JP2626637B2 - 位置合わせ方法 - Google Patents
位置合わせ方法Info
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- JP2626637B2 JP2626637B2 JP21864895A JP21864895A JP2626637B2 JP 2626637 B2 JP2626637 B2 JP 2626637B2 JP 21864895 A JP21864895 A JP 21864895A JP 21864895 A JP21864895 A JP 21864895A JP 2626637 B2 JP2626637 B2 JP 2626637B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alignment
- wafer
- shots
- shot
- substrates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子製造用
のステップ・アンド・リピート方式の露光装置、又はス
テップ・アンド・リピート方式で順次検査を行なう装
置、又は半導体ウェハ上の素子の一部にレーザ光を照射
して欠陥素子のリペアを行なう装置等に好適な位置合わ
せ方法に関し、特に多数枚の被処理基板を連続して処理
する場合の位置合わせ方法に関する。
のステップ・アンド・リピート方式の露光装置、又はス
テップ・アンド・リピート方式で順次検査を行なう装
置、又は半導体ウェハ上の素子の一部にレーザ光を照射
して欠陥素子のリペアを行なう装置等に好適な位置合わ
せ方法に関し、特に多数枚の被処理基板を連続して処理
する場合の位置合わせ方法に関する。
【0002】
【発明の背景】近年、半導体素子の集積度は飛躍的に高
まり、1Mビットや4Mビットのメモリの開発が進めら
れている。このような超LSIを製造する露光装置とし
て、ステップ・アッド・リピード方式の縮小投影型露光
装置(以下ステッパーと呼ぶ)はなくてはならないもの
である。この種のステッパーにおいては、感光基板とし
てのウェハ上の局所領域毎にレチクル(マスクと同義)
上の回路パターンの投影像を位置合わせして露光を行な
う。この位置合わせを高精度に行なう方法として、位置
合わせのたびに、ウェハ上の露光すべき局所領域(所定
のパターンが形成されたショット領域)に付随したマー
クと、レチクル上のマークとを同時に観察しつつ、投影
像とショット領域との重ね合わせ状態を最良にする方法
(所謂ダイ・バイ・ダイアライメント)や、レチクル上
のマークの投影点から一定距離だけ離れた位置に検出中
心を有するマーク検出系によってウェハ上のマークを検
出し、その検出位置から一定距離分だけウェハを送り込
むことによって投影像とショット領域との重ね合わせを
行う方法(所謂サイト・バイ・サイトアライメント)等
が知られている。
まり、1Mビットや4Mビットのメモリの開発が進めら
れている。このような超LSIを製造する露光装置とし
て、ステップ・アッド・リピード方式の縮小投影型露光
装置(以下ステッパーと呼ぶ)はなくてはならないもの
である。この種のステッパーにおいては、感光基板とし
てのウェハ上の局所領域毎にレチクル(マスクと同義)
上の回路パターンの投影像を位置合わせして露光を行な
う。この位置合わせを高精度に行なう方法として、位置
合わせのたびに、ウェハ上の露光すべき局所領域(所定
のパターンが形成されたショット領域)に付随したマー
クと、レチクル上のマークとを同時に観察しつつ、投影
像とショット領域との重ね合わせ状態を最良にする方法
(所謂ダイ・バイ・ダイアライメント)や、レチクル上
のマークの投影点から一定距離だけ離れた位置に検出中
心を有するマーク検出系によってウェハ上のマークを検
出し、その検出位置から一定距離分だけウェハを送り込
むことによって投影像とショット領域との重ね合わせを
行う方法(所謂サイト・バイ・サイトアライメント)等
が知られている。
【0003】このようにウェハ上の各局所領域毎にダイ
・バイ・ダイアライメント、又はサイト・バイ・サイト
アライメントを実施すると、各露光ショットの位置合わ
せ精度は高くなるものの、1枚のウェハの処理時間が長
くなるといった欠点、あるいは各ショット領域に付随し
て形成されたマークが何らかの原因で変形してしまった
場合、そのショットの露光が重ね合わせ不良となるとい
った欠点があった。
・バイ・ダイアライメント、又はサイト・バイ・サイト
アライメントを実施すると、各露光ショットの位置合わ
せ精度は高くなるものの、1枚のウェハの処理時間が長
くなるといった欠点、あるいは各ショット領域に付随し
て形成されたマークが何らかの原因で変形してしまった
場合、そのショットの露光が重ね合わせ不良となるとい
った欠点があった。
【0004】また、処理時間の短い位置合わせ方法とし
て、ウェハ全体のレチクルに対する位置合わせを露光の
前に一度だけ行ない、後はウェハ上のショット配列の設
計値に従ってステップ・アンド・リピート方式で機械的
に位置決めする、所謂グローバル・アライメント方法も
知られている。グローバル・アライメント方法において
は、ウェハ上の2〜3個程度の代表的なショット領域の
みについて、ダイ・バイ・ダイアライメント、又はサイ
ト・バイ・サイトアライメントを行ない、そのときの合
わせ誤差に基づいてウェハ上のショット配列をより精密
に認識することが行なわれていた。この場合、代表的な
ショット領域での合わせ誤差は、単純な加算平均によ
り、ウェハステージのx方向とy方向との2方向につい
てのみの誤差量(オフセット)として認識されていたに
過ぎず、ウェハ自体の伸縮(スケーリング)、ウェハの
ステージ上での回転誤差(ローテーション)、ウェハ上
のショット配列の直交度等の影響による誤差を考慮した
ものではなかった。このためあらゆるウェハに対して必
ずしも満足な位置合わせを行なうことができなかった。
そこで本願出願人は、先に出願した特願昭59−167
020号において、ウェハ上の複数のショット領域でサ
イト・バイ・サイトアライメント(又はダイ・バイ・ダ
イアライメント)を行ない、その位置合わせ誤差の実測
値に基づいて、ウェハの線形伸縮量、回転量、オフセッ
ト量及びショット配列の直交度を求め、これら4つの誤
差分をパラメータとした写像関係式、すなわちショット
配列の規則性を決定し、その関係式に基づいてウェハ上
のショット位置を算出して、ステップ・アンド・リピー
ト方式でウェハステージを位置決めする方法を提案して
いる。このアライメント方式はウェハのグローバルアラ
イメントに他ならないが、従来の方式よりもショット配
列の規則性を特定する能力が高いので、以後本方式をエ
ンハンスメント・グローバルアライメント(E.G.
A)と呼ぶことにする。E.G.A方式では先の4つの
パラメータを精度よく求めることが必要とされ、このた
め一枚のウェハ上でなるべく多くのショット領域につい
てサイト・バイ・サイトアライメント(以後S/Sアラ
イメントとする)、又はダイ・バイ・ダイアライメント
(以後D/Dアライメントとする)を行ない、ショット
位置の実測値を多数得ることが必要であった。通常ステ
ッパーにおいては多数枚のウェハを連続して露光処理す
るため、E.G.A方式によって1枚毎のアライメント
精度を上げようとすると、そのウェハ内の複数のショッ
ト領域毎のアライメント回数が増え、この結果スループ
ットが制限されてしまうといった問題が生じた。尚、
E.G.A方式を用いて、検査装置やリペア装置等にウ
ェハをアライメントする場合も全く同様の問題が生じる
ことは言うまでもない。
て、ウェハ全体のレチクルに対する位置合わせを露光の
前に一度だけ行ない、後はウェハ上のショット配列の設
計値に従ってステップ・アンド・リピート方式で機械的
に位置決めする、所謂グローバル・アライメント方法も
知られている。グローバル・アライメント方法において
は、ウェハ上の2〜3個程度の代表的なショット領域の
みについて、ダイ・バイ・ダイアライメント、又はサイ
ト・バイ・サイトアライメントを行ない、そのときの合
わせ誤差に基づいてウェハ上のショット配列をより精密
に認識することが行なわれていた。この場合、代表的な
ショット領域での合わせ誤差は、単純な加算平均によ
り、ウェハステージのx方向とy方向との2方向につい
てのみの誤差量(オフセット)として認識されていたに
過ぎず、ウェハ自体の伸縮(スケーリング)、ウェハの
ステージ上での回転誤差(ローテーション)、ウェハ上
のショット配列の直交度等の影響による誤差を考慮した
ものではなかった。このためあらゆるウェハに対して必
ずしも満足な位置合わせを行なうことができなかった。
そこで本願出願人は、先に出願した特願昭59−167
020号において、ウェハ上の複数のショット領域でサ
イト・バイ・サイトアライメント(又はダイ・バイ・ダ
イアライメント)を行ない、その位置合わせ誤差の実測
値に基づいて、ウェハの線形伸縮量、回転量、オフセッ
ト量及びショット配列の直交度を求め、これら4つの誤
差分をパラメータとした写像関係式、すなわちショット
配列の規則性を決定し、その関係式に基づいてウェハ上
のショット位置を算出して、ステップ・アンド・リピー
ト方式でウェハステージを位置決めする方法を提案して
いる。このアライメント方式はウェハのグローバルアラ
イメントに他ならないが、従来の方式よりもショット配
列の規則性を特定する能力が高いので、以後本方式をエ
ンハンスメント・グローバルアライメント(E.G.
A)と呼ぶことにする。E.G.A方式では先の4つの
パラメータを精度よく求めることが必要とされ、このた
め一枚のウェハ上でなるべく多くのショット領域につい
てサイト・バイ・サイトアライメント(以後S/Sアラ
イメントとする)、又はダイ・バイ・ダイアライメント
(以後D/Dアライメントとする)を行ない、ショット
位置の実測値を多数得ることが必要であった。通常ステ
ッパーにおいては多数枚のウェハを連続して露光処理す
るため、E.G.A方式によって1枚毎のアライメント
精度を上げようとすると、そのウェハ内の複数のショッ
ト領域毎のアライメント回数が増え、この結果スループ
ットが制限されてしまうといった問題が生じた。尚、
E.G.A方式を用いて、検査装置やリペア装置等にウ
ェハをアライメントする場合も全く同様の問題が生じる
ことは言うまでもない。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決の為に
本発明では、設計上の配列座標に従って規則的に整列し
た複数のショットが形成されたN(ただしN>1)枚の
基板の夫々について、ショットの各々を所定の基準位置
に順次位置合わせする方法において、複数のショットの
内、所定のサンプルショットの設計上の座標値と実測値
とに基づいて、基板上での複数のショットの配列の規則
性を各基板毎に決定する際、N枚の基板の内、(m+
1)枚目からN枚目までの各基板についての第2サンプ
ルショットの数を、1枚目からm(ただしm<N)枚目
までの各基板についての第1サンプルショットの数より
小さくなるようにした。
本発明では、設計上の配列座標に従って規則的に整列し
た複数のショットが形成されたN(ただしN>1)枚の
基板の夫々について、ショットの各々を所定の基準位置
に順次位置合わせする方法において、複数のショットの
内、所定のサンプルショットの設計上の座標値と実測値
とに基づいて、基板上での複数のショットの配列の規則
性を各基板毎に決定する際、N枚の基板の内、(m+
1)枚目からN枚目までの各基板についての第2サンプ
ルショットの数を、1枚目からm(ただしm<N)枚目
までの各基板についての第1サンプルショットの数より
小さくなるようにした。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、設計上の配列座標に従って規則的に整列し
た複数のショットが形成されたN(ただしN>1)枚の
基板の夫々について、ショットの各々を所定の基準位置
に順次位置合わせする方法において、複数のショットの
内、所定のサンプルショットの設計上の座標値と実測値
とに基づいて、前記基板上での前記複数のショットの配
列の規則性を各基板毎に決定する際、N枚の基板の内、
1枚目からm(ただしm<N)枚目までの各基板につい
ての第1サンプルショットの数と、(m+1)枚目から
N枚目までの各基板についての第2サンプルショットの
数とを異ならせることとした。また、設計上の配列座標
に従って規則的に整列した複数のショットが形成された
N(ただしN>1)枚の基板の夫々について、ショット
の各々を所定の基準位置に順次位置合わせする方法にお
いて、複数のショットの内、所定のサンプルショットの
設計上の座標値と実測値とに基づいて、基板上での複数
のショットの配列の規則性を各基板毎に決定する際、N
枚の基板の内、1枚目からm(ただしm<N)枚目まで
の各基板についての第1サンプルショットの数及び位置
と、(m+1)枚目からN枚目までの各基板についての
第2サンプルショットの数及び位置とを任意に指定可能
とした。
に本発明は、設計上の配列座標に従って規則的に整列し
た複数のショットが形成されたN(ただしN>1)枚の
基板の夫々について、ショットの各々を所定の基準位置
に順次位置合わせする方法において、複数のショットの
内、所定のサンプルショットの設計上の座標値と実測値
とに基づいて、前記基板上での前記複数のショットの配
列の規則性を各基板毎に決定する際、N枚の基板の内、
1枚目からm(ただしm<N)枚目までの各基板につい
ての第1サンプルショットの数と、(m+1)枚目から
N枚目までの各基板についての第2サンプルショットの
数とを異ならせることとした。また、設計上の配列座標
に従って規則的に整列した複数のショットが形成された
N(ただしN>1)枚の基板の夫々について、ショット
の各々を所定の基準位置に順次位置合わせする方法にお
いて、複数のショットの内、所定のサンプルショットの
設計上の座標値と実測値とに基づいて、基板上での複数
のショットの配列の規則性を各基板毎に決定する際、N
枚の基板の内、1枚目からm(ただしm<N)枚目まで
の各基板についての第1サンプルショットの数及び位置
と、(m+1)枚目からN枚目までの各基板についての
第2サンプルショットの数及び位置とを任意に指定可能
とした。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明をステッパーに適用
した場合の処理工程をフローチャート図であり、図2
は、その処理工程を実施するためのステッパーの概略的
な構成を示す図、図3は図2のステッパーによって処理
されるウェハ上のパターン(ショット領域)配置を示す
平面図である。図2に示したステッパーの構成は詳しく
は特開昭60−130742号公報に開示されているの
で、ここでは簡単に説明する。所定のパターン領域(ア
ライメント用のマークも含む)PSが形成されたレチク
ルRは投影レンズ1の光軸AXに対して正確に位置決め
されているものとする。パターンPSの投影像、xy方
向に2次元移動するステージ2上に載置されたウェハW
に転写される。l1 はパターン領域PSの最外縁を通る
主光線を表わす。本実施例では投影レンズ1の物体(レ
チクルR)側は非テレセントリック系であるものとす
る。さてステージ2はモータ3によって駆動され、その
2次元的な位置(座標値)はレーザ光波干渉計4によっ
て計測される。そしてウェハW上に予め形成されたアラ
イメント用のマーク(特に回折格子マーク)を検出する
ためHe−Ne等のようにウェハ上のフォトレジストを
感光させにくいレーザ光を出力するレーザ光源5、ハー
フミラー6、ミラー7、8が設けられ、レーザ光源5か
らのレーザ光は投影レンズ1を介してウェハW上にスポ
ット光SPとして結像される。このスポット光SPはウ
ェハW上でパターン領域PAの投影像の外側で、光軸A
Xから一定距離に位置するように配置される。スポット
光SPがマークを照射すると回折光、散乱光、及び正反
射光が生じ、これらの光は投影レンズ1を通り、再びミ
ラー8、7及びハーフミラー6を介して空間フィルター
9に至る。空間フィルター9は投影レンズ1の入射瞳と
共役に配置され、0次光(正反射光)をカットして回折
光(又は散乱光)を光電検出器10に導びくように形成
されている。そしてウェハW上のマークの位置検出は、
スポット光SPが投影レンズ1の投影視野内で固定して
いるため、ステージ2の移動位置を検出する干渉計4か
らの座標値と、光電検出器10からの光電信号を入力す
る主制御回路11によって実行される。この主制御回路
11は、さらにモータ3の駆動を制御するとともに、
E.G.A.(エンハンスメント・グローバル・アライ
メント)方式によるステップ・アンド・リピートの露光
動作や、ウェハW上のショット領域の配列の規則性の決
定動作(E.G.A方式の主要演算動作)を行なう。も
ちろんショット配列の設計値も予め記憶している。
した場合の処理工程をフローチャート図であり、図2
は、その処理工程を実施するためのステッパーの概略的
な構成を示す図、図3は図2のステッパーによって処理
されるウェハ上のパターン(ショット領域)配置を示す
平面図である。図2に示したステッパーの構成は詳しく
は特開昭60−130742号公報に開示されているの
で、ここでは簡単に説明する。所定のパターン領域(ア
ライメント用のマークも含む)PSが形成されたレチク
ルRは投影レンズ1の光軸AXに対して正確に位置決め
されているものとする。パターンPSの投影像、xy方
向に2次元移動するステージ2上に載置されたウェハW
に転写される。l1 はパターン領域PSの最外縁を通る
主光線を表わす。本実施例では投影レンズ1の物体(レ
チクルR)側は非テレセントリック系であるものとす
る。さてステージ2はモータ3によって駆動され、その
2次元的な位置(座標値)はレーザ光波干渉計4によっ
て計測される。そしてウェハW上に予め形成されたアラ
イメント用のマーク(特に回折格子マーク)を検出する
ためHe−Ne等のようにウェハ上のフォトレジストを
感光させにくいレーザ光を出力するレーザ光源5、ハー
フミラー6、ミラー7、8が設けられ、レーザ光源5か
らのレーザ光は投影レンズ1を介してウェハW上にスポ
ット光SPとして結像される。このスポット光SPはウ
ェハW上でパターン領域PAの投影像の外側で、光軸A
Xから一定距離に位置するように配置される。スポット
光SPがマークを照射すると回折光、散乱光、及び正反
射光が生じ、これらの光は投影レンズ1を通り、再びミ
ラー8、7及びハーフミラー6を介して空間フィルター
9に至る。空間フィルター9は投影レンズ1の入射瞳と
共役に配置され、0次光(正反射光)をカットして回折
光(又は散乱光)を光電検出器10に導びくように形成
されている。そしてウェハW上のマークの位置検出は、
スポット光SPが投影レンズ1の投影視野内で固定して
いるため、ステージ2の移動位置を検出する干渉計4か
らの座標値と、光電検出器10からの光電信号を入力す
る主制御回路11によって実行される。この主制御回路
11は、さらにモータ3の駆動を制御するとともに、
E.G.A.(エンハンスメント・グローバル・アライ
メント)方式によるステップ・アンド・リピートの露光
動作や、ウェハW上のショット領域の配列の規則性の決
定動作(E.G.A方式の主要演算動作)を行なう。も
ちろんショット配列の設計値も予め記憶している。
【0008】尚、レーザ光源5、ハーフミラー6、ミラ
ー7、8、空間フィルター9及び光電検出器10から成
るアライメント系を以後レーザ・ステップ・アライメン
ト系(LSA系)と呼ぶことにする。このLSA系の検
出中心はスポット光SPの中心とする。また図2に示し
たLSA系は例えばウェハWのy方向の位置のみを検出
するためのもので、実際にはx方向の位置を検出するた
めのLSA系も同様に配置される。図2ではy方向検出
用のLSA系の第1ミラー8に対応したx方向検出用の
LSA系の第1ミラー8’のみを示してある。
ー7、8、空間フィルター9及び光電検出器10から成
るアライメント系を以後レーザ・ステップ・アライメン
ト系(LSA系)と呼ぶことにする。このLSA系の検
出中心はスポット光SPの中心とする。また図2に示し
たLSA系は例えばウェハWのy方向の位置のみを検出
するためのもので、実際にはx方向の位置を検出するた
めのLSA系も同様に配置される。図2ではy方向検出
用のLSA系の第1ミラー8に対応したx方向検出用の
LSA系の第1ミラー8’のみを示してある。
【0009】さて、ステージ2上に載置されるウェハW
上には、図3に示すように複数の矩形のパターン領域C
Pが配列座標系αβに沿ってマトリックス状に形成され
ている。各パターン領域CPの夫々は、レチクルRのパ
ターン領域PAの投影像と重なり合うように定められ、
各パターン領域CPにはx方向のアライメント用のマー
クSXと、y方向のアライメント用のマークSYとが付
随して形成されている。ここで配列座標系αβの原点
を、ウェハW上の中央付近に位置するパターン領域CP
0 の中心点と一致するように定めるものとすると、パタ
ーン領域CP0 に付随したマークSY0 はβ軸上に位置
し、マークSX0 はα軸上に位置するように形成されて
いる。他のパターン領域CPに付随したマークSY,S
Xについても同様の規則で形成されている。配列座標系
αβにおける各パターン領域CPの設計上の座標値(又
はx方向とy方向のステッピング・ピッチ)は、図2中
の主制御回路11内に予め記憶されている。
上には、図3に示すように複数の矩形のパターン領域C
Pが配列座標系αβに沿ってマトリックス状に形成され
ている。各パターン領域CPの夫々は、レチクルRのパ
ターン領域PAの投影像と重なり合うように定められ、
各パターン領域CPにはx方向のアライメント用のマー
クSXと、y方向のアライメント用のマークSYとが付
随して形成されている。ここで配列座標系αβの原点
を、ウェハW上の中央付近に位置するパターン領域CP
0 の中心点と一致するように定めるものとすると、パタ
ーン領域CP0 に付随したマークSY0 はβ軸上に位置
し、マークSX0 はα軸上に位置するように形成されて
いる。他のパターン領域CPに付随したマークSY,S
Xについても同様の規則で形成されている。配列座標系
αβにおける各パターン領域CPの設計上の座標値(又
はx方向とy方向のステッピング・ピッチ)は、図2中
の主制御回路11内に予め記憶されている。
【0010】図4はLSA系によってパターン領域CP
の位置を検出(S/Sアライメント)する場合のスポッ
ト光SPとウェハWとの配置関係を示す平面図である。
直交座標系xyのx軸、y軸はステージ2の移動方向
(又は干渉計4による座標測定方向)を表わし、ここで
は座標系xyの原点を投影レンズ1の投影視野IFの中
心(光軸AX)と一致するように定めてある。y方向の
アライメント用のLSA系(以下Y−LSA系とする)
によるスポット光SPyはx軸上に細長く伸びた帯状に
形成され、x方向のアライメント用のLSA系(以下X
−LSA系とする)によるスポット光SPxはy軸上に
細長く伸びた帯状に形成される。
の位置を検出(S/Sアライメント)する場合のスポッ
ト光SPとウェハWとの配置関係を示す平面図である。
直交座標系xyのx軸、y軸はステージ2の移動方向
(又は干渉計4による座標測定方向)を表わし、ここで
は座標系xyの原点を投影レンズ1の投影視野IFの中
心(光軸AX)と一致するように定めてある。y方向の
アライメント用のLSA系(以下Y−LSA系とする)
によるスポット光SPyはx軸上に細長く伸びた帯状に
形成され、x方向のアライメント用のLSA系(以下X
−LSA系とする)によるスポット光SPxはy軸上に
細長く伸びた帯状に形成される。
【0011】図4中、破線で示した矩形領域は、レチク
ルRのパターン領域PAの投影像PA’であり、投影像
PA’の中心(ショット中心)は座標系xyの原点に一
致しているものとする。ウェハW上のパターン領域CP
に付随したマークSY,SXは回折格子状のパターンで
ある。そこでマークSYがy方向にスポット光SPyを
横切るようにウェハW(ステージ2)を移動させて、マ
ークSYから発生した回折光のy方向の位置YYiを干
渉計4から読み取り、さらにマークSXがx方向にスポ
ット光SPxを横切るようにウェハW(ステージ2)を
移動させて、マークSXから発生した回折光のx方向の
位置XXiを干渉計4から読み取ることによって、パタ
ーン領域CPの位置の実測値(XXi,YYi)が得ら
れる。従って干渉計4の読み値が実測値(XXi,YY
i)と一致するようにステージ2を位置決めすることに
よって、パターン領域CPの中心CCと投影像PA’の
中心(原点)とが正確に一致することになり、パターン
領域CPと投影像PA’とは精密に重ね合わされること
になる。尚、本実施例においてはLSA系によって1つ
のパターン領域CP毎にS/Sアライメントを行なって
露光するのではなく、あくまでもE.G.A方式を前提
とするため、マークSX,SYの位置の実測値を求める
までの動作、所謂サンプルアライメントが実行されれば
よい。
ルRのパターン領域PAの投影像PA’であり、投影像
PA’の中心(ショット中心)は座標系xyの原点に一
致しているものとする。ウェハW上のパターン領域CP
に付随したマークSY,SXは回折格子状のパターンで
ある。そこでマークSYがy方向にスポット光SPyを
横切るようにウェハW(ステージ2)を移動させて、マ
ークSYから発生した回折光のy方向の位置YYiを干
渉計4から読み取り、さらにマークSXがx方向にスポ
ット光SPxを横切るようにウェハW(ステージ2)を
移動させて、マークSXから発生した回折光のx方向の
位置XXiを干渉計4から読み取ることによって、パタ
ーン領域CPの位置の実測値(XXi,YYi)が得ら
れる。従って干渉計4の読み値が実測値(XXi,YY
i)と一致するようにステージ2を位置決めすることに
よって、パターン領域CPの中心CCと投影像PA’の
中心(原点)とが正確に一致することになり、パターン
領域CPと投影像PA’とは精密に重ね合わされること
になる。尚、本実施例においてはLSA系によって1つ
のパターン領域CP毎にS/Sアライメントを行なって
露光するのではなく、あくまでもE.G.A方式を前提
とするため、マークSX,SYの位置の実測値を求める
までの動作、所謂サンプルアライメントが実行されれば
よい。
【0012】次に本発明の実施例によるアライメントシ
ーケンスを説明するが、その前にE.G.A方式の原理
について説明する。詳細については特願昭59−167
020号に記載されているので、ここでは簡単に説明す
る。一枚のウェハ上でのショット(パターン領域CP)
の配列の規則性については、平面上での線形な歪みを想
定し、以下の6つの変数要素を導入する。
ーケンスを説明するが、その前にE.G.A方式の原理
について説明する。詳細については特願昭59−167
020号に記載されているので、ここでは簡単に説明す
る。一枚のウェハ上でのショット(パターン領域CP)
の配列の規則性については、平面上での線形な歪みを想
定し、以下の6つの変数要素を導入する。
【0013】rx……ウェハのx方向の線形伸縮量(ス
ケーリングx) ry……ウェハの方向の線形伸縮量(スケーリングy) θ ……配列座標系αβの回転量(ローテーション) ω ……座標系αβの傾き量(直交度) 0ax……ウェハのx方向の平行移動量(シフトx) 0ay……ウェハのy方向の平行移動量(シフトy) 以上のような変数を想定すると、設計座標値(xi,y
i)に位置するショットは次の(1)式により、座標値
(Xi,Yi)に写像される。
ケーリングx) ry……ウェハの方向の線形伸縮量(スケーリングy) θ ……配列座標系αβの回転量(ローテーション) ω ……座標系αβの傾き量(直交度) 0ax……ウェハのx方向の平行移動量(シフトx) 0ay……ウェハのy方向の平行移動量(シフトy) 以上のような変数を想定すると、設計座標値(xi,y
i)に位置するショットは次の(1)式により、座標値
(Xi,Yi)に写像される。
【0014】
【数1】
【0015】よって6つの変数が求まれば、各ショット
の設計位置(xi,yi)に対する実際のショット位置
(Xi,Yi)を一意に定めることができる。ここでロ
ーテーションθ、直交度ωが微小量であるものとし、以
下のような6つの変数A,B,C,D,E,Fにまとめ
ると、(1)式は(2)式のように書きあらためられ
る。
の設計位置(xi,yi)に対する実際のショット位置
(Xi,Yi)を一意に定めることができる。ここでロ
ーテーションθ、直交度ωが微小量であるものとし、以
下のような6つの変数A,B,C,D,E,Fにまとめ
ると、(1)式は(2)式のように書きあらためられ
る。
【0016】
【数2】
【0017】(2)式において未知数はA,B,C,
D,E,Fの6つあるため、式が6個、すなわち最低3
ショット(1ショットにつきx方向とy方向の2ケ所)
の位置についてサンプルアライメントを行なえば、
(2)式の解は一意に定まる。しかし実際のウェハ上で
のモデルは設計値(xi,yi)、実測値(XXi,Y
Yi)に対し残差額(εxi,εyi)が存在し、次の
(3)式のような写像関係が成り立つ。
D,E,Fの6つあるため、式が6個、すなわち最低3
ショット(1ショットにつきx方向とy方向の2ケ所)
の位置についてサンプルアライメントを行なえば、
(2)式の解は一意に定まる。しかし実際のウェハ上で
のモデルは設計値(xi,yi)、実測値(XXi,Y
Yi)に対し残差額(εxi,εyi)が存在し、次の
(3)式のような写像関係が成り立つ。
【0018】
【数3】
【0019】そこで残差の二乗和Σεxi2 とΣεyi
2 を最小とするようにA,B,C,D,E,Fを決定し
てやればよい。ここで最小二乗法を用いるものとして、
(3)式におけるx成分は(4)式のようになる。 XXi=A・xi+B・yi+E+εxi ……(4) サンプルアライメントを行なうショット数をkとする
と、二乗和Σεxi2 は(5)式のように表わされる。
2 を最小とするようにA,B,C,D,E,Fを決定し
てやればよい。ここで最小二乗法を用いるものとして、
(3)式におけるx成分は(4)式のようになる。 XXi=A・xi+B・yi+E+εxi ……(4) サンプルアライメントを行なうショット数をkとする
と、二乗和Σεxi2 は(5)式のように表わされる。
【0020】
【数4】
【0021】この(5)式を最小とするA,B,Eを求
めるために、(5)式を未知数A,B,Eでそれぞれ偏
微分し、各偏微分式を零とおく。こうして得られた3つ
の式を行列の形に書き直すと、(6)式のように表わさ
れる。
めるために、(5)式を未知数A,B,Eでそれぞれ偏
微分し、各偏微分式を零とおく。こうして得られた3つ
の式を行列の形に書き直すと、(6)式のように表わさ
れる。
【0022】
【数5】
【0023】(3)式におけるy成分についても同様に
(7)式のように書き表わされる。
(7)式のように書き表わされる。
【0024】
【数6】
【0025】すなわち、1ショットのサンプルアライメ
ントが終了するたびに、Σxi,Σyi,Σxi2 ,Σ
yi2 ,Σxi・yi,ΣXXi・xi,ΣXXi・y
i,ΣXXi,ΣYYi・xi,ΣYYi・yi,ΣY
Yi等の各々を加算してゆき、kショット目のサンプル
アライメンが終了したところで(6)式と(7)式を解
けば、未知数A,B,C,D,E,Fの全てが求める。
A,B,C,D,E,Fが求まれば、以下の関係に基づ
いて、6つの変数rx,yy,θ,ω.0ax,0a
y,が求まる。
ントが終了するたびに、Σxi,Σyi,Σxi2 ,Σ
yi2 ,Σxi・yi,ΣXXi・xi,ΣXXi・y
i,ΣXXi,ΣYYi・xi,ΣYYi・yi,ΣY
Yi等の各々を加算してゆき、kショット目のサンプル
アライメンが終了したところで(6)式と(7)式を解
けば、未知数A,B,C,D,E,Fの全てが求める。
A,B,C,D,E,Fが求まれば、以下の関係に基づ
いて、6つの変数rx,yy,θ,ω.0ax,0a
y,が求まる。
【0026】rx = A ry = D θ = C/D ω = −(B/A)−(C/D) 0ax = E 0ay = F 尚、(6)式、(7)式が解けるためには、次の行列式
Ddが零とならないことが必要である。
Ddが零とならないことが必要である。
【0027】
【数7】
【0028】以上のようにして、スケーリング、ローテ
ーション、直交度、及びシフトの4つの誤差パラメータ
が求まる。もちろんこの4つの誤差パラメータを求める
一つ前の段階で、未知数A,B,C,D,E,Fが決定
されるから、実際のステップ・アンド・リピート露光時
には、これら未知数を(2)式に代入し、設計値(x
i,yi)に対するショット位置(Xi,Yi)を算出
し、このショット位置(Xi,Yi)にステージ2が位
置決めされるようにステッピングを行っては露光するこ
とを繰り返せばよい。
ーション、直交度、及びシフトの4つの誤差パラメータ
が求まる。もちろんこの4つの誤差パラメータを求める
一つ前の段階で、未知数A,B,C,D,E,Fが決定
されるから、実際のステップ・アンド・リピート露光時
には、これら未知数を(2)式に代入し、設計値(x
i,yi)に対するショット位置(Xi,Yi)を算出
し、このショット位置(Xi,Yi)にステージ2が位
置決めされるようにステッピングを行っては露光するこ
とを繰り返せばよい。
【0029】ところで、誤差パラメータ(又は未知数A
〜F)を精度よく求めるためには、なるべく多くのショ
ット数についてサンプルアライメントを行う必要があ
る。実験的な数値として、一枚のウェハ上のサンプルア
ライメントのショット数は10前後がよいことがわかっ
た。しかしながら多数枚のウェハに連続して露光処理を
行なうことを考えると、スループットの点で必らずしも
最良の数とは言えないことがわかってきた。
〜F)を精度よく求めるためには、なるべく多くのショ
ット数についてサンプルアライメントを行う必要があ
る。実験的な数値として、一枚のウェハ上のサンプルア
ライメントのショット数は10前後がよいことがわかっ
た。しかしながら多数枚のウェハに連続して露光処理を
行なうことを考えると、スループットの点で必らずしも
最良の数とは言えないことがわかってきた。
【0030】ここで実際のウェハプロセスを考えてみる
と、通常ウェハは25枚程度のロット単位で同一工程を
へてくるため、同一ロット内のウェハ同志では受ける影
響が極めて類似している。もちろんロットが異なって
も、それが連続して処理されたものであれば、ロット間
のウェハ同志のバラつきは極めて小さい。このため4つ
の誤差パラメータのうち、スケーリング量と直交度につ
いては、連続処理を行なうウェハ間においてほぼ同一量
とみなさせる。また位置合わせ系の誤差パラメータもド
リフトを無視すれば一定である。ころが、ウェハは一枚
ずつステージ上に載置され、ステージのx方向の走り
と、ウェハ上のショット配列のβ軸とが平行になるよう
に、ウェハアライメント顕微鏡を用いてステージ上のθ
テーブルを回転させて調整(θアライメント)した後、
ステージとθテーブルとを真空吸着などによって固定し
ている。このためウェハ上の原点と、位置合わせ系(ウ
ェハアライメント顕微鏡、又はLSA系)の基準点と
は、ウェハがステージに固定されるたびにわずかではあ
るが相対的にズレを生じるので、誤差パラメータのシフ
ト量はウェハ毎に変化する要素である。
と、通常ウェハは25枚程度のロット単位で同一工程を
へてくるため、同一ロット内のウェハ同志では受ける影
響が極めて類似している。もちろんロットが異なって
も、それが連続して処理されたものであれば、ロット間
のウェハ同志のバラつきは極めて小さい。このため4つ
の誤差パラメータのうち、スケーリング量と直交度につ
いては、連続処理を行なうウェハ間においてほぼ同一量
とみなさせる。また位置合わせ系の誤差パラメータもド
リフトを無視すれば一定である。ころが、ウェハは一枚
ずつステージ上に載置され、ステージのx方向の走り
と、ウェハ上のショット配列のβ軸とが平行になるよう
に、ウェハアライメント顕微鏡を用いてステージ上のθ
テーブルを回転させて調整(θアライメント)した後、
ステージとθテーブルとを真空吸着などによって固定し
ている。このためウェハ上の原点と、位置合わせ系(ウ
ェハアライメント顕微鏡、又はLSA系)の基準点と
は、ウェハがステージに固定されるたびにわずかではあ
るが相対的にズレを生じるので、誤差パラメータのシフ
ト量はウェハ毎に変化する要素である。
【0031】また、θアライメントにおいても、ウェハ
毎に誤差量が異なる可能性があるので、ローテーション
量もウェハ毎に変化する要素である。そこで本発明の実
施例では、連続して処理する複数枚のウェハのすべてに
ついて、シフト量とローテション量を測定(算出)する
工程APと、処理開始から数枚については、さらにスケ
ーリング量と直交度も測定(算出)する工程BPとに分
け、工程BPを行なわないウェハについては、工程BP
を行ったウェハについてのスケーリング量と直交度の測
定結果を利用して処理を行なうようにする。
毎に誤差量が異なる可能性があるので、ローテーション
量もウェハ毎に変化する要素である。そこで本発明の実
施例では、連続して処理する複数枚のウェハのすべてに
ついて、シフト量とローテション量を測定(算出)する
工程APと、処理開始から数枚については、さらにスケ
ーリング量と直交度も測定(算出)する工程BPとに分
け、工程BPを行なわないウェハについては、工程BP
を行ったウェハについてのスケーリング量と直交度の測
定結果を利用して処理を行なうようにする。
【0032】実施例として次のように条件を設定する。 工程APを実施するウェハ数(全ウェハ数) …… N枚 工程BPを実施するウェハ数 …… m(m<N)枚 工程APを実施するためのショット数 …… a個/枚 工程BPを実施するためのショット数 …… b個/枚 工程APを実施するためのショット番号 A1 〜Aa 工程BPを実施するためのショット番号 B1 〜Bb 以下、図1のフローチャート図、及び図5のチャート図
に基づいて、全体的な動作を説明する。ここで説明を簡
単にするため、ショット数aを3、ショット数bを7と
し、ショット番号A1 ,A2 ,A3 ,B1 ,B2 ,
B3 ,B4 ,B5 ,B6 ,B7 ,とし、A1 〜A3 ,B
1 〜B7 で予め指定されたショットのウェハW上での位
置は、一例として図6のように定められているものとす
る。ショットA1 〜A3 はウェハWの中心に対してほぼ
等方的に離れた3ケ所に定められ、ショットB1 〜B7
のうちショットB4 はウェハWの中心付近に位置し、シ
ョットB1 ,B2 ,B3 ,B5 ,B6 ,B7 はショット
B4 からほぼ等方的に離れた6ケ所に定められている。
そしてここではショットA1 〜A3 ,B1 〜B7 重複が
ないものとする。以下、図1のステップ100〜115
を順に説明する。ステップ100 まず連続して処理すべきN枚のウェハの一枚を、不図示
の粗アライメント装置によってオリエンテーションフラ
ット(OF)、又はノッチを基準に機械的にプリアライ
メントを行なう。そして、そのプリアライメント精度を
保ったまま、ステッパーのステージ2上にローディング
し、ウェハホルダ上に載置して真空吸着する。ステップ101 次にウェハ上の離れた3ケ所の所定位置に形成されたマ
ークを、不図示のウェハアライメント顕微鏡等を用い
て、検出することによって、x方向とy方向のアライメ
ント(装置に対するウェハの位置規定)を行うととも
に、前述のθアライメントを行ない、従来通りのグロー
バルアライメントを完了する。
に基づいて、全体的な動作を説明する。ここで説明を簡
単にするため、ショット数aを3、ショット数bを7と
し、ショット番号A1 ,A2 ,A3 ,B1 ,B2 ,
B3 ,B4 ,B5 ,B6 ,B7 ,とし、A1 〜A3 ,B
1 〜B7 で予め指定されたショットのウェハW上での位
置は、一例として図6のように定められているものとす
る。ショットA1 〜A3 はウェハWの中心に対してほぼ
等方的に離れた3ケ所に定められ、ショットB1 〜B7
のうちショットB4 はウェハWの中心付近に位置し、シ
ョットB1 ,B2 ,B3 ,B5 ,B6 ,B7 はショット
B4 からほぼ等方的に離れた6ケ所に定められている。
そしてここではショットA1 〜A3 ,B1 〜B7 重複が
ないものとする。以下、図1のステップ100〜115
を順に説明する。ステップ100 まず連続して処理すべきN枚のウェハの一枚を、不図示
の粗アライメント装置によってオリエンテーションフラ
ット(OF)、又はノッチを基準に機械的にプリアライ
メントを行なう。そして、そのプリアライメント精度を
保ったまま、ステッパーのステージ2上にローディング
し、ウェハホルダ上に載置して真空吸着する。ステップ101 次にウェハ上の離れた3ケ所の所定位置に形成されたマ
ークを、不図示のウェハアライメント顕微鏡等を用い
て、検出することによって、x方向とy方向のアライメ
ント(装置に対するウェハの位置規定)を行うととも
に、前述のθアライメントを行ない、従来通りのグロー
バルアライメントを完了する。
【0033】この段階で、ウェハ上のショット配列座標
系αβと、ステージ2の移動座標系xyとの両原点の対
応付けが例えば1μm以下の精度で取られることにな
る。ステップ102 次に工程APとして、ショットA1 〜A3 (a=3)の
各々に付随したマークSX,SYの位置を、X−LSA
系、Y−LSA系を用い、ステージ2を走らせて検出す
る。これによってショットA1 ,A2 ,A3 についての
サンプル・アライメントが終了する。ここで先の(6)
式、(7)式に着目すると、ショットA 1 ,A2 ,A3
のウェハ上での位置が予め定められているものとすれ
ば、(6)式、(7)式の左辺のΣxi2 ,Σyi2 ,
Σxi・yi,Σxi,Σyi,の各値は設計値から予
め演算して求めておくことができる。
系αβと、ステージ2の移動座標系xyとの両原点の対
応付けが例えば1μm以下の精度で取られることにな
る。ステップ102 次に工程APとして、ショットA1 〜A3 (a=3)の
各々に付随したマークSX,SYの位置を、X−LSA
系、Y−LSA系を用い、ステージ2を走らせて検出す
る。これによってショットA1 ,A2 ,A3 についての
サンプル・アライメントが終了する。ここで先の(6)
式、(7)式に着目すると、ショットA 1 ,A2 ,A3
のウェハ上での位置が予め定められているものとすれ
ば、(6)式、(7)式の左辺のΣxi2 ,Σyi2 ,
Σxi・yi,Σxi,Σyi,の各値は設計値から予
め演算して求めておくことができる。
【0034】従ってショットA1 〜A3 のサンプルアラ
イメントをおこなうたびに、(6)、(7)式の右辺の
XXi・xi,XXi・yi,XXi,XXi・xi,
YYi・yi,YYiの各種を求め、夫々を加算してい
けばよい。ステップ103 ここで(6)式、(7)式を解いて、6つの未知数A〜
Fの夫々を求め、処理中のウェハにおけるローテーショ
ンRdjとシフトZdjを求める。ここでサフィックス
jはウェハの処理枚数を表わす。ローテーションRdj
はC/Dであり、シフトZdjは(0ax,0ay)=
(E,F)である。ステップ104 次にそのウェハが工程BPを必要とするか否かを判断す
る。すなわち、現在処理しているウェハが予め定めた処
理枚数mよりも小さいか否かを判断し、mよりも小さい
ときは、つぎのステップ105に進んで工程BPを実施
し、j>mのときは先のステップ107に進む。ステップ105 次に工程BPとして、ショットB1 〜B7 (b=7)の
各々に付随したマークSX,SYの位置を、LSA系を
用いてステージ2を走らせ検出する。この動作はステッ
プ102と基本的には何ら変わるところはない。ステップ106 次にショットB1 〜B7 の各実測値に基づいて、ステッ
プ103と同様に(6),(7)式を用いて未知数A〜
Fを算出し、4つのパラメータの全て、すなわちローテ
ーションRdj’(C/D)、シフトZdj’(E,
F)、スケーリングSdj’〔(rx,ry)=(A,
D)〕、及び直交度Odj’(−B/A−C/D)を求
める。ステップ107 次にウェハの処理枚数がm枚になったか否かを判断し、
j=mのときのみ、ステップ108を実行し、それ以外
のときはステップ109に進む。ステップ108 さて、処理枚数がm枚になったときは、ステッパーの主
制御回路11内に、図5に示したように1枚目からm枚
目までの各ウェハ毎の工程AP及びBPによるパラメー
タが記憶されている。そこで工程BPによって求めたm
枚目までのスケーリングと直交度の両値を、m+1枚目
以降の処理に適用するために、1枚目からm枚目までの
各パラメータ値を平均した平均パラメータ、すなわちロ
ーテーションR,シフトZ,スケーリングS、及び直交
度Oを、以下の(9),(10),(11),(12)
式に基づいて算出する。
イメントをおこなうたびに、(6)、(7)式の右辺の
XXi・xi,XXi・yi,XXi,XXi・xi,
YYi・yi,YYiの各種を求め、夫々を加算してい
けばよい。ステップ103 ここで(6)式、(7)式を解いて、6つの未知数A〜
Fの夫々を求め、処理中のウェハにおけるローテーショ
ンRdjとシフトZdjを求める。ここでサフィックス
jはウェハの処理枚数を表わす。ローテーションRdj
はC/Dであり、シフトZdjは(0ax,0ay)=
(E,F)である。ステップ104 次にそのウェハが工程BPを必要とするか否かを判断す
る。すなわち、現在処理しているウェハが予め定めた処
理枚数mよりも小さいか否かを判断し、mよりも小さい
ときは、つぎのステップ105に進んで工程BPを実施
し、j>mのときは先のステップ107に進む。ステップ105 次に工程BPとして、ショットB1 〜B7 (b=7)の
各々に付随したマークSX,SYの位置を、LSA系を
用いてステージ2を走らせ検出する。この動作はステッ
プ102と基本的には何ら変わるところはない。ステップ106 次にショットB1 〜B7 の各実測値に基づいて、ステッ
プ103と同様に(6),(7)式を用いて未知数A〜
Fを算出し、4つのパラメータの全て、すなわちローテ
ーションRdj’(C/D)、シフトZdj’(E,
F)、スケーリングSdj’〔(rx,ry)=(A,
D)〕、及び直交度Odj’(−B/A−C/D)を求
める。ステップ107 次にウェハの処理枚数がm枚になったか否かを判断し、
j=mのときのみ、ステップ108を実行し、それ以外
のときはステップ109に進む。ステップ108 さて、処理枚数がm枚になったときは、ステッパーの主
制御回路11内に、図5に示したように1枚目からm枚
目までの各ウェハ毎の工程AP及びBPによるパラメー
タが記憶されている。そこで工程BPによって求めたm
枚目までのスケーリングと直交度の両値を、m+1枚目
以降の処理に適用するために、1枚目からm枚目までの
各パラメータ値を平均した平均パラメータ、すなわちロ
ーテーションR,シフトZ,スケーリングS、及び直交
度Oを、以下の(9),(10),(11),(12)
式に基づいて算出する。
【0035】
【数8】
【0036】
【数9】
【0037】
【数10】
【0038】
【数11】
【0039】ステップ109 次にウェハの処理枚数jがj>mか否かを判断し、j>
mのときはステップ111へ、j≦mのときはステップ
110に進む。ステップ110 一枚目からm枚目までのウェハについては、工程BPを
実施しているので、図5に示すように実際の露光の際の
ショット位置の算出に用いるパラメータとしてRd
j’,Zdj’,Sdj’,Odj’を用いる。ステップ111 m+1枚からN枚目までのウェハついては、ステップ1
04によって工程BP(ステップ105,106)が省
略されるため、図5にも示すようにパラメータとしてR
dj+R,Zdj+Z,S,Oを用いる。ここでm+1
枚目以降について、ローテションとシフトにおいても、
m枚目までの値R,Zを加味するようにしてある。これ
は工程BPのようにサンプルアライメントのショット数
の多い測定により決定されたパラメータRdj’,Zd
j’によるウエイトを持たせて精度を高めるためであ
る。ステップ112 露光用の4つのパラメータが決定されたら、先の(1)
式、又は(2)式に代入し、ウェハ上の各ショットの座
標位置(Xi,Yi)を設計値(xi,yi)に基づい
て算出し、ショットアドレスマップを作成する。ステップ113 こうして算出されたショットアドレスマップに従って、
ウェハ順次位置決めしては露光することを繰り返し、一
枚のウェハに対してステップ・アンド・リピート方式の
露光を実施する。ステップ114 一枚のウェハの露光処理が終了したところで、そのウェ
ハN枚目か否かを判断し、N枚目であれば全ての露光処
理が終了したことになり、N枚目でないときは、ステッ
プ115に進む。ステップ115 ここでウェハをステージ2上からアンロード(搬出)
し、処理枚数の変数jをインクリメント(+1)し、再
びステップ100から同様の動作が繰り返し実行され
る。
mのときはステップ111へ、j≦mのときはステップ
110に進む。ステップ110 一枚目からm枚目までのウェハについては、工程BPを
実施しているので、図5に示すように実際の露光の際の
ショット位置の算出に用いるパラメータとしてRd
j’,Zdj’,Sdj’,Odj’を用いる。ステップ111 m+1枚からN枚目までのウェハついては、ステップ1
04によって工程BP(ステップ105,106)が省
略されるため、図5にも示すようにパラメータとしてR
dj+R,Zdj+Z,S,Oを用いる。ここでm+1
枚目以降について、ローテションとシフトにおいても、
m枚目までの値R,Zを加味するようにしてある。これ
は工程BPのようにサンプルアライメントのショット数
の多い測定により決定されたパラメータRdj’,Zd
j’によるウエイトを持たせて精度を高めるためであ
る。ステップ112 露光用の4つのパラメータが決定されたら、先の(1)
式、又は(2)式に代入し、ウェハ上の各ショットの座
標位置(Xi,Yi)を設計値(xi,yi)に基づい
て算出し、ショットアドレスマップを作成する。ステップ113 こうして算出されたショットアドレスマップに従って、
ウェハ順次位置決めしては露光することを繰り返し、一
枚のウェハに対してステップ・アンド・リピート方式の
露光を実施する。ステップ114 一枚のウェハの露光処理が終了したところで、そのウェ
ハN枚目か否かを判断し、N枚目であれば全ての露光処
理が終了したことになり、N枚目でないときは、ステッ
プ115に進む。ステップ115 ここでウェハをステージ2上からアンロード(搬出)
し、処理枚数の変数jをインクリメント(+1)し、再
びステップ100から同様の動作が繰り返し実行され
る。
【0040】以上本実施例において、図1に示した各ス
テップでは工程APとBPを明確に分けて説明したが、
1枚目からm枚目までのウェハについては予め工程BP
を実施することがわかっているので、1枚目からm枚目
までの各ウェハについてはステップ102とステップ1
05を連続して行ない、ショットA1 〜Aa ,B1 〜B
b の各ショット位置の実測値を順次求めてしまった方が
効率的である。
テップでは工程APとBPを明確に分けて説明したが、
1枚目からm枚目までのウェハについては予め工程BP
を実施することがわかっているので、1枚目からm枚目
までの各ウェハについてはステップ102とステップ1
05を連続して行ない、ショットA1 〜Aa ,B1 〜B
b の各ショット位置の実測値を順次求めてしまった方が
効率的である。
【0041】また、サンプルアライメンのショットA1
〜Aa とショットB1 〜Bb については夫々重複するこ
とのないように定めたが、必らずしもその必要はなく、
ショットB1 〜Bb の内にショットA1 〜Aa の全て
(又は一部)が重複しているように定めても同様の効果
が得られる。さらにサンプル・アライメントの手法は実
施例のようにS/Sアライメントに限られず、D/Dア
ライメント方式であっても全く同様の効果が得られ、そ
の他ショット毎のアライメント(位置検出)が可能であ
れば、どのような方式であってもかまわない。
〜Aa とショットB1 〜Bb については夫々重複するこ
とのないように定めたが、必らずしもその必要はなく、
ショットB1 〜Bb の内にショットA1 〜Aa の全て
(又は一部)が重複しているように定めても同様の効果
が得られる。さらにサンプル・アライメントの手法は実
施例のようにS/Sアライメントに限られず、D/Dア
ライメント方式であっても全く同様の効果が得られ、そ
の他ショット毎のアライメント(位置検出)が可能であ
れば、どのような方式であってもかまわない。
【0042】また工程AP、工程BPそれぞれのパラメ
ータ算出部の演算には本実施例ではEGA方式を使用し
ているが、必ずしもこの方式を用いる必要はない。工程
APにおいては少なくとも基板毎に値が変化し得るパラ
メータ(本実施例ではローテーション量とシフト量)、
また工程BPにおいては他のパラメータ(本実施例では
スケーリング量と、直交度量)が求まればよいので、こ
の演算方法は、どのような方法を用いてもよい。例えば
計算を簡単にするために、シフト量は実測値と設計値と
の差を加算平均したものを用いることなども考えられ
る。
ータ算出部の演算には本実施例ではEGA方式を使用し
ているが、必ずしもこの方式を用いる必要はない。工程
APにおいては少なくとも基板毎に値が変化し得るパラ
メータ(本実施例ではローテーション量とシフト量)、
また工程BPにおいては他のパラメータ(本実施例では
スケーリング量と、直交度量)が求まればよいので、こ
の演算方法は、どのような方法を用いてもよい。例えば
計算を簡単にするために、シフト量は実測値と設計値と
の差を加算平均したものを用いることなども考えられ
る。
【0043】また、今述べたように工程APにおいては
少なくとも基板毎に値が変化し得るパラメータ(本実施
例ではローテーション量とシフト量)が求まればよいの
で、図1に示したステップ101におけるグローバルア
ライメントにおいてウェハの中心位置とローテーション
量を計測することができれば、この値を使用することに
より、工程APの計測(ステップ102)は省略するこ
ともできる。
少なくとも基板毎に値が変化し得るパラメータ(本実施
例ではローテーション量とシフト量)が求まればよいの
で、図1に示したステップ101におけるグローバルア
ライメントにおいてウェハの中心位置とローテーション
量を計測することができれば、この値を使用することに
より、工程APの計測(ステップ102)は省略するこ
ともできる。
【0044】次に本発明の他の実施例について、図7、
図8を参照して説明する。図1に示した先の実施例にお
いては、LSA系のように精度の高いアライメントを自
動的に、かつ高速に行なう機能を有するステッパーを例
にあげた。ところがLSA系のような機能を持たない装
置でも、同様の効果を得ることができる。例えば図7に
示すように、レチクルRに設けられたマークRMとウェ
ハW上のショット領域に付随したマークWMとを、投影
レンズ1を介して、ミラー20、拡大光学系21、工業
用テレビカメラ(ITV)22及びブラウン管(CR
T)23によって同時に観察し、ブラウン管23に表示
されたマークRMの像RM’と、マークWMの像WM’
とが所定の位置関係になるように、ジョイスティック2
4を操作して、ステージ2を微動させる、所謂目合わせ
(手動アライメント)を行ない、露光すべき1つの領域
とレチクルRのパターン像とを合わせ込む方式(マニュ
アル・D/Dアライメント方式等)の装置も知られてい
る。このような装置を用いる場合は、まずステージ2上
に載置されたウェハWに対して、ウェハアライメント顕
微鏡30を使ってグローバルアライメントを行なう。こ
のウェハアライメント顕微鏡30は、その検出中心とな
る光軸AX2 が投影レンズ1の光軸AX1 から機械的に
一定の距離に位置するように固設されている。そして露
光処理されるウェハの全てには、図8に示すようにグロ
ーバルアライメント用のマークGMy,GMθ,GMx
が予め形成されている。ここでマークGMyとGMθは
配列座標系αβのβ軸と平行な線上に、所定の間隔だけ
離れて設けられており、マークGMyとGMθの夫々は
ウェハのy方向(α方向)のアライメントに使われ、マ
ークGMxはx方向(β方向)のアライメントに使われ
る。
図8を参照して説明する。図1に示した先の実施例にお
いては、LSA系のように精度の高いアライメントを自
動的に、かつ高速に行なう機能を有するステッパーを例
にあげた。ところがLSA系のような機能を持たない装
置でも、同様の効果を得ることができる。例えば図7に
示すように、レチクルRに設けられたマークRMとウェ
ハW上のショット領域に付随したマークWMとを、投影
レンズ1を介して、ミラー20、拡大光学系21、工業
用テレビカメラ(ITV)22及びブラウン管(CR
T)23によって同時に観察し、ブラウン管23に表示
されたマークRMの像RM’と、マークWMの像WM’
とが所定の位置関係になるように、ジョイスティック2
4を操作して、ステージ2を微動させる、所謂目合わせ
(手動アライメント)を行ない、露光すべき1つの領域
とレチクルRのパターン像とを合わせ込む方式(マニュ
アル・D/Dアライメント方式等)の装置も知られてい
る。このような装置を用いる場合は、まずステージ2上
に載置されたウェハWに対して、ウェハアライメント顕
微鏡30を使ってグローバルアライメントを行なう。こ
のウェハアライメント顕微鏡30は、その検出中心とな
る光軸AX2 が投影レンズ1の光軸AX1 から機械的に
一定の距離に位置するように固設されている。そして露
光処理されるウェハの全てには、図8に示すようにグロ
ーバルアライメント用のマークGMy,GMθ,GMx
が予め形成されている。ここでマークGMyとGMθは
配列座標系αβのβ軸と平行な線上に、所定の間隔だけ
離れて設けられており、マークGMyとGMθの夫々は
ウェハのy方向(α方向)のアライメントに使われ、マ
ークGMxはx方向(β方向)のアライメントに使われ
る。
【0045】さて、上記構成のステッパーを使う場合
は、例えばロットの最初の1枚目からm枚目までのウェ
ハについては、まずマークGMy,GMθ,GMxを複
数本のウェハアライメント顕微鏡30(検出視野30
Y,30θ等)で検出し、グローバルアライメント(θ
アライメントも含む)を実行して、配列座標系αβとス
テージ2の走りの座標系xyとの対応付けを行う。その
後、ウェハ上の複数のショット領域について、マークR
MとマークWMとを用いたマニュアル・D/Dアライメ
ント(サンプルアライメント)を行ない、各ショット領
域について正確な位置合わせが達成された時点のステー
ジ2(ウェハW)の座標位置を、実測値として順次記憶
していく。そしてこれら実測値と設計値に基づいて、前
述の複数(4つ)のパラメータ(シフト、ローテーショ
ン、スケーリング、直交度)の夫々を求め、このパラメ
ータによって決定される実際のショット配列の規則性に
従って、ステップ・アンド・リピート方式の露光を実行
する。さらに(m+1)枚目からN枚目までのウェハに
ついては、グローバルアライメント時に求めたウェハ中
心値(座標系αβの原点の座標系xy上での位置)をシ
フト量として扱い、さらにθアライメント後にウェハア
ライメント顕微鏡30によって求めたウェハのローテー
ション量を使用することにより、(m+1)枚目以降の
各ウェハについては、D/Dアライメントを省略するこ
とができる。すなわち本実施例では、先の第1の実施例
における工程APのようなサンプル・アライメントは行
なわずに、ウェハ毎に変化し得るパラメータについて
は、グローバルアライメントにより検出した複数のパタ
ーン領域の全体的な位置ずれを実測値として算出するよ
うにした。もちろん(m+1)枚目以降の各ウェハにお
けるスケーリングと直交度については、1〜m枚目まで
に求めた値を適用する。尚、グローバルアライメント用
のウェハアライメント顕微鏡30を用いて、θアライメ
ント後のウェハのローテーションを計測することは、例
えば特開昭60−130742号公報に開示されている
通りであり、これは自動的に実行することができる。こ
のため、(m+1)枚目以降の各ウェハについては、そ
の露光処理をローディング、アンローディングも含み、
自動化することができるとともに、各ショット毎の重ね
合わせ精度も、マニュアル・D/Dアライメント並みに
向上するといった効果が得られる。
は、例えばロットの最初の1枚目からm枚目までのウェ
ハについては、まずマークGMy,GMθ,GMxを複
数本のウェハアライメント顕微鏡30(検出視野30
Y,30θ等)で検出し、グローバルアライメント(θ
アライメントも含む)を実行して、配列座標系αβとス
テージ2の走りの座標系xyとの対応付けを行う。その
後、ウェハ上の複数のショット領域について、マークR
MとマークWMとを用いたマニュアル・D/Dアライメ
ント(サンプルアライメント)を行ない、各ショット領
域について正確な位置合わせが達成された時点のステー
ジ2(ウェハW)の座標位置を、実測値として順次記憶
していく。そしてこれら実測値と設計値に基づいて、前
述の複数(4つ)のパラメータ(シフト、ローテーショ
ン、スケーリング、直交度)の夫々を求め、このパラメ
ータによって決定される実際のショット配列の規則性に
従って、ステップ・アンド・リピート方式の露光を実行
する。さらに(m+1)枚目からN枚目までのウェハに
ついては、グローバルアライメント時に求めたウェハ中
心値(座標系αβの原点の座標系xy上での位置)をシ
フト量として扱い、さらにθアライメント後にウェハア
ライメント顕微鏡30によって求めたウェハのローテー
ション量を使用することにより、(m+1)枚目以降の
各ウェハについては、D/Dアライメントを省略するこ
とができる。すなわち本実施例では、先の第1の実施例
における工程APのようなサンプル・アライメントは行
なわずに、ウェハ毎に変化し得るパラメータについて
は、グローバルアライメントにより検出した複数のパタ
ーン領域の全体的な位置ずれを実測値として算出するよ
うにした。もちろん(m+1)枚目以降の各ウェハにお
けるスケーリングと直交度については、1〜m枚目まで
に求めた値を適用する。尚、グローバルアライメント用
のウェハアライメント顕微鏡30を用いて、θアライメ
ント後のウェハのローテーションを計測することは、例
えば特開昭60−130742号公報に開示されている
通りであり、これは自動的に実行することができる。こ
のため、(m+1)枚目以降の各ウェハについては、そ
の露光処理をローディング、アンローディングも含み、
自動化することができるとともに、各ショット毎の重ね
合わせ精度も、マニュアル・D/Dアライメント並みに
向上するといった効果が得られる。
【0046】また、本発明はステッパー以外に、ウェハ
等のように複数のパターン領域がマトリックス状に形成
されている基板をグローバルアライメントする必要のあ
る装置においては、ほとんどそのまま応用できるもので
ある。例えばウェハ上のチップの良、不良を検査するウ
ェハプローバのアライメント、チップ内の不良メモリ等
を予備のメモリにつなぎ代えるリペア装置のアライメン
ト、又は電子線露光装置のウェハアライメント、あるい
は投影レンズを用いないプロキシミティ方式でステップ
・アンド・リピート型式のX線露光装置のアライメント
等においても、上記各実施例のように、誤差パラメータ
を用いて写像関係を決定する場合は全く同様に実施でき
る。
等のように複数のパターン領域がマトリックス状に形成
されている基板をグローバルアライメントする必要のあ
る装置においては、ほとんどそのまま応用できるもので
ある。例えばウェハ上のチップの良、不良を検査するウ
ェハプローバのアライメント、チップ内の不良メモリ等
を予備のメモリにつなぎ代えるリペア装置のアライメン
ト、又は電子線露光装置のウェハアライメント、あるい
は投影レンズを用いないプロキシミティ方式でステップ
・アンド・リピート型式のX線露光装置のアライメント
等においても、上記各実施例のように、誤差パラメータ
を用いて写像関係を決定する場合は全く同様に実施でき
る。
【0047】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、連続して
処理される多数枚の基板の各々、順次位置合わせする
際、処理の開始から数枚に対しては精密にパターン配列
の規則性を決定するように、1枚の基板上で多数点でパ
ターンの位置計測を行ない、それ以降の基板については
最低限の計測回数で済ませることができるので、スルー
プットが向上する。同時に最低限の計測回数で済ませた
基板に対しては、それ以前に精密に計測した基板で得ら
れた情報(パラメータ)も適用するようにしたので、ア
ライメント精度も低下させることがないといった効果が
得られる。すなわち高精度なアライメントと高いスルー
プットという相反する条件を、高い次元でマッチングさ
せられるといった利点が得られる訳である。
処理される多数枚の基板の各々、順次位置合わせする
際、処理の開始から数枚に対しては精密にパターン配列
の規則性を決定するように、1枚の基板上で多数点でパ
ターンの位置計測を行ない、それ以降の基板については
最低限の計測回数で済ませることができるので、スルー
プットが向上する。同時に最低限の計測回数で済ませた
基板に対しては、それ以前に精密に計測した基板で得ら
れた情報(パラメータ)も適用するようにしたので、ア
ライメント精度も低下させることがないといった効果が
得られる。すなわち高精度なアライメントと高いスルー
プットという相反する条件を、高い次元でマッチングさ
せられるといった利点が得られる訳である。
【図1】本発明の実施例による全体的なアライメントシ
ーケンスを示すフローチャート図。
ーケンスを示すフローチャート図。
【図2】本発明を投影型露光装置(ステッパー)に適用
した場合に好適なステッパーの構成を概略的に示す図。
した場合に好適なステッパーの構成を概略的に示す図。
【図3】ウェハ上のパターン領域(ショット)の配列を
示す平面図。
示す平面図。
【図4】図2に示した装置における投影視野とパターン
領域との関係を示す平面図。
領域との関係を示す平面図。
【図5】ウェハの処理枚数と、用いるパラメータとの関
係、及び必要な工程を一欄にしたチャート図。
係、及び必要な工程を一欄にしたチャート図。
【図6】ウェハ上のサンプル・アライメントに指定され
たショットの配置の一例を示す平面図。
たショットの配置の一例を示す平面図。
【図7】本発明の他の実施例に好適なステッパーの構成
を示す図。
を示す図。
【図8】図7のステッパーによって処理されるウェハ上
のマーク配置の一例を示す平面図。
のマーク配置の一例を示す平面図。
1…投影レンズ 2…ステージ 5…レーザ光源 11…主制御回路 R…レチクル W…ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 525X
Claims (7)
- 【請求項1】 設計上の配列座標に従って規則的に整列
した複数のショットが形成されたN(ただしN>1)枚
の基板の夫々について、前記ショットの各々を所定の基
準位置に順次位置合わせする方法において、 前記複数のショットの内、所定のサンプルショットの設
計上の座標値と実測値とに基づいて、前記基板上での前
記複数のショットの配列の規則性を各基板毎に決定する
際、 前記N枚の基板の内、(m+1)枚目からN枚目までの
各基板についての第2サンプルショットの数を、1枚目
からm(ただしm<N)枚目までの各基板についての第
1サンプルショットの数より小さくしたことを特徴とす
る位置合わせ方法。 - 【請求項2】 前記N枚の基板のうち1枚目からm(た
だしm<N)枚目までの各基板については、前記規則性
を決定するための複数のパラメータの全てを各基板毎の
前記複数のパターンのいくつかの位置の実測値に基づい
て算出し、(m+1)枚目からN枚目までの各基板につ
いては、前記複数のパラメータのうち少なくとも基板毎
に値が変化し得るパラメータを各基板毎の前記複数のパ
ターンのいくつかの位置の実測値に応じて算出するとと
もに、他のパラメータについては1枚目からm枚目まで
の基板においてすでに算出されたパラメータを適用する
ようにし、該算出された複数のパラメータに基づいて前
記配列の規則性を決定することにより、前記1枚目から
N枚目までの各基板について順次位置合わせ処理を行う
ことを特徴とする請求項1記載の位置合わせ方法。 - 【請求項3】 前記一部のパラメータは少なくとも基板
毎に値が変化し得るパラメータであることを特徴とする
請求項第2項に記載の位置合わせ方法。 - 【請求項4】 前記他のパラメータは1枚目からm枚目
までの基板においてすでに算出されたパラメータの平均
的パラメータに基づいて決定されることを特徴とする請
求項2記載の位置合わせ方法。 - 【請求項5】 前記基板の中心からほぼ等距離の関係と
なるように前記サンプルショットを複数指定可能である
ことを特徴とする請求項第1項に記載の位置合わせ方
法。 - 【請求項6】 前記第2サンプルショットは前記第1サ
ンプルショットの中から選択されることを特徴とする請
求項第1項に記載の位置合わせ方法。 - 【請求項7】 前記基板上での前記複数のショットの配
置の規則性の決定は、所定のモデル式と前記所定のサン
プルショットの設計上の座標値と実測値とを使った近似
計算により行われることを特徴とする請求項第1項に記
載の位置合わせ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21864895A JP2626637B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 位置合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21864895A JP2626637B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 位置合わせ方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60224163A Division JPH0669017B2 (ja) | 1984-08-09 | 1985-10-08 | 位置合わせ方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08181066A JPH08181066A (ja) | 1996-07-12 |
JP2626637B2 true JP2626637B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=16723248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21864895A Expired - Lifetime JP2626637B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 位置合わせ方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2626637B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002289507A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP4532845B2 (ja) * | 2002-04-30 | 2010-08-25 | キヤノン株式会社 | 管理システム及び方法並びにデバイス製造方法 |
CN2736885Y (zh) * | 2004-09-03 | 2005-10-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 光盘播放器 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5927525A (ja) * | 1982-08-03 | 1984-02-14 | Canon Inc | アライメント方法 |
-
1995
- 1995-08-28 JP JP21864895A patent/JP2626637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08181066A (ja) | 1996-07-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |