JP2006294993A - Method, system and program for measuring position - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体上に形成されたマークの位置を検出する位置計測方法、位置計測システム、及び位置計測プログラムに関する。 The present invention relates to a position measurement method, a position measurement system, and a position measurement program for detecting the position of a mark formed on an object.
半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のデバイスを製造する際には、レチクル又はマスク(以下、これらをレチクルと総称する)に照明光を照射し、レチクルを介した光を投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエハやガラスプレート等の基板(以下、適宜基板又はウエハという)上に投影してレチクルに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置が用いられる。露光装置としては、ステッパー等の一括露光型(静止露光型)の露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の露光装置(走査型露光装置)等が使用されている。かかる露光装置においては、露光に先立ってレチクルとウエハとの位置合わせ(アライメント)を高精度に行う必要がある。 When manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, or other devices, a reticle or a mask (hereinafter, these are collectively referred to as a reticle) is irradiated with illumination light, and light through the reticle is projected into an optical projection system. An exposure apparatus is used that projects a pattern formed on a reticle onto a substrate such as a wafer or glass plate coated with a photoresist (hereinafter referred to as “substrate” or “wafer”). As the exposure apparatus, a batch exposure type (stationary exposure type) exposure apparatus such as a stepper or a scanning exposure type exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) such as a scanning stepper is used. In such an exposure apparatus, it is necessary to perform alignment (alignment) between the reticle and the wafer with high accuracy prior to exposure.
このため、レチクルの位置検出及びウエハの位置検出を高精度で行う必要がある。かかる位置検出にあたって、レチクルのアライメントにおいては、露光光を用いるものが一般的であり、露光光をレチクル上に描画されたレチクルアライメントマークに照射し、CCDカメラ等で撮像したレチクルアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するVRA(Visual Reticle Alignment)方式等が採用されている。また、ウエハのアライメントにおいては、LSA(Laser Step Alignment)方式、FIA(Field Image Alignment)方式、LIA(Laser Interferometric Alignment)方式等が採用されている。 Therefore, it is necessary to detect the position of the reticle and the position of the wafer with high accuracy. In such position detection, reticle alignment generally uses exposure light, and the reticle alignment mark image data captured by a CCD camera or the like is irradiated with the exposure light onto the reticle alignment mark drawn on the reticle. A VRA (Visual Reticle Alignment) method or the like that measures the mark position by image processing is employed. In wafer alignment, an LSA (Laser Step Alignment) method, an FIA (Field Image Alignment) method, an LIA (Laser Interferometric Alignment) method, or the like is employed.
上記のLSA方式は、レーザ光をウエハ上に形成されたウエハアライメントマークに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマーク位置を計測する方式である。また、FIA方式は、ハロゲンランプ等の波長帯域幅の広い光源を用いてウエハアライメントマークを照明し、ウエハアライメントマークを撮像して得られた画像データを画像処理してマーク位置を計測する方式である。また、LIA方式は、ウエハ表面に形成された回折格子状のウエハアライメントマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を2方向から照射し、その結果生ずる2つの回折光を干渉させ、この干渉光の位相からマーク位置を計測する方式である。 The LSA method is a method of irradiating a wafer alignment mark formed on a wafer with a laser beam and measuring the mark position using diffracted / scattered light. The FIA method is a method in which a wafer alignment mark is illuminated using a light source having a wide wavelength bandwidth such as a halogen lamp, and the mark position is measured by performing image processing on image data obtained by imaging the wafer alignment mark. is there. In the LIA method, a diffraction grating-shaped wafer alignment mark formed on the wafer surface is irradiated with laser beams having slightly different wavelengths from two directions, and the resulting two diffracted beams interfere with each other. This is a method of measuring the mark position from the phase.
以上の各方式によって計測結果として得られる波形信号は、観察対象となったアライメントマークの形状に応じたものとなっているが、特にウエハ上に形成されたウエハアライメントマークを計測する場合には、ウエハの表面状態に応じて波形信号が変化することがある。このため、ウエハの表面状態に応じて波形信号が変化した場合であってもマーク位置を高い精度で計測することができる波形信号の処理を行う様々なアルゴリズムが考えられている。以下の特許文献1,2には、マーク位置を計測するために用いるアルゴリズムの一例が開示されている。
The waveform signal obtained as a measurement result by each of the above methods is in accordance with the shape of the alignment mark that is the observation target, but particularly when measuring the wafer alignment mark formed on the wafer, The waveform signal may change depending on the surface condition of the wafer. For this reason, various algorithms for processing the waveform signal that can measure the mark position with high accuracy even when the waveform signal changes in accordance with the surface state of the wafer are considered.
ところで、例えばウエハ上に形成されたウエハアライメントマークの計測を行う場合には、上述した通り、計測結果として得られる波形信号に対して画像処理等の処理を施してマーク位置を計測するのであるが、この処理においては、ウエハアライメントマークの形状に関する形状情報(設計値)を用いてマーク位置が求められる。ここで、ウエハアライメントマークの形状に関する形状情報とは、例えばウエハアライメントマークがライン・アンド・スペースパターンである場合には、そのウエハアライメントマークを構成するマーク要素の幅及びピッチ等である。また、ウエハアライメントマークを観察するアライメントセンサに設けられた光学系の倍率を示す倍率情報もマーク位置を求めるために用いられる。 By the way, for example, when measuring a wafer alignment mark formed on a wafer, as described above, the mark position is measured by performing processing such as image processing on the waveform signal obtained as a measurement result. In this process, the mark position is obtained using shape information (design value) relating to the shape of the wafer alignment mark. Here, the shape information relating to the shape of the wafer alignment mark is, for example, the width and pitch of the mark elements constituting the wafer alignment mark when the wafer alignment mark is a line and space pattern. Further, magnification information indicating the magnification of the optical system provided in the alignment sensor for observing the wafer alignment mark is also used for obtaining the mark position.
ウエハアライメントマークはウエハ上にパターンとともに形成されるが、プロセスに応じて設計値とは異なって形成されることがある。例えば、マーク要素の幅が設計値よりも細く形成され、又はマーク要素のピッチが設計値よりも狭く形成されることがある。また、アライメントセンサに設けられた光学系の倍率は露光処理に先立って予め計測され、この計測結果がマーク位置を求めるための倍率情報として用いられるが、アライメントセンサの倍率の計測誤差、又はオペレータによる入力ミス等によって、実際の倍率とは異なった値が倍率情報として用いられることがある。 The wafer alignment mark is formed on the wafer together with the pattern, but may be formed differently from the design value depending on the process. For example, the width of the mark element may be formed narrower than the design value, or the pitch of the mark element may be formed narrower than the design value. Further, the magnification of the optical system provided in the alignment sensor is measured in advance prior to the exposure process, and this measurement result is used as magnification information for obtaining the mark position. A value different from the actual magnification may be used as magnification information due to an input error or the like.
ウエハアライメントマークを観察して得られた波形信号からマーク位置を求める際に、実際のアライメントマークが上記の形状情報で示される形状からずれて形成されており、又はアライメントセンサの実際の倍率が上記の倍率情報とは異なっている場合には、マーク位置が求められず計測エラーとなることがある。この計測エラーが生ずるとオペレータの指示による再計測が必要になるが、ウエハアライメントマーク毎に再計測が頻繁に必要になると、スループット(単位時間に露光処理することができるウエハの枚数)が大幅に低下してしまうという問題がある。 When obtaining the mark position from the waveform signal obtained by observing the wafer alignment mark, the actual alignment mark is formed deviating from the shape indicated by the shape information above, or the actual magnification of the alignment sensor is If the magnification information is different, the mark position cannot be obtained and a measurement error may occur. When this measurement error occurs, re-measurement by an operator's instruction is required. However, if re-measurement is frequently required for each wafer alignment mark, the throughput (the number of wafers that can be exposed per unit time) is greatly increased. There is a problem that it falls.
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、マークの形状に関するマーク情報及びマーク検出装置の検出特性に関する装置情報の少なくとも一方を用いてマーク位置を計測する場合に、実際のマークの形状がマーク情報で示される形状からずれており、又は実際のマーク検出装置の特性が装置情報で示される特性とは異なっていても計測エラーを生じずにマーク位置を検出することができる位置計測方法、位置計測システム、及び位置計測プログラムを提供することを目的とする。
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。 Hereinafter, in the description shown in this section, the present invention will be described in association with the member codes shown in the drawings representing the embodiments. However, each constituent element of the present invention is limited to the members shown in the drawings attached with these member codes. Is not to be done.
本発明の第1の観点によると、物体(W)上に形成されたマーク(SYM、SθM)の位置を計測する位置計測方法において、前記マークをマーク検出装置(AS)を用いて検出する検出ステップ(S14)と、前記マークの形状に関するマーク情報及び前記マーク検出装置の検出特性に関する装置情報のうちの少なくとも一方を含むとともに、その設定値が所定規則に従って自動的に可変であるパラメータ情報を使って、前記検出ステップでの検出結果に基づいて前記パラメータ情報の適性度を算出する算出ステップ(S17)と、前記算出ステップで得られた前記適性度が所定基準を満たすか否かを判断する判断ステップ(S18)と、前記判断ステップで前記所定基準を満たすと判断された場合における前記パラメータ情報を用いて、前記検出ステップでの検出結果に基づいて前記マークの位置を算出する位置算出ステップ(S25)とを有する位置計測方法が提供される。 According to the first aspect of the present invention, in the position measurement method for measuring the position of the mark (SYM, SθM) formed on the object (W), the detection is performed by using the mark detection device (AS) to detect the mark. Step (S14), including at least one of mark information relating to the shape of the mark and device information relating to the detection characteristics of the mark detection device, and using parameter information whose set value is automatically variable according to a predetermined rule Then, a calculation step (S17) for calculating the suitability degree of the parameter information based on the detection result in the detection step, and a determination for judging whether or not the suitability degree obtained in the calculation step satisfies a predetermined standard. Using the parameter information in step (S18) and when it is determined in the determination step that the predetermined criterion is satisfied, Position measuring method and a position calculation step (S25) of calculating a position of the mark based on the detection result of the serial detection step is provided.
本発明の第2の観点によると、物体(W)上に形成されたマーク(SYM、SθM)の位置を計測する位置計測システム(100)において、前記マークを検出する検出ユニット(AS)と、前記マークの形状に関するマーク情報及び前記検出ユニットの検出特性に関する情報のうちの少なくとも一方を含むパラメータ情報が予め記憶された記憶ユニット(42)と、前記記憶ユニットに記憶されたパラメータ情報を、所定規則に従って変化させるパラメータ情報変更ユニット(34)と、前記パラメータ情報と前記検出ユニットによる検出結果とに基づいて、前記パラメータ情報の適正度を算出する算出ユニット(35)と、前記算出ユニットで得られた前記適性度が所定基準を満たすか否かを判断する判断ユニット(36)と、前記判断ユニットで前記所定基準を満たすと判断された場合における前記パラメータ情報と、前記検出ユニットによる検出結果とに基づいて、前記マークの位置を算出する位置算出ユニット(37)とを有する位置計測システムが提供される。 According to a second aspect of the present invention, in a position measurement system (100) that measures the position of a mark (SYM, SθM) formed on an object (W), a detection unit (AS) that detects the mark; A storage unit (42) in which parameter information including at least one of mark information related to the shape of the mark and information related to the detection characteristics of the detection unit is stored in advance, and parameter information stored in the storage unit is determined according to a predetermined rule. Obtained by the calculation unit, the parameter information changing unit (34) that changes according to the parameter information, the calculation unit (35) that calculates the appropriateness of the parameter information based on the parameter information and the detection result by the detection unit A determination unit (36) for determining whether or not the suitability satisfies a predetermined criterion; and the determination A position measurement system having a position calculation unit (37) for calculating the position of the mark based on the parameter information when it is determined that the predetermined criterion is satisfied by knit and the detection result by the detection unit is provided. Is done.
本発明の第3の観点によると、物体(W)上に形成されたマーク(SYM、SθM)の位置を計測する位置計測装置に適用される位置計測プログラムにおいて、前記マークをマーク検出装置に検出せしめる第1工程(S14)と、前記マークの形状に関するマーク情報及び前記マーク検出装置の検出特性に関する装置情報のうちの少なくとも一方を含むとともに、その設定値が所定規則に従って自動的に可変であるパラメータ情報を使って、前記第1工程での検出結果に基づいて前記パラメータ情報の適性度を算出する第2工程(S17)と、前記第2工程で得られた前記適性度が所定基準を満たすか否かを判断する第3工程(S18)と、前記第3工程で前記所定基準を満たすと判断された場合における前記パラメータ情報を用いて、前記検出ステップでの検出結果に基づいて前記マークの位置を算出する第4工程(S25)とを含む位置計測プログラムが提供される。 According to a third aspect of the present invention, in a position measurement program applied to a position measurement device that measures the position of a mark (SYM, SθM) formed on an object (W), the mark is detected by a mark detection device. A parameter that includes at least one of the first step (S14) to be displayed and the mark information related to the shape of the mark and the device information related to the detection characteristics of the mark detection device, and the set value is automatically variable according to a predetermined rule A second step (S17) for calculating suitability of the parameter information based on the detection result in the first step using information, and whether the suitability obtained in the second step satisfies a predetermined standard Using the parameter information in the third step (S18) for determining whether or not the predetermined criterion is determined to be satisfied in the third step, The fourth step (S25) and position measurement program comprising calculating the position of the mark based on the detection result of the output step is provided.
上記第1〜第3の観点に係る発明では、適性度の高いパラメータ情報を用いてマークの位置を算出するようにしたので、計測エラーとなることが少なくなる。 In the inventions according to the first to third aspects, the position of the mark is calculated using the parameter information having a high degree of aptitude, so that the occurrence of a measurement error is reduced.
本発明によれば、マークの形状が設計値で示される形状からずれており、又はマーク検出装置の検出特性が実際とは異なっていても、計測エラーを生じずにマーク位置を検出することができるので、計測処理の高効率化を達成することができるという効果がある。 According to the present invention, the mark position can be detected without causing a measurement error even if the shape of the mark is deviated from the shape indicated by the design value or the detection characteristics of the mark detection device are different from the actual one. Therefore, there is an effect that the measurement process can be highly efficient.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。図1に示す露光装置は、図1中の投影光学系PLに対してマスクとしてのレチクルRと基板としてのウエハWとを相対的に移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンをウエハW上に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型の露光装置である。尚、以下の説明においては、図中にXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図1中に示すXYZ直交座標系は、XY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルR及びウエハWを同期移動させる方向(走査方向)をY方向に設定している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. The exposure apparatus shown in FIG. 1 moves the pattern formed on the reticle R on the wafer W while relatively moving the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate with respect to the projection optical system PL in FIG. Is a step-and-scan type scanning type exposure apparatus that sequentially transfers the light. In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1, the XY plane is set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to the vertically upward direction. In this embodiment, the direction (scanning direction) in which the reticle R and the wafer W are moved synchronously is set to the Y direction.
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、基板(物体)としてのウエハWが搭載されるウエハステージWST、マーク検出装置又は検出ユニットとしてのアライメント顕微鏡AS、及び装置全体を統括制御する主制御系20を含んで構成される。
The
照明系10は、ArFエキシマレーザ光源(波長193nm)等の光源、フライアイレンズ等からなる照度均一化光学系、リレーレンズ、可変NDフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等(何れも不図示)を含んで構成されている。こうした照明系の構成は、例えば、特開平10−112433号公報に開示されている。照明系10は、パターンが描かれたレチクルR上のレチクルブラインドで規定されるスリット状の照明領域を露光光ILによりほぼ均一な照度で照明する。尚、光源としてはArFエキシマレーザ光源以外に、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、F2レーザ(波長157nm)、Kr2レーザ(波長146nm)、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、YAGレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
The
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、ここでは、磁気浮上型の2次元リニアアクチュエータからなる不図示のレチクルステージ駆動部によって、レチクルRの位置決めのため、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、走査方向に指定された走査速度で駆動可能となっている。さらに、本実施形態では上記磁気浮上型の2次元リニアアクチュエータはX駆動用コイル、Y駆動用コイルの他にZ駆動用コイルを含んでいるため、Z方向にも微小駆動可能となっている。 On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. Here, the reticle stage RST is configured such that an optical axis of the illumination system 10 (an optical axis of a projection optical system PL described later) is used for positioning the reticle R by a reticle stage driving unit (not shown) composed of a magnetically levitated two-dimensional linear actuator. It can be driven minutely in the XY plane perpendicular to AX) and can be driven at a scanning speed designated in the scanning direction. Further, in the present embodiment, the magnetically levitated two-dimensional linear actuator includes a Z driving coil in addition to the X driving coil and the Y driving coil, and therefore can be finely driven in the Z direction.
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、レチクル干渉計という)16によって、移動鏡15を介して、所定の分解能で常時検出される。レチクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位置情報はステージ制御系19に送られ、ステージ制御系19はレチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部(図示省略)を介してレチクルステージRSTを駆動する。
The position of the reticle stage RST in the stage moving surface is always detected by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as a reticle interferometer) 16 through the moving
レチクルRの上方には、レチクルアライメント系22が配置されている。図1においては図示を省略しているが、レチクルアライメント系22は、それぞれ露光光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アライメント顕微鏡とを含んで構成されている。アライメント顕微鏡は結像光学系と撮像素子とを含んでおり、アライメント顕微鏡による撮像結果は主制御系20に供給されている。レチクルステージRSTの上方(+Z方向)にはレチクルRからの検出光をレチクルアライメント系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、主制御系20からの指令により、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系22と一体的に露光光ILの光路外に退避される。尚、レチクル上方には、1対のレチクルアライメント系22が配置されるが、図1においては、1つのレチクルアライメント系22のみを図示している。
A
投影光学系PLは、レチクルステージRSTの下方(−Z方向)に配置され、その光軸AXはZ軸と平行に設定されている。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。このため、照明光学系からの露光光ILによってレチクルRの照明領域が照明されると、投影光学系PLによって照明領域内のレチクルRのパターンの縮小像(部分倒立像)が表面にレジスト(感光剤)が塗布されたウエハW上に投影される。 Projection optical system PL is arranged below reticle stage RST (−Z direction), and its optical axis AX is set parallel to the Z axis. As the projection optical system PL, a birefringent optical system having a predetermined reduction magnification (for example, 1/5 or 1/4) is used. For this reason, when the illumination area of the reticle R is illuminated by the exposure light IL from the illumination optical system, a reduced image (partial inverted image) of the pattern of the reticle R in the illumination area is resisted (photosensitized) on the surface by the projection optical system PL. (Agent) is projected onto the coated wafer W.
ウエハステージWSTは、投影光学系PLの下方(−Z方向)に設けられた不図示のベース上に配置される。このウエハステージWST上にはウエハホルダ25が載置されており、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。ウエハホルダ25は不図示の駆動部により、投影光学系PLの光軸AX直交面に対し、任意方向に傾斜可能で、且つ投影光学系PLの光軸AX方向(Z方向)にも微動可能に構成されている。また、このウエハホルダ25は光軸AX回りの微小回転動作も可能になっている。
Wafer stage WST is arranged on a base (not shown) provided below projection optical system PL (in the −Z direction).
ウエハステージWSTは走査方向(Y方向)の移動のみならず、ウエハW上の複数のショット領域を照明領域と光学的に共役な露光領域に位置させることができるように、走査方向に垂直な方向(X方向)にも移動可能に構成されている。これにより、ウエハW上の各ショット領域を走査(スキャン)露光する動作と、次のショット領域の露光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が可能になっている。このウエハステージWSTはモータ等を含むウエハステージ駆動部24によりXY2次元方向に駆動される。
Wafer stage WST is not only moved in the scanning direction (Y direction), but also in a direction perpendicular to the scanning direction so that a plurality of shot areas on wafer W can be positioned in an exposure area optically conjugate with the illumination area. It is also configured to be movable in the (X direction). This makes it possible to perform a step-and-scan operation that repeats an operation of scanning (scanning) exposing each shot area on the wafer W and an operation of moving to the exposure start position of the next shot area. Wafer stage WST is driven in the XY two-dimensional direction by wafer
ウエハステージWSTのXY平面内での位置は、ウエハレーザ干渉計(以下、ウエハ干渉計という)18によって、移動鏡17を介して、所定の分解能で常時検出されている。ウエハステージWSTの位置情報(又は速度情報)WPVはステージ制御系19を介して主制御系20に送られ、主制御系20は、この位置情報(又は速度情報)WPVに基づき、ステージ制御系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の駆動制御を行う。
The position of wafer stage WST in the XY plane is constantly detected by wafer laser interferometer (hereinafter referred to as wafer interferometer) 18 through
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は、その表面がウエハWの表面と同じ高さに設定されており、その表面にはアライメント用の基準マークが形成されている。この基準マーク板FMは、レチクルステージRST上のレチクルRとウエハステージWSTとの相対的な位置関係を計測するため、及びベースライン量(投影光学系PLの投影中心とアライメント顕微鏡ASの計測中心との距離)を計測するために用いられる。 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 a reference mark for alignment is formed on the surface. The reference mark plate FM is used to measure the relative positional relationship between the reticle R on the reticle stage RST and the wafer stage WST, and the baseline amount (the projection center of the projection optical system PL and the measurement center of the alignment microscope AS). Used to measure the distance).
アライメント顕微鏡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。このアライメント顕微鏡ASは、例えばCCD等の撮像素子を備えており、ウエハW上に形成されたウエハアライメントマークを撮像して得られた撮像信号を主制御系20に出力する。尚、ウエハアライメントマークには、ウエハWの大まかな位置を計測するためのサーチアライメントマークと、ウエハWの位置を高精度に計測するためのファインアライメントマークとがある。
The alignment microscope AS is an off-axis type alignment sensor arranged on the side surface of the projection optical system PL. This alignment microscope AS is provided with an image sensor such as a CCD, for example, and outputs an image signal obtained by imaging a wafer alignment mark formed on the wafer W to the
次に、装置全体を統括制御する主制御系20について説明する。図2は、主制御系20の要部構成を示すブロック図である。尚、図2においては、データの流れを実線矢印で示し、制御の流れを点線矢印で示している。図2に示す通り、主制御系20は、主制御装置30と記憶装置40とを備えている。主制御装置30は、制御部31、撮像データ収集部32、及びマーク検出部33とを含んで構成される。
Next, the
上記の制御部31は、撮像データ収集部32及びマーク検出部33を制御して、ウエハWに形成されたウエハアライメントマークのマーク位置を求めさせる。また、ウエハ干渉計18からの位置情報(又は速度情報)WPVと、求められたマーク位置とに基づいてウエハステージWSTを制御するステージ制御データSCDを生成し、このステージ制御データSCDのステージ制御系19への供給等を行って露光装置100の動作を制御する。撮像データ収集部32は、アライメント顕微鏡ASから出力される撮像データIMDを収集する。マーク検出部33は、収集された撮像データIMDからウエハアライメントマークのマーク位置を求める。
The
マーク検出部33は、パラメータ情報変更部34、適性度算出部35、適性度判断部36、マーク位置算出部37、及び特徴情報抽出部38を含んで構成される。パラメータ情報更新部34は、アライメント顕微鏡ASでウエハW上のウエハアライメントマークを観察して得られた撮像データIMDからマーク位置を求める際に用いられるパラメータ情報を所定の規則(詳細は後述する)に従って変更する。ここで、上記のパラメータ情報には、ウエハアライメントマークの形状(設計値)に関する情報(マーク情報)、及びアライメント顕微鏡ASに設けられる光学系(不図示)の倍率に関する情報(装置情報)のうちの少なくとも一方が含まれる。
The
適性度算出部35は、パラメータ情報変更部34によって変更されたパラメータ情報と、撮像データIMDとに基づいて、変更されたパラメータ情報を用いてウエハアライメントマークのマーク位置を求める場合の適性度を算出する。適性度判断部36は、適性度算出部35で算出された適性度が予め設定された閾値(所定基準)以上であるか否かを判断する。マーク位置算出部37は、適性度判断部36で適正であると判断された場合に、そのパラメータ情報と撮像データIMDとに基づいてウエハアライメントマークのマーク位置を算出する。特徴情報抽出部38は、撮像データIMDに対して画像処理を行い、ウエハアライメントマークの近傍の特徴的な形状を示す特徴情報を抽出する。
The aptitude
記憶部40は、撮像データ格納領域41、パラメータ情報格納領域42、適性度格納領域43、適性度判断結果格納領域44、及びマーク位置格納領域45を有している。撮像データ格納領域41は、撮像データ収集部32で収集された撮像データIMDを格納する。パラメータ情報格納領域42は、上述したパラメータ情報(設計値)及びパラメータ情報変更部34により変更されたパラメータ情報を格納するとともに、特徴情報抽出部38で抽出された特徴情報をウエハアライメントマークのマーク位置を求めるためにマーク位置算出部37で用いられたパラメータ情報と共に格納する。適性度格納領域43は適性度算出部35で算出された適性度を格納し、適性度判断結果格納領域44は適性度判断部36の適性度判断結果を格納し、マーク位置格納領域45はマーク位置算出部37で求められたウエハアライメントマークのマーク位置を格納する。
The
尚、図2においては、各ブロックをハードウェア的に構成し、これらを組み合わせて主制御装置30を構成する場合を例に挙げて図示している。しかしながら、ハードウェア的には主制御装置30を計算機システムとして構成し、主制御装置30を構成する各ブロックの機能を主制御系20に内蔵されたプログラムによって実現することも可能である。主制御装置30を計算機システムとして構成した場合には、主制御装置30を構成する上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムの全てを予め主制御装置30に内蔵することは必ずしも必須ではない。
In FIG. 2, the case where each block is configured in hardware and the
例えば、図1において点線で示した通り、上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムを格納した記録媒体28を用意するとともに、記録媒体28からプログラム内容を読み出し可能であり、かつ、記録媒体28を着脱可能な読取装置27を主制御系20に接続し、主制御系20が読取装置27に装填された記録媒体28から機能実現のために必要なプログラム内容を読み出し、読み出したプログラムを実行するように構成することができる。また、主制御系20が読取装置27に装填された記録媒体28からプログラム内容を読み出して、内部にインストールする構成とすることができる。さらに、インターネット等を利用し、通信ネットワークを介して機能実現のために必要となるプログラム内容を主制御系20にインストールする構成とすることもできる。
For example, as shown by a dotted line in FIG. 1, a recording medium 28 storing a program for realizing the function of each of the above blocks is prepared, and the program contents can be read from the recording medium 28. 28 is connected to the
尚、記録媒体28としては、磁気的に記録するもの(磁気ディスク、磁気テープ等)、電気的に記録するもの(PROM、バッテリ・バックアップ付RAM、EEPROM、その他の半導体メモリ等)、光磁気的に記録するもの(光磁気ディスク等)、電気磁気的に記録するもの(デジタルオーディオテープ(DAT)等)等、光学的に記録するもの(コンパクトディスク(CD)、DVD(登録商標))等の種々の記録形態で記録するものを採用することができる。以上のように、機能を実現するためのプログラム内容を記録した記録媒体を使用したり、インストールしたりすることが可能なように構成することにより、後におけるプログラム内容の修正や、性能向上のためのバージョンアップ等を容易に行うことができるようになる。 As the recording medium 28, a magnetic recording medium (magnetic disk, magnetic tape, etc.), an electrical recording medium (PROM, RAM with battery backup, EEPROM, other semiconductor memory, etc.), magneto-optical Recording on a disc (magneto-optical disc, etc.), recording on an electromagnetic recording (digital audio tape (DAT), etc.), optical recording (compact disc (CD), DVD (registered trademark)), etc. What records in various recording forms is employable. As described above, it is possible to use a recording medium that records the program contents for realizing the functions and to install the program, so that the program contents can be modified later and the performance can be improved. Can be easily upgraded.
また、図1に示す通り、本実施形態の露光装置においては、主制御系20で行われる各種処理の処理結果、及び露光装置100の装置状態を表示する表示装置26が主制御系20に接続されている。更に、図1においては、図示を省略しているが、露光装置100には、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照射光学系と、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の受光光学系とから構成される斜入射方式の多点フォーカス検出系が、投影光学系PLを支える支持部(図示省略)に固定されている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平5−190423号公報に開示されるものと同様の構成のものが用いられ、ステージ制御系19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ウエハホルダ25をZ方向及び傾斜方向に駆動する。
Further, as shown in FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, a
次に、上記構成の露光装置100を用いて、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説明する。まず、不図示のレチクルローダにより、レチクルステージRST上にレチクルRがロードされてレチクルアライメント及びベースライン計測が行われる。具体的には、主制御系20は、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の直下に位置決めする。
Next, the operation at the time of performing exposure processing of the second layer (second layer) and subsequent layers on the wafer W using the
そして、レチクルアライメント系22を用いてレチクルR上のレチクルアライメントマークと基準マーク板FM上の基準マークとの相対位置を検出した後、ウエハステージWSTを所定量、例えばベースライン量の設計値だけXY面内で移動して、アライメント顕微鏡ASを用いて基準マーク板FM上の基準マークを検出する。このとき、主制御系20は、アライメント顕微鏡ASの検出中心と基準マークの相対位置関係及び先に計測したレチクルアライメントマークと基準マーク板FM上の基準マークとの相対位置と、それぞれに対応するウエハ干渉計18の計測値とに基づいてベースライン量を計測する。
Then, after detecting the relative position between the reticle alignment mark on the reticle R and the reference mark on the reference mark plate FM using the
以上の準備作業が終了すると、図3に示すフローチャートに従ってアライメントマークのマーク位置を計測する処理が行われる。尚、図3に示すフローチャートは、ウエハW上に形成されたサーチアライメントマーク又はファインアライメントマークを計測する際の処理を示すフローチャートである。まず、サーチアライメントマークを構成するマーク要素の幅を可変させる回数Nw、マーク要素の幅の一度の可変量Sw、アライメント顕微鏡ASから得られる撮像データIMDの拡大率(スケール)を可変させる回数Np、及び撮像データIMDの拡大率の一度の可変量Spがオペレータにより設定される(ステップS11)。 When the above preparatory work is completed, the process of measuring the mark position of the alignment mark is performed according to the flowchart shown in FIG. Note that the flowchart shown in FIG. 3 is a flowchart showing a process when measuring a search alignment mark or a fine alignment mark formed on the wafer W. First, the number N w of changing the width of the mark element constituting the search alignment mark, the variable amount S w of the mark element width once, and the number of times of changing the magnification (scale) of the imaging data IMD obtained from the alignment microscope AS N p, and variable amounts S p of once magnification of the imaging data IMD is set by the operator (step S11).
尚、このステップは、上述した準備作業の1つとして行っても良く、また上記の準備作業が終了してから予めオペレータにより入力されている初期値(デフォルト値)を読み込んで設定するようにしても良い。例えば、マーク要素の幅を可変させる回数Nw及び撮像データIMDの拡大率を可変させる回数Npとして値「3」がそれぞれ設定され、マーク要素の幅の一度の可変量Swとして値「1.0」が設定され、撮像データIMDの拡大率の一度の可変量Spとして値「0.005」が設定される。 Note that this step may be performed as one of the above-described preparation operations, and an initial value (default value) input in advance by the operator after the above preparation operation is completed is read and set. Also good. For example, set the magnification of the number N w and imaging data IMD varying the width of the mark elements as the number of times N p for varying values of "3", respectively, the value "1 as a variable amount S w of once the width of the mark element .0 "is set, the value" 0.005 "is set as a variable quantity S p of once magnification of the imaging data IMD.
次に、主制御系20が不図示のウエハローダの制御系に制御信号を出力し、ウエハWのロードを指示する。これにより、ウエハローダによって、ウエハWがウエハステージWST上のウエハホルダ25上にロードされる(ステップS12)。次に、ウエハW上に形成されたサーチアライメントマークの1つであるYマークSYM(図4(a)参照)を撮像する処理が行われる。
Next, the
図4は、サーチアライメントマークの一例を示す平面図である。図4に示す通り、サーチアライメントマークはYマークSYMとθマークSθMとを含むものであり、前提として、これらを含むサーチアライメントマークは、前層までの露光の際に、レチクルパターンとともにウエハWに転写形成されているものとする。尚、サーチアライメントマークは、図4(a)に示したショット領域SA毎に付設されて転写形成されているが、本実施形態では、少ないマークの位置の検出によって精度良く、ウエハWの回転(ウエハローテーション)及びウエハWの中心位置を算出するために、図4(a)に示す通り、X方向間隔が長く、且つ、ウエハWの中心位置からのY方向の距離が長くなる2つのサーチアライメントマークをYマークSYMとθマークSθMとして採用している。 FIG. 4 is a plan view showing an example of the search alignment mark. As shown in FIG. 4, the search alignment mark includes a Y mark SYM and a θ mark SθM. As a premise, the search alignment mark including these is placed on the wafer W together with the reticle pattern during exposure to the previous layer. It is assumed that a transfer is formed. Although the search alignment mark is attached and transferred for each shot area SA shown in FIG. 4A, in the present embodiment, the rotation of the wafer W (with high accuracy by detecting few mark positions). In order to calculate the wafer rotation and the center position of the wafer W, as shown in FIG. 4A, two search alignments in which the distance in the X direction is long and the distance in the Y direction from the center position of the wafer W is long. Marks are employed as the Y mark SYM and the θ mark SθM.
また、本実施形態では、サーチアライメントマーク、即ちYマークSYM及びθマークSθMとして、図4(b)に示す通り、マーク要素としてのX方向に延びるラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4が、Y方向に沿って並べられたライン・アンド・スペースマークを使用しているものとする。そして、YマークSYM及びθマークSθMは、設計値として、図4(b)に示す通り、各ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4が同一のライン幅DLWを有し、また各ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の各々の間隔が同一の間隔DLDとされている。更に、設計上は、各ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4のスペース部との境界部(エッジ部)は同様の形状となっている。尚、本実施形態では、サーチアライメントマークとして4本のラインパターンを有するライン・アンド・スペースマークを例に挙げているが、サーチアライメントマークとして採用されるライン・アンド・スペースマークにおけるライン本数は、4本に限定されるものではなく、他の本数であってもよい。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, line patterns SML1, SML2, SML3, and SML4 extending in the X direction as mark elements are used as search alignment marks, that is, Y marks SYM and θ marks SθM. It is assumed that line and space marks arranged in the direction are used. As shown in FIG. 4B, the Y mark SYM and the θ mark SθM have the same line width DLW as the line patterns SML1, SML2, SML3, and SML4 as shown in FIG. The intervals of SML2, SML3 and SML4 are the same interval DLD. Furthermore, in design, the boundary part (edge part) with the space part of each line pattern SML1, SML2, SML3, SML4 has the same shape. In this embodiment, a line and space mark having four line patterns is exemplified as a search alignment mark, but the number of lines in the line and space mark employed as a search alignment mark is as follows. The number is not limited to four and may be other numbers.
YマークSYMの撮像にあたり、主制御系20は、アライメント顕微鏡ASの倍率を低倍率に設定し、この状態で、アライメント顕微鏡ASの下方にYマークSYMが位置するように、ウエハ干渉計18の計測値をモニタしつつ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(ステップS13)。そして、主制御系20の制御部31からの指示に応じて、アライメント顕微鏡ASによりYマークSYMを撮像する(ステップS14)。こうして、アライメント顕微鏡ASによって撮像された観察視野内の撮像データIMDを、制御部31からの指示に応じて撮像データ収集部32が撮像データ格納領域41に格納することにより、撮像データIMDが収集される。
When imaging the Y mark SYM, the
次に、制御部31は、以後の処理で用いる変数s,tを初期化(s,tの各々に値「0」を代入)する。ここで、変数sは、YマークSYMを構成する各ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅を変更した回数が設定される変数であり、変数tは各ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の間隔(ピッチ)を変更した回数が設定される変数である。
Next, the
以上の初期化が終了すると、パラメータ情報変更部34は、以下の(1)式及び(2)式を用いて、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを変更する処理を行う。
ws=w0+(int)((s+1)/2)・(−1)((s+1)%2)・Sw ……(1)
pt=p0+(int)((t+1)/2)・(−1)((t+1)%2)・Sp ……(2)
ここで、上記(1)式及び(2)式中における演算子(int)は小数点以下の切り捨てを行う演算子であり、演算子「%」は剰余演算子である。また、w0はラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅wsの初期値(ここでは、設計値)であり、p0はラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の間隔ptの初期値(ここでは、設計値)であって、これらは予めパラメータ情報格納領域42に格納されている。
When the above initialization is completed, the parameter
w s = w 0 + (int) ((s + 1) / 2) · (−1) ((s + 1)% 2) · S w (1)
p t = p 0 + (int) ((t + 1) / 2) · (−1) ((t + 1)% 2) · S p (2)
Here, the operator (int) in the above expressions (1) and (2) is an operator for truncating the decimal point, and the operator “%” is a remainder operator. Also, w 0 is the line pattern SML1, SML2, SML3, initial width w s of SML4 (here, the design value) is, p 0 is the line pattern SML1, SML2, SML3, the initial value of the distance p t of SML4 (Design values here), which are stored in the parameter
ここでは、上記ステップS15によって、変数s,tの値が共に「0」に設定されているため、上記(1)式及び(2)式の右辺は、それぞれw0,及びp0になる。パラメータ情報変更部34によってラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptが求められると、求められた値はパラメータ情報格納領域42に格納される。次に、YマークSYMのマーク位置を算出する上でのステップS16で求められた幅ws及び間隔ptの適性度が適性度算出部35によって算出される(ステップS17)。
Here, since the values of the variables s and t are both set to “0” by the step S15, the right sides of the expressions (1) and (2) are w 0 and p 0 , respectively. When the parameter
適性度算出部35は、上記のステップS16で求められた幅ws及び間隔ptの適性度を、撮像データ格納領域41に格納されている撮像データIMDに基づいて算出する。図5は、撮像データIMDに対して所定の処理を行って抽出された信号波形の一例を示す図である。図5に示す信号波形IP(YP)は、撮像領域におけるウエハW上のX方向と共役なXP方向の中心付近における複数本(例えば、50本)のY方向走査線上の強度分布平均を求めてホワイトノイズを相殺し、平均的なYP方向に関する信号強度分布を求め、更に平滑化処理を行うことにより求められる。
The aptitude
図5に示す通り、信号波形IP(YP)は図4(b)に示すラインパターンSMLm(m=1〜4)のそれぞれに応じた4つのピークPPKmを有している。ここで、ピークPPKmは同一のピーク幅WPを有する。また、ピークPPK1のYP方向の中心位置YP1とピークPPK2のYP方向の中心位置YP2との間の距離、ピークPPK2のYP方向の中心位置YP2とピークPPK3のYP方向の中心位置YP3との間の距離、及びピークPPK3のYP方向の中心位置YP3とピークPPK4のYP方向の中心位置YP4との間の距離はPWである。 As shown in FIG. 5, the signal waveform IP (YP) has four peaks PPKm corresponding to each of the line patterns SMLm (m = 1 to 4) shown in FIG. Here, the peaks PPKm have the same peak width WP. Further, the distance between the center position YP1 of the peak PPK1 in the YP direction and the center position YP2 of the peak PPK2 in the YP direction, and the distance between the center position YP2 of the peak PPK2 in the YP direction and the center position YP3 of the peak PPK3 in the YP direction. The distance and the distance between the center position YP3 of the peak PPK3 in the YP direction and the center position YP4 of the peak PPK4 in the YP direction are PW.
また、各ピークPPKmは、その中心位置YPmに対して鏡映対称な形状を有している。この結果、ピークPPK1の形状及びピークPPK2の形状、ピークPPK2の形状及びピークPPK3の形状、並びにピークPPK3の形状及びピークPPK4の形状は、それぞれ移動距離PWのYP方向に関する並進対称性を有している。また、ピークPPK1の形状及びピークPPK3の形状、並びにピークPPK2の形状及びピークPPK4の形状は、それぞれ移動距離(2×PW)のYP方向に関する並進対称性を有している。更に、ピークPPK1の形状とピークPPK4の形状とは移動距離(3×PW)のYP方向に関する並進対称性を有している。 Each peak PPKm has a mirror-symmetric shape with respect to its center position YPm. As a result, the shape of the peak PPK1 and the shape of the peak PPK2, the shape of the peak PPK2 and the shape of the peak PPK3, and the shape of the peak PPK3 and the shape of the peak PPK4 have translational symmetry with respect to the YP direction of the moving distance PW. Yes. In addition, the shape of the peak PPK1 and the shape of the peak PPK3, and the shape of the peak PPK2 and the shape of the peak PPK4 have translational symmetry with respect to the YP direction of the movement distance (2 × PW). Further, the shape of the peak PPK1 and the shape of the peak PPK4 have translational symmetry with respect to the YP direction of the movement distance (3 × PW).
また、ピークPPK1の形状は位置YP1に対して、ピークPPK2の形状は位置YP2に対して、ピークPPK3の形状は位置YP3に対して、ピークPPK4の形状は位置YP4に対してそれぞれ鏡映対称性を有している。更に、ピークPPK1の形状とピークPPK2の形状とは位置YP1と位置YP2との中点位置に対して鏡映対称性を有しており、ピークPPK2の形状とピークPPK3の形状とは位置YP2と位置YP3との中点位置に対して鏡映対称性を有しており、ピークPPK3の形状とピークPPK4の形状とは位置YP3と位置YP4との中点位置に対して鏡映対称性を有している。また更に、ピークPPK1の形状とピークPPK3の形状とは位置YP2に対して鏡映対称性を有しており、ピークPPK2の形状とピークPPK4の形状とは位置YP3に対して鏡映対称性を有しており、またピークPPK1の形状とピークPPK4の形状とは位置YP2と位置YP3との中点位置に対して鏡映対称性を有している。 The shape of peak PPK1 is mirror-symmetric with respect to position YP1, the shape of peak PPK2 with respect to position YP2, the shape of peak PPK3 with respect to position YP3, and the shape of peak PPK4 with respect to position YP4. have. Further, the shape of the peak PPK1 and the shape of the peak PPK2 have mirror symmetry with respect to the midpoint position of the position YP1 and the position YP2, and the shape of the peak PPK2 and the shape of the peak PPK3 are the position YP2. It has mirror symmetry with respect to the midpoint position with respect to position YP3, and the shape of peak PPK3 and the shape of peak PPK4 have mirror symmetry with respect to the midpoint position between position YP3 and position YP4. is doing. Further, the shape of the peak PPK1 and the shape of the peak PPK3 have mirror symmetry with respect to the position YP2, and the shape of the peak PPK2 and the shape of the peak PPK4 have mirror symmetry with respect to the position YP3. In addition, the shape of the peak PPK1 and the shape of the peak PPK4 have mirror symmetry with respect to the midpoint position between the position YP2 and the position YP3.
以上の特性を有する信号波形IP(YP)を用いてYマークSYMのマーク位置を求めるには、ステップS16で求められた幅wsと信号波形IP(YP)の各ピークPPKmのピーク幅WPとが一致するとともに、ステップS16で求められた間隔ptと隣接するピークPPKmの中心位置YPmの間隔とが一致する必要がある。このため、適性度算出部35は、ステップS16で求められた幅wsと信号波形IP(YP)の各ピークPPKmのピーク幅WPとの一致の度合い、及びステップS16で求められた間隔ptと隣接するピークPPKmの中心位置YPmの間隔との一致の度合いを求めて、これを適性度として算出する。算出された適性度は、適性度格納領域43に格納される。
In order to obtain the mark position of the Y mark SYM using the signal waveform IP (YP) having the above characteristics, the width w s obtained in step S16 and the peak width WP of each peak PPKm of the signal waveform IP (YP) there coincident with the spacing of the center position YPm peak PPKm adjacent the spacing p t determined in step S16 must match. Therefore, the aptitude
次に、適性度判断部36は、適性度格納領域43に格納された適性度を読み出し、予め設定された閾値以上であるか否かを判断することにより、算出された適性度が所定基準を満たしているか否かを判断する(ステップS18)。この判断結果が「YES」の場合には、適性度判断部36は、判断に用いた適性度をその判断結果とともに適性度判断結果格納領域44に格納する(ステップS19)。他方、ステップS18の判断結果が「NO」の場合には、適性度判断結果格納領域44への格納は行われない。
Next, the aptitude
次に、制御部31は、変数sの値がステップS11で設定されたNwと等しいか否かを判断する(ステップS20)。この判断結果が「NO」である場合には、変数sの値をインクリメントする(ステップS21)。次に、パラメータ情報変更部34は、前述した(1)式及び(2)式を用いて、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを変更する処理を行う(ステップS16)。この時点では、変数sの値が「1」であり、変数tの値が「0」に設定されているため、上記(1)式の右辺は(w0+Sw)となり、(2)式の右辺はp0となる。そして、同様に、ws,ptの適性度が算出され(ステップS17)、算出された適性度が所定基準を満たしているか否かが判断され(ステップS18)、この判断結果が「YES」の場合には、判断に用いた適性度がその判断結果とともに適性度判断結果格納領域44に格納される(ステップS19)。
Next, the
以上の処理を繰り返して変数sの値がNwに等しくなると、ステップS20において制御部31の判断結果が「YES」となり、変数sに値「0」が代入されて初期化される(ステップS22)。次に、制御部31は変数tの値がステップS11で設定されたNpと等しいか否かを判断する(ステップS23)。この判断結果が「NO」である場合には、変数tの値をインクリメントし(ステップS24)、以下同様にステップS16〜ステップS22の処理が繰り返される。以上の処理を繰り返して変数tの値がNpに等しくなると、ステップS23において制御部31の判断結果が「YES」となる。
When the value of the variable s by repeating the above process is equal to N w, becomes "YES" determination result of the
以上説明した処理によって変数s,tは以下の通りに変化し、変数s,tの各組み合わせにおいて上述した(1)式及び(2)式の右辺は以下の通りに変化する。
s=0,t=0:w0 ,p0
s=1,t=0:w0+Sw ,p0
s=2,t=0:w0−Sw ,p0
s=3,t=0:w0+2・Sw,p0
s=0,t=1:w0 ,p0+Sp
s=1,t=1:w0+Sw ,p0+Sp
s=2,t=1:w0−Sw ,p0+Sp
s=3,t=1:w0+2・Sw,p0+Sp
s=0,t=2:w0 ,p0−Sp
s=1,t=2:w0+Sw ,p0−Sp
s=2,t=2:w0−Sw ,p0−Sp
s=3,t=2:w0+2・Sw,p0−Sp
s=0,t=3:w0 ,p0+2・Sp
s=1,t=3:w0+Sw ,p0+2・Sp
s=2,t=3:w0−Sw ,p0+2・Sp
s=3,t=3:w0+2・Sw,p0+2・Sp
つまり、幅wsの値を(w0−Sw)から(w0+2・Sw)までの範囲でSwずつ変化させた値と、間隔psの値を(p0−Sp)から(p0+2・Sp)までの範囲でSpずつ変化させた値との組み合わせにおいて、YマークSYMのマーク位置を算出する上で用いる幅ws,間隔psの適性度が算出され、この適性度が所定基準を満足しているか否かが判断される。
By the processing described above, the variables s and t change as follows, and the right side of the above-described expressions (1) and (2) changes as follows in each combination of the variables s and t.
s = 0, t = 0: w 0 , p 0
s = 1, t = 0: w 0 + S w , p 0
s = 2, t = 0: w 0 −S w , p 0
s = 3, t = 0: w 0 + 2 · S w , p 0
s = 0, t = 1: w 0 , p 0 + S p
s = 1, t = 1: w 0 + S w , p 0 + S p
s = 2, t = 1: w 0 −S w , p 0 + S p
s = 3, t = 1: w 0 + 2 · S w , p 0 + S p
s = 0, t = 2: w 0 , p 0 −S p
s = 1, t = 2: w 0 + S w , p 0 −S p
s = 2, t = 2: w 0 −S w , p 0 −S p
s = 3, t = 2: w 0 + 2 · S w , p 0 −S p
s = 0, t = 3: w 0 , p 0 + 2 · S p
s = 1, t = 3: w 0 + S w , p 0 + 2 · S p
s = 2, t = 3: w 0 −S w , p 0 + 2 · S p
s = 3, t = 3: w 0 + 2 · S w , p 0 + 2 · S p
That is, the value of the width w s of (w 0 -S w) and the value was changed by S w in the range up to (w 0 +2 · S w) , the value of the
ステップS23において制御部31の判断結果が「YES」になると、マーク位置算出部37は適性度判断結果格納領域44に格納された適性度が最大のもの(図5に示す信号波形IP(YP)の各ピークPPKmのピーク幅WPに最も近い幅ws、及び隣接するピークPPKmの中心位置YPmの間隔に最も近い間隔pt)を用いてYマークSYMのマーク位置が算出される(ステップS25)。
When the determination result of the
YマークSYMのマーク位置を求めるには、まず図5に示す信号波形IP(YP)を求める。尚、ここでは、マーク位置算出部37が図5に示す信号波形IP(YP)を抽出する場合を例に挙げて説明するが、マーク位置算出に要する時間を短縮するために、適性度算出部35で抽出された信号波形IP(YP)を一時的に記憶しておき、これをマーク位置算出部37に渡しても良い。次に、マーク位置算出部37は、図6に示すY方向に順次配列された4つの1次元領域PFD1,PFD2,PFD3,PFD4を定義する。図6は、マーク位置を求めるために用いられる一次元領域を示す図である。
In order to obtain the mark position of the Y mark SYM, first, the signal waveform IP (YP) shown in FIG. 5 is obtained. Here, a case where the mark
図6に示す領域PFDm(m=1〜4)は、同一のYP方向幅PW(>WP)を有しており、本実施形態では、領域PFD1のY方向の中心位置YPP1が可変パラメータとなっている(尚、可変パラメータとしては、領域PFD1のY方向の中心位置YPP1に限られず、他の領域PFD2、PFD3,PFD4の中心位置YPP2,YPP3,YPP4を可変パラメータとしてもよい)。また、領域PFD1の中心位置YPP1及び領域PFD2の中心位置YPP2の距離、領域PFD2の中心位置YPP2及び領域PFD3の中心位置YPP3の距離、並びに領域PFD3の中心位置YPP3及び領域PFD4の中心位置YPP4の距離は、それぞれPW1に設定されている。領域PFDm(m=1〜4)のYP方向幅PW及び隣接する領域PFDm(m=1〜4)間の距離は、上述した適性度が最大になる幅ws及び間隔ptを用いてそれぞれ設定される。 The region PFDm (m = 1 to 4) shown in FIG. 6 has the same YP direction width PW (> WP), and in this embodiment, the center position YPP1 in the Y direction of the region PFD1 is a variable parameter. (Note that the variable parameters are not limited to the center position YPP1 in the Y direction of the area PFD1, and the center positions YPP2, YPP3, and YPP4 of the other areas PFD2, PFD3, and PFD4 may be used as variable parameters). Further, the distance between the center position YPP1 of the region PFD1 and the center position YPP2 of the region PFD2, the distance between the center position YPP2 of the region PFD2 and the center position YPP3 of the region PFD3, and the distance between the center position YPP3 of the region PFD3 and the center position YPP4 of the region PFD4 Are respectively set to PW1. YP width PW and the distance between adjacent regions PFDm (m = 1~4) region PFDm (m = 1~4) each with a width w s and interval p t suitability mentioned above is maximized Is set.
次に、マーク位置算出部37は、領域PFDmの走査の初期位置と終了位置とを決定し、領域PFDmを初期位置に設定する。尚、領域PFDmの初期位置の設定にあたっては、初期のパラメータ値YPPを十分に小さくすることも可能であるが、初期のパラメータ値YPPを、マークSYMの撮像直前の状態で設計上予想されるピークPPK1のピーク位置YP1の範囲の最小値よりも僅かに小さな値にすることが、マークSYMのY位置検出の迅速性の観点からは望ましい。また、走査の終了位置の設定にあたっては、最終のパラメータ値YPPを十分に大きく設定すればよいが、最終のパラメータ値YPPを、マークSYMの撮像直前の状態で設計上予想されるピークPPK1のピーク位置YP1の範囲の最大値よりも僅かに大きな値にすることが、マークSYMのY位置検出の迅速性の観点からは望ましい。
Next, the mark
次いで、領域PFDmを走査して、図7に示す通り、領域PFDmに対する信号波形IPm(YP)の位置関係を変化させる。図7は、マーク位置の検出方法を示す図である。図7(a)〜図7(c)に示す通り、領域PFDmを走査すると、信号波形IPm(YP)に対する領域PFDmの位置は変化する。本実施形態では、領域PFDmを走査しつつ、信号波形IPm(YP)相互間の鏡映変換対称性を調べて、並進対称性と鏡映対称性とを複数調べることにより、マークSYMの像のYP位置を検出している。尚、この処理の詳細については、国際公開WO2002/033351号パンフレットに開示されている。 Next, the region PFDm is scanned, and the positional relationship of the signal waveform IPm (YP) with respect to the region PFDm is changed as shown in FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a mark position detection method. As shown in FIGS. 7A to 7C, when the region PFDm is scanned, the position of the region PFDm with respect to the signal waveform IPm (YP) changes. In the present embodiment, while scanning the region PFDm, the mirror image conversion symmetry between the signal waveforms IPm (YP) is examined, and a plurality of translational symmetries and mirror symmetries are examined, thereby obtaining an image of the mark SYM. The YP position is detected. The details of this process are disclosed in the pamphlet of International Publication No. WO2002 / 033351.
YマークSYMのマーク位置が計測されると、制御部31においてマーク計測が終了したか否かが判断される(ステップS26)。ここでは、YマークSYMとθマークSθMとのマーク位置を計測する場合を考えているため、ここでは判断結果が「NO」となる。次いで、主制御系20は、アライメント顕微鏡ASの下方にθマークSθMが位置するように、ウエハ干渉計18の計測値をモニタしつつ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(ステップS13)、制御部31からの指示に応じて、アライメント顕微鏡ASによりθマークSθMを撮像する(ステップS14)。こうして、アライメント顕微鏡ASによって撮像された観察視野内の撮像データIMDを、制御部31からの指示に応じて撮像データ収集部32が撮像データ格納領域41に格納することにより、撮像データIMDが収集される。そして、YマークSYMのマーク位置を計測する処理と同様の処理が行われてマークSθMのマーク位置が求められ、図3に示す一連の処理が終了する。
When the mark position of the Y mark SYM is measured, it is determined in the
以上の処理が終了すると、主制御系20は、上記のYマークSYM及びθマークSθMの位置検出結果に基づいてウエハローテーションθsを算出し、次いでアライメント顕微鏡ASの倍率を高倍率に設定し、この状態で上記のウエハローテーションθsを使用して、各ファインアライメントマークがアライメント顕微鏡ASの真下になる位置に、ウエハ干渉計18の計測値をモニタしつつウエハ駆動装置24を介してウエハステージWSTを順次位置決めしつつ、アライメント顕微鏡ASを用いて各ファインアライメントマークを撮像し、その撮像データからマーク位置を計測する。このファインアライメントマークの計測を行う場合においても、図3に示すステップS13〜ステップS26の処理と同様の処理を行うことが好ましい。
When the above processing is completed, the
ファインアライメントマークの計測が終了すると、主制御系20は、例えば特開昭61−44429号公報及びこれに対応する米国特許第4,780,617号に開示されるような最小自乗法を用いた統計演算を行い、ウエハW上の各ショット領域の配列に関するローテーションθ、X,Y方向のスケーリングSX,SY、直交度ORT、X,Y方向のオフセットOX、OYの6つのパラメータを算出する。次いで、主制御系20は、上記6つのパラメータを所定の演算式に代入して、ウエハW上の各ショット領域の配列座標、すなわち重ね合せ補正位置を算出する。
When the measurement of the fine alignment mark is completed, the
その後、主制御系20は、求めた各ショット領域の配列座標と予め計測したベースライン量とに基づき、ウエハW上の各ショット領域の露光のための走査開始位置にウエハWを順次ステッピングさせる動作と、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作とを、繰り返して、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作を行う。これにより、ウエハWに対する露光処理が終了する。
Thereafter, the
以上説明したように、本実施形態によれば、ウエハW上に形成されたウエハアライメントマーク(サーチアライメントマーク、更にはファインアライメントマーク)のマーク位置を計測する際に、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを可変させ、可変させた幅ws及び間隔ptの適性度をウエハアライメントマークの撮像データに基づいて算出し、適正度が最大のものを用いてマーク位置計測を行っている。このため、ウエハW上に形成されたウエハアライメントマークの形状が設計値で示される形状からずれており、又はアライメント顕微鏡ASの実際の倍率が予め計測された計測値と異なっていても計測エラーを生じずにマーク位置を検出することができる。 As described above, according to the present embodiment, the line patterns SML1, SML2, and SML3 are measured when measuring the mark positions of the wafer alignment marks (search alignment marks and further fine alignment marks) formed on the wafer W. mark using what is variable width w s and spacing p t of SML4, the suitability of the width was variable w s and interval p t is calculated based on the imaging data of the wafer alignment mark, suitability is maximum Position measurement is performed. For this reason, even if the shape of the wafer alignment mark formed on the wafer W is deviated from the shape indicated by the design value, or the actual magnification of the alignment microscope AS is different from the measurement value measured in advance, a measurement error is generated. The mark position can be detected without occurring.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の位置計測システムの構成は、上述した第1実施形態とほぼ同様である。上述した第1実施形態では、ウエハW上に形成されたウエハアライメントマーク毎にラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを可変させていた。しかし、本実施形態では、例えばロット先頭のウエハWでは、上記第1実施形態と同様に、ウエハ上に形成されたウエハアライメントマーク毎にラインパターンの幅ws及び間隔ptを可変させつつマーク位置の計測を行うが、第2番目のウエハWでは基本的にはロット先頭のウエハWでマーク位置計測時に用いたパラメータ(ラインパターンの幅ws及び間隔pt)を用いてマーク位置の計測を行い、計測エラーが生じた場合にのみパラメータを可変させてマーク位置の計測を行うようにしている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the position measurement system of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above. In the first embodiment described above, were each wafer alignment mark formed on the wafer W line pattern SML1, SML2, SML3, the width w s and spacing p t of SML4 is varied. However, in the present embodiment, for example, in the wafer W at the head of the lot, as in the first embodiment, the line pattern width w s and the interval pt are changed for each wafer alignment mark formed on the wafer. Although the position is measured, in the second wafer W, basically, the mark position is measured by using the parameters (line pattern width w s and interval p t ) used for the mark position measurement on the wafer W at the head of the lot. The mark position is measured by changing the parameter only when a measurement error occurs.
また、上述した第1実施形態では、ウエハアライメントマークの位置を計測するアルゴリズムとして信号波形IPm(YP)相互間の鏡映変換対称性を調べるアルゴリズムを用いていたが、本実施形態ではウエハアライメントマークを構成するマーク要素としてのラインパターンのエッジ位置を調べてマーク位置を計測するアルゴリズムを用いている点も異なる。 In the first embodiment described above, an algorithm for examining the mirror image conversion symmetry between the signal waveforms IPm (YP) is used as an algorithm for measuring the position of the wafer alignment mark. However, in this embodiment, the wafer alignment mark is used. Another difference is that an algorithm for measuring the position of the mark by checking the edge position of the line pattern as the mark element constituting the mark is used.
以下、1ロット分のウエハ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説明する。まず、第1実施形態と同様に、レチクルアライメント及びベースライン計測等の準備作業が行われる。尚、サーチアライメントマークを構成するマーク要素の幅を可変させる回数Nw、マーク要素の幅の一度の可変量Sw、アライメント顕微鏡ASから得られる撮像データIMDの拡大率(スケール)を可変させる回数Np、及び撮像データIMDの拡大率の一度の可変量Spは予め設定されているものとする。 Hereinafter, an operation when performing exposure processing of the second layer (second layer) and subsequent layers on one lot of wafers W will be described. First, as in the first embodiment, preparatory work such as reticle alignment and baseline measurement is performed. The number N w of changing the width of the mark element constituting the search alignment mark, the variable amount S w of the mark element width once, and the number of times of changing the enlargement ratio (scale) of the imaging data IMD obtained from the alignment microscope AS. N p, and variable amounts S p of once magnification of the imaging data IMD is assumed to be preset.
以上の準備作業が終了すると、図8に示すフローチャートに従ってアライメントマークのマーク位置を計測する処理が行われる。尚、図8に示すフローチャートは、1枚のウエハW上に形成されたウエハアライメントマークを計測する際の処理を示すフローチャートである。まず、主制御系20が不図示のウエハローダの制御系に制御信号を出力し、ウエハWのロードを指示する。これにより、ウエハローダによって、ウエハWがウエハステージWST上のウエハホルダ25上にロードされ、ウエハW上に形成されたサーチアライメントマークの1つであるYマークSYM(図4(a)参照)を撮像する処理が行われる(ステップS31)。
When the above preparatory work is completed, the process of measuring the mark position of the alignment mark is performed according to the flowchart shown in FIG. Note that the flowchart shown in FIG. 8 is a flowchart showing processing when measuring a wafer alignment mark formed on one wafer W. First, the
この処理においては、主制御系20が、アライメント顕微鏡ASの倍率を低倍率に設定し、この状態で、アライメント顕微鏡ASの下方にYマークSYMが位置するように、ウエハ干渉計18の計測値をモニタしつつ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。そして、主制御系20の制御部31からの指示に応じて、アライメント顕微鏡ASによりYマークSYMを撮像する。こうして、アライメント顕微鏡ASによって撮像された観察視野内の撮像データIMDを、制御部31からの指示に応じて、撮像データ収集部32が撮像データ格納領域41に格納することにより、撮像データIMDが収集される。
In this process, the
次に、制御部31は、ウエハホルダ25上にロードされたウエハWがロット先頭のウエハであるか否かを判断する(ステップS32)。この判断結果が「YES」の場合には、以後の処理で用いる変数s,tを初期化(s,tの各々に値「0」を代入)する(ステップS33)。ここで、第1実施形態と同様に、変数sは、YマークSYMを構成する各ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅を変更した回数が設定される変数であり、変数tは各ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の間隔(ピッチ)を変更した回数が設定される変数である。
Next, the
以上の初期化が終了すると、パラメータ情報変更部34は、前述した(1)式及び(2)式を用いて、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを変更する処理を行う(ステップS34)。ここでは、上記ステップS33によって、変数s,tの値が共に「0」に設定されているため、上記(1)式及び(2)式の右辺は、それぞれw0,及びp0になる。パラメータ情報変更部34によってラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptが求められると、求められた値はパラメータ情報格納領域42に格納される。次に、第1実施形態と同様に、ステップS34で変更した幅ws及び間隔ptの適性度が適性度算出部35によって算出され、適性度格納領域43に格納される。その後、適性度判断部36によりその適性度が予め設定された閾値以上であるか否かが判断される。そして、この判断結果が「YES」の場合には、判断に用いた適性度がその判断結果とともに適性度判断結果格納領域44に格納される。
When the above initialization is completed, the parameter
他方、判断結果が「NO」の場合には、適性度判断結果格納領域44への格納は行われない。そして、次に、マーク位置算出部37により、上記の判断結果に基づいてYマークSYMのマーク位置が算出される(ステップS35)。ここで、本実施形態では、特開2001−126981号公報に開示されたアルゴリズムを用いてマーク位置が求められる。このアルゴリズムは、ウエハアライメントマークを構成するマーク要素としてのラインパターンのエッジ位置を調べてマーク位置を計測するものであり、既に公知であるから、ここでは詳細な説明は省略する。
On the other hand, when the determination result is “NO”, the aptitude degree determination
次に、制御部31によってマーク位置を算出する際に計測エラーが生じたか否かが判断される(ステップS36)。この判断結果が「NO」である場合には、変数s,tの値が変数sb,tbにそれぞれ代入される(ステップS37)。ここで、変数sb,tbは、前のウエハアライメントマークのマーク位置を計測する際に、正常にマーク位置の計測が行われたときの変数s,tの値を格納するための変数である。以上の処理が終了すると、1ロット分のウエハWのマーク計測が終了したか否かが制御部31で判断される(ステップS38)。この判断結果が「NO」の場合には、ステップS31に戻って他のウエハアライメントマーク(例えばθマークSθM)の撮像が行われる。
Next, it is determined whether or not a measurement error has occurred when the
ロット先頭のウエハW上に形成されたウエハアライメントマークを計測している際に計測エラーが生じなければ、ステップS31〜ステップS38の処理が順に行われる。他方、ロット先頭のウエハW上に形成されたウエハアライメントマークを計測している際に、計測エラーが生じると、ステップS36の判断結果が「YES」になって、変数s,tの各々に値「0」が代入されて初期化される(ステップS39)。次に、変数sと変数sbとが等しく無いか、又は変数tと変数tbとが等しくないかが制御部31によって判断される(ステップS40)。
If a measurement error does not occur when measuring the wafer alignment mark formed on the wafer W at the head of the lot, the processes in steps S31 to S38 are performed in order. On the other hand, if a measurement error occurs during measurement of the wafer alignment mark formed on the wafer W at the head of the lot, the determination result in step S36 is “YES”, and values are set for the variables s and t. "0" is substituted and initialized (step S39). Next, the
変数sと変数sbとの比較及び変数tと変数tbとの比較において、何れか一方又は両方が等しくない場合には、ステップS40の判断結果が「YES」となり、前述した(1)式及び(2)式を用いて、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを変更する処理が行われる(ステップS41)。一方、ステップS40の判断結果が「NO」である場合には、既にステップS36において計測エラーが生じているためマーク位置を算出する処理は行われず(ステップS41,S42,S43が省略されて)、ステップS44に進む。 In the comparison between the variable s and the variable s b and the comparison between the variable t and the variable t b , if either or both are not equal, the determination result in step S40 is “YES”, and the above-described equation (1) and (2) using the formula, the line pattern SML1, SML2, SML3, processing for changing the width w s and spacing p t of SML4 is performed (step S41). On the other hand, if the determination result in step S40 is “NO”, a measurement error has already occurred in step S36, and the process of calculating the mark position is not performed (steps S41, S42, and S43 are omitted). Proceed to step S44.
ステップS40の判断結果が「YES」となり、ステップS41でパラメータ情報変更部34によってラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptが求められると、求められた値はパラメータ情報格納領域42に格納され、ステップS41で変更した幅ws及び間隔ptの適性度が適性度算出部35によって算出され、適性度判断部36によりその適性度が予め設定された閾値以上であるか否かが判断される。次いで、この判断結果が「YES」の場合には、判断に用いた適性度がその判断結果とともに適性度判断結果格納領域44に格納される。他方、判断結果が「NO」の場合には、適性度判断結果格納領域44への格納は行われない。そして、次に、マーク位置算出部37により、上記の判断結果に基づいてYマークSYMのマーク位置が算出される(ステップS42)。
When the determination result in step S40 is “YES” and the width w s and the interval p t of the line patterns SML1, SML2, SML3, SML4 are obtained by the parameter
次に、制御部31によってマーク位置を算出する際に計測エラーが生じたか否かが判断される(ステップS43)。この判断結果が「NO」である場合には、変数s,tの値が変数sb,tbにそれぞれ代入され(ステップS37)、1ロット分のウエハWのマーク計測が終了したか否かが制御部31で判断される(ステップS38)。そして、この判断結果が「NO」の場合には、ステップS31に戻って他のウエハアライメントマーク(例えばθマークSθM)の撮像が行われる。 Next, it is determined whether or not a measurement error has occurred when calculating the mark position by the control unit 31 (step S43). If the determination result is “NO”, the values of the variables s and t are assigned to the variables s b and t b , respectively (step S37), and whether or not the mark measurement of the wafer W for one lot is completed. Is determined by the control unit 31 (step S38). If this determination is “NO”, the flow returns to step S31 to image another wafer alignment mark (for example, the θ mark SθM).
一方、ステップS43における判断結果が「YES」である場合には、制御部31は、変数sの値が予め設定されたNwと等しいか否かを判断する(ステップS44)。この判断結果が「NO」である場合には、変数sの値をインクリメントし(ステップS45)、ステップS40の処理に戻り、再度前述の(1)式及び(2)式を用いて、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを変更する処理を行う(ステップS41)。以上の処理を繰り返して変数sの値がNwに等しくなると、ステップS44において制御部31の判断結果が「YES」となり、変数sに値「0」が代入されて初期化される(ステップS46)。
On the other hand, the judgment result at Step S43 is "YES", the
次に、制御部31は変数tの値が予め設定されたNpと等しいか否かを判断する(ステップS47)。この判断結果が「NO」である場合には、変数tの値をインクリメントし(ステップS48)、以下同様にステップS40〜ステップS46の処理が繰り返される。以上の処理を繰り返して変数tの値がNpに等しくなると、ステップS23において制御部31の判断結果が「YES」となり、エラー終了する。
Next, the
ロット先頭のウエハWについて、エラー終了せずに全てのウエハアライメントマークの計測が終了すると、ステップS38の判断結果が「YES」となる。尚、図8においては、サーチアライメントマークを計測する場合と、ファインアライメントマークを計測する場合とを分けて図示していないが、サーチアライメントマークの計測が終了した時点において、YマークSYM及びθマークSθMの位置検出結果に基づいてウエハローテーションθsが算出されるとともに、アライメント顕微鏡ASの倍率が高倍率に設定される。そして、この状態で上記のウエハローテーションθsを使用して、各ファインアライメントマークがアライメント顕微鏡ASの真下になる位置に、ウエハ干渉計18の計測値をモニタしつつウエハ駆動装置24を介してウエハステージWSTが順次位置決めされて、アライメント顕微鏡ASを用いて各ファインアライメントマークが撮像され、その撮像データから図8のフローチャートに従った処理が行われてマーク位置が計測される。
If the measurement of all wafer alignment marks is completed for the wafer W at the head of the lot without completing the error, the determination result in step S38 is “YES”. In FIG. 8, the case where the search alignment mark is measured and the case where the fine alignment mark is measured are not shown separately. However, when the measurement of the search alignment mark is completed, the Y mark SYM and the θ mark are measured. Wafer rotation θs is calculated based on the position detection result of SθM, and the magnification of alignment microscope AS is set to a high magnification. In this state, the wafer rotation θs is used to position each fine alignment mark directly below the alignment microscope AS while monitoring the measurement value of the
ファインアライメントマークの計測が終了すると、第1実施形態と同様に、主制御系20は、例えば特開昭61−44429号公報及びこれに対応する米国特許第4,780,617号に開示されるような最小自乗法を用いた統計演算を行いウエハW上の各ショット領域の配列座標を算出する。その後、主制御系20は、求めた各ショット領域の配列座標と予め計測したベースライン量とに基づき、ウエハW上の各ショット領域の露光のための走査開始位置にウエハWを順次ステッピングさせる動作と、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作とを、繰り返して、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作を行う。これにより、ウエハWに対する露光処理が終了する。
When the measurement of the fine alignment mark is completed, as in the first embodiment, the
ウエハホルダ25上に保持されているウエハWに対する露光処理が終了すると、そのウエハWがアンロードされるとともに、次のウエハWがウエハホルダ25上にロードされる。そして、図8に示すフローチャートに従った処理が行われてマーク位置の計測が行われる。但し、このウエハWはロット先頭のウエハではないため、ステップS32の判断結果は「NO」となり、変数sに変数sbの値が代入されるとともに、変数tに変数tbの値が代入される(ステップS49)。そして、ステップS34で前述した(1)式及び(2)式を用いて、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを変更する処理が行われる。
When the exposure process for the wafer W held on the
つまり、ここでは前のウエハアライメントマークの計測時において、正常にマーク位置の計測が行われたときの幅ws及び間隔ptに変更され、この幅ws及び間隔ptを用いてステップS35でマーク位置が算出される。この処理において計測エラーが生じなかった場合には、ステップS36の判断結果が「NO」になってステップS37,S38の処理が順に行われる。一方、計測エラーが生じた場合にはステップS36の判断結果が「NO」になり、ステップS39〜S48の処理が行われる。そして、ウエハW上に形成されたアライメントマークの計測が終了すると、ステップS38の判断結果が「YES」となって、ロット先頭のウエハWに対する場合と同様の露光処理が行われる。 That is, where at the time of measurement of the previous wafer alignment mark, is changed to a width w s and spacing p t when the measurement of the normal mark position is performed, step S35 by using the width w s and spacing p t To calculate the mark position. If no measurement error occurs in this process, the determination result in step S36 is “NO”, and the processes in steps S37 and S38 are performed in order. On the other hand, if a measurement error occurs, the determination result in step S36 is “NO”, and the processes in steps S39 to S48 are performed. When the measurement of the alignment mark formed on the wafer W is completed, the determination result in step S38 is “YES”, and the same exposure process as that for the wafer W at the head of the lot is performed.
以上説明したように、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、ラインパターンの幅ws及び間隔ptを可変させ、可変させた幅ws及び間隔ptの適性度をウエハアライメントマークの撮像データに基づいて算出し、適正度が最大のものを用いてマーク位置計測を行っている。このため、ウエハW上に形成されたウエハアライメントマークの形状が設計値で示される形状からずれており、又はアライメント顕微鏡ASの実際の倍率が予め計測された計測値と異なっていても計測エラーを生じずにマーク位置を検出することができる。この結果として、スループットを向上させることができる。 As described above, in this embodiment, like the first embodiment, the width w s and spacing p t of the line pattern is varied, the wafer alignment the adequacy of the width was variable w s and spacing p t The mark position is measured using the mark with the maximum appropriateness, calculated based on the mark imaging data. For this reason, even if the shape of the wafer alignment mark formed on the wafer W is deviated from the shape indicated by the design value, or the actual magnification of the alignment microscope AS is different from the measurement value measured in advance, a measurement error is generated. The mark position can be detected without occurring. As a result, the throughput can be improved.
また、本実施形態においては、ロット先頭のウエハWについては、上記第1実施形態と同様に、各ウエハに形成されたウエハアライメントマーク毎にラインパターンの幅ws及び間隔ptを可変させつつマーク位置の計測を行っているが、第2番目以降のウエハWでは最初のウエハWでマーク位置計測時に用いたパラメータ(ラインパターンの幅ws及び間隔pt)を用いてマーク位置の計測を行い、計測エラーが生じた場合にのみパラメータを可変させてマーク位置の計測を行っている。このため、スループットを更に向上させることができる。 In the present embodiment, for the wafers W of the lot top as in the first embodiment, while varying the width w s and spacing p t of the line pattern for each wafer alignment mark formed on the wafer The mark position is measured. In the second and subsequent wafers W, the mark position is measured using the parameters (line pattern width w s and interval p t ) used at the time of mark position measurement on the first wafer W. The mark position is measured by changing the parameter only when a measurement error occurs. For this reason, the throughput can be further improved.
尚、上述した実施形態では、ラインパターンSML1,SML2,SML3,SML4の幅ws及び間隔ptを可変させ、可変させた幅ws及び間隔ptの適性度をウエハアライメントマークの撮像データに基づいて総当たり的に算出し、これらの中から適正度が最大のものを用いてマーク位置計測を行うようにしたが、所定の基準を満たした時点で、その基準を満たした適性度に係るパラメータ情報を用いてマーク位置計測を行うようにしても良い。具体的には、例えば第1実施形態については、図3のステップS18において、当該適性度が所定の基準を満足する場合(YESの場合)に、ステップS19を実施した後、ステップS20に進むのではなく、ステップS25に進み、ステップS25において、所定の基準を満たした当該適正度に係るパラメータ情報を用いてマーク位置を算出する。このようにすれば、総当たり的に適性度を算出するのと比較して、計算処理が簡略化され、処理の高効率化を図ることが可能である。 In the embodiment described above, the line pattern SML1, SML2, SML3, the width w s and spacing p t of SML4 is varied, the suitability of the width was variable w s and interval p t in the imaging data of the wafer alignment marks Based on this, the mark position measurement was performed using the one with the highest degree of appropriateness among these, but when the predetermined standard was met, the degree of suitability that met the standard You may make it perform mark position measurement using parameter information. Specifically, for example, in the first embodiment, when the suitability satisfies a predetermined standard (in the case of YES) in step S18 of FIG. 3, the process proceeds to step S20 after performing step S19. Instead, the process proceeds to step S25, and in step S25, the mark position is calculated using the parameter information related to the appropriateness degree that satisfies a predetermined criterion. In this way, the calculation process can be simplified and the efficiency of the process can be improved as compared to calculating the aptitude degree brute force.
このように、総当たり的ではなく、一定レベル以上の適正度が得られたならばその適性度に係るパラメータ情報を用いるようにした場合において、ウエハアライメントマークを計測する際に、図2に示す特徴情報抽出部38でウエハアライメントマーク近傍の特徴的な形状を示す特徴情報を抽出して、この抽出情報とマーク位置の計測が行われたときの幅ws及び間隔ptとを対応付けてパラメータ情報格納領域42に順次累積的に格納しておき、他のウエハアライメントマークを計測する際に、そのウエハアライメントマークの近傍に特徴情報で示される形状と一致若しくは類似する形状が存在する場合には、その特徴情報に対応付けられているパラメータ情報を用いてマーク位置計測を行うようにできる。具体的には、例えば第1実施形態においては、図3のステップS16の(1)式及び(2)式における初期値(w0,p0)にその特徴情報に対応付けられている幅ws、間隔ptをそれぞれ代入して処理を行うようにする。このようにすれば、図3のステップS18で所定の基準を満足するパラメータ情報をより早い段階で見つけ出す確率が高くなり、処理の高効率化を図ることが可能である。
As described above, when the wafer alignment mark is measured in the case where the parameter information relating to the suitability is used if the suitability is not brute force but a certain level or more is obtained, FIG. The feature
また、この場合において、上述のように、図3のステップS16の(1)式及び(2)式における初期値(w0,p0)にその特徴情報に対応付けられている幅ws、間隔ptをそれぞれ代入する処理を自動的に行うのではなく、その特徴情報に係るパラメータ情報若しくはオペレータの注意を喚起するための情報を表示装置26に表示するようにして、その表示結果からオペレータが次のウエハアライメントマークを計測する際に、その値を使用するか否かを選択可能にしても良い。
Further, in this case, as described above, the width w s associated with the feature information in the initial values (w 0 , p 0 ) in the equations (1) and (2) in step S16 in FIG. instead of performing a process of substituting the spacing p t respectively automatically be displayed on the
尚、デバイスとしての半導体素子は、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て、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、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。 A semiconductor element as a device is obtained by performing a function / performance design step of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, the exposure apparatus of the above-described embodiment, and the like. It is manufactured through a step of exposing and transferring a reticle pattern to a wafer, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like.
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上述した第1実施形態では、適正度が最大のものを用いてマーク位置計測を行っていたが、統計処理等を行って適性度の分布を求め、その結果に基づいてマーク位置計測を行うようにしても良い。また、上記実施形態では、アライメント顕微鏡ASを備える露光装置100を例に挙げて説明したが、本発明はアライメント顕微鏡ASと同様の検出ユニットを備える位置計測装置又は位置計測システムに適用することができる。
The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention. For example, in the first embodiment described above, the mark position is measured using the one having the maximum appropriateness. However, the distribution of the appropriateness is obtained by performing statistical processing or the like, and the mark position is measured based on the result. You may make it do. In the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、露光装置としてステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置に適用することも可能である。また、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子(CCD等)の製造にも用いられる露光装置、及びレチクル、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できる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。 In the above-described embodiment, the step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example of the exposure apparatus, but the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus. Also, not only exposure apparatuses used for manufacturing semiconductor elements and liquid crystal display elements, but also exposure apparatuses, reticles, and masks used for manufacturing plasma displays, thin film magnetic heads, and image sensors (CCD, etc.) are manufactured. Therefore, the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a glass substrate or a silicon wafer. In other words, the present invention can be applied regardless of the exposure method and application of the exposure apparatus.
更に、本発明は、投影光学系PLとウエハWとの間を液体で満たす液浸式の露光装置にも適用可能である。例えば、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置、更には投影光学系PLとウエハWとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置にも本発明を適用可能である、また、本発明は、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報、特表2000−505958号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してXY方向に独立に移動可能な2つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。 Furthermore, the present invention is also applicable to an immersion type exposure apparatus that fills the space between the projection optical system PL and the wafer W with a liquid. For example, as disclosed in JP-A-6-124873, an immersion exposure apparatus that moves a stage holding a substrate to be exposed in a liquid tank, or JP-A-10-303114 discloses. An immersion exposure apparatus that forms a liquid bath of a predetermined depth on such a stage and holds the substrate therein, and further an immersion exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system PL and the wafer W with the liquid. The present invention is also applicable to the present invention. Further, as disclosed in JP-A-10-163099, JP-A-10-214783, JP 2000-505958, etc., the present invention The present invention can also be applied to a twin-stage type exposure apparatus that includes two stages that can be separately moved in the XY directions by separately placing the substrates to be processed.
34…パラメータ情報変更部
35…適性度算出部
36…適性度判断部
37…マーク位置算出部
42…パラメータ情報格納領域
100…露光装置
AS…アライメント顕微鏡
SYM…Yマーク
SθM…θマーク
W…ウエハ
34 ... Parameter
Claims (8)
前記マークをマーク検出装置を用いて検出する検出ステップと、
前記マークの形状に関するマーク情報及び前記マーク検出装置の検出特性に関する装置情報のうちの少なくとも一方を含むとともに、その設定値が所定規則に従って自動的に可変であるパラメータ情報を使って、前記検出ステップでの検出結果に基づいて前記パラメータ情報の適性度を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで得られた前記適性度が所定基準を満たすか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで前記所定基準を満たすと判断された場合における前記パラメータ情報を用いて、前記検出ステップでの検出結果に基づいて前記マークの位置を算出する位置算出ステップと、
を有することを特徴とする位置計測方法。 In a position measurement method for measuring the position of a mark formed on an object,
A detection step of detecting the mark using a mark detection device;
Including at least one of mark information relating to the shape of the mark and device information relating to the detection characteristics of the mark detection device, and using the parameter information whose setting value is automatically variable according to a predetermined rule, A calculation step of calculating the suitability of the parameter information based on the detection result of
A determination step of determining whether or not the suitability obtained in the calculation step satisfies a predetermined criterion;
A position calculation step of calculating the position of the mark based on the detection result in the detection step using the parameter information when it is determined that the predetermined criterion is satisfied in the determination step;
A position measurement method characterized by comprising:
前記判断ステップでは、前記位置算出ステップで前記マーク位置を算出する際に使用された所定の処理アルゴリズムに対する適性度が前記所定基準を満たすか否かを判断し、
前記位置算出ステップでは、前記所定基準を満たした前記パラメータ情報のうち、前記適性度が最高値となったパラメータ情報を用いて、前記マーク位置を算出することを特徴とする請求項1に記載の位置計測方法。 In the calculating step, the suitability is calculated for each case where the parameter information is changed according to the predetermined rule,
In the determining step, it is determined whether or not the degree of suitability for a predetermined processing algorithm used when calculating the mark position in the position calculating step satisfies the predetermined criterion,
The mark position is calculated using the parameter information in which the suitability is the highest value among the parameter information that satisfies the predetermined criterion in the position calculating step. Position measurement method.
前記保存された特徴情報と同一の特徴情報を持つ新たな物体が前記マーク位置計測に供された場合には、前記保存されたパラメータ情報に基づいて、当該保存パラメータ情報に関する情報表示を行うか、或いは前記新たな物体上のマーク位置算出時のパラメータ情報の初期値として当該保存パラメータ情報を設定することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の位置計測方法。 A storage step of storing the parameter information used when calculating the mark position in the position calculation step together with the feature information of the object;
When a new object having the same feature information as the saved feature information is used for the mark position measurement, based on the saved parameter information, information about the saved parameter information is displayed, Alternatively, the stored parameter information is set as an initial value of the parameter information when the mark position on the new object is calculated. The position measuring method according to any one of claims 1 to 3.
前記マーク情報は、前記パターンの幅及び配列ピッチの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の位置計測方法。 The mark is composed of a plurality of arrayed patterns,
The position measurement method according to claim 1, wherein the mark information includes at least one of a width and an arrangement pitch of the pattern.
前記マークを検出する検出ユニットと、
前記マークの形状に関するマーク情報及び前記検出ユニットの検出特性に関する情報のうちの少なくとも一方を含むパラメータ情報が予め記憶された記憶ユニットと、
前記記憶ユニットに記憶されたパラメータ情報を、所定規則に従って変化させるパラメータ情報変更ユニットと、
前記パラメータ情報と前記検出ユニットによる検出結果とに基づいて、前記パラメータ情報の適正度を算出する算出ユニットと、
前記算出ユニットで得られた前記適性度が所定基準を満たすか否かを判断する判断ユニットと、
前記判断ユニットで前記所定基準を満たすと判断された場合における前記パラメータ情報と、前記検出ユニットによる検出結果とに基づいて、前記マークの位置を算出する位置算出ユニットと、
を有することを特徴とする位置計測システム。 In a position measurement system that measures the position of a mark formed on an object,
A detection unit for detecting the mark;
A storage unit in which parameter information including at least one of mark information related to the shape of the mark and information related to detection characteristics of the detection unit is stored;
A parameter information changing unit for changing the parameter information stored in the storage unit according to a predetermined rule;
Based on the parameter information and the detection result by the detection unit, a calculation unit that calculates the appropriateness of the parameter information;
A determination unit that determines whether or not the suitability obtained by the calculation unit satisfies a predetermined criterion;
A position calculation unit that calculates the position of the mark based on the parameter information when the determination unit determines that the predetermined criterion is satisfied, and a detection result by the detection unit;
A position measurement system comprising:
前記保存された特徴情報と同一の特徴情報を持つ新たな物体が前記マーク位置計測に供された場合には、前記保存されたパラメータ情報に基づいて、当該保存パラメータ情報に関する情報表示を表示ユニットに行わしめるか、或いは前記新たな物体上のマーク位置算出時のパラメータ情報の初期値として当該保存パラメータ情報を設定せしめる制御ユニットと、
を更に有することを特徴とする請求項6に記載の位置計測システム。 A storage unit for storing the parameter information used when calculating the mark position in the position calculation unit together with the feature information of the object;
When a new object having the same feature information as the saved feature information is used for the mark position measurement, an information display related to the saved parameter information is displayed on the display unit based on the saved parameter information. Or a control unit for setting the stored parameter information as an initial value of the parameter information at the time of calculating the mark position on the new object,
The position measurement system according to claim 6, further comprising:
前記マークをマーク検出装置に検出せしめる第1工程と、
前記マークの形状に関するマーク情報及び前記マーク検出装置の検出特性に関する装置情報のうちの少なくとも一方を含むとともに、その設定値が所定規則に従って自動的に可変であるパラメータ情報を使って、前記第1工程での検出結果に基づいて前記パラメータ情報の適性度を算出する第2工程と、
前記第2工程で得られた前記適性度が所定基準を満たすか否かを判断する第3工程と、
前記第3工程で前記所定基準を満たすと判断された場合における前記パラメータ情報を用いて、前記検出ステップでの検出結果に基づいて前記マークの位置を算出する第4工程と、
を含むことを特徴とする位置計測プログラム。 In a position measurement program applied to a position measurement device that measures the position of a mark formed on an object,
A first step of causing the mark detection device to detect the mark;
Using the parameter information that includes at least one of mark information related to the shape of the mark and device information related to the detection characteristics of the mark detection device, and whose set value is automatically variable according to a predetermined rule, A second step of calculating the suitability of the parameter information based on the detection result at
A third step of determining whether or not the suitability obtained in the second step satisfies a predetermined standard;
A fourth step of calculating the position of the mark based on the detection result in the detection step using the parameter information in the case where it is determined that the predetermined criterion is satisfied in the third step;
A position measurement program comprising:
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