JP5428671B2 - Exposure method, device manufacturing method, and exposure system - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description

本発明は、露光方法、デバイス製造方法、及び露光システムに係り、更に詳しくは、例えば、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するためのリソグラフィ工程においてウエハ等の物体を露光してその物体上にパターンを形成する露光方法、該露光方法を用いるデバイス製造方法、及び前記露光方法により物体を露光する露光装置を備える露光システムに関する。   The present invention relates to an exposure method, a device manufacturing method, and an exposure system, and more specifically, for example, an object such as a wafer in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor element or a liquid crystal display element. The present invention relates to an exposure method for forming a pattern on an object by exposure, a device manufacturing method using the exposure method, and an exposure system including an exposure apparatus that exposes an object by the exposure method.

半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(スキャナ)などが、主として用いられている。   In the manufacturing process of electronic devices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, step-and-repeat projection exposure apparatuses (steppers) or step-and-scan projection exposure apparatuses (scanners) are mainly used. Yes.

この種の露光装置では、照明光を、レチクルと投影光学系を介して感応剤(フォトレジスト)が塗布されたウエハ又はガラスプレート等(以下、ウエハと総称する)上に照射することにより、レチクル(マスク)に形成されたパターンがウエハ上に配列された複数のショット領域のそれぞれに転写される。特に半導体素子の場合、ウエハ上に数十層ものパターンが重ね合わせて形成されるため、各層間での高い重ね合わせ精度(位置合わせ精度)が要求される。   In this type of exposure apparatus, a reticle is irradiated by irradiating illumination light onto a wafer or a glass plate or the like (hereinafter collectively referred to as a wafer) coated with a sensitive agent (photoresist) via a reticle and a projection optical system. The pattern formed on the (mask) is transferred to each of a plurality of shot areas arranged on the wafer. In particular, in the case of a semiconductor element, since dozens of layers of patterns are formed on a wafer in a superimposed manner, high overlay accuracy (positioning accuracy) between the respective layers is required.

そこで、露光工程では、ウエハの位置合わせ(ウエハアライメント)のため、近年では、一部の複数のアライメントマークの位置情報の検出結果を用いて所定の統計演算を行い、全てのショット領域の配列、又はショット領域の配列に加えてショット領域内のウエハの歪み(ショット内誤差)を高精度に求めるエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)方式が、広く採用されている(例えば、特許文献1、特許文献2等参照)。   Therefore, in the exposure process, in order to align the wafer (wafer alignment), in recent years, predetermined statistical calculation is performed using the detection result of the position information of some of the plurality of alignment marks, Alternatively, an enhanced global alignment (EGA) system that obtains wafer distortion (in-shot error) in a shot area with high accuracy in addition to the arrangement of shot areas is widely adopted (for example, Patent Document 1 and Patent Document 1). (See 2nd grade).

しかるに、露光工程(ロット処理)中、照明光を吸収することによって発生する熱によりレチクル(マスク)が変形する。さらに、同一のレチクル(マスク)を用いてロット単位(1ロットは25枚又は50枚)のウエハを連続して露光処理するため、ウエハを露光する度にレチクル(マスク)の変形の程度が拡大する、すなわちパターンの投影像の歪みが拡大する。そこで、従来においても、上記のEGA方式のウエハアライメントに加えて、レチクルに照射される照明光の光量を用いて、所定の演算により、レチクルの熱変形を予測し、この予測結果に基づいて、投影光学系のディストーション等を調整することが行われていた。しかしながら、露光装置に要求される重ね合わせ精度は半導体素子の高集積化とともに厳しくなり、今や、上記の予測制御によっても十分な重ね合わせ精度(位置合わせ精度)を確保することが困難となりつつある。   However, during the exposure process (lot processing), the reticle (mask) is deformed by heat generated by absorbing the illumination light. In addition, since lots of wafers (one lot is 25 or 50) are continuously exposed using the same reticle (mask), the degree of deformation of the reticle (mask) increases each time the wafer is exposed. That is, the distortion of the projected image of the pattern is enlarged. Therefore, in the past, in addition to the above-mentioned EGA wafer alignment, the amount of illumination light applied to the reticle is used to predict thermal deformation of the reticle by a predetermined calculation. Adjustment of the distortion of the projection optical system has been performed. However, the overlay accuracy required for the exposure apparatus becomes strict as semiconductor elements are highly integrated, and now it is becoming difficult to ensure sufficient overlay accuracy (positioning accuracy) even by the above-described predictive control.

米国特許第4,780,617号明細書US Pat. No. 4,780,617 米国特許第6,876,946号明細書US Pat. No. 6,876,946

本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第1の観点からすると、マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、前記複数の物体のうちの1つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第1マークを検出し、該検出結果を用いて前記複数の区画領域内に形成済みの第1パターンの位置誤差を求める第1工程と;前記第1パターンに重ねて第2パターンが転写された前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第2マークを検出し、該検出結果を用いて前記第1パターンに対する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を求める第2工程と;前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、前記第1パターンの位置誤差と前記第2パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第2パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正する第3工程と;前記修正したマスク伸縮補正パラメータを用いて前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正して、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する第4工程と;を含む第1の露光方法である。 The present invention has been made under the circumstances described above. From a first viewpoint, the present invention is an exposure method for sequentially transferring a pattern formed on a mask onto a plurality of objects, and among the plurality of objects, Detecting a plurality of first marks attached to at least a part of a plurality of partition areas arranged on one object, and using the detection result, the first pattern formed in the plurality of partition areas is detected. A first step of obtaining a position error; detecting a plurality of second marks attached to at least a part of the plurality of partitioned areas onto which the second pattern is transferred so as to overlap the first pattern, and using the detection result overlapping of the case where the overlay error is out of the allowable range, in the position error and the second pattern in the first pattern; second step and determining the overlay error of the second pattern with respect to the first pattern Te Misalignment By adding the correction amount during the exposure process to the sum of the, seek mask Shin shrinkage variation amount during the exposure process when the second pattern is formed which compensation using the mask stretching variation mask stretch correction model to verify the accuracy of the verification third that correct the mask Shin contraction correction parameter Osamu accordance with the results step and for, said using mask Shin contraction correction parameters correct Osamu second A fourth pattern in which a pattern overlay error is corrected, and the second pattern is transferred onto the first pattern formed in the plurality of partitioned regions arranged on the next object among the plurality of objects. And a first exposure method comprising:

これによれば、複数の物体のうちの1つの物体についての複数の第1マークと複数の第2マークとの検出結果からそれぞれ求められる第1パターンの位置誤差と第1パターンに対する前記第2パターンの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第2パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク(レチクル)伸縮変動量を求め、該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するための補正モデルのパラメータが修正される。その修正された補正パラメータを用いて位置合わせ誤差を補正した上で、次の物体上に第2パターンを転写することができる。従って、先の物体に第2パターンを転写する際にマスクの変形の程度が拡大したとしても、次の物体に第2パターンを転写する際に十分な重ね合わせ精度(位置合わせ精度)を得ることが可能となる。 According to this, the position error of the first pattern obtained from the detection results of the plurality of first marks and the plurality of second marks for one object among the plurality of objects, and the second pattern with respect to the first pattern A correction amount during the exposure process is added to the sum of the overlay error and a mask (reticle) expansion / contraction variation amount during the exposure process when the second pattern is formed, and the mask expansion / contraction variation amount is used. The parameters of the correction model for correcting this are corrected. The second pattern can be transferred onto the next object after correcting the alignment error using the corrected correction parameter. Therefore, even if the degree of deformation of the mask is enlarged when the second pattern is transferred to the previous object, sufficient overlay accuracy (positioning accuracy) is obtained when the second pattern is transferred to the next object. Is possible.

本発明は、第2の観点からすると、マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、第1パターンに重ねて第2パターンが転写された前記物体上の複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数のマークを検出し、該検出結果を用いて前記第1パターンに対する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を求める第1工程と;
前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、位置合わせ条件及び該位置合わせ条件に対応する位置合わせ結果の情報を取得し、前記第2パターンが形成されたマスクの変形に由来する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正するための補正モデルに含まれるパラメータを最適化し、その最適化後の補正モデルを適用して前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件を算出する第2工程と;前記最適化後の補正モデルを適用すると共に、前記算出された位置合わせ条件に従って、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する第3工程と;を含む第2の露光方法である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure method for sequentially transferring a pattern formed on a mask onto a plurality of objects, wherein the plurality of patterns on the object on which the second pattern is transferred over the first pattern. A first step of detecting a plurality of marks attached to at least a part of the partition area and determining an overlay error of the second pattern with respect to the first pattern using the detection result;
When the overlay error is outside an allowable range , information on an alignment condition and an alignment result corresponding to the alignment condition is acquired, and the second derived from deformation of the mask on which the second pattern is formed. Position for correcting a residual when a parameter included in a correction model for correcting a pattern overlay error is optimized and the correction model after the optimization is applied to correct the overlay error of the second pattern A second step of calculating an alignment condition; applying the optimized correction model ; and a plurality of partitioned regions arranged on a next object among the plurality of objects according to the calculated alignment condition And a third step of transferring the second pattern so as to overlap the first pattern already formed therein.

これによれば、重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、マスクの変形に由来する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正するためのマスク変形補正モデルに含まれるパラメータを最適化し、その最適化後の補正モデルを適用して前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件を算出し、パラメータを最適化したマスク変形補正モデルを適用すると共に、算出された位置合わせ条件に従って、複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する。   According to this, when the overlay error is outside the allowable range, the parameter included in the mask deformation correction model for correcting the overlay error of the second pattern derived from the mask deformation is optimized, and the optimum The alignment conditions for correcting the residual when the overlay error of the second pattern is corrected by applying the corrected correction model are applied, and the mask deformation correction model with optimized parameters is applied and calculated. In accordance with the alignment conditions, the second pattern is transferred so as to overlap the first pattern already formed in the plurality of partitioned regions arranged on the next object among the plurality of objects.

従って、先の物体に第2パターンを転写する際にマスクの変形の程度が拡大したとしても、次の物体に第2パターンを転写する際には十分な重ね合わせ精度(位置合わせ精度)を得ることが可能となる。   Therefore, even when the degree of deformation of the mask is enlarged when the second pattern is transferred to the previous object, sufficient overlay accuracy (positioning accuracy) is obtained when the second pattern is transferred to the next object. It becomes possible.

本発明は、第3の観点からすると、本発明の第1及び第2の露光方法のいずれかを用いて、複数の物体上にパターンを形成する工程と;前記パターンが形成された前記物体を現像する工程と;を含むデバイス製造方法である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a step of forming a pattern on a plurality of objects using any one of the first and second exposure methods of the present invention; and the object on which the pattern is formed. And a developing process.

本発明は、第4の観点からすると、マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する少なくとも1つの露光装置と;前記物体上に存在するマークを検出する第1マーク検出系を有し、前記複数の物体のうちの1つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第1マークを前記第1マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記複数の区画領域内に形成済みの第1パターンの位置誤差を求める第1計測装置と;前記物体上に存在するマークを検出する第2マーク検出系を有し、前記第1パターンに重ねて第2パターンが前記露光装置によって転写された前記物体上の前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第2マークを前記第2マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記第1パターンに対する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を求める第2計測装置と;前記露光装置と前記第1及び第2計測装置とを統括管理するホストコンピュータと;を備え、前記露光装置及び前記ホストコンピュータのいずれかが、前記第2計測装置で求められた前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、前記第1パターンの位置誤差と前記第2パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第2パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正(最適化)し、前記露光装置は、前記マスク伸縮補正パラメータの適用結果に従って前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正し、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する露光システムである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided at least one exposure apparatus that sequentially transfers a pattern formed on a mask onto a plurality of objects; and a first mark detection system that detects marks existing on the objects. And detecting a plurality of first marks attached to at least a part of a plurality of partitioned areas arranged on one of the plurality of objects using the first mark detection system, and detecting the result A first measuring device for obtaining a position error of the first pattern formed in the plurality of partitioned areas based on the first pattern; a second mark detection system for detecting a mark present on the object; and the first pattern Detecting a plurality of second marks attached to at least a part of the plurality of partitioned areas on the object, the second pattern being transferred by the exposure apparatus, and using the second mark detection system, In the detection result A second measuring device for determining an overlay error of the second pattern with respect to the first pattern; and a host computer for overall management of the exposure device and the first and second measuring devices. and any of the host computer, when said overlay error obtained by the second measurement device is outside the acceptable range, before Symbol overlay error at the position error and the second pattern in the first pattern by adding the correction amount during the exposure process to the sum of the obtains the mask stretching variation amount in the second pattern during the exposure process when that will be formed, in order to correct this by using the mask stretching variation to verify the accuracy of the mask stretching correction model, modifying the mask stretch correction parameter according to the verification result and (optimized), the exposure apparatus, the mask stretch correction parameter The second pattern is superimposed on the first pattern already formed in a plurality of partitioned areas arranged on the next object among the plurality of objects, by correcting an overlay error of the second pattern according to a result of use. Is an exposure system for transferring the image.

これによれば、複数の物体のうちの1つの物体についての複数の第1マークと複数の第2マークとの検出結果からそれぞれ求められる第1パターンの位置誤差と第1パターンに対する第2パターンの重ね合わせ誤差とを用いて、補正モデルのパラメータが修正される。その修正された補正モデルを用いて重ね合わせ誤差を補正した上で、次の物体上に第2パターンを転写することができる。従って、先の物体に第2パターンを転写する際にマスクの変形の程度が拡大したとしても、次の物体に第2パターンを転写する際に十分な重ね合わせ精度(位置合わせ精度)を得ることが可能となる。   According to this, the position error of the first pattern obtained from the detection results of the plurality of first marks and the plurality of second marks for one object among the plurality of objects, and the second pattern relative to the first pattern, respectively. The correction model parameters are corrected using the overlay error. The second pattern can be transferred onto the next object after correcting the overlay error using the corrected correction model. Therefore, even if the degree of deformation of the mask is enlarged when the second pattern is transferred to the previous object, sufficient overlay accuracy (positioning accuracy) is obtained when the second pattern is transferred to the next object. Is possible.

一実施形態に係るリソグラフィシステムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a lithography system according to an embodiment. 図1のリソグラフィシステムを構成する1つの露光装置の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of one exposure apparatus constituting the lithography system of FIG. 1. 図3(A)は、事前計測におけるショット内多点EGAのサンプルショットの配置の一例を説明するための図、図3(B)は、ロット処理中のアライメント計測におけるショット内多点EGAのサンプルショットの配置の一例を説明するための図である。FIG. 3A is a diagram for explaining an example of the arrangement of sample shots of multi-point EGA in shot in advance measurement, and FIG. 3B is a sample of multi-point EGA in shot in alignment measurement during lot processing. It is a figure for demonstrating an example of arrangement | positioning of a shot. 図4(A)は、事前計測及ぶ事後計測において計測されるウエハ上のサンプルショット内に付与されたアライメントマークの配置の一例を示す図、図4(B)は、ロット処理中においてショット内多点計測で計測されるサンプルショット内に付与されたアライメントマークの配置の一例を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing an example of the arrangement of alignment marks provided in sample shots on a wafer measured in the pre-measurement and post-measurement, and FIG. 4B is a diagram showing many shots in the shot during lot processing. It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the alignment mark provided in the sample shot measured by point measurement. ホストによって行われる、ロット処理シーケンスの処理アルゴリズムに対応するフローチャートである。It is a flowchart corresponding to the processing algorithm of the lot processing sequence performed by the host. 図5のステップ522のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the subroutine of step 522 of FIG. 図7(A)及び図7(B)は、それぞれ、ロット内のウエハのそれぞれについて、レチクル伸縮変動量計算、及び、レチクル伸縮補正量計算により求められる、レチクル伸縮補正パラメータ最適化前後のショットスケーリングX及びショットスケーリングYを示す図である。FIGS. 7A and 7B show shot scaling before and after optimizing the reticle expansion / contraction correction parameter, which is obtained by calculating the reticle expansion / contraction variation amount and reticle expansion / contraction correction amount for each wafer in the lot. It is a figure which shows X and shot scaling Y.

以下、本発明の一実施形態を、図1〜図7(B)に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7B.

図1には、本発明に係る露光方法を実施するのに好適な一実施形態に係るリソグラフィシステム100の構成が概略的に示されている。リソグラフィシステム100は、N台の露光装置1101〜110N、重ね合わせ計測装置(以下、適宜「計測装置」と略称する)130、記憶装置140、ターミナルサーバ150、及びホストコンピュータ(以下、「ホスト」と略称する)160等を備えている。 FIG. 1 schematically shows the configuration of a lithography system 100 according to an embodiment suitable for carrying out the exposure method according to the present invention. The lithography system 100 includes N exposure apparatuses 110 1 to 110 N , an overlay measurement apparatus (hereinafter simply referred to as “measurement apparatus”) 130, a storage device 140, a terminal server 150, and a host computer (hereinafter “host”). 160) and the like.

露光装置1101〜110N、計測装置130、及びターミナルサーバ150は、ローカルエリアネットワーク(LAN)170に接続されている。また、ターミナルサーバ150には、ホスト160が接続されている。ホスト160には、スカジー(SCSI)等の通信路180を介して、記憶装置140が接続されている。すなわち、ハードウエア構成上では、露光装置1101〜110N、計測装置130、ターミナルサーバ150、及びホスト160(及び記憶装置140)の相互間の通信経路が確保されている。 Exposure apparatuses 110 1 to 110 N , measurement apparatus 130, and terminal server 150 are connected to a local area network (LAN) 170. A host 160 is connected to the terminal server 150. A storage device 140 is connected to the host 160 via a communication path 180 such as a scuzzy (SCSI). That is, on the hardware configuration, communication paths among the exposure apparatuses 110 1 to 110 N , the measurement apparatus 130, the terminal server 150, and the host 160 (and the storage device 140) are secured.

露光装置1101〜110Nには、少なくとも1つの走査型露光装置、例えばステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(すなわちスキャナ)であって、かつ投影像の歪みの調整能力を有している投影露光装置(以下、特に区別の必要がない限り、単に、露光装置と呼ぶ)110n(nは1〜Nのいずれか)が含まれる。 The exposure apparatuses 110 1 to 110 N are at least one scanning exposure apparatus, for example, a step-and-scan type projection exposure apparatus (that is, a scanner), and has an ability to adjust distortion of a projected image. A projection exposure apparatus (hereinafter simply referred to as an exposure apparatus unless otherwise required) 110 n (n is any one of 1 to N) is included.

図2には、露光装置110nの概略的な構成が示されている。露光装置110nは、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、ウエハWが載置されるウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。 FIG. 2 shows a schematic configuration of the exposure apparatus 110 n . The exposure apparatus 110 n includes an illumination system IOP, a reticle stage RST that holds the reticle R, a projection optical system PL, a wafer stage WST on which the wafer W is placed, a control system for these, and the like.

照明系IOPは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含む。照明光学系は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、レチクルブラインド等(いずれも不図示)を含む。照明系IOPは、回路パターン等が描かれたレチクルR上のレチクルブラインドで規定されたスリット状(X軸方向(図2における紙面直交方向)に伸びる細長い長方形状)の照明領域を照明光ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ILとしては、例えばArFエキシマレーザ光(波長193nm)(又はKrFエキシマレーザ光(波長248nm))などが用いられる。   The illumination system IOP includes a light source and an illumination optical system connected to the light source via a light transmission optical system. The illumination optical system includes, for example, an illumination uniformizing optical system including an optical integrator, a beam splitter, a reticle blind, and the like (all not shown) as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. . Illumination system IOP uses illumination light IL to illuminate a slit-like illumination area defined by a reticle blind on reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn (a long and narrow rectangular shape extending in the X-axis direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 2)). Illuminate with almost uniform illumination. As the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) (or KrF excimer laser light (wavelength 248 nm)) is used.

レチクルステージRSTは、照明系IOPの図2における下方(−Z側)に配置されている。レチクルステージRST上には、パターンが形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、ここでは、リニアモータなどを含むレチクルステージ駆動系22によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(ここでは図2における紙面内左右方向であるY軸方向とする)に所定のストローク範囲で指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(Z軸回りの回転情報を含む)はレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)16によって、移動鏡15を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位置情報は主制御装置50に送られ、該主制御装置50では、レチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系22を介してレチクルステージRSTを駆動(制御)する。   Reticle stage RST is arranged below illumination system IOP in FIG. 2 (on the −Z side). On reticle stage RST, reticle R on which a pattern is formed is fixed, for example, by vacuum suction. Here, reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by a reticle stage drive system 22 including a linear motor and the like, and also has a scanning direction (here, the Y axis in the horizontal direction in FIG. 2). Driving at a scanning speed specified in a predetermined stroke range. Position information (including rotation information about the Z axis) of the reticle stage RST in the XY plane is, for example, about 0.25 nm by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 16 via a movable mirror 15. Is always detected with a resolution of. Position information of reticle stage RST from reticle interferometer 16 is sent to main controller 50, which drives reticle stage RST via reticle stage drive system 22 based on the position information of reticle stage RST. (Control.

投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図2における下方(−Z側)に配置され、その光軸AXの方向がZ軸方向とされている。投影光学系PLとしては、例えば、光軸AXと平行なZ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメント27、29、30、31……を含んで構成された、例えば両側テレセントリックな屈折系が用いられている。レンズエレメント27、29、30、31……は、レンズ鏡筒32の内部に保持されている。投影光学系PLの投影倍率は、例えば、1/5(あるいは1/4)とされている。このため、照明系IOPからの照明光ILによってレチクルRが照明されると、このレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介してその照明光ILの照射領域(照明領域)内のレチクルRのパターンの縮小像(部分倒立像)が表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域に共役な領域(露光領域)に形成される(レジストにパターンの潜像が形成される)。   Projection optical system PL is arranged below reticle stage RST in FIG. 2 (on the −Z side), and the direction of optical axis AX is the Z-axis direction. The projection optical system PL includes, for example, a plurality of lens elements 27, 29, 30, 31,... Arranged at a predetermined interval along the Z-axis direction parallel to the optical axis AX. A telecentric refraction system is used. The lens elements 27, 29, 30, 31... Are held inside the lens barrel 32. The projection magnification of the projection optical system PL is, for example, 1/5 (or 1/4). For this reason, when the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system IOP, the illumination light IL that has passed through the reticle R passes through the projection optical system PL and is within the illumination area (illumination area) of the illumination light IL. A reduced image (partially inverted image) of the reticle R pattern is formed in an area (exposure area) conjugate to the illumination area on the wafer W coated with a resist (sensitizer) on the surface (pattern latent in the resist). An image is formed).

露光装置110nには、投影光学系PLの結像特性、例えば諸収差を補正するための結像特性補正装置が設けられている。この結像特性補正装置は、大気圧変化、照明光吸収等による投影光学系PL自体の結像特性の変化を補正すると共に、ウエハW上の先行する特定レイヤ(例えば前レイヤ)のショット領域(以下、ショットと略称する)に転写されたパターンの歪みに合わせてレチクルRのパターンの投影像を歪ませる働きをもつ。投影光学系PLの結像特性としては球面収差(結像位置の収差)、コマ収差(倍率の収差)、非点収差、像面湾曲、歪曲収差(歪み)等がある。結像特性補正装置は、それらの諸収差を補正する機能を有しているが、以下の説明中では、結像特性補正装置は、主としてロット処理中の露光パワー吸収によるマスク(レチクル)の伸縮変動による投影像(転写像)の歪み(倍率収差含む)を経時的に補正するものとする。 The exposure apparatus 110 n is provided with an imaging characteristic correction apparatus for correcting imaging characteristics of the projection optical system PL, for example, various aberrations. This imaging characteristic correction device corrects changes in imaging characteristics of the projection optical system PL itself due to changes in atmospheric pressure, absorption of illumination light, and the like, and shot regions (for example, the previous layer) of a preceding specific layer on the wafer W Hereinafter, the projection image of the pattern on the reticle R is distorted in accordance with the distortion of the pattern transferred to the shot). Imaging characteristics of the projection optical system PL include spherical aberration (aberration at the imaging position), coma aberration (magnification aberration), astigmatism, field curvature, distortion aberration (distortion), and the like. The imaging characteristic correction apparatus has a function of correcting these aberrations. In the following description, the imaging characteristic correction apparatus mainly expands and contracts a mask (reticle) by absorbing exposure power during lot processing. It is assumed that distortion (including magnification aberration) of the projected image (transfer image) due to fluctuation is corrected over time.

図2において、投影光学系PLを構成する、レチクルRに最も近いレンズエレメント27は支持部材28に固定され、レンズエレメント27に続くレンズエレメント29,30,31,…は投影光学系PLのレンズ鏡筒32に固定されている。支持部材28は、伸縮自在の複数(ここでは3つ)の駆動素子、例えばピエゾ素子11a、11b、11c(但し、図2では紙面奥側の駆動素子11cは図示せず)を介して投影光学系PLのレンズ鏡筒32と連結されている。駆動素子11a、11b、11cに印加される駆動電圧が結像特性制御部12によって独立して制御され、これによって、レンズエレメント27が光軸AXに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸AXに平行な方向に移動可能な構成となっている。各駆動素子によるレンズエレメント27の駆動量は不図示の位置センサにより厳密に測定され、その位置はサーボ制御により目標位置に保たれるようになっている。なお、投影光学系PLの光軸AXとはレンズエレメント29等の固定のレンズエレメントの共通の光軸を指すものとする。   In FIG. 2, the lens element 27 that is the closest to the reticle R constituting the projection optical system PL is fixed to the support member 28, and the lens elements 29, 30, 31,... Following the lens element 27 are lens mirrors of the projection optical system PL. It is fixed to the cylinder 32. The support member 28 is projected optically via a plurality of (three in this case) drive elements that can be expanded and contracted, for example, piezo elements 11a, 11b, and 11c (however, the drive element 11c on the back side of the paper is not shown in FIG. 2). It is connected to the lens barrel 32 of the system PL. The drive voltage applied to the drive elements 11a, 11b, and 11c is independently controlled by the imaging characteristic control unit 12, whereby the lens element 27 is arbitrarily inclined and optical axis with respect to the plane orthogonal to the optical axis AX. It is configured to be movable in a direction parallel to AX. The driving amount of the lens element 27 by each driving element is strictly measured by a position sensor (not shown), and the position is maintained at a target position by servo control. Note that the optical axis AX of the projection optical system PL indicates the common optical axis of a fixed lens element such as the lens element 29.

なお、上述の説明では、説明の便宜上から、レンズエレメント27のみが、移動可能であるものとしたが、実際には、投影光学系PLでは、複数枚のレンズエレメント、あるいはレンズ群が、上記レンズエレメント27と同様に移動可能に構成されている。また、結像特性補正装置では、投影光学系PLを構成する光学素子の一部を移動させて投影像の歪みを補正する構成に加えて、投影光学系PL内の一部の気密空間内のガス圧を制御(屈折率を調整)することにより投影像の歪みを補正する構成を採用しても良い。   In the above description, for the sake of convenience of explanation, it is assumed that only the lens element 27 is movable. However, actually, in the projection optical system PL, a plurality of lens elements or lens groups include the above lens. Like the element 27, it is configured to be movable. Further, in the imaging characteristic correction apparatus, in addition to the configuration for correcting distortion of the projection image by moving a part of the optical elements that constitute the projection optical system PL, A configuration in which the distortion of the projected image is corrected by controlling the gas pressure (adjusting the refractive index) may be employed.

ウエハステージWSTは、投影光学系PLの図2における下方(−Z側)に配置されている。ウエハステージWST上には、ウエハホルダ9が搭載されている。ウエハホルダ9上にはウエハWが真空吸着等により保持されている。   Wafer stage WST is arranged below projection optical system PL in FIG. 2 (on the −Z side). Wafer holder 9 is mounted on wafer stage WST. A wafer W is held on the wafer holder 9 by vacuum suction or the like.

ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系24により、X軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、Z軸回りの回転方向(θz方向)、X軸回りの回転方向(θx方向)及びY軸回りの回転方向(θy方向)に微小駆動される。すなわち、ウエハホルダ9は、ウエハステージ駆動系24により、投影光学系PLの最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸AX方向(Z軸方向)に微動が可能で、さらに光軸AXに平行なZ軸回りに回転可能に構成されている。なお、ウエハステージWSTに代えて、XY平面内で移動(θz方向の回転を含む)可能なステージと、該ステージ上でウエハホルダ9を保持してZ軸方向、θx方向及びθy方向に微動可能なテーブルとを用いることとしても良い。   Wafer stage WST is driven with a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction by wafer stage drive system 24 including a linear motor and the like, and also rotates in the Z-axis direction and the Z-axis rotation direction (θz direction). It is finely driven in a rotating direction (θx direction) around and a rotating direction around the Y axis (θy direction). That is, the wafer holder 9 can be tilted in any direction with respect to the best imaging plane of the projection optical system PL by the wafer stage drive system 24, and can be finely moved in the optical axis AX direction (Z-axis direction). It is configured to be rotatable around a Z axis parallel to the axis AX. In place of wafer stage WST, a stage that can move (including rotation in the θz direction) in the XY plane, and a wafer holder 9 held on the stage, can be finely moved in the Z-axis direction, θx direction, and θy direction. A table may be used.

ウエハステージWSTのXY平面内での位置情報(ヨーイング(θz方向の回転)情報を含む)及びXY平面に対する傾斜情報(ピッチング(θx方向の回転)情報及びローリング(θy方向の回転)情報)はウエハレーザ干渉計(以下、ウエハ干渉計と略述する)18によって、移動鏡17を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージWSTの位置情報(又は速度情報)は主制御装置50に送られ、主制御装置50では、その位置情報(又は速度情報)に基づいてウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)をウエハステージ駆動系24を介して制御する。   Position information (including yawing (rotation in the θz direction) information) and tilt information (pitching (rotation in the θx direction) information and rolling (rotation in the θy direction) information) of the wafer stage WST in the XY plane are the wafer laser. An interferometer (hereinafter abbreviated as a wafer interferometer) 18 is constantly detected through a movable mirror 17 with a resolution of, for example, about 0.25 nm. The position information (or speed information) of wafer stage WST is sent to main controller 50, and main controller 50 determines the position of wafer stage WST in the XY plane (in the θz direction) based on the position information (or speed information). (Including rotation) is controlled via the wafer stage drive system 24.

また、ウエハステージWSTの上面には、ウエハW表面とほぼ同一高さにその表面が設定された基準マーク板FMが固定されている。基準マーク板FMの表面には、レチクルアライメント用の第1基準マーク及び後述するアライメント系8のベースライン計測用の第2基準マークなどが所定の位置関係で形成されている。   Further, a reference mark plate FM having a surface set substantially at the same height as the surface of wafer W is fixed to the upper surface of wafer stage WST. On the surface of the fiducial mark plate FM, a first fiducial mark for reticle alignment and a second fiducial mark for baseline measurement of the alignment system 8 described later are formed in a predetermined positional relationship.

投影光学系PLの側面には、ウエハW上の各ショットに付設されたアライメントマーク(ウエハマーク)及び基準マーク板FM上の第2基準マークを検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント系8が設けられている。アライメント系8としては、例えば、画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。なお、FIA系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光または回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることはもちろん可能である。アライメント系8の検出結果は、アライメント信号処理系(不図示)を介して主制御装置50に送られる。   On the side surface of the projection optical system PL, there is an off-axis alignment system 8 for detecting an alignment mark (wafer mark) attached to each shot on the wafer W and a second reference mark on the reference mark plate FM. Is provided. As the alignment system 8, for example, an FIA (Field Image Alignment) system of an image processing system is used. In addition to the FIA system, a target mark is irradiated with coherent detection light, and scattered light or diffracted light generated from the target mark is detected, or two diffracted lights (for example, of the same order) generated from the target mark. Of course, it is possible to use an alignment sensor that detects the interference by interfering with each other alone or in combination. The detection result of the alignment system 8 is sent to the main controller 50 via an alignment signal processing system (not shown).

また、投影光学系PLの下端部の近傍には、前述の露光領域内及びその近傍の複数の検出点におけるウエハW表面のZ軸方向に関する位置情報(面位置情報)を検出する多点焦点位置検出系(13,14)が設けられている。多点焦点位置検出系として、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の検出系が用いられている。多点焦点位置検出系は、投影光学系PLの最良結像面に向けて結像光束を光軸AXに対して斜めに射出する照射光学系13と、ウエハWの表面からの反射光束をスリットを介して受光する受光光学系14と、を含む。多点焦点位置検出系(13,14)で検出されるウエハの面位置情報は、主制御装置50に供給される。主制御装置50は、供給されたウエハの面位置情報に基づいて、ウエハステージ駆動系24を介してウエハステージWST(ウエハホルダ9)をZ軸方向及び傾斜方向に駆動して、ウエハWのフォーカス・レベリング制御を行う。   Further, in the vicinity of the lower end portion of the projection optical system PL, a multipoint focal position for detecting position information (surface position information) regarding the Z-axis direction of the surface of the wafer W at the plurality of detection points in the exposure area and in the vicinity thereof. A detection system (13, 14) is provided. As the multipoint focal position detection system, for example, an oblique incidence type detection system disclosed in US Pat. No. 5,448,332 is used. The multipoint focal position detection system includes an irradiation optical system 13 that emits an imaged light beam obliquely with respect to the optical axis AX toward the best image formation plane of the projection optical system PL, and a reflected light beam from the surface of the wafer W as a slit. And a light receiving optical system 14 for receiving light through The wafer surface position information detected by the multipoint focal position detection system (13, 14) is supplied to the main controller 50. Based on the supplied wafer surface position information, main controller 50 drives wafer stage WST (wafer holder 9) in the Z-axis direction and the tilt direction via wafer stage drive system 24 to focus / Perform leveling control.

この他、露光装置110nには、レチクルステージRSTの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに開示されるような一対のレチクルアライメント系(図示省略)が設けられている。レチクルアライメント系は、照明光ILと同じ波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から構成されている。レチクルアライメント系の検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置50に供給される。 In addition, the exposure apparatus 110 n is provided with a pair of reticle alignment systems (not shown) as disclosed in, for example, US Pat. No. 5,646,413 above the reticle stage RST. . The reticle alignment system is composed of a TTR (Through The Reticle) alignment system using light having the same wavelength as the illumination light IL. The detection signal of the reticle alignment system is supplied to main controller 50 via an alignment signal processing system (not shown).

主制御装置50は、例えば、マイクロコンピュータ(あるいはワークステーション)から構成され、露光装置110nの構成各部を統括制御する。また、主制御装置50は、露光装置110nに併設された不図示のコータ・デベロッパ(以下、「C/D」と呼ぶ)をも制御する。主制御装置50は、図2に示されるように、LAN170に接続され、他の露光装置1101〜110N(ただし、110nを除く)の主制御装置等と通信することができる(図1参照)。 The main controller 50 is composed of, for example, a microcomputer (or workstation), and comprehensively controls each component of the exposure apparatus 110 n . The main controller 50 also controls a coater / developer (not shown) (hereinafter referred to as “C / D”) provided in the exposure apparatus 110 n . As shown in FIG. 2, the main controller 50 is connected to the LAN 170 and can communicate with main controllers of other exposure apparatuses 110 1 to 110 N (except 110 n ) (FIG. 1). reference).

次に、露光装置110nにおける露光処理工程の動作について、簡単に説明する。 Next, the operation of the exposure process in the exposure apparatus 110 n will be briefly described.

露光に先立って、主制御装置50により、不図示のウエハ搬送系を用いたウエハホルダ9上へのウエハWのロード、レチクルアライメント及びアライメント系8のベースライン計測、及びウエハアライメント(例えばショット内多点EGA)などの準備作業が行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等については、前述の米国特許第5,646,413号明細書などに詳細に開示されている。また、これに続くショット内多点EGAについては、米国特許第6,876,946号明細書などに詳細に開示されている。ここで、ショット内多点EGAとは、ショット内の複数のウエハアライメントマークの位置検出データを用いて例えば上記米国特許第6,876,946号明細書に開示される最小2乗法を利用した統計学的手法を用いてウエハW上の全てのショットの配列座標及び各ショットの倍率(スケーリング)、ローテーション、直交度を含む変形量を求めるアライメント手法(詳細後述)を意味する。   Prior to exposure, main controller 50 causes wafer W to be loaded onto wafer holder 9 using a wafer transfer system (not shown), reticle alignment and baseline measurement of alignment system 8, and wafer alignment (for example, multiple points in a shot) EGA) and other preparatory work is performed. The above reticle alignment, baseline measurement, and the like are disclosed in detail in the aforementioned US Pat. No. 5,646,413. Subsequent multi-point EGA within a shot is disclosed in detail in US Pat. No. 6,876,946. Here, the in-shot multipoint EGA is a statistic using the least square method disclosed in, for example, the above-mentioned US Pat. No. 6,876,946 using position detection data of a plurality of wafer alignment marks in a shot. This means an alignment method (details will be described later) for obtaining a deformation amount including the arrangement coordinates of all shots on the wafer W and the magnification (scaling), rotation, and orthogonality of each shot using a geometric method.

主制御装置50は、上記のレチクルアライメント及びベースライン計測の結果、並びにウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハW上の全てのショットに、順次、走査露光によりレチクルRのパターンを転写する。   Main controller 50 sequentially transfers the pattern of reticle R to all shots on wafer W by scanning exposure based on the results of reticle alignment and baseline measurement described above and the results of wafer alignment.

ウエハW上の各ショットに対する走査露光では、主制御装置50は、レチクル干渉計16及びウエハ干渉計18による計測情報(位置情報)をモニタしつつ、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとをそれぞれの走査開始位置(加速開始位置)に移動させる。そして、主制御装置50は、両ステージRST,WSTをY軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージRST,WSTがそれぞれの目標速度に達すると、照明光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。   In scanning exposure for each shot on wafer W, main controller 50 scans reticle stage RST and wafer stage WST while monitoring measurement information (positional information) by reticle interferometer 16 and wafer interferometer 18. Move to the start position (acceleration start position). Then, main controller 50 relatively drives both stages RST and WST in the Y-axis direction, but in opposite directions. Here, when both stages RST and WST reach their respective target speeds, the pattern area of reticle R starts to be illuminated by illumination light IL, and scanning exposure is started.

主制御装置50は、特に上記の走査露光時にレチクルステージRSTのY軸方向の移動速度VrとウエハステージWSTのY軸方向の移動速度Vwとが投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージRST及びウエハステージWSTを同期制御する。このとき、主制御装置50は、両ステージRST,WSTの同期駆動を調整し、あるいは結像特性補正装置を介してレンズエレメント27を駆動して、レチクルRのパターンのウエハW上への投影像の歪みを補正する。ここで、両ステージRST,WSTの同期駆動の調整とは、レチクルステージ駆動系22とウエハステージ駆動系24とを介して走査露光時におけるレチクルR(レチクルステージRST)とウエハW(ウエハステージWST)との走査方向の速度比を調整すること、及び両ステージRST,WSTの走査方向を僅かにずらすことを含む。前者によれば、投影像の走査方向についての倍率を補正することができ、後者によれば、投影像を歪ませることができる。   Main controller 50 determines that the speed Vr of reticle stage RST in the Y-axis direction and the movement speed Vw of wafer stage WST in the Y-axis direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of projection optical system PL, particularly during the above-described scanning exposure. The reticle stage RST and wafer stage WST are synchronously controlled so as to be maintained. At this time, main controller 50 adjusts the synchronous drive of both stages RST and WST or drives lens element 27 via the imaging characteristic correction device to project the pattern of reticle R onto the wafer W. Correct distortion. Here, the adjustment of the synchronous drive of both stages RST and WST means that reticle R (reticle stage RST) and wafer W (wafer stage WST) at the time of scanning exposure via reticle stage drive system 22 and wafer stage drive system 24. And adjusting the speed ratio in the scanning direction, and slightly shifting the scanning direction of both stages RST and WST. According to the former, the magnification of the projected image in the scanning direction can be corrected, and according to the latter, the projected image can be distorted.

そして、レチクルRのパターン領域の異なる領域が照明光ILで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハW上の第1ショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルRの回路パターンが投影光学系PLを介して第1ショットに縮小転写される。   Then, different areas of the pattern area of the reticle R are sequentially illuminated with the illumination light IL, and the illumination of the entire pattern area is completed, thereby completing the scanning exposure of the first shot on the wafer W. Thereby, the circuit pattern of the reticle R is reduced and transferred to the first shot via the projection optical system PL.

第1ショットに対する走査露光が終了すると、主制御装置50は、ウエハステージWSTを、次の第2ショットに対する走査開始位置(加速開始位置)へ移動(ステッピング)させる。そして、先と同様に、第2ショットに対する走査露光を行う。以後、第3ショット以降についても同様の動作を行う。このようにして、ショット間のステッピング動作とショットに対する走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・キャン方式でウエハW上の全てのショットにレチクルRのパターンが転写される。   When the scanning exposure for the first shot is completed, main controller 50 moves (steps) wafer stage WST to the scanning start position (acceleration start position) for the next second shot. Then, similarly to the above, the scanning exposure for the second shot is performed. Thereafter, the same operation is performed for the third and subsequent shots. In this manner, the stepping operation between shots and the scanning exposure operation for the shots are repeated, and the pattern of the reticle R is transferred to all shots on the wafer W by the step-and-can method.

他の露光装置のうち、走査型露光装置である投影露光装置は、上記投影露光装置110nと同様に構成されている。また、静止型露光装置から成る投影露光装置は、基本的には、図2の投影露光装置110nと同様に構成される。但し、これらの静止型露光装置では、それぞれのレチクルステージがXY平面内でX、Y及びθz方向に微少駆動のみ可能に構成されている点、及び投影光学系PLの円形視野内での照明光ILの照射領域(前述の照明領域や露光領域に対応)が図2の走査型露光装置に比べて大きく、例えば走査型露光装置の走査露光範囲と同程度の大きさを持つ点が異なる。これは、これらの投影露光装置では、ウエハステージ及びレチクルステージを共に静止させた状態で露光が行われるためである。 Among other exposure apparatuses, a projection exposure apparatus which is a scanning exposure apparatus is configured in the same manner as the projection exposure apparatus 110 n . A projection exposure apparatus composed of a static exposure apparatus is basically configured in the same manner as the projection exposure apparatus 110 n shown in FIG. However, in these static exposure apparatuses, the respective reticle stages are configured so that they can only be finely driven in the X, Y, and θz directions in the XY plane, and the illumination light within the circular field of the projection optical system PL. The irradiation area of IL (corresponding to the above-described illumination area and exposure area) is larger than that of the scanning exposure apparatus of FIG. 2, and is different in that, for example, it has the same size as the scanning exposure range of the scanning exposure apparatus. This is because these projection exposure apparatuses perform exposure with both the wafer stage and the reticle stage stationary.

図1に戻り、計測装置130は、露光装置1101〜110N(露光装置110nを含む)とインライン接続されている。計測装置130は、上述のようにウエハ上に形成されたパターンの形成状態及び重ね合わせ状態を計測する。詳述すると、計測装置130は、前述のアライメント計測(EGA)と同様に、パターンとともにウエハ上に形成されたアライメントマークを検出する。これにより、現工程レイヤに形成されたマークの絶対位置(の設計位置からのずれ)及び異なるレイヤに形成されたマーク間の相対位置(位置ずれ)が、それぞれ、形成誤差及び重ね合わせ誤差として求められる。計測装置130による計測結果は、ホスト160又は露光装置110nの主制御装置50に供給される。なお、計測装置130は、現工程レイヤに対する露光に先立って元工程レイヤに形成されたパターンの重ね合わせ状態を解析する場合、対象ウエハの露光に先立って先に露光されたウエハに形成されたパターンの形成状態を測定してレチクルの熱変形を解析する場合等に使用される。 Returning to FIG. 1, the measuring device 130 is in-line connected to the exposure devices 110 1 to 110 N (including the exposure device 110 n ). The measurement device 130 measures the formation state and overlay state of the pattern formed on the wafer as described above. More specifically, the measurement device 130 detects the alignment mark formed on the wafer together with the pattern, as in the alignment measurement (EGA) described above. As a result, the absolute position (deviation from the design position) of the mark formed in the current process layer and the relative position (position deviation) between the marks formed in different layers are obtained as a formation error and an overlay error, respectively. It is done. The measurement result obtained by the measuring apparatus 130 is supplied to the host 160 or the main controller 50 of the exposure apparatus 110 n . When the measurement apparatus 130 analyzes the overlay state of the patterns formed on the original process layer prior to exposure on the current process layer, the pattern formed on the wafer previously exposed prior to exposure of the target wafer. It is used when analyzing the thermal deformation of a reticle by measuring the formation state of the reticle.

露光装置1101〜110Nのそれぞれが備える主制御装置及び計測装置130は、LAN170に接続され、LAN170及びターミナルサーバ150を介して、ホスト160と通信を行う。ここで、ターミナルサーバ150は、LAN170とホスト160との間の通信プロトコルの相違を吸収するためのゲートウエイプロセッサとして構成される。ターミナルサーバ150の機能によって、ホスト160と、LAN170に接続された露光装置1101〜110N及び計測装置130との間の通信が可能となる。 The main control device and the measurement device 130 provided in each of the exposure devices 110 1 to 110 N are connected to the LAN 170 and communicate with the host 160 via the LAN 170 and the terminal server 150. Here, the terminal server 150 is configured as a gateway processor for absorbing differences in communication protocols between the LAN 170 and the host 160. The function of the terminal server 150 enables communication between the host 160 and the exposure apparatuses 110 1 to 110 N and the measurement apparatus 130 connected to the LAN 170.

ホスト160は、リソグラフィシステム100を統括的に管理する大型のコンピュータである。ホスト160は、各露光装置1101〜110Nから定期的に送られてくる露光履歴(例えば、各露光装置により処理されたウエハのロット名、プロセスプログラム名、及び処理時刻等)、及び各露光装置1101〜110Nの投影像の歪みに関する情報等を、記憶装置140に記憶する。ホスト160は、露光履歴に基づいて、全てのウエハ(ロット)の露光工程(を含む全デバイス加工工程)における全露光装置の稼動をスケジューリングする。 The host 160 is a large computer that centrally manages the lithography system 100. The host 160 periodically exposes exposure histories (for example, lot names of wafers processed by the exposure apparatuses, process program names, and processing times) sent from the exposure apparatuses 110 1 to 110 N and exposures. Information relating to the distortion of the projected images of the devices 110 1 to 110 N is stored in the storage device 140. The host 160 schedules the operation of all exposure apparatuses in the exposure process (including all device processing processes) of all wafers (lots) based on the exposure history.

また、ホスト160は、露光装置1101〜110Nにおいて露光に先立って行われるウエハアライメント(EGA)の結果、計測装置130により測定される形成誤差及び重ね合わせ誤差の結果等を用いて、露光の際に重ね合わせ誤差を解消するための補正情報を作成し、作成された補正情報を記憶装置140に記憶する。そして、ホスト160は、露光装置110nに対してウエハの露光を指示する際には、記憶装置140から必要な補正情報を読み出し、露光装置110nに送信する。補正情報の作成ついては、後述する。 In addition, the host 160 uses the results of wafer alignment (EGA) performed prior to exposure in the exposure apparatuses 110 1 to 110 N , the results of formation errors and overlay errors measured by the measurement apparatus 130, and the like. At this time, correction information for eliminating the overlay error is created, and the created correction information is stored in the storage device 140. When the host 160 instructs the exposure apparatus 110 n to expose the wafer, the host 160 reads out necessary correction information from the storage device 140 and transmits it to the exposure apparatus 110 n . The creation of the correction information will be described later.

また、ホスト160には、マンマシンインタフェースである表示ディスプレイ、キーボード、及びマウス等の入出力装置161が備えられている。入出力装置161を介して、オペレータが、上述の補正パラメータを入力することもできる。   The host 160 is provided with an input / output device 161 such as a display, which is a man-machine interface, a keyboard, and a mouse. The operator can also input the correction parameters described above via the input / output device 161.

LAN170には、バス型LAN及びリング型LANのいずれも採用可能であるが、本実施形態では、IEEE802規格のキャリア敏感型媒体アクセス/競合検出(CSMA/CD)方式のバス型LANが採用されている。   The LAN 170 can be either a bus type LAN or a ring type LAN. In this embodiment, the carrier type medium access / contention detection (CSMA / CD) type bus type LAN of the IEEE 802 standard is adopted. Yes.

本実施形態のリソグラフィシステム100において、特に半導体デバイスを製造する場合には、ウエハ上に十数層から二十数層ものパターンが重ね合わせて形成されるため、各層間でのパターンの高い重ね合わせ精度(位置合わせ精度)が要求される。そこで、露光装置110nでは、制御装置が、前述のウエハアライメント(例えばショット内多点EGA)を行い、その結果及び必要な補正情報に基づいて、両ステージRST,WSTの同期駆動を調整するとともに、結像特性補正装置を用いてパターンの投影像の歪みを補正して、露光処理を実行する。 In the lithography system 100 of the present embodiment, particularly when a semiconductor device is manufactured, patterns of as many as ten to twenty layers are formed on the wafer so as to overlap each other. Accuracy (positioning accuracy) is required. Therefore, in the exposure apparatus 110 n , the control apparatus performs the above-described wafer alignment (for example, multi-shot EGA within a shot), and adjusts the synchronous drive of both stages RST and WST based on the result and necessary correction information. Then, the distortion of the projected image of the pattern is corrected using the imaging characteristic correction device, and the exposure process is executed.

露光工程(ロット処理)中、照明光を吸収することによってレチクルが熱変形し、そのレチクルの熱変形に伴いウエハ上に投影されるパターンの像(投影像)が歪む。さらに、同一のレチクルを用いてロット単位(通常、1ロットは25枚又は50枚)でウエハを連続して露光するため、ウエハを露光する度にレチクルの変形(特に伸縮)が大きくなり、これによりパターンの投影像の歪みも大きくなる。   During the exposure process (lot processing), the reticle is thermally deformed by absorbing the illumination light, and the pattern image (projected image) projected on the wafer is distorted due to the thermal deformation of the reticle. Furthermore, since wafers are continuously exposed in units of lots (usually 25 or 50 for one lot) using the same reticle, reticle deformation (particularly expansion and contraction) increases each time the wafer is exposed. As a result, the distortion of the projected image of the pattern also increases.

図7(A)及び図7(B)には、ロット内のウエハのそれぞれについて、ロット処理中のレチクル伸縮変動量と露光時(最適化前)の伸縮補正量との差により発生するショットスケーリングX(Xスケーリング)及びショットスケーリングY(Yスケーリング)が黒丸を用いて示されている。図7(A)及び図7(B)によれば、ウエハを露光する度にショットスケーリングが拡大している、すなわちレチクルが伸長していることがわかる。このため、ウエハの露光開始に先立ってショット変形までも考慮する精密なウエハアライメント(例えばショット内多点EGA方式のウエハアライメント)を行っても、十分な重ね合わせ精度(位置合わせ精度)が得られない。   FIGS. 7A and 7B show, for each wafer in a lot, shot scaling that occurs due to the difference between the reticle expansion / contraction variation during lot processing and the expansion / contraction correction during exposure (before optimization). X (X scaling) and shot scaling Y (Y scaling) are shown using black circles. According to FIGS. 7A and 7B, it can be seen that each time the wafer is exposed, the shot scaling increases, that is, the reticle extends. For this reason, even if precise wafer alignment (for example, in-shot multi-point EGA wafer alignment) that considers even shot deformation prior to the start of wafer exposure, sufficient overlay accuracy (positioning accuracy) can be obtained. Absent.

かかる点に鑑みて、本実施形態のリソグラフィシステム100では、ウエハを露光する度にレチクルの変形(特に伸縮)に由来するパターンの重ね合わせ誤差(位置合わせ誤差)を逐次補正して、1ロットのウエハを連続して露光するロット処理シーケンスを採用している。   In view of this point, in the lithography system 100 of this embodiment, every time a wafer is exposed, a pattern overlay error (positioning error) resulting from reticle deformation (particularly expansion and contraction) is sequentially corrected to sequentially correct one lot. A lot processing sequence for continuously exposing the wafer is adopted.

図5には、ホスト160によって行われる、ロット処理シーケンスの処理アルゴリズムに対応するフローチャートが示されている。   FIG. 5 shows a flowchart corresponding to the processing algorithm of the lot processing sequence performed by the host 160.

ホスト160(又はホスト160を介したオペレータ)の指示により、図5のフローチャート(ロット処理シーケンス)が開始される。指示にあたって、ホスト160は、露光処理の内容、すなわち、露光処理するロット、使用する露光装置(ここでは露光装置110n)、使用するレチクル(ここではレチクルR)等を指定する。同時に、指定されたロットが、露光装置110nに搬入される。1ロットには、K枚のウエハW(k=1〜K、一例としてK=25)が含まれているものとする。露光装置110nでは、指定されたレチクルRがレチクルステージRST上にロードされる。 The flowchart (lot processing sequence) in FIG. 5 is started by an instruction from the host 160 (or an operator via the host 160). In giving the instruction, the host 160 designates the content of the exposure process, that is, the lot to be exposed, the exposure apparatus to be used (here, the exposure apparatus 110 n ), the reticle to be used (here, the reticle R), and the like. At the same time, the designated lot is carried into the exposure apparatus 110 n . One lot includes K wafers W k (k = 1 to K, K = 25 as an example). In exposure apparatus 110 n , designated reticle R is loaded onto reticle stage RST.

〔ステップ502〕
最初のステップ502において、ロット内のウエハの番号を示すカウンタkを1に初期化する(k←1)。
[Step 502]
In the first step 502, a counter k indicating the number of the wafer in the lot is initialized to 1 (k ← 1).

〔ステップ504〕
次のステップ504では、露光対象のウエハW(ここでは1枚目のウエハW)を、重ね合わせ計測装置(計測装置)130に搬送する。ウエハWは、露光装置110nにインライン接続されたコータ・デベロッパ(C/D(不図示))によりその表面にレジストが塗布された状態で計測装置130に搬送される。
[Step 504]
In the next step 504, the wafer W k to be exposed (here, the first wafer W 1 ) is transferred to the overlay measurement device (measurement device) 130. Wafer W k is a resist on the surface thereof by the in-line connected coater developer (C / D (not shown)) is conveyed to the measuring apparatus 130 in a state of being applied to the exposure apparatus 110 n.

〔ステップ506〕
次のステップ506では、計測装置130を用いて、露光対象のウエハWに対する事前計測を行う。
[Step 506]
In the next step 506, the measurement apparatus 130 is used to perform preliminary measurement on the wafer Wk to be exposed.

事前計測にあたり、ホスト160は、アライメント処理条件を最適化する。ここで、アライメント処理条件には、アライメントマーク(ウエハマーク)の設計条件、アライメントマークの検出条件、アライメントマークの検出結果を処理するための処理条件、位置合わせ誤差の補正方法等が含まれる。なお、アライメントマークの設計条件にはアライメントマークの数、配置、及び形状等が、含まれる。検出条件には検出光を照射してアライメントマークを検出する際の検出光の波長、強度、照明領域の広さ及び形状、並びに位相差等が、含まれる。処理条件には後述するEGA計算モデルが含まれ、補正方法にはレチクルの伸縮に伴うパターンの投影像の歪みを補正するための補正モデル等が含まれる。   In the preliminary measurement, the host 160 optimizes the alignment processing conditions. Here, the alignment processing conditions include alignment mark (wafer mark) design conditions, alignment mark detection conditions, processing conditions for processing alignment mark detection results, alignment error correction methods, and the like. The alignment mark design conditions include the number, arrangement, and shape of alignment marks. The detection conditions include the wavelength and intensity of the detection light when detecting the alignment mark by irradiating the detection light, the width and shape of the illumination area, the phase difference, and the like. The processing conditions include an EGA calculation model, which will be described later, and the correction method includes a correction model for correcting distortion of the projected image of the pattern accompanying the expansion and contraction of the reticle.

計測装置130は、ホスト160の指示に応じ、上のアライメント処理条件のそれぞれについて、ウエハWkに対してウエハアライメント(ショット内多点EGA)を行う。そのウエハアライメントの結果は、計測装置130からホスト160に送信される。ホスト160は、受信した結果を用いて、最適なアライメント処理条件を決定する。なお、後述する最小のアライメント残留誤差を与えるアライメント処理条件を最適条件とする。決定された最適アライメント処理条件は、ホスト160から計測装置130及び露光装置110に送信される。 In response to an instruction from the host 160, the measuring apparatus 130 performs wafer alignment (multi-point EGA within a shot) on the wafer Wk for each of the above alignment processing conditions. The wafer alignment result is transmitted from the measuring apparatus 130 to the host 160. The host 160 determines optimal alignment processing conditions using the received result. Note that an alignment process condition that gives the minimum alignment residual error described later is an optimum condition. The determined optimum alignment processing conditions are transmitted from the host 160 to the measuring apparatus 130 and the exposure apparatus 110 n .

図3(A)には、ウエハW上に配列された複数のショットが示されている。上のアライメント処理条件の最適化により、一例として、ショットSa1,Sa2,Sa3,Sa4,Sa5,Sa6,Sb1,Sb2,Sb3,Sb4,Sb5,Sb6,Sc1,Sc2,Sc3,Sc4,Sc5,Sc6,Sd1,Sd2,Sd3,Sd4,Sd5,Sd6が、ショット内多点EGAのためのアライメントマークが検出されるショット(サンプルショット)として決定される。 FIG. 3 (A), a plurality of shots arranged on the wafer W k are shown. By optimizing the alignment processing conditions above, as an example, shots Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sa5, Sa6, Sb1, Sb2, Sb3, Sb4, Sb5, Sb6, Sc1, Sc2, Sc3, Sc4, Sc5, Sc6, Sd1, Sd2, Sd3, Sd4, Sd5, and Sd6 are determined as shots (sample shots) in which alignment marks for multi-shot EGA within a shot are detected.

図4(A)には、サンプルショット内に付設されたアライメントマークMij(i,j=1〜8)の配置の一例が示されている。サンプルショット内には、X軸方向に関して8個、Y軸方向に関して8個、合計64個のアライメントマークMij(i,j=1〜8)が付設されている。それらのX軸方向及びY軸方向に関する間隔はΔDである。これらのアライメントマークMij(i,j=1〜8)が、一例として、上のアライメント処理条件の最適化により、事前計測及び事後計測(のショット内多点EGA)においてその位置が計測される(検出される)対象マークとして決定される。 FIG. 4A shows an example of the arrangement of alignment marks M ij (i, j = 1 to 8) provided in the sample shot. A total of 64 alignment marks M ij (i, j = 1 to 8) are attached in the sample shot, 8 in the X-axis direction and 8 in the Y-axis direction. The interval between the X-axis direction and the Y-axis direction is ΔD. As an example, the positions of these alignment marks M ij (i, j = 1 to 8) are measured in advance measurement and post-measurement (multi-point EGA in a shot) by optimization of the above alignment processing conditions. It is determined as a target mark (to be detected).

事前計測では、上で決定された最適アライメント処理条件において、ウエハWに対して、ウエハアライメント(ショット内多点EGA)のためのアライメントマークの検出が行われる。計測装置130は、図3(A)に示されたサンプルショットSa1,Sa2,Sa3,Sa4,Sa5,Sa6,Sb1,Sb2,Sb3,Sb4,Sb5,Sb6,Sc1,Sc2,Sc3,Sc4,Sc5,Sc6,Sd1,Sd2,Sd3,Sd4,Sd5,Sd6のそれぞれに付設された図4(A)に示される配置のアライメントマークMij(i,j=1〜8)を検出し、ウエハ座標系(あるいはステージ座標系)上でのアライメントマークMij(i,j=1〜8)の位置(X位置、Y位置)ξij,ζijを計測する。その計測結果は、計測装置130からホスト160に転送される。 In the pre-measurement, an alignment mark for wafer alignment (multi-shot EGA in a shot) is detected for the wafer W k under the optimum alignment processing conditions determined above. The measurement apparatus 130 is configured to use the sample shots Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sa5, Sab1, Sb2, Sb3, Sb4, Sb5, Sb6, Sc1, Sc2, Sc3, Sc4, Sc5 shown in FIG. Alignment marks M ij (i, j = 1 to 8) arranged as shown in FIG. 4A attached to each of Sc6, Sd1, Sd2, Sd3, Sd4, Sd5, and Sd6 are detected, and a wafer coordinate system ( Alternatively, the positions (X position, Y position) ξ ij and ζ ij of the alignment mark M ij (i, j = 1 to 8) on the stage coordinate system) are measured. The measurement result is transferred from the measurement device 130 to the host 160.

ホスト160は、アライメントマークMij(i,j=1〜8)の計測結果ξij,ζijを用いて、ウエハWに対するショットスケーリングを求める。ここで、アライメントマークMij(i,j=1〜8)は、元工程レイヤに形成されたパターンとともに形成されている。従って、求められるショットスケーリングは、元工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差に対応する。なお、実際には、アライメントマークMij(i,j=1〜8)は、元工程レイヤに形成されたパターンと同時に、そのパターンが形成されるショットを区画するストリート上に形成されるが、ここでは、説明の便宜上からショット内に配置されるものとしている。 The host 160 obtains shot scaling for the wafer W k using the measurement results ξ ij and ζ ij of the alignment mark M ij (i, j = 1 to 8). Here, the alignment mark M ij (i, j = 1 to 8) is formed together with the pattern formed in the original process layer. Therefore, the required shot scaling corresponds to the formation error of the pattern formed in the original process layer. In practice, the alignment mark M ij (i, j = 1 to 8) is formed on the street that partitions the shot in which the pattern is formed simultaneously with the pattern formed in the original process layer. Here, for convenience of explanation, it is assumed that they are arranged in the shot.

先のアライメント処理条件の最適化により、計測結果ξij,ζijを数値処理するための計算モデル(EGA計算モデル)の一例として、次の3次のショット配列変形計算モデル(ショット線形成分含む)(1a),(1b)が決定されているものとする。 As an example of a calculation model (EGA calculation model) for numerically processing the measurement results ξ ij and ζ ij by optimizing the previous alignment processing conditions, the following third-order shot array deformation calculation model (including shot linear components) Assume that (1a) and (1b) are determined.

ΔX=Cx30Wx+Cx21WxWy+Cx12WxWy+Cx03Wy
+Cx20Wx+Cx11WxWy+Cx02Wy
+Cx10Wx+Cx01Wy+Cx00+CxSXSx+CxSYSy …(1a)
ΔY=Cy30Wx+Cy21WxWy+Cy12WxWy+Cy03Wy
+Cy20Wx+Cy11WxWy+Cy02Wy
+Cy10Wx+Cy01Wy+Cy00+CySXSx+CySYSy …(1b)
ΔX = Cx 30 Wx 3 + Cx 21 Wx 2 Wy + Cx 12 WxWy 2 + Cx 03 Wy 3
+ Cx 20 Wx 2 + Cx 11 WxWy + Cx 02 Wy 2
+ Cx 10 Wx + Cx 01 Wy + Cx 00 + Cx SX Sx + Cx SY Sy (1a)
ΔY = Cy 30 Wx 3 + Cy 21 Wx 2 Wy + Cy 12 WxWy 2 + Cy 03 Wy 3
+ Cy 20 Wx 2 + Cy 11 WxWy + Cy 02 Wy 2
+ Cy 10 Wx + Cy 01 Wy + Cy 00 + Cy SX Sx + Cy SY Sy (1b)

上のEGA計算モデル(1a),(1b)において、(Wx,Wy)及び(Sx,Sy)はそれぞれウエハ中心及びショット中心を基準とするアライメントマークの設計上の位置である。また、(Cx10,Cy01)はウエハスケーリング、(Cx01,Cy10)はウエハ回転、(Cx00,Cy00)はウエハオフセット、(CxSX,CySY)はショットスケーリング、(CxSY,CySX)はショット回転である。これらの係数を、EGAパラメータと総称する。なお、米国特許第6,876,946号明細書などに開示されるEGAパラメータとの対応において、ウエハ直交度Ω=−(Cx01+Cy10)、ウエハローテーションΘ=Cy10、ショット直交度ω=−(CxSY+CySX)、ショットローテーションθ=CySXと与えられる。 In the above EGA calculation models (1a) and (1b), (Wx, Wy) and (Sx, Sy) are design positions of the alignment mark with respect to the wafer center and the shot center, respectively. Also, (Cx 10 , Cy 01 ) is wafer scaling, (Cx 01 , Cy 10 ) is wafer rotation, (Cx 00 , Cy 00 ) is wafer offset, (Cx SX , Cy SY ) is shot scaling, (Cx SY , Cy SX ) is a shot rotation. These coefficients are collectively referred to as EGA parameters. In correspondence with EGA parameters disclosed in US Pat. No. 6,876,946, etc., wafer orthogonality Ω = − (Cx 01 + Cy 10 ), wafer rotation Θ = Cy 10 , shot orthogonality ω = − (Cx SY + Cy SX ), shot rotation θ = Cy SX

ホスト160は、計測結果ξij,ζijを用いて、アライメント残留誤差ε=Σij=1〜8((ξij−ΔXij+(ζij−ΔYij)が最小となるように、最小自乗法を適用して、EGAパラメータ及びモデル内に含まれる係数を決定する。ここで、ΔXij,ΔYij(i,j=1〜8)は、計算モデル(1a),(1b)を適用して算出されたアライメントマークMij(i,j=1〜8)の補正量である。すなわち、計算モデル(1a),(1b)の右辺の(Wx,Wy)及び(Sx,Sy)に設計上の位置を代入して得られる左辺のΔX,ΔYである。 The host 160 uses the measurement results ξ ij and ζ ij to minimize the alignment residual error ε = Σ ij = 1 to 8 ((ξ ij −ΔX ij ) 2 + (ζ ij −ΔY ij ) 2 ). Next, the least square method is applied to determine EGA parameters and coefficients included in the model. Here, ΔX ij and ΔY ij (i, j = 1 to 8) are corrections of alignment marks M ij (i, j = 1 to 8) calculated by applying the calculation models (1a) and (1b). Amount. That is, ΔX and ΔY on the left side obtained by substituting the design position into (Wx, Wy) and (Sx, Sy) on the right side of the calculation models (1a) and (1b).

ホスト160は、上述のようにして求められたウエハWに対するショットスケーリングCxSX,CySYを記憶装置140に記録する。これにより、事前計測が完了する。 The host 160 records the shot scaling Cx SX and Cy SY for the wafer W k obtained as described above in the storage device 140. Thereby, preliminary measurement is completed.

〔ステップ508〕
次のステップ508では、事前計測されたウエハWを、不図示の搬送系を介して露光装置110nに搬送する。露光装置110nに搬送されたウエハWは、ウエハステージWST上にロードされる。
[Step 508]
In the next step 508, the wafer W k that has been pre-measured, is conveyed to the exposure apparatus 110 n via the transport system (not shown). Wafer W k that has been conveyed to the exposure apparatus 110 n is loaded onto the wafer stage WST.

〔ステップ510〕
次のステップ510では、露光装置110nに指示を与えて、露光対象のウエハWに対してウエハアライメント(ショット内多点EGA)を行う。先の事前計測と同様に、EGA計測のサンプルショットとして図3(A)に示されるサンプルショットが、例えば、EGA計算モデルとして3次のショット配列変形計算モデル(ショット線形成分含む)(1a),(1b)が選択されているものとする。
[Step 510]
In the next step 510, instruction is given to the exposure apparatus 110 n, performs wafer alignment (shot Uchida point EGA) on the wafer W k to be exposed. Similar to the previous measurement, the sample shot shown in FIG. 3A as a sample shot of EGA measurement is, for example, a third-order shot arrangement deformation calculation model (including a shot linear component) (1a), Assume that (1b) is selected.

また、このステップ510における、露光直前のショット内多点計測では、スループットを維持する又は向上させる観点から、前述した事前計測の対象となった、図3(A)に示される24個より少ない数のショット数、例えば、24個のショットの一部が計測される。例えば、図3(B)に示されるように、サンプルショットSa1,Sa2,Sb1,Sb2,Sc1,Sc2,Sd1,Sd2の8ショットが計測される。   In addition, in the multipoint measurement in the shot immediately before exposure in this step 510, from the viewpoint of maintaining or improving the throughput, the number is less than 24 shown in FIG. For example, a part of 24 shots is measured. For example, as shown in FIG. 3B, eight shots of sample shots Sa1, Sa2, Sb1, Sb2, Sc1, Sc2, Sd1, and Sd2 are measured.

前記、計測対象ショットに対して、図4(A)に示される64個より少ない数のアライメントマーク、例えば、64個のアライメントマークの一部が検出される。例えば、図4(B)に示されるように、X軸方向に関して4個、Y軸方向に関して4個、合計16個のアライメントマークmij(i,j=1〜4)が検出される。ここで、アライメントマークmij(i,j=1〜4)のX軸方向及びY軸方向に関する間隔Δdは、先の事前計測において使用されたアライメントマークMij(i,j=1〜8)の間隔ΔDより大きい(Δd>ΔD)。 For the measurement target shot, a smaller number of alignment marks than 64 shown in FIG. 4A, for example, a part of the 64 alignment marks are detected. For example, as shown in FIG. 4B, a total of 16 alignment marks m ij (i, j = 1 to 4) are detected, four in the X-axis direction and four in the Y-axis direction. Here, the interval Δd in the X-axis direction and the Y-axis direction of the alignment mark m ij (i, j = 1 to 4) is the alignment mark M ij (i, j = 1 to 8) used in the previous preliminary measurement. Is larger than the interval ΔD (Δd> ΔD).

露光装置110nの主制御装置50は、このステップ510における、露光直前のショット内多点計測として、事前計測において決定された最適アライメント処理条件において、ウエハWに対して、図3(B)に示されるサンプルショットSa1,Sa2,Sb1,Sb2,Sc1,Sc2,Sd1,Sd2内にそれぞれ付与されている図4(B)に示される16個のアライメントマークmij(i,j=1〜4)を検出し、ウエハ座標系(あるいはステージ座標系)上でのアライメントマークmij(i,j=1〜4)の位置(X位置、Y位置)ξij,ζijを計測する。 The main controller 50 of the exposure apparatus 110 n performs, as shown in FIG. 3B, the wafer W k under the optimal alignment processing conditions determined in advance as multipoint measurement in the shot immediately before exposure in step 510. 16 alignment marks m ij (i, j = 1 to 4) shown in FIG. 4B, which are given in the sample shots Sa1, Sa2, Sb1, Sb2, Sc1, Sc2, Sd1, Sd2 shown in FIG. ) And the positions (X position, Y position) ξ ij and ζ ij of the alignment mark m ij (i, j = 1 to 4) on the wafer coordinate system (or stage coordinate system).

主制御装置50は、ショット配列変形計算モデル(ショット線形成分含む)(1a),(1b)を適用して、計測結果ξij,ζij(i,j=1〜4)からウエハ成分(ショット配列誤差)とショット線形成分を取り除く。主制御装置50は、計測結果ξij,ζijを用いて、アライメント残留誤差ε=Σij=1〜4((ξij−ΔXij+(ζij−ΔYij)が最小となるように、最小自乗法を適用して、EGAパラメータ及びモデル内に含まれる係数を決定する。なお、ΔXij,ΔYij(i,j=1〜4)は、計算モデル(1a),(1b)を適用して変換されたアライメントマークmij(i,j=1〜4)の補正量である。すなわち、計算モデル(1a),(1b)の右辺の(Wx,Wy)及び(Sx,Sy)に設計上の位置を代入して得られる左辺のΔX,ΔYである。 The main controller 50 applies the shot arrangement deformation calculation model (including the shot linear component) (1a) and (1b), and calculates the wafer component (shot) from the measurement results ξ ij and ζ ij (i, j = 1 to 4). Array error) and shot linear components are removed. The main controller 50 uses the measurement results ξ ij and ζ ij to minimize the alignment residual error ε = Σ ij = 1 to 4 ((ξ ij −ΔX ij ) 2 + (ζ ij −ΔY ij ) 2 ). As such, the least squares method is applied to determine EGA parameters and coefficients included in the model. ΔX ij , ΔY ij (i, j = 1 to 4) are correction amounts of the alignment mark m ij (i, j = 1 to 4) converted by applying the calculation models (1a) and (1b). It is. That is, ΔX and ΔY on the left side obtained by substituting the design position into (Wx, Wy) and (Sx, Sy) on the right side of the calculation models (1a) and (1b).

主制御装置50は、決定されたEGAパラメータ及び係数を用いて、計測結果ξij,ζij(i,j=1〜4)からウエハ成分(ショット配列誤差)とショット線形成分を取り除いて、残留誤差(すなわちショット内誤差)dξij=ξij−ΔX’ij,dζij=ζij−ΔY’ij(i,j=1〜4)を求める。ここで、ΔX’ij,ΔY’ijは、EGA計算モデル(1a),(1b)を適用して算出されたアライメントマークmij(i,j=1〜4)の補正量である。 The main controller 50 uses the determined EGA parameters and coefficients to remove the wafer components (shot alignment error) and the shot linear components from the measurement results ξ ij and ζ ij (i, j = 1 to 4), thereby remaining. An error (that is, an error in a shot) dξ ij = ξ ij −ΔX ′ ij , dζ ij = ζ ij −ΔY ′ ij (i, j = 1 to 4) is obtained. Here, ΔX ′ ij and ΔY ′ ij are correction amounts of the alignment mark m ij (i, j = 1 to 4) calculated by applying the EGA calculation models (1a) and (1b).

なお、ウエハ成分(ショット配列誤差)に高次成分が含まれる場合、同様に取り除く。高次成分の取扱の詳細は、例えば、米国特許出願公開2006/0040191号明細書に開示されている。   If a higher-order component is included in the wafer component (shot arrangement error), it is similarly removed. Details of handling higher order components are disclosed, for example, in US 2006/0040191.

〔ステップ512〕
次のステップ512では、露光装置110nにより、ホスト160からの指示に応じて、ウエハWが、前述の走査露光により露光される。ここで、露光装置110nの主制御装置50は、事前計測において決定された最適アライメント処理条件に基づき実行されたウエハアライメント(ショット内多点EGA)にて求められたEGAパラメータ及び係数を用いて、ウエハ上の処理対象のショットのステージ座標系上での位置座標を算出する。主制御装置50は、この算出結果とレチクルアライメント及びベースライン計測の結果とに基づいて、結像特性補正装置を介してレンズエレメント27を駆動しつつ、且つ、レチクルステージRSTとウエハステージWSTの同期駆動を微小補正しつつ、前述の走査露光を実行する。そして、ウエハW上の全ショットに、順次、レチクルRのパターンを転写する。なお、投影像の歪みを補正するためのレンズエレメントの駆動の詳細は、例えば米国特許第5,117,255号明細書などに、投影像の歪みを補正するためのステージ駆動の詳細は、例えば米国特許第6,235,438号明細書などに、開示されている。ウエハ上の全てのショットに対する露光が終了すると、ステップ514に移行する。
〔ステップ514〕
ステップ514では、k<Kが成立するか否かを判断することで、ロット内の全てのウエハW(k=1〜K)の露光が終了した否かを判断する。この場合、k=1であるためここでの判断は肯定され、次のステップ516に移行する。
[Step 512]
In the next step 512, the exposure apparatus 110 n exposes the wafer W k by the above-described scanning exposure in accordance with an instruction from the host 160. Here, main controller 50 of exposure apparatus 110 n uses EGA parameters and coefficients obtained in wafer alignment (multi-point EGA within a shot) executed based on the optimum alignment processing conditions determined in advance measurement. The position coordinates on the stage coordinate system of the shot to be processed on the wafer are calculated. Main controller 50 drives lens element 27 via the imaging characteristic correction device and synchronizes reticle stage RST and wafer stage WST based on this calculation result and the results of reticle alignment and baseline measurement. The above-described scanning exposure is executed while finely correcting the driving. Then, the pattern of the reticle R is sequentially transferred to all shots on the wafer W. The details of driving the lens element for correcting the distortion of the projected image are described in, for example, US Pat. No. 5,117,255, and the details of the stage driving for correcting the distortion of the projected image are, for example, For example, it is disclosed in US Pat. No. 6,235,438. When the exposure for all shots on the wafer is completed, the process proceeds to step 514.
[Step 514]
In step 514, it is determined whether or not k <K is satisfied, thereby determining whether or not the exposure of all wafers W k (k = 1 to K) in the lot has been completed. In this case, since k = 1, the determination here is affirmed, and the routine proceeds to the next Step 516.

〔ステップ516〕
ステップ516では、露光済みのウエハWを、露光装置110nから重ね合わせ計測装置(計測装置)130に搬送する。ただし、ウエハWは、露光装置110nにインライン接続されたコータ・デベロッパ(C/D(不図示))により現像されることでレジストパターンが形成された状態で、計測装置130に搬送される。
[Step 516]
In step 516, the exposed wafer W k is transferred from the exposure apparatus 110 n to the overlay measurement apparatus (measurement apparatus) 130. However, the wafer W k is transferred to the measuring device 130 in a state where a resist pattern is formed by being developed by a coater / developer (C / D (not shown)) connected inline to the exposure device 110 n. .

〔ステップ518〕
次のステップ518では、計測装置130を用いて、露光済みのウエハWに対する事後計測を行う。事後計測では、事前計測において決定された最適アライメント処理条件において、ステップ512の露光により新たに形成されたアライメントマークと元工程レイヤのマークとのずれ分(重ね合わせ)が計測される。ここで、計測装置130は、図3(A)に示されたサンプルショットSa1,Sa2,Sa3,Sa4,Sa5,Sa6,Sb1,Sb2,Sb3,Sb4,Sb5,Sb6,Sc1,Sc2,Sc3,Sc4,Sc5,Sc6,Sd1,Sd2,Sd3,Sd4,Sd5,Sd6のそれぞれに付与された図4(A)に示される配置のアライメントマークMij(i,j=1〜8)を検出し、元工程レイヤに形成済みのアライメントマークからのX及びY相対位置(X及びY位置ずれ)Δξij,Δζijを計測する。その計測結果は、計測装置130からホスト160に転送される。
[Step 518]
In the next step 518, post measurement is performed on the exposed wafer W k using the measurement device 130. In the post-measurement, a shift (overlay) between the alignment mark newly formed by the exposure in step 512 and the mark of the original process layer is measured under the optimum alignment processing conditions determined in the pre-measurement. Here, the measuring device 130 is configured to use the sample shots Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sa5, Sa6, Sb1, Sb2, Sb3, Sb4, Sb5, Sb6, Sc1, Sc2, Sc3, Sc4 shown in FIG. , Sc5, Sc6, Sd1, Sd2, Sd3, Sd4, Sd5, and Sd6, the alignment mark M ij (i, j = 1 to 8) of the arrangement shown in FIG. X and Y relative positions (X and Y position shifts) Δξ ij and Δζ ij from the alignment marks already formed in the process layer are measured. The measurement result is transferred from the measurement device 130 to the host 160.

ホスト160は、アライメントマークMij(i,j=1〜8)の計測結果Δξij,Δζijを用いて、先と同様に、ショット配列変形計算モデル(ショット線形成分含む)(1a),(1b)を用いてウエハWに対するショットスケーリングΔCxSX,ΔCySYを求める。ただし、アライメント残留誤差ε=Σij=1〜8((Δξij−ΔXij+(Δζij−ΔYij)が最小となるように、ショットスケーリングCxSX,CySYを決定する。決定されたショットスケーリングCxSX,CySYを、事前計測、又は、ウエハアライメント計測(ショット内多点EGA)において決定されたショットスケーリングCxSX,CySYと区別するため、それぞれΔCxSX,ΔCySYと表記する。求められるショットスケーリングΔCxSX,ΔCySYは、元工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差と現工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差の差、すなわち両パターンの重ね合わせ誤差(元工程レイヤに形成されたパターンに対する現工程レイヤに形成されたパターンの重ね合わせ誤差)に対応する。 The host 160 uses the measurement results Δξ ij and Δζ ij of the alignment mark M ij (i, j = 1 to 8), and similarly uses the shot arrangement deformation calculation model (including the shot linear component) (1a), ( shot scaling? Cx SX to wafer W k using 1b), obtains the cy SY. However, the shot scaling Cx SX and Cy SY are determined so that the alignment residual error ε = Σ ij = 1 to 8 ((Δξ ij −ΔX ij ) 2 + (Δζ ij −ΔY ij ) 2 ) is minimized. Determined shot scaled Cx SX, the Cy SY, pre-measurement, or, wafer alignment measurement (shot Uchida point EGA) shot scaling Cx SX determined in order to distinguish it from Cy SY, respectively? Cx SX, and cy SY write. The required shot scaling ΔCx SX , ΔCy SY is the difference between the formation error of the pattern formed in the original process layer and the formation error of the pattern formed in the current process layer, that is, the overlay error of both patterns (formed in the original process layer) This corresponds to the overlay error of the pattern formed in the current process layer with respect to the formed pattern).

ホスト160は、ウエハWに対して求められたショットスケーリングΔCxSX,ΔCySYを記憶装置140に記録する。これにより、事後計測が完了する。 The host 160 records the shot scalings ΔCx SX and ΔCy SY obtained for the wafer W k in the storage device 140. Thereby, the post measurement is completed.

〔ステップ520〕
次のステップ520では、ウエハWを、不図示の搬送系を介して計測装置130から搬出した後、ステップ521に進み、事後計測(ステップ518)において求められたショットスケーリングΔCxSX,ΔCySY、すなわち元工程レイヤに形成されたパターンと現工程レイヤに形成されたパターンとの重ね合わせ誤差が、所定の閾値を超えたか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合、すなわち重ね合わせ誤差が閾値を超えた場合には、レチクルRが伸縮(熱膨張)し、それによりウエハWに転写されるレチクルRのパターンの像が変形した可能性があると判断できる。この場合、ステップ522のレチクル伸縮補正&アライメント処理条件の最適化のサブルーチンへ移行する。一方、この判断が否定された場合、すなわち重ね合わせ誤差が閾値を超えていない場合には、ステップ522をスキップして、ステップ524に移行する。
〔ステップ522〕
ステップ(サブルーチン)522では、まず、図6のステップ602において、ウエハW毎に、レチクルRの実際の伸縮変動量EX,k=EMX,k+ELX,k+BX,k−SSX,k ,EY,k=EMY,k+ELY,k+BY,k−SSY,kを求める。ここで、ウエハW毎に事前計測(ステップ506)において求められたショットスケーリングCxSX,k,CySY,kと事後計測(ステップ518)において求められたショットスケーリングΔCxSX,,k ,ΔCySY,kとの和から、現工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差EMX,k=CxSX,k+ΔCxSX,k ,EMY,k=CxSY,k+ΔCxSY,k が求められる。
[Step 520]
In the next step 520, the wafer W k is unloaded from the measuring apparatus 130 via a transfer system (not shown), and then the process proceeds to step 521, where shot scaling ΔCx SX , ΔCy SY obtained in the post measurement (step 518). That is, it is determined whether or not the overlay error between the pattern formed in the original process layer and the pattern formed in the current process layer exceeds a predetermined threshold. When the judgment is affirmative, that is, the overlay error exceeds the threshold, the reticle R is stretchable (thermal expansion), whereby the image of the pattern of the reticle R to be transferred to the wafer W k is deformed It can be determined that In this case, the process proceeds to a subroutine for reticle expansion correction & alignment processing condition optimization in step 522. On the other hand, if this determination is negative, that is, if the overlay error does not exceed the threshold value, step 522 is skipped and the process proceeds to step 524.
[Step 522]
In step (a subroutine) 522, first, in step 602 of FIG. 6, for each wafer W k, the actual expansion variation E X of the reticle R, k = E MX, k + E LX, k + B X, k -S SX , k , E Y, k = E MY, k + E LY, k + B Y, k −S SY, k . Here, for each wafer W k , shot scaling Cx SX, k , Cy SY, k obtained in the pre-measurement (step 506) and shot scaling ΔCx SX ,, k , ΔCy SY obtained in the post-measurement (step 518). , k , the pattern formation error E MX, k = Cx SX, k + ΔCx SX, k , E MY, k = Cx SY, k + ΔCx SY, k is obtained in the current process layer.

また、アライメント計測(ショット内多点EGA)(ステップ510)において求められたショットスケーリングCxSX,k,CySY,kと事後計測(ステップ518)において求められたショットスケーリングΔCxSX,,k ,ΔCySY,kとの和から、現工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差EMX,k=CxSX,k+ΔCxSX,k ,EMY,k=CxSY,k+ΔCxSY,k を求めても良い。 Further, the shot scaling Cx SX, k , Cy SY, k obtained in alignment measurement (multi-point EGA in shot) (step 510) and the shot scaling ΔCx SX ,, k , ΔCy obtained in post-measurement (step 518). Even if the formation error E MX, k = Cx SX, k + ΔCx SX, k , E MY, k = Cx SY, k + ΔCx SY, k of the pattern formed in the current process layer is obtained from the sum of SY, k. good.

なお、上記の式中のELX,k ,ELY,k はレンズ制御トレース量(結像特性補正装置により補正される量)、BX,k,BY,kはベースライン計測による倍率補正量、SSX,k ,SSY,k は予め設定される一定の倍率オフセットである。これらの補正量は、主制御装置50から送信されるウエハWについての露光履歴より与えられる。 In the above equation, E LX, k , E LY, k are lens control trace amounts (amount corrected by the imaging characteristic correction device), and B X, k , BY, k are magnification corrections by baseline measurement. The quantities S SX, k and S SY, k are preset fixed magnification offsets. These correction amounts are given from the exposure history for the wafer W k transmitted from the main controller 50.

次のステップ603で、次式を用いて、ロット処理中、ウエハWごとにレチクルに吸収される露光パワーPkを求める。 In the next step 603, using the following equation, in lot processing, obtaining the exposure power P k that is absorbed by the reticle for each wafer W k.

Figure 0005428671
上式(2)において、Pkは1つ手前のウエハWk-1からウエハWの露光処理かけてレチクルに吸収される露光パワー、EL,k はウエハWkにおけるレンズ制御トレース量、EL,k-1,m は1つ手前のウエハWk-1におけるレンズ制御トレース量(mは各成分)、ΔtはウエハWk−1の露光とウエハWの露光との時間間隔、TmとSmはそれぞれレチクル伸縮の時定数と飽和値(mは各成分)である。
Figure 0005428671
In the above equation (2), P k is the exposure power absorbed by the reticle from the previous wafer W k-1 to the wafer W k , E L, k is the lens control trace amount on the wafer W k , E L, k-1, m lens control trace amount (m each component) in the wafer W k-1 in the immediately preceding is, Delta] t is the time interval between the exposure of the wafer W k-1 of the exposure and the wafer W k, T m and S m are the reticle expansion time constant and saturation value (m is each component), respectively.

次のステップ604において、ウエハWの露光時におけるレチクルRの伸縮補正量EX0,k ,Y0,kを、次のレチクル伸縮補正モデルより算出する。 In the next step 604, the reticle R expansion / contraction correction amount E X0, k, E Y0, k at the time of exposure of the wafer W k is calculated from the next reticle expansion / contraction correction model.

Figure 0005428671
ここで、EX0,k-1,m は、1つ手前のウエハWk-1におけるX方向のレチクル伸縮変動量、ΔtはウエハWk−1の露光とウエハWの露光との時間間隔、Pは1つ手前のウエハWk-1からウエハWの露光処理かけてレチクルRに吸収される露光パワー、TXmとSXmはそれぞれレチクルRのX方向の伸縮の時定数と飽和値である。
Figure 0005428671
Here, E X0, k-1, m is one reticle telescopic variation in the X direction of the wafer W k-1 in front, Delta] t is the time interval between the exposure of the wafer W k-1 of the exposure and the wafer W k , P k is the exposure power absorbed by the reticle R from the previous wafer W k-1 to the wafer W k , T Xm and S Xm are the time constant and saturation of the reticle R in the X direction, respectively. Value.

Figure 0005428671
ここで、EY0,k-1,m は、1つ手前のウエハWk-1におけるY方向のレチクル伸縮変動量、ΔtはウエハWk−1の露光とウエハWの露光との時間間隔、Pは1つ手前のウエハWk-1からウエハWの露光処理かけてレチクルRに吸収される露光パワー、TYmとSYmはそれぞれレチクルRのY方向の伸縮の時定数と飽和値である。なお、ここでは、レチクルRの収縮と伸長の時定数は同じ値を用いている。
Figure 0005428671
Here, E Y0, k-1, m is one reticle telescopic variation in the Y direction of the wafer W k-1 in front, Delta] t is the time interval between the exposure of the wafer W k-1 of the exposure and the wafer W k , P k is the exposure power absorbed by the reticle R from the previous wafer W k-1 to the wafer W k , and T Ym and S Ym are the time constant and saturation of the reticle R in the Y direction, respectively. Value. Here, the same value is used for the time constant of contraction and expansion of reticle R.

露光時におけるレチクル伸縮補正量を算出する場合は、露光時に結像特性補正装置に適用された時定数と飽和値を設定する。   When calculating the reticle expansion / contraction correction amount at the time of exposure, the time constant and saturation value applied to the imaging characteristic correction device at the time of exposure are set.

式(3)、式(4)の右辺の括弧内の第1項は熱放出によるレチクルRの収縮、第2項は熱吸収によるレチクルRの膨張を表す。なお、複数のメカニズムがレチクルRの伸縮に寄与することを想定して、複数mの成分の総和からレチクルRの伸縮補正量が求められる。なお、本実施形態では、経験的にm=3と選ばれる。   The first term in parentheses on the right side of the equations (3) and (4) represents the contraction of the reticle R due to heat release, and the second term represents the expansion of the reticle R due to heat absorption. Assuming that a plurality of mechanisms contribute to the expansion / contraction of the reticle R, the amount of correction for the expansion / contraction of the reticle R is obtained from the sum of the components of the plurality of m. In this embodiment, m = 3 is selected empirically.

次に、ステップ608において、上で求められたレチクルRのX方向伸縮補正量EX0,k,Y方向伸縮補正量EY0,kが、それぞれ、先に事前計測(、又は、アライメント計測)と事後計測の計測結果から求められたレチクルRの実際のX方向伸縮変動量EX,k , Y方向伸縮変動量EXYk から顕著にずれているか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合すなわち、差が所定の閾値より大きい場合には、ステップ610に進んで、レチクル伸縮補正パラメータ(時定数と飽和値)を最適化する。 Next, in step 608, the X-direction expansion / contraction correction amount E X0, k and Y-direction expansion / contraction correction amount E Y0, k of the reticle R obtained above are respectively measured in advance in advance (or alignment measurement). It is determined whether or not the reticle R is actually deviated from the actual X direction expansion / contraction variation amount E X, k and Y direction expansion / contraction variation amount E XYk obtained from the measurement result of the post measurement. If this determination is affirmative, that is, if the difference is larger than a predetermined threshold value, the process proceeds to step 610 to optimize the reticle expansion / contraction correction parameters (time constant and saturation value).

具体的には、X方向のレチクル伸縮の場合、1つ手前のウエハWk-1についての実際の伸縮変動量EX0,k-1,m と、1つ手前のウエハWk-1からウエハWの露光処理かけてレチクルRに吸収される露光パワーP、及び、1つ手前のウエハWk−1の露光とウエハWの露光との時間間隔Δtとを、それぞれ、レチクル伸縮補正モデル(3)に代入して、ウエハW露光時のレチクル伸縮補正量を算出する。これをウエハW〜Wについて、順次、遂次計算を行い、左辺EX0,kと実際のレチクル伸縮変動量EX,kとの残差二乗和が最小となるように最小自乗法を適用して、補正モデル(3)内のTXm及びSXmを最適化する。 Specifically, when the X direction of the reticle telescopic, one before the wafer W actual expansion variation E X0, k-1, and m for k-1, one in front of the wafer from the wafer W k-1 W k exposure power P k absorbed in the reticle R by multiplying the exposure process, and, the time interval Δt between the exposure of a front of the wafer W k-1 of the exposure and the wafer W k, respectively, the reticle stretch correction Substituting into the model (3), the reticle expansion / contraction correction amount at the time of wafer Wk exposure is calculated. This is sequentially performed on the wafers W 1 to W k , and the least square method is performed so that the residual sum of squares of the left side E X0, k and the actual reticle expansion / contraction variation E X, k is minimized. Apply to optimize T Xm and S Xm in the correction model (3).

Y方向のレチクル伸縮の場合、1つ手前のウエハWk-1についての実際の伸縮変動量EY0,k-1,m と、1つ手前のウエハWk-1からウエハWの露光処理かけてレチクルRに吸収される露光パワーP、及び、1つ手前のウエハWk−1の露光とウエハWの露光との時間間隔Δtとを、それぞれ、レチクル伸縮補正モデル(4)に代入して、ウエハW露光時のレチクル伸縮補正量を算出する。これをウエハW〜Wについて、順次、遂次計算を行い、左辺EY0,kと実際のレチクル伸縮変動量EY,kとの残差二乗和が最小となるように最小自乗法を適用して、補正モデル(4)内のTYm及びSYmを最適化する。 If Y direction of the reticle telescopic, one and before the wafer W actual expansion variation E Y0 for k-1, k-1, m, the exposure process of the wafer W k of the immediately preceding the wafer W k-1 And the exposure power P k absorbed by the reticle R and the time interval Δt between the exposure of the previous wafer W k-1 and the exposure of the wafer W k are respectively expressed in the reticle expansion / contraction correction model (4). By substituting, the reticle expansion / contraction correction amount at the time of wafer Wk exposure is calculated. This is sequentially performed on the wafers W 1 to W k , and the least square method is performed so that the residual sum of squares of the left side E Y0, k and the actual reticle expansion / contraction variation E Y, k is minimized. Apply to optimize T Ym and S Ym in the correction model (4).

図7(A)及び図7(B)には、ウエハW(k=1〜25)のそれぞれについて、レチクルRの露光時の実際の伸縮変動量EX,kとレチクルRの露光時(最適化前)の伸縮補正量EX0,kの差、及び、レチクルRの露光時の実際の伸縮変動量EY,kとレチクルRの露光時(最適化前)の伸縮補正量EY0,kの差が、黒丸を用いて示されている。また、レチクルRの露光時の実際の伸縮変動量EX,kとレチクルRの最適化された予想の伸縮補正量EX0,kの差、及び、レチクルRの露光時の実際の伸縮変動量EY,kとレチクルRの最適化された予想の伸縮補正量EY0,kの差が、白丸を用いて示されている。 7A and 7B, for each of the wafers W k (k = 1 to 25), the actual expansion / contraction variation amount EX , k when the reticle R is exposed and the time when the reticle R is exposed ( The difference between the expansion correction amount E X0, k before the optimization) and the actual expansion variation amount E Y, k when the reticle R is exposed and the expansion correction amount E Y0, when the reticle R is exposed (before the optimization) The k difference is shown using a black circle. Further, the difference between the actual expansion variation E X, k and expansion correction amount E X0, k optimized expected reticle R during exposure of the reticle R, and the actual expansion and contraction variation in exposure of the reticle R The difference between the predicted expansion / contraction correction amount E Y0, k optimized for E Y, k and reticle R is shown using white circles.

上述のようにレチクル伸縮補正パラメータ(飽和値と時定数)を最適化することにより、レチクルRの伸縮補正が最適化され、パターンの重ね合わせ誤差が改善されることがわかる。ここでは、ウエハ毎にレチクル伸縮の変動量と補正量を算出しているが、各ウエハのショット毎にレチクル伸縮の変動量と補正量を算出した方が重ね合わせ精度上望ましい。   It can be seen that by optimizing the reticle expansion / contraction correction parameters (saturation value and time constant) as described above, the reticle R expansion / contraction correction is optimized and the pattern overlay error is improved. Here, the reticle expansion / contraction fluctuation amount and correction amount are calculated for each wafer, but it is desirable in terms of overlay accuracy to calculate the reticle expansion / contraction variation amount and correction amount for each wafer shot.

上述のようにして、ステップ610でレチクル伸縮補正パラメータ(飽和値と時定数)の最適化を行った後、ステップ612に移行する。   As described above, after optimizing the reticle expansion / contraction correction parameters (saturation value and time constant) in step 610, the process proceeds to step 612.

ステップ612では、レチクル伸縮補正モデル式(3)と式(4)を用いてレチクルRの予想伸縮補正量EX0,k、及び、EY0,kを求め、その結果を主制御装置50に送信する。 In step 612, the expected expansion / contraction correction amounts E X0, k and E Y0, k of the reticle R are obtained using the reticle expansion / contraction correction model equations (3) and (4), and the results are transmitted to the main controller 50. To do.

次のステップ614では、最適化前の伸縮補正と最適化後の伸縮補正の変化分、すなわち、レチクルRの最適化された予想のX方向の伸縮補正量EX0,kと、レチクルRの露光時(最適化前)のX方向の伸縮補正量EX0,kとの変化分(差分)を、ウエハW毎にX方向の重ね合わせ計測結果に反映させる。同様に、レチクルRの最適化された予想のY方向の伸縮補正量EY0,kと、レチクルRの露光時(最適化前)のY方向の伸縮補正量EY0,kとの変化分(差分)を、ウエハW毎にY方向の重ね合わせ計測結果に反映させる。この結果、パターンの重ね合わせ誤差が重ね合わせ閾値より小さくなれば補正処理を終了し、パターンの重ね合わせ誤差が重ね合わせの閾値より大きければ、レチクル伸縮補正以外にも重ね合わせ誤差悪化の要因があると判断して、ステップ616に進んで、さらにアライメント処理条件の最適化を行う。 In the next step 614, the amount of change in the expansion / contraction correction before optimization and the expansion / contraction correction after optimization, that is, the predicted predicted X-direction expansion / contraction correction amount E X0, k of the reticle R and the exposure of the reticle R are optimized. when the change amount of expansion and contraction correction amount E X0, k in the X direction (before optimization) (difference), to be reflected in the superposition for each wafer W k of X-direction measurement result. Similarly, the expansion and contraction correction amount E Y0, k in the Y direction predicted optimized reticle R, the time of exposure of the reticle R variation of expansion and contraction correction amount E Y0, k in the Y direction (before optimization) ( the difference) causes each wafer W k are reflected in the Y direction overlay measurement result. As a result, if the pattern overlay error is smaller than the overlay threshold, the correction process is terminated, and if the pattern overlay error is larger than the overlay threshold, there is a factor of deterioration of overlay error in addition to reticle expansion / contraction correction. In step 616, the alignment processing conditions are further optimized.

具体的には、ステップ616において、ホスト160は、事後測定の結果(重ね合わせ誤差)Δξij,Δζij(i,j=1〜8)から、レチクルRの最適化後のX方向の伸縮補正量EX0,kと最適化前のX方向の伸縮補正量EX0,kとの差分(スケーリングX変化分)に相当するずれ量、及び、レチクルRの最適化後のY方向の伸縮補正量EY0,kと最適化前のY方向の伸縮補正量EY0,kとの差分(スケーリングY変化分)に相当するずれ量を差し引き、残差のサンプルショット間のばらつきが無視できるほど小さいか否かを判断する。そして、残差のサンプルショット間のばらつきが無視できるほど小さい場合(所定の閾値より小さい場合)、ホスト160は、残差のサンプルショット平均を用いてショットディストーション補正量(ショットスケーリング、ショット回転、ショット高次補正係数等)を求め、その結果を主制御装置50に送信する。 Specifically, in step 616, the host 160 calculates the expansion / contraction correction in the X direction after optimizing the reticle R from the post-measurement results (superposition errors) Δξ ij and Δζ ij (i, j = 1 to 8). deviation amount corresponding to the amount E X0, k and optimization prior to the difference between expansion and contraction correction amount E X0, k in the X direction (scaling X variation), and expansion and contraction correction amount in the Y direction after optimization of the reticle R Is the difference between E Y0, k and the Y-direction expansion / contraction correction amount E Y0, k before optimization equivalent to the difference (scaling Y change) subtracted from the difference between the sample shots? Judge whether or not. If the variation between the residual sample shots is negligibly small (less than a predetermined threshold value), the host 160 uses the residual sample shot average to calculate the shot distortion correction amount (shot scaling, shot rotation, shot). The higher order correction coefficient and the like are obtained, and the result is transmitted to the main controller 50.

残差のサンプルショット間のばらつきが無視できない場合(所定の閾値より大きい場合)は、サンプルショットの平均は行わず、ショット個別にショットディストーション補正量(ショットスケーリング、ショット回転、ショット高次補正係数等)を求め、その結果を主制御装置50に送信する。   If the variation in the residual sample shots cannot be ignored (greater than a predetermined threshold), the sample shots are not averaged, and the shot distortion correction amount (shot scaling, shot rotation, high-order correction coefficient, etc.) for each shot ) And the result is transmitted to the main controller 50.

ショットディストーション補正計算モデルの一例として、3次の計算モデル(5a),(5b)を以下に示す。   As an example of the shot distortion correction calculation model, the third-order calculation models (5a) and (5b) are shown below.

Δx=CSX30Sx+CSX21SxSy+CSX12SxSy+CSX03Sy
+CSX20Sx+CSX11SxSy+CSX02Sy
+CSX10Sx+CSX01Sy+CSX00 …(5a)
Δy=CSY30Sx+CSY21SxSy+CSY12SxSy+CSY03Sy
+CSY20Sx+CSY11SxSy+CSY02Sy
+CSY10Sx+CSY01Sy+CSY00 …(5b)
Δx = C SX30 Sx 3 + C SX21 Sx 2 Sy + C SX12 SxSy 2 + C SX03 Sy 3
+ C SX20 Sx 2 + C SX11 SxSy + C SX02 Sy 2
+ C SX10 Sx + C SX01 Sy + C SX00 ... (5a)
Δy = C SY30 Sx 3 + C SY21 Sx 2 Sy + C SY12 SxSy 2 + C SY03 Sy 3
+ C SY20 Sx 2 + C SY11 SxSy + C SY02 Sy 2
+ C SY10 Sx + C SY01 Sy + C SY00 (5b)

アライメント処理条件の最適化が終了すると、ステップ522のサブルーチンの処理を終了して、メインルーチンのステップ524にリターンする。   When the optimization of the alignment process conditions is completed, the process of the subroutine at step 522 is terminated, and the process returns to step 524 of the main routine.

一方、ステップ614における判断が否定された場合、すなわち予想伸縮量EX0,kと実測伸縮量Eとのずれが無視できる程度である場合(差が所定の閾値以下である場合)には、ステップ616をスキップし、ステップ522のサブルーチンの処理を終了して、メインルーチンのステップ524にリターンする。 On the other hand, if the determination in step 614 is negative, that is, when the deviation between the predicted deformation amount E X0, k and the measured deformation amount E X is negligible (if the difference is below a predetermined threshold), Step 616 is skipped, the processing of the subroutine of step 522 is terminated, and the process returns to step 524 of the main routine.

この一方、上記ステップ608における判断が否定された場合、すなわち差が所定の閾値以下の場合、ステップ616に進みアライメント処理条件の最適化を行う。   On the other hand, if the determination in step 608 is negative, that is, if the difference is equal to or smaller than a predetermined threshold, the process proceeds to step 616 to optimize the alignment processing conditions.

〔ステップ524〕
ステップ524では、カウンタkの値を1インクリメントした後、ステップ504に戻り、以降、ステップ514における判断が否定されるまで、ステップ504以下の処理を繰り返す。
[Step 524]
In step 524, the value of the counter k is incremented by 1, and then the process returns to step 504. Thereafter, the processes in and after step 504 are repeated until the determination in step 514 is denied.

以上のステップを繰り返し、ロット内の全てのウエハW(k=1〜K)の露光が終了すると、ステップ514の判断が否定されて、ステップ530に移行する。 When the above steps are repeated and exposure of all wafers W k (k = 1 to K) in the lot is completed, the determination in step 514 is denied and the process proceeds to step 530.

ステップ530では、ウエハWを露光装置110nから搬出した後、本ルーチンの一連の処理(ロット処理シーケンス)を終了する。 In step 530, after unloading the wafer W K from the exposure apparatus 110 n, and ends the series of processing of this routine (lot processing sequence).

以上詳細に説明したように、本実施形態に係るリソグラフィシステム100によると、ロット内の1つのウエハについて事前計測及び事後計測が行われる。事前計測では、元工程レイヤに第1パターンとともに形成された第1アライメントマークが検出され、その結果から第1パターンの位置誤差が求められる。また、ここで、事前計測の代わりにアライメント計測(ショット内多点)から得られる位置誤差を用いても良い。事後計測では、現工程レイヤに第2パターンとともに形成された第2アライメントマークが検出され、その結果から第1パターンに対する第2パターンの重ね合わせ誤差が求められる。そして、これらの結果を用いて、レチクル伸縮補正パラメータ(飽和値、時定数)を最適化し、この最適化したレチクル伸縮補正パラメータを用いて、次の露光対象のウエハ上に第2パターンが転写される。従って、先のウエハに第2パターンを転写する際にレチクルの変形の程度が拡大したとしても、次のウエハに第2パターンを転写する際には十分な重ね合わせ精度(位置合わせ精度)を得ることが可能となる。   As described above in detail, according to the lithography system 100 according to the present embodiment, pre-measurement and post-measurement are performed for one wafer in a lot. In the pre-measurement, the first alignment mark formed together with the first pattern in the original process layer is detected, and the position error of the first pattern is obtained from the result. Here, a position error obtained from alignment measurement (multiple points in a shot) may be used instead of the preliminary measurement. In the post measurement, the second alignment mark formed together with the second pattern in the current process layer is detected, and the overlay error of the second pattern with respect to the first pattern is obtained from the result. Then, using these results, the reticle expansion / contraction correction parameters (saturation value, time constant) are optimized, and the second pattern is transferred onto the next wafer to be exposed using the optimized reticle expansion / contraction correction parameters. The Accordingly, even when the degree of deformation of the reticle is increased when the second pattern is transferred to the previous wafer, sufficient overlay accuracy (positioning accuracy) is obtained when the second pattern is transferred to the next wafer. It becomes possible.

また、本実施形態に係るリソグラフィシステム100によると、事後計測で得られる重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、レチクルRの変形に由来する第2パターンの位置合わせ誤差を補正するためのレチクル伸縮補正モデルに含まれるパラメータ(飽和値、時定数)を最適化した場合にそのレチクル伸縮補正モデルを適用して第2パターンの位置合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件が算出され(アライメント処理条件が最適化され)、飽和値、時定数を最適化したレチクル伸縮補正モデルが適用されると共に、最適化されたアライメント処理条件に従って、複数のウエハのうちの次の露光対象のウエハ上に配列された複数のショット領域内に形成済みの第1パターンに重ねて第2パターンが転写される。従って、この点においても、先のウエハに第2パターンを転写する際にレチクルの変形の程度が拡大したとしても、次のウエハに第2パターンを転写する際には十分な重ね合わせ精度(位置合わせ精度)を得ることが可能となる。   Further, according to the lithography system 100 according to the present embodiment, the reticle for correcting the alignment error of the second pattern resulting from the deformation of the reticle R when the overlay error obtained by the post measurement is out of the allowable range. When the parameters (saturation value and time constant) included in the expansion / contraction correction model are optimized, there is an alignment condition for correcting the residual when the reticle expansion / contraction correction model is applied to correct the alignment error of the second pattern. Calculated (alignment process conditions are optimized), a reticle expansion / contraction correction model with optimized saturation values and time constants is applied, and the next exposure target of a plurality of wafers according to the optimized alignment process conditions The second pattern is transferred so as to overlap the first pattern already formed in the plurality of shot areas arranged on the wafer. Therefore, even in this respect, even when the degree of deformation of the reticle is increased when the second pattern is transferred to the previous wafer, sufficient overlay accuracy (position is sufficient when the second pattern is transferred to the next wafer. Alignment accuracy) can be obtained.

なお、本実施形態のリソグラフィシステム100では、ロット内のウエハのそれぞれを露光する度にレチクル伸縮補正及びそのための事前計測及び事後計測を行うこととしたが、これに限らず、例えばレチクル伸縮の変化が緩やかである場合などには、レチクル伸縮補正及びそのための事前計測及び事後計測を複数枚のウエハ毎に行うこととしても良い。なお、これに併せて、事前計測と事後計測の計測結果から求められるレチクルRの実際の伸縮変動量とレチクル伸縮補正モデルを用いて求められる予想伸縮補正量とのずれの程度を判断する閾値を定めると良い。   In the lithography system 100 of the present embodiment, the reticle expansion / contraction correction and the pre-measurement and post-measurement for each are performed each time the wafer in the lot is exposed. However, the present invention is not limited to this. In the case where the angle is moderate, the reticle expansion / contraction correction and the pre-measurement and post-measurement may be performed for each of a plurality of wafers. In addition to this, a threshold value for determining the degree of deviation between the actual expansion / contraction variation amount of the reticle R obtained from the measurement results of the pre-measurement and the post-measurement and the expected expansion / contraction correction amount obtained using the reticle expansion / contraction correction model is set. It is good to decide.

また、重ね合わせ計測装置130による露光対象のウエハWに対する事前計測の終了後、露光装置110nによるウエハWに対するアライメント計測及び露光が行われるのと並行して、計測装置130による次の露光対象のウエハWk+1に対する事前計測を行うこととしても良い。これにより、露光後のウエハWに対する事後計測の終了後、直ちにウエハWk+1に対するアライメント計測及び露光を行うことができるので、スループットが向上する。また、事前計測を行わず、アライメント計測(ショット内多点)の結果を用いて、第1パターンの位置誤差を求めても良い。 In addition, after the pre-measurement for the wafer W k to be exposed by the overlay measurement device 130 is completed, the next exposure by the measurement device 130 is performed in parallel with the alignment measurement and exposure for the wafer W k by the exposure device 110 n. Prior measurement may be performed on the target wafer W k + 1 . Thereby, since the alignment measurement and exposure can be performed on the wafer W k + 1 immediately after the post-measurement on the wafer W k after the exposure is completed, the throughput is improved. Alternatively, the position error of the first pattern may be obtained using the result of alignment measurement (multiple points in a shot) without performing preliminary measurement.

また、本実施形態のリソグラフィシステム100には、1つの計測装置130のみが導入されているが、複数の計測装置を導入しても良い。ただし、1つのウエハについての事前計測と事後計測を、同じ計測装置を用いて行うこととする。   In addition, although only one measurement apparatus 130 is introduced into the lithography system 100 of the present embodiment, a plurality of measurement apparatuses may be introduced. However, pre-measurement and post-measurement for one wafer are performed using the same measuring device.

また、上述の実施形態では、ホスト160によって、図5及び図6のフローチャートに対応するロット処理シーケンスが行われるものとしたが、これに限らず、ホスト160の機能の少なくとも一部を、露光装置110の主制御装置50、その他の制御装置に持たせても良いことは勿論である。 In the above-described embodiment, the lot processing sequence corresponding to the flowcharts of FIGS. 5 and 6 is performed by the host 160. However, the present invention is not limited to this, and at least a part of the functions of the host 160 may 110 n of the main control unit 50, may be provided to other control devices can, of course.

また、上述の実施形態では、本発明が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第99/49504号、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する液浸露光装置にも本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a dry type exposure apparatus that exposes the wafer W without using liquid (water) has been described. No. 99/49504, European Patent Application Publication No. 1,420,298, International Publication No. 2004/055803, US Pat. No. 6,952,253, etc. The present invention is also applied to an immersion exposure apparatus that forms an immersion space including an optical path of illumination light between the wafer and the wafer, and exposes the wafer with illumination light through the liquid in the projection optical system and immersion space. Can do.

また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショットとショットとを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許出願公開第2007/0127006号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a step-and-scan type scanning exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. Also good. The present invention can also be applied to a step-and-stitch type reduction projection exposure apparatus, a proximity type exposure apparatus, or a mirror projection aligner that combines shots. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, etc. The present invention can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus provided with a stage. In addition, as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2007/0127006, etc., an exposure including a measurement stage including a measurement member (for example, a reference mark and / or a sensor) separately from the wafer stage. The present invention can also be applied to an apparatus.

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。   Further, the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system but also any of the same magnification and enlargement systems, and the projection optical system PL may be any of a reflection system and a catadioptric system as well as a refraction system. The projected image may be either an inverted image or an erect image. In addition, the illumination area and the exposure area described above are rectangular in shape, but the shape is not limited to this, and may be, for example, an arc, a trapezoid, or a parallelogram.

なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 The light source of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to the ArF excimer laser, but is a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser ( It is also possible to use a pulse laser light source with an output wavelength of 146 nm, an ultrahigh pressure mercury lamp that emits a bright line such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser as vacuum ultraviolet light, For example, a harmonic which is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、70nm以下のパターンを露光するために、SORやプラズマレーザを光源として、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を発生させるとともに、その露光波長(例えば13.5nm)の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたEUV露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。   In the above embodiment, it is needless to say that the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used. For example, in recent years, in order to expose a pattern of 70 nm or less, EUV (Extreme Ultraviolet) light in a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm) is generated using an SOR or a plasma laser as a light source, and its exposure wavelength Development of an EUV exposure apparatus using an all-reflection reduction optical system designed under (for example, 13.5 nm) and a reflective mask is underway. In this apparatus, since a configuration in which scanning exposure is performed by synchronously scanning the mask and the wafer using arc illumination is conceivable, the present invention can also be suitably applied to such an apparatus. In addition, the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.

さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショットをほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。   Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and one scan exposure is performed on one wafer. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of shots almost simultaneously.

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。   Note that the object on which the pattern is to be formed in the above embodiment (the object to be exposed to the energy beam) is not limited to the wafer, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. But it ’s okay.

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。   The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing. For example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor ( CCDs, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。   An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. ) A lithography step for transferring a mask (reticle) pattern onto a wafer, a development step for developing the exposed wafer, an etching step for removing exposed members other than the portion where the resist remains by etching, and etching is completed. It is manufactured through a resist removal step for removing unnecessary resist, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.

本発明の露光方法は、物体上にパターンを精度良く重ね形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法及び露光システムは、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。   The exposure method of the present invention is suitable for accurately forming a pattern on an object. The device manufacturing method and the exposure system of the present invention are suitable for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element.

100…リソグラフィシステム、1101〜110N(110n)…露光装置、130…計測装置、160…ホストコンピュータ、W…ウエハ、R…レチクル。 100 ... lithography system, 110 1 ~110 N (110 n ) ... exposure apparatus, 130 ... measuring device, 160 ... host computer, W ... wafer, R ... reticle.

Claims (25)

マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、
前記複数の物体のうちの1つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第1マークを検出し、該検出結果を用いて前記複数の区画領域内に形成済みの第1パターンの位置誤差を求める第1工程と;
前記第1パターンに重ねて第2パターンが転写された前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第2マークを検出し、該検出結果を用いて前記第1パターンに対する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を求める第2工程と;
前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、
前記第1パターンでの位置誤差と前記第2パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第2パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、
該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、
該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正する第3工程と;
前記修正したマスク伸縮補正パラメータを用いて前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正して、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する第4工程と;
を含む露光方法。
An exposure method for sequentially transferring a pattern formed on a mask onto a plurality of objects,
A plurality of first marks attached to at least a part of a plurality of partitioned areas arranged on one object among the plurality of objects are detected, and formed in the plurality of partitioned areas using the detection result A first step for determining a position error of the completed first pattern;
A plurality of second marks attached to at least a part of the plurality of partitioned areas onto which the second pattern is transferred so as to be superimposed on the first pattern are detected, and the second result for the first pattern is detected using the detection result. A second step of determining a pattern overlay error;
When the overlay error is outside the allowable range,
Mask expansion variation during exposure processing when the second pattern is formed by adding a correction amount during exposure processing to the sum of the position error in the first pattern and the overlay error in the second pattern Ask for quantity
Verify the accuracy of the mask stretch correction model for correcting this using the mask stretch variation amount ,
A third step of correcting the mask expansion / contraction correction parameter according to the verification result;
The first pattern already formed in a plurality of partitioned regions arranged on a next object among the plurality of objects by correcting the overlay error of the second pattern using the corrected mask expansion / contraction correction parameter. A fourth step of transferring the second pattern over the pattern;
An exposure method comprising:
前記第3工程では、前記マスク伸縮変動量を用いて前記マスク伸縮補正モデルに含まれるパラメータを最適化する請求項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 1 , wherein in the third step, a parameter included in the mask expansion / contraction correction model is optimized using the mask expansion / contraction variation amount. 前記第3工程では、前記マスク伸縮補正モデルの精度の検証結果より前記精度の低下が認められた場合に、前記マスク伸縮補正パラメータを修正する請求項1又は2に記載の露光方法。 Wherein in the third step, if the reduction in the precision than the precision of the verification result of said mask stretching correction model are observed, exposure method according to claim 1 or 2 to modify the mask stretch correction parameter. 前記位置誤差と前記重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して求められるマスクの伸縮変動量と、前記マスク伸縮補正モデルを用いて求められるマスク伸縮補正量とのずれが許容範囲外である場合に、前記第4工程に先立って前記ずれを用いて前記重ね合わせ誤差を補正し、位置合わせ条件を最適化する工程を、さらに含む請求項1〜のいずれか一項に記載の露光方法。 Allowable deviation between the mask expansion / contraction variation amount obtained by adding the correction amount during the exposure process to the sum of the position error and the overlay error and the mask expansion / contraction correction amount obtained using the mask expansion / contraction correction model. The method according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a step of correcting the overlay error using the shift and optimizing the alignment condition prior to the fourth step when the position is out of the range. The exposure method as described. 前記第3工程にて前記マスク伸縮補正精度の検証結果より前記精度の低下が認められない場合に、前記第4工程に先立って、前記重ね合わせ誤差を用いて位置合わせ条件を最適化する工程を、さらに含む請求項1〜のいずれか一項に記載の露光方法。 A step of optimizing an alignment condition using the overlay error prior to the fourth step when the decrease in accuracy is not recognized from the verification result of the mask expansion / contraction correction accuracy in the third step; Furthermore, the exposure method as described in any one of Claims 1-4 further included. 前記第3工程では、前記位置合わせ条件をさらに用いて前記補正モデルの精度を検証する請求項4又は5に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 4 or 5 , wherein in the third step, the accuracy of the correction model is verified by further using the alignment condition. 前記位置合わせ条件には、前記物体上に付与される複数のマークの設計条件と、前記複数のマークを検出するための検出条件と、前記複数のマークの検出結果を処理するための処理条件と、前記位置合わせ誤差の補正方法と、のうちの少なくとも1つを含む、請求項4〜6のいずれか一項に記載の露光方法。 The alignment condition includes a design condition for a plurality of marks provided on the object, a detection condition for detecting the plurality of marks, and a process condition for processing the detection results of the plurality of marks. The exposure method according to any one of claims 4 to 6 , comprising at least one of a correction method for the alignment error. 前記設計条件は、前記複数のマークの数、配置、及び形状のうちの少なくとも1つを含む請求項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 7 , wherein the design condition includes at least one of the number, arrangement, and shape of the plurality of marks. 前記検出条件は、前記複数のマークを照明光を用いて照明する際の該照明光の波長、強度、照明領域の広さ及び形状、並びに位相差のうちの少なくとも1つを含む請求項7又は8に記載の露光方法。 The detection condition is, the wavelength of the illumination light when illuminated with illumination light the plurality of marks, strength, size and shape of the illumination area, and from the claims 7 or comprises at least one of the phase difference 9. The exposure method according to 8 . 前記第4工程では、前記最適化された位置合わせ条件の下で前記第2パターンを順次転写する、請求項4〜9のいずれか一項に記載の露光方法。 10. The exposure method according to claim 4 , wherein in the fourth step, the second pattern is sequentially transferred under the optimized alignment condition. 前記第4工程では、前記補正モデルを用いて、前記複数の区画領域の倍率に由来する前記位置合わせ誤差を補正する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 1 , wherein in the fourth step, the alignment error derived from the magnification of the plurality of partitioned regions is corrected using the correction model. 前記第4工程では、前記次の物体上に配列された前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第1マークを検出し、該検出結果を用いて前記第2パターンを転写する請求項1〜11のいずれか一項に記載の露光方法。 In the fourth step, a plurality of first marks attached to at least a part of the plurality of partitioned regions arranged on the next object are detected, and the second pattern is transferred using the detection result. The exposure method according to any one of claims 1 to 11 . 前記パターンは光学系を介して前記物体上に転写され、
前記第4工程では、前記光学系を構成する光学素子を駆動制御することによって前記位置合わせ誤差を補正する請求項1〜12のいずれか一項に記載の露光方法。
The pattern is transferred onto the object via an optical system,
The exposure method according to any one of claims 1 to 12 , wherein in the fourth step, the alignment error is corrected by driving and controlling an optical element constituting the optical system.
前記パターンは前記マスクと前記物体とを相対駆動することにより該物体上に転写され、
前記第4工程では、前記相対駆動を制御することによって前記位置合わせ誤差を補正する請求項1〜13のいずれか一項に記載の露光方法。
The pattern is transferred onto the object by relatively driving the mask and the object,
The exposure method according to claim 1 , wherein in the fourth step, the alignment error is corrected by controlling the relative drive.
前記第1〜第4工程を繰り返すことにより、前記第2パターンを前記複数の物体上に順次転写する請求項1〜14のいずれか一項に記載の露光方法。 Wherein by repeating the first to fourth steps, an exposure method according to any one of claims 1 to 14 for sequentially transferring the second pattern to said plurality of the objects. 前記重ね合わせ誤差の程度に応じて前記第1及び第2工程が所定数置きの物体に対してのみ行われる請求項15に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 15 , wherein the first and second steps are performed only on a predetermined number of objects according to the degree of the overlay error. マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、
第1パターンに重ねて第2パターンが転写された前記物体上の複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数のマークを検出し、該検出結果を用いて前記第1パターンに対する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を求める第1工程と;
前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、位置合わせ条件及び該位置合わせ条件に対応する位置合わせ結果の情報を取得し、前記第2パターンが形成されたマスクの変形に由来する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正するための補正モデルに含まれるパラメータを最適化し、その最適化後の補正モデルを適用して前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件を算出する第2工程と;
前記最適化後の補正モデルを適用すると共に、前記算出された位置合わせ条件に従って、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する第3工程と;
を含む露光方法。
An exposure method for sequentially transferring a pattern formed on a mask onto a plurality of objects,
A plurality of marks attached to at least a part of a plurality of partitioned areas on the object, onto which the second pattern is transferred over the first pattern, are detected, and the second result for the first pattern is detected using the detection result. A first step for determining a pattern overlay error;
When the overlay error is outside an allowable range, information on an alignment condition and an alignment result corresponding to the alignment condition is acquired, and the second derived from deformation of the mask on which the second pattern is formed. Position for correcting a residual when a parameter included in a correction model for correcting a pattern overlay error is optimized and the correction model after the optimization is applied to correct the overlay error of the second pattern A second step of calculating the matching conditions;
Applying the optimized correction model and applying the corrected pattern to the first pattern formed in a plurality of partitioned regions arranged on a next object among the plurality of objects according to the calculated alignment condition A third step of transferring the second pattern in an overlapping manner;
An exposure method comprising:
請求項1〜17のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、複数の物体上にパターンを形成する工程と;
前記パターンが形成された前記物体を現像する工程と;
を含むデバイス製造方法。
Forming a pattern on a plurality of objects using the exposure method according to any one of claims 1 to 17 ;
Developing the object on which the pattern is formed;
A device manufacturing method including:
マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する少なくとも1つの露光装置と;
前記物体上に存在するマークを検出する第1マーク検出系を有し、前記複数の物体のうちの1つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第1マークを前記第1マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記複数の区画領域内に形成済みの第1パターンの位置誤差を求める第1計測装置と;
前記物体上に存在するマークを検出する第2マーク検出系を有し、前記第1パターンに重ねて第2パターンが前記露光装置によって転写された前記物体上の前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第2マークを前記第2マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記第1パターンに対する前記第2パターンの重ね合わせ誤差を求める第2計測装置と;
前記露光装置と前記第1及び第2計測装置とを統括管理するホストコンピュータと;
を備え、
前記露光装置及び前記ホストコンピュータのいずれかが、前記第2計測装置で求められた前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、
前記第1パターンでの位置誤差と前記第2パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して
前記第2パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、
該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、
該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正(最適化)し、
前記露光装置は、前記マスク伸縮補正パラメータの適用結果に従って前記第2パターンの重ね合わせ誤差を補正し、
前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する露光システム。
At least one exposure apparatus for sequentially transferring a pattern formed on the mask onto a plurality of objects;
A plurality of first marks attached to at least a part of a plurality of partition regions arranged on one of the plurality of objects, the first mark detection system detecting a mark present on the object; A first measuring device that detects a mark using the first mark detection system, and obtains a position error of the first pattern formed in the plurality of partitioned regions based on the detection result;
A second mark detection system configured to detect a mark present on the object, wherein at least a part of the plurality of partitioned regions on the object on which the second pattern is transferred by the exposure apparatus so as to overlap the first pattern; A second measuring device that detects a plurality of second marks attached to the second pattern using the second mark detection system and obtains an overlay error of the second pattern with respect to the first pattern based on the detection result;
A host computer that collectively manages the exposure apparatus and the first and second measurement apparatuses;
With
When either the exposure apparatus or the host computer has the overlay error determined by the second measurement apparatus is outside an allowable range,
Add the correction amount during the exposure process to the sum of the position error in the first pattern and the overlay error in the second pattern,
Obtaining the mask expansion / contraction variation amount during the exposure process when the second pattern is formed,
Verify the accuracy of the mask stretch correction model for correcting this using the mask stretch variation amount ,
Modify (optimize) the mask stretch correction parameter according to the verification result,
The exposure apparatus corrects an overlay error of the second pattern according to an application result of the mask expansion / contraction correction parameter;
An exposure system for transferring the second pattern so as to overlap the first pattern formed in a plurality of partitioned regions arranged on a next object among the plurality of objects.
前記第1マーク検出系と前記第2マーク検出系とは、同一のマーク検出系である請求項19に記載の露光システム。 The exposure system according to claim 19 , wherein the first mark detection system and the second mark detection system are the same mark detection system. 前記露光装置と前記ホストコンピュータとのいずれかは、前記補正モデルの適用結果に従って、前記複数の区画領域の倍率に由来する前記位置合わせ誤差を補正する請求項19又は20に記載の露光システム。 21. The exposure system according to claim 19 or 20 , wherein either the exposure apparatus or the host computer corrects the alignment error derived from the magnification of the plurality of partitioned regions in accordance with an application result of the correction model. 前記露光装置は、前記複数の物体のそれぞれの上に存在するマークを検出する検出系を備え、該検出系を用いて前記次の物体上に配列された複数の区画領域内の少なくとも一部に付設された前記第1マークを検出し、該検出結果に基づいて、前記次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第1パターンに重ねて前記第2パターンを転写する請求項19〜21のいずれか一項に記載の露光システム。 The exposure apparatus includes a detection system that detects a mark existing on each of the plurality of objects, and at least a part of the plurality of partitioned regions arranged on the next object using the detection system. The attached first mark is detected, and based on the detection result, the second pattern is transferred so as to overlap the first pattern already formed in a plurality of partitioned areas arranged on the next object. The exposure system according to any one of claims 19 to 21 . 前記露光装置は、前記位置合わせ誤差を補正する補正系を備える請求項19〜22のいずれか一項に記載の露光システム。 The exposure system according to any one of claims 19 to 22 , wherein the exposure apparatus includes a correction system that corrects the alignment error. 前記露光装置は、複数のレンズ素子を含み、前記マスクに形成されたパターンを前記物体上に投影する光学系を備え、
前記補正系は、前記複数のレンズ素子の少なくとも一部を駆動するレンズ駆動装置を含む請求項23に記載の露光システム。
The exposure apparatus includes a plurality of lens elements, and includes an optical system that projects a pattern formed on the mask onto the object,
24. The exposure system according to claim 23 , wherein the correction system includes a lens driving device that drives at least a part of the plurality of lens elements.
前記露光装置は、前記マスクを保持して移動する第1移動体と、前記複数の物体のそれぞれを保持して移動する第2移動体と、前記第1及び第2移動体の位置情報を計測する計測系とを備え、
前記補正系は、前記計測系の計測結果に基づいて、前記第1及び第2移動体を駆動することによって前記位置合わせ誤差を補正する請求項23又は24に記載の露光システム。
The exposure apparatus measures position information of a first moving body that moves while holding the mask, a second moving body that moves while holding each of the plurality of objects, and the first and second moving bodies. With a measuring system
The exposure system according to claim 23 or 24 , wherein the correction system corrects the alignment error by driving the first and second moving bodies based on a measurement result of the measurement system.
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