JP2006108533A - Position detection method and exposure method - Google Patents
Position detection method and exposure method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006108533A JP2006108533A JP2004295789A JP2004295789A JP2006108533A JP 2006108533 A JP2006108533 A JP 2006108533A JP 2004295789 A JP2004295789 A JP 2004295789A JP 2004295789 A JP2004295789 A JP 2004295789A JP 2006108533 A JP2006108533 A JP 2006108533A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- parameter
- wafer
- model
- detection method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
本発明は、位置検出方法、露光方法に係り、さらに詳しくは、複数の物体上にそれぞれ配列された複数の区画領域の位置情報を検出する位置検出方法、物体に配置された複数の区画領域を順次露光して各区画領域に所定パターンを形成する露光方法に関する。 The present invention relates to a position detection method and an exposure method. More specifically, the present invention relates to a position detection method for detecting position information of a plurality of partitioned areas respectively arranged on a plurality of objects, and a plurality of partitioned areas arranged on an object. The present invention relates to an exposure method in which a predetermined pattern is formed in each partitioned region by sequential exposure.
近年、半導体素子等のデバイスの製造工程では、ステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・アンド・スキャン方式等の露光装置、ウエハプローバ、或いはレーザリペア装置等が用いられている。これらの装置では、基板上に配置された複数のショット領域の各々を、基板の移動位置を規定する静止座標系(すなわちレーザ干渉計によって規定される直交座標系)内の所定の基準点(例えば、各種装置の加工処理点)に対して極めて精密に位置合わせ(アライメント)する必要がある。 In recent years, in a manufacturing process of a device such as a semiconductor element, an exposure apparatus such as a step-and-repeat system or a step-and-scan system, a wafer prober, or a laser repair apparatus is used. In these apparatuses, each of a plurality of shot areas arranged on a substrate is set to a predetermined reference point (for example, a rectangular coordinate system defined by a laser interferometer) that defines a moving position of the substrate (for example, Therefore, it is necessary to align (align) very precisely with respect to processing points of various apparatuses.
特に、露光装置では、基板(以下、「ウエハ」という)上に10層以上の回路パターン(レチクルパターン)を重ね合わせて転写するが、各層間での重ね合わせ精度が良好でない場合には、回路上の特性に不都合が生じることがある。このような場合、チップが所期の特性を満足せず、最悪の場合にはそのチップが不良品となり、歩留まりを低下させてしまう。そこで、露光装置では、ウエハ上の複数のショット領域の各々に予めアライメントマークを付設しておき、ステージ座標系におけるそのマークの位置(座標値)を検出する。しかる後、このマーク位置情報と既知のレチクルパターンの位置情報(これは事前測定されている)とに基づいてウエハ上の1つのショット領域をレチクルパターンに対して位置合わせするウエハアライメントが行われる。 In particular, in an exposure apparatus, a circuit pattern (reticle pattern) of 10 layers or more is superimposed and transferred onto a substrate (hereinafter referred to as “wafer”). The above characteristics can be inconvenient. In such a case, the chip does not satisfy the desired characteristics, and in the worst case, the chip becomes a defective product, which reduces the yield. Therefore, in the exposure apparatus, an alignment mark is previously attached to each of a plurality of shot areas on the wafer, and the position (coordinate value) of the mark in the stage coordinate system is detected. Thereafter, wafer alignment is performed for aligning one shot area on the wafer with the reticle pattern based on the mark position information and the position information of a known reticle pattern (which is measured in advance).
ウエハアライメントの1つに、ウエハ上のいくつかのショット領域のアライメントマークを検出してショット領域の配列の規則性を求めることにより、各ショット領域を位置合わせするグローバル・アライメント方式がある。中でも、ウエハ上のショット領域の配列の規則性を統計的手法によって精密に特定するエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)方式が主流となっている(例えば、特許文献1、特許文献2等参照)。
As one of the wafer alignments, there is a global alignment method in which each shot area is aligned by detecting alignment marks of several shot areas on the wafer and obtaining regularity of the arrangement of the shot areas. Among them, an enhanced global alignment (EGA) method that accurately specifies the regularity of the arrangement of shot areas on a wafer by a statistical method has become the mainstream (see, for example,
EGA方式においては、まず、ウエハ上の複数のショット領域(以下、「サンプルショット領域」ともいう)のステージ座標系上の位置座標を実測する。そして、それらの実測値と、ウエハ上のショット領域の配列によって規定される配列座標系上の複数個(3個以上必要であり、通常7〜15個程度)のサンプルショット領域の設計上の位置座標をステージ座標系上の位置座標に変換したときに得られる位置座標とのフィッティング誤差ができるだけ小さくなるように、回帰分析的な統計演算処理(例えば最小二乗法)を用いて、その変換の際に用いられるスケーリング、回転、オフセット等の誤差パラメータの値を求める。さらに、求められた誤差パラメータの値によって規定される回帰モデルに基づいて、ステージ座標系における各ショット領域の位置座標を算出する。 In the EGA method, first, position coordinates on a stage coordinate system of a plurality of shot areas (hereinafter also referred to as “sample shot areas”) on a wafer are actually measured. The design positions of a plurality (three or more, usually about 7 to 15) of sample shot areas on the arrangement coordinate system defined by the actual measurement values and the shot area arrangement on the wafer. At the time of the conversion, statistical analysis processing (for example, least square method) is used so that the fitting error with the position coordinates obtained when the coordinates are converted to the position coordinates on the stage coordinate system is as small as possible. Error parameter values such as scaling, rotation, and offset used in the above are obtained. Further, the position coordinates of each shot region in the stage coordinate system are calculated based on the regression model defined by the obtained error parameter values.
最近のデバイスパターンの微細化に伴うショット領域の重ね合わせ精度の高度化の要求に応えるべく、かかるEGA方式についても様々な改良が行われている。例えば、上記誤差パラメータにより規定される統計モデルとして、配列座標系に対するショット領域内のスケーリングや回転などのショット内成分もパラメータとして考慮した回帰モデルを用いた方法(特許文献3参照)や、ウエハ上のショット領域の配列の高次成分もパラメータとして考慮した回帰モデルを用いた方法(特許文献4参照)も用いられるようになっている。すなわち、ショット領域の重ね合わせ精度を高めるため、EGA方式における回帰モデルは、そのパラメータの自由度が増大し、より複雑な回帰モデルが採用されるようになっている。 Various improvements have been made to the EGA method in order to meet the demand for higher overlay accuracy of shot areas accompanying the recent miniaturization of device patterns. For example, as a statistical model defined by the error parameter, a method using a regression model that considers in-shot components such as scaling and rotation in a shot area with respect to an array coordinate system as a parameter (see Patent Document 3), A method using a regression model that considers higher order components of the shot region array as a parameter (see Patent Document 4) is also used. In other words, in order to increase the overlay accuracy of shot areas, the regression model in the EGA method increases the degree of freedom of its parameters, and a more complicated regression model is adopted.
しかしながら、EGA方式のような回帰分析においては、パラメータの自由度を増やしすぎると、ノイズ成分によりオーバーフィッティング(過学習)となってしまい、いわゆる汎化誤差(過学習(オーバーフィッティング)となっていない程度の誤差、例えばすべてのショット領域を考慮したときのモデル化誤差)を軽減することが困難となる。このため、ノイズ成分に対しロバスト性が高いモデルを推定可能な推定方法の提案が望まれている。 However, in regression analysis such as the EGA method, if the degree of freedom of parameters is increased too much, overfitting (overlearning) occurs due to noise components, and so-called generalization error (overlearning (overfitting) does not occur. It is difficult to reduce a certain degree of error, for example, a modeling error when all shot regions are considered. For this reason, the proposal of the estimation method which can estimate a model with high robustness with respect to a noise component is desired.
上記事情の下になされた本発明は、第1の観点からすると、複数の物体(W)上にそれぞれ配列された複数の区画領域(SAp)の位置情報を検出する位置検出方法において、物体毎に、前記複数の区画領域の配列を規定する所定モデルの複数のパラメータの値を算出するに際し、前記複数の区画領域のうちの少なくとも一部の区画領域の位置情報の検出結果に基づいて得られる所定の評価規準の値に応じて、前記複数のパラメータのうちの少なくとも一部のパラメータの値を、前記検出結果のみから得られた当該パラメータの値と、これまでに得られたそのパラメータの値との両方に基づいて、該両方に与える重みを変化させながら決定することを特徴とする位置検出方法である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a position detection method for detecting position information of a plurality of partitioned areas (SA p ) respectively arranged on a plurality of objects (W). When calculating the values of the plurality of parameters of the predetermined model that defines the arrangement of the plurality of partition regions, the information is obtained based on the detection result of the position information of at least some of the plurality of partition regions. In accordance with the value of a predetermined evaluation criterion to be obtained, the values of at least some of the plurality of parameters, the values of the parameter obtained only from the detection result, and the parameters obtained so far The position detection method is characterized in that the determination is made while changing the weight given to both based on both of the values.
このようにすれば、実際の区画領域の位置情報に基づく統計的な評価規準に基づいて、汎化誤差を表す真のモデルのパラメータの値に近いモデルのパラメータの値を算出することができるので、そのモデルに基づいて、複数の区画領域の位置情報を精度良く算出することができる。 In this way, the model parameter value close to the true model parameter value representing the generalization error can be calculated based on the statistical evaluation criterion based on the actual position information of the partitioned area. Based on the model, the position information of the plurality of partitioned areas can be calculated with high accuracy.
本発明は、第2の観点からすると、複数の物体(W)上にそれぞれ配列された複数の区画領域(SAp)の位置情報を検出する位置検出方法において、物体毎に、前記複数の区画領域の配列を規定する所定モデルの複数のパラメータの値を算出するに際し、前記複数の区画領域のうちの少なくとも一部の区画領域の位置情報の検出結果に基づいて得られる所定の評価規準の値に応じて、前記複数のパラメータのうちの少なくとも一部のパラメータの値を、前記検出結果のみから得られた当該パラメータの値とするか、当該パラメータの値を含むこれまでに得られたそのパラメータの値の重み付け平均値とするかを選択することを特徴とする位置検出方法である。 From a second viewpoint, the present invention provides a position detection method for detecting position information of a plurality of partition regions (SA p ) respectively arranged on a plurality of objects (W), and the plurality of partitions for each object. A value of a predetermined evaluation criterion obtained based on a detection result of position information of at least some of the plurality of partition regions when calculating the values of a plurality of parameters of the predetermined model that defines the region arrangement Depending on the parameter, the value of at least a part of the plurality of parameters is the value of the parameter obtained only from the detection result, or the parameter obtained so far including the value of the parameter It is a position detection method characterized by selecting whether it is set as the weighted average value of this value.
これによれば、物体上に形成された複数の区画領域の配列を規定する所定のモデルの複数のパラメータの値を算出するに際し、複数の区画領域のうちの少なくとも一部の区画領域の位置情報の検出結果に基づいて得られる所定の評価規準の値に応じて、複数のパラメータのうちの少なくとも一部のパラメータの値を、その検出結果のみから得られた当該パラメータの値とするか、当該パラメータの値を含むこれまでに得られたそのパラメータの値の重み付け平均値とするかを選択する。このようにすれば、実際の区画領域の位置情報に基づく統計的な評価規準に基づいて、汎化誤差を表す真のモデルのパラメータの値に近いモデルのパラメータの値を算出することができるので、そのモデルに基づいて、複数の区画領域の位置情報を精度良く算出することができる。 According to this, when calculating the values of the plurality of parameters of the predetermined model that defines the arrangement of the plurality of partition areas formed on the object, the positional information of at least some of the plurality of partition areas Depending on the value of a predetermined evaluation criterion obtained based on the detection result of the above, the value of at least some of the plurality of parameters is set to the value of the parameter obtained only from the detection result, or the Select whether to use a weighted average value of the parameter values obtained so far, including the parameter value. In this way, the model parameter value close to the true model parameter value representing the generalization error can be calculated based on the statistical evaluation criterion based on the actual position information of the partitioned area. Based on the model, the position information of the plurality of partitioned areas can be calculated with high accuracy.
本発明は、第3の観点からすると、物体に配置された複数の区画領域を順次露光して各区画領域に所定パターンを形成する露光方法であって、本発明の位置検出方法により前記複数の区画領域の位置情報を検出する工程と;前記検出された位置情報に基づいて、前記物体を移動して前記各区画領域を露光する工程と;を含む露光方法である。かかる場合には、本発明の位置検出方法により物体上に形成された複数の区画領域の位置情報を高精度に検出し、検出された位置情報に基づいて、前記物体を移動させて前記各区画領域に対する重ね合わせ露光をすることができるので、高精度な露光を実現することができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method for sequentially exposing a plurality of partition regions arranged on an object to form a predetermined pattern in each partition region, wherein the plurality of the plurality of partition regions are formed by the position detection method of the present invention. And a step of detecting the position information of the partitioned areas; and a step of exposing the partitioned areas by moving the object based on the detected position information. In such a case, the position information of a plurality of partition areas formed on the object by the position detection method of the present invention is detected with high accuracy, and the object is moved based on the detected position information. Since overlay exposure can be performed on the region, high-precision exposure can be realized.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、本発明の一実施形態に係る露光装置100の概略構成が示されている。この露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置100は、照明系10、マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、物体としてのウエハWが搭載されるウエハステージWST、アライメント検出系AS、及び装置全体を統括制御する主制御装置20等を備えている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
前記照明系10は、例えば特開平2001−313250号公報(対応する米国特許出出願公開第2003/0025890号)等に開示されるように、光源、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変NDフィルタ、可変視野絞り(レチクルブラインド又はマスキング・ブレードとも呼ばれる)、及びダイクロイックミラー等(いずれも不図示)を含んで構成されている。
The
この照明系10では、回路パターン等が描かれたレチクルR上における、レチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域(X軸方向に細長い長方形状の照明領域)部分を照明光ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ILとしては、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの遠紫外光、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、あるいはF2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光などが用いられる。照明光ILとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線(g線、i線等)を用いることも可能である。
In this
前記レチクルステージRST上にはレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする不図示のレチクルステージ駆動部によって、照明系10の光軸(後述する投影光学系PLの光軸AXに一致)に垂直なXY平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向(ここでは図1における紙面内左右方向であるY軸方向とする)に指定された走査速度で駆動可能となっている。 On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. Reticle stage RST is XY perpendicular to the optical axis of illumination system 10 (corresponding to optical axis AX of projection optical system PL described later) by a reticle stage drive unit (not shown) using a linear motor, a voice coil motor or the like as a drive source. It can be driven minutely in a plane and can be driven at a scanning speed specified in a predetermined scanning direction (here, the Y-axis direction which is the left-right direction in FIG. 1).
レチクルステージRSTのステージ移動面内の位置はレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」と略述する)16によって、移動鏡15を介して、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージRST上にはY軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とX軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルY干渉計とレチクルX干渉計とが設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡15、レチクル干渉計16として示されている。ここで、レチクルY干渉計とレチクルX干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルY干渉計は、測長軸を2軸有する2軸干渉計であり、このレチクルY干渉計の計測値に基づきレチクルステージRSTのY位置に加え、θz方向(Z軸回りの回転方向)の回転量(ヨーイング量)も計測できるようになっている。レチクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位置情報(ヨーイング量などの回転情報を含む)はステージ制御装置19及びこれを介して主制御装置20に供給される。ステージ制御装置19では、主制御装置20からの指示に応じて、レチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部(不図示)を介してレチクルステージRSTを駆動制御する。
The position of the reticle stage RST in the stage moving surface is always detected by a reticle laser interferometer (hereinafter abbreviated as “reticle interferometer”) 16 via a
レチクルRの上方には、X軸方向に所定距離隔てて一対のレチクルアライメント検出系22(但し、図1においては紙面奥側のレチクルアライメント検出系22は不図示)が配置されている。各レチクルアライメント検出系22は、ここでは図示が省略されているが、それぞれ照明光ILと同じ波長の照明光にて検出対象のマークを照明するための落射照明系と、その検出対象のマークの像を撮像するための検出系とを含んで構成されている。検出系は結像光学系と撮像素子とを含んでおり、この検出系による撮像結果(すなわちレチクルアライメント検出系22によるマークの検出結果)は主制御装置20に供給されている。この場合、レチクルRからの検出光をレチクルアライメント検出系22に導くための不図示の偏向ミラーが移動自在に配置されており、露光シーケンスが開始されると、主制御装置20からの指令に基づいて不図示の駆動装置により偏向ミラーはそれぞれレチクルアライメント検出系22と一体的に照明光ILの光路外に退避される。
Above the reticle R, a pair of reticle alignment detection systems 22 (however, in FIG. 1, the reticle
前記投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置され、その光軸AXの方向がZ軸方向とされている。投影光学系PLとしては、両側テレセントリックで所定の縮小倍率(例えば1/5、又は1/4)を有する屈折光学系が使用されている。 The projection optical system PL is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction. As the projection optical system PL, a birefringent optical system having a predetermined reduction magnification (for example, 1/5 or 1/4) is used.
前記ウエハステージWSTは、投影光学系PLの図1における下方で、不図示のベース上に配置されている。このウエハステージWST上にウエハホルダ25が載置されている。このウエハホルダ25上にウエハWが例えば真空吸着等によって固定されている。このウエハステージWSTは、図1のウエハステージ駆動部24により、X、Y、Z、θz(Z軸回りの回転方向)、θx(X軸回りの回転方向)、及びθy(Y軸回りの回転方向)の6自由度方向に駆動可能な単一のステージである。なお、残りのθz方向については、ウエハステージWST(具体的には、ウエハホルダ25)を回転可能に構成しても良いし、このウエハステージWSTのヨーイング誤差をレチクルステージRST側の回転により補正することとしても良い。
Wafer stage WST is arranged on a base (not shown) below projection optical system PL in FIG.
前記ウエハステージWSTの側面には、ウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」と略述する)18からのレーザビームを反射する移動鏡17が固定され、外部に配置されたウエハ干渉計18により、ウエハステージWSTのX方向、Y方向及びθz方向(Z軸回りの回転方向)の位置が例えば、0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。 A movable mirror 17 that reflects a laser beam from a wafer laser interferometer (hereinafter abbreviated as “wafer interferometer”) 18 is fixed to a side surface of the wafer stage WST. The positions of the wafer stage WST in the X direction, the Y direction, and the θz direction (rotation direction about the Z axis) are always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example.
本実施形態では、X軸及びY軸干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージWSTのX、Y位置の他、回転(ヨーイング(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回転))も計測可能となっている。 In the present embodiment, the X-axis and Y-axis interferometers are multi-axis interferometers having a plurality of measurement axes, and in addition to the X and Y positions of wafer stage WST, rotation (yawing (θz which is rotation around the Z axis) Rotation), pitching (θx rotation that is rotation around the X axis), and rolling (θy rotation that is rotation around the Y axis)) can also be measured.
このようにウエハ干渉計、及び移動鏡はそれぞれ複数設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡17、ウエハ干渉計18として示されている。
As described above, a plurality of wafer interferometers and moving mirrors are provided, but in FIG. 1, these are typically shown as moving mirror 17 and
また、ウエハステージWST上のウエハWの近傍には、基準マーク板FMが固定されている。この基準マーク板FMの表面は、ウエハWの表面と同じ高さに設定され、この表面には少なくとも一対のレチクルアライメント用基準マーク、及びアライメント検出系ASのベースライン計測用の基準マーク等が形成されている。 A reference mark plate FM is fixed in the vicinity of wafer W on wafer stage WST. The surface of the reference mark plate FM is set to the same height as the surface of the wafer W, and at least a pair of reticle alignment reference marks and a reference mark for baseline measurement of the alignment detection system AS are formed on this surface. Has been.
前記アライメント検出系ASは、投影光学系PLの側面に配置された、オフアクシス方式のアライメントセンサである。このアライメント検出系ASとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子(CCD)等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。なお、FIA系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。このアライメント検出系ASの撮像結果が不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置20へ出力されている。
The alignment detection system AS is an off-axis alignment sensor disposed on the side surface of the projection optical system PL. As this alignment detection system AS, for example, a broadband detection light beam that does not sensitize a resist on a wafer is irradiated onto a target mark, and an image of the target mark formed on a light receiving surface by reflected light from the target mark is not shown. An image processing type FIA (Field Image Alignment) type sensor that captures an image of an index using an imaging device (CCD) or the like and outputs an image pickup signal thereof is used. In addition to the FIA system, a target mark is irradiated with coherent detection light, and scattered light or diffracted light generated from the target mark is detected, or two diffracted lights (for example, of the same order) generated from the target mark. Of course, it is possible to use an alignment sensor for detecting the interference by using them alone or in combination as appropriate. The imaging result of the alignment detection system AS is output to the
制御系は、図1中、主制御装置20及びこの配下にあるステージ制御装置19などによって主に構成される。主制御装置20は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等の内部メモリから成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。
In FIG. 1, the control system is mainly configured by a
主制御装置20には、例えばキーボード,マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置、及びCRTディスプレイ(又は液晶ディスプレイ)等の表示装置(いずれも図示省略)、並びにCD(Compact Disc),DVD(Digital Versatile Disc),MO(Magneto-Optical disc)あるいはFD(Flexible Disc)等の情報記録媒体のドライブ装置46、ハードディスクから成る記憶装置47が、外付けで接続されている。ドライブ装置46にセットされた情報記録媒体(以下では、CDであるものとする)には、後述するフローチャートで示されるウエハアライメント及び露光動作時の処理アルゴリズムに対応するプログラム(以下、便宜上、「特定プログラム」と呼ぶ)、その他のプログラム、並びにこれらのプログラムに付属するデータベースなどが記録されている。
The
主制御装置20は、例えば露光動作が的確に行われるように、前述の特定プログラムに従った処理を実行し、例えばレチクルRとウエハWの同期走査、ウエハWのステッピング等をレチクル干渉計16、ウエハ干渉計18の計測値に基づいて制御する。
The
さらに、本実施形態の露光装置100は、投影光学系PLの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸AX方向に対して斜め方向より供給する不図示の照射系と、その結像光束のウエハWの表面での各反射光束を、それぞれスリットを介して受光する不図示の受光系とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系を備えている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平6−283403号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられ、この多点フォーカス検出系の出力が主制御装置20に供給されている。主制御装置20では、この多点フォーカス検出系からのウエハ位置情報に基づいてステージ制御装置19及びウエハステージ駆動部24を介してウエハステージWSTをZ方向及び傾斜方向に駆動する。
Further, the
次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置100により、ウエハWに対して第2層目(セカンドレイヤ)以降の層の露光処理を行う際の動作について、図2のウエハの上面図及び上記特定プログラムに従って実行される、主制御装置20内のCPUの処理アルゴリズムを示す図3、図4のフローチャートに沿って説明する。
Next, with respect to the operation when performing exposure processing of the second layer (second layer) and subsequent layers on the wafer W by the
前提として、ドライブ装置46にセットされたCD−ROM内の特定プログラム及びその他のプログラムは、記憶装置47にインストールされているものとする。さらに、そのうちのレチクルアライメント及びベースライン計測処理のプログラムが、主制御装置20内部のCPUによって記憶装置47から主制御装置20の内部メモリにロードされているものとする。
As a premise, it is assumed that the specific program and other programs in the CD-ROM set in the
また、ウエハW上には、図2に示されるように、前層までの処理工程で複数(例えばN個)のショット領域SApがマトリックス状の配置で形成されるとともに、隣接するショット領域間の100μm幅程度のストリートライン上に、ウエハアライメントXマーク(ウエハXマーク)MXp、ウエハアライメントYマーク(ウエハYマーク)MYpがそれぞれ形成されている。このうち、ウエハXマークMXpのX位置は、ショット領域SAp(の中心Cp)のX座標に設計上一致し、ウエハYマークMYpのY位置は、ショット領域SAp(の中心Cp)のY座標に設計上一致するようになっている。すなわち、設計上は、ウエハXマークMXpのX位置とウエハYマークMYpのY位置とにより、ショット領域SAp(の中心Cp)の位置座標が求められるようになっている。 On the wafer W, as shown in FIG. 2, a plurality of (for example, N) shot areas SA p are formed in a matrix arrangement in the processing steps up to the previous layer, and between adjacent shot areas. A wafer alignment X mark (wafer X mark) MX p and a wafer alignment Y mark (wafer Y mark) MY p are formed on a street line having a width of about 100 μm. Among, X position of wafer X mark MX p is consistent in design to the X-coordinate of the shot area SA p (center C p of), Y position of wafer Y mark MY p is shot area SA p (the center C It is designed to match the Y coordinate of p ). That is, in design, the position coordinates of the shot area SA p (center C p ) are obtained from the X position of the wafer X mark MX p and the Y position of the wafer Y mark MY p .
なお、上述したようなウエハW上のショット領域などに関する情報(ショット数、ショットサイズ、配置、アライメントマークの配置、種類などに関するいわゆるショットマップデータ)は、リソグラフィシステムのホストコンピュータから記憶装置47にダウンロードされているものとする。 Information relating to the shot area on the wafer W as described above (so-called shot map data relating to the number of shots, shot size, arrangement, alignment mark arrangement, type, etc.) is downloaded to the storage device 47 from the host computer of the lithography system. It is assumed that
図3に示されるように、まず、ステップ301において、不図示のレチクルローダを介して、レチクルステージRST上にレチクルRをロードする。このレチクルロードが終了すると、ステップ303→ステップ305において、主制御装置20(より正確には、CPU)では、レチクルアライメント及びベースライン計測を前述のレチクルアライメント及びベースライン計測処理のプログラムに従って以下のようにして実行する。
As shown in FIG. 3, first, in
すなわち、主制御装置20では、ウエハステージ駆動部24を介してウエハステージWST上の基準マーク板FMを投影光学系PLの直下の所定位置(以下、便宜上「基準位置」と呼ぶ)に位置決めし、基準マーク板FM上の一対の第1基準マークと対応するレチクルR上の一対のレチクルアライメントマークとの相対位置を前述の一対のレチクルアライメント検出系22を用いて検出する。そして、主制御装置20では、レチクルアライメント検出系22の検出結果と、その検出時の干渉計16、18の計測値とをメモリに記憶する。次いで、主制御装置20では、ウエハステージWST及びレチクルステージRSTを、それぞれ所定距離だけY軸方向に沿って相互に逆向きに移動して、基準マーク板FM上の別の一対の第1基準マークと対応するレチクルR上の別の一対のレチクルアライメントマークとの相対位置を前述の一対のレチクルアライメント検出系22を用いて検出する。そして、主制御装置20では、レチクルアライメント検出系22の検出結果と、その検出時の干渉計16、18の計測値とをメモリに記憶する。次いで、上記と同様にして、基準マーク板FM上の更に別の一対の第1基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置関係を更に計測しても良い。
That is,
そして、主制御装置20では、このようにして得られた少なくとも2対の第1基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置関係の情報と、それぞれの計測時の干渉計16、18の計測値とを用いて、干渉計16の測長軸で規定されるレチクルステージ座標系と干渉計18の測長軸で規定されるウエハステージ座標系(以下、「ステージ座標系」と略述する)との相対位置関係を求める。これにより、レチクルアライメントが終了する。
Then,
次いで、ステップ305において、ベースライン計測を行う。具体的には、ウエハステージWSTを前述の基準位置に戻し、その基準位置から所定量、例えばベースラインの設計値だけXY面内で移動して、アライメント検出系ASを用いて基準マーク板FM上の第2基準マークを検出する。主制御装置20では、このときに得られるアライメント検出系ASの検出中心と第2基準マークの相対位置関係の情報及び先にウエハステージWSTが基準位置に位置決めされた際に計測した一対の第1基準マークと対応する一対のレチクルアライメントマークと相対位置関係の情報と、それぞれの計測時のウエハ干渉計18の計測値とに基づいて、アライメント検出系ASのベースライン、すなわちレチクルパターンの投影中心とアライメント検出系ASの検出中心(指標中心)との距離(位置関係)を算出する。
Next, in
このような一連の準備作業が終了すると、主制御装置20では、前述のレチクルアライメント及びベースライン計測処理のプログラムをメモリからアンロードするとともに、前述の特定プログラムを記憶装置47からメモリにロードする。以後、この特定プログラムに従って、ウエハロード、ウエハアライメント(ここではEGA方式のウエハアライメント)及びウエハW上の各ショット領域SAPに対する重ね合わせ露光が行われる。
When such a series of preparation operations is completed, the
まず、ステップ307では、ウエハ番号sを「1」に初期化するとともに、後述する重みwを「0」に初期化する。次のステップ309では、不図示のウエハローダを介して、ウエハWをウエハステージWST上のウエハホルダ25上にロードする。ここで、本実施形態では、ウエハWのロードに先立って、不図示のプリアライメント装置により、ウエハステージWSTの移動位置を規定するステージ座標系(XY座標系)と、ウエハW上のショット領域の配列により規定される座標系(図2のαβ座標系、以下、「ウエハ座標系」と略述する)とがある程度まで一致するように、ウエハステージWSTに対するウエハWの回転ずれと中心位置ずれが高精度に調整されるいわゆるプリアライメントが実施されており、ロード後にウエハWの回転ずれ及び中心位置ずれを調整するいわゆるサーチアライメントが不要となっているものとする。
First, in
次に、サブルーチン311において、ウエハアライメント処理を行う。このウエハアライメント処理では、ステージ座標系における、ウエハW上のショット領域の配列を推定し、その配列、すなわち全ショット領域の中心位置を算出する。なお、このウエハアライメント処理については、後で詳述する。
Next, in
次いで、ステップ313では、ショット領域の配列番号を示すカウンタpの値(以下、「カウンタ値p」とする)に1をセットし、最初のショット領域を露光対象領域とする。
Next, in
次に、ステップ315では、サブルーチン311において算出された露光対象領域の配列座標(各ショット領域の中心位置座標)に基づいて、ウエハWの位置がウエハW上の露光対象領域を露光するための加速開始位置となるように、ステージ制御装置19、ウエハステージ駆動部24を介してウエハステージWSTを移動させるとともに、レチクルRの位置が加速開始位置となるようにステージ制御装置19、レチクルステージ駆動部(不図示)を介して、レチクルステージRSTを移動させる。
Next, in
ステップ317では、レチクルステージRSTとウエハステージWSTの相対走査を開始する。そして両ステージがそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明系10からの照明光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。そして、レチクルRのパターン領域の異なる領域が照明光ILで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより走査露光が終了する。これにより、レチクルRのパターンが投影光学系PLを介してウエハW上の露光対象領域に縮小転写される。
In step 317, relative scanning of reticle stage RST and wafer stage WST is started. When both stages reach their respective target scanning speeds and reach a constant speed synchronization state, the pattern area of the reticle R starts to be illuminated by the illumination light IL from the
ステップ319では、カウンタ値pを参照し、全てのショット領域に露光が行われたか否かを判断する。ここでは、p=1、すなわち、最初のショット領域に対して露光が行なわれたのみであるので、ステップ319での判断は否定され、ステップ321に移行する。
In
ステップ321では、カウンタ値pをインクリメント(p←p+1)して、次のショット領域を露光対象領域とし、ステップ315に戻る。
In
以下、ステップ319での判断が肯定されるまで、ステップ315→ステップ317→ステップ319→ステップ321の処理、判断が繰り返される。ウエハW上の全てのショット領域へのパターンの転写が終了すると、ステップ319での判断が肯定され、ステップ323に移行する。
Thereafter, the processing and determination of
ステップ323では、不図示のウエハローダに対しウエハWのアンロードを指示する。これにより、ウエハWは、ウエハホルダ25上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置100にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパに搬送される。
In
次のステップ325では、ロット内のすべてのウエハの露光が終了したか否か判断する。この判断が肯定されれば、露光処理を終了し、否定されればステップ309に戻る。ここでは、まだロット内の先頭(1枚目)のウエハWの露光が終了しただけなので、判断は否定され、ステップ309に戻る。
In the
以降、図3のステップ325における判断が肯定されるまで、ステップ309(ウエハロード)→サブルーチン311(ウエハアライメント)→ステップ313〜ステップ321(露光)→ステップ323(ウエハアンロード)→ステップ325(ロット終了判断)のループ処理が、ロット内のウエハそれぞれを処理対象として順次実行される。ステップ325における判断が肯定されると、一連の露光処理を終了する。
Thereafter, step 309 (wafer load) → subroutine 311 (wafer alignment) →
すなわち、上記露光処理においては、ロット内のウエハに対し、ウエハステージWST上に順次ロードされたウエハを処理対象として、ウエハアライメント処理、露光処理が施される。 That is, in the above exposure processing, wafer alignment processing and exposure processing are performed on wafers in a lot, with wafers sequentially loaded on wafer stage WST being processed.
≪ウエハアライメント処理≫
次に、サブルーチン311のウエハアライメント処理について説明する。このウエハアライメント処理では、EGA方式を採用するが、ここではまず、EGA方式について説明する。
≪Wafer alignment process≫
Next, the wafer alignment process in the
図2に示されるウエハWに形成されたウエハマークMXp、MYpの実際の形成位置が、設計位置からずれる(すなわちショット領域SAPの形成位置が設計位置からずれる)のは、ウエハステージWSTの移動位置を規定するステージ座標系(X,Y)と、ウエハ座標系(α,β)との不整合が原因である。 Wafer marks MX p formed on the wafer W shown in FIG. 2, the actual forming position of the MY p is deviated from the design position of (i.e. formation position of the shot area SA P is shifted from the designed position), a wafer stage WST This is because of a mismatch between the stage coordinate system (X, Y) that defines the movement position of the wafer and the wafer coordinate system (α, β).
この不整合により生ずる、ショット領域SApの中心位置Cpの設計上の位置座標x(=(x1,x2))と、実際の位置座標(x1’,x2’)とのずれをy(=(x1’−x1,x2’−x2))とする。設計上の位置座標xと、yとの関係を示すモデル式は次式で表される。なお、以下では、ステージ座標系のX軸に対応する位置座標がx1,x1’であり、Y軸に対応する位置座標がx2,x2’であるものとする。 Deviation between the design position coordinate x (= (x 1 , x 2 )) of the center position C p of the shot area SA p and the actual position coordinate (x 1 ′, x 2 ′) caused by this mismatch. Is y (= (x 1 ′ −x 1 , x 2 ′ −x 2 )). A model expression indicating the relationship between the design position coordinates x and y is expressed by the following expression. In the following, it is assumed that the position coordinates corresponding to the X axis of the stage coordinate system are x 1 and x 1 ′, and the position coordinates corresponding to the Y axis are x 2 and x 2 ′.
なお、本実施形態では、サブルーチン311のウエハアライメント処理において、ウエハ毎にモデル式のパラメータを算出するようになるので、上記式(1)のモデル式に対し、ウエハ番号sを付与し、次式で表すものとする。
In this embodiment, since the parameter of the model formula is calculated for each wafer in the wafer alignment process of the
EGA方式では、ショット領域SAgの設計上の位置を、上記式(4)のモデル式に代入して、ショット領域SAgの実際の位置を求め、その位置を、ステージ座標系におけるショット領域SAgの中心位置とみなすのであるが、そのためには、上記式(4)のモデル式における行列a(s)の各要素であるパラメータajk (s)の値を求める必要がある。そのため、本実施形態では、ウエハWのショット領域SAiのうち、幾つかのショット領域SAi(i=1、2、…、n)に付設された何個(例えばh個)かのウエハマークのステージ座標系における位置(MX’g,MY’g)を実測し、サンプルショットSAgの設計上の位置と、h個の実測されたウエハマークのショット内座標系における設計上の位置(MXg,MYg)とを用いて、上記式(4)に示されるモデル式に基づいて、統計的処理(例えば最小二乗法)を実行し、次式に示される評価関数Eの値が最小となるような、上記式(4)のモデル式におけるパラメータajk (s)の値を推定する。 The EGA system, the position of the design of the shot area SA g, are substituted into the model equation of the equation (4) determines the actual position of the shot area SA g, its location, the shot area in the stage coordinate system SA For this purpose, it is necessary to obtain the value of the parameter a jk (s) that is each element of the matrix a (s) in the model formula of the above formula (4). Therefore, in this embodiment, several (for example, h) wafer marks attached to some shot areas SA i (i = 1, 2,..., N) out of the shot areas SA i of the wafer W. The position (MX ′ g , MY ′ g ) in the stage coordinate system is measured, and the design position of the sample shot SA g and the design position (MX in the in-shot coordinate system of the h measured wafer marks) are measured. g , MY g ) and statistical processing (for example, least square method) based on the model expression shown in the above equation (4), and the value of the evaluation function E shown in the following equation is The value of the parameter a jk (s) in the model equation of the above equation (4) is estimated.
なお、本実施形態では、上記式(4)に示されるモデル式のパラメータajk (s)について、例えば、経験的に得られている各パラメータの性質(属性)等から、各パラメータを、ウエハ間の変動の大きさにより何種類かに予め分類しておく。 In the present embodiment, for the parameter a jk (s) of the model formula shown in the above formula (4), for example, from the empirically obtained property (attribute) of each parameter, It is classified in advance according to the magnitude of the fluctuations.
このパラメータの分類の指標となる行列を行列Tとする。この行列Tは、2×M行列であり、それぞれの要素をTjkとする。要素Tjkは、それぞれパラメータ行列aの各要素ajkに対応し、0,1,2のいずれかの値をとるものとする。上記パラメータajkは、このTjkの値に応じて分類される。例えば、ウエハ間で値の変動が大きいと思われるパラメータajkに対応する遷移レベルTjkについては、その値を0に設定したり、ウエハ間で値の変動がそれほど大きくはないが、ロット間で値の変動が大きいと思われるパラメータajkに対応するTjkについては、その値を1に設定したり、それよりもさらに変動が少ないと思われるTjkの値について2に設定したりする。例えば、行列Tとしては、以下に示される行列を設定することができる。 A matrix serving as an index for classification of the parameters is a matrix T. This matrix T is a 2 × M matrix, and each element is T jk . The element T jk corresponds to each element a jk of the parameter matrix a, and takes one of 0, 1, and 2. The parameter a jk is classified according to the value of T jk . For example, regarding the transition level T jk corresponding to the parameter a jk that seems to have a large value variation between wafers, the value is set to 0, or the value variation between wafers is not so large. For T jk corresponding to the parameter a jk that seems to have a large variation in value, the value is set to 1, or the value of T jk that seems to have a smaller variation is set to 2 . For example, the matrix shown below can be set as the matrix T.
なお、このようなパラメータの分類は、すでに、オペレータによって、不図示の入力装置を介して行われており、その指定内容は、記憶装置47に格納されているものとする。 It should be noted that such parameter classification has already been performed by an operator via an input device (not shown), and the designated content is stored in the storage device 47.
以下、ウエハアライメント処理を、図4に示されるサブルーチン311のフローチャートに沿って説明する。なお、上述したように、このサブルーチン311は、処理対象となるウエハが切り替わる毎に、そのウエハに対し1回実行されるようになる。したがって、以下の説明では、ロット先頭のウエハを処理対象としたときの処理の流れについてまず説明し、続いて2枚目、3枚目、…のウエハを順次処理対象としたときの処理の流れについて順番に説明していくこととする。前述したように、ロット先頭1枚目のウエハを処理する際には、図3のステップ307において、ウエハ番号は「1」に初期化されており、各パラメータの重みwは「0」に設定されているものとする。
Hereinafter, the wafer alignment processing will be described along the flowchart of the
ステップ401では、そのウエハWのサンプル情報を参照する。EGA処理では、前述のように、ウエハW上のショット領域SAiの中から、幾つかのショット領域をサンプルショットSAgとして選択し、そのサンプルショット領域SAgに付設されたウエハマークの中から、計h個のサンプルショット領域の位置(MXg、MYg)(g=1、2、…、h)を計測する。サンプル情報とは、この計測されるサンプルショット領域の数及び配置に関する情報のことである。ここでは、このような有効サンプル数を満たすサンプルショット領域のウエハマークMi,kの数及び配置が、記憶装置47に記憶されているものとし、そのサンプル情報を記憶装置47から取得し、内部メモリに保持してその情報を参照するものとする。このサンプル情報としては、十分な数のサンプル数及び配置が指定されているものとする。
In
次のステップ403では、そのサンプル情報にサンプルショット領域として指定されているショット領域SAiに付設されたh個のウエハマークが、そのサンプル情報に指定されている計測順に基づいて、アライメント検出系ASの検出視野内に順次移動するようにウエハステージWSTをXY平面内で移動させつつ、そのウエハマークをアライメント検出系ASに撮像させると同時に、そのときのウエハステージWSTの位置をウエハ干渉計18の計測値から求める。アライメント検出系ASからは、その撮像視野内のウエハマークMi,Kの位置情報が送られるので、そのウエハマークの位置情報と、ウエハ干渉計18の計測値と、ベースラインとから、ステージ座標系におけるそのウエハマークの位置の実測値を求めることができる。求められたウエハマークの実測値は、メモリに保持される。このようにして、サンプル情報に指定されたサンプルショットSAiに付設されたh個のウエハマークの位置の実測値(MXg,MYg)が取得される。
In the
次のステップ405では、今回の計測結果のみを用いたときの、上記式(4)のモデル式のパラメータの値を算出する。内部メモリに記憶された各ウエハマークの位置の実測値(MXg、MYg)のみに基づいて、上記式(5)に示される評価関数Eを最小にする、すなわち次式を満たすパラメータajkの値ajk 'を最小二乗法を用いて求める。
In the
次のステップ407では、重みwが「0」であるか否かを判断する。ここで、判断が肯定されればステップ431に進み、否定されればステップ409に進む。ロット先頭の1枚目のウエハを処理する場合には、図3のステップ307で、重みwが「0」に設定されたままなので、判断は肯定され、ステップ431に進む。
In the
ステップ431では、モデルM、すなわち今回の計測結果のみによるパラメータajk’に基づくモデルを、最適モデルとして選択する。次のステップ433では、重みwの調整を行う。ここでは、重み付け平均値が最適値として選択されたパラメータに対しては、その重みwを「1」だけインクリメントし、重み付け平均値が最適値として選択されなかったパラメータに対しては、その重みwを「1」に初期化する。ここで、全てのパラメータについて重み付け平均値が選択されなかったので、全てのパラメータについての重みwを「1」に初期化する。そして、次のステップ435では、最終的に算出された各パラメータの値ajk'をそのまま最適値ajk (s)として記憶し、ステップ437では、全てのショット領域SApの中心位置座標を算出して記憶し、ステップ439ではウエハ番号sを1だけインクリメントする。ステップ439後はサブルーチン311を終了する。
In
以上述べたように、ロット先頭1枚目のウエハが処理対象であり、まだ過去のパラメータの最適値が算出されていない場合では、重み付け平均を算出することができないので、自動的に、今回の実測値のみから得られるパラメータの値がそのまま最適値として選択されるようになる(すなわちモデルMが選択されるようになる)。 As described above, when the first wafer of the lot is the object to be processed and the optimum values of the past parameters have not been calculated yet, the weighted average cannot be calculated. The parameter value obtained only from the actual measurement value is selected as the optimum value as it is (that is, the model M is selected).
次に2枚目のウエハを処理対象としたときの処理の流れについて説明する。ここでは、1枚目のウエハに対するサブルーチン311の処理により、ウエハ番号sは「2」となっており、重みwは「1」となっている。1枚目のウエハと同様に、ステップ401(サンプル情報取得)、ステップ403(サンプルショット計測)、ステップ405(今回の計測結果のみによるパラメータajkの値ajk’の算出)が実行された後、ステップ407が実行される。
Next, a processing flow when the second wafer is a processing target will be described. Here, the wafer number s is “2” and the weight w is “1” by the processing of the
ステップ407では、1枚目のウエハWを処理するときに、重みwが「1」に設定されており、判断が否定されるので、ステップ409に進む。ステップ409では、求められたパラメータの値ajk 'を上記式(4)に設定し、サンプルショット領域SAgの中心Cgの設計上の位置を、上記式(4)に代入して、予想されるサンプルショットの位置を求める。そして、求められたサンプルショット領域の位置と、サンプルショット領域の実測値との残差を求める。
In
次のステップ411では、パラメータajkの値を、今回の計測結果のみ基づいて求められた値ajk’とするモデル(これをモデルMとする)のペナルティ付き対数尤度PL(M)を算出する。PL(M)は次式で示される。
In the
このような尤度Lの一例としては、例えば、パラメータの増大に対する残差の変化量の期待値を採用することができる。d(ζ)は、未知パラメータ数である。未知パラメータ数は、前述のとおり、ζに依存した数となる。 As an example of such likelihood L, for example, an expected value of the amount of change in residual with respect to an increase in parameters can be employed. d (ζ) is the number of unknown parameters. As described above, the number of unknown parameters is a number depending on ζ.
次のステップ413では、カウンタζの値(以下、「カウンタ値ζ」とする)を初期化する。このカウンタ値ζは、行列Tの各要素Tjkとの比較に用いられるカウンタ値であり、その取り得る値は、Tjkの取り得る値に対応する。すなわち、上記例においては、Tjk=0、1、2となっているので、ζも0、1、2のいずれかの値をとる。したがって、この場合、ζの最大値ζmaxは、「2」となり、ここでは、カウンタ値ζは「2」に初期化される。
In the
次のステップ415では、行列Tを参照し、カウンタ値ζより小さいTjkに対応するパラメータajk (s)の値を上記ステップ405で算出されたajk’とし、カウンタ値ζ以上のTjkに対応する他のパラメータajk (s)を次式に示される重み付け平均演算を用いて算出する。
In the
次のステップ417では、上記ステップ415で算出されたパラメータajk (s)を、式(4)に適用した場合の残差を算出し、ステップ419では、モデルM’でのペナルティ付き対数尤度PL(M’)の値を算出する。
In the
次のステップ421では、PL(M)とPL(M’)とを比較し、PL(M’)<PL(M)であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ423に進み、否定されればステップ431に進む。ここでは、判断が肯定されたものとして話を進める。
In the
次のステップ423では、ζを1だけデクリメントし、ステップ425においてモデルMをモデルM’に置換し、ステップ427では、カウンタ値ζが「0」であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ429に進み、否定されれば、ステップ415に戻る。ここでは、ζは「1」であるので判断は否定され、ステップ415に戻る。
In the
ステップ415では、遷移行列Tを参照し、カウンタ値ζ以上のTjkに対応するパラメータajkの重み付け平均値を、上記式(9)を用いて算出し、ステップ417で残差を算出し、ステップ419で、PL(M’)を算出し、ステップ421でPL(M’)<PL(M)となっているか否かを判断する。この判断が否定されれば、ステップ431に進み、肯定されればステップ423に進む。
In
判断が肯定され、ステップ423に進むと、再びζが「1」だけデクリメントされ、ステップ425においてモデルM’をモデルMに置換し、ステップ427において、カウンタ値ζが「0」であるか否かが判断される。ここでは、カウンタ値ζが「0」となっているので、判断が肯定され、ステップ429に進む。ステップ429では、これまでで、PLの値が最も良好であったモデルM’が最適モデルとして選択される。一方、ステップ421において判断が否定された後、ステップ431に移行した場合には、モデルMが最適モデルとして選択される。
If the determination is affirmative and the routine proceeds to step 423, ζ is again decremented by “1”, the model M ′ is replaced with the model M at
ステップ429又はステップ431を行った後に行われるステップ433では、重み付け平均値が選択されたパラメータについては重みwが「1」だけインクリメントされ、重み付け平均値が選択されなかったパラメータについて、その重みwを「1」に初期化する。次のステップ435では、最適モデルとして選択された各パラメータの値をajk (s)として記憶し、ステップ437では、全てのショット領域の基準位置を算出して記憶し、ステップ439ではウエハ番号sを1だけインクリメントする。ステップ439終了後はサブルーチン311を終了する。
In
このように、2枚目のウエハWについては、遷移行列Tに登録された遷移レベルTjkに従って、その値をこれまでの重み付け平均とするパラメータを増やしつつ、ペナルティ付き対数尤度が最も良好な最適モデルを選択していく。なお、3枚目以降のウエハWに対しても、この2枚目のウエハWでの処理と同様の処理が行われる。 As described above, the second wafer W has the best penalty likelihood logarithm while increasing the parameter whose value is the weighted average so far according to the transition level T jk registered in the transition matrix T. Select the optimal model. A process similar to the process for the second wafer W is also performed on the third and subsequent wafers W.
なお、本実施形態では、図3のステップ307において、重みwを0に設定し、ロット先頭の1枚目のウエハではパラメータの重み付け平均演算によりモデルの最適化を行わないようにしているが、ロットにまたがって、パラメータの重み付け平均演算によりモデルの最適化を行うようにしても構わない。このときには、図3のステップ307では、重みwを「1」に初期化すればよい。このようにすれば、1枚目のウエハの処理のときから、ステップ407での判断が否定され、ステップ409以降の処理を行い、パラメータの値として、重み付け平均値を選択するか否か判断する処理を実行することができるようになる。
In this embodiment, in
これまでの説明から明らかなように、本実施形態によれば、サブルーチン311が、本実施形態に係る位置検出方法を用いて複数のショット領域の位置情報を検出する工程に相当し、ステップ315〜ステップ321が、アライメント検出系ASを用いて計測された位置情報に基づいて、ウエハステージWST(ウエハW)を移動して各ショット領域に対する重ね合わせ露光を行う工程に相当する。
As is clear from the above description, according to the present embodiment, the
以上詳細に述べたように、本実施形態によれば、ウエハW上に形成された複数のショット領域の配列を規定する所定のモデル(上記式(4))の複数のパラメータajkの値ajk (s)を算出するに際し、サブルーチン311において、複数のショット領域SApのうちの少なくとも一部のショット領域SApの位置情報の検出結果に基づいて得られるペナルティ付き対数尤度PL(M)の値に応じて、複数のパラメータajkのうちの少なくとも一部のパラメータajkの値を、今回のウエハW上のサンプルショット領域の位置情報の計測結果のみから得られた当該パラメータの値とするか、当該パラメータの値を含むこれまでに得られたそのパラメータajkの過去の値の重み付け平均値とするかを選択する。このようにすれば、実際のショット領域の位置情報に基づく統計的な評価規準であるペナルティ付き対数尤度PL(M)に基づいて、汎化誤差を表す真のモデルのパラメータの値に近いモデルのパラメータの値を算出することができるので、そのモデルに基づいて、複数のショット領域の位置情報を精度良く算出することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the value a of the plurality of parameters a jk of the predetermined model (the above formula (4)) that defines the arrangement of the plurality of shot regions formed on the wafer W. In calculating jk (s) , in the
なお、本実施形態では、少なくとも一部のパラメータajkの値を、今回のウエハW上のサンプルショット領域の位置情報の計測結果のみから得られた当該パラメータと、これまでのウエハにおいて得られたそのパラメータajkの過去の値とに対してそれぞれ与えられる重み(寄与度)を連続的に変化させながら重み付け平均演算を行ってパラメータajkを求めるようにしても良い。 In the present embodiment, the values of at least some of the parameters a jk are obtained for the parameters obtained from only the measurement result of the position information of the sample shot area on the wafer W this time and the previous wafers. The parameter a jk may be obtained by performing a weighted average calculation while continuously changing the weight (contribution) given to the past value of the parameter a jk .
また、本実施形態によれば、ステップ433において、処理対象となっているウエハのサンプルショット領域の位置情報の実測値のみから得られた当該パラメータajkの値が選択された場合には、それ以前に得られたそのパラメータajkの値の重みwを「0」に設定する。このようにすれば、その重みwを用いた、次回以降のウエハに対するパラメータの重み付け平均の計算を迅速に行うことができるようになる。
Further, according to the present embodiment, when the value of the parameter a jk obtained only from the actual measurement value of the position information of the sample shot area of the wafer to be processed is selected in
また、本実施形態によれば、モデル式を規定する複数のパラメータajkを、互いに規格直交化されたパラメータとしているので、互いのパラメータの相関関係を考慮することなく、重み付け平均演算により求められたパラメータの値と、他の方法で求められた別のパラメータの値とでそのモデルを構成することができるので、パラメータの同定が容易となる。 In addition, according to the present embodiment, the plurality of parameters a jk that define the model formula are parameters orthogonalized to each other, and thus can be obtained by weighted average calculation without considering the correlation between the parameters. Since the model can be configured with the value of the parameter and the value of another parameter obtained by another method, the parameter can be easily identified.
なお、本実施形態では、すでに規格直交化したパラメータにより規定されるモデル式をそのまま用いて各ショット領域の位置座標を算出したが、規格直交化されたパラメータを、通常のEGAパラメータに変換してから各ショット領域のステージ座標系上の位置座標を求めるようにしてもよい。 In the present embodiment, the position coordinates of each shot area are calculated using the model formula defined by the parameters that have already been standardized orthogonally, but the parameters that have been standardized orthogonally are converted into normal EGA parameters. Alternatively, the position coordinates on the stage coordinate system of each shot area may be obtained.
また、本実施形態によれば、過去に得られたパラメータの値の重み付け平均値と、処理対象となっているウエハW上のサンプルショット領域の位置情報の実測値のみから得られた当該パラメータの値とに基づいて、上記式(9)に示される逐次計算により、そのパラメータの値を含むこれまでに得られたそのパラメータの値の重み付け平均値を求めている。このようにすれば、パラメータの重み付け計算を行うに際し、過去のパラメータの値を逐一記憶しておく必要がなくなるとともに、計算時間も短縮することができる。 Further, according to the present embodiment, the weighted average value of the parameter values obtained in the past and the parameter value obtained only from the actual measurement value of the position information of the sample shot area on the wafer W to be processed. Based on the value, the weighted average value of the parameter value obtained so far, including the value of the parameter, is obtained by the sequential calculation shown in the equation (9). In this way, it is not necessary to store past parameter values one by one when performing parameter weighting calculations, and the calculation time can be shortened.
また、本実施形態によれば、上記式(9)に示される逐次計算をするに際し、過去に得られたパラメータの値の重み付け平均値に対し付与する重みを、その重み付け平均値の算出に寄与したウエハWの枚数としている。ウエハWの枚数は、過去のパラメータに対する重みとして、今回算出された値に対し当然に適切な重みである。 In addition, according to the present embodiment, when performing the sequential calculation shown in the above equation (9), the weight given to the weighted average value of the parameter value obtained in the past contributes to the calculation of the weighted average value. The number of wafers W that have been processed. The number of wafers W is naturally an appropriate weight for the value calculated this time as a weight for the past parameter.
しかしながら、このパラメータの算出式については、さらに調整することが可能である。例えば、重み付け平均値の算出に寄与したウエハWの枚数wを重みとし、さらに、過去に得られた当該パラメータの値の重み付け平均値に対し、その重みを軽くするための忘却係数e-Pを乗じた、次式に示されるパラメータの重み平均演算式とを、逐次演算に用いるようにしてもよい。 However, the calculation formula for this parameter can be further adjusted. For example, the forgetting coefficient e −P for reducing the weight of the weighted average value of the parameter value obtained in the past is used as the weight with the number w of wafers W contributing to the calculation of the weighted average value. You may make it use the weighted average arithmetic expression of the parameter shown by following Formula multiplied by sequential calculation.
このように、パラメータの重みとしては様々なものを用いることができるが、基本的には、そのパラメータの値が求められたときのその値の信頼性に応じた値を、重みとして用いるようにすればよい。 As described above, various parameter weights can be used, but basically, a value corresponding to the reliability of the parameter value is obtained as the weight when the parameter value is obtained. do it.
なお、上記実施形態では、モデルMとモデルM’とのいずれを選択するかを、上記規準(ペナルティ付き対数尤度)により判断した。この規準による判断は、統計的な妥当性に基づく判定であるといえるが、ウエハアライメントにおいて最も重要な点は、アライメント精度をできるだけ良好に、すなわち残差をできるだけ小さくするというのが最終目的である。そこで、例えば、最適なモデルが選択された場合でも、そのモデルM’での残差の値に閾値を設定し、その残差がその値よりも大きい場合には、さらに、サンプルショットのウエハマークの追加計測を行うようにしても良く、その後改めてモデルMとモデルM’との比較を行うようにしても良い。 In the above-described embodiment, which of the model M and the model M ′ is selected is determined based on the criterion (logged likelihood with a penalty). Judgment based on this criterion can be said to be based on statistical validity, but the most important point in wafer alignment is to make the alignment accuracy as good as possible, that is, to make the residual as small as possible. . Therefore, for example, even when an optimum model is selected, a threshold value is set for the residual value in the model M ′, and if the residual is larger than that value, the wafer mark of the sample shot is further set. The additional measurement may be performed, and then the model M and the model M ′ may be compared again.
<評価結果>
なお、本実施形態のように、パラメータの推定値を、今回得られたサンプルショット領域の位置情報の計測値と、過去に得られたパラメータの値の重み付け平均とする推定は、事前分布を仮定したときのMAP(Maximum A Posterior)推定(最大事後確率推定)であると解釈することができる。以下では、本実施形態でのモデルのパラメータの値を推定するに際し、MAP推定法を用いたときと他の推定法を用いたときとの比較、ペナルティの具体的な設定方法について以下に示すシミュレーション結果を用いて説明する。
<Evaluation results>
Note that, as in this embodiment, estimation using the estimated value of the parameter as the weighted average of the measured value of the position information of the sample shot area obtained this time and the value of the parameter obtained in the past assumes a prior distribution. MAP (Maximum A Posterior) estimation (maximum posterior probability estimation). In the following, when estimating the parameter values of the model in the present embodiment, the simulations shown below for comparison between when the MAP estimation method is used and when using another estimation method, and the specific method for setting the penalty It demonstrates using a result.
なお、このシミュレーションで採用するモデルでは、例えば、上記式(4)の1次の項のパラメータ群を第1グループとし、上記式(4)の2次及び3次の項のパラメータ群を第2グループに分類し、第1グループの遷移はウエハ毎に発生するものとし、第1グループの遷移確率q1を1とし、第1グループの遷移の振れ具合(標準偏差)σ1を0とした。また、第2グループの遷移は、確率論的に発生するものと仮定し(その誤差モデルが正規分布に従うものとし)、第2グループの遷移確率q2として0.001から0.1までの値を設定し、第2グループの遷移の大きさ(標準偏差)σ2として0.001から0.01までの値を設定してシミュレーションを行った。 In the model employed in this simulation, for example, the parameter group of the first order term in the above equation (4) is set as the first group, and the parameter group of the second and third order terms in the above equation (4) is set as the second group. The first group transition is assumed to occur for each wafer, and the first group transition probability q1 is set to 1, and the first group transition fluctuation degree (standard deviation) σ1 is set to 0. Also, it is assumed that the transition of the second group occurs probabilistically (assuming that the error model follows a normal distribution), and the transition probability q2 of the second group is a value from 0.001 to 0.1. The simulation was performed by setting a value from 0.001 to 0.01 as the transition magnitude (standard deviation) σ2 of the second group.
また、このシミュレーションでは、その試行回数が100回であり、各試行は、連続する200枚のウエハのデータに基づいて行われた。また、各ウエハには、全61ショットのショット領域が形成されているものとした。さらに、図6(A)、図6(B)に示されるシミュレーション結果を除き、サンプル数を20ショットとした。また、図7(A)、図7(B)に示されるシミュレーション結果を除き、第2グループの遷移確率を0.01とした。また、図8(A)、図8(B)、図8(C)に示されるシミュレーション結果を除き、第2グループの遷移の大きさ(標準偏差)σ2を0.002とした。 In this simulation, the number of trials was 100, and each trial was performed based on data of 200 consecutive wafers. In addition, it is assumed that a shot area of all 61 shots is formed on each wafer. Furthermore, the number of samples was set to 20 shots, except for the simulation results shown in FIGS. Further, except for the simulation results shown in FIGS. 7A and 7B, the transition probability of the second group was set to 0.01. Further, except for the simulation results shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, the transition magnitude (standard deviation) σ2 of the second group was set to 0.002.
このMAP推定法は、いわゆるML(Maximum Likelifood)推定法と比較することができる。このML推定法は、パラメータの重み付け平均ではなく、ζ≦Tjkとなるパラメータについては、過去に得られたパラメータの値をそのまま用いる点が、MAP推定法と異なっている。 This MAP estimation method can be compared with a so-called ML (Maximum Likelifood) estimation method. This ML estimation method is different from the MAP estimation method in that a parameter value obtained in the past is used as it is for a parameter satisfying ζ ≦ T jk instead of a weighted average of parameters.
図5(A)には、ML推定法を用いてEGAを行った場合の重ね合わせ誤差のシミュレーションによる評価結果が示されており、図5(B)には、MAP推定法を用いてEGAを行った場合の重ね合わせ誤差のシミュレーションによる評価結果が示されている。ここで、両図とも、横軸が、ペナルティβ(n)の値であり、縦軸が汎化誤差の二乗平均値である。なお、図6(A)〜図8(C)についても同様に、横軸がペナルティβ(n)の値であり、縦軸が汎化誤差の二乗平均値である。 FIG. 5 (A) shows an evaluation result by simulation of overlay error when EGA is performed using the ML estimation method, and FIG. 5 (B) shows EGA using the MAP estimation method. The evaluation result by the simulation of the overlay error when it is performed is shown. Here, in both figures, the horizontal axis is the value of penalty β (n), and the vertical axis is the root mean square value of the generalization error. 6A to 8C, the horizontal axis is the value of penalty β (n), and the vertical axis is the root mean square value of generalization errors.
図5(A)と、図5(B)とを比較するとわかるように、ML推定法を用いたときに比べ、MAP推定法を用いた方が、汎化誤差(二乗平均値)が改善されているのがわかる。その中でも、ペナルティβ(n)の値が、1.0〜3.0の範囲で、汎化誤差が大幅に改善されている。 As can be seen from a comparison between FIG. 5A and FIG. 5B, the generalization error (root mean square value) is improved by using the MAP estimation method compared to when using the ML estimation method. I can see that Among them, the generalization error is greatly improved when the value of penalty β (n) is in the range of 1.0 to 3.0.
図6(A)、図6(B)には、ペナルティのショット領域のサンプル数nの依存性の計測結果が示されている。図6(A)には、n=15における、ペナルティβ(n)と汎化誤差との関係が示されており、図6(B)には、n=60のときのペナルティβ(n)と汎化誤差との関係が示されている。図6(A)、図6(B)に示されるように、ペナルティβ(n)の最適値は、サンプル数nが増加するにつれて、わずかに増加しているものの、依然として、β(n)=2付近で最も良いパフォーマンスが得られるのがわかる。 FIGS. 6A and 6B show the measurement results of the dependency of the number of samples n in the penalty shot area. FIG. 6A shows the relationship between penalty β (n) and generalization error when n = 15. FIG. 6B shows penalty β (n) when n = 60. And the generalization error is shown. As shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), the optimum value of the penalty β (n) slightly increases as the number of samples n increases, but still β (n) = It can be seen that the best performance is obtained near 2.
図7(A)、図7(B)には、ペナルティ係数の遷移確率依存性の計測結果が示されている。図7(A)には、q2=0.001における、ペナルティと汎化誤差との関係が示されており、図7(B)には、q2=0.1のときのペナルティと汎化誤差との関係が示されている。図7(A)、図7(B)に示されるように、ペナルティ係数の最適値は、第2グループの遷移確率q2が増加するにつれて、わずかに増加しているものの、依然として、β(n)=2.0付近で最も良いパフォーマンスが得られる。 FIGS. 7A and 7B show the measurement results of the transition probability dependence of the penalty coefficient. FIG. 7A shows the relationship between penalty and generalization error when q2 = 0.001, and FIG. 7B shows the penalty and generalization error when q2 = 0.1. The relationship is shown. As shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B), the optimum value of the penalty coefficient slightly increases as the transition probability q2 of the second group increases, but is still β (n). = The best performance is obtained around 2.0.
図8(A)、図8(B)、図8(C)には、ペナルティ係数の遷移確率依存性の計測結果が示されている。図8(A)には、第2グループの遷移の大きさσ2が0.001のときの、ペナルティと汎化誤差との関係が示されており、図8(B)には、第2グループの遷移の大きさσ2が0.005のときのペナルティと汎化誤差との関係が示されており、図8(C)には、第2グループの遷移の大きさσ2が0.01のときのペナルティと汎化誤差との関係が示されている。図8(A)、図8(B)、図8(C)に示されるように、ここでも、β(n)=2付近で最も良いパフォーマンスが得られているのがわかる。 8A, 8B, and 8C show the measurement results of the transition probability dependence of the penalty coefficient. FIG. 8A shows the relationship between the penalty and the generalization error when the transition magnitude σ2 of the second group is 0.001, and FIG. 8B shows the second group. FIG. 8C shows the relationship between the penalty and the generalization error when the transition magnitude σ2 of the second group is 0.005, and FIG. 8C shows that the transition magnitude σ2 of the second group is 0.01. The relationship between the penalty and the generalization error is shown. As shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, it can be seen that the best performance is obtained in the vicinity of β (n) = 2.
以上の評価結果より、種々のシミュレーション条件を変化させても、一貫して、β(n)=2.0付近で良好なパフォーマンスが得られるのがわかる。したがって、本実施形態では、β(n)は、1.0以上3.0以下、望ましくはβ(n)が1.0以上、2.0以下に設定されるのが望ましい。なお、前述したように、β(n)=2.0としたときのPLは、AICに相当する尤度となる。 From the above evaluation results, it can be seen that even if various simulation conditions are changed, consistently good performance can be obtained in the vicinity of β (n) = 2.0. Therefore, in this embodiment, β (n) is set to 1.0 or more and 3.0 or less, desirably β (n) is set to 1.0 or more and 2.0 or less. As described above, PL when β (n) = 2.0 is a likelihood corresponding to AIC.
このように、シミュレーションにより、ショット領域のサンプル数や、第2グループのモデルなどに関わらず、最適なペナルティβ(n)の値がほぼ一定であると判断することができるので、どのような露光装置(号機)にしてもペナルティβ(n)の設定が容易となる。したがって、後は、号機毎に微調整だけを行うこととすればよい。 In this way, it is possible to determine by simulation that the optimum penalty β (n) value is almost constant regardless of the number of samples in the shot area, the second group model, etc. It is easy to set the penalty β (n) even in the device (unit). Therefore, after that, it is only necessary to make fine adjustments for each unit.
また、本実施形態では、上述したMAP推定法を用いた位置検出方法を用いてウエハW上のサンプルショット領域の位置情報を検出してEGA演算を行い、そのEGAの演算結果に基づいて、高精度に算出されたショット領域の位置情報に基づいて、ウエハステージWST上を移動させて、ウエハWのショット領域に対して重ね合わせ露光を行うので、高精度な露光を実現することができる。 In the present embodiment, the position detection method using the MAP estimation method described above is used to detect the position information of the sample shot area on the wafer W and perform EGA calculation. Based on the calculation result of the EGA, Based on the position information of the shot area calculated with accuracy, the exposure is performed on the wafer W by moving on the wafer stage WST, so that highly accurate exposure can be realized.
また、上記実施形態では、EGA方式のモデル式のパラメータの遷移レベル、すなわち遷移の優先順位を遷移行列Tにより決定したが、この遷移行列Tは、上記式(6)に示されるものには限られない。しかしながら、この優先順位を定めるにあたっては、やはりその係数が高次成分のものまで含まれる場合には、高次になればなるほどその遷移レベルを上げるようにするのが望ましい。 In the above embodiment, the transition level of the parameter of the EGA model equation, that is, the priority of the transition is determined by the transition matrix T. However, this transition matrix T is limited to that shown in the above equation (6). I can't. However, in determining the priorities, it is desirable to increase the transition level as the order becomes higher if the coefficient includes even higher order components.
また、上記実施形態では、すべてのウエハに対し同じ遷移行列Tを用いたが、ロット内の先頭のウエハと、それ以降のウエハとでは、遷移行列Tを変更するようにしても良い。例えばロット内の先頭のウエハについては、全体的にパラメータが更新されやすくなるように遷移行列を設定し、それ以降のウエハでは、パラメータが更新されにくくなるように遷移行列を設定するようにしてもよい。 In the above embodiment, the same transition matrix T is used for all wafers. However, the transition matrix T may be changed between the first wafer in the lot and the following wafers. For example, for the first wafer in a lot, a transition matrix is set so that the parameters can be easily updated as a whole, and for subsequent wafers, a transition matrix is set so that the parameters are not easily updated. Good.
また、上記実施形態では、サンプルショット領域の数、すなわち有効サンプル数を固定としたが、これらをパラメータと同時に最適化することも可能である。例えば、上記実施形態のように、図2に示されるようなウエハでは、ウエハマークは2N個存在する。この2N個のウエハマークの中から、h個のウエハマークを選ぶときの組合せは2NCh通りある。そこで、その組合せ各々について全ショット領域の重ね合わせ誤差の期待値及び標本分散を推定し、その推定値が良好(最小)であった組合せを、その有効サンプル数でのサンプルショットの数及び配置とするようにしても良い。なお、この全ショット領域の重ね合わせ誤差の期待値及び標本分散は、選択されたモデルでの各係数の最尤推定値を求める必要があるが、モデルの各係数の最尤推定値は、そのウエハマークの設計位置と、経験的に求められている、そのウエハマークでの設計位置と実測位置との差分の誤差分布の標準偏差とを用いて、最小二乗法での評価関数を最小とする条件式に基づいて作成される、いわゆる正規方程式から求めることができる。 In the above embodiment, the number of sample shot areas, that is, the number of effective samples is fixed, but these can be optimized simultaneously with the parameters. For example, in the wafer as shown in FIG. 2 as in the above embodiment, there are 2N wafer marks. From among the 2N number of wafer mark, a combination of when choosing a h number of wafer mark is as 2N C h. Therefore, for each of the combinations, the expected value and sample variance of the overlay error of all shot regions are estimated, and the combination whose estimated value is good (minimum) is the number and arrangement of sample shots with the number of effective samples. You may make it do. Note that the expected value and sample variance of the overlay error for all shot areas need to find the maximum likelihood estimate for each coefficient in the selected model, but the maximum likelihood estimate for each coefficient in the model is Using the design position of the wafer mark and the standard deviation of the error distribution of the difference between the design position at the wafer mark and the actual measurement position, which is obtained empirically, the evaluation function using the least square method is minimized. It can be obtained from a so-called normal equation created based on a conditional expression.
上記実施形態では、露光動作を行う前に、サンプルショットの数及び配置を上述した方法などで求めておくとしたが、上記露光動作中において、上記最尤推定方法を実施して、サンプルショットの数及び配置の最適化をリアルタイムに行うようにしても良い。 In the above embodiment, the number and arrangement of sample shots are obtained by the above-described method before performing the exposure operation. However, during the exposure operation, the maximum likelihood estimation method is performed, The number and arrangement may be optimized in real time.
また、上記実施形態の露光装置100では、その重ね合わせ計測結果を後で評価するために、サンプルショット領域の位置情報の計測結果や、EGAパラメータの値などのデータを、データファイルとしてまとめ、そのデータファイルを記憶装置47に記憶している場合が多い。このデータファイルの中身における、一連のウエハのサンプルショット領域の位置情報の計測結果と、EGAパラメータの値との因果関係を解析すれば、その露光装置において、本実施形態のようなMAP推定を用いているか否かを容易に判断することができる。
Further, in the
また、上記実施形態では、各パラメータの値を、重み付け平均とするか否かを、尤度推定のみで行うものとしたが、ウエハ上のショット領域の配列形状が明らかに変化していると認められるときは、強制的に、そのウエハでのモデル式のパラメータの値を、その重み付け平均としないように設定することができる。この設定は、オペレータと露光装置100とのマン・マシン・インターフェイスである入力装置を介して指定可能であってもよいし、そのウエハに対するプロセスに関する情報が含まれるいわゆるプロセスプログラム内で行われているようにしてもよい。
In the above embodiment, whether or not each parameter value is a weighted average is determined only by likelihood estimation. However, it is recognized that the array shape of shot areas on the wafer is clearly changed. When it is, the parameter value of the model formula on the wafer can be forcibly set not to be the weighted average. This setting may be specified via an input device, which is a man-machine interface between the operator and the
また、上記実施形態では、アライメント検出系ASとして、FIA方式のアライメントセンサを用いたが、前述したように、レーザ光をウエハW上の点列状のアライメントマークに照射し、そのマークにより回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出するLSA(Laser Step Alignment)方式のアライメントセンサや、そのアライメントセンサと上記FIA方式とを適宜組み合わせたアライメントセンサにも本発明を適用することは可能である。また、例えばコヒーレントな検出光を被検面のマークに照射し、そのマークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出するアライメントセンサを、単独で、あるいは上記FIA方式、LSA方式などと適宜組み合わせたアライメントセンサに本発明を適用することは勿論可能である。 In the above embodiment, the FIA type alignment sensor is used as the alignment detection system AS. However, as described above, the laser beam is irradiated to the alignment mark in the form of a dot on the wafer W and is diffracted by the mark. The present invention can also be applied to an LSA (Laser Step Alignment) type alignment sensor that detects a mark position using scattered light, or an alignment sensor that appropriately combines the alignment sensor and the FIA method. . In addition, for example, an alignment sensor that irradiates a mark on the surface to be detected with a coherent detection light and causes two diffracted lights (for example, the same order) generated from the mark to interfere with each other is used alone, or the FIA method, the LSA. Of course, the present invention can be applied to an alignment sensor appropriately combined with a method or the like.
なお、アライメント検出系はオン・アクシス方式(例えばTTL(Through The Lens)方式など)でも良い。また、アライメント検出系は、アライメント検出系の検出視野内にアライメントマークをほぼ静止させた状態でその検出を行うものに限られるものではなく、アライメント検出系から照射される検出光とアライメントマークとを相対移動させる方式であっても良い(例えば前述のLSA系や、ホモダインLIA系など)。かかる検出光とアライメントマークとを相対移動させる方式の場合には、その相対移動方向を、前述の各アライメントマークを検出する際のウエハステージWSTの移動方向と同一方向とすることが望ましい。 The alignment detection system may be an on-axis method (for example, a TTL (Through The Lens) method). In addition, the alignment detection system is not limited to the one that detects the alignment mark in a state where the alignment mark is almost stationary in the detection visual field of the alignment detection system. Relative movement may be used (for example, the aforementioned LSA system or homodyne LIA system). In the case where the detection light and the alignment mark are moved relative to each other, it is desirable that the relative movement direction is the same as the movement direction of the wafer stage WST when detecting each of the alignment marks.
さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、KrFエキシマレーザやArFエキシマレーザ、F2レーザとしたが、他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 Further, although the light source of the exposure apparatus to which the present invention is applied is a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or an F 2 laser, other pulse laser light sources in the vacuum ultraviolet region may be used. In addition, as the illumination light for exposure, for example, a fiber doped with erbium (or both erbium and ytterbium), for example, an infrared or visible single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser. Harmonics that are amplified by an amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系、並びにアライメント検出系ASを露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 An illumination optical system, a projection optical system, and an alignment detection system AS composed of a plurality of lenses are incorporated in the exposure apparatus main body, optically adjusted, and a reticle stage and wafer stage made up of a large number of mechanical parts are arranged in the exposure apparatus main body. The exposure apparatus of the above-described embodiment can be manufactured by connecting the wiring and pipes to each other and further performing general adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置について説明したが、本発明は、ステップ・アンド・リピート型の投影露光装置の他、プロキシミティ方式の露光装置など他の露光装置にも適用できることはいうまでもない。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明を好適に適用することができる。また、ウエハステージを2基備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。また、液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。 In the above embodiment, the step-and-scan type projection exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the step-and-repeat type projection exposure apparatus, and other exposure apparatuses such as a proximity-type exposure apparatus. Needless to say, this can also be applied. The present invention can also be suitably applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus that combines a shot area and a shot area. The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus having two wafer stages. Of course, the present invention can also be applied to an exposure apparatus using a liquid immersion method.
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子(CCDなど)、有機EL、マイクロマシン及びDNAチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用することができる。 The present invention is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element. An exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate and a device used for manufacturing a thin film magnetic head. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used for manufacturing an image sensor (CCD, etc.), an organic EL, a micromachine, and a DNA chip. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
また、本発明に係る位置検出方法は、露光装置に限らず、物体に形成されている何らかの複数のマークの中から、幾つかのマークを選択して検出する必要がある装置であれば、適用が可能である。 The position detection method according to the present invention is not limited to an exposure apparatus, and can be applied to any apparatus that needs to select and detect several marks from a plurality of marks formed on an object. Is possible.
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態のリソグラフィシステム及び露光装置100によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。
The semiconductor device includes a step of performing functional / performance design of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a reticle pattern by the lithography system and the
本発明の位置検出方法は、物体の位置合わせをするための位置情報の検出に適している。また、本発明の露光方法は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程に適している。 The position detection method of the present invention is suitable for detecting position information for aligning an object. The exposure method of the present invention is suitable for a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like.
10…照明系、15…移動鏡、16…レチクル干渉計、17…移動鏡、18…ウエハ干渉計、19…ステージ制御装置、20…主制御装置、22…レチクルアライメント検出系、24…ウエハステージ駆動部、25…ウエハホルダ、46…ドライブ装置、47…記憶装置、100…露光装置、AS…アライメント検出系、AX…光軸、Cp…ショット領域の中心、IL…照明光、FM…基準マーク板、MXp,MYp…ウエハX、Yマーク、PL…投影光学系、R…レチクル、RST…レチクルステージ、SAp…ショット領域(区画領域)、W…ウエハ(物体)、WST…ウエハステージ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
物体毎に、前記複数の区画領域の配列を規定する所定モデルの複数のパラメータの値を算出するに際し、前記複数の区画領域のうちの少なくとも一部の区画領域の位置情報の検出結果に基づいて得られる所定の評価規準の値に応じて、前記複数のパラメータのうちの少なくとも一部のパラメータの値を、前記検出結果のみから得られた当該パラメータの値と、これまでに得られたそのパラメータの値との両方に基づいて、該両方に与える重みを変化させながら決定することを特徴とする位置検出方法。 In a position detection method for detecting position information of a plurality of partitioned areas respectively arranged on a plurality of objects,
When calculating values of a plurality of parameters of a predetermined model that defines an array of the plurality of partition regions for each object, based on detection results of position information of at least some of the plurality of partition regions. Depending on the value of the predetermined evaluation criterion obtained, the value of at least a part of the plurality of parameters, the value of the parameter obtained only from the detection result, and the parameter obtained so far A position detection method comprising: determining a weight given to both based on both of the two values and changing the weight.
物体毎に、前記複数の区画領域の配列を規定する所定モデルの複数のパラメータの値を算出するに際し、前記複数の区画領域のうちの少なくとも一部の区画領域の位置情報の検出結果に基づいて得られる所定の評価規準の値に応じて、前記複数のパラメータのうちの少なくとも一部のパラメータの値を、前記検出結果のみから得られた当該パラメータの値とするか、当該パラメータの値を含むこれまでに得られたそのパラメータの値の重み付け平均値とするかを選択することを特徴とする位置検出方法。 In a position detection method for detecting position information of a plurality of partitioned areas respectively arranged on a plurality of objects,
When calculating values of a plurality of parameters of a predetermined model that defines an array of the plurality of partition regions for each object, based on detection results of position information of at least some of the plurality of partition regions. Depending on the value of the predetermined evaluation criterion obtained, the value of at least a part of the plurality of parameters is the value of the parameter obtained only from the detection result or includes the value of the parameter A position detection method comprising selecting whether to use a weighted average value of the parameter values obtained so far.
過去に得られたパラメータの値の重み付け平均値に対し付与する重みを、当該重み付け平均値の算出に寄与した前記物体の数とすることを特徴とする請求項5に記載の位置検出方法。 When performing the sequential calculation,
6. The position detection method according to claim 5, wherein a weight given to a weighted average value of parameter values obtained in the past is the number of the objects that contributed to the calculation of the weighted average value.
過去に得られた当該パラメータの値の重み付け平均値に対し、その重みを軽くするための忘却係数を乗ずることを特徴とする請求項5又は6に記載の位置検出方法。 When performing the sequential calculation,
The position detection method according to claim 5 or 6, wherein the weighted average value of the parameter values obtained in the past is multiplied by a forgetting factor for reducing the weight.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の位置検出方法を用いて前記複数の区画領域の位置情報を検出する工程と;
前記検出された位置情報に基づいて、前記物体を移動して前記各区画領域を露光する工程と;を含む露光方法。
An exposure method for sequentially exposing a plurality of partitioned areas arranged on an object to form a predetermined pattern in each partitioned area,
Detecting the position information of the plurality of partitioned regions using the position detection method according to any one of claims 1 to 9;
An exposure method comprising: moving the object based on the detected position information to expose the partitioned areas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004295789A JP2006108533A (en) | 2004-10-08 | 2004-10-08 | Position detection method and exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004295789A JP2006108533A (en) | 2004-10-08 | 2004-10-08 | Position detection method and exposure method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006108533A true JP2006108533A (en) | 2006-04-20 |
Family
ID=36377869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004295789A Pending JP2006108533A (en) | 2004-10-08 | 2004-10-08 | Position detection method and exposure method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006108533A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012018154A (en) * | 2010-06-11 | 2012-01-26 | Toshiba Corp | Radar reception signal processing device and method |
US8704706B2 (en) | 2010-06-11 | 2014-04-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radar return signal processing apparatus and method |
US10824071B2 (en) | 2018-10-08 | 2020-11-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of exposing a semiconductor structure, apparatus for controlling a lithography process performed by a lithography apparatus across a semiconductor structure, non-transitory computer readable medium having instructions stored thereon for generating a weight function |
-
2004
- 2004-10-08 JP JP2004295789A patent/JP2006108533A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012018154A (en) * | 2010-06-11 | 2012-01-26 | Toshiba Corp | Radar reception signal processing device and method |
JP2012018155A (en) * | 2010-06-11 | 2012-01-26 | Toshiba Corp | Radar reception signal processing device and method |
US8704706B2 (en) | 2010-06-11 | 2014-04-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radar return signal processing apparatus and method |
US10824071B2 (en) | 2018-10-08 | 2020-11-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of exposing a semiconductor structure, apparatus for controlling a lithography process performed by a lithography apparatus across a semiconductor structure, non-transitory computer readable medium having instructions stored thereon for generating a weight function |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5464155B2 (en) | Exposure apparatus and exposure method | |
JP4563923B2 (en) | Alignment method optimization method | |
US20060040191A1 (en) | Detection method for optimum position detection formula, alignment method, exposure method, device production method, device, and measurement and/or inspection apparatus | |
CN109564393A (en) | Method for measurement and equipment, computer program and lithography system | |
JP4905617B2 (en) | Exposure method and device manufacturing method | |
JP5428671B2 (en) | Exposure method, device manufacturing method, and exposure system | |
JP2010186918A (en) | Alignment method, exposure method and exposure device, device manufacturing method, and exposure system | |
US20060033916A1 (en) | Selection method, exposure method, selection unit, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JPWO2005053007A1 (en) | EXPOSURE METHOD, DEVICE MANUFACTURING METHOD, EXPOSURE APPARATUS, AND PROGRAM | |
JP2011119457A (en) | Alignment condition optimization method and system, pattern forming method and system, exposure device, device manufacturing method, overlay accuracy evaluation method and system | |
US20180210332A1 (en) | Spatial-frequency matched wafer alignment marks, wafer alignment and overlay measurement and processing using multiple different mark designs on a single layer | |
US7184594B1 (en) | Pattern matching method and device, position determining method and device, position aligning method and device, exposing method and device, and device and its production method | |
JP5838594B2 (en) | Double patterning optimization method and system, pattern formation method, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2004200632A (en) | Position detection method, exposure method, exposer, device manufacturing method, program, and information recording medium | |
JP2006148013A (en) | Positioning method and exposing method | |
JP4596166B2 (en) | Position detection method, exposure method, position detection apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2006108533A (en) | Position detection method and exposure method | |
JP2005064369A (en) | Optimization method, exposure method, optimization device, exposure device, manufacturing method for device and program therefor, and information recording medium therefor | |
JP2005116580A (en) | Device and method for detecting position, device and method for exposure, and method of manufacturing device | |
JP7443565B2 (en) | System and method for generating level data about the surface of a substrate | |
TWI811952B (en) | Metrology methods and appratuses | |
JP2006135281A (en) | Estimation method, exposure method and program | |
JP2004087562A (en) | Position detection method and apparatus thereof, exposure method and apparatus thereof, and device manufacturing method | |
TWI788678B (en) | Non-correctable error in metrology | |
JP2005064371A (en) | Projection exposure method and manufacturing method for device, exposure device, program and recording medium and exposure system |