JP2005285916A - Method for measuring position of alignment mark - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リソグラフィ工程において、露光すべき感応基板の位置合わせをするために設けられたアライメントマークの位置を精度よく測定する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for accurately measuring the position of an alignment mark provided for aligning a sensitive substrate to be exposed in a lithography process.
半導体集積回路や液晶表示素子などの製作においては、ウェハ又はガラスなどに対し、複数層にわたってパターンを露光する必要がある。したがって、露光装置においては、これらの各層に形成されるパターンの位置を精度良く位置合わせして露光を行う必要がある。 In manufacturing a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display element, it is necessary to expose a pattern over a plurality of layers on a wafer or glass. Therefore, in the exposure apparatus, it is necessary to perform exposure by accurately aligning the positions of the patterns formed in these layers.
このような目的のために、ある層を露光する場合に、その下の層との位置合わせを行うために、下の層にはアライメントマークと称される位置合わせマークが設けられている。そして露光装置に搭載されたアライメントマーク測定装置（多くは光学顕微鏡と撮像装置を組み合わせたもの）が設けられており、これにより、、露光の前に、アライメントマークの、露光装置の基準位置からの相対位置を測定し、その結果に基づいて感応基板のアライメントを行うようになっている。 For such a purpose, when a certain layer is exposed, an alignment mark called an alignment mark is provided in the lower layer in order to perform alignment with the lower layer. An alignment mark measuring device (mostly a combination of an optical microscope and an imaging device) mounted on the exposure apparatus is provided, so that the alignment mark can be removed from the reference position of the exposure apparatus before exposure. The relative position is measured, and the sensitive substrate is aligned based on the result.
測定の方法としては、アライメントマークの、設計上のアライメントマーク位置がアライメントマーク測定装置の視野中心にくるように基板ステージ（搭載されているものは、半導体デバイス製造の場合はウエハ、液晶製造の場合ガラスであるが、便宜上、このようなものを搭載するものを、総称して基板ステージと呼ぶことにする。）を動かし、その状態でアライメントマークの位置を測定して、それが設計位置からどの程度ずれているかを測定する。 As a method of measurement, the substrate stage is set so that the design alignment mark position of the alignment mark is at the center of the visual field of the alignment mark measuring device (the mounted one is a wafer in the case of semiconductor device manufacture, in the case of liquid crystal manufacture) Although it is glass, for the sake of convenience, those on which such a material is mounted will be collectively referred to as a substrate stage.) In this state, the position of the alignment mark is measured, and it is determined from the design position. Measure whether there is a deviation.
このようなアライメントマークは、複数設けられており、これら複数のアライメントマークについて、以上のような測定を行う。そして、その結果に基づいて、基板ステージに搭載された感応基板が、設計上の搭載位置からどの程度ずれて搭載されているかを算出し、それに合わせて基板ステージを調整することにより、下層のパターンに正確に対応する位置に露光が行われるようにする。 A plurality of such alignment marks are provided, and the above-described measurement is performed on the plurality of alignment marks. Then, based on the result, calculate how much the sensitive substrate mounted on the substrate stage is mounted from the design mounting position, and adjust the substrate stage accordingly, so that the lower layer pattern The exposure is performed at a position corresponding exactly to.
今、露光装置の光軸方向をＺ軸とし、基板ステージ駆動方向をＸ軸、Ｙ軸とする直交座標系を考えた場合、もし、感応基板の変形が無いと考えれば、感応基板の載置位置の誤差は、Ｘ軸方向位置ｘ、Ｙ軸方向位置ｙ、Ｚ軸周りの回転角θの３つである。よって、３個のアライメントマークの位置を測定すれば、方程式を解くことによりこれらの量を決定することができ、感応基板の位置調整が可能となる。 Now, when considering an orthogonal coordinate system in which the optical axis direction of the exposure apparatus is the Z axis and the substrate stage driving direction is the X axis and the Y axis, if it is considered that there is no deformation of the sensitive substrate, the sensitive substrate is placed. There are three position errors: an X-axis direction position x, a Y-axis direction position y, and a rotation angle θ around the Z axis. Therefore, if the positions of the three alignment marks are measured, these amounts can be determined by solving the equations, and the position of the sensitive substrate can be adjusted.
しかしながら、特にウエハの場合には、露光したレジストの現像、ウエハのエッチング、残存するレジストの除去等のプロセスの間に変形が発生する。この変形は、露光されるパターンが微細化し、必要露光精度が上がるに従って無視できなくなってきている。 However, particularly in the case of wafers, deformation occurs during processes such as developing exposed resist, etching the wafer, and removing remaining resist. This deformation cannot be ignored as the exposed pattern becomes finer and the required exposure accuracy increases.
そのため、最近では、これらの感応基板の変形を考慮して、位置合わせを行うべき量を決定するＥＧＡ（Enhanced Global Alignment）と呼ばれる方法が採用されるようになってきている。 Therefore, recently, a method called EGA (Enhanced Global Alignment) that determines the amount to be aligned in consideration of the deformation of the sensitive substrate has been adopted.
これは、感応基板のアライメントマークの位置を設計位置から変位させるものとして、前述の感応基板の載置位置誤差であるｘ、ｙ、θの他に、感応基板の変形に基づく、ｘ方向倍率変化、ｙ方向倍率変化、及び直交度変化の３つの要素を加えて、アライメントマークの位置測定から、これら６個の要素を算出し、これらの値に基づいて感応基板のアライメントを行おうというものである。 This is because the position of the alignment mark on the sensitive substrate is displaced from the design position. In addition to x, y, and θ, which are the mounting position errors of the sensitive substrate described above, the x-direction magnification change based on the deformation of the sensitive substrate , Y-direction magnification change and orthogonality change are added, and these six elements are calculated from the alignment mark position measurement, and the sensitive substrate is aligned based on these values. is there.
実際には、感応基板の変形は、全面にわたって一様なものではないので、上記６個の要素を決定するためには、６個のアライメントマークの位置測定を行って方程式を求める方法では、誤差が生じる恐れがある。よって、ＥＧＡにおいては、多数のアライメントマークの位置測定を行い、重回帰分析等の統計的手段によって６個の要素の値を求めるようにしている。 Actually, the deformation of the sensitive substrate is not uniform over the entire surface. Therefore, in order to determine the above six elements, the method of obtaining the equation by measuring the positions of the six alignment marks is an error. May occur. Therefore, in EGA, the positions of a large number of alignment marks are measured, and the values of six elements are obtained by statistical means such as multiple regression analysis.
以上説明したように、アライメントマークの位置測定は、主として光学顕微鏡を用いて行われるが、光学顕微鏡には、デイストーシヨン等の結像特性があるため、撮像光学系を通したことにより、図３に示すように、画像検出器に取り込んだ画像には歪みが存在する。なお、図３に示す破線は、縦横等間隔の目盛り線を撮像したときにディストーションによって変形して撮像された目盛り線を示す。 As described above, the alignment mark position is measured mainly using an optical microscope. However, since the optical microscope has imaging characteristics such as distortion, it passes through the imaging optical system. As shown in FIG. 3, there is distortion in the image captured by the image detector. Note that the broken lines shown in FIG. 3 indicate the scale lines that are imaged by deformation due to distortion when the scale lines at equal intervals in the vertical and horizontal directions are imaged.
このためこの画像で検出されたアライメントマーク２１のそれぞれの位置は、デイストーシヨンの影響の無い理想的な画像で検出した場合と異なり、位置誤差を有する。従つて、このように位置誤差を含むデータに基づいて感応基板のアライメントを行うと、正確なアライメントができないという問題点があった。
For this reason, each position of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ディストーションが存在する撮像光学系を使用した場合でも、正確にアライメントマークの位置測定が可能であるアライメントマークの位置測定方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an alignment mark position measuring method capable of accurately measuring the position of an alignment mark even when an imaging optical system having distortion is used. Is an issue.
前記課題を解決するための第１の手段は、感応基板に形成された複数のアライメントマークの、露光装置の基準位置を基準とする位置を測定し、その測定データを統計的処理して、前記感応基板の前記露光装置の基準位置を基準とする載置位置変位を決定する方法において、前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置を測定する方法であって、第１の工程として、全ての前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置を測定し、第２の工程として、第１の工程において測定されたアライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置に基づき、前記各アライメントマーク毎に、前記各アライメントマークが測定装置の視野中心にくるように前記感応基板の位置を調整して、その状態で、再び、前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置の測定を全アライメントマークについて行い、その結果を、前記各アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置とすることを特徴とするアライメントマークの位置測定方法（請求項１）である。 The first means for solving the above problem is to measure the positions of a plurality of alignment marks formed on the sensitive substrate with reference to the reference position of the exposure apparatus, statistically processing the measurement data, and A method for determining a placement position displacement of a sensitive substrate with reference to a reference position of the exposure apparatus, the method comprising: measuring a position of the alignment mark with reference to a reference position of the exposure apparatus, wherein the first step As a second step, the positions of all the alignment marks with respect to the reference position of the exposure apparatus are measured, and as the second step, the reference position of the alignment apparatus measured in the first step is used as a reference. Based on the position, for each alignment mark, adjust the position of the sensitive substrate so that each alignment mark is at the center of the field of view of the measuring device, and the state Again, measurement of the position of the alignment mark with respect to the reference position of the exposure apparatus is performed for all alignment marks, and the result is set to the position of the reference position of the exposure apparatus for each alignment mark. A method for measuring the position of an alignment mark (claim 1).
本手段においては、第１の工程において求めたアライメントマークの位置に基づいて、第２の工程で同じアライメントマークを測定する際には、そのアライメントマークが測定位置の視野の中心にくるように感応基板の位置を調整している。測定装置の視野中心近傍ではディストーションを初め、その他のボケや収差が小さいので、この位置にアライメントマークを位置させて測定することにより、アライメントマークの位置を精度良く測定することができる。 In this means, when measuring the same alignment mark in the second step based on the position of the alignment mark obtained in the first step, it is sensitive that the alignment mark is at the center of the field of view of the measurement position. The position of the board is adjusted. In the vicinity of the center of the field of view of the measuring device, distortion, other blurs and aberrations are small, and the position of the alignment mark can be accurately measured by positioning the alignment mark at this position.
前記課題を解決するための第２の手段は、感応基板に形成された複数のアライメントマークの、露光装置の基準位置を基準とする位置を測定し、その測定データを統計的処理して、前記感応基板の前記露光装置の基準位置を基準とする載置位置変位を決定する方法において、前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置を測定する方法であって、第１の工程として、前記アライメントマークの代表点の前記露光装置の基準位置を基準とする位置を測定し、その結果と、設計上の前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置とに基づいて、統計的処理により、前記感応基板の載置位置ずれ量を求め、第２の工程として、第１の工程において求められた感応基板の位置ずれ量に基づき、前記各アライメントマークの位置ずれ量を求めて前記各アライメントマーク毎に、前記各アライメントマークの設計位置に位置ずれ量を加えた位置が測定装置の視野中心にくるように前記感応基板の位置を調整して、その状態で、再び、前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置の測定を全アライメントマークについて行い、その結果を、前記各アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置とすることを特徴とするアライメントマークの位置測定方法（請求項２）である。 The second means for solving the above problem is to measure the positions of a plurality of alignment marks formed on the sensitive substrate with reference to the reference position of the exposure apparatus, statistically processing the measurement data, and A method for determining a placement position displacement of a sensitive substrate with reference to a reference position of the exposure apparatus, the method comprising: measuring a position of the alignment mark with reference to a reference position of the exposure apparatus, wherein the first step As a result of measuring the position of the representative point of the alignment mark with reference to the reference position of the exposure apparatus, and based on the result and the position of the alignment mark in the design with reference to the reference position of the exposure apparatus Then, the mounting position deviation amount of the sensitive substrate is obtained by statistical processing, and the second step is performed based on the positional deviation amount of the sensitive substrate obtained in the first step. For each alignment mark, the position of the sensitive substrate is adjusted so that the position obtained by adding the amount of positional deviation to the design position of each alignment mark is at the center of the visual field of the measuring device. In this state, again, the position of the alignment mark is measured with respect to the reference position of the exposure apparatus for all alignment marks, and the result is determined with reference to the reference position of the exposure apparatus for each alignment mark. This is a method for measuring the position of an alignment mark (Claim 2).
本手段においては、アライメントマークの代表点の設計位置と測定位置との誤差に基づいて、たとえばＥＧＡと同等の手法により感応基板全体の位置ずれ量を求めておく、そして、その感応基板の位置ずれがあったとき、各々のアライメントマークが設計値よりどの程度ずれたところにあるかを算出し、そのずれた位置に当たる場所を測定装置の視野中心にくるように感応基板の位置を調整して、アライメントマークの位置測定を再び行う。よって、前記第１の手段とほぼ同じ作用効果が得られる。但し、本手段においては、全アライメントマークの位置測定を行う必要がないので、測定時間を短縮できる効果がある。ここで、アライメントマークの代表点というのは、例えばアライメントマークがｎ個あったとすると、そのうちから任意に選んだｋ個（ｋ＜ｎ）のアライメントマークのことを言う。 In this means, based on the error between the design position of the representative point of the alignment mark and the measurement position, the amount of displacement of the entire sensitive substrate is obtained by a method equivalent to, for example, EGA, and the displacement of the sensitive substrate is determined. When there is, calculate how much each alignment mark is deviated from the design value, adjust the position of the sensitive substrate so that the position corresponding to the deviated position is in the center of the visual field of the measuring device, Measure alignment mark position again. Therefore, substantially the same effect as the first means can be obtained. However, since this means does not need to measure the positions of all alignment marks, there is an effect that the measurement time can be shortened. Here, the representative point of the alignment mark means, for example, if there are n alignment marks, k alignment marks (k <n) arbitrarily selected from them.
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段における前記第２の工程によって得られた前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置を、前記第１の工程によって得られたアライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置とみなして、前記第１の手段における前記第２の工程を再び行う動作を、１回以上繰り返して行うことを特徴とするアライメントマークの位置測定方法（請求項３）である。 According to a third means for solving the above problem, the position of the alignment mark obtained by the second step in the first means with respect to the reference position of the exposure apparatus is set as the first step. The operation of performing the second step in the first means again is performed one or more times, assuming that the alignment mark obtained in step 1 is a position relative to the reference position of the exposure apparatus. This is a method for measuring the position of an alignment mark (claim 3).
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段における前記第２の工程によって得られた前記アライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置を、前記第１の工程によって得られたアライメントマークの前記露光装置の基準位置を基準とする位置とみなして、その結果と、設計上の前記アライメントマークの位置とに基づいて、統計的処理により、前記感応基板の載置位置ずれ量を求め、その後、前記第２の手段における前記第２の工程を再び行う動作を、１回以上繰り返して行うことを特徴とするアライメントマークの位置測定方法（請求項４）である。 According to a fourth means for solving the above-mentioned problem, the position of the alignment mark obtained by the second step in the second means with respect to the reference position of the exposure apparatus is set as the first step. The position of the sensitive substrate is determined by statistical processing based on the result and the position of the alignment mark in the design based on the alignment mark obtained by the above-described method. An alignment mark position measuring method (claim 4) characterized in that an operation for obtaining a positional deviation amount and then performing the second step in the second means again is repeated one or more times.
これら、第３の手段、第４の手段においては、１回の測定位置の調整によりアライメントマークを視野の中心に十分納められなかった場合に、前記第１の手段、第２の手段の手法を繰り返し行うことにより、アライメントマークを視野の中心により近づけて測定を行うものである。よって、より正確にアライメントマークの測定を行うことができる。 In these third means and fourth means, when the alignment mark cannot be sufficiently centered in the center of the field of view by adjusting the measurement position once, the method of the first means and the second means is used. By repeatedly performing the measurement, the alignment mark is brought closer to the center of the field of view. Therefore, the alignment mark can be measured more accurately.
以上説明したように、本発明によれば、ディストーションが存在する撮像光学系を使用した場合でも、正確にアライメントマークの位置測定が可能であるアライメントマークの位置測定方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an alignment mark position measuring method capable of accurately measuring the alignment mark position even when an imaging optical system having distortion is used.
以下、本発明の実施の形態の例を説明するが、それに先立ち、本発明実施の形態であるアライメントマークの位置測定方法を実施するのに使用するアライメントマーク測定装置とＥＧＡの概要を述べる。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described. Prior to that, an outline of an alignment mark measuring apparatus and EGA used to implement an alignment mark position measuring method according to an embodiment of the present invention will be described.
図１は、露光装置の投影光学系の部分を図示したものであり、マスクやレチクルを照明する照明光学系の部分は図示を省略している。投影光学系鏡筒１には、その外部にアライメントマーク位置測定装置２が取り付けられており、アライメントマーク位置測定装置２は、光学顕微鏡３と、撮像装置４、画像処理装置５から成り立っている。 FIG. 1 illustrates a projection optical system portion of an exposure apparatus, and illustration of an illumination optical system portion that illuminates a mask or a reticle is omitted. An alignment mark position measuring device 2 is attached to the projection optical system barrel 1 outside. The alignment mark position measuring device 2 includes an optical microscope 3, an imaging device 4, and an image processing device 5.
感応基板であるウエハ６は、ウエハステージ７上に載置され、投影光学系鏡筒１に内蔵されている投影光学系により、マスク又はレチクルに形成されたパターンがウエハ６に露光転写される。露光装置の光軸をＺ軸とすると、ウエハステージ７は、Ｚ軸を１軸とするＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系において、ウエハステージ駆動装置８により、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能とされていると共に、Ｚ軸周りの回転が可能とされている。
A wafer 6 that is a sensitive substrate is placed on a wafer stage 7, and a pattern formed on a mask or a reticle is exposed and transferred onto the wafer 6 by a projection optical system built in the projection optical system barrel 1. Assuming that the optical axis of the exposure apparatus is the Z-axis, the wafer stage 7 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the wafer
ウエハステージ７のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置は、干渉計９により測定される。よって、光学顕微鏡３によりウエハ６に形成されたアライメントマークを拡大して、撮像装置４により撮像し、画像処理装置５により画像処理を行って、光学顕微鏡３の視野中での位置を読み取り、それと干渉計９の出力とを演算することにより、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系におけるアライメントマークのＸ方向位置、Ｙ方向位置を測定することができる。 The positions of the wafer stage 7 in the X-axis direction and the Y-axis direction are measured by the interferometer 9. Therefore, the alignment mark formed on the wafer 6 by the optical microscope 3 is enlarged, the image is picked up by the image pickup device 4, the image processing is performed by the image processing device 5, the position in the field of view of the optical microscope 3 is read, and By calculating the output of the interferometer 9, the X-direction position and the Y-direction position of the alignment mark in the XYZ orthogonal coordinate system can be measured.
今、アライメントマークがｎ個あったとして、そのｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目のアライメントマークの設計上の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とし、実際に存在する位置を（Δｘ’ｉ，Δｙ’ｉ）とする。そして、ウエハ６の載置位置のＸ軸方向誤差をΔｘｗ、Ｙ軸方向誤差をΔｙｗ、Ｚ軸周りの回転各誤差をΔθとし、ウエハ６の変形によるＸ軸方向倍率変化をαｘ、Ｙ軸方向倍率変化をαｙ、直交度の変化をωとする。すると、これらの量の間に、幾何学的な関係より、以下の関係式が成り立つ（ｉ＝１〜ｎ）。 Now, assuming that there are n alignment marks, the design position of the i-th (i = 1 to n) -th alignment mark is (x i , y i ), and the actually existing position is (Δx ′ i , Δy ′ i ). Then, the X-axis direction error of the mounting position of the wafer 6 is Δx w , the Y-axis direction error is Δy w , each rotation error around the Z-axis is Δθ, and the X-axis direction magnification change due to the deformation of the wafer 6 is α x , The change in magnification in the Y-axis direction is α y , and the change in orthogonality is ω. Then, the following relational expressions are established between these quantities based on geometrical relations (i = 1 to n).
今、アライメントマークの位置測定をｎ個のアライメントマークのうちｋ個（ｋ＜ｎ）について行うものとし、各アライメントマークが測定された位置を（ｘｍｉ，ｙｍｉ）とすると、
Δｘｉ＝ｘｍｉ−Δｘ’ｉ
Δｙｉ＝ｙｍｉ−Δｙ’ｉ
とし、最小二乗法を適用して、
Suppose that the position measurement of the alignment mark is performed for k (k <n) of n alignment marks, and the position where each alignment mark is measured is (xm i , ym i )
Δx i = xm i −Δx ′ i
Δy i = ym i −Δy ′ i
And applying the least squares method,
を最小にするようなＸ軸方向誤差Δｘｗ、Ｙ軸方向誤差Δｙｗ、Ｚ軸周りの回転各誤差Δθ、ウエハ６の変形によるＸ軸方向倍率変化αｘ、Ｙ軸方向倍率変化αｙ、直交度の変化ωを求める。これらの値を変換式（１）、（２）の値として使用して、任意の位置（ｘｉ，ｙｉ）を（１）、（２）式に代入することにより、これらの位置の変換値（実際に存在する点）（Δｘ’ｉ，Δｙ’ｉ）を得る（ｉ＝１〜ｎ）。これらの値に基づき、各点での位置補正のために、制御装置１０によりウエハステージ駆動装置８を駆動して、ウエハステージ７を移動させる。以上がＥＧＡの原理を用いたアライメントマーク位置ずれ推定法である。
X axis direction error Δx w , Y axis direction error Δy w , rotation error Δθ around Z axis, X axis direction magnification change α x , Y axis direction magnification change α y due to deformation of wafer 6, A change ω in the orthogonality is obtained. Using these values as the values of the conversion expressions (1) and (2), and substituting arbitrary positions (x i , y i ) into the expressions (1) and (2), conversion of these positions Values (points that actually exist) (Δx ′ i , Δy ′ i ) are obtained (i = 1 to n). Based on these values, the wafer
以下、本発明の第１の実施の形態であるアライメントマークの位置測定方法を述べる。初めに、各アライメントマークについて、その設計上の位置が光学顕微鏡３の視野中心にくるようにウエハステージ７を移動させてその状態で測定を行う。そのときに観測されたアライメントマークの位置を図２に１１で示す。このアライメントマーク位置が、視野の中心を原点とした場合、Ｘ方向にΔｘｉ，Ｙ方向にΔｙｉだけずれていたとする。（Δｘｉ，Δｙｉ）の値を記憶し、次のアライメントマークの位置測定を同様に、次々に行っていく。 The alignment mark position measuring method according to the first embodiment of the present invention will be described below. First, for each alignment mark, the wafer stage 7 is moved so that the design position is at the center of the visual field of the optical microscope 3, and measurement is performed in that state. The position of the alignment mark observed at that time is indicated by 11 in FIG. It is assumed that the alignment mark position is shifted by Δx i in the X direction and Δy i in the Y direction when the center of the visual field is the origin. The values of (Δx i , Δy i ) are stored, and the position of the next alignment mark is similarly measured one after another.
そして、全てのアライメントマークの測定終了後、再び、アライメントマークの測定を開始するが、その際には、（Δｘｉ，Δｙｉ）だけ設計位置からずれていたアライメントマークについては、それぞれ、設計位置から（−Δｘｉ，−Δｙｉ）だけずれた位置が光学顕微鏡３の視野中心になるようにして測定を行う。すると、当該アライメントマークは、図２に１２で示されるように、光学顕微鏡３の視野中心近傍に位置して観測されるようになる。よって、歪みやボケの少ない領域において測定が可能となるので、精度の良い位置測定を行うことができる。 Then, after the measurement of all the alignment marks is completed, the measurement of the alignment marks is started again. At this time, for the alignment marks that are shifted from the design position by (Δx i , Δy i ) The measurement is performed so that the position shifted by (−Δx i , −Δy i ) from the center of the field of view of the optical microscope 3. Then, the alignment mark is observed in the vicinity of the center of the visual field of the optical microscope 3 as indicated by 12 in FIG. Therefore, measurement can be performed in an area where there is little distortion or blurring, so that accurate position measurement can be performed.
原理的には、これで全てのアライメントマーク位置を、光学顕微鏡３の視野中心近傍で測定可能なはずであるが、十分視野中心の近傍に来ない場合には、そのずれ量を（Δｘｉ，Δｙｉ）として、再び同様の工程を繰り返せばよい。 In principle, all the alignment mark positions should be measurable in the vicinity of the center of the field of view of the optical microscope 3. However, if the positions of the alignment marks are not sufficiently close to the center of the field of view, the deviation amount is set to (Δx i , The same process may be repeated again as Δy i ).
以下、本発明の第２の実施の形態であるアライメントマークの位置測定方法を述べる。初めに、各アライメントマークについて、その設計上の位置が光学顕微鏡３の視野中心にくるようにウエハステージ７を移動させてその状態で測定を行う。アライメントマークがｎ個あったとして、そのｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目のアライメントマーク位置が視野の中心を原点とした場合、Ｘ方向にΔＸｉ，Ｙ方向にΔＹｉだけずれていたとする。（ΔＸｉ，ΔＹｉ）の値を記憶し、次のアライメントマークの位置測定を同様に、次々に行っていく。この測定をｋ個（ｋ＜ｎ）のアライメントマークに対して行う。 The alignment mark position measuring method according to the second embodiment of the present invention will be described below. First, for each alignment mark, the wafer stage 7 is moved so that the design position is at the center of the visual field of the optical microscope 3, and measurement is performed in that state. Assume that there are n alignment marks, and the i (i = 1 to n) -th alignment mark position is shifted by ΔX i in the X direction and ΔY i in the Y direction when the center of the field of view is the origin. The values of (ΔX i , ΔY i ) are stored, and the position of the next alignment mark is similarly measured one after another. This measurement is performed on k (k <n) alignment marks.
そして、ウエハ６の載置位置のＸ軸方向誤差をΔｘｗ、Ｙ軸方向誤差をΔｙｗ、Ｚ軸周りの回転各誤差をΔθとし、ウエハ６の変形によるＸ軸方向倍率変化をαｘ、Ｙ軸方向倍率変化をαｙ、直交度の変化をωとする。すると、これらの量の間に、幾何学的な関係より、以下の関係式が成り立つ（ｉ＝１〜ｎ）。 Then, the X-axis direction error of the mounting position of the wafer 6 is Δx w , the Y-axis direction error is Δy w , each rotation error around the Z-axis is Δθ, and the X-axis direction magnification change due to the deformation of the wafer 6 is α x , The change in magnification in the Y-axis direction is α y , and the change in orthogonality is ω. Then, the following relational expressions are established between these quantities based on geometrical relations (i = 1 to n).
そこで、最小二乗法を適用して、 So, applying the method of least squares,
を最小にするようなＸ軸方向誤差Δｘｗ、Ｙ軸方向誤差をｙｗ、Ｚ軸周りの回転各誤差Δθ、ウエハ６の変形によるＸ軸方向倍率変化αｘ、Ｙ軸方向倍率変化αｙ、直交度の変化ωを求める。 X axis direction error Δx w , Y axis direction error y w , rotation error Δθ around the Z axis, X axis direction magnification change α x due to deformation of wafer 6, Y axis direction magnification change α y Then, a change ω in orthogonality is obtained.
そして、求まったΔｘｗ、Δｙｗ、Δθ、をαｘ、αｙ、ωを（４）式、（５）式に代入した値を（ΔＸｉ’，ΔＹｉ’）とする（ｉ＝１〜ｎ）。そして、第２回目の測定においては、ｉ番目のアライメントマークについては、その設計上の位置から（−ΔＸｉ’，−ΔＹｉ’）だけずれた点が光学顕微鏡３の視野中心になるようにして測定を行う。 Then, the values obtained by substituting the obtained Δx w , Δy w , Δθ into α x , α y , and ω into the equations (4) and (5) are (ΔX i ′, ΔY i ′) (i = 1). ~ N). In the second measurement, with respect to the i-th alignment mark, the point shifted by (−ΔX i ′, −ΔYi ′) from the design position is set as the center of the visual field of the optical microscope 3. Measure.
このようにすれば、全てのアライメントマークが、光学顕微鏡３の視野中心近傍に位置して観測されるようになる。よって、歪みやボケの少ない領域において測定が可能となるので、精度の良い位置測定を行うことができる。 In this way, all the alignment marks are observed near the center of the field of view of the optical microscope 3. Therefore, measurement can be performed in an area where there is little distortion or blurring, so that accurate position measurement can be performed.
このようにしても、アライメントマークが十分光学顕微鏡３の視野中心の近傍に来ない場合には、そのずれ量を新たな（ΔＸｉ，ΔＹｉ）として、再び同様の工程を繰り返せばよい。 Even in this case, when the alignment mark does not sufficiently come close to the center of the field of view of the optical microscope 3, the same process may be repeated again with the deviation amount as a new (ΔX i , ΔY i ).
１…投影光学系鏡筒、２…アライメントマーク位置測定装置、３…光学顕微鏡、４…撮像装置、５…画像処理装置、６…ウエハ、７…ウエハステージ、８…ウエハステージ駆動装置、９…干渉計、１０…制御装置、１１…第１回目測定時のアライメントマーク位置、１２…第２回目測定時のアライメントマーク位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection optical system barrel, 2 ... Alignment mark position measuring device, 3 ... Optical microscope, 4 ... Imaging device, 5 ... Image processing device, 6 ... Wafer, 7 ... Wafer stage, 8 ... Wafer stage drive device, 9 ... Interferometer, 10 ... Control device, 11 ... Alignment mark position at first measurement, 12 ... Alignment mark position at second measurement
Claims (4)
The position of the alignment mark obtained by the second step in claim 2 with respect to the reference position of the exposure apparatus as a reference, the reference position of the alignment mark obtained by the first step as a reference position of the exposure apparatus. The position of the mounting position of the sensitive substrate is obtained by statistical processing on the basis of the result and the position of the alignment mark in the design, and then the second in claim 2 A method for measuring the position of an alignment mark, characterized in that the operation of performing the step is repeated once or more.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165684A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Nikon Corp | Alignment method, design method of mask pattern, mask, device manufacturing method, alignment device, and exposure device |
| US11835470B2 (en) | 2020-12-08 | 2023-12-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Detection apparatus, detection method, exposure apparatus, exposure system, and article manufacturing method |
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2004
- 2004-03-29 JP JP2004094693A patent/JP2005285916A/en not_active Withdrawn
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