JP3900562B2 - Exposure equipment - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ技術を利用して基板上に形成される半導体デバイスの製造工程における、ステップ・アンド・リピート方式およびスキャン方式等で感光基板としてのウエハ上の各ショット領域にレチクル/マスクのパターンを露光する露光装置(ステッパー)に関し、とりわけ高スループットを実現する露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子やディスプレイパネル等を製造する際のリソグラフィ工程には、投影露光装置が広く適用されている。投影露光装置は、レチクル上に形成されたパターンの像をプロジェクション光学系を通して感光基板(ウエハ)上に投影する。
このようなリソグラフィ工程では、ウエハ上に形成された回路パターンと、次に露光すべき回路パターンの像とを正確に合わせる必要があり、このため投影露光装置には基板上に形成されたアライメントマークを光学的に検出するアライメント系が設けられている。こうしたアライメント系は、静止座標系上におけるアライメントマークの位置を検出し、この検出位置情報に基づいて投影露光装置がアライメントを実行する構成とされる。
【0003】
従来、前記のリソグラフィ技術においては、縮小投影露光装置のプロジェクションレンズの高NA化や、露光波長の短波長化、あるいは位相シフト法や変形照明法といった超解像技術の採用により、解像度の向上がなされてきた。
一方、合わせ技術においても、露光ステージの制振や温調、あるいは投影光学系の収差の改善といった装置性能の改善による、合わせ精度の向上がなされてきた。とりわけ、素子高集積度に伴うデザイン・ルール(最小加工寸法)の進捗により、高精度の合わせ操作を可能にする技術が、露光工程において要求されるに到っている。
【0004】
露光工程では、サンプリングショットで測定された座標と基準座標系とのズレの統計処理に基づきアライメントがなされる。
例えば1次式による変換モデルを導入し、露光に先立って基板上の露光対象となるフィールドについて、測定された座標と基準座標との差分の二乗の積算の和で記述される誤差成分を1次変換モデルの各変換パラメータで偏微分して得られる連立方程式から、前記1次変換モデルの各変換パラメータを定め、ついで定めた変換パラメータを係数とした1次変換モデルに基づいてアライメント格子(予想格子)を作成し、このアライメント格子が示す座標に基づいてアライメントを行った後に露光がなされている。
【0005】
前記のようなアライメントにおいては、高精度の合わせ誤差測定技術が必要となる。従前では、このような合わせ誤差として主としてフィールド間で発生する合わせ誤差が対象とされてきた。しかしながら近年は、ウエハ寸法が大型化され、また生産性向上のために1ショットで複数個のチップが露光されることから、個々の露光フィールドのサイズが大型化しており、この結果露光フィールド隅部の合わせ誤差への対応が、重要課題となってきた。これにはウエハの熱歪みによる位置ズレが影響しており、とりわけ複数台の露光装置を用いる量産ラインでは、露光装置毎の癖も加わって精度の劣化が避けられないという問題があった。
このため、フィールド間合わせ精度に加えて、フィールド内における合わせ精度にかかる技術が、露光工程において必要とされるに至っている。
【0006】
従来、前記のようなフィールド間合わせ精度の測定は、1個の露光フィールド内で1個の地点を選んで合わせ誤差を測定する、フィールド内1点測定により行われている。これに対し、フィールド内成分の合わせ精度測定は、通常、1個の露光フィールド内で複数個の地点を選んで測定する、フィールド内多点測定により行われることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現状の露光装置を用いて、フィールド内成分アライメントのための前記フィールド内多点測定を行う場合には、フィールド間精度の測定用にサンプリングされた露光フィールドの個々について、多点測定を行うことになる。
【0008】
例えば、全52個の露光フィールドをもつウエハにおいて、52個の中からサンプリングされた9個のサンプリング露光フィールドのすべてについて、それぞれ5個の測定地点で多点測定を行うとすると、測定地点の総数は1枚あたり、(5ポイント)×(9フィールド)で45ポイントとなり、よって1点測定でフィールド間重ね合わせ誤差のみを測定する際の9ポイントに比べて、測定所要時間が増大し、ウエハ単位のスループットが低下するという問題が発生する。
【0009】
さらに、1ロットが例えば25枚のウエハから構成される際のフィールド内多点測定についても、ウエハ各葉につき45ポイントであり、これが全25枚のすべてにつき測定されることになるから、総数で1125ポイントの測定がなされることになり、大幅なスループットの低下をまねくという問題があった。
【0010】
前記のように、従来の技術ではサンプリングポイントの増加によってリソグラフィ工程のスループットを大幅に低下させ、結果的に半導体デバイスのコストを上昇させるという欠点がある。
【0011】
そこで本発明は、従来技術が有する前記のような問題を解決し、加工精度を維持しながらスループットを向上させることが可能な露光装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る露光装置は、上述の目的を達成するために提案されるものであり、その骨子は、サンプリングされた露光フィールドのすべてについて多点測定を行うのではなく、多点測定を行う露光フィールド(以下、多点測定サンプリングフィールドと記載する)の数を、サンプリング露光フィールドの総数よりも少なくとも1以上減らし、残りの露光フィールドについては1点測定を行うものである。
【0013】
これは、「フィールド内合わせ誤差とフィールド間合わせ誤差とは、独立に扱うことができる」という理論的根拠および、本発明者がメカサンプルを用いた実測に基づいて経験的に得た知見に依拠するものである。
【0014】
すなわち、本発明者の検討により、ウエハ上の各露光フィールドにおけるフィールド内成分(フィールド倍率、回転)の誤差のバラつきは、実用に差し支えない程度に小さいことが確認された。これにより、倍率と回転は、同一ウエハ上の他の露光フィールドにおける倍率と回転で代表させることが可能となる。つまり、サンプリングされた露光フィールドのすべてにおいて多点測定を行う必要はなく、一部の露光フィールドについてのみ多点測定を行うようにできる。
【0015】
前記理論ならびに知見に基づき、かつ前記目的を実現するため、本発明に係る露光装置は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきアライメントがなされる露光方法において、前記基板上からサンプリングされるn個(nは2以上の自然数)の露光フィールド中、m個(mは1≦m≦n−1を満たす自然数)についてフィールド内多点測定を行い、残る(n−m)個についてフィールド内1点測定を行い、かつ前記m個中の少なくとも1個の露光フィールドの前記フィールド内多点測定結果に基づき複数個の露光フィールドのフィールド内成分アライメントがなされる構成とされる。
また、とりわけ前記mを1とする構成とされる。
【0016】
前記の本発明に係る露光装置によれば、同一のウエハ内ではフィールド内多点測定の結果を他の各露光フィールドのフィールド内成分補正に適用することができるから、1ショットあるいは数ショットについてのみフィールド内多点測定を行えばよく、これにより多点測定露光フィールド数が基板(ウエハ)単位で減少して、スループットが改善される。
【0017】
また、本発明者が別のメカサンプルの実測から得た、別の経験的知見では、同一ロットに属するウエハ間でのフィールド内線形誤差の差も実用上差し支えない程度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成分であるフィールド倍率とフィールド回転の実測値から、同一ロット内でのこれらの変動量は無視できる程度に小さいことが確認された。
したがって、この結果によると、同一ロットに属する複数枚のウエハーについては、ウエハ1枚のみ、あるい数枚おきにフィールド内成分の誤差測定を行い、この測定結果を他の各ウエハーに適用することができる。
【0018】
前記知見に基づき、本発明に係る露光装置は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきアライメントがなされる露光方法において、前記基板が属するロットを構成する全N枚(Nは2以上の自然数)の基板中、該ロットの第1番目の基板を含むM枚(Mは1≦M≦N−1を満たす自然数)の基板に対して前記各基板上でサンプリングされる複数個の露光フィールドの少なくとも1個についてフィールド内多点測定を行い、残る(N−M)枚の基板に対して前記各基板からサンプリングされる複数個の露光フィールドについてフィールド内1点測定を行い、前記M枚の基板の前記フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の露光フィールドに対してフィールド内成分アライメントを行うとともに、前記M枚の基板になされた前記フィールド内多点測定結果を他の(N−M)枚の基板にも適用して露光フィールドのフィールド内成分アライメントをすることを特徴とする。
また、とりわけ前記M枚の基板につきサンプリングされる複数個の露光フィールドすべてについてフィールド内多点測定を行うことを特徴とする。
【0019】
前記の本発明に係る露光方法によれば、多点測定する露光フィールド数がロット単位で減少する。
【0020】
さらに、本発明に係る露光装置が、ロットを構成する全N枚の基板中から、所定の頻度に基づき少なくとも1枚の多点測定用基板を設定する多点測定用ウエハ設定手段と、前記基板上のサンプリングされる露光フィールドを設定し、かつ該各サンプリング露光フィールドにつき測定点数を設定するサンプリングフィールド設定手段と、前記設定された測定点数に基づきフィールド内多点測定する多点測定手段と、前記設定された測定点数に基づきフィールド内1点測定する1点測定手段と、前記多点測定結果に基づきフィールド内成分補正量を決定するフィールド内成分補正量決定手段と、他の基板を用いて以前に決定された前記フィールド内成分補正量の基板あるいはおよびフィールドへの適用を判定する補正量適用判定手段とを備える構成であれば、補正量適用判定手段の判定によって、その基板あるいはおよびフィールドへ適用するに最適なフィールド内成分補正量が既決定済みの補正量から選択されることになり、よって精度が維持されるとともにスループットが改善される。
【0021】
さらに、前記多点測定用基板の出現頻度を任意に設定可能な多点測定用ウエハ頻度設定手段を備え、この多点測定用ウエハ頻度設定手段によって設定された頻度に基づき、前記多点測定用ウエハ設定手段が多点測定用基板を設定する構成の場合は、ロットの状況に応じた頻度設定をなし得、よって高信頼性かつ高スループットが実現される。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の露光装置の一実施形態における要部の機能ブロック図である。さらに図2は、この露光装置の全体構成を示す概略ブロック図である。
先ず図2に基づき、本発明の露光装置の全体構成を以下に説明し、ついで図1に基づいて本発明の露光装置の要部を詳説する。
【0023】
図2に示されるように本発明の露光装置PSは、大別して、ウエハ60への露光に関わる露光系80、ウエハ60やレチクル59の位置を制御する機構系81、ウエハ60の位置合わせに関わるアライメント系82、さらにこれら各系を含む装置全体の動作を統轄制御する制御系83の4系統から構成されており、とりわけ本発明はその要部が制御系83内に構築されて成る。
【0024】
露光系80は、露光光源62、露光パターンが焼込まれているレチクル59、複数個の組合わせレンズからなるプロジェクション光学系61から構成される。露光光源62から射出された露光光線に照射され光線中に形成されたレチクル59のパターン像が、プロジェクション光学系61を介してウエハ60上の各ショット領域に投影・結像し、各ショット領域を露光する。
【0025】
機構系81は、ウエハ60とウエハホルダ51をウエハステージ上に載置して移動あるいは回転させるステージ駆動機構52、自ら計測用のレーザ光を発してステージからの反射光を捕捉してステージ位置を検出するレーザ干渉計56、ウエハ60をステージにロードし、あるいはアンロードするウエハ・ローダ/アンローダ55、レチクル59を移動あるいは回転あるいは傾斜させるレチクル駆動機構53、プロジェクション光学系61の結像特性を制御する結像特性制御装置54から構成される。
【0026】
プロジェクション光学系61の光軸方向にZ軸をとり、Z軸に垂直な2次元平面の直行座標系をX軸およびY軸とすると、ステージ駆動機構52は、プロジェクション光学系61の光軸に垂直な面内でウエハを2次元的に位置決めするXステージ52a及びYステージ52b、プロジェクション光学系61の光軸に平行なZ方向にウエハを位置決めするZステージ52d、およびウエハを微小回転駆動させるためのθステージ52cから構成される。
例えばXステージ52aはXステージ駆動装置52eによってX方向に駆動される。Y、Z、θ方向についても同様に図示されない夫々のステージ駆動装置によって駆動される。また、図示されるようにウエハ60をチルトさせるチルトモータ52fが装備されることもある。
【0027】
ウエハステージの上面には、X軸に垂直な反射面を有する平面鏡で構成された移動鏡が固定され、この移動鏡に対向するようにレーザ干渉計56が配置されている。レーザ干渉計56は、X軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射する2個のX線用のレーザ干渉計、およびY軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射するY軸用のレーザ干渉計で構成され、ウエハステージのX座標およびY座標(ステージ座標系または静止座標系X、Y)が計測される。
【0028】
また、X軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差に基づいて、ウエハステージの回転角が計測される。レーザ干渉計56は、計測したX座標、Y座標および回転角の情報を検出信号56aとして出力する。検出信号56aは制御系83に供給され、制御系83は、Xステージ駆動装置52e等にステージ制御信号を送り、ウエハステージの位置決め動作を制御する。
【0029】
ウエハ重量の増加に伴い、ウエハ・ローダ/アンローダ55にはロボットアームやコンベア等の機械搬送系が適用されている。
【0030】
レチクル駆動機構53は、レチクル59を保持し、レチクル59を移動および微小回転させるように構成されている。さらにレチクル駆動機構53には、レチクル59をチルトさせるためのチルトモータ53aが装備されている。また図示されていないが、レチクル側にもウエハ側と同様の3軸の干渉計システムが設けられていて、検出信号が制御系83に供給され、制御系83はレチクル駆動機構53にレチクル駆動制御信号34bを送り、レチクル59の位置・角度等を制御する。
【0031】
結像特性制御装置54は、プロジェクション光学系61に装着されていて、例えばプロジェクション光学系61を構成するレンズ群の内の所定のレンズ群の間隔調整、または所定のレンズ群の間のレンズセルの内圧調整により、プロジェクション光学系61の投影倍率等の調整を行う。結像特性制御装置54の動作は、制御系83からの結像特性制御信号34aによって制御される。
ウエハのフィールド内成分のアライメントは、この結像特性制御装置54と、前記のレチクル駆動機構53とによって実行される。
【0032】
つぎにアライメント系82は、露光系80の側面にオフ・アクシスで配置されている。このアライメント系82の備える照明光源63からの照明光が、コリメートレンズ64、ビームスプリッタ65、ミラー66および対物レンズ67を経てウエハ上のアライメントマーク近傍に照射される。
なお、ウエハ上にはこのウエハ上に設定された座標系(x、y)に沿って規則的にフィールド領域が形成され、各フィールド領域には例えば接するx方向スクライブラインならびにy方向スクライブライン部にX軸用のアライメントマークならびにY軸用のアライメントマークが形成されているものとする。
【0033】
これらのアライメントマークからの反射光は、対物レンズ67、ミラー66、2枚のビームスプリッタ65および68、また不図示の基準指標を夫々経て、ついでX軸用のリレーレンズ69によってCCD70に集光される。
一方、ビームスプリッタ68で直角に反射された光は、Y軸用のリレーレンズ71を経てCCD72に集光される。
CCD70と72に形成された像は、基準指標とウエハ上のアライメントマークとが重なった像であり、この撮像信号を処理することによって、XY両軸のアライメントマークと基準指標との位置ずれ量が検出される。
【0034】
次に、露光対象とするウエハの各フィールド領域(ショット領域)の位置決めを行って、各フィールド領域にそれぞれレチクルのパターン像を露光する工程の動作を説明する。
先ず露光対象とするウエハ60をウエハホルダ51上にロードし、ウエハ60上の予め設定された複数個のサンプルフィールド(サンプルショット)の各につき、アライメント系82によって前記位置ずれ量を検出する。
【0035】
ついで前記の位置ずれ量から算出される誤差成分を最小にするに統計処理(例えばEGA計算)を行い、変換パラメータの値を定め、線形的で仮想的な1次変換モデル(座標変換式)を求める。そして、この1次変換モデルを用いて各フィールド領域のステージ座標系(X、Y)での配列座標を求め、アライメント格子表(アライメント格子と略記される)を編成する。
【0036】
このアライメント格子に基づいてステージを駆動し、ウエハの各フィールド領域の基準点を順次露光系80による露光領域の基準点に位置決めし、ついでそのフィールドに適用することが可能な補正量を用い、結像特性制御装置54によるレンズ結像特性の調節あるいは/およびレチクル駆動機構53によるレチクル59の移動/回転/傾斜等によって、フィールド内成分のアライメント補正を実行する。
【0037】
このようにアライメントが為されたフィールドに、それぞれレチクル59のパターンを投影露光する。上記のプロセスでそのウエハの各フィールドへの投影露光は完了すると、ウエハ・ローダ/アンローダ55が加工済みのウエハをアンロードして、次のウエハをステージにロードする。前記の工程により、ロットの全ウエハへの露光処理が高スループットで行われる。
【0038】
つぎに、本発明の露光装置の要部を図1に基づいて詳説する。
本発明の露光装置PSの要部は、前記の制御系83を構成する、図1に示される制御手段30である。制御系83は、ノイマン型のストアードプログラム式コンピュータ及びそれによって実行される複数のソフトウエアプログラム(制御手段30)で構成されるものであり、これら複数のソフトウエアプログラムは、各種の制御機能を具現する手段として装置と同等に取り扱うことができる。このコンピュータには、マイクロコンピュータや制御コンピュータ(FAコンピュータ)をはじめ、パソコンあるいはワークステーション等が適用可能である。
【0039】
図1に示されるように、露光装置PSにおけるコンピュータは、データ基幹であるコモンバス25に、CPU21、第1ROM22、EEPROM23、RAM24、第2ROM26が接続されている。
【0040】
前記の各手段のうち、1は多点測定用ウエハ設定手段、2はサンプリングフィールド設定手段、3は多点測定手段、4はフィールド内成分補正量決定手段、5はフィールド内成分補正量記憶手段、6は補正量適用判定手段、7は1点測定手段、8は統計処理手段、9はアライメント格子/変換モデル編成・記憶手段、10は多点測定用ウエハ頻度設定手段であり、いずれもCPU21によって実行可能なソフトウエアプログラムで構成されている。
【0041】
本実施形態では、多点測定用ウエハ設定手段1〜フィールド内成分補正量決定手段4と、補正量適用判定手段6〜統計処理手段8と、多点測定用ウエハ頻度設定手段10はいずれも第1ROM22に格納されている。また、フィールド内成分補正量記憶手段5とアライメント格子/変換モデル編成・記憶9は、書き替え可能なEEPROM23に格納されている。
【0042】
さらに、第2ROM26には、いずれもCPU21によって実行可能なソフトウエアプログラムで構成された全体システム制御ルーチン31、ウエハ・ローダ/アンローダ制御ルーチン32、移動制御ルーチン33、フィールド内成分アライメント制御ルーチン34が格納されている。
【0043】
多点測定用ウエハ設定手段1は、ロットを構成する全N枚(Nは2以上の自然数)の基板中から、所定の頻度に基づき、そのロットの第1番目の基板を必ず含めたM枚(Mは1≦M≦N−1を満たす自然数)の多点測定用基板を設定して、サンプリングフィールド設定手段2に供給するとともに、設定した多点測定用基板情報1aを補正量適用判定手段6に供給する。
このとき、ウエハ・ローダ/アンローダ55から供給されるロード検出信号55aに基づき、多点測定用基板を設定する構成にすることが好ましい。
あるいは、ロード検出信号55aと、多点測定用ウエハ頻度設定手段10から供給される頻度rに基づき、多点測定用基板を設定する構成も可能である。
【0044】
サンプリングフィールド設定手段2は、基板上からn個(nは2以上の自然数)の露光フィールドをサンプリングフィールドとして設定し、かつ該各サンプリング露光フィールド中で、フィールド内多点測定を行うm個(mは1≦m≦n−1を満たす自然数)のサンプリングフィールドと、フィールド内1点測定を行う(n−m)個のサンプリングフィールドを設定し、さらに多点測定にかかる測定点数およびフィールド内測定点を設定して、設定結果を多点測定手段3と1点測定手段7に供給するとともに、サンプリングフィールドに関する前記情報2aを補正量適用判定手段6に供給する。
前記設定は、予め内蔵されているアルゴリズムに基づいて実行するように構成する以外にも、例えば外部からの指示入力あるいは指定入力に基づいて各設定を実行する構成とすることもできる。
【0045】
多点測定手段3は、サンプリングフィールド設定手段2によって設定された多点測定するサンプリングフィールドと測定点数およびフィールド内測定点に基づき、前記のアライメント系82を駆動してフィールド内多点測定を行い、多点測定データをフィールド内成分補正量決定手段4に供給する。さらにこの多点測定データのうちの、所定のフィールド内測定点での1点分の測定データを、1点測定手段7に供給する構成とすることもできる。この場合、1点分の測定データは後の統計処理に供される。
【0046】
フィールド内成分補正量決定手段4は、多点測定手段3による多点測定結果に基づき、該サンプリングフィールドのフィールド内成分(フィールド倍率、フィールド回転)の補正量を決定する。さらにフィールド内成分補正量記憶手段5は、フィールド内成分補正量決定手段4によって決定されたフィールド内成分補正量をサンプリングフィールド毎に記憶・保存するとともに、記憶したフィールド内成分補正量を補正量情報5aとして補正量適用判定手段6に供給する。
【0047】
補正量適用判定手段6は、多点測定用ウエハ設定手段1から供給された多点測定用基板情報1aと、サンプリングフィールド設定手段2から供給されたサンプリング露光フィールドと測定点数の情報2aと、フィールド内成分補正量記憶手段5から供給された、サンプリングフィールドの補正量情報5aに基づき、そのウエハの、そのフィールドに適用さるべきフィールド内成分補正量を判定し、適用さるべきと判定された補正量6aをフィールド内成分アライメント制御ルーチン34に供給する。
【0048】
したがって、補正量適用判定手段6によって、サンプリングフィールドフィールドにおいて以前に決定されたフィールド内成分補正量を、同一ウエハの他の(非サンプリングの)フィールドへ適用する際の最適なフィールド内成分補正量の判定がなされる。
あるいは、ロットに関し、サンプリングウエハを用いて以前に決定されているフィールド内成分補正量を、同一ロット内の他の(非サンプリングの)ウエハへ適用する際の最適なフィールド内成分補正量の判定がなされる。
【0049】
一方、1点測定手段7は、サンプリングフィールド設定手段2によって設定された1点測定するフィールドにつき、前記のアライメント系82を駆動してフィールド内1点測定を行い、1点測定データを統計処理手段8に供給する。
【0050】
統計処理手段8は、1点測定手段7から供給された1点測定データに基づき、あるいはこれら1点測定データに多点測定手段3から供給された前記1点分の測定データを加えて、統計的処理手法(例えばEGA)により、絶対座標系でのズレ量をシフト、ローテーション、スケーリング等の成分に分けて統計処理し、変換モデル用のパラメータを算出してアライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9に供給する。
【0051】
アライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9は、統計処理手段8から供給されたパラメータに基づき、仮想配列としてのアライメント格子を編成して記憶する。あるいは、一次変換モデルを編成して記憶する。
記憶されたアライメント格子あるいは変換モデルは、移動制御ルーチン33によってアクセスされる。
【0052】
多点測定用ウエハ頻度設定手段10は、多点測定用基板の出現頻度を任意に設定可能にするもので、利用者はロットの状況に応じた任意の所望の出現頻度rを設定入力することができる。この出現頻度を設定入力は、図示されないキーボードあるいはマウス等の入力装置によって実現することができる。
多点測定用ウエハ頻度設定手段10は、設定された頻度rを多点測定用ウエハ設定手段1に供給する。多点測定用ウエハ設定手段1は、この頻度rに基づき、前記のように多点測定用基板を設定する。
【0053】
ウエハ・ローダ/アンローダ制御ルーチン32は、ウエハロード制御信号32aをウエハ・ローダ/アンローダ55に送り、ウエハのロード/アンロードを制御する。なおウエハ・ローダ/アンローダ55はウエハのロードの度に、ロード検出信号55aを多点測定用ウエハ設定手段1に送る。
【0054】
移動制御ルーチン33は、アライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9に記憶されたアライメント格子あるいは変換モデルをアクセスし、さらにレーザ干渉計56から供給される検出信号56aに基づき、ステージ移動量を定めて、ステージ制御信号33aをステージ駆動機構52に送り、これによりステージ移動を制御する。
【0055】
フィールド内成分アライメント制御ルーチン34は、補正量適用判定手段6から供給された補正量6aに基づき、結像特性制御装置54に結像特性制御信号34aを、あるいは/およびレチクル駆動機構53にレチクル駆動制御信号34bをそれぞれ送り、フィールド内成分アライメントを制御する。
【0056】
全体システム制御ルーチン31は、システム全体に関わる各種の制御を司るものである。
【0057】
なおデータの記録保存は、図示されるようなEEPROM23以外に、SRAMやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリをはじめ、HDDや、あるいは着脱可能な記録媒体(フロッピーディスクやリムーバブルハードディスク、光ディスクや光磁気ディスク)に記録保存する構成にできる。
【0058】
つぎに以下に、本発明の露光装置によるリソグラフィ加工例を説明する。
図3は、本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一例として、多点測定フィールド数を基板単位で削減する運用の説明図である。
同図に示されるように、このリソグラフィ加工はウエハU1上の52個のフィールドのうち、9個のフィールドF11〜F19をサンプリングフィールドとし、さらにこれら9個のサンプリングフィールドF11〜F19のうち、中央のフィールドF11のみを多点測定用サンプリングフィールド(図中、Mで表示)としてフィールド内5点測定を行い、残る8個のフィールドF12〜F19を1点測定用サンプリングフィールド(図中、Sで表示)としてフィールド内1点測定を行う。
【0059】
そして、中央のフィールドF11へのフィールド内5点測定に基づいて決定されたフィールド内成分補正量を、各サンプリングフィールドF11だけでなく、ウエハU11上の52個のフィールド全てに適用してフィールド内成分アライメントを行う。例えば図中、点線で示したフィールドF120やF160等にも、この補正量を適用する。この根拠は前記のように、実測値によれば同一ウエハ上の異なるフィールド間のフィールド内線形誤差成分(フィールド倍率とフィールド回転)の変動量は無視できる程度に小さいことに拠っている。
【0060】
前記の結果、ウエハU1に対してなされる測定ポイント総数は、フィールドF11につき5ポイント、残る8個のフィールドF12〜F19につき各1ポイントで合計13ポイントとなる。これら13ポイントという少ない測定だけで、このウエハU1のアライメント格子を求めるためのデータと、ウエハU1上の全フィールドに対して適用可能なフィールド内成分補正量を求めるためのデータとを得ることができる。
【0061】
これを、従来の全9サンプリングフィールドの各々につき5ポイントづつ、合計45ポイントを計測する場合と比較すると、約71%もの大幅な削減ができることになる。
このように、本実施形態では基板単位で多点測定フィールド数を減少させることにより、測定の所要時間を大幅に短縮することができる。
【0062】
図4は、図3の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
先ずウエハがロードされると(ステップS101)、ステージが駆動されてサンプリングフィールドへ移動する(ステップS102)。
つぎにサンプリングフィールド設定手段2によって、そのサンプリングフィールドが多点測定サンプリングフィールドであるか否かが確認され(ステップS103)、多点測定サンプリングフィールドであれば、多点測定手段3によって多点測定が為される(ステップS104)。
【0063】
この多点測定結果に基づき、フィールド内成分補正量決定手段4によってフィールド内成分補正量が決定され(ステップS105)、フィールド内成分補正量記憶手段5によって記憶される(ステップS106)。前記動作が全サンプリングフィールド終了まで反復される(ステップS108)。
【0064】
一方、ステップS103において、そのサンプリングフィールドが多点測定サンプリングフィールドでないことが確認されると、1点測定用のサンプリングフィールドであるとして、1点測定手段7によって1点測定が為され(ステップS107)、ステップS108に進む。
【0065】
ついで、各サンプリングフィールドにおいて測定された1点データ(これには多点測定サンプリングフィールドにおいて測定された多点から抽出された1点データも含まれる)に基づき、統計処理手段8が統計処理を施して変換パラメータを算出し(ステップS109)、アライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9によってこのウエハのアライメント格子あるいは変換モデルが編成され、記憶される(ステップS110)。
【0066】
以上で測定が完了すると、露光工程に入る。移動制御ルーチン33が、ロードされているウエハのアライメント格子あるいは変換モデルをアライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9から取りだし、これらを参照してこのウエハ上の各フィールド(サンプリングフィールド、非サンプリングフィールドすべて)へ移動する(ステップS111)。これは実際にはウエハが搭載されたステージ側を、光学系に対してドライブする相対移動になる。
【0067】
ついでフィールド内成分アライメント制御ルーチン34が、決定され記憶されている補正量をこのフィールドへ適用して、フィールド内成分アライメントを実行する(ステップS112)。
【0068】
前記により、このフィールドのアライメントが完了することで露光の準備が整い、露光が実行される(ステップS113)。
前記の工程が、そのウエハ上の全フィールドにつき反復され(ステップS114)、全フィールドにつき露光が完了すると、運用が終了する。
【0069】
図5は、本発明の露光装置による、多点測定フィールド数を基板単位で削減する別の運用例の説明図である。
同図に示されるように、このリソグラフィ加工はウエハU2上の52個のフィールドのうち、9個のフィールドF21〜F29をサンプリングフィールドとし、さらにこれら9個のサンプリングフィールドF21〜F29のうち、フィールドF21、F22、F24、F26、F28の5個だけを多点測定用サンプリングフィールド(図中、Mで表示)としてフィールド内5点測定を行い、残る4個のフィールドF23、F25、F27、F29を1点測定用サンプリングフィールド(図中、Sで表示)としてフィールド内1点測定を行う。
【0070】
そして、5個の多点測定用サンプリングフィールドへのフィールド内5点測定に基づいて決定された5組のフィールド内成分補正量を、各多点測定用サンプリングフィールドだけでなく各々の周辺の、複数個のフィールド(1点測定用サンプリングフィールドおよび非サンプリングフィールド)に適用して、ウエハU2上の52個のフィールド全てのフィールド内成分アライメントを行う。例えば図中、点線で示したフィールドF220には、フィールドF22での5点測定に基づくフィールド内成分補正量を適用する。同様に、フィールドF260には、フィールドF26での5点測定に基づくフィールド内成分補正量を適用する。
そしてさらに、1点測定用サンプリングフィールドF29に隣接するフィールドF290には、最寄りの多点測定用サンプリングフィールドF28での5点測定に基づくフィールド内成分補正量を適用する。
【0071】
前記の結果、ウエハU2に対してなされる測定ポイント総数は、5個の多点測定用サンプリングフィールドの各につき5ポイント、残る4個のフィールドの各につき1ポイントの、合計29ポイントとなる。これら29ポイントの測定だけで、このウエハU2のアライメント格子を求めるためのデータと、ウエハU2上の全フィールドに対して適用可能なフィールド内成分補正量を求めるためのデータとを得ることができる。
本実施形態は、ウエハの熱歪みによる位置ズレの影響を排除するケースにおいてとりわけ有効となる。
【0072】
図6は、図5の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
先ずウエハがロードされると(ステップS201)、ステージが駆動されてサンプリングフィールドへ移動する(ステップS202)。
つぎにサンプリングフィールド設定手段2によって、そのサンプリングフィールドが多点測定サンプリングフィールドであるか否かが確認され(ステップS203)、多点測定サンプリングフィールドであれば、多点測定手段3によって多点測定が為される(ステップS204)。
【0073】
この多点測定結果に基づき、フィールド内成分補正量決定手段4によって多点測定サンプリングフィールド毎のフィールド内成分補正量が決定され(ステップS205)、フィールド内成分補正量記憶手段5によって記憶される(ステップS206)。前記動作が全サンプリングフィールド終了まで反復される(ステップS208)。
【0074】
一方、ステップS203において、そのサンプリングフィールドが多点測定サンプリングフィールドでないことが確認されると、1点測定用のサンプリングフィールドであるとして、1点測定手段7によって1点測定が為され(ステップS207)、ステップS208に進む。
【0075】
ついで、各サンプリングフィールドにおいて測定された1点データ(これには多点測定サンプリングフィールドにおいて測定された多点から抽出された1点データも含まれる)に基づき、統計処理手段8が統計処理を施して変換パラメータを算出し(ステップS209)、アライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9によってこのウエハのアライメント格子あるいは変換モデルが編成され、記憶される(ステップS210)。
【0076】
以上で測定が完了すると、露光工程に入る。移動制御ルーチン33が、ロードされているウエハのアライメント格子あるいは変換モデルをアライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9から取りだし、これらを参照してこのウエハ上の各フィールド(サンプリングフィールド、非サンプリングフィールドすべて)へ移動する(ステップS211)。
【0077】
ついで補正量適用判定手段6が、多点測定サンプリングフィールド毎のフィールド内成分補正量のうちで、そのフィールドへ適用する(すなわち、同一ウエハの他フィールドのものを流用する)補正量を選択判定し(ステップS212)、フィールド内成分アライメント制御ルーチン34が、選択判定された補正量をこのフィールドへ適用して、フィールド内成分アライメントを実行する(ステップS213)。
【0078】
前記により、このフィールドのアライメントが完了することで露光の準備が整い、このフィールドへの露光が実行される(ステップS214)。
前記の工程が、そのウエハ上の全フィールドにつき反復され(ステップS1215)、全フィールドにつき露光が完了すると、運用が終了する。
【0079】
図7は、本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一例として、多点測定フィールド数をロット単位で削減する運用の説明図である。
図示されるように、このリソグラフィ加工は1ロットが4枚のウエハU11〜U14で構成され、最初のウエハU11のみを多点測定用サンプリングウエハとし、このウエハU11上の52個のフィールドのうち、サンプリングされた9個のフィールドF111〜F119のうち、中央のフィールドF111のみについてフィールド内5点測定を行い、残る8個のフィールドF112〜F119でフィールド内1点測定を行う。こののち、残る3枚のウエハU12〜U14については、例えばウエハU12において、9個のフィールドF121〜F129のすべてでフィールド内1点測定を行う。ウエハU13、U14についても同様に処理される。
【0080】
そして、中央のフィールドF111へのフィールド内5点測定に基づいて決定されたフィールド内成分補正量を、最初のウエハU11の各露光フィールドF111〜F119に適用してフィールド内成分アライメントを行うだけでなく、この補正量をウエハU11上の52個のフィールド全てに適用してフィールド内成分アライメントを行う。例えば図中、点線で示したフィールドF1110やF1120にも、この補正量を適用する。
【0081】
加えてさらに、最初のウエハU11のフィールドF111へのフィールド内5点測定に基づいて決定された、このフィールド内成分補正量を、後続の3枚のウエハU12〜U14上のフィールド全てに適用してフィールド内成分アライメントを行うようにする。例えば図中、点線で示した、ウエハU12のフィールドF1280や、ウエハU13のフィールドF1360や、ウエハU14のフィールドF1490にも、すべてこの補正量を適用する。
この根拠は前記のように、同一ロットに属するウエハ間でのフィールド内線形誤差の差(バラツキ)は無視できる程度に小さいという実測結果による。
【0082】
このように、ロット単位と基板単位の両方で多点測定フィールド数を減少させることにより、従来法に比べて測定の所要時間を大幅に短縮することができる。
【0083】
また図8は、本発明の露光装置による、多点測定フィールド数をロット単位で削減する別の運用例の説明図である。
図示されるように、このリソグラフィ加工は1ロットが6枚のウエハU21〜U26で構成され、最初のウエハU21を含み3枚おきに多点測定用サンプリングウエハを設定する。したがってこのロットの多点測定用サンプリングウエハは、U21とU24である。
【0084】
まずウエハU11上の52個のフィールドのうち、9個のフィールドF211〜F219をサンプリングし、ついでこの9個のフィールドF211〜F219のうち、中央のフィールドF211のみについてフィールド内5点測定を行い、残る8個のフィールドF212〜F219でフィールド内1点測定を行う。後続の2枚のウエハU22、U23については、例えばウエハU22において、9個のフィールドF221〜F229のすべてでフィールド内1点測定を行う。ウエハU23についても同様である。
【0085】
そして、中央のフィールドF211へのフィールド内5点測定に基づいて決定されたフィールド内成分補正量を、最初のウエハU21の各フィールドF211〜F219に適用してフィールド内成分アライメントを行うだけでなく、この補正量をウエハU21上の52個のフィールド全てに適用してフィールド内成分アライメントを行う。例えば図中、点線で示したフィールドF2120等にも、この補正量を適用する。
【0086】
加えてさらに、最初のウエハU21のフィールドF211へのフィールド内5点測定に基づいて決定された、このフィールド内成分補正量を、後続の2枚のウエハU22、U23上のフィールド全てに適用して、フィールド内成分アライメントを行うようにする。例えば図中、点線で示した、ウエハU22のフィールドF2280や、ウエハU23のフィールドF2360等にも、すべてこの補正量を適用する。
【0087】
このようにして3枚のウエハU21〜U23が処理されると、ついでロードされたウエハU24は多点測定用サンプリングウエハであるから、ウエハU24上の52個のフィールドのうち、9個のフィールドF241〜F249をサンプリングし、ついでこの9個のフィールドF241〜F249のうち、中央のフィールドF241のみについてフィールド内5点測定を行い、残る8個のフィールドF242〜F249でフィールド内1点測定を行う。後続の2枚のウエハU25、U26については、例えばウエハU25において、9個のフィールドF251〜F259のすべてでフィールド内1点測定を行う。ウエハU26についても同様である。
【0088】
そして、中央のフィールドF241へのフィールド内5点測定に基づいてフィールド内成分補正量が決定される。ここにおいて、以前の記憶されているフィールド内成分補正量が更新されることになる。
この更新されたフィールド内成分補正量を、ウエハU24の各フィールドF241〜F249に適用してフィールド内成分アライメントを行うだけでなく、この補正量をウエハU24上の52個のフィールド全て(図中、点線で示したフィールドF2420を含む)に適用してフィールド内成分アライメントを行う。
加えてさらに、このフィールド内成分補正量を、後続の2枚のウエハU25、U26上のフィールド全て(図中、点線で示したフィールドF2580、F2690を含む)に適用して、フィールド内成分アライメントを行うようにする。
【0089】
したがって、同一ロットに属する複数枚のウエハについては、ウエハ1枚のみ、あるい数枚おきにフィールドのフィールド内成分アライメント補正量を決定し、ついでこの補正量を、同一ロットに属する他の各ウエハのフィールドのフィールド内成分アライメントに適用することにより、測定や算出の手間を省略できてスループットが向上する。
【0090】
図9は、図7および図8の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
先ずウエハがロードされると(ステップS301)、多点測定用ウエハ設定手段によって、ロットの最初のウエハまたはおよび多点測定用のウエハであるか否かが確認され(ステップS302)、ロットの最初のウエハまたはおよび多点測定用のウエハであると、ステージが駆動されてサンプリングフィールドへ移動する(ステップS303)。
【0091】
ついでサンプリングフィールド設定手段2によって、そのサンプリングフィールドが多点測定サンプリングフィールドであると確認されると(ステップS304)、多点測定手段3によって多点測定が為され(ステップS305)、フィールド内成分補正量決定手段4によってフィールド内成分補正量が決定され(ステップS306)、この補正量が、フィールド内成分補正量記憶手段5によって記憶され(ステップS307)、ステップS309に進む。
【0092】
また、ステップS304において、そのサンプリングフィールドが1点測定サンプリングフィールドであると確認されると、1点測定手段7によって1点測定が為され(ステップS308)、ステップS309に進む。ステップS309では、全サンプリングフィールド終了まで前記が反復され、全サンプリングフィールドが終了すると、ステップS313に進む。
【0093】
一方、ステップS302において、ロットの最初のウエハまたはおよび多点測定用のウエハでないことが確認されると、1点測定用のウエハであるとして、ステージ駆動によりサンプリングフィールドへ移動し(ステップS310)、1点測定手段7によって1点測定が為され(ステップS311)、全サンプリングフィールド終了までこの処理が反復され(ステップS312)、全サンプリングフィールドが終了すると、ステップS313に進む。
【0094】
ステップS313では、各ウエハ毎に、各サンプリングフィールドにおいて測定された1点データ(これには多点測定サンプリングフィールドにおいて測定された多点から抽出された1点データも含まれる)に基づき、統計処理手段8が統計処理を施して変換パラメータを算出し(ステップS313)、アライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9によって各ウエハ毎のアライメント格子あるいは変換モデルが編成され、記憶される(ステップS314)。前記の処理により、ウエハがロードされる度に、各ウエハに対応したアライメント格子あるいは変換モデルが編成されることになる。
【0095】
以上で測定が完了すると、露光工程に入る。移動制御ルーチン33が、現在ロードされているウエハに対応したアライメント格子あるいは変換モデルをアライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9から取りだし、これらを参照してこのウエハ上の各フィールド(サンプリングフィールド、非サンプリングフィールドすべて)へ移動する(ステップS315)。これは実際にはウエハが搭載されたステージ側を、光学系に対してドライブする相対移動になる。
【0096】
ついで補正量適用判定手段6が、そのウエハへ適用するフィールド内成分補正量を判定し(ステップS316)、フィールド内成分アライメント制御ルーチン34が、判定された補正量をそのウエハ上の全フィールドへ適用して、フィールド内成分アライメントを実行する(ステップS317)。
【0097】
前記により、そのウエハ上のフィールドのアライメントが完了することで露光の準備が整い、そのフィールドに露光が実行される(ステップS318)。
前記の工程が、そのウエハ上の全フィールドにつき反復され(ステップS319)、全フィールドにつき露光が完了すると、後続のロットがロードされて前記操作が反復され、ロットの全ウエハの露光完了を以て(ステップS320)運用が終了する。
【0098】
図10は、本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一例として、多点測定フィールド数をロット単位で削減する他の運用の説明図である。
図示されるように、このリソグラフィ加工は1ロットが4枚のウエハU31〜U34で構成され、最初のウエハU31のみを多点測定用サンプリングウエハとし、このウエハU31上の52個のフィールドのうち、サンプリングされた9個のフィールドF311〜F319すべてについてフィールド内5点測定を行う。
【0099】
こののち、残る3枚のウエハU32〜U34については、例えばウエハU32において、9個のフィールドF321〜F329のすべてでフィールド内1点測定を行う。ウエハU33、U34についても同様である。
【0100】
そして、ウエハU31上のサンプリングされたフィールドF311〜F319へのフィールド内5点測定に基づいて決定された、計9組のフィールド内成分補正量を、近接するフィールドにも適用することにより、ウエハU31上の52個のフィールド全てのフィールド内成分アライメントを行う。このように、非サンプリングフィールド(例えば図中、点線で示したフィールドF3110やF3120)には、近接したサンプリングフィールドにおいて決定された補正量が適用される。
【0101】
加えてさらに、最初のウエハU31の各サンプリングフィールドF311〜F319へのフィールド内5点測定に基づいて決定された、計9組のフィールド内成分補正量を、後続の3枚のウエハU32〜U34上の対応している各フィールドならびに近接するフィールドにも適用することにより、全フィールドのフィールド内成分アライメントを行うようにする。例えば図中、点線で示した、ウエハU32の露光フィールドF3280には、ウエハU31のサンプリングフィールドF318で決定されたフィールド内成分補正量を適用する。またウエハU33の露光フィールドF3360には、ウエハU31のサンプリングフィールドF316で決定されたフィールド内成分補正量を適用する。さらにウエハU34の露光フィールドF3490には、ウエハU31のサンプリングフィールドF319で決定されたフィールド内成分補正量を適用する。
【0102】
前記によれば、5点測定フィールドを複数にすることで、ウエハ上の異なる位置のフィールドにおけるフィールド内成分誤差のバラツキが大きい場合でも、十分なアライメント精度を確保し、しかも多点測定回数をロット単位で削減して、ロット単位と基板単位の両方で多点測定フィールド数を減少させることにより、従来法に比べて測定の所要時間を大幅に短縮することができる。
【0103】
図11は、本発明の露光装置による、多点測定フィールド数をロット単位で削減するさらに別の運用例の説明図である。
図示されるように、このリソグラフィ加工は1ロットが6枚のウエハU41〜U46で構成され、最初のウエハU41を含み3枚おきに多点測定用サンプリングウエハが設定される。したがってこのロットの多点測定用サンプリングウエハは、U41とU44である。
【0104】
まずウエハU41上の52個のフィールドのうち、9個のフィールドF411〜F419をサンプリングし、ついでこの9個のフィールドF411〜F419すべてについてフィールド内5点測定を行う。こののち、残る2枚のウエハU42〜U43については、例えばウエハU42において、9個のフィールドF421〜F429のすべてでフィールド内1点測定を行う。ウエハU43についても同様である。
これ以下の操作は、前記図10において為された運用に準ずる。
【0105】
このようにして、3枚のウエハU41〜U43が処理されると、これに引き続いてロードされたウエハU44は、前記のように多点測定用サンプリングウエハであるから、ここで多点測定がなされ、このウエハU44によるフィールド内成分補正量が決定される。したがってこの段階で、前記ウエハU41によるフィールド内成分補正量が更新されることになる。
これ以下の操作は、前記運用に準ずる。
【0106】
図12は、図10および図11の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
先ずウエハがロードされると(ステップS401)、多点測定用ウエハ設定手段によって、ロットの最初のウエハまたはおよび多点測定用のウエハであるか否かが確認され(ステップS402)、ロットの最初のウエハまたはおよび多点測定用のウエハであると、ステージが駆動されてサンプリングフィールドへ移動する(ステップS403)。
【0107】
本実施形態では、多点測定用のウエハの全てのサンプリングフィールドについて多点測定を実施するものであるから、直ちに多点測定手段3によって多点測定が為され(ステップS404)、フィールド内成分補正量決定手段4によって各サンプリングフィールド毎にフィールド内成分補正量が決定され(ステップS405)、これら各サンプリングフィールド毎の補正量が、フィールド内成分補正量記憶手段5によって記憶される(ステップS406)。そして全サンプリングフィールド終了まで前記が反復される(ステップS407)。
【0108】
一方、ステップS402において、現在のウエハがロットの最初のウエハではなく、またはおよび多点測定用のウエハでないことが確認されると、1点測定用のウエハであるとして、ステージ駆動によりサンプリングフィールドへ移動し(ステップS408)、1点測定手段7によって1点測定が為され(ステップS409)、このウエハの全サンプリングフィールド終了までこの処理が反復される(ステップS410)。
【0109】
ついで、各ウエハ毎に、各サンプリングフィールドにおいて測定された1点データ(これには多点測定サンプリングフィールドにおいて測定された多点から抽出された1点データも含まれる)に基づき、統計処理手段8が統計処理を施して変換パラメータを算出し(ステップS411)、アライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9によって各ウエハ毎のアライメント格子あるいは変換モデルが編成され、記憶される(ステップS412)。前記の処理により、ウエハがロードされる度に、各ウエハに対応したアライメント格子あるいは変換モデルが編成されることになる。
【0110】
以上で測定が完了すると、露光工程に入る。
移動制御ルーチン33が、現在ロードされているウエハに対応したアライメント格子あるいは変換モデルをアライメント格子/変換モデル編成・記憶手段9から取りだし、これらを参照してこのウエハ上の各フィールド(サンプリングフィールド、非サンプリングフィールドすべて)へ移動する(ステップS413)。これは実際にはウエハが搭載されたステージ側を、光学系に対してドライブする相対移動になる。
【0111】
ついで補正量適用判定手段6が、そのウエハ上のそのフィールドへ適用する(すなわち、同一ウエハの他フィールドのものを流用、もしくは他ウエハの同位置フィールドまたは他ウエハの異なる位置のフィールドのものを流用する)フィールド内成分補正量を選択判定し(ステップS414)、フィールド内成分アライメント制御ルーチン34が、選択判定された補正量をそのウエハ上のそのフィールドへ適用して、フィールド内成分アライメントを実行する(ステップS415)。
【0112】
前記により、そのウエハ上のそのフィールドのアライメントが完了することで露光の準備が整い、よってそのフィールドへの露光が実行される(ステップS416)。
前記の工程が、そのウエハ上の全フィールドにつき反復され(ステップS417)、全フィールドにつき露光が完了すると、後続のロットがロードされて前記操作が反復され、ロットの全ウエハの露光完了を以て(ステップS418)運用が終了する。
【0113】
図13は、本発明の露光装置に組込まれた補正量適用判定手段6の一実施形態の動作フローチャートである。
補正量適用判定手段6が動作を開始すると、先ずこのウエハが前記多点測定用ウエハ設定手段1により設定された多点測定用ウエハであるかが、情報1aに基づき確認され(ステップS4141)、このウエハが多点測定用ウエハであると、このウエハにつき測定・決定された補正量を適用すると判定し(ステップS4143)、リターンする。
一方、このウエハが多点測定用ウエハでないと、このウエハ以前に処理されている多点測定用ウエハで測定・決定された補正量を、このウエハに適用することを判定し(ステップS4142)、リターンする。
【0114】
前記のように本発明に係る露光装置は、同一基板上の露光フィールドに対するフィールド内成分のアライメントを行うに際し、同一基板上の別の露光フィールドにおいて既に決定されたフィールド内成分の補正量を適用するか、あるいは同一ロットに属する各基板に対するフィールド内成分のアライメントを行うに際し、第1番目の基板を含むいずれか別の基板によって既に決定されたフィールド内成分の補正量をそのまま適用して実行することにより、多点測定露光フィールド数を、基板(ウエハ)単位あるいはロット単位の少なくとも一方で削減することを可能にするものである。
【0115】
また、本発明では、多点測定フィールドを基板上の任意の位置から選択することが可能であるが、露光フィールド毎のバラつきによる影響を抑えるため、対称性をもって選択することが望ましい。とりわけ、多点測定を行うサンプリングフィールド数を1個とする場合には、このサンプリングフィールドを基板中央から選択することが好ましく、これにより、ウエハーの熱変形等による影響を最小限にとどめることができる。
【0116】
なお、マーク検出におけるアライメント光学系は、前記のようなオフアクシス形式によるものに限定されることはなく、たとえばプロジェクション光学系を共用するTTL(スルー・ザ・レンズ)オンアクシス方式によるアライメント光学系であっても差し支えない。この場合は、ベースライン誤差管理を省略できるので有利となる。
【0117】
また、本発明は前記の各実施形態に限定されるものではなく、例えばウエハ上の露光フィールドのレイアウトならびに総数、フィールド・サイズ、サンプリングフィールドのレイアウトならびに総数、フィールド内測定地点の数およびレイアウト等の如何を問わず、実施が可能である。
【0118】
【発明の効果】
本発明の請求項1にかかる露光装置は、基板上からサンプリングされるn個(nは2以上の自然数)の露光フィールド中、m個(mは1≦m≦n−1を満たす自然数)についてフィールド内多点測定を行い、残る(n−m)個についてフィールド内1点測定を行い、かつ前記m個中の少なくとも1個の露光フィールドの前記フィールド内多点測定結果に基づき複数個の露光フィールドのフィールド内成分アライメントをなす構成とするものであるから、多点測定する露光フィールド数をウエハ単位で削減することができ、スループットを改善して生産性を向上させることができる。
【0119】
本発明の請求項2にかかる露光装置は、1枚のウエハ加工につき1個の露光フィールドにのみフィールド内多点測定を行い、この測定結果に基づき該ウエハ上の全ての露光フィールドのフィールド内成分アライメントをなす構成であるから、リソグラフィ工程のスループットをさらに改善して加工時間を短縮することが可能になる。
【0120】
本発明の他の露光装置は、基板が属するロットを構成する全N枚(Nは2以上の自然数)の基板中、該ロットの第1番目の基板を含むM枚(Mは1≦M≦N−1を満たす自然数)の基板に対して前記各基板上でサンプリングされる複数個の露光フィールドの少なくとも1個についてフィールド内多点測定を行い、残る(N−M)枚の基板に対して前記各基板からサンプリングされる複数個の露光フィールドについてフィールド内1点測定を行い、前記M枚の基板の前記フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の露光フィールドに対してフィールド内成分アライメントを行うとともに、前記M枚の基板になされた前記フィールド内多点測定結果を他の(N−M)枚の基板に適用して露光フィールドのフィールド内成分アライメントをする構成であるから、多点測定する露光フィールド数をロット単位で削減することができ、よってリソグラフィ工程のスループットを改善して生産性を大幅に向上させることができる。
【0121】
本発明のさらに他の露光装置は、M枚の基板につきサンプリングされる複数個の露光フィールドすべてについてフィールド内多点測定を行う構成であるから、ウエハ上の異なる位置の露光フィールドにおけるフィールド内成分誤差のバラツキが大きい場合でも、十分なアライメント精度を確保し、しかも多点測定回数をロット単位で削減して、リソグラフィ工程のスループットを改善することができる。
【0122】
本発明のさらに他の露光装置は、ロットを構成する全N枚の基板中から、所定の頻度に基づき少なくとも1枚の多点測定用基板を設定する多点測定用ウエハ設定手段と、基板上のサンプリングされる露光フィールドを設定し、かつ各サンプリング露光フィールドにつき測定点数を設定するサンプリングフィールド設定手段と、このように設定された測定点数に基づきフィールド内多点測定あるいは1点測定する多点測定手段ならびに1点測定手段と、前記多点測定結果に基づきフィールド内成分補正量を決定するフィールド内成分補正量決定手段と、他の基板を用いて以前に決定された前記フィールド内成分補正量の基板あるいはおよびフィールドへの適用を判定する補正量適用判定手段とを備えて構成するものであるから、補正量適用判定手段の判定によって、その基板あるいはおよびフィールドへ適用するに最適なフィールド内成分補正量を、既に決定済みの補正量から選択することができ、よって精度を維持してスループット向上を実現することができる。
【0123】
本発明のさらに他の露光装置は、前記多点測定用基板の出現頻度を任意に設定可能な多点測定用ウエハ頻度設定手段を備え、前記多点測定用ウエハ設定手段は、前記多点測定用ウエハ頻度設定手段によって設定された頻度に基づき多点測定用基板を設定する構成とするものであるから、利用者がロットの状況に応じて所望する頻度を任意に設定することが可能になり、よって高信頼性かつ高スループットを実現することができる。
【0124】
以上のように、本発明の露光装置は、ウエハ単位あるいはおよびロット単位で多点測定の回数を削減しつつ、しかも実用上十分な精度のアライメント補正を実現させるものである。このように、合わせ精度(補正精度)を損なうことなくサンプリング数を減少させることにより、TAT向上とともにリソグラフィ工程の総所要時間を短縮し、よって半導体デバイス製造における信頼性向上、コスト削減、スループット向上に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の露光装置の一実施形態における要部の機能ブロック図である。
【図2】本発明の露光装置の一実施形態における全体構成を示す概略ブロック図である。
【図3】 本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一例として、多点測定フィールド数を基板単位で削減する運用の説明図である。
【図4】図3の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
【図5】本発明の露光装置による、多点測定フィールド数を基板単位で削減する別の運用例の説明図である。
【図6】図5の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
【図7】本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一例として、多点測定フィールド数をロット単位で削減する運用の説明図である。
【図8】本発明の露光装置による、多点測定フィールド数をロット単位で削減する別の運用例の説明図である。
【図9】図7および図8の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
【図10】本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一例として、多点測定フィールド数をロット単位で削減する他の運用例の説明図である。
【図11】本発明の露光装置による、多点測定フィールド数をロット単位で削減するさらに別の運用例の説明図である。
【図12】図10および図11の運用例における本発明の露光装置の動作フローチャートである。
【図13】本発明の露光装置に組込まれた補正量適用判定手段の一実施形態の動作フローチャートである。
【符号の説明】
1……多点測定用ウエハ設定手段、1a……多点測定用ウエハ情報、2……サンプリングフィールド設定手段、2a……サンプリングフィールド情報、3……多点測定手段、4……フィールド内成分補正量決定手段、5……フィールド内成分補正量記憶手段、5a……補正量、6……補正量適用判定手段、6a……判定された補正量、7……1点測定手段、8……統計処理手段、9……アライメント格子/変換モデル編成・記憶手段、10……多点測定用ウエハ頻度設定手段、21……CPU、22……第1ROM、23……EEPROM、24……RAM、25……コモンバス、26……第2ROM、30……制御手段、31……全体システム制御ルーチン、32……ウエハ・ローダ/アンローダ制御ルーチン、32a……ウエハロード制御信号、33……移動制御ルーチン、33a……ステージ制御信号、34……フィールド内成分アライメント制御ルーチン、34a……結像特性制御信号、34b……レチクル駆動制御信号、52……ステージ駆動機構、53……レチクル駆動機構、54……レンズ結像特性制御装置、55……ウエハ・ローダ/アンローダ、55a……ロード検出信号、56……レーザ干渉計、56a……検出信号、PS……露光装置、r……頻度。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reticle / mask pattern on each shot region on a wafer as a photosensitive substrate by a step-and-repeat method and a scan method in a manufacturing process of a semiconductor device formed on a substrate using a lithography technique. In particular, the present invention relates to an exposure apparatus that achieves high throughput.
[0002]
[Prior art]
Projection exposure apparatuses are widely used in lithography processes for manufacturing semiconductor elements, display panels, and the like. The projection exposure apparatus projects an image of a pattern formed on a reticle onto a photosensitive substrate (wafer) through a projection optical system.
In such a lithography process, it is necessary to accurately match the circuit pattern formed on the wafer with the image of the circuit pattern to be exposed next. Therefore, the projection exposure apparatus has an alignment mark formed on the substrate. An alignment system is provided for optically detecting. Such an alignment system detects the position of the alignment mark on the stationary coordinate system, and the projection exposure apparatus executes alignment based on the detected position information.
[0003]
Conventionally, in the above-mentioned lithography technology, the resolution can be improved by increasing the NA of the projection lens of the reduction projection exposure apparatus, shortening the exposure wavelength, or adopting a super-resolution technology such as a phase shift method or a modified illumination method. Has been made.
On the other hand, in the alignment technique, the alignment accuracy has been improved by improving the apparatus performance such as vibration control and temperature control of the exposure stage or improvement of aberration of the projection optical system. In particular, due to the progress of design rules (minimum processing dimensions) associated with the high degree of integration of elements, a technique that enables high-precision alignment operations has been required in the exposure process.
[0004]
In the exposure process, alignment is performed based on statistical processing of deviation between the coordinates measured by the sampling shot and the reference coordinate system.
For example, a conversion model based on a linear expression is introduced, and an error component described by the sum of squared sums of differences between measured coordinates and reference coordinates for a field to be exposed on the substrate prior to exposure is first-order. From the simultaneous equations obtained by partial differentiation with each conversion parameter of the conversion model, each conversion parameter of the primary conversion model is determined, and then an alignment lattice (predicted lattice) based on the primary conversion model using the determined conversion parameter as a coefficient. ), And after performing alignment based on the coordinates indicated by the alignment grid, exposure is performed.
[0005]
In the alignment as described above, a highly accurate alignment error measurement technique is required. Conventionally, as such an alignment error, an alignment error mainly generated between fields has been targeted. However, in recent years, the wafer size has been increased, and a plurality of chips are exposed in one shot to improve productivity, so that the size of each exposure field has increased. As a result, the corners of the exposure field have increased. The response to the alignment error has become an important issue. This is affected by positional deviation due to thermal distortion of the wafer. In particular, in a mass production line using a plurality of exposure apparatuses, there is a problem that deterioration of accuracy is unavoidable due to the addition of wrinkles for each exposure apparatus.
For this reason, in addition to the field alignment accuracy, a technique related to the field alignment accuracy is required in the exposure process.
[0006]
Conventionally, the measurement of the field alignment accuracy as described above is performed by one-point measurement in the field in which one point is selected in one exposure field and the alignment error is measured. On the other hand, the alignment accuracy measurement of the in-field components is usually performed by in-field multipoint measurement in which a plurality of points are selected and measured in one exposure field.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when performing the in-field multipoint measurement for the in-field component alignment using the current exposure apparatus, the multipoint measurement is performed for each of the exposure fields sampled for measuring the inter-field accuracy. It will be.
[0008]
For example, if a multi-point measurement is performed at five measurement points for all nine sampling exposure fields sampled out of 52 in a wafer having a total of 52 exposure fields, the total number of measurement points is as follows. Is 45 points (5 points) x (9 fields) per sheet, so the time required for measurement increases compared to 9 points when only the overlay error between fields is measured in one point measurement, and the wafer unit This causes a problem that the throughput of the system decreases.
[0009]
Furthermore, the multipoint measurement in the field when one lot is composed of, for example, 25 wafers is also 45 points for each wafer, and this is measured for all 25 wafers. As a result, 1125 points were measured, which caused a significant reduction in throughput.
[0010]
As described above, the conventional technique has a drawback in that the throughput of the lithography process is significantly reduced by increasing the sampling points, and as a result, the cost of the semiconductor device is increased.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of solving the above-described problems of the conventional technology and improving the throughput while maintaining the processing accuracy.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The exposure apparatus according to the present invention is proposed in order to achieve the above-mentioned object, and the outline of the exposure apparatus is not to perform multipoint measurement for all the sampled exposure fields but to perform multipoint measurement. The number of fields (hereinafter referred to as a multi-point measurement sampling field) is reduced by at least one or more than the total number of sampling exposure fields, and the remaining exposure fields are measured at one point.
[0013]
This is based on the theoretical basis that “in-field alignment error and inter-field alignment error can be handled independently” and the knowledge obtained by the inventor based on actual measurement using a mechanical sample. To do.
[0014]
That is, according to the study by the present inventor, it was confirmed that the variation in the error of the in-field component (field magnification, rotation) in each exposure field on the wafer is small enough to be practically used. Thereby, magnification and rotation can be represented by magnification and rotation in other exposure fields on the same wafer. That is, it is not necessary to perform multipoint measurement in all the sampled exposure fields, and multipoint measurement can be performed only in a part of the exposure fields.
[0015]
In order to realize the above object based on the above theory and knowledge, an exposure apparatus according to the present invention includes a plurality of exposure fields formed on a substrate corresponding to lithography shots repeated on the substrate in a semiconductor device manufacturing process. In the exposure method in which alignment is performed based on the measurement of a predetermined portion, m (m is 1 ≦ m ≦ n−1) in n exposure fields (n is a natural number of 2 or more) sampled from the substrate. In-field multipoint measurement is performed for (natural number to be satisfied), one in-field measurement is performed for the remaining (nm), and based on the in-field multipoint measurement result of at least one of the m exposure fields. In-field component alignment of a plurality of exposure fields is performed.
In particular, the m is set to 1.
[0016]
According to the above-described exposure apparatus of the present invention, the result of multi-field measurement within the same wafer can be applied to in-field component correction of other exposure fields, so that only one shot or several shots can be applied. In-field multipoint measurement may be performed, whereby the number of multipoint measurement exposure fields is reduced on a substrate (wafer) basis, and throughput is improved.
[0017]
Further, according to another empirical knowledge obtained by actual measurement of another mechanical sample by the present inventor, the difference in the linear error in the field between the wafers belonging to the same lot is small enough to be practically acceptable. That is, from the measured values of field magnification and field rotation, which are linear error components in the field, it was confirmed that these fluctuation amounts in the same lot are negligibly small.
Therefore, according to this result, for a plurality of wafers belonging to the same lot, the error measurement of the in-field component is performed for every other wafer or every several wafers, and this measurement result is applied to each other wafer. Can do.
[0018]
Based on the above knowledge, the exposure apparatus according to the present invention is aligned based on measurement of a predetermined portion of an exposure field formed on the substrate in response to lithography shots repeated on the substrate in the semiconductor device manufacturing process. In the exposure method described above, M (M is 1 ≦ M ≦ N−1) including the first substrate of the lot among all N (N is a natural number of 2 or more) substrates constituting the lot to which the substrate belongs. In-field multipoint measurement is performed on at least one of a plurality of exposure fields sampled on each substrate, and each of the remaining (NM) substrates is subjected to each of the substrates. In-field measurement is performed for a plurality of exposure fields sampled from a plurality of exposure fields, and the exposure field of the substrate is measured based on the multi-point measurement results in the field of the M substrates. In-field component alignment is performed on the field, and the in-field multipoint measurement results made on the M substrates are applied to the other (NM) substrates to align the in-field components in the exposure field. It is characterized by doing.
In particular, the in-field multipoint measurement is performed for all of a plurality of exposure fields sampled for the M substrates.
[0019]
According to the above-described exposure method of the present invention, the number of exposure fields for multipoint measurement is reduced in lot units.
[0020]
Furthermore, the exposure apparatus according to the present invention includes a multipoint measurement wafer setting means for setting at least one multipoint measurement substrate based on a predetermined frequency from all N substrates constituting a lot, and the substrate Sampling field setting means for setting the exposure field to be sampled and setting the number of measurement points for each sampling exposure field, multi-point measurement means for measuring multiple points in the field based on the set number of measurement points, One point measurement means for measuring one point in the field based on the set number of measurement points, In-field component correction amount determination means for determining the in-field component correction amount based on the multipoint measurement result, and other substrates And a correction amount application determining means for determining application of the in-field component correction amount determined to the substrate or field. If so, the in-field component correction amount optimum to be applied to the substrate or field is selected from the already determined correction amounts by the determination of the correction amount application determining means, and thus the accuracy is maintained. At the same time, throughput is improved.
[0021]
Furthermore, the multipoint measurement wafer frequency setting means capable of arbitrarily setting the appearance frequency of the multipoint measurement substrate is provided, and the multipoint measurement wafer frequency setting means is based on the frequency set by the multipoint measurement wafer frequency setting means. In the case where the wafer setting means is configured to set a multipoint measurement substrate, the frequency can be set according to the situation of the lot, thereby realizing high reliability and high throughput.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram of the main part in an embodiment of the exposure apparatus of the present invention. FIG. 2 is a schematic block diagram showing the overall configuration of the exposure apparatus.
First, the overall configuration of the exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to FIG. 2, and then the essential parts of the exposure apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0023]
As shown in FIG. 2, the exposure apparatus PS of the present invention is roughly divided into an exposure system 80 related to exposure to the wafer 60, a mechanism system 81 for controlling the positions of the wafer 60 and the reticle 59, and alignment of the wafer 60. The system is composed of four systems, that is, an alignment system 82 and a control system 83 that controls the overall operation of the apparatus including these systems. In particular, the present invention is constructed in the control system 83.
[0024]
The exposure system 80 includes an exposure light source 62, a reticle 59 on which an exposure pattern is printed, and a projection optical system 61 including a plurality of combination lenses. A pattern image of the reticle 59 formed in the light beam irradiated by the exposure light beam emitted from the exposure light source 62 is projected and imaged on each shot region on the wafer 60 via the projection optical system 61, and each shot region is formed. Exposure.
[0025]
The mechanism system 81 is a stage drive mechanism 52 that places the wafer 60 and the wafer holder 51 on the wafer stage and moves or rotates them. The mechanism system 81 emits laser light for measurement itself and captures the reflected light from the stage to detect the stage position. The imaging characteristics of the laser interferometer 56, the wafer loader / unloader 55 for loading or unloading the wafer 60 on the stage, the reticle driving mechanism 53 for moving, rotating or tilting the reticle 59, and the projection optical system 61 are controlled. The imaging characteristic control device 54 is configured.
[0026]
If the Z-axis is taken in the optical axis direction of the projection optical system 61 and the orthogonal coordinate system of the two-dimensional plane perpendicular to the Z-axis is taken as the X-axis and Y-axis, the stage drive mechanism 52 is perpendicular to the optical axis of the projection optical system 61. An X stage 52a and a Y stage 52b for positioning the wafer two-dimensionally within a smooth plane, a Z stage 52d for positioning the wafer in the Z direction parallel to the optical axis of the projection optical system 61, and a micro-rotation drive for the wafer It comprises a θ stage 52c.
For example, the X stage 52a is driven in the X direction by the X stage driving device 52e. Similarly, the Y, Z, and θ directions are driven by respective stage driving devices (not shown). Further, as shown in the figure, a tilt motor 52f for tilting the wafer 60 may be provided.
[0027]
A moving mirror composed of a plane mirror having a reflecting surface perpendicular to the X axis is fixed on the upper surface of the wafer stage, and a laser interferometer 56 is disposed so as to face the moving mirror. The laser interferometer 56 includes two X-ray laser interferometers that irradiate the moving mirror with a laser beam along the X-axis, and a Y-axis laser interference that irradiates the moving mirror with a laser beam along the Y-axis. The X coordinate and Y coordinate (stage coordinate system or stationary coordinate system X, Y) of the wafer stage are measured.
[0028]
Further, the rotation angle of the wafer stage is measured based on the difference between the measurement values of the two X-axis laser interferometers. The laser interferometer 56 outputs the measured X coordinate, Y coordinate and rotation angle information as a detection signal 56a. The detection signal 56a is supplied to the control system 83. The control system 83 sends a stage control signal to the X stage driving device 52e and the like to control the positioning operation of the wafer stage.
[0029]
As the wafer weight increases, a machine transfer system such as a robot arm or a conveyor is applied to the wafer loader / unloader 55.
[0030]
The reticle drive mechanism 53 is configured to hold the reticle 59 and move and slightly rotate the reticle 59. Further, the reticle driving mechanism 53 is equipped with a tilt motor 53a for tilting the reticle 59. Although not shown, a three-axis interferometer system similar to that on the wafer side is provided on the reticle side, and a detection signal is supplied to the control system 83, and the control system 83 controls the reticle drive mechanism 53 to drive the reticle. A signal 34b is sent to control the position and angle of the reticle 59.
[0031]
The imaging characteristic control device 54 is attached to the projection optical system 61, and for example, adjusts the distance between predetermined lens groups in the lens groups constituting the projection optical system 61 or the lens cells between the predetermined lens groups. The projection magnification of the projection optical system 61 is adjusted by adjusting the internal pressure. The operation of the imaging characteristic control device 54 is controlled by an imaging characteristic control signal 34 a from the control system 83.
The alignment of the in-field components of the wafer is executed by the imaging characteristic control device 54 and the reticle driving mechanism 53.
[0032]
Next, the alignment system 82 is disposed off-axis on the side surface of the exposure system 80. Illumination light from the illumination light source 63 provided in the alignment system 82 is irradiated to the vicinity of the alignment mark on the wafer through the collimating lens 64, the beam splitter 65, the mirror 66, and the objective lens 67.
A field region is regularly formed on the wafer along a coordinate system (x, y) set on the wafer, and each field region is, for example, in contact with an x-direction scribe line and a y-direction scribe line portion. It is assumed that an X-axis alignment mark and a Y-axis alignment mark are formed.
[0033]
Reflected light from these alignment marks passes through an objective lens 67, a mirror 66, two beam splitters 65 and 68, and a reference index (not shown), and is then condensed on the CCD 70 by an X-axis relay lens 69. The
On the other hand, the light reflected at right angles by the beam splitter 68 is condensed on the CCD 72 via the Y-axis relay lens 71.
The images formed on the CCDs 70 and 72 are images in which the reference index and the alignment mark on the wafer are overlapped. By processing this imaging signal, the amount of positional deviation between the alignment marks on the XY axes and the reference index is reduced. Detected.
[0034]
Next, the operation of the step of positioning each field area (shot area) of the wafer to be exposed and exposing the reticle pattern image to each field area will be described.
First, the wafer 60 to be exposed is loaded on the wafer holder 51, and the amount of displacement is detected by the alignment system 82 for each of a plurality of preset sample fields (sample shots) on the wafer 60.
[0035]
Next, statistical processing (for example, EGA calculation) is performed to minimize the error component calculated from the positional deviation amount, a conversion parameter value is determined, and a linear and virtual primary conversion model (coordinate conversion formula) is obtained. Ask. Then, using this primary conversion model, the arrangement coordinates in the stage coordinate system (X, Y) of each field region are obtained, and an alignment grid table (abbreviated as alignment grid) is organized.
[0036]
The stage is driven based on this alignment grid, the reference point of each field area of the wafer is sequentially positioned at the reference point of the exposure area by the exposure system 80, and then the correction amount that can be applied to that field is used. The alignment correction of the in-field component is executed by adjusting the lens image formation characteristic by the image characteristic control device 54 and / or moving / rotating / tilting the reticle 59 by the reticle driving mechanism 53.
[0037]
The pattern of the reticle 59 is projected and exposed to each field thus aligned. When the projection exposure to each field of the wafer is completed in the above process, the wafer loader / unloader 55 unloads the processed wafer and loads the next wafer onto the stage. Through the above-described steps, exposure processing for all wafers in a lot is performed with high throughput.
[0038]
Next, the main part of the exposure apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
The main part of the exposure apparatus PS of the present invention is the control means 30 shown in FIG. The control system 83 is composed of a Neumann type stored program computer and a plurality of software programs (control means 30) executed by the computer, and the plurality of software programs realize various control functions. It can be handled in the same way as a device as a means to do this. As this computer, a microcomputer, a control computer (FA computer), a personal computer or a workstation can be applied.
[0039]
As shown in FIG. 1, in the computer of the exposure apparatus PS, a CPU 21, a first ROM 22, an EEPROM 23, a RAM 24, and a second ROM 26 are connected to a common bus 25 that is a data backbone.
[0040]
Of the above means, 1 is a multipoint measurement wafer setting means, 2 is a sampling field setting means, 3 is a multipoint measurement means, 4 is an in-field component correction amount determination means, and 5 is an in-field component correction amount storage means. , 6 is a correction amount application determination unit, 7 is a single point measurement unit, 8 is a statistical processing unit, 9 is an alignment grid / transformation model organization / storage unit, and 10 is a multipoint measurement wafer frequency setting unit, both of which are CPU 21 It consists of a software program that can be executed by.
[0041]
In the present embodiment, the multipoint measurement wafer setting means 1 to the in-field component correction amount determination means 4, the correction amount application determination means 6 to the statistical processing means 8, and the multipoint measurement wafer frequency setting means 10 are all first. 1 ROM is stored. The in-field component correction amount storage means 5 and the alignment grid / conversion model organization / storage 9 are stored in a rewritable EEPROM 23.
[0042]
Further, the second ROM 26 stores an overall system control routine 31, a wafer loader / unloader control routine 32, a movement control routine 33, and an in-field component alignment control routine 34, all of which are constituted by software programs that can be executed by the CPU 21. Has been.
[0043]
The multi-point measurement wafer setting means 1 includes M sheets including the first substrate of the lot based on a predetermined frequency out of all N sheets (N is a natural number of 2 or more) constituting the lot. A multipoint measurement substrate (M is a natural number satisfying 1 ≦ M ≦ N−1) is set and supplied to the sampling field setting means 2, and the set multipoint measurement substrate information 1a is used as a correction amount application determination means. 6 is supplied.
At this time, it is preferable that the multipoint measurement substrate is set based on the load detection signal 55 a supplied from the wafer loader / unloader 55.
Alternatively, a configuration in which the multipoint measurement substrate is set based on the load detection signal 55a and the frequency r supplied from the multipoint measurement wafer frequency setting means 10 is also possible.
[0044]
The sampling field setting means 2 sets n (n is a natural number of 2 or more) exposure fields from the substrate as sampling fields, and m (m Is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n−1) and (n−m) sampling fields for performing one-point measurement in the field, and further, the number of measurement points and the measurement points in the field for multipoint measurement. And the setting result is supplied to the multipoint measuring means 3 and the one-point measuring means 7, and the information 2a relating to the sampling field is supplied to the correction amount application determining means 6.
In addition to a configuration in which the setting is executed based on a pre-installed algorithm, for example, each setting may be executed based on an instruction input or a designation input from the outside.
[0045]
The multipoint measuring means 3 drives the alignment system 82 based on the sampling field for measuring multipoints set by the sampling field setting means 2, the number of measurement points, and the in-field measurement points, and performs multipoint measurement in the field, The multipoint measurement data is supplied to the in-field component correction amount determination means 4. Further, the multi-point measurement data may be configured to supply one point of measurement data at a predetermined in-field measurement point to the one-point measurement means 7. In this case, the measurement data for one point is used for later statistical processing.
[0046]
The in-field component correction amount determination unit 4 determines the correction amount of the in-field component (field magnification, field rotation) of the sampling field based on the multipoint measurement result by the multipoint measurement unit 3. Further, the in-field component correction amount storage means 5 stores and saves the in-field component correction amount determined by the in-field component correction amount determination means 4 for each sampling field, and also stores the stored in-field component correction amount as correction amount information. The correction amount application determination means 6 is supplied as 5a.
[0047]
The correction amount application determination means 6 includes multipoint measurement substrate information 1a supplied from the multipoint measurement wafer setting means 1, sampling exposure field and measurement point number information 2a supplied from the sampling field setting means 2, and a field. Based on the correction amount information 5a of the sampling field supplied from the internal component correction amount storage means 5, the in-field component correction amount to be applied to the field of the wafer is determined, and the correction amount determined to be applied 6a is supplied to the in-field component alignment control routine 34.
[0048]
Therefore, the optimum in-field component correction amount when the in-field component correction amount previously determined in the sampling field field by the correction amount application determining means 6 is applied to another (non-sampling) field of the same wafer. Judgment is made.
Alternatively, regarding the lot, the determination of the optimal in-field component correction amount when applying the in-field component correction amount previously determined using the sampling wafer to other (non-sampling) wafers in the same lot can be performed. Made.
[0049]
On the other hand, the one-point measuring means 7 drives the alignment system 82 for the one-point measurement field set by the sampling field setting means 2 to perform one-point measurement in the field, and the one-point measurement data is statistical processing means. 8 is supplied.
[0050]
The statistical processing means 8 is based on the one-point measurement data supplied from the one-point measurement means 7 or adds the measurement data for the one point supplied from the multi-point measurement means 3 to these one-point measurement data. Statistical processing by dividing the amount of deviation in the absolute coordinate system into components such as shift, rotation, scaling, etc., using a statistical processing method (for example, EGA), calculating parameters for the conversion model, and alignment grid / conversion model organization / storage means 9 is supplied.
[0051]
The alignment grid / transformation model organization / storage unit 9 organizes and stores an alignment grid as a virtual array based on the parameters supplied from the statistical processing unit 8. Alternatively, the primary conversion model is organized and stored.
The stored alignment grid or transformation model is accessed by the movement control routine 33.
[0052]
The multi-point measurement wafer frequency setting means 10 can arbitrarily set the appearance frequency of the multi-point measurement substrate, and the user sets and inputs an arbitrary desired appearance frequency r according to the situation of the lot. Can do. The input of setting the appearance frequency can be realized by an input device such as a keyboard or a mouse (not shown).
The multipoint measurement wafer frequency setting means 10 supplies the set frequency r to the multipoint measurement wafer setting means 1. The multipoint measurement wafer setting means 1 sets the multipoint measurement substrate as described above based on the frequency r.
[0053]
The wafer loader / unloader control routine 32 sends a wafer load control signal 32a to the wafer loader / unloader 55 to control loading / unloading of the wafer. The wafer loader / unloader 55 sends a load detection signal 55a to the multipoint measurement wafer setting means 1 every time a wafer is loaded.
[0054]
The movement control routine 33 accesses the alignment grating or the conversion model stored in the alignment grating / conversion model organization / storage means 9 and further determines the stage movement amount based on the detection signal 56 a supplied from the laser interferometer 56. The stage control signal 33a is sent to the stage drive mechanism 52, thereby controlling the stage movement.
[0055]
The in-field component alignment control routine 34 drives the image formation characteristic control signal 34a to the image formation characteristic control device 54 and / or the reticle drive to the reticle drive mechanism 53 based on the correction amount 6a supplied from the correction amount application determination means 6. A control signal 34b is sent to control the in-field component alignment.
[0056]
The overall system control routine 31 manages various types of control related to the entire system.
[0057]
In addition to the EEPROM 23 as shown in the figure, the data is recorded and stored in a nonvolatile memory such as an SRAM or a flash memory, an HDD, or a removable recording medium (floppy disk, removable hard disk, optical disk or magneto-optical disk). Can be configured to record and save.
[0058]
Next, an example of lithography processing by the exposure apparatus of the present invention will be described below.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation for reducing the number of multipoint measurement fields in units of substrates as an example of lithography processing by the exposure apparatus of the present invention.
As shown in the figure, this lithography processing uses nine fields F11 to F19 out of 52 fields on the wafer U1 as sampling fields, and among these nine sampling fields F11 to F19, in the center. Only the field F11 is used as a sampling field for multipoint measurement (indicated by M in the figure), and 5 points in the field are measured, and the remaining 8 fields F12 to F19 are designated for single point measurement (indicated by S in the figure). As a result, one point measurement in the field is performed.
[0059]
Then, the in-field component correction amount determined based on the in-field five-point measurement for the central field F11 is applied not only to each sampling field F11 but also to all 52 fields on the wafer U11. Align. For example, this correction amount is also applied to fields F120 and F160 indicated by dotted lines in the drawing. As described above, this is based on the fact that the fluctuation amount of the linear error component in the field (field magnification and field rotation) between different fields on the same wafer is negligibly small according to the actually measured value.
[0060]
As a result, the total number of measurement points made on the wafer U1 is 5 points for the field F11 and 13 points in total, one point for each of the remaining eight fields F12 to F19. With only such a small measurement of 13 points, data for obtaining the alignment grid of the wafer U1 and data for obtaining in-field component correction amounts applicable to all the fields on the wafer U1 can be obtained. .
[0061]
Compared with the conventional case of measuring 45 points, 5 points for each of all 9 sampling fields, a significant reduction of about 71% can be achieved.
Thus, in the present embodiment, the time required for measurement can be greatly shortened by reducing the number of multipoint measurement fields in units of substrates.
[0062]
FIG. 4 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIG.
First, when a wafer is loaded (step S101), the stage is driven to move to the sampling field (step S102).
Next, it is confirmed by the sampling field setting means 2 whether or not the sampling field is a multipoint measurement sampling field (step S103). If it is a multipoint measurement sampling field, the multipoint measurement means 3 performs multipoint measurement. (Step S104).
[0063]
Based on the multipoint measurement result, the in-field component correction amount determining means 4 determines the in-field component correction amount (step S105), and is stored by the in-field component correction amount storage means 5 (step S106). The above operation is repeated until the end of all sampling fields (step S108).
[0064]
On the other hand, when it is confirmed in step S103 that the sampling field is not a multi-point measurement sampling field, one-point measurement is performed by the one-point measuring means 7 as a sampling field for one-point measurement (step S107). The process proceeds to step S108.
[0065]
Next, the statistical processing means 8 performs statistical processing based on one point data measured in each sampling field (this includes one point data extracted from multiple points measured in the multipoint measurement sampling field). The conversion parameters are calculated (step S109), and the alignment grid or conversion model of the wafer is knitted and stored by the alignment grid / conversion model knitting / storing means 9 (step S110).
[0066]
When the measurement is completed, the exposure process starts. The movement control routine 33 fetches the alignment grid or conversion model of the loaded wafer from the alignment grid / conversion model organization / storage means 9 and refers to these to each field (sampling field, non-sampling field all on this wafer). (Step S111). This is actually a relative movement for driving the stage side on which the wafer is mounted with respect to the optical system.
[0067]
Next, the in-field component alignment control routine 34 applies the determined and stored correction amount to this field to execute in-field component alignment (step S112).
[0068]
As described above, when the alignment of this field is completed, the preparation for exposure is completed and the exposure is executed (step S113).
The above process is repeated for all the fields on the wafer (step S114), and when the exposure is completed for all the fields, the operation ends.
[0069]
FIG. 5 is an explanatory diagram of another operational example in which the number of multi-point measurement fields is reduced in units of substrates by the exposure apparatus of the present invention.
As shown in the figure, this lithography processing uses nine fields F21 to F29 among the 52 fields on the wafer U2 as sampling fields, and among these nine sampling fields F21 to F29, field F21. , F22, F24, F26, and F28 are used as multi-point measurement sampling fields (indicated by M in the figure), and five points in the field are measured, and the remaining four fields F23, F25, F27, and F29 are set to 1 One point measurement in the field is performed as a point measurement sampling field (indicated by S in the figure).
[0070]
Then, five sets of in-field component correction amounts determined based on the five in-field measurements to the five multi-point measurement sampling fields are used as a plurality of not only the multi-point measurement sampling fields but also the surroundings. In-field component alignment of all 52 fields on the wafer U2 is performed by applying to a single field measurement sampling field and a non-sampling field. For example, the in-field component correction amount based on the five-point measurement in the field F22 is applied to the field F220 indicated by a dotted line in the drawing. Similarly, the in-field component correction amount based on the five-point measurement in the field F26 is applied to the field F260.
Further, an in-field component correction amount based on the five-point measurement in the nearest multipoint measurement sampling field F28 is applied to the field F290 adjacent to the one-point measurement sampling field F29.
[0071]
As a result, the total number of measurement points made on the wafer U2 is 29 points, 5 points for each of the 5 multipoint measurement sampling fields and 1 point for each of the remaining 4 fields. Only by measuring these 29 points, data for obtaining the alignment grid of the wafer U2 and data for obtaining in-field component correction amounts applicable to all the fields on the wafer U2 can be obtained.
This embodiment is particularly effective in the case where the influence of positional deviation due to thermal distortion of the wafer is eliminated.
[0072]
FIG. 6 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIG.
First, when a wafer is loaded (step S201), the stage is driven to move to the sampling field (step S202).
Next, it is confirmed by the sampling field setting means 2 whether or not the sampling field is a multipoint measurement sampling field (step S203). If it is a multipoint measurement sampling field, the multipoint measurement means 3 performs multipoint measurement. (Step S204).
[0073]
Based on the multipoint measurement result, the in-field component correction amount determination means 4 determines the in-field component correction amount for each multipoint measurement sampling field (step S205) and stores it in the in-field component correction amount storage means 5 (step S205). Step S206). The above operation is repeated until the end of all sampling fields (step S208).
[0074]
On the other hand, when it is confirmed in step S203 that the sampling field is not a multi-point measurement sampling field, one-point measurement is performed by the one-point measuring means 7 as a sampling field for one-point measurement (step S207). The process proceeds to step S208.
[0075]
Next, the statistical processing means 8 performs statistical processing based on one point data measured in each sampling field (this includes one point data extracted from multiple points measured in the multipoint measurement sampling field). The conversion parameters are calculated (step S209), and the alignment grid or conversion model of this wafer is knitted and stored by the alignment grid / conversion model knitting / storing means 9 (step S210).
[0076]
When the measurement is completed, the exposure process starts. The movement control routine 33 fetches the alignment grid or conversion model of the loaded wafer from the alignment grid / conversion model organization / storage means 9 and refers to these to each field (sampling field, non-sampling field all on this wafer). (Step S211).
[0077]
Next, the correction amount application determination means 6 selects and determines a correction amount to be applied to the field (that is, diverted from another field of the same wafer) from among the in-field component correction amounts for each multipoint measurement sampling field. (Step S212), the in-field component alignment control routine 34 applies the selected correction amount to this field, and executes in-field component alignment (step S213).
[0078]
As described above, when the alignment of this field is completed, preparation for exposure is completed, and exposure to this field is executed (step S214).
The above process is repeated for all the fields on the wafer (step S1215), and when the exposure is completed for all the fields, the operation ends.
[0079]
FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation for reducing the number of multipoint measurement fields in units of lots as an example of lithography processing by the exposure apparatus of the present invention.
As shown in the figure, this lithography process is composed of four wafers U11 to U14 in one lot, and only the first wafer U11 is used as a sampling wafer for multipoint measurement, and among the 52 fields on this wafer U11, Of the nine sampled fields F111 to F119, only the central field F111 is measured in the field, and the remaining eight fields F112 to F119 are measured in the field. Thereafter, for the remaining three wafers U12 to U14, for example, in the wafer U12, one point measurement in the field is performed in all nine fields F121 to F129. Wafers U13 and U14 are similarly processed.
[0080]
Then, the in-field component correction amount determined based on the in-field five-point measurement for the central field F111 is applied to the exposure fields F111 to F119 of the first wafer U11 to perform in-field component alignment. The correction amount is applied to all 52 fields on the wafer U11 to perform in-field component alignment. For example, this correction amount is also applied to the fields F1110 and F1120 indicated by dotted lines in the drawing.
[0081]
In addition, the in-field component correction amount determined based on the in-field five-point measurement on the field F111 of the first wafer U11 is applied to all the fields on the subsequent three wafers U12 to U14. In-field component alignment is performed. For example, this correction amount is also applied to the field F1280 of the wafer U12, the field F1360 of the wafer U13, and the field F1490 of the wafer U14 shown by dotted lines in the drawing.
As described above, this is based on the actual measurement result that the difference (variation) in the linear error in the field between the wafers belonging to the same lot is small enough to be ignored.
[0082]
Thus, by reducing the number of multipoint measurement fields in both the lot unit and the substrate unit, the time required for measurement can be greatly shortened compared to the conventional method.
[0083]
FIG. 8 is an explanatory diagram of another operational example in which the number of multipoint measurement fields is reduced in lot units by the exposure apparatus of the present invention.
As shown in the figure, in this lithography process, one lot is composed of six wafers U21 to U26, and sampling wafers for multipoint measurement are set every three sheets including the first wafer U21. Therefore, the sampling wafers for multipoint measurement in this lot are U21 and U24.
[0084]
First, of the 52 fields on the wafer U11, 9 fields F211 to F219 are sampled. Then, among these 9 fields F211 to F219, only the central field F211 is measured, and the remaining fields are left. One field measurement is performed in the eight fields F212 to F219. For the subsequent two wafers U22 and U23, for example, in the wafer U22, one point measurement in the field is performed in all nine fields F221 to F229. The same applies to the wafer U23.
[0085]
In addition, the in-field component correction amount determined based on the in-field five-point measurement for the central field F211 is applied to the fields F211 to F219 of the first wafer U21 to perform in-field component alignment. This correction amount is applied to all 52 fields on the wafer U21 to perform in-field component alignment. For example, this correction amount is also applied to the field F2120 indicated by the dotted line in the drawing.
[0086]
In addition, the in-field component correction amount determined based on the in-field five-point measurement on the field F211 of the first wafer U21 is applied to all the fields on the subsequent two wafers U22 and U23. In-field component alignment is performed. For example, this correction amount is also applied to the field F2280 of the wafer U22, the field F2360 of the wafer U23, and the like indicated by dotted lines in the drawing.
[0087]
When the three wafers U21 to U23 are processed in this way, the loaded wafer U24 is a sampling wafer for multipoint measurement, and therefore, out of 52 fields on the wafer U24, nine fields F241 are included. ... F249 are sampled, and among the nine fields F241 to F249, five points in the field are measured for only the central field F241, and one point in the field is measured for the remaining eight fields F242 to F249. For the subsequent two wafers U25 and U26, for example, in the wafer U25, one point measurement in the field is performed in all nine fields F251 to F259. The same applies to the wafer U26.
[0088]
Then, the in-field component correction amount is determined based on the in-field five-point measurement for the center field F241. Here, the previously stored in-field component correction amount is updated.
This updated in-field component correction amount is applied to each field F241 to F249 of the wafer U24 to perform in-field component alignment, and this correction amount is applied to all 52 fields on the wafer U24 (in the figure, (Including field F2420 indicated by a dotted line), in-field component alignment is performed.
In addition, this in-field component correction amount is applied to all the fields on the subsequent two wafers U25 and U26 (including the fields F2580 and F2690 indicated by dotted lines in the figure) to perform the in-field component alignment. To do.
[0089]
Therefore, for a plurality of wafers belonging to the same lot, an in-field component alignment correction amount of the field is determined for every other wafer or every several wafers, and this correction amount is then determined for each of the other wafers belonging to the same lot. By applying to the in-field component alignment of this field, the measurement and calculation can be omitted, and the throughput is improved.
[0090]
FIG. 9 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIGS.
First, when a wafer is loaded (step S301), the multipoint measurement wafer setting means checks whether the wafer is the first wafer of a lot or a wafer for multipoint measurement (step S302). In the case of the above wafer and the wafer for multipoint measurement, the stage is driven and moves to the sampling field (step S303).
[0091]
Next, when the sampling field setting means 2 confirms that the sampling field is a multipoint measurement sampling field (step S304), multipoint measurement is performed by the multipoint measurement means 3 (step S305), and the in-field component correction is performed. The in-field component correction amount is determined by the amount determining means 4 (step S306), the correction amount is stored by the in-field component correction amount storage means 5 (step S307), and the process proceeds to step S309.
[0092]
If it is confirmed in step S304 that the sampling field is a one-point measurement sampling field, one-point measurement is performed by the one-point measurement means 7 (step S308), and the process proceeds to step S309. In step S309, the above is repeated until the end of all sampling fields. When all sampling fields are completed, the process proceeds to step S313.
[0093]
On the other hand, when it is confirmed in step S302 that the wafer is not the first wafer of the lot or the wafer for multipoint measurement, the wafer is moved to the sampling field by driving the stage as being a single-point measurement wafer (step S310). One-point measurement is performed by the one-point measuring means 7 (step S311), and this process is repeated until all sampling fields are completed (step S312). When all sampling fields are completed, the process proceeds to step S313.
[0094]
In step S313, statistical processing is performed for each wafer based on one-point data measured in each sampling field (this includes one-point data extracted from multiple points measured in the multi-point measurement sampling field). The means 8 performs statistical processing to calculate conversion parameters (step S313), and the alignment lattice / conversion model organization / storage means 9 organizes and stores the alignment lattice or conversion model for each wafer (step S314). With the above processing, each time a wafer is loaded, an alignment grid or conversion model corresponding to each wafer is formed.
[0095]
When the measurement is completed, the exposure process starts. The movement control routine 33 fetches the alignment grid or conversion model corresponding to the currently loaded wafer from the alignment grid / conversion model organization / storage means 9, and refers to these fields to determine each field (sampling field, non-display field) on this wafer. Move to all sampling fields) (step S315). This is actually a relative movement for driving the stage side on which the wafer is mounted with respect to the optical system.
[0096]
Next, the correction amount application determining means 6 determines the in-field component correction amount to be applied to the wafer (step S316), and the in-field component alignment control routine 34 applies the determined correction amount to all the fields on the wafer. Then, in-field component alignment is executed (step S317).
[0097]
As described above, when the field alignment on the wafer is completed, the preparation for exposure is completed, and the field is exposed (step S318).
The above process is repeated for all fields on the wafer (step S319). When exposure is completed for all fields, the subsequent lot is loaded and the above operation is repeated to complete exposure of all wafers in the lot (step S319). S320) The operation ends.
[0098]
FIG. 10 is an explanatory diagram of another operation for reducing the number of multipoint measurement fields in units of lots as an example of lithography processing by the exposure apparatus of the present invention.
As shown in the figure, this lithography process is composed of four wafers U31 to U34 in one lot, and only the first wafer U31 is used as a sampling wafer for multipoint measurement. Of the 52 fields on this wafer U31, In-field five-point measurement is performed for all the nine sampled fields F311 to F319.
[0099]
Thereafter, for the remaining three wafers U32 to U34, for example, in the wafer U32, one point measurement in the field is performed in all nine fields F321 to F329. The same applies to the wafers U33 and U34.
[0100]
Then, by applying a total of nine sets of in-field component correction amounts determined based on five in-field measurements on the sampled fields F311 to F319 on the wafer U31 to adjacent fields, the wafer U31. In-field component alignment is performed for all the above 52 fields. As described above, the correction amount determined in the adjacent sampling field is applied to the non-sampling field (for example, the fields F3110 and F3120 indicated by dotted lines in the drawing).
[0101]
In addition, a total of nine sets of in-field component correction amounts determined on the basis of five in-field measurements on the sampling fields F311 to F319 of the first wafer U31 are obtained on the subsequent three wafers U32 to U34. By applying this method to each corresponding field and adjacent fields, in-field component alignment of all fields is performed. For example, the in-field component correction amount determined in the sampling field F318 of the wafer U31 is applied to the exposure field F3280 of the wafer U32 indicated by a dotted line in the drawing. The in-field component correction amount determined in the sampling field F316 of the wafer U31 is applied to the exposure field F3360 of the wafer U33. Further, the in-field component correction amount determined in the sampling field F319 of the wafer U31 is applied to the exposure field F3490 of the wafer U34.
[0102]
According to the above, by using a plurality of five-point measurement fields, sufficient alignment accuracy is ensured even when there is a large variation in the field component error in fields at different positions on the wafer, and the number of multi-point measurements can be increased. By reducing the number of multipoint measurement fields in both the lot unit and the substrate unit, the time required for measurement can be greatly shortened as compared with the conventional method.
[0103]
FIG. 11 is an explanatory diagram of still another operation example in which the number of multi-point measurement fields is reduced in lot units by the exposure apparatus of the present invention.
As shown in the figure, in this lithography process, one lot is composed of six wafers U41 to U46, and sampling wafers for multipoint measurement are set every three sheets including the first wafer U41. Therefore, the sampling wafers for multipoint measurement in this lot are U41 and U44.
[0104]
First, of the 52 fields on the wafer U41, nine fields F411 to F419 are sampled, and then five points in the field are measured for all the nine fields F411 to F419. Thereafter, with respect to the remaining two wafers U42 to U43, for example, in the wafer U42, one-point measurement is performed in all nine fields F421 to F429. The same applies to the wafer U43.
The operations below this are in accordance with the operation performed in FIG.
[0105]
When the three wafers U41 to U43 are processed in this way, the wafer U44 loaded subsequently is a sampling wafer for multipoint measurement as described above, and therefore, multipoint measurement is performed here. The in-field component correction amount by the wafer U44 is determined. Accordingly, at this stage, the in-field component correction amount by the wafer U41 is updated.
The operations below this are in accordance with the above operation.
[0106]
FIG. 12 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIGS.
First, when a wafer is loaded (step S401), it is confirmed by the multipoint measurement wafer setting means whether it is the first wafer of a lot or a wafer for multipoint measurement (step S402). If the wafer is a wafer for multipoint measurement or a wafer for multipoint measurement, the stage is driven to move to the sampling field (step S403).
[0107]
In the present embodiment, since multipoint measurement is performed for all sampling fields of a wafer for multipoint measurement, multipoint measurement is immediately performed by the multipoint measurement means 3 (step S404), and intra-field component correction is performed. The amount determination means 4 determines the in-field component correction amount for each sampling field (step S405), and the correction amount for each sampling field is stored in the in-field component correction amount storage means 5 (step S406). The above is repeated until the end of all sampling fields (step S407).
[0108]
On the other hand, if it is confirmed in step S402 that the current wafer is not the first wafer in the lot or the wafer for multipoint measurement, it is determined that it is a single point measurement wafer and the stage is driven to the sampling field. It moves (step S408), one point measurement is performed by the one point measuring means 7 (step S409), and this process is repeated until the end of all sampling fields of this wafer (step S410).
[0109]
Then, for each wafer, based on one point data measured in each sampling field (this includes one point data extracted from multiple points measured in the multipoint measurement sampling field), the statistical processing means 8 Performs statistical processing to calculate conversion parameters (step S411), and the alignment grid or conversion model for each wafer is organized and stored by the alignment grid / conversion model organization / storage means 9 (step S412). With the above processing, each time a wafer is loaded, an alignment grid or conversion model corresponding to each wafer is formed.
[0110]
When the measurement is completed, the exposure process starts.
The movement control routine 33 fetches the alignment grid or conversion model corresponding to the currently loaded wafer from the alignment grid / conversion model organization / storage means 9, and refers to these fields to determine each field (sampling field, non-display field) on this wafer. Move to all sampling fields) (step S413). This is actually a relative movement for driving the stage side on which the wafer is mounted with respect to the optical system.
[0111]
Next, the correction amount application determining means 6 applies the field on the wafer (that is, diverts another field of the same wafer, diverts the same position field of another wafer or the field of a different position of another wafer). The in-field component correction amount is selected and determined (step S414), and the in-field component alignment control routine 34 applies the selected and determined correction amount to the field on the wafer to execute in-field component alignment. (Step S415).
[0112]
As described above, when the field alignment on the wafer is completed, preparation for exposure is completed, and thus exposure to the field is executed (step S416).
The above process is repeated for all fields on the wafer (step S417). When exposure is completed for all fields, the subsequent lot is loaded and the above operation is repeated to complete exposure of all wafers in the lot (step S417). S418) The operation ends.
[0113]
FIG. 13 is an operation flowchart of an embodiment of the correction amount application determination means 6 incorporated in the exposure apparatus of the present invention.
When the correction amount application determination means 6 starts operating, it is first confirmed based on the information 1a whether this wafer is a multipoint measurement wafer set by the multipoint measurement wafer setting means 1 (step S4141). If this wafer is a multipoint measurement wafer, it is determined that the correction amount measured and determined for this wafer is to be applied (step S4143), and the process returns.
On the other hand, if this wafer is not a multipoint measurement wafer, it is determined that the correction amount measured and determined by the multipoint measurement wafer processed before this wafer is applied to this wafer (step S4142). Return.
[0114]
As described above, the exposure apparatus according to the present invention applies the correction amount of the in-field component already determined in another exposure field on the same substrate when aligning the in-field component with respect to the exposure field on the same substrate. Or, when performing in-field component alignment for each substrate belonging to the same lot, the correction amount of the in-field component already determined by any other substrate including the first substrate is applied as it is. Thus, it is possible to reduce the number of multi-point measurement exposure fields at least in units of substrates (wafers) or lots.
[0115]
In the present invention, it is possible to select the multipoint measurement field from any position on the substrate. However, it is desirable to select the field with symmetry in order to suppress the influence of variation for each exposure field. In particular, when the number of sampling fields for performing multipoint measurement is one, it is preferable to select this sampling field from the center of the substrate, thereby minimizing the influence of thermal deformation of the wafer. .
[0116]
The alignment optical system for mark detection is not limited to the off-axis type as described above. For example, the alignment optical system is a TTL (through-the-lens) on-axis system that shares the projection optical system. There is no problem. This is advantageous because the baseline error management can be omitted.
[0117]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the layout and total number of exposure fields on the wafer, the field size, the layout and total number of sampling fields, the number and layout of measurement points in the field, and the like. Implementation is possible regardless of the case.
[0118]
【The invention's effect】
In the exposure apparatus according to claim 1 of the present invention, m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n−1) in n exposure fields (n is a natural number of 2 or more) sampled from the substrate. In-field multipoint measurement is performed, the remaining (nm) points are measured in one field, and a plurality of exposures are performed based on the in-field multipoint measurement results of at least one of the m exposure fields. Since the configuration is such that the in-field component alignment of the field is performed, the number of exposure fields for multipoint measurement can be reduced in units of wafers, and throughput can be improved and productivity can be improved.
[0119]
The exposure apparatus according to claim 2 of the present invention performs in-field multipoint measurement only for one exposure field per wafer processing, and based on the measurement result, in-field components of all exposure fields on the wafer. Since the alignment is performed, it is possible to further improve the throughput of the lithography process and shorten the processing time.
[0120]
Of the present invention other The exposure apparatus has M (M satisfies 1 ≦ M ≦ N−1) including the first substrate of the lot among all N (N is a natural number of 2 or more) substrates constituting the lot to which the substrate belongs. In-field multipoint measurement is performed on at least one of a plurality of exposure fields sampled on each of the (natural number) substrates, and the remaining (NM) substrates are sampled from each of the substrates. In-field measurement is performed for a plurality of exposure fields, and in-field component alignment is performed on the exposure field of the substrates based on the multi-point measurement results in the fields of the M substrates. Since the in-field multipoint measurement result made on one substrate is applied to the other (NM) substrates, the in-field component alignment of the exposure field is performed. The number of exposure field for measuring multiple points can be reduced in batches, thus it is possible to greatly improve the productivity by improving the throughput of the lithographic process.
[0121]
Of the present invention Yet another Since the exposure apparatus is configured to perform in-field multipoint measurement for all of a plurality of exposure fields sampled on M substrates, even if there is a large variation in in-field component errors in exposure fields at different positions on the wafer. In addition, sufficient alignment accuracy can be ensured, and the number of multipoint measurements can be reduced in lot units to improve the lithography process throughput.
[0122]
Of the present invention Yet another An exposure apparatus includes: a multipoint measurement wafer setting means for setting at least one multipoint measurement substrate based on a predetermined frequency out of all N substrates constituting a lot; and an exposure field to be sampled on the substrate And a sampling field setting means for setting the number of measurement points for each sampling exposure field, a multi-point measurement means and a single-point measurement means for performing multipoint measurement in the field or one point based on the number of measurement points set in this way And an intra-field component correction amount determining means for determining an intra-field component correction amount based on the multipoint measurement result, and the intra-field component correction amount previously determined using another substrate to the substrate or the field. Correction amount application determining means for determining application, and so on by the determination of the correction amount application determining means. The optimum field component correction amount to apply the substrate or and the field, already can be selected from the determined correction amount, thus can maintain the accuracy to achieve an improvement in throughput.
[0123]
Of the present invention Yet another The exposure apparatus includes a multi-point measurement wafer frequency setting unit capable of arbitrarily setting the appearance frequency of the multi-point measurement substrate, and the multi-point measurement wafer setting unit is configured by the multi-point measurement wafer frequency setting unit. Since the multipoint measurement substrate is set based on the set frequency, it becomes possible for the user to arbitrarily set the desired frequency according to the situation of the lot. High throughput can be realized.
[0124]
As described above, the exposure apparatus of the present invention realizes alignment correction with practically sufficient accuracy while reducing the number of multipoint measurements in wafer units or lot units. In this way, by reducing the number of samplings without losing the alignment accuracy (correction accuracy), the total time required for the lithography process is shortened along with TAT improvement, thereby improving reliability, cost reduction, and throughput improvement in semiconductor device manufacturing. It contributes greatly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of essential parts in an embodiment of an exposure apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation for reducing the number of multi-point measurement fields in units of substrates as an example of lithography processing by the exposure apparatus of the present invention.
4 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of another operational example for reducing the number of multi-point measurement fields in units of substrates by the exposure apparatus of the present invention.
6 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation for reducing the number of multi-point measurement fields in units of lots as an example of lithography processing by the exposure apparatus of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of another operational example for reducing the number of multi-point measurement fields in units of lots by the exposure apparatus of the present invention.
9 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIGS. 7 and 8. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram of another operation example in which the number of multi-point measurement fields is reduced in lot units as an example of lithography processing by the exposure apparatus of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of still another operation example in which the number of multi-point measurement fields is reduced in lot units by the exposure apparatus of the present invention.
12 is an operation flowchart of the exposure apparatus of the present invention in the operation example of FIGS. 10 and 11. FIG.
FIG. 13 is an operation flowchart of an embodiment of a correction amount application determination unit incorporated in the exposure apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Multipoint measurement wafer setting means, 1a ... Multipoint measurement wafer information, 2 ... Sampling field setting means, 2a ... Sampling field information, 3 ... Multipoint measurement means, 4 ... In-field components Correction amount determination means, 5... In-field component correction amount storage means, 5a... Correction amount, 6... Correction amount application determination means, 6a. ... Statistical processing means 9... Alignment grid / transformation model organization / storage means 10... Multi-point measurement wafer frequency setting means 21... CPU 22... First ROM 23. 25 ...... Common bus 26 ... Second ROM 30 ... Control means 31 ... Whole system control routine 32 ... Wafer loader / unloader control routine 32a ... Wafer load control 33... Movement control routine, 33 a... Stage control signal, 34. In-field component alignment control routine, 34 a... Imaging characteristic control signal, 34 b .. Reticle drive control signal, 52. 53: Reticle drive mechanism, 54: Lens imaging characteristic control device, 55: Wafer loader / unloader, 55a: Load detection signal, 56: Laser interferometer, 56a: Detection signal, PS: Exposure Device, r ... frequency.

Claims (2)

半導体装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきアライメントがなされる露光装置であって、
前記基板上からサンプリングされるn個(nは2以上の自然数)の露光フィールド中、m個(mは1≦m≦n−1を満たす自然数)についてフィールド内多点測定を行い、残る(n−m)個についてフィールド内1点測定を行い、かつ前記m個中の少なくとも1個の露光フィールドの前記フィールド内多点測定結果に基づき複数個の露光フィールドのフィールド内成分アライメントをなすと共に、少なくとも前記フィールド内1点測定の結果に基づき前記複数個の露光フィールドのフィールド間アライメントをなすことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus in which alignment is performed based on measurement of a predetermined portion of an exposure field formed on the substrate corresponding to a lithography shot repeated on the substrate in a semiconductor device manufacturing process,
Among n exposure fields sampled from the substrate (n is a natural number of 2 or more), m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n−1) are measured in the field and remain (n -M) perform one-point measurement in the field, and perform in-field component alignment of the plurality of exposure fields based on the multi-point measurement result in the field of at least one of the m exposure fields, and at least An exposure apparatus characterized by performing inter-field alignment of the plurality of exposure fields based on a result of one point measurement in the field.
前記mが1であることを特徴とする請求項1記載の露光装置。  2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein m is 1.
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