JP2001274073A - 重ね合わせ露光方法及び露光システム - Google Patents
重ね合わせ露光方法及び露光システムInfo
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
Abstract
(57)【要約】
【課題】 下地パターンと上層パターンとのアライメン
トを短時間で且つ精度良く行うことができ、スループッ
トの向上をはかる。 【解決手段】 下地パターンに対して上層パターンを重
ね合わせて露光する重ね合わせ露光方法であって、ウェ
ハ上のマーク位置を測定する座標測定装置１１を露光装
置１２に隣接して設け、座標測定装置１１では、ウェハ
上の各チップ内の複数のマークをそれぞれ測定してチッ
プ面内のパターン位置歪みを求め、かつチップが異なる
４点のマークを測定してウェハ面内のチップ配列歪みを
求め、露光装置１２では、チップが異なる４点のマーク
を測定してウェハ面内のチップ配列歪みを求め、このチ
ップ配列歪みと座標測定装置１１で得られたチップ面内
のパターン位置歪みを基に下地と上層パターンのアライ
メントを行い、かつ露光装置１２でウェハを露光してい
る間に座標測定装置１１で次のウェハに対する測定を行
う。
トを短時間で且つ精度良く行うことができ、スループッ
トの向上をはかる。 【解決手段】 下地パターンに対して上層パターンを重
ね合わせて露光する重ね合わせ露光方法であって、ウェ
ハ上のマーク位置を測定する座標測定装置１１を露光装
置１２に隣接して設け、座標測定装置１１では、ウェハ
上の各チップ内の複数のマークをそれぞれ測定してチッ
プ面内のパターン位置歪みを求め、かつチップが異なる
４点のマークを測定してウェハ面内のチップ配列歪みを
求め、露光装置１２では、チップが異なる４点のマーク
を測定してウェハ面内のチップ配列歪みを求め、このチ
ップ配列歪みと座標測定装置１１で得られたチップ面内
のパターン位置歪みを基に下地と上層パターンのアライ
メントを行い、かつ露光装置１２でウェハを露光してい
る間に座標測定装置１１で次のウェハに対する測定を行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下地パターンに対
して上層パターンを重ね合わせて露光する重ね合わせ露
光方法及び露光システムに関する。
して上層パターンを重ね合わせて露光する重ね合わせ露
光方法及び露光システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩデバイスの集積化が進むにつれ
て、ＬＳＩの製造に用いられるリソグラフィ装置の精度
及びスループットに対する要求は、益々厳しくなってき
ている。光リソグラフィにおいては、高スループットを
生かし幅広くデバイス生産に使用されてきたが、近年で
はパターンの微細化に対応するため、露光光源の短波長
化やスキャン転写露光方式の採用などが取り入れられて
きている。しかし、これを実現するための課題も多く技
術が確立しているわけではない。
て、ＬＳＩの製造に用いられるリソグラフィ装置の精度
及びスループットに対する要求は、益々厳しくなってき
ている。光リソグラフィにおいては、高スループットを
生かし幅広くデバイス生産に使用されてきたが、近年で
はパターンの微細化に対応するため、露光光源の短波長
化やスキャン転写露光方式の採用などが取り入れられて
きている。しかし、これを実現するための課題も多く技
術が確立しているわけではない。
【０００３】一方、ＥＢ直接露光（電子ビームリソグラ
フィ）では、光リソグラフィと比べて遥かに高い解像性
があるものの、スループットが著しく低いという問題を
有している。一括露光（セルプロジェクション，キャラ
クタプロジェクションなどと呼ばれる）方法を用いたと
しても、光リソグラフィに比してスループットでは勝ち
目がない。
フィ）では、光リソグラフィと比べて遥かに高い解像性
があるものの、スループットが著しく低いという問題を
有している。一括露光（セルプロジェクション，キャラ
クタプロジェクションなどと呼ばれる）方法を用いたと
しても、光リソグラフィに比してスループットでは勝ち
目がない。
【０００４】そこで、ＥＢ直接露光技術の導入は、まず
は光リソグラフィとの用途に応じた使い分けを行うミッ
クスアンドマッチの採用が最も現実的であると思われ
る。さらに、スループットを上げていくには、オーバヘ
ッド時間，ビーム照射時間，偏向器の整定待ち時間やア
ライメント時間等の短縮が必要になってくる。その中
で、アライメント時間に注目すると、従来のようなチッ
プ４隅のマークを検出して重ね合わせ露光する方法で
は、高精度である半面、非常に時間がかかってしまう問
題がある。従って、スループットを向上させるには、検
出するマークを減らす等してアライメント時間を短縮す
ると共に高い重ね合わせ精度を確保する必要がある。
は光リソグラフィとの用途に応じた使い分けを行うミッ
クスアンドマッチの採用が最も現実的であると思われ
る。さらに、スループットを上げていくには、オーバヘ
ッド時間，ビーム照射時間，偏向器の整定待ち時間やア
ライメント時間等の短縮が必要になってくる。その中
で、アライメント時間に注目すると、従来のようなチッ
プ４隅のマークを検出して重ね合わせ露光する方法で
は、高精度である半面、非常に時間がかかってしまう問
題がある。従って、スループットを向上させるには、検
出するマークを減らす等してアライメント時間を短縮す
ると共に高い重ね合わせ精度を確保する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、ＥＢ
直接露光と光リソグラフィとのミックスアンドマッチを
採用した場合、ＥＢ露光する際の下地パターンと上層パ
ターンとのアライメントを精度良く行う必要があり、そ
のためのアライメント時間が長くなり、これがスループ
ット向上を妨げる要因となっている。
直接露光と光リソグラフィとのミックスアンドマッチを
採用した場合、ＥＢ露光する際の下地パターンと上層パ
ターンとのアライメントを精度良く行う必要があり、そ
のためのアライメント時間が長くなり、これがスループ
ット向上を妨げる要因となっている。
【０００６】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、下地パターンと上層パ
ターンとのアライメントを短時間で且つ精度良く行うこ
とができ、スループットの向上に寄与し得る重ね合わせ
露光方法及び露光システムを提供することにある。
ので、その目的とするところは、下地パターンと上層パ
ターンとのアライメントを短時間で且つ精度良く行うこ
とができ、スループットの向上に寄与し得る重ね合わせ
露光方法及び露光システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。
するために本発明は、次のような構成を採用している。
【０００８】即ち本発明は、ウェハ上に、下地パターン
に対して上層パターンを重ね合わせて露光する重ね合わ
せ露光方法であって、前記ウェハを露光する位置とは異
なる位置で、該ウェハ上の各チップ内の複数のマークを
それぞれ測定してチップ面内のパターン位置歪みを求
め、かつチップが異なる複数点のマークを測定してウェ
ハ面内のチップ配列歪みを求める第１の工程と、前記ウ
ェハを露光する位置で、チップが異なる複数点のマーク
を測定してウェハ面内のチップ配列歪みを求める第２の
工程と、第１の工程で得られたチップ面内のパターン位
置歪みと第２の工程で得られたウェハ面内のチップ配列
歪みを合成する第３の工程と、前記合成した歪みを基に
下地パターンと上層パターンをアライメントする第４の
工程とを含むことを特徴とする。
に対して上層パターンを重ね合わせて露光する重ね合わ
せ露光方法であって、前記ウェハを露光する位置とは異
なる位置で、該ウェハ上の各チップ内の複数のマークを
それぞれ測定してチップ面内のパターン位置歪みを求
め、かつチップが異なる複数点のマークを測定してウェ
ハ面内のチップ配列歪みを求める第１の工程と、前記ウ
ェハを露光する位置で、チップが異なる複数点のマーク
を測定してウェハ面内のチップ配列歪みを求める第２の
工程と、第１の工程で得られたチップ面内のパターン位
置歪みと第２の工程で得られたウェハ面内のチップ配列
歪みを合成する第３の工程と、前記合成した歪みを基に
下地パターンと上層パターンをアライメントする第４の
工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。 (1) 第１の工程は露光装置とは独立に設けられた座標測
定装置内で行い、第２の工程は露光装置内で行うこと。 (2) 第１の工程及び第２の工程を共に露光装置内で行う
こと。
は次のものが挙げられる。 (1) 第１の工程は露光装置とは独立に設けられた座標測
定装置内で行い、第２の工程は露光装置内で行うこと。 (2) 第１の工程及び第２の工程を共に露光装置内で行う
こと。
【００１０】(3) ウェハ上には、下地座標を認識するた
めの重ね合わせ用マークと正しく露光されたかをチェッ
クするための重ね合わせずれ測定用マークが設けられ、
重ね合わせずれ測定用マークは１チップに少なくとも３
つ、重ね合わせ用マークは１チップに１つ形成されてい
ること。
めの重ね合わせ用マークと正しく露光されたかをチェッ
クするための重ね合わせずれ測定用マークが設けられ、
重ね合わせずれ測定用マークは１チップに少なくとも３
つ、重ね合わせ用マークは１チップに１つ形成されてい
ること。
【００１１】(4) チップ面内のパターン位置歪みを求め
る際には、ウェハ上の各チップにおいて少なくとも３点
のマークを測定し、ウェハ面内のチップ配列歪みを求め
る際には、チップが異なる少なくとも３点のマークを測
定すること。
る際には、ウェハ上の各チップにおいて少なくとも３点
のマークを測定し、ウェハ面内のチップ配列歪みを求め
る際には、チップが異なる少なくとも３点のマークを測
定すること。
【００１２】(5) 光リソグラフィとＥＢリソグラフィを
併用したミックスアンドマッチを採用し、ＥＢ直接露光
の際に上記のアライメントを行うこと。
併用したミックスアンドマッチを採用し、ＥＢ直接露光
の際に上記のアライメントを行うこと。
【００１３】また本発明は、ウェハ上に、下地パターン
に対して上層パターンを重ね合わせて露光する重ね合わ
せ露光システムであって、前記ウェハに対して露光を行
うと共に、該ウェハ上のマーク位置を測定する機能を有
する露光装置と、この露光装置に隣接して設けられ、前
記ウェハ上のマーク位置を測定する機能を有する座標測
定装置とを具備してなり、前記座標測定装置では、ウェ
ハ上の各チップ内の複数のマークをそれぞれ測定してチ
ップ面内のパターン位置歪みを求め、かつチップが異な
る複数点のマークを測定してウェハ面内のチップ配列歪
みを求め、前記露光装置では、チップが異なる複数点の
マークを測定してウェハ面内のチップ配列歪みを求め、
このチップ配列歪みと前記座標測定装置で得られたチッ
プ面内のパターン位置歪みを基に下地パターンと上層パ
ターンのアライメントを行い、かつ前記露光装置で前記
ウェハを露光している間に、前記座標測定装置で次のウ
ェハに対する測定を行うことを特徴とする。
に対して上層パターンを重ね合わせて露光する重ね合わ
せ露光システムであって、前記ウェハに対して露光を行
うと共に、該ウェハ上のマーク位置を測定する機能を有
する露光装置と、この露光装置に隣接して設けられ、前
記ウェハ上のマーク位置を測定する機能を有する座標測
定装置とを具備してなり、前記座標測定装置では、ウェ
ハ上の各チップ内の複数のマークをそれぞれ測定してチ
ップ面内のパターン位置歪みを求め、かつチップが異な
る複数点のマークを測定してウェハ面内のチップ配列歪
みを求め、前記露光装置では、チップが異なる複数点の
マークを測定してウェハ面内のチップ配列歪みを求め、
このチップ配列歪みと前記座標測定装置で得られたチッ
プ面内のパターン位置歪みを基に下地パターンと上層パ
ターンのアライメントを行い、かつ前記露光装置で前記
ウェハを露光している間に、前記座標測定装置で次のウ
ェハに対する測定を行うことを特徴とする。
【００１４】（作用）本発明によれば、ウェハの露光位
置とは異なる位置（露光装置内の異なる位置、又は露光
装置とは別の装置）で予めウェハ歪みに対するチップ歪
みを求めておくことにより、露光の際にはウェハ歪みを
測定するのみでチップ歪みを求めることができる。そし
てこの場合、ウェハ歪みを測定するのはチップが異なる
複数点のマーク（例えば３点）のみを測定すればよく、
各チップ毎にマークを測定するのに比べると測定時間は
遙かに短くて済む。
置とは異なる位置（露光装置内の異なる位置、又は露光
装置とは別の装置）で予めウェハ歪みに対するチップ歪
みを求めておくことにより、露光の際にはウェハ歪みを
測定するのみでチップ歪みを求めることができる。そし
てこの場合、ウェハ歪みを測定するのはチップが異なる
複数点のマーク（例えば３点）のみを測定すればよく、
各チップ毎にマークを測定するのに比べると測定時間は
遙かに短くて済む。
【００１５】ウェハ露光位置と異なる位置では、ウェハ
歪みのみならずチップ歪みも測定するため、測定時間は
確かに長いが、これは露光位置でウェハを露光している
間に次のウェハに対して測定を行うようにすれば、この
測定が露光スループットを低下させる要因とはならな
い。
歪みのみならずチップ歪みも測定するため、測定時間は
確かに長いが、これは露光位置でウェハを露光している
間に次のウェハに対して測定を行うようにすれば、この
測定が露光スループットを低下させる要因とはならな
い。
【００１６】従って、下地パターンと上層パターンとの
アライメントを短時間で且つ精度良く行うことができ、
スループットの向上に寄与することが可能となる。
アライメントを短時間で且つ精度良く行うことができ、
スループットの向上に寄与することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
形態によって説明する。
【００１８】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わる重ね合わせ露光方法に使用した露光
システムの基本構成を示す図である。このシステムは、
ＥＢ直接露光のみを行うものであってもよいし、ＥＢ直
接露光と光リソグラフィのミックスアンドマッチを行う
ものであってもよい。
の実施形態に係わる重ね合わせ露光方法に使用した露光
システムの基本構成を示す図である。このシステムは、
ＥＢ直接露光のみを行うものであってもよいし、ＥＢ直
接露光と光リソグラフィのミックスアンドマッチを行う
ものであってもよい。
【００１９】本実施形態のシステムは、ウェハ上のマー
クを測定するための絶対座標測定装置１１と、ウェハ上
にＥＢ直接露光を行うための露光装置１２と、装置１
１，１２間でウェハを搬送するウェハ搬送装置１３とか
ら構成される。
クを測定するための絶対座標測定装置１１と、ウェハ上
にＥＢ直接露光を行うための露光装置１２と、装置１
１，１２間でウェハを搬送するウェハ搬送装置１３とか
ら構成される。
【００２０】座標測定装置１１は、レジストを露光しな
い波長の光を用いてウェハ上のマーク位置を測定するも
のであり、ウェハ上の各チップ内の複数のマークをそれ
ぞれ測定してチップ面内のパターン位置歪みを求め、か
つチップが異なる複数点のマークを測定してウェハ面内
のチップ配列歪みを求めることが可能となっている。露
光装置１２は、ウェハ上のレジストに対して電子ビーム
を用いて所望パターンを露光すると共に、該ウェハ上の
マーク位置を測定する機能を有しており、チップが異な
る複数点のマークを測定してウェハ面内のチップ配列歪
みを求めることが可能となっている。
い波長の光を用いてウェハ上のマーク位置を測定するも
のであり、ウェハ上の各チップ内の複数のマークをそれ
ぞれ測定してチップ面内のパターン位置歪みを求め、か
つチップが異なる複数点のマークを測定してウェハ面内
のチップ配列歪みを求めることが可能となっている。露
光装置１２は、ウェハ上のレジストに対して電子ビーム
を用いて所望パターンを露光すると共に、該ウェハ上の
マーク位置を測定する機能を有しており、チップが異な
る複数点のマークを測定してウェハ面内のチップ配列歪
みを求めることが可能となっている。
【００２１】なお、図１には示していないが、ＥＢ直接
露光と光リソグラフィのミックスアンドマッチを行う場
合は、ＥＢ露光装置に隣接して光露光装置を設け、各露
光装置間でウェハを搬送できるようにすればよい。この
とき、１つのウェハにおいて光露光に比してＥＢ露光に
要する時間が長い場合、１台のＥＢ露光装置に対して複
数台の光露光装置を設けるようにすればよい。
露光と光リソグラフィのミックスアンドマッチを行う場
合は、ＥＢ露光装置に隣接して光露光装置を設け、各露
光装置間でウェハを搬送できるようにすればよい。この
とき、１つのウェハにおいて光露光に比してＥＢ露光に
要する時間が長い場合、１台のＥＢ露光装置に対して複
数台の光露光装置を設けるようにすればよい。
【００２２】本システムを用いた重ね合わせ露光方法に
ついて、図２の測定・露光フローを参照して説明する。
ついて、図２の測定・露光フローを参照して説明する。
【００２３】まず、絶対座標測定装置１１を用いて歪み
を求める手順を説明する。座標測定装置１１を用い、図
３に示すような重ね合わせ露光を行うウェハ２０のチッ
プ２１内に配置された４点の重ね合わせマーク２２の座
標を求める。今回、チップ２１内の重ね合わせマーク２
２は４点測定したが、歪みの主な成分を考えると少なく
ともチップ内３点測定すればよい。もし、露光するチッ
プのパターン位置歪みが複雑であるならば、測定するマ
ークの数を増やし、求める歪み係数の数を多くすること
も可能である。また、測定するマークは、必ずしも重ね
合わせマーク２２でなくても設計座標が分るものであれ
ば何でもよい。さらに、測定装置はパターン座標が求め
られる装置であれば何でもよい。
を求める手順を説明する。座標測定装置１１を用い、図
３に示すような重ね合わせ露光を行うウェハ２０のチッ
プ２１内に配置された４点の重ね合わせマーク２２の座
標を求める。今回、チップ２１内の重ね合わせマーク２
２は４点測定したが、歪みの主な成分を考えると少なく
ともチップ内３点測定すればよい。もし、露光するチッ
プのパターン位置歪みが複雑であるならば、測定するマ
ークの数を増やし、求める歪み係数の数を多くすること
も可能である。また、測定するマークは、必ずしも重ね
合わせマーク２２でなくても設計座標が分るものであれ
ば何でもよい。さらに、測定装置はパターン座標が求め
られる装置であれば何でもよい。
【００２４】図３に示した重ね合わせマーク２２の中か
ら、図４（ａ）に示すようなウェハ面内上の４点のマー
ク座標を元に、下記に示すような式から最小二乗法を用
いてウェハ歪み３１を求める。
ら、図４（ａ）に示すようなウェハ面内上の４点のマー
ク座標を元に、下記に示すような式から最小二乗法を用
いてウェハ歪み３１を求める。
【００２５】Ｘ＝ａ0 ＋ａ1 ｘ＋ａ2 ｙ＋ａ3 ｘｙ Ｙ＝ｂ0 ＋ｂ1 ｘ＋ｂ2 ｙ＋ｂ3 ｘｙ 但し、Ｘ，Ｙはマーク実測値、ｘ，ｙはマーク設計値、
ａ0 〜ａ3 ，ｂ0 〜ｂ3は歪み係数である。
ａ0 〜ａ3 ，ｂ0 〜ｂ3は歪み係数である。
【００２６】ここで求められるウェハ歪み３１は、チッ
プの配列、絶対座標測定装置１１のステージの直交度や
ウェハ搬送機構１３の回転誤差等を含むものである。図
３に示した重ね合わせマーク２２から、図４（ｂ）に示
すようなチップ内４点のマーク座標を基に、チップの歪
み３２を求める。ここでは、ウェハ歪み３１に対する相
対的なチップの歪み３２を求める。
プの配列、絶対座標測定装置１１のステージの直交度や
ウェハ搬送機構１３の回転誤差等を含むものである。図
３に示した重ね合わせマーク２２から、図４（ｂ）に示
すようなチップ内４点のマーク座標を基に、チップの歪
み３２を求める。ここでは、ウェハ歪み３１に対する相
対的なチップの歪み３２を求める。
【００２７】次に、露光装置１２を用い、重ね合わせ露
光を行う手順を説明する。マーク検出は、図５に示すよ
うなチップ２１が異なるウェハ面内上４点の重ね合わせ
マーク２２を用いた。今回は、ウェハ面内上で４点測定
したが、少なくとも３点測定すればよい。ウェハ面内上
の４点のマーク座標からウェハ歪み３３を求める。座標
測定装置１１で求めたウェハ歪み３１と露光装置１２で
求めたウェハ歪み３３に違いがあっても、ウェハ歪みに
対するチップの歪み誤差は少ない。従って、予め絶対座
標測定装置１１で求めたチップ歪み３２と、露光装置１
２で求めたウェハ歪み３３を用いれば、図６に示すよう
に、露光すべきチップ歪み３４が得られる。そして、こ
のチップ歪み３４を基に重ね合わせ露光を行うことによ
り、下地パターンと上層パターンとの精度良いアライメ
ントが可能となる。
光を行う手順を説明する。マーク検出は、図５に示すよ
うなチップ２１が異なるウェハ面内上４点の重ね合わせ
マーク２２を用いた。今回は、ウェハ面内上で４点測定
したが、少なくとも３点測定すればよい。ウェハ面内上
の４点のマーク座標からウェハ歪み３３を求める。座標
測定装置１１で求めたウェハ歪み３１と露光装置１２で
求めたウェハ歪み３３に違いがあっても、ウェハ歪みに
対するチップの歪み誤差は少ない。従って、予め絶対座
標測定装置１１で求めたチップ歪み３２と、露光装置１
２で求めたウェハ歪み３３を用いれば、図６に示すよう
に、露光すべきチップ歪み３４が得られる。そして、こ
のチップ歪み３４を基に重ね合わせ露光を行うことによ
り、下地パターンと上層パターンとの精度良いアライメ
ントが可能となる。
【００２８】例えば、ウェハ内４００点の重ね合わせマ
ークがある基板に対して重ね合わせ露光をする際、従来
方法のダイバイタイの場合では４００点全てマーク検出
しなければならない。これに対し本実施形態の場合、露
光装置内では４点若しくは３点の測定で済むことにな
る。マーク検出時間を１点のマークにつき１秒として考
え、ウェハ１枚当りの描画時間を比較すると、従来方法
では約３０分に対して、本実施形態では約２３分になり
約７分短縮できる。今後レジストの高感度化や制御系の
待ち時間短縮化が進むと、描画時間の中でアライメント
時間の占める割合が多くなるので７分の短縮効果は大き
い。
ークがある基板に対して重ね合わせ露光をする際、従来
方法のダイバイタイの場合では４００点全てマーク検出
しなければならない。これに対し本実施形態の場合、露
光装置内では４点若しくは３点の測定で済むことにな
る。マーク検出時間を１点のマークにつき１秒として考
え、ウェハ１枚当りの描画時間を比較すると、従来方法
では約３０分に対して、本実施形態では約２３分になり
約７分短縮できる。今後レジストの高感度化や制御系の
待ち時間短縮化が進むと、描画時間の中でアライメント
時間の占める割合が多くなるので７分の短縮効果は大き
い。
【００２９】なお、本実施形態では、絶対座標測定装置
１１内では従来と同様に４００点全てでマーク検出しな
ければならない。しかし、座標測定装置１１は露光装置
１２とは独立しており、露光装置１２で１枚目のウェハ
を露光している間に座標測定装置１１内で２枚目のウェ
ハに対してマーク位置の測定を行うことができる。従っ
て、歪み測定の時間は描画時間に隠れることになり、実
質的なアライメント時間は、ウェハ歪みを求めるための
４点若しくは３点のマーク検出だけでよくなり大幅に時
間短縮できる。しかも、予め歪みを測定しているのでチ
ップ毎に歪み補正が可能であり、ダイバイタイ方法に匹
敵する精度が得られる。
１１内では従来と同様に４００点全てでマーク検出しな
ければならない。しかし、座標測定装置１１は露光装置
１２とは独立しており、露光装置１２で１枚目のウェハ
を露光している間に座標測定装置１１内で２枚目のウェ
ハに対してマーク位置の測定を行うことができる。従っ
て、歪み測定の時間は描画時間に隠れることになり、実
質的なアライメント時間は、ウェハ歪みを求めるための
４点若しくは３点のマーク検出だけでよくなり大幅に時
間短縮できる。しかも、予め歪みを測定しているのでチ
ップ毎に歪み補正が可能であり、ダイバイタイ方法に匹
敵する精度が得られる。
【００３０】また、従来方法と本実施形態の経費を比較
した結果を、図７に示す。年間経費の計算式は図中に示
した式を用いた。１年間の経費を比較すると、従来方法
では１．８２億円になり、本実施形態では２．２３億円
になる。上記に述べたようにスループットを比較する
と、従来方法では２．０枚／ｈだったものが、本実施形
態では２．６枚／ｈになる。以上の計算結果から、従来
方法の場合を１とした本実施形態の場合のウェハ１枚当
りの経費を計算すると０．９４になる。従って本実施形
態を用いれば、従来方法に比べて高スループットかつ低
コストが実現できることになる。
した結果を、図７に示す。年間経費の計算式は図中に示
した式を用いた。１年間の経費を比較すると、従来方法
では１．８２億円になり、本実施形態では２．２３億円
になる。上記に述べたようにスループットを比較する
と、従来方法では２．０枚／ｈだったものが、本実施形
態では２．６枚／ｈになる。以上の計算結果から、従来
方法の場合を１とした本実施形態の場合のウェハ１枚当
りの経費を計算すると０．９４になる。従って本実施形
態を用いれば、従来方法に比べて高スループットかつ低
コストが実現できることになる。
【００３１】このように本実施形態によれば、露光装置
１２とは独立して座標測定装置１１を設け、この座標測
定装置により予め求めたウェハ歪みに対するチップ歪み
と、露光装置１２で露光の際に求めたウェハ歪みとを用
いることで、高精度かつ高スループットでありながら低
コストの重ね合わせ露光が可能になる。
１２とは独立して座標測定装置１１を設け、この座標測
定装置により予め求めたウェハ歪みに対するチップ歪み
と、露光装置１２で露光の際に求めたウェハ歪みとを用
いることで、高精度かつ高スループットでありながら低
コストの重ね合わせ露光が可能になる。
【００３２】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態は、チップ内に形成するマークの改良をはかったもの
である。第１の実施形態との違いは、チップ内の重ね合
わせマークを４つから１つにして、歪み測定用のマーク
を重ね合わせマークから重ね合わせずれ測定用マークに
変更しただけである。
態は、チップ内に形成するマークの改良をはかったもの
である。第１の実施形態との違いは、チップ内の重ね合
わせマークを４つから１つにして、歪み測定用のマーク
を重ね合わせマークから重ね合わせずれ測定用マークに
変更しただけである。
【００３３】図８（ａ）に、従来のチップ内のマーク配
列の概略を示す。従来例では、１つのチップに対して重
ね合わせマーク８１が４つ、重ね合わせずれ測定用マー
ク８２が４つ配置されていた。ここで、重ね合わせマー
ク８１とは、下地に対して次のパターンを合わせるため
のマークであり、上層パターンの形成によってもマーク
形状は変わらないものである。重ね合わせずれ測定用マ
ーク８２とは、上層パターンが正しく露光されたかを測
定するためのマークであり、上層パターンの形成によっ
てマーク形状が変わるものである。
列の概略を示す。従来例では、１つのチップに対して重
ね合わせマーク８１が４つ、重ね合わせずれ測定用マー
ク８２が４つ配置されていた。ここで、重ね合わせマー
ク８１とは、下地に対して次のパターンを合わせるため
のマークであり、上層パターンの形成によってもマーク
形状は変わらないものである。重ね合わせずれ測定用マ
ーク８２とは、上層パターンが正しく露光されたかを測
定するためのマークであり、上層パターンの形成によっ
てマーク形状が変わるものである。
【００３４】本実施形態では、絶対座標測定装置１１を
用いた歪み測定の際に、重ね合わせマーク８１を使わず
に、重ね合わせずれ測定用マーク８２を使う。これは、
座標測定装置１１がマーク位置測定の際にレジストを露
光しない波長の光を用いることから可能となるものであ
る。このとき、歪み測定用のマークは、重ね合わせマー
ク８１以外であればなんでもよい。すると、必要な重ね
合わせマーク８１は露光装置でマーク検出に使用するマ
ークだけになり、図８（ｂ）に示すように、チップ内１
点配置されていれば良いことになる。このようにすれ
ぱ、デバイスパターン領域８３が増える。
用いた歪み測定の際に、重ね合わせマーク８１を使わず
に、重ね合わせずれ測定用マーク８２を使う。これは、
座標測定装置１１がマーク位置測定の際にレジストを露
光しない波長の光を用いることから可能となるものであ
る。このとき、歪み測定用のマークは、重ね合わせマー
ク８１以外であればなんでもよい。すると、必要な重ね
合わせマーク８１は露光装置でマーク検出に使用するマ
ークだけになり、図８（ｂ）に示すように、チップ内１
点配置されていれば良いことになる。このようにすれ
ぱ、デバイスパターン領域８３が増える。
【００３５】このように本実施形態によれば、歪み測定
で重ね合わせマーク以外のマークを用いることで、チッ
プ内の重ね合わせマークは１つにすることができ、デバ
イスパターン領域を増やすことができる。
で重ね合わせマーク以外のマークを用いることで、チッ
プ内の重ね合わせマークは１つにすることができ、デバ
イスパターン領域を増やすことができる。
【００３６】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。露光システムの構成は、ＥＢ直接
露光と光リソグラフィとのミックスアンドマッチを採用
したものに限らず、ＥＢ直接露光のみでパターンを形成
する場合も同様に適用することができる。また、実施形
態では露光装置と座標測定装置とを独立に設けたが、露
光装置内に露光領域とは異なる領域でマーク測定を行う
領域を設けることができれば、必ずしも座標測定装置を
独立に設け必要はない。
されるものではない。露光システムの構成は、ＥＢ直接
露光と光リソグラフィとのミックスアンドマッチを採用
したものに限らず、ＥＢ直接露光のみでパターンを形成
する場合も同様に適用することができる。また、実施形
態では露光装置と座標測定装置とを独立に設けたが、露
光装置内に露光領域とは異なる領域でマーク測定を行う
領域を設けることができれば、必ずしも座標測定装置を
独立に設け必要はない。
【００３７】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
で、種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、予
め求めたウェハ歪みに対するチップ歪みと、露光の際に
求めたウェハ歪みを用いることで、高精度かつ高スルー
プットでありながら低コストの重ね合わせ露光が可能に
なる。
め求めたウェハ歪みに対するチップ歪みと、露光の際に
求めたウェハ歪みを用いることで、高精度かつ高スルー
プットでありながら低コストの重ね合わせ露光が可能に
なる。
【図１】第１の実施形態に係わる重ね合わせ露光方法に
使用した露光システムの基本構成を示す図。
使用した露光システムの基本構成を示す図。
【図２】第１の実施形態における測定・露光フローを示
す図。
す図。
【図３】チップ上の重ね合わせ用マークを示す図。
【図４】座標測定装置で求めたウェハ歪みとチップ歪み
を示す模式図。
を示す模式図。
【図５】露光装置で求めたウェハ歪みを示す模式図。
【図６】露光する際のチップ歪みを示す模式図。
【図７】従来方法と本実施形態のコスト比較を説明する
ための図。
ための図。
【図８】第２の実施形態におけるチップ内のマーク配列
を従来例と比較して示す図。
を従来例と比較して示す図。
１１…絶対座標測定装置 １２…露光装置 １３…搬送装置 ２０…ウェハ ２１…チップ ２２…重ね合わせマーク ３１…ウェハ歪み ３２…チップ歪み ３３…ウェハ歪み ３４…チップ歪み ８１…重ね合わせマーク ８２…重ね合わせずれ測定用マーク ８３…デバイスパターン領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｋ
Claims (5)
- 【請求項１】ウェハ上に、下地パターンに対して上層パ
ターンを重ね合わせて露光する重ね合わせ露光方法であ
って、 前記ウェハを露光する位置とは異なる位置で、該ウェハ
上の各チップ内の複数のマークをそれぞれ測定してチッ
プ面内のパターン位置歪みを求め、かつチップが異なる
複数点のマークを測定してウェハ面内のチップ配列歪み
を求める第１の工程と、 前記ウェハを露光する位置で、チップが異なる複数点の
マークを測定してウェハ面内のチップ配列歪みを求める
第２の工程と、 第１の工程で得られたチップ面内のパターン位置歪みと
第２の工程で得られたウェハ面内のチップ配列歪みを合
成する第３の工程と、 前記合成した歪みを基に下地パターンと上層パターンを
アライメントする第４の工程とを含むことを特徴とする
重ね合わせ露光方法。 - 【請求項２】第１の工程は露光装置とは独立して設けた
座標測定装置内で行い、第２の工程は露光装置内で行う
ことを特徴とする請求項１記載の重ね合わせ露光方法。 - 【請求項３】前記ウェハ上には、下地座標を認識するた
めの重ね合わせ用マークと正しく露光されたかをチェッ
クするための重ね合わせずれ測定用マークが設けられ、
重ね合わせずれ測定用マークは１チップに少なくとも３
つ、重ね合わせ用マークは１チップに１つ形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の重ね合わせ露光方
法。 - 【請求項４】ある露光単位毎に第２の工程から第４の工
程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の重ね合わ
せ露光方法。 - 【請求項５】ウェハ上に、下地パターンに対して上層パ
ターンを重ね合わせて露光する重ね合わせ露光システム
であって、 前記ウェハに対して露光を行うと共に、該ウェハ上のマ
ーク位置を測定する機能を有する露光装置と、この露光
装置に隣接して設けられ、前記ウェハ上のマーク位置を
測定する機能を有する座標測定装置とを具備してなり、 前記座標測定装置では、ウェハ上の各チップ内の複数の
マークをそれぞれ測定してチップ面内のパターン位置歪
みを求め、かつチップが異なる複数点のマークを測定し
てウェハ面内のチップ配列歪みを求め、 前記露光装置では、チップが異なる複数点のマークを測
定してウェハ面内のチップ配列歪みを求め、このチップ
配列歪みと前記座標測定装置で得られたチップ面内のパ
ターン位置歪みを基に下地パターンと上層パターンのア
ライメントを行い、 かつ前記露光装置で前記ウェハを露光している間に、前
記座標測定装置で次のウェハに対する測定を行うことを
特徴とする重ね合わせ露光システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000088412A JP2001274073A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 重ね合わせ露光方法及び露光システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000088412A JP2001274073A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 重ね合わせ露光方法及び露光システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001274073A true JP2001274073A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18604297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000088412A Pending JP2001274073A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 重ね合わせ露光方法及び露光システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001274073A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000088412A patent/JP2001274073A/ja active Pending
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