JP3569962B2

JP3569962B2 - Alignment apparatus and alignment method, exposure apparatus and exposure method using the same

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Publication number: JP3569962B2
Application number: JP15828794A
Authority: JP
Inventors: 正洋根井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH088175A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体ウエハ（以下、ウエハと記す）上にマスクの回路パターンを繰り返し露光する露光装置の位置合せ装置に関し、特にアライメント動作における粗位置決めと精密位置決めの工夫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子製造のために、半導体ウエハ（以下、ウエハと記す）上にマスクの回路パターンを繰り返し露光する装置、所謂ステップアンドリピート方式の露光装置が使用されている。この露光装置では、露光装置の光学系の転写位置に露光の対象である半導体ウエハに設けられた被処理領域を精密に位置合わせする必要がある。これは、半導体ウエハの局所領域に転写される回路パターンが複数の組によって構成され、これら複数のパターンをパターン毎に、対応する基板上の被処理領域に精密に位置合わせして、繰り返し露光させるためである。
【０００３】
このステップアンドリピート方式の露光装置の位置合わせの合わせ誤差は、Ｘ，Ｙ方向のオフセットずれ，ウエハ回転，ピッチずれ，直交度，チップ回転，トラペゾイドなど大小様々な誤差に区分される。
【０００４】
このため、露光装置の位置合わせの合わせ誤差を解消する幾つかの提案がなされている。例えば、この回転誤差（Δθ）を検出する回転誤差検出手段と、検出された回転誤差を解消するため、マスクとウエハとを相対的に回転させる回転手段を備えた露光装置が提案されている（特開昭６０−１８６８４５号公報）。
【０００５】
このようなステップアンドリピート方式の露光装置では、個々の被処理領域を目標とする座標位置に正確に位置合わせする必要がある。従って、また、一枚のウエハに整列されたチップパターンのような被処理領域全てに対して、これらチップパターンの誤差を統計的な処理で抑えることも提案されている。
【０００６】
例えば、被処理基板に設計上の配列座標に沿って規則的に整列した複数のチップパターンの各々を、所定の基準位置に対してステップアンドリピート方式で順次位置合せする場合に、このステップアンドリピート方式の位置合せに先立って、チップパターンの設計上の配列座標値に基づいて前記被処理基板を移動させ、前記複数のチップパターンのいくつかを前記基準位置に合せたときの各位置を実測した後、設計上の配列座標値と前記ステップアンドリピート方式で位置合せすべき実際の配列座標値とが所定の誤差パラメータを含んで一義的な関係にあると仮定して、前記複数の実測値と前記実際の配列座標値との平均的な偏差が最小となるように前記誤差パラメータを決定し、この決定された誤差パラメータと前記設計上の配列座標値とに基づいて前記実際の配列座標値を算出し、ステップアンドリピート方式の位置合せ時に、該算出された実際の配列座標値に応じて前記被処理基板を位置決めする方法（特開昭６１−４４４２９号公報）がある。
【０００７】
これを具体的に説明する。図５は従来の露光装置の位置決め操作の各ステップを示す工程図である。図６は従来の位置決め操作におけるウエハ上の計測ショットの配置を示す説明図である。従来の露光装置においては、図５に示すように、工程４０１，４０２で、ウエハがウエハローダ上でラフに位置決めが終了した後にウエハステージ上に載置される。
【０００８】
次に、場合によってはウエハステージ上でもう一度ラフな位置決めが行われる。その後、精密位置決め（ファインアライメント）に入るための粗位置決め（サーチアライメント）動作に入る。尚、最近はサーチアライメント用マーク領域の低減のため、１つのアライメントセンサを用いてウエハ上の任意の位置の２つのＹ方向のマークを検出することが多い。
【０００９】
工程４０３，４０４，４０５，４０６で、ウエハステージを指定された距離Ｘ方向に移動させて、Ｙ_１，Ｙ_２の位置を検出して、同じセンサで２つのマークの検出値の差を求めることで載置された状態でのウエハのＹ方向のズレ量と回転量が求まる。ここでＹ方向のズレはステップアンドリピートの際のウエハステージの目標位置に補正を行うことで解決できる。
【００１０】
回転誤差に関してはそれが許容値以下であればそのままで露光するが、許容値を越えていた場合にはいくつかの補正方法が考えられる。一つはウエハ自身を回転させることであり実際にはウエハステージ内のθテーブルと呼ばれる回転テーブルを回転させることにより実現される。即ち、工程４０７，４０８，４０９で、θテーブル回転後に再度同一マークで残留回転量を確認し、許容値以内かどうかを判断し再回転するかどうかを決定する。この残留回転量のチェックは次に述べるファインアライメントの最初の２ショットを使用することも可能である。別な方法としては、原板（レクチル）側を回転させることも可能である。この方法においてはレチクルステージ側に正確な計測機構が備わる必要がある。
【００１１】
次に、工程４１０で、Ｘ方向のサーチアライメントを行う。この場合、回転方向の計測はすでに終わっているため、Ｘ方向検出用の１つのマークを検出すればよい。
【００１２】
以上のようにしてサーチアライメントが終了した後、精密位置決め（ファインアライメント）モードに入る。最近のファインアライメントの趨勢としては、工程４１１，４１２，４１３，４１４で、ＥＧＡ（ＥｎｈａｎｃｅｄＧｌｏｂａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）と呼ばれる、複数のショットの計測結果を基に統計計算を行い各ショットの露光位置を計算する方法が行われている。例えば、８インチウエハの場合、露光装置の露光可能領域２０ｍｍ×２０ｍｍとすると７０ショット程度の露光が可能であるが、全ショットを測らずにそのうちの１０ショット程度をサンプリングショットとすることで計測時間の短縮を図っている。
【００１３】
ＥＧＡ計測が終了後、工程４１５，４１６で、ステップアンドリピートによる露光動作が行われる。尚、ＥＧＡの他にも、サーチアライメント動作後に、各ショット毎にアライメントマーク検出を行い、その結果に基づいて露光位置に移動し、露光動作を行うダイ・バイ・ダイ（ＤｉｅｂｙＤｉｅ）方式のアライメントがある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなＥＧＡ方式の場合、工程４０３，４０４，４０５，４０６で行われるサーチアライメントでは、図６に示すように、サーチアライメント用のショットがウエハ（５００）上に２ショット必要となる（５０１，５０２）。このショットはファインアライメント用のショットと共通化が可能だが、いずれにしてもウエハ上にサーチアライメントが可能な大きなサーチマークが２つ必要になる。
【００１５】
ところで、上述の従来の技術においては、サーチアライメントで２ショットのアライメントを行った後にファインアライメントの動作に移っていたが、回転方向の計測精度を考えると、２ショットの間隔はなるべく広く取った方がよい。
【００１６】
しかしながら、スループットの面から見ると２ショットの間隔が広がることによるサーチアライメントの時間が無視できないようになってきており、例えば、２つのショットの移動に必要な時間は１秒程度であるが、一つのウエハに対して、各々１秒の時間が必要となり、処理枚数が多くなればなるほど、アライメント時間が大きくなり、これが無視できない程度になってきた。また、回転方向の位置決め精度を上げるためには、計測と駆動を何度か繰り返す必要があり、２ショット間の移動時間が大きな問題となる。
【００１７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、アライメント時間の短縮を行うことのできる等の種々の特徴を有した新規な位置合わせ装置及び位置合わせ方法を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本請求項１に記載された発明に係る位置合わせ装置では、Ｎ個の被処理領域が配列された基板を保持して２次元移動する基板ステージと；該基板ステージの移動位置を規定する静止座標系上の所定位置に検出中心を有し、該検出中心と前記基板上の被処理領域に付随した基板マークとが一致するときの前記静止座標系上での座標位置を検出する位置検出手段と；前記静止座標系内の所定点に前記Ｎ個の被処理領域の各々を位置合わせするために、前記検出された座標位置を用いて前記基板ステージの移動を制御する制御手段とを備えた位置合わせ装置において、前記座標位置を検出すべきｎ（２≦ｎ≦Ｎ）個の被処理領域のうち、ｍ（２≦ｍ≦ｎ）番目の被処理領域の前記静止座標系上での座標位置を検出するために、該ｍ番目の被処理領域の予め定められた目標座標位置に従って前記基板ステージを移動する際、（ｍ−１）番目までの被処理領域の少なくとも１つにおける、前記位置検出手段によって検出された座標位置と目標座標位置との偏差に応じて、前記ｍ番目の被処理領域の目標座標位置を補正する補正手段を備え、前記ｎ個の被処理領域のうち、少なくとも１番目の被処理領域は、前記基板マークよりも大きな面積のグローバルアライメント用のマークを有し、前記補正手段は、前記ｎ個の被処理領域のうち２番目の被処理領域の目標座標位置を、前記位置検出手段によって検出された前記グローバルアライメント用のマークにおける座標位置と目標座標位置との偏差に基づいて補正し、前記制御手段は、前記位置検出手段が前記ｍ番目の被処理領域の基板マークを検出するように、前記補正された目標座標位置に基づいて前記基板ステージの移動を制御するものである。
また本請求項２に記載された発明に係る位置合わせ装置では、Ｎ個の被処理領域が配列された基板を保持して２次元移動する基板ステージと；該基板ステージの移動位置を規定する静止座標系上の所定位置に検出中心を有し、該検出中心と前記基板上の被処理領域に付随した基板マークとが一致するときの前記静止座標系上での座標位置を検出する位置検出手段と；前記静止座標系内の所定点に前記Ｎ個の被処理領域の各々を位置合わせするために、前記検出された座標位置を用いて前記基板ステージの移動を制御する制御手段とを備えた位置合わせ装置において、前記座標位置を検出すべきｎ（２≦ｎ≦Ｎ）個の被処理領域のうち、ｍ（２≦ｍ≦ｎ）番目の被処理領域の前記静止座標系上での座標位置を検出するために、該ｍ番目の被処理領域の予め定められた目標座標位置に従って前記基板ステージを移動する際、（ｍ−１）番目までの被処理領域の少なくとも１つにおける、前記位置検出手段によって検出された座標位置と目標座標位置との偏差に応じて、前記ｍ番目の被処理領域の目標座標位置を補正する補正手段を備え、前記補正手段は、前記ｎ個の被処理領域のうち２番目の被処理領域の目標座標位置を、前記位置検出手段によって検出された１番目の被処理領域における前記基板マークの座標位置と目標座標位置との偏差に基づいて補正し、前記制御手段は、前記位置検出手段が前記ｍ番目の被処理領域の基板マークを検出するように、前記補正された目標座標位置に基づいて前記基板ステージの移動を制御するものである。
【００１９】
本請求項８に記載された発明に係る位置合せ方法では、請求項１〜６の何れか一項に記載の位置合せ装置を用いた位置合せ方法において、
前記ｎ個の被処理領域の各々の前記静止座標系上での座標位置を検出するとともに、該検出された複数の座標位置を統計演算することにより前記Ｎ個の被処理領域の各々の前記静止座標系上での座標位置を算出し、該算出した座標位置に基づいて前記Ｎ個の被処理領域の各々を前記所定点に位置合わせする方法である。
【００２０】
本請求項９に記載された発明に係る位置合わせ方法では、請求項８に記載のｍ番目の被処理領域として、前記座標位置が検出された（ｍ−１）番目までの被処理領域以外の（ｎ−（ｍ−１））個の被処理領域のうち、（ｍ−１）番目の被処理領域に最も近い被処理領域が選択されている方法である。
【００２１】
本請求項１０に記載された発明に係る位置合わせ方法では、請求項１〜６の何れか一項に記載の位置合せ装置を用いた位置合せ方法において、
前記基板上の被処理領域毎に前記静止座標系上での座標位置を検出して所定点に位置合わせする動作を繰り返す方法である。
【００２３】
【作用】
本発明においては、座標位置を検出すべきｎ（２≦ｎ≦Ｎ）個の被処理領域のうち、ｍ（２≦ｍ≦ｎ）番目の被処理領域の静止座標系上での座標位置を検出するために、該ｍ番目の被処理領域の予め定められた目標座標位置に従って基板ステージの移動を制御手段で制御する際に、補正手段によって、（ｍ−１）番目までの被処理領域の少なくとも１つにおける位置検出手段によって検出された座標位置と目標座標位置との偏差に応じて、前記ｍ番目の被処理領域の目標座標位置を補正するものである。このため、基板ステージを移動してｍ番目の被処理領域の基板マークを検出する際に、良好に基板マークを検出することができる。
【００２４】
即ち、ｍ番目の被処理領域の目標座標位置に移動させる場合に、（ｍ−１）番目までの被処理領域の少なくとも１つにおける位置検出手段によって検出された座標位置と目標座標位置との偏差を用いて、ｍ番目の被処理領域の目標座標位置を補正することにより、ｍ番目の被処理領域の目標座標位置と座標位置とのずれを最小とすることができ、基板ステージを移動してｍ番目の被処理領域の基板マークを検出する際に、良好に基板マークを検出することができるものである。
【００２５】
尚、本発明における好ましい位置合わせ装置としては、例えば、パターンを基板上の複数の被処理領域の各々に投影して転写する露光操作の際に、前記パターンの転写位置に歩進された前記被処理領域の位置を合わせる位置合わせ動作を行う露光装置の位置合わせ装置がある。
【００２６】
具体的には、基板ステージとして、Ｎ個の被処理領域が配列された基板を保持して２次元移動させて、マスクの原画パターンが該基板上に投影される転写位置に複数の被処理領域の各々に順次歩進させるものを備え、位置検出手段として、該基板ステージの移動位置を規定する静止座標系上の所定位置に検出中心を有した検出光学系と、この検出中心と前記基板上の被処理領域に付随した基板マークとが一致するときの前記静止座標系上での座標位置を検知する検知手段とからなる位置検出系を備え、制御手段として、基板ステージを所望のＸ座標値，Ｙ座標値，回転（θ）量値になるように駆動する駆動系を備え、前記パターンを基板上の複数の被処理領域の各々に投影して転写する露光操作の際に、前記パターンの転写位置に歩進された前記被処理領域の位置を合わせる位置合わせ動作を行う露光装置の位置合わせ装置がある。
【００２７】
尚、前述の基板に配列された被処理領域の数Ｎと、座標位置を検出すべき数ｎと、実際に座標位置を検出する数ｍとの関係は、２≦ｍ≦ｎ≦Ｎとなっている。即ち、全被処理領域Ｎ個の内から、最大Ｎ個を含むｎ個を選択し、これを順番にｍ番目まで座標位置を検出するものである。
【００２８】
即ち、具体的に説明すると、基板ステージ上に保持された基板上のＮ個の被処理領域のうちからｎ個の被処理領域の目標座標位置と検出座標位置とを比較検討する。先ず第１に一つの被処理領域の座標位置を検出する。この検出は、例えばこの被処理領域に付随した基板マークを検出する。これは、通常のサーチアライメントショットで行うことができる。
【００２９】
次に、この第１の被処理領域を基準として、第２の被処理領域の座標位置を検出して、第１の被処理領域から得られる目標座標位置と比較される。この第１の被処理領域の座標位置と、第２の被処理領域の座標位置及び目標座標位置から、基板の回転量が求まる。
【００３０】
従って、これに引続くｍ番目の被処理領域の座標位置の検出には、（ｍ−１）番目までの被処理領域の少なくとも１つにおける位置検出手段によって検出された座標位置と目標座標位置との偏差に応じて、このｍ番目の被処理領域の目標座標位置を補正して基板を移動させればよい。
【００３１】
これによれば、従来では、２つのサーチアライメントを行って、Ｘ，Ｙ座標値のずれと、基板の回転量のずれを計測していたが、１つのサーチアライメントとこれに引続くファインアライメントで、良好に誤差検知ができるため、アライメント時間が短縮される。
【００３２】
具体的な座標位置と目標座標位置との偏差を用いる位置合わせ方法としては、請求項２の本発明に示すように、基板に配列されたＮ個の内のｎ個の被処理領域の各々の静止座標系上での座標位置を検出するとともに、この検出された複数の座標位置を統計演算することにより、前記Ｎ個の被処理領域の各々の前記静止座標系上での座標位置を算出し、該算出した座標位置に基づいて前記Ｎ個の被処理領域の各々を所定点に位置合わせするもの、所謂「エンハンスト・グローバルアライメント（ＥＧＡ）方式」が取られる。
【００３３】
即ち、基板に配列されたＮ個の内から選ばれたｎ個の被処理領域の座標位置と目標座標位置との偏差を統計演算して、全体のＮ個の各々の偏差を算出し、その後、この算出した座標位置に基づいてＮ個の被処理領域の各々を所定点に位置合わせすることにより、Ｎ個の被処理領域の個々の所定点への位置合わせを行う。従って、例えば、制御手段によって基板上のＮ個の被処理領域の内から選ばれたｎ個の被処理領域の各々に順次歩進させ、それらの位置を検出した後、該検出結果に基づいてＮ個の被処理領域の分布を推定して、基板上のＮ個の被処理領域の各々を前記転写位置に順次歩進させて露光操作を行うことができる。
【００３４】
また、この発明の「エンハンスト・グローバルアライメント（ＥＧＡ）方式」の場合には、請求項３に示すように、ｍ番目の被処理領域として、座標位置が検出された（ｍ−１）番目までの被処理領域以外の（ｎ−（ｍ−１））個の被処理領域のうち、（ｍ−１）番目の被処理領域に最も近い被処理領域が選択されている場合には、所定点の誤差は最も少ない。
【００３５】
更に、別の座標位置と目標座標位置との偏差を用いる位置合わせ方法としては、請求項４に示すように、基板上の被処理領域毎に前記静止座標系上での座標位置を検出して所定点に位置合わせする動作を繰り返す方法、所謂「ダイ・バイ・ダイ方式」がある。
【００３６】
即ち、基板上のＮ個の全被処理領域の各々を順次歩進させ、この歩進された被処理領域の位置を検出して、該検出結果に基づいて前記パターンの転写位置と前記被処理領域の位置との位置を一致させた後、該位置で露光操作を行う動作を行い、次の被処理領域に進み、これを順次繰り返すものである。
【００３７】
また、本発明に記載されたｎ個の被処理領域のうち、少なくとも１番目の被処理領域は、前記基板マークよりも大きな面積のグローバルアライメント用のマークを有するものであるため、最初の被処理領域の位置決めが容易になる。
【００３８】
【実施例】
図１は本発明を適用するのに好適な投影露光装置の概略構成を示す図である。図１において、照明系（不図示）からの照明光（ｉ線、ＫｒＦ又はＡｒＦエキシマレーザ等）ＥＬはコンデンサーレンズＣＬを介して、レチクルステージＲＳＴ上に載置されたレチクルＲのパターン領域ＰＡをほぼ均一な照度で照明する。パターン領域ＰＡを通過した照明光ＥＬは少なくとも像側がテレセントリックな投影光学系ＰＬに入射し、投影光学系ＰＬはパターン領域ＰＡ内に形成された回路パターンの像をウエハＷ上に結像投影する。
【００３９】
ウエハＷは、モータ１３によって投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと垂直な面内で２次元移動可能なウエハステージＷＳＴ上に載置されている。ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ方向の位置はレーザ干渉計１２によって、例えば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出される。ウエハステージＷＳＴの端部には、干渉計１２からのレーザビームを反射する移動鏡ＭＲが固定されている。
【００４０】
また、図１にはＴＴＲ（ＴｈｒｏｕｇｈＴｈｅＲｅｔｉｃｌｅ）方式のアライメント系１０と、オフアクシス方式のＦＩＡ（ＦｉｅｌｄＩｍａｇｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）系１１とが設けられている。ＴＴＲアライメント系１０は、レチクルＲ上のアライメントマーク（レチクルマーク）とウエハＷ上のショット領域に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）とを検出してその相対的な位置ずれ量を検出するものであり、本実施例ではパターン領域ＰＡを挟んで２組配置されている。
【００４１】
ＴＴＲアライメント系１０は対物光学系ＯＪ_１によって、例えばレチクルマークの像とウエハマークの像とを撮像素子（ＣＣＤカメラ等）の受光面上に結像するものである。ＴＴＲアライメント系１０は、レチクルマークとウエハマークとのＸ，Ｙ，及び回転（θ）方向に位置ずれ量を検出してその情報を演算ユニット１５に出力する。ＦＩＡ系１１は、所定の波長幅の照明光（広帯域光）をウエハＷ上に照射すると共に、対物光学系ＯＪ_２によってウエハマークの像を、ウエハと共役な面内に配置された指標板上に結像し、さらにウエハマークの像と指標マークの像とを撮像素子（ＣＣＤカメラ等）の受光面上に結像するものである。ＦＩＡ系１１は、ウエハマークと指標マークとのＸ，Ｙ方向の位置ずれ量を検出してその情報を演算ユニット１５に出力する。
【００４２】
尚、干渉計１２によって規定される直交座標系ＸＹの座標原点は光軸ＡＸと一致しているものとし、ＴＴＲアライメント系１０、ＦＩＡ系１１の各検出中心点は、この直交座標ＸＹ上の所定位置に設定され、ＴＴＲアライメント系１０、又はＦＩＡ系１１からの上方を用いてウエハＷ上のショット領域を、直交座標系ＸＹ内の所定点、即ちレチクルＲのパターンの投影装置（例えば、座標原点）に位置合わせする。
【００４３】
さて、演算ユニット１５はＴＴＲアライメント系１０、又はＦＩＡ系１１からの位置ずれ量に基づいて、次に座標計測すべきショット領域の目標座標位置に与えるオフセットを決定するとともに、さらに干渉計１２からの位置信号も入力して両マークの位置ずれ量が零となるときのウエハステージＷＳＴの座標位置を求める。尚、ＴＴＲ系１０、又はＦＩＡ系１１からの位置ずれ量、前述のオフセット、及び座標位置は記憶部１７に格納される。
【００４４】
さらに演算ユニット１５は、先に求めた座標位置を用いてＥＧＡ演算（統計演算）を行い、その演算結果（計算パラメータ、配列座標値等）を記憶部１７及びシステムコントローラ１６に出力する。すなわちＥＧＡ方式が採用されるときには、記憶部１７に格納された複数個（３個以上で、通常１０〜１５個程度）のショット領域（サンプルショット）の各座標位置、及びショット位置データ部１８から入力されるサンプルショットの設計上の配列座標値に基づいて、統計演算によりウエハＷ上の全てのショット領域の配列座標値を算出する。
【００４５】
図１には示していないが、ＴＴＲアライメント系１０，ＦＩＡ系１１からの各情報は切替スイッチを解して演算ユニット１５に入力するように構成され、かつ切替スイッチによって上記情報を演算ユニット１５とシステムコントローラ１６とに切り替えて入力可能となっている。システムコントローラ１６は、入力装置（キーボード、又はバーコードリーダ等）１９から入力されたアライメントモード（ＥＧＡモード、又はダイバイダイ（Ｄ／Ｄ）モード）に従ってスイッチの切替を行う。すなわち、ＥＧＡモードが指定された場合には上記情報が演算ユニット１５に入力し、Ｄ／Ｄモードが指定された場合には上記情報がシステムコントローラ１６に入力するように、システムコントローラ１６はスイッチの切替を行うことになる。
【００４６】
また、ショット位置データ部１８はウエハＷ上の全てショット領域の設計上の配列座標値を格納し、この座標値は演算ユニット１５、及びシステムコントローラ１６に出力される。さらにデータ部１８には、ＥＧＡ演算に使用するサンプルショットの配置（個数、位置）も入力されている。システムコントローラ１６は、上記各種データに基づいてアライメント時やステップアンドリピート方式の露光時のウエハステージＷＳＴの移動を制御するための一連の手順を決定すると共に、装置全体を総括制御する。ステージコントローラ１４は、システムコントローラ１６から入力される座標値と干渉計１２からの座標値との差が零となるようにモータ１３を駆動して、ウエハステージＷＳＴの位置決めを行う。
【００４７】
さて、図１の投影露光装置ではＤ／Ｄモードが設定されると、システムコントローラ１６は、グローバルアライメント用マークが付設されたショット領域の設計上の座標位置をデータ部１８から読み出し、ＦＩＡ系１１によってグローバルアライメント用マークが検出されるように、この座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを移動する。しかる後、ＦＩＡ系１１はグローバルアライメント用マークのＸ，Ｙ方向の位置ずれ量を検出する。
【００４８】
システムコントローラ１６は、ステップアンドリピート方式の露光を開始するために、ウエハＷ上の１番目のショット領域の設計上の配列座標値（目標座標位置）をデータ部１８から読み出すとともに、先に検出されたグローバルアライメント用マークの位置ずれ量をオフセットとしてその目標座標位置に加えて補正し、ステージコントローラ１４はこの補正された目標座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを移動する。
【００４９】
次に、ＴＴＲアライメント系１０はレチクルマークと１番目のショット領域のファインアライメント用マーク（ウエハマーク）とのＸ，Ｙ，θ方向の位置ずれ量を検出する。さらにシステムコントローラ１６は、ＴＴＲアライメント系１０からの位置ずれ量がほぼ零となるようにウエハステージＷＳＴを微動して、レチクルＲのパターン領域ＰＡと１番目のショット領域とを正確にアライメントした上で重ね合わせ露光を開始する。このとき、θ方向の位置ずれ量を零とするために、レチクルＲを微小回転させてもよい。
【００５０】
次に、システムコントローラ１６は２番目のショット領域の目標座標位置をデータ部１８から読み出し、記憶部１７に格納されるグローバルアライメント用マークと１番目のショット領域のファインアライメント用マークの少なくとも一方の位置ずれ量を用いてその目標座標位置を補正し、この補正した目標座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを移動する。さらに、ＴＴＲアライメント系１０からの位置ずれ量が零となるようにウエハステージＷＳＴを微動して重ね合わせ露光を開始する。
【００５１】
以下、前述の動作を繰り返し実行してウエハＷ上の全て（Ｎ個）のショット領域を重ね合わせ露光する。尚、前述のＤ／Ｄモードでは重ね合わせ露光を行ったショット領域に最も近い、すなわち隣接のショット領域を選択して重ね合わせ露光を行うとよい。また、Ｄ／Ｄモードでは座標計測すべきショット数ｎはｎ＝Ｎとなり、ｎこのショット領域のうちｍ（２≦ｍ≦ｎ）番目のショット領域では１〜（ｍ−１）番目のショット領域の各々で検出された位置ずれ量の少なくとも１つを用いればよい。このとき、複数の位置ずれ量を平均化処理、加重平均化処理、又は最小二乗近似処理して１つの位置ずれ量を求め、この求めた位置ずれ量に従って目標座標位置を補正するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、前述の説明ではＴＴＲアライメント系１０からの位置ずれ量をそのままオフセットとして目標座標位置に与えるものとしたが、前述の如く干渉計１２からの位置信号も用いてレチクルマークに対するショット領域のファインアライメント用マークの位置ずれ量が零となるときのウエハステージＷＳＴの座標位置を求め、この求めた座標位置と目標座標位置との偏差に従って次の目標座標位置を補正してもよく、前述の方法と全く同じである。
【００５３】
また、図１の投影露光装置ではＥＧＡモードが設定されると、システムコントローラ１６は、グローバルアライメント用マークが付設されたショット領域の設計上の座標位置をデータ部１８から読み出し、ＦＩＡ系１１によってグローバルアライメント用マークが検出されるように、この座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを移動する。しかる後、ＦＩＡ系１１はグローバルアライメント用マークのＸ，Ｙ方向の位置ずれ量を検出する。
【００５４】
さらにシステムコントローラ１６は、ウエハＷ上のＮ個のショット領域のうち複数ｎ個（２≦ｎ≦Ｎ）のサンプルショットの各目標座標位置をデータ部１８から読み出し、１番目のサンプルショットの目標座標位置に前述の位置ずれ量をオフセットとして加えて補正し、ステージコントローラ１４はＦＩＡ系１１によって１番目のサンプルショットのファインアライメント用マークが検出されるように、この補正された目標座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを移動する。次に、ＦＩＡ系１１は指標マークに対する１番目のサンプルショットのファインアライメント用マークのＸ，Ｙ，θ方向の位置ずれ量を検出する。
【００５５】
さらに演算ユニット１５は、干渉計１２からの位置信号も用いて指標マークに対する１番目のサンプルショットのファインアライメント用マークの位置ずれ量が零となるときのウエハステージＷＳＴの座標位置を求め、この求めた座標位置と１番目のサンプルショットの位置ずれ量とを記憶部１７に格納する。さらにシステムコントローラ１６は、記憶部１７に格納されるグローバルアライメント用マークと１番目のサンプルショットのファインアライメント用マークの少なくとも一方の位置ずれ量を用いて、２番目のサンプルショットの目標座標位置を補正し、この補正した目標座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを移動する。
【００５６】
次に、ＦＩＡ系１１を用いて２番目のサンプルショットのファインアライメント用マークを検出し、ＦＩＡ系１１からの位置ずれ量が零となるときのウエハステージＷＳＴの座標位置を求める。以下、前述の動作を繰り返し実行してウエハＷ上の全て（Ｎ個）のサンプルショットの座標位置を求め、さらに演算ユニット１５は記憶部１７に格納された複数の座標位置を統計演算（最小二乗演算）してウエハＷ上の全て（Ｎ個）のショット領域の座標位置を算出する。
【００５７】
さらにシステムコントローラ１６は、演算ユニット１５で演算された座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを順次位置決めして、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンを重ね合わせ露光する。尚、前述のＥＧＡモードでは複数のサンプルショットの座標位置を逐次計測するとき、前のサンプルショットに最も近いサンプルショットを選択してその座標位置を計測する。また、Ｄ／Ｄモードと同様にｍ番目（２≦ｍ≦ｎ）のサンプルショットでは１〜（ｍ−１）番目のサンプルショットの各々で検出された位置ずれ量の少なくとも１つを用いればよい。このとき、複数の位置ずれ量を平均化処理、加重平均化処理、又は最小二乗近似処理して１つの位置ずれ量を求め、この求めた位置ずれ量に従って目標座標位置を補正するようにしてもよい。
【００５８】
更に、演算ユニット１５で求めた座標位置と目標座標位置との偏差に従って次の目標座標位置を補正するようにしてもよい。また、プリアライメント精度が充分に高く、グローバルアライメント用マークを検出する必要がない場合には、ＥＧＡモード、Ｄ／Ｄモードの何れでも、ウエハＷ上の最初のショット領域（Ｄ／Ｄモードでは１番目に重ね合わせ露光するショット領域、ＥＧＡモードでは１番目のサンプルショット）の目標座標位置に従ってウエハステージＷＳＴを移動し、この時ＴＴＲアライメント系１０、又はＦＩＡ系１１から得られる位置ずれ量を用いて次ショットの目標座標位置を補正するようにすればよい。
【００５９】
本発明のＥＧＡモードでの位置合わせ方法を更に詳しく述べる。図２は本発明の位置合わせ方法の一実施例のアライメントシーケンスを示す工程図である。図３は図２に示したウエハに予め指示されたサーチアライメントショットの位置を示す説明図である。図２の工程図に基づいて、個々の工程を説明する。
【００６０】
工程１０１では、先ずウエハローダ上のプリアライメントステーションにおいて外形基準によるプリアライメントが行われる。即ち、ウエハの直線的な切欠（フラット）が一定の方向に向くように粗く位置決めされる。次の工程１０２で、ウエハＷはロードアームによってウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダに載置される。即ち、ウエハＷのフラットをＸ軸と平行になるようにウエハホルダ上に載置され、その位置に真空吸着されて固定される。
【００６１】
次の工程１０３では、予め指示されたサーチアライメントショットが、設計値に基づいて、アライメントセンサの下に来るように、ウエハステージが移動する。この時点ではプリアライメント精度の分、非計測方向に長いサーチアライメントマークが必要である。ステージが移動した後、工程１０４では、サーチアライメントショットにおいてＹとＸの両方の計測を行う。
【００６２】
次に、工程１０５で、ファインアライメントサンプルショットに指定されたショットに移動される。上述のようにＥＧＡ方式の場合、一般にはウエハ内１０ショット程度が指示される。そしてそのＥＧＡショットは最外周より少し内側のプロセスダメージを受けていない部分の同心円状に並ぶものを選ぶことが多い。
【００６３】
このＥＧＡショットでは、例えば図３に示されるようなサンプルショットの場合、サーチショット２０１の次にその近くのショット２０２を最初のＥＧＡショットとして選択して、工程１０６で、ＸとＹとのファインアライメントを行う。ところで、サーチショット２０１とＥＧＡショット２０２は充分に近いため、工程１０４でサーチショット２０１でＸおよびＹの計測が終了していれば、工程１０１のプリアライメントでのプリアライメント精度を鑑みてもファインアライメント用の小さいマークを用いてもアライメントが可能である。
【００６４】
従って、もしプリアライメント精度が悪く、工程１０７で、ファインアライメント用マークが検出されなかったとしても、工程１０８で、その残留回転成分によってずれる方向に対してウエハを再度移動させた後に、再計測を行うシーケンスを繰り返すことによってファインアライメント用マークの検出が可能となる（工程１０５〜１０８）。
【００６５】
従って、ここで、工程１０４のサーチアライメントと工程１０６のファインアライメントとの２つのショットの計測結果からウエハの回転量を求めることができ、その量によってθテーブルを回転させることも可能となる。また、第２のファインアライメントショットへの移動については、サーチショット２０１およびファインアライメントショット２０２の結果を両方用いることで、さらに正確な計測が可能となる。
【００６６】
即ち、工程１０９では、工程１０８までのサーチショット２０１およびファインアライメントショット２０２のそれぞれのＸ及びＹの検出座標値の計測結果からウエハ上の各ショットの座標系のＸ方向とＹ方向のオフセット成分と回転成分とが求まる。このため、ウエハ自身のスケーリングや配列の直交度の誤差がない場合には一意的に解が求まる。
【００６７】
そのため、工程１１０でウエハの回転とシフト量を計算し、工程１１１の第２のファインアライメントショット２０３に移動する際に、Ｘ座標値及びＹ座標値のズレと、ウエハの回転誤差量とを加味して、第２のファインアライメントショット２０３に移動させる。このおけるアライメントの成功率は確実に向上することになる。
【００６８】
移動させた後に工程１１２で第２のファインアライメントショット２０３の検出座標と、目標座標とのズレを測定する。更に工程１１３で、目標とするファインアライメントショットが終了するまで（ＥＧＡの計測が終了するまで）、工程１０９に戻り、回転誤差量を計算して次のファインアライメントショットの移動に加味させる。即ち、測定されたファインアライメントショットで検出された座標位置と目標座標位置との偏差を用いて、次のファインアライメントショットの目標座標位置と座標位置とのずれを最小とするように移動させる。これによって、ファインアライメントの最終ショットまで同一の方法で確度を上げていくことが可能である。
【００６９】
以上のようにして第ｎショットまでファインアライメントが終了すると、その結果として、ウエハ上のショットのＸ，Ｙオフセット、Ｘ，Ｙスケーリング、直交度、ローテーションのすべてのパラメータが求まる。その結果から、レチクルを高速、高精度の移動させる手段をもった露光装置の場合には、工程１１４で、上記ウエハの残留ローテーション量に応じてレチクルを回転させる。これにより、焼付け結果において、ショット毎の残留ローテーションを小さくする効果が得られる。
【００７０】
以上のようにして露光準備が終了し、工程１１５及び工程１１６で、引続いて行われるステップアンドリピート動作により、正確な重ね合わせ露光が実行されることになる。
【００７１】
尚、本実施例では、サーチアライメント及びファインアライメントに引続くファインアライメントは隣接するサーチショットを用いて、各ショットに対応するアライメントマークの検出を確実なものとしていたが、アライメントマークの検出が可能であれば、隣接するサーチショットに限るものではない。
【００７２】
また、本実施例では、全てのＥＧＡファインアライメントショットの終了後に工程１１４でウエハの残留ローテーション量に応じてレチクルを回転させたが、例えばウエハ上のファインアライメントショット毎のローテションを計測する場合には、各ファインアライメントショットの終了毎に行うようにしてもよい。
【００７３】
更に、本実施例では、引続く次のファインアライメントショットの移動に際して、現状までのアライメントショットの目標座標位置と検出座標位置とのずれを加味したが、少なくとも現状までのアライメントショットのうちの一つのショットの目標座標位置と検出座標位置とのずれを加味すればよい。
【００７４】
図４は図２に示したウエハに予め指示された別のサーチアライメントショットの位置を示す説明図である。前述の図３では、サーチアライメント用のショット２０１とファインアライメント用のショット２０２を別に配置したが、図４に示すように、１つのショット３０１においてサーチアライメントとファインアライメントを行うことも可能であり、マーク領域の低減を実現することができる。
【００７５】
また、プリアライメント精度によってはサーチアライメントのシーケンスを省略しウエハ交換後に直接ファインアライメントシーケンスに入ることも考えられる。その場合にも、上記シーケンスと同様に計測ショット数に応じて、ＥＧＡ計算を繰り返しアライメント成功率を順次上げていくことが可能である。
【００７６】
以上のように本発明によれば、サーチショットが１つでも充分な重ね合わせ精度が得られるため、従来の２ショットを用いたサーチアライメントによる方式よりも、高いスループットを得ることができる。
【００７７】
また、サーチアライメントを１ショット以下で行うため、サーチアライメントのマークがウエハ内に１つ以下でよいことになり、露光装置の持つ露光領域を有効に使うことができるようになりかつ、１ウエハ上に露光できるショット数が増えるため、生産性が増すことになる。
【００７８】
尚、本実施例では、ＥＧＡのアライメントを示したが、実施例における各ファインアライメントショット毎に、Δｘ，Δｙ，θのズレを微調整して精密位置合わせを行い、露光するＤ／Ｄ方式の露光を行ってもよい。
【００７９】
また、本発明の位置合わせ装置及び位置合わせ方法は、ステップアンドリピート方式で被処理領域を目標位置に位置合わせするものであればよく、縮小投影露光装置以外にも、種々のリソグラフィ装置や、フォトマスク等の検査を行う装置、レーザリペア装置などについて、応用が可能である。
【００８０】
【発明の効果】
本発明は以上説明したとおり、座標位置を検出すべきｎ（２≦ｎ≦Ｎ）個の被処理領域のうち、ｍ（２≦ｍ≦ｎ）番目の被処理領域の静止座標系上での座標位置を検出するために、該ｍ番目の被処理領域の予め定められた目標座標位置に従って基板ステージの移動を制御手段で制御する際に、補正手段によって、（ｍ−１）番目までの被処理領域の少なくとも１つにおける位置検出手段によって検出された座標位置と目標座標位置との偏差に応じて、前記ｍ番目の被処理領域の目標座標位置を補正するものである。このため、基板ステージを移動してｍ番目の被処理領域の基板マークを検出する際に、良好に基板マークを検出することができる。また、従来では、２つのサーチアライメントを行って、Ｘ，Ｙ座標値のずれと、基板の回転量のずれを計測していたが、１つのサーチアライメントとこれに引続くファインアライメントで、良好に誤差検知ができるため、アライメント時間が短縮される。
【００８１】
更に、ｍ番目の被処理領域として、座標位置が検出された（ｍ−１）番目までの被処理領域以外の（ｎ−（ｍ−１））個の被処理領域のうち、（ｍ−１）番目の被処理領域に最も近い被処理領域が選択されている場合には、所定点の誤差は最も少ない、ため、計測の成功率が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するのに好適な投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の位置合わせ方法の一実施例のアライメントシーケンスを示す工程図である。
【図３】図２に示したウエハに予め指示されたサーチアライメントショットの位置を示す説明図である。
【図４】図２に示したウエハに予め指示された別のサーチアライメントショットの位置を示す説明図である。
【図５】従来の露光装置の位置決め操作の各ステップを示す工程図である。
【図６】従来の位置決め操作におけるウエハ上の計測ショットの配置を示す説明図である。
【符号の説明】
ＥＬ…照明光、
ＣＬ…コンデンサーレンズ、
ＲＳＴ…レチクルステージ、
Ｒ…レチクル、
ＰＡ…パターン領域、
ＰＬ…投影光学系、
Ｗ…ウエハ、
ＡＸ…光軸、
ＷＳＴ…ウエハステージ、
ＭＲ…移動鏡、
ＯＪ_１ …対物光学系、
１０…ＴＴＲ（ＴｈｒｏｕｇｈＴｈｅＲｅｔｉｃｌｅ）方式のアライメント系、
１１…オフアクシス方式のＦＩＡ（ＦｉｅｌｄＩｍａｇｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、
１２…レーザ干渉計、
１３…モータ、
１４…ステージコントローラ、
１５…演算ユニット、
１６…システムコントローラ、
１７…記憶部、
１８…ショット位置データ部、
１０１〜１１６…各工程、
２０１，３０１…サーチショット、
２０２，２０３…ファインショット[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an alignment apparatus of an exposure apparatus that repeatedly exposes a circuit pattern of a mask on a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a wafer), and more particularly to a device for rough positioning and precision positioning in an alignment operation.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, an apparatus that repeatedly exposes a circuit pattern of a mask on a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a wafer), that is, a so-called step-and-repeat type exposure apparatus has been used for manufacturing semiconductor devices. Be I have. In this exposure apparatus, it is necessary to precisely align a processing area provided on a semiconductor wafer to be exposed with a transfer position of an optical system of the exposure apparatus. This is because a circuit pattern to be transferred to a local region of a semiconductor wafer is composed of a plurality of sets, and the plurality of patterns are precisely aligned with a corresponding region to be processed on a substrate for each pattern and repeatedly exposed. That's why.
[0003]
The alignment errors of the step-and-repeat type exposure apparatus are classified into various errors such as offset deviations in X and Y directions, wafer rotation, pitch deviation, orthogonality, chip rotation and trapezoid.
[0004]
For this reason, some proposals have been made to eliminate the alignment error of the exposure apparatus. For example, there has been proposed an exposure apparatus including a rotation error detection unit for detecting the rotation error (Δθ) and a rotation unit for relatively rotating the mask and the wafer in order to eliminate the detected rotation error ( JP-A-60-186845).
[0005]
In such a step-and-repeat type exposure apparatus, it is necessary to accurately position each processing target region to a target coordinate position. Therefore, it has also been proposed to suppress errors in these chip patterns by statistical processing for all regions to be processed such as chip patterns aligned on one wafer.
[0006]
For example, when each of a plurality of chip patterns regularly arranged on the substrate to be processed along the designed arrangement coordinates is sequentially aligned with respect to a predetermined reference position by a step-and-repeat method, this step-and-repeat method is used. Prior to the alignment of the method, the substrate to be processed was moved based on the designed arrangement coordinate values of the chip patterns, and each position when some of the plurality of chip patterns were aligned with the reference position was actually measured. Thereafter, assuming that the designed array coordinate value and the actual array coordinate value to be aligned in the step-and-repeat method have a unique relationship including a predetermined error parameter, the plurality of actually measured values and The error parameter is determined such that the average deviation from the actual array coordinate value is minimized, and the determined error parameter and the designed array coordinate value are A method of calculating the actual array coordinate values based on the calculated array coordinate values based on the calculated actual array coordinate values during the step-and-repeat alignment (Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429). ).
[0007]
This will be specifically described. FIG. 5 is a process chart showing each step of the positioning operation of the conventional exposure apparatus. FIG. 6 is an explanatory view showing the arrangement of measurement shots on a wafer in a conventional positioning operation. In a conventional exposure apparatus, as shown in FIG. 5, in steps 401 and 402, a wafer is placed on a wafer stage after positioning is roughly finished on a wafer loader.
[0008]
Next, in some cases, rough positioning is performed again on the wafer stage. Thereafter, a coarse positioning (search alignment) operation for fine positioning (fine alignment) is started. In recent years, in order to reduce a search alignment mark area, two Y-direction marks at arbitrary positions on a wafer are often detected using one alignment sensor.
[0009]
In steps 403, 404, 405, and 406, the wafer stage is moved in a specified distance X direction to ₁ , Y ₂ Is detected, and the difference between the detected values of the two marks is obtained by the same sensor, whereby the amount of displacement and rotation of the wafer in the mounted state in the Y direction can be obtained. Here, the deviation in the Y direction can be solved by correcting the target position of the wafer stage at the time of step and repeat.
[0010]
If the rotation error is equal to or less than the allowable value, the exposure is performed as it is. If the rotation error exceeds the allowable value, several correction methods are conceivable. One is to rotate the wafer itself, which is actually realized by rotating a rotary table called a θ table in the wafer stage. That is, in steps 407, 408, and 409, the residual rotation amount is confirmed again with the same mark after rotation of the θ table, it is determined whether the rotation is within the allowable value, and it is determined whether or not to rotate again. For checking the amount of residual rotation, the first two shots of fine alignment described below can be used. As another method, it is possible to rotate the reticle side. In this method, it is necessary to provide an accurate measurement mechanism on the reticle stage side.
[0011]
Next, in step 410, search alignment in the X direction is performed. In this case, since the measurement of the rotation direction has already been completed, one mark for X direction detection may be detected.
[0012]
After the search alignment is completed as described above, a fine positioning (fine alignment) mode is entered. As a recent trend of fine alignment, in steps 411, 412, 413 and 414, a method called EGA (Enhanced Global Alignment) for performing statistical calculation based on measurement results of a plurality of shots and calculating an exposure position of each shot Has been done. For example, in the case of an 8-inch wafer, if the exposure area of the exposure apparatus is set to 20 mm × 20 mm, about 70 shots can be exposed. Is being shortened.
[0013]
After the EGA measurement is completed, in steps 415 and 416, an exposure operation by step and repeat is performed. In addition to the EGA, a die-by-die (Die-by-Die) system in which an alignment mark is detected for each shot after a search alignment operation and the exposure operation is performed based on a result of the detection is performed. There is alignment.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the EGA method as described above, the search alignment performed in steps 403, 404, 405, and 406 6 As shown in (1), two shots for search alignment are required on the wafer (500) (501, 502). This shot can be shared with the shot for fine alignment, but in any case, two large search marks capable of search alignment are required on the wafer.
[0015]
By the way, in the above-mentioned conventional technique, the operation is shifted to the fine alignment operation after performing the alignment of two shots by the search alignment. However, considering the measurement accuracy in the rotation direction, it is preferable to set the interval between the two shots as wide as possible. Is good.
[0016]
However, from the viewpoint of throughput, the time required for the search alignment due to the increase in the interval between the two shots cannot be ignored. For example, the time required for moving the two shots is about 1 second. One second is required for each wafer, and the more the number of processed wafers, the longer the alignment time becomes, which cannot be ignored. Further, in order to increase the positioning accuracy in the rotation direction, it is necessary to repeat the measurement and the drive several times, and the movement time between two shots becomes a serious problem.
[0017]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and has as its object to obtain a novel alignment apparatus and an alignment method having various features such as shortening of an alignment time. And
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In the positioning apparatus according to the first aspect of the present invention, a substrate stage that two-dimensionally moves while holding a substrate on which N regions to be processed are arranged; and stationary coordinates that define a moving position of the substrate stage A position detection unit having a detection center at a predetermined position on the system, and detecting a coordinate position on the stationary coordinate system when the detection center matches a substrate mark attached to the processing target area on the substrate; Control means for controlling the movement of the substrate stage using the detected coordinate position in order to align each of the N processed regions with a predetermined point in the stationary coordinate system; In the aligning device, the coordinate position of the m (2 ≦ m ≦ n) -th processed area among the n (2 ≦ n ≦ N) processed areas whose coordinate positions are to be detected on the stationary coordinate system. To detect the m-th region to be processed When the substrate stage is moved in accordance with a predetermined target coordinate position, a deviation between the coordinate position detected by the position detection means and the target coordinate position in at least one of the (m-1) th processing regions. Correction means for correcting the target coordinate position of the m-th processing area, At least the first processed region among the n processed regions has a global alignment mark having a larger area than the substrate mark, and the correction unit includes: Correcting the target coordinate position of the second processed area based on the deviation between the coordinate position and the target coordinate position in the global alignment mark detected by the position detection means; The controller controls the movement of the substrate stage based on the corrected target coordinate position such that the position detector detects a substrate mark in the m-th processing area.
Further, in the positioning apparatus according to the second aspect of the present invention, a substrate stage that two-dimensionally moves while holding a substrate on which N regions to be processed are arranged; a stationary stage that defines a moving position of the substrate stage Position detection means having a detection center at a predetermined position on a coordinate system, and detecting a coordinate position on the stationary coordinate system when the detection center matches a substrate mark attached to a processing target area on the substrate. And control means for controlling the movement of the substrate stage using the detected coordinate position in order to align each of the N processed regions with a predetermined point in the stationary coordinate system. In the positioning device, the coordinates of the m (2 ≦ m ≦ n) -th processed area among the n (2 ≦ n ≦ N) processed areas whose coordinate positions are to be detected on the stationary coordinate system. In order to detect the position, the m-th processed When the substrate stage is moved in accordance with a predetermined target coordinate position of the area, the coordinate position detected by the position detecting means and the target coordinate position in at least one of the (m-1) th processing regions is determined. Correction means for correcting the target coordinate position of the m-th processing area in accordance with the deviation of the m-th processing area, wherein the correction means calculates the target coordinate position of the second processing area of the n processing areas. Correction based on the deviation between the coordinate position of the substrate mark and the target coordinate position in the first processed area detected by the position detection means, and The movement of the substrate stage is controlled based on the corrected target coordinate position so as to detect a substrate mark in a processing area. .
[0019]
Claim 8 In the alignment method according to the invention described in (1), claim 1 Any one of ~ 6 In an alignment method using the alignment device described in the above,
Detecting the coordinate position of each of the n processed regions on the stationary coordinate system, and performing statistical operation on the detected plurality of coordinate positions to obtain the static position of each of the N processed regions. This is a method of calculating a coordinate position on a coordinate system and aligning each of the N processed regions with the predetermined point based on the calculated coordinate position.
[0020]
Claim 9 In the positioning method according to the invention described in the above, 8 Among the (n− (m−1)) processed regions other than the (m−1) th processed region in which the coordinate position is detected as the m-th processed region described in (m). -1) This is a method in which the processing area closest to the first processing area is selected.
[0021]
Claim 10 In the positioning method according to the invention described in (1), claim 1 ~ 6 In an alignment method using the alignment device according to any one of the above,
This is a method of repeating an operation of detecting a coordinate position on the stationary coordinate system for each processing target area on the substrate and aligning the position with a predetermined point.
[0023]
[Action]
In the present invention, among the n (2 ≦ n ≦ N) processed regions whose coordinate positions are to be detected, the coordinate position of the m (2 ≦ m ≦ n) -th processed region on the stationary coordinate system is determined. When the control means controls the movement of the substrate stage in accordance with a predetermined target coordinate position of the m-th processing area for detection, the correction means controls the movement of the (m-1) -th processing area by the correction means. The target coordinate position of the m-th processed region is corrected in accordance with a deviation between the coordinate position detected by at least one of the position detection means and the target coordinate position. Therefore, when the substrate stage is moved and the substrate mark in the m-th processing area is detected, the substrate mark can be detected satisfactorily.
[0024]
That is, when moving to the target coordinate position of the m-th processed area, the deviation between the coordinate position detected by the position detecting means and the target coordinate position in at least one of the (m-1) -th processed areas. Is used to correct the target coordinate position of the m-th processing area, the deviation between the target coordinate position and the coordinate position of the m-th processing area can be minimized. When detecting the substrate mark in the m-th processing area, the substrate mark can be detected satisfactorily.
[0025]
In a preferred alignment apparatus according to the present invention, for example, in an exposure operation of projecting and transferring a pattern onto each of a plurality of processing target areas on a substrate, the exposure step advanced to the pattern transfer position is performed. 2. Description of the Related Art There is a positioning device of an exposure apparatus that performs a positioning operation for positioning a processing region.
[0026]
Specifically, as a substrate stage, a substrate on which N processing areas are arranged is held and moved two-dimensionally, and a plurality of processing areas are transferred to a transfer position where the original pattern of the mask is projected on the substrate. And a detection optical system having a detection center at a predetermined position on a stationary coordinate system that defines the movement position of the substrate stage, as the position detection means. Detecting means for detecting a coordinate position on the stationary coordinate system when the substrate mark attached to the processing target area coincides with the substrate mark, and controlling the substrate stage to a desired X coordinate value as control means. , Y coordinate value, and a rotation (θ) amount value, and a driving system for projecting the pattern onto each of a plurality of processing regions on a substrate and transferring the pattern to the substrate. Transferred to the transfer position Serial has an alignment device of the exposure apparatus for performing alignment operation to align the position of the processing area.
[0027]
Note that the relationship between the number N of regions to be processed arranged on the substrate, the number n at which the coordinate position is to be detected, and the number m at which the coordinate position is actually detected is 2 ≦ m ≦ n ≦ N. ing. That is, from among all the N areas to be processed, n pieces including a maximum of N pieces are selected, and the coordinate positions are sequentially detected up to the mth.
[0028]
That is, specifically, the target coordinate position and the detected coordinate position of n processed regions out of the N processed regions on the substrate held on the substrate stage are compared and examined. First, the coordinate position of one processing target area is detected. In this detection, for example, a substrate mark attached to the processing target area is detected. This can be done with a normal search alignment shot.
[0029]
Next, based on the first processed area, the coordinate position of the second processed area is detected and compared with a target coordinate position obtained from the first processed area. The rotation amount of the substrate is determined from the coordinate position of the first processing area, the coordinate position of the second processing area, and the target coordinate position.
[0030]
Therefore, the subsequent detection of the coordinate position of the m-th processed area is performed by using the coordinate position detected by the position detecting means and the target coordinate position in at least one of the (m-1) -th processed areas. The target coordinate position of the m-th processing target region may be corrected in accordance with the deviation, and the substrate may be moved.
[0031]
According to this method, conventionally, two search alignments are performed to measure the deviation of the X and Y coordinate values and the deviation of the rotation amount of the substrate. However, one search alignment and a fine alignment subsequent thereto are performed. Since the error can be detected satisfactorily, the alignment time is shortened.
[0032]
As an alignment method using a deviation between a specific coordinate position and a target coordinate position, as described in the second aspect of the present invention, each of n to-be-processed regions out of N arranged on a substrate is used. A coordinate position on the stationary coordinate system is calculated by detecting a coordinate position on the stationary coordinate system and statistically calculating a plurality of the detected coordinate positions on the stationary coordinate system. A so-called "enhanced global alignment (EGA) method" is used in which each of the N processed regions is aligned with a predetermined point based on the calculated coordinate position.
[0033]
That is, the deviation between the coordinate position of the n processed regions selected from the N arranged on the substrate and the target coordinate position is statistically calculated, and each deviation of the entire N is calculated. By positioning each of the N processed regions to predetermined points based on the calculated coordinate positions, the N processed regions are aligned with the respective predetermined points. Therefore, for example, the control means sequentially advances each of n processed areas selected from among the N processed areas on the substrate, and after detecting their positions, based on the detection result, The exposure operation can be performed by estimating the distribution of the N processed regions and sequentially moving each of the N processed regions on the substrate to the transfer position.
[0034]
Further, in the case of the "enhanced global alignment (EGA) method" of the present invention, as described in claim 3, the (m-1) th coordinate position is detected as the m-th processing area. When the processing area closest to the (m-1) -th processing area is selected from the (n- (m-1)) processing areas other than the processing area, the predetermined point The error is the least.
[0035]
Further, as an alignment method using a deviation between another coordinate position and a target coordinate position, as described in claim 4, a coordinate position on the stationary coordinate system is detected for each processing target area on the substrate. There is a so-called “die-by-die method” that repeats the operation of positioning at a predetermined point.
[0036]
That is, each of the N processed areas on the substrate is sequentially advanced, the position of the advanced processed area is detected, and the transfer position of the pattern and the processed After making the position coincide with the position of the region, an operation of performing an exposure operation at the position is performed, the process proceeds to the next region to be processed, and this is sequentially repeated.
[0037]
Further, among the n processed regions described in the present invention, at least the first processed region has a mark for global alignment having a larger area than the substrate mark, so that the first processed region is not used. Area positioning becomes easy.
[0038]
【Example】
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the present invention. In FIG. 1, illumination light (i-line, KrF, ArF excimer laser, or the like) EL from an illumination system (not shown) passes through a condenser lens CL to a pattern area PA of a reticle R mounted on a reticle stage RST. Illuminate with almost uniform illuminance. The illumination light EL that has passed through the pattern area PA is incident on a projection optical system PL whose image side is at least telecentric, and the projection optical system PL forms and projects an image of a circuit pattern formed in the pattern area PA on the wafer W.
[0039]
The wafer W is mounted on a wafer stage WST that can be two-dimensionally moved by a motor 13 in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL. The position of wafer stage WST in the X and Y directions is always detected by laser interferometer 12 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. A movable mirror MR that reflects the laser beam from interferometer 12 is fixed to an end of wafer stage WST.
[0040]
In FIG. 1, a TTR (Through The Reticle) type alignment system 10 and an off-axis type FIA (Field Image Alignment) system 11 are provided. The TTR alignment system 10 detects an alignment mark (reticle mark) on the reticle R and an alignment mark (wafer mark) attached to a shot area on the wafer W, and detects a relative displacement amount thereof. In this embodiment, two sets are arranged with the pattern area PA interposed therebetween.
[0041]
TTR alignment system 10 is objective optical system OJ ₁ Thus, for example, an image of a reticle mark and an image of a wafer mark are formed on a light receiving surface of an image sensor (CCD camera or the like). The TTR alignment system 10 detects the amount of displacement between the reticle mark and the wafer mark in the X, Y, and rotation (θ) directions, and outputs the information to the arithmetic unit 15. The FIA system 11 irradiates the wafer W with illumination light (broadband light) having a predetermined wavelength width, and also emits an objective optical system OJ. ₂ Forms an image of the wafer mark on an index plate disposed in a plane conjugate with the wafer, and further forms an image of the wafer mark and an image of the index mark on a light receiving surface of an image sensor (such as a CCD camera). It is an image. The FIA system 11 detects the amount of displacement between the wafer mark and the index mark in the X and Y directions and outputs the information to the arithmetic unit 15.
[0042]
It is assumed that the coordinate origin of the orthogonal coordinate system XY defined by the interferometer 12 coincides with the optical axis AX, and the respective detection center points of the TTR alignment system 10 and the FIA system 11 are defined by predetermined coordinates on the orthogonal coordinate XY. The shot area on the wafer W is set to a position, and the projection area of the pattern of the reticle R (for example, the coordinate origin) is set to a predetermined point in the orthogonal coordinate system XY, that is, using the upper part of the TTR alignment system 10 or FIA system 11 ).
[0043]
The arithmetic unit 15 determines the offset to be given to the target coordinate position of the shot area to be subjected to the next coordinate measurement based on the amount of positional deviation from the TTR alignment system 10 or the FIA system 11, and further determines the offset from the interferometer 12. The position signal is also input, and the coordinate position of wafer stage WST when the displacement between the two marks becomes zero is obtained. The amount of displacement from the TTR system 10 or the FIA system 11, the above-described offset, and the coordinate position are stored in the storage unit 17.
[0044]
Further, the arithmetic unit 15 performs an EGA operation (statistical operation) using the coordinate positions obtained previously, and outputs the operation results (calculation parameters, array coordinate values, etc.) to the storage unit 17 and the system controller 16. That is, when the EGA method is adopted, the coordinate positions of a plurality of (three or more, usually about 10 to 15) shot areas (sample shots) stored in the storage unit 17 and the shot position data unit 18 Based on the designed array coordinate values of the input sample shots, the array coordinate values of all shot areas on the wafer W are calculated by statistical calculation.
[0045]
Although not shown in FIG. 1, each information from the TTR alignment system 10 and the FIA system 11 is configured to be input to the arithmetic unit 15 through a changeover switch, and the above information is transmitted to the arithmetic unit 15 by the changeover switch. Switching to the system controller 16 enables input. The system controller 16 performs switch switching according to an alignment mode (EGA mode or die-by-die (D / D) mode) input from an input device (keyboard, barcode reader, or the like) 19. That is, the system controller 16 operates the switch so that the information is input to the arithmetic unit 15 when the EGA mode is specified, and the information is input to the system controller 16 when the D / D mode is specified. Switching will be performed.
[0046]
The shot position data section 18 stores design coordinate values of all shot areas on the wafer W, and the coordinate values are output to the arithmetic unit 15 and the system controller 16. Further, the arrangement (number, position) of the sample shots used for the EGA calculation is also input to the data section 18. The system controller 16 determines a series of procedures for controlling the movement of the wafer stage WST at the time of alignment or at the time of exposure in the step-and-repeat method based on the various data, and performs overall control of the entire apparatus. Stage controller 14 drives motor 13 so that the difference between the coordinate value input from system controller 16 and the coordinate value from interferometer 12 becomes zero, and positions wafer stage WST.
[0047]
When the D / D mode is set in the projection exposure apparatus of FIG. 1, the system controller 16 reads from the data section 18 the design coordinate position of the shot area provided with the global alignment mark, and Then, wafer stage WST is moved in accordance with the coordinate position such that the global alignment mark is detected. Thereafter, the FIA system 11 detects the amount of displacement of the global alignment mark in the X and Y directions.
[0048]
The system controller 16 reads out the designed array coordinate values (target coordinate positions) of the first shot area on the wafer W from the data section 18 and starts the step-repeat exposure in order to start the exposure. The position deviation amount of the global alignment mark is corrected as an offset in addition to the target coordinate position, and the stage controller 14 moves the wafer stage WST according to the corrected target coordinate position.
[0049]
Next, the TTR alignment system 10 detects the amount of displacement in the X, Y, and θ directions between the reticle mark and the fine alignment mark (wafer mark) in the first shot area. Further, system controller 16 finely moves wafer stage WST so that the amount of displacement from TTR alignment system 10 becomes substantially zero, and accurately aligns pattern area PA of reticle R with the first shot area. The overlay exposure is started. At this time, the reticle R may be slightly rotated in order to reduce the amount of displacement in the θ direction to zero.
[0050]
Next, the system controller 16 reads out the target coordinate position of the second shot area from the data section 18 and at least one of the global alignment mark stored in the storage section 17 and the fine alignment mark of the first shot area. The target coordinate position is corrected using the shift amount, and wafer stage WST is moved according to the corrected target coordinate position. Further, wafer stage WST is finely moved so that the amount of displacement from TTR alignment system 10 becomes zero, and overlay exposure is started.
[0051]
Hereinafter, the above-described operation is repeatedly performed, and all (N) shot areas on the wafer W are overlapped and exposed. In the D / D mode described above, it is preferable to select the closest shot area to the shot area where the overlay exposure has been performed, that is, an adjacent shot area and perform the overlay exposure. Further, in the D / D mode, the number n of shots to be subjected to coordinate measurement is n = N, and in the m-th (2 ≦ m ≦ n) -th shot area of the n shot areas, the first to (m−1) -th shot areas It is sufficient to use at least one of the displacement amounts detected in each of the above. At this time, the averaging process, the weighted averaging process, or the minimum Squared An approximation process may be performed to determine one position shift amount, and the target coordinate position may be corrected according to the obtained position shift amount.
[0052]
Further, in the above description, the amount of positional deviation from the TTR alignment system 10 is given as it is to the target coordinate position as an offset, but fine alignment of the shot area with respect to the reticle mark is also performed using the position signal from the interferometer 12 as described above. The coordinate position of the wafer stage WST when the positional shift amount of the use mark becomes zero may be obtained, and the next target coordinate position may be corrected according to the deviation between the obtained coordinate position and the target coordinate position. Exactly the same.
[0053]
In the projection exposure apparatus of FIG. 1, when the EGA mode is set, the system controller 16 reads from the data section 18 the design coordinate position of the shot area provided with the global alignment mark, and the FIA system 11 Wafer stage WST is moved in accordance with this coordinate position so that an alignment mark is detected. Thereafter, the FIA system 11 detects the amount of displacement of the global alignment mark in the X and Y directions.
[0054]
Further, the system controller 16 Pieces The target coordinate positions of a plurality of n (2 ≦ n ≦ N) sample shots among the shot areas are read out from the data unit 18 and the above-described positional shift amount is added to the target coordinate position of the first sample shot as an offset. After the correction, the stage controller 14 moves the wafer stage WST according to the corrected target coordinate position so that the FIA system 11 detects the fine alignment mark of the first sample shot. Next, the FIA system 11 detects the amount of displacement in the X, Y, and θ directions of the fine alignment mark of the first sample shot with respect to the index mark.
[0055]
Further, arithmetic unit 15 also obtains the coordinate position of wafer stage WST when the positional shift amount of the fine alignment mark of the first sample shot with respect to the index mark becomes zero, using the position signal from interferometer 12. The stored coordinate position and the displacement amount of the first sample shot are stored in the storage unit 17. Further, the system controller 16 corrects the target coordinate position of the second sample shot using at least one of the positional deviation amounts of the global alignment mark stored in the storage unit 17 and the fine alignment mark of the first sample shot. Then, wafer stage WST is moved according to the corrected target coordinate position.
[0056]
Next, the fine alignment mark of the second sample shot is detected using FIA system 11, and the coordinate position of wafer stage WST when the amount of displacement from FIA system 11 becomes zero is determined. Hereinafter, the above operation is repeatedly executed to obtain the coordinate positions of all (N) sample shots on the wafer W, and the arithmetic unit 15 statistically calculates the plurality of coordinate positions stored in the storage unit 17 (least square). Calculation) to calculate the coordinate positions of all (N) shot areas on the wafer W.
[0057]
Further, the system controller 16 sequentially positions the wafer stage WST in accordance with the coordinate position calculated by the calculation unit 15, and superimposes and exposes the pattern of the reticle R on each shot area on the wafer W. In the EGA mode described above, when sequentially measuring coordinate positions of a plurality of sample shots, a sample shot closest to a previous sample shot is selected and the coordinate position is measured. Further, as in the D / D mode, in the m-th (2 ≦ m ≦ n) sample shot, at least one of the displacement amounts detected in each of the first to (m−1) -th sample shots may be used. . At this time, a plurality of displacements may be averaged, weighted averaged, or least-squares approximated to determine one displacement, and the target coordinate position may be corrected according to the determined displacement. Good.
[0058]
Further, the next target coordinate position may be corrected according to the deviation between the coordinate position obtained by the arithmetic unit 15 and the target coordinate position. When the pre-alignment accuracy is sufficiently high and it is not necessary to detect a global alignment mark, the first shot area on the wafer W (1 in the D / D mode) is used in either the EGA mode or the D / D mode. The wafer stage WST is moved in accordance with the target coordinate position of the shot area to be overlap-exposed (first sample shot in the EGA mode), and at this time, the displacement amount obtained from the TTR alignment system 10 or the FIA system 11 is used. What is necessary is just to correct the target coordinate position of the next shot.
[0059]
The positioning method in the EGA mode of the present invention will be described in more detail. FIG. 2 is a process chart showing an alignment sequence of an embodiment of the positioning method of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing positions of search alignment shots specified in advance on the wafer shown in FIG. Each step will be described based on the step diagram of FIG.
[0060]
In step 101, first, pre-alignment is performed on the basis of an outer shape at a pre-alignment station on a wafer loader. That is, the wafer is roughly positioned so that the linear notch (flat) of the wafer is directed in a certain direction. In the next step 102, wafer W is placed on a wafer holder on wafer stage WST by the load arm. That is, the flat surface of the wafer W is placed on the wafer holder so as to be parallel to the X axis, and is vacuum-adsorbed and fixed at that position.
[0061]
In the next step 103, the wafer stage is moved so that the search alignment shot specified in advance is below the alignment sensor based on the design value. At this point, a search alignment mark long in the non-measurement direction is required for the pre-alignment accuracy. After the stage is moved, step 104 measures both Y and X in the search alignment shot.
[0062]
Next, in step 105, the shot is moved to the shot designated as the fine alignment sample shot. As described above, in the case of the EGA method, generally, about 10 shots in the wafer are specified. The EGA shot is often selected concentrically in a portion slightly inward of the outermost circumference and not receiving the process damage.
[0063]
In this EGA shot, for example, in the case of a sample shot as shown in FIG. 3, a shot 202 near the search shot 201 is selected as the first EGA shot, and in step 106, fine alignment between X and Y is performed. I do. By the way, since the search shot 201 and the EGA shot 202 are sufficiently close to each other, if the measurement of X and Y is completed in the search shot 201 in the step 104, the fine alignment is performed in consideration of the pre-alignment accuracy in the pre-alignment in the step 101. Alignment is possible even if a small mark is used.
[0064]
Therefore, even if the pre-alignment accuracy is poor and the fine alignment mark is not detected in step 107, re-measurement is performed in step 108 after the wafer is moved again in the direction deviated by the residual rotation component. By repeating the sequence to be performed, fine alignment marks can be detected (steps 105 to 108).
[0065]
Therefore, the rotation amount of the wafer can be obtained from the measurement results of the two shots of the search alignment in step 104 and the fine alignment in step 106, and the θ table can be rotated according to the amount. As for the movement to the second fine alignment shot, more accurate measurement can be performed by using both the results of the search shot 201 and the fine alignment shot 202.
[0066]
That is, in step 109, based on the measurement results of the detected X and Y coordinate values of the search shot 201 and the fine alignment shot 202 up to step 108, the offset components in the X and Y directions of the coordinate system of each shot on the wafer are calculated. The rotation component is obtained. Therefore, if there is no error in the scaling of the wafer itself or in the orthogonality of the array, a unique solution is obtained.
[0067]
Therefore, in step 110, the wafer is rotated. When The shift amount is calculated, and when moving to the second fine alignment shot 203 in step 111, the second fine alignment shot is taken into account by considering the deviation of the X coordinate value and the Y coordinate value and the rotation error amount of the wafer. Move to 203. The success rate of the alignment in this case will surely be improved.
[0068]
After the movement, in step 112, the deviation between the detected coordinates of the second fine alignment shot 203 and the target coordinates is measured. Further, in step 113, the process returns to step 109 until the target fine alignment shot is completed (until EGA measurement is completed), and the rotation error amount is calculated and added to the movement of the next fine alignment shot. In other words, using the deviation between the coordinate position detected in the measured fine alignment shot and the target coordinate position, the target coordinate position in the next fine alignment shot is moved so as to minimize the deviation between the target coordinate position and the coordinate position. This makes it possible to increase the accuracy by the same method until the final shot of fine alignment.
[0069]
When the fine alignment is completed up to the n-th shot as described above, as a result, all the parameters of the X, Y offset, X, Y scaling, orthogonality, and rotation of the shot on the wafer are obtained. From the results, in the case of an exposure apparatus having means for moving the reticle with high speed and high precision, in step 114, the reticle is rotated according to the remaining rotation amount of the wafer. As a result, an effect of reducing the residual rotation for each shot in the printing result can be obtained.
[0070]
As described above, the exposure preparation is completed, and in the steps 115 and 116, an accurate overlay exposure is performed by the subsequent step-and-repeat operation.
[0071]
In this embodiment, the search alignment and the fine alignment subsequent to the fine alignment use the adjacent search shots to ensure the detection of the alignment marks corresponding to each shot. However, the alignment marks can be detected. If there is, it is not limited to the adjacent search shot.
[0072]
Further, in the present embodiment, the reticle is rotated in accordance with the remaining rotation amount of the wafer in step 114 after completion of all the EGA fine alignment shots. However, for example, when the rotation is measured for each fine alignment shot on the wafer, May be performed at the end of each fine alignment shot.
[0073]
Further, in the present embodiment, when the subsequent fine alignment shot is moved, the deviation between the target coordinate position and the detected coordinate position of the alignment shot up to the present is taken into account, but at least one of the alignment shots up to the present is considered. The difference between the target coordinate position of the shot and the detected coordinate position may be taken into account.
[0074]
FIG. 4 is an explanatory view showing the position of another search alignment shot designated in advance on the wafer shown in FIG. In FIG. 3 described above, the shot 201 for search alignment and the shot 202 for fine alignment are separately arranged. However, as shown in FIG. 4, search alignment and fine alignment can be performed in one shot 301. Mark area can be reduced.
[0075]
Depending on the pre-alignment accuracy, the search alignment sequence may be omitted and the fine alignment sequence may be directly entered after the wafer exchange. Also in this case, it is possible to repeat the EGA calculation and increase the alignment success rate sequentially according to the number of measurement shots as in the above sequence.
[0076]
As described above, according to the present invention, sufficient overlay accuracy can be obtained even with one search shot, so that a higher throughput can be obtained than in the conventional search alignment method using two shots.
[0077]
In addition, since search alignment is performed in one shot or less, the number of search alignment marks in the wafer may be one or less, so that the exposure area of the exposure apparatus can be used effectively, and Since the number of shots that can be exposed to light increases, the productivity increases.
[0078]
In this embodiment, the alignment of the EGA is shown. However, for each fine alignment shot in the embodiment, the D / D system in which the deviation of Δx, Δy, θ is finely adjusted to perform precise alignment and exposure is performed. Exposure may be performed.
[0079]
Further, the positioning apparatus and the positioning method of the present invention are not limited as long as the processing area is positioned at a target position by a step-and-repeat method. In addition to the reduced projection exposure apparatus, various lithography apparatuses and photolithography apparatuses can be used. The present invention can be applied to a device for inspecting a mask or the like, a laser repair device, and the like.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, among the n (2 ≦ n ≦ N) processed regions whose coordinate positions are to be detected, the m (2 ≦ m ≦ n) -th processed region on the stationary coordinate system is determined. In order to detect the coordinate position, when the movement of the substrate stage is controlled by the control means in accordance with the predetermined target coordinate position of the m-th processing area, the correction means controls the movement of the substrate stage up to the (m-1) th processing area. The target coordinate position of the m-th processed region is corrected in accordance with a deviation between the coordinate position detected by the position detecting means in at least one of the processing regions and the target coordinate position. Therefore, when the substrate stage is moved and the substrate mark in the m-th processing area is detected, the substrate mark can be detected satisfactorily. Further, conventionally, two search alignments were performed to measure the deviation of the X and Y coordinate values and the deviation of the rotation amount of the substrate. Since the error can be detected, the alignment time is reduced.
[0081]
Further, among the (n− (m−1)) processed regions other than the (m−1) th processed region whose coordinate position is detected as the m-th processed region, (m−1) When the processing area closest to the ()) th processing area is selected, the error of the predetermined point is the smallest, and the success rate of the measurement is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the present invention.
FIG. 2 is a process chart showing an alignment sequence of an embodiment of the alignment method of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing positions of search alignment shots specified in advance on the wafer shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing positions of another search alignment shot specified in advance on the wafer shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a process chart showing each step of a positioning operation of a conventional exposure apparatus.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an arrangement of measurement shots on a wafer in a conventional positioning operation.
[Explanation of symbols]
EL: illumination light,
CL: condenser lens,
RST ... reticle stage,
R ... reticle,
PA: pattern area,
PL: Projection optical system,
W ... wafer,
AX: Optical axis,
WST… wafer stage,
MR… moving mirror,
OJ ₁ … Objective optics,
10 ... TTR (Through The Reticle) type alignment system,
11: Off-axis FIA (Field Image Alignment) system,
12 laser interferometer
13 ... motor,
14… Stage controller,
15 arithmetic unit,
16 System controller,
17 ... storage unit,
18: shot position data section,
101 to 116: each step,
201, 301 ... search shot,
202, 203 ... fine shot

Claims

A substrate stage that two-dimensionally moves while holding the substrate on which the N processing regions are arranged;
A detection center is provided at a predetermined position on a stationary coordinate system that defines a movement position of the substrate stage, and the detection center is located on the stationary coordinate system when the detection center coincides with a substrate mark attached to an area to be processed on the substrate. Position detecting means for detecting a coordinate position at the position;
Control means for controlling the movement of the substrate stage using the detected coordinate position in order to align each of the N processed regions with a predetermined point in the stationary coordinate system. In the device,
In order to detect the coordinate position of the m (2 ≦ m ≦ n) -th processed area on the stationary coordinate system among the n (2 ≦ n ≦ N) processed areas whose coordinate positions are to be detected. When the substrate stage is moved according to a predetermined target coordinate position of the m-th processing area, the position is detected by the position detection means in at least one of the (m-1) -th processing areas. Correction means for correcting the target coordinate position of the m-th processing area in accordance with the deviation between the coordinate position and the target coordinate position,
At least the first processed region among the n processed regions has a global alignment mark having a larger area than the substrate mark,
The correction unit determines a target coordinate position of a second processed region among the n processed regions by a deviation between a coordinate position in the global alignment mark detected by the position detection unit and a target coordinate position. Correction based on
The position control unit controls the movement of the substrate stage based on the corrected target coordinate position so that the position detection unit detects a substrate mark in the m-th processing area. Matching device.

A substrate stage that two-dimensionally moves while holding the substrate on which the N processing regions are arranged;
A detection center is provided at a predetermined position on a stationary coordinate system that defines a movement position of the substrate stage, and the detection center is located on the stationary coordinate system when the detection center coincides with a substrate mark attached to an area to be processed on the substrate. Position detecting means for detecting a coordinate position at the position;
Control means for controlling the movement of the substrate stage using the detected coordinate position in order to align each of the N processed regions with a predetermined point in the stationary coordinate system. In the device,
In order to detect the coordinate position of the m (2 ≦ m ≦ n) -th processed area on the stationary coordinate system among the n (2 ≦ n ≦ N) processed areas whose coordinate positions are to be detected. When the substrate stage is moved according to a predetermined target coordinate position of the m-th processing area, the position is detected by the position detection means in at least one of the (m-1) -th processing areas. Was
A correction unit configured to correct the target coordinate position of the m-th processing target region according to a deviation between the coordinate position and the target coordinate position;
The correction means calculates a target coordinate position of a second processing area among the n processing areas by using a coordinate position of the substrate mark and a target coordinate in the first processing area detected by the position detection means. Correct based on the deviation from the position,
The position control unit controls the movement of the substrate stage based on the corrected target coordinate position so that the position detection unit detects a substrate mark in the m-th processing area. Matching device.

The correction means corrects the target coordinate position of the m-th processed area according to the plurality of deviations in a plurality of processed areas among the (m-1) -th processed areas. The alignment device according to claim 1 or 2, wherein

The correction means obtains one deviation by performing averaging processing, weighted averaging processing, or least-squares approximation processing on the plurality of deviations in the plurality of processing target areas, and based on the one deviation, calculates the m-th processing target. 4. The positioning apparatus according to claim 3, wherein the target coordinate position of the processing area is corrected .

The positioning device according to claim 1, wherein the correction unit corrects a rotation error of the substrate with respect to the stationary coordinate system .

The positioning apparatus according to claim 1, wherein the correction unit corrects a shift amount of the substrate with respect to the stationary coordinate system .

It has a positioning device according to any one of claims 1 to 6,
An exposure apparatus, comprising: a projection optical system for projecting and exposing a pattern formed on a mask onto a substrate aligned by the alignment apparatus.

In a positioning method using the positioning device according to any one of claims 1 to 6,
Detecting the coordinate position of each of the n processed regions on the stationary coordinate system, and performing statistical operation on the detected plurality of coordinate positions to obtain the static position of each of the N processed regions. A position alignment method comprising: calculating a coordinate position on a coordinate system; and positioning each of the N processed regions to the predetermined point based on the calculated coordinate position.

Of the (n- (m-1)) processed regions other than the (m-1) -th processed region in which the coordinate position is detected as the m-th processed region, (m-1) 9. The method according to claim 8, wherein a processing area closest to the ()) th processing area is selected.

In a positioning method using the positioning device according to any one of claims 1 to 6,
An alignment method, comprising: repeating an operation of detecting a coordinate position on the stationary coordinate system for each processing target area on the substrate and aligning the coordinate position with a predetermined point.

An exposure method, comprising: exposing a pattern formed on a mask onto a substrate that has been aligned using the alignment method according to claim 8.