出したときの前記基板の位置から、前記第１倍率より高い第２倍率の前記スコープの視野内に前記第１マークとは異なる第２マークが入る前記基板の位置まで、前記第１マークの位置の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記基板を移動させ、
前記第２倍率の前記スコープの視野内に入った前記第２マークを第２倍率の前記スコープで検出して、前記第２マークの位置を計測し、
前記第１マークの位置の計測結果及び前記第２マークの位置の計測結果を用いて第１補正値を算出し、
前記第１補正値に基づいて前記基板を位置合わせし、前記第１マーク及び前記第２マークとは異なる第３マークを前記第２倍率の前記スコープで検出して、前記第３マークの位置を計測し、
前記第２マークの位置の計測結果及び前記第３マークの位置の計測結果を用いて第２補正値を算出し、
前記第２補正値に基づいて前記基板を位置合わせする、
ように前記スコープ及び前記基板ステージを制御する、
ことを特徴とする位置合わせ装置。
基板に形成されたマークを利用して複数の基板を順次位置合わせする位置合わせ装置であって、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記基板に形成されたマークを観察するスコープと、
前記スコープ及び前記基板ステージを制御する制御器と、
を備え、
前記制御器は、
第１基板の第１マークを第１倍率の前記スコープで検出して、前記第１基板の第１マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マークとは異なる前記第１基板の第２マークを前記第１倍率の前記スコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第１補正値を算出し、
前記第１基板の第２マークを前記第１倍率より高い第２倍率のスコープで検出して、前記第１基板の第２マークの位置を計測した計測結果と、前記第１基板の第１マーク及び第２マークとは異なる第３マークを前記第２倍率の前記スコープで検出して、前記第１基板の第３マークの位置を計測した計測結果と、を用いて第２補正値を算出し、
前記第１補正値と前記第２補正値とのずれを決定し、
前記第１基板の後に位置合わせする第２基板の第１マークを前記第１倍率の前記スコープで検出して、前記第２基板の第１マークの位置を計測し、
前記第１倍率の前記スコープで前記第２基板の第１マークを検出したときの前記第２基板の位置から、前記第２倍率の前記スコープの視野内に前記第２基板の第２マークが入る前記第２基板の位置まで、前記第２基板の第１マークの位置の計測結果から求めたシフト補正値に基づいて前記第２基板を移動させ、
前記第２倍率の前記スコープの視野内に入った前記第２基板の第２マークを前記第２倍率の前記スコープで検出して、前記第２基板の第２マークの位置を計測し、
前記第２基板の第１マークの位置の計測結果と、前記第２基板の第２マークの位置の計測結果と、前記ずれと、を用いて第３補正値を算出し、
前記第３補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせし、前記第２基板の第１マーク及び前記第２基板の第２マークとは異なる前記第２基板の第３マークを前記第２倍率の前記スコープで検出して、前記第２基板の第３マークの位置を計測し、
前記第２基板の第２マークの位置の計測結果及び前記第２基板の第３マークの位置の計測結果を用いて第４補正値を算出し、
前記第４補正値に基づいて前記第２基板を位置合わせする、
ように前記スコープ及び前記基板ステージを制御する、
ことを特徴とする位置合わせ装置。
前記第２基板の第３マークは、前記第２基板の第１マーク及び前記第２基板の第２マークとは異なる複数のマークを含むことを特徴とする請求項請求項１５に記載の位置合わせ装置。
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の位置合わせ方法によって基板を位置合わせする工程と、
前記工程で位置合わせされた基板を露光する工程と、
を含む露光方法。
前記基板を位置合わせし露光する露光装置であって、
請求項１４又は請求項１５に記載の位置合わせ装置を有することを特徴とする露光装置。
請求項１７に記載の露光方法によって基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、を含むデバイス製造方法。