JP3933231B2 - Alignment accuracy improvement method - Google Patents

Description

よって、スケーリングや、ローテーションが大きい場合、上記に示した測定値の平均の差によるリジェクト機能を持たすと、図３に示すａ１やｂ１のショットは、他の測定ショットに比べて原理的にリジェクトされやすいという問題点があった。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、アライメント精度を向上させることができ、かつ露光するべきウェハが正常かどうかの判断を、新たな検査工程を発生することなく、実施でき、さらに早期のプロセス異常の発見が可能となるように改良された、アライメント精度向上法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアライメント精度向上法においては、まず、ウェハに形成されたアライメントマークを測定し、そのずれ量を導出し、それより補正値を導出し、そのデータを保存する（ステップ１）。ウェハ処理を行ない、上記と同様の補正値を導出する（ステップ２）。上記ステップ１およびステップ２で求められた補正値を比較する（ステップ３）。上記ステップ３で得られた補正値の差が判定値を超えるか、超えないかを判定する（ステップ４）。上記補正値の差が上記判定値を超える場合には、予め設定している変更サンプリングを新たに行ない、再度、補正値を導出する（ステップ５）。上記ステップ１、ステップ２およびステップ５のデータに対して、次に行なう処理の区分分けをする（ステップ６）。上記ステップ６において、異常測定データがある場合には、該異常測定データをＮＧデータとして除去する（ステップ７）。上記ＮＧデータの数を確認する（ステップ８）。
【００１６】
上記ステップを踏むことにより、アライメント精度を向上させることができ、しかも露光するべきウェハが正常かどうの判断を、新たな検査工程を発生することなく、実施でき、さらに、早期のプロセス異常の発見が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
図１は、この発明の実施の形態に係る、重ね合わせデータ除去およびプロセス異常の発見のシーケンスを示すステップ図である。
【００１８】
ステップ１
まず、ウェハの上にアライメントマークを形成する。これが、最初に行なう工程である。次に、アライメント形成工程で形成されたアライメントマークを測定し、ずれ量を得、それらのデータより、下記に示す６つの補正値（ベースラインＸ、ベースラインＹ、Ｘスケーリング、Ｙスケーリング、Ｘローテーション、Ｙローテーション）を導出する（詳細は既述の特開昭６１−４４４２９号公報参照）。
【００１９】
ΔＸ＝ベースラインＸ_x ＋Ｘ座標＊Ｘスケーリング＋Ｘ座標＊Ｘローテーション
ΔＹ＝ベースラインＹ_y ＋Ｙ座標＊Ｙスケーリング＋Ｙ座標＊Ｙローテーション
このように、アライメントマークのずれ量の解析を行なって、そのデータ（数ロットの平均）をホストに登録する。
【００２０】
その時のデータ：Ｘスケーリング−−Ａｓ Ｙスケーリング−−Ｂｓ直交−Ｃ
ステップ２
次に、通常のウェハ処理を行なう。上記と同様に６つの補正値を導出する。
【００２１】
その時のデータ：Ｘスケーリング−−Ａ１ｓ Ｙスケーリング−−Ｂ１ｓ直交−Ｃ１
各サンプリングショットの生データ（Ｍ１〜Ｍ１０）も求めておく。
【００２２】
ステップ３
ステップ１とステップ２の補正値を比較する。（差の判定値：０．５ｕｒａｄ、０．５ｐｐｍ、ただし形成デバイスにより値は変更される、６４Ｍ試作相当規格）。
【００２３】
ステップ４
判定は各補正値の差が判定値を超えるか、超えないかで判定する。ＯＫの場合（測定値、プロセス、装置のすべてがＯＫと判断された場合）は、そのまま次のステップへ進む。ＮＧの場合は、次の３タイプに分類され、次のステップへ進む。
【００２４】
Ａタイプ−−−−スケーリングＮＧ、直交がＯＫ
Ｂタイプ−−−−スケーリングＯＫ、直交がＮＧ
Ｃタイプ−−−−スケーリングＮＧ、直交がＮＧ
ステップ５
Ａ、Ｂタイプのとき、予め設定している変更（場所）サンプリングを新たに行ない、新たな補正値を導出する。
【００２５】
変更サンプリング時のデータ：Ｘスケーリング−−Ａ２ｓ Ｙスケーリング−−Ｂ２ｓ 直交−Ｃ２
ステップ６
ステップ１、ステップ２、ステップ５で導出されたデータの比較をする。判定区分は、次のＸタイプ、Ｙタイプ、Ｚタイプとする。
【００２６】
Ａｓ−Ａ２ｓの値が差の判定値より大きく、Ａ１ｓ−Ａ２ｓの値が差の判定値の２分の１より小さい場合−−Ｘタイプ
Ａｓ−Ａ２ｓの値が差の判定値より大きく、Ａ１ｓ−Ａ２ｓの値が差の判定値の２分の１より大きい場合−−Ｙタイプ
Ａｓ−Ａ２ｓの値が差の判定値より小さい−−−Ｚタイプ
Ｘタイプでは、ウェハレベルでのプロセス変動と判断し、プロセスフローの各ロット処理をストップする。Ｙタイプの場合は、測定異常と判断し、次の測定値除去ステップに進む。Ｚタイプの場合は、そのまま、その補正値を用い、次の処理に進む。
【００２７】
ステップ７
Ｙタイプの区分に対しては、次のステップをとる。ステップ２で求められた測定値（Ｍ１〜Ｍ１０）をステップ１で求められている補正値（スケーリング、回転、直交）を用いて残渣解析し、データの変換を行なう。それにより導出されたデータを（ＭＮ１−ＭＮ１０）とする。次に、そのデータを小さいもの順に並べる。
【００２８】
そのデータ群をＣ１〜Ｃ１０とする。次に、それらのデータに対して、平均をとる。とり方としては、Ｃ１とＣ２の平均をＤ１、Ｃ１とＣ２とＣ３の平均をＤ２とする。そのような解析により求められたデータをＤ１〜Ｄ９とする。
【００２９】
次に、以下に示すように、これらの平均値間の比を求める。ただしＥの値が１以下のときは逆数をとる。
【００３０】
Ｄ１／Ｄ２＝Ｅ１ Ｄ２／Ｄ３＝Ｅ２ Ｄ３／Ｄ４＝Ｅ３ Ｄ４／Ｄ５＝Ｅ４
Ｄ５／Ｄ６＝Ｅ５ Ｄ６／Ｄ７＝Ｅ６ Ｄ７／Ｄ８＝Ｅ７ Ｄ８／Ｄ９＝Ｅ８
これらのＥ１〜Ｅ８の値が設定値（判定値を０．５にした場合５）と比較し、検討する。
【００３１】
Ｅｎが設定値を超えているときは、そのｎ＋１より大きいデータをＮＧデータとして除去処理を行なう。
【００３２】
ステップ８
次に、ＮＧのデータの数に関して、その数が５以上のときは、測定マークの形状異常として、ウェハ、およびプロセス、装置の確認を行なう。
【００３３】
Ｃタイプのとき、装置異常の可能性があるので、ステップ５に進む前に装置チェックを行ない、異常のないことが確認された後、ステップ５に進む。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、上記ステップ１〜ステップ８を経由することにより、アライメント精度を向上させることができ、しかも、従来管理していない、露光するべきウェハが正常かどうかの判断を、新たな検査工程を発生させることなく実施でき、早期のプロセス異常の発見が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における、重ね合わせデータ除去およびプロセス異常の発見のシーケンスを説明したステップ図である。
【図２】 従来法におけるアライメントシステムを説明するためのステップ図である。
【図３】 従来法におけるアライメントシステムでの測定サンプリングを説明するための図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a method for improving alignment accuracy, and more particularly to a method for improving alignment accuracy in exposure using an exposure apparatus used in a photolithographic process in an LSI manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus called a stepper is known as an exposure apparatus used for a semiconductor device. This stepper uses a projection lens to reduce the pattern image formed in a reticle while stepping the wafer under the projection lens, and sequentially exposes each shot area on a single wafer. It is.
[0003]
Various improvements have been made to this stepper in order to improve alignment accuracy. An example of a conventional method for improving the alignment accuracy is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429. FIG. 2 is a step diagram schematically showing an exposure sequence of the conventional enhanced global alignment (EGA) method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429.
[0004]
Referring to FIG. 2, first, the wafer is pre-aligned using the wafer orientation flat (step D10).
[0005]
Thereafter, wafer rotation correction is performed using wafer global alignment (WGA) marks formed in each shot area (step D11).
[0006]
Next, the wafer stage is moved based on the design value of the chip array, and the LSA alignment mark position of the printing pattern is detected by a laser step alignment (LSA) optical system for a plurality of shot areas set for error detection. To do. At the same time, the position of the wafer stage is detected by a laser interferometer. Based on these detection values, an overlay error between the printing pattern on the wafer and the reticle pattern image is detected (step D12).
[0007]
Next, an overlay error in each shot and a deviation from the position coordinates (printing pattern coordinates) of the wafer stage are obtained. The average value of this deviation is calculated as a correction value (error parameter) (step D13).
[0008]
From the error parameter and the design value, a chip array map is created by correcting each rotation, orthogonality, baseline, and scaling (step D14).
[0009]
The wafer stage is positioned by the step-and-repeat method according to the chip arrangement map (step D15).
[0010]
Thereafter, each shot is exposed (step D16).
As described above, there are four correction values (error parameters) in the above case: baseline correction, rotation correction, orthogonality correction, and scaling correction. By using these four correction values, it is possible to obtain a superimposed pattern with higher accuracy.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An anomaly measurement value removal algorithm has been added for the purpose of improving the accuracy of the above method. The method is that when the average of measured values and the difference between them are larger than a certain value, the value is abnormal. In such an abnormal value determination, the following problems occur.
[0012]
First, a sampling shot used for measurement on a wafer needs to be point-symmetric on the wafer (SPIE Vol. 2196/389).
[0013]
The measured value is explained by the following equation.

Therefore, if scaling or rotation is large and the above-described reject function based on the average difference of measured values is provided, the shots a1 and b1 shown in FIG. 3 are rejected in principle compared to other measurement shots. There was a problem that it was easy.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, can improve alignment accuracy, and generate a new inspection process for determining whether a wafer to be exposed is normal. An object of the present invention is to provide a method for improving alignment accuracy, which can be implemented and improved so as to enable early detection of process abnormality.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the alignment accuracy improving method according to the present invention, first, an alignment mark formed on a wafer is measured, a deviation amount thereof is derived, a correction value is derived therefrom, and the data is stored (step 1). Wafer processing is performed to derive a correction value similar to the above (step 2). The correction values obtained in step 1 and step 2 are compared (step 3). It is determined whether or not the difference between the correction values obtained in Step 3 above exceeds the determination value (Step 4). If the difference between the correction values exceeds the determination value, preset change sampling is newly performed, and a correction value is derived again (step 5). Next, the next processing is divided into the data of step 1, step 2 and step 5 (step 6). If there is abnormal measurement data in step 6, the abnormal measurement data is removed as NG data (step 7). The number of NG data is confirmed (step 8).
[0016]
By taking the above steps, alignment accuracy can be improved, and it is possible to determine whether the wafer to be exposed is normal without generating a new inspection process. Is possible.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a step diagram showing a sequence of overlay data removal and process abnormality discovery according to an embodiment of the present invention.
[0018]
Step 1
First, an alignment mark is formed on the wafer. This is the first step. Next, the alignment mark formed in the alignment forming step is measured to obtain a deviation amount, and based on the data, the following six correction values (baseline X, baseline Y, X scaling, Y scaling, X rotation) are obtained. , Y rotation) (see Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429 described above for details).
[0019]
ΔX = baseline X _x + X coordinate * X scaling + X coordinate * X rotation ΔY = baseline Y _y + Y coordinate * Y scaling + Y coordinate * Y rotation In this way, the displacement amount of the alignment mark is analyzed and the data ( The average of several lots) is registered with the host.
[0020]
Data at that time: X scaling--As Y scaling--Bs orthogonal--C
Step 2
Next, normal wafer processing is performed. Similar to the above, six correction values are derived.
[0021]
Data at that time: X scaling-A1s Y scaling-B1s orthogonal-C1
Raw data (M1 to M10) of each sampling shot is also obtained.
[0022]
Step 3
The correction values in step 1 and step 2 are compared. (Determination value of difference: 0.5 urad, 0.5 ppm, but the value is changed depending on the forming device, 64M prototype equivalent standard).
[0023]
Step 4
The determination is made based on whether the difference between the correction values exceeds or does not exceed the determination value. In the case of OK (when all of the measurement value, process, and apparatus are determined to be OK), the process proceeds to the next step as it is. In the case of NG, it is classified into the following three types and proceeds to the next step.
[0024]
A type ---- Scaling NG, orthogonal is OK
B type ---- Scaling OK, orthogonal is NG
C type ---- Scaling NG, orthogonal is NG
Step 5
In the case of A and B types, a preset change (location) sampling is newly performed to derive a new correction value.
[0025]
Data at the time of change sampling: X scaling-A2s Y scaling-B2s orthogonality-C2
Step 6
The data derived in Step 1, Step 2 and Step 5 are compared. The judgment categories are the following X type, Y type, and Z type.
[0026]
When the value of As-A2s is larger than the determination value of difference and the value of A1s-A2s is smaller than half of the determination value of difference--the value of X type As-A2s is larger than the determination value of difference, and A1s- When the value of A2s is larger than half of the difference determination value--Y type As-A2s value is smaller than the difference determination value --- In the Z type X type, it is determined that the process level is changed at the wafer level. Stop each lot processing of the process flow. In the case of the Y type, it is determined that the measurement is abnormal, and the process proceeds to the next measurement value removal step. In the case of the Z type, the correction value is used as it is, and the process proceeds to the next process.
[0027]
Step 7
For the Y type category, take the following steps: The measurement values (M1 to M10) obtained in step 2 are subjected to residue analysis using the correction values (scaling, rotation, orthogonality) obtained in step 1, and data conversion is performed. The derived data is assumed to be (MN1-MN10). Next, the data are arranged in ascending order.
[0028]
The data group is C1 to C10. Next, the average is taken with respect to those data. As a way of taking, the average of C1 and C2 is D1, and the average of C1, C2 and C3 is D2. Data obtained by such an analysis is defined as D1 to D9.
[0029]
Next, as shown below, a ratio between these average values is obtained. However, when the value of E is 1 or less, the reciprocal is taken.
[0030]
D1 / D2 = E1 D2 / D3 = E2 D3 / D4 = E3 D4 / D5 = E4
D5 / D6 = E5 D6 / D7 = E6 D7 / D8 = E7 D8 / D9 = E8
These E1 to E8 values are compared with the set values (5 when the judgment value is 0.5) and examined.
[0031]
If En exceeds the set value, the removal processing is performed with the data larger than n + 1 as NG data.
[0032]
Step 8
Next, regarding the number of NG data, when the number is 5 or more, the wafer, process, and apparatus are confirmed as a measurement mark shape abnormality.
[0033]
In the case of the C type, there is a possibility that the apparatus is abnormal. Therefore, the apparatus is checked before proceeding to Step 5, and after confirming that there is no abnormality, the process proceeds to Step 5.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the alignment accuracy can be improved by going through steps 1 to 8, and it is not conventionally managed to determine whether the wafer to be exposed is normal. Can be carried out without generating a new inspection process, and an early process abnormality can be found.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a step diagram illustrating a sequence of superposition data removal and process abnormality discovery in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a step diagram for explaining an alignment system in a conventional method.
FIG. 3 is a diagram for explaining measurement sampling in an alignment system in a conventional method.

Claims (1)

Measuring an alignment mark formed on the wafer, deriving a deviation amount thereof, deriving a correction value therefrom, and storing the data;
Step 2 for performing wafer processing and deriving a correction value similar to the above,
Step 3 for comparing the correction values obtained in Step 1 and Step 2;
Step 4 for determining whether or not the difference between the correction values obtained in Step 3 exceeds a determination value;
When the difference between the correction values exceeds the determination value, step 5 for newly performing a preset change sampling and deriving the correction value again,
Step 6 for classifying the next processing to the data of Step 1, Step 2 and Step 5;
In step 6, if there is abnormal measurement data, step 7 for removing the abnormal measurement data as NG data;
And a step 8 of confirming the number of NG data.

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