JP3636246B2 - 露光装置の調整方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体または液晶製造用露光装置に関するものであり、特に露光前および露光時の装置の調整方法に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
半導体および液晶基板製造用露光装置（以下露光装置と略す）は装置の所定位置に設置されたレチクルに露光光を照射して、レチクルの像を装置の露光ステージ上に置かれた半導体ウエハまたは液晶用ガラス基板等の上に投影し該ウエハあるいはガラス基板を露光するものである。この際にレチクルと基板（ウエハまたはガラス基板）とは所定の位置関係となるように正確に位置合わせされなければならない。そのためレチクルおよび基板を装置に対して所定の位置に合わせるアライメントが行われる。
【０００３】
このうち基板のアライメントは装置に設けられたセンサを用いて基板上に形成されているアライメントマークを検知しその位置を測定することにより行われる。更にそれに先だって露光の前準備としてある種の装置のキャリブレーションが必要である。これは露光の際の原画であるレチクルを装置に位置合わせすると同時に、ウエハやガラス基板を装置に位置合わせする（基板の位置を測定する）ために用いる複数の位置センサそのものの位置を測定（あるいはアライメント）するものであり通常ベースライン計測と呼ばれる。即ち位置センサによって計測される基板のアライメントマーク位置は該センサに対する相対的な位置ということになるので、装置の座標系に対する基板の絶対位置を決定するためには予め露光装置に対する位置センサの絶対位置を決定しておく必要があるわけであり、そのために行うのがここに言うキャリブレーションである。なお、後に実施例に関連して説明するが、ここで言う位置はレーザ干渉計を用いて例えば0.01μm程度の分解能で厳密に測定され管理される。
【０００４】
センサのアライメントは、通常、装置に対するレチクルのアライメントと共に行うが、一枚一枚の基板の露光ごとに行うのではなく、たいていの場合同一のレチクルを用いて行う一ロットあるいは数ロットの基板の露光ごとに行う。但しロット切り換えの際にレチクルを交換した場合には必ず行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来上述のようなキャリブレーションを行うときに、
▲１▼センサ位置の微少なドリフト
▲２▼センサ位置を管理する干渉計のドリフト
▲３▼あるいはセンサをアライメントする基準マークの位置ドリフト
等のドリフトが起こり、正確なキャリブレーションができないという場合があった。
【０００６】
また、上記のような露光装置において、基板のアライメント・露光を行う際に基板位置の変動または干渉計の変動があった場合、露光パターンは正確な位置に露光されないことになるが、この露光位置の異常は基板現像後の検査をしないと分からなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の方法においては、一連の基板の露光前に行うキャリブレーション、即ち位置センサおよび／またはレチクルといった特定の測定点の位置測定またはアライメントを行う際に、キャリブレーションの途中で少なくとも一つの同一測定点の位置測定を２回行いその測定された位置を比較する。この２回の測定で得られた位置の差が予め設定する微少な許容値以上である場合、エラーとする。このエラーがでた場合再度キャリブレーションを自動で行う様にもできる。
【０００８】
また、個々の基板を露光する際には基板上に設けられた複数のアライメントマークを前記位置センサを用いて位置測定しアライメントし、しかる後に露光のを行うが、本発明の別の方法においては、露光終了後に再度基板上のアライメントマークのうちの少なくとも一つを再び位置測定し、露光前に測定された位置と露光後に測定された位置との差が設定する微少な許容値以上である場合、エラーとすることで不良を検出する。
【０００９】
このような本発明により、従来一連の基板の露光前のキャリブレーションにおけるアライメント時に不備があっても、露光が終了してからしか判定ができなかったものが、露光以前に検知できるようになる。
【００１０】
また、個々の基板のアライメント・露光の際に露光中に露光位置のずれが生じた場合に現像して検査することなく不良品を検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の方法が適用される露光装置は通常互いに直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に可動でその上にウエハが載置されるウエハステージを有する。該ウエハステージのＸ方向Ｙ方向の位置（移動量）は干渉計によって例えば0.01μm単位で厳密に測定される。ウエハステージの情報にはステージ上に載置されたウエハ上のアライメントマークを検出するための位置センサが設けられる。ステージ上には位置検出装置およびレチクルの位置測定に用いられる基準マークが形成される。
【００１２】
位置センサの位置測定は例えばステージ上に形成された基準マークと位置センサとがアライメントされたときのステージの位置を干渉計によって読むことにより測定することができる。
【００１３】
本発明の方法において、少なくとも１つの特定マークについて位置測定を２回行う。この特定マークの数を増やせばキャリブレーション誤差検出の精度は上がるが、反面キャリブレーションにかかる時間は長くなるので、それぞれの場合の要請に応じて適宜決めればよい。
【００１４】
また、同一の特定マークの２回の測定をいつ行うかは特に限定されないが、測定の一番初めと一番最後とに行えばキャリブレーションの間を通じての誤差検出が可能になるので好適である。
【００１５】
また一連の基板の露光時に適用される本発明の方法においては、個々の基板の露光のエラーを示す露光前と露光後との基板の特定のアライメントマークの位置ずれが生じた場合に、基板の露光を中止して以降の基板の露光を行わないエラー終了としてもよいし、あるいはエラーの生じた基板を記録しておくだけでそのまま基板の露光を継続し、後でエラーの記録のある基板を排除するようにすることもできる。
【００１６】
【実施例】
本発明の方法を実施するための液晶用の露光装置の例を図２に図式的に示す。
露光装置は図に示した互いに直角のＸ方向およびＹ方向に可動なＸＹステージ５を有する。ＸＹステージには液晶用ガラス基板の露光時に該基板が載置される。ＸＹステージはステージ駆動部９によりＸ方向Ｙ方向の２方向に互いに独立に移動可能である。ステージ５の側面にはＸ方向、Ｙ方向のそれぞれに対応してレーザ干渉計からのレーザ光を反射するミラー６aおよび６bが設けられている。ステージ５の２次元的な（Ｘ方向、Ｙ方向）位置はレーザ干渉計により0.01μm程度の分解能で常時検出される。図２には図示の都合上ミラー６aにレーザを照射してステージのＸ方向の位置を検出するレーザ干渉計７のみを図示するが、実際にはＹ方向にも同様のレーザ干渉計が設けられている。レーザ干渉計７は装置本体に固定されている。レーザ干渉計の検出結果は制御部１０に入力される。制御部１０はステージ駆動部９によるステージの移動を制御する。
【００１７】
ステージの上方に不図示のレチクルホルダまたはレチクルステージに保持されたレチクル１が位置する。露光時にレチクル１は不図示の照明光学系からの照明光により照明され、投影光学系射３を介してレチクル１上のパターンの像がステージ上の基板に投影されることで基板の露光が行われる。
【００１８】
装置は更にステージ上に載置された基板のアライメントマークの位置測定に用いられる基板アライメントセンサ４を有している。本実施例の装置では基板アライメントセンサ４は４つ図示されているが、基板アライメントセンサセンサ４の数は基板の位置補正パラメータの数に応じて決められるものであり、特に４つには限定されない。
【００１９】
各センサおよびレチクル位置のキャリブレーションは各基板のアライメント・露光の前に行われる。キャリブレーションとしてのそれぞれの基板アライメントセンサ４の位置測定にあたってはＸＹステージ５を適当に移動して各基板アライメントセンサ４の検出位置に基準マーク８が来るようにし、そのときのレーザ干渉計の示す位置を読みとることで行う。
【００２０】
本実施例の装置においてはレチクル位置のキャリブレーションも基準マーク８を用いて行う。そのような場合基準マークの下側からレーザ光等の光を照射して基準マークを上方に投影できるように構成し、投影された基準マーク８とレチクル上に形成されているレチクルアライメントマーク２との重なりをレチクルの上方に設けられたレチクルアライメントセンサ１１で検知し、そのときのＸＹステージの位置をレーザ干渉計で読みとることによってレチクル（レチクルアライメントマーク）の位置測定を行う。なお、レチクルチェンジャを用いて複数のレチクルを切り換えながら露光を行う場合にも上記の構成は適用可能であり、そのような場合は基準マークとレチクルアライメントマークのアライメントをレチクルごとに行う。
【００２１】
以上に説明したキャリブレーションの動作は基準マーク８とレチクルアライメントマーク２および基板アライメントセンサ４との一連のアライメント動作であるが、この間に上に説明したようなドリフト、即ち基準マークの位置移動または干渉計の変動またはアライメント光線の位置変動を含むアライメントセンサの位置移動があった場合、キャリブレーション結果が正確でなくなる。
【００２２】
そこで本発明においてはキャリブレーション動作の最初と最後で、特定の同じ測定点（例えば基板アライメントセンサの１つ、またはレチクルアライメントマークの一つ）と基準マークのアライメントを行い両者の差を算出するようにする。もし各ドリフト要因がなければこの差はせいぜいアライメントの再現性程度（即ちドリフトが生じない状態でアライメントを複数回行った場合のアライメントの通常誤差範囲）となるが、ドリフトが発生した場合、これを越える大きな値となる。そこで予めアライメントの再現性で起こる値を許容値として設定しておき、この差が許容値を越えた場合にはエラーとして露光に移行しないようにするか、または再度キャリブレーションを行う様なシーケンスとする。
【００２３】
図１はこのときのシーケンスを表す。以下図１を用いてこのシーケンスについて説明する。
【００２４】
ステップＳ１０１でシーケンスがスタートすると、まず予め定めておいた特定の測定点、即ち基板アライメントセンサまたはレチクルアライメントマークのうちの一つの位置測定を行い、特定測定点の位置の初期値を求める（ステップＳ１０２）。
【００２５】
続いてステップ１０２で位置測定した特定の測定点以外の各測定点の位置測定を行う（ステップ１０３）。
【００２６】
ステップ１０３が終わると特定測定点を含むすべての測定点の位置測定が終わったことになるが、そこでステップ１０４において、最初に測定した特定測定点の位置測定を再度行い特定測定点の位置の最終値を求める。
【００２７】
続いてステップ１０５においてステップ１０２とステップ１０４で求めた特定測定点の位置の初期値と最終値の差を求め、その差がアライメント再現性の程度以上であるか否かを判定する。具体的には所定値を設定しておき、該所定値と前記初期値と最終値の差との大小を比較する。
【００２８】
ステップ１０５で初期値と最終値との差が所定値以上の場合はキャリブレーション中にドリフトによる誤差が発生したことを意味するのでステップ１０６においてキャリブレーションのリトライ（再試行）をするか否かを決定する。実際にはステップ１０６の時点でオペレータがリトライするかエラー終了するかを選択するようにしてもよいし、あるいはドリフト発生時にリトライするかエラー終了するかをオペレータが予め設定しておけるように装置の制御系を構成しておいてもよい。
【００２９】
ステップ１０６でリトライすると決定されればステップ１０２に戻ってキャリブレーションプロセスをはじめからやり直す。リトライしない場合にはエラー終了とし、引き続く露光動作を行なわないようにして、誤差原因を調査するなどすることになる。
【００３０】
ステップ１０５に戻って、ここで初期値と最終値の差が所定値以下であると判定された場合には、ドリフトの発生がなくキャリブレーション動作が正常に行われたと判断し、ステップ１０８に進む。
【００３１】
ステップ１０８ではステージ上に基板を載置し、通常の一連の基板アライメントおよび露光動作を行う。
【００３２】
以上の実施例では特定測定点の初回位置測定（初期値）および再位置測定（最終値）をすべての測定点の位置測定の最初と最後に行っている。これは最初と最後に行えばキャリブレーションを行っている間を通じてのドリフトの影響を調べられるので好適であるためである。しかし本発明は必ずしもこれに限られるものではなく、各測定点のキャリブレーション中に同一の測定点を２回測定してそれらの測定位置を比較するものはすべて本発明に含まれる。
【００３３】
また本実施例では、一つの測定点（基板アライメントセンサのうちの一つあるいはレチクルアライメントマークのうちの一つ）のみを特定測定点として、その一つの測定点についてのみ再測定を行っているが、特定測定点を２つ以上設定し、そのそれぞれについて再測定と所定値との比較を行うように構成してもよい。当然ながら特定測定点を増やせばそれだけキャリブレーション誤差の検出精度は上がることになる。
【００３４】
続いて基板露光に適用される本発明の別の方法の実施例を説明する。
【００３５】
該方法の用いられる装置を図３に示す。この装置は図２の装置と同様であるので同様の参照符号を付して装置の構成についての説明は省略する。図２との違いはＸＹステージ５上に載置された基板１２が図示されている点である。本装置において、不図示の照明光学系により上方から照明されたレチクル１のパターン像が投影光学系３を介して基板１２上に結像され、基板１２の露光が行われる。
【００３６】
基板上には４つの基板アライメントマーク１３が設けられている。この基板アライメントマーク１３とそれぞれに対応する基板アライメントセンサ４とがアライメントされたときのステージの位置をレーザー干渉計７で読みとることにより基板アライメントマーク１３の位置測定が行われる。
【００３７】
この基板アライメントマークの位置測定（アライメント）は、通常、基板の露光前に行うが、本発明の方法においては露光後に再度特定の基板アライメントマークの位置測定を行い、露光前に測定された位置との差が基板のアライメントの再現性程度以上である場合にエラーと判定するものである。
【００３８】
図４のフローチャートにより本発明の方法を説明する。
【００３９】
ステップ２０１でシーケンスがスタートすると、ステップ２０２で通常の基板アライメント動作、即ち各基板アライメントマークの位置測定を行う。
【００４０】
続いてステップ２０３で通常の基板の露光動作を行う。
【００４１】
基板の露光終了後にステップ２０４で特定の基板アライメントセンサの再位置測定を行う。
【００４２】
そしてステップ２０５において、特定マークのステップ２０２で最初に測定された位置とステップ２０４で再測定された位置との差が所定値以上であるかどうかを判定する。
【００４３】
所定値以上の場合は基板露光時に基板の位置ずれが生じたことを意味するので、ステップ２０６に進んでエラー終了するか（ステップ２０７）あるいは当該基板の露光においてエラーが発生したことを記録するか（ステップ２０８）を決定する。実際にはステップ２０６の時点でオペレーターがエラー終了するかエラー記録するかを選択するようにしてもよいし、あるいはどちらを選択するかを予め設定しておけるように装置の制御系を構成してもよい。
【００４４】
ステップ２０８のエラー記録に進んだ場合は、位置ずれの生じた基板の番号をエラーとして記録しておき、装置の動作を中断することなく以下の処理（次の基板の処理も含めて）を続行する（ステップ２０９）。エラー記録された基板は後の工程で不良品として排除する。
【００４５】
ステップ２０７のエラー終了に進んだ場合は、装置の動作を一旦止めて、装置の点検を行いエラーの原因を調べるなどする。
【００４６】
ステップ２０５で特定マークのはじめの測定位置と再測定位置との差が所定値以下の場合には露光時に位置ずれが生じず、問題なく露光が行われたと判断できるのでそのままステップ２０９に進んで処理を続行する。
【００４７】
以上において位置測定を行う基板アライメントマークの数を４つ、再位置測定を行う特定アライメントマークの数を一つとして説明したが、本発明はこれに限定されず、２つ以上のアライメントマークについて再測定を行ってもよい。特定アライメントマークの数を増やせば、処理時間が長くなるが位置ずれのエラー検出精度は向上する。従って特定アライメントマークの数は要求される条件に従って決めればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明の方法では一連の基板の露光前の装置のキャリブレーション中に異常があった場合に、露光に入る前にそれを検出して露光を阻止できる。従って不良となる露光を予め防止でき、不良率を低減することができるという効果がある。
【００４９】
また基板露光中に基板に生じた位置ずれ等の異常を検知できるため、個々の基板を現像して検査することなく不良な基板を検出できる。あるいは露光中にエラーが生じたことを検知し以降の露光を中止することにより、不良な状態で露光を継続してしまうという不都合が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である露光装置のキャリブレーション動作のフローチャートである。
【図２】本発明の方法が適用される液晶用露光装置の一例を概略的に示す図である。
【図３】図２と同様の液晶用露光装置の基板露光中の様子を示す図である。
【図４】基板露光時の基板アライメント、露光動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１ レチクル
２ レチクルアライメントマーク
３ 投影光学系
４ 基板アライメントセンサ
５ ＸＹステージ
６a、６b ミラー
７ レーザー干渉計
８ 基準マーク
９ ステージ駆動部
１０ 制御部
１１ レチクルアライメントセンサ
１２ 基板
１３ 基板アライメントマーク

Claims (5)

1. 露光装置において基板の露光前に露光の位置精度に関連する装置内の複数の測定点の位置測定を行うキャリブレーション時に、少なくとも一つの同一測定点の位置測定を２回行い、その２回の測定で得られた位置を比較し、２回の測定で得られた位置の差が予め設定する許容値以上である場合、キャリブレーションエラーと判定することを特徴とする露光装置の調整方法。
2. 前記同一測定点に対して行う２回の位置測定は複数の測定点の位置測定の最初と最後に行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置の調整方法。
3. 前記測定点は露光される基板のアライメントマークの位置合わせに用いられる基板アライメントセンサと基板上に投影されるパターンが形成されたレチクルの位置合わせに用いられるレチクルアライメントマークとのどちらか一方または両方であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の露光装置の調整方法。
4. 露光装置において基板の露光を行う際に、露光前に基板上の複数のアライメントマークの位置測定を行い、露光後に露光前に位置測定された前記複数のアライメントマークのうちの少なくとも１つについて位置の再測定を行い、そのようにして同一のアライメントマークについて露光前と露光後に測定された２つの位置を比較し、該位置の差が予め設定する許容値以上である場合、エラーと判定することを特徴とする露光装置における露光エラー検出方法。
5. 請求項４の方法において、複数の基板の露光を連続して行う際に前記露光エラーと判定された基板がどれであるかを記録しておくことを特徴とする露光エラー検出方法。

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