JP3571874B2 - 位置合わせ方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密な位置合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、複数の対象物を順次正確に位置合せする方法および装置ならびにこれらを使用することができるデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
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所謂ステッパが広く用いられている。
【０００３】
図８（ａ）は縮小投影型の半導体露光装置の一例を示す概略図である。
同図に示すように、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に投影し、露光する。図中のＳは位置合せ用光学系であり、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の相対的な位置合せは次のような手順により行なう。
【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９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せ用マークＭｌｘが、位置合せ光学系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、位置合せ用マークＭｌｘ（以降、ウエハマークともいう）を照明している。ウエハマークＭｌｘは、図８（ｂ）に示すように、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。
【０００５】
ウエハマークＭｌｘから反射した光束は、再度投影光学系１およびレチクル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Ｍｌｘの像ＷＭを形成する。撮像装置５においてマークＭ１ｘの像ＷＭ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８（ａ）の７は積算装置であり、図８（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８（ｂ）に示すＹ方向に移動平均処理を行い、２次元画像信号を１次元のディジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換する。
【０００６】
図８中の８は位置検出装置であり、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ＭｌｘのレチクルＲに対する位置ａｘ１を計算により求める。以上で１番目の計測ショットＳ１のｘ方向の位置ずれ量が計測されることになる。
【０００７】
次にＣＰＵ９は、１番目の計測ショットＳ１のｙ方向計測用マークＭ１ｙがｙ方向用位置合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、Ｓ１での計測が終了したことになる。
【０００８】
次にＣＰＵ９は、２番目の計測ショットＳ２にＸＹステージ１１を移動し、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９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。
【０００９】
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せを行なう。
【００１０】
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，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
【００１１】
【数１】
で表されたとして、補正の残差ｅｉ の２乗和
【００１２】
【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＆リピートによる位置合せを行ないながら、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、
【００１３】
【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軸の回転成分を表している。また、Ｓはウエハ全体としての並行ずれを表している。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。
【００１４】
しかしながら、実際の半導体製造工程では計測マークの変形等に由来するショットの計測誤差はロット毎に様々である。そのため、あらかじめ固定されたサンプルショットを用いた場合、ショットの計測誤差の大きいプロセスウエハの位置合せにおいてはサンプルショット数の不足による補正精度の低下が生じ、またロットの計測誤差の小さいプロセスウエハの位置合せにおいては、必要な精度を満たす為のサンプルショット数に比べ固定されたサンプルショット数が多すぎるためスループットの低下を招くというような欠点がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ方法および装置ならびにデバイス製造方法において、計測すべき位置合せ用マークを適切に選択することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため本発明の位置合せ方法は、複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ方法であって、前記複数の基板のうちの第１基板上に形成されている第１複数の前記位置合せ用マークの位置を順次計測する第１工程と、前記第１工程において得られた前記第１複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第１変換パラメータ（Ｂ，Θ，Ｓ）を決定する第２工程と、前記第１変換パラメータによる前記設計位置の幾何変換後の位置と前記設計位置に対応した前記計測位置との差としての残差と前記第１変換パラメータとに基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうちの前記第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第３工程とを具備し、前記第３工程は、前記残差に基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちの前記第１複数より少ない第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第４工程と、前記第２複数の前記位置合せ用マークに対して、前記第１工程において得られた前記第２複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第２変換パラメータ（Ｂ２，Θ２，Ｓ２）を決定する第５工程と、前記第１変換パラメータに基づいて前記第２変換パラメータを評価する第６工程と、前記第６工程における評価結果に基づいて、前記第２基板の位置合せ用に前記第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第７工程とを含むことを特徴とする。
前記第７工程において、前記第６工程における評価結果によっては、前記第２複数を多くした上で、前記第４乃至第６の工程を繰り返すとよい。
【００１７】
また、本発明のデバイス製造方法は、このような位置合せ方法により、複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ工程と、前記位置合せ工程において位置合せされた前記複数の基板のそれぞれを露光する露光工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の位置合せ装置は、複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ装置であって、前記複数の基板のうちの第１基板上に形成されている第１複数の前記位置合せ用マークの位置を順次計測する第１手段（ＣＰＵ９、位置合せ光学系Ｓ、ステージ駆動装置１０等）と、
前記第１手段により得られた前記第１複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第１変換パラメータを決定する第２手段（ＣＰＵ９）と、前記第１変換パラメータによる前記設計位置の幾何変換後の位置と前記設計位置に対応した前記計測位置との差としての残差と前記第１変換パラメータとに基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうちの前記第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第３手段（ＣＰＵ９）とを具備し、前記第３手段は、前記残差に基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちの前記第１複数より少ない第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第４手段と、前記第２複数の前記位置合せ用マークに対して、前記第１手段により得られた前記第２複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第２変換パラメータを決定する第５手段と、前記第１変換パラメータに基づいて前記第２変換パラメータを評価する第６手段と、前記第６手段による評価結果に基づいて、前記第２基板の位置合せ用に前記第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第７手段とを含むことを特徴とする。
ここで括弧内の記載は、実施例において対応する要素を示す。
【００１９】
つまり、本発明では、複数の基板のそれぞれを位置合わせする際、複数の基板のうちの第１基板で第１複数の位置合せ用マークの計測位置と設計上の位置との間の第１変換パラメータを得、その第１変換パラメータと第１変換パラメータによる変換の残差に基づいて、第１複数の位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうち、第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の位置合せ用マークを選択する。これにより、第２基板において必要かつ最小限の位置計測により変換パラメータを決定できるようにし、もって精度とスループットの両立を図っている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態においては、位置合せ対象物の位置の計測は、その設計上の位置からのずれ量を計測することにより行うことができる。
【００２１】
また、位置合せ対象物の配列位置のうちの幾つかを選択するための所定の論理としては、前記残差が小さい計測位置の位置合せ対象物の配列位置を優先して選択する論理等を用いることができる。また、その残差として、各残差に対して、その残差に係る計測位置の基板中心からの距離ｒと前記基板中心からの所定の半径Ｒの比（Ｒ／ｒ）で重み付けしたものや、各残差に対して、配列位置が、位置的に偏らないように選択されるような重み付けを行ったものを使用することができる。
【００２２】
また、他の基板について変換パラメータを決定する際に、その変換パラメータと１枚目の基板により決定された変換パラメータとの差が所定の条件を満たさないときは、前記残差あるいは重み付けされた残差が小さい計測位置の位置合せ対象物の配列位置をさらに追加して選択し、再度変換パラメータを決定し、前記所定の条件が満たされるまであるいは選択された配列位置が所定の数になるまで、この追加選択と再度変換パラメータのを決定工程を繰り返すようにしてもよい。
以下、本発明の実施形態を、実施例を通じてより具体的に説明する。
【００２３】
【実施例】
図１は、本発明の第１の実施例に係る位置合せ装置を有する露光装置を示す概略図である。同図において、位置合せ光学系Ｓ、Ａ／Ｄ変換装置６、積算装置７、および位置検出装置８の機能は従来例と同様であるので、ここでは詳細な説明は省くが、本実施例では、図８（ａ）の従来例の構成に加えて記憶装置１２が追加されている。図４および図５は、この装置による露光手順を示すフローチャートである。
【００２４】
この装置において、不図示のウエハ搬送装置により、最初のロットの１枚目のウエハＷがＸＹステージ１１に載置されると（ステップＳ１、Ｓ２）、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せ用マークＭｌｘが、位置合せ光学系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。このとき、非露光光を照射する位置合せ用照明手段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、位置合せ用マークＭｌｘを照明している。位置合せマークＭｌｘは、図８（ｂ）で示すような格子状マークである。次に、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Ｍｌｘとの相対的な位置ずれ量を求める。次に、ＣＰＵ９は、ｙ方向の位置合せマークであるＭｌｙが、位置合せ光学系Ｓの視野範囲に入るよう、ＸＹステージ１１を駆動し、Ｍｌｘと同様な方法でレチクルＲとマークＭｌｙとの相対的な位置ずれ量を求める（ステップＳ３、Ｓ４）。
【００２５】
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が位置合せ光学系Ｓの視野範囲に入るよう移動し、以下、計測ショットＳ１と同様にして、ウエハＷ上に図２（ａ）に示されるように形成されている各計測ショットＳ２、Ｓ３・・・Ｓ３２について、順次、そのｘ方向ずれとｙ方向ずれ量を計測する（ステップＳ３〜Ｓ５）。
【００２６】
次にＣＰＵ９は、各計測ショットのマークＭ１ｘ、Ｍ１ｙ・・・の設計上のマーク位置ｄｉ ＝［ｄｘｉ，ｄｙｉ］Ｔ を上述の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，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
【００２７】
【数４】
で表されたとして、補正の残差ｅｉ の２乗和が最小になるような変換パラメータＢ，Θ，Ｓを、
【００２８】
【数５】
としたときのＶが最小になる条件の元に計算する（ステップＳ６）。ここで、ｉ＝１，２，…，３２、Ｂ，Θ，Ｓは、
【００２９】
【数６】
である。ここで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軸の回転成分を表している。また、Ｓはウエハ全体としての並行ずれを表している。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、並行ずれ成分を表している。
【００３０】
次にＣＰＵ９は求めた変換パラメータβｘ ，βｙ ，θｘ ，θｙ ，ｓｘ ，ｓｙ をリファレンスの補正量βｒｅｆｘ ，βｒｅｆｙ ，θｒｅｆｘ ，θｒｅｆｙ ，ｓｒｅｆｘ ，ｓｒｅｆｙ とし、浅差Ｅ＝（ ｅ１ ，ｅ２ ，…，ｅ３２） とともに記憶装置１２に記憶する（ステップＳ６）。この変換パラメータは、変換式（４）が一次式であることより、ウエハＷに形成されているショット配列の線形成分に相当するものである。またここでは全ショットを計測して補正量を算出しているため、リファレンス補正量は最も精度よくショット配列の線形成分を推定しているものとなっている。
【００３１】
次に、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Ｗの各ショットを順次露光し（ステップＳ７）、全てのショットの露光が終了した時点で、ウエハＷ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（ステップＳ９）。
【００３２】
次にＣＰＵ９は、各ショットの計測値Ａ＝（ａ１ ，ａ２ ，…，ａ３２）と、リファレンスの補正量βｒｅｆｘ ，βｒｅｆｙ ，θｒｅｆｘ ，θｒｅｆｙ ，ｓｒｅｆｘ ，ｓｒｅｆｙ と、残差Ｅ＝（ｅ１ ，ｅ２ ，…，ｅ３２）とからサンプルショットを次のようにして選択する（ステップＳ８）。つまり図５に示すように、まず、残差の｜ｅｉ ｜のもっとも小さいショットから順に４ショット選択する（ステップＳ８１、Ｓ８２）。この４ショットの計測値から変換パラメータを算出する（ステップ８４）。求めた変換パラメータをβｘｓ ，βｙｓ ，θｘｓ ，θｙｓ ，ｓｘｓ ，ｓｙｓとしたとき、βｒｅｆｘ ，βｒｅｆｙ ，θｒｅｆｘ ，θｒｅｆｙ ，ｓｒｅｆｘ ，ｓｒｅｆｙ との差分の絶対値をあらかじめ定めた値Δβｘ ，Δβｙ ，Δθｘ ，Δθｙ ，Δｓｘ ，Δｓｙ と比較し（ステップＳ８５、Ｓ８６）、もし
【００３３】
【数７】
が成り立てば、サンプルショットの追加を中止し、この４ショットをサンプルショットとして記憶装置１２に記憶する（ステップＳ８３〜Ｓ８７）。もし、式（７）が成り立たないならば、次に誤差の小さいショットから誤差の小さい順に１つづつサンプルショットに追加し（ステップＳ８８）、追加のたびにサンプルショットの計測値から変換パラメータを算出し（ステップＳ８４）、そして、上記式（７）が成り立つか（ステップＳ８５、Ｓ８６）、またはサンプルショット数が所定の最大値Ｓｍａｘ に達するまで（ステップＳ８３）ショットの追加と変換パラメータの算出を繰り返す。その後、最終的なサンプルショットの数と位置を記憶装置１２に記憶する（ステップＳ８７）。たとえば、図２（ｂ）のような誤差を持つウエハからサンプルショットを選ぶ際には、残差の小さいショットを順次選んで行き、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）の各補正パラメータβｘｓ，θｘｓ，Ｓｘｓが所定の範囲内に収まるためには、それらの図に示されるように、図２（ｂ）に示す７ショットＳ２、Ｓ７・・・Ｓ２７を必要とすることになる。このような選択アルゴリズムにより、全ショットを計測して補正パラメータを求めた場合とほぼ同様の精度で補正パラメータを求めることができる。ここでは簡単のためＸ方向についてのみ説明したが、Ｙ方向についても全く同様である。また、あらかじめ定めた値Δβｘ ，Δβｙ ，Δθｘ ，Δθｙ ，ΔＳｘ ，ΔＳｙを、位置合せするウエハに求められる精度に応じて適当に設定することで、必要最小限のショット数で高スループットを維持しつつ、所望の精度を達成することができるようになっている。
【００３４】
次にＣＰＵ９は、ウエハ搬送装置により次に処理すべきウエハＷをＸＹステージ１１に載置する（ステップＳ１、Ｓ２）。ＣＰＵ９は一枚目のウエハで求めたサンプルショット位置を記憶装置１２から読み出し、このサンプルショットについて、順次位置合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（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。次に、ＣＰＵ９は、１枚目のウエハＷのときと同様に変換パラメータＢ２ ，Θ２ ，Ｓ２ を求めて算出した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（ステップＳ１３〜Ｓ１４）。
【００３５】
３枚目以降の各ウエハについても、同一ロット内の全てのウエハについて処理が終るまで２枚目のウエハＷと同じ手順で計測、ステップ＆リピート、露光を行なう（ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ１０〜Ｓ１６）。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、最初のロットの場合と同様に、１枚目については全ショットのマーク位置の計測を行って、、変換パラメータや残差の算出、記憶等を行い、同一ロットの残りのウエハについては２枚目のウエハの場合と同様の手順を繰り返す。
【００３６】
なお、ロット間でショット計測誤差の傾向に差異がない場合は、最初のロットで記憶されたサンプルショットを、次のロットの計測時に呼び出して使うことも可能になっており、その場合、最初の１枚目についての全ショット計測を省略でき、スループットが向上する。
【００３７】
【他の実施例】
上述の実施例では、ロット最初のウエハＷ上に形成されているショットの計測値の誤差を昇順にならべ、順次サンプルショットを選択した（ステップＳ８２、Ｓ８８）が、誤差そのものを用いる代わりに、図６のステップＳ８２’、Ｓ８８’に示されるように、候補ショットのウエハ中心からの距離ｒｉ とウエハ中心から所定の距離Ｒの比で重み付けされた誤差量
【００３８】
【数８】
をサンプルショットの選択に用いるようにしてもよい。その際、ウエハの外周部分でサンプルショットの計測精度が劣化する場合、外周のショットを除外する効果がある。また、ウエハ中心部分のショットを用いて倍率および回転を補正する場合は、ｒｉ が小さい程補正精度が劣化するが、Ｒ／ｒｉ で重みづけすることにより中心部分のショットを除外して補正精度劣化を防ぐ効果もある。
【００３９】
また、誤差に対する重みとしてショットのばらつきの程度を表す評価値を採用するようにしてもよい。つまり、一般にウエハ上の計測位置は計算精度上ウエハ全面にわたって均等にばらついていることが求められるため、新たにサンプルショットを選択する際にそれまでに選択されたサンプルショットからもっとも離れているショットを優先して選択するのである。具体的には、図７のステップＳ９１〜Ｓ９４に示されるように、すでに選択されたショットＳｉ ，（座標（ｄｉ ＝［ｄｘｉ，ｄｙｉ］Ｔ ）とサンプルショット以外の候補ショットＳｋ ，（座標（ｄｋ ＝［ｄｘｋ，ｄｙｋ］Ｔ ）との距離｜ｄｉ −ｄｋ ｜をＳｋ と全てのサンプルショット間で計算し、もっとも近いサンプルショットとの距離ＭＩＮ（｜ｄｉ −ｄｋ ｜）と候補ショットＳｋ の残差の積
【００４０】
【数９】
をＳｋ の誤差量ｅｗｋとする。そして、全ての候補ショットについてｅｗｋを求め、｜ｅｗｋ｜が最小のショットをサンプルショットに選択する。こうすることで、誤差がウエハ上の一部で局所的小さくなるようなロットに対してもサンプルショットを偏らせることなく配置することが可能になり、倍率と回転の補正精度を劣化させることなく高精度な位置合せができるようになる。
【００４１】
次に、このような露光装置を利用することができるデバイス製造例を説明する。図１０は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ３１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ３２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ３４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ３５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ３４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ３６（検査）では、ステップ３５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ３７）する。
【００４２】
図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ４１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ４２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ４３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ４４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ４５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ４６（露光）では、上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ４７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ４８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ４９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００４３】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストで製造することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、計測すべき位置合せ用マークを適切に選択することができる。そしてこの選択に従い、第２基板において位置計測により変換パラメータを決定すれば、精度とスループットの両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施例の要部概略図である。
【図２】図１の装置におけるウエハのショット位置を示す図である。
【図３】図１の装置において、変換パラメータに基づいてサンプルショットを選ぶ様子を示す図である。
【図４】図１の装置の動作を示す全体フローチャートである。
【図５】図４におけるショット選択のフローチャートである。
【図６】本発明による第２実施例のショット選択のフローチャートである。
【図７】本発明による第３実施例のショット選択のフローチャートである。
【図８】従来例の要部概略図である。
【図９】従来例におけるサンプルショット位置を示す図である。
【図１０】図１の装置により製造し得る微小デバイスの製造の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１０におけるウエハプロセスの詳細な流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：投影光学系、２：位置合せ用照明装置、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、Ｓ１，Ｓ２・・・：ショット、Ｍ１ｙ，Ｍ１ｘ，Ｍ２ｙ，Ｍ２ｘ・・・：位置合せ用マーク（ウエハマーク）、Ｗ：ウエハ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密な位置合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、複数の対象物を順次正確に位置合せする方法および装置ならびにこれらを使用することができるデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
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所謂ステッパが広く用いられている。
【０００３】
図８（ａ）は縮小投影型の半導体露光装置の一例を示す概略図である。
同図に示すように、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に投影し、露光する。図中のＳは位置合せ用光学系であり、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の相対的な位置合せは次のような手順により行なう。
【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９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せ用マークＭｌｘが、位置合せ光学系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、位置合せ用マークＭｌｘ（以降、ウエハマークともいう）を照明している。ウエハマークＭｌｘは、図８（ｂ）に示すように、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。
【０００５】
ウエハマークＭｌｘから反射した光束は、再度投影光学系１およびレチクル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Ｍｌｘの像ＷＭを形成する。撮像装置５においてマークＭ１ｘの像ＷＭ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８（ａ）の７は積算装置であり、図８（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８（ｂ）に示すＹ方向に移動平均処理を行い、２次元画像信号を１次元のディジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換する。
【０００６】
図８中の８は位置検出装置であり、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ＭｌｘのレチクルＲに対する位置ａｘ１を計算により求める。以上で１番目の計測ショットＳ１のｘ方向の位置ずれ量が計測されることになる。
【０００７】
次にＣＰＵ９は、１番目の計測ショットＳ１のｙ方向計測用マークＭ１ｙがｙ方向用位置合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、Ｓ１での計測が終了したことになる。
【０００８】
次にＣＰＵ９は、２番目の計測ショットＳ２にＸＹステージ１１を移動し、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９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。
【０００９】
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せを行なう。
【００１０】
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，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
【００１１】
【数１】
【００１２】
【数２】
ここでＡおよびＳは、
【００１３】
【数３】
【００１４】
しかしながら、実際の半導体製造工程では計測マークの変形等に由来するショットの計測誤差はロット毎に様々である。そのため、あらかじめ固定されたサンプルショットを用いた場合、ショットの計測誤差の大きいプロセスウエハの位置合せにおいてはサンプルショット数の不足による補正精度の低下が生じ、またロットの計測誤差の小さいプロセスウエハの位置合せにおいては、必要な精度を満たす為のサンプルショット数に比べ固定されたサンプルショット数が多すぎるためスループットの低下を招くというような欠点がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ方法および装置ならびにデバイス製造方法において、計測すべき位置合せ用マークを適切に選択することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため本発明の位置合せ方法は、複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ方法であって、前記複数の基板のうちの第１基板上に形成されている第１複数の前記位置合せ用マークの位置を順次計測する第１工程と、前記第１工程において得られた前記第１複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第１変換パラメータ（Ｂ，Θ，Ｓ）を決定する第２工程と、前記第１変換パラメータによる前記設計位置の幾何変換後の位置と前記設計位置に対応した前記計測位置との差としての残差と前記第１変換パラメータとに基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうちの前記第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第３工程とを具備し、前記第３工程は、前記残差に基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちの前記第１複数より少ない第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第４工程と、前記第２複数の前記位置合せ用マークに対して、前記第１工程において得られた前記第２複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第２変換パラメータ（Ｂ２，Θ２，Ｓ２）を決定する第５工程と、前記第１変換パラメータに基づいて前記第２変換パラメータを評価する第６工程と、前記第６工程における評価結果に基づいて、前記第２基板の位置合せ用に前記第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第７工程とを含むことを特徴とする。
前記第７工程において、前記第６工程における評価結果によっては、前記第２複数を多くした上で、前記第４乃至第６の工程を繰り返すとよい。
【００１７】
また、本発明のデバイス製造方法は、このような位置合せ方法により、複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ工程と、前記位置合せ工程において位置合せされた前記複数の基板のそれぞれを露光する露光工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の位置合せ装置は、複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ装置であって、前記複数の基板のうちの第１基板上に形成されている第１複数の前記位置合せ用マークの位置を順次計測する第１手段（ＣＰＵ９、位置合せ光学系Ｓ、ステージ駆動装置１０等）と、
前記第１手段により得られた前記第１複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第１変換パラメータを決定する第２手段（ＣＰＵ９）と、前記第１変換パラメータによる前記設計位置の幾何変換後の位置と前記設計位置に対応した前記計測位置との差としての残差と前記第１変換パラメータとに基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうちの前記第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第３手段（ＣＰＵ９）とを具備し、前記第３手段は、前記残差に基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちの前記第１複数より少ない第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第４手段と、前記第２複数の前記位置合せ用マークに対して、前記第１手段により得られた前記第２複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第２変換パラメータを決定する第５手段と、前記第１変換パラメータに基づいて前記第２変換パラメータを評価する第６手段と、前記第６手段による評価結果に基づいて、前記第２基板の位置合せ用に前記第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第７手段とを含むことを特徴とする。
ここで括弧内の記載は、実施例において対応する要素を示す。
【００１９】
つまり、本発明では、複数の基板のそれぞれを位置合わせする際、複数の基板のうちの第１基板で第１複数の位置合せ用マークの計測位置と設計上の位置との間の第１変換パラメータを得、その第１変換パラメータと第１変換パラメータによる変換の残差に基づいて、第１複数の位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうち、第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の位置合せ用マークを選択する。これにより、第２基板において必要かつ最小限の位置計測により変換パラメータを決定できるようにし、もって精度とスループットの両立を図っている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態においては、位置合せ対象物の位置の計測は、その設計上の位置からのずれ量を計測することにより行うことができる。
【００２１】
また、位置合せ対象物の配列位置のうちの幾つかを選択するための所定の論理としては、前記残差が小さい計測位置の位置合せ対象物の配列位置を優先して選択する論理等を用いることができる。また、その残差として、各残差に対して、その残差に係る計測位置の基板中心からの距離ｒと前記基板中心からの所定の半径Ｒの比（Ｒ／ｒ）で重み付けしたものや、各残差に対して、配列位置が、位置的に偏らないように選択されるような重み付けを行ったものを使用することができる。
【００２２】
また、他の基板について変換パラメータを決定する際に、その変換パラメータと１枚目の基板により決定された変換パラメータとの差が所定の条件を満たさないときは、前記残差あるいは重み付けされた残差が小さい計測位置の位置合せ対象物の配列位置をさらに追加して選択し、再度変換パラメータを決定し、前記所定の条件が満たされるまであるいは選択された配列位置が所定の数になるまで、この追加選択と再度変換パラメータのを決定工程を繰り返すようにしてもよい。
以下、本発明の実施形態を、実施例を通じてより具体的に説明する。
【００２３】
【実施例】
図１は、本発明の第１の実施例に係る位置合せ装置を有する露光装置を示す概略図である。同図において、位置合せ光学系Ｓ、Ａ／Ｄ変換装置６、積算装置７、および位置検出装置８の機能は従来例と同様であるので、ここでは詳細な説明は省くが、本実施例では、図８（ａ）の従来例の構成に加えて記憶装置１２が追加されている。図４および図５は、この装置による露光手順を示すフローチャートである。
【００２４】
この装置において、不図示のウエハ搬送装置により、最初のロットの１枚目のウエハＷがＸＹステージ１１に載置されると（ステップＳ１、Ｓ２）、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せ用マークＭｌｘが、位置合せ光学系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。このとき、非露光光を照射する位置合せ用照明手段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、位置合せ用マークＭｌｘを照明している。位置合せマークＭｌｘは、図８（ｂ）で示すような格子状マークである。次に、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Ｍｌｘとの相対的な位置ずれ量を求める。次に、ＣＰＵ９は、ｙ方向の位置合せマークであるＭｌｙが、位置合せ光学系Ｓの視野範囲に入るよう、ＸＹステージ１１を駆動し、Ｍｌｘと同様な方法でレチクルＲとマークＭｌｙとの相対的な位置ずれ量を求める（ステップＳ３、Ｓ４）。
【００２５】
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が位置合せ光学系Ｓの視野範囲に入るよう移動し、以下、計測ショットＳ１と同様にして、ウエハＷ上に図２（ａ）に示されるように形成されている各計測ショットＳ２、Ｓ３・・・Ｓ３２について、順次、そのｘ方向ずれとｙ方向ずれ量を計測する（ステップＳ３〜Ｓ５）。
【００２６】
次にＣＰＵ９は、各計測ショットのマークＭ１ｘ、Ｍ１ｙ・・・の設計上のマーク位置ｄｉ ＝［ｄｘｉ，ｄｙｉ］Ｔ を上述の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，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
【００２７】
【数４】
【００２８】
【数５】
【００２９】
【数６】
【００３０】
次にＣＰＵ９は求めた変換パラメータβｘ ，βｙ ，θｘ ，θｙ ，ｓｘ ，ｓｙ をリファレンスの補正量βｒｅｆｘ ，βｒｅｆｙ ，θｒｅｆｘ ，θｒｅｆｙ ，ｓｒｅｆｘ ，ｓｒｅｆｙ とし、浅差Ｅ＝（ ｅ１ ，ｅ２ ，…，ｅ３２） とともに記憶装置１２に記憶する（ステップＳ６）。この変換パラメータは、変換式（４）が一次式であることより、ウエハＷに形成されているショット配列の線形成分に相当するものである。またここでは全ショットを計測して補正量を算出しているため、リファレンス補正量は最も精度よくショット配列の線形成分を推定しているものとなっている。
【００３１】
次に、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Ｗの各ショットを順次露光し（ステップＳ７）、全てのショットの露光が終了した時点で、ウエハＷ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（ステップＳ９）。
【００３２】
次にＣＰＵ９は、各ショットの計測値Ａ＝（ａ１ ，ａ２ ，…，ａ３２）と、リファレンスの補正量βｒｅｆｘ ，βｒｅｆｙ ，θｒｅｆｘ ，θｒｅｆｙ ，ｓｒｅｆｘ ，ｓｒｅｆｙ と、残差Ｅ＝（ｅ１ ，ｅ２ ，…，ｅ３２）とからサンプルショットを次のようにして選択する（ステップＳ８）。つまり図５に示すように、まず、残差の｜ｅｉ ｜のもっとも小さいショットから順に４ショット選択する（ステップＳ８１、Ｓ８２）。この４ショットの計測値から変換パラメータを算出する（ステップ８４）。求めた変換パラメータをβｘｓ ，βｙｓ ，θｘｓ ，θｙｓ ，ｓｘｓ ，ｓｙｓとしたとき、βｒｅｆｘ ，βｒｅｆｙ ，θｒｅｆｘ ，θｒｅｆｙ ，ｓｒｅｆｘ ，ｓｒｅｆｙ との差分の絶対値をあらかじめ定めた値Δβｘ ，Δβｙ ，Δθｘ ，Δθｙ ，Δｓｘ ，Δｓｙ と比較し（ステップＳ８５、Ｓ８６）、もし
【００３３】
【数７】
【００３４】
次にＣＰＵ９は、ウエハ搬送装置により次に処理すべきウエハＷをＸＹステージ１１に載置する（ステップＳ１、Ｓ２）。ＣＰＵ９は一枚目のウエハで求めたサンプルショット位置を記憶装置１２から読み出し、このサンプルショットについて、順次位置合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（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。次に、ＣＰＵ９は、１枚目のウエハＷのときと同様に変換パラメータＢ２ ，Θ２ ，Ｓ２ を求めて算出した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（ステップＳ１３〜Ｓ１４）。
【００３５】
３枚目以降の各ウエハについても、同一ロット内の全てのウエハについて処理が終るまで２枚目のウエハＷと同じ手順で計測、ステップ＆リピート、露光を行なう（ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ１０〜Ｓ１６）。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、最初のロットの場合と同様に、１枚目については全ショットのマーク位置の計測を行って、、変換パラメータや残差の算出、記憶等を行い、同一ロットの残りのウエハについては２枚目のウエハの場合と同様の手順を繰り返す。
【００３６】
なお、ロット間でショット計測誤差の傾向に差異がない場合は、最初のロットで記憶されたサンプルショットを、次のロットの計測時に呼び出して使うことも可能になっており、その場合、最初の１枚目についての全ショット計測を省略でき、スループットが向上する。
【００３７】
【他の実施例】
上述の実施例では、ロット最初のウエハＷ上に形成されているショットの計測値の誤差を昇順にならべ、順次サンプルショットを選択した（ステップＳ８２、Ｓ８８）が、誤差そのものを用いる代わりに、図６のステップＳ８２’、Ｓ８８’に示されるように、候補ショットのウエハ中心からの距離ｒｉ とウエハ中心から所定の距離Ｒの比で重み付けされた誤差量
【００３８】
【数８】
【００３９】
また、誤差に対する重みとしてショットのばらつきの程度を表す評価値を採用するようにしてもよい。つまり、一般にウエハ上の計測位置は計算精度上ウエハ全面にわたって均等にばらついていることが求められるため、新たにサンプルショットを選択する際にそれまでに選択されたサンプルショットからもっとも離れているショットを優先して選択するのである。具体的には、図７のステップＳ９１〜Ｓ９４に示されるように、すでに選択されたショットＳｉ ，（座標（ｄｉ ＝［ｄｘｉ，ｄｙｉ］Ｔ ）とサンプルショット以外の候補ショットＳｋ ，（座標（ｄｋ ＝［ｄｘｋ，ｄｙｋ］Ｔ ）との距離｜ｄｉ −ｄｋ ｜をＳｋ と全てのサンプルショット間で計算し、もっとも近いサンプルショットとの距離ＭＩＮ（｜ｄｉ −ｄｋ ｜）と候補ショットＳｋ の残差の積
【００４０】
【数９】
【００４１】
次に、このような露光装置を利用することができるデバイス製造例を説明する。図１０は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ３１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ３２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ３４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ３５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ３４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ３６（検査）では、ステップ３５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ３７）する。
【００４２】
図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ４１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ４２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ４３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ４４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ４５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ４６（露光）では、上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ４７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ４８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ４９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００４３】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストで製造することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、計測すべき位置合せ用マークを適切に選択することができる。そしてこの選択に従い、第２基板において位置計測により変換パラメータを決定すれば、精度とスループットの両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施例の要部概略図である。
【図２】図１の装置におけるウエハのショット位置を示す図である。
【図３】図１の装置において、変換パラメータに基づいてサンプルショットを選ぶ様子を示す図である。
【図４】図１の装置の動作を示す全体フローチャートである。
【図５】図４におけるショット選択のフローチャートである。
【図６】本発明による第２実施例のショット選択のフローチャートである。
【図７】本発明による第３実施例のショット選択のフローチャートである。
【図８】従来例の要部概略図である。
【図９】従来例におけるサンプルショット位置を示す図である。
【図１０】図１の装置により製造し得る微小デバイスの製造の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１０におけるウエハプロセスの詳細な流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：投影光学系、２：位置合せ用照明装置、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、Ｓ１，Ｓ２・・・：ショット、Ｍ１ｙ，Ｍ１ｘ，Ｍ２ｙ，Ｍ２ｘ・・・：位置合せ用マーク（ウエハマーク）、Ｗ：ウエハ。
Claims (8)
- 複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ方法であって、
前記複数の基板のうちの第１基板上に形成されている第１複数の前記位置合せ用マークの位置を順次計測する第１工程と、
前記第１工程において得られた前記第１複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第１変換パラメータを決定する第２工程と、
前記第１変換パラメータによる前記設計位置の幾何変換後の位置と前記設計位置に対応した前記計測位置との差としての残差と前記第１変換パラメータとに基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうちの前記第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第３工程と
を具備し、
前記第３工程は、
前記残差に基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちの前記第１複数より少ない第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第４工程と、
前記第２複数の前記位置合せ用マークに対して、前記第１工程において得られた前記第２複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第２変換パラメータを決定する第５工程と、
前記第１変換パラメータに基づいて前記第２変換パラメータを評価する第６工程と、
前記第６工程における評価結果に基づいて、前記第２基板の位置合せ用に前記第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第７工程と
を含むことを特徴とする位置合せ方法。 - 前記第７工程において、前記第６工程における評価結果に基づいて、前記第２複数を多くしたうえで、前記第４乃至第６の工程を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の位置合せ方法。
- 前記第４工程において、前記残差が小さい前記位置合せ用マークを優先して選択することを特徴とする請求項１または２に記載の位置合せ方法。
- 前記第４工程において、前記残差に対して、前記残差に係る位置に基づく重み付けをし、該重み付けをされた前記残差に基づき、前記位置合せ用マークを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置合せ方法。
- 前記第６工程において、前記第１変換パラメータと前記第２変換パラメータとの差を評価基準とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置合せ方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置合せ方法により、複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ工程と、
前記位置合せ工程において位置合せされた前記複数の基板のそれぞれを露光する露光工程と
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 - 複数の基板のそれぞれにあらかじめ所定の配列に従って形成された複数の位置合せ用マークを用いて、前記複数の基板のそれぞれを位置合せする位置合せ装置であって、
前記複数の基板のうちの第１基板上に形成されている第１複数の前記位置合せ用マークの位置を順次計測する第１手段と、
前記第１手段により得られた前記第１複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第１変換パラメータを決定する第２手段と、
前記第１変換パラメータによる前記設計位置の幾何変換後の位置と前記設計位置に対応した前記計測位置との差としての残差と前記第１変換パラメータとに基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちから、前記複数の基板のうちの前記第１基板とは異なる第２基板の位置合せに用いる、前記第１複数以下の第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第３手段と
を具備し、
前記第３手段は、
前記残差に基づき、前記第１複数の前記位置合せ用マークのうちの前記第１複数より少ない第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第４手段と、
前記第２複数の前記位置合せ用マークに対して、前記第１手段により得られた前記第２複数の計測位置とそれらの設計上の位置との間の幾何変換におけるパラメータとしての第２変換パラメータを決定する第５手段と、
前記第１変換パラメータに基づいて前記第２変換パラメータを評価する第６手段と、
前記第６手段による評価結果に基づいて、前記第２基板の位置合せ用に前記第２複数の前記位置合せ用マークを選択する第７手段と
を含むことを特徴とする位置合せ装置。 - 基板にパターンを露光する露光装置であって、
請求項７に記載の位置合せ装置を含むことを特徴とする露光装置。
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