JP5002100B2

JP5002100B2 - 焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置

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Publication number: JP5002100B2
Application number: JP2001278107A
Authority: JP
Inventors: 望林; 浩田中
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Filing date: 2001-09-13
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造用の縮小投影露光装置（ステッパ) において、投影光学系の焦点位置を計測する為に使用される焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造用露光装置における投影光学系焦点位置検出方法の従来例について述べる。図６において、ＲＳはレチクルステージ、Ｒはレチクル、ＲＭはレチクルマーク、Ｗは露光基板であるウエハ、１は投影光学系である。また、Ｓは焦点位置検出用光学系であり、２は焦点位置検出照明手段、３はビームスプリッタ、４と５は結像光学系、６は撮像手段である。７はＡ／Ｄ変換手段、８は積算手段、９はコントラスト計算手段、１０はステージ駆動手段、１１は３次元に移動可能なステージである。１２と１３は結像光学系で、１４はＺ軸位置計測照明手段、１５は撮像手段であり、１６はＡ／Ｄ変換手段、１７は積算手段、１８はＺ軸位置計測手段である。これら結像光学系１２からＺ軸位置計測手段１８まではＺ軸位置計測に用いる。次に、焦点位置検出手順について説明する。
【０００３】
まず、ステージ上の焦点位置検出用マークを観測できる位置にステージを移動させる。最初に、露光光を照射する焦点位置検出照明手段２から照射した光束により、ビームスプリッタ３、レチクルＲ及び投影光学系１を介して、焦点位置検出用マーク( 以降基準マークＳＭと称する) を照明する。図２(a) は基準マークＳＭの像を示したものであり、同一形状のパターンを複数配置したものである。基準マークＳＭから反射した光束は、再度投影光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッタ３に到達し、ここで反射して結像光学系５を介して撮像手段６の撮像画面Ｗｐ上に基準マークＳＭの像を形成する。この基準マークＳＭの像は撮像手段６において光電変換が行われる。その後、Ａ／Ｄ変換手段７が、２次元のデジタル信号列に変換する。図６中の８は、積算手段であって、図２(a) に示すＹ方向に積算処理を行い、図２(b) に示すように２次元信号を１次元のデジタル信号列Ｓ(x) に変換する。その変換されたデジタル信号列を用いてコントラスト計算手段９にて基準マーク部分の基準マーク計測ウインドウＷＳＭの範囲でコントラストを計測する。この作業を投影光学系１の焦点が存在すると思われるＺ軸範囲内でステージの位置を変えて複数回行い、図４(a) に示すように、横軸にＺ軸位置をとり、縦軸に基準マークコントラスト値をとってプロットしたグラフを作成し、コントラスト値が最大となる周辺で曲線近似や重心計算等の手段を用いて、コントラスト値の最も大きくなるＺ軸位置を求め、その点を投影光学系の焦点位置(best focus)とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記焦点位置検出方法は、精密な焦点位置検出を必要とする装置において有効な方法である。
【０００５】
しかし、図３(a) のようにステージの複数の位置で基準マークを撮像する際、照明光強度（intensity ）は一定でなく、僅かながら画像蓄積時間(storage time)内の時間経過とともに強度が変化したり、振動したりする場合もある（図３(b))。このような場合、コントラストが光強度の変化により影響を受け、Ｚ軸位置対コントラスト値グラフを正しく作成することが出来なくなる。その結果、検出焦点位置にもずれが生じる。
【０００６】
これの対策として、光源の安定性を上げる方法と、照明系内に光量をモニタするシステムを加える方法がある。しかし、光源の安定性を上げるためには照明系の精度を上げなければならず、システムが複雑で高価なものになってしまう。光量をモニタする方法はマーク撮像カメラとこれに加えて光量モニタの構成を行わなければならないのと、同一タイミングで測定しなくてはならない点で計測システムが複雑なものになってしまう。
【０００７】
これらのことから、本発明は、複数のステージ位置で基準マークを撮像する際に、照明光強度が変化しても、焦点位置検出に与える影響を小さくし、かつ複雑でなく簡易に測定することができる焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に、本発明の焦点位置検出方法は、複数のマークが刻まれている物体を載置した基板ステージを投影光学系の光軸方向に移動させる工程と、前記基板ステージの複数の移動位置にて前記投影光学系を介して、順次前記複数のマークを照明し、前記複数のマークの像を撮像して画像情報を生成する工程と、撮像された前記複数のマークの像のコントラスト値を算定する工程と、前記生成する工程における前記基板ステージの移動に拘わらずマーク撮像光学系との位置関係が実質的に変動しない部分からの反射光を用い、前記画像情報に含まれる撮像時の光強度情報を求める工程と、前記光強度情報を用いて前記コントラスト値の補正を行う工程と、補正された前記コントラスト値に基づいて前記投影光学系の焦点位置を検出する工程とを有することを特徴とする焦点位置検出方法とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る焦点位置検出装置は、複数のマークが刻まれている物体を載置した基板ステージを投影光学系の光軸方向に移動させる手段と、前記基板ステージの複数の移動位置にて前記投影光学系を介して、順次前記複数のマークを照明し、前記複数のマークの像を撮像して画像情報を生成する手段と、撮像された前記複数のマークの像のコントラスト値を算定する手段と、前記生成する工程における前記基板ステージの移動に拘わらずマーク撮像光学系との位置関係が実質的に変動しない部分からの反射光を用い、前記画像情報に含まれる撮像時の光強度情報を求める手段と、前記光強度情報を用いて前記コントラスト値の補正を行う手段と、補正された前記コントラスト値に基づいて前記投影光学系の焦点位置を検出する手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の参考例）
半導体製造用露光装置における本発明の第１の参考例について説明する。
図１において、ＲＳはレチクルステージ、Ｒはレチクル、ＲＭはレチクルマーク、Ｗは平板状物体としての露光基板であるウエハ、１は投影光学系である。また、Ｓは焦点位置検出用光学系であり、２は焦点位置検出照明手段、３はビームスプリッタ、４と５は結像光学系、６は撮像手段である。７はＡ／Ｄ変換手段、８は積算手段、９はコントラスト計算手段、１０はステージ駆動手段、１１は３次元に移動可能なステージである。１２と１３は結像光学系であり、１４はＺ軸位置計測照明手段、１５は撮像手段であり、１６はＡ／Ｄ変換手段、１７は積算手段、１８はＺ軸位置計測手段である。これら結像光学系１２からＺ軸位置計測手段１８まではＺ軸位置計測に用いる。１９は光量計測手段、２０はコントラスト補正手段である。次に、焦点位置検出手順について説明する。
【００２４】
まず、ステージ１１上の焦点位置検出用マークを観測できる位置にステージを移動させる。最初に、露光光を照射する焦点位置検出照明手段２から照射した光束により、ビームスプリッタ３、レチクルＲ及び投影光学系１を介して、焦点位置検出用マーク（以降基準マークＳＭと称する）を照明する。図２は基準マークＳＭを示したものであり、同一形状のパターンを複数配置したものである。基準マークＳＭから反射した光束は、再度投影光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッタ３に到達し、ここで反射して結像光学系５を介して撮像手段６の撮像画面Ｗｐ上に基準マークＳＭの像を形成する。この基準マークＳＭの像は撮像手段６において光電変換が行われる。撮像された基準マークＳＭは、その後、Ａ／Ｄ変換手段７において、２次元のデジタル信号列に変換される。図１における８は、積算手段であって、図２（ａ）に示すＹ方向に積算処理を行い、図２（ｂ）に示すように２次元信号を１次元のデジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換する。その変換されたデジタル信号列を用いて、コントラストがコントラスト計算手段９にて基準マークＳＭ部分の基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲で計測される。コントラスト値は、例えば基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲内の微分最大値でよい。また、光量計測手段１９にて基準マークＳＭ部分の基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲で撮像時の光強度情報として光量を求める。光量はデジタル信号列Ｓ（ｘ）の基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲内の最大値、あるいは最大値から最小値を引いたものでもよい。さらに、信頼性を上げるために最大値最小値付近の数画素で平均を取って計算してもよい。そして、先に求めたコントラスト値は、コントラスト補正手段２０にて光量で、例えば以下の式１を用いて規格化を行う。この規格化によって、補正コントラスト値が算出される。
［Ｓ（ｘ）のＷＳＭ内の微分最大値］／［ＷＳＭ内の最大値−最小値］……式１
【００２５】
この作業を投影光学系の焦点が存在すると思われるＺ軸範囲内で複数回で行い、横軸に既に求めていた撮像Ｚ軸位置をとり、縦軸に基準マーク補正コントラスト値をとってプロットし、コントラスト値が最大となる周辺で曲線近似や重心計算等の手段を用いて、コントラスト値の最も大きくなるＺ軸位置を求め、その点を投影光学系の焦点位置(best focus)とする。
【００２６】
なお、ステージ１１の各移動位置での撮像時光量のバラツキの範囲、あるいは分散（σ) を求め、この値が設定範囲内である時のコントラストを求め、そうでない時は再度ステージ１１の位置を駆動し、画像を撮像し直してもよい。さらには、ステージ１１を焦点位置検出範囲内の初期位置から動かさず、基準マークＳＭの撮像と光量計測を繰り返し、撮像時光量のバラツキ及び分散が設定された範囲内に入ってから、焦点位置の検出を行ってもよい。
【００２７】
（実施形態）
半導体製造用露光装置における本発明の実施形態について説明する。
図１において、ＲＳはレチクルステージ、Ｒはレチクル、ＲＭはレチクルマーク、Ｗは平板状物体としての露光基板であるウエハ、１は投影光学系である。また、Ｓは焦点位置検出用光学系であり、２は焦点位置検出照明手段、３はビームスプリッタ、４と５は結像光学系、６は撮像手段である。７はＡ／Ｄ変換手段、８は積算手段、９はコントラスト計算手段、１０はステージ駆動手段、１１は３次元に移動可能なステージである。１２と１３は結像光学系であり、１４はＺ軸位置計測照明手段、１５は撮像手段であり、１６はＡ／Ｄ変換手段、１７は積算手段、１８はＺ軸位置計測手段である。これら結像光学系１２からＺ軸位置計測手段１８まではＺ軸位置計測に用いる。１９は光量計測手段、２０はコントラスト補正手段である。次に、焦点位置検出手順について説明する。
【００２８】
まず、ステージ１１上の焦点位置検出用マークを観測できる位置にステージを移動させる。最初に、露光光を照射する焦点位置検出照明手段２から照射した光束により、ビームスプリッタ３、レチクルＲ及び投影光学系１を介して、焦点位置検出用マーク（以降基準マークＳＭと称する）を照明する。図２は基準マークＳＭを示したものであり、同一形状のパターンを複数配置したものである。基準マークＳＭから反射した光束は、再度投影光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッタ３に到達し、ここで反射して結像光学系５を介して撮像手段６の撮像画面Ｗｐ上に基準マークＳＭの像を形成する。この基準マークＳＭの像は撮像手段６において光電変換が行われる。撮像された基準マークＳＭは、その後、Ａ／Ｄ変換手段７において、２次元のデジタル信号列に変換される。図１における８は、積算手段であって、図２（ａ）に示すＹ方向に積算処理を行い、図２（ｂ）に示すように２次元信号を１次元のデジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換する。その変換されたデジタル信号列を用いて、コントラストがコントラスト計算手段９にて基準マークＳＭ部分の基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲で計測される。コントラスト値は例えば基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲内の微分最大値でよい。また、本実施形態では、ウエハＷ以外のマーク撮像光学系と位置関係が実質的に同じのレチクルマークＲＭ部分からの反射光が利用される。つまり、光量計測手段１９にてレチクルマークＲＭ部分のレチクルマーク計測ウィンドウＷＲＭの範囲で撮像時の光強度情報として光量を求める。光量はデジタル信号列Ｓ（ｘ）のレチクルマーク計測ウィンドウＷＲＭの範囲内の最大値、あるいは最大値から最小値を引いたものでもよい。さらに、信頼性を上げるために最大値最小値付近の数画素で平均を取って計算してもよい。そして、先に求めたコントラスト値は、コントラスト補正手段２０にて光量で、例えば以下の式２を用いて規格化を行う。この規格化によって、補正コントラスト値が算出される。
［Ｓ（ｘ）のＷＳＭ内の微分最大値］／［ＷＲＭ内の最大値−最小値］……式２
レチクルマークＲＭ、投影光学系１、焦点位置検出用光学系Ｓの位置関係は焦点位置走査中に変わることがないので、より一層正確に撮像時の光量が評価できる。
【００２９】
この作業を投影光学系の焦点が存在すると思われるＺ軸範囲内で複数回で行い、横軸に既に求めていた撮像Ｚ軸位置をとり、縦軸に基準マーク補正コントラスト値をとってプロットし、コントラスト値が最大となる周辺で曲線近似や重心計算等の手段を用いて、コントラスト値の最も大きくなるＺ軸位置を求め、その点を投影光学系の焦点位置(best focus)とする。
【００３０】
なお、ステージ１１の各移動位置での撮像時光量のバラツキの範囲、あるいは分散（σ) を求め、この値が設定範囲内である時のコントラストを求め、そうでない時は再度ステージ１１の位置を駆動し、画像を撮像し直してもよい。さらには、ステージ１１を焦点位置検出範囲内の初期位置から動かさず、基準マークＳＭの撮像と光量計測を繰り返し、撮像時光量のバラツキ及び分散が設定された範囲内に入ってから、焦点位置の検出を行ってもよい。
【００３１】
上記実施形態において、コントラスト値を求め焦点位置検出に使用すると書いたが、この発明はコントラスト値に限らず、例えばデジタル信号列Ｓ(x) の微分最大値などを使用することも可能である。
【００３２】
（第２の参考例）
半導体製造用露光装置における本発明の第２の参考例について説明する。
図５において、ＲＳはレチクルステージ、Ｒはレチクル、ＲＭはレチクルマーク、Ｗは露光基板であるウエハ、１は投影光学系である。また、Ｓは焦点位置検出用光学系であり、２は焦点位置検出照明手段、３はビームスプリッタ、４と５は結像光学系、６は撮像手段である。７はＡ／Ｄ変換手段、８は積算手段、９はコントラスト計算手段、１０はステージ駆動手段、１１は３次元に移動可能なステージである。１２と１３は結像光学系であり、１４はＺ軸位置計測照明手段、１５は撮像手段であり、１６はＡ／Ｄ変換手段、１７は積算手段、１８はＺ軸位置計測手段である。これら結像光学系１２からＺ軸位置計測手段１８まではＺ軸位置計測に用いる。２０はコントラスト補正手段である。２１はステージ１１上に設けられた光量計測センサである。この光量計測センサ２１は、撮像時のウエハＷ上の基準マークＳＭにおる光強度を計測するためのものである。次に、焦点位置検出手順について説明する。
【００３３】
まず、ステージ１１上の焦点位置検出用マークＳＭを観測できる位置にステージを移動させる。最初に、露光光を照射する焦点位置検出照明手段２から照射した光束により、ビームスプリッタ３、レチクルＲ及び投影光学系１を介して、焦点位置検出用マーク( 以降基準マークＳＭと称する) を照明する。図２は基準マークＳＭを示したものであり、同一形状のパターンを複数配置したものである。基準マークＳＭから反射した光束は、再度投影光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッタ３に到達し、ここで反射して結像光学系５を介して撮像手段６の撮像画面Ｗｐ上に基準マークＳＭの像を形成する。撮像手段６において基準マークＳＭの像は光電変換が行われる。撮像された基準マークＳＭの像はその後、Ａ／Ｄ変換手段７において、２次元のデジタル信号列に変換される。図５中の８は、積算手段であって、図２(a) に示すＹ方向に積算処理を行い、図２(b) に示すように２次元信号を１次元のデジタル信号列Ｓ(x) に変換する。その変換されたデジタル信号列を用いて、コントラストがコントラスト計算手段９にて基準マーク部分の基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲で計測される。コントラスト値は、例えば基準マーク計測ウィンドウＷＳＭの範囲内の微分最大値でよい。また、ステージ１１上に設けられた光量計測センサ２１にて撮像時の光量の実測値を求めておく。そして、先に求めたコントラスト値は、コントラスト補正手段２０にて光量で、例えば以下の式３を用いて規格化を行う。この規格化によって、補正コントラスト値が算出される。
［Ｓ(x) のＷＳＭ内の微分最大値］／［光量計測センサで求めた光量] ……式３
【００３４】
この作業を投影光学系１の焦点が存在すると思われるＺ軸範囲内で複数回で行い、横軸に既に求めていた撮像Ｚ軸位置をとり、縦軸に基準マーク補正コントラスト値をとってプロットし、コントラスト値が最大となる周辺で曲線近似や重心計算等の手段を用いて、コントラスト値の最も大きくなるＺ軸位置を求め、その点を投影光学系１の焦点位置とする。
【００３５】
なお、ステージ１１の各移動位置での撮像時光量のバラツキの範囲、あるいは分散（σ) を求め、この値が設定範囲内である時のコントラストを求め、そうでない時は再度ステージ１１の位置を駆動し、画像を撮像し直してもよい。さらには、ステージ１１を焦点位置検出範囲内の初期位置から動かさず、基準マークＳＭの撮像と光量計測を繰り返し、撮像時光量のバラツキ及び分散が設定された範囲内に入ってから、焦点位置の検出を行ってもよい。
【００３６】
上記実施形態において、コントラスト値を求め焦点位置検出に使用すると書いたが、この発明はコントラスト値に限らず、例えばデジタル信号列Ｓ(x) の微分最大値などを使用することも可能である。
【００３７】
（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。
【００３８】
図７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等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。
【００３９】
一方、１０２〜１０４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等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を介してベンダの事業所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とベンダの事業所１０１との間のデータ通信及び各工場内の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。
【００４０】
さて、図８は本実施形態の全体システムを図７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８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。
【００４１】
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あり、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００４２】
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９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。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。
【００４３】
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１０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。
【００４４】
図１１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。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基準マーク撮像時の照明光強度変化が焦点計測に与える影響を小さくすることができ、より正確な焦点位置を検出することが可能となる。さらに、本発明は、同じ信号列からコントラストと光量を求めていることから、他の外乱を受けにくく、正確なコントラストの補正が可能となるという効果を奏する。また、半導体製造用露光装置においても、同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る焦点位置検出装置を備える半導体製造用露光装置の代表的な例を示す構成図である。
【図２】マーク撮像画面の例を示す図であって、(a) は基準マーク及びレチクルマークの像の図、 (b) はＸ軸位置と照明光強度との関係における基準マーク計測ウィンドウ及びレチクルマーク計測ウィンドウの範囲を表す図である。
【図３】Ｚ軸方向の位置変化と撮像時光量を説明するための図であって、(a) は時間とＺ軸方向の位置との関係を示す図、(b) は時間と撮像時光量との関係を示す図である。
【図４】焦点位置の求め方を説明するために、Ｚ軸位置と基準マークコントラスト値との関係を示した図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る焦点位置検出装置を備える半導体製造用露光装置を示す構成図である。
【図６】従来例の代表的な例の構成図である。
【図７】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別の角度から見た概念図である。
【図９】ユーザインタフェースの具体例である。
【図１０】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１１】ウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１：投影光学系、２：焦点位置検出照明手段、３：ビームスプリッタ、４：結像光学系、５：結像光学系、６：撮像手段、７：Ａ／Ｄ変換手段、８：積算手段、９：コントラスト計算手段、１０：ステージ駆動手段、１１：ステージ、１２：結像光学系、１３：結像光学系、１４：Ｚ軸位置計測照明手段、１５：撮像手段、１６：Ａ／Ｄ変換手段、１７：積算手段、１８：Ｚ軸位置計測手段、１９：光量計測手段、２０：コントラスト補正手段、２１：光量計測センサ、Ｗ：ウエハ、ＳＭ：基準マーク（焦点位置検出用マーク）、ＷＳＭ：基準マーク計測ウィンドウ、ＲＳ：レチクルステージ、Ｒ：レチクル、ＲＭ：レチクルマーク、ＷＲＭ：レチクルマーク計測ウィンドウ、Ｓ：焦点位置検出用光学系、Ｗｐ：撮像画面、
１０１：ベンダの事業所、１０２，１０３，１０４：製造工場、１０５：インターネット、１０６：製造装置、１０７：工場のホスト管理システム、１０８：ベンダ側のホスト管理システム、１０９：ベンダ側のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、１１０：操作端末コンピュータ、１１１：工場のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、２００：外部ネットワーク、２０１：製造装置ユーザの製造工場、２０２：露光装置、２０３：レジスト処理装置、２０４：成膜処理装置、２０５：工場のホスト管理システム、２０６：工場のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、２１０：露光装置メーカ、２１１：露光装置メーカの事業所のホスト管理システム、２２０：レジスト処理装置メーカ、２２１：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、２３０：成膜装置メーカ、２３１：成膜装置メーカの事業所のホスト管理システム、４０１：製造装置の機種、４０２：シリアルナンバー、４０３：トラブルの件名、４０４：発生日、４０５：緊急度、４０６：症状、４０７：対処法、４０８：経過、４１０，４１１，４１２：ハイパーリンク機能。

Claims

複数のマークが刻まれている物体を載置した基板ステージを投影光学系の光軸方向に移動させる工程と、
前記基板ステージの複数の移動位置にて前記投影光学系を介して、順次前記複数のマークを照明し、前記複数のマークの像を撮像して画像情報を生成する工程と、
撮像された前記複数のマークの像のコントラスト値を算定する工程と、
前記生成する工程における前記基板ステージの移動に拘わらずマーク撮像光学系との位置関係が実質的に変動しない部分からの反射光を用い、前記画像情報に含まれる撮像時の光強度情報を求める工程と、
前記光強度情報を用いて前記コントラスト値の補正を行う工程と、
補正された前記コントラスト値に基づいて前記投影光学系の焦点位置を検出する工程とを有することを特徴とする焦点位置検出方法。
前記コントラスト値の補正を行う工程では、前記部分からの反射光の光量を撮像時の光量として、前記複数のマークの像のコントラスト値について、［コントラスト値］／［撮像時の光量］によって補正コントラスト値を算出することを特徴とする請求項１に記載の焦点位置検出方法。
前記基板ステージの各移動位置での撮像時の光強度が予め設定された範囲外であった場合、再度焦点位置検出をし直すことを特徴とする請求項１または２に記載の焦点位置検出方法。
前記基板ステージの初期位置で撮像と光強度計測を繰り返し、光強度のばらつきが予め設定されている範囲内に収束してから焦点位置検出を開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焦点位置検出方法。
前記部分は、レチクルに形成されたレチクルマークであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の焦点位置検出方法。
前記基板ステージは、ウエハを保持して移動可能なウエハステージであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の焦点位置検出方法。
複数のマークが刻まれている物体を載置した基板ステージを投影光学系の光軸方向に移動させる手段と、
前記基板ステージの複数の移動位置にて前記投影光学系を介して、順次前記複数のマークを照明し、前記複数のマークの像を撮像して画像情報を生成する手段と、撮像された前記複数のマークの像のコントラスト値を算定する手段と、
前記生成する工程における前記基板ステージの移動に拘わらずマーク撮像光学系との位置関係が実質的に変動しない部分からの反射光を用い、前記画像情報に含まれる撮像時の光強度情報を求める手段と、
前記光強度情報を用いて前記コントラスト値の補正を行う手段と、
補正された前記コントラスト値に基づいて前記投影光学系の焦点位置を検出する手段とを有することを特徴とする焦点位置検出装置。
前記コントラスト値の補正を行う手段は、前記部分からの反射光の光量を撮像時の光量として、前記複数のマークの像のコントラスト値について、［コントラスト値］／［撮像時の光量］によって補正コントラスト値を算出するものであることを特徴とする請求項７に記載の焦点位置検出装置。
前記基板ステージの各移動位置での撮像時の光強度が予め設定された範囲外であった場合、再度焦点位置検出をし直すことを特徴とする請求項７または８に記載の焦点位置検出装置。
前記基板ステージの初期位置で撮像と光強度計測を繰り返し、光強度のばらつきが予め設定されている範囲内に収束してから焦点位置検出を開始することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の焦点位置検出装置。
前記部分は、レチクルに形成されたレチクルマークであることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の焦点位置検出装置。
前記基板ステージは、ウエハを保持して移動可能なウエハステージであることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の焦点位置検出装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の焦点位置検出方法を用いることを特徴とする露光装置。
請求項７〜１２のいずれかに記載の焦点位置検出装置を備えることを特徴とする露光装置。
請求項１３または１４に記載の露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによって半導体デバイスを製造する工程とを有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。