JP5632810B2 - 露光装置、ショット補正パラメータの決定方法、プログラム、コンピュータ可読媒体、デバイス製造方法および位置合わせ装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、ショット補正パラメータの決定方法、プログラム、コンピュータ可読媒体、デバイス製造方法および位置合わせ装置に関する。

ステッパーなどの半導体露光装置においては、原板であるレチクル（マスク）上に形成された回路パターンを、基板であるウェハ（プレート）上に形成された回路パターンに、高精度で重ね合わせるための位置合わせ（アライメント）が行われる。

ウェハ上に形成されている回路パターン領域（ショット）の配列を求める手法として、ＡＧＡ(Advanced Global Alignment)と呼ばれる手法が知られている。ＡＧＡは、全ショットの中から幾つかのサンプルショットを選び、それらのサンプルショットそれぞれについての設計位置からの位置ずれ量を計測し、計測結果を統計処理することにより、ウェハ上のショット配列を補正するためのウェハの補正パラメータ（ウェハ補正パラメータと呼ぶ）を求めるという手法である。ここでいうウェハ補正パラメータとは、例えば、以下の量のことである。
（１）ウェハ中心位置のシフト誤差（平行移動量） （Ｓｗｘ，Ｓｗｙ）
（２）ウェハ（ショット配列）のローテーション誤差（回転量）
（θｗｘ，θｗｙ）
（３）ウェハ（ショット配列）の倍率誤差（線形伸縮量）
（βｗｘ，βｗｙ）
また、ウェハの回転量のＸ−Ｙ成分の差分、（θｗｘ−θｗｙ）をウェハの直交度と呼ぶ。

近年、アライメントの精度をより高めるために、ウェハの補正パラメータだけでなく、ショット自身の変形量を求めて補正する手法が提案されている。ショットが変形する原因は、露光レンズのディストーションなどの装置要因や、加熱によるウェハの変形などのプロセス要因が考えられる。ショットの変形（すなわち、ショットの形状誤差）を補正するためのパラメータ（ショット補正パラメータと呼ぶ）としては、例えば、以下のような量が挙げられる。
（１）ショットのローテーション誤差（回転量） （θｓｘ，θｓｙ）
（２）ショットの倍率誤差（線形伸縮量） （βｓｘ，βｓｙ）
ウェハ補正パラメータとショット補正パラメータとの関係を、図１、図２に示す。図１は、ウェハ倍率とショット倍率の関係を表す図である。点線で示されたＷａｆＤは、ウェハの設計上の外形を表わしている。また、実線で示されたＷａｆＲは熱変形などの要因で、ウェハが伸び縮みした場合の外形を誇張して表わしたものである。ステッパーのウェハステージ上の基準点を原点とする標準座標系（ｘ，ｙ）上で、ウェハ半径のＸ方向の伸びをβｗｘ，Ｙ方向の伸びをβｗｙで表わしている。ウェハ倍率はショット配列に影響を与える。図１では、各ショットの中心位置が設計上の座標値から外向きにずれている様子を各ショット上に付した矢印で表わしている。また、ＳframeＤは、ショットの設計上の外形を表わしており、ＳframeＲは、ショットの倍率誤差が発生したショットの外形を表わしている。標準座標系（ｘ，ｙ）上でのショットの伸びを、βｓｘ，βｓｙで表わしている。

図２は、ウェハ回転とショット回転の関係を表す図である。ＷａｆＲはステージの標準座標系（ｘ，ｙ）に対して、ウェハが回転した場合の外形を誇張して表わしたものである。ステッパーのウェハステージ上の基準点を原点とする標準座標系（ｘ，ｙ）上で、ウェハのＸ方向の回転量をθｗｘ，Ｙ方向の回転量をθｗｙで表わしている。図２では、θｗｘ＝βｗｙとして、ステージとウェハとの直交度（角度のずれ）が０である場合を表わしている。ウェハ回転はショット配列に影響与える。また、ＳframeＤは、ショットの設計上の外形を表わしており、ＳframeＲは、ショット変形により、直交度誤差が発生したショットの外形を表わしている。図２では、標準座標系（ｘ，ｙ）上でのショットの軸の回転を、θｓｘ、θｓｙで表わしている。

ＡＧＡ手法では、ショット内に付したアライメントマークの位置を計測する事で、ショットの基準位置（通常は中心）の設計値からのずれ量を求める。この場合、ショット内で計測すべきマークは、Ｘ、Ｙ方向各一つ（１組）である。図３（Ａ）は、ショット（ＳＨＯＴ）上にマークＭＸ１、ＭＹ１が配置されている場合を表わしている。

一方、ショットの変形を補正するためのショット補正パラメータを求める場合には、図３（Ｂ）に示すように、Ｘ、Ｙ方向各一つ（一組）よりも多い数のマーク（ＭＸ１〜３、ＭＹ１〜３）を配置して計測を行う。ショット補正パラメータを求めるための手法は、例えば、本出願人により公報に開示された特開平０９−２６６１６４号などで紹介されている。

以下、一般的なショット補正アライメント手法について説明する。図４は、半導体露光装置におけるオフアクシス方式のウェハアライメントシステムの概略を表すブロック図である。このアライメントシステムは、レチクル４０１、投影露光光学系４０２、入力された画像信号に対して種々の画像演算処理を行い、画像信号や演算処理結果を記憶する画像記憶演算装置４０３、不図示のウェハ搬入装置からウェハがアライメントシステムに送られて来た時に、ウェハの外形基準から大まかなウェハの向きを調整するためのプリアライメント装置４０６、ユーザからのコマンド入力を受け付ける為のコンピュータ端末４０７、アライメントの対象であるウェハ４０８、ウェハ４０８上に形成されたパターンの画像を拡大して見る為の顕微鏡４０４、顕微鏡４０４を通して得られたウェハ４０８上のパターン画像を電気信号に変換し、画像記憶演算装置４０３に提供する為のＣＣＤカメラ４１７、ウェハ４０８の座標位置を平面方向、垂直方向に移動させる為のＸＹステージ４１０、ウェハ４０８をＸＹステージ４１０上に保持する為のウェハチャック４０９、顕微鏡４０４の画像を直接ユーザが確認する為の表示手段としてのモニタ４１１、及び、上記の各装置を制御するコントローラ４０５、によって構成されている。このコントローラ４０５はメモリ４２０やＣＰＵを有する。顕微鏡４０４、およびＣＣＤカメラ４１７をオフアクシス観察光学系と呼ぶ。図４において、レチクル４０１及び投影露光光学系４０２は、ＦＲＡなどの方法により正確に位置が決められており、投影露光光学系４０２とオフアクシス観察光学系４０４、４１７との相対的な位置関係（ベースライン）は既に計測されているものとする。

ウェハ４０８上には、図３（Ｃ）に示すように、ショット補正パラメータを算出するための計測用サンプルショットＳ１〜Ｓ２、およびウェハ補正パラメータを算出するための計測用サンプルショットＳ３〜Ｓ６が形成されている。Ｓ１〜Ｓ６には、図３（Ｂ）に示した位置合わせ用マークが形成されている。Ｓ１、Ｓ２では、ＭＸ１〜ＭＸ３、ＭＹ１〜３をアライメントのための計測の対象とし、Ｓ３〜Ｓ６では、ＭＸ１、ＭＹ１をアライメントのための計測の対象としている。

図５は、従来のショット補正アライメント手法の処理の流れを示すフローチャートである。以下、図５のフローチャートを用いて従来の手法を説明する。

ステップＳ５０１において、不図示のウェハ搬送装置によりウェハ４０８が露光装置に送り込まれ、プリアライメント装置４０６によりおおまかな位置決めがされた後、ＸＹステージ４１０上に搬送され、ＸＹステージ４１０上のウェハチャック４０９で真空吸着により保持される。

ステップＳ５０２〜５０５は、ショット補正パラメータを自動計測するための手順である。

ステップＳ５０２で、コントローラ４０５は、１番目の計測ショットＳ１に形成されているアライメントマークＭＸ１が、顕微鏡４０４の視野に入るようにＸＹステージ４１０を駆動する。

次にステップＳ５０３において、マークの位置ずれを検出する。ここで、マークの位置ずれは以下のようにして検出される。まず、顕微鏡４０４及びＣＣＤカメラ４１７が、不図示のアライメント照明装置によって照らされたアライメントマークＭＸ１のパターンを画像信号として取り込む。そして、コントローラ４０５が、画像記憶処理装置４０３内に記憶されたアライメントマークのパターンとＣＣＤカメラ４１７により取り込んだ画像とをパターンマッチングにより照合し、アライメントマークＭＸ１の設計位置からのずれ量ｌｘ１を算出する。

ステップＳ５０４では、ステップＳ５０２、ステップＳ５０３をすべてのサンプルショット（Ｓ１〜Ｓ２）について実施したか否かを判断し、未処理のショットがある場合には、ステップＳ５０２に戻り、ない場合にはステップＳ５０５に進む。すなわち、１番目の計測ショットＳ１の残りのアライメントマークＭｘ２〜Ｍｘ３、Ｍｙ１〜Ｍｙ３を、Ｍｘ１と同様な手順で計測し、各マークのｘおよびｙ方向の位置ずれ量ｌｘｎ、ｌｙｎ（ｎ＝１〜３、マーク番号に基づいて付す）を計測する。

全サンプルショットにおいて、各マークの位置ずれ量を計測したら（Ｓ５０４でＹＥＳ）、ステップＳ５０５で、ショット補正パラメータを算出する。ショット補正パラメータの算出方法は以下に示す通りである。

サンプルショットＳ１〜Ｓ４のそれぞれの１ショットについて、そのショット補正パラメータを求める。ショットの中心を原点として、ショット内に存在する各マークの設計上の位置を（ｄｘｎ，ｄｙｎ）（ｎ＝１〜３）で表わす。ショット補正パラメータによって補正されたマーク位置（ｄｘｎ'，ｄｙｎ'）は式（１）に従って以下のように表わされる。

（１）
ここで、Ｓｓｘ、Ｓｓｙはショット中心のシフト誤差量である。また、計測されたマークの実位置は、式（２）に従って以下のように表わされる。

（２）
補正残差Ｖは、式（３）に従って以下のように表わされる。

（３）
ｌｘｎ，ｌｙｎ，ｄｘｎ，ｄｙｎは既知であるので、このＶを最少にするような連立方程式を解いて、｛Ｓｓｘ，Ｓｓｙ，θｓｘ，θｓｙ，βｓｘ，βｓｙ｝を求めればよい。ここで、ショット配列のシフトＳｓｘ、Ｓｓｙは、ｆ次ステップのウェハ補正パラメータを算出した結果として求まったショット配列を使えば良いので、特にここで求めた値を後の補正駆動で使用する必要はない。複数のサンプルショットを計測した結果、ショット補正パラメータがサンプルショットの数だけ求まるので、最後にそれらのショット間平均をとることで、当該ウェハのショット補正パラメータが求まる。

ステップＳ５０６〜５０９はウェハ補正パラメータの算出手順であり、ＡＧＡとして知られている手法である。

ステップＳ５０６で、コントローラ４０５はウェハ計測用の１番目のサンプルショットＳ３に形成されている位置合わせ用マークＭｘ１が、顕微鏡４０４の視野範囲内に位置するようＸＹステージ１０を駆動する。

次にステップＳ５０７で、マーク位置を検出する。マーク位置の検出方法は、ステップＳ５０３と同様である。ステップＳ５０７により、アライメントマークＭｘ１の設計位置からのずれ量ｌｘｋ（ｋ＝３〜６、サンプルショット番号に応じて付す）を算出する。

以下、ステップＳ５０８では、ステップＳ５０６、ステップＳ５０７をすべてのサンプルショット（Ｓ３〜Ｓ６）について実施したか否かを判断し、未処理のショットがある場合には、ステップＳ５０６に戻り、ない場合にはステップＳ５０９に進む。すなわち、１番目の計測ショットＳ３の残りのマークＭｙ１をＭｘ１と同様な手順で計測し、マークのｙ方向の位置ずれ量ｌｙｋを計測する。また、５０６、５０７をすべてのサンプルショット（Ｓ３〜Ｓ６）について繰り返し、各サンプルショットごとに、ｌｘｋ，ｌｙｋ（ｋ＝３〜６）を求める。

全サンプルショットにおいて、各マークの位置ずれ量が求まったら、ステップ５０９でウェハ補正パラメータを算出する。ウェハ補正パラメータの算出方法は以下に示す通りである。

まず、各サンプルショットの基準位置（通常はショット中心位置）の設計値からのずれ量（ｌｘｋ，ｌｙｋ）をそれぞれ求める。サンプルショット中心位置からの各マークの設計上の位置に、計測したアライメントマークのずれ量（ｌｘｋ，ｌｙｋ）を足した座標が、実際のマーク位置である。これらを平均化することで、ショットの中心位置からのずれ量（Ｌｘｋ，Ｌｙｋ）が求まる。ウェハ内に存在する各サンプルショット中心の設計上の位置を（Ｄｘｋ，Ｄｙｋ）で表わす。ウェハ補正パラメータによって補正されたショット中心位置（Ｄｘｋ'，Ｄｙｋ'）は、式（４）に従って以下のように表わされる。

（４）
また、計測の結果得られたショット中心の実際の位置は、式（５）に従って以下のように表わされる。

（５）
補正残差Ｖは、式（６）に従って、以下のように表わされる。

（６）
Ｌｘｋ、Ｌｙｋ、Ｄｘｋ、Ｄｙｋは既知であるので、このＶを最少にするような連立方程式を解いて、｛Ｓｗｘ，Ｓｗｙ，θｗｘ，θｗｙ，βｗｘ，βｗｙ｝を求めればよい。

ショット補正パラメータとウェハ補正パラメータが求まれば、ステップＳ５１０で、これら補正パラメータに応じて、ショット配列とショット形状の誤差を減らすよう、露光装置の各ユニットを駆動（補正駆動）する。

最後に、ステップＳ５１１に進み、露光を行う。

ステップＳ５０１〜５１１を、露光すべき全ウェハで繰り返す事により、補正されたショット配列とショット形状に合わせて、高い重ね合わせ精度で各ショットの露光を行うことが可能となる。

ウェハ補正パラメータを算出するのに最低限必要なマークの数は、ショット内で、Ｘ、Ｙ一組である（Ｘ計測マークとＹ計測マーク各々１個、もしくは、Ｘ−Ｙ計測マークを１個）。

ところが、ショット補正パラメータを求めるためにショット内で計測しなければならないアライメントマーク数は、Ｘ、Ｙ一組分より多い。（３）式から、ショット補正パラメータ｛θｓｘ，θｓｙ，βｓｘ，βｓｙ，Ｓｓｘ，Ｓｓｙ｝｝をすべて独立に算出するためには、最低限Ｘ、Ｙ３組分計測しなければならない。

ショット補正パラメータを自動で計測、補正する従来のアライメント方法では、ウェハごとに、ショット補正パラメータ算出用のサンプルショットとアライメントマークでの計測を行う必要があった。これにより、ウェハごとに多くのサンプルショットやアライメントマークでの計測を行こととなり、スループットが低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、例えば、露光装置及びその制御方法において、基板上の複数のショット領域のそれぞれに対して、原版のパターンを位置合わせする際の位置合わせ精度を落とすことなく、スループットを向上させることを目的とする。

本発明の第１の側面は、基板上の複数のショット領域のそれぞれを補正パラメータに基づいて位置合わせし、露光する露光装置に係り、前記露光装置は、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージに保持された前記基板上のショット領域に形成されているアライメントマークを検出する検出手段と、前記ステージおよび前記検出手段を制御して前記アライメントマークの位置を計測する制御手段と、を有し、前記制御手段は、露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの相対関係を表わす相対パラメータを求め、前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、ことを特徴とする。
本発明の第２の側面は、露光装置により露光される基板のショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定する方法に係り、該方法は、露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの間の相対関係を表わす相対パラメータを求め、前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、ことを特徴とする。
本発明の第３の側面は、露光装置により露光される基板のショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定する方法をコンピュータに実行させるプログラムに係り、前記方法は、露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの間の相対関係を表わす相対パラメータを求め、前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、ことを特徴とする。
本発明の第４の側面は、露光装置により露光される基板のショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定する方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ可読媒体に係り、前記方法は、露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの間の相対関係を表わす相対パラメータを求め、前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、ことを特徴とする。
本発明の第５の側面は、リソグラフィ対象の基板上の複数のショット領域のそれぞれを補正パラメータに基づいて位置合わせする位置合わせ装置に係り、前記位置合わせ装置は、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージに保持された前記基板上のショット領域に形成されているアライメントマークを検出する検出手段と、前記ステージおよび前記検出手段を制御して前記アライメントマークの位置を計測する制御手段と、を有し、前記制御手段は、複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの相対関係を表わす相対パラメータを求め、前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、ことを特徴とする。

本発明の露光装置及びその制御方法によれば、基板上の複数のショット領域のそれぞれに対して、原版のパターンを位置合わせする際の位置合わせ精度を落とすことなく、スループットを向上させることができる。

ウェハ倍率とショット倍率の関係を表わす図である。 ウェハ回転とショット回転の関係を表わす図である。 アライメントマーク及びサンプルショットの配置を説明する図である。 本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置の概略構成を示す図である。 従来の露光処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の好適な実施の形態に係る露光処理の流れを示すフローチャートである。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。 図７におけるウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。

本実施形態の露光装置は、図４に示される従来例と同様なシステム構成で実現可能である。また、本実施形態で位置合わせの対象となるウェハにも、従来例と同様に、ウェハ上の各ショットに図３（Ｂ）のようなマークが配置されており、ウェハ補正用、ショット補正用として、図３（Ｃ）のようにサンプルショットが配置されているものとする。

本発明の好適な実施の形態に係る露光装置における処理の流れを図６を参照しながら説明する。なお、この処理はコントローラ４０５によって制御される。

ステップＳ６０１では、不図示のウェハ搬入装置よって、ウェハがＸＹステージに搬入される。

ステップＳ６０２では、現在処理中のウェハに対して、ショット補正パラメータの自動計測処理が必要かどうかを判断する。その判断基準としては、例えば、
（１）処理すべきロット内の先頭のウェハであれば、ショット補正パラメータの自動計測処理を行う。
（２）処理すべきロット内で最初からＮ枚目までのウェハであれば、ショット補正パラメータの自動計測処理を行う。
（３）ある一定のウェハ枚数ごとに、ショット補正パラメータの自動計測処理を行う。
（４）オンライン接続された外部のホストコンピュータから司令がきたときにショット補正パラメータの自動計測処理を行う。
などが考えられる。どのような判断基準を使用するかを、コンピュータ端末４０７を用いて、ユーザが選択できるようにすると、より柔軟なプロセスに対応できて好ましい。

ショット補正パラメータの自動計測処理が必要ないと判断された場合は、ステップＳ６０４に、ショット補正パラメータの自動計測処理が必要だと判断されれば、ステップＳ６０３に処理を進める。

ステップＳ６０３では、ショット補正パラメータの自動計測処理を行う。この方法は、図５のステップＳ５０２〜５０５のと同様である。

ステップＳ６０４では、ウェハ補正パラメータの自動計測を行う。この方法は、図５のステップＳ５０６〜５０９の手順と同様である。ステップＳ６０５では、ショット補正パラメータの自動計測処理を行ったかどうかを判断する。ショット補正を行った場合は、ステップＳ６０６へ、ショット補正を行わなかった場合は、ステップＳ６０７へ処理を進める。

ステップＳ６０６では、ステップＳ６０３で求めたショット補正パラメータとステップＳ６０４で求めたウェハ補正パラメータとの相対関係を定量的に表わす相対パラメータδを算出し、記憶する。以下に、相対パラメータδの求め方について説明する。なお、以下でδに添字を符した記号は相対パラメータの一例である。

ショット倍率βｓｘ，βｓｙは、加工プロセスによりウェハが変形した事より生じる倍率成分と、装置の投影倍率により生じる倍率成分とが重畳したものである。前者はウェハごとに値が変動するのに対し、後者は装置要因で決まるために、後者はウェハが変わっても値は変動しない。ウェハ要因で決まる倍率成分はウェハ倍率に等しいと仮定すると、装置要因で決まるショット倍率成分（δβX、δβY）は、式（７）に従って、以下のように表される。

（７）
また、プロセスによっては、ショット倍率とウェハ倍率の相対関係を比で表わした方が良い場合もあり、式（８）に従って、以下のように表される。

（８）
その他にも、ショット倍率とウェハ倍率との相対関係が定量的に表わされる場合は、その関係式Ｆにより、（δβX、δβY）を計算しても良く、式（９）に従って、以下のように表される。

（９）
ショット回転について、ウェハ回転との相対関係を求める場合は、以下のような考えればよい。ウエハ上に形成されたパターンの下層において、ＸＹステージ４１０の誤差で回転して焼かれたことに起因するショット回転成分は、ウェハ回転とほぼ等しいものになると考えられる。この値はウェハごとに変動する。一方、ショットの焼き付けの際の投影光学系４０２のディスト−ションの影響で生じるショットの直交度については、ウェハごとの値の変動を無視しうると考えられる。

そこで、ウェハ間で値が変動しないショット回転成分（δθX，δθY）は、式（１０）に従って、以下のように表される。

（１０）
ウェハ（ショット配列）の直交度が小さい場合は、θｗｘ＝θｗｙとして、式（１１）に従って、以下のように表される。

（１１）
その他にも、ショット回転とウェハ回転との相対関係が定量的に分かっている場合は、その関係式Ｇにより（δθX，δθY）を計算しても良く、式（１２）に従って、以下のように表される。

（１２）
以上のように、ステップＳ６０６では、δ＝｛δβX，δβY，δθX，δθY｝を求め、メモリ４２０にこれらの値を記憶する。

ショット補正パラメータの自動計測を行わなかった場合は、ステップＳ６０７において、ウェハ補正パラメータと前述の相対パラメータに基づいて、処理中のウェハでのショット補正パラメータを予測する。たとえば、ショット倍率を求める場合には、式（７）により求めた（δβx，δβy）がメモリ４２０に記憶されていれば、その（δβx，δβy）とウェハ補正パラメータ（βｗｘ，βｗｙ）とに基づいて、式（１３）に従ってショット倍率を求めることができる。

（１３）
一般的にショット倍率とウェハ倍率との相対関係が（９）式の如く、関数Ｆで表わされていれば、その逆関数Ｆ−１により、δ（δβX、δβY）とウェハ倍率（βｗｘ，βｗｙ）とに基づいて式（１４）に従って、ショット倍率を算出する事が可能である。

（１４）
同様に、ショット回転についても、ショット回転とウェハ回転との相対関係が（１１）式の如く、関数Ｇで表わされていれば、その逆関数Ｇ−１により、δ（δθX、δθY）とウェハ回転（θｗｘ、θｗｙ）とに基づいて式（１５）に従ってショット回転を算出する事が可能である。

（１５）
ショット補正パラメータ、ウェハ補正パラメータが求まれば、ステップＳ６０８でこれら補正パラメータに応じて、ショット配列、ショット形状の誤差を減らすよう、露光装置の各ユニットを駆動（補正駆動）する。

ステップＳ６０８で補正を行った後に、ステップＳ６０９に進み、実際にウェハを露光する。

ステップＳ６１０では、全てのウェハ処理が終了したかどうかを判断する。終了していない場合は、以下、処理すべき残りのウェハについて、ステップＳ６０１〜６０９を順次繰り返す。処理すべきウェハがもう残っていなければ、一連の処理を終了し、露光装置を停止させる。

本発明の実施形態によれば、処理すべき複数のウェハのうち、限られたウェハでのみショット補正パラメータの自動計測を行えばよいことになる。これにより従来に比べて処理時間を大幅に短縮することができる。また、ショット補正パラメータとウェハ補正パラメータとの相対関係を相対パラメータδとして算出し、メモリに記憶することにより、ショット補正パラメータを自動計測していないウェハにおいても、相対パラメータδを用いることによって高精度な位置合わせができる。

また、本実施形態におけるショット補正パラメータは、回転量（直交度）や倍率であったが、ショット内に配置されたＸ、Ｙ一組より多いアライメントマークを計測して得られるその他の補正パラメータを計測して位置合わせする場合にも、本実施形態の手法は有効である。例えば、台形歪みや、たる型、糸巻き型などのショットの歪みを、多数のアライメントマークを計測することによって定量的に算出し、それをショット補正パラメータとすることができる。その際、ショット補正パラメータとウェハ補正パラメータとの相対関係を一定の関数で表わすことにより、この本実施形態が適用され、露光処理の高速化を実現することができる。

次に上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図７は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ1（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ3（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ6（検査）ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ7）する。

図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16（露光）では上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。ステップ17（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ18（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

以上、本発明の好適な実施形態を詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（本実施形態においては図６に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の請求項では、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアント側にあるコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるネットワーク上のサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの命令に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムの命令に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

Claims (30)

1. 基板上の複数のショット領域のそれぞれを補正パラメータに基づいて位置合わせし、露光する露光装置であって、
   前記基板を保持して移動するステージと、
   前記ステージに保持された前記基板上のショット領域に形成されているアライメントマークを検出する検出手段と、
   前記ステージおよび前記検出手段を制御して前記アライメントマークの位置を計測する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、
   前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、
   前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの相対関係を表わす相対パラメータを求め、
   前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記制御手段は、前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御手段は、前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記制御手段は、前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
5. 前記制御手段は、前記ショット補正パラメータがショットの回転誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
6. 前記制御手段は、前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
7. 前記制御手段は、露光対象の基板が前記第１群の基板に属するか前記第２群の基板に属するかを、処理した基板の枚数によって判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
8. 前記制御手段は、露光対象の基板が前記第１群の基板に属するか前記第２群の基板に属するかを、外部装置からの指令によって判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
9. 露光装置により露光される基板のショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定する方法であって、
   露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、
   前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、
   前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの間の相対関係を表わす相対パラメータを求め、
   前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、
   ことを特徴とする方法。
10. 前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記ショット補正パラメータがショットの回転誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
14. 前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 露光装置により露光される基板のショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定する方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記方法は、
    露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、
    前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、
    前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの間の相対関係を表わす相対パラメータを求め、
    前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、
    ことを特徴とするプログラム。
16. 前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１５に記載のプログラム。
17. 前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１５に記載のプログラム。
18. 前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１６に記載のプログラム。
19. 前記ショット補正パラメータがショットの回転誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１６に記載のプログラム。
20. 前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項１７に記載のプログラム。
21. 露光装置により露光される基板のショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定する方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ可読媒体であって、
    前記方法は、
    露光対象の複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、
    前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、
    前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの間の相対関係を表わす相対パラメータを求め、
    前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、
    ことを特徴とするコンピュータ可読媒体。
22. 前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
23. 前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
24. 前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
25. 前記ショット補正パラメータがショットの回転誤差に関するものである場合に、前記差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
26. 前記ショット補正パラメータがショットの倍率誤差に関するものである場合に、前記比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
27. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光された基板を現像する工程と、
    を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
28. リソグラフィ対象の基板上の複数のショット領域のそれぞれを補正パラメータに基づいて位置合わせする位置合わせ装置であって、
    前記基板を保持して移動するステージと、
    前記ステージに保持された前記基板上のショット領域に形成されているアライメントマークを検出する検出手段と、
    前記ステージおよび前記検出手段を制御して前記アライメントマークの位置を計測する制御手段と、を有し、
    前記制御手段は、
    複数の基板のうち１つ以上の第１群の基板について、ショット領域に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測することによって当該ショット領域について得られた複数組の座標に基づいて、ショット領域の形状誤差を補正するためのショット補正パラメータを決定し、
    前記複数の基板のそれぞれについて、複数のショット領域のそれぞれに形成されているアライメントマークの位置を計測することにより各ショット領域について得られた一組の座標に基づいて、基板上のショット領域の配列誤差を補正するための基板補正パラメータを決定し、
    前記第１群の基板について、前記ショット補正パラメータと前記基板補正パラメータとの相対関係を表わす相対パラメータを求め、
    前記複数の基板のうち前記第１群の基板以外の第２群の基板のそれぞれについて、前記第２群の基板のそれぞれについての前記基板補正パラメータと、前記相対パラメータとに基づいてショット補正パラメータを決定する、
    ことを特徴とする位置合わせ装置。
29. 前記制御手段は、前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの差を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２８に記載の位置合わせ装置。
30. 前記制御手段は、前記基板補正パラメータと前記ショット補正パラメータとの比を前記相対パラメータとして求める、ことを特徴とする請求項２８に記載の位置合わせ装置。

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