JP2010283304A - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure apparatus and an exposure method which improve productivity in semiconductor manufacturing process by preventing positioning errors between exposure apparatus different in positioning references to reduce the down time of errors of pre-alignment. <P>SOLUTION: The exposure apparatus includes a detection part for detecting the outer periphery position of a substrate, a calculation part for calculating data about the outer periphery shape of the substrate on the basis of the output of the detection part, an adjustment part for adjusting the position of the substrate on the basis of the output of the calculation part, and a transporting part for transporting the substrate subjected to position adjustment in the adjustment part onto a stage. The exposure apparatus furthermore includes a mark detection part for detecting the position of a mark formed on the substrate on the stage and a changing part for changing a calculation condition or a calculation method in the calculation part on the basis of the output of the mark detection part. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、原版の回路パターンを基板に露光する露光装置および露光方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method for exposing a circuit pattern of an original to a substrate.

半導体製造装置では、基板の処理(例えば、露光処理、検査処理)に先だって基板の位置決め(位置合わせ)を行う。この位置決めのための一工程として、プリアライメント(粗位置決め)と呼ばれる工程がある。この工程は、基板を基板ステージ上で処理する前に、基板ステージ上に搬送され載置される基板の位置ずれ量が所定の範囲内に収まるように、基板の粗い位置合わせ(プリアライメント)を行う工程である。   In a semiconductor manufacturing apparatus, positioning (positioning) of a substrate is performed prior to substrate processing (for example, exposure processing or inspection processing). As one process for this positioning, there is a process called pre-alignment (coarse positioning). In this step, before processing the substrate on the substrate stage, rough alignment (pre-alignment) of the substrate is performed so that the amount of positional deviation of the substrate transported and placed on the substrate stage is within a predetermined range. It is a process to be performed.

半導体露光装置においては、プリアライメントは、未だリソグラフィ工程(露光工程)が一度も実施されていない基板の位置決めを行い、形成すべきパターン(次の露光工程が実施される際の下地パターン)の位置を決定するために行われる。プリアライメントは、また、既に一度以上の露光工程が実施され、基板の位置計測用のマークが形成された基板を、露光工程で要求される高い精度で位置決めする画像処理装置等の計測装置の視野内に送り込むための事前の位置決めのために行われる。   In a semiconductor exposure apparatus, pre-alignment positions a substrate that has not yet been subjected to a lithography process (exposure process), and positions of a pattern to be formed (underlying pattern when the next exposure process is performed) Done to determine. Pre-alignment is also a field of view of a measurement device such as an image processing device that positions a substrate on which a mark for measuring the position of the substrate has already been formed at least once and has a high accuracy required in the exposure step. For pre-positioning to feed in.

従来、特許文献1、特許文献2におけるプリアライメントでは、例えば、次のような方法が採用されている。
(a)基板ホルダ上に載置された基板の端部(基板外周)に複数本のピンを押し当てることにより、基板の位置合わせを行う方法。
(b)基板を保持してその面方向及び回転方向に移動させる基板移動機構と、リニアイメージセンサ等を利用して基板端部の位置を計測する計測器とを用いて、計測器の出力結果に基づいて基板端部の位置を求める。さらに、基板端部の位置が所定位置になるように基板移動機構によって基板を移動させる方法。
(c)基板を保持してその面方向及び回転方向に移動させる基板移動機構と、リニアイメージセンサ等を用いて基板端部の位置を計測する計測器とを用いて、基板移動機構によって基板を回転させながら計測器で基板端部の位置を計測する。さらに、その結果に基づいて基板の中心位置及び基板の寸法を求め、これらの情報に基づいて基板移動機構によって基板を移動させる方法。
Conventionally, in the pre-alignment in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, the following method is employed.
(a) A method of aligning a substrate by pressing a plurality of pins against an end portion (substrate outer periphery) of the substrate placed on the substrate holder.
(b) The output result of the measuring instrument using a substrate moving mechanism that holds and moves the substrate in the surface direction and the rotation direction, and a measuring instrument that measures the position of the substrate end using a linear image sensor or the like. The position of the substrate end is obtained based on Furthermore, the method of moving a board | substrate by a board | substrate movement mechanism so that the position of a board | substrate edge part may become a predetermined position.
(c) Using a substrate moving mechanism that holds and moves the substrate in the surface direction and the rotation direction, and a measuring instrument that measures the position of the edge of the substrate using a linear image sensor or the like, the substrate is moved by the substrate moving mechanism. Measure the position of the substrate edge with a measuring instrument while rotating. Further, a method of obtaining the center position of the substrate and the size of the substrate based on the result and moving the substrate by the substrate moving mechanism based on the information.

特開平11−16806号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-16806 特開2005−101455号公報JP 2005-101455 A

しかしながら、上記の(a)及び(b)の方法と(c)の方法とでは、基板を位置決めする際の位置決め基準位置が異なる。すなわち、上記の(a)及び(b)の方法では、基板端部が所定位置に位置合わせされるが、(c)の方法では、基板の中心が所定位置に位置合わせされる。
位置決め基準が互いに異なるプリアライメント装置で位置決めされた基板間には、プリアライメント後に基板ステージ上に搬送され戴置された時の位置に違いが生じる。このような位置決め基準が互いに異なるプリアライメント装置を有する露光装置の基板処理装置において同一の基板を処理しようとすると、以下の課題が生じる。
However, the above-described methods (a) and (b) and the method (c) have different positioning reference positions for positioning the substrate. That is, in the methods (a) and (b) described above, the substrate end is aligned at a predetermined position. In the method (c), the center of the substrate is aligned at a predetermined position.
There is a difference in position between substrates positioned by pre-alignment apparatuses having different positioning references when they are transported and placed on the substrate stage after pre-alignment. When the same substrate is processed in a substrate processing apparatus of an exposure apparatus having pre-alignment apparatuses having different positioning references, the following problems arise.

例えば、基板処理装置Aは、(a)の方法を用いたプリアライメント装置を有し、基板処理装置Bは、(c)の方法を用いたプリアライメント装置を有する。基板処理装置Aによって、未だ露光がされたことがない基板に対してパターンを転写(露光)し、次の工程で、この基板を基板処理装置Bで処理する。この場合、基板処理装置Aと基板処理装置Bとの間における位置決め基準の相違により、基板上のマークの位置は、基板処理装置Bにおいて予定されている位置と異なる。
従って、位置決め基準が互いに異なるプリアライメント装置を有する露光装置間では、いわゆるミックス・アンド・マッチが取れないという課題がある。このために、異なる露光装置間でもミックス・アンド・マッチが取れるように、最近の露光装置は上記3方法の内の複数の方法にてプリアライメントでき、設定によってプリアライメントの方法を切り替えることが出来るように構成される。
For example, the substrate processing apparatus A has a pre-alignment apparatus using the method (a), and the substrate processing apparatus B has a pre-alignment apparatus using the method (c). The substrate processing apparatus A transfers (exposes) the pattern to the substrate that has not been exposed, and the substrate processing apparatus B processes the substrate in the next step. In this case, the position of the mark on the substrate differs from the position planned in the substrate processing apparatus B due to the difference in positioning reference between the substrate processing apparatus A and the substrate processing apparatus B.
Therefore, there is a problem that a so-called mix and match cannot be obtained between exposure apparatuses having pre-alignment apparatuses having different positioning references. For this reason, recent exposure apparatuses can be pre-aligned by a plurality of methods among the above three methods so that a mix-and-match between different exposure apparatuses can be achieved, and the pre-alignment method can be switched by setting. Configured as follows.

しかしながら、露光装置の異なるメーカー間でプリアライメントのアルゴリズムが公開されていないため、各社で独自のプリアライメント方法を用いている。しかし、プリアライメントのアルゴリズムの違いにより、例えば、同じ(c)の方法を用いたとしても、基板の中心の求め方が大きく異なる。即ち、基板の外形、オリフラ形状、ノッチ形状が、規格内のばらつきレベルが異なった場合、基板の中心の求め方、特に、オリフラ、ノッチを使った回転方向(以下θ方向と言う)の検出結果が大きく異なる。   However, pre-alignment algorithms are not disclosed between different manufacturers of exposure apparatuses, and each company uses its own pre-alignment method. However, due to the difference in the pre-alignment algorithm, for example, even when the same method (c) is used, the method of obtaining the center of the substrate is greatly different. In other words, when the board outline, orientation flat shape, and notch shape have different levels of variation within the standard, how to find the center of the substrate, especially the detection result of the rotation direction using the orientation flat and notch (hereinafter referred to as the θ direction). Are very different.

図7は、異なるメーカーの露光装置間で、同じ(c)の方法のプリアライメントを行った結果のばらつきを示し、横軸にウエハの枚数、縦軸に平均値をゼロとした時のθ方向の基板間のばらつきθ(μrad)を示している。図7においては、500μrad以上のばらつきが示されるため、画像処理等によるより高精度な位置決めのための計測を行う際に、基板上のマークの間隔が200mmとしても、このθ方向のズレにより位置が100μm以上もずれてしまう。一般に露光装置の高精度位置決めの視野は100μmより狭いため、基板上のマークが計測視野から外れる可能性が高く、プリアライメントのエラーとなり、工程が停止するか、もしくはマークの模索のシーケンスに入り、生産性を著しく阻害する。   FIG. 7 shows the variation in the result of the pre-alignment of the same method (c) between exposure apparatuses of different manufacturers. The θ direction when the number of wafers is plotted on the horizontal axis and the average value is zero on the vertical axis. The variation θ (μrad) between the substrates is shown. In FIG. 7, since a variation of 500 μrad or more is shown, even when the distance between the marks on the substrate is 200 mm when performing measurement for more accurate positioning by image processing or the like, the position is displaced by this θ-direction deviation. Deviates by more than 100 μm. In general, since the field of view of the high-precision positioning of the exposure apparatus is narrower than 100 μm, the mark on the substrate is likely to be out of the measurement field of view, resulting in a prealignment error, the process is stopped, or the process of searching for the mark is entered. Significantly hinders productivity.

そこで、本発明は、位置決め基準の異なる露光装置間での位置決めのエラーを防止し、プリアライメントのエラーによるダウンタイムを低減し、半導体製造工程における生産性を向上する露光装置および露光方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an exposure apparatus and an exposure method that prevent positioning errors between exposure apparatuses having different positioning standards, reduce downtime due to pre-alignment errors, and improve productivity in a semiconductor manufacturing process. For the purpose.

上記課題を解決するための本発明の露光装置は、基板の外周位置を検出する検出部と、前記検出部の出力にもとづいて前記基板の外周形状に関するデータを算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、
前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、基板の面内における回転方向の位置を算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、を備えることを特徴とする。
An exposure apparatus of the present invention for solving the above problems includes a detection unit that detects an outer peripheral position of a substrate, a calculation unit that calculates data on the outer peripheral shape of the substrate based on an output of the detection unit, and the calculation unit In an exposure apparatus comprising: an adjustment unit that adjusts the position of the substrate based on the output of; and a transport unit that transports the substrate whose position is adjusted by the adjustment unit onto a stage.
A mark detection unit that detects a position of a mark formed on the substrate on the stage; and a change unit that changes a calculation condition or a calculation method of the calculation unit based on an output of the mark detection unit. Features.
Further, the exposure apparatus of the present invention includes a calculation unit that calculates a position in the rotation direction in the plane of the substrate, an adjustment unit that adjusts a position in the rotation direction of the substrate based on an output of the calculation unit, and the adjustment unit. In an exposure apparatus comprising a transport unit that transports the substrate, the position of which has been adjusted, on a stage, a mark detection unit that detects a position of a mark formed on the substrate on the stage, and an output of the mark detection unit And a changing unit that changes a calculation condition or a calculation method of the calculation unit.

さらに、本発明の露光方法は、基板の外周形状に関するデータを算出する工程と、
前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の位置を調整する工程と、前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の外周形状に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光方法は、基板の面内における回転方向に関するデータを算出する工程と、前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する工程と、前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の回転方向の位置に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、を備えることを特徴とする。
Furthermore, the exposure method of the present invention includes a step of calculating data related to the outer peripheral shape of the substrate;
A step of adjusting the position of the substrate based on a result calculated in the calculation step, a step of transporting the substrate adjusted in position by the adjustment step onto a stage, and a step formed on the substrate on the stage. And a step of changing a calculation condition or a calculation method for calculating data related to the outer peripheral shape of the substrate to be exposed next, based on a result of the detection step. To do.
Furthermore, the exposure method of the present invention includes a step of calculating data relating to the rotation direction in the plane of the substrate, a step of adjusting the position in the rotation direction of the substrate based on the result calculated in the calculation step, and the adjustment Next, based on the result of the detection step, the step of transporting the substrate whose position is adjusted by the step onto the stage, the step of detecting the position of the mark formed on the substrate on the stage, and the detection step And a step of changing a calculation condition or a calculation method for calculating data relating to the position in the rotation direction of the power substrate.

本発明によれば、位置決め基準の異なる露光装置間での位置決めのエラーを防止し、プリアライメントのエラーによるダウンタイムを低減し、半導体製造工程における生産性を向上する。   According to the present invention, positioning errors between exposure apparatuses having different positioning standards are prevented, downtime due to pre-alignment errors is reduced, and productivity in the semiconductor manufacturing process is improved.

本発明の実施形態の露光装置における基板処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus in the exposure apparatus of embodiment of this invention. プリアライメント装置の概略的な平面図である。It is a schematic plan view of a pre-alignment apparatus. プリアライメント装置の概略的な側面図である。It is a schematic side view of a pre-alignment apparatus. 基板外周位置計測器を構成するセンサの出力の説明図である。It is explanatory drawing of the output of the sensor which comprises a board | substrate outer periphery position measuring device. 基板外周位置計測器を構成するセンサによって得られるデータの説明図である。It is explanatory drawing of the data obtained by the sensor which comprises a board | substrate outer periphery position measuring device. 寸法が異なるウエハを位置合わせした際の両ウエハの位置関係の説明図である。It is explanatory drawing of the positional relationship of both wafers at the time of aligning the wafer from which a dimension differs. 寸法が異なるウエハを位置合わせした際のマーク位置のばらつきを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the dispersion | variation in the mark position at the time of aligning the wafer from which a dimension differs. オリフラウエハの外周データの説明図である。It is explanatory drawing of the outer periphery data of an orientation flat wafer. オリフラ外周データの一次微分のばらつき示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the dispersion | variation in the primary differentiation of orientation flat outer periphery data. フィッティングパラメータとマーク位置のばらつきを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the variation of a fitting parameter and a mark position. 本発明の実施態様1の動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart of Embodiment 1 of this invention. 本発明の露光装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the exposure apparatus of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様の露光装置および露光方法を説明する。
実施態様1の露光装置は図12に示すように、照明装置201、原版であるレチクルを搭載したレチクルステージ202、投影光学系203、ウエハ(基板)を搭載したウエハステージ(基板ステージ)を有する基板ステージ装置204と、を有する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式でもよい。
照明装置201は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約193nmのArFエキシマレーザ、波長約248nmのKrFエキシマレーザ、波長約153nmのF2エキシマレーザなどを使用することができる。しかし、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、YAGレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。
Hereinafter, an exposure apparatus and an exposure method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 12, the exposure apparatus of Embodiment 1 includes a lighting device 201, a reticle stage 202 on which a reticle as an original plate is mounted, a projection optical system 203, and a wafer stage (substrate stage) on which a wafer (substrate) is mounted. Stage device 204. The exposure apparatus projects and exposes a circuit pattern formed on a reticle onto a wafer, and may be a step-and-repeat projection exposure method or a step-and-scan projection exposure method.
The illumination device 201 illuminates a reticle on which a circuit pattern is formed, and includes a light source unit and an illumination optical system. The light source unit uses, for example, a laser as a light source. As the laser, an ArF excimer laser with a wavelength of about 193 nm, a KrF excimer laser with a wavelength of about 248 nm, an F2 excimer laser with a wavelength of about 153 nm, or the like can be used. However, the type of laser is not limited to an excimer laser, for example, a YAG laser may be used, and the number of lasers is not limited. When a laser is used as the light source, it is preferable to use a light beam shaping optical system that shapes the parallel light beam from the laser light source into a desired beam shape and an incoherent optical system that makes the coherent laser light beam incoherent. The light source that can be used for the light source unit is not limited to the laser, and one or a plurality of lamps such as a mercury lamp and a xenon lamp can be used. The illumination optical system is an optical system that illuminates the mask, and includes a lens, a mirror, a light integrator, a diaphragm, and the like.

投影光学系203は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系(カタディオプトリック光学系)などから成る。さらに、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。レチクルステージ202および基板ステージ装置204は、例えば、リニアモータによって移動可能である。ステップアンドスキャン投影露光方式の場合には、それぞれのレチクルステージ202,基板ステージ装置204は同期して移動する。また、レチクルのパターンをウエハ上に位置合わせするために基板ステージ装置204およびレチクルステージ202の少なくともいずれかに別途アクチュエータを備える。このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用される。   The projection optical system 203 includes an optical system including only a plurality of lens elements, an optical system (catadioptric optical system) including a plurality of lens elements and at least one concave mirror. Furthermore, an optical system having a plurality of lens elements and at least one diffractive optical element such as a kinoform, an all-mirror optical system, or the like can be used. The reticle stage 202 and the substrate stage device 204 can be moved by, for example, a linear motor. In the case of the step-and-scan projection exposure method, the reticle stage 202 and the substrate stage device 204 move synchronously. Further, in order to align the reticle pattern on the wafer, at least one of the substrate stage device 204 and the reticle stage 202 is provided with a separate actuator. Such an exposure apparatus is used for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit or a device on which a fine pattern such as a micromachine or a thin film magnetic head is formed.

次に、図1を参照して、本発明の実施態様1の露光装置を構成する基板処理装置50を説明する。図12に示される基板ステージ装置204は、図1に示される基板ステージ1およびベース20を有し、基板ステージ1は、ウエハ4を搭載して移動するステージである。ウエハ4は、不図示の基板搬送ロボットによりプリアライメント装置3に搬送される。プリアライメント装置3に搬送されたウエハ4は、プリアライメント装置3でプリアライメントされた後に、基板搬送機構6により基板ステージ1に搬送される。制御装置7は記憶部8を有し、プリアライメント装置3、基板ステージ1およびベース20を制御する。   Next, with reference to FIG. 1, the substrate processing apparatus 50 which comprises the exposure apparatus of Embodiment 1 of this invention is demonstrated. A substrate stage apparatus 204 shown in FIG. 12 has the substrate stage 1 and the base 20 shown in FIG. 1, and the substrate stage 1 is a stage on which the wafer 4 is mounted and moved. The wafer 4 is transferred to the pre-alignment apparatus 3 by a substrate transfer robot (not shown). The wafer 4 transferred to the pre-alignment apparatus 3 is pre-aligned by the pre-alignment apparatus 3 and then transferred to the substrate stage 1 by the substrate transfer mechanism 6. The control device 7 includes a storage unit 8 and controls the pre-alignment device 3, the substrate stage 1, and the base 20.

ここで、ウエハ4がパターンを有しない場合、即ち、露光工程を経ていないウエハ4は、プリアライメント装置3によるプリアライメントの後に基板ステージ1で高精度のアライメント(ファインアライメント)をすることなく、直ちに、露光処理が行われる。この理由は、レチクルのパターンを重ね合わせる必要がないからである。   Here, when the wafer 4 does not have a pattern, that is, the wafer 4 that has not undergone the exposure process is immediately subjected to high-precision alignment (fine alignment) on the substrate stage 1 after pre-alignment by the pre-alignment apparatus 3. Then, an exposure process is performed. This is because it is not necessary to superimpose reticle patterns.

一方、ウエハ4に既にパターンが形成されている場合には、プリアライメント装置3によるプリアライメントの後に、そのパターンの位置を計測するために、マーク検出器2(マーク検出部)により、基板ステージ1上(ステージ上)で、ウエハ4に形成されたマーク5の位置を検出する。ベース20は、マーク5の位置の計測結果に基づいて基板ステージ1を駆動し、ウエハ4上(基板上)の既存のパターンに対して新たに転写すべきパターンが高精度で重ね合わせられるようにウエハ4を位置決めした後に、露光処理を実行する。   On the other hand, if a pattern has already been formed on the wafer 4, after pre-alignment by the pre-alignment apparatus 3, the substrate stage 1 is measured by the mark detector 2 (mark detection unit) in order to measure the position of the pattern. The position of the mark 5 formed on the wafer 4 is detected above (on the stage). The base 20 drives the substrate stage 1 based on the measurement result of the position of the mark 5 so that the pattern to be newly transferred is superimposed with high accuracy on the existing pattern on the wafer 4 (on the substrate). After positioning the wafer 4, an exposure process is executed.

次に、図1、図2、図3を参照して、基板処理装置50に設けられるプリアライメント装置3を説明する。
プリアライメント装置3は、ウエハ4を、その面方向(水平方向すなわちXY方向)及び軸周りの回転方向(Z軸周りの回転方向すなわちθ方向)に駆動するためのプリアライメントステージ30を有する。
プリアライメントステージ30は、ウエハ4を吸着保持する基板保持機構30A(基板チャック)を備える。プリアライメントステージ30は、さらに、駆動機構として、基板保持機構30AをZ軸周りで回転させる回転機構30B、及び、基板保持機構30AをXY方向に駆動する2次元駆動機構30Cを備える。
Next, the pre-alignment apparatus 3 provided in the substrate processing apparatus 50 will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
The pre-alignment apparatus 3 includes a pre-alignment stage 30 for driving the wafer 4 in the surface direction (horizontal direction, that is, the XY direction) and the rotation direction around the axis (the rotation direction around the Z axis, that is, the θ direction).
The pre-alignment stage 30 includes a substrate holding mechanism 30A (substrate chuck) that holds the wafer 4 by suction. The pre-alignment stage 30 further includes a rotation mechanism 30B that rotates the substrate holding mechanism 30A around the Z axis and a two-dimensional drive mechanism 30C that drives the substrate holding mechanism 30A in the XY directions as drive mechanisms.

また、プリアライメント装置3は、基板保持機構30A上に保持されたウエハ4の外周位置を検出する外周位置計測器40(検出部)を備えている。外周位置計測器40は、リニアイメージセンサ31A、31B、31Cと、リニアイメージセンサ31Bに対向配置された計測光源32Bと、リニアイメージセンサ31A、31Bに対向配置された図示されない計測光源とを有する。
なお、実施形態1では、方向を示す切り欠き(ノッチ)として、図1、図6に示されるように中心4−1を有するウエハ4,中心4−2を有するウエハ4aの外周にV字型或いはU字型の切り欠き4bを有する。しかし、ウエハ4,4aは、その外周に直線状の切り欠き(オリエンテーションフラット)(オリフラ)を有してもよい。
In addition, the pre-alignment apparatus 3 includes an outer peripheral position measuring device 40 (detection unit) that detects the outer peripheral position of the wafer 4 held on the substrate holding mechanism 30A. The outer peripheral position measuring device 40 includes linear image sensors 31A, 31B, and 31C, a measurement light source 32B that is disposed to face the linear image sensor 31B, and a measurement light source that is not illustrated that is disposed to face the linear image sensors 31A and 31B.
In the first embodiment, as a notch indicating a direction, as shown in FIGS. 1 and 6, a wafer 4 having a center 4-1 and a wafer 4 a having a center 4-2 are formed in a V shape on the outer periphery. Alternatively, it has a U-shaped notch 4b. However, the wafers 4 and 4a may have a linear notch (orientation flat) (orientation flat) on the outer periphery thereof.

制御装置7(算出部)は、外周位置計測器40の出力にもとづいてウエハ4の外周形状に関するデータを算出する手段である。ウエハ4の外周形状に関するデータは、ウエハ4に形成されるV字型或いはU字型の切り欠き4b(ノッチ)または直線状の切り欠き(オリフラ)の位置である。プリアライメント装置3(調整部)は、制御装置7の出力にもとづいてウエハ4の位置を調整し、プリアライメントする手段である。
ウエハ4が軸周りの回転方向(Z軸周りの回転方向すなわちθ方向)に、プリアライメント装置3のプリアライメントステージ30により駆動される場合には、制御装置7(算出部)は、ウエハ4の面内における回転方向の位置を算出する。この場合には、プリアライメント装置3(調整部)は、制御装置7(算出部)の出力にもとづいてウエハ4の回転方向の位置を調整する。
基板搬送機構6(搬送部)は、プリアライメント装置3によって位置調整されたウエハ4を基板ステージ1上(ステージ上)に搬送する手段である。基板ステージ1およびベース20は、プリアライメントされたウエハ4が搬送されるステージである。マーク検出器2(マーク検出部)は、基板ステージ1上(ステージ上)で、ウエハ4に形成されたマーク5の位置を検出する手段である。制御装置7(変更部)は、マーク検出器2の出力にもとづいて制御装置7(算出部)の算出条件または算出方法を変更する手段である。
The control device 7 (calculation unit) is means for calculating data relating to the outer peripheral shape of the wafer 4 based on the output of the outer peripheral position measuring device 40. Data on the outer peripheral shape of the wafer 4 is the position of the V-shaped or U-shaped cutout 4b (notch) or the straight cutout (orientation flat) formed in the wafer 4. The pre-alignment apparatus 3 (adjustment unit) is means for adjusting the position of the wafer 4 based on the output of the control apparatus 7 and performing pre-alignment.
When the wafer 4 is driven by the pre-alignment stage 30 of the pre-alignment apparatus 3 in the rotation direction around the axis (rotation direction around the Z axis, that is, the θ direction), the control device 7 (calculation unit) The position in the rotation direction in the plane is calculated. In this case, the pre-alignment apparatus 3 (adjustment unit) adjusts the position in the rotation direction of the wafer 4 based on the output of the control device 7 (calculation unit).
The substrate transfer mechanism 6 (transfer unit) is means for transferring the wafer 4 whose position has been adjusted by the pre-alignment apparatus 3 onto the substrate stage 1 (on the stage). The substrate stage 1 and the base 20 are stages on which the pre-aligned wafer 4 is transferred. The mark detector 2 (mark detection unit) is means for detecting the position of the mark 5 formed on the wafer 4 on the substrate stage 1 (on the stage). The control device 7 (changing unit) is means for changing the calculation condition or calculation method of the control device 7 (calculating unit) based on the output of the mark detector 2.

記憶部8は、制御装置7(算出部)による算出方法を複数記憶する手段である。制御装置7(変更部)は、この複数の算出方法から1つを選択する手段である。制御装置7は、複数枚のウエハ4上のマーク5の位置のばらつきが小さくなるように算出方法の変更を行う。制御装置7は、複数枚のウエハ4上のマーク5の位置のばらつきが小さくなるように、所定算出方法を切替える。   The storage unit 8 is means for storing a plurality of calculation methods by the control device 7 (calculation unit). The control device 7 (changing unit) is means for selecting one from the plurality of calculation methods. The control device 7 changes the calculation method so that the variation in the positions of the marks 5 on the plurality of wafers 4 is reduced. The control device 7 switches the predetermined calculation method so that the variation in the positions of the marks 5 on the plurality of wafers 4 is reduced.

次に、図1、図2、図3、図6を参照して、プリアライメント装置3の動作について説明する。プリアライメント装置3は、ウエハ4をXY方向においては、その外周のデータから求めた図6に示されるウエハ4の中心4−1、即ち、ウエハ4の外周の切り欠き4bを基準として位置合わせする。まず、ウエハ4が不図示の基板搬送機構により、プリアライメントステージ30に搬送される。搬送されてきたウエハ4は、基板保持機構30Aの上に吸着保持され、その後、ウエハ4の外周の切り欠き4bの位置が計測される。この計測は、基板回転機構30Bによりウエハ4を回転させながら、ウエハ4が所定角度回転する度にイメージセンサ31Bの出力信号を処理する。さらに、ウエハ4の回転角度に対する回転の中心4−1からウエハ4の外周までの距離を示すデータを取得する。   Next, the operation of the pre-alignment apparatus 3 will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. The pre-alignment apparatus 3 aligns the wafer 4 with respect to the center 4-1 of the wafer 4 shown in FIG. 6 obtained from the data on the outer periphery thereof, that is, the notch 4 b on the outer periphery of the wafer 4 in the XY direction. . First, the wafer 4 is transferred to the pre-alignment stage 30 by a substrate transfer mechanism (not shown). The transferred wafer 4 is sucked and held on the substrate holding mechanism 30A, and then the position of the notch 4b on the outer periphery of the wafer 4 is measured. In this measurement, the output signal of the image sensor 31B is processed each time the wafer 4 rotates by a predetermined angle while the wafer 4 is rotated by the substrate rotation mechanism 30B. Further, data indicating the distance from the rotation center 4-1 to the outer periphery of the wafer 4 with respect to the rotation angle of the wafer 4 is acquired.

ここで、図3に示されるようにイメージセンサ31Bと計測光源32Bとが、ウエハ4を挟むように対向配置された外周位置計測器40では、任意の角度におけるイメージセンサ31Bの出力信号は図4に示される分布となる。図4において、横軸はイメージセンサ31Bの画素位置を示し、縦軸は各画素の値(イメージセンサ31Bの出力値)を示している。イメージセンサ31Bの出力信号値は、受光する光強度が強いほど高くなるため、図4に示されるように計測光源32Bからの光がウエハ4で遮光された部分31dにおける出力値は小さく、遮光されていない部分31eにおける出力値は高くなる。この出力値が小さい部分31dと出力値が大きい部分31eとの境界31fがウエハ4の外周を示す。なお、基板保持機構30Aに保持されるウエハ4の図6に示される回転中心4−1とイメージセンサ31Bとの位置関係は既知である。このため、境界31fにおけるイメージセンサ31Bの画素位置に基づいて、回転中心4−1からウエハ4の外周までの距離を求めることができる。   Here, in the outer peripheral position measuring device 40 in which the image sensor 31B and the measurement light source 32B are arranged so as to sandwich the wafer 4 as shown in FIG. 3, the output signal of the image sensor 31B at an arbitrary angle is shown in FIG. The distribution shown in In FIG. 4, the horizontal axis indicates the pixel position of the image sensor 31B, and the vertical axis indicates the value of each pixel (output value of the image sensor 31B). Since the output signal value of the image sensor 31B increases as the received light intensity increases, the output value at the portion 31d where the light from the measurement light source 32B is shielded by the wafer 4 as shown in FIG. The output value in the non-exposed portion 31e becomes high. A boundary 31 f between the portion 31 d having a small output value and the portion 31 e having a large output value indicates the outer periphery of the wafer 4. Note that the positional relationship between the rotation center 4-1 shown in FIG. 6 of the wafer 4 held by the substrate holding mechanism 30A and the image sensor 31B is known. For this reason, the distance from the rotation center 4-1 to the outer periphery of the wafer 4 can be obtained based on the pixel position of the image sensor 31B at the boundary 31f.

この計測をウエハ4の全外周に亘り、ウエハ4が所定角度回転する毎に実施することにより、実施態様1において図5に示されるデータが得られる。図5において横軸はウエハ4の回転角度を示し、縦軸はイメージセンサ31Bの出力に基づいて得られる回転中心4−1からウエハ4の外周までの距離を示し、グラフ上の急峻な変化点100Bは、ウエハ4の切り欠き4bを示す。図5に示される急峻な変化点100Bに基づいてウエハ4の切り欠き4bの角度或いは方向(Δθ)を求めることができる。   By performing this measurement over the entire outer periphery of the wafer 4 every time the wafer 4 rotates by a predetermined angle, the data shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the rotation angle of the wafer 4, the vertical axis indicates the distance from the rotation center 4-1 to the outer periphery of the wafer 4 obtained based on the output of the image sensor 31B, and a steep change point on the graph. Reference numeral 100 </ b> B denotes a notch 4 b of the wafer 4. The angle or direction (Δθ) of the notch 4b of the wafer 4 can be obtained based on the steep change point 100B shown in FIG.

また、曲線100Aの振幅に基づいて、基板保持機構30Aの回転中心に対するウエハ4の中心4−1の偏心量(ΔXY))を算出することができる。ここで、Δθ及びΔXYの検出は、ウエハ4の切り欠き4b及び中心4−1の検出を意味する。得られたΔθ、ΔXYに基づいて、回転機構30B及び2次元駆動機構30Cにより基板保持機構30Aを回転(θ方向)及び水平移動(XY方向)させ、ウエハ4の切り欠き4bを所定方向に向ける。さらに、ウエハ4の中心4−1を所定の目標位置であるプリアライメントステージ30の原点などにラフに位置決めする(工程1)。   Further, based on the amplitude of the curve 100A, the eccentric amount (ΔXY) of the center 4-1 of the wafer 4 with respect to the rotation center of the substrate holding mechanism 30A can be calculated. Here, detection of Δθ and ΔXY means detection of the notch 4b and the center 4-1 of the wafer 4. Based on the obtained Δθ and ΔXY, the substrate holding mechanism 30A is rotated (θ direction) and horizontally moved (XY direction) by the rotation mechanism 30B and the two-dimensional drive mechanism 30C, and the notch 4b of the wafer 4 is directed in a predetermined direction. . Further, the center 4-1 of the wafer 4 is roughly positioned at the origin of the pre-alignment stage 30 that is a predetermined target position (step 1).

次に、イメージセンサ31Aのノッチが対向するように回転(θ方向)を駆動し、その対向を保持したまま、図5のデータより求めたウエハ4の中心4−1の位置が所定の目標値になるように、基板保持機構30Aを水平移動(XY方向)させる。このため、ウエハ4の中心4−1を位置決め基準とするウエハ4の最終的なプリアライメントが完了する(工程2)。
以上のプリアライメントにより、工程2の終了時点において、ウエハ4は、その切り欠き4bが回転方向の角度などの所定位置に位置合わせがされる。
Next, the rotation (θ direction) is driven so that the notches of the image sensor 31A face each other, and the position of the center 4-1 of the wafer 4 obtained from the data of FIG. Then, the substrate holding mechanism 30A is moved horizontally (XY direction). Therefore, the final pre-alignment of the wafer 4 with the center 4-1 of the wafer 4 as a positioning reference is completed (Step 2).
By the pre-alignment described above, the wafer 4 is aligned at a predetermined position such as an angle in the rotation direction of the wafer 4 at the end of step 2.

プリアライメントされたウエハ4は、基板搬送機構6によって基板ステージ1へ搬送され、その後、より高精度な位置決め及びそれに続く露光処理が行われる。ここで、ウエハ4に下地パターンが形成され、その下地パターンの形成の際におけるプリアライメント工程がウエハ4の中心4−1を位置決め基準として実施される場合がある。この場合は、基板ステージ1に載置されたウエハ4上のマーク5をマーク検出器2で観察しようとしても、マーク検出器2の視野からマーク5が外れることがある。   The pre-aligned wafer 4 is transported to the substrate stage 1 by the substrate transport mechanism 6, and then, more accurate positioning and subsequent exposure processing are performed. Here, a base pattern may be formed on the wafer 4, and a pre-alignment process in forming the base pattern may be performed using the center 4-1 of the wafer 4 as a positioning reference. In this case, even if the mark detector 2 is used to observe the mark 5 on the wafer 4 placed on the substrate stage 1, the mark 5 may be out of the visual field of the mark detector 2.

通常、ウエハ4の中心4−1を求める場合には、切り欠き4bもしくはオリフラ以外の部分は円で、かつ、ウエハ4の大きさも規格に順ずると仮定して計算を行う。しかし、実際には切り欠き4bもしくはオリフラを除外しても、ウエハ4は円ではなく歪を有する形状である。また、ウエハ4の大きさも、例えば12インチ基板といってもロットによって数100μm程ばらついている。このため、単純に外形データからウエハ4の中心4−1を求めると求める所定計算方法に依存して中心4−1の位置が変わる。   Usually, when obtaining the center 4-1 of the wafer 4, the calculation is performed on the assumption that the portion other than the notch 4 b or orientation flat is a circle and the size of the wafer 4 conforms to the standard. However, actually, even if the notch 4b or orientation flat is excluded, the wafer 4 is not a circle but a shape having distortion. Also, the size of the wafer 4 varies, for example, by several hundred μm depending on the lot even if it is a 12-inch substrate. For this reason, when the center 4-1 of the wafer 4 is simply obtained from the outline data, the position of the center 4-1 changes depending on a predetermined calculation method to be obtained.

また、切り欠き4bもしくはオリフラも規格に準じて作られており、θ方向を求める際には規格に準拠した計算方法を採用するが、実際にはウエハ4の外周の変形が有り、外周のそのままの形でθ方向を求めると変形に引きずられる形でばらつきが生じる。図7は、オリフラウエハ4にて異なるメーカー間で表記上は同じウエハ4の中心4−1の位置合わせと称したプリアライメントを行い、マーク検出器2により検出したマーク5の位置から求めたθ方向の25枚のウエハ4でのばらつきを示す。横軸にウエハ4の枚数、縦軸に平均値をゼロとした時のθ方向のウエハ4の間ばらつきを示している。このままでは位置誤差が大きく高精度アライメント系の視野にウエハ4のマーク5が入らないため、エラーでシーケンスが停止する。このため実施態様1ではこのばらつきデータを基に所定計算方法の変更あるいは切替えを行う。   The notch 4b or orientation flat is also made according to the standard, and when calculating the θ direction, a calculation method conforming to the standard is adopted. However, there is actually a deformation of the outer periphery of the wafer 4, and the outer periphery remains as it is. When the θ direction is obtained in the form of, variation occurs in a form dragged by deformation. FIG. 7 shows the orientation θ obtained from the position of the mark 5 detected by the mark detector 2 by performing pre-alignment called “alignment of the center 4-1 of the same wafer 4” between different manufacturers on the orientation flat wafer 4. The variation in the direction of 25 wafers 4 is shown. The horizontal axis shows the number of wafers 4 and the vertical axis shows the variation between the wafers 4 in the θ direction when the average value is zero. If this is the case, the position error is large and the mark 5 on the wafer 4 does not enter the field of view of the high-precision alignment system, so the sequence stops with an error. Therefore, in the first embodiment, the predetermined calculation method is changed or switched based on the variation data.

以下、オリフラウエハ4を用いて、所定計算方法の変更する方法を説明する。
図8は、ラインセンサー31Cで読み取った工程1でのオリフラウエハ4の信号である。ウエハ4を回転させるに従ってオリフラの部分では外周の位置が急速に変動するため、オリフラの部分では山31gができ、この山31gの変局点をオリフラの中心とみなしてウエハ4のθ方向を求める。
Hereinafter, a method for changing the predetermined calculation method using the orientation flat wafer 4 will be described.
FIG. 8 is a signal of the orientation flat wafer 4 in step 1 read by the line sensor 31C. Since the position of the outer periphery of the orientation flat portion changes rapidly as the wafer 4 is rotated, a crest 31g is formed in the orientation flat portion. The inflection point of the crest 31g is regarded as the center of the orientation flat and the θ direction of the wafer 4 is obtained. .

ウエハ4のθ方向を求める第一の所定計算方法は、図8に示されるオリフラウエハ4の信号を差分法により近似して一次微分することにより求める。
この場合には差分商が最もゼロに近付くときのサンプリング角度が図8のオリフラウエハ4の信号で示される山31gの頂点(オリフラの中心)となる。
The first predetermined calculation method for obtaining the θ direction of the wafer 4 is obtained by approximating the signal of the orientation flat wafer 4 shown in FIG.
In this case, the sampling angle when the difference quotient approaches to zero is the apex (center of the orientation flat) of the peak 31g indicated by the signal of the orientation flat wafer 4 in FIG.

ウエハ4のθ方向を求める第二の所定計算方法は、第一の方法で求めた差分商を用い、ゼロクロスポイントの前後N点をy=ax+bで直線近似し、“y’=0”のときの“x”(サンプリング角度)を求める。   The second predetermined calculation method for obtaining the θ direction of the wafer 4 uses the difference quotient obtained by the first method, linearly approximates N points before and after the zero cross point by y = ax + b, and “y ′ = 0”. Find “x” (sampling angle).

ウエハのθ方向を求める第三の所定計算方法は、図8のオリフラウエハ4の信号の略オリフラ中心の前後N点を2次関数y=ax+bx+cで近似し、その一次微分y’=2ax+bから“y’=0”のときの“x”(サンプリング角度)を求める。このとき、y(y〜y)、x(x〜x)は既知であるので、連立一次方程式を擬似逆行列により解くことによりa、b、cは容易に求めることができる。 The third predetermined calculation method for determining the direction θ of the wafer, before and after N point of approximately orientation flat central signal of the orientation flat wafer 4 in FIG. 8 is approximated by a quadratic function y = ax 2 + bx + c , the first derivative y '= 2ax + b To “x” (sampling angle) when “y ′ = 0”. At this time, since y (y 0 to y n ) and x (x 0 to x n ) are known, a, b, and c can be easily obtained by solving simultaneous linear equations using a pseudo inverse matrix.

前記第二の所定計算方法でθ方向を算出した結果が図7に示され、前工程の露光レイヤーの工程におけるプリアライメントはこの算出方法では無いことが示される。このように、θ方向の算出方法の違いにより後工程のウエハ4上のマーク5の位置検出によるアライメントでエラーとならないように、プリアライメントでのθ方向の所定算出方法を切替る。   The result of calculating the θ direction by the second predetermined calculation method is shown in FIG. 7, and it is shown that the pre-alignment in the exposure layer process of the previous process is not this calculation method. As described above, the predetermined calculation method in the θ direction in the pre-alignment is switched so that an error does not occur in the alignment by detecting the position of the mark 5 on the wafer 4 in the subsequent process due to the difference in the calculation method in the θ direction.

次に、所定算出方法を切替える方法について説明する。
必要な情報は、プリアライメントでのθ方向の算出結果(データ1)、これを算出するのに用いたウエハ4の1周分の外周位置データ(データ2)、及び後工程のアライメントによるマーク検出結果(データ3)となる。このため、これらの情報はウエハ4毎に保存しておく。
Next, a method for switching the predetermined calculation method will be described.
Necessary information includes the calculation result (data 1) in the θ direction in pre-alignment, the outer peripheral position data (data 2) for one round of the wafer 4 used to calculate this, and mark detection by alignment in the subsequent process. The result (data 3) is obtained. Therefore, these pieces of information are stored for each wafer 4.

これらの情報を用いて所定算出方法を、以下の方法で切替える。前工程の露光レイヤーを処理する露光装置Aが事前に判明している場合、調整としてこの実施態様1の露光装置で処理した複数枚(例えば1ロット)のウエハ4の計測を行う。この際、実施態様1の露光装置のプリアライメントは第二の所定計算方法、露光装置Aは第三の所定計算方法とすると、実施態様1の露光装置でのマーク検出結果(データ3)は図7に示される結果になる。   The predetermined calculation method is switched by the following method using these pieces of information. When the exposure apparatus A that processes the exposure layer in the previous process is known in advance, a plurality of (for example, one lot) wafers 4 processed by the exposure apparatus of the first embodiment are measured as adjustments. At this time, if the pre-alignment of the exposure apparatus of Embodiment 1 is the second predetermined calculation method and the exposure apparatus A is the third predetermined calculation method, the mark detection result (data 3) in the exposure apparatus of Embodiment 1 is as shown in FIG. The result shown in FIG.

次に各ウエハ4の1周分の外周位置データ(データ2)を第三の所定計算方法で再計算し、この結果と元の第二の所定計算方法で算出した結果(データ1)を比較すると、データ1とデータ2の差分はデータ3と同様の結果になる。この調整により、露光装置Aで処理したウエハ4は第三の所定計算方法でプリアライメントすることが最適となる。   Next, the outer circumference position data (data 2) for one round of each wafer 4 is recalculated by the third predetermined calculation method, and this result is compared with the result (data 1) calculated by the original second predetermined calculation method. Then, the difference between data 1 and data 2 is the same as that of data 3. By this adjustment, it is optimal that the wafer 4 processed by the exposure apparatus A is pre-aligned by the third predetermined calculation method.

露光装置の運用時には露光装置上のパラメータでプリアライメント方法を設定する方法や、露光条件を設定するファイル等で設定する方法により、プリアライメント方法を切替える。以降は露光装置Aで処理したウエハをアライメントエラーが発生すること無く処理できる。また、前工程の露光レイヤーを処理する装置が事前に判明していない場合でも、通常、露光装置を運用しながら前述した調整処理と同等の処理を自動で行うことにより、アライメントエラーを発生すること無く処理できる。但し、この場合には初めのウエハの何枚かはエラーを発生するが、自動調整で得られたプリアライメントの方法の結果を露光条件等を設定するファイル等に自動保存することにより、次回以降はウエハの1枚目からエラーを発生すること無く処理できる。   During the operation of the exposure apparatus, the pre-alignment method is switched by a method for setting a pre-alignment method with parameters on the exposure apparatus or a method for setting with a file for setting exposure conditions. Thereafter, the wafer processed by the exposure apparatus A can be processed without causing an alignment error. In addition, even if the device that processes the exposure layer of the previous process is not known in advance, an alignment error can usually be generated by automatically performing the same processing as the adjustment processing described above while operating the exposure device. It can process without. However, in this case, some of the first wafers will generate an error, but the results of the pre-alignment method obtained by automatic adjustment will be saved automatically in a file that sets exposure conditions, etc. Can be processed without error from the first wafer.

次に、所定計算方法の変更する方法であるプリアライメントの計算パラメータの最適化について説明する。
図9は、図7と同じロット内の数枚のウエハ4の図8における山31gの部分の一次微分データを示す。理想的なウエハ4であれば、2次関数の微分であるので図9においては直線31hを示すが、何枚かのウエハ4では直線からのずれ31j、31kが生じている。このずれ31j、31kから外れたデータを示しているウエハ4が、図7に示されるようにばらつきが大きかったウエハ4である。このため、前工程の露光レイヤーの工程におけるプリアライメントはこの直線31hに影響を受けない方法で実施されている。そこで、図8に示される山31gを理想的な二次関数で近似してピークを求める方法があるが、二次関数をフィッティングする元データである図8のデータに図9における直線31hからのずれたデータが含まれているとフィッティング結果もそれに引きずられる。
Next, optimization of pre-alignment calculation parameters, which is a method for changing the predetermined calculation method, will be described.
FIG. 9 shows the first derivative data of the crest 31g in FIG. 8 of several wafers 4 in the same lot as FIG. In the case of the ideal wafer 4, since it is a derivative of a quadratic function, a straight line 31h is shown in FIG. 9, but some wafers 4 have deviations 31j and 31k from the straight line. The wafer 4 showing data deviating from the deviations 31j and 31k is a wafer 4 having a large variation as shown in FIG. For this reason, the pre-alignment in the process of the exposure layer in the previous process is performed by a method that is not affected by the straight line 31h. Therefore, there is a method of obtaining a peak by approximating the peak 31g shown in FIG. 8 with an ideal quadratic function, but the data of FIG. 8 which is the original data for fitting the quadratic function from the straight line 31h in FIG. If misaligned data is included, the fitting result is also dragged.

このため、実施態様1では、この二次関数で近似する際のデータの取得範囲をパラメータとしている。図10は、図7と同様なウエハ4の間のθ方向のばらつきのグラフであり、同一の25枚のウエハ4を前述の第三の所定計算方法で処理したものである。図10に示されるばらつきの違いはフィッティングデータの取得範囲(2次関数近似に使用するデータ数N)が異なることによる。同一の25枚のウエハ4であっても位置精度がフィッティングに使用するデータ数Nに大きく依存し、このデータ数の最適化を行うと、図10に示されるように500μm以上あったばらつきが150μm以下に低減され、位置合わせの精度を格段に向上させる。   For this reason, in Embodiment 1, the data acquisition range when approximating with this quadratic function is used as a parameter. FIG. 10 is a graph of the variation in the θ direction between the wafers 4 as in FIG. 7. The same 25 wafers 4 are processed by the third predetermined calculation method described above. The difference in variation shown in FIG. 10 is due to the difference in the fitting data acquisition range (number of data N used for quadratic function approximation). Even with the same 25 wafers 4, the positional accuracy greatly depends on the number of data N used for fitting, and when this number of data is optimized, the variation of 500 μm or more as shown in FIG. 10 is 150 μm. It is reduced to the following, and the accuracy of alignment is remarkably improved.

このため、実施態様1では前述したプリアライメント方法、即ち、所定計算方法を切替え、調整する時に以下の処理を追加し、さらに位置合わせの精度を向上させる。
前述の調整でプリアライメントが第三の所定計算方法によると判断できた後、フィッティングデータの取得範囲を振りながら25枚のウエハ4のマーク5の検出位置結果のばらつきがどのように変化するかをシミュレートする。さらに、ばらつきが最も小さくなるときのフィッティングデータの取得範囲を決定し、決定したデータ数Nはロット毎のパラメータデータ等に保存する。
For this reason, in the first embodiment, when the pre-alignment method described above, that is, the predetermined calculation method is switched and adjusted, the following processing is added to further improve the alignment accuracy.
After determining that the pre-alignment is based on the third predetermined calculation method by the adjustment described above, how the variation of the detection position result of the mark 5 of the 25 wafers 4 changes while swinging the fitting data acquisition range. Simulate. Furthermore, the acquisition range of the fitting data when the variation is minimized is determined, and the determined data number N is stored in the parameter data for each lot.

次に、図11を参照して、本発明の実施態様1の露光装置の動作シーケンスを説明する。
図1に示される不図示の基板搬送機構によりウエハ4をプリアライメント装置3へ搬入する。ウエハ4に既にパターンが形成されているものとする。(工程101)
プリアライメント装置3にてウエハ4のプリアライメントを行う。ロット先頭におけるプリアライメントパラメータは予め決められたパラメータで実施する。プリアライメントの所定計算方法による算出結果および各ラインセンサー31A,31B,31Cのデータはプリアライメント装置3の制御装置7の記憶部8に保存する。(工程102)
Next, the operation sequence of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The wafer 4 is carried into the pre-alignment apparatus 3 by a substrate transfer mechanism (not shown) shown in FIG. It is assumed that a pattern has already been formed on the wafer 4. (Step 101)
The wafer 4 is pre-aligned by the pre-alignment apparatus 3. The pre-alignment parameter at the beginning of the lot is a predetermined parameter. The calculation result by the predetermined calculation method of pre-alignment and the data of each line sensor 31A, 31B, 31C are preserve | saved at the memory | storage part 8 of the control apparatus 7 of the pre-alignment apparatus 3. FIG. (Step 102)

マーク検出器2によりウエハ4上のマーク5の位置を計測する。この際にマーク5の位置の情報をマーク検出器2の制御装置7の記憶部8に保存する。例えば、ロット先頭において工程102のパラメータが不適切であった場合、この工程103でウエハ4上のマーク5がマーク検出器2の観察視野内に入らない場合がある。その場合は、模索シーケンスに入りウエハ4上を保持する基板ステージ装置204(ベース20、基板ステージ1)が移動してマーク5の位置がマーク5の検出範囲内に位置するようにする。その際にもウエハ4の駆動量もマーク5の位置と同様に制御装置7の記憶部8に保存する。(工程103)   The position of the mark 5 on the wafer 4 is measured by the mark detector 2. At this time, the information on the position of the mark 5 is stored in the storage unit 8 of the control device 7 of the mark detector 2. For example, if the parameter of the process 102 is inappropriate at the beginning of the lot, the mark 5 on the wafer 4 may not be within the observation field of view of the mark detector 2 in this process 103. In that case, the substrate stage device 204 (base 20, substrate stage 1) that enters the search sequence and holds the wafer 4 moves so that the position of the mark 5 is positioned within the detection range of the mark 5. At this time, the driving amount of the wafer 4 is also stored in the storage unit 8 of the control device 7 in the same manner as the position of the mark 5. (Step 103)

工程102で取得したプリアライメントデータ及びそれまでに工程103で取得したマーク検出器2によるマーク5の位置データを基に、所定計算方法を変更する。即ち、図10のマーク検出器2の検査結果のばらつきが最小となるように、工程102で取得したラインセンサー31A,31B,31Cのデータの所定計算方法を変更し、最適化する。(工程106)
工程103のマーク5の検出結果を基にウエハ4上のパターン位置を求めてベース20を駆動してウエハ4を露光する。(工程104)
The predetermined calculation method is changed based on the pre-alignment data acquired in step 102 and the position data of the mark 5 by the mark detector 2 acquired in step 103 so far. That is, the predetermined calculation method for the data of the line sensors 31A, 31B, and 31C acquired in step 102 is changed and optimized so that the variation in the inspection result of the mark detector 2 in FIG. 10 is minimized. (Step 106)
Based on the detection result of the mark 5 in step 103, the pattern position on the wafer 4 is obtained, and the base 20 is driven to expose the wafer 4. (Step 104)

ロットが終了したかどうかを判断し、ロットが終了していなければ、次のウエハ4を搬入し、工程101からシーケンスを継続する。ロットが終了しているのであれば工程107へ進む。なお、実施態様1の露光装置のシーケンスでは平行動作をさせてスループットをあげるため、露光装置内に複数毎にウエハ4を搬入して工程104と平行して工程101、102が実施される。特に、最近主流となってきているベース20が2つあるタイプの露光装置では、工程104と平行して工程101,102、および103の動作も行うことができる。しかし、いずれの場合においても、1枚のウエハ4に着目した場合、図11に示されるフローと差異は無い。(工程105)   It is determined whether or not the lot has been completed. If the lot has not been completed, the next wafer 4 is loaded and the sequence is continued from step 101. If the lot has been completed, the process proceeds to step 107. In the sequence of the exposure apparatus according to the first embodiment, in order to increase the throughput by performing a parallel operation, the wafers 4 are loaded into the exposure apparatus for every plurality, and the processes 101 and 102 are performed in parallel with the process 104. In particular, in a type of exposure apparatus having two bases 20 that has become the mainstream recently, the operations of steps 101, 102, and 103 can be performed in parallel with the step 104. However, in any case, when focusing on one wafer 4, there is no difference from the flow shown in FIG. (Step 105)

工程105で終了したロット内の工程102で取得したプリアライメントデータ及び工程103で取得したマーク検出器2によるマーク5の位置データを基に、所定計算方法を変更する。即ち、図10に示されるマーク検出器2の検査結果のばらつきが最小となるように、工程102で取得したラインセンサー31A,31B,31Cのデータの所定計算方法を変更し、最適化する。なお、工程106のみで十分有効であれば、この工程107は省いても良い。(工程107)
全てのロットが終了するまで上記工程101〜107を繰り返す。(工程108)
The predetermined calculation method is changed based on the pre-alignment data acquired in step 102 in the lot finished in step 105 and the position data of the mark 5 by the mark detector 2 acquired in step 103. That is, the predetermined calculation method of the data of the line sensors 31A, 31B, and 31C acquired in step 102 is changed and optimized so that the variation in the inspection result of the mark detector 2 shown in FIG. 10 is minimized. If only the step 106 is sufficiently effective, the step 107 may be omitted. (Step 107)
The above steps 101 to 107 are repeated until all lots are completed. (Step 108)

上記工程では工程106、107はロット毎に繰り返すが、ロット間の差が少なければ改めてパラメータを修正する必要は無く、例えばロット先頭で工程106、107を挿入し、以後の工程からは工程106、107は省略してもよい。また、図11は自動でパラメータの最適化を行うが、予めデータ取得ができる場合はウエハ4に応じたパラメータを予め設定しておき、選択できるようにしても良い。この場合もシーケンスからは工程106,107を省くことができる。   In the above process, the processes 106 and 107 are repeated for each lot, but if the difference between the lots is small, there is no need to correct the parameters again. For example, the processes 106 and 107 are inserted at the head of the lot, and the processes 106 and 107 are performed from the subsequent processes. 107 may be omitted. 11 automatically optimizes the parameters. However, if data can be acquired in advance, parameters corresponding to the wafer 4 may be set in advance and selected. Also in this case, the steps 106 and 107 can be omitted from the sequence.

以上説明したように実施態様1の露光装置によれば、位置決め基準の異なる露光装置で露光されたウエハでも、ウエハの形状のばらつきに影響されずに、高精度でプリアライメントを行うことができる。その結果、プリアライメントエラーによるダウンタイムの低減や持ち替え駆動によるタクトタイムの増加を抑えることが出来、半導体製造工程における生産性を向上する。   As described above, according to the exposure apparatus of the first embodiment, even with a wafer exposed by an exposure apparatus having a different positioning reference, prealignment can be performed with high accuracy without being affected by variations in the shape of the wafer. As a result, it is possible to reduce the downtime due to the pre-alignment error and the increase in the tact time due to the changeover driving, thereby improving the productivity in the semiconductor manufacturing process.

[デバイス製造方法の実施形態]
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス(半導体デバイス、液晶表示デバイス等)の製造方法について説明する。当該方法において、本発明を適用した露光装置を使用し得る。
半導体デバイスは、ウエハ(半導体基板)に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程とを経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、その工程で露光されたウエハを現像する工程とを含み得る。後工程は、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)と、パッケージング工程(封入)とを含み得る。また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、その工程で露光されたガラス基板を現像する工程とを含み得る。
本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの生産性、品質および生産コスト、ならびに安全性の少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
[Embodiment of Device Manufacturing Method]
Next, a method for manufacturing a device (semiconductor device, liquid crystal display device, etc.) according to an embodiment of the present invention will be described. In this method, an exposure apparatus to which the present invention is applied can be used.
A semiconductor device is manufactured through a pre-process for producing an integrated circuit on a wafer (semiconductor substrate) and a post-process for completing an integrated circuit chip on the wafer produced in the pre-process as a product. The pre-process may include a step of exposing the wafer coated with the photosensitive agent using the above-described exposure apparatus, and a step of developing the wafer exposed in the step. The post-process can include an assembly process (dicing, bonding) and a packaging process (encapsulation). Moreover, a liquid crystal display device is manufactured by passing through the process of forming a transparent electrode. The step of forming the transparent electrode includes a step of applying a photosensitive agent to a glass substrate on which a transparent conductive film is deposited, a step of exposing the glass substrate on which the photosensitive agent is applied, using the above-described exposure apparatus, and the step And developing the glass substrate exposed in step (b).
The device manufacturing method of this embodiment is more advantageous than the conventional one in at least one of device productivity, quality and production cost, and safety.
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

1 基板ステージ 2 マーク検出器
3 プリアライメント装置 4 ウエハ
5 マーク 6 基板搬送機構
7 制御装置 8 記憶部
20 ベース 30 プリアライメントステージ
30A 基板保持機構 30B 基板回転機構
30C 2次元駆動機構
31A、31B、31C イメージセンサ
32A、32B、32C 計測光源
40 外周位置計測器
201 照明系ユニット 202 レチクルステージ
203 投影光学系 204 基板ステージ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate stage 2 Mark detector 3 Pre-alignment device 4 Wafer 5 Mark 6 Substrate transport mechanism 7 Control device 8 Storage unit 20 Base 30 Pre-alignment stage 30A Substrate holding mechanism 30B Substrate rotation mechanism 30C Two-dimensional drive mechanisms 31A, 31B, 31C Sensors 32A, 32B, 32C Measurement light source 40 Perimeter position measuring device 201 Illumination system unit 202 Reticle stage 203 Projection optical system 204 Substrate stage device

Claims (6)

基板の外周位置を検出する検出部と、前記検出部の出力にもとづいて前記基板の外周形状に関するデータを算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、
前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、
前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
A detection unit that detects the outer peripheral position of the substrate, a calculation unit that calculates data on the outer peripheral shape of the substrate based on the output of the detection unit, and an adjustment unit that adjusts the position of the substrate based on the output of the calculation unit And an exposure apparatus comprising a transport unit that transports the substrate whose position is adjusted by the adjustment unit onto a stage,
A mark detection unit for detecting a position of a mark formed on the substrate on the stage;
A changing unit that changes a calculation condition or a calculation method of the calculation unit based on an output of the mark detection unit;
An exposure apparatus comprising:
前記算出部による算出方法を複数記憶する記憶部を備え、
前記変更部は、前記複数の算出方法から1つを選択することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
A storage unit for storing a plurality of calculation methods by the calculation unit;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the changing unit selects one of the plurality of calculation methods.
前記外周形状に関するデータは、前記基板に形成されるノッチまたはオリフラの位置であることを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the data related to the outer peripheral shape is a position of a notch or an orientation flat formed in the substrate. 基板の面内における回転方向の位置を算出する算出部と、前記算出部の出力にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する調整部と、前記調整部によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する搬送部とを備える露光装置において、
前記ステージ上で、基板に形成されたマークの位置を検出するマーク検出部と、
前記マーク検出部の出力にもとづいて前記算出部の算出条件または算出方法を変更する変更部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
A calculation unit that calculates a position in the rotation direction in the plane of the substrate, an adjustment unit that adjusts a position in the rotation direction of the substrate based on an output of the calculation unit, and a stage that adjusts the position of the substrate by the adjustment unit In an exposure apparatus comprising a transport unit that transports upward,
A mark detection unit for detecting a position of a mark formed on the substrate on the stage;
A changing unit that changes a calculation condition or a calculation method of the calculation unit based on an output of the mark detection unit;
An exposure apparatus comprising:
基板の外周形状に関するデータを算出する工程と、
前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の位置を調整する工程と、
前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、
前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、
前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の外周形状に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
Calculating data related to the outer peripheral shape of the substrate;
Adjusting the position of the substrate based on the result calculated in the calculating step;
Transporting the substrate, the position of which has been adjusted by the adjusting step, onto a stage;
Detecting a position of a mark formed on the substrate on the stage;
Based on the result of the detection step, a step of changing a calculation condition or a calculation method for calculating data on the outer peripheral shape of the substrate to be exposed next;
An exposure method comprising:
基板の面内における回転方向に関するデータを算出する工程と、
前記算出工程で算出された結果にもとづいて前記基板の回転方向の位置を調整する工程と、
前記調整工程によって位置調整された前記基板をステージ上に搬送する工程と、
前記ステージ上で、前記基板に形成されたマークの位置を検出する工程と、
前記検出工程の結果にもとづいて、次に露光すべき基板の回転方向の位置に関するデータを算出する算出条件または算出方法を変更する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。
Calculating data relating to the direction of rotation in the plane of the substrate;
Adjusting the rotational position of the substrate based on the result calculated in the calculating step;
Transporting the substrate, the position of which has been adjusted by the adjusting step, onto a stage;
Detecting a position of a mark formed on the substrate on the stage;
Changing a calculation condition or a calculation method for calculating data relating to a position in a rotation direction of the substrate to be exposed next based on a result of the detection step;
An exposure method comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101609695B1 (en) * 2014-11-14 2016-04-20 (주)로봇앤드디자인 Method and apparatus for prealigner transparent wafer using image pickup device

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