JP3065613B2 - 位置合わせ装置および方法 - Google Patents
位置合わせ装置および方法Info
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- JP3065613B2 JP3065613B2 JP11173965A JP17396599A JP3065613B2 JP 3065613 B2 JP3065613 B2 JP 3065613B2 JP 11173965 A JP11173965 A JP 11173965A JP 17396599 A JP17396599 A JP 17396599A JP 3065613 B2 JP3065613 B2 JP 3065613B2
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密な位置合わせ
手段を必要とする装置、例えば電子回路パターンを半導
体基板上に投影露光する縮小投影型露光装置などにおい
て、複数の対象物を相互に正確に位置合わせする方法お
よび装置に関する。
手段を必要とする装置、例えば電子回路パターンを半導
体基板上に投影露光する縮小投影型露光装置などにおい
て、複数の対象物を相互に正確に位置合わせする方法お
よび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭに代表される半導体の集積度は
近年著しく高くなり、高集積化に伴って半導体素子上に
形成されるパターン寸法は、サブミクロンのオーダとな
っている。このような背景から半導体露光装置において
は、マスクとウエハの位置合わせ精度を向上させるため
の技術開発が盛んに行なわれている。半導体露光装置と
しては縮小投影型のいわゆるステッパが広く用いられて
いる。
近年著しく高くなり、高集積化に伴って半導体素子上に
形成されるパターン寸法は、サブミクロンのオーダとな
っている。このような背景から半導体露光装置において
は、マスクとウエハの位置合わせ精度を向上させるため
の技術開発が盛んに行なわれている。半導体露光装置と
しては縮小投影型のいわゆるステッパが広く用いられて
いる。
【０００３】図１０（ａ）は縮小投影型の半導体露光装
置の一例を概略図で示したものである。同図において、
不図示の露光照明系から照射された露光光束は、レチク
ルＲ上に形成された電子回路パターンを、投影光学系１
を介して２次元に移動可能なステージ１１上に載置され
たウエハＷに投影、露光している。同図Ｓは位置合わせ
用光学系であり、同図においてはｘ方向の位置を検出す
るものである。また、これと同様な不図示の位置合わせ
用光学系が搭載されており、これによりｙ方向の位置を
検出するようになっている。露光に先立ち、レチクルＲ
とウエハＷの相対的な位置合わせは次のような手順によ
り行なっている。
置の一例を概略図で示したものである。同図において、
不図示の露光照明系から照射された露光光束は、レチク
ルＲ上に形成された電子回路パターンを、投影光学系１
を介して２次元に移動可能なステージ１１上に載置され
たウエハＷに投影、露光している。同図Ｓは位置合わせ
用光学系であり、同図においてはｘ方向の位置を検出す
るものである。また、これと同様な不図示の位置合わせ
用光学系が搭載されており、これによりｙ方向の位置を
検出するようになっている。露光に先立ち、レチクルＲ
とウエハＷの相対的な位置合わせは次のような手順によ
り行なっている。
【０００４】不図示のウエハ搬送装置により、ウエハＷ
がＸＹステージ１１に載置されると、ＣＰＵ９は図１１
で示す１番目の計測ショットＳ１に形成されている位置
合わせ用マークＭ１ｘが、位置合わせ光学系Ｓの視野範
囲内に位置するよう、ステージ駆動装置１０に対してコ
マンドを送り、ＸＹステージ１１を駆動する。ここで、
非露光光を照射する位置合わせ用照明装置２より照射さ
れた光束は、ビームスプリッタ３、レチクルＲおよび投
影光学系１を介して、位置合わせ用マークＭ１ｘ（以降
ウエハマークと称する）を照明している。図１０（ｂ）
はウエハマークＭ１ｘを示したものであり、同一形状の
矩形パターンを一定ピッチλｐで複数配置したものであ
る。ウエハマークＭ１ｘから反射した光束は、再度投影
光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッタ３に到
達し、ここで反射して結像光学系４を介して撮像装置５
の撮像面上にウエハマークＭ１ｘの像ＷＭを形成する。
撮像装置５においてマークＭ１ｘの像は光電変換され、
Ａ／Ｄ変換装置６において２次元のディジタル信号列に
変換される。図１０（ａ）の７は積算装置であり、図１
０（ｂ）に示すように、Ａ／Ｄ変換装置６によりディジ
タル信号化されたウエハマーク像ＷＭに対して処理ウイ
ンドウＷｐを設定し、該ウインドウ内において、図１０
（ｂ）に示すｙ方向に移動平均処理を行ない、２次元画
像信号を１次元のディジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換して
いる。
がＸＹステージ１１に載置されると、ＣＰＵ９は図１１
で示す１番目の計測ショットＳ１に形成されている位置
合わせ用マークＭ１ｘが、位置合わせ光学系Ｓの視野範
囲内に位置するよう、ステージ駆動装置１０に対してコ
マンドを送り、ＸＹステージ１１を駆動する。ここで、
非露光光を照射する位置合わせ用照明装置２より照射さ
れた光束は、ビームスプリッタ３、レチクルＲおよび投
影光学系１を介して、位置合わせ用マークＭ１ｘ（以降
ウエハマークと称する）を照明している。図１０（ｂ）
はウエハマークＭ１ｘを示したものであり、同一形状の
矩形パターンを一定ピッチλｐで複数配置したものであ
る。ウエハマークＭ１ｘから反射した光束は、再度投影
光学系１、レチクルＲを介してビームスプリッタ３に到
達し、ここで反射して結像光学系４を介して撮像装置５
の撮像面上にウエハマークＭ１ｘの像ＷＭを形成する。
撮像装置５においてマークＭ１ｘの像は光電変換され、
Ａ／Ｄ変換装置６において２次元のディジタル信号列に
変換される。図１０（ａ）の７は積算装置であり、図１
０（ｂ）に示すように、Ａ／Ｄ変換装置６によりディジ
タル信号化されたウエハマーク像ＷＭに対して処理ウイ
ンドウＷｐを設定し、該ウインドウ内において、図１０
（ｂ）に示すｙ方向に移動平均処理を行ない、２次元画
像信号を１次元のディジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換して
いる。
【０００５】図１０の８は位置検出装置で、積算装置７
から出力された１次元のディジタル信号列Ｓ（ｘ）に対
し、予め記憶しておいたテンプレートパターンを用いて
パターンマッチを行ない、最もテンプレートパターンと
のマッチ度が高いＳ（ｘ）のアドレス位置をＣＰＵ９に
対して出力する。この出力信号は、撮像装置５の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、ＣＰＵ９は、予め
不図示の方法により求められている撮像装置５とレチク
ルＲとの相対的な位置から、ウエハマークＭ１ｘのレチ
クルＲに対する位置ａx1を計算により求めている。以上
で１番目の計測ショットのｘ方向の位置ずれ量が計測さ
れたことになる。次にＣＰＵ９は、１番目の計測ショッ
トのｙ方向計測用マークＭ１ｙがｙ方向用位置合わせ光
学系の視野範囲に入るよう、ＸＹステージ１１を駆動す
る。ここでｘ方向計測と同様な手順でｙ方向の位置ずれ
量ａy1を計測する。以上で、１番目の計測ショットＳ１
での計測が終了したことになる。次にＣＰＵ９は、２番
目の計測ショットＳ２に移動し、１番目と同様な手順で
ｘ，ｙ方向の位置ずれ量を計測する。以下同様に、予め
定められた計測ショット数ｎ（図１１ではｎ＝４）分の
計測を行ない、各々の計測ショットでの位置ずれ計測値
ａxi ，ａyi（ｉ＝１，２，・・・・・・，ｎ）を記憶
する。
から出力された１次元のディジタル信号列Ｓ（ｘ）に対
し、予め記憶しておいたテンプレートパターンを用いて
パターンマッチを行ない、最もテンプレートパターンと
のマッチ度が高いＳ（ｘ）のアドレス位置をＣＰＵ９に
対して出力する。この出力信号は、撮像装置５の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、ＣＰＵ９は、予め
不図示の方法により求められている撮像装置５とレチク
ルＲとの相対的な位置から、ウエハマークＭ１ｘのレチ
クルＲに対する位置ａx1を計算により求めている。以上
で１番目の計測ショットのｘ方向の位置ずれ量が計測さ
れたことになる。次にＣＰＵ９は、１番目の計測ショッ
トのｙ方向計測用マークＭ１ｙがｙ方向用位置合わせ光
学系の視野範囲に入るよう、ＸＹステージ１１を駆動す
る。ここでｘ方向計測と同様な手順でｙ方向の位置ずれ
量ａy1を計測する。以上で、１番目の計測ショットＳ１
での計測が終了したことになる。次にＣＰＵ９は、２番
目の計測ショットＳ２に移動し、１番目と同様な手順で
ｘ，ｙ方向の位置ずれ量を計測する。以下同様に、予め
定められた計測ショット数ｎ（図１１ではｎ＝４）分の
計測を行ない、各々の計測ショットでの位置ずれ計測値
ａxi ，ａyi（ｉ＝１，２，・・・・・・，ｎ）を記憶
する。
【０００６】ＣＰＵ９は、このようにして得られた各計
測ショットでの位置ずれ量から、次のようにしてウエハ
ＷのレチクルＲに対する相対的な位置合わせを行なって
いる。
測ショットでの位置ずれ量から、次のようにしてウエハ
ＷのレチクルＲに対する相対的な位置合わせを行なって
いる。
【０００７】すなわち、ＣＰＵ９は、各計測ショットで
の設計上のマーク位置ｄi ＝［ｄxi，ｄyi］T をウエハ
マーク計測によって得られた実際のマーク位置ａi ＝
［ａxi，ａyi］T に補正変換により重ね合わせようとし
たとき、補正の残差ｅi ＝［ｅ xi，ｅyi］T を含んだ補
正位置ｇi ＝［ｇxi，ｇyi］T ＝［ａxi＋ｅxi，ａxi＋
ｅxi］T とｄi の関係が
の設計上のマーク位置ｄi ＝［ｄxi，ｄyi］T をウエハ
マーク計測によって得られた実際のマーク位置ａi ＝
［ａxi，ａyi］T に補正変換により重ね合わせようとし
たとき、補正の残差ｅi ＝［ｅ xi，ｅyi］T を含んだ補
正位置ｇi ＝［ｇxi，ｇyi］T ＝［ａxi＋ｅxi，ａxi＋
ｅxi］T とｄi の関係が
【０００８】
【数１】 で表わされたとして、補正の残差ｅi の２乗和
【０００９】
【数２】 が最小になるような変換パラメータＡ，Ｓを計算する。
次にＣＰＵ９は、ＡおよびＳで定められた所定の変換パ
ラメータを元にＸＹステージを駆動し、計測されたマー
ク位置と設計上のマーク位置との誤差が最小になるよう
なステップ＆リピートを行なうことにより、ウエハ上に
形成された全てのショットの露光を行なっている。ここ
でＡおよびＳは、
次にＣＰＵ９は、ＡおよびＳで定められた所定の変換パ
ラメータを元にＸＹステージを駆動し、計測されたマー
ク位置と設計上のマーク位置との誤差が最小になるよう
なステップ＆リピートを行なうことにより、ウエハ上に
形成された全てのショットの露光を行なっている。ここ
でＡおよびＳは、
【００１０】
【数３】 であり、αx ，αy は、各々ウエハのｘ方向、ｙ方向の
伸び、θx ，θy は各々ショット配列のｘ軸、ｙ軸の回
転成分を表わしている。また、Ｓはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。この方法によれば、全ての露
光ショットで位置ずれ計測を行なわず、限られたサンプ
ルショットを使って位置合わせを行なうため、装置のス
ループットが向上するメリットがある。ここで、式
（１）で表される関係は、ウエハＷの並進、回転、伸縮
を誤差要素とした一次式であるが、実際の半導体製造工
程で処理されるウエハの中には、部分的な変形を生じて
いるものがあり、ウエハ全体として一次式で近似するの
では、十分な精度が得られないことがあった。
伸び、θx ，θy は各々ショット配列のｘ軸、ｙ軸の回
転成分を表わしている。また、Ｓはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。この方法によれば、全ての露
光ショットで位置ずれ計測を行なわず、限られたサンプ
ルショットを使って位置合わせを行なうため、装置のス
ループットが向上するメリットがある。ここで、式
（１）で表される関係は、ウエハＷの並進、回転、伸縮
を誤差要素とした一次式であるが、実際の半導体製造工
程で処理されるウエハの中には、部分的な変形を生じて
いるものがあり、ウエハ全体として一次式で近似するの
では、十分な精度が得られないことがあった。
【００１１】このような欠点を解消するため、ウエハを
いくつかの領域に分け、各領域毎に変換パラメータを求
めて、ある領域の露光時にはその領域で求めた変換パラ
メータによりＸＹステージをステップ＆リピートする方
法もある。しかし、このようにすると領域毎に複数の計
測ショットに対して計測を行なうため、装置のスループ
ットを低下させてしまう欠点があった。
いくつかの領域に分け、各領域毎に変換パラメータを求
めて、ある領域の露光時にはその領域で求めた変換パラ
メータによりＸＹステージをステップ＆リピートする方
法もある。しかし、このようにすると領域毎に複数の計
測ショットに対して計測を行なうため、装置のスループ
ットを低下させてしまう欠点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとしている課題】本発明は、処理対
象となる基板上に複数の位置合わせ対象物が形成され、
この中から複数の計測対象物を選ぶことにより基板全体
の位置合わせを行なう位置合わせ方法および装置におい
て、各計測対象物での計測値と、設計上の位置合わせ対
象物の位置が所定の変換式による一意の関係で表わされ
ないような基板に対し、高精度で装置のスループットを
低下させない位置合わせ方法および装置を提供すること
である。
象となる基板上に複数の位置合わせ対象物が形成され、
この中から複数の計測対象物を選ぶことにより基板全体
の位置合わせを行なう位置合わせ方法および装置におい
て、各計測対象物での計測値と、設計上の位置合わせ対
象物の位置が所定の変換式による一意の関係で表わされ
ないような基板に対し、高精度で装置のスループットを
低下させない位置合わせ方法および装置を提供すること
である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の装置は、予め１つ以上の位置合わせ対象を
所定の配列にしたがって形成された基板を順次供給し、
各基板ごとにその上に形成されている位置合わせ対象物
を所定の基準位置に順次位置合わせする装置であって、
先行する少なくとも一枚の基板における位置合わせ対象
物の位置の設計上の位置からのずれ量を計測して得られ
た、位置合わせ対象物の設計上の配列に対する誤差量か
ら基板の位置合わせ工程の位置合わせ補正量を決定する
装置において、前記誤差量に基づいて、前記基板の位置
合わせ工程において使用する計測用の位置合わせ対象を
選択する機能を有することを特徴としている。
め、本発明の装置は、予め１つ以上の位置合わせ対象を
所定の配列にしたがって形成された基板を順次供給し、
各基板ごとにその上に形成されている位置合わせ対象物
を所定の基準位置に順次位置合わせする装置であって、
先行する少なくとも一枚の基板における位置合わせ対象
物の位置の設計上の位置からのずれ量を計測して得られ
た、位置合わせ対象物の設計上の配列に対する誤差量か
ら基板の位置合わせ工程の位置合わせ補正量を決定する
装置において、前記誤差量に基づいて、前記基板の位置
合わせ工程において使用する計測用の位置合わせ対象を
選択する機能を有することを特徴としている。
【００１４】また、本発明の方法は、予め１つ以上の位
置合わせ対象を所定の配列にしたがって形成された基板
を順次供給し、各基板ごとにその上に形成されている位
置合わせ対象物を所定の基準位置に順次位置合わせする
方法であって、先行する少なくとも一枚の基板における
位置合わせ対象物の位置の設計上の位置からのずれ量を
計測して得られた、位置合わせ対象物の設計上の配列に
対する誤差量から基板の位置台わせ工程の位置合わせ補
正量を決定する方法において、前記誤差量に基づいて、
前記基板の位置合わせ工程において使用する計測用の位
置合わせ対象を選択することを特徴としている。
置合わせ対象を所定の配列にしたがって形成された基板
を順次供給し、各基板ごとにその上に形成されている位
置合わせ対象物を所定の基準位置に順次位置合わせする
方法であって、先行する少なくとも一枚の基板における
位置合わせ対象物の位置の設計上の位置からのずれ量を
計測して得られた、位置合わせ対象物の設計上の配列に
対する誤差量から基板の位置台わせ工程の位置合わせ補
正量を決定する方法において、前記誤差量に基づいて、
前記基板の位置合わせ工程において使用する計測用の位
置合わせ対象を選択することを特徴としている。
【００１５】
【作用】上記構成によれば、少なくとも一枚の基板にお
ける位置合わせ対象物の位置の設計上の位置からのずれ
量を計測して得られた、位置合わせ対象物の設計上の配
列に対する誤差量から基板の位置合わせ工程の位置合わ
せ補正量を決定し、同時にその時に使用する計測用の位
置合わせ対象を選択するので、適切で精度の高い位置合
わせをスループットを落とすことなく実現できる。
ける位置合わせ対象物の位置の設計上の位置からのずれ
量を計測して得られた、位置合わせ対象物の設計上の配
列に対する誤差量から基板の位置合わせ工程の位置合わ
せ補正量を決定し、同時にその時に使用する計測用の位
置合わせ対象を選択するので、適切で精度の高い位置合
わせをスループットを落とすことなく実現できる。
【００１６】
【第１実施形態】図１は、本発明による位置合わせ装置
の第１の実施形態を概略図で示したものである。同図に
おいて、位置合わせ光学系Ｓおよび、Ａ／Ｄ変換装置
６、積算装置７、位置検出装置８の機能は図１０（ａ）
の従来例と同様であるので、ここでは詳細な説明は省く
が、本形態では、従来例の構成に加えて記憶装置１２が
追加されている。以下に図１および図２により本実施形
態による位置合わせ方法について説明する。
の第１の実施形態を概略図で示したものである。同図に
おいて、位置合わせ光学系Ｓおよび、Ａ／Ｄ変換装置
６、積算装置７、位置検出装置８の機能は図１０（ａ）
の従来例と同様であるので、ここでは詳細な説明は省く
が、本形態では、従来例の構成に加えて記憶装置１２が
追加されている。以下に図１および図２により本実施形
態による位置合わせ方法について説明する。
【００１７】不図示のウエハ搬送装置により、ウエハＷ
１がＸＹステージ１１に載置されると、ＣＰＵ９は図２
で示す１番目の計測ショットＳ１に形成されている位置
合わせ用マークＭ１ｘが、位置合わせ光学系Ｓの視野範
囲内に位置するよう、ステージ駆動装置１０に対してコ
マンドを送り、ＸＹステージ１１を駆動する。非露光光
を照射する位置合わせ用照明手段２より照射された光束
は、ビームスプリッタ３、レチクルＲおよび投影光学系
１を介して、位置合わせ用マークＭ１ｘを照明してい
る。位置合わせマークＭ１ｘは、図１０（ｂ）で示した
格子状マークである。Ａ／Ｄ変換装置６、積算装置７、
位置検出装置８は、従来例で説明したのと同様な方法で
レチクルＲとマークＭ１ｘとの相対的な位置ずれ量を求
める。次に、ＣＰＵ９は、ｙ方向の位置合わせマークで
あるＭ１ｙが、位置合わせ光学系Ｓの視野範囲に入るよ
う、ＸＹステージ１１を駆動し、Ｍ１ｘと同様な方法で
レチクルＲとマークＭ１ｙとの相対的な位置ずれ量を求
める。
１がＸＹステージ１１に載置されると、ＣＰＵ９は図２
で示す１番目の計測ショットＳ１に形成されている位置
合わせ用マークＭ１ｘが、位置合わせ光学系Ｓの視野範
囲内に位置するよう、ステージ駆動装置１０に対してコ
マンドを送り、ＸＹステージ１１を駆動する。非露光光
を照射する位置合わせ用照明手段２より照射された光束
は、ビームスプリッタ３、レチクルＲおよび投影光学系
１を介して、位置合わせ用マークＭ１ｘを照明してい
る。位置合わせマークＭ１ｘは、図１０（ｂ）で示した
格子状マークである。Ａ／Ｄ変換装置６、積算装置７、
位置検出装置８は、従来例で説明したのと同様な方法で
レチクルＲとマークＭ１ｘとの相対的な位置ずれ量を求
める。次に、ＣＰＵ９は、ｙ方向の位置合わせマークで
あるＭ１ｙが、位置合わせ光学系Ｓの視野範囲に入るよ
う、ＸＹステージ１１を駆動し、Ｍ１ｘと同様な方法で
レチクルＲとマークＭ１ｙとの相対的な位置ずれ量を求
める。
【００１８】次にＣＰＵ９は、ＸＹステージ１１を２番
目の計測ショットＳ２のｘ方向計測用マークＭ２ｘが位
置合わせ光学系Ｓの視野範囲に入るよう移動し、以下Ｓ
１と同様にＳ３，Ｓ４，・・・・・・，Ｓ２４とウエハ
Ｗ１上に形成されているショットについて、そのｘ方向
ずれとｙ方向ずれ量を計測する。このときのウエハＷ１
上に位置するショットを図２の（ａ）に示す。
目の計測ショットＳ２のｘ方向計測用マークＭ２ｘが位
置合わせ光学系Ｓの視野範囲に入るよう移動し、以下Ｓ
１と同様にＳ３，Ｓ４，・・・・・・，Ｓ２４とウエハ
Ｗ１上に形成されているショットについて、そのｘ方向
ずれとｙ方向ずれ量を計測する。このときのウエハＷ１
上に位置するショットを図２の（ａ）に示す。
【００１９】次にＣＰＵ９は、各計測ショットでの設計
上のマーク位置ｄi ＝［ｄxi，ｄyi］T をウエハマーク
計測によって得られた実際のマーク位置ａi ＝［ａxi，
ａyi］T に補正変換により重ね合わせようとしたとき、
補正の残差ｅi ＝［ｅxi，ｅ yi］T を含んだ補正位置ｇ
i ＝［ｇxi，ｇyi］T ＝［ａxi＋ｅxi，ａxi＋ｅxi］ T
と前記ｄi との関係が
上のマーク位置ｄi ＝［ｄxi，ｄyi］T をウエハマーク
計測によって得られた実際のマーク位置ａi ＝［ａxi，
ａyi］T に補正変換により重ね合わせようとしたとき、
補正の残差ｅi ＝［ｅxi，ｅ yi］T を含んだ補正位置ｇ
i ＝［ｇxi，ｇyi］T ＝［ａxi＋ｅxi，ａxi＋ｅxi］ T
と前記ｄi との関係が
【００２０】
【数４】 で表わされたとして、変換パラメータＢ，Θ，Ｓを、補
正の残差ｅi の２乗和
正の残差ｅi の２乗和
【００２１】
【数５】 が最小になる条件の下に計算する。ここで、Ｂ，Θ，Ｓ
は、
は、
【００２２】
【数６】 であり、βx ，βy は、各々ウエハのｘ方向、ｙ方向の
伸び、θx ，θy は各々ショット配列のｘ軸、ｙ軸の回
転成分を表わしている。また、Ｓはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。これらの変換パラメータは、
ウエハＷ１に形成されているパターンの、理想的な位置
からのずれの誤差要因として、倍率成分、回転成分、並
行ずれ成分を表わしている。ＣＰＵ９は、求めた変換パ
ラメータによったときの残差Ｅ＝（ｅ1 ，ｅ2 ，・・・
・・・，ｅ24）を記憶装置１２に記憶する。この残差
は、変換式３が一次式であるから、ウエハＷ１に形成さ
れているショット配列の非線形分に相当するものであ
り、同一ロットのウエハであれば、ほぼ同じ量であると
考えられる。ＣＰＵ９は求めた変換パラメータにより設
計上のショット配列格子を変換した格子に従ってＸＹス
テージ１１をステップ＆リピート駆動し、ウエハＷ１の
各ショットを順次露光し、全てのショットの露光が終了
した時点で、ウエハＷ１をウエハ搬送装置により不図示
のウエハ収納キャリアに収納する。
伸び、θx ，θy は各々ショット配列のｘ軸、ｙ軸の回
転成分を表わしている。また、Ｓはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。これらの変換パラメータは、
ウエハＷ１に形成されているパターンの、理想的な位置
からのずれの誤差要因として、倍率成分、回転成分、並
行ずれ成分を表わしている。ＣＰＵ９は、求めた変換パ
ラメータによったときの残差Ｅ＝（ｅ1 ，ｅ2 ，・・・
・・・，ｅ24）を記憶装置１２に記憶する。この残差
は、変換式３が一次式であるから、ウエハＷ１に形成さ
れているショット配列の非線形分に相当するものであ
り、同一ロットのウエハであれば、ほぼ同じ量であると
考えられる。ＣＰＵ９は求めた変換パラメータにより設
計上のショット配列格子を変換した格子に従ってＸＹス
テージ１１をステップ＆リピート駆動し、ウエハＷ１の
各ショットを順次露光し、全てのショットの露光が終了
した時点で、ウエハＷ１をウエハ搬送装置により不図示
のウエハ収納キャリアに収納する。
【００２３】次にＣＰＵ９は、ウエハ搬送装置により次
に処理すべきウエハＷ２をＸＹステージ１１に載置す
る。今度は、ＣＰＵ９は例えば図２の（ｂ）に示すショ
ットについて順次位置合わせマークを先に説明したのと
同様な方法で計測し、各ショットでのｘ方向ずれとｙ方
向ずれ量ａ2i＝［ａ2xi ，ａ2yi ］T を求める。ＣＰＵ
９は、ここでＷ１のときと同様に変換パラメータＢ2 ，
Θ2 ，Ｓ2 を求め、先に記憶装置１２に記憶しておいた
非線形誤差分Ｅ＝ｅ1 ，ｅ2 ，・・・・・・ｅ24から、
に処理すべきウエハＷ２をＸＹステージ１１に載置す
る。今度は、ＣＰＵ９は例えば図２の（ｂ）に示すショ
ットについて順次位置合わせマークを先に説明したのと
同様な方法で計測し、各ショットでのｘ方向ずれとｙ方
向ずれ量ａ2i＝［ａ2xi ，ａ2yi ］T を求める。ＣＰＵ
９は、ここでＷ１のときと同様に変換パラメータＢ2 ，
Θ2 ，Ｓ2 を求め、先に記憶装置１２に記憶しておいた
非線形誤差分Ｅ＝ｅ1 ，ｅ2 ，・・・・・・ｅ24から、
【００２４】
【数７】 としたときのショット配列に従い、ＸＹステージ１１を
ステップ＆リピートをして全てのショットを露光する。
以下、３枚目以降、同一ロット内の全てのウエハについ
て処理が終るまでＷ２と同じ手順で計測、ステップ＆リ
ピート、露光を行なう。ＣＰＵ９は予め１ロットのウエ
ハ枚数を記憶しており、ウエハのロットが変わったとき
は、最初の１枚目についてＷ１と同様の手順で非線形分
の誤差を計測・記憶し、同一ロットの残りのウエハにつ
いてはＷ２と同様の手順を繰り返す。図３に以上説明し
た手順のフローチャートを示す。
ステップ＆リピートをして全てのショットを露光する。
以下、３枚目以降、同一ロット内の全てのウエハについ
て処理が終るまでＷ２と同じ手順で計測、ステップ＆リ
ピート、露光を行なう。ＣＰＵ９は予め１ロットのウエ
ハ枚数を記憶しており、ウエハのロットが変わったとき
は、最初の１枚目についてＷ１と同様の手順で非線形分
の誤差を計測・記憶し、同一ロットの残りのウエハにつ
いてはＷ２と同様の手順を繰り返す。図３に以上説明し
た手順のフローチャートを示す。
【００２５】次に本発明の第１実施形態の部分的な変形
例について説明する。第１実施形態では、ロット最初の
ウエハＷ１上に形成されている全てのショットについて
計測を行ない、非線形誤差を計測していたが、ここでは
図４（ａ）においてショット番号を付したショットのみ
計測を行なう。この場合、ここで計測されたショット数
をｌとすると、得られる非線形誤差は、Ｅs ＝
（ｅs1 ，ｅs2 ，・・・・・・ｅsl）となる。このＥs
で２枚目以降のウエハについて処理を行なう手順を以
下に説明する。
例について説明する。第１実施形態では、ロット最初の
ウエハＷ１上に形成されている全てのショットについて
計測を行ない、非線形誤差を計測していたが、ここでは
図４（ａ）においてショット番号を付したショットのみ
計測を行なう。この場合、ここで計測されたショット数
をｌとすると、得られる非線形誤差は、Ｅs ＝
（ｅs1 ，ｅs2 ，・・・・・・ｅsl）となる。このＥs
で２枚目以降のウエハについて処理を行なう手順を以
下に説明する。
【００２６】ＣＰＵ９は、ウエハ搬送装置により次に処
理すべきウエハＷ２をＸＹステージ１１に載置する。今
度は、ＣＰＵ９は図４の（ｂ）に示すショットについて
順次位置合わせマークを先に説明したのと同様な方法で
計測し、各ショットでのｘ方向ずれとｙ方向ずれ量ａ
s2i ＝［ａs2xi ，ａs2yi］T を求め、Ｗ１のときと
同様に変換パラメータＢs2 ，Θs2 ，Ｓs2を求める。こ
こで先に得られたＥsは、全てのショットについて計測
していないため、ＣＰＵ９は計測しなかったショットの
位置の誤差量を補間により求める。ＣＰＵ９はロット最
初のウエハＷ１から得られたｋ番目の計測ショットの非
線形誤差ｅskを
理すべきウエハＷ２をＸＹステージ１１に載置する。今
度は、ＣＰＵ９は図４の（ｂ）に示すショットについて
順次位置合わせマークを先に説明したのと同様な方法で
計測し、各ショットでのｘ方向ずれとｙ方向ずれ量ａ
s2i ＝［ａs2xi ，ａs2yi］T を求め、Ｗ１のときと
同様に変換パラメータＢs2 ，Θs2 ，Ｓs2を求める。こ
こで先に得られたＥsは、全てのショットについて計測
していないため、ＣＰＵ９は計測しなかったショットの
位置の誤差量を補間により求める。ＣＰＵ９はロット最
初のウエハＷ１から得られたｋ番目の計測ショットの非
線形誤差ｅskを
【００２７】
【数８】 としたとき、
【００２８】
【数９】 を満たすスプライン関数Ｃx （ｘ，ｙ），Ｃy （ｘ，
ｙ）を計算し、記憶する。図５は、計測により得られた
非線形誤差量と、それをスプライン補間した例を示す。
ｙ）を計算し、記憶する。図５は、計測により得られた
非線形誤差量と、それをスプライン補間した例を示す。
【００２９】ＣＰＵ９は、求めた関数Ｃx （ｘ，
ｙ），Ｃy （ｘ，ｙ）を用い、ｎ枚目のウエハのｉ番
目のショットの位置を
ｙ），Ｃy （ｘ，ｙ）を用い、ｎ枚目のウエハのｉ番
目のショットの位置を
【００３０】
【数１０】 として補間する。ただし、
【００３１】
【数１１】 である。このように、ロット最初のウエハで用いる計測
ショットの数を減らすことにより計測に要する時間を短
縮することができ、全体的な装置のスループットを向上
させることが可能になる。図６に本変形例の手順のフロ
ーチャートを示す。
ショットの数を減らすことにより計測に要する時間を短
縮することができ、全体的な装置のスループットを向上
させることが可能になる。図６に本変形例の手順のフロ
ーチャートを示す。
【００３２】さらに、本実施形態では、計測によって得
られた非線形誤差を元に、最適な計測ショットを選択す
るようにする。
られた非線形誤差を元に、最適な計測ショットを選択す
るようにする。
【００３３】ＣＰＵ９は、ロット最初のウエハＷ１をＸ
Ｙステージ１１に載置後、いくつかの計測ショットパタ
ーンについて、例えば図７の（ａ）〜（ｄ）で示した各
計測ショットの組み合わせについて、本実施形態の変形
例で説明したように非線形誤差を計算により求める。こ
の場合計測ショットのパターンは４種類であるから、得
られる非線形誤差はＥs1，Ｅs2，Ｅs3，Ｅs4の４つにな
る。次にＣＰＵ９は、これらの非線形誤差から
Ｙステージ１１に載置後、いくつかの計測ショットパタ
ーンについて、例えば図７の（ａ）〜（ｄ）で示した各
計測ショットの組み合わせについて、本実施形態の変形
例で説明したように非線形誤差を計算により求める。こ
の場合計測ショットのパターンは４種類であるから、得
られる非線形誤差はＥs1，Ｅs2，Ｅs3，Ｅs4の４つにな
る。次にＣＰＵ９は、これらの非線形誤差から
【００３４】
【数１２】 となる計測ショットパターンを求める。ただし、
【００３５】
【数１３】 で、ｎは該当する計測ショットパターンでの計測ショッ
ト数である。ＣＰＵ９は、このようにして選択したパタ
ーンを、当該ロットでの位置合わせに使用する計測ショ
ットパターンとして記憶し、以下変形例で説明したよう
に位置合わせを行なう。そして、１つのロット全てのウ
エハの処理が終り、新しいロットに切り替わったとき
に、同じように計測ショットパターンを選び直せば良
い。以上の全体的手順を図８に示す。
ト数である。ＣＰＵ９は、このようにして選択したパタ
ーンを、当該ロットでの位置合わせに使用する計測ショ
ットパターンとして記憶し、以下変形例で説明したよう
に位置合わせを行なう。そして、１つのロット全てのウ
エハの処理が終り、新しいロットに切り替わったとき
に、同じように計測ショットパターンを選び直せば良
い。以上の全体的手順を図８に示す。
【００３６】
【第２実施形態】以上説明した方法では、予めいくつか
の計測ショットパターンを決めておき、その中から適当
なものを選択したが、計測により得られた非線形誤差の
分布から適した計測ショットパターンを決定しても良
い。以下に非線形誤差の分布から計測ショットパターン
を決定する方法について説明する。
の計測ショットパターンを決めておき、その中から適当
なものを選択したが、計測により得られた非線形誤差の
分布から適した計測ショットパターンを決定しても良
い。以下に非線形誤差の分布から計測ショットパターン
を決定する方法について説明する。
【００３７】ＣＰＵ９は、ロット最初のウエハＷ１をＸ
Ｙステージ１１に載置後、図２（ａ）で示した計測ショ
ットパターンに従って順次ｘ方向ずれ、ｙ方向ずれを計
測し、第１の実施形態と同様に実際のマーク位置ａi 、
設計上のマーク位置ｄi から変換パラメータＢa ，Θ
a ，Ｓa を計測する。そして、この変換パラメータによ
ったときの非線形誤差Ｅa の大きさの分布を計算する。
図９（ａ）（ｂ）は、得られた非線形誤差｜Ｅa ｜を等
高線図で表わした例である。次にＣＰＵ９は、｜Ｅa ｜
の中で、所定の閾値ｔh を越える計測ショット位置を求
める。例えば、図９（ｂ）の矢印は閾値を越えた非線形
誤差を持った計測ショット位置を表わしたものである。
ここで、そのサンプルショット位置をｐ＝（ｘp ，ｙ
p ）としたとき、ｐを中心として、半径ｒの範囲に存在
する計測ショットでの計測値を除いて再度変換パラメー
タを計算し、この変換パラメータによったときの非線形
誤差Ｅ rを記憶装置１２に記憶する。２枚目以降のウエ
ハについては、先の第１の実施形態と同様に処理を行な
うが、このときの計測ショットは、Ｗ１で非線形誤差が
閾値ｔh を越えないように計測ショットを除いたものを
用いる。ここで閾値ｔhと、半径ｒは、要求される位置
合わせ精度、スループットなどを考慮して、それらが適
切な値となるよう定めればよい。これにより、同一ロッ
ト内でウエハが局所的に変形を起こしているような場合
に、その近辺を計測ショットとして使わないようにする
ので、全体を一次式近似を行なったときの近似精度の低
下を避け、かつ変形を起こしている場合の近傍は、予め
計測された非線形成分を使って補正を行なうので、高い
位置合わせ精度を得ることができる。
Ｙステージ１１に載置後、図２（ａ）で示した計測ショ
ットパターンに従って順次ｘ方向ずれ、ｙ方向ずれを計
測し、第１の実施形態と同様に実際のマーク位置ａi 、
設計上のマーク位置ｄi から変換パラメータＢa ，Θ
a ，Ｓa を計測する。そして、この変換パラメータによ
ったときの非線形誤差Ｅa の大きさの分布を計算する。
図９（ａ）（ｂ）は、得られた非線形誤差｜Ｅa ｜を等
高線図で表わした例である。次にＣＰＵ９は、｜Ｅa ｜
の中で、所定の閾値ｔh を越える計測ショット位置を求
める。例えば、図９（ｂ）の矢印は閾値を越えた非線形
誤差を持った計測ショット位置を表わしたものである。
ここで、そのサンプルショット位置をｐ＝（ｘp ，ｙ
p ）としたとき、ｐを中心として、半径ｒの範囲に存在
する計測ショットでの計測値を除いて再度変換パラメー
タを計算し、この変換パラメータによったときの非線形
誤差Ｅ rを記憶装置１２に記憶する。２枚目以降のウエ
ハについては、先の第１の実施形態と同様に処理を行な
うが、このときの計測ショットは、Ｗ１で非線形誤差が
閾値ｔh を越えないように計測ショットを除いたものを
用いる。ここで閾値ｔhと、半径ｒは、要求される位置
合わせ精度、スループットなどを考慮して、それらが適
切な値となるよう定めればよい。これにより、同一ロッ
ト内でウエハが局所的に変形を起こしているような場合
に、その近辺を計測ショットとして使わないようにする
ので、全体を一次式近似を行なったときの近似精度の低
下を避け、かつ変形を起こしている場合の近傍は、予め
計測された非線形成分を使って補正を行なうので、高い
位置合わせ精度を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、特に誤差量に基づいて
基板の位置合わせ工程に使用する計測用の位置合わせ対
象を選択するので、適切で精度の高い位置合わせをスル
ープットを落とすことなく実現できる。
基板の位置合わせ工程に使用する計測用の位置合わせ対
象を選択するので、適切で精度の高い位置合わせをスル
ープットを落とすことなく実現できる。
【図１】 本発明の一実施形態に係る位置合わせ装置の
要部概略図である。
要部概略図である。
【図２】 図１の装置で計測するサンプル位置の一例を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図３】 図１の装置の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】 本発明の第１実施形態の変形例のサンプル位
置を示す平面図である。
置を示す平面図である。
【図５】 上記変形例における非線形成分の例を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】 上記変形例の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図７】 本発明の第１実施形態のサンプル位置を示す
平面図である。
平面図である。
【図８】 上記第１実施形態の動作を示すフローチャー
トである。
トである。
【図９】 発明の第２実施形態における非線形成分の絶
対値と等高線図の例を示すグラフである。
対値と等高線図の例を示すグラフである。
【図１０】 従来の位置合わせ装置の要部概略図であ
る。
る。
【図１１】 図１０の装置で計測するサンプル位置を示
す平面図である。
す平面図である。
１：投影光学形、２：位置合わせ用照明器具、３：ビー
ムスプリッタ、４：結像光学系、５：撮像装置、６：Ａ
／Ｄ変換装置、７：積算装置、８：位置検出装置、９：
ＣＰＵ、１０：ステージ駆動装置、１１：ＸＹステー
ジ、１２：記憶装置。
ムスプリッタ、４：結像光学系、５：撮像装置、６：Ａ
／Ｄ変換装置、７：積算装置、８：位置検出装置、９：
ＣＰＵ、１０：ステージ駆動装置、１１：ＸＹステー
ジ、１２：記憶装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−217848（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−32218（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−86117（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−7511（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00
Claims (2)
- 【請求項１】 予め１つ以上の位置合わせ対象を所定の
配列にしたがって形成された基板を順次供給し、各基板
ごとにその上に形成されている位置合わせ対象物を所定
の基準位置に順次位置合わせする装置であって、先行す
る少なくとも一枚の基板における位置合わせ対象物の位
置の設計上の位置からのずれ量を計測して得られた、位
置合わせ対象物の設計上の配列に対する誤差量から基板
の位置合わせ工程の位置合わせ補正量を決定する装置に
おいて、 前記誤差量に基づいて、前記基板の位置合わせ工程にお
いて使用する計測用の位置合わせ対象を選択する機能を
有することを特徴とする位置合わせ装置。 - 【請求項２】 予め１つ以上の位置合わせ対象を所定の
配列にしたがって形成された基板を順次供給し、各基板
ごとにその上に形成されている位置合わせ対象物を所定
の基準位置に順次位置合わせする方法であって、先行す
る少なくとも一枚の基板における位置合わせ対象物の位
置の設計上の位置からのずれ量を計測して得られた、位
置合わせ対象物の設計上の配列に対する誤差量から基板
の位置合わせ工程の位置合わせ補正量を決定する方法に
おいて、前記誤差量に基づいて、前記基板の位置合わせ
工程において使用する計測用の位置合わせ対象を選択す
ることを特徴とする位置合わせ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11173965A JP3065613B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 位置合わせ装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11173965A JP3065613B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 位置合わせ装置および方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5933093A Division JP3002351B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 位置合わせ方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077328A JP2000077328A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3065613B2 true JP3065613B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=15970329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11173965A Expired - Fee Related JP3065613B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 位置合わせ装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065613B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4905617B2 (ja) * | 2001-05-28 | 2012-03-28 | 株式会社ニコン | 露光方法及びデバイス製造方法 |
| JP4666744B2 (ja) * | 2000-10-30 | 2011-04-06 | キヤノン株式会社 | 計測装置、露光装置およびデバイス製造方法 |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP11173965A patent/JP3065613B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000077328A (ja) | 2000-03-14 |
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