CN109863457A - 测量系统及基板处理系统、以及元件制造方法 - Google Patents
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Abstract
用于微元件生产线的测量系统(500)具备:分别进行针对基板的测量处理的多个测量装置(1001~1003)、及可控制多个测量装置的控制装置(530),上述多个测量装置(1001~1003)包含至少1个获取基板上所形成的多个标记的位置信息的第1测量装置。
Description
技术领域
本发明是关于一种测量系统及基板处理系统、以及元件制造方法,更详细而言,本发明是关于一种用于微元件生产线的测量系统及包含测量系统的基板处理系统、以及使用构成基板处理系统的一部分的曝光装置的元件制造方法。
背景技术
于制造半导体元件等微元件的微影步骤中,是于晶圆或玻璃板等基板(以下总称为晶圆)上迭合形成多层电路图案,但若各层间的迭合精度差,则微元件无法发挥既定的电路特性,视情形亦会成为不良品。因此,通常,于晶圆上的多个照射区域(shot)分别预先形成标记(对准标记),检测该标记于曝光装置的载台坐标系上的位置(坐标值),然后,进行基于该标记位置信息与新形成的图案(例如标线片图案)的已知的位置信息,使晶圆上的1个照射区域对于该图案而对位的晶圆对准。
作为晶圆对准的方式,基于兼顾产出量的观点,仅检测晶圆上的若干个照射区域(亦称作取样照射区域或对准照射区域)的对准标记,并以统计的方法算出晶圆上的照射区域的排列的增强型全域对准(EGA)成为主流。
然而,于微影步骤中,对晶圆上进行迭合曝光的情形时,在经过抗蚀剂涂布、显影、蚀刻、CVD(化学气相沈积)、CMP(化学机械研磨)等工艺处理步骤的晶圆上,有时会因该工艺导致前层的照射区域的排列产生形变,该形变可能成为迭合精度下降的因素。鉴于此点,近来的曝光装置不仅对晶圆变形的1次成分进行修正,还具有对因工艺产生的照射区域排列的非线性成分等进行修正的格子修正功能等(例如参照专利文献1)。
然而,伴随积体电路的微细化,迭合精度的要求逐渐变严格,为进行更高精度的修正,增加取样照射区域的数量,即,增加应检测标记的数量是不可或缺的。又,于具备2个载置晶圆的载台的双载台型曝光装置中,可与于1个载台上进行对晶圆的曝光并行地,于另1个载台上执行晶圆上的标记检测等,因此可尽可能不使产出量下降地增加取样照射区域的数量。
然而,当今对迭合精度的要求进一步变严格,即便是双载台型曝光装置,亦难以不使产出量下降地检测足以实现所要求的迭合精度的数量的标记。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国申请案公开第2002/0042664号说明书
发明内容
[用以解决课题的手段]
根据第1形态,提供一种测量系统,是用于微元件的生产线,其具备:多个测量装置,其分别进行针对基板的测量处理;以及控制装置,其可控制上述多个测量装置,上述多个测量装置包含至少1个获取基板上形成的多个标记的位置信息的第1测量装置。
根据第2形态,提供一种测量系统,是用于微元件的生产线,其具备:第1测量装置,其获取于基板上所形成的多个标记的位置信息;以及控制装置,其可控制上述第1测量装置,上述第1测量装置获取于经实施曝光及显影处理的基板上所形成的多个标记的位置信息。
根据第3形态,提供一种测量系统,是用于微元件的生产线,其具备:第1测量装置,其获取于基板上形成的多个标记的位置信息;以及控制装置,其可控制上述第1测量装置,上述第1测量装置获取于经蚀刻处理及成膜处理后且涂布感光材之前的基板上所形成的多个标记的位置信息。
根据第4形态,提供一种基板处理系统,其具备:第3形态的测量系统;以及曝光装置,其具有基板载台,该基板载台载置上述测量系统中所包含的上述第1测量装置对上述多个标记的位置信息的测量结束后的上述基板,对于载置于该基板载台上的上述基板,进行获取该基板上的多个标记之中所选择的一部分标记的位置信息的对准测量、及利用能量束对上述基板进行曝光。
根据第5形态,提供一种基板处理系统,其具备:第1形态的测量系统及第2形态的测量系统中的任一者;以及曝光装置,其具有基板载台,该基板载台载置上述测量系统中所包含的上述第1测量装置对上述多个标记的位置信息的测量结束后的上述基板,对于载置于该基板载台上的上述基板,进行获取该基板上的多个标记之中所选择的一部分标记的位置信息的对准测量、及利用能量束对上述基板进行曝光。
根据第6形态,提供一种元件制造方法,其包含:使用构成第4形态的基板处理系统及第5形态的基板处理系统中的任一者的一部分的曝光装置对基板进行曝光,;以及对经曝光的上述基板进行显影。
附图说明
图1是将第1实施形态的基板处理系统与用于微元件生产线的其他装置一同予以表示的方块图;
图2是表示图1的基板处理系统所具备的测量系统的外观立体图;
图3是表示将腔室的天花板部去除后的图1的测量系统的俯视图;
图4是概略地表示构成测量系统的一部分的测量装置的构成的立体图;
图5(A)是图4的测量装置的一部分省略的前视图(自-Y方向观察的图),图5(B)是以通过标记检测系统的光轴AX1的XZ平面剖开的测量装置的一部分省略的剖面图;
图6是以通过标记检测系统的光轴AX1的YZ平面剖开的测量装置的一部分省略的剖面图;
图7(A)是表示第1位置测量系统的读头部的立体图,图7(B)是第1位置测量系统的读头部的俯视图(自+Z方向观察的图);
图8是用于说明第2位置测量系统的构成的图;
图9是表示主要构成测量装置的控制系统的控制装置的输入/输出关系的方块图;
图10是与处理1批次的晶圆时的控制装置的处理演算法对应的流程图;
图11是概略地表示图1所示的曝光装置的构成的图。
图12是表示曝光装置所具备的曝光控制装置的输入/输出关系的方块图;
图13(A)是用于说明高次偏微分修正的一例的图,图13(B)是用于说明1次近似修正的一例的图;
图14是概略地表示第2实施形态的将使用测量装置的起因于曝光装置的晶圆格子的管理方法适用于图1的基板处理系统的情形时的处理流程的图;
图15是概略地表示将第2实施形态的使用测量装置的迭合测量方法适用于图1的基板处理系统的情形时的处理流程的图;
图16是表示半导体元件的制造工艺的一例的图。
具体实施方式
《第1实施形态》
以下,基于图1~图13(B)说明第1实施形态。图1中,将用于微元件(例如半导体元件)生产线的第1实施形态的基板处理系统1000,与用于生产线的其他装置一同以方块图予以表示。
基板处理系统1000如图1所示,具备彼此以联机方式连接的曝光装置200及涂布显影机(抗蚀剂涂布显影装置)300。又,基板处理系统1000如图1所示般具备测量系统500。以下,将涂布显影机300简称为C/D 300。再者,所谓以联机方式连接,是指不同装置以晶圆(基板)的搬送路径实质上相连的方式而彼此连接,本说明书中,于该含义下,使用“以联机方式连接”或者“联机连接”的用语。例如,于不同的2个装置联机连接的情形时,可使用机械臂等搬送机构,将于其中一个装置中完成处理的晶圆(基板)依序搬送至另一个装置。再者,不同装置通过介面部而连接的情形亦有时称为“联机连接”。
此处,测量系统500具备于同一腔室502(参照图2)内沿既定方向邻接地配置的3台测量装置1001~1003、及统一管理整个测量系统500的测量系统控制装置530等。测量装置1001~1003各自具有控制装置60i(i=1~3),控制装置60i各自连接于测量系统控制装置530。再者,亦可不具备控制装置60i(i=1~3),而利用测量系统控制装置530控制测量装置1001~1003的各个。
基板处理系统1000所具备的曝光装置200及C/D 300均具有腔室,且腔室彼此邻接地配置。
曝光装置200所具有的曝光控制装置220、C/D 300所具有的C/D控制装置320与测量系统控制装置530是通过区域网路(LAN)1500而彼此连接。于LAN1500中,还连接有管理整个生产线的主机电脑(HOST)2000、分析装置3000及处于主机电脑2000管理下的进行各种工艺处理(晶圆工艺的前步骤的工艺处理)的装置群。图1中,代表性地表示有该装置群中的迭合测量器400、蚀刻装置2100、CMP装置2200及CVD装置等成膜装置2300。除此之外,于LAN1500中,还连接有清洗装置、氧化/扩散装置及离子注入装置等。
再者,于基板处理系统1000中,亦可包含主机电脑2000、分析装置3000、迭合测量器400、蚀刻装置2100、CMP装置2200、成膜装置2300中的至少一个。
首先对测量系统500进行说明。图2表示测量系统500的外观立体图。测量系统500是与构成基板处理系统1000的其他装置分离地设置于无尘室的地面F上。即,测量系统500并未联机连接于曝光装置200及C/D 300。
测量系统500具备:腔室502,于其内部配置有前述3台测量装置1001~1003;以及载架系统510,其配置于该腔室502的一侧。本实施形态中,载架系统510为EFEM(EquipmentFront End Module)系统。以下,亦可将载架系统510称为EFEM系统510。
再者,如后所述,本实施形态的载架系统510为FOUP(Front-Opening UnifiedPod)用,但并不限于FOUP,对于可收容1个或多个晶圆的其他种类的载架(例如SMIF舱盒),亦可利用载架系统510进行处理。
以下,设腔室502与EFEM系统510的排列方向为X轴方向、于平行于地面F的面内垂直于X轴的方向为Y轴方向、正交于X轴及Y轴的方向为Z轴方向来进行说明。
如图2所示,腔室502具有长方体的形状,于其内部的第1空间,如图3所示,沿X轴方向排列地收纳有测量装置1001~1003。图3表示将腔室502的天花板部去除的测量系统500的俯视图,于该图3中,表示了测量装置1001~1003各自具有的腔室101i(i=1~3)。再者,测量装置1001~1003亦可不各自具备腔室101i。
测量系统500中,由于将多个测量装置1001~1003沿X轴方向排列,因此可不使测量系统500的Y轴方向的宽度增大地具备多个测量装置1001~1003。于设置测量系统500等的工场中,操作员用的通道是沿Y轴方向延伸,进行上述各种处理的装置(蚀刻装置2100、CMP装置2200等)是沿该通道而配置。因此,为有效活用工场的地面F,关键在于抑制测量系统500的Y轴方向的宽度。
又,于腔室502内的第1空间的-Y侧,配置有搬送系统521,该搬送系统521可与测量装置1001~1003分别进行晶圆的输送。再者,以下,为了方便,将第1空间的-Y侧的、设置有搬送系统521的空间称为第2空间。于图2中,粗的虚线表示第1空间与第2空间的假想分隔。
与腔室502的-X侧(前表面侧)邻接地,于地面F上设置有EFEM系统510。EFEM系统510是具备EFEM本体512与负载埠的模组机器,该EFEM本体512于内部设置有晶圆搬送用机器人,该负载埠被安装于EFEM本体512的-X侧(前表面侧)。于EFEM本体512上,于其前表面侧,沿Y轴方向排列设有FOUP用的多个负载埠514(亦可称为载架载置装置)。再者,本实施形态中,EFEM本体512具有3个负载埠514,但负载埠的数量并不限定于3个,亦可为1个、2个、4个以上。此处,所谓FOUP,是指以SEMI标准E47.1中所规定的迷你洁净环境(mini-environment)方式的半导体工场中所使用的晶圆用的搬送、保管为目的的载架,为正面开口式匣盒一体型搬送、保管箱。图2及图3中,于3个负载埠514各自上设置有FOUP520,于FOUP内,作为测量对象,收容有至少1片晶圆。
本实施形态中,虽省略了图示,但于3个负载埠514正上方的无尘室的天花板附近,设有OHT(Overhead Hoist Transport)用的轨道导轨。所谓OHT,是指于天花板位准的空间行走的无人搬送车,藉由该OHT,FOUP520被搬入至负载埠514上。
3个负载埠514各自具有载置部515、及对载置于载置部515的FOUP520的罩进行开闭的开闭机构518。开闭机构518是设于与载置于负载埠514的载置部515上的FOUP520对向的、EFEM本体512的前侧部分,可将FOUP520的内部相对于外部而保持气密状态地开闭FOUP520的罩。此种开闭机构为众所周知者,因此省略开闭机构518的构成等的说明。
于EFEM本体512的内部,设有可进出打开罩的状态的3个FOUP内部的晶圆搬送用机器人516(参照图3),以取出/放入晶圆。再者,于EFEM本体512的上部,亦可设有用于保持EFEM本体512内部的洁净度的FFU(Fan Filter Unit,未图示),将来自空调机的调温空气通过FFU而送往EFEM本体512的内部。再者,亦可于EFEM本体512的内部设置使用来自空调机的调温空气来使晶圆的温度稳定的缓冲部。
于与腔室502的第2空间对向的、EFEM本体512的背面侧的部分,形成有开口,该开口藉由开闭构件而开闭。
EFEM系统510的构成各部(机器人516、开闭机构518等)由测量系统控制装置530(参照图1)予以控制。
于腔室502的第2空间的内部,如图3所示,设置有搬送系统521。设有:导轨522A、522B,其分别配置于第2空间内的Y轴方向的一侧与另一侧,且遍及腔室502的大致全长而沿X轴方向延伸;负载用搬送构件524,其可沿导轨522A往复移动;以及卸载用搬送构件526,其可沿导轨522B往复移动。
负载用搬送构件524可藉由具有内建于导轨522A中的固定件及设于搬送构件524中的可动件的线性电机(使用与内建有固定件的导轨相同的符号,表达为线性电机522A)而沿导轨522A移动。又,卸载用搬送构件526可藉由具有内建于导轨522B中的固定件及设于搬送构件526中的可动件的线性电机(使用与内建有固定件的导轨相同的符号,表达为线性电机522B)而沿导轨522B移动。线性电机522A、522B由测量系统控制装置530予以控制。再者,搬送构件524、526亦可使用气动滑件等而非接触地移动。又,驱动搬送构件524、526的驱动机构并不限于上述线性电机(522A、522B),亦可为使用旋转电机与滚珠螺杆机构的构成。
导轨522A被配置于较导轨522B更高的位置。因此,负载用搬送构件524是于卸载用搬送构件526上方的空间移动。
再者,于上述搬送系统521中,亦可将搬送构件524、导轨522A用于晶圆的负载与卸载,将搬送构件526与导轨522B用于晶圆的负载与卸载。
又,上述搬送系统521可与多个测量装置1001~1003分别进行晶圆的输送,但搬送系统521亦可具有仅与测量装置1001进行晶圆输送的搬送装置(包含导轨与搬送构件)、仅与测量装置1002进行晶圆输送的搬送装置(包含导轨与搬送构件)、仅与测量装置1003进行晶圆输送的搬送装置(包含导轨与搬送构件)。此时,搬送装置既可分别具有负载用的导轨与搬送构件、及卸载用的导轨与搬送构件,亦可具有兼用于负载与卸载的导轨与搬送构件。
如图3所示,于测量装置100i中,设有晶圆搬送系统70i(i=1~3),该晶圆搬送系统70i(i=1~3)具有于搬送构件524及搬送构件526之间进行晶圆输送的多关节型机器人。晶圆搬送系统70i(i=1~3)通过腔室101i的开口而于搬送构件524及搬送构件526之间进行晶圆的输送。
搬送构件524是在设定于EFEM本体512与腔室502的边界附近的晶圆输送位置(负载侧晶圆输送位置),自机器人516接取FOUP520内的作为测量处理对象的晶圆,并搬送至晶圆搬送系统70i(i=1~3中的任一个)的与测量装置100i的晶圆输送位置。本实施形态中,上述作为测量处理对象的晶圆,是至少第1层的曝光已结束,进而显影结束后,蚀刻、氧化/扩散、成膜、离子注入、平坦化(CMP)等晶圆工艺的前步骤的工艺处理中的必要处理已结束的晶圆,且是为了涂布抗蚀剂而搬入至C/D300之前的晶圆。
搬送构件526自晶圆搬送系统70i(i=1~3中的任一个)接取测量已结束的晶圆,并搬送至设定于EFEM本体512与腔室502的边界附近的卸载侧晶圆输送位置(前述负载侧晶圆输送位置下方的位置)。
机器人516将藉由搬送构件526搬送至卸载侧晶圆输送位置的完成测量处理的晶圆搬入(返回)至FOUP520内。
返回图1,作为测量装置1001~1003的各个,本实施形态中,是使用同样构成的测量装置。
再者,本实施形态中,例示了下述情形,即,搬送构件524、搬送构件526等的用于与测量装置100i进行晶圆输送的搬送系统521配置于腔室502的第2空间内,藉此,藉由搬送构件524、搬送构件526搬送晶圆的空间最终成为气密空间,但并不限于此,亦可将3个测量装置1001~1003排列配置于地面F上,并于该等测量装置1001~1003(不论是否收容于同一腔室内)中,设置其内部形成收容有搬送系统521的气密室的其他腔室。
又,亦可取代搬送构件524、526而使用可沿导轨往复移动的多关节型机器人。此时,晶圆搬送系统70i亦可不具备多关节型机器人,只要具备与搬送系统521的多关节型机器人进行晶圆输送的负载用晶圆保持部及卸载用晶圆保持部即可。
又,于取代搬送构件524、526而使用多关节型机器人的情形时,EFEM系统510亦可不具备机器人516。此时,搬送系统521的多关节型机器人亦可自FOUP520取出晶圆,或者使晶圆返回至FOUP520。
此处,对测量装置100i进行详述。图4中,以立体图概略地表示测量装置100i的构成。再者,图4所示的测量装置100i实际上包含前述腔室101i与收容于该腔室101i内部的构成部分,但以下省略与腔室101i相关的说明。本实施形态的测量装置100i中,如后所述般设有标记检测系统MDS,以下,设标记检测系统MDS的光轴AX1的方向一致于前述Z轴方向,且在与其正交的XY平面内,后述的可动载台以长行程移动的方向一致于前述Y轴方向,并且设绕X轴、Y轴、Z轴的旋转(倾斜)方向分别为θx、θy及θz方向来进行说明。此处,标记检测系统MDS于其下端(前端)设有圆筒状的镜筒部41,于镜筒部41的内部,收纳有光学系统(折射光学系统),该光学系统(折射光学系统)包含具有共同的Z轴方向的光轴AX1的多个透镜要素。本说明书中,为便于说明,将镜筒部41内部的折射光学系统的光轴AX1称为标记检测系统MDS的光轴AX1。
图5(A)中,部分省略地表示图4的测量装置100i的正面图(自-Y方向观察的图),图5(B)中,部分省略地表示以通过光轴AX1的XZ平面剖开的测量装置100i的剖面图。又,图6中,部分省略地表示以通过光轴AX1的YZ平面剖开的测量装置100i的剖面图。
测量装置100i如图4所示,具备:定盘12,其具有与正交于光轴AX1的XY平面大致平行的上表面;晶圆滑件(以下简称为滑件)10,其配置于定盘12上,保持晶圆W而相对于定盘12沿X轴及Y轴方向以既定行程可动,且可于Z轴、θx、θy及θz方向上微小移动(微小位移);驱动系统20(参照图9),其驱动滑件10;第1位置测量系统30(图4中未图示,参照图6、图9),其对滑件10相对于定盘12的于X轴、Y轴、Z轴、θx、θy及θz的各方向(以下称为6自由度方向)的位置信息进行测量;测量单元40,其具有对搭载(保持)于滑件10的晶圆W上的标记进行检测的标记检测系统MDS;第2位置测量系统50(参照图9),其对标记检测系统MDS(测量单元40)与定盘12的相对位置信息进行测量;以及控制装置60i(图4中未图示,参照图9),其一边控制驱动系统20对滑件10的驱动,一边获取第1位置测量系统30的测量信息及第2位置测量系统50的测量信息,并使用标记检测系统MDS,求出保持于滑件10的晶圆W上的多个标记的位置信息。
定盘12由俯视矩形(或正方形)的长方体构件构成,其上表面以使平坦度成为非常高的方式完成,形成滑件10移动时的导轨面。作为定盘12的素材,使用亦被称为零膨胀材料的低热膨胀率材料,例如因钢型合金、极低膨胀铸钢或者极低膨胀玻璃陶瓷等。
于定盘12上,于-Y侧的面的X轴方向中央部的1处、于+Y侧的面的X轴方向两端部的各1处,合计于3处形成有底部开口的切口状的空腔12a。于图4中,表示有该3处空腔12a中的形成于-Y侧的面的空腔12a。于各个空腔12a的内部,配置有除振装置14。定盘12是在设置于地面F上的俯视矩形的底座框架16的与XY平面平行的上表面上,藉由3个除振装置14,以上表面大致平行于XY平面的方式而受到3点支持。再者,除振装置14的数量并不限于3个。
滑件10如图6所示,于底面的四角将各1个、合计4个空气静压轴承(空气轴承)18,以各自的轴承面与滑件10的下表面成为大致同一面的状态予以安装,藉由自该等4个空气轴承18朝向定盘12喷出的加压空气的轴承面与定盘12上表面(导轨面)之间的静压(间隙内压力),滑件10于定盘12的上表面上通过既定的余隙(空隙、间隙)例如数μm左右的余隙而受到悬浮支持。本实施形态中,滑件10是使用为零膨胀材料的一种的零膨胀玻璃(例如,Schott公司的Zerodur等)作为其素材。
于滑件10的上部,形成有稍大于晶圆W的直径的内径的俯视圆形的既定深度的凹部10a,于凹部10a的内部,配置有与晶圆W的直径为大致相同直径的晶圆保持具WH。作为晶圆保持具WH,可使用真空夹具、静电夹具或者机械夹具等,作为一例,使用销夹持方式的真空夹具。晶圆W是以其上表面与滑件10的上表面成为大致同一面的状态,藉由晶圆保持具WH吸附保持。于晶圆保持具WH上,形成有多个吸引口,该多个吸引口通过未图示的真空配管系统而连接于真空泵11(参照图9)。并且,真空泵11的开/关等是由控制装置60i予以控制。再者,亦可将滑件10与晶圆保持具WH中的其中任一者或两者称为“第1基板保持构件”。
又,于滑件10上,设有上下移动构件(未图示),该上下移动构件通过晶圆保持具WH上形成的例如3个圆形开口而上下移动,且与晶圆搬送系统70i(图4中未图示,参照图9)协动地将晶圆负载至晶圆保持具WH上,并且自晶圆保持具WH上卸载晶圆。驱动上下移动构件的驱动装置13是由控制装置60i予以控制(参照图9)。
本实施形态中,作为晶圆保持具WH的一例,是使用可吸附保持直径300mm的300毫米晶圆的尺寸者。再者,于晶圆搬送系统70i具有自上方非接触地吸引保持晶圆保持具WH上的晶圆的非接触保持构件例如白努利夹具等的情形时,无须于滑件10上设置上下移动构件,亦无须于晶圆保持具WH上形成用于上下移动构件的圆形开口。
如图5(B)及图6所示,于滑件10下表面的较晶圆W大一圈的区域,水平(与晶圆W表面平行)地配置有2维光栅(以下简称为光栅)RG1。光栅RG1包含:将X轴方向设为周期方向的反射型绕射格子(X绕射格子);及将Y轴方向设为周期方向的反射型绕射格子(Y绕射格子)。X绕射格子及Y绕射格子的格子线的间距例如设定为1μm。
除振装置14为主动型振动分离系统(所谓的AVIS(Active Vibration IsolationSystem)),具备加速度计、位移感测器(例如静电电容感测器等)及致动器(例如音圈电机等)、以及作为空气阻尼器发挥功能的空气避震器等。除振装置14可藉由空气避震器(空气阻尼器)使相对较高频率的振动衰减,并且可藉由致动器进行除振(减振)。因此,除振装置14可避免振动于定盘12与底座框架16之间传递。再者,亦可取代空气避震器(空气阻尼器)而使用液压式阻尼器。
此处,除空气避震器以外还设置致动器,是因为:空气避震器的气室内的气体内压高,控制响应仅可确保20Hz左右,因此于需要高响应控制的情形时,必须根据未图示的加速度计等的输出来控制致动器。然而,地板振动等微振动可藉由空气避震器而除振。
除振装置14的上端面连接于定盘12。对于空气避震器,可通过未图示的气体供给口而供给气体(例如压缩空气),空气避震器对应于填充至内部的气体量(压缩空气的压力变化)而于Z轴方向上以既定的行程(例如1mm左右)伸缩。因此,藉由使用3个除振装置14各自具有的空气避震器,使定盘12的3处自下方个别地上下移动,从而可对定盘12及悬浮支持于其上的滑件10任意调整Z轴方向、θx方向、及θy方向各自的位置。又,除振装置14的致动器不仅沿Z轴方向驱动定盘12,亦可沿X轴方向及Y轴方向驱动定盘12。再者,朝向X轴方向及Y轴方向的驱动量较朝向Z轴方向的驱动量小。3个除振装置14连接于控制装置60i(参照图9)。再者,3个除振装置14各自不限于X轴方向、Y轴方向及Z轴方向,例如亦可具备使定盘12以6自由度方向移动的致动器。控制装置60i基于由第2位置测量系统50所测量的标记检测系统MDS(测量单元40)与定盘12的相对位置信息,始终即时地控制3个除振装置14的致动器,以使后述的第1位置测量系统30的读头部32所固定的定盘12的6自由度方向的位置相对于标记检测系统MDS而维持所期望的位置关系。再者,亦可对3个除振装置14各自进行前馈控制。例如,控制装置60i亦可基于第1位置测量系统30的测量信息,对3个除振装置14各自进行前馈控制。再者,控制装置60i对除振装置14的控制将进一步后述。
驱动系统20如图9所示,包含沿X轴方向驱动滑件10的第1驱动装置20A、及与第1驱动装置20A一体地沿Y轴方向驱动滑件10的第2驱动装置20B。
由图4及图6可知,于滑件10的-Y侧的侧面,沿X轴方向以既定间隔而固定有一对可动件22a,该一对可动件22a由磁铁单元(或线圈单元)构成且侧视为逆L字状。于滑件10的+Y侧的侧面,如图6所示,沿X轴方向以既定间隔而固定有由磁铁单元(或线圈单元)构成的一对可动件22b(但+X侧的可动件22b未图示)。一对可动件22a与一对可动件22b是左右对称地配置,但为彼此同样地构成。
可动件22a、22b如图4~图6所示,在一对板构件24a、24b的与XY平面实质上平行的上表面上非接触地受到支持,该一对板构件24a、24b构成俯视矩形框状的可动载台24的一部分并沿Y轴方向隔开既定距离而配置,且分别沿X轴方向延伸。即,于可动件22a、22b的下表面(与板构件24a、24b分别对向的面),分别设有空气轴承(未图示),藉由该等空气轴承相对于板构件24a、24b而产生的悬浮力(加压空气的静压),可动件22a、22b由可动载台24自下方非接触地予以支持。再者,固定有各一对可动件22a、22b的滑件10的自重如前所述,藉由4个空气轴承18相对于定盘12而产生的悬浮力予以支持。
于一对板构件24a、24b各自的上表面,如图4至图6所示,在除X轴方向两端部的区域配置有由线圈单元(或磁铁单元)构成的固定件26a、26b。
藉由一对可动件22a与固定件26a之间的电磁相互作用,产生将一对可动件22a沿X轴方向驱动的驱动力(电磁力)及沿Y轴方向驱动的驱动力(电磁力),藉由一对可动件22b与固定件26b之间的电磁相互作用,产生将一对可动件22b沿X轴方向驱动的驱动力(电磁力)及沿Y轴方向驱动的驱动力(电磁力)。即,由一对可动件22a与固定件26a构成产生X轴方向及Y轴方向的驱动力的XY线性电机28A,由一对可动件22b与固定件26b构成产生X轴方向及Y轴方向的驱动力的XY线性电机28B,由XY线性电机28A与XY线性电机28B构成将滑件10沿X轴方向以既定行程进行驱动并且沿Y轴方向进行微小驱动的第1驱动装置20A(参照图9)。第1驱动装置20A藉由使XY线性电机28A与XY线性电机28B各自产生的X轴方向的驱动力的大小不同,从而可沿θz方向驱动滑件10。第1驱动装置20A是由控制装置60i予以控制(参照图9)。本实施形态中,由第1驱动装置20A与后述的第2驱动装置一同构成沿Y轴方向驱动滑件10的粗微动驱动系统,基于此关系,第1驱动装置20A不仅产生X轴方向的驱动力,亦产生Y轴方向的驱动力,但第1驱动装置20A未必需要产生Y轴方向的驱动力。
可动载台24具有一对板构件24a、24b以及沿X轴方向隔开既定距离而配置且分别沿Y轴方向延伸的一对连结构件24c、24d。于连结构件24c、24d的Y轴方向的两端部,分别形成有阶部。并且,在板构件24a的长度方向的一端部与另一端部载置于连结构件24c、24d各自的-Y侧的阶部上的状态下,连结构件24c、24d与板构件24a一体化。又,在板构件24b的长度方向的一端部与另一端部载置于连结构件24c、24d各自的+Y侧的阶部上的状态下,连结构件24c、24d与板构件24b一体化(参照图5(B))。即,如此,一对板构件24a、24b藉由一对连结构件24c、24d而连结,构成矩形框状的可动载台24。
如图4及图5(A)所示,于底座框架16上表面的X轴方向的两端部附近,固定有沿Y轴方向延伸的一对线性导轨27a、27b。于位于+X侧的其中一个线性导轨27a的内部,在上表面及-X侧的面的附近,收纳有遍及Y轴方向的大致全长的由线圈单元(或磁铁单元)构成的Y轴线性电机29A的固定件25a(参照图5(B))。与线性导轨27a的上表面及-X侧的面对向地配置有可动件23a,该可动件23a由剖面L字状的磁铁单元(或线圈单元)构成且与固定件25a一同构成Y轴线性电机29A。于与线性导轨27a的上表面及-X侧的面分别对向的、可动件23a的下表面及+X侧的面上,分别固定有对对向的面喷出加压空气的空气轴承。其中,尤其作为固定于可动件23a的+X侧的面的空气轴承,是使用真空预压型空气轴承。该真空预压型空气轴承是藉由轴承面与线性导轨27a的-X侧的面之间的加压空气的静压与真空预压压力的平衡,将可动件23a与线性导轨27a之间的X轴方向的余隙(间隙、空隙)维持为固定值。
于可动件23a的上表面上,沿Y轴方向隔开既定间隔地固定有由多个例如2个长方体构件构成的X导轨19。于2个X导轨19上分别非接触地卡合有剖面逆U字状的滑动构件21,该滑动构件21与X导轨19一同构成单轴导轨装置。于滑动构件21的与X导轨19对向的3个面,分别设有空气轴承。
2个滑动构件21如图4所示,分别固定于连结构件24c的下表面(-Z侧的面)。
位于-X侧的另一个线性导轨27b于内部收纳有由线圈单元(或磁铁单元)构成的Y轴线性电机29B的固定件25b,与线性导轨27a左右对称但构成相同(参照图5(B))。与线性导轨27b的上表面及+X侧的面对向地配置有可动件23b,该可动件23b与可动件23a左右对称但由同样的剖面L字状的磁铁单元(或线圈单元)构成,且与固定件25b一同构成Y轴线性电机29B。与线性导轨27b的上表面及+X侧的面分别对向地,于可动件23b的下表面及-X侧的面分别固定有空气轴承,尤其作为固定于可动件23b的-X侧的面的空气轴承,是使用真空预压型空气轴承。藉由该真空预压型空气轴承,将可动件23b与线性导轨27b之间的X轴方向的余隙(间隙、空隙)维持为固定值。
于可动件23b的上表面与连结构件24d的底面之间,与前述同样地,设有2个单轴导轨装置,该单轴导轨装置由X导轨19及非接触地卡合于该X导轨19的滑动构件21构成。
可动载台24通过+X侧与-X侧的各2个(合计4个)单轴导轨装置而由可动件23a、23b自下方予以支持,从而可于可动件23a,23b上沿X轴方向移动。因此,当滑件10藉由前述第1驱动装置20A而沿X轴方向受到驱动时,该驱动力的反作用力作用于设有固定件26a、26b的可动载台24,可动载台24依照动量守恒定律而朝与滑件10相反的方向移动。即,藉由可动载台24的移动,防止(或者有效地抑制)因对滑件10的X轴方向驱动力的反作用力引起的振动的产生。即,可动载台24于滑件10的X轴方向的移动时,作为配衡质量发挥功能。但是,未必需要使可动载台24作为配衡质量发挥功能。再者,滑件10相对于可动载台24仅沿Y轴方向进行微小移动,因此无须特别设置配衡质量,但亦可设置用于防止(或者有效地抑制)因相对于可动载台24而沿Y轴方向驱动滑件10的驱动力引起的振动的产生的配衡质量。
Y轴线性电机29A藉由可动件23a与固定件25a之间的电磁相互作用而产生沿Y轴方向驱动可动件23a的驱动力(电磁力),Y轴线性电机29B藉由可动件23b与固定件25b之间的电磁相互作用而产生沿Y轴方向驱动可动件23b的驱动力(电磁力)。
Y轴线性电机29A、29B所产生的Y轴方向的驱动力通过+X侧与-X侧的各2个单轴导轨装置而作用于可动载台24。藉此,滑件10与可动载台24一体地沿Y轴方向受到驱动。即,本实施形态中,由可动载台24、4个单轴导轨装置及一对Y轴线性电机29A、29B,构成沿Y轴方向驱动滑件10的第2驱动装置20B(参照图9)。
本实施形态中,一对Y轴线性电机29A、29B是与定盘12物理分离,并且藉由3个除振装置14而在振动上亦分离。再者,亦可将分别设有一对Y轴线性电机29A、29B的固定件25a、25b的线性导轨27a、27b设为可相对于底座框架16而沿Y轴方向移动的构成,从而作为滑件10的Y轴方向的驱动时的配衡质量发挥功能。
测量单元40如图4所示,具有:单元本体42,其于-Y侧的面形成有底部开口的切口状的空腔42a;前述标记检测系统MDS,其在基端部插入该空腔42a内的状态下连接于单元本体42;以及连接机构43,其将标记检测系统MDS前端的镜筒部41连接于单元本体42。
连接机构43包含:支持板44,其于背面侧(+Y侧)通过未图示的安装构件而支持镜筒部41;以及一对支持臂45a、45b,其于各自的一端部支持支持板44,且另一端部固定于单元本体42的底面。
本实施形态中,于保持于滑件10上的晶圆上表面,涂布有感应剂(抗蚀剂),与此对应地,作为标记检测系统MDS,使用不使抗蚀剂感光的波长的检测光束。作为标记检测系统MDS,例如使用图像处理方式的FIA(Field Image Alignment)系统,即:将不会使涂布于晶圆上的抗蚀剂感光的宽频的检测光束照射至对象标记,使用摄像元件(CCD等),拍摄藉由来自该对象标记的反射光而于受光面上成像的对象标记的像与未图示的指标(内部所设的指标板上的指标图案)的像,并输出该等摄像信号。来自标记检测系统MDS的摄像信号通过信号处理装置49(图4中未图示,参照图9)而供给至控制装置60i(参照图9)。标记检测系统MDS具有对光学系统的焦点位置进行调整的对准自动对焦功能。
于镜筒部41与支持板44之间,如图4所示,配置有大致二等边三角形状的读头安装构件51。于读头安装构件51中,形成有贯穿图4的Y轴方向的开口部,镜筒部41通过插入至该开口部内的安装构件(未图示)而安装(固定)于支持板44。又,读头安装构件51亦将其背面固定于支持板44。如此,镜筒部41(标记检测系统MDS)、读头安装构件51与支持板44通过一对支持臂45a、45b而与单元本体42一体化。
于单元本体42的内部,配置有前述信号处理装置49等,该信号处理装置49对自标记检测系统MDS作为检测信号而输出的摄像信号进行处理,而算出对象标记相对于检测中心的位置信息,并输出至控制装置60i。单元本体42是于设置于底座框架16上的自-Y侧观察为门型的支持框架46上,通过多个例如3个除振装置48而自下方受到3点支持。各除振装置48为主动型振动分离系统(所谓的AVIS(Active Vibration Isolation System)),具备加速度计、位移感测器(例如静电电容感测器等)及致动器(例如音圈电机等)、以及空气阻尼器或液压式阻尼器等机械式阻尼器等,除振装置48可藉由机械式阻尼器来使相对较高频率的振动衰减,并且可藉由致动器进行除振(减振)。因此,各除振装置48可避免相对较高频率的振动于支持框架46与单元本体42之间传递。
再者,作为标记检测系统MDS,并不限于FIA系统,例如亦可使用绕射光干涉型对准检测系统取代FIA系统,该绕射光干涉型对准检测系统将同调的检测光照射至对象标记,使自该对象标记产生的2个绕射光(例如同次数的绕射光、或者朝同方向绕射的绕射光)干涉并进行检测,并输出检测信号。或者,亦可与FIA系统一同使用绕射光干涉型对准系统,以同时检测2个对象标记。进而,作为标记检测系统MDS,亦可使用光束扫描型对准系统,该光束扫描型对准系统是在使滑件10朝既定方向移动的期间,使测量光沿既定方向扫描对象标记。又,本实施形态中,标记检测系统MDS具有对准自动对焦功能,但亦可取代或者除此之外,测量单元40具备焦点位置检测系统,例如与美国专利第5,448,332号说明书等中揭示者为同样构成的斜入射方式的多点焦点位置检测系统。
第1位置测量系统30如图5(B)及图6所示,具有读头部32,该读头部32被配置于定盘12的上表面所形成的凹部内,且固定于定盘12。读头部32的上表面与滑件10的下表面(光栅RG1的形成面)对向。于读头部32的上表面与滑件10的下表面之间,形成有既定的余隙(间隙、空隙)例如数mm左右的余隙。
第1位置测量系统30如图9所示,具备编码器系统33与激光干涉仪系统35。编码器系统33可自读头部32对滑件10下表面的测量部(光栅RG1的形成面)照射多个光束,并且接收来自滑件10下表面的测量部的多个返回光束(例如来自光栅RG1的多个绕射光束),以获取滑件10的位置信息。编码器系统33包含:对滑件10于X轴方向的位置进行测量的X线性编码器33x、及对滑件10于Y轴方向的位置进行测量的一对Y线性编码器33ya、33yb。编码器系统33中,例如使用与美国专利第7,238,931号说明书及美国专利申请案公开第2007/288,121号说明书等中揭示的编码器读头(以下适当地简称为读头)为同样构成的绕射干涉型读头。再者,读头包含光源及受光系统(包含检光器)、以及光学系统,但于本实施形态中,只要该等中的至少光学系统与光栅RG1对向地配置于读头部32的框体内部即可,光源及受光系统中的至少一者亦可配置于读头部32的框体外部。
于图7(A)中,以立体图表示读头部32,于图7(B)中,表示自+Z方向观察读头部32上表面的俯视图。编码器系统33利用1个X读头37x测量滑件10于X轴方向的位置,利用一对Y读头37ya、37yb测量Y轴方向的位置(参照图7(B))。即,由使用光栅RG1的X绕射格子对滑件10于X轴方向的位置进行测量的X读头37x构成前述X线性编码器33x,由使用光栅RG1的Y绕射格子对滑件10于Y轴方向的位置进行测量的一对Y读头37ya、37yb构成一对Y线性编码器33ya、33yb。
如图7(A)及图7(B)所示,X读头37x是自通过读头部32中心且平行于X轴的直线LX上,与通过读头部32中心且平行于Y轴的直线CL处于等距离的2点(参照图7(B)的白圆),将测量光束LBx1、LBx2(图7(A)中以实线所示)照射至光栅RG1上的同一照射点。对于测量光束LBx1、LBx2的照射点,亦即X读头37x的检测点(参照图7(B)中的符号DP)而言,X轴方向及Y轴方向的位置一致于标记检测系统MDS的检测中心。
此处,测量光束LBx1、LBx2是将来自光源的光束藉由未图示的偏光分光镜而偏光分离者,当测量光束LBx1、LBx2照射至光栅RG1时,该等测量光束LBx1、LBx2经X绕射格子绕射后的既定次数例如1次绕射光束(第1绕射光束)分别通过未图示的透镜、四分的一波长板而藉由反射镜折返,并2次通过四分的一波长板,藉此,偏光方向旋转90度,通过原本的光路再次入射至偏光分光镜而合成为同轴后,测量光束LBx1、LBx2的1次绕射光束彼此的干涉光由未图示的检光器所接收,藉此测量滑件10于X轴方向的位置。
如图7(B)所示,一对Y读头37ya、37yb分别配置于直线CL的+X侧、-X侧。Y读头37ya如图7(A)及图7(B)所示,是自直线LYa上距直线LX的距离相等的2点(参照图7(B)的白圆),将图7(A)中分别以虚线所示的测量光束LBya1、LBya2照射至光栅RG1上的共同的照射点。测量光束LBya1、LBya2的照射点,亦即Y读头37ya的检测点于图7(B)中以符号DPya所示。
Y读头37yb是自关于直线CL而与Y读头37ya的测量光束LBya1、LBya2的射出点对称的2点(参照图7(B)的白圆),将测量光束LByb1、LByb2照射至光栅RG1上的共同的照射点DPyb。如图7(B)所示,Y读头37ya、37yb各自的检测点DPya、DPyb配置于与X轴平行的直线LX上。
测量光束LBya1、LBya2亦是由同一光束藉由偏光分光镜而偏光分离者,该等测量光束LBya1、LBya2经Y绕射格子成为既定次数例如1次绕射光束(第2绕射光束)彼此的干涉光与上述同样地,由未图示的检光器进行光电检测,藉此测量滑件10于Y轴方向的位置。对于测量光束LByb1、LByb2,亦与测量光束LBya1、LBya2同样地,1次绕射光束(第2绕射光束)彼此的干涉光由未图示的检光器进行光电检测,藉此测量滑件10于Y轴方向的位置。
此处,控制装置60i基于2个Y读头37ya、37yb的测量值的平均,决定滑件10于Y轴方向的位置。因此,本实施形态中,滑件10于Y轴方向的位置是将检测点DPya、DPyb的中点DP作为实质上的测量点而测量。中点DP与测量光束LBx1、LBX2于光栅RG1上的照射点一致。
即,本实施形态中,关于滑件10的X轴方向及Y轴方向的位置信息的测量,具有共同的检测点,藉由控制装置60i而即时地控制3个除振装置14的致动器,以使该检测点于XY平面内的位置例如以nm级而一致于标记检测系统MDS的检测中心。该3个除振装置14的致动器的控制是基于由第2位置测量系统50所测量的标记检测系统MDS(测量单元40)与定盘12的相对位置信息而进行。因此,本实施形态中,控制装置60i使用编码器系统33,藉此,对载置于滑件10上的晶圆W上的对准标记进行测量时,可始终于标记检测系统MDS的检测中心的下方最近处(滑件10的背面侧),进行滑件10于XY平面内的位置信息的测量。又,控制装置60i基于一对Y读头37ya、37yb的测量值的差,测量滑件10的θz方向的旋转量。
激光干涉仪系统35可使测长光束入射至滑件10下表面的测量部(形成有光栅RG1的面),并且接收其返回光束(例如来自形成有光栅RG1的面的反射光),以获取滑件10的位置信息。激光干涉仪系统35如图7(A)所示,使4束测长光束LBz1、LBz2、LBz3、LBz4入射至滑件10的下表面(形成有光栅RG1的面)。激光干涉仪系统35具备分别照射该等4束测长光束LBz1、LBz2、LBz3、LBz4的激光干涉仪35a~35d(参照图9)。本实施形态中,由激光干涉仪35a~35d构成4个Z读头。
激光干涉仪系统35中,如图7(A)及图7(B)所示,4束测长光束LBz1、LBz2、LBz3、LBz4是自相当于正方形的各顶点的4点平行于Z轴而射出,该正方形是以检测点DP为中心,具有平行于X轴的2边与平行于Y轴的2边。此时,测长光束LBz1、LBz4的射出点(照射点)是于直线LYa上距直线LX为等距离,剩余的测长光束LBz2、LBz3的射出点(照射点)是于直线LYb上距直线LX为等距离。本实施形态中,形成有光栅RG1的面亦兼作来自激光干涉仪系统35的各测长光束的反射面。控制装置60i使用激光干涉仪系统35,对滑件10于Z轴方向的位置、于θx方向及θy方向的旋转量的信息进行测量。再者,由上述说明可明确得知,滑件10于Z轴、θx及θy的各方向并非相对于定盘12由前述驱动系统20积极地驱动,但由于藉由配置于底面4角的4个空气轴承18而悬浮支持于定盘12上,因此实际上,滑件10的于Z轴、θx及θy的各方向的位置于定盘12上发生变化。即,滑件10实际上于Z轴、θx及θy的各方向相对于定盘12可动。尤其,滑件10于θx及θy的各方向的位移会产生编码器系统33的测量误差(阿贝误差)。考虑到该点,藉由第1位置测量系统30(激光干涉仪系统35),对滑件10于Z轴、θx及θy的各方向的位置信息进行测量。
再者,为测量滑件10于Z轴方向的位置、于θx方向及θy方向的旋转量的信息,只要可使光束入射至形成有光栅RG1的面上的不同的3点便足够,因此Z读头例如激光干涉仪只要有3个即可。再者,亦可于滑件10的下表面设置用于保护光栅RG1的保护玻璃,并设置波长选择滤光片,该波长选择滤光片使来自编码器系统33的各测量光束通过保护玻璃的表面,并阻止来自激光干涉仪系统35的各测长光束的通过。
根据以上说明可知,控制装置60i藉由使用第1位置测量系统30的编码器系统33及激光干涉仪系统35,可测量滑件10于6自由度方向的位置。此时,编码器系统33中,测量光束于空气中的光路长度极短,且自X读头73x照射至光栅RG1的2个测量光束LBx1、LBx2的光路长度彼此、自Y读头37ya照射至光栅RG1的2个测量光束LBya1、LBya2的光路长度彼此、及自Y读头37yb照射至光栅RG1的测量光束LByb1、LByb2的光路长度彼此相互大致相等,因此可大致忽略空气扰动的影响。因此,藉由编码器系统33,可高精度地测量滑件10于XY平面内(亦包含θz方向)的位置信息。又,编码器系统33对X轴方向及Y轴方向的实质上的光栅RG1上的检测点、及激光干涉仪系统35对Z轴方向的滑件10下表面上的检测点,分别于XY平面内一致于标记检测系统MDS的检测中心,因此可将因检测点与标记检测系统MDS的检测中心于XY平面内的偏离引起的所谓阿贝误差的产生,抑制为实质上可忽略的程度。因此,控制装置60i藉由使用第1位置测量系统30,可无因检测点与标记检测系统MDS的检测中心于XY平面内的偏离引起的阿贝误差且高精度地测量滑件10于X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的位置。
然而,关于与标记检测系统MDS的光轴AX1平行的Z轴方向,并非于晶圆W表面的位置藉由编码器系统33测量滑件10于XY平面内的位置信息,即,光栅RG1的配置面与晶圆W的表面的Z位置并不一致。因此,于光栅RG1(即,滑件10)相对于XY平面而倾斜的情形时,若基于编码器系统33的各编码器的测量值而定位滑件10,结果,会因光栅RG1的配置面与晶圆W的表面的Z位置的差ΔZ(即,编码器系统33的检测点与标记检测系统MDS的检测中心(检测点)于Z轴方向的位置偏离),而产生与光栅RG1相对于XY平面的倾斜相应的定位误差(一种阿贝误差)。然而,该定位误差(位置控制误差)可使用差ΔZ与纵摇量θx、横摇量θy而利用简单的运算求出,将其设为补偿值,基于以该补偿量对编码器系统33(的各编码器)的测量值进行修正所得的修正后的位置信息,对滑件10进行定位,藉此,将不再受上述一种阿贝误差的影响。或者,亦可取代对编码器系统33(的各编码器)的测量值进行修正,而基于上述补偿值,对于应定位滑件10的目标位置等用于移动滑件的1个或多个信息进行修正。
再者,于光栅RG1(即,滑件10)相对于XY平面而倾斜的情形时,亦可移动读头部32,以免产生因该倾斜引起的定位误差。即,于由第1位置测量系统30(例如干涉仪系统35)测量出光栅RG1(即,滑件10)相对于XY平面而倾斜的情形时,亦可基于使用第1位置测量系统30所获取的位置信息,移动保持读头部32的定盘12。定盘12如上所述,可使用除振装置14而移动。
又,于光栅RG1(即,滑件10)相对于XY平面而倾斜的情形时,亦可基于因该倾斜引起的定位误差,对使用标记检测系统MDS所获取的标记的位置信息进行修正。
第2位置测量系统50如图4、图5(A)及图5(B)所示,具有:一对读头部52A、52B,其分别设于前述读头安装构件51的长度方向的一端部与另一端部的下表面;以及标尺构件54A、54B,其与读头部52A、52B对向地配置。标尺构件54A、54B的上表面是与保持于晶圆保持具WH的晶圆W的表面设为同一高度。于标尺构件54A、54B各自的上表面,形成有反射型的2维光栅RG2a、RG2b。2维光栅(以下简称为光栅)RG2a、RG2b均包含:将X轴方向设为周期方向的反射型绕射格子(X绕射格子);及将Y轴方向设为周期方向的反射型绕射格子(Y绕射格子)。X绕射格子及Y绕射格子的格子线的间距例如设定为1μm。
标尺构件54A、54B包含热膨胀率低的材料、例如前述零膨胀材料,且如图5(A)及图5(B)所示,分别通过支持构件56而固定于定盘12上。本实施形态中,标尺构件54A、54B及支持构件56的尺寸被规定为,光栅RG2a、RG2b与读头部52A、52B隔开数mm左右的间隙而对向。
如图8所示,于读头安装构件51的+X侧的端部的下表面所固定的其中一个读头部52A,包含被收容于同一框体内部的、将X轴及Z轴方向设为测量方向的XZ读头58X1与将Y轴及Z轴方向设为测量方向的YZ读头58Y1。XZ读头58X1(更准确而言,为XZ读头58X1所发出的测量光束于光栅RG2a上的照射点)与YZ读头58Y1(更准确而言,为YZ读头58Y1所发出的测量光束于2维光栅RG2a上的照射点)是配置于同一平行于Y轴的直线上。
另一个读头部52B是于通过标记检测系统MDS的光轴AX1且平行于Y轴的直线(以下称为基准轴)LV与读头部52A对称地配置,但与读头部52A同样地构成。即,读头部52B于基准轴LV具有与XZ读头58X1、YZ读头58Y1对称地配置的XZ读头58X2、YZ读头58Y2,自XZ读头58X2、YZ读头58Y2分别照射至光栅RG2b上的测量光束的照射点是设定于同一平行于Y轴的直线上。
作为XZ读头58X1及58X2以及YZ读头58Y1及58Y2的各个,例如可使用与美国专利第7,561,280号说明书中揭示的位移测量感测器读头为同样构成的编码器读头。
读头部52A、52B分别使用标尺构件54A、54B构成对光栅RG2a、RG2b于X轴方向的位置(X位置)及于Z轴方向的位置(Z位置)进行测量的XZ线性编码器、及对于Y轴方向的位置(Y位置)及Z位置进行测量的YZ线性编码器。此处,光栅RG2a、RG2b是形成于分别通过支持构件56而固定于定盘12上的标尺构件54A、54B的上表面,读头部52A、52B是设于与标记检测系统MDS一体的读头安装构件51。其结果,读头部52A、52B对定盘12相对于标记检测系统MDS的位置(标记检测系统MDS与定盘12的位置关系)进行测量。以下,为了方便,对XZ线性编码器、YZ线性编码器使用与XZ读头58X1、58X2、YZ读头58Y1、58Y2分别相同的符号,而表达为XZ线性编码器58X1、58X2及YZ线性编码器58Y1、58Y2(参照图9)。
本实施形态中,由XZ线性编码器58X1与YZ线性编码器58Y1构成4轴编码器581,该4轴编码器581对定盘12相对于标记检测系统MDS的关于X轴、Y轴、Z轴及θx的各方向的位置信息进行测量(参照图9)。同样,由XZ线性编码器58X2与YZ线性编码器58Y2构成4轴编码器582,该4轴编码器582对定盘12相对于标记检测系统MDS的关于X轴、Y轴、Z轴及θx的各方向的位置信息进行测量(参照图9)。此时,基于由4轴编码器581、582分别测量的、定盘12相对于标记检测系统MDS的关于Z轴方向的位置信息,求出(测量出)定盘12相对于标记检测系统MDS的关于θy方向的位置信息,并基于由4轴编码器581、582分别测量的、定盘12相对于标记检测系统MDS的关于Y轴方向的位置信息,求出(测量出)定盘12相对于标记检测系统MDS的关于θz方向的位置信息。
因此,由4轴编码器581与4轴编码器582构成第2位置测量系统50,该第2位置测量系统50对定盘12相对于标记检测系统MDS的6自由度方向的位置信息,亦即标记检测系统MDS与定盘12的关于6自由度方向的相对位置的信息进行测量。由第2位置测量系统50所测量的、标记检测系统MDS与定盘12的关于6自由度方向的相对位置的信息被始终供给至控制装置60i,控制装置60i基于该相对位置的信息,即时地控制3个除振装置14的致动器,以使第1位置测量系统30的检测点相对于标记检测系统MDS的检测中心而成为所期望的位置关系,具体而言,第1位置测量系统30的检测点于XY平面内的位置例如以nm级一致于标记检测系统MDS的检测中心,且滑件10上的晶圆W的表面一致于标记检测系统MDS的检测位置。此时,前述直线CL一致于例如基准轴LV。再者,只要可控制第1位置测量系统30的检测点相对于标记检测系统MDS的检测中心而成为所期望的位置关系,则第2位置测量系统50即使无法于6自由度的所有方向上测量相对位置的信息亦可。
根据前述第1位置测量系统30的说明与上述第2位置测量系统50的说明可知,于测量装置100i中,由第1位置测量系统30与第2位置测量系统50构成位置测量系统,该位置测量系统对滑件10相对于标记检测系统MDS的6自由度方向的位置信息进行测量。
图9表示一方块图,该方块图表示主要构成本实施形态的测量装置100i的控制系统的控制装置60i的输入/输出关系。控制装置60i包含工作站(或微电脑)等,统一控制测量装置100i的构成各部。如图9所示,测量装置100i具备晶圆搬送系统70i,该晶圆搬送系统70i的一部分与图4所示的构成部分一同配置于腔室101i内。晶圆搬送系统70i如前所述,例如由水平多关节型机器人构成。
继而,对于在如上所述般构成的本实施形态的测量装置100i中,对1批次的晶圆进行处理时的一连串动作,基于与控制装置60i的处理演算法对应的图10的流程图进行说明。
作为前提,测量装置100i的测量对象亦即晶圆W为300毫米晶圆,于晶圆W上,藉由前层以前的曝光,以矩阵状的配置而形成有多个例如I个(作为一例,I=98)被称为照射区域的区划区域(以下称为照射区域),于围绕各照射区域的界线或各照射区域内部的界线(于1照射区域取多个晶圆的情形时)的上,设有多种标记例如搜寻对准用的搜寻对准标记(搜寻标记)、精细对准用的晶圆对准标记(晶圆标记)等。该多种标记是与照射区域一同形成。本实施形态中,作为搜寻标记及晶圆标记,是使用2维标记。
又,测量装置100i可设定标记检测系统MDS的标记检测条件互不相同的多个测量模式。作为多个测量模式,作为一例,可设定A模式与B模式,该A模式是针对所有晶圆而对所有照射区域检测各1个晶圆标记,该B模式是针对批次内的最初的既定片数的晶圆而对所有照射区域检测多个晶圆标记,并根据该晶圆标记的检测结果,对于批次内的剩余晶圆,对每个照射区域决定成为检测对象的晶圆标记,并对该决定的晶圆标记进行检测。
又,由测量装置100i的操作员,预先通过未图示的输入装置而输入对晶圆W的对准测量所需的信息,并存储于控制装置60i的存储器内。此处,作为对准测量所需的信息,包含晶圆W的厚度信息、晶圆保持具WH的平面度信息、晶圆W上的照射区域及对准标记的配置的设计信息等各种信息。再者,测量模式的设定信息是例如由操作员通过未图示的输入装置而预先输入。
与图10的流程图对应的处理演算法的开始,例如是自操作员或主机电脑2000指示有测量开始时。此时,1批次中所含的多个晶圆(例如25片晶圆)是被收纳在位于测量装置100i的腔室101i内的既定位置的晶圆载架内。并不限于此,亦可与测量装置100i的测量处理并行地,将1批次的晶圆分别依序搬入至测量装置100i内。例如,亦可于对机器人516、搬送构件524及搬送构件526等进行控制的测量系统控制装置530的管理之下,将既定的FOUP520内的1批次的晶圆藉由机器人516依序取出,并藉由搬送构件524而搬送至与测量装置100i的既定输送位置。此时,与图10的流程图对应的处理演算法的开始,是由测量系统控制装置530对控制装置60i及机器人516给予搬送开始的指令时。
再者,于曝光装置200与测量系统500相连接的情形时,亦可自曝光装置200的曝光控制装置220不通过主机电脑2000而对测量系统控制装置530指示测量开始。
再者,测量装置100i具备条码阅读器(未图示),于晶圆搬送系统70i(参照图9)对晶圆的搬送中,藉由条码阅读器,适当进行各晶圆的识别信息例如晶圆编号、批次编号等的读取。以下,为简化说明,省略与使用条码阅读器对各晶圆的识别信息的读取相关的说明。再者,测量装置100i亦可不各自具备条码阅读器。例如,亦可于搬送系统521中配置条码阅读器。
首先,于步骤S102中,将表示批次内的晶圆编号的计数器的计数值i初始化为1(i←1)。
于接下来的步骤S104中,将晶圆W加载至滑件10上。该晶圆W的负载是于控制装置60i的管理之下,藉由晶圆搬送系统70i与滑件10上的上下移动构件而进行。具体而言,藉由晶圆搬送系统70i,将晶圆W自晶圆载架(或输送位置)搬送至位于加载位置的滑件10的上方,藉由驱动装置13使上下移动构件上升驱动既定量,藉此,将晶圆W交至上下移动构件。然后,晶圆搬送系统70i自滑件10的上方退避后,藉由驱动装置13使上下移动构件下降驱动,藉此,将晶圆W载置于滑件10上的晶圆保持具WH上。然后,将真空泵11设为开启,利用晶圆保持具WH来真空吸附加载于滑件10上的晶圆W。再者,于与测量装置100i的测量处理并行地将1批次中所含的多个晶圆分别依序搬入测量装置100i内的情形时,于上述晶圆加载之前,先藉由机器人516,将既定的FOUP520内的多个晶圆逐片地藉由机器人516依序取出,并自机器人516交至搬送构件524,再藉由搬送构件524搬送至与测量装置100i的既定输送位置,并交至晶圆搬送系统70i。
于接下来的步骤S106中,对晶圆W于Z轴方向的位置(Z位置)进行调整。于该Z位置的调整之前,先藉由控制装置60i,基于由第2位置测量系统50所测量的标记检测系统MDS与定盘12的关于Z轴方向、θy方向、θx方向的相对位置信息,控制3个除振装置14的空气避震器的内压(除振装置14所产生的Z轴方向的驱动力),以将定盘12设定为其上表面平行于XY平面且Z位置处于既定的基准位置。晶圆W可认为厚度为一样。因此,于步骤S106中,控制装置60i基于存储器内的晶圆W的厚度信息,调整3个除振装置14所产生的Z轴方向的驱动力例如空气避震器的内压(压缩空气的量),以沿Z轴方向驱动定盘12,调整晶圆W表面的Z位置,以使得晶圆W表面被设定于可藉由标记检测系统MDS的自动对焦功能而调整光学系统的焦点位置的范围内。再者,于测量单元40具备焦点位置检测系统的情形时,控制装置60i亦可基于焦点位置检测系统的检测结果(输出)而进行晶圆表面的Z位置调整。例如,标记检测系统MDS亦可具备焦点位置检测系统,该焦点位置检测系统通过前端部的光学元件(对物光学元件)而检测晶圆W表面于Z轴方向的位置。又,基于焦点位置检测系统的检测结果对晶圆W表面的Z位置的调整,可藉由下述操作而进行,即,使用除振装置14来移动定盘12,使移动滑件10与定盘12一同移动。再者,亦可采用不仅于XY平面内的方向,而且于Z轴方向、θx方向及θy方向上亦可驱动滑件10的构成的驱动系统20,使用该驱动系统20来移动滑件10。再者,晶圆表面的Z位置调整亦可包含晶圆表面的倾斜调整。藉由使用驱动系统20以调整晶圆表面的倾斜,从而于有可能产生因光栅RG1的配置面与晶圆W的表面的Z位置的差ΔZ引起的误差(一种阿贝误差)的情形时,只要执行如上所述的对策的至少1个即可。
于接下来的步骤S108中,进行晶圆W的搜寻对准。具体而言,使用标记检测系统MDS,对例如关于晶圆W中心而大致对称地位于周边部的至少2个搜寻标记进行检测。控制装置60i控制驱动系统20对滑件10的驱动,将各个搜寻标记定位于标记检测系统MDS的检测区域(检测视野)内,并获取第1位置测量系统30的测量信息及第2位置测量系统50的测量信息,且基于使用标记检测系统MDS对晶圆W上所形成的搜寻标记进行检测时的检测信号、与第1位置测量系统30的测量信息(及第2位置测量系统50的测量信息),求出各搜寻标记的位置信息。
更具体而言,控制装置60i基于自信号处理装置49输出的标记检测系统MDS的检测结果(自检测信号求出的标记检测系统MDS的检测中心(指标中心)与各搜寻标记的相对位置关系)、及各搜寻标记检测时的第1位置测量系统30的测量值(及第2位置测量系统50的测量值),求出2个搜寻标记于基准坐标系上的位置坐标。即,控制装置60i基于自标记检测系统MDS的检测信号所求出的标记检测系统MDS的检测中心(指标中心)与各搜寻标记的相对位置关系、各搜寻标记检测时的第1位置测量系统30的测量值、及第2位置测量系统50的测量值,求出2个搜寻标记于基准坐标系上的位置坐标。此处,基准坐标系是由第1位置测量系统30的测长轴而规定的正交坐标系。
然后,自2个搜寻标记的位置坐标算出晶圆W的残留旋转误差,使滑件10微小旋转,以使该旋转误差大致为零。藉此,晶圆W的搜寻对准结束。再者,晶圆W实际上是以进行了预对准的状态而加载于滑件10上,因此晶圆W的中心位置偏离小至可忽略的程度,残留旋转误差非常小。
于接下来的步骤S110中,判断所设定的测量模式是否为A模式。并且,于该步骤S110中的判断为肯定的情形时,即设定为A模式的情形时,前进至步骤S112。
于步骤S112中,进行针对所有晶圆的对准测量(全照射区域1点测量,换言之,全照射区域EGA测量),即针对98个照射区域分别测量1个晶圆标记。具体而言,控制装置60i与前述搜寻对准时的各搜寻标记的位置坐标的测量同样地,求出晶圆W上的晶圆标记于基准坐标系上的位置坐标、即照射区域的位置坐标。但是,此时,与搜寻对准时不同,于照射区域的位置坐标的计算时,必须使用第2位置测量系统50的测量信息。其理由为:如前所述,藉由控制装置60i基于第2位置测量系统50的测量信息来即时地控制3个除振装置14的致动器,以使第1位置测量系统30的检测点于XY平面内的位置例如以nm级一致于标记检测系统MDS的检测中心,且滑件10上的晶圆W的表面一致于标记检测系统MDS的检测位置,然而,于晶圆标记的检测时,不进行使第1位置测量系统30的检测点于XY平面内的位置例如以nm级一致于标记检测系统MDS的检测中心的补偿,因此必须将两者的位置偏离量考虑为补偿值而算出照射区域的位置坐标。例如,藉由使用上述补偿值对标记检测系统MDS的检测结果或第1位置测量系统30的测量值进行修正,可对所算出的晶圆W上的晶圆标记于基准坐标系上的位置坐标进行修正。
此处,于该全照射区域1点测量时,控制装置60i基于第1位置测量系统30的测量信息及第2位置测量系统50的测量信息,使滑件10(晶圆W)通过驱动系统20而朝X轴方向及Y轴方向中的至少一个方向移动,将晶圆标记定位于标记检测系统MDS的检测区域内。即,以步进重复方式使滑件10于XY平面内相对于标记检测系统MDS而移动,以进行全照射区域1点测量。
再者,于测量单元40具备焦点位置检测系统的情形时,亦可与步骤S106中的说明同样地,控制装置60i基于焦点位置检测系统的检测结果(输出)进行晶圆表面的Z位置的调整。
于步骤S112的针对所有晶圆的对准测量(全照射区域1点测量)时,若滑件10于XY平面内移动,则伴随该移动,不平衡负载会作用于定盘12,但于本实施形态中,控制装置60i根据第1位置测量系统30的测量信息中所含的滑件的X、Y坐标位置,对3个除振装置14个别地进行前馈控制,从而个别地控制各个除振装置14所产生的Z轴方向的驱动力,以使不平衡负载的影响相互抵消。再者,控制装置60i亦可不使用第1位置测量系统30的测量信息,而基于滑件10的已知的移动路径的信息,预测作用于定盘12的不平衡负载,并对3个除振装置14个别地进行前馈控制,以使不平衡负载的影响相互抵消。又,本实施形态中,晶圆保持具WH的晶圆保持面(由销夹具的多个销的上端面所规定的面)的凹凸信息(以下称为保持具平面度信息)是预先通过实验等而求出,因此于对准测量(例如全照射区域1点测量)时,当移动滑件10时,控制装置60i基于该保持具平面度信息对3个除振装置14进行前馈控制,藉此,对定盘12的Z位置进行微调整,以使晶圆W表面的包含作为测量对象的晶圆标记的区域迅速位于标记检测系统MDS的光学系统的焦深范围内。再者,亦可不执行上述用于使作用于定盘12的不平衡负载的影响相互抵消的前馈控制、及基于保持具平面度信息的前馈控制中的其中任一者或两者。
再者,于标记检测系统MDS的倍率可调整的情形时,亦可在搜寻对准时设定为低倍率,而在对准测量时设定为高倍率。又,于加载至滑件10上的晶圆W的中心位置偏离及残留旋转误差小至可忽略的情形时,亦可省略步骤S108。
于步骤S112中的全照射区域1点测量中,对后述的EGA运算中所使用的、基准坐标系中的取样照射区域(取样照射区域)的位置坐标的实测值进行检测。所谓取样照射区域,是指晶圆W上的所有照射区域中,作为后述的EGA运算中所使用者而预先决定的特定的多个(至少3个)照射区域。再者,于全照射区域1点测量中,晶圆W上的所有照射区域成为取样照射区域。于步骤S112之后,前进至步骤S124。
另一方面,于步骤S110中的判断为否定的情形时,即设定为B模式的情形时,移行至步骤S114,判断计数值i是否小于既定数K(K为满足1<K<I的自然数且为预先决定的数,例如为4)。再者,计数值i于后述的步骤S128中进行增量。并且,于该步骤S114中的判断为肯定的情形时,移行至步骤S120,进行全照射区域多点测量。此处,所谓全照射区域多点测量,是指对于晶圆W上的所有照射区域,分别测量多个晶圆标记。成为测量对象的多个晶圆标记是预先决定者。例如,亦可将可藉由统计运算而求出照射区域形状(自理想格子的形状误差)的配置的多个晶圆标记设为测量对象。测量的流程除了作为测量对象的标记的数量不同以外,与步骤S112中的全照射区域1点测量的情形同样,因此省略详细说明。于步骤S120之后,移行至步骤S124。
另一方面,于步骤S114中的判断为否定的情形时,移行至步骤S116,判断计数值i是否小于K+1。此处,该步骤S116中的判断为肯定者,是计数值i为i≧K且i<K+1的情形,因而为i=K的情形。
于步骤S116的判断为肯定的情形时,前进至步骤S118,基于对至此为止进行了测量的K-1片(例如于K=4的情形时为3片)晶圆W的晶圆标记的检测结果,对每个照射区域决定应设为测量对象的晶圆标记。具体而言,对每个照射区域决定是否1个晶圆标记的检测便足够,或是应检测多个晶圆标记。于后者的情形时,亦决定将哪个晶圆标记设为检测对象。例如,对每个照射区域求出多个晶圆标记各自的实测位置与设计位置的差(绝对值),根据该差的最大值与最小值的差是否超过某阈值,来对每个照射区域决定是否应检测多个晶圆标记,或是1个晶圆标记的检测便足够。于前者的情形时,例如以包含实测位置与设计位置的差(绝对值)达到最大的晶圆标记和达到最小的晶圆标记的方式,而决定应检测的晶圆标记。于步骤S118之后,前进至步骤S122。
另一方面,于步骤S116中的判断为否定的情形时,移行至步骤S122。此处,步骤S116中的判断为否定者,是计数值i满足K+1≦i的情形,在此之前必然为计数值i=K而于步骤S118中对每个照射区域决定应设为测量对象的晶圆标记。
于步骤S122中,对在步骤S118中对每个照射区域所决定的应设为测量对象的晶圆标记进行测量。测量的流程除了作为测量对象的标记的数量不同以外,与步骤S112中的全照射区域1点测量的情形同样,因此省略详细说明。于步骤S122之后,移行至步骤S124。
根据至此为止的说明可知,于B模式的情形时,对于批次内的第1片至第K-1片(例如第3片)晶圆,进行全照射区域多点测量,对于第K片(例如第4片)至第I片(例如第25片)晶圆,基于最初的K-1片(例如3片)晶圆的全照射区域多点测量的结果而对每个照射区域所决定的晶圆标记进行测量。
于步骤S124中,使用于步骤S112、步骤S120及步骤S122的任一步骤中所测量出的晶圆标记的位置信息进行EGA运算。所谓EGA运算,是指如下所述的统计运算,即,于上述晶圆标记的测量(EGA测量)之后,基于取样照射区域的位置坐标的设计值与实测值的差的数据,使用最小平方法等统计运算,求出表达照射区域的位置坐标与该照射区域的位置坐标修正量的关系的模型公式的系数。
本实施形态中,作为一例,将下个模型公式用于照射区域的位置坐标自设计值的修正量的计算。
[式1]
此处,dx、dy是照射区域的位置坐标自设计值的于X轴方向、Y轴方向的修正量,X、Y是以晶圆W的中心为原点的晶圆坐标系上的照射区域的设计上的位置坐标。即,上述式(1)是与以晶圆的中心为原点的晶圆坐标系上的各照射区域的设计上的位置坐标X、Y相关的多项式,是为表达该位置坐标X、Y与该照射区域的位置坐标修正量(对准修正成分)dx、dy的关系的模型公式。再者,本实施形态中,藉由前述搜寻对准,基准坐标系与晶圆坐标系的旋转被消除,因此,以下,不特别区分基准坐标系与晶圆坐标系,而全部视为基准坐标系进行说明。
使用模型公式(1),便可根据晶圆W的照射区域的位置坐标X、Y而求出该照射区域的位置坐标的修正量。但是,为了算出该修正量,必须求出系数a0、a1、…、b0、b1、…。于EGA测量之后,基于该取样照射区域的位置坐标的设计值与实测值的差的数据,使用最小平方法等统计运算,求出上述式(1)的系数a0、a1、…、b0、b1、…。
决定模型公式(1)的系数a0、a1、…、b0、b1、…后,将晶圆坐标系上的各照射区域(区划区域)的设计上的位置坐标X、Y代入系数决定后的模型公式(1),求出各照射区域的位置坐标的修正量dx、dy,藉此,可求出晶圆W上的多个照射区域(区划区域)的真实排列(作为变形成分,不仅有线性成分,甚至亦包含非线性成分)。
然而,于已进行了曝光的晶圆W的情形时,因至此为止的工艺的影响,作为测量结果而获得的检测信号的波形未必于所有晶圆标记均为良好。若使该测量结果(检测信号的波形)为不良的晶圆标记的位置包含于上述EGA运算中,则该测量结果(检测信号的波形)为不良的晶圆标记的位置误差会对系数a0、a1、…、b0、b1、…的计算结果造成不良影响。
因此,本实施形态中,信号处理装置49仅将测量结果为良好的晶圆标记的测量结果送往控制装置60i,控制装置60i使用收到测量结果的所有晶圆标记的位置,执行上述EGA运算。再者,上述式(1)的多项式的次数并无特别限制。控制装置60i将EGA运算的结果关联于晶圆的识别信息(例如晶圆编号、批次编号),而作为对准履历数据档案存储于内部或外部的存储装置中。再者,于对准履历数据档案中,亦可包含EGA运算结果以外的信息(例如用于EGA运算的标记的信息)。
当步骤S124的EGA运算结束时,前进至步骤S126,自滑件10上卸载晶圆W。该卸载是于控制装置60i的管理的下,以与步骤S104中的加载流程相反的流程,由晶圆搬送系统70i与滑件10上的上下移动构件而进行。再者,与测量装置100i的测量处理并行地,将1批次的晶圆分别依序搬入至测量装置100i内,并自测量装置100i中依序搬出的情形时,完成测量的晶圆W是藉由晶圆搬送系统70i而交至搬送构件526,并藉由搬送构件526搬送至前述卸载侧晶圆输送位置后,藉由机器人516返回既定的FOPU520内。
于接下来的步骤S128中,使计数器的计数值i增量1(i←i+1)后,前进至步骤S130,判断计数值i是否大于批次内的晶圆的总数I。并且,于该步骤S130中的判断为否定的情形时,判断为对批次内的所有晶圆的处理尚未结束,返回步骤S104,以后,反复步骤S104至步骤S130的处理(包含判断),直至步骤S130中的判断为肯定为止。
并且,若步骤S130中的判断为肯定,则判断为已对批次内的所有晶圆结束处理,从而结束本程序的一连串处理。
根据至此为止的说明可知,根据测量装置100i,于对准测量时,对于晶圆W上的I个(例如98个)照射区域,分别测量至少各1个晶圆标记的位置信息(坐标位置信息),使用该位置信息,藉由最小平方法等统计运算,求出上述式(1)的系数a0、a1、…、b0、b1、…。因此,对于晶圆格子的变形成分,不仅可准确地求出线性成分,甚至可准确地求出非线性成分。此处,所谓晶圆格子,是指将依照照射区域映射(与晶圆W上所形成的照射区域的排列相关的数据)而排列的晶圆W上的照射区域的中心连接而形成的格子。对多个照射区域求出照射区域的位置坐标的修正量(对准修正成分)dx、dy,正是求出晶圆格子的变形成分。再者,本说明书中,将晶圆格子简称为“格子”,或者亦称为“照射区域(或照射区域)的排列”。
本实施形态的测量系统500中,藉由3台测量装置1001~1003,可并行地进行沿着前述流程图的测量处理。即,藉由测量装置1001~1003,可针对收纳于晶圆载架内的各1批次的晶圆、合计3批次的晶圆,实质上以对1批次晶圆的测量处理时间,而对各晶圆的所有照射区域进行至少1个晶圆标记的位置测量,对于晶圆格子的变形成分,不仅可准确地求出线性成分,甚至可准确地求出非线性成分。再者,于与测量处理并行地对各测量装置100i搬入晶圆及从各测量装置100i搬出完成测量的晶圆的情形时,亦可对分别搬入至3个加载埠514中的3个FOUP520内部的各1批次、合计3批次的晶圆,并行地进行处理,从而可对3批次的晶圆,实质上以对1批次晶圆的处理时间,对各晶圆的所有照射区域进行至少1个晶圆标记的位置测量,对于晶圆格子的变形成分,不仅可准确地求出线性成分,甚至可准确地求出非线性成分。
所求出的各晶圆的晶圆格子的信息,例如所求出的各晶圆的晶圆格子的变形成分的数据(决定系数a0、a1、…、b0、b1、…后的模型公式(1)的数据),是作为各晶圆的对准履历数据档案的一部分而由测量装置100i的控制装置60i发送至测量系统控制装置530。测量系统控制装置530将包含所收到的各晶圆的晶圆格子的信息、例如所收到的各晶圆的晶圆格子的变形成分的数据(决定系数a0、a1、…、b0、b1、…后的模型公式(1)的数据)的对准履历数据档案,例如存储于每个晶圆内部的存储装置中。
测量系统控制装置530于1批次中所含的所有晶圆的测量结束时,将该批次中所含的多个晶圆各自的晶圆格子的信息(对准履历数据档案)发送至主机电脑2000。不言而喻的,自测量系统500发送的晶圆格子的信息(对准履历数据档案)中亦包含晶圆格子的非线性成分的数据。
再者,亦可将测量装置100i的控制装置60i通过LAN1500而连接于主机电脑2000,将晶圆格子的信息(对准履历数据档案)不通过测量系统控制装置530而自控制装置60i发送至主机电脑2000。
又,上述实施形态中,是自测量系统500发送(输出)晶圆格子的信息,但自测量系统发送的信息(数据)并不限于此,例如亦可将由测量装置100i所测量的多个晶圆标记的坐标位置信息作为各晶圆的对准履历数据的至少一部分而予以发送(输出)。
作为一例,构成基板处理系统1000的一部分的曝光装置200是步进扫描方式的投影曝光装置(扫描器)。于图11中,部分省略地表示了曝光装置200的腔室内的构成部分。
曝光装置200如图11所示,具备照明系统IOP、保持标线片R的标线片载台RST、将标线片R上所形成的图案的像投影至涂布有感应剂(抗蚀剂)的晶圆W上的投影单元PU、保持晶圆W于XY平面内移动的晶圆载台WST、及该等的控制系统等。曝光装置200具备投影光学系统PL,该投影光学系统PL具有与前述标记检测系统MDS的光轴AX1平行的Z轴方向的光轴AX。
照明系统IOP包含光源、及通过送光光学系统而连接于光源的照明光学系统,对于在由标线片遮廉(遮蔽系统)所设定(限制)的标线片R上沿X轴方向(图11中的纸面正交方向)细长地延伸的狭缝状的照明区域IAR,藉由照明光(曝光用光)IL而以大致相等的照度进行照明。照明系统IOP的构成例如于美国专利申请案公开第2003/0025890号说明书等中有所揭示。此处,作为照明光IL,作为一例,使用ArF准分子激光(波长193nm)。
标线片载台RST是配置于照明系统IOP的图11中的下方。标线片载台RST例如藉由包含线性电机等的标线片载台驱动系统211(图11中未图示,参照图12),而可在未图示的标线片载台定盘上于水平面(XY平面)内进行微小驱动,并且可沿扫描方向(图11中的纸面内左右方向,亦即Y轴方向)以既定行程范围而驱动。
于标线片载台RST上,载置有标线片R,该标线片R于-Z侧的面(图案面)上形成有图案区域、及与该图案区域的位置关系为已知的多个标记。标线片载台RST于XY平面内的位置信息(包含于θz方向的旋转信息)是藉由标线片激光干涉仪(以下称为“标线片干涉仪”)214,通过移动镜212(或者于标线片载台RST的端面所形成的反射面),例如始终以0.25nm左右的解析度进行检测。标线片干涉仪214的测量信息被供给至曝光控制装置220(参照图12)。再者,对于上述标线片载台RST于XY平面内的位置信息,亦可取代标线片激光干涉仪214而由编码器进行测量。
投影单元PU是配置于标线片载台RST的图11中的下方。投影单元PU包含镜筒240、及保持于镜筒240内的投影光学系统PL。投影光学系统PL例如为两侧远心,且具有既定的投影倍率(例如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)。标线片R是以图案面与投影光学系统PL的第1面(物体面)大致一致的方式而配置,表面涂布有抗蚀剂(感应剂)的晶圆W被配置于投影光学系统PL的第2面(像面)侧。因此,当藉由来自照明系统IOP的照明光IL对标线片R上的照明区域IAR进行照明时,藉由通过标线片R的照明光IL,该照明区域IAR内的标线片R的电路图案的缩小像(电路图案的一部分的缩小像)通过投影光学系统PL而形成于与照明区域IAR共轭的晶圆W上的区域(以下亦称为曝光区域)IA。并且,藉由标线片载台RST与晶圆载台WST的同步驱动,使标线片R相对于照明区域IAR(照明光IL)而沿扫描方向(Y轴方向)相对移动,并且使晶圆W相对于曝光区域IA(照明光IL)而沿扫描方向(Y轴方向)相对移动,藉此,进行晶圆W上的1个照射区域(区划区域)的扫描曝光,于该照射区域转印标线片R的图案。
作为投影光学系统PL,作为一例,使用折射系统,该折射系统仅包含沿与Z轴方向平行的光轴AX而排列的多片例如10~20片左右的折射光学元件(透镜元件)。构成该投影光学系统PL的多片透镜元件中,物体面侧(标线片R侧)的多片透镜元件为可动透镜,该可动透镜可藉由未图示的驱动元件例如压电元件等,而沿Z轴方向(投影光学系统PL的光轴方向)进行位移驱动、及可沿相对于XY面的倾斜方向(即θx方向及θy方向)进行驱动。并且,成像特性修正控制器248(图11中未图示,参照图12)基于来自曝光控制装置220的指示,独立地调整对各驱动元件的施加电压,藉此,个别地驱动各可动透镜,以调整投影光学系统PL的各种成像特性(倍率、畸变、像散、彗形像差、像面弯曲等)。再者,亦可取代可动透镜的移动或者除此之外,设为下述构成,即,于镜筒240内部的邻接的特定透镜元件间设置气密室,成像特性修正控制器248对该气密室内的气体的压力进行控制,还可采用成像特性修正控制器248可使照明光IL的中心波长偏移的构成。藉由该等构成,亦可进行投影光学系统PL的成像特性的调整。
晶圆载台WST藉由包含平面电机或线性电机等的载台驱动系统224(图11中为了方便而以方块表示),于晶圆载台定盘222上沿X轴方向、Y轴方向以既定行程进行驱动,并且沿Z轴方向、θx方向、θy方向及θz方向进行微小驱动。于晶圆载台WST上,通过晶圆保持具(未图示),藉由真空吸附等而保持有晶圆W。本实施形态中,晶圆保持具可吸附保持300mm晶圆。再者,亦可取代晶圆载台WST而使用载台装置,该载台装置具备:沿X轴方向、Y轴方向及θz方向移动的第1载台;以及于该第1载台上沿Z轴方向、θx方向及θy方向微动的第2载台。再者,亦可将晶圆载台WST与晶圆载台WST的晶圆保持具的其中任一者或两者称为“第2基板保持构件”。
晶圆载台WST于XY平面内的位置信息(包含旋转信息(平摆量(θz方向的旋转量θz)、纵摇量(θx方向的旋转量θx)、横摇量(θy方向的旋转量θy)))是藉由激光干涉仪系统(以下简称为干涉仪系统)218,通过移动镜216(或者于晶圆载台WST的端面所形成的反射面),例如始终以0.25nm左右的解析度进行检测。再者,对于晶圆载台WST于XY平面内的位置信息,亦可取代干涉仪系统218而藉由编码器系统进行测量。
干涉仪系统218的测量信息被供给至曝光控制装置220(参照图12)。曝光控制装置220基于干涉仪系统218的测量信息,通过载台驱动系统224来控制晶圆载台WST于XY平面内的位置(包含θz方向的旋转)。
又,于图11中省略了图示,但晶圆W的表面于Z轴方向的位置及倾斜量例如是藉由焦点感测器AFS(参照图12)而测量,该焦点感测器AFS包含于美国专利第5,448,332号说明书等中揭示的斜入射方式的多点焦点位置检测系统。该焦点感测器AFS的测量信息亦被供给至曝光控制装置220(参照图12)。
又,于晶圆载台WST上,固定有基准板FP,该基准板FP的表面为与晶圆W的表面相同的高度。于该基准板FP的表面,形成有用于对准检测系统AS的基线测量等的第1基准标记、及由后述的标线片对准检测系统所检测的一对第2基准标记等。
于投影单元PU的镜筒240的侧面,设有对形成于晶圆W的对准标记或者第1基准标记进行检测的对准检测系统AS。作为对准检测系统AS,作为一例,使用作为图像处理方式的成像式对准感测器的一种的FIA(Field Image Alignment)系统,该FIA系统是利用卤素灯等宽频(宽频带)光对标记进行照明,并对该标记的图像进行图像处理,藉此来测量标记位置。再者,亦可取代图像处理方式的对准检测系统AS,或者与对准检测系统AS一同使用绕射光干涉型对准系统。
于曝光装置200中,进而于标线片载台RST的上方,沿X轴方向隔开既定距离而设有一对标线片对准检测系统213(图11中未图示,参照图12),该一对标线片对准检测系统213可同时检测于标线片载台RST上所载置的标线片R上的位于同一Y位置的一对标线片标记。标线片对准检测系统213对标记的检测结果被供给至曝光控制装置220。
于图12中,以方块图表示了曝光控制装置220的输入/输出关系。如图12所示,曝光装置200除了上述构成以外,还具备连接于曝光控制装置220的、搬送晶圆的晶圆搬送系统270等。曝光控制装置220包含微电脑或工作站等,对包含上述构成的装置整体进行统一控制。晶圆搬送系统270例如由水平多关节型机器人构成。
返回图1,虽省略图示,但C/D 300例如具备对晶圆涂布感应剂(抗蚀剂)的涂布部、可进行晶圆的显影的显影部、进行预烘烤(PB)及显影前烘烤(post-exposure bake,PEB)的烘烤部、及晶圆搬送系统(以下,为了方便而称为C/D内搬送系统)。C/D 300更具备可对晶圆进行调温的调温部330。调温部330通常为冷却部,例如具备被称为冷却板的平坦的板(调温装置)。冷却板例如藉由冷却水的循环等而冷却。除此之外,亦有时利用基于帕尔帖效应的电子冷却。
迭合测量器400藉由测量于下层的曝光时所转印的第1标记、与于当前层的曝光时所转印的第2标记各自的像(抗蚀剂像)的相对位置关系,而测量迭合偏离,该第1标记与该第2标记构成迭合测量标记(定位标记),该迭合测量标记是与各照射区域一同形成于在C/D300中结束了显影的晶圆W上。此处,作为第1标记像和对应的第2标记像的组,例如可使用框中框标记的抗蚀剂像等,该框中框标记包含外框标记与配置于其内侧的内框标记。
分析装置3000根据来自主机电脑2000的指示,进行各种分析、运算。若列举一例,则分析装置3000例如基于来自迭合测量器400的迭合偏离的测量结果,进行依照既定程式的运算,算出用于反馈给曝光装置200的修正值。
于本实施形态的基板处理系统1000中,与测量装置100i同样地,曝光装置200及C/D 300均具备条码阅读器(未图示),于晶圆搬送系统270(参照图12)及C/D内搬送系统(未图示)各自对晶圆的搬送中,藉由条码阅读器,适当地进行各晶圆的识别信息例如晶圆编号、批次编号等的读取。以下,为简化说明,省略与使用条码阅读器对各晶圆识别信息的读取相关的说明。
于基板处理系统1000中,藉由测量系统500与包含曝光装置200及C/D 300的微影系统的各个,连续地处理多个晶圆。于基板处理系统1000中,测量系统500的对前述测量对象晶圆的前述测量处理、与微影系统的对测量系统500的测量已结束的晶圆的处理是彼此独立地进行。因此,存在下述限制,即,微影系统的处理是对测量系统500的测量已结束的晶圆进行,但可规定整体的处理序列,以使作为基板处理系统整体的产出量达到最大。
以下,对藉由包含曝光装置200及C/D 300的微影系统,连续地处理多个晶圆的情形时的动作流程进行说明。
首先,藉由C/D内搬送系统(例如选择顺应性装配机械臂(SCARA)),自配置于C/D300的腔室内的晶圆载架取出第1片晶圆(设为W1),并搬入至涂布部。藉此,藉由涂布部开始抗蚀剂的涂布。当抗蚀剂的涂布结束时,C/D内搬送系统将晶圆W1自涂布部取出并搬入至烘烤部。藉此,于烘烤部中开始晶圆W1的加热处理(PB)。然后,当晶圆的PB结束时,藉由C/D内搬送系统,将晶圆W1自烘烤部取出并搬入至调温部330内。藉此,利用调温部330内部的冷却板开始晶圆W1的冷却。该冷却是以对曝光装置200无影响的温度,一般而言,例如以规定为20~25℃范围内的曝光装置200的空调系统的目标温度作为目标温度而进行。通常,于搬入至调温部330内的时刻,晶圆的温度相对于目标温度而处于±0.3[℃]的范围内,但藉由调温部330而调温至目标温度±10[mK]的范围。
然后,当调温部330内的冷却(调温)结束时,该晶圆W1藉由C/D内搬送系统而载置于C/D 300与曝光装置200之间所设的基板输送部的加载侧基板载置部。
于C/D 300内,依序反复进行与上述同样的一连串针对晶圆的抗蚀剂涂布、PB、冷却、及伴随该等一连串处理的上述晶圆搬送动作,将晶圆依序载置于加载侧基板载置部。再者,实际上,于C/D 300的腔室内分别设置2个以上的涂布部及C/D内搬送系统,藉此,可实现对多片晶圆的并行处理,从而可缩短曝光前处理所需的时间。
前述载置于加载侧基板载置部的晶圆W1藉由晶圆搬送系统270搬送至曝光装置200内部的既定的待机位置。但是,第1片晶圆W1并非于待机位置处待机,而是直接藉由曝光控制装置220加载至晶圆载台WST上。该晶圆的负载是藉由曝光控制装置220,与由前述测量装置100i所进行者同样地,使用晶圆载台WST上的未图示的上下移动构件与晶圆搬送系统270而进行。于加载后,对于晶圆载台WST上的晶圆,使用对准检测系统AS进行与前述同样的搜寻对准、及例如将3~16个左右的照射区域设为对准照射区域的EGA方式的晶圆对准。于该EGA方式的晶圆对准时,将成为曝光装置200中的晶圆对准及曝光对象的晶圆(对象晶圆)的对准履历数据档案,与对象晶圆的识别信息(例如晶圆编号、批次编号)等一同自主机电脑2000提供给曝光装置200的曝光控制装置220。于曝光装置200自主机电脑2000获取的对准履历数据中,包含有由测量系统500所测量的各晶圆的晶圆格子的信息,曝光控制装置220于既定的准备作业之后,根据所获取的对准履历数据中所含的测量模式的信息,进行如后所述的晶圆对准。再者,曝光控制装置220与测量系统控制装置530亦可不通过主机电脑2000而进行对准履历数据等的交换。
此处,在具体说明晶圆对准之前,先对利用曝光装置200进行将3~16个左右的照射区域设为对准照射区域的EGA方式的晶圆对准的理由进行说明。
由测量装置100i所求出的晶圆W的照射区域的位置坐标的修正量(上述式(1)的系数a0、a1、…、b0、b1、…),例如是被用于藉由曝光装置200对晶圆W进行曝光时的晶圆相对于曝光位置的对位。然而,藉由曝光装置200,将利用测量装置100i测量了位置坐标修正量的晶圆W如前所述般自测量装置100i的滑件10予以卸载后,收纳至FOUP520内,并藉由OHT等其他搬送系统而将该FOUP520搬入至C/D 300。然后,将该晶圆W经C/D 300涂布抗蚀剂后,载置于曝光装置200的晶圆载台WST上以进行曝光。于此情形时,滑件10上的晶圆保持具WH与曝光装置200的晶圆载台WST上的晶圆保持具即便使用同一类型的晶圆保持具,仍会因晶圆保持具的个体差异而导致晶圆W的保持状态不同。因此,即使好不容易利用测量装置100i求出晶圆W的照射区域的位置坐标的修正量(上述式(1)的系数a0、a1、…、b0、b1、…),亦无法直接使用该系数a0、a1、…、b0、b1、…的全部。然而,可认为,因每个晶圆保持具对晶圆W的保持状态不同而受到影响者,是照射区域的位置坐标修正量的1次以下的低次成分(线性成分),而2次以上的高次成分几乎不受影响。其理由是:2次以上的高次成分可认为是主要由起因于工艺的晶圆W的变形而产生的成分,故可认为其是与晶圆保持具对晶圆的保持状态无关的成分。
基于该考量,由测量装置100i耗费时间而对晶圆W求出的高次成分的系数a3、a4、……、a9、……及b3、b4、……、b9、……亦可直接用作曝光装置200中的晶圆W的位置坐标修正量的高次成分的系数。因此,于曝光装置200的晶圆载台WST上,只要进行用于求出晶圆W的位置坐标修正量的线性成分的简易EGA测量(例如3~16个左右的晶圆标记的测量)便足够。
首先,对在对象晶圆的对准履历数据档案中包含有模式A的信息的情形进行说明。于此情形时,自对准履历数据中所含的、由测量装置100i测量出位置信息(于修正量的计算中使用有标记的位置信息)的晶圆标记中,选择与对准照射区域数对应数量的晶圆标记来作为检测对象,使用对准检测系统AS对该作为检测对象的晶圆标记进行检测,并基于其检测结果与检测时的晶圆载台WST的位置(干涉仪系统218的测量信息),求出作为检测对象的各晶圆标记的位置信息,使用该位置信息进行EGA运算,求出下式(2)的各系数。
[式2]
然后,曝光控制装置220将此处求出的系数(c0、c1、c2、d0、d1、d2)替换为对象晶圆的晶圆格子的变形成分的数据中所含的系数(a0、a1、a2、b0、b1、b2),使用由包含替换后的系数的下式(3)所表示的、与将晶圆的中心作为原点的晶圆坐标系上的各照射区域的设计上的位置坐标X、Y相关的多项式,求出各照射区域的位置坐标的修正量(对准修正成分)dx、dy,并基于该修正量,决定用于修正晶圆格子的、用于各照射区域的相对于曝光时的曝光位置(标线片图案的投影位置)的对位的目标位置(以下为了方便,称为定位目标位置)。再者,本实施形态中,并非以静止曝光方式,而是以扫描曝光方式进行曝光,但为了方便而称为定位目标位置。
[式3]
再者,于曝光装置200中,藉由搜寻对准,对晶圆载台WST的移动进行规定的基准坐标系(载台坐标系)与晶圆坐标系的旋转亦被消除,因此亦无须特别区分基准坐标系与晶圆坐标系。
继而,对在对象晶圆的对准履历数据档案中包含有B模式的信息的情形进行说明。于此情形时,曝光控制装置220是依照与上述含有A模式信息的情形同样的流程,决定用于修正晶圆格子的、各照射区域的定位目标位置。但是,此时,于对准履历数据中,包含关于若干个照射区域的多个晶圆标记与关于剩余照射区域的各1个晶圆标记之中的检测信号为良好的晶圆标记,其作为于修正量的计算中使用了标记位置信息的晶圆标记。
因此,曝光控制装置220除了决定上述各照射区域的定位目标位置以外,还自上述关于若干个照射区域的多个晶圆标记中,选择求出照射区域形状所需数量的晶圆标记,并使用该等晶圆标记的位置信息(实测值),进行例如对美国专利第6,876,946号说明书所揭示的[式7]的模型公式适用最小自乘法的统计运算(亦称为照射区域内多点EGA运算),而求出照射区域形状。具体而言,求出上述美国专利第6,876,946号说明书所揭示的[式7]的模型公式中的10个参数中的、晶圆旋转(θ)、晶圆的正交度误差(w)以及x方向的晶圆比例(rx)及y方向的晶圆比例(ry)。再者,关于照射区域内多点EGA运算,于上述美国专利中已详细揭示,因此省略详细说明。
然后,曝光控制装置220一边依照该定位目标位置对晶圆载台WST进行位置控制,一边以步进扫描方式对晶圆W1上的各照射区域进行曝光。此处,于藉由照射区域内多点EGA测量亦求出照射区域形状的情形时,于扫描曝光中,对标线片载台RST与晶圆载台WST的相对扫描角度、扫描速度比、标线片载台RST及晶圆载台WST的至少一者相对于投影光学系统的相对位置、投影光学系统PL的成像特性(像差)、及照明光(曝光用光)IL的波长中的至少1个进行调整,以使标线片R的图案藉由投影光学系统PL的投影像配合所求出的照射区域形状变形。此处,投影光学系统PL的成像特性(像差)的调整及照明光IL的中心波长的调整是由曝光控制装置220通过成像特性修正控制器248而进行。
然后,于对晶圆载台WST上的晶圆(此时为晶圆W1)的曝光结束之前,将第2片晶圆W2藉由C/D内搬送系统而载置于基板输送部的加载侧基板载置部,并藉由晶圆搬送系统270而搬送至曝光装置200内部的既定的待机位置,并于该待机位置处进行待机。
然后,当晶圆W1的曝光结束时,于晶圆载台上交换晶圆W1与晶圆W2,对交换后的晶圆W2进行与前述同样的晶圆对准及曝光。再者,在对晶圆载台上的晶圆(此时为晶圆W1)的曝光结束前,晶圆W2至待机位置的搬送尚未完成时,使晶圆载台保持已完成曝光的晶圆而于待机位置的附近进行待机。
与对上述交换后的晶圆W2的晶圆对准并行地,藉由晶圆搬送系统270将完成曝光的晶圆W1搬送至基板输送部的卸载侧基板载置部。
如前所述,藉由晶圆搬送系统270而载置于基板输送部的卸载侧基板载置部的完成曝光的晶圆是藉由C/D内搬送系统而搬入至烘烤部内,藉由该烘烤部内的烘烤装置进行PEB。于烘烤部内,可同时收容多片晶圆。
另一方面,PEB结束的晶圆是藉由C/D内搬送系统而自烘烤部取出,并搬入至显影部内,藉由该显影部内的显影装置开始显影。
然后,当晶圆的显影结束时,该晶圆藉由C/D内搬送系统而自显影部取出,并搬入至搬入时所用的FOUP520、或者与其不同的晶圆载架内的既定的收纳手段。以后,于C/D 300内,对于完成曝光的第2片以后的晶圆,以与晶圆W1同样的流程,反复进行PEB、显影及晶圆的搬送。
如以上所说明般,根据本实施形态的基板处理系统1000,可与包含前述简易EGA测量及曝光的、曝光装置200对于对象晶圆的处理动作独立地,藉由测量系统500的测量装置100i进行对象晶圆的对准测量,从而可实现几乎不会使曝光装置200的晶圆处理的产出量下降的、有效率的处理。又,作为基板处理系统1000整体,藉由并行地进行曝光装置200对已藉由测量系统500的测量装置100i事先进行了测量处理的某批次晶圆的对准及曝光处理、与测量系统500的测量装置100i对另一批次晶圆的测量处理,从而亦可实现几乎不会使晶圆处理的产出量下降的、有效率的处理。并且,于测量系统500的测量装置100i中,可与曝光装置200对某批次晶圆的晶圆对准及曝光的动作并行地,对另一批次的晶圆进行将所有照射区域作为取样照射区域的全照射区域EGA。
又,于测量系统500的测量装置100i中,在曝光装置200对晶圆处理的前步骤的工艺处理(蚀刻、氧化/扩散、成膜、离子注入、平坦化(CMP)等)已结束的同一批次的晶圆进行晶圆对准及曝光动作之前,先进行将所有照射区域设为取样照射区域的全照射区域EGA或者包含关于至少一部分照射区域的多点EGA的全照射区域EGA(以下总称为与模式的设定相应的对准测量),获取藉由对准测量而获得的关于各晶圆的、包含晶圆格子信息(例如晶圆格子的变形成分的数据)的对准履历数据。所获取的关于各晶圆的对准履历数据是对每个晶圆由测量系统控制装置530存储于内部的存储装置中。因此,于曝光装置200中,可有效地活用使用测量系统控制装置530而求出的关于对象晶圆的包含晶圆格子信息的对准履历数据,对该对象晶圆进行晶圆对准及曝光。即,可以说,本实施形态的基板处理系统1000中,藉由测量系统500的测量装置100i中的事先测量处理所获得的关于对象晶圆的、包含晶圆格子信息(例如晶圆格子的变形成分的数据)的对准履历数据,实质上是前馈地转发(提供)给曝光装置200。
又,藉由测量装置100i的事先测量处理中的全照射区域EGA所获得的模型公式中的高次成分的系数,于曝光装置200中亦可直接采用,因此于曝光装置200中,只要进行将数个照射区域设为对准照射区域的对准测量而求出上述模型公式的低次成分的系数,藉由使用该低次成分的系数与由测量装置100i所获取的高次成分的系数,不仅可确认模型公式(1)的低次成分的系数(未定系数),亦可确认高次成分的系数(未定系数),使用该未定系数已确定的模型公式(1)(即,上式(3))与晶圆上的多个照射区域的排列的设计值(X、Y),可求出自各照射区域的设计上的位置的修正量,藉此,可获取与利用曝光装置200求出模型公式(1)的低次及高次成分的系数的情形时同样精度良好的修正量。并且,基于该修正量与晶圆上的多个照射区域的排列的设计值,可算出各照射区域的曝光时的定位目标位置。因此,藉由依照该目标位置来控制晶圆载台WST的位置,可使各照射区域相对于曝光位置(标线片图案的投影位置)而精度良好地对位。藉此,不会使曝光装置200的产出量下降,而可提高曝光时的标线片图案的像与晶圆上的各照射区域中所形成的图案的迭合精度。
又,根据本实施形态的测量装置100i,控制装置60i一边控制驱动系统20对滑件10的移动,一边使用第1位置测量系统30及第2位置测量系统50,获取滑件10相对于定盘12的位置信息、及标记检测系统MDS与定盘12的相对位置信息,并且使用标记检测系统MDS而求出于晶圆W上所形成的多个标记的位置信息。因此,根据测量装置100i,可精度良好地求出于晶圆W上所形成的多个标记的位置信息。
又,根据本实施形态的测量装置100i,控制装置60i经常获取第2位置测量系统50的测量信息(定盘12与标记检测系统MDS的相对位置信息),并通过3个除振装置14(的致动器)而即时地控制定盘12的6自由度方向的位置,以使标记检测系统MDS的检测中心、与对滑件10相对于定盘12的于6自由度方向的位置信息进行检测的第1位置测量系统的测量点的位置关系以nm级维持于所期望的关系。又,控制装置60i一边控制驱动系统20对滑件10的驱动,一边获取第1位置测量系统30的测量信息(滑件10相对于定盘12的位置信息)及第2位置测量系统50的测量信息(定盘12与标记检测系统MDS的相对位置信息),基于使用标记检测系统MDS对形成于晶圆W上的标记进行检测时的检测信号、使用标记检测系统MDS对形成于晶圆W的标记进行检测时所获得的第1位置测量系统30的测量信息、及使用标记检测系统MDS对形成于晶圆W的标记进行检测时所获得的第2位置测量系统50的测量信息,求出多个晶圆标记的位置信息。因此,根据测量装置100i,可精度良好地求出于晶圆W上所形成的多个标记的位置信息。
再者,例如,于不使用所测量出的标记的位置信息进行EGA运算,而是基于所测量出的标记的位置信息进行曝光时的晶圆W(晶圆载台WST)的位置控制的情形时等,例如亦可不将上述第2位置测量系统50的测量信息用于标记的位置信息的计算。但是,于此情形时,只要将使用标记检测系统MDS对形成于晶圆W的标记进行检测时所获得的第2位置测量系统50的测量信息作为补偿值而使用,例如对晶圆W(晶圆载台WST)的定位目标值等用于使晶圆W移动的信息进行修正即可。或者,亦可考虑上述补偿值而对曝光时的标线片R(标线片载台RST)的移动进行控制。
又,根据本实施形态的测量装置100i,对载置保持晶圆W的滑件10于6自由度方向的位置信息进行测量的第1位置测量系统30是利用标记检测系统MDS至少对晶圆W上的晶圆标记进行检测,因此可于滑件10移动的范围内,自读头部32将测量光束持续照射至光栅RG1。因此,第1位置测量系统30可于用以检测标记而滑件10移动的XY平面内的整个范围,连续地进行该位置信息的测量。因此,例如于测量装置100i的制造阶段(包含半导体制造工场内的装置的启动阶段),找出由第1位置测量系统30的测长轴所规定的正交坐标系(基准坐标系)的原点,藉此,可于基准坐标系上对滑件10的绝对位置,甚而对根据滑件10的位置信息与标记检测系统MDS的检测结果所求出的、保持于滑件10上的晶圆W上的标记(不限于搜寻标记、晶圆标记,亦包含其他标记例如迭合测量标记(对位标记)等)的绝对位置进行管理。再者,本说明书中,所谓“绝对位置”,是指基准坐标系上的坐标位置。
根据至此为止的说明可明确得知,本实施形态的基板处理系统1000中具备测量系统500,藉此,即使于曝光装置200仅具备于既定时间(为了维持所要求的高产出量而容许的时间)内,进行用于求出晶圆的位置坐标修正量的线性成分的简易EGA测量(例如使用对准检测系统AS获取3~16个左右的晶圆标记的位置信息)的功能的情形时,亦可使用进行该简易EGA测量所求出的晶圆格子的变形的低次成分、与藉由测量系统500而事先求出的例如藉由全点EGA所求出的晶圆格子的变形的高次成分,而高精度地求出晶圆格子的变形。因此,藉由测量系统500,可实质上提高曝光装置200的格子修正功能。因此,相较最先进的不具有格子修正功能的曝光装置,可对晶圆以高产出量,或者不使产出量下降地进行高精度的曝光。
再者,于上述实施形态的基板处理系统1000中,对测量装置100i、C/D 300及曝光装置200具备条码阅读器的情况进行了说明,但亦可取代条码阅读器而具备无线IC标签即RFID标签的写入/读出装置。于此情形时,藉由于各晶圆上安装RFID标签,测量装置100i使用写入/读出装置,对每个晶圆将前述对准履历数据写入至RFID标签,其他装置例如曝光装置200使用写入/读出装置,自对象晶圆的RFID标签读出对准履历数据,藉此,可简单地实现关于前述对象晶圆的对准履历数据的前馈转发。
又,于上述实施形态的基板处理系统1000中,对曝光装置200求出上述模型公式的1次以下的低次成分的系数,并使用该低次成分的系数与由测量装置100i所获取的上述模型公式的2次以上的高次成分的系数的情形进行了说明。然而,并不限于此,例如亦可根据曝光装置200内的对准标记的检测结果而求出上述模型公式的2次以下的成分的系数,并使用该2次以下的成分的系数、与由测量装置100i所获取的上述模型公式的3次以上的高次成分的系数。或者,例如亦可根据曝光装置200内的对准标记的检测结果而求出上述模型公式的3次以下的成分的系数,并使用该3次以下的成分的系数、与由测量装置100i所获取的上述模型公式的4次以上的高次成分的系数。即,亦可根据曝光装置200内的对准标记的检测结果而求出上述模型公式的(N-1)次(N为2以上的整数)以下的成分的系数,并使用该(N-1)次以下的成分的系数、与由测量装置100i所获取的上述模型公式的N次以上的高次成分的系数。
再者,上述实施形态中,测量装置100i亦求出模型公式(1)的2次以上的高次成分的系数a3、a4、a5…及b3、b4、b5…、以及1次以下的低次成分的系数a0、a1、a2、b0、b1、b2,该模型公式(1)表达晶圆坐标系(与基准坐标系一致)上的各照射区域的设计上的位置坐标X、Y与该照射区域的位置坐标修正量(对准修正成分)dx、dy的关系,但由于利用曝光装置200求出低次成分的系数,因此于测量装置100i中亦可不必求出低次成分的系数。
再者,上述实施形态中,于测量装置100i中设定B模式,而测量出关于晶圆上的若干个照射区域的多个晶圆标记的位置信息的情形时,于曝光装置200中,藉由照射区域内多点EGA运算,求出晶圆旋转(θ)、晶圆的正交度误差(w)以及x方向的晶圆比例(rx)及y方向的晶圆比例(ry),藉此,求出照射区域的形状。然而,并不限于此,例如即使于测量装置100i中设定A模式,而对晶圆上的所有照射区域测量出各1个晶圆标记的位置信息的情形时,曝光装置200亦可推测照射区域的变形(照射区域的形状变化)。以下,对其进行说明。
晶圆W上的晶圆格子会因工艺而发生变形,各个照射区域亦会因该工艺而稍许变形,但认为该变形将沿着晶圆格子的变形。晶圆格子的变动成分可分为以下所示的彼此独立的4个变动成分,各变动成分会造成以下所示的照射区域变形。
(1)dx的关于X轴方向的变动成分
X轴方向的倍率变化
(2)dx的关于Y轴方向的变动成分
相对于Y轴的旋转
(3)dy的关于X轴方向的变动成分
Y轴方向的倍率变化
(4)dy的关于Y轴方向的变动成分
相对于X轴的旋转
因此,本实施形态中,算出上述(1)~(4)的变动成分,基于该变动成分来推测晶圆W上的照射区域的变形。
此外,推测照射区域变形的方法大致有以下所示的2个方法。
(A)依照使系数(未定系数)确定后的式(3)对X、Y偏微分所得的值,使照射区域发生变形。
(B)将晶圆格子近似于1次的模型公式,依照该模型公式的系数,使照射区域发生变形。此处,对于晶圆格子,可将各照射区域的设计上的位置坐标X、Y分别代入系数(未定系数)确定后的式(3),求出晶圆上的多个照射区域的排列的自设计值的修正量(照射区域的位置坐标的修正量dx、dy),亦即晶圆格子的变形成分,并使用该修正量与照射区域的位置坐标的设计值而算出。
以下,将藉由(A)的推测方法来修正照射区域的形状的方法称为高次偏微分修正,将藉由(B)的推测方法来修正照射区域的形状的方法称为1次近似修正。即使是相同的晶圆格子,于使用(A)的方法的情形时与使用(B)的方法的情形时,照射区域的变形状态亦不同。
于图13(A)、图13(B)中,概略地表示了高次偏微分修正与1次近似修正的差异的一例。此处,为使说明变得简单,设晶圆格子中的Y成分dy=b6·X3。于图13(A)中,表示藉由高次偏微分修正而经修正的3个照射区域。于进行了高次偏微分修正的情形时,各照射区域相对于Y轴的旋转将遵循dy=b6·X3的偏微分即dy'=3b6·X2。此时,3个照射区域中,中央照射区域的变形量为0。另一方面,于图13(B)中,表示藉由1次近似修正而经修正的3个照射区域。于1次近似修正中,重新以1次的模型公式进行EGA方式的对准,使用该模型公式中的与相对于Y轴的旋转有关的1次的系数来修正照射区域形状。于进行了该1次近似修正的情形时,如图13(B)所示,3个照射区域中的中央照射区域亦发生1次变形,整体上,各照射区域的变形会成为相同。
如图13(A)、图13(B)所示,于高次偏微分修正中,照射区域的变形是局部地沿着该照射区域周边的晶圆格子,与此相对,于1次近似修正中,晶圆W的所有照射区域的变形会成为相同。例如,对于选择哪个方法,可根据曝光配方来指定,亦可由用户根据所制造的半导体的要求规格而适当选择。于进行该照射区域的变形的推测的情形时,亦与前述同样地,曝光控制装置220于扫描曝光中,对标线片载台RST与晶圆载台WST的相对扫描角度、扫描速度比、标线片载台RST及晶圆载台WST的至少一者相对于投影光学系统的相对位置、投影光学系统PL的成像特性(像差)、及照明光(曝光用光)IL的波长中的至少1个进行调整,以使标线片R的图案藉由投影光学系统PL的投影像配合所求出的照射区域形状(藉由照射区域变形的推测而求出的照射区域形状)变形。
再者,于本实施形态的基板处理系统1000中,于测量装置100i的测量单元40具备前述多点焦点位置检测系统的情形时,亦可藉由测量装置100i进行晶圆对准测量以及晶圆W的平面度测量(亦称为对焦映射)。此时,藉由使用该平面度测量的结果,可实现曝光时的晶圆W的对焦、校平控制,而无须藉由曝光装置200进行平面度测量。
又,亦可将测量系统500的测量装置1001、1002及1003的至少1个设为与其他测量装置为不同功能的测量装置。例如,亦可将1个测量装置设为具备进行晶圆表面的凹凸(平面度)测量的多点焦点位置检测系统的测量装置,还可设为晶圆形状测定装置。又,测量系统500亦可具备2台或者4台以上的测量装置。
再者,上述实施形态中,对象是设为300mm晶圆,但并不限于此,亦可为直径450mm的450mm晶圆。由于可与曝光装置200独立地藉由测量装置100i进行晶圆对准,因此即使为450mm晶圆,亦不会导致曝光处理的产出量下降而可进行例如全点EGA测量等。
再者,上述实施形态中,为简化说明,作为测量装置100i的测量模式,是设定A模式与B模式中的任一种,但B模式亦可无法设定。又,亦可设定:对于批次内的所有晶圆上的所有照射区域,检测2个以上的第1数量的晶圆标记的C模式;以及对于批次内的所有晶圆,对一部分照射区域、例如位于晶圆周边部的预先决定的照射区域,检测2个以上的第2数量的晶圆标记,而对剩余的照射区域,检测各1个晶圆标记的模式(称为D模式)等。进而,亦可设定E模式,即,对应批次内的最初的既定片数的晶圆的晶圆标记的检测结果,对于批次内的剩余的晶圆,选择A模式、C模式、D模式中的任一种。
又,作为测量装置100i的测量模式,亦可针对批次内的所有晶圆,对一部分照射区域、例如9成或8成数量的照射区域的1个以上的晶圆标记进行测量,或者,对于位于晶圆中央部的照射区域,对间隔一个的照射区域的1个以上的晶圆标记进行测量。
再者,于上述实施形态的测量装置100i中,对光栅RG1、RG2a、RG2b分别将X轴方向及Y轴方向作为周期方向的情形进行了说明,但并不限于此,只要第1位置测量系统30、第2位置测量系统50各自具备的格子部(2维光栅)将XY平面内彼此交叉的2方向作为周期方向即可。
又,上述实施形态中所说明的测量装置100i的构成不过是一例。例如,测量装置只要为下述构成即可,即,具有可相对于底座构件(定盘12)而移动的载台(滑件10),可对保持于该载台的基板(晶圆)上的多个标记的位置信息进行测量。因此,测量装置未必需要具备例如第1位置测量系统30与第2位置测量系统50。
又,上述实施形态中所说明的第1位置测量系统30的读头部32的构成、及检测点的配置等当然仅是一例。例如,标记检测系统MDS的检测点与读头部32的检测中心的位置亦可于X轴方向及Y轴方向的至少一者上不一致。又,第1位置测量系统30的读头部与光栅RG1(格子部)的配置亦可相反。即,亦可将读头部设于滑件10,而将格子部设于定盘12。又,第1位置测量系统30未必需要具备编码器系统33与激光干涉仪系统35,亦可仅由编码器系统构成第1位置测量系统30。亦可由下述编码器系统构成第1位置测量系统,其自读头部对滑件10的光栅RG1照射光束,并接收来自光栅的返回光束(绕射光束)而对滑件10相对于定盘12的6自由度方向的位置信息进行测量。于此情形时,读头部的读头的构成并无特别限定。例如,亦可设置对相对于光栅RG1上的既定点而于X轴方向上相隔同一距离的2点照射检测光束的一对XZ读头、以及对相对于既定点而于Y轴方向上相隔同一距离的2点照射检测光束的一对YZ读头,或者,还可设置对光栅RG1的于X轴方向上相隔的2个点分别照射检测光束的一对3次元读头、以及对Y轴方向的位置与上述2个点不同的点照射检测光束的XZ读头或YZ读头。第1位置测量系统30未必需要可测量滑件10相对于定盘12的6自由度方向的位置信息,例如亦可仅能测量X、Y、θz方向的位置信息。又,对滑件10相对于定盘12的位置信息进行测量的第1位置测量系统亦可配置于定盘12与滑件10之间。又,用于测量滑件10的前述绝对位置的第1测量系统未必需要具备自前述读头部对滑件10的光栅RG1照射光束的编码器系统,亦可包含对滑件10相对于定盘12的6自由度方向或者于水平面内的3自由度方向的位置信息进行测量的干涉仪系统或其他测量装置。
同样地,上述实施形态中所说明的第2位置测量系统50的构成不过是一例。例如,读头部52A、52B亦可固定于定盘12侧,而标尺54A、54B亦可与标记检测系统MDS一体地设置。又,例示了第2位置测量系统50具备一对读头部52A、52B的情形,但并不限于此,第2位置测量系统50亦可仅具备1个读头部,还可具备3个以上的读头部。总之,较佳为可藉由第2位置测量系统50,对定盘12与标记检测系统MDS的6自由度方向的位置关系进行测量。但是,第2位置测量系统50亦可不必能测量6自由度方向所有的位置关系。
再者,上述实施形态中,对下述情形进行了说明,即,滑件10藉由多个空气轴承18而悬浮支持于定盘12上,且构成驱动系统20,该驱动系统20包含沿X轴方向驱动滑件10的第1驱动装置20A、及与第1驱动装置20A一体地沿Y轴方向驱动滑件10的第2驱动装置20B,且以相对于定盘12为非接触的状态而驱动滑件10。然而,并不限于此,作为驱动系统20,亦可采用于定盘12上沿6自由度方向驱动滑件10的构成的驱动系统。该驱动系统,作为一例,亦可由磁悬浮型平面电机构成。于此情形时,不需要空气轴承18。再者,测量装置100i亦可独立于除振装置14而具备驱动定盘12的驱动系统。
又,上述实施形态中,测量系统500具备EFEM系统作为载架系统510,但亦可取代EFEM系统,而设置可沿Y轴方向保管多个(例如3个)载架(FOUP等)的载架保管装置。此时,测量系统500亦可具备:与多个测量装置100i分别邻接地设置的多个加载埠、及于载架保管装置与多个加载埠的载置部之间进行载架(FOUP等)输送的载架搬送装置。
《第2实施形态》
继而,对第2实施形态进行说明。本实施形态中,对使用基板处理系统1000的测量系统500所进行的晶圆格子的变动管理、及迭合测量进行说明。
如上所述,测量装置100i具备第1位置测量系统30,因此,藉由找出由第1位置测量系统30的测长轴所规定的正交坐标系(基准坐标系)的原点,从而可于基准坐标系上对滑件10的绝对位置进行管理,甚而,可对根据滑件10的位置信息与标记检测系统MDS的检测结果所求出的、保持于滑件10上的晶圆W上的晶圆标记例如迭合测量标记(对位标记)的绝对位置进行管理。即,亦可使测量装置100i作为迭合测量器400发挥功能。
《晶圆格子的变动管理》
继而,以将使用测量装置的起因于曝光装置的晶圆格子管理方法适用于基板处理系统1000的情形为例进行说明。图14中,概略地表示此情形时的晶圆格子管理方法的处理流程。
首先,于步骤S202中,藉由曝光装置200,针对某批次中所含的裸晶圆(为方便,称为晶圆W0),使用产品标线片R,以步进扫描方式进行曝光。此处,假设于标线片R上,于其图案面上,与矩形的图案区域一同在其周围区域或图案区域内部(于1照射区域取多个晶圆的情形时)形成有标记(转印至晶圆上则成为晶圆标记)等。此处,晶圆W0是未曝光的晶圆,于其表面藉由C/D 300而涂布有抗蚀剂。因此,于晶圆W0的曝光时,不进行对准,而基于设计值,由曝光控制装置220对标线片载台RST与晶圆载台WST进行驱动控制。藉由该步骤S202的曝光,于晶圆W0表面的抗蚀剂层,形成呈矩阵状配置的I个(例如98个)矩形的图案区域、及与各照射区域的位置关系在设计上已知的与各照射区域对应的标记的转印像(潜像)。
继而,于步骤S204中,将该完成曝光的晶圆W0自晶圆载台WST卸载,并搬入至C/D300的显影部内。具体而言,晶圆W0由晶圆搬送系统270予以搬送,而载置于C/D 300与曝光装置200之间所设的基板输送部的卸载侧基板载置部。然后,晶圆W0藉由C/D内搬送系统而搬入至C/D 300的显影部内。
继而,于步骤S206中,晶圆W0藉由C/D 300的显影部的显影装置进行显影。于该显影后,于晶圆W0上,形成呈矩阵状配置的I个(例如98个)矩形的照射区域、及与各照射区域的位置关系在设计上已知的与各照射区域对应的晶圆标记的抗蚀剂像(以下适当简称为晶圆标记)。
继而,于步骤S208中,将收容有包含完成显影的晶圆W0的、某批次的多个晶圆的FOUP自C/D 300中予以取出,并使用上述的OHT等,载置于测量系统500的加载埠514。即,自C/D 300取出的FOUP内的晶圆W0于实施在显影处理后所进行的工艺处理(蚀刻处理、或蚀刻处理后的成膜处理(包含溅镀处理、CVD处理、热氧化处理的至少一个))之前,被搬送至测量系统500。收容于FOUP中的晶圆W0是使用机器人516等而自FOUP取出,并使用搬送系统521等而加载至测量装置100i的滑件10上。
再者,以下,将收容于FOUP中的多个晶圆中的1片设为晶圆W0进行说明,但同样的处理可对收容于FOUP中的多个晶圆的全部或一部分进行。
继而,于步骤S210中,藉由测量装置100i,对完成显影的晶圆W0进行前述全照射区域1点测量,求出各晶圆标记的绝对位置坐标。即,控制装置60i一边使用第1位置测量系统30(及第2位置测量系统50)测量滑件10的位置信息,一边使用标记检测系统MDS分别检测与I个(例如98个)照射区域各自对应的I个晶圆标记,基于I个晶圆标记各自的检测结果、与I个晶圆标记各自的检测时的滑件10的绝对位置坐标(X、Y),求出与晶圆W0上的I个照射区域各自对应的I个晶圆标记的绝对位置坐标(X、Y)。此时,控制装置60i基于由第1位置测量系统30所测量的滑件10于θx方向及θy方向的测量值,使第1位置测量系统30的X轴方向及Y轴方向阿贝误差、及第2位置测量系统50的X轴方向及Y轴方向的测量值作为补偿值,而求出I个晶圆标记的绝对位置坐标(X、Y)。再者,于步骤210中,理想的是进行全照射区域1点测量,但亦可不进行一部分照射区域的晶圆标记的检测。
继而,于步骤S212中,由控制装置60i使用所求出的I个标记的绝对位置坐标,求出晶圆W0上的I个照射区域的排列(晶圆格子)的变动信息。例如,控制装置60i基于晶圆标记与照射区域中心的已知的位置关系,自I个晶圆标记的绝对位置坐标求出I个照射区域各自的绝对位置坐标(X、Y)的实测值,并基于该I个照射区域各自的绝对位置坐标(X、Y)的实测值与各照射区域的位置坐标(X、Y)的设计值的差的数据,使用最小平方法等统计运算,求出前述式(1)的系数a0、a1、…、b0、b1、…。此处,将所求出的系数a0、a1、…、b0、b1、…代入式(1),将系数确定后的式(1)作为晶圆格子的变动信息,而存储于测量系统500内部的存储器(例如控制装置60i的存储装置、或者测量系统控制装置530内部的存储装置)、或者外部的存储装置中。
或者,控制装置60i亦可基于晶圆标记与照射区域中心的已知的位置关系,自I个晶圆标记的绝对位置坐标求出I个照射区域各自的绝对位置坐标(X、Y)的实测值,并制作一映射,并将该映射作为晶圆格子的变动信息,上述映射包含该I个照射区域各自的绝对位置坐标(X、Y)的实测值与各照射区域的位置坐标(X、Y)的设计值的差的数据。
又,亦可将I个照射区域各自的绝对位置坐标(X、Y)的实测值作为晶圆格子的变动信息。
藉此,无论何时,皆可求出晶圆格子的自设计值的变动量,并管理该变动量。
接下来的步骤S214可视需要而进行。于步骤S214中,控制装置60i将于步骤S210中求出的晶圆格子的自设计值的变动信息,与事先存储于存储器(或测量系统控制装置530的存储装置)内的、作为基准的晶圆格子的变动信息进行比较,以求出其差。例如,求出自该作为基准的晶圆格子的变动的、晶圆格子的变动量。藉由该步骤S214的处理,可对因不同曝光装置间的载台格子的误差等引起的照射区域排列的误差、或者因同一曝光装置的不同时刻间的载台格子的误差等引起的照射区域排列的误差进行管理。
于前者的情形时,于步骤S214的处理之前,先利用与曝光装置200不同的扫描步进机,使用标线片R,对与晶圆W0不同批次的裸晶圆上,与前述步骤S202同样地进行曝光,对于该曝光完成的晶圆,进行与步骤S204~S212同样的处理,藉此求出作为基准的晶圆格子的变动信息,并存储于存储器(或测量系统控制装置530的存储装置)内。
于后者的情形时,于步骤S214的处理之前,先对与晶圆W0相同的批次中所含或者与晶圆W0不同批次中所含的、晶圆W0以外的其他晶圆,与前述步骤S202同样地,利用曝光装置200进行使用标线片R的曝光,对该晶圆进行与步骤S203~S212同样的处理,藉此,求出作为基准的晶圆格子的变动信息,并存储于存储器(或测量系统控制装置530的存储装置)内。
再者,用于获取晶圆W0的晶圆格子变动信息的测量装置100i既可与用于获取作为基准的晶圆格子变动信息的测量装置100i相同,亦可不同。
根据上述说明可明确得知,本实施形态的管理方法中,无须使用基准晶圆,便可管理因装置引起的晶圆格子的变动。因此,可避免使用基准晶圆时的以下的各种问题。
即,基准晶圆的运用,会将基准晶圆用于多个曝光装置,因此会导致互相争夺。基准晶圆通常不仅为1片而是制作多片,因此必须保证基准晶圆彼此的个体差异。又,基准晶圆亦有时会破损,或于使用过程中发生劣化。进而,于使用基准晶圆的晶圆格子管理方法中,于基准晶圆表面涂布抗蚀剂并进行曝光,随后,一旦所需的处理完成,须剥离抗蚀剂并对基准晶圆进行清洗。因反复该工艺,表面亦有时会造成损伤。又,于基准晶圆的背面,亦会形成晶圆保持具所具有的夹具构件(销夹具等)的痕迹,其会导致基准晶圆的吸附形变,从而使晶圆格子发生形变。
另一方面,藉由不使用基准晶圆,有如下所述的优点。
a.无须在意基准晶圆的空余或序号,欲测量晶圆格子的变动(欲进行修正)时便可执行测量(修正)。
b.由于可取代基准晶圆而使用裸晶圆,因此可简便地执行品质管理。
c.可利用产品照射区域映射、产品标线片进行晶圆格子的管理。即,可使用附于产品标线片的迭合测量用标记或对准标记进行晶圆格子的管理。其结果,不需要品质管理用的专用标线片。又,利用产品照射区域映射自身便可进行品质管理,进而,不仅可测量因依存于场所的误差引起的晶圆格子的变动量,亦可测量因扫描速度或加速度、其他在产品曝光动作中产生的所有误差因素引起的晶圆格子的变动量,因此,藉由基于该测量结果进行修正,可将以下说明的、伴随使用基准晶圆的格子管理所产生的一种妥协全部排除。
a.所谓格子的误差,是依存于坐标者,若场所相同,则具备相同的误差。若是测量标记的位置并进行了格子误差修正的点的附近,则认为误差亦小。
b.扫描速度或者扫描加速度等的误差不会造成格子误差。即使造成格子误差,该误差亦不会于每次扫描时发生变化,因此一次调整便足够,而无须定期维护。
再者,亦可将于步骤212中求出的晶圆W0的晶圆格子的信息提供(反馈)给曝光装置200,于包含晶圆W0的批次之后,对于与晶圆W0不同批次中所含的裸晶圆,于曝光装置200中使用标线片R进行曝光处理时,进行曝光装置200的载台WST的移动控制等,以使第1层晶圆格子的变动(自设计值的偏离)变小。即,可使用于步骤212中求出的晶圆W0的晶圆格子信息,决定对其他批次中所含的裸晶圆曝光各照射区域时的定位目标位置。
又,于步骤210中,可对晶圆W0上的所有照射区域获取2个以上的晶圆标记的绝对位置坐标,而可获取与各照射区域的形状及大小相关的信息的情形时,亦可将该信息提供(反馈)给曝光装置200,对成像特性修正控制器248进行控制,或者对标线片载台RST的速度与方向中的至少一者进行控制,以使各照射区域的形状与大小成为所期望的状态。
又,为了进行第2层(将第1层设为下层的上层)的曝光处理,亦可在使晶圆W0经过各种工艺(包含蚀刻处理及成膜处理)而搬入至C/D装置300(或其他C/D装置)之前,获取晶圆W0的晶圆格子的变动信息。此时,既可如第1实施形态所说明般,将包含所获取的晶圆格子变动信息的晶圆W0的对准履历数据提供(前馈)给进行第2层的曝光处理的曝光装置200或其他曝光装置,亦可将晶圆W0的晶圆格子变动信息提供(反馈)给曝光装置200,以用于包含晶圆W0的批次之后,对与晶圆W0不同批次中所含的裸晶圆,藉由曝光装置200而使用标线片R进行曝光处理的时。
《迭合测量》
继而,以将使用测量装置的迭合测量方法适用于基板处理系统1000的情形为例进行说明。图15概略地表示此情形时的迭合测量方法中的处理流程。
首先,于步骤S302中,将某批次中所含的晶圆(设为晶圆W11)搬入至C/D 300,于C/D300的涂布部中,对藉由曝光装置200或者与曝光装置200不同的曝光装置例如扫描器或步进机进行了第1层(下层)的曝光的晶圆W11,进行抗蚀剂的涂布。于抗蚀剂涂布前的晶圆W11上,藉由下层的曝光,与多个例如I(I例如为98)个照射区域一同,对应于各个照射区域而形成有与照射区域的设计上的位置关系为已知的晶圆标记及迭合偏离测量用的第1标记(准确而言,为第1标记的抗蚀剂像(亦适当地称为第1标记像))。此时,I个第1标记像各自的设计上的位置关系亦为已知。
继而,于步骤S304中,涂布有抗蚀剂的晶圆W11经过与前述晶圆W1同样的既定的处理过程,而加载至曝光装置200的晶圆载台WST上。具体而言,晶圆W11于烘烤部中进行加热处理(PB)、调温部330中的调温等之后,加载至晶圆载台WST上。
继而,于步骤S306中,藉由曝光装置200的曝光控制装置220,对于晶圆载台WST上的晶圆W11,使用对准检测系统AS进行与前述同样的搜寻对准、及将例如3~16个左右的照射区域作为对准照射区域的EGA方式的晶圆对准。
再者,于步骤S302之前,如第1实施形态中所说明般,利用测量系统500的测量装置100i求出晶圆W11的晶圆格子的信息,并提供给曝光装置200的曝光控制装置220。
继而,于步骤S308中,藉由曝光控制装置220,基于晶圆对准的结果,求出以前述式(3)所表示的各照射区域的位置坐标的修正量(对准修正成分)dx、dy,并基于该修正量,决定用于修正晶圆格子的、各照射区域的曝光时的定位目标位置。
再者,于步骤302之前,亦可不利用测量系统500的测量装置100i求出晶圆W11的晶圆格子的信息,而仅根据使用对准检测系统AS的、将例如3~16个左右的照射区域作为对准照射区域的EGA方式的晶圆对准的结果,决定各照射区域的曝光时的定位目标位置。
继而,于步骤S310中,藉由曝光装置200,一边依照该定位目标位置对晶圆载台WST进行位置控制,一边以步进扫描方式对晶圆W11上的各照射区域进行第2层(将第1层设为下层的上层)的曝光。此时,曝光装置200使用与晶圆W11上的第1标记像对应地形成有第2标记的标线片(为了方面,称为标线片R11)进行曝光。因此,藉由该第2层的曝光,对晶圆W11上的I个照射区域迭合地转印标线片R11的图案区域,并且形成以与I个第1标记的位置关系对应的位置关系而配置的I个第2标记的转印像。
继而,于步骤S312中,第2层的曝光已结束的晶圆W11经过与前述完成曝光的晶圆W1同样的处理过程,而搬入至C/D 300的显影部内。具体而言,晶圆W11藉由晶圆搬送系统270而搬送至基板输送部的卸载侧基板载置部,并藉由C/D内搬送系统而自卸载侧基板载置部搬入至C/D 300的烘烤部内,藉由该烘烤部内的烘烤装置进行PEB。PEB结束的晶圆W11藉由C/D内搬送系统而自烘烤部取出,并搬入至显影部内。
继而,于步骤S314中,藉由显影部内的显影装置,对形成有多个第2标记的转印像的晶圆W11进行显影。藉由该显影,于晶圆W11上,与I个照射区域一同,以既定的位置关系而形成I个第1标记像和对应的第2标记像的组,从而成为迭合测量时的测量对象的基板。即,如此般制作成为迭合测量时的测量对象的基板(迭合测量对象基板)。此处,作为第1标记像和对应的第2标记像的组,例如可使用框中框标记的抗蚀剂像等,该框中框标记包含外框标记及配置于其内侧的内框标记。
继而,于步骤S316中,将收容有包含完成显影的晶圆W11(作为迭合测量对象的基板)的、某批次的多个晶圆的FOUP自C/D 300中取出,并使用上述OHT等,载置于测量系统500的加载埠514。即,自C/D 300中取出的FOUP内的晶圆W11在实施于显影处理后所进行的工艺处理(蚀刻处理、或蚀刻处理后的成膜处理(包含溅镀处理、CVD处理、热氧化处理中的至少一个))之前,搬送至测量系统500。收容于FOUP中的晶圆W11是使用机器人516等而自FOUP取出,并使用搬送系统521等而搬送至测量装置100i。
再者,以下,将收容于FOUP的多个晶圆中的1片设为晶圆W11进行说明,但亦可对收容于FOUP中的多个晶圆的全部或一部分进行同样的处理。
继而,于步骤S318中,藉由测量装置100i,将所搬送的完成显影的晶圆W11(迭合测量对象基板)以前述流程加载至滑件10上,以下述方式求出I组第1标记像与第2标记像各自于XY平面内的绝对位置坐标。即,控制装置60i一边使用第1位置测量系统30(及第2位置测量系统50)来测量滑件10的位置信息,一边使用标记检测系统MDS分别检测晶圆W11上的I个第1标记像与I个第2标记像,基于I个第1标记像与I个第2标记像各自的检测结果及各个标记像的检测时的滑件10的绝对位置坐标(X、Y),求出晶圆W11上的I个第1标记像与I个第2标记像各自于XY平面内的绝对位置坐标。此时,控制装置60i基于由第1位置测量系统30所测量的滑件10于θx方向及θy方向的测量值,使第1位置测量系统30的X轴方向及Y轴方向阿贝误差、及第2位置测量系统50的X轴方向及Y轴方向的测量值作为补偿值,而求出I个第1标记像与I个第2标记像各自于XY平面内的绝对位置坐标。
再者,于步骤S318中,亦可求出较I个少的K个第1标记像的绝对位置坐标与K个第2标记像的绝对位置坐标。
继而,于步骤S320中,藉由控制装置60i,基于相互成组的第1标记像的绝对位置坐标与第2标记像的绝对位置坐标,求出第1层与第2层的迭合误差(迭合偏离)。
继而,于步骤S322中,藉由控制装置60i,基于I个第1标记像的绝对位置坐标与I个第2标记像的绝对位置坐标,例如以下述方式判断迭合误差主要起因于第1层的曝光与第2层的曝光的何者。即,控制装置60i求出第1标记像的绝对位置坐标自设计上的位置坐标的偏离量(ΔX1i、ΔY1i)(i=1~I)、与第2标记像的绝对位置坐标自设计上的位置坐标的偏离量(ΔX2i、ΔY2i)(i=1~I),对于ΔX1i、ΔX2i、ΔY1i、ΔY2i分别求出i=1~I的总和ΣX1i、ΣX2i、ΣY1i、ΣY2i。并且,控制装置60i于ΣX1i>ΣX2i且ΣY1i>ΣY2i的情形时,判断为迭合误差于X轴方向及Y轴方向皆是主要起因于第1层的曝光,于ΣX1i<ΣX2i且ΣY1i<ΣY2i的情形时,判断为迭合误差关于X轴方向及Y轴方向皆是主要起因于第2层的曝光。又,控制装置60i于ΣX1i>ΣX2i且ΣY1i<ΣY2i的情形时,判断为迭合误差关于X轴方向主要起因于第1层的曝光,且关于Y轴方向主要起因于第2层的曝光,于ΣX1i<ΣX2i且ΣY1i>ΣY2i的情形时,判断为迭合误差关于X轴方向主要起因于第2层的曝光,且关于Y轴方向主要起因于第1层的曝光。
再者,上述判断方法是为一例,总之,控制装置60i只要基于I个第1标记像的绝对位置坐标与I个第2标记像的绝对位置坐标来判断迭合误差主要起因于第1层的曝光与第2层的曝光的何者,则其具体判断方法无特别限定。
藉由上述迭合测量方法而获得的晶圆W11的迭合误差(迭合偏离)的数据、及迭合误差主要起因于第1层的曝光与第2层的曝光的何者的判断结果的数据,被反馈给控制装置60i、或者藉由测量系统控制装置530进行第1层的曝光的曝光装置与进行第2层的曝光的曝光装置200的至少一者。
例如,于迭合误差的主要原因为第1层的曝光的情形时,亦可将该等数据反馈给进行第1层的曝光装置。并且,于利用该曝光装置,对与包含晶圆W11的批次不同批次中所含的晶圆,进行与晶圆W11的第1层同样的曝光处理的情形时,可基于所反馈的数据决定定位目标位置,以使与第2层的迭合误差变小。
又,于迭合误差的主要原因为第2层的曝光的情形时,亦可将该等数据反馈给进行第2层的曝光装置200。并且,于利用曝光装置200,对与包含晶圆W11的批次不同批次中所含的晶圆,进行与晶圆W11的第2层同样的曝光处理的情形时,可基于所反馈的数据决定定位目标位置,以使与第1层的迭合误差变小。
再者,数据的反馈亦可通过主机电脑2000而进行。
又,于步骤318中,可对晶圆W11上的所有照射区域获取2个以上标记的绝对位置坐标,并可获取与第1层的各照射区域的形状及大小相关的第1信息、及与第2层的各照射区域的形状及大小相关的第2信息的情形时,亦可将第1信息提供(反馈)给对第1层进行曝光的曝光装置,将第2信息提供(反馈)给对第2层进行曝光的曝光装置200。此时,亦可对成像特性修正控制器248进行控制,或者对标线片载台RST的速度与方向的至少一者进行控制,以使第2层的各照射区域的形状与大小成为所期望的状态。
再者,于上述说明中,是基于第1标记像的绝对位置坐标与第2标记像的绝对位置坐标,求出第1层与第2层的迭合误差(迭合偏离),但亦可将第1标记像的绝对位置坐标的数据与第2标记像的绝对位置坐标的数据作为第1层与第2层的迭合误差(第1层与第2层的位置偏离)的信息,而自测量系统500予以输出。此时,亦可将自测量系统500输出的数据,提供(反馈)给进行第1层的曝光的曝光装置(曝光装置200或其他曝光装置)与进行第2层的曝光的曝光装置200的至少一者。
又,亦可基于第1标记像的绝对位置坐标与第2标记像的绝对位置坐标,分别求出彼此成组的第1标记像与第2标记像的位置偏离,并将该等位置偏离的数据作为第1层与第2层的迭合误差(第1层与第2层的位置偏离)的信息而自测量系统500输出。于此情形时,亦可将自测量系统500输出的数据提供(反馈)给进行第1层的曝光的曝光装置(曝光装置200或其他曝光装置)与进行第2层的曝光的曝光装置200的至少一者。
根据上述说明可明确得知,根据本第2实施形态的、由基板处理系统1000所进行的迭合测量方法,测量系统500可分别测量第1标记像的绝对位置坐标与第2标记像的绝对位置坐标,并可基于该等绝对位置坐标而测量迭合误差。又,可获得以往没有的优异效果,即,可特定该迭合误差是主要起因于下层的曝光,抑或是主要起因于上层的曝光。
再者,于上述说明中,为求出第1层与第2层的迭合误差,是使用迭合偏离测量用标记(第1标记像、第2标记像),但亦可使用晶圆标记(对准标记)。即,亦可根据第1层的I个晶圆标记的绝对位置坐标与第2层的I个晶圆标记的绝对位置坐标,求出第1层与第2层的迭合误差。
再者,于上述步骤S320中,已求出第1层与第2层的迭合误差(迭合偏离),因此步骤S322只要根据需要来执行即可。
又,于上述说明中,于第2层的曝光处理后,利用测量系统500的测量装置100i,获取完成显影的晶圆W11的第1标记像(或第1层的晶圆标记)的绝对位置坐标与第2标记像(或第2层的晶圆标记)的绝对位置坐标,但亦可于第1层的曝光处理后且第2层的曝光处理前,利用测量系统500的测量装置100i获取完成显影的晶圆W11的第1标记像(或第1层的晶圆标记)的绝对位置坐标,于第2层的曝光处理后,利用测量系统500的测量装置100i获取完成显影的晶圆W11的第2标记像(或第2层的晶圆标记)的绝对位置坐标。此时,第1层与第2层的迭合误差既可由测量系统500(控制装置60i、530)所求出,亦可由其他装置(例如主机电脑2000)所求出。又,用于获取第1标记像(或第1层的晶圆标记)的绝对位置坐标的测量装置100i、与用于获取第2标记像(或第2层的晶圆标记)的绝对位置坐标的测量装置100i亦可不同。
又,为进行第2层的下一层的曝光处理,亦可在将晶圆W11经过各种工艺(包含蚀刻处理及成膜处理)而搬入至C/D装置300(或其他C/D装置)之前,将晶圆W11搬入至测量系统500,利用测量系统500的测量装置100i,获取晶圆W11的第1标记像(或第1层的晶圆标记)的绝对位置坐标与第2标记像(或第2层的晶圆标记)的绝对位置坐标的两者、或晶圆W11的第2标记像(或第2层的晶圆标记)的绝对位置坐标。于此情形时,可利用测量系统500求出第1层与第2层的迭合误差(第1层与第2层的位置偏离),或从测量系统500提供由测量系统500所获取的绝对位置坐标的信息,并由其他装置(例如主机电脑2000)求出第1层与第2层的迭合误差(第1层与第2层的位置偏离)。又,亦可将由测量系统500所求出的第1层与第2层的迭合误差(第1层与第2层的位置偏离)的信息、或者由测量系统500所获取的绝对位置坐标的信息提供给曝光装置200或其他曝光装置。
再者,于上述说明中,利用测量系统500获取第1层与第2层的迭合误差的信息,但并不限于此,亦可获取第m层(下层,m为1以上的整数)与第n层(上层,n为大于m且2以上的整数)的迭合误差。此时,第n层亦可并非为第m层的下一层。
再者,上述第2实施形态中,上述用于晶圆格子的变动管理的测量装置100i与用于迭合测量的测量装置100i亦可不同。
再者,上述第2实施形态的基板处理系统1000中,进行了上述晶圆格子的变动管理与迭合测量的两者,但亦可仅进行其中任一者。
又,于上述第2实施形态的基板处理系统1000中,测量系统500与曝光装置200及C/D 300均未进行联机连接,但亦可与曝光装置200及C/D装置300的其中一者或两者进行联机连接。例如,亦可以C/D装置300配置于曝光装置200与测量系统500之间的方式,而将C/D装置300与测量系统500进行联机连接。或者,亦可以配置于曝光装置200与C/D装置300之间的方式,而将测量系统500联机连接于曝光装置200与C/D装置300的两者。此时,测量系统500亦可不具备载架系统510。
又,上述第1及第2实施形态中,测量系统500亦可不具备多个测量装置100i。即,测量系统500亦可具备1台测量装置,例如仅具备测量装置1001。
再者,上述第1及第2实施形态(以下简称为上述各实施形态)中,对下述情形进行了说明:对测量装置100i(i=1~4的任一个)所具备的标记检测系统MDS的检测信号进行处理的信号处理装置49仅将作为标记检测系统MDS的检测结果而获得的检测信号的波形为良好的晶圆标记的测量结果送往控制装置60i,藉此,由控制装置60i使用该等晶圆标记的测量结果进行EGA运算,结果,由曝光控制装置220使用自作为标记检测系统MDS的检测结果而获得的检测信号的波形为良好的多个晶圆标记中选择的晶圆标记的位置信息的一部分位置信息来进行EGA运算。然而,并不限于此,信号处理装置49亦可将除了作为标记检测系统MDS的检测结果而获得的检测信号的波形为不良的晶圆标记以外的剩余晶圆标记的测量结果送往控制装置60i。又,亦可取代信号处理装置49而由控制装置60i进行作为标记检测系统MDS的检测结果而获得的检测信号是否为良好的判断,于此情形时,控制装置60i仅使用判断为该检测信号为良好的晶圆标记、或者判断为该检测信号为不良的晶圆标记以外的剩余晶圆标记的测量结果,进行前述EGA运算。并且,理想的是,曝光控制装置220使用自用于控制装置60i的EGA运算的晶圆标记的测量结果所选择的一部分晶圆标记的测量结果进行前述EGA运算。
再者,上述各实施形态中,对C/D 300联机连接于曝光装置200的情形进行了说明,但亦可取代C/D 300,而将对基板(晶圆)上涂布感应剂(抗蚀剂)的涂布装置(涂布机)联机连接于曝光装置200。此时,曝光后的晶圆将被搬入至未联机连接至曝光装置的显影装置(显影机)。或者,亦可取代C/D 300而将对曝光后的基板(晶圆)进行显影的显影装置(显影机)联机连接于曝光装置200。此时,将于其他场所预先涂布有抗蚀剂的晶圆搬入至曝光装置。
上述各实施形态中,对曝光装置为扫描步进机的情形进行了说明,但并不限于此,曝光装置亦可为步进机等静止型曝光装置,还可为将照射区域与照射区域予以合成的步进拼接方式的缩小投影曝光装置。进而,于例如美国专利第6,590,634号说明书、美国专利第5,969,441号说明书、美国专利第6,208,407号说明书等所揭示般,具备多个晶圆载台的多载台型曝光装置中亦可适用上述实施形态。又,曝光装置并不限于前述不通过液体(水)进行晶圆W的曝光的干式曝光装置,例如亦可为欧州专利申请案公开第1420298号说明书、国际公开第2004/055803号、国际公开第2004/057590号、美国专利申请案公开第2006/0231206号说明书、美国专利申请案公开第2005/0280791号说明书、美国专利第6,952,253号说明书等中记载的通过液体对基板进行曝光的液浸型曝光装置。又,曝光装置并不限定于半导体制造用的曝光装置,例如亦可为对方型的玻璃板转印液晶显示元件图案的液晶用曝光装置等。
半导体元件是通过微影步骤而制造,该微影步骤是利用构成上述各实施形态的基板处理系统的一部分的曝光装置,使用形成有图案的标线片(光罩)对感光物体进行曝光,并且对经曝光的感光物体进行显影。此时,可良率佳地制造高积体度的元件。
再者,半导体元件的制造工艺除了微影步骤以外,亦可包含进行元件的功能、性能设计的步骤、制作基于该设计步骤的标线片(光罩)的步骤、元件组装步骤(包含切割步骤、接合步骤、封装步骤)、检查步骤等。
附图标记:
10:滑件
12:定盘
14:除振装置
16:底座框架
18:空气轴承
20:驱动系统
20A:第1驱动装置
20B:第2驱动装置
22a、22b:可动件
23a、23b:可动件
24:可动载台
25a、25b:固定件
26a、26b:固定件
28A、28B:X轴线性电机
29A、29B:Y轴线性电机
30:第1位置测量系统
32:读头部
33:编码器系统
35a~35d:激光干涉仪
37x:X读头
37ya、37yb:Y读头
40:测量单元
48:除振装置
50:第2位置测量系统
52A、52B:读头部
58X1、58X2:XZ读头
58Y1、58Y2:YZ读头
60i:控制装置
70i:晶圆搬送系统
530:测量系统控制装置
100i:测量装置
200:曝光装置
300:C/D
330:调温部
500:测量系统
510:EFEM系统
512:EFEM本体
514:加载埠
516:机器人
521:搬送系统
524:加载搬送构件
526:卸载搬送构件
1000:基板处理系统
MDS:标记检测系统
RG1:光栅
RG2a、RG2b:光栅
W:晶圆
WST:晶圆载台
Claims (59)
1.一种测量系统,是用于微元件的生产线,其特征在于,包括:
多个测量装置,其分别进行针对基板的测量处理;以及
控制装置,其可控制上述多个测量装置;
上述多个测量装置包含至少1个获取基板上所形成的多个标记的位置信息的第1测量装置。
2.如权利要求1所述的测量系统,其特征在于,还包括用于进行基板输送的搬送系统。
3.如权利要求2所述的测量系统,其特征在于,
上述搬送系统是与上述多个测量装置进行基板输送。
4.如权利要求2或3所述的测量系统,其特征在于,还包括:
载架系统,其具有可设置收纳有多片基板的载架的至少1个载架载置部;
上述搬送系统是于与上述载架系统之间进行基板的输送。
5.如权利要求4所述的测量系统,其特征在于,
上述载架系统具有沿第1方向配置的多个载架载置部;
上述多个测量装置沿与上述第1方向交叉的第2方向配置。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述第1测量装置获取于经过曝光前的抗蚀剂涂布、曝光后的显影、清洗、氧化/扩散、成膜、蚀刻、离子注入、CMP中的至少1个工艺处理的基板上所形成的多个标记的位置信息。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述多个测量装置包含至少1台对上述基板进行与上述第1测量装置为不同种类的测量的第2测量装置。
8.如权利要求7所述的测量系统,其特征在于,
上述第2测量装置是可测量上述基板表面的凹凸信息的装置;
上述第1测量装置与上述第2测量装置是将同一基板作为测量对象,依序进行上述多个标记的位置信息的测量、与上述基板表面的凹凸信息的测量。
9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述第1测量装置获取于经实施曝光及显影处理的基板上所形成的多个标记的位置信息。
10.一种测量系统,是用于微元件的生产线,其特征在于,包括:
第1测量装置,其获取于基板上所形成的多个标记的位置信息;以及
控制装置,其可控制上述第1测量装置;
上述第1测量装置获取于经实施曝光及显影处理的基板上所形成的多个标记的位置信息。
11.如权利要求9或10所述的测量系统,其特征在于,
上述多个标记是形成于上述基板上的第1层。
12.如权利要求11所述的测量系统,其特征在于,其将基于使用上述第1测量装置所获取的、上述多个标记的位置信息而求出的信息输出。
13.如权利要求12所述的测量系统,其特征在于,
上述输出的信息包含与上述多个标记一同形成于上述基板上的多个区划区域的排列信息。
14.如权利要求11至13中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,其将使用上述第1测量装置所获取的、上述基板上的上述多个标记的位置信息输出。
15.如权利要求12至14中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述输出的信息被提供给用于上述第1层的曝光的曝光装置。
16.如权利要求9至15中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述多个标记包含形成于上述基板上的第m层(m为1以上的整数)的多个标记、及形成于第n层(n为大于m且2以上的整数)的多个标记。
17.如权利要求16所述的测量系统,其特征在于,其分别输出上述第m层上形成的多个标记的位置信息、与上述第n层上形成的多个标记的位置信息。
18.如权利要求16或17所述的测量系统,其特征在于,其将基于上述第m层上形成的多个标记的位置信息、与上述第n层上形成的多个标记的位置信息而求出的信息输出。
19.如权利要求18所述的测量系统,其特征在于,
上述第m层上形成的多个标记包含第1标记,上述第n层上形成的多个标记包含与上述第1标记对应的第2标记;
上述输出的信息包含与上述第1标记和上述第2标记的位置偏离相关的信息。
20.如权利要求18或19所述的测量系统,其特征在于,
上述输出的信息包含与上述第m层和上述第n层的迭合偏离相关的信息。
21.如权利要求20所述的测量系统,其特征在于,
基于上述第m层上形成的多个标记的位置信息、与上述第n层上形成的多个标记的位置信息,判别上述迭合偏离主要是因为上述m层与上述n层中的何者所引起。
22.如权利要求9至21中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
使用上述第1测量装置的上述位置信息的获取,是于对上述基板实施上述显影处理后所进行的工艺处理之前进行。
23.如权利要求22所述的测量系统,其特征在于,
上述工艺处理包含蚀刻处理。
24.如权利要求22或23所述的测量系统,其特征在于,
上述工艺处理包含成膜处理。
25.如权利要求1至24中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述第1测量装置具备:
载台,其可保持上述基板而移动;
驱动系统,其移动上述载台;
第1位置测量系统,其可获取上述载台的位置信息;以及
标记检测系统,其检测上述基板上所形成的标记;
上述控制装置控制上述驱动系统对上述载台的移动,使用上述标记检测系统分别检测上述基板上所形成的上述多个标记,并基于上述多个标记各自的检测结果、及于上述多个标记各自的检测时使用上述第1位置测量系统所获得的上述载台的位置信息,求出上述多个标记各自的绝对位置坐标。
26.如权利要求25所述的测量系统,其特征在于,
上述第1位置测量系统可获取上述载台的至少3自由度方向的位置信息。
27.如权利要求25或26所述的测量系统,其特征在于,
上述第1位置测量系统是将具有格子部的测量面及对上述测量面照射光束的读头部中的其中一者设于上述载台,将来自上述读头部的光束照射至上述测量面,并且接收该光束的来自上述测量面的返回光束,从而可获取上述载台的位置信息。
28.如权利要求27所述的测量系统,其特征在于,还包括:
底座构件,其设有上述读头部;以及
第2位置测量系统,其获取上述标记检测系统与上述底座构件的相对位置信息;
上述控制装置是基于使用上述第2位置测量系统而获取的位置信息、与使用上述第1位置测量系统而获取的位置信息,控制上述驱动系统对上述载台的移动。
29.如权利要求28所述的测量系统,其特征在于,
上述底座构件是在6自由度方向上可移动地支持上述载台,该6自由度方向包含于既定平面内彼此正交的第1、第2方向及垂直于上述既定平面的第3方向;
上述第2位置检测系统可获取上述标记检测系统与上述底座构件关于上述6自由度方向的相对位置信息。
30.如权利要求29所述的测量系统,其特征在于,
上述控制装置于求取上述多个标记的上述绝对位置坐标时,将使用上述第2位置测量系统而获得的上述标记检测系统与上述底座构件于上述既定面内的相对位置信息用作修正量。
31.如权利要求27至30中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述格子部具有2维格子,该2维格子具有于上述既定平面内彼此交叉的第1周期方向及第2周期方向;
来自上述测量面的返回光束包含来自上述格子部的绕射光束;
上述读头部具有:第1读头,其对上述测量面照射第1光束,接收来自上述格子部的第1绕射光束,以测量上述载台于上述第1周期方向的位置信息;第2读头,其对上述测量面照射第2光束,接收来自上述格子部的第2绕射光束,以测量上述载台于上述第2周期方向的位置信息;以及至少3个第3读头,其对上述测量面照射第3光束,接收来自上述格子部的光,以测量上述载台于上述第3方向的位置信息。
32.如权利要求31所述的测量系统,其特征在于,
来自上述第1读头的上述第1光束于上述测量面上的照射点、与来自上述第2读头的上述第2光束于上述测量面上的照射点是被设定为位于上述标记检测系统的检测区域下方的同一检测点,来自上述至少3个第3读头各自的第3光束于上述测量面上的照射点是被设定于上述检测点的周围。
33.如权利要求32所述的测量系统,其特征在于,
上述检测点位于上述标记检测系统的检测中心的下方最近处,上述检测点与上述检测中心于上述既定平面内的位置一致。
34.如权利要求31至33中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述第1周期方向与上述第2周期方向彼此正交。
35.如权利要求34所述的测量系统,其特征在于,
上述第1周期方向和上述第2周期方向中的其中一者与上述第1方向一致,上述第1周期方向和上述第2周期方向中的另一者与上述第2方向一致。
36.如权利要求25至35中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述控制装置使用所求出的多个上述标记的上述绝对位置坐标进行统计运算,求出自上述基板上的上述多个区划区域的排列设计值的修正量。
37.如权利要求25至36中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
于上述基板上,藉由曝光装置的使用光罩的曝光,同时形成上述多个标记以及与多个标记的对应关系已知的多个区划区域;
上述控制装置求出上述多个标记的上述绝对位置坐标,并且基于该多个标记的绝对位置坐标,求出上述多个区划区域的排列的因上述曝光装置引起的误差。
38.如权利要求1至37中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述多个标记包含对准标记。
39.如权利要求1至38中任一权利要求所述的测量系统,其特征在于,
上述多个标记包含迭合偏离测量用标记。
40.一种测量系统,是用于微元件的生产线,其特征在于,包括:
第1测量装置,其获取于基板上形成的多个标记的位置信息;以及
控制装置,其可控制上述第1测量装置;
上述第1测量装置获取于经蚀刻处理及成膜处理后且涂布感光材之前的基板上所形成的多个标记的位置信息。
41.一种基板处理系统,其特征在于,包括:
权利要求40所述的测量系统;以及
曝光装置,其具有基板载台,该基板载台载置上述测量系统中所包含的上述第1测量装置对上述多个标记的位置信息的测量已结束的上述基板,对于载置于该基板载台上的上述基板,进行获取该基板上的多个标记中的所选择的一部分标记的位置信息的对准测量、及利用能量束对上述基板进行曝光的曝光。
42.如权利要求41所述的基板处理系统,其特征在于,还包括:
联机连接于上述曝光装置并于基板上涂布感应剂的涂布装置、或于基板上涂布感应剂并且对曝光后的上述基板进行显影的涂布显影装置;
上述测量系统中所包含的上述第1测量装置对基板上的上述多个标记的位置信息的获取,是对涂布上述感应剂之前的上述基板进行。
43.一种基板处理系统,其特征在于,包括:
权利要求1至40中任一权利要求所述的测量系统;以及
曝光装置,其具有基板载台,该基板载台载置上述测量系统中所包含的上述第1测量装置对上述多个标记的位置信息的测量已结束的上述基板,对于载置于该基板载台上的上述基板,进行获取该基板上的多个标记中的所选择的一部分标记的位置信息的对准测量、及利用能量束对上述基板进行曝光的曝光。
44.如权利要求41至43中任一权利要求所述的基板处理系统,其特征在于,
于上述基板上,与多个区划区域一同形成有上述多个标记;
基于由上述第1测量装置所获取的上述多个区划区域的排列信息、及于上述曝光装置中藉由上述对准测量而获得的标记的位置信息,控制上述基板载台的移动。
45.如权利要求44所述的基板处理系统,其特征在于,
使用利用上述第1测量装置所获取的上述多个标记的上述位置信息,求出与上述基板上的上述多个区划区域的排列相关的第1信息;
上述曝光装置使用上述对准测量所获取的上述一部分标记的位置信息,求出与上述基板上的上述多个区划区域的排列相关的第2信息;
基于上述第1信息与上述第2信息,于进行上述基板的曝光动作时控制上述基板载台的位置。
46.如权利要求45所述的基板处理系统,其特征在于,
上述第1信息包含上述基板上的上述多个区划区域的排列的非线性变形成分。
47.如权利要求45或46所述的基板处理系统,其特征在于,
上述第2信息包含上述基板上的上述多个区划区域的排列的线性变形成分。
48.如权利要求45至47中任一权利要求所述的基板处理系统,其特征在于,
使用利用上述第1测量装置所获取的上述多个标记的位置信息,并利用由第1既定次的多项式构成的模型公式,求出上述基板上的上述多个区划区域的排列相对于基准值的修正量的关系;
上述曝光装置使用藉由上述对准测量所获取的上述一部分标记的位置信息,并利用由第2既定次的多项式构成的模型公式,求出上述基板上的上述多个区划区域的排列相对于基准值的修正量的关系。
49.如权利要求48所述的基板处理系统,其特征在于,
上述多个区划区域是于上述基板上以矩阵状的配置而形成,上述多个区划区域的排列的上述修正量是基于由与X、Y相关的多项式构成的模型公式而求出,该与X、Y相关的多项式表示基板坐标系中的各区划区域的设计上的位置坐标X、Y与该区划区域的位置坐标的修正量的关系,该基板坐标系是以上述基板上的既定基准点作为原点,将上述矩阵的列方向亦即X轴方向与行方向亦即Y轴方向作为轴方向的2维正交坐标系;
上述第1测量装置藉由统计运算而求出上述模型公式的高次项的系数;
上述曝光装置藉由统计运算而求出上述模型公式的低次项的系数,基于将该低次项的系数与上述高次项的系数代入上述模型公式中的系数确定后的模型公式,求出上述基板上的上述多个区划区域的排列的上述修正量。
50.如权利要求49所述的基板处理系统,其特征在于,
上述低次项为1次以下的项,上述高次项为2次以上的项。
51.如权利要求49或50所述的基板处理系统,其特征在于,
上述曝光装置依照使上述系数确定后的模型公式对X、Y偏微分所得的值来推测上述多个区划区域的变形。
52.如权利要求49至51中任一权利要求所述的基板处理系统,其特征在于,
上述曝光装置基于上述求出的修正量与上述基板上的上述多个区划区域的排列的设计值,求出上述基板上的上述多个区划区域的排列亦即格子,将该格子近似为1次的模型公式,并依照该模型公式的系数来推测上述多个区划区域的变形。
53.如权利要求51或52所述的基板处理系统,其特征在于,
上述曝光装置是如下所述的装置,即,使保持形成有图案的光罩的光罩载台与上述第2载台同步地相对于投影光学系统而相对移动,以进行将上述图案转印至上述基板上的上述区划区域的扫描曝光;
上述曝光装置于上述扫描曝光中,对上述光罩载台与上述第2载台的相对扫描角度、扫描速度比、上述光罩载台及上述第2载台中的至少一者相对于上述投影光学系统的相对位置、上述投影光学系统的成像特性、及曝光用光的波长的至少1个进行调整,以使上述投影光学系统对上述图案的投影像配合上述推测出的上述区划区域的变形后的形状变形。
54.如权利要求41至53中任一权利要求所述的基板处理系统,其特征在于,
上述第1测量装置可设定上述标记检测系统的检测条件互不相同的多个测量模式。
55.如权利要求54所述的基板处理系统,其特征在于,
上述多个测量模式中包含第1模式、第2模式及第3模式中的至少1个模式,该第1模式是对上述基板上的所有区划区域将各1个标记作为检测对象,该第2模式是对上述基板上的所有区划区域检测各2个以上的第1数量的标记,该第3模式是对上述基板上的一部分区划区域检测2个以上的第2数量的标记,而对剩余的区划区域检测各1个标记。
56.如权利要求54或55所述的基板处理系统,其特征在于,
上述多个测量模式包含第4模式,该第4模式是对多片基板进行连续处理时,根据包含最初处理的第1片基板在内的既定片数的基板的测量结果,设定上述多个模式中的1个模式。
57.如权利要求54或55所述的基板处理系统,其特征在于,
上述多个测量模式包含下述模式,该模式是对多片基板进行连续处理时,基于包含最初处理的第1片基板在内的既定片数的基板的测量结果,对剩余的基板决定成为上述标记检测系统的检测对象的标记。
58.如权利要求54至57中任一权利要求所述的基板处理系统,其特征在于,
于藉由上述第1测量装置对上述基板上的多个区划区域中的至少一部分区划区域测量出多个上述标记的位置信息的情形时,
上述曝光装置于进行上述测量动作时,对自上述基板上的多个标记中选择的多个标记的位置信息进行测量,并使用该测量出的多个标记的位置信息进行包含上述统计运算的运算,以推测上述区划区域的变形,上述基板上的多个标记包含对上述基板上的上述至少一部分区划区域藉由上述测量装置测量出位置信息的上述多个标记。
59.一种元件制造方法,其特征在于,包括:
使用构成权利要求41至58中任一权利要求所述的基板处理系统的一部分的曝光装置对基板进行曝光的动作;以及
对经曝光的上述基板进行显影的动作。
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