JP2001257159A

JP2001257159A - 位置合わせ方法および位置合わせ制御システム

Info

Publication number: JP2001257159A
Application number: JP2000073901A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Miwa; 俊晴三輪; Yasuhiro Yoshitake; 康裕吉武; Yoshiyuki Miyamoto; 佳幸宮本; Takeshi Kato; 毅加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】先行露光を必要最小限にして露光装置の処理能
力を大幅に低下させることなく、しかも要求される重ね
合わせ精度を確保しながら露光処理できるようにした露
光処理方法およびそのシステムを提供することにある。【解決手段】露光処理する露光処理過程と、重ね合わせ
測定値を測定する測定過程と、指定された所望の合わせ
補正値と測定された重ね合わせ測定値とを対応させて蓄
積して露光履歴データベースを作成する過程と、該過程
で作成された前記露光履歴データベースにおける所定の
期間に亘っての変化の状態を示す評価値を基に、前記露
光装置における先行露光による合わせ補正値調整の要否
を判定する先行露光要否判定過程とを有することを特徴
とする露光処理方法およびそのシステムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置群におい
て、半導体基板等の対象基板上の下層パターンに対して
位置合わせをして露光パターンを露光処理する露光処理
方法およびそのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造において、レチクル上に描か
れた所定のパターンを半導体基板ウエハ（以下、ウエ
ハ）に転写する露光工程が必要である。パターン転写の
際、露光装置はウエハ上に形成されたパターン（以下、
下層パターンとする）の位置を認識し、下層パターンの
位置に合わせてレチクル上のパターンを転写している。
しかしながら、レチクルの製造誤差、露光装置における
下層パターン位置検出機構、駆動機構、レチクル保持機
構間の相対的な位置のずれ、下層パターン位置検出機構
の検出不具合、露光装置間のパターン転写誤差といった
影響を受け、転写パターンと下層パターン間の重ね合わ
せのずれが生じる。そこで、このずれ量を露光装置の補
正値（以下、合わせ補正値とする）として、補正するこ
とにより、高精度な位置合わせを行っている。

【０００３】実際、同一品種で形成される５０〜１５０
枚のウエハからなるウエハ群よりウエハを抜き取り先行
露光を行う。この際、ウエハにレジスト塗布処理を施
し、露光装置にて位置合わせ処理ならび露光処理を行っ
た後、露光処理されたウエハを現像処理し、露光パター
ンを形成する。その後、下層パターンと露光パターンの
位置ずれ量を計測する装置にて測定した結果（以下、重
ね合わせ測定値）に基づいて、合わせ補正値の調整を行
っている。しかしながら、先行作業が行われる間装置が
停止するため、露光装置の処理能力低下の原因となって
いる。これを解決する手段として、例えば、特開平１０
−１６３２８６号公報などにおいて、過去の重ね合わせ
測定値に基づいて所定のアルゴリズムで合わせ補正値を
算出し、先行露光をなくす方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、露光装
置における位置検出機構、駆動機構、レチクル保持機構
の安定性や異なるウエハ群におけるウエハに形成された
下層パターンの状態の安定性が悪い場合や露光装置間の
パターン転写誤差の大きい場合など、過去の重ね合わせ
測定値から推測できない突発変動が生じることがある。
この場合、過去の重ね合わせ測定値による補正では補正
することができず、突発変動の規模と頻度によっては、
補正によりかえって重ね合わせ精度が悪化することがあ
る。本発明の目的は、上記課題を解決すべく、先行露光
を必要最小限にして露光装置の処理能力を大幅に低下さ
せることなく、しかも要求される重ね合わせ精度を確保
しながら露光処理できるようにした露光処理方法および
そのシステムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、過去の重ね合わせ測定値および合わせ補
正値のトレンドに応じて、先行露光による補正値調整の
要否を自動的に判定する過程または部分を備えたことを
特徴とする露光処理方法およびそのシステムである。さ
らに、本発明は、先行露光が不要と判定された場合、合
わせ補正値の算出アルゴリズムに用いられるパラメータ
を過去の重ね合わせ測定値のトレンドに応じて最適なも
のを選択し、合わせ補正値を算出する機能を持つことを
特徴とする。さらに、本発明は、先行露光が必要と判定
された場合に、露光装置の問題箇所ならび対策方法の提
示を行う機能を持つことを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、露光装置により、所望の
合わせ補正値に基いて露光パターンを順次投入される対
象基板に対して露光処理する露光処理過程と、重ね合わ
せ測定装置により、該露光処理過程で露光処理された対
象基板から順次サンプリングされた対象基板に対して下
層パターンと前記露光パターンとの位置ずれ量である重
ね合わせ測定値を測定する重ね合わせ測定過程と、前記
対象基板に関する情報を基に、前記露光処理過程におい
て指定された所望の合わせ補正値と前記重ね合わせ測定
過程で測定された重ね合わせ測定値とを対応させて蓄積
して露光履歴データベースを作成するデータベース作成
過程と、該データベース作成過程において作成された前
記露光履歴データベースにおける所定の期間に亘っての
変化の状態を示す評価値を基に、前記露光処理過程にお
ける先行露光による合わせ補正値調整の要否を判定する
先行露光要否判定過程とを有することを特徴とする露光
処理方法である。

【０００７】また、本発明は、前記露光処理方法の先行
露光要否判定過程において、前記露光履歴データベース
における過去の重ね合わせ測定値と過去の合わせ補正値
とから真の重ね合わせ測定値を算出し、この算出された
真の重ね合わせ測定値の変化の差分データを作成し、こ
の作成された差分データの標準偏差に応じた値を前記評
価値とすることを特徴とする。また、本発明は、前記露
光処理方法の先行露光要否判定過程において、前記露光
履歴データベースにおける過去の重ね合わせ測定値と過
去の合わせ補正値とから真の重ね合わせ測定値を算出
し、この算出された真の重ね合わせ測定値から所定の算
出アルゴリズムを用いて重ね合わせ測定値の予測値を算
出し、この算出された重ね合わせ測定値の予測値の標準
偏差に応じた値を前記評価値とすることを特徴とする。
また、本発明は、前記露光処理方法において、更に、前
記先行露光要否判定過程において先行露光要と判定され
たとき、前記露光処理過程において先行露光を実行し、
前記重ね合わせ測定過程において該先行露光で露光処理
された対象基板における重ね合わせ測定値を測定し、こ
の測定された重ね合わせ測定値に応じて前記露光処理過
程における所望の合わせ補正値を調整する補正値の調整
過程を有することを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、前記露光処理方法におい
て、更に、前記先行露光要否判定過程において先行露光
否と判定されたとき、前記データベース作成過程におい
て作成された前記露光履歴データベースに対して選択さ
れたパラメータ条件を基に合わせ補正値を算出し、この
算出された合わせ補正値で前記露光処理過程において所
望の合わせ補正値を調整する補正値の調整過程を有する
ことを特徴とする。また、本発明は、前記露光処理方法
において、更に、前記先行露光要否判定過程において先
行露光要と判定されたとき、露光装置の問題箇所の抽出
を行う問題箇所抽出過程を有することを特徴とする。ま
た、本発明は、前記露光処理方法において、更に、前記
先行露光要否判定過程において先行露光要と判定された
とき、露光装置の問題箇所の抽出を行う問題箇所抽出過
程と、該過程で抽出された問題箇所に対する対策方法を
データベースから検索する対策方法検索過程とを有する
ことを特徴とする。

【０００９】以上説明したように、前記構成によれば、
露光装置号機、半導体基板種類、製造工程別に要求され
る重ね合わせ精度および工程能力に応じた補正値の調整
方法を選択し、重ね合わせ測定値が突発変動する場合に
おいて先行露光による補正値の調整を行うことにより、
過去の重ね合わせ測定値を基にした合わせ補正値の算出
による重ね合わせ精度の悪化を防ぐことができる。ま
た、前記構成によれば、合わせ補正値の算出アルゴリズ
ムに用いられるパラメータを過去の重ね合わせ測定値の
トレンドに応じて設定することにより、露光装置におけ
る位置検出機構、駆動機構、レチクル保持機構の安定性
や異なるバッチ間のウエハ下層パターンの状態の安定性
などの影響を低減して、合わせ補正値を算出することが
できる。

【００１０】また、前記構成によれば、半導体基板の種
類、製造工程、露光装置号機、使用レチクルの露光位置
計測値および重ね合わせ測定値の比較により、露光装置
の機差や不具合、半導体基板上に形成されたパターンの
問題点、レチクルの不具合を抽出し、対策内容を指示す
ることにより、問題箇所の早期発見および対策ができ、
露光装置の稼働率を向上させることが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る露光処理方法および
そのシステムの実施の形態について図面を参照にして説
明する。本発明に係る露光処理システムの第１の実施の
形態は、図１に示すように、少なくても１台以上の露光
装置２から構成される露光装置群１を備えて構成され
る。なお、各露光装置２は、位置合わせ機構（図示せ
ず）と露光処理機構（図示せず）とを持って構成され
る。そして、上記露光装置群１に含まれる各露光装置２
は、重ね合わせ測定装置３と、データベース部４を持つ
データ収集ステーション５と、データ演算部６を持つデ
ータ演算ステーション７とに接続される。なお、露光装
置群１は、半導体製造ライン全体（半導体基板の製造ラ
インに流す流れも含む）を管理する製造管理システムに
ネットワークを介して接続することも可能である。この
ように、製造管理システムに接続することによって、各
露光装置２に投入される半導体基板の種類、製造工程名
称、ウェハ名称、露光に用いたレチクル情報について
は、製造管理システムから取得することも可能である。
更に、上記各露光装置２は、実際に処理を行った半導体
基板の種類、製造工程名称、ウェハ名称、露光に用いた
レチクル情報、露光装置号機、実際に使用した露光装置
パラメータ（露光エネルギー量やオフセット調整量
等）、その際の合わせ補正値（露光装置自身に対して入
力される合わせ補正値）、および露光位置計測値（露光
装置自身で例えばレーザ測長器により計測される露光位
置の計測値）を、データ収集ステーション５のデータベ
ース部４に送信して蓄積させる。なお、各露光装置２に
投入される半導体基板（ウェハ）の種類、製造工程名
称、ウェハ名称等については、例えば、半導体基板に形
成されている製品番号を読み取ることによって入力して
データベース部４にネットワークを介して送信すること
が可能となる。また、各露光装置２に投入されるレチク
ルに関する情報についても、例えば、レチクルに形成さ
れている製品番号を読み取ることによって入力してデー
タベース部４にネットワークを介して送信することが可
能となる。また、露光装置号機、実際に使用した露光装
置パラメータ、その際の合わせ補正値、および露光位置
計測値については、各露光装置２における全体を制御す
る制御装置部において取得することが可能につき、デー
タベース部４にネットワークを介して送信することが可
能となる。

【００１２】重ね合わせ測定装置３は、少なくても１台
以上あり、各露光装置で先行露光も含めて実際に順次露
光されて露光パターン２０が形成される一連のウェハ群
から、例えばロット単位に順次ウェハを抜き取って、図
２に示すように下層パターン２１に対する露光パターン
２０の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ測定値として算
出し、この算出された重ね合わせ測定値をデータベース
部４に送信して蓄積させる。即ち、重ね合わせ測定装置
３は、図６に示すように、各露光装置２で先行露光も含
めて実際に順次露光された一連のウェハ群から、例えば
ロット単位Ａ、Ｂ、Ｃ、…に順次ウェハを抜き取って下
層パターン２１に対する露光パターン２０の位置を測定
して重ね合わせ測定値を算出する。

【００１３】この重ね合わせ測定値ＭΔ（ｘ，ｙ）に
は、各測定位置における位置ずれ量（Ｘ，Ｙ）および複
数の位置ずれ値の統計処理により求められる図３（ａ）
に示すオフセット誤差量（Ｘ，Ｙ方向）、図３（ｂ）に
示すウエハスケール誤差量（Ｘ，Ｙ方向）、図３（ｃ）
に示すウエハ回転誤差量、図３（ｄ）に示すウエハ直交
度誤差量、図３（ｅ）に示すレチクル回転誤差量、およ
び図３（ｆ）に示すレチクル倍率誤差量が含まれること
になる。ここで、オフセット誤差量（Ｘ，Ｙ方向）、ウ
エハスケール誤差量（Ｘ，Ｙ方向）、ウエハ回転誤差
量、ウエハ直交度誤差量、レチクル回転誤差量、および
レチクル倍率誤差量は、露光装置２にて補正可能な誤差
成分である。

【００１４】データベース部４は、各露光装置２から送
信されたデータを半導体基板の種類、製造工程、露光装
置号機、使用レチクル、露光装置不具合情報などに層別
して蓄積し、データ演算部６からの問い合わせに対し
て、該当データを検索し回答となるデータをデータ演算
部６に送信する。データ演算部６は、データベース部４
から取得したデータに基いて、先行露光の要否判定、合
わせ補正値（露光補正値）の算出、露光装置の問題箇所
・対策内容の抽出を行い、演算結果に応じて、露光装置
２および重ね合わせ測定装置３に送信する。また、露光
装置２や重ね合わせ測定装置３で不具合が生じた場合、
その内容と対策方法をデータベース部４に追加する。

【００１５】次に、本発明に係る露光処理の実施例につ
いて、図４に示すフローチャートを用いて説明する。ま
ず、データ演算ステーション７のデータ演算部６は、ス
テップＳ４１において、各露光装置１〜ｎからデータベ
ース部４に蓄積された今回露光処理を行うウエハ群の半
導体基板の種類、製造工程を認識する。次に、データ演
算部６は、ステップＳ４２において、ステップＳ４１で
認識した対象ウエハ群に関して、予め登録されている、
重ね合わせ測定装置３で測定された重ね合わせ測定値Ｍ
Δ（ｘ，ｙ）、露光装置自身に対して入力する合わせ補
正値（露光補正値）ＣΔ（ｘ，ｙ）、レチクル情報、お
よび露光装置自身で計測される露光位置計測値Ｐ（ｘ，
ｙ）を、データベース部４より検索して取得する。次
に、データ演算部６は、上記データベース部４より検索
された検索データより、先行露光による合わせ補正値調
整の要否を判定する評価値（先行露光要否判定値）を算
出するステップＳ４２と、前記先行露光要否判定値と予
め設定した基準値を比較することにより先行露光による
合わせ補正値調整が必要かどうか判定するステップＳ４
３とを実行する。即ち、データ演算部６は、ステップＳ
４３において、ステップＳ４２で取得した取得データを
基に、所定のアルゴリズムを用いて先行露光要否判定値
を算出する。そして、データ演算部６は、ステップＳ４
３において、ステップＳ４２で算出された先行露光要否
判定値と予め設定した基準値の比較により先行露光の要
否を判定する。

【００１６】そして、露光装置２は、データ演算部６か
ら先行露光が必要と判定された結果のフィードバックが
あった場合、ステップＳ４５において、先行露光を行
い、露光装置に対して補正値の調整を行う。即ち、ステ
ップＳ４５おいて、先行露光を行い、この先行露光され
たウェハについて重ね合わせ測定装置３で重ね合わせず
れ量を重ね合わせ測定値ＭΔ（ｘ，ｙ）として測定し、
この測定された重ね合わせずれ量ＢＭΔ（ｘ，ｙ）を基
に合わせ補正値ＢＣΔ（ｘ，ｙ）の調整を行うと共に、
これら先行露光による重ね合わせ測定値ＢＭΔ（ｘ，
ｙ）および合わせ補正値（露光補正値）ＢＣΔ（ｘ，
ｙ）をデータベース部４に格納する。

【００１７】一方、データ演算部６は、先行露光が不要
と判定した場合、図４に示すように、合わせ補正値を算
出するアルゴルリズムに用いられるパラメータを設定す
るステップＳ４６と、このパラメータ条件下における合
わせ補正値を算出するステップＳ４７と、この合わせ補
正値を露光装置２に出力するステップＳ４８とを実行
し、その後露光装置２において露光処理を開始するステ
ップＳ４９を有することになる。即ち、データ演算部６
は、ステップＳ４６において、データベース部４から検
索して取得される過去（図７に検索データ数で示される
ように、現在の露光から例えば２〜３日程度乃至２週間
程度前まで例えばロット単位で抜き取られたウェハ群に
ついて）の重ね合わせ測定値ＭΔ（ｘ，ｙ）および過去
の合わせ補正値（露光装置に対して入力される露光補正
値）ＣΔ（ｘ，ｙ）を基に、補正値算出アルゴリズムに
使用されるパラメータの設定を行い、次にステップＳ４
７において、上記設定されたパラメータを用いて露光対
象ウエハ群への合わせ補正値（露光補正値）ＮＣΔ
（ｘ，ｙ）を算出し、ステップＳ４８において、上記算
出された合わせ補正値ＮＣΔ（ｘ，ｙ）を露光装置２に
送信する。そして、該露光装置２は、ステップＳ４９に
おいて、受信された合わせ補正値ＮＣΔ（ｘ，ｙ）を用
いて対象ウエハ群への露光処理を行う。

【００１８】次に、ステップＳ４７において行う合わせ
補正値の算出について、図５に示すフローチャートを用
いて詳細に説明する。即ち、データ演算部６は、ステッ
プＳ４７内のステップＳ４７１において、図４のステッ
プＳ４２において取得したデータの中から、半導体基板
の種類、製造工程、下層パターンの露光号機が同一であ
る過去（露光時に近い期間）の重ね合わせ測定値ＭΔ
(ｎ)（ｘ，ｙ）および過去の合わせ補正値（露光時の合
わせ補正値）ＣΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）を抜き取られたウェハ
単位で取得する。次に、データ演算部６は、ステップＳ
４７内のステップＳ４７２において、上記ウェハ単位で
取得された露光時の合わせ補正値ＣΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）と
重ね合わせ測定値ＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）とから補正の影響
を取り除いた真の重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）
を、次に示す（数１）式より作成する。

【００１９】ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）＝ＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）＋ＣΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）（数１）ここで、図２に示すように、露光時の合わせ補正値ＣΔ
(ｎ)（ｘ，ｙ）＝前回の重ね合わせ測定値ＭΔ(ｎ−１)
（ｘ，ｙ）とする。従って、上記（数１）式に基いて作
成される真の重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）は、
測定される重ね合わせ測定値ＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）と、露
光装置に対して補正される露光時の合わせ補正値ＣΔ
(ｎ)（ｘ，ｙ）の何れかが増大すれば、それに応じて増
大することになる。図６は、上記重ね合わせ測定値ＭΔ
(ｎ−１)（ｘ，ｙ）と上記合わせ補正値ＣΔ(ｎ)（ｘ，
ｙ）から真の重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）を算
出した実施例を示すものである。この図６から分かるよ
うに、重ね合わせ測定値がばらつきながら、瞬時には突
発的に増大したりして増大して行けば、この重ね合わせ
測定値をなくすように、僅か遅れて合わせ補正値がばら
つきながら増大し、結果として真の重ね合わせ測定値も
ばらつきながら全体的には増大していくことになる。

【００２０】次に、データ演算部６は、ステップＳ４７
３において、ステップＳ４７２で算出された過去ｎ回
（図７に示す検索データ数）の真の重ね合わせ測定値Ｔ
(１)Δ（ｘ，ｙ）〜Ｔ(ｎ−１)Δ（ｘ，ｙ）を基に、こ
の異常値を除去するためのしきい値Δth（ｘ，ｙ）を次
に示す（数２）式に基いて算出して設定する。即ち、し
きい値は、検索データ数で示される検索期間における過
去の真の重ね合わせ測定値のうち、どれを合わせ補正値
の算出に使用するかどうかを決定することになる。しき
い値の設定方法としては、真の重ね合わせ測定値Ｔ(１)
Δ（ｘ，ｙ）〜Ｔ(ｎ−１)Δ（ｘ，ｙ）の平均値meanＴ
Δ（ｘ，ｙ）と標準偏差σ（meanＴΔ）から（数２）式
にて算出する。

【００２１】 Δth（ｘ，ｙ）＝｜meanＴΔ（ｘ，ｙ）|＋ｊ×σ（meanＴΔ）（数２）ここで、係数ｊは半導体基板の合わせ設計規格（規格幅
Hが対応する。）を元に設定する値であるが、目安とし
て４程度を用いる。また、この係数ｊは半導体基板の合
わせ設計規格より、半導体基板の種類、製造工程別に設
定してもよい。

【００２２】次に、データ演算部６は、ステップＳ４７
４において、真の重ね合わせ測定値Ｔ(ｎ−１)Δ（ｘ，
ｙ）と、しきい値Δth（ｘ，ｙ）との比較を行い、この
しきい値以上の真の重ね合わせ測定値を、突発的な異常
値として除去する。次に、データ演算部６は、ステップ
Ｓ４７５において、ステップＳ４７４で異常値が除去さ
れた真の重ね合わせ測定値Ｔ(ｎ−１)Δ（ｘ，ｙ）から
露光時の合わせ補正値ＮＣ(ｎ)Δ（ｘ，ｙ）を算出す
る。この露光時の合わせ補正値ＮＣ(ｎ)Δ（ｘ，ｙ）の
算出方法としては、前回の合わせ補正値Ｃ(ｎ−１)Δ
（ｘ，ｙ）に対して、真の重ね合わせ測定値の平均値me
anＴΔ（ｘ，ｙ）と設定された補正ゲインｋから、次に
示す（数３）式にて行う。この平均値meanＴΔ（ｘ，
ｙ）の算出方法としては、突発的な異常値が除去された
真の重ね合わせ測定値の単純平均または時系列に重みを
つけて平均してもよい。

【００２３】ＮＣ(ｎ)Δ（ｘ，ｙ）＝Ｃ(ｎ−１)Δ（ｘ，ｙ）＋ｋ・meanＴΔ（ｘ，ｙ）（数３）そして、データ演算部６は、ステップＳ４８において、
ステップＳ４７５で算出された合わせ補正値ＮＣ(ｎ)Δ
（ｘ，ｙ）を上記露光装置２に出力する。そして、上記
露光装置２は、入力された合わせ補正値ＮＣ(ｎ)Δ
（ｘ，ｙ）に基いて、下層パターン２１に対して露光パ
ターン２０が位置合わせ補正されて露光されることにな
る。図７は、ステップＳ４７における合わせ補正値ＮＣ
(ｎ)Δ（ｘ，ｙ）の算出に用いられるステップＳ４６に
おいて設定される補正値算出アルゴリズムのパラメータ
を示すものである。重ね合わせ測定装置３で測定されて
真の重ね合わせ測定値が上記（数１）式で算出される度
に平均値が取られる検索データ数ｎ、上記（数２）式に
基いて算出されるしきい値Δth（ｘ，ｙ）、補正ゲイン
ｋを設定することにより、上記（数３）式に基いて、合
わせ補正値ＮＣ(ｎ)Δ（ｘ，ｙ）が算出される。

【００２４】次に、本発明に係る図４に示すステップＳ
４３およびＳ４４で行われる先行露光の要否の判定とそ
の実行とについて、図８に示すフローチャートを用いて
詳細に説明する。即ち、データ演算部６は、ステップＳ
４３として、過去の重ね合わせ測定値ＭΔ（ｘ，ｙ）と
過去の合わせ補正値ＣΔ（ｘ，ｙ）から真の重ね合わせ
測定値ＴΔ（ｘ，ｙ）を算出するステップＳ４３１と、
真の重ね合わせ測定値の変化の差分データを作成するス
テップと、前記差分データの標準偏差と合わせ設計規格
の比から先行露光要否判定値を算出するステップとを実
行する。また、別の方法として、データ演算部６は、ス
テップＳ４３において、過去の重ね合わせ測定値ＭΔ
（ｘ，ｙ）と合わせ補正値ＣΔ（ｘ，ｙ）から真の重ね
合わせ測定値ＴΔ（ｘ，ｙ）を算出するステップＳ４３
１と、この真の重ね合わせ測定値から所定アルゴリズム
を用いた場合における重ね合わせ測定値の予測値を算出
するステップと、該重ね合わせ測定値の予測値の標準偏
差と合わせ設計規格の比および上記予測値データの平均
値と合わせ設計規格の中心値の差の絶対値と上記予測値
データの標準偏差の比から先行露光要否判定値を算出す
るステップとを実行する。

【００２５】即ち、データ演算部６は、ステップＳ４３
内のステップＳ４３１において、図４に示すステップＳ
４２において取得した重ね合わせ測定値ＭΔ(ｎ)（ｘ，
ｙ）と合わせ補正値ＣΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）から上記（数
１）式に基いて真の重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ)（ｘ，
ｙ）を作成する。データ演算部６は、ステップＳ４３２
において、真の重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ−１)（ｘ，
ｙ）、ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）を基に、先行露光要否判定値
を算出する。この算出方法としては、真の重ね合わせ測
定値の変化の差分値ΔＴ(ｎ)（ｘ，ｙ）＝ＴΔ(ｎ)
（ｘ，ｙ）−ＴΔ(ｎ−１)（ｘ，ｙ）から算出する方法
と、過去の重ね合わせ測定値と合わせ補正値から図５に
示す合わせ補正値の算出アルゴリズムを用いた際の重ね
合わせ測定値の予測値から算出する方法とがある。後者
の方法に関しては後述する。

【００２６】次に、データ演算部６は、ステップＳ４４
内のステップＳ４４１において、算出された先行露光要
否判定値と基準値の比較を行う。なお、先行露光要否判
定値は統計的品質管理における工程能力指数を意味して
おり、その値が１．３３以上の場合、重ね合わせ精度の
安定性が高く、先行露光による補正値調整が不要といえ
る。そのため、上記基準値は、半導体基板の種類、製造
工程別にそれぞれ決定することができるが、目安として
１．３３とする。先行露光要否判定値Ｆが上記基準値Ｓ
より大きい場合、データ演算部６は、ステップＳ４４４
において、先行露光が必要と判定される。一方、先行露
光要否判定値Ｇが上記基準値Ｓ以下の場合、データ演算
部６は、ステップＳ４４２において、先行露光が不要と
判定され、ステップＳ４４３において、判定結果の信頼
性を表す信頼度Ｒを算出する。信頼度と先行露光を行わ
ず露光した際のウエハの重ね合わせ測定値ＭΔ（ｘ，
ｙ）を統計的に処理することにより、信頼度を目安にス
テップＳ４４１における基準値Ｓを調整する。信頼度Ｒ
の算出方法として、次に示す（数４）式がある。この
際、信頼度が大きいほど判定の信頼性が高いものとな
る。

【００２７】Ｒ＝Ｇ／Ｓ（数４）そして、データ演算部６は、ステップＳ４４５におい
て、先行露光必要ありの判定結果については露光装置２
に出力して図４に示すステップＳ４５に進み、先行露光
必要なしの判定結果については図４に示すステップＳ４
６へと進むことになる。なお、データ演算部６は、判定
結果である先行露光の要否を、例えば露光装置２または
重ね合わせ測定装置３またはこれらにネットワークを介
して接続された専用の出力端末（図示せず）に出力して
これらの装置２、３等に設けられた表示装置等に図９に
示すように出力表示することも可能となる。特に、露光
装置２に先行露光要と表示された場合には、先行露光に
進めることが可能となる。また、重ね合わせ測定装置３
に先行露光要と表示された場合には、露光装置２におい
て先行露光されたウェハ上に形成された露光パターン２
０の下層パターン２１に対する重ね合わせずれ量を測定
すれば良いことになる。また、専用端末でも同様に先行
露光作業に進めることが可能となる。

【００２８】次に、図８に示すステップＳ４３２におけ
る先行露光要否判定値の算出方法について詳細に説明す
る。図１０は、例えば、図７に検索データ数で示される
ように、現在の露光から例えば２〜３日程度乃至２週間
程度前まで（現在の露光直前の所定の期間において）例
えばロット単位で抜き取られたウェハ群（露光ウェハ履
歴）について、真の重ね合わせ測定値の変化の差分値Δ
Ｔ(ｉ)（ｘ，ｙ）＝ＴΔ(ｉ)（ｘ，ｙ）−ＴΔ(ｉ−１)
（ｘ，ｙ）（但し、ｉ＝１〜ｎ）から先行露光要否判定
値の算出する方法を示すものである。真の重ね合わせ測
定値から求められる同図に示される変化の差分値ΔＴ
(１)（ｘ，ｙ）〜ΔＴ(ｎ−１)（ｘ，ｙ）の標準偏差σ
（ΔＴ）を算出し、先行露光要否判定値Ｇを次に示す
（数５）式より求める。なお、（６×σ（ΔＴ））は、
露光装置２における能力を示す指標となる。

【００２９】Ｇ＝Ｈ／（６×σ（ΔＴ））（数５）ここで、規格幅Ｈは半導体基板の合わせ設計規格より決
定される値である。

【００３０】このように、先行露光要否判定値Ｇは、露
光しようとする直前における所定の期間（図７に検索デ
ータ数で示される期間）における真の重ね合わせ測定値
の変化分（差分値）の６σに対する規格幅Ｈの比率を示
す。即ち、上記所定の期間全体に亘って、真の重ね合わ
せ測定値が増大した場合には、上記標準偏差σ（ΔＴ）
が大きくなり、先行露光要否判定値Ｇが、図１０に規格
上限及び規格下限で示される規格幅Ｈを超えることにな
り、先行露光が必要と判定されることになる。特に、上
記所定の期間短くして検索データ数を少なくすれば、こ
の短い期間の間に真の重ね合わせ測定値が平均的にシフ
ト（ずれる）していくと、応答性よく先行露光要否判定
値が規格幅を超えて、先行露光が必要と判定される。し
かし、この所定の期間をあまりに短くすると、真の重ね
合わせ測定値が瞬時異常値を示した場合も、先行露光が
必要と判定されることが生じることになる。

【００３１】図１１は、例えば、図７に検索データ数で
示されるように、現在の露光から例えば２〜３日程度乃
至２週間程度前まで（現在の露光直前の所定の期間にお
いて）例えばロット単位で抜き取られたウェハ群（露光
ウェハ履歴）について、合わせ補正値の算出アルゴリズ
ムを用いた際の重ね合わせ測定値を予測し、先行露光要
否判定値Ｆの算出する別の方法を示すものである。現在
の露光直前の所定の期間において例えばロット単位で抜
き取られたウェハ群（露光ウェハ履歴）について、真の
重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）を基に、合わせ補
正値の算出アルゴリズムを用いて合わせ補正値ＮＣΔ
(ｎ)（ｘ，ｙ）を算出した際の重ね合わせ測定値の予測
値（以下、補正後重ね合わせ測定値とする。）ＣＭΔ
(ｎ)（ｘ，ｙ）を次に示す（数６）式より求める。

【００３２】ＣＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）＝ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）−ＮＣΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）（数６）そして、先行露光要否判定値Ｇは、上記所定の期間にお
ける補正後重ね合わせ測定値（重ね合わせ測定値の予測
値）ＣＭΔ(１)（ｘ，ｙ）〜ＣＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）の平
均値meanＣＭΔ（ｘ，ｙ）ならびその標準偏差σ（mean
ＣＭΔ）を用いて、次に示す（数７）式より２つの先行
露光要否判定値Ｇ１、Ｇ２を求める。

【００３３】Ｇ１＝Ｈ／（６×σ（meanＣＭΔ））Ｇ２＝Ｇ１−（｜Ｐ−meanＣＭΔ｜／（３×σ（meanＣＭΔ）））（数７）ここで、規格幅Ｈおよび規格中心Ｐは、半導体基板の合
わせ設計規格より決定される値である。このように、先
行露光要否判定値Ｇ２は、所定の期間における合わせ補
正値で補正された補正後重ね合わせ測定値の平均値mean
ＣＭΔ（ｘ，ｙ）ならびその標準偏差σ（meanＣＭΔ）
を用いているので、高精度に、先行露光の要否を判定で
きる判定値となる。

【００３４】次に、図４内のステップＳ４６における合
わせ補正値の算出アルゴリズムに用いられるパラメータ
の設定方法について、図１２を用いて詳細に説明する。
即ち、ステップＳ４６は、補正値算出アルゴリズムに使
用されるパラメータの組み合わせを作成するステップＳ
４６１と、各パラメータにおける補正値算出アルゴリズ
ムを用いた場合の重ね合わせ測定値の予測値を算出する
ステップＳ４６２と、該重ね合わせ測定値の予測値の標
準偏差σ(meanＣＭΔ)と合わせ設計規格Ｈ１との比ＰＣ
１および予測値の平均値と合わせ設計規格の中心値の差
の絶対値｜Ｐ１−meanＣＭΔ｜と予測値の標準偏差σ(m
eanＣＭΔ)の比Ｐ２で表される評価値を算出するステッ
プＳ４６３と、上記評価値が最大となるパラメータを選
択するステップＳ４６４と、該選択されたパラメータ値
を出力するステップＳ４６５とからなる。

【００３５】即ち、データ演算部６は、ステップＳ４６
内のステップＳ４６１において、合わせ補正値の算出ア
ルゴリズムに用いられるパラメータである、しきい値、
過去の検索データ数、補正ゲインの値を組み合わせた複
数のパラメータ条件を作成する。次に、データ演算部６
は、ステップＳ４６２において、各パラメータ条件にお
いて、真の重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）を基
に、図５に示される合わせ補正値の算出アルゴリズムを
用いて補正後重ね合わせ測定値ＣＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）を
上記（数６）式より求める。そして、データ演算部６
は、ステップＳ４６３において、補正後重ね合わせ測定
値ＣＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）からパラメータ評価値ＰＣ１、
ＰＣ２を算出する。パラメータ評価値の算出方法は、所
定の期間における補正後重ね合わせ測定値ＣＭΔ(１)
（ｘ，ｙ）〜ＣＭΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）の平均値meanＣＭΔ
（ｘ，ｙ）およびその標準偏差σ（meanＣＭΔ）を求
め、次に示す（数８）式より求める。

【００３６】ＰＣ１＝Ｈ１／（６×σ(meanＣＭΔ)）ＰＣ２＝ＰＣ１−｜Ｐ１−meanＣＭΔ｜／（３×σ(meanＣＭΔ)）（数８）ここで、規格幅Ｈ１および規格中心Ｐ１は半導体基板の
合わせ設計規格より決定される値である。

【００３７】次に、データ演算部６は、ステップＳ４６
４において、ステップＳ４６１で作成した複数のパラメ
ータ条件の中で、パラメータ評価値ＰＣ１とＰＣ２との
和が最大となる時の各パラメータ値（しきい値、過去の
検索データ数、及び補正ゲインの値等）を選択する。即
ち、先行露光の要否の判定が適切に行われるように、各
パラメータの値が選択されて設定されることになる。し
きい値については、真の重ね合わせ測定値ＴΔ(ｎ)
（ｘ，ｙ）を基に、突発的に生じる異常値を除去するた
めである。また、露光直前の所定の期間によって決まっ
てくる過去の検索データ数は、少なくすれば、真の重ね
合わせ測定値ＴΔ(ｎ)（ｘ，ｙ）が大きく変動する度
に、先行露光が必要であると判定されてしまうので、先
行露光が頻繁に生じないように可能な限り少なくするこ
とが望ましい。また、補正ゲインについては、露光装置
２や露光する対象物であるウェハの種類等に適する形で
設定されることになる。

【００３８】次に、データ演算部６は、ステップＳ４６
５において、選択されたパラメータ値を出力し、図４の
ステップＳ４７における合わせ補正値の算出アルゴリズ
ムのパラメータ値として使用される。図１２に示される
一連のステップは、ウエハの露光処理単位や、ある一定
期間単位や、新しい製品が導入された単位のいずれか単
位で実行しても構わない。

【００３９】次に、図４内のステップＳ４４で先行露光
が必要と判定された場合において、ステップＳ５０で実
行する露光装置の問題箇所ならび対策方法の抽出方法に
ついて、図１３を用いて説明する。なお、このステップ
Ｓ５０は、必ずしもデータ演算部６において実行する必
要はない。即ち、図４内のステップＳ４４において先行
露光が必要と判定された場合、ステップＳ５０におい
て、露光装置の問題箇所ならび対策方法の抽出を行う。
上記ステップＳ５０は、図１３に示すように、露光装置
の問題箇所の抽出を行うステップＳ５０２と、問題箇所
に関する対策法法をデータベース部４から検索するステ
ップＳ５０３と、露光装置の問題箇所およびその対策方
法を出力するステップＳ５０４とから構成される。即
ち、データ演算部６は、ステップＳ５０１において、重
ね合わせ測定値のうちで図４内のステップＳ４４にて先
行露光が必要と判定された重ね合わせ測定値の項目（図
３（ａ）に示すオフセット誤差（Ｘ，Ｙ方向）、図３
（ｂ）に示すウエハスケール誤差（Ｘ，Ｙ方向）、図３
（ｃ）に示すウエハ回転誤差、図３（ｄ）に示すウエハ
直交度誤差、図３（ｅ）に示すレチクル回転誤差、およ
び図３（ｆ）に示すレチクル倍率誤差の何れか）を得
る。なお、先行露光が必要と判定された重ね合わせ測定
値の項目を、接続された表示装置等に出力表示すること
も可能である。そして、データ演算部６は、ステップＳ
５０２において、ステップＳ５０１にて得られた上記重
ね合わせ測定値の項目に関して、後述のアルゴリズムを
用いて露光装置における問題箇所（図１４に示すよう
に、例えば、レチクル、露光装置の駆動機構（例えばス
テージのステップアンドリピート機構）、露光装置のレ
チクル保持機構、露光装置の位置検出機構（例えば露光
単位にアライメントする機構およびステージの位置を測
長するレーザ測長機構）、露光された露光パターン（合
焦点制御、露光エネルギー）、および重ね合わせ測定装
置３等）を抽出する。そして、データ演算部６は、ステ
ップＳ５０３において、上記抽出された問題箇所に関し
てデータベース部４に問い合わせ、該当する対策内容を
検索し、ステップＳ５０４において、不具合箇所ならび
対策内容を、ネットワークを介して接続された露光装置
２に設けられた表示装置等の出力手段に表示などして出
力する。なお、図１３に示される一連の処理は、図４に
示すステップＳ４４の後、ステップＳ４５の後、ステッ
プＳ４９の後のいずれにおいて実行しても構わない。

【００４０】ここで、図１３内のステップＳ５０２にお
ける露光装置の問題箇所抽出アルゴリズムについて詳細
に説明する。図１４は、ニューラルネットワーク９を用
いた露光装置の問題箇所抽出アルゴリズムを示すもので
ある。即ち、ステップＳ５０２は、予めいくつかの問題
箇所の内容と問題箇所が発生した際の使用レチクル、露
光装置号機、半導体基板種類、製造工程、露光位置計測
値、および重ね合わせ測定値との対応関係のデータをデ
ータベース部４に蓄積しておくステップと、ニューラル
ネットワーク９（例えば、データ演算部６）に対して、
使用レチクル、露光装置号機、半導体基板種類、製造工
程、露光位置計測値、および重ね合わせ測定値を入力パ
ラメータとして入力するステップと、上記ニューラルネ
ットワーク９により、レチクル不具合、露光装置駆動機
構不具合、露光装置レチクル保持機構不具合、露光装置
位置検出機構不具合、ウエハパターン不具合、重ね合わ
せ測定装置不具合といった問題箇所の出力パラメータの
重み付けを行うステップと、該出力パラメータの重み付
け値から問題箇所の抽出を行うステップとから構成され
る。即ち、まず、図１４に示すように、予め分かってい
る問題箇所の内容と、その際の使用レチクル、露光装置
号機、半導体基板種類、製造工程、露光位置計測値、重
ね合わせ測定値との対応関係のデータを、データ収集ス
テーション５のデータベース部４に入力して蓄積してお
く。そして、ニューラルネットワーク９（例えば、デー
タ演算部６）は、露光装置等からネットワークを介して
直接、若しくはデータベース部４を介して使用レチク
ル、露光装置号機、半導体基板種類、製造工程、露光位
置計測値、重ね合わせ測定値が入力パラメータとして入
力され、これら入力パラメータを基に、上記問題箇所を
抽出し、この抽出された問題箇所の内容であるレチクル
不具合、露光装置駆動機構不具合、露光装置レチクル保
持機構不具合、露光装置位置検出機構不具合、ウエハパ
ターン不具合、重ね合わせ測定装置不具合について判定
し、その判定値として重み付けされた０〜１の値をネッ
トワークを介して露光装置２や重ね合わせ測定装置３の
表示装置等の出力手段に出力パラメータとして表示など
して出力して問題箇所が抽出されることになる。なお、
ニューラルネットワーク９は、露光装置群１、重ね合わ
せ測定装置３、およびデータ収集ステーション５に対し
てネットワークで接続されたデータ演算ステーション７
のデータ演算部６で構成しても良い。

【００４１】次に、データ演算部６において実行する、
使用レチクル、露光装置号機、製造工程をパラメータと
した重ね合わせ測定値ならび露光位置計測値のＦ検定を
用いた露光装置の問題箇所抽出アルゴリズムについて、
図１５を用いて説明する。即ち、データ演算部６は、ス
テップＳ５０２１において、データベース部４から得ら
れる使用レチクル、露光装置号機、製造工程をパラメー
タとして、重ね合わせ測定値ＭΔ（ｘ，ｙ）ならび露光
位置計測値の分散分析を行い、Ｆ値の算出ならびＦ検定
を行う。Ｆ検定に用いる有意差は、例えば５％以下とす
る。次に、データ演算部６は、ステップＳ５０２２にお
いて、重ね合わせ測定値のＦ検定結果よりレチクル間差
の判定を行う。なお、Ｆ検定において有意差がある場
合、各パラメータ間差があると判定される。重ね合わせ
測定値ＭΔ（ｘ，ｙ）にレチクル間差がある場合、ステ
ップＳ５０３１において、レチクル不良と判定する。一
方、データ演算部６は、重ね合わせ測定値ＭΔ（ｘ、
ｙ）にレチクル間差がない場合、ステップＳ５０２３に
おいて、重ね合わせ測定値のＦ検定結果より露光装置号
機間差の判定を行う。重ね合わせ測定値に露光装置号機
差がある場合、ステップＳ５０３５において露光装置不
具合と判定する。一方、データ演算部６は、重ね合わせ
測定値ＭΔ（ｘ，ｙ）に露光装置号機差がない場合、ス
テップＳ５０２４において、重ね合わせ測定値のＦ検定
結果より製造工程間差の判定を行う。更に、データ演算
部６は、重ね合わせ測定値に製造工程間差がある場合、
ステップＳ５０２５において、露光位置計測値のＦ検定
結果より製造工程間差の判定を行う。一方、重ね合わせ
測定値に製造工程間がない場合、ステップＳ５０３４に
おいて、問題箇所なしと判定する。そして、露光位置計
測値に製造工程間差がある場合、ステップＳ５０３２に
おいて、露光装置位置検出機構不具合と判定する。一方
で、露光位置計測値に製造工程間差がない場合、ステッ
プＳ５０３３において、重ね合わせ測定装置不具合と判
定する。そして、データ演算部６は、ステップＳ５０４
において、判定された不具合をネットワークを介して各
露光装置２や重ね合わせ測定装置３等に出力し、それら
に接続された表示装置等に表示して出力する。

【００４２】図１６は、図１３および図１５に示すステ
ップＳ５０４において出力された露光装置の問題箇所・
対策内容の出力画面の一実施例を示すものである。露光
装置の問題箇所が表示され、不具合内容と対策内容が表
示される。なお、出力画面は露光装置２、重ね合わせ測
定装置３、および専用の出力端末のいずれかに出力され
るものとする。次に、本発明に係る露光処理システムの
第２〜第４の実施の形態について図１７〜図１９を用い
て説明する。図１７に示す本発明の第２の実施の形態に
おいて、図１に示す第１の実施の形態と相違する点は、
データベース部４およびデータ演算部６とを各露光装置
２に備えたことにある。即ち、第２の実施形態では、デ
ータベース部４およびデータ演算部６を露光装置２内に
組み込み、重ね合わせ測定装置３からの重ね合わせ測定
値を露光装置２内に組み込まれたデータベース３に送信
するように構成する。なお、各露光装置２には、露光装
置全体を制御する全体制御部が存在するので、この全体
制御部内に設けられたＣＰＵ部をデータ演算部６とし、
該ＣＰＵ部に接続された記憶装置部をデータベース部６
としても良い。また、露光装置群１内、および重ね合わ
せ測定装置３間をネットワークで接続してもよい。

【００４３】図１８に示す本発明の第３の実施の形態に
おいて、図１に示す第１の実施の形態と相違する点は、
データベース部４およびデータ演算部６を重ね合わせ測
定装置３内に組み込み、露光装置２からの露光実績デー
タを重ね合わせ測定装置３内に組み込まれたデータベー
ス部４に送信するように構成する。この第３の実施の形
態においても、露光装置群１内、および重ね合わせ測定
装置３間をネットワークで接続しても良い。図１９に示
す本発明の第４の実施の形態において、図１に示す第１
の実施の形態と相違する点は、データ収集ステーション
５ならびデータ演算ステーション７に替わり、データベ
ース部４とデータ演算部６からなるデータ収集・演算ス
テーション８にて、各処理を行うように構成する。この
第４の実施の形態においても、露光装置群１、重ね合わ
せ測定装置３、およびデータ収集・演算ステーション８
の間をネットワークで接続してもよい。

【００４４】以上、第１〜第４の実施の形態における処
理の実行は、第１の実施の形態と同様とする。なお、前
記第１〜第４の実施の形態では、本発明を半導体製造に
おける露光処理に適用した場合を示しているが、特に半
導体製造に限られるものではなく、位置検出およびパタ
ーン転写処理を行う装置に対して、本発明を同様に適用
することができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、露光装置号機、半導体
基板種類、製造工程別の過去の重ね合わせ測定値に基づ
いて先行露光の要否の判定を行うように構成したので、
先行露光を必要最小限にして露光装置の処理能力を大幅
に低下させることなく、しかも要求される重ね合わせ精
度を確保しながら対象基板に対して露光処理することが
可能となる。また、本発明によれば、合わせ補正値の算
出アルゴリズムに用いられるパラメータを過去の重ね合
わせ測定値のトレンドに応じて選択することにより、露
光装置における位置検出機構、駆動機構、レチクル保持
機構の安定性や異なるバッチ間のウエハに形成されたパ
ターン状態の安定性などの影響を低減して、合わせ補正
値を算出することができる。

【００４６】また、本発明によれば、半導体基板種類、
製造工程、露光装置号機、使用レチクルの露光位置計測
値および重ね合わせ測定値の比較により、露光装置の機
差や不具合、半導体基板上の問題点、レチクルの不具合
を抽出し、対策内容を指示することにより、問題箇所の
早期発見および対策ができ、露光装置の稼働率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る露光処理方法およびそのシステム
の第１の実施の形態を示す構成図である。

【図２】重ね合わせ測定値と合わせ補正値の関係を示す
ものである。

【図３】測定される重ね合わせ測定値に含まれる様々な
誤差成分を説明するための図である。

【図４】本発明に係る露光処理方法の一実施例を示すフ
ローチャートである。

【図５】図４に示す合わせ補正値の算出ステップを具体
的に示すフローチャートである。

【図６】真の重ね合わせ測定値を算出した実施例を示す
図である。

【図７】合わせ補正値の算出アルゴリズムに用いられる
パラメータを示す図である。

【図８】図４に示す先行露光による補正値調整の要否の
判定ステップを具体的に示すフローチャートである。

【図９】先行要否判定結果の出力画面の一実施例を示す
図である。

【図１０】真の重ね合わせ測定値の差分値による先行露
光要否判定値の算出方法を説明するための図である。

【図１１】合わせ補正値の算出アルゴリズムを用いた重
ね合わせ測定値の予測による先行露光要否判定値の算出
方法を説明するための図である。

【図１２】図４に示す合わせ補正値の算出アルゴリズム
に用いられるパラメータの設定ステップを具体的に示す
フローチャートである。

【図１３】図４に示す露光装置の問題箇所ならび対策内
容の抽出ステップを具体的に示すフローチャートであ
る。

【図１４】判断アルゴリズムを利用した露光装置の問題
箇所抽出アルゴリズムを説明するための図である。

【図１５】Ｆ検定による露光装置の問題箇所の抽出方法
を具体的に示すフローチャートである。

【図１６】露光装置の問題箇所の出力画面の一実施例を
示す図である。

【図１７】本発明に係る露光処理システムの第２の実施
の形態を示す構成図である。

【図１８】本発明に係る露光処理システムの第３の実施
の形態を示す構成図である。

【図１９】本発明に係る露光処理システムの第４の実施
の形態を示す構成図である。

【符号の説明】

１…露光装置群、２…露光装置、３…重ね合わせ測定装
置、４…データベース部、５…データ収集ステーショ
ン、６…データ演算部、７…データ演算ステーション、
８…データ収集・演算ステーション、９…ニューラルネ
ットワーク（データ演算部）、２０…露光パターン、２
１…下層パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮本佳幸東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者加藤毅東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内Ｆターム(参考） 5F046 AA17 DA13 DD03 FC04 FC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光装置により、所望の合わせ補正値に基
いて露光パターンを順次投入される対象基板に対して露
光処理する露光処理過程と、重ね合わせ測定装置により、該露光処理過程で露光処理
された対象基板から順次サンプリングされた対象基板に
対して下層パターンと前記露光パターンとの位置ずれ量
である重ね合わせ測定値を測定する重ね合わせ測定過程
と、前記対象基板に関する情報を基に、前記露光処理過程に
おいて指定された所望の合わせ補正値と前記重ね合わせ
測定過程で測定された重ね合わせ測定値とを対応させて
蓄積して露光履歴データベースを作成するデータベース
作成過程と、該データベース作成過程において作成された前記露光履
歴データベースにおける所定の期間に亘っての変化の状
態を示す評価値を基に、前記露光処理過程における先行
露光による合わせ補正値調整の要否を判定する先行露光
要否判定過程とを有することを特徴とする露光処理方
法。
【請求項２】前記先行露光要否判定過程において、前記
露光履歴データベースにおける過去の重ね合わせ測定値
と過去の合わせ補正値とから真の重ね合わせ測定値を算
出し、この算出された真の重ね合わせ測定値の変化の差
分データを作成し、この作成された差分データの標準偏
差に応じた値を前記評価値とすることを特徴とする請求
項１記載の露光処理方法。
【請求項３】前記先行露光要否判定過程において、前記
露光履歴データベースにおける過去の重ね合わせ測定値
と過去の合わせ補正値とから真の重ね合わせ測定値を算
出し、この算出された真の重ね合わせ測定値から所定の
算出アルゴリズムを用いて重ね合わせ測定値の予測値を
算出し、この算出された重ね合わせ測定値の予測値の標
準偏差に応じた値を前記評価値とすることを特徴とする
請求項１記載の露光処理方法。
【請求項４】更に、前記先行露光要否判定過程において
先行露光要と判定されたとき、前記露光処理過程におい
て先行露光を実行し、前記重ね合わせ測定過程において
該先行露光で露光処理された対象基板における重ね合わ
せ測定値を測定し、この測定された重ね合わせ測定値に
応じて前記露光処理過程における所望の合わせ補正値を
調整する補正値の調整過程を有することを特徴とする請
求項１記載の露光処理方法。
【請求項５】更に、前記先行露光要否判定過程において
先行露光否と判定されたとき、前記データベース作成過
程において作成された前記露光履歴データベースに対し
て選択されたパラメータ条件を基に合わせ補正値を算出
し、この算出された合わせ補正値で前記露光処理過程に
おいて所望の合わせ補正値を調整する補正値の調整過程
を有することを特徴とする請求項１記載の露光処理方
法。
【請求項６】更に、前記先行露光要否判定過程において
先行露光要と判定されたとき、露光装置の問題箇所の抽
出を行う問題箇所抽出過程を有することを特徴とする請
求項１記載の露光処理方法。
【請求項７】更に、前記先行露光要否判定過程において
先行露光要と判定されたとき、露光装置の問題箇所の抽
出を行う問題箇所抽出過程と、該過程で抽出された問題
箇所に対する対策方法をデータベースから検索する対策
方法検索過程とを有することを特徴とする請求項１記載
の露光処理方法。
【請求項８】前記問題箇所抽出過程において、前記デー
タベース作成過程において作成された前記露光履歴デー
タベースから得られる、同じ種類の対象基板から測定さ
れる重ね合わせ測定値に対してレチクル間差、または露
光装置号機間差、または製造工程間差について判定する
過程を含むことを特徴とする請求項６または７記載の露
光処理方法。
【請求項９】前記問題箇所抽出過程において、前記デー
タベース作成過程において作成された前記露光履歴デー
タベースから得られる、同じ種類の対象基板から計測さ
れる露光位置計測値に対して製造工程間差を判定する過
程を含むことを特徴とする請求項６または７記載の露光
処理方法。
【請求項１０】指定された所望の合わせ補正値に基いて
露光パターンを順次投入される対象基板に対して露光処
理する露光装置と、該露光装置で露光処理された対象基板から順次サンプリ
ングされた対象基板に対して下層パターンと前記露光パ
ターンとの位置ずれ量である重ね合わせ測定値を測定す
る重ね合わせ測定装置と、前記対象基板に関する情報を基に、前記露光装置におい
て指定された所望の合わせ補正値と前記重ね合わせ測定
装置で測定された重ね合わせ測定値とを対応させて蓄積
して露光履歴データベースを作成するデータ収集部と、該データ収集部において作成された前記露光履歴データ
ベースにおける所定の期間に亘っての変化の状態を示す
評価値を基に、前記露光装置における先行露光による合
わせ補正値調整の要否を判定する先行露光要否判定部と
を備えたことを特徴とする露光処理システム。
【請求項１１】前記先行露光要否判定部において、前記
露光履歴データベースにおける過去の重ね合わせ測定値
と過去の合わせ補正値とから真の重ね合わせ測定値を算
出し、この算出された真の重ね合わせ測定値の変化の差
分データを作成し、この作成された差分データの標準偏
差に応じた値を前記評価値とするように構成することを
特徴とする請求項１０記載の露光処理システム。
【請求項１２】前記先行露光要否判定部において、前記
露光履歴データベースにおける過去の重ね合わせ測定値
と過去の合わせ補正値とから真の重ね合わせ測定値を算
出し、この算出された真の重ね合わせ測定値から所定の
算出アルゴリズムを用いて重ね合わせ測定値の予測値を
算出し、この算出された重ね合わせ測定値の予測値の標
準偏差に応じた値を前記評価値とするように構成するこ
とを特徴とする請求項１０記載の露光処理システム。
【請求項１３】更に、前記先行露光要否判定部において
判定された先行露光による合わせ補正値調整の要否の結
果を出力する出力装置を備えたことを特徴とする請求項
１０記載の露光処理システム。
【請求項１４】更に、前記先行露光要否判定部において
判定された先行露光による合わせ補正値調整の要否の結
果を前記露光装置にフードバックするように構成したこ
とを特徴とする請求項１０記載の露光処理システム。
【請求項１５】更に、前記先行露光要否判定部において
先行露光要と判定されたとき、露光装置の問題箇所の抽
出を行う問題箇所抽出部を備えたことを特徴とする請求
項１０記載の露光処理システム。
【請求項１６】更に、前記先行露光要否判定部において
先行露光要と判定されたとき、露光装置の問題箇所の抽
出を行い、該抽出された問題箇所に対する対策方法をデ
ータベースから検索する抽出・検索部を備えたことを特
徴とする請求項１０記載の露光処理システム。
【請求項１７】前記問題箇所抽出部において、前記デー
タ収集部において作成された前記露光履歴データベース
から得られる、同じ種類の対象基板から測定される重ね
合わせ測定値に対してレチクル間差、または露光装置号
機間差、または製造工程間差について判定するように構
成することを特徴とする請求項１５記載の露光処理シス
テム。
【請求項１８】前記問題箇所抽出部において、前記デー
タ収集部において作成された前記露光履歴データベース
から得られる、同じ種類の対象基板から計測される露光
位置計測値に対して製造工程間差を判定するように構成
することを特徴とする請求項１５記載の露光処理システ
ム。