JP4184983B2 - Alignment method - Google Patents

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Description

本発明は、位置合わせ技術に関し、特にステップアンドリピート式近接露光への適用に適した位置合わせ技術に関する。   The present invention relates to an alignment technique, and more particularly to an alignment technique suitable for application to step-and-repeat proximity exposure.

ステップアンドリピート式露光に採用される位置合わせ方法として、ダイバイダイアライメント方法とグローバルアライメント方法とが知られている。ダイバイダイアライメント方法は、ステップ毎にアライメントマークを検出して、ウエハとマスク(レチクル)との位置合わせを行う方法である。グローバルアライメント方法は、ウエハ上の数箇所のアライメントマークから求めた位置情報に基づいて推定演算を行い、演算結果に基づいて、ウエハの露光すべき領域を露光位置に移動させる方法である。   As alignment methods employed in step-and-repeat exposure, a die-by-die alignment method and a global alignment method are known. The die-by-die alignment method is a method in which an alignment mark is detected for each step and the wafer and the mask (reticle) are aligned. The global alignment method is a method in which an estimation calculation is performed based on position information obtained from several alignment marks on a wafer, and an area to be exposed on the wafer is moved to an exposure position based on the calculation result.

図7を参照して、特許文献1に記載されたグローバルアライメント方法について説明する。図7は、ウエハの平面図を示す。ウエハ100の被露光面に複数の単位領域(ダイ)101が画定されている。単位領域101は、行列状に配置されている。1つの単位領域101を露光位置に移動させ、露光位置に配置された1つの単位領域101を露光する。ウエハ100の周縁部には、単位領域101が配置されておらず、複数のアライメントマーク102が配置されている。   The global alignment method described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a plan view of the wafer. A plurality of unit regions (dies) 101 are defined on the exposed surface of the wafer 100. The unit areas 101 are arranged in a matrix. One unit area 101 is moved to the exposure position, and one unit area 101 arranged at the exposure position is exposed. On the peripheral edge of the wafer 100, the unit region 101 is not disposed, and a plurality of alignment marks 102 are disposed.

アライメントマーク102を検出することにより、ウエハ100の位置情報を得る。この位置情報から、グローバルアライメントを行う。   By detecting the alignment mark 102, position information of the wafer 100 is obtained. From this position information, global alignment is performed.

特開平11−168053号公報JP-A-11-168053

通常、単位領域の形状は、正方形または長方形であり、複数の単位領域が、ウエハの被露光面内に行列状に配置されている。ウエハは円形であるから、ウエハの縁に掛かる単位領域においては、一部分が欠落することになる。一部分が欠落した単位領域を不完全単位領域と呼ぶこととする。1つの単位領域内に複数のチップが含まれる場合には、不完全単位領域内にも、使用可能なチップが形成される場合がある。不完全単位領域にもパターンを転写することにより、使用可能なチップを形成することができ、1枚のウエハから取り出すチップ数を多くすることが可能になる。   Usually, the shape of the unit region is a square or a rectangle, and a plurality of unit regions are arranged in a matrix in the exposed surface of the wafer. Since the wafer is circular, a part of the unit area on the edge of the wafer is missing. A unit area that is partially missing is referred to as an incomplete unit area. When a plurality of chips are included in one unit region, usable chips may be formed in the incomplete unit region. By transferring the pattern also to the incomplete unit region, usable chips can be formed, and the number of chips taken out from one wafer can be increased.

グローバルアライメントを用いる場合には、不完全単位領域の位置合わせを行うことが可能である。ところが、単位領域ごとの位置検出を行わないため、高精度かつ高安定な移動機構が必要とされる。一方、ダイバイダイアライメントにおいては、単位領域ごとに位置検出を行って位置ずれが補正されるため、移動機構に、グローバルアライメントに要求されるほどの高い精度は要求されない。不完全単位領域においては、ダイバイダイアライメントに必要なアライメントマークが欠落してしまう場合がある。この場合には、ダイバイダイアライメントを行うことができない。   When using global alignment, it is possible to perform alignment of incomplete unit regions. However, since position detection for each unit region is not performed, a highly accurate and highly stable moving mechanism is required. On the other hand, in die-by-die alignment, the position detection is performed for each unit region to correct the positional deviation, so that the moving mechanism is not required to have high accuracy as required for global alignment. In incomplete unit regions, alignment marks necessary for die-by-die alignment may be lost. In this case, die-by-die alignment cannot be performed.

完全な単位領域は、ダイバイダイアライメントにより位置合わせが行われ、不完全単位領域は、グローバルアライメントにより位置合わせを行わなければならない。このため、完全な単位領域に比べて、不完全単位領域の位置合わせ精度が低下してしまう。   The complete unit region must be aligned by die-by-die alignment, and the incomplete unit region must be aligned by global alignment. For this reason, the alignment accuracy of the incomplete unit region is lowered as compared with the complete unit region.

本発明の目的は、不完全単位領域の位置合わせ精度の低下を抑制することが可能な位置合わせ方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a aligned Way Method capable of suppressing the lowering of the alignment accuracy of an incomplete unit area.

本発明の一観点によると、
(a)全域が被処理基板の被処理面内に含まれる複数の完全単位領域と、被処理基板の外周に掛かり一部が欠落した少なくとも1つの不完全単位領域とが画定された被処理基板を準備する工程と、
(b)少なくとも一部の完全単位領域について、ダイバイダイアライメントにより完全単位領域を処理位置に配置して、当該完全単位領域をダイバイダイアライメントした後の被処理基板の位置を検出した結果に基づいて、単位領域の配置情報を取得する工程と、
(c)前記工程bで取得された配置情報に基づき、不完全単位領域が処理位置に配置されるように被処理基板の位置合わせを行う工程と、
(d)前記工程cで処理位置に配置された不完全単位領域内に形成されている一部のアライメントマークを検出することにより、該被処理基板の位置ずれ情報を得る工程と、
(e)前記工程dで得られた位置ずれ情報に基づいて位置補正を行う工程と
を有し、
前記完全単位領域及び不完全単位領域の被処理基板内の位置が、設計時に決定された被処理基板内の設計座標により規定され、
前記工程bで取得される前記配置情報は、単位領域の設計座標と、該単位領域を処理位置に配置した時の被処理基板の位置情報との第1の対応関係を含み、
前記工程cにおいて、不完全単位領域の設計座標に前記第1の対応関係を適用して被処理基板の位置情報を取得し、取得された位置情報に基づいて被処理基板の位置合わせを行い、
前記工程bが、
アライメントマークを検出することにより、処理位置に配置された完全単位領域の伸縮量を取得する工程と、
単位領域の設計座標と伸縮量との第2の対応関係を取得する工程と
を含み、
前記工程cが、
不完全単位領域の設計座標に前記第2の対応関係を適用して、当該不完全単位領域の伸縮量を推定する工程と、
推定された伸縮量を加味して被処理基板の位置合わせを行う工程と
を含む位置合わせ方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
(A) A substrate to be processed in which a plurality of complete unit regions whose entire area is included in the processing surface of the substrate to be processed and at least one incomplete unit region that is partially missing from the outer periphery of the substrate to be processed are defined The process of preparing
(B) Based on the result of detecting the position of the substrate to be processed after the complete unit region is arranged by die-by-die alignment by die-by-die alignment for at least a part of the complete unit region. Obtaining unit unit arrangement information;
(C) a step of aligning the substrate to be processed so that the incomplete unit region is arranged at the processing position based on the arrangement information acquired in the step b;
(D) obtaining a positional deviation information of the substrate to be processed by detecting a part of alignment marks formed in the incomplete unit region arranged at the processing position in the step c;
(E) a step of correcting the position based on the positional deviation information obtained in the step d;
Have
The positions of the complete unit area and the incomplete unit area in the substrate to be processed are defined by design coordinates in the substrate to be processed determined at the time of design,
The arrangement information acquired in the step b includes a first correspondence between design coordinates of a unit area and position information of a substrate to be processed when the unit area is arranged at a processing position.
In the step c, the position information of the substrate to be processed is obtained by applying the first correspondence to the design coordinates of the incomplete unit region, and the position of the substrate to be processed is aligned based on the obtained position information.
Step b is
A step of acquiring the amount of expansion / contraction of the complete unit area arranged at the processing position by detecting the alignment mark;
Obtaining a second correspondence between the design coordinates of the unit area and the amount of expansion and contraction;
Including
Step c is
Applying the second correspondence to the design coordinates of the incomplete unit region to estimate the amount of expansion / contraction of the incomplete unit region;
A process of aligning the substrate to be processed in consideration of the estimated expansion and contraction amount;
Alignment method comprising is provided.

不完全単位領域内の一部のアライメントマークを観測し、観測結果に基づいて位置の修正を行うことにより、アライメントマークを観測しない場合に比べて、位置精度を高めることができる。   By observing a part of the alignment mark in the incomplete unit region and correcting the position based on the observation result, the position accuracy can be improved as compared with the case where the alignment mark is not observed.

電子ビーム近接露光を例にとって、実施例による位置合わせ方法について説明する。   Taking the electron beam proximity exposure as an example, the alignment method according to the embodiment will be described.

図1(A)に、実施例による位置合わせ方法の対象物となる半導体ウエハ11の平面図を示す。ウエハ11の被露光面に、行列状に配置された複数の単位領域50が画定されている。行方向をX軸、列方向をY軸、被露光面の法線方向をZ軸とするXYZ直交座標系を定義する。ウエハ11の被露光面内に含まれる単位領域50aの形状は、例えば正方形または長方形である。このような単位領域50aを「完全単位領域」と呼ぶこととする。ウエハ11の外周線に掛かる単位領域50bは、正方形または長方形の一部を切り取った形状を有する。このような単位領域50bを「不完全単位領域」と呼ぶこととする。単位領域50は、露光が行われる単位であり、1つの単位領域50を露光装置の露光位置に移動させ、露光が行なわれる。単位領域50は、通常「ダイ」と呼ばれる。   FIG. 1A is a plan view of a semiconductor wafer 11 that is an object of the alignment method according to the embodiment. A plurality of unit regions 50 arranged in a matrix are defined on the exposed surface of the wafer 11. An XYZ orthogonal coordinate system is defined in which the row direction is the X axis, the column direction is the Y axis, and the normal direction of the exposed surface is the Z axis. The shape of the unit region 50a included in the exposed surface of the wafer 11 is, for example, a square or a rectangle. Such a unit region 50a is referred to as a “complete unit region”. The unit region 50b that extends around the outer peripheral line of the wafer 11 has a shape obtained by cutting out a part of a square or a rectangle. Such a unit region 50b is referred to as an “incomplete unit region”. The unit area 50 is a unit in which exposure is performed, and exposure is performed by moving one unit area 50 to the exposure position of the exposure apparatus. The unit area 50 is usually called a “die”.

設計時に各単位領域50の、ウエハ11内における位置、すなわちXY面内の座標が決定される。設計時に決定された座標を単位領域50の「設計座標」と呼ぶこととする。設計座標は、ウエハ11の表面上に定義されたXY座標系における座標である。   At the time of designing, the position of each unit region 50 in the wafer 11, that is, the coordinates in the XY plane is determined. The coordinates determined at the time of design are called “design coordinates” of the unit area 50. The design coordinates are coordinates in the XY coordinate system defined on the surface of the wafer 11.

各単位領域50内に、複数のチップ領域51が画定されている。1つのチップ領域51内に1つの集積回路素子が形成される。図1(A)では、1つの完全単位領域50a内に4つのチップ領域51が画定されている場合を示している。不完全単位領域50b内には、その大きさ及び形状によって、0〜3個のチップ領域51が含まれる。   In each unit region 50, a plurality of chip regions 51 are defined. One integrated circuit element is formed in one chip region 51. FIG. 1A shows a case where four chip regions 51 are defined in one complete unit region 50a. The incomplete unit region 50b includes 0 to 3 chip regions 51 depending on the size and shape thereof.

図1(B)に、1つの単位領域50aと、ウエハに近接配置されたマスクの転写領域12aとを重ねた状態の平面図、及び位置合わせ用の観測光学系の概略図を示す。完全単位領域50a内に、2つのX用アライメントマークWX1、WX2、及び2つのY用アライメントマークWY1、WY2が配置されている。X用アライメントマークWX1とWX2とは、X軸方向及びY軸方向に関して通常は異なる位置に配置されている。Y用アライメントマークWY1及びWY2も、X軸方向及びY軸方向に関して通常は異なる位置に配置されている。   FIG. 1B shows a plan view of a state in which one unit region 50a and a transfer region 12a of a mask arranged close to the wafer are overlaid, and a schematic view of an observation optical system for alignment. Two X alignment marks WX1, WX2 and two Y alignment marks WY1, WY2 are arranged in the complete unit region 50a. The X alignment marks WX1 and WX2 are usually arranged at different positions with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction. The Y alignment marks WY1 and WY2 are also usually arranged at different positions with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction.

マスクの転写領域12a内に、ウエハ上のアライメントマークWX1、WX2、WY1、WY2に対応するアライメントマークMX1、MX2、MY1、MY2が形成されている。これらのアライメントマークの位置は、ウエハ上のアライメントマークとマスク上のアライメントマークとの位置ずれから算出されるウエハとマスクとのX軸方向、Y軸方向、XY面内の回転方向、及びマスクに対するウエハの相対伸縮量の誤差が小さくなるように配置することが好ましい。   Alignment marks MX1, MX2, MY1, and MY2 corresponding to the alignment marks WX1, WX2, WY1, and WY2 on the wafer are formed in the mask transfer region 12a. The positions of these alignment marks are the X-axis direction, the Y-axis direction, the rotation direction in the XY plane, and the mask relative to the mask, which are calculated from the positional deviation between the alignment mark on the wafer and the alignment mark on the mask. It is preferable to arrange the wafer so that the error of the relative expansion / contraction amount of the wafer becomes small.

観測光学系20X1が、アライメントマークWX1及びMX1を観測する。同様に、観測光学系20X2が、アライメントマークWX2及びMX2を観測し、観測光学系20Y1が、アライメントマークWY1及びMY1を観測し、観測光学系20Y2が、アライメントマークWY2及びMY2を観測する。観測光学系20X1及び20X2の光軸は、被露光面の法線方向からY軸方向に傾いている。観測光学系20Y1及び20Y2の光軸は、被露光面の法線方向からX軸方向に傾いている。   The observation optical system 20X1 observes the alignment marks WX1 and MX1. Similarly, the observation optical system 20X2 observes the alignment marks WX2 and MX2, the observation optical system 20Y1 observes the alignment marks WY1 and MY1, and the observation optical system 20Y2 observes the alignment marks WY2 and MY2. The optical axes of the observation optical systems 20X1 and 20X2 are inclined in the Y-axis direction from the normal direction of the exposed surface. The optical axes of the observation optical systems 20Y1 and 20Y2 are inclined in the X-axis direction from the normal direction of the exposed surface.

図2に、実施例による位置合わせ装置の概略図を示す。実施例による位置合わせ装置はウエハ/マスク保持部10、観測光学系20、及び制御装置30を含んで構成されている。   FIG. 2 shows a schematic view of an alignment apparatus according to the embodiment. The alignment apparatus according to the embodiment includes a wafer / mask holding unit 10, an observation optical system 20, and a control device 30.

ウエハ/マスク保持部10は、ウエハ保持台15、マスク保持台16、移動機構17及び18を含んで構成されている。位置合わせ時には、ウエハ保持台15の上面にウエハ11を保持し、マスク保持台16の下面にマスク12を保持する。ウエハ11とマスク12とは、ウエハ11の被露光面とマスク12のウエハ側の面との間に一定の間隙(プロキシミティギャップ)が形成されるようにほぼ平行に配置される。電子ビーム近接露光を行う場合には、マスク12としてステンシルタイプのものが用いられる。マスクメンブレンに設けられた開口部により、転写パターン及びアライメントマークが形成されている。   The wafer / mask holding unit 10 includes a wafer holding table 15, a mask holding table 16, and moving mechanisms 17 and 18. At the time of alignment, the wafer 11 is held on the upper surface of the wafer holding table 15 and the mask 12 is held on the lower surface of the mask holding table 16. The wafer 11 and the mask 12 are arranged substantially in parallel so that a certain gap (proximity gap) is formed between the exposed surface of the wafer 11 and the surface of the mask 12 on the wafer side. When performing electron beam proximity exposure, a stencil type mask 12 is used. A transfer pattern and an alignment mark are formed by an opening provided in the mask membrane.

移動機構17は、基準ベース1に固定され、ウエハ11とマスク12との被露光面内に関する相対位置が変化するように、ウエハ保持台15を移動させることができる。移動機構18は、ウエハ11の被露光面とマスク12のマスク面との間隔が変化するように、ウエハ保持台15を移動させることができる。図の左から右にX軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に向かってY軸、被露光面の法線方向にZ軸をとると、移動機構17は、ウエハ11とマスク12の、X軸方向、Y軸方向、Z軸の回りの回転方向(θ方向)に関する相対位置を調整し、移動機構18は、Z軸方向、X軸及びY軸の回りの回転(あおり)方向(θ及びθ方向)の相対位置を調整する。 The moving mechanism 17 is fixed to the reference base 1 and can move the wafer holder 15 so that the relative position of the wafer 11 and the mask 12 in the exposed surface changes. The moving mechanism 18 can move the wafer holder 15 so that the distance between the exposed surface of the wafer 11 and the mask surface of the mask 12 changes. When taking the X axis from the left to the right in the figure, the Y axis from the front surface to the back surface in the direction perpendicular to the paper surface, and the Z axis in the normal direction of the exposed surface, the moving mechanism 17 X-axis, Y-axis direction, to adjust the relative position around the rotational direction (theta Z direction) of the Z-axis, the moving mechanism 18, the Z-axis direction, rotation about the X-axis and Y-axis (tilt) direction ( The relative position in the θ X and θ Y directions) is adjusted.

移動機構17は、粗動ステージ及びその上に配置された微動ステージで構成されている。粗動ステージの位置はリニアエンコーダで検出され、その位置精度は1μm程度である。粗動ステージに対する微動ステージの位置は、例えば静電容量センサで検出され、その位置精度は数nmである。なお、基準ベース1に対する微動ステージの位置が、レーザ干渉計で検出される。   The moving mechanism 17 includes a coarse movement stage and a fine movement stage arranged on the coarse movement stage. The position of the coarse movement stage is detected by a linear encoder, and the position accuracy is about 1 μm. The position of the fine movement stage relative to the coarse movement stage is detected by, for example, a capacitance sensor, and the positional accuracy is several nm. The position of the fine movement stage with respect to the reference base 1 is detected by a laser interferometer.

露光用ビーム源43から電子ビーム42が出射される。電子ビーム42は、マスク12を介してウエハ11に照射される。   An electron beam 42 is emitted from the exposure beam source 43. The electron beam 42 is irradiated onto the wafer 11 through the mask 12.

観測光学系20は、像検出装置21、レンズ22、ビームスプリッタ23、光ファイバ24を含んで構成される。なお、図2では、図1(B)に示した観測光学系20Y2を代表して示している。他の観測光学系20X1、20X2及び20Y1も、観測光学系20Y2と同様の構成を有する。観測光学系20の光軸25はXZ面に平行であり、かつ被露光面に対して斜めになるように配置されている。   The observation optical system 20 includes an image detection device 21, a lens 22, a beam splitter 23, and an optical fiber 24. In FIG. 2, the observation optical system 20Y2 shown in FIG. 1B is shown as a representative. The other observation optical systems 20X1, 20X2, and 20Y1 have the same configuration as the observation optical system 20Y2. The optical axis 25 of the observation optical system 20 is arranged so as to be parallel to the XZ plane and oblique to the exposed surface.

光ファイバ24から放射された照明光がビームスプリッタ23で反射して光軸25に沿った光線束とされ、レンズ22を通して被露光面に斜めから入射する。   Illumination light radiated from the optical fiber 24 is reflected by the beam splitter 23 to form a light bundle along the optical axis 25, and enters the exposed surface through the lens 22 at an angle.

ウエハ11及びマスク12に設けられたアライメントマークがエッジまたは頂点等の散乱箇所を有する場合には、これらの散乱箇所で照明光が散乱される。散乱光のうちレンズ22に入射する光が、レンズ22で収束され、その一部がビームスプリッタ23を透過して像検出装置21の受光面29上に結像する。受光面29上への結像倍率は、例えば60〜100倍である。   When the alignment marks provided on the wafer 11 and the mask 12 have scattering points such as edges or vertices, illumination light is scattered at these scattering points. Of the scattered light, light incident on the lens 22 is converged by the lens 22, and a part of the light passes through the beam splitter 23 and forms an image on the light receiving surface 29 of the image detection device 21. The imaging magnification on the light receiving surface 29 is, for example, 60 to 100 times.

像検出装置21の受光面に、受光画素が行列状に配置されている。各画素は、当該画素に照射された光の強度に応じて画素対応の画像信号を生成する。この画像信号は制御装置30に入力される。なお、他の観測光学系20X1、20X2及び20Y1からの画像信号も制御装置30に入力される。   Light receiving pixels are arranged in a matrix on the light receiving surface of the image detection device 21. Each pixel generates an image signal corresponding to the pixel in accordance with the intensity of light emitted to the pixel. This image signal is input to the control device 30. Note that image signals from the other observation optical systems 20X1, 20X2, and 20Y1 are also input to the control device 30.

制御装置30は、画像処理を行い、マスク12のアライメントマークとウエハ11のアライメントマークとのY軸方向に関する相対位置情報を得る。   The control device 30 performs image processing to obtain relative position information regarding the Y-axis direction between the alignment mark of the mask 12 and the alignment mark of the wafer 11.

図3(A)は、ウエハ上のアライメントマーク及びマスク上のアライメントマークの相対位置関係を示す平面図である。長方形パターンをY軸方向に3個、X軸方向に14個、行列状に配列して各ウエハ上のアライメントマーク13A及び13Bが構成されている。アライメントマーク13A及び13Bで、図1(B)に示した1つのアライメントマークWY2が構成される。同様の長方形パターンをY軸方向に3個、X軸方向に5個、行列状に配置してマスク上の1つのアライメントマーク14が構成されている。アライメントマーク14が、図1(B)に示したアライメントマークMY2に相当する。位置合わせが完了した状態では、マスク上のアライメントマーク14は、Y軸方向に関してウエハ上のアライメントマーク13Aと13Bとのほぼ中央に配置される。   FIG. 3A is a plan view showing the relative positional relationship between the alignment mark on the wafer and the alignment mark on the mask. Alignment marks 13A and 13B on each wafer are configured by arranging three rectangular patterns in the Y-axis direction and 14 in the X-axis direction in a matrix. The alignment marks 13A and 13B constitute one alignment mark WY2 shown in FIG. One alignment mark 14 on the mask is configured by arranging three similar rectangular patterns in the Y-axis direction and five in the X-axis direction in a matrix. The alignment mark 14 corresponds to the alignment mark MY2 shown in FIG. In the state where the alignment is completed, the alignment mark 14 on the mask is arranged approximately at the center between the alignment marks 13A and 13B on the wafer in the Y-axis direction.

図3(B)は、図3(A)の一点鎖線B3−B3における断面図を示す。ウエハ上のアライメントマーク13A及び13Bは、例えば被露光面上に形成したSiN膜、ポリシリコン膜等をパターニングして形成される。ウエハ11の被露光面上にレジスト膜11Rが形成されている。マスク上のアライメントマーク14は、例えばSiC等からなるマスクメンブレンに形成された開口により構成される
図4は、エッジからの散乱光による受光面29上の像のスケッチである。図4の横方向(v軸方向)が図3(A)のY軸方向に相当し、縦方向(u軸方向)が図3(A)のX軸方向に相当する。ウエハ上のアライメントマーク13A及び13Bからの散乱光による像40A及び40Bがv軸方向に離れて現れ、その間にマスク上のアライメントマーク14からの散乱光による像41が現れる。像40A及び40Bと、像41とは、u軸方向に関して相互に異なる位置に現れる。像40A、40B及び41のv軸方向の位置を検出することにより、図3(A)に示したウエハ上のアライメントマーク13A、13Bと、マスク上のアライメントマーク14とのY軸方向の位置情報を得ることができる。
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line B3-B3 in FIG. The alignment marks 13A and 13B on the wafer are formed by patterning, for example, a SiN film or a polysilicon film formed on the exposed surface. A resist film 11 </ b> R is formed on the exposed surface of the wafer 11. The alignment mark 14 on the mask is configured by an opening formed in a mask membrane made of, for example, SiC. FIG. 4 is a sketch of an image on the light receiving surface 29 by scattered light from the edge. The horizontal direction (v-axis direction) in FIG. 4 corresponds to the Y-axis direction in FIG. 3A, and the vertical direction (u-axis direction) corresponds to the X-axis direction in FIG. Images 40A and 40B due to scattered light from alignment marks 13A and 13B on the wafer appear apart in the v-axis direction, and image 41 due to scattered light from alignment mark 14 on the mask appears therebetween. The images 40A and 40B and the image 41 appear at different positions with respect to the u-axis direction. By detecting the positions of the images 40A, 40B and 41 in the v-axis direction, positional information in the Y-axis direction between the alignment marks 13A and 13B on the wafer and the alignment mark 14 on the mask shown in FIG. Can be obtained.

図1(B)に示した4組のアライメントマークにより、X軸方向、Y軸方向及びθ方向の位置情報、及びマスクに対するウエハの相対伸縮情報を得ることができる。 以下、これらの情報について説明する。アライメントマークWX1の座標を(X1x,X1y)、アライメントマークWX2の座標を(X2x,X2y)、アライメントマークWY1の座標を(Y1x,Y1y)、アライメントマークWY2の座標を(Y2x,Y2y)とする。アライメントマークWX1とMX1とのX軸方向のずれ量をdx1、アライメントマークWX2とMX2とのX軸方向のずれ量をdx2、アライメントマークWY1とMY1とのY軸方向のずれ量をdy1、アライメントマークWY2とMY2とのY軸方向のずれ量をdy2とする。dx1、dx2、dy1、dy2を検出することによって、ウエハのX軸方向のずれ量dx、Y軸方向のずれ量dy、θz方向のずれ量dθ、相対伸縮量dmを求めることができる。 The four sets of alignment marks shown in FIG. 1 (B), X-axis direction, it is possible to obtain positional information in the Y-axis direction, and theta Z direction, and the relative distortion information of the wafer relative to the mask. Hereinafter, such information will be described. The coordinates of the alignment mark WX1 are (X1x, X1y), the coordinates of the alignment mark WX2 are (X2x, X2y), the coordinates of the alignment mark WY1 are (Y1x, Y1y), and the coordinates of the alignment mark WY2 are (Y2x, Y2y). The amount of deviation in the X-axis direction between the alignment marks WX1 and MX1 is dx1, the amount of deviation in the X-axis direction between the alignment marks WX2 and MX2 is dx2, the amount of deviation in the Y-axis direction between the alignment marks WY1 and MY1 is dy1, and the alignment mark The amount of deviation in the Y-axis direction between WY2 and MY2 is dy2. By detecting dx1, dx2, dy1, and dy2, the amount of deviation dx in the X-axis direction, the amount of deviation dy in the Y-axis direction, the amount of deviation dθ in the θz direction, and the relative expansion / contraction amount dm can be obtained.

図5及び図6を参照して、実施例による位置合わせ方法について説明する。ウエハの載置されるウエハ保持台15の位置をレーザ干渉計で測定して得られた座標をレーザ座標(lx,ly,lθ)とする。ここで、lx及びlyは、それぞれX座標及びY座標を示し、lθは、θ座標を示す。ウエハ上に画定された各単位領域50の設計座標を(wx,wy)とする。また、移動機構17の粗動ステージのリニアエンコーダと微動ステージの静電容量センサとで得られたウエハ保持台15の座標をエンコーダ座標(ex,ey)とする。 With reference to FIG.5 and FIG.6, the alignment method by an Example is demonstrated. The coordinates obtained by measuring the position of the wafer holding table 15 on which the wafer is placed with a laser interferometer are defined as laser coordinates (lx, ly, lθ). Here, lx and ly are each an X and Y coordinates, Erushita shows theta Z coordinates. The design coordinates of each unit area 50 defined on the wafer is (wx, wy). Further, the coordinates of the wafer holding table 15 obtained by the linear encoder of the coarse movement stage of the moving mechanism 17 and the capacitance sensor of the fine movement stage are set as encoder coordinates (ex, ey).

ステップMS1において、完全単位領域50aの処理を行うとともに、単位領域50の設計座標から換算座標を求めるための換算行列を取得する。以下、図6を参照して、ステップMS1の詳細な処理について説明する。   In step MS1, the complete unit region 50a is processed, and a conversion matrix for obtaining converted coordinates from the design coordinates of the unit region 50 is acquired. Hereinafter, with reference to FIG. 6, the detailed process of step MS1 will be described.

ステップS1において、露光すべきウエハをウエハ保持台15に載置する。観測光学系を用いてウエハの位置検出及びレベリングを行う。これにより、ウエハ上に画定されている単位領域の設計座標(wx,wy)と、エンコーダ座標(ex,ey)とが対応付けられる。すなわち、ある単位領域の設計座標を指定すれば、移動機構17を駆動して、当該単位領域を露光位置まで移動させることができるようになる。ウエハ11をウエハ保持台15に載置してレベリングを行った後は、ウエハ11、ウエハ保持台15、及び移動機構17の微動ステージの相対位置は変動しない。このため、微動ステージの位置をレーザ干渉計で検出することは、ウエハ11の位置、またはウエハ保持台15の位置を検出することと実質的に同一である。   In step S <b> 1, the wafer to be exposed is placed on the wafer holder 15. Wafer position detection and leveling are performed using an observation optical system. As a result, the design coordinates (wx, wy) of the unit area defined on the wafer are associated with the encoder coordinates (ex, ey). That is, if design coordinates of a certain unit area are designated, the moving mechanism 17 can be driven to move the unit area to the exposure position. After the wafer 11 is placed on the wafer holder 15 and leveling is performed, the relative positions of the wafer 11, the wafer holder 15, and the fine movement stage of the moving mechanism 17 do not change. For this reason, detecting the position of the fine movement stage with the laser interferometer is substantially the same as detecting the position of the wafer 11 or the position of the wafer holder 15.

ステップS2において、単位領域の設計座標(wx,wy)に基づいて、露光すべき単位領域50をマスク12の直下(露光位置)まで移動させる。より具体的には、設計座標(wx,wy)から、エンコーダ座標を求めこのエンコーダ座標(ex,ey)までウエハ保持台15を移動させる。この状態で、ウエハ保持台15の位置を検出するレーザ干渉計を初期設定する。このウエハ保持台15の移動を、「設計座標に基づくアライメント」と呼ぶ。   In step S2, based on the design coordinates (wx, wy) of the unit area, the unit area 50 to be exposed is moved to just below the mask 12 (exposure position). More specifically, the encoder coordinates are obtained from the design coordinates (wx, wy), and the wafer holding table 15 is moved to the encoder coordinates (ex, ey). In this state, a laser interferometer that detects the position of the wafer holding table 15 is initialized. This movement of the wafer holder 15 is referred to as “alignment based on design coordinates”.

ステップS3に進み、図1(B)に示した4つの観測光学系20X1、20X2、20Y1、20Y2を用いて、それぞれに対応するウエハ及びマスクのアライメントマークの相対位置を観測する。位置ずれが許容値を超える場合には、移動機構17の微動ステージを制御することにより、高精度の位置合わせ(ダイバイダイアライメント)を行う。ステップS4に進み、露光位置に配置された単位領域50を、マスクを通して露光する。   Proceeding to step S3, the four observation optical systems 20X1, 20X2, 20Y1, and 20Y2 shown in FIG. 1B are used to observe the relative positions of the corresponding wafer and mask alignment marks. When the positional deviation exceeds the allowable value, high-precision alignment (die-by-die alignment) is performed by controlling the fine movement stage of the moving mechanism 17. In step S4, the unit region 50 arranged at the exposure position is exposed through the mask.

ステップS5に進む。以下、ステップS5の処理について説明する。ステップS2の設計座標に基づくアライメント後のウエハ保持台15のレーザ座標(lx,ly,lθ)、エンコーダ座標(ex,ey)、露光時におけるウエハとマスクとのアライメントマークの位置ずれ量(dx,dy,dθ)、及び露光位置に配置されている単位領域50の設計座標(wx,wy)を、制御装置30に記憶する。なお、露光中にも、アライメントマークの位置が一定周期、例えば30msごとに検出されている。この場合、実際に記憶される位置ずれ量(dx,dy,dθ)として、露光直前の位置ずれ量、露光直前のある期間内に得られた位置ずれ量の平均値、露光中のある時点の位置ずれ量、露光中に得られた位置ずれ量の平均値、露光直前及び露光中に得られた位置ずれ量の平均値等のいずれかを採用することができる。   Proceed to step S5. Hereinafter, the process of step S5 will be described. Laser coordinates (lx, ly, lθ) of the wafer holding table 15 after alignment based on the design coordinates in step S2, encoder coordinates (ex, ey), and positional deviation amount (dx, dy, dθ) and the design coordinates (wx, wy) of the unit region 50 arranged at the exposure position are stored in the control device 30. Even during exposure, the position of the alignment mark is detected at regular intervals, for example, every 30 ms. In this case, as the misregistration amount (dx, dy, dθ) that is actually stored, the misregistration amount immediately before exposure, the average value of misregistration amounts obtained within a certain period immediately before exposure, Any of a positional deviation amount, an average value of the positional deviation amounts obtained during exposure, an average value of the positional deviation amounts obtained immediately before and during exposure, and the like can be employed.

ここで、添え字x、y、θは、それぞれX軸方向、Y軸方向、及びθz方向に関する座標であることを意味する。これらの座標を関連付ける換算行列Mを下記のように定義する。設計座標に換算行列Mを作用させることにより、実際のウエハ保持台の位置が得られるため、換算行列Mは、単位領域がウエハ保持台15に対してどのように配置されているかを示す配置情報と考えることができる。   Here, the subscripts x, y, and θ mean coordinates relating to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θz direction, respectively. A conversion matrix M for associating these coordinates is defined as follows. Since the actual position of the wafer holder is obtained by applying the conversion matrix M to the design coordinates, the conversion matrix M indicates arrangement information indicating how the unit area is arranged with respect to the wafer holder 15. Can be considered.

Figure 0004184983
上記換算行列Mの第1行目の要素を求めるためには、
Figure 0004184983
In order to obtain the element of the first row of the conversion matrix M,

Figure 0004184983
を、最小二乗法を用いて解けばよい。その一例として、下記の正規方程式を解く方法が挙げられる。
Figure 0004184983
Can be solved using the method of least squares. One example is a method of solving the following normal equation.

Figure 0004184983
ここで、nは、得られた座標データの数であり、1つの単位領域のダイバイダイアライメントが完了すると、1つの座標データが得られる。
Figure 0004184983
Here, n is the number of obtained coordinate data, and one coordinate data is obtained when the die-by-die alignment of one unit region is completed.

ステップS6に進み、得られている座標データの数から、換算行列Mを求めることができるか否か判断する。換算行列Mを求めることができない場合、ステップS2に戻り、次に露光すべき未露光の単位領域の設計座標に基づくアライメントを行う。得られている座標データの数から換算行列Mを求めることができる場合には、ステップS7に進み、換算行列Mを取得する。   Proceeding to step S6, it is determined whether the conversion matrix M can be obtained from the number of obtained coordinate data. If the conversion matrix M cannot be obtained, the process returns to step S2, and alignment is performed based on the design coordinates of the unexposed unit area to be exposed next. When the conversion matrix M can be obtained from the number of obtained coordinate data, the process proceeds to step S7, and the conversion matrix M is acquired.

この判定方法の一例について説明する。得られた座標データの数が、求めるべき未知数の数(数式(2)では3個)よりも少ない場合は、正規方程式を解くことができないので、判定結果は「計算不可」となる。得られている座標データ数が未知数の数以上の場合は、数式(3)の連立方程式を、例えば特異値分解法を用いて解く。演算中にエラーが発生した場合には、判定結果は「計算不可」となる。エラーが発生しなかった場合には、換算行列が求められたことになる。ステップS7において、この換算行列を取得(記憶)する。   An example of this determination method will be described. If the number of obtained coordinate data is smaller than the number of unknowns to be obtained (three in the formula (2)), the normal equation cannot be solved, and the determination result is “uncalculated”. When the number of obtained coordinate data is greater than or equal to the number of unknowns, the simultaneous equations of Equation (3) are solved using, for example, a singular value decomposition method. If an error occurs during the calculation, the determination result is “uncalculated”. If no error has occurred, a conversion matrix is obtained. In step S7, this conversion matrix is acquired (stored).

ステップS5で、ウエハ保持台15のレーザ座標(lx,ly,lθ)とエンコーダ座標(ex,ey)とが記憶されているため、同様の方法により、レーザ座標(lx,ly,lθ)をエンコーダ座標(ex,ey)に変換するための換算行列も取得される。   In step S5, the laser coordinates (lx, ly, lθ) and the encoder coordinates (ex, ey) of the wafer holding table 15 are stored, so that the laser coordinates (lx, ly, lθ) are encoded by the same method. A conversion matrix for converting to coordinates (ex, ey) is also acquired.

さらに、ステップS3のダイバイダイアライメント工程において、図1(B)で説明した相対伸縮量が測定されている。この相対伸縮量をdmとする。相対伸縮量dmと単位領域の設計座標との間に、例えば以下の関係があると仮定する。   Further, in the die-by-die alignment step of step S3, the relative expansion / contraction amount described in FIG. 1B is measured. This relative expansion / contraction amount is defined as dm. For example, it is assumed that the following relationship exists between the relative expansion / contraction amount dm and the design coordinates of the unit area.

Figure 0004184983
Figure 0004184983

上記数式(3)と同様に、正規方程式を立てて解くことにより、係数A,B,Cを求めることができる。係数A,B,Cが決定されると、単位領域の設計座標(wx,wy)から、その位置の相対伸縮量dmを予測することができる。この係数A,B,Cを、相対伸縮量推定係数と呼ぶこととする。ステップS7では、この相対伸縮量推定係数も取得される。   Similar to the above formula (3), the coefficients A, B, and C can be obtained by setting up and solving a normal equation. When the coefficients A, B, and C are determined, the relative expansion / contraction amount dm at the position can be predicted from the design coordinates (wx, wy) of the unit area. The coefficients A, B, and C are referred to as relative expansion / contraction amount estimation coefficients. In step S7, the relative expansion / contraction amount estimation coefficient is also acquired.

ステップS8に進み、次に露光すべき単位領域の設計座標(wx,wy)に換算行列Mを作用させて、ウエハ保持台15を移動させるべき換算座標(rx,ry,rθ)を求める。具体的には、以下の式により、換算座標を計算する。   In step S8, the conversion matrix M is applied to the design coordinates (wx, wy) of the unit area to be exposed next, and the conversion coordinates (rx, ry, rθ) to which the wafer holder 15 is to be moved are obtained. Specifically, the converted coordinates are calculated by the following formula.

Figure 0004184983
Figure 0004184983

ステップS9に進み、換算座標(rx,ry,rθ)をエンコーダ座標(ex,ey)に変換し、移動機構17を駆動して、ウエハ保持台15を、このエンコーダ座標まで移動させる。   In step S9, the converted coordinates (rx, ry, rθ) are converted into encoder coordinates (ex, ey), and the moving mechanism 17 is driven to move the wafer holding table 15 to the encoder coordinates.

実際の単位領域の位置は、種々の要因により、設計座標で示された位置からずれている。例えば、すでに転写されているパターンの転写時における位置ずれ、ウエハの熱膨張等の要因が挙げられる。本実施例では、ステップS9で、単位領域の設計座標ではなく、設計座標に換算行列を作用させて計算された換算後の座標に基づいて、ウエハ保持台15を移動させる。   The actual position of the unit area deviates from the position indicated by the design coordinates due to various factors. For example, factors such as misalignment during transfer of a pattern that has already been transferred and thermal expansion of the wafer can be cited. In this embodiment, in step S9, the wafer holder 15 is moved based on the converted coordinates calculated by applying the conversion matrix to the design coordinates instead of the design coordinates of the unit area.

なお、ウエハ保持台15の位置をレーザ干渉計で検出し、レーザ座標(lx,ly,lθ)が換算座標(rx,ry,rθ)に一致するように、ウエハ保持台15を移動させてもよい。エンコーダ座標(ex,ey)のみを用いてウエハ保持台15を移動させる場合に比べて、より精度の高い位置合わせを行うことができる。   Even if the position of the wafer holding table 15 is detected by a laser interferometer and the wafer holding table 15 is moved so that the laser coordinates (lx, ly, lθ) coincide with the converted coordinates (rx, ry, rθ). Good. Compared with the case where the wafer holding table 15 is moved using only the encoder coordinates (ex, ey), alignment with higher accuracy can be performed.

エンコーダ座標を用いる場合、及びレーザ座標を用いる場合のいずれも、換算座標に基づいて位置合わせが行われることになる。この位置合わせを、「換算座標に基づくアライメント」と呼ぶ。   In both cases where encoder coordinates are used and laser coordinates are used, alignment is performed based on the converted coordinates. This alignment is called “alignment based on converted coordinates”.

ステップS10に進み、ダイバイダイアライメントを行う。ステップS9で、換算後の座標に基づいたアライメントが行われているため、設計座標に基づいてアライメントを行う場合に比べて、高い位置精度が望める。このため、ダイバイダイアライメント時におけるステージの移動量を短くすることができる。これにより、位置合わせ時間の短縮化を図ることが可能になる。   In step S10, die-by-die alignment is performed. In step S9, since the alignment based on the converted coordinates is performed, a higher position accuracy can be expected as compared with the case where the alignment is performed based on the design coordinates. For this reason, the moving amount of the stage at the time of die-by-die alignment can be shortened. This makes it possible to shorten the alignment time.

ステップS11に進み、露光を行う。ステップS12に進み、すべての完全単位領域の露光が完了したか否かを判定する。未露光の完全単位領域がある場合には、ステップS8に戻り、次に露光すべき完全単位領域の設計座標から換算座標を計算する。引き続き、ステップS9からステップS12までを実行する。   In step S11, exposure is performed. In step S12, it is determined whether or not exposure of all complete unit areas has been completed. If there is an unexposed complete unit area, the process returns to step S8, and converted coordinates are calculated from the design coordinates of the complete unit area to be exposed next. Subsequently, steps S9 to S12 are executed.

すべての完全単位領域の露光が完了した場合は、図5のステップMS2に進む。   If exposure of all complete unit areas is completed, the process proceeds to step MS2 in FIG.

ステップMS2において、次に露光すべき不完全単位領域50bの設計座標に、換算行列Mを作用させて換算座標(rx,ry,rθ)を求める。ステップMS3に進み、換算座標に基づいてウエハ保持台15を移動させる。これにより、露光すべき不完全単位領域50bが露光位置に配置される。   In step MS2, conversion coordinates (rx, ry, rθ) are obtained by applying the conversion matrix M to the design coordinates of the incomplete unit region 50b to be exposed next. Proceeding to step MS3, the wafer holding table 15 is moved based on the converted coordinates. Thereby, the incomplete unit area 50b to be exposed is arranged at the exposure position.

ステップMS4に進み、検出可能なアライメントマークから位置ずれを検出する。以下、位置ずれの検出方法の一例について説明する。   Proceeding to step MS4, a positional deviation is detected from the detectable alignment mark. Hereinafter, an example of a method for detecting misalignment will be described.

図1(B)に示したアライメントマークWY2が欠落しており、残りの3つのアライメントマークWX1、WX2、WY1が観測可能である場合、アライメントマークの位置ずれdx1、dx2、dy1を決定することができる。数式(4)から、不完全単位領域50bの相対伸縮量の推定値dmを求める。アライメントマークのずれ量dx1、dx2、dy1、及び相対伸縮量の推定値dmから、位置ずれ量dx、dy、dθを求めることができる。   When the alignment mark WY2 shown in FIG. 1B is missing and the remaining three alignment marks WX1, WX2, and WY1 are observable, the alignment mark positional deviations dx1, dx2, and dy1 can be determined. it can. From formula (4), an estimated value dm of the relative expansion / contraction amount of the incomplete unit region 50b is obtained. The positional deviation amounts dx, dy, dθ can be obtained from the deviation amounts dx1, dx2, dy1 of the alignment mark and the estimated value dm of the relative expansion / contraction amount.

アライメントマークWX2及びWY1が欠落しており、アライメントマークWX1及びWY2が観測可能である場合、アライメントマークの位置ずれ量dx1及びdy2を決定することができる。数式(4)から不完全単位領域50bの相対伸縮量dmを求める。θz方向の位置ずれ量dθが0であると仮定すれば、これらの情報から位置ずれ量dx及びdyを求めることができる。   When the alignment marks WX2 and WY1 are missing and the alignment marks WX1 and WY2 are observable, the positional deviation amounts dx1 and dy2 of the alignment marks can be determined. The relative expansion / contraction amount dm of the incomplete unit region 50b is obtained from Expression (4). If it is assumed that the positional deviation amount dθ in the θz direction is 0, the positional deviation amounts dx and dy can be obtained from these pieces of information.

アライメントマークWX1のみを観測可能な場合、アライメントマークの位置ずれ量dx1のみを決定することができる。Y方向の位置ずれ量dy及びθz方向の位置ずれ量dθが0であると仮定し、相対伸縮量dmを数式(4)から求まる推定値と仮定すると、位置ずれ量dxを求めることができる。   When only the alignment mark WX1 can be observed, only the alignment mark positional deviation amount dx1 can be determined. Assuming that the positional deviation amount dy in the Y direction and the positional deviation amount dθ in the θz direction are zero, and assuming that the relative expansion / contraction amount dm is an estimated value obtained from Equation (4), the positional deviation amount dx can be obtained.

求めることができた位置ずれ量に基づいて、位置ずれ量が小さくなるようにウエハ保持台15を移動させ、ウエハの位置を修正する。   Based on the obtained positional deviation amount, the wafer holding table 15 is moved so as to reduce the positional deviation amount, and the position of the wafer is corrected.

ステップMS5に進み、露光を行う。ステップMS6に進み、処理すべきすべての不完全単位領域の処理が完了したか否かを判定する。未処理の不完全単位領域がある場合には、ステップMS2に戻り、未処理の不完全単位領域について処理を繰り返す。すべての不完全単位領域の処理が完了した場合には、ウエハ保持台15からウエハを搬出する。   Proceeding to step MS5, exposure is performed. Proceeding to step MS6, it is determined whether or not processing of all incomplete unit areas to be processed has been completed. If there is an unprocessed incomplete unit area, the process returns to step MS2, and the process is repeated for the unprocessed incomplete unit area. When the processing of all incomplete unit areas is completed, the wafer is unloaded from the wafer holding table 15.

上述のように、実施例による方法では、不完全単位領域に残っている検出可能なアライメントマークから得られる位置ずれ情報を利用して、ウエハの位置の修正を行っている。このため、位置合わせ精度を高めることができる。なお、ステップMS3での換算座標に基づいたアライメントの位置精度が十分高い場合には、ステップMS4の位置ずれ検出及び位置修正工程を省略してもよい。   As described above, in the method according to the embodiment, the position of the wafer is corrected by using the positional deviation information obtained from the detectable alignment mark remaining in the incomplete unit area. For this reason, the alignment accuracy can be increased. If the alignment position accuracy based on the converted coordinates in step MS3 is sufficiently high, the position shift detection and position correction step in step MS4 may be omitted.

また、上述のように、実施例による方法を採用することにより、ステップS12においてウエハ保持台15を移動する距離を短くし、位置合わせに必要な時間を短縮することができる。これにより、スループットの向上を図ることができる。   Further, as described above, by adopting the method according to the embodiment, the distance for moving the wafer holder 15 in step S12 can be shortened, and the time required for alignment can be shortened. Thereby, the throughput can be improved.

ステップS10でダイバイダイアライメントを行うと、ウエハ保持台15の位置座標、位置ずれ情報、及び単位領域の設計座標からなる位置データが得られる。この位置データを加味して、ステップS7で取得された換算行列Mを修正してもよい。より多くの位置データから換算行列Mを作成することにより、換算座標の位置精度をより高めることができるであろう。   When die-by-die alignment is performed in step S10, position data including the position coordinates of the wafer holding table 15, position shift information, and design coordinates of the unit area is obtained. The conversion matrix M acquired in step S7 may be corrected in consideration of this position data. By creating the conversion matrix M from a larger amount of position data, the position accuracy of the converted coordinates can be further increased.

また、上記実施例では、ステップS2からS5までの、換算行列Mを求めるための位置データを収集する工程が、実際の露光工程と共有される。このため、位置データを収集することによるスループットの低下はほとんどない。   Moreover, in the said Example, the process of collecting the position data for calculating | requiring the conversion matrix M from step S2 to S5 is shared with an actual exposure process. For this reason, there is almost no decrease in throughput due to the collection of position data.

電子ビーム露光(例えば、特許第2951947号公報に開示されている電子ビーム近接露光)を行う場合、マスクとウエハとの位置ずれ量が小さければ、電子ビームを偏向させることにより、位置ずれを補償することができる。上記実施例では、ステップS11における換算座標に基づくアライメント後の位置合わせ精度が高いため、ステップS12のダイバイダイアライメントの代わりに、電子ビームを偏向させることにより位置ずれを補償してもよい。また、ステップMS4においてウエハの位置を修正する代わりに、電子ビームを偏向させることにより位置ずれを補償してもよい。   When performing electron beam exposure (for example, electron beam proximity exposure disclosed in Japanese Patent No. 2951947), if the amount of positional deviation between the mask and the wafer is small, the positional deviation is compensated by deflecting the electron beam. be able to. In the above embodiment, since the alignment accuracy after the alignment based on the converted coordinates in step S11 is high, the displacement may be compensated by deflecting the electron beam instead of the die-by-die alignment in step S12. Further, instead of correcting the position of the wafer in step MS4, the positional deviation may be compensated by deflecting the electron beam.

換算行列Mを求めるためのステップS2からS5までの処理を、相互に隣接しない複数の単位領域に対して行ってもよい。この方法によると、ウエハ内の比較的広い領域から得られる位置データに基づいて、換算行列が求められる。このため、設計座標からのずれが、ウエハ内の一部分に特有の傾向を持つような場合に、この特有の傾向が換算行列に影響することを軽減することができる。   You may perform the process from step S2 to S5 for calculating | requiring the conversion matrix M with respect to the several unit area | region which is not mutually adjacent. According to this method, a conversion matrix is obtained based on position data obtained from a relatively wide area in the wafer. For this reason, when the deviation from the design coordinates has a characteristic tendency in a part of the wafer, it is possible to reduce the influence of the characteristic tendency on the conversion matrix.

上記実施例では、単位領域の設計座標とウエハ保持台15の座標との対応関係を1次式で近似したが、2次式で近似してもよい。2次式で近似する場合には、上述の数式(1)の代わりに、下記の関係式が用いられる。   In the above embodiment, the correspondence relationship between the design coordinates of the unit area and the coordinates of the wafer holder 15 is approximated by a linear expression, but it may be approximated by a quadratic expression. When approximated by a quadratic expression, the following relational expression is used instead of the above-described mathematical expression (1).

Figure 0004184983
Figure 0004184983

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。     Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

上記実施例では、電子ビーム近接露光を例にとって説明を行ったが、その他に、X線露光、紫外線露光、半導体ウエハの検査に、上記位置合わせ方法を適用することができる。   In the above embodiment, the electron beam proximity exposure has been described as an example. In addition, the above alignment method can be applied to X-ray exposure, ultraviolet exposure, and semiconductor wafer inspection.

本発明の実施例による位置合わせ方法で対象となるウエハの平面図である。It is a top view of the wafer used as the object by the alignment method by the example of the present invention. ウエハの1つの単位領域の平面図及び観測光学系の概略図である。1 is a plan view of one unit region of a wafer and a schematic view of an observation optical system. 実施例による位置合わせ装置の概略図である。It is the schematic of the alignment apparatus by an Example. ウエハ及びマスクに形成されたアライメントマークの平面図である。It is a top view of the alignment mark formed in the wafer and the mask. ウエハとマスクとの、アライメントマークが形成された位置における断面図である。It is sectional drawing in the position in which the alignment mark of the wafer and the mask was formed. アライメントマークの像をスケッチした図である。It is the figure which sketched the image of the alignment mark. 実施例による位置合わせ方法のフローチャートである。It is a flowchart of the alignment method by an Example. 実施例による位置合わせ方法のステップMS1の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of step MS1 of the alignment method by an Example. 従来の位置合わせ方法の対象となるウエハの平面図である。It is a top view of the wafer used as the object of the conventional alignment method.

符号の説明Explanation of symbols

1 基準ベース
10 ウエハ/マスク保持部
11 半導体ウエハ
11R レジスト膜
12 マスク
13A、13B、14 アライメントマーク
15 ウエハ保持台
16 マスク保持台
17、18 移動機構
20 光学系
20X1、20X2、20Y1、20Y2 観測光学系
21A、21B 像検出装置
22、28 レンズ
23、26A ハーフミラー
24 光ファイバ
25 光軸
26B ミラー
29 受光面
30 制御装置
40A、40B、41 像
42 エネルギビーム
43 露光用ビーム源
50 単位領域(ダイ)
50a 完全単位領域
50b 不完全単位領域
51 チップ領域
60 主制御装置
MX1、MX2、MY1、MY2 アライメントマーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reference base 10 Wafer / mask holding part 11 Semiconductor wafer 11R Resist film 12 Mask 13A, 13B, 14 Alignment mark 15 Wafer holding stand 16 Mask holding stand 17, 18 Moving mechanism 20 Optical system 20X1, 20X2, 20Y1, 20Y2 Observation optical system 21A, 21B Image detection device 22, 28 Lens 23, 26A Half mirror 24 Optical fiber 25 Optical axis 26B Mirror 29 Light receiving surface 30 Control devices 40A, 40B, 41 Image 42 Energy beam 43 Beam source for exposure 50 Unit area (die)
50a Complete unit area 50b Incomplete unit area 51 Chip area 60 Main controller MX1, MX2, MY1, MY2 Alignment mark

Claims (1)

(a)全域が被処理基板の被処理面内に含まれる複数の完全単位領域と、被処理基板の外周に掛かり一部が欠落した少なくとも1つの不完全単位領域とが画定された被処理基板を準備する工程と、
(b)少なくとも一部の完全単位領域について、ダイバイダイアライメントにより完全単位領域を処理位置に配置して、当該完全単位領域をダイバイダイアライメントした後の被処理基板の位置を検出した結果に基づいて、単位領域の配置情報を取得する工程と、
(c)前記工程bで取得された配置情報に基づき、不完全単位領域が処理位置に配置されるように被処理基板の位置合わせを行う工程と、
(d)前記工程cで処理位置に配置された不完全単位領域内に形成されている一部のアライメントマークを検出することにより、該被処理基板の位置ずれ情報を得る工程と、
(e)前記工程dで得られた位置ずれ情報に基づいて位置補正を行う工程と
を有し、
前記完全単位領域及び不完全単位領域の被処理基板内の位置が、設計時に決定された被処理基板内の設計座標により規定され、
前記工程bで取得される前記配置情報は、単位領域の設計座標と、該単位領域を処理位置に配置した時の被処理基板の位置情報との第1の対応関係を含み、
前記工程cにおいて、不完全単位領域の設計座標に前記第1の対応関係を適用して被処理基板の位置情報を取得し、取得された位置情報に基づいて被処理基板の位置合わせを行い、
前記工程bが、
アライメントマークを検出することにより、処理位置に配置された完全単位領域の伸縮量を取得する工程と、
単位領域の設計座標と伸縮量との第2の対応関係を取得する工程と
を含み、
前記工程cが、
不完全単位領域の設計座標に前記第2の対応関係を適用して、当該不完全単位領域の伸縮量を推定する工程と、
推定された伸縮量を加味して被処理基板の位置合わせを行う工程と
を含む位置合わせ方法。
(A) A substrate to be processed in which a plurality of complete unit regions whose entire area is included in the processing surface of the substrate to be processed and at least one incomplete unit region that is partially missing from the outer periphery of the substrate to be processed are defined The process of preparing
(B) Based on the result of detecting the position of the substrate to be processed after the complete unit region is arranged by die-by-die alignment by die-by-die alignment for at least a part of the complete unit region. Obtaining unit unit arrangement information;
(C) a step of aligning the substrate to be processed so that the incomplete unit region is arranged at the processing position based on the arrangement information acquired in the step b;
(D) obtaining a positional deviation information of the substrate to be processed by detecting a part of alignment marks formed in the incomplete unit region arranged at the processing position in the step c;
(E) a step of correcting the position based on the positional deviation information obtained in the step d,
The positions of the complete unit area and the incomplete unit area in the substrate to be processed are defined by design coordinates in the substrate to be processed determined at the time of design,
The arrangement information acquired in the step b includes a first correspondence between design coordinates of a unit area and position information of a substrate to be processed when the unit area is arranged at a processing position.
In the step c, to obtain position information of the substrate by applying the first correspondence to the design coordinates of an incomplete unit area, line physician alignment of the substrate on the basis of the acquired position information ,
Step b is
A step of acquiring the amount of expansion / contraction of the complete unit area arranged at the processing position by detecting the alignment mark;
Obtaining a second correspondence between the design coordinates of the unit area and the amount of expansion and contraction;
Including
Step c is
Applying the second correspondence to the design coordinates of the incomplete unit region to estimate the amount of expansion / contraction of the incomplete unit region;
A process of aligning the substrate to be processed in consideration of the estimated expansion and contraction amount;
Including an alignment method.
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