JP4681803B2 - 信号処理のパラメーターを決定する方法、露光方法、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

信号処理のパラメーターを決定する方法、露光方法、露光装置およびデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般には、フォトリソグラフィーにおいて半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ(LCD)用のガラス基板などの被処理体を露光する露光方法及び装置に係り、特に、アライメントのパラメーターを最適化する方法に関する。ここで、「アライメントのパラメーター」とは、レチクルと被処理体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメーターである。本発明は、ウェハプロセス誤差が発生し得る状況において、アライメントを高精度に行うのに好適である。
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、半導体デバイスを製造するための投影露光装置には、レチクル又はマスク(本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。)上に描画された回路パターンをウェハ上に高い解像力で投影露光することが要求されている。回路パターンの投影解像力は投影光学系の開口数(NA)及び露光波長に依存するので、投影光学系のNAを大きくする方法や露光光をより短波長化する方法が高解像度化のために採用されている。また、投影光学系のNAを大きくすることに伴う露光装置の焦点深度不足の問題を解決する平坦化技術として、CMP(Chemical Mechanical Polishing)プロセス等も導入されている。
露光に重要なパラメーターの1つとして、ウェハにパターンを幾つか重ね合わせる際の精度である重ね合わせ精度がある。所望の重ね合わせ精度を得るためには、レチクルとウェハとを高精度にアライメントする(レチクルとウェハの相対的な位置を合わせる)必要があり、回路パターンの微細化に伴ってアライメント精度はますます厳しくなっている。アライメントに必要な精度は、典型的には、回路線幅の1/3程度であり、例えば、現状の180nmデザインにおける必要精度はその1/3の60nmである。
ウェハの各ショットとレチクルとのアライメントは、レチクル上の回路パターンと同時にウェハに露光転写された各ショットに対応してアライメントマークの位置を検出することにより行われる。アライメントマークは、光学系を介してアライメントマークからの光をCCDカメラで受光し、得られた電気信号を種々のパラメーターを用いて信号処理することによりその位置を検出している。そして、かかる検出結果に基づいてウェハをレチクルに対して位置決めすることにより行われる。検出結果とは、具体的には例えばウェハ倍率、ウェハ回転、シフト量等が挙げられる。
アライメントマークを精度よく検出するためには、信号処理のパラメーターの最適化が必要である。これは、デバイス製造のプロセスに応じてアライメントマークの形状や状態等が変化し、それにより信号処理に最適なパラメーターが異なるからである。最適化がなされていないパラメーターを用いてアライメントマークの位置を検出すると検出誤差が生じる恐れがあり、重ね合わせ精度の低下にもつながる。
信号処理パラメーターの最適化の現状は、ある信号処理パラメーターを用いたAGAによってウェハの各ショットとレチクルとのアライメントを行い、数枚のセンダヘッド(send a head)を露光して重ね合わせ検査装置の結果によって決定される。重ね合わせ装置の結果がよければ、かかる信号処理パラメーターでアライメントを行いながら1ロット乃至数ロットの露光を行う。重ね合わせ装置の結果が悪ければ、信号処理パラメーターを変更してアライメントを行い、センダヘッドを露光して重ね合わせ検査装置の結果がよくなるまで繰り返す。
しかし、回路パターンの急速な微細化に伴って要求されるアライメント精度が高くなり、CCDカメラの一画素の大きさよりも高い検出精度が求められるようになると、従来の最適なパラメーターを用いた信号処理でも検出精度が十分でない場合が生じる恐れがある。また、一般に、レチクルとウェハとのアライメントを行う際に、ウェハのアライメント精度を劣化させる大きな要因としてWIS(Wafer Induced Shift)と呼ばれるウェハに起因するアライメント誤差要因も存在する。なお、画素とは、画像を形成する最小単位であり、光電変換するCCDカメラの1つ1つのセル(基本単位)である。
そこで、本発明者は、従来のようにセンダヘッドの信号処理パラメーターをロット内の全ウェハに適用するとアライメント精度が低下してしまうため、アライメントの結果に基づいて信号処理パラメーターをロット内又はウェハ内で動的に変更することを検討した。
なお、信号処理パラメーターを動的に変更して最適化する技術としては、例えば、CCDカメラが撮像したアライメント波形から撮像状態を変化させた擬似波形を直接作成し、かかる擬似波形に対して複数の信号処理パラメーターで信号処理を行い、変化させた撮像状態を検出できる信号処理パラメーターを最適なものとする提案がされている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−140693号公報
しかし、特許文献1に記載されている信号処理パラメーターの最適化技術は、CCDカメラが検出したアライメント波形から擬似波形を直接作成しているために、例えば、WIS等によりアライメント波形の一部に大きな誤差が生じると、かかる一部から得られる最適な信号処理パラメーターにも誤差が含まれ、実際には最適な信号処理パラメーターではない場合がある。
そこで、本発明は、重ね合わせ精度の点で有利な信号処理のパラメーターを決定する方法を提供することを例示的目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのパラメータを決定する方法は、物体に形成されたマークの位置を検出するための信号処理パラメーターを決定する方法であって、前記マークの光学像を撮像素子上に結像することにより、画素ごとに値を持つアライメント波形を取得するステップと、前記アライメント波形を補間することにより、そのアライメント波形よりも多くの値を持つ第1の波形を生成する第1ステップと、前記第1の波形と前記第1の波形を前記撮像素子の1画素内で互いに異なるずらし量だけずらして得られた複数の波形とのそれぞれに関して、各画素内における波形の値の平均を算出して画素ごとに値を持つ第2の波形を生成する第2ステップと、前記第2ステップで得られた複数の第2の波形のそれぞれに対して、複数のパラメーターに関して前記信号処理を行い、前記複数のパラメータのそれぞれに関して検出された前記マークの位置の誤差の前記複数の第2の波形にわたるばらつきに基づいて、前記パラメーターを決定する第3ステップと、を有することを特徴とする。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、重ね合わせ精度の点で有利な信号処理パラメーターを決定する方法を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「装置設定JOBパラメーター」は、ウェハの露光のために実際の露光装置に設定されているパラメーター値群を意味し、「装置非設定JOBパラメーター」は、当該ウェハの露光のために実際の露光装置には設定されていないが、機能的には設定可能なパラメーター値群のことを意味する。「アライメントパラメーター」とは、レチクルと被処理体とのアライメントと何らかの関連性を有するパラメーターである。また、「アライメントパラメーター」は、数値で設定可能なパラメーターの数値はもちろん、信号処理方式の選択といった、直接数値にはあてはまらない設定パラメーターの選択肢データーなどの条件も含む。
図1は、本実施形態を実現するための露光システム1の構成図である。露光システム1において、100及び200は、半導体露光装置であり、レチクル上の回路パターンをウェハに露光する。300は、半導体露光装置100のアライメントパラメーターを最適化するホストコンピューターであり、パーソナルコンピューター又はワークステーションで構成される。400は、ハードディスクなどの記憶装置であり、露光装置100及び200によるアライメントパラメーター(例えば、アライメント波形に対する信号処理の処理パラメーター(フィルタ次数、処理ウィンドウの中心距離など)、信号処理方式など)をデータベース化して格納する。
記憶装置400は、露光装置100又は200、若しくは、ホストコンピューター300に内蔵されてもよい。本実施形態においては、露光装置100及び200と記憶装置400にアクセスして本実施形態のアライメントパラメーターの最適化を実現するホストコンピューター300とは、例えば、LAN(Local Area Network)等のネットワーク500で接続されている。なお、図1では、半導体露光装置は2台であるが、勿論、1台でも2台より多くの半導体露光装置がネットワーク500に接続されていてもよい。
図2は、図1に示す半導体露光装置100の全体的な構成を示すブロック図である。半導体露光装置100は、レチクル130のパターンをウェハ700に露光するものである。
図2において、110は、レーザー光源ユニットである。レーザー光源ユニット110で発光した露光光としてのレーザー光は、照明光学系120により整形されてレチクル130のパターンを照明する。
レチクル130は、図2におけるXY平面内をレチクル走査方向に移動可能なレチクルステージ140上に保持されている。150は、所定の縮小倍率を有する投影光学系である。照明光学系120を介して照明されたレチクル130のパターンは、投影光学系150によりウェハ700の1つのショット領域に投影され、ウェハ700を露光する。ウェハ700には、フォトレジスト(感光体)が塗布されており、露光により潜像が形成される。ウェハ700は、ウェハチャック160を介してウェハステージ170に載置されている。600は、アライメントユニット(アライメントスコープ)であり、ウェハ700に形成された図4(a)に示すようなアライメントマーク710を検出することができる。
ウェハステージ170は、載置したウェハ700をステージの面内(x軸及びy軸方向)、上下(z軸方向)及び各軸まわりの傾き、回転の方向に移動し、位置決めの制御が可能である。ウェハステージ170のz軸方向における位置決め制御により、ウェハ700上に投影光学系150の焦点が合わせられる。
なお、レチクルステージ140、ウェハステージ170の移動及び位置決めの制御は、ステージの位置、姿勢の情報を図示しないセンサーにより測定し、かかる位置情報に基づいて行われる。
また、レチクルステージ140とウェハステージ170とは、それぞれ制御部180と接続されており、リアルタイムにデーターを授受することで同期制御が可能である。また、レーザー光源ユニット110も同様に制御部180に接続されており、発光のタイミングとレチクルステージ140及びウェハステージ170の移動と同期した制御が可能である。
以下、図3を参照して、ウェハ700に形成されたアライメントマーク710の位置計測の原理について説明する。ここで、図3は、図2に示すアライメントユニット600の主要構成要素を示すブロック図である。光源610からの照明光は、ビームスプリッタ620で反射し、レンズ630を通り、ビームスプリッタ650で分割され、それぞれCCDセンサー660及び670で受光される。ここで、アライメントマーク710は、100倍程度の結像倍率で拡大され、CCDセンサー660及び670に結像される。CCDセンサー660及び670は、それぞれアライメントマーク710のX方向の位置計測用、アライメントマーク710のY方向の位置計測用になっており、一方のセンサーを他方のセンサーに対して、光軸まわりに90度回転させて設置している。
アライメントマーク710のX方向とY方向の計測原理は同じであるので、以下、X方向の位置計測について説明する。まず、位置計測用のアライメントマーク710について説明する。本実施形態のアライメントマーク710は、図4(a)に示すように、アライメント計測方向(X方向)に4μm、非計測方向(Y方向)に30μmの短冊型の位置計測用マーク(アライメントマークの「要素」と呼ぶ場合もある。)712が、X方向に予め設定された間隔(L=20μm)で複数本(図4(a)においては4つ)並んでいる。
位置計測用マーク712の断面構造は、図4(b)に示すように、エッチング処理によって凹形状をしており、また、位置計測用マーク712上には図示しないレジストが塗布されている。
複数の位置計測用マーク712に照明光を照射して得られる反射光をCCDセンサー660及び670によって受光し、光電変換したアライメント波形DSを図4(c)に示す。図4(c)に示すアライメント波形DSに適切な信号処理を施し、それぞれの位置計測用マーク位置(図4(c)の左から順にM1、M2、M3、M4)を検出する。
次に、レチクル130とウェハ700の位置合わせを制御するためのアライメント動作の手順を示す。まず、レチクル130の回路パターンをウェハ上に投影し露光するJOB(装置設定JOB)の準備として、半導体露光装置100内に露光を行うウェハ700を搬入し、かかるウェハ700に対応するレチクル130を半導体露光装置100内に設定する。
次に、装置設定JOBに対してウェハ700とレチクル130とを位置合わせするために必要なアライメントパラメーターを特定の値に設定し(半導体露光装置100中の図示しない記憶部(メモリ)に記憶させてもよい。)、かかる装置設定JOBパラメーターの値によりアライメントユニット600及びウェハ700を保持するウェハステージ170を駆動して位置等に関する情報を計測する。ウェハステージ170の位置計測センサーとして、図示しないレーザー干渉計が備えられ、アライメントユニット600からのアライメントマーク710の位置情報とレーザー干渉計の出力に基づき、ウェハステージ170上のウェハ700の位置(シフト量)、ウェハ回転量、ウェハ倍率等の計測が行われる。かかる計測は、グローバルアライメントの手法で行われる。
かかるグローバルアライメントとは、ウェハ内の複数のサンプルショットの位置座標を計測し、その計測値を統計処理し、ウェハのシフト、倍率、ローテーション誤差を算出し、この誤差を考慮してウェハの座標系を補正した後、各ショットへのステップ移動を行うものである。また、最近ではグローバルアライメントを発展させたアドバンストグローバルアライメント(AGA:Advanced Global Alignment)が提案されている。AGAは、レーザー干渉計付のXYステージ精度頼りでウェハの位置計測を行うグローバルアライメントのことで、アライメントマークの光学像を検出手段としてのCCDカメラ等の撮像素子上に結像し、その電気信号を種々のパラメーターを用いて信号処理して、ウェハ倍率、ウェハ回転、シフト量を求めると共に、異常値はね等の統計処理を行うものである。
これらの計測結果と、この計測結果を導出するプロセスにおいて算出される信号群(以下、「アライメント信号」という。)とは、図2に示す通信ユニット(ADUL:Alignment Data Up Load)190を介してホストコンピューター300に転送される。ホストコンピューター300は、AGA計測により得られたウェハ700のシフト量、ウェハ回転量、ウェハ倍率等のアライメント結果やアライメント信号を記憶装置400に格納する。
半導体製造装置100は、AGA計測とアライメント信号の検出を管理し、そのデーターをホストコンピューター300に通信するための通信ユニット190を備えるものとする。通信ユニット190を利用することにより、ホストコンピューター300との間でデーターの授受が可能となり、ホストコンピューター300側で管理されたアライメントパラメーターの値を受信して制御部180は半導体露光装置100を制御することが可能である。
次に、本実施形態におけるアライメント信号の処理方式及びアライメントパラメーターについて説明する。
図5は、アライメント信号の処理方式の一例を説明するための波形図である。図5に示す処理方式は、アライメント信号ASに対して区間A及び区間Bを設定し、区間内でランダムノイズの除去のためにフィルタ処理を施した後、一次微分した信号AS’を用いて位置検出用マーク位置を算出する方式である。この場合、例えば、処理パラメーターであるフィルタの次数がアライメントパラメーターとなりうる。
また、別のアライメント信号の処理方式を図6に示す。図6における処理方式は、例えば、アライメント信号列yに対して計測方向xにおけるS(x)を数式1ように定義することができる。なお、数式1は、公開特許平成8年第94315号公報の数式24においてa=WC−WW/2、b=WC+WW/2とした場合に相当する。
S(x)の極値をマーク中心位置とするような場合には、図6に示すように、処理パラメーターであるウィンドウ幅WWやウィンドウ中心距離WCなどがアライメントパラメーターとなりうる。具体例として、図6に示すように、ある点xにおけるS(x)を数式1から求め、続いてxを変化させながらS(x)を得る。この曲線S(x)の極小(最小)値、又は、図6に示す1/S(x)の極大(最大)値をマーク位置とするものである。
更に、別のアライメント信号の処理方式を図7に示す。図7における処理方式は、アライメント信号ASに対して区間A及び区間Bを設定し、区間A及び区間Bに対して数式2のような多項式近似を行い、得られた多項式からマーク位置を算出するものである。この場合、処理パラメーターである多項式の次数がアライメントパラメーターとなりうる。
次に、図8を参照して、本発明の第1の実施形態におけるアライメントパラメーターの最適化について説明する。第1の実施形態では、アライメントパラメーターとしてアライメント信号処理の処理パラメーターの最適化を示す。ここで、図8は、アライメント信号処理の処理パラメーターの最適化を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップ1010では、通信ユニット190からアライメント波形を取得する。次に、ステップ1020では、第1の波形及び第2の波形の生成処理を行う。
図9は、ステップ1020の第1の波形及び第2の波形の生成処理の詳細なフローチャートである。ステップ1022では、まず、要求されるアライメントマークの検出分解能をσ[nm]、CCDセンサー660及び670の画素ピッチをL[nm]とした場合に、数式3で与えられる分割数Nを設定する。
次に、取得したアライメント波形から第1の波形を生成する(ステップ1024)。第1の波形とは、CCDの各画素あたり1つの値をもった離散値の情報の集合であるアライメント波形から、各種補間法を用いて生成される連続波形である。補間方法は線形補間でもスプライン補間でもよい。
次に、第1の波形をk画素ずらして、第2の波形Fkを生成する(ステップ1026)。そして、全ての第2の波形Fkの生成が終了したかどうかを判断し(ステップ1028)、k=Nになるまでkの値を増やして(即ち、k←k+1)、第2の波形Fkの生成を繰り返す(ステップ1029)。
ここで、図10を用いて、ステップ1026乃至1029における第2の波形Fkの生成について詳細に説明する。図10は、ステップ1026乃至1029に示す第2の波形の生成過程を説明するための図である。
図10(a)に示すように、取得したアライメント波形yi(0)に対して、画素iのまわりでN分割し、第1の波形がyi(−m)、・・・、yi(−1)、yi(0)、yi(1)、・・・、yi(m)のように変換されたとする。但し、N=2mとする。
まず、画素iにおいて、第1の波形の画素ずらしをしないで第2の波形F0(i)を以下に示す数式4に基づいて算出する。
ここで注目すべき点は、画素iにおける取得したアライメント波形yi(0)と、画素iにおける第2の波形F0(i)とは、必ずしも一致している必要はない点である。以下、本実施形態におけるパラメーターの最適化の評価基準としては、第2の波形F0(i)を用いればよい。
次に、図10(b)に示すように、第1の波形yi(−m)、・・・、yi(−1)、yi(0)、yi(1)、・・・、yi(m)を計測方向にk画素ずらして、画素iで以下の数式5で示されるような処理を行い、第2の波形Fkを生成する。
なお、第2の波形Fkの算出方法は、Nが偶数の場合と奇数の場合で異なっており、図10はN=2m(偶数)の場合である。N=2m+1(奇数)の場合は、図11(a)に示されるように、画素iにおいて、第1の波形の画素ずらしをしない第2の波形F0(i)は、以下に示す数式6に基づいて算出する。
次に、図11(b)に示すように、第1の波形を計測方向にk画素ずらして、画素iにおける第2の波形Fkを数式7に基づいて算出する。
以上により、取得したアライメント波形に対して、第2の波形Fkが生成されたことになる。ここで、図11は、ステップ1026乃至1029に示す第2の波形の別の生成過程を説明するための図である。
図8に戻って、生成した第2の波形F0を選択し(ステップ1030)、所定の処理パラメーターで信号処理を行う(ステップ1040)。この処理パラメーターの変更が終了するまで(ステップ1050)、処理パラメーターの変更を行い(ステップ1060)、全ての処理パラメーターで信号処理を行い、処理結果を記憶装置400に格納する。なお、この処理パラメーターの変更は、装置設定JOBパラメーターの値と装置非設定JOBパラメーターの値を両方含む範囲で行うこととする。
次に、ステップ1040乃至1060までの処理を、第2の波形Fkを全て選択するまで(ステップ1070)、kの値を増やし(ステップ1080)、全ての第2の波形Fkにおいて全ての処理パラメーターで信号処理を行った後、処理パラメーターの最適化を行う(ステップ1090)。
以下、ステップ1090における処理パラメーターの最適化の詳細を説明する。図12は、本実施形態における処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。図12(a)は、図5に示した処理方式におけるフィルタ次数を変化させたときに、k画素ずらし(ずらし量)の理想値に対する信号処理結果の誤差(理想値からのずれ)をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第2の波形のずらし量を採用している。図12(a)を参照するに、フィルタ次数によって信号処理結果の誤差が異なっている。換言すれば、サンプリング誤差が異なっていることを示している。
図12(b)は、各フィルタ次数において、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差を3Kで示しており、例えば、要求精度を満たす最小次数(この場合ではF=10)を最適な処理パラメーターとすることができる。3Kは、以下の数式8で表されるKの3倍の値である。なお、3Kは、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差がない場合(即ち、0)からの標準偏差ということもできる。
また、取得するアライメント波形を変えると、図13(a)に示すような処理結果も得られる。この場合は、図13(b)に示すように、k画素ずらしの理想値からのずれのばらつきが最小な処理パラメーター(F=15)を最適パラメーターとして選択することができる。ここで、図13は、本実施形態における処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。
図14は、図6に示した処理方式における処理ウィンドウの中心距離WCを変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。図14(a)は、図6に示した処理方式における処理ウィンドウの中心距離WCを変更したときに、k画素ずらし(ずらし量)の理想値に対する信号処理結果の誤差(理想値からのずれ)をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第2の波形のずらし量を採用している。
図14(b)は、各処理ウィンドウの中心距離WCにおいて、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差を3Kで示しており、この場合、理想値からの誤差のばらつきが最小であるWC=7を最適な処理パラメーターとして選択することができる。
また、図15は、図7に示した処理方式における多項式の次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。図15(a)は、図7に示した処理方式における多項式の次数を変更したときに、k画素ずらし(ずらし量)の理想値に対する信号処理結果の誤差(理想値からのずれ)をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第2の波形のずらし量を採用している。
図15(b)は、各多項式次数において、画素ずらしの理想値に対する処理信号の誤差を3Kで示しており、この場合、理想値からの誤差のばらつきが最小であるN=3を最適な処理パラメーターとして選択することができる。
次に、図16及び図17を参照して、本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態では、アライメントパラメーターとしてアライメント信号処理の処理方式自体の最適化を示す。なお、本実施形態では、図16における各処理方式における処理パラメーターは最適化されていることを前提条件とする。ここで、図16は、アライメント信号処理の処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。
まず、アライメント波形を取得し(ステップ2010)、上述したステップ1020のように第1の波形から第2の波形Fkを生成する(ステップ2020)。その後、第2の波形F0を選択して(ステップ2030)、所定の信号処理を行う(ステップ2040)。なお、ステップ2040の所定の信号処理は、第2の波形Fkを全て選択するまで(ステップ2050)、kの値を増やし(ステップ2060)、繰り返し行われる。
ステップ2040乃至2060までの処理を、全ての信号処理方式が終了するまで(ステップ2070)、信号処理方式を変更しながら(ステップ2080)行う。全ての第2の波形Fkに対して全ての信号処理を行った後、信号処理方式の最適化を行う(ステップ2090)。
以下、ステップ2090における信号処理方式の最適化の詳細を説明する。図17は、本実施形態における信号処理方式の最適化の一例を示すグラフである。図17(a)は、信号処理方式別にk画素ずらし(ずらし量)の理想値に対する信号処理結果の誤差(理想値からのずれ)をプロットしたものであり、縦軸に理想値からのずれを、横軸に第2の波形のずらし量を採用している。図17(a)を参照するに、処理方式によって信号処理結果の誤差が異なっている。換言すれば、サンプリング誤差が異なっていることを示している。
図17(b)は、各信号処理方式において、k画素ずらしの理想値に対する信号処理結果の誤差を3Kで示しており、例えば、理想値からの誤差のばらつきが最小な信号処理(この場合P4)を最適な信号処理方式とすることができる。なお、3Kは、画素ずらしの理想値に対する信号処理の誤差がない場合(即ち、0)からの標準偏差ということもできる。
次に、図18を参照して、本発明の第3の実施形態を説明する。第3の実施形態では、第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせた場合を示す。ここで、図18は、アライメント信号処理の処理パラメーター及び処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。
まず、アライメント波形を取得し(ステップ3010)、上述したステップ1020のように第1の波形から第2の波形Fkを生成した後(ステップ3020)、第2の波形F0を選択する(ステップ3030)。
次に、第2の波形F0に対して所定の処理パラメーターで信号処理を行う(ステップ3040)。この処理パラメーターの変更が終了するまで(ステップ3050)、処理パラメーターを変更し(ステップ3060)、全ての処理パラメーターで信号処理を行う。
次に、ステップ3040乃至ステップ3060までの処理を、第2の波形Fkを全て選択するまで(ステップ3070)、kの値を増やし(ステップ3080)、全ての第2の波形Fkにおいて全ての処理パラメーターで信号処理を行った後、当該信号処理における処理パラメーターの最適化を行う(ステップ3090)。
ステップ3010乃至3080までの処理パラメーターの最適化の処理を、全ての信号処理方式が終了するまで(ステップ3100)、信号処理方式を変更しながら行い(ステップ3110)、各信号処理方式別に処理パラメーターが最適化された後に、信号処理方式の最適化を行う(ステップ3120)。
次に、第1の実施形態乃至第3の実施形態におけるアライメントパラメーターの最適化の適用タイミングを説明する。アライメントパラメーターの最適化は、ロットの先頭ウェハに対して行ってもよいし、或いは、ロット内で抽出したウェハに対して行ってもよい。また、複数のロットにおける複数のウェハで行ってもよいし、ウェハのショット毎に行ってもよい。
つまり、半導体露光装置100内の通信ユニット190は、図示しないセンサーなどでウェハ700の搬入を確認した後で、ウェハ700上に形成された識別子又は外部入力によって、当該ウェハが最適化対象ウェハかを判断する。最適化対象、即ち、アライメント波形取得対象のウェハの場合、ホストコンピューター300は、通信ユニット190を介して、アライメント波形を取得する。取得したアライメント波形に対して、上述したk画素ずらしによる最適化処理を実行する。ホストコンピューター300は、最適なアライメントパラメーターの値が、装置設定JOBパラメーターの値でない場合は、制御部180に最適化されたアライメントパラメーターを送信する。これに応答して、半導体露光装置100は、装置設定JOBパラメーターを最適パラメーターに変更し、次のJOBに反映させることができる。
また、図1において、ある半導体露光装置100で得られたアライメントパラメーターの最適化領域を含む一定範囲をホストコンピューター300で管理し、別の半導体露光装置200のアライメントパラメーターを最適化する際に利用することにより、半導体露光装置200で全領域を処理することなく、半導体露光装置200の最適化領域を早く見つけることが可能となる。
以上の実施形態によれば、本発明によれば、露光装置に設定されたアライメントパラメーターが最適であるか否かを判断して、信号処理のパラメーターを最適化する方法、アライメント方法、露光方法及び装置を提供することができる。特に、ウェハプロセス誤差であるWISが発生し得る状況においても、最適なアライメント信号処理方式及び処理パラメーターを提供することができる。
本実施形態は、露光装置を使用する上で、アライメントパラメーターを決定する際に、多大な時間やコストを費やすことなく、アライメントパラメーターの最適化が可能となり、生産性を高めCoO(Cost Of Ownership)の良い露光システムを達成することができる。
更に、本実施形態における最適なアライメントパラメーターを決定するために、露光する必要がなく、重ね合わせ検査装置がない環境下でも決定が可能な場合もあり、よりコスト低下につながる。
次に、図19及び図20を参照して、上述の半導体露光装置100(露光システム1)を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図19は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウェハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷(ステップ7)される。
図20は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ1(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置100(露光システム1)によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置100(露光システム1)を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
本実施形態における半導体露光装置のアライメントパラメーターを最適化する露光システムの構成を示す図である。 図1に示す半導体露光装置の全体的な構成を示すブロック図である。 図2に示すアライメントユニットの主要構成要素を示すブロック図である。 図3に示すアライメントマーク及びアライメント波形を示す図である。 アライメント信号の処理方式の一例を説明するための波形図である。 アライメント信号の処理方式の別の一例を説明するための波形図である。 アライメント信号の処理方式の更に別の一例を説明するための波形図である。 アライメント信号処理の処理パラメーターの最適化を説明するためのフローチャートである。 図8に示すステップ1020の第1の波形及び第2の波形の生成処理の詳細なフローチャートである。 図9に示すステップ1026乃至1029に示す第2の波形の生成過程を説明するための図である。 図9に示すステップ1026乃至1029に示す第2の波形の別の生成過程を説明するための図である。 図5に示した処理方式におけるフィルタ次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 図5に示した処理方式におけるフィルタ次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 図6に示した処理方式における処理ウィンドウの中心距離を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 図7に示した処理方式における多項式の次数を変更した場合の処理パラメーターの最適化の一例を示すグラフである。 アライメント信号処理の処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。 図16に示すステップ2090の信号処理方式の最適化の一例を示すグラフである。 アライメント信号処理の処理パラメーター及び処理方式の最適化を説明するためのフローチャートである。 デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。 図19に示すステップ4のウェハプロセス詳細なフローチャートである。
符号の説明
1 露光システム
100及び200 半導体露光装置
130 レチクル
150 投影光学系
160 ウェハチャック
170 ウェハステージ
300 ホストコンピューター
400 半導体露光装置
500 LAN
600 アライメントユニット
610 光源
620及び650 ビームスプリッタ
630 レンズ
660及び670 CCDセンサー
700 ウェハ
710 アライメントマーク
720 位置計測用マーク

Claims (9)

  1. 物体に形成されたマークの位置を検出するための信号処理パラメーターを決定する方法であって、
    前記マークの光学像を撮像素子上に結像することにより、画素ごとに値を持つアライメント波形を取得するステップと、
    前記アライメント波形を補間することにより、そのアライメント波形よりも多くの値を持つ第1の波形を生成する第1ステップと、
    前記第1の波形と前記第1の波形を前記撮像素子の1画素内で互いに異なるずらし量だけずらして得られた複数の波形とのそれぞれに関して、各画素内における波形の値の平均を算出して画素ごとに値を持つ第2の波形を生成する第2ステップと、
    前記第2ステップで得られた複数の第2の波形のそれぞれに対して、複数のパラメーターに関して前記信号処理を行い、前記複数のパラメータのそれぞれに関して検出された前記マークの位置の誤差の前記複数の第2の波形にわたるばらつきに基づいて、前記パラメーターを決定する第3ステップと、を有することを特徴とする方法。
  2. 前記パラメーターは、前記信号処理の方式を選択するためのデータを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記第2ステップは、前記撮像素子の画素ピッチを3以上の分割数で分割して前記ずらし量を得ることを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 前記分割数Nは、要求される前記マークの検出分解能をσ、前記画素ピッチをLとしたとき、
    N>L/σ
    で与えられることを特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 前記第3ステップは、前記ばらつきが最小である前記パラメーターを選択することを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 前記第3ステップは、前記ばらつきが所定の値以下である前記パラメーターを選択することを特徴とする請求項1記載の方法。
  7. 原版と被処理体との位置合わせを行った後に前記原版のパターン被処理体露光する露光方法であって、請求項1記載の方法により決定されたパラメーターを利用して前記被処理体に形成されたマークの位置を検出することにより前記原版と前記被処理体との位置合わせを行った後に前記原版のパターン前記被処理体露光することを特徴とする露光方法。
  8. 原版のパターン被処理体露光する露光装置であって、
    請求項1記載の方法により決定されたパラメーターを利用して前記被処理体に形成されたマークの位置を検出することにより前記原版と前記被処理体との位置合わせを行う手段を有することを特徴とする露光装置。
  9. 請求項8記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    前記ステップで露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
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