JP2010040632A - Measurement condition optimization method and method of creating program, and aligner - Google Patents
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Description
本発明は、計測条件最適化方法及びプログラムの作成方法、並びに露光装置に係り、特に、基板上の複数の区画領域の配列座標を算出するための所定のモデル関数を用いた統計演算にその計測情報が用いられる、複数の区画領域の少なくとも一部のサンプル区画領域に付設されたサンプルマークの計測条件を最適化する計測条件最適化方法及び該方法を利用するプログラムの作成方法、並びに前記計測条件最適化方法の実施に好適な露光装置に関する。 The present invention relates to a measurement condition optimization method, a program creation method, and an exposure apparatus, and in particular, the measurement is performed for statistical calculation using a predetermined model function for calculating array coordinates of a plurality of partitioned regions on a substrate. A measurement condition optimization method for optimizing the measurement conditions of sample marks attached to at least some sample partition areas of a plurality of partition areas in which information is used, a method for creating a program using the method, and the measurement conditions The present invention relates to an exposure apparatus suitable for carrying out an optimization method.
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス(電子デバイスなど)の製造におけるリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが比較的多く用いられている。 Conventionally, in the lithography process in the manufacture of microdevices (such as electronic devices) such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, step-and-repeat projection exposure apparatuses (so-called steppers), step-and-scan projection exposure apparatuses ( A so-called scanning stepper (also called a scanner)) is used relatively frequently.
例えば半導体素子は、感応基板としてのウエハ上に多数層の回路パターンを重ねて形成されるので、2層目以降の回路パターンをウエハ上に形成する際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成された各ショット領域とレチクルのパターン像との位置合わせ、すなわちウエハとレチクルとの位置合わせ(アライメント)を精確に行う必要がある。従来のステッパ等におけるウエハの位置合わせ方法は、概略次のようなものである(例えば特許文献1参照)。 For example, a semiconductor element is formed by superimposing multiple layers of circuit patterns on a wafer as a sensitive substrate. Therefore, when forming circuit patterns for the second and subsequent layers on a wafer, circuit patterns are already formed on the wafer. It is necessary to accurately perform alignment between each shot area and the pattern image of the reticle, that is, alignment between the wafer and the reticle. A wafer alignment method in a conventional stepper or the like is roughly as follows (see, for example, Patent Document 1).
すなわち、被処理基板となるウエハ上の予め設定された配列座標に基づいて規則的に配列された多数のショット領域上には、それぞれ位置合わせ用のマーク(アライメントマーク)を含むチップパターンが形成されている。このとき、ウエハ上から選択された複数のショット領域について実測して得られた配列座標値(FMXn,FMYn)と、対応するショット領域について、設計上の配列座標値を含む所定のモデル式に基づいて求めた計算上の配列座標値(FXn,FYn)との平均的な偏差が最小になるように、最小自乗法を用いてモデル式中のパラメータを決定する。そして、従来は、その決定されたパラメータと設計上の配列座標値(DXn,DYn)とに基づいて、モデル式を用いて実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値(FXn,FYn)を算出し、その算出された座標値をもとにウエハの各ショット領域を位置決めしていた。このようなウエハのアライメント方法は、EGA(エンハンスド・グローバル・アライメント)と呼ばれる。 That is, chip patterns including alignment marks (alignment marks) are formed on a number of shot areas regularly arranged based on preset arrangement coordinates on a wafer to be processed. ing. At this time, an array coordinate value (FM Xn , FM Yn ) obtained by actual measurement for a plurality of shot areas selected from the wafer and a predetermined model formula including design array coordinate values for the corresponding shot area. The parameters in the model formula are determined using the method of least squares so that the average deviation from the calculated array coordinate values (F Xn , F Yn ) obtained based on the above is minimized. Conventionally, based on the determined parameters and the design array coordinate values (D Xn , D Yn ), the calculated array coordinate value (F) of the position to be actually aligned using the model formula. Xn , F Yn ) are calculated, and each shot area of the wafer is positioned based on the calculated coordinate values. Such a wafer alignment method is called EGA (enhanced global alignment).
また、ウエハの各ショット領域上の回路パターン(チップパターン)の残存回転誤差θ、ウエハ上の座標系(チップパターン)の直交度誤差w、チップパターンの直交する2方向への線形伸縮rx,ryなどをも考慮する必要がある場合には、各ショット領域内に複数のアライメントマークを形成し、これらのアライメントマークの設計上の位置情報を含むモデル式を用いて、上記と同様の統計演算を行う、いわゆるショット内多点EGAが、EGAに代えて、用いられる(例えば、特許文献2参照)。 Further, the remaining rotation error θ of the circuit pattern (chip pattern) on each shot area of the wafer, the orthogonality error w of the coordinate system (chip pattern) on the wafer, and linear expansion / contraction rx, ry in two directions orthogonal to the chip pattern When it is necessary to consider the above, etc., a plurality of alignment marks are formed in each shot area, and a statistical calculation similar to the above is performed using a model formula including positional information on the design of these alignment marks. A so-called in-shot multipoint EGA is performed instead of the EGA (see, for example, Patent Document 2).
EGA等を行う場合、アライメントマークの位置情報を正確に計測することが重要であり、そのためには、アライメントマークを検出するためのマーク検出系(ウエハアライメント系)のマーク検出時の計測条件を、最適化する必要がある。従来は、ウエハアライメントの処理手順を規定するプロセスプログラムファイル(以下、レシピファイルとも呼ぶ)の作成の際に、技術者によって、計測条件の最適化が行われていた。 When performing EGA or the like, it is important to accurately measure the position information of the alignment mark. To that end, the measurement conditions at the time of mark detection of the mark detection system (wafer alignment system) for detecting the alignment mark are as follows: Need to optimize. Conventionally, when a process program file (hereinafter also referred to as a recipe file) that defines a wafer alignment processing procedure is created, measurement conditions are optimized by an engineer.
しかしながら、最近の露光装置では要求されるアライメント精度が厳しくなり、これに伴って、アライメントマークの種類、大きさなどが多様化し、プロセスプログラムファイルの作成時に技術者が計測条件の最適化を行うことの負担が大きくなり、また、計測条件の最適化そのものを行うことも困難になりつつある。 However, with recent exposure systems, the required alignment accuracy has become stricter. As a result, the types and sizes of alignment marks have diversified, and engineers can optimize measurement conditions when creating process program files. In addition, it is becoming difficult to optimize the measurement conditions.
本発明の第1の態様によれば、基板上に形成された複数の区画領域にパターンを重ね合わせて形成するために行われる、前記複数の区画領域の配列座標を算出するための所定のモデル関数を用いた統計演算にその計測情報が用いられる、前記複数の区画領域の少なくとも一部のサンプル区画領域に付設されたサンプルマークの計測条件を最適化する計測条件最適化方法であって、前記基板上の各区画領域に付設された前記サンプルマークの検出に用いられる画像処理方式のマーク検出系の前記サンプルマーク検出時の照明条件を最適化する第1工程と;前記照明条件の最適化の後、その最適化された照明条件の下における、前記照明条件以外の計測条件の最適化を行う第2工程と;を含む計測条件最適化方法が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the predetermined model for calculating the array coordinates of the plurality of partition regions, which is performed to form a pattern superimposed on the plurality of partition regions formed on the substrate. The measurement information is used for statistical calculation using a function, and is a measurement condition optimization method for optimizing the measurement conditions of sample marks attached to at least some sample partition areas of the plurality of partition areas, A first step of optimizing an illumination condition at the time of detection of the sample mark in an image processing type mark detection system used for detection of the sample mark attached to each partition area on the substrate; And a second step of optimizing measurement conditions other than the illumination conditions under the optimized illumination conditions.
これによれば、サンプルマークの計測条件のうち、サンプルマークの画像信号の取り込みのために重要な照明条件が最初に最適化され、その最適化された照明条件の下において、他の計測条件の最適化が行われる。これにより、最適化のやり直しの発生頻度を抑制することが可能になる。 According to this, among the measurement conditions of the sample mark, an illumination condition that is important for capturing the image signal of the sample mark is first optimized, and under the optimized illumination condition, Optimization is performed. As a result, it is possible to suppress the occurrence frequency of optimization redo.
本発明の第2の態様によれば、本発明の計測条件最適化方法によって決定された最適条件を、前記複数の区画領域の配列座標を算出するための所定のモデル関数を用いた統計演算を含む一連の計測の処理手順を規定するプログラム中の対応する条件として決定する工程を含む、プログラムの作成方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the optimum condition determined by the measurement condition optimization method of the present invention is calculated using a statistical calculation using a predetermined model function for calculating the array coordinates of the plurality of partition regions. There is provided a method for creating a program including a step of determining as a corresponding condition in a program that defines a processing procedure of a series of measurements.
本発明の第3の態様によれば、基板上の複数の区画領域にパターンを重ね合わせて形成する露光装置であって、前記複数の区画領域の配列座標を算出するための所定のモデル関数を用いた統計演算にその計測情報が用いられる、前記複数の区画領域の少なくとも一部のサンプル区画領域に付設されたサンプルマークを含むマークを検出対象とし、少なくとも照明条件の変更が可能な画像処理方式のマーク検出系と;前記マーク検出系の前記サンプルマーク検出時の照明条件を最適化し、その最適化された照明条件の下における、前記照明条件以外の計測条件の最適化を行う最適化装置と;を備える露光装置が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that forms a pattern on a plurality of partitioned areas on a substrate by superimposing a predetermined model function for calculating array coordinates of the plurality of partitioned areas. An image processing method in which the measurement information is used for the statistical calculation used, and a mark including a sample mark attached to at least a part of the plurality of divided areas is a detection target, and at least the illumination condition can be changed A mark detection system; and an optimization device that optimizes illumination conditions at the time of detection of the sample mark of the mark detection system, and optimizes measurement conditions other than the illumination conditions under the optimized illumination conditions; An exposure apparatus is provided.
これによれば、最適化装置により、サンプルマークの計測条件のうち、サンプルマークの画像信号の取り込みのために重要な照明条件が最初に最適化され、その最適化された照明条件の下において、他の計測条件の最適化が行われる。これにより、最適化のやり直しの発生頻度を抑制することが可能になる。 According to this, among the measurement conditions of the sample mark, the optimization condition that is important for capturing the image signal of the sample mark is first optimized by the optimization device, and under the optimized illumination condition, Other measurement conditions are optimized. As a result, it is possible to suppress the occurrence frequency of optimization redo.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。図1には、本発明の最適化条件決定方法を好適に実施可能な一実施形態に係る露光装置100の概略的な構成が示されている。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(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of an
露光装置100は、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応剤(レジスト)が塗布されたウエハW上に投影する投影ユニットPU、ウエハWを保持してXY平面内を移動するウエハステージWST、ウエハステージWSTを駆動する駆動系22、及びこれらの制御系等を備えている。制御系は装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ(あるいはワークステーション)などを含む主制御装置28を中心として構成されている。
The
照明系IOPは、例えばArFエキシマレーザ(出力波長193nm)(又はKrFエキシマレーザ(出力波長248nm)など)から成る光源、及び該光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含む。照明光学系としては、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、レチクルブラインド等(いずれも不図示)を含み、光源から射出されたレーザビームを整形し、この整形されたレーザビーム(以下、照明光ともいう)ILにより、レチクルR上でX軸方向(図1における紙面直交方向)に細長く伸びるスリット状の照明領域をほぼ均一な照度で照明する。
The illumination system IOP includes a light source composed of, for example, an ArF excimer laser (output wavelength 193 nm) (or KrF excimer laser (
レチクルステージRSTは、照明系IOPの図1における下方に配置されている。レチクルステージRST上にレチクルRが載置されている。レチクルRは、不図示のバキュームチャック等を介してレチクルステージRSTに吸着保持されている。レチクルステージRSTは、不図示のレチクルステージ駆動系によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(ここでは図1の紙面内左右方向であるY軸方向とする)に所定ストローク範囲で走査される。レチクルステージRSTの位置情報は、その端部に固定された移動鏡12を介してレーザ干渉計14によって計測され、レーザ干渉計14の計測値が主制御装置28に供給されている。なお、移動鏡12に代えて、レチクルステージRSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡12の反射面に相当)を形成しても良い。
Reticle stage RST is arranged below illumination system IOP in FIG. Reticle R is placed on reticle stage RST. The reticle R is sucked and held on the reticle stage RST via a vacuum chuck or the like (not shown). Reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by a reticle stage drive system (not shown), and is predetermined in the scanning direction (here, the Y-axis direction which is the horizontal direction in FIG. 1). Scanned in the stroke range. Position information of the reticle stage RST is measured by the
投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、該鏡筒40内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含む投影光学系PLとを含む。投影光学系PLとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であって、光軸AXpと平行な方向(Z軸方向)に配列された複数枚のレンズエレメント(図示省略)を含む屈折光学系が用いられている。
Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. The projection unit PU includes a
投影光学系PLの投影倍率は、一例として1/4とされている。このため、前述の如く照明光ILによりレチクルRが均一な照度で照明されると、その照明領域内のレチクルRのパターンが投影光学系PLにより縮小されて、レジストが塗布されたウエハW上に投影され、ウエハW上の被露光領域(ショット領域)の一部にパターンの縮小像が形成される。このとき、投影光学系PLはその視野内の一部(すなわち、露光エリアであって、投影光学系PLに関して照明領域と共役な矩形領域)にその縮小像を形成する。 The projection magnification of the projection optical system PL is ¼ as an example. For this reason, when the reticle R is illuminated with uniform illumination by the illumination light IL as described above, the pattern of the reticle R in the illumination area is reduced by the projection optical system PL, and is applied onto the resist-coated wafer W. Projected, and a reduced image of the pattern is formed in a part of the exposed area (shot area) on the wafer W. At this time, the projection optical system PL forms a reduced image in a part of its field of view (that is, an exposure area that is a rectangular area conjugate with the illumination area with respect to the projection optical system PL).
ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含む駆動系22によって、X軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、X軸回りの回転方向(θx方向)、Y軸回りの回転方向(θy方向)、及びZ軸回りの回転方向(θz方向)に微小駆動される。ウエハステージWST上に不図示のウエハホルダを介してウエハWが真空吸着等によって保持されている。
Wafer stage WST is driven with a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction by a
ウエハステージWSTの位置情報は、その端部に固定された移動鏡24を介してレーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略述する)26によって計測され、干渉計システム26の計測値が主制御装置28に供給されている。主制御装置28は、干渉計システム26の計測値に基づいて、ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)を計測する。なお、ウエハステージWSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡24の反射面に相当)を形成しても良い。また、ウエハステージWSTに代えて、X軸方向、Y軸方向及びθz方向に移動する第1ステージと、該第1ステージ上でZ軸方向、θx方向及びθy方向に微動する第2ステージとを備える、ステージを用いても良い。
The position information of wafer stage WST is measured by a laser interferometer system (hereinafter abbreviated as “interferometer system”) 26 via a
干渉計システム26の計測値は主制御装置28に供給され、主制御装置28は干渉計システム26の計測値に基づいて駆動系22を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。
The measurement value of the
また、ウエハW表面のZ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される送光系50a及び受光系50bを有する斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAFSによって計測される。このフォーカスセンサAFSの計測値も主制御装置28に供給されている。
Further, the position and the tilt amount of the surface of the wafer W in the Z-axis direction can be determined by, for example, an oblique incidence type multi-point focal point having a light transmission system 50a and a
また、ウエハステージWST上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さになるような基準板FPが固定されている。この基準板FPの表面には、後述するアライメント検出系ASのいわゆるベースライン計測等に用いられる基準マークなどが形成されている。 On the wafer stage WST, a reference plate FP is fixed so that the surface thereof is the same height as the surface of the wafer W. On the surface of the reference plate FP, a reference mark used for so-called baseline measurement of an alignment detection system AS described later is formed.
投影ユニットPUの鏡筒40の側面に、ウエハWに形成されたアライメントマーク及び上記基準マークを検出するアライメント検出系ASが設けられている。このアライメント検出系ASとしては、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。
An alignment detection system AS that detects the alignment mark formed on the wafer W and the reference mark is provided on the side surface of the
アライメント検出系ASの検出信号は、アライメント制御装置16に供給され、アライメント制御装置16は、その検出信号をA/D変換し、このデジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置を検出する。この結果は、アライメント制御装置16から主制御装置28に供給される。
The detection signal of the alignment detection system AS is supplied to the
アライメント検出系ASとしては、本実施形態では、少なくとも照明条件の変更及びフォーカスオフセットの変更(又は切り換え)(すなわちアライメントオートフォーカス)が可能なものが用いられている。照明条件の変更は、照明帯域(照明光波長帯域)、照明絞り、及びNDフィルタ(ニュートラル・デンシティ・フィルタ)の少なくとも1つの切り換えを実行することで、行うことができるようになっている。照明光波長帯域としては、一例として、ブロード、グリーン、オレンジ、及びレッドの4つの照明帯域が設定可能であるものとする。また、照明絞りとして、少なくとも直径の異なる3つの円形絞りと輪帯絞りとが、切り換え設定可能に設けられているものとする。また、NDフィルタを有する減光装置としては、例えば3段の回転板を有するものが用いられており、各回転板には透過率(減光率)の異なる複数のNDフィルタが設けられている。そして、減光装置によって、透過率が3、6、10、15、20、30、50、100の各%に切り換え設定可能である。なお、透過率100%のNDフィルタとは、複数のNDフィルタが取り付けられたフィルタ板に形成された開口である。なお、照明条件及びフォーカスオフセットの変更は、主制御装置28の指示に基づき、アライメント制御装置16によって行われる。
In this embodiment, an alignment detection system AS that can change at least the illumination condition and change (or switch) the focus offset (that is, alignment autofocus) is used. The illumination condition can be changed by switching at least one of an illumination band (illumination light wavelength band), an illumination stop, and an ND filter (neutral density filter). As an illumination light wavelength band, for example, four illumination bands of broad, green, orange, and red can be set. Further, it is assumed that at least three circular diaphragms and annular diaphragms having different diameters are provided so as to be switchable as illumination lamps. In addition, as a light reduction device having an ND filter, for example, a device having a three-stage rotating plate is used, and each rotating plate is provided with a plurality of ND filters having different transmittances (light reduction rates). . The transmittance can be switched and set to each% of 3, 6, 10, 15, 20, 30, 50, 100 by the dimming device. The ND filter having a transmittance of 100% is an opening formed in a filter plate to which a plurality of ND filters are attached. The illumination condition and the focus offset are changed by the
さらに、本実施形態の露光装置100では、図示は省略されているが、レチクルRの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系が設けられ、該レチクルアライメント検出系の検出信号は、アライメント制御装置16を介して主制御装置28に供給される。
Further, in the
次に、上述のようにして構成された本実施形態に係る露光装置100で、実際の露光に先立って行われる、アライメント時の最適化条件決定方法について、主制御装置28(より正確には内部のCPU)の処理アルゴリズムを概略的に示す図2のフローチャートに沿って説明する。前提として、後述する最適化計測エラー処理が既に行われた否かを示すフラグFは降ろされている(F=0)ものとする。
Next, with respect to the optimization condition determination method at the time of alignment performed prior to actual exposure by the
まず、ステップ202において、不図示のウエハローダを用いてウエハステージWST上に搭載された不図示のウエハホルダ上にウエハをロードする。ここでは、実際にデバイスの製造に用いられる、少なくとも1層のレチクルパターンの転写が行われ、その際に、サーチアライメントマークとファインアライメントマークとが形成されたウエハWがウエハホルダ上にロードされる。ウエハW上の各ショット領域(正確にはその周囲のスクライブライン上)には、各1つのXサーチアライメントマーク、Yサーチアライメントマークと、各2つのXファインアライメントマーク(XEGAマーク)、Yファインアライメントマーク(YEGAマーク)とが、それぞれ形成されている。なお、ファインアライメントマーク(EGAマーク)として、2次元マークを用いる場合には、その2次元マークは、各ショット領域に2つあれば良い。サーチアライメントマーク、ファインアライメントマークとして、X軸方向又はY軸方向に所定ピッチで形成されたライン・アンド・スペースパターン(マルチバーパターン)が用いられているものとする。また、サーチアライメントマーク、ファインアライメントマークの設計パラメータ(形状、数、及び位置等)、及びウエハの設計パラメータ(ウエハの大きさ及び区画領域のレイアウト等)は、予め定められており、計測条件の最適化処理に先立ってメモリ(不図示)に記憶されているものとする。
First, in
次のステップ204では、ウエハホルダ上にロードされたウエハのサーチアライメントを行う。具体的には、例えば、ウエハ中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する2つのYサーチアライメントマーク、及び1つのXサーチアライメントマークをアライメント検出系ASを用いて検出する。これらのサーチアライメントマークの検出は、それぞれのサーチアライメントマークがアライメント検出系ASの検出視野内に位置するように、ウエハステージWSTを順次位置決めしつつ行われる。そして、アライメント検出系ASの検出結果(アライメント検出系ASの指標中心と各サーチアライメントマークとの相対位置関係)と各サーチアライメントマーク検出時の干渉計システム26の計測値とに基づいて3つのサーチアライメントマークのステージ座標系上の位置座標を求める。しかる後、3つのサーチアライメントマークの位置座標から、ウエハの中心ずれ、及び残留回転誤差を算出し、少なくとも残留回転誤差がほぼ零となるようにウエハステージWST(又はウエハホルダ)を微小回転させる。これにより、ウエハのサーチアライメントが終了する。
In the
サーチアライメントの終了後、ファインアライメント、ここでは、EGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)の最適化計測を開始する。具体的には、ステップ206で、照明帯域毎にND最適化(照明条件の最適化)を行う。ここで、照明条件の最適化は、具体的には、次のようにして行われる。すなわち、主制御装置28は、上記の4つの照明帯域の中から1つを与え、与えられた照明帯域にて、照度(NDフィルタ)を変えつつ、アライメント検出系ASを用いて、初期フォーカス位置(アライメントオートフォーカスの追い込み位置)でEGAの第1サンプルマーク(先頭サンプルショット領域の第1マーク)を検出する。そして、主制御装置28は、得られる撮像信号のコントラストが最大になる照度を見つけることによって、照度を最適化する(最適照度を決定する)。ここで、最適照度におけるコントラストが許容範囲内であれば、その最適化処理は成功、許容範囲外(最適照度が決まらなかった場合を含む)であれば失敗とする。その他の照明帯域に対して、同様に、照度を最適化する。なお、絞りについても、切り換えて、最適な照明条件を求めることとしても良いが、絞りは固定のままとしても良い。
After the search alignment is completed, optimization measurement of fine alignment, here, EGA (Enhanced Global Alignment) is started. Specifically, in
次のステップ208では、ND最適化に成功した各照明条件(各照明帯域の最適ND条件)で、アライメントAF(アライメントオートフォーカス)を行い、フォーカスオフセットを求める。
In the
次のステップ210では、確定した全ての計測条件で、ウエハ上の全てのEGAサンプルマークを計測する、EGA計測を、1回ずつ実行する。
In the
次のステップ212では、ステップ210の処理の結果、1条件以上、EGA計測に成功する条件があったか否かを判断する。ここで、EGA計測に成功するとは、予定数のEGAサンプルマークの計測に計測エラーが含まれないことを意味する。
In the
そして、1条件以上EGA計測に成功する条件があれば、ステップ214の結果判定処理のサブルーチンに移行する。この結果判定処理のサブルーチンでは、EGA計測に成功する条件が結果判定の対象となる。
If there is a condition for successful EGA measurement for one or more conditions, the process proceeds to a subroutine of the result determination process in
一方、EGA計測に成功する条件がない場合、すなわち全ての条件で何らかのエラーが発生する場合には、ステップ216に移行して、フラグFが立っているか(F=1)否かを判断する。この場合、フラグFは降ろされている(F=0である)ので、ステップ220の最適化計測エラー処理のサブルーチンに移行する。
On the other hand, if there is no condition for successful EGA measurement, that is, if any error occurs under all conditions, the process proceeds to step 216 to determine whether or not the flag F is set (F = 1). In this case, since the flag F has been lowered (F = 0), the process proceeds to the optimization measurement error processing subroutine of
最適化計測エラー処理のサブルーチンでは、まず、図4のステップ222で画面数(取り込み画面数)を10画面に設定した後、ステップ224に進んでフラグFを立てる(F←1)。しかる後、メインルーチンのステップ210に戻る。ここで、画面数は、通常2画面に設定されており、これを10画面に増やすのは、エラーの発生原因として、信号コントラストが低すぎることが考えられ、この対策として画面数を増やすことが効果的だからである。なお、画面数を10画面にするのは、信号強度の積算値を一例として5倍にするもので、これに限定されるものではなく、画面数の最適化を行うようにしても良い。
In the optimization measurement error processing subroutine, first, the number of screens (the number of captured screens) is set to 10 in
ステップ210では、前述したように、先に確定した全ての照明条件で、前述のEGA計測を、1回ずつ実行する。ただし、この場合の計測は、取り込み画面数が10画面で行われる。
In
そして、ステップ212で、1条件以上、EGA計測に成功する条件はあったか否かを判断し、ここでの判断が否定されると、ステップ216に移行する。ステップ216では、フラグF=1であるか否かを判断するが、このときフラグF=1であるから、ステップ216の判断は肯定され、ステップ218に移行して、座標及びマーク寸法の確認を促すメッセージを出力した後、ステップ219のアシスト処理(マニュアル・アシスト処理)に移行する。
In
アシスト処理では、「これ以上最適化処理が続行できない旨」を表示又は音声によりオペレータに通知し、「異常終了」、「続行」の選択画面を表示する。 In the assist process, the operator notifies the operator that “the optimization process cannot be continued any more” or by voice, and displays a selection screen for “abnormal termination” and “continue”.
異常終了が選択された場合、主制御装置28は、最適結果を保存しない。また、続行が選択された場合、最適化の判定如何に関わらず,強制的に保存を行う。ただし、この場合は最適化結果内容として最適化に失敗している旨を記録できるようにし,実際のジョブ実行時又はレシピファイルの選択時などに警告が出せるようにする。
When the abnormal termination is selected, the
アシスト処理の後、本ルーチンの一連の処理を終了する。 After the assist process, the series of processes in this routine is terminated.
なお、アシスト処理として、「レイアウト変更」の選択画面の表示を追加しても良い。この場合、オペレータは、このメッセージを見て、例えばEGAショット・レイアウトを変更する。この場合、変更後のEGAショット・レイアウトについて最適化動作をやり直すことができるようにしても良い。 Note that a display of a “change layout” selection screen may be added as an assist process. In this case, the operator sees this message and changes the EGA shot layout, for example. In this case, the optimization operation may be redone for the changed EGA shot layout.
一方、ステップ214の結果判定処理サブルーチンでは、まず、図3のステップ226で、標準モードが設定されているか否かを判断する。本実施形態では、「標準」と「最小値優先」の2つのモードが用意されており、オペレータは、これらのモードを、任意に選択できるようになっている。ここで、標準モードとは、後述するEGAランダム3σの値の小ささと、X軸方向とY軸方向のEGAランダム3σの差の絶対値の小ささとを両立させる判定を行うモードを意味し、最小値優先モードとは、X軸方向、Y軸方向に関わらずEGAランダム3σの最小値を含むものを優先するモードを意味する。
On the other hand, in the result determination processing subroutine at
ここで、標準モードが選択されている場合には、ステップ226の判断は肯定され、ステップ228に進む。ステップ228では、各条件のX軸、Y軸方向のEGAランダム3σの大きい方の値を評価値として、昇順で並べ替える(ソートする)。
Here, when the standard mode is selected, the determination in
ここで、EGAランダム3σについて、簡単に説明する。 Here, the EGA random 3σ will be briefly described.
本実施形態では、いわゆるショット内多点EGAによるウエハアライメントが行われるものとし、これを前提として、説明する。なお、ショット内多点EGAについては、例えば特開平6−275496号公報等に詳細に開示されている。 In the present embodiment, it is assumed that wafer alignment is performed by so-called multi-point EGA in a shot, and this will be described on the assumption. The in-shot multipoint EGA is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-27596.
ショット内多点EGAでは、一例として次式(1)で表されるモデル式が用いられる。 In the shot multipoint EGA, a model formula represented by the following formula (1) is used as an example.
式(1)において、FNXn、FNYnは、n番目のショット領域のN番目のアライメントマークがステージ座標系(X,Y)上で実際にあるべき位置のX座標、Y座標である。 In Formula (1), F NXn and F NYn are the X coordinate and Y coordinate of the position where the Nth alignment mark of the nth shot region should actually be on the stage coordinate system (X, Y).
また、Rx、Ryは、ウエハ座標系(α、β)におけるα方向及びβ方向の線形伸縮(ウエハスケーリング)である。なお、α方向とX軸方向、β方向とY軸方向とは厳密には一致しないが、ほぼ同じ方向である。ただし、α方向のウエハスケーリングRxはウエハW上のα方向の2点間の距離の実測値と設計値との比、β方向のウエハスケーリングRyはβ方向の2点間の実測値と設計値との比で表すものとする。 Rx and Ry are linear expansion and contraction (wafer scaling) in the α and β directions in the wafer coordinate system (α, β). The α direction and the X-axis direction, and the β direction and the Y-axis direction do not exactly match, but are substantially the same direction. However, the wafer scaling Rx in the α direction is the ratio of the measured value between the two points in the α direction on the wafer W and the designed value, and the wafer scaling Ry in the β direction is the measured value and the designed value between the two points in the β direction. And expressed as a ratio.
また、Wは、直交度誤差(ステージ座標系(X,Y)の直交度)であり、Θは、ステージ座標系(X,Y)に対するウエハの座標系(α,β)の残留回転誤差(ウエハの回転)である。また、CXn、CYnは、n番目のショット領域の基準点の設計上のX座標、Y座標である。 W is an orthogonality error (orthogonality of the stage coordinate system (X, Y)), and Θ is a residual rotation error (α, β) of the wafer coordinate system (α, β) with respect to the stage coordinate system (X, Y). Wafer rotation). Further, C Xn and C Yn are the design X coordinate and Y coordinate of the reference point of the nth shot region.
また、OX、OYは、X軸方向,Y軸方向に関するオフセット量(ウエハ上の座標系(α,β)のステージ座標系(X,Y)に対するオフセット)である。 O X and O Y are offset amounts (offsets of the coordinate system (α, β) on the wafer with respect to the stage coordinate system (X, Y)) in the X axis direction and the Y axis direction.
また、rx、ryは、チップ(ショット領域)の線形伸縮(チップスケーリング)である。ここでは、ショット領域上の座標系(ショット座標系)(x,y)におけるx方向のチップスケーリングrxは、x方向の2点間の距離の実測値と設計値との比、y方向のチップスケーリングryは、y方向の2点間の距離の実測値と設計値との比で表すものとする。 Rx and ry are linear expansion and contraction (chip scaling) of the chip (shot area). Here, the chip scaling rx in the x direction in the coordinate system (shot coordinate system) (x, y) on the shot area is the ratio between the measured value of the distance between two points in the x direction and the design value, and the chip in the y direction. Scaling ry is represented by the ratio between the measured value of the distance between two points in the y direction and the design value.
また、wは、角度誤差(チップパターンの直交度誤差)であり、θは、チップパターンの回転(ショット領域の座標系(x,y)に対する回転誤差)である。また、SNXn、SNYnは、N番目のアライメントマークの座標系(x,y)上の設計上のx座標、y座標である。 Further, w is an angle error (chip pattern orthogonality error), and θ is a chip pattern rotation (rotation error with respect to the coordinate system (x, y) of the shot area). S NXn and S NYn are the designed x-coordinate and y-coordinate on the coordinate system (x, y) of the Nth alignment mark.
EGA計測に際しては、ウエハW上の複数のショット領域に付設された複数のEGAマークのうち、上記モデル式のパラメータの総数(ここでは10)を超える数のEGAマーク(一次元マークの場合)をサンプルマークとしてアライメント検出系ASを用いて検出し、そのサンプルマークのステージ座標系(X,Y)における位置を求め、その求めた各サンプルマークの位置を用いて、最小二乗法により、式(1)の10個のパラメータ(Rx、Ry、Θ、W、OX、OY、rx、ry、θ、w)を求め、その求めたパラメータを、式(1)に代入して、各サンプルマークのステージ座標系(X,Y)上で実際にあるべき位置(計算上の位置)を求め、この位置と実測した位置との差(残差)を、全てのサンプルマークについて求め、所定数(サンプルマーク数)の残差について求めた標準偏差σの3倍の値が、EGAランダム3σである。EGAランダム3σは、X軸方向、Y軸方向のそれぞれについて、条件毎に求められる。 In EGA measurement, out of a plurality of EGA marks attached to a plurality of shot areas on the wafer W, the number of EGA marks (in the case of a one-dimensional mark) exceeding the total number of parameters of the above model formula (here, 10). The sample mark is detected by using the alignment detection system AS, the position of the sample mark in the stage coordinate system (X, Y) is obtained, and the obtained equation (1) is obtained by using the obtained position of each sample mark. ) 10 parameters (Rx, Ry, Θ, W, O X , O Y , rx, ry, θ, w) are obtained, and the obtained parameters are substituted into the expression (1) to obtain each sample mark. The position (calculation position) that should actually be on the stage coordinate system (X, Y) is obtained, and the difference (residual) between this position and the actually measured position is obtained for all sample marks. Number 3 times the standard deviation σ calculated for residuals (sample marks number), an EGA random 3 [sigma]. The EGA random 3σ is obtained for each condition in the X-axis direction and the Y-axis direction.
ただし、複数の条件の評価値(X軸方向とY軸方向のEGAランダム3σの大きい方の値)が同じになることも考えられ、このような場合には、主制御装置28は、ステップ228で、X軸方向、Y軸方向のEGAランダム3σの差の絶対値の昇順で並べ替える(ソートする)。
However, it is also conceivable that the evaluation values (the larger value of the EGA random 3σ in the X-axis direction and the Y-axis direction) of the plurality of conditions become the same. In such a case, the
一方、最小値優先モードが選択されている場合には、ステップ226の判断は否定され、ステップ230に移行する。ステップ230では、各条件のX軸方向、Y軸方向のEGAランダム3σの小さい方の値を評価値として,昇順で並べ替える。ただし、この場合も、複数の条件の評価値が同じになる場合が考えられ、このような場合には、主制御装置28は、もう一方の軸のEGAランダム3σの昇順で並べ替える(ソートする)。
On the other hand, if the minimum value priority mode is selected, the determination at
そして、ステップ228又は230の後、ステップ232において、最上位の複数条件で両軸の数値(X,Y軸方向のEGA3σの値)が全て一致していないか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合、すなわち最上位の複数条件でX,Y軸方向のEGA3σの値が少なくとも一部異なる場合には、ステップ236に移行する。
Then, after
一方、ステップ232における判断が否定された場合、すなわち最上位の複数条件でX,Y軸方向のEGA3σの値が全て一致している場合には、ステップ234に移行する。ステップ234では、上記の複数条件について、判定対象の再現性(3σ)のうち最大のものを評価値として、昇順で並べ替える。ここで、判定対象とは、前述したEGA計測の結果得られた各サンプルマークのステージ座標系(X,Y)における位置を用いて、最小二乗法により算出された、式(1)の10個のパラメータ(Rx、Ry、Θ、W、OX、OY、rx、ry、θ、w)のうち、オフセットOX、OYを除く、8個のパラメータを意味する。
On the other hand, if the determination in
なお、この場合も、評価値が同じ値に成ることが考えられ、このような場合、判定対象の再現性(3σ)の最小のものを評価値として、昇順で並べ替える。しかる後、ステップ236に移行する。 In this case as well, it is conceivable that the evaluation values are the same. In such a case, the evaluation values are rearranged in ascending order with the smallest reproducibility (3σ) to be determined. Thereafter, the process proceeds to step 236.
ステップ236では、最上位条件の評価値(EGAランダム3σ又は前述した判定対象の再現性(3σ))がそれぞれの許容値以下であるか否かを判断する。ここで、許容値は、所定の格納領域に格納されたものが用いられる。本実施形態では、許容値は、評価モード毎に、すなわちステップ236に至るルート毎に、異なる。
In
例えば、前述の標準モード又は最小値優先モードで判定が行われる場合、すなわちステップ226→228(又は230)→232→236の場合は、EGAランダム3σの評価における許容値(デフォルトでは、X,Yともに20〔nm〕である)が用いられる。
For example, when the determination is performed in the above-described standard mode or minimum value priority mode, that is, in the case of
また、例えばEGA再現性評価モードで判定が行われる場合、すなわちステップ232→234→236の場合には、EGA再現性評価における許容値(デフォルトの設定では、ウエハパラメータ(Rx、Ry、Θ、W)についてはそれぞれ例えば0.03、ショットパラメータ(rx、ry、θ、w)についてはそれぞれ例えば0.3である)が用いられる。
For example, when the determination is performed in the EGA reproducibility evaluation mode, that is, in the case of
そして、ステップ236における判断が否定された場合には、ステップ240の精度許容値エラー処理のサブルーチンに移行する。このサブルーチンでは、まず図5のステップ252において、画面数(取り込み画面数)を10画面に設定した後、ステップ254で、その条件でEGA計測を1回実行した後、メインルーチンのステップ242に戻る。ここで、画面数を増やすのは、計測エラーの場合と同様の理由で計測再現性の低下(低コントラスト)や誤計測(寸法変化)が発生していると考えられるからである。
If the determination in
ステップ242では、その条件の評価値がその許容値を超えているか否かを判断する。そして、この判定が肯定された場合、すなわち再度許容値エラーが発生する場合には、ステップ244に移行し、座標及びマーク寸法の確認を促すメッセージを出力した後、ステップ246のアシスト処理(マニュアル・アシスト処理)に移行する。このステップ246のアシスト処理の内容は、前述のステップ219と同様である。
In
この一方、ステップ236における判断が肯定された場合、及びステップ242における判断が否定された場合には、ステップ248に移行して、最適化結果を保存する。これにより、少なくとも、そのウエハのアライメントの際の、アライメント検出系ASの最適照明条件、最適フォーカスオフセットなどの条件が、保存されることになる。
On the other hand, if the determination in
このようにして、上記の最適化結果の保存又はアシスト処理を行った後、サブルーチン214を終了してメインルーチンにリターンした後、アライメント時の最適化条件決定のための一連の処理を終了する。
In this way, after the above optimization result storage or assist process is performed, the
そして、最適化結果を保存した場合には、主制御装置28は、この最適化により決定された最適条件を用いて、EGA(ウエハアライメント)のレシピファイルを作成しておく。このレシピファイルの作成は、予め、最適化の対象である条件の数値を空白としたレシピファイルを用意しておき、このレシピファイルの空白に決定された最適条件を当てはめることで容易に行うことができる。
When the optimization result is saved, the
これにより、実際のウエハの処理の際には、主制御装置28が、作成されたレシピファイルを読み出し、このレシピファイルに基づいて、ウエハのファインアライメント(ここでは、ショット内多点EGA)を、確実かつ正確に行うことが可能になる。
Thus, in actual wafer processing, the
また、本実施形態の露光装置100では、上述のようにウエハのファインアライメントを精度良く行うことができるので、このファインアライメントの結果に基づいて露光の際の際にレチクルRのパターンをウエハW上の各ショット領域に精度良く重ね合わせて転写することが可能になる。
Further, in the
以上説明したように、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置28により、アライメント検出系ASのEGAマーク検出時の照明条件が最適化され(ステップ206)た後、その最適化された照明条件の下における、照明条件以外の計測条件、具体的には、アライメントフォーカスにおけるフォーカスオフセットの最適化が行われる(ステップ208)。これにより、最適化のやり直しの発生頻度を極力抑制することが可能になる。
As described above, according to the
また、露光装置100によると、主制御装置28は、照明条件の最適化及びフォーカスオフセットの最適化により、確定した全ての条件(計測条件)でウエハW上の複数のショット領域のうちの予め定めた複数のショット領域(サンプルショット領域(アライメントショット領域とも呼ばれる))に付設されたEGAマーク(サンプルマーク)の位置情報をアライメント検出系ASを用いて順次検出するEGA計測を行い(ステップ210)、該計測が、前記確定した1以上の条件について成功したか否かを判断し(ステップ212)、その判断の結果EGA計測に成功したと判断した条件について、所定の評価基準に従って評価を行い、最適条件を決定する(ステップ214)。従って、オペレータ(又は技術者)等の人手によることなく、露光装置100がほぼ全自動で、EGA計測における最適計測条件を決定することが可能になる。
Further, according to the
また、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置28が、決定された最適条件を、EGA計測の処理手順を規定するプロセスプログラム(レシピファイル)中の対応する条件として決定することで、EGA計測のレシピファイルを作成する。これにより、ほぼ全自動で、EGAマークに応じた最適計測条件を含むEGA計測のレシピファイルを作成することが可能になる。
Further, according to the
なお、上記実施形態では、レシピファイルを作成する際に、本発明に係る最適化方法が実施される場合について説明したが、これに限らず、実際のウエハの処理の際に、パイロットウエハ又はロット先頭ウエハなどを用いて、上記のEGA計測の計測条件の最適化を行うこととしても良い。 In the above-described embodiment, the case where the optimization method according to the present invention is performed when creating a recipe file has been described. However, the present invention is not limited to this, and a pilot wafer or a lot is processed during actual wafer processing. The measurement conditions of the above EGA measurement may be optimized using the leading wafer or the like.
また、上記実施形態では、ステップ228又は230でEGAランダム3σの評価がなされ、その結果、複数の条件でX軸、Y軸に関して評価値が同一となって判定がつかなかった場合にのみ、EGA再現性評価(ステップ234)が行われるものとしたが、実行/非実行のスイッチを設けて、そのスイッチで実行が選択されている場合に、EGA再現性評価を強制的に実行するようにすることも可能である。この場合、評価対象は全条件となる。強制実行の場合,判定評価は行うが評価結果は採用しない。ただし、結果をログに残して後で参照するような使い方が考えられる。
In the above embodiment, EGA random 3σ is evaluated in
なお、上記実施形態では、最適化計測エラー処理において、信号コントラストが低すぎることに対する対策を意図して、取り込み画面数を増やす場合について説明したが、最適化計測エラーの要因として、マーク寸法等が標準設定から変化しすぎている場合も考えられる。かかる場合の対策として、マーク・パラメータを最適化を行うようにしても良い。 In the above embodiment, in the optimization measurement error process, the case where the number of captured screens is increased with the intention of taking measures against the signal contrast being too low has been described. It is also possible that the standard setting has changed too much. As a countermeasure in such a case, the mark parameter may be optimized.
また、上記実施形態では、照明条件、フォーカスオフセットを最適化の対象としたが、これに限らず、例えばマーク検出の際の信号処理アルゴリズムその他の計測条件を最適化の対象としても良い。 In the above embodiment, the illumination condition and the focus offset are targeted for optimization. However, the present invention is not limited to this, and for example, a signal processing algorithm or other measurement conditions for mark detection may be targeted for optimization.
信号処理アルゴリズムを含む計測条件を最適化する場合には、どのような入力(マーク)に対しても最適なアルゴリズムで最適な計測を行うことが可能となる。従って、オペレータは、例えばマークの寸法など最低限の情報を入力するのみで、装置が、全自動で、マークに応じた最適な計測条件の設定、ひいては計測レシピファイルの作成を行うようにすることも可能である。 When optimizing measurement conditions including a signal processing algorithm, it is possible to perform optimal measurement with an optimal algorithm for any input (mark). Therefore, the operator only has to input the minimum information such as the dimension of the mark, for example, so that the apparatus automatically sets the optimum measurement conditions according to the mark and thus creates the measurement recipe file. Is also possible.
なお、上記実施形態では、EGAのレシピファイルを露光装置が作成し、その際に、計測条件を最適化する場合について説明したが、これに限らず、本発明の計測条件最適化方法、及びプログラムの作成方法を、露光装置以外の画像処理方式のアライメントセンサを備えた装置、例えば重ね合わせ測定機などで行うようにすることで、それらの装置でEGAのレシピファイルを作成することも可能である。 In the above embodiment, the exposure apparatus creates an EGA recipe file and optimizes the measurement conditions. However, the present invention is not limited to this, and the measurement condition optimization method and program of the present invention are not limited thereto. It is also possible to create an EGA recipe file by using an apparatus having an image processing type alignment sensor other than the exposure apparatus, such as an overlay measuring machine. .
また、上記実施形態では、説明の簡略化のため、主制御装置28が、計測条件の最適化を含むEGA計測に関する処理、レシピファイルの作成などを全て行うものとしたが、例えば主制御装置28が行う各種処理を、複数のハードウェアで、分担して行うようにしても良い。例えば、前述の図2のフローチャートで示される、各ステップの処理を、複数のマイクロコンピュータで適宜分担して行うようにしても良い。
In the above embodiment, for the sake of simplification of explanation, the
なお、上記実施形態では、光源として、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)などの紫外光源、ArFエキシマレーザ等の真空紫外域のパルスレーザ光源などを用いるものとしたが、これに限らず、水銀ランプは勿論、F2レーザ、あるいはAr2レーザ(出力波長126nm)などの他の真空紫外光源を用いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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(Er)(又はエルビウムとイッテルビウム(Yb)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。
In the above embodiment, an ultraviolet light source such as a KrF excimer laser (
更に、照明光ILとしてEUV光、X線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置、投影光学系を用いない、例えばプロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナー、及び例えば国際公開WO99/49504号パンフレットなどに開示される、投影光学系PLとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。 Further, an exposure apparatus that uses EUV light, X-rays, or charged particle beams such as an electron beam or an ion beam as illumination light IL, a projection system that does not use a projection optical system, such as a proximity type exposure apparatus, a mirror projection aligner, and The present invention may also be applied to an immersion type exposure apparatus disclosed in International Publication WO99 / 49504, etc., in which a liquid is filled between the projection optical system PL and the wafer.
また、上述の各実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク、あるいは光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いたが、それらに限定されるものではない。例えば、そのようなマスクに代えて、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(光学系の一種とする)を用いるようにしても良い。このような電子マスクは、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されている。なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。 In each of the above-described embodiments, a light-transmitting mask in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate, or a predetermined reflecting pattern on a light-reflecting substrate. However, the present invention is not limited to these. For example, instead of such a mask, an electronic mask (which is a kind of optical system) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed may be used. Such an electronic mask is disclosed, for example, in US Pat. No. 6,778,257. Note that the above-described electronic mask is a concept including both a non-light-emitting image display element and a self-light-emitting image display element.
また、例えば、2光束干渉露光と呼ばれているような、複数の光束の干渉によって生じる干渉縞を基板に露光するような露光装置にも適用することができる。そのような露光方法及び露光装置は、例えば、国際公開第01/35168号パンフレットに開示されている。 Further, for example, the present invention can also be applied to an exposure apparatus that exposes a substrate with interference fringes caused by interference of a plurality of light beams, which is called two-beam interference exposure. Such an exposure method and exposure apparatus are disclosed in, for example, WO 01/35168.
なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スティッチ方式の投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning exposure apparatus such as the step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the step-and-repeat method or the step-and-stitch method is used. The present invention can also be suitably applied to the projection exposure apparatus.
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、及び撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、有機EL、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, and an exposure apparatus that is used for manufacturing an imaging device (CCD or the like), micromachine, organic EL, DNA chip, and the like. 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.
なお、これまでは、基板上にパターンを形成する露光装置について説明したが、スキャン動作により、基板上にパターンを形成する方法は、露光装置に限らず、例えば、特開2004−130312号公報などに開示される,インクジェットヘッド群と同様のインクジェット式の機能性液体付与装置を備えた素子製造装置を用いても実現可能である。 Heretofore, the exposure apparatus for forming a pattern on a substrate has been described. However, the method for forming a pattern on a substrate by a scanning operation is not limited to the exposure apparatus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-130312 It can also be realized by using an element manufacturing apparatus provided with an ink jet functional liquid application device similar to the ink jet head group disclosed in the above.
上記公開公報に開示されるインクジェットヘッド群は、所定の機能性液体(金属含有液体、感光材料など)をノズル(吐出口)から吐出して基板(例えばPET、ガラス、シリコン、紙など)に付与するインクジェットヘッドを複数有している。このインクジェットヘッド群のような機能性液体付与装置を用意して、パターンの生成に用いることとすれば良い。この機能性液体付与装置を備えた素子製造装置では、基板を固定して、機能性液体付与装置を走査方向にスキャンしても良いし、基板と機能性液体付与装置とを相互に逆向きに走査しても良い。 The ink jet head group disclosed in the above publication is applied to a substrate (for example, PET, glass, silicon, paper, etc.) by discharging a predetermined functional liquid (metal-containing liquid, photosensitive material, etc.) from a nozzle (discharge port). A plurality of inkjet heads. What is necessary is just to prepare a functional liquid provision apparatus like this inkjet head group, and to use it for the production | generation of a pattern. In the element manufacturing apparatus provided with this functional liquid application apparatus, the substrate may be fixed and the functional liquid application apparatus may be scanned in the scanning direction, or the substrate and the functional liquid application apparatus may be reversed. You may scan.
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露光装置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。従って、その半導体デバイスを生産性良く製造することが可能となる。 For semiconductor devices, the step of designing the function and performance of the device, the step of manufacturing a reticle based on this design step, the step of manufacturing a wafer from a silicon material, and transferring the reticle pattern to the wafer by the exposure apparatus of the above-described embodiment And a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. Therefore, the semiconductor device can be manufactured with high productivity.
以上説明したように、本発明の計測条件最適化方法は、EGA計測の計測条件を最適化するのに適している。また、本発明のプログラムの作成方法は、EGA計測レシピの作成に適している。また、本発明の露光装置は、基板上の複数の区画領域にパターンを重ね合わせて形成するのに適している。 As described above, the measurement condition optimization method of the present invention is suitable for optimizing the measurement conditions for EGA measurement. The program creation method of the present invention is suitable for creating an EGA measurement recipe. Further, the exposure apparatus of the present invention is suitable for forming a pattern by superposing it on a plurality of partitioned regions on the substrate.
16…アライメント制御装置、28…主制御装置、100…露光装置、W…ウエハ、AS…アライメント検出系。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記基板上の各区画領域に付設された前記サンプルマークの検出に用いられる画像処理方式のマーク検出系の前記サンプルマーク検出時の照明条件を最適化する第1工程と;
前記照明条件の最適化の後、その最適化された照明条件の下における、前記照明条件以外の計測条件の最適化を行う第2工程と;を含む計測条件最適化方法。 The measurement information is included in a statistical calculation using a predetermined model function for calculating the array coordinates of the plurality of partition areas, which is performed in order to form a pattern overlaid on the plurality of partition areas formed on the substrate. A measurement condition optimization method for optimizing measurement conditions of sample marks attached to at least some sample partition areas of the plurality of partition areas used,
A first step of optimizing an illumination condition at the time of detection of the sample mark in an image processing type mark detection system used for detection of the sample mark attached to each partition area on the substrate;
And a second step of optimizing measurement conditions other than the illumination conditions under the optimized illumination conditions after the optimization of the illumination conditions.
前記第3工程で前記サンプルマーク計測に成功したと判断した条件について所定の評価基準に従って評価を行い、最適条件を決定する第4工程と;をさらに含む請求項1に記載の計測条件最適化方法。 Sample mark measurement is performed to sequentially detect the position information of the sample mark using the mark detection system under all conditions determined in the first and second steps, and the measurement is performed in the processing of the first and second steps. A third step of determining whether or not one or more conditions determined as a result of the success have been achieved;
The measurement condition optimization method according to claim 1, further comprising: a fourth step of performing an evaluation according to a predetermined evaluation criterion for a condition determined to have succeeded in the sample mark measurement in the third step, and determining an optimum condition. .
前記サンプルマークの位置情報を用いて算出された前記サンプルマーク各々の設計位置からの誤差の総和を最小とする前記モデル関数で補正された後の前記サンプルマーク各々の補正位置からの誤差であるランダム誤差成分の、値の小ささと前記基板の移動位置を規定する静止座標系の両座標軸間の差の小ささとを両立させる決定、又は、軸によらずランダム誤差成分の最小値を含むものを優先する決定を行う請求項2又は3に記載の計測条件最適化方法。 In the fourth step, depending on the mode setting,
Random is an error from the correction position of each sample mark after being corrected by the model function that minimizes the sum of errors from the design position of each sample mark calculated using the position information of the sample mark Determination that balances the small value of the error component with the small difference between the two coordinate axes of the stationary coordinate system that defines the movement position of the substrate, or includes the minimum value of the random error component regardless of the axis The measurement condition optimizing method according to claim 2 or 3, wherein a determination is made to prioritize the measurement.
前記複数の区画領域の配列座標を算出するための所定のモデル関数を用いた統計演算にその計測情報が用いられる、前記複数の区画領域の少なくとも一部のサンプル区画領域に付設されたサンプルマークを含むマークを検出対象とし、少なくとも照明条件の変更が可能な画像処理方式のマーク検出系と;
前記マーク検出系の前記サンプルマーク検出時の照明条件を最適化し、その最適化された照明条件の下における、前記照明条件以外の計測条件の最適化を行う最適化装置と;を備える露光装置。 An exposure apparatus for forming a pattern on a plurality of partitioned areas on a substrate by overlapping the pattern,
Sample marks attached to at least some sample partition areas of the plurality of partition areas, whose measurement information is used for statistical calculation using a predetermined model function for calculating array coordinates of the plurality of partition areas. An image processing type mark detection system that can detect at least a mark including the mark and that can change at least illumination conditions;
An exposure apparatus comprising: an optimization apparatus that optimizes illumination conditions at the time of detection of the sample mark of the mark detection system and optimizes measurement conditions other than the illumination conditions under the optimized illumination conditions.
判断装置が前記サンプルマーク計測に成功したと判断した条件について所定の評価基準に従って評価を行い、最適条件を決定する評価・決定装置と;をさらに備える請求項9に記載の露光装置。 Sample mark measurement is performed to sequentially detect the position information of the sample mark on the substrate using the mark detection system under all conditions determined as a result of the processing by the optimization device, and the sample mark measurement is confirmed. A determination device for determining whether one or more conditions are successful;
The exposure apparatus according to claim 9, further comprising: an evaluation / determination device that performs an evaluation according to a predetermined evaluation criterion for a condition that the determination device determines to have succeeded in the sample mark measurement, and determines an optimum condition.
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