JP7229637B2 - Exposure device and exposure method - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、レチクルなどに形成されたパターンを基板に形成する投影露光装置に関し、特に、基板にパターンを重ねて転写する場合のアライメント(位置合わせ)に関する。 The present invention relates to a projection exposure apparatus for forming a pattern formed on a reticle or the like on a substrate, and more particularly to alignment (positioning) when patterns are superimposed and transferred onto the substrate.

投影露光装置を用いて製造される半導体素子、液晶表示素子、パッケージ基板などのデバイスの多くは、多層構造であり、基板にパターンを重ねて転写する。基板に所定ピッチで同じパターンを配列させる場合、スループット向上のため、フォトマスクに複数の同一パターンを配列し、ワンショットで同時にパターンを露光する。 Most of devices such as semiconductor elements, liquid crystal display elements, package substrates, etc. manufactured using a projection exposure apparatus have a multi-layer structure, and a pattern is superimposed and transferred onto a substrate. When arranging the same pattern on a substrate at a predetermined pitch, a plurality of identical patterns are arranged on a photomask and the patterns are simultaneously exposed in one shot in order to improve throughput.

パターンを重ねて転写する時、許容される重ね合わせ誤差の範囲に収めるようにアライメントを行う必要がある。そのため、露光工程を繰り返す度に、ワンショットの露光領域を選択し、重ね合わせ誤差を抑える。 When patterns are superimposed and transferred, it is necessary to perform alignment so as to be within the allowable registration error range. Therefore, every time the exposure process is repeated, a one-shot exposure area is selected to suppress the overlay error.

例えば、露光工程の度に、パターン配列数の異なる複数のフィールドが形成されたレチクルの中から、所定のアライメント精度を満たす範囲で1ショット当たり最大露光領域となるフィールドを選択し、パターニングを行う(特許文献1参照)。また、露光領域の形状が異なる複数のフィールドが形成されたレチクルの中から、基板の変形に応じたフィールドを選択し、パターニングを行う(特許文献2参照)。 For example, at each exposure step, from among a reticle in which a plurality of fields with different numbers of pattern arrangements are formed, a field that becomes the maximum exposure area per shot within a range that satisfies a predetermined alignment accuracy is selected, and patterning is performed ( See Patent Document 1). Also, a field corresponding to the deformation of the substrate is selected from a reticle in which a plurality of fields with different shapes of exposure regions are formed, and patterning is performed (see Patent Document 2).

また、パターンを重ねるごとに、基板のアライメントマークの位置を設計上の位置へ徐々に移動するように、基板全体のアライメント補正を行うことによって、最上層レイヤーにおけるショット領域を設計上の位置に合わせる(特許文献3参照)。 Also, every time the pattern is superimposed, the alignment of the substrate as a whole is corrected so that the position of the alignment mark on the substrate is gradually moved to the designed position, thereby aligning the shot area in the uppermost layer with the designed position. (See Patent Document 3).

特開2017-44721号公報JP 2017-44721 A 特開2016-51712号公報JP 2016-51712 A 国際公開2012/124517号公報International Publication No. 2012/124517

多数のチップ、パッケージなどが2次元配列した基板(例えば、キャリアにシリコンチップを搭載するFO-WLP(ファンアウト-ウェハレベルパッケージ)基板)の場合、そのチップ数は膨大な数となる。そこでは、チップマウント精度に起因してランダムなチップ配列誤差が生じるため、チップ毎に設けられたアライメントマークの位置を検出してアライメントを行う必要がある。これは多大な時間を要し、スループットが低下する。そのため、露光装置とは独立した計測装置によってアライメントマークの位置を事前計測する必要がある。 In the case of a substrate on which a large number of chips, packages, etc. are two-dimensionally arranged (for example, a FO-WLP (fan-out-wafer level package) substrate in which silicon chips are mounted on a carrier), the number of chips is enormous. In this case, since random chip arrangement errors occur due to chip mounting accuracy, it is necessary to perform alignment by detecting the positions of alignment marks provided for each chip. This takes a lot of time and reduces throughput. Therefore, it is necessary to measure the positions of the alignment marks in advance using a measuring device independent of the exposure device.

一方、基板の伸縮、変形は、工程を経るごとに生じ、その伸縮、変形度合いも異なる。そのため、露光装置に先立って測定されたアライメントマークの位置は、後の露光装置によるアライメント計測のときには異なっている場合が生じ、ワンショットの露光領域の選択、アライメント補正が誤って行われる可能性がある。 On the other hand, expansion and contraction and deformation of the substrate occur in each process, and the degree of expansion and contraction and deformation also differs. Therefore, the position of the alignment mark measured prior to the exposure apparatus may be different when the alignment measurement is performed later by the exposure apparatus, and there is a possibility that the selection of the one-shot exposure area and the alignment correction will be erroneously performed. be.

したがって、適切な露光領域を選択することで、位置合わせ誤差量を抑えながらパターンを重ねて転写することが求められる。 Therefore, it is required to overlap and transfer patterns while suppressing the amount of alignment error by selecting an appropriate exposure area.

本発明の露光装置は、基板上の複数のユニットに対し露光可能であって、ユニット毎に形成されたアライメントマークの位置を測定する測定装置と通信可能な露光装置であって、基板に設けられたGA(グローバルアライメント)用アライメントマークの位置を測定する測定部と、測定装置から送られてくるアライメントマーク情報に基づいて得られる各ユニットの位置情報と、測定部によって得られるGA用アライメントマークの位置情報とに基づいて、基板に形成される露光パターンと各ユニットとの位置合わせ残差を予測する残差予測部とを備える。そして露光装置は、位置合わせ残差に基づいて、複数のレチクルフィールドが設けられたレチクルに対するレチクルフィールドの切り替え、もしくはレチクルの交換を行う。ユニットは、例えばチップなどであり、露光対象領域となる。 An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus capable of exposing a plurality of units on a substrate and capable of communicating with a measuring device for measuring the position of an alignment mark formed on each unit. A measurement unit that measures the position of the GA (global alignment) alignment mark, the position information of each unit obtained based on the alignment mark information sent from the measurement device, and the position information of the GA alignment mark obtained by the measurement unit. a residual prediction unit that predicts an alignment residual between the exposure pattern formed on the substrate and each unit based on the positional information. Then, the exposure apparatus switches the reticle field for a reticle provided with a plurality of reticle fields or exchanges the reticle based on the alignment error. A unit is, for example, a chip, and serves as an exposure target area.

レチクルフィールドを切り替える構成としては、例えばレチクルは、互いにサイズの異なるワンショット領域を規定する複数のレチクルフィールドを有するレチクルであって、露光装置は位置合わせ残差に基づいてレチクルフィールドを選択し、ワンショットで露光するユニット数を調整する。あるいは、レチクルは、互いに異なるスケーリング量により描画された複数のレチクルフィールド有するレチクルであって、露光装置は、位置合わせ残差に基づいて、レチクルフィールドを選択し、スケーリング補正する。 As a configuration for switching reticle fields, for example, the reticle has a plurality of reticle fields that define one-shot areas of different sizes, and the exposure apparatus selects the reticle field based on the alignment residual. Adjust the number of units exposed in a shot. Alternatively, the reticle is a reticle having a plurality of reticle fields written with mutually different scaling amounts, and the exposure apparatus selects the reticle field and performs scaling correction based on the alignment residual.

残差予測部は、さらに、あらかじめ定められた各ユニットの設計位置情報を用いて、位置合わせ残差を予測することが可能である。この場合、露光装置は、各ユニットの位置合わせ残差が最小となる位置に対し、各ユニットの設計位置に近づく方向へ所定量だけオフセットしたターゲット座標位置を求め、基板上のターゲット座標位置とレチクルとを相対的にアライメントすればよい。 The residual predictor can further predict an alignment residual using predetermined design position information for each unit. In this case, the exposure apparatus obtains a target coordinate position that is offset by a predetermined amount in a direction approaching the design position of each unit with respect to the position where the alignment error of each unit is minimized, and determines the target coordinate position on the substrate and the reticle. and are relatively aligned.

このようなアライメントは、複数のユニットを有するマルチチップパッケージ基板領域が多面取り配置されている基板である場合に有効である。例えば残差予測部は、マルチチップパッケージ基板領域毎に、各ユニットの位置合わせ残差を予測し、位置合わせ残差が閾値以内となるようにターゲット座標を設定する。露光装置は、各ユニットの位置合わせ残差が閾値以内となる場合、マルチチップパッケージ基板領域を一括露光すればよい。 Such alignment is effective when the multi-chip package substrate area having a plurality of units is arranged in multiple planes. For example, the residual prediction unit predicts the alignment residual of each unit for each multi-chip package substrate area, and sets target coordinates so that the alignment residual is within a threshold. If the alignment error of each unit is within the threshold value, the exposure apparatus should collectively expose the multi-chip package substrate area.

一方、各ユニットの位置合わせ残差が閾値より大きくなる場合、レチクルの交換によって、ユニット毎に異なるパターンを露光すればよい。あるいは、レチクルフィールドの切換えによって、ユニット毎に異なるパターンを露光してもよい。 On the other hand, if the alignment error of each unit is greater than the threshold, a different pattern may be exposed for each unit by replacing the reticle. Alternatively, different patterns may be exposed for each unit by switching the reticle field.

本発明の他の態様である露光方法は、アライメントマークの位置を測定する、露光装置とは独立した測定装置によって、ユニット毎に形成されたアライメントマークから基板上に配置された各ユニットの位置を測定し、露光装置に設けられた測定部によって、基板に設けられたGA(グローバルアライメント)用アライメントマークの位置を測定し、測定装置により得られる各ユニットの位置情報と、測定部によって得られるGA用アライメントマークの位置情報とに基づいて、基板に形成される露光パターンと各ユニットとの位置合わせ残差を予測し、位置合わせ残差に基づいて、複数のレチクルフィールドが設けられたレチクルに対するレチクルフィールドの切り替え、もしくはレチクル交換を行う。 According to another aspect of the present invention, there is provided an exposure method in which a measuring device independent of an exposure device measures the position of each unit arranged on a substrate from alignment marks formed for each unit. A measurement section provided in the exposure apparatus measures the position of an alignment mark for GA (global alignment) provided on the substrate, and the position information of each unit obtained by the measurement apparatus and the GA obtained by the measurement section. Based on the positional information of the alignment marks for the substrate, an alignment error between the exposure pattern formed on the substrate and each unit is predicted, and based on the alignment error, a reticle for a reticle provided with a plurality of reticle fields. Field switching or reticle exchange.

本発明によれば、投影露光装置において、位置合わせ誤差量を抑えながらパターンを重ねて転写させることができる。 According to the present invention, in a projection exposure apparatus, patterns can be overlapped and transferred while suppressing the amount of alignment error.

本実施形態である投影露光装置の概略的ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a projection exposure apparatus according to this embodiment; FIG. 基板Wに形成されたショット配列を示した図である。3 is a diagram showing a shot arrangement formed on a substrate W; FIG. ショット配列誤差を成分に分けて示した図である。FIG. 4 is a diagram showing shot arrangement errors by dividing them into components; 測定装置15で実行されるチップ固有配列誤差算出処理のフローチャートを示した図である。4 is a diagram showing a flowchart of chip-specific arrangement error calculation processing executed by the measuring device 15. FIG. 投影露光装置10において実行されるアライメントを含めた露光処理を示した図である。2 is a diagram showing exposure processing including alignment performed in the projection exposure apparatus 10; FIG. 第2の実施形態におけるアライメントを含めた露光処理のフローチャートを示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a flowchart of exposure processing including alignment in the second embodiment; レチクルRを示した平面図である。4 is a plan view showing a reticle R; FIG. 図6のステップS305のサブルーチンを示した図である。FIG. 7 is a diagram showing a subroutine of step S305 of FIG. 6; 露光時に使用するレチクルフィールドF1~F4の選択手順を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a procedure for selecting reticle fields F1 to F4 used during exposure; ワンショット露光領域の変形具合を示した図である。It is the figure which showed the deformation|transformation condition of a one-shot exposure area|region. 複数のマスクパターンが形成されたレチクルを示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a reticle on which a plurality of mask patterns are formed; マルチチップパッケージを示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a multi-chip package;

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態である投影露光装置の概略的ブロック図である。ここでは、複数のレイヤーにパターンを重ねて形成する露光プロセスを行う。 FIG. 1 is a schematic block diagram of the projection exposure apparatus of this embodiment. Here, an exposure process is performed in which patterns are superimposed on a plurality of layers.

投影露光装置10は、フォトマスクとしてのレチクルRに形成されたマスクパターンを、ステップ&リピート方式に従って基板(ワーク基板)Wに転写する露光装置であり、放電ランプなどの光源20、投影光学系34を備えている。レチクルRは石英材などから構成されており、遮光領域をもつマスクパターンが形成されている。基板Wは、ここではシリコン、セラミックス、ガラスあるいは樹脂製の基板(例えば、インターポーザ基板)などが適用される。 The projection exposure apparatus 10 is an exposure apparatus that transfers a mask pattern formed on a reticle R as a photomask onto a substrate (work substrate) W according to a step-and-repeat method. It has The reticle R is made of a quartz material or the like, and has a mask pattern with a light shielding area. As the substrate W, a substrate made of silicon, ceramics, glass, or resin (for example, an interposer substrate) is applied here.

光源20から放射された照明光は、ミラー22を介してインテグレータ24に入射し、照明光量が均一になる。均一となった照明光は、ミラー26を介してコリメータレンズ28に入射する。これにより、平行光がレチクルRに入射する。光源20は、ランプ駆動部21によって駆動制御される。 The illumination light emitted from the light source 20 enters the integrator 24 via the mirror 22, and the illumination light amount becomes uniform. The uniform illumination light enters the collimator lens 28 via the mirror 26 . As a result, parallel light is incident on the reticle R. As shown in FIG. The light source 20 is driven and controlled by a lamp driving section 21 .

レチクルRは、マスクパターンが投影光学系34の光源側焦点位置となるようにレチクル用ステージ30に搭載されている。レチクルRを搭載したステージ30、基板Wを搭載したステージ40には、互いに直交するX-Y―Zの3軸座標系が規定されている。ステージ30は、レチクルRを焦点面に沿って移動させるようにX-Y方向に移動可能であり、ステージ駆動部32によって駆動される。またステージ30は、X-Y座標平面において回転も可能である。ステージ30の位置座標は、ここではレーザ干渉計もしくはリニアエンコーダ(図示せず)によって測定される。 The reticle R is mounted on the reticle stage 30 so that the mask pattern becomes the focal position of the projection optical system 34 on the light source side. A stage 30 on which the reticle R is mounted and a stage 40 on which the substrate W is mounted are defined with XYZ three-axis coordinate systems orthogonal to each other. Stage 30 is movable in the XY directions to move reticle R along the focal plane and is driven by stage drive 32 . Stage 30 is also rotatable in the XY coordinate plane. The position coordinates of stage 30 are measured here by a laser interferometer or a linear encoder (not shown).

レチクルRのマスクパターンが形成されたエリアを透過した光は、投影光学系34によって基板Wにパターン光として投影される。基板Wは、その露光面が投影光学系34の像側焦点位置と一致するように、基板用ステージ40に搭載されている。 The light transmitted through the area of the reticle R where the mask pattern is formed is projected as pattern light onto the substrate W by the projection optical system 34 . The substrate W is mounted on the substrate stage 40 so that its exposure surface coincides with the image-side focal position of the projection optical system 34 .

ステージ40は、基板Wを焦点面に沿って移動させるようにX-Y方向に移動可能であり、ステージ駆動部42によって駆動される。また、ステージ40は、焦点面(X-Y方向)に垂直なZ軸方向(投影光学系34の光軸方向)へ移動可能であり、さらに、X-Y座標平面において回転も可能である。ステージ40の位置座標は、図示しないレーザ干渉計もしくはリニアエンコーダによって測定される。 The stage 40 is movable in the XY directions to move the substrate W along the focal plane and is driven by a stage drive 42 . Further, the stage 40 can move in the Z-axis direction (optical axis direction of the projection optical system 34) perpendicular to the focal plane (XY direction), and can also rotate in the XY coordinate plane. The position coordinates of the stage 40 are measured by a laser interferometer (not shown) or a linear encoder.

制御部50は、ステージ駆動部32、42を制御してレチクルR、基板Wを位置決めするとともに、ランプ駆動部21を制御する。そして、ステップ&リピート方式に基づく露光動作を実行する。制御部50に設けられたメモリ(図示せず)には、レチクルRのマスクパターン位置座標、基板Wに形成されたショット領域の設計上の位置座標、ステップ移動量などが記憶されている。 The control unit 50 controls the stage driving units 32 and 42 to position the reticle R and the substrate W, and controls the lamp driving unit 21 . Then, an exposure operation based on the step & repeat method is executed. A memory (not shown) provided in the control unit 50 stores the mask pattern position coordinates of the reticle R, the designed position coordinates of the shot area formed on the substrate W, the step movement amount, and the like.

アライメントマーク撮像部36は、基板Wに形成されたアライメントマークを撮像するカメラあるいは顕微鏡であり、露光前において、ステージ駆動部42を駆動してステージ40を移動させることによって基板Wに設けられたアライメントマークを撮像する。画像処理部38は、アライメントマーク撮像部36から送られてくる画像信号に基づいて、アライメントマークの位置座標を検出する。ここでは、基板Wの四隅などに設けられたGA(グローバルアライメント)用アライメントマークの位置を検出する。 The alignment mark imaging unit 36 is a camera or a microscope that images an alignment mark formed on the substrate W, and drives the stage driving unit 42 to move the stage 40 to move the alignment mark provided on the substrate W before exposure. Take an image of the mark. The image processing section 38 detects the position coordinates of the alignment marks based on the image signal sent from the alignment mark imaging section 36 . Here, the positions of GA (global alignment) alignment marks provided at the four corners of the substrate W are detected.

制御部50は、ステップ&リピート方式に従い、基板Wに形成された各ショット領域にレチクルRのマスクパターンを順次転写していく。すなわち、制御部50は、ショット領域間隔に従ってステージ40を間欠的に移動させ、マスクパターンの投影位置に露光対象となるショット領域が位置決めされると、光源20を駆動してパターン光をショット領域に投影させる。 The control unit 50 sequentially transfers the mask pattern of the reticle R to each shot area formed on the substrate W according to the step-and-repeat method. That is, the control unit 50 intermittently moves the stage 40 according to the shot area interval, and when the shot area to be exposed is positioned at the projection position of the mask pattern, the control unit 50 drives the light source 20 to project the pattern light onto the shot area. project it.

測定装置15は、基板Wに設けられたアライメントマークを測定する装置であって、投影露光装置10と相互にデータ通信可能に接続されている。基板Wは、ここではFO-WLP基板で構成され、キャリア基板上にシリコンチップがマトリクス状に多数(例えば1万個)配列している。なお、基板はFO-WLP基板に限定するものではなく、通常のウエハ基板やプリント配線板等であってもよい。チップは同一種類でなくてもよく、複数種類のチップが配列されていてもよい。また、基板に比して小さい領域の回路パターン(ユニットと称する)がマトリクス状に多数配置された基板であって、ユニットを基準にアライメントして露光するものであってもよい。ユニットの内側に一つまたは複数のチップがあってもよい。測定装置15は、露光装置10によるパターニング前の段階で、各チップに設けられたアライメントマークの位置を測定する。 The measuring device 15 is a device for measuring alignment marks provided on the substrate W, and is connected to the projection exposure apparatus 10 so as to be able to communicate with each other. The substrate W here is composed of an FO-WLP substrate, and a large number (for example, 10,000) of silicon chips are arranged in a matrix on a carrier substrate. The substrate is not limited to the FO-WLP substrate, and may be a normal wafer substrate, printed wiring board, or the like. The chips may not be of the same type, and multiple types of chips may be arranged. Alternatively, the substrate may be a substrate on which a large number of circuit patterns (referred to as units) having a smaller area than the substrate are arranged in a matrix, and the exposure may be performed by aligning with the units as a reference. There may be one or more chips inside the unit. The measuring device 15 measures the positions of alignment marks provided on each chip before patterning by the exposure device 10 .

測定装置15は、基板Wを載置する基板ステージと、アライメントマークを撮像するカメラと、カメラに対して基板を相対移動させる走査機構と、基板の相対移動量を測定する計測部と、カメラによる撮像によって得られた画像からアライメントマークの位置を計測する画像処理部と、計測したアライメントマークの位置情報をファイルにして記録するデータ管理部と、それらを制御するコントローラとを備える(ここでは、いずれも図示せず)。 The measurement device 15 includes a substrate stage on which the substrate W is placed, a camera that captures an image of the alignment mark, a scanning mechanism that moves the substrate relative to the camera, a measurement unit that measures the amount of relative movement of the substrate, and a camera. An image processing unit that measures the position of the alignment mark from an image obtained by imaging, a data management unit that records the position information of the measured alignment mark as a file, and a controller that controls them (here, any not shown).

測定装置15は、各チップのアライメントマークの位置情報に関するファイルをデータサーバ60に送信する。データサーバ60は、測定対象となった基板WのIDと紐付けてファイルを記録、管理する。 The measuring device 15 transmits to the data server 60 a file regarding the positional information of the alignment marks of each chip. The data server 60 records and manages the file in association with the ID of the substrate W to be measured.

投影露光装置10は、各レイヤーに対してマスクパターンを転写(露光)するとき、アライメントを行う。すなわち、ショット領域の配列誤差である位置合わせ誤差を検出し、基板Wのショット領域とマスクパターンの投影エリアとの位置合わせを事前に行う。 The projection exposure apparatus 10 performs alignment when transferring (exposing) a mask pattern to each layer. That is, an alignment error, which is an alignment error of the shot areas, is detected, and alignment between the shot areas of the substrate W and the projection area of the mask pattern is performed in advance.

本実施形態では、投影露光装置10が、測定装置15によって測定された各チップのアライメントマークの位置から、各チップ固有の位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量と、アライメントマーク撮像部36によって測定されるGA用アライメントマークの位置とを用いて、露光工程時における各チップの露光位置を求める。投影露光装置10は、求められた各チップの露光位置に応じて、ダイ・バイ・ダイ(以下、D/D)方式によるアライメント露光を行う。以下、これについて詳述する。 In this embodiment, the projection exposure apparatus 10 calculates the amount of positional deviation peculiar to each chip from the position of the alignment mark of each chip measured by the measuring device 15. Using the measured positions of the GA alignment marks, the exposure position of each chip during the exposure process is determined. The projection exposure apparatus 10 performs alignment exposure according to the die-by-die (hereinafter referred to as D/D) method according to the determined exposure position of each chip. This will be described in detail below.

図2は、基板Wに形成されたショット配列を示した図である。図3は、基板Wの変形等に起因するショット配列の歪みを示した図である。 FIG. 2 is a diagram showing a shot arrangement formed on the substrate W. As shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the distortion of the shot arrangement caused by the deformation of the substrate W or the like.

図2に示すように、基板Wには、X-Y座標系によって規定されるグリッドに合わせてチップCPをマトリクス状に一定間隔で配列させた下層パターンが形成されている。ここでは、各チップCPはショット領域に相当し、レチクルRに形成されているマスクパターンをチップCP(以下、ショット領域ともいう)上に重ねて形成する。また、ショット領域CPの配列に沿って、位置合わせ用のアライメントマークAMが任意の位置(図2においては左右端中央位置)に形成されている。位置合わせ用のアライメントマークAMは、ショット領域CPの近傍位置(例えばスクライブライン上)に設けても良い。また、位置合わせ用のアライメントマークAMの内のいくつかを、GA用アライメントマークとして兼用するようにしてもよい。 As shown in FIG. 2, the substrate W is formed with a lower layer pattern in which chips CP are arranged in a matrix at regular intervals in accordance with a grid defined by an XY coordinate system. Here, each chip CP corresponds to a shot area, and the mask pattern formed on the reticle R is formed over the chip CP (hereinafter also referred to as shot area). Alignment marks AM for alignment are formed at arbitrary positions (central positions of left and right ends in FIG. 2) along the arrangement of the shot areas CP. The alignment mark AM for alignment may be provided at a position near the shot area CP (for example, on the scribe line). Further, some of the alignment marks AM for alignment may also be used as alignment marks for GA.

図3には、基板Wの変形によってショット領域CPの並びが崩れている状態を示している。基板Wがウエハである場合、その変形量はさほど大きくないが、下層パターンとの重ね合せで許容される誤差範囲と比較すると無視できない大きさとなる。また、基板Wがプリント基板やインターポーザー基板である場合、基板Wの変形は更に大きくなる。そのため、各チップCPの位置は、設計上の位置からずれる。 FIG. 3 shows a state in which the alignment of the shot areas CP is disrupted due to the deformation of the substrate W. As shown in FIG. When the substrate W is a wafer, the amount of deformation is not so large, but it is not negligible when compared with the allowable error range for overlaying the underlying pattern. Moreover, when the board W is a printed board or an interposer board, the deformation of the board W is further increased. Therefore, the position of each chip CP deviates from the designed position.

基板WがFO-WLP基板の場合、チップマウント精度に起因するランダムなチップ配列誤差(ダイシフトと呼ばれる)が発生する。一方、基板Wは、工程を経る度に伸縮、変形(これらを合わせて基板変形と呼ぶ)が生じる。そのため、露光時の各チップCPのアライメントマークAMの位置は、測定装置15で測定した時のアライメントマークAMの位置とは異なる。 When the substrate W is an FO-WLP substrate, random chip alignment errors (called die shift) occur due to chip mounting accuracy. On the other hand, the substrate W undergoes expansion, contraction and deformation (collectively referred to as substrate deformation) each time it undergoes a process. Therefore, the position of the alignment mark AM of each chip CP during exposure differs from the position of the alignment mark AM measured by the measuring device 15 .

特に、複数のレイヤーに対してパターニングを行う場合、露光を含む工程(露光、エッチング、熱処理等)を繰り返すたびに、基板Wの伸縮、変形度合いが変化し、測定装置15によって測定されたアライメントマークAMとの位置ずれが大きくなる。 In particular, when patterning is performed on a plurality of layers, each time a process including exposure (exposure, etching, heat treatment, etc.) is repeated, the degree of expansion and contraction and deformation of the substrate W changes, and the alignment mark measured by the measurement device 15 changes. Positional deviation from AM increases.

図3は、ショット配列誤差を成分に分けて示した図である。ダイシフトによるチップ配列誤差成分(ダイシフト量と定義する)は、チップCP間でその誤差量に法則性がない。この法則性のない配列誤差を固有位置ずれ量と定義する。固有位置ずれ量は、基板W全体の変形、伸縮とは関係なく線形性のない(非線形の)誤差成分とみなすことができる。一方、基板Wの変形、伸縮などによるチップ配列誤差成分は、基板Wの全体に対する変形度合いに応じてチップCP間で共通の法則性をもって生じる配列誤差であるため、線形性のある誤差成分とみなすことができる。 FIG. 3 is a diagram showing the components of the shot arrangement error. Chip arrangement error components due to die shift (defined as die shift amounts) have no regularity in error amounts between chip CPs. This non-regular arrangement error is defined as a specific positional deviation amount. The inherent positional deviation amount can be regarded as a non-linear (non-linear) error component regardless of the deformation and expansion/contraction of the substrate W as a whole. On the other hand, the chip arrangement error component due to the deformation, expansion and contraction of the substrate W is an arrangement error that occurs with a common law among the chips CP according to the degree of deformation of the entire substrate W, so it is regarded as a linear error component. be able to.

そこで、最初に測定装置15によって測定された各チップCPのアライメントマークAMの位置と設計上の位置とのチップ配列誤差量の中から、線形性のある配列誤差量を取り除き、各チップの固有位置ずれ量を抽出する。そして、露光装置10では、GA用アライメントマークから求められる線形性のチップ配列誤差量を求め、各チップの固有位置ずれ量を組み合わせて露光工程時における各チップの露光位置を推定する。 Therefore, first, from the chip array error amount between the position of the alignment mark AM of each chip CP measured by the measuring device 15 and the designed position, the linear array error amount is removed, and the unique position of each chip is calculated. Extract the amount of deviation. Then, in the exposure apparatus 10, the linear chip arrangement error amount obtained from the GA alignment mark is obtained, and the exposure position of each chip in the exposure process is estimated by combining the inherent positional deviation amount of each chip.

図4は、測定装置15で実行されるチップ固有配列誤差算出処理のフローチャートを示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of the chip-specific arrangement error calculation process executed by the measuring device 15. As shown in FIG.

基板Wの各チップに設けられたアライメントマークの位置を測定すると(S101)、各チップにおけるアライメントマークの位置情報と設計上の位置情報との差分(X、Y、θ)
を算出する(S102)。そして、求められたチップ配列誤差量から、最小二乗法などを用いて線形成分を抽出し(S103)、これを取り除くことによって、各チップの固有位置ずれ量となるX、Y、θ成分を求める(S104)。
When the positions of the alignment marks provided on each chip of the substrate W are measured (S101), the difference (X, Y, θ) between the position information of the alignment marks on each chip and the design position information is
is calculated (S102). Then, from the obtained chip arrangement error amount, a linear component is extracted using the method of least squares or the like (S103), and by removing this, the X, Y, and .theta. (S104).

図5は、投影露光装置10において実行されるアライメントを含めた露光処理を示した図である。 FIG. 5 is a diagram showing exposure processing including alignment performed in the projection exposure apparatus 10. As shown in FIG.

基板Wに設けられたGA用アライメントマークの位置(例えば、基板四隅に設けられたアライメントマークの位置)を測定し、設計上の位置との差分を、X成分、Y成分、θ成分に分けて算出する(S201)。一方、測定装置15によって求められた各チップの固有位置ずれ量のデータをデータサーバ60から読み出す(S202)。 The positions of the GA alignment marks provided on the substrate W (for example, the positions of the alignment marks provided at the four corners of the substrate) are measured, and the difference from the design position is divided into the X component, the Y component, and the θ component. Calculate (S201). On the other hand, the data of the unique positional deviation amount of each chip obtained by the measuring device 15 is read from the data server 60 (S202).

露光装置10によって測定されたGA用アライメントマークの位置ずれ量は、線形性をもつ位置ずれ量(すなわち、露光装置に基板を載置した際のX、Y、θのずれ量や、基板伸縮や直交度の変化等の変形量の総和)とみなすことができるため、これから露光工程における基板W全体の変形量を算出することができる。そして、GAアライメントの手法によって、基板W全体の変形量から求めた各チップの露光位置に置けるX、Y、θ成分の位置ずれ量を算出することができる(この基板W全体の変形量から求めた各チップの露光位置における位置ずれ量を、線形位置ずれ量ともいう定義する)。ただし、基板Wの変形、伸縮が、基板全体に渡って、あるいは露光対象領域に関して略均一に生じているものとする。 The positional deviation amount of the GA alignment mark measured by the exposure apparatus 10 is a linear positional deviation amount (that is, the X, Y, and θ deviation amounts when the substrate is placed on the exposure apparatus, the expansion and contraction of the substrate, and the like. Since it can be regarded as the sum of deformation amounts such as changes in orthogonality, the deformation amount of the entire substrate W in the exposure process can be calculated from this. Then, by the GA alignment technique, it is possible to calculate the amount of positional deviation of the X, Y, and θ components at the exposure position of each chip obtained from the amount of deformation of the entire substrate W (calculated from the amount of deformation of the entire substrate W). The amount of positional deviation at the exposure position of each chip is also defined as the amount of linear positional deviation). However, it is assumed that the deformation and expansion/contraction of the substrate W occur substantially uniformly over the entire substrate or with respect to the exposure target area.

そして、各チップの線形位置ずれ量と、固有位置ずれ量とに基づいて、各チップの露光位置を算出する(S203)。すなわち、設計上の露光位置に対して、線形位置ずれ量と、固有位置ずれ量とを加味することにより、露光工程時の各チップの露光位置(露光マップ)を算出する。投影露光装置10では、各チップのアライメントマークを測定していないが、この演算によって各チップの露光位置を推定してき、ダイ・バイ・ダイ方式による露光が行われる(S204)。 Then, the exposure position of each chip is calculated based on the linear positional deviation amount and the intrinsic positional deviation amount of each chip (S203). That is, the exposure position (exposure map) of each chip during the exposure process is calculated by adding the linear positional deviation amount and the inherent positional deviation amount to the designed exposure position. Although the projection exposure apparatus 10 does not measure the alignment marks of each chip, the exposure position of each chip is estimated by this calculation, and exposure is performed by the die-by-die method (S204).

このように本実施形態によれば、投影露光装置10とは独立した測定装置15によって、基板Wにマトリクス配置されたチップのアライメントマークの位置を事前に測定し、各チップ固有の固有位置ずれ量を求める。そして、投影露光装置10は、GA用アライメントマークを測定し、線形性のある各チップの位置ずれ量を算出する。そして、固有位置ずれ量と線形性のある位置ずれ量とに基づき、露光装置10に基板W搭載されている状況で各チップの露光位置を算出し露光を行う。 As described above, according to this embodiment, the positions of the alignment marks of the chips arranged in a matrix on the substrate W are measured in advance by the measurement device 15 independent of the projection exposure apparatus 10, and the inherent positional deviation amount of each chip is measured. Ask for Then, the projection exposure apparatus 10 measures the GA alignment marks and calculates the positional deviation amount of each chip having linearity. Based on the inherent positional deviation amount and the linear positional deviation amount, the exposure position of each chip is calculated and the exposure is performed while the substrate W is mounted on the exposure apparatus 10 .

このように工程とともに変化する線形性のある位置ずれ量を露光工程時に算出する一方、最初のチップ搭載時に生じ、工程を経ても変化しない固有位置ずれ量とを露光装置使用前に算出することにより、適切なアライメントを行うことができる。特に、基板Wに対して繰り返しパターンを重ねる場合においても、適切なアライメントを実行することができる。これは、チップ以外の要素を2次元配列した基板に対して適用することも可能である。 In this way, by calculating the positional deviation amount with linearity that changes with the process during the exposure process, and by calculating the inherent positional deviation amount that occurs when the chip is first mounted and does not change even after the process, before using the exposure apparatus. , a proper alignment can be performed. In particular, even when repeating patterns are superimposed on the substrate W, appropriate alignment can be performed. This can also be applied to a substrate on which elements other than chips are two-dimensionally arranged.

測定装置15がチップ固有の位置ずれ量を算出し投影露光装置10に出力する代わりに、データサーバ60あるいは投影露光装置10によってチップ固有の位置ずれ量を算出するようにしてもよい。また、GA用アライメントマークは、基板Wに対して特定の箇所に形成されたものに限定されず、所定のアライメントマークを選んで線形性のある位置ずれ量を求めてもよい。また、投影露光装置の代わりにマスクレス露光装置に適用することも可能である。この場合、求められた各チップのアライメントマーク固有位置ずれ量の位置に基づいて、露光データを補正すればよい。 Instead of the measuring device 15 calculating the chip-specific positional deviation amount and outputting it to the projection exposure apparatus 10, the data server 60 or the projection exposure apparatus 10 may calculate the chip-specific positional deviation amount. Further, the GA alignment mark is not limited to one formed at a specific location on the substrate W, and a predetermined alignment mark may be selected to obtain a linear positional deviation amount. It is also possible to apply to a maskless exposure apparatus instead of a projection exposure apparatus. In this case, the exposure data may be corrected based on the obtained position of the unique positional deviation amount of the alignment mark of each chip.

また、基板Wの所定のレイヤーの露光においては、測定装置15がチップ固有の位置ずれ量を算出して投影露光装置10に出力するようにし、そのレイヤーより上層のレイヤーの露光の際には、すでに算出したチップ固有の位置ずれ量を用いてアライメントを行うようにしてもよい。 Further, when exposing a predetermined layer of the substrate W, the measuring device 15 calculates the chip-specific positional deviation amount and outputs it to the projection exposure device 10, and when exposing a layer above that layer, Alignment may be performed using the chip-specific positional deviation amount that has already been calculated.

次に、図6~図12を用いて、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、パターニングしたときに位置合わせ誤差量がどの程度生じるかを事前にシミュレーションして確認を行う。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 12. FIG. In the second embodiment, it is confirmed by simulating in advance how much the amount of alignment error occurs when patterning is performed.

図6は、第2の実施形態におけるアライメントを含めた露光処理のフローチャートを示した図である。ただし、所定の露光工程時におけるアライメント調整および露光処理を示す。また、あらかじめ定められた露光方式に従った露光を行う。 FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of exposure processing including alignment in the second embodiment. However, it shows alignment adjustment and exposure processing during a predetermined exposure process. Further, exposure is performed according to a predetermined exposure method.

第1の実施形態と同様、測定装置15によって基板Wの各チップに設けられたアライメントマークの位置を測定し、各チップの固有位置ずれ量を求めて、データサーバ60に保存する(S101~S104)。露光装置10のステージ40に基板Wを搬送して、データサーバ60から各チップの固有位置ずれ量を読みだすとともに、GA用アライメントマークの位置を測定する(S301、S302)。そして、各チップ露光位置におけるX、Y、θ成分の位置ずれ量(線形位置ずれ量)を求める(S303)。 As in the first embodiment, the measurement device 15 measures the position of the alignment mark provided on each chip of the substrate W, obtains the inherent positional deviation amount of each chip, and stores it in the data server 60 (S101 to S104). ). The substrate W is transported to the stage 40 of the exposure apparatus 10, the inherent positional deviation amount of each chip is read from the data server 60, and the positions of the GA alignment marks are measured (S301, S302). Then, the positional deviation amount (linear positional deviation amount) of the X, Y, and .theta. components at each chip exposure position is obtained (S303).

そして、各チップの線形位置ずれ量と、測定装置15で測定された各チップの固有位置ずれ量とに基づいて、露光工程時における各チップの露光位置を算出する(S304)。 Then, the exposure position of each chip during the exposure process is calculated based on the linear positional deviation amount of each chip and the inherent positional deviation amount of each chip measured by the measuring device 15 (S304).

求められた露光工程時における各チップの露光位置をあらかじめ定められた露光方式に従って露光した場合、どの程度位置ずれ量が残るのか知るためにシミュレーションを行う(S305)。ここでは、露光方式として、互いにパターン配列数の異なる複数のレチクルフィールドの中から適切なレチクルフィールドを選択してパターニングを行う露光方式が採用されている。図7~9を用いてこの露光方式について説明する。 A simulation is performed to find out how much positional deviation remains when the obtained exposure position of each chip in the exposure process is exposed according to a predetermined exposure method (S305). Here, as an exposure method, an exposure method is adopted in which an appropriate reticle field is selected from among a plurality of reticle fields having different numbers of pattern arrangements for patterning. This exposure method will be described with reference to FIGS.

図7は、レチクルRを示した平面図である。レチクルRには、遮光部となるレチクル本体RBに4つのレチクルフィールドF1~F4が設けられており、同一のマスクパターンMPが、パターン配列数がそれぞれ異なるように形成されている。レチクルフィールドF1、F2、F3、F4のパターン配列数は、それぞれ1(=20)、4(=22)、8(=23)、16(=24)となっている。 FIG. 7 is a plan view showing the reticle R. FIG. The reticle R is provided with four reticle fields F1 to F4 in the reticle body RB, which serves as a light shielding portion, and the same mask patterns MP are formed so that the numbers of patterns arranged are different. The numbers of pattern arrays of the reticle fields F1, F2, F3, and F4 are 1 (=2 0 ), 4 (=2 2 ), 8 (=2 3 ), and 16 (=2 4 ), respectively.

基板Wが変形やダイシフトのない場合、ショット領域の配列誤差がないことから、最もパターン配列数の多いレチクルフィールドF4によってパターン転写すれば、基板W全体に対するショット回数を最小に抑えることができる。しかしながら、基板Wが大きく変形し、あるいはダイシフトが大きい場合、最もパターン配列数の多いレチクルフィールドF4を用いて露光を行うと、許容されるオーバーレイ精度を超えてマスクパターンを重ね合わせる恐れがある。 When the substrate W is free from deformation and die shift, there is no arrangement error in the shot area. Therefore, the number of shots for the entire substrate W can be minimized by pattern transfer using the reticle field F4 having the largest number of pattern arrangements. However, if the substrate W is greatly deformed or the die shift is large, exposure using the reticle field F4 with the largest number of pattern arrays may cause mask patterns to be overlaid beyond the allowable overlay accuracy.

そこで、基板Wの露光対象領域全体を複数の領域(以下では、演算領域という)に分割し、この演算領域をワンショット露光領域として定め、シミュレーションを行う。そして、複数のレチクルフィールドF1~F4の中で、各チップ(パターン形成領域)に対して推定される(計算される)位置ずれ残差量が閾値以下となってパターン数が最大となるレチクルフィールドを選択する。 Therefore, the entire exposure target area of the substrate W is divided into a plurality of areas (hereinafter referred to as calculation areas), and the calculation areas are defined as one-shot exposure areas to perform simulation. Then, among the plurality of reticle fields F1 to F4, the reticle field in which the estimated (calculated) misregistration residual amount for each chip (pattern formation area) is equal to or less than the threshold value and the number of patterns becomes maximum. to select.

図8は、図6のステップS305のサブルーチンを示した図である。 FIG. 8 is a diagram showing the subroutine of step S305 in FIG.

まず、露光方式に従って定められた所定のワンショット露光領域内に配置されるチップが抽出される(S401)。そして、ワンショット露光領域のショット中心に対する設計上のチップ中心位置を算出するとともに、抽出された各チップ(パターン形成領域)のアライメントマークの位置情報に基づいて、ワンショット露光領域のアライメント補正値がX、Y、θ成分として算出される。 First, chips arranged in a predetermined one-shot exposure area determined according to the exposure method are extracted (S401). Then, the design chip center position with respect to the shot center of the one-shot exposure area is calculated, and the alignment correction value of the one-shot exposure area is calculated based on the position information of the alignment marks of each extracted chip (pattern formation area). It is calculated as X, Y, and θ components.

このアライメント補正値を、各ワンショット露光領域について算出する(S402)。そして、アライメント補正値によってアライメント露光した場合の各チップの中心位置と設計上の中心位置との位置ずれ量(以下、位置合わせ残差量という)を算出する(S403)。 This alignment correction value is calculated for each one-shot exposure area (S402). Then, the amount of misalignment between the center position of each chip and the designed center position (hereinafter referred to as alignment residual amount) when alignment exposure is performed using the alignment correction value is calculated (S403).

ステップS404では、位置合わせ残差量が閾値以下であるか否かが判断される。ここでの閾値は、パターニングを重ねるときに配線のずれなどが影響しない範囲で最大の許容量を表す。位置合わせ残差量が閾値以下の場合、先に定められたワンショット領域で露光することに決定される(S405)。一方、位置合わせ残差量が閾値以下ではない場合、次のレチクルフィールド、すなわちワンショット露光領域を選択し(S406)、ステップS401~S403を実行して位置合わせ残差量を求める。 In step S404, it is determined whether or not the alignment residual amount is equal to or less than a threshold. Here, the threshold represents the maximum allowable amount within a range in which misalignment of wiring does not affect when patterning is repeated. If the alignment residual amount is equal to or less than the threshold, it is determined to perform exposure in the previously determined one-shot area (S405). On the other hand, if the alignment residual amount is not equal to or less than the threshold, the next reticle field, that is, the one-shot exposure area is selected (S406), and steps S401 to S403 are executed to obtain the alignment residual amount.

図9は、露光時に使用するレチクルフィールドF1~F4の選択手順を示した図である。初めに、レチクルフィールドF4のパターン配列数に合わせたワンショット露光領域OA1を定める。4つのワンショット露光領域OA1に対し、アライメントマークの位置合わせ残差量がそれぞれ算出される。 FIG. 9 is a diagram showing a procedure for selecting reticle fields F1 to F4 used during exposure. First, a one-shot exposure area OA1 is determined in accordance with the number of patterns arranged in the reticle field F4. The alignment residual amount of the alignment mark is calculated for each of the four one-shot exposure areas OA1.

位置合わせ残差量が閾値以下であるエリアに対しては、レチクルフィールドF4を選択する。一方、位置合わせ残差量が閾値を超える場合、新たにワンショット露光領域となるレチクルフィールドF3を選択し、シミュレーションによって位置合わせ残差量を算出する。位置合わせ残差量が閾値を超えるエリアに対して、レチクルフィールドF2を選択する。さらに、位置合わせ残差量が閾値を超えるエリアに対しては、レチクルフィールドF1を選択する。 For areas where the amount of registration residual is less than or equal to the threshold, reticle field F4 is selected. On the other hand, if the alignment residual amount exceeds the threshold, the reticle field F3 is newly selected as the one-shot exposure area, and the alignment residual amount is calculated by simulation. Reticle field F2 is selected for areas where the amount of registration residual exceeds the threshold. In addition, reticle field F1 is selected for areas where the amount of registration residual exceeds the threshold.

このようにサイズの大きいレチクルフィールドの順でレチクルフィールドおよびそのレチクルフィールドで露光する場合のシミュレーションを行い、位置合わせ残差量を求める。そして、位置合わせ残差量が閾値以下であることを確認して、ワンショット露光領域を設定していく。 In this way, a simulation is performed in which the reticle fields are exposed in descending order of size and the reticle fields are used to determine the amount of alignment residual error. Then, after confirming that the alignment residual amount is equal to or less than the threshold value, the one-shot exposure area is set.

ワンショット露光領域のレチクルフィールドが基板全体に対して選択されると、それに基づいたアライメント露光が行われる(図6のステップS306)。ステップS301~S306を各レイヤーに対して繰り返すことで、基板Wに対してパターンを重ねて転写させていく。 Once the reticle field of the one-shot exposure area is selected for the entire substrate, alignment exposure is performed based thereon (step S306 in FIG. 6). By repeating steps S301 to S306 for each layer, patterns are superimposed and transferred onto the substrate W. FIG.

ここでは、ワンショット露光領域に含まれるパターン形成領域の数が異なる複数のレチクルフィールドを用意する露光方式を採用しているが、基板変形に合わせて形状の異なる複数のレチクルフィールドを設けたレチクルで露光することも可能である。以下、この露光方式について詳述する。 Here, an exposure method is employed in which a plurality of reticle fields with different numbers of pattern forming regions included in the one-shot exposure region are prepared. Exposure is also possible. This exposure method will be described in detail below.

図10は、ワンショット露光領域の変形具合を示した図である。ワンショット露光領域VP1は、基板変形のない状態で矩形形状が維持されており、基準となるワンショット露光領域形状である。基板Wに線形伸縮が生じた場合、基準のワンショット露光領域VP1は矩形形状を維持し、寸法のみ変化する。ワンショット露光領域VP2、VP3は、線形変形の形状を示している。 FIG. 10 is a diagram showing how the one-shot exposure area is deformed. The one-shot exposure area VP1 maintains a rectangular shape without substrate deformation, and has a reference one-shot exposure area shape. When linear expansion/contraction occurs in the substrate W, the reference one-shot exposure area VP1 maintains its rectangular shape, and only its dimensions change. One-shot exposure areas VP2 and VP3 show the shape of linear deformation.

一方、X方向/Y方向に関して+/-方向に向けて対向する辺に対して同程度の直交度のずれが生じると、ワンショット露光領域は平行四辺形状に変化する。ワンショット露光領域VP4は、-X方向に向けて直交度のずれが生じた平行四辺形(菱形)形状であり、ワンショット露光領域VP6は、-Y方向に向けて直交度のずれが生じている。また、ワンショット露光領域VP5、VP7は、直交度のずれがより大きい非矩形状を示している。 On the other hand, if the sides facing each other in the +/− direction with respect to the X direction/Y direction have a deviation of the same degree of orthogonality, the one-shot exposure area changes into a parallelogram shape. The one-shot exposure region VP4 has a parallelogram (rhombus) shape with a deviation in orthogonality in the -X direction, and the one-shot exposure region VP6 has a deviation in orthogonality in the -Y direction. there is Also, the one-shot exposure areas VP5 and VP7 exhibit a non-rectangular shape with a larger deviation in orthogonality.

さらに、基準ワンショット露光領域VP1は、相対する辺が近づくように直交度のずれが生じ、台形形状のワンショット露光領域VP’のように変形する場合もある。このように、基板Wの歪みに起因するショット領域の矩形状から非矩形状への変形は様々である。 Further, the reference one-shot exposure area VP1 may be deformed into a trapezoidal one-shot exposure area VP' due to deviation in the degree of orthogonality such that the opposite sides approach each other. As described above, the deformation of the shot area from a rectangular shape to a non-rectangular shape due to the distortion of the substrate W varies.

図11は、複数のマスクパターンが形成されたレチクルを示した図である。ここでは、様々な非矩形状へ変形したワンショット露光領域に合わせて、複数のマスクパターン(変形マスクパターン)がレチクルRに形成されている。図3に示すように、8つのマスクパターンがここではレチクルRに形成されており、各マスクパターンのフィールド形状は、ワンショット露光領域の変形形状に対応している(ただし、変形が微小であるため、図10では変形を目視できるように図示していない。)。 FIG. 11 is a diagram showing a reticle on which a plurality of mask patterns are formed. Here, a plurality of mask patterns (deformed mask patterns) are formed on the reticle R in accordance with one-shot exposure areas deformed into various non-rectangular shapes. As shown in FIG. 3, eight mask patterns are formed here on the reticle R, and the field shape of each mask pattern corresponds to the deformed shape of the one-shot exposure area (however, the deformed shape is very small). Therefore, the deformation is not shown in FIG. 10 so that the deformation can be seen.).

このような露光方式に対しても、レチクルフィールドを順次選択しながらシミュレーションを実行し、位置合わせ残差量が閾値以下かそうでないかを判断し、各エリアに対してレチクルフィールドを選択してアライメント露光を行うことができる。なお、複数のレチクルの中からレチクルを選択して露光を行うようにしてもよい。 For such an exposure method, a simulation is performed while sequentially selecting reticle fields, and it is determined whether or not the amount of alignment residual error is below a threshold value. Exposure can be performed. Note that exposure may be performed by selecting a reticle from among a plurality of reticles.

さらに、露光方式として、アレイコントロールアライメント露光方式を適用することも可能である。アレイコントロールアライメント露光方式では、算出された各パターン形成領域のアライメントマークの位置を設計上の位置へ所定距離(例えば、中間地点)だけ移動させたターゲット座標位置を算出し、これに基づいたアライメントを行う、すなわちアライメント補正値を修正する。 Furthermore, it is also possible to apply an array control alignment exposure method as an exposure method. In the array control alignment exposure method, the target coordinate position is calculated by moving the calculated position of the alignment mark in each pattern formation area to the designed position by a predetermined distance (for example, halfway point), and alignment based on this is calculated. perform, that is, modify the alignment correction value.

この場合、ターゲット座標位置に基づいて露光した場合のシミュレーションを行い、各パターン形成領域(チップ)の位置合わせ残差量を算出する。アレイコントロールアライメント露光方式では、一般的に露光工程を各レイヤーに繰り返し行う度に、各チップの配列が設計値に近づいていく。シミュレーションの結果、位置合わせ残差量が閾値以下でない場合、チップごとにアレイコントロールアライメントをして露光位置を求め、ダイ・バイ・ダイ露光を行う。一方、位置合わせ残差量が閾値以下になった場合、チップ位置が設計上の位置となっていると見做し、ワンショット露光領域を拡張して複数のチップを一括で露光(フルショット露光)する。 In this case, a simulation of exposure is performed based on the target coordinate position, and the alignment residual amount of each pattern formation region (chip) is calculated. In the array control alignment exposure method, the arrangement of each chip generally approaches the design value each time the exposure process is repeated for each layer. As a result of the simulation, if the alignment residual amount is not equal to or less than the threshold value, array control alignment is performed for each chip to determine the exposure position, and die-by-die exposure is performed. On the other hand, if the alignment residual amount is less than the threshold, the chip position is assumed to be the designed position, and the one-shot exposure area is expanded to expose multiple chips at once (full-shot exposure). )do.

このように本実施形態によれば、測定装置15にとって得られるチップの位置情報、すなわち各パターン形成領域のアライメントマークの位置情報と、露光装置10によって得られるGA用アライメントマークの位置情報とに基づき、露光工程時、すなわち基板Wをステージ搭載したときの各パターン形成領域の露光位置を算出する。 As described above, according to the present embodiment, based on the positional information of the chip obtained by the measuring device 15, that is, the positional information of the alignment marks in each pattern forming region, and the positional information of the GA alignment marks obtained by the exposure device 10, , the exposure position of each pattern forming region is calculated during the exposure process, that is, when the substrate W is mounted on the stage.

そして、所定の露光方式に従って定められるレチクルフィールドあるいはワンショット露光領域で行うアライメント露光をシミュレーションし、そのときの(残っている)各チップに位置合わせ残差量を、ワンショット露光領域ごとに求める。位置合わせ残差量が閾値以下である場合、そのワンショット露光領域で露光することに決定し、そうでない場合、次のレチクルフィールドを選択してシミュレーションするか、あるいはダイ・バイ・ダイ露光を行う。 Then, an alignment exposure performed in a reticle field or one-shot exposure area determined according to a predetermined exposure method is simulated, and an alignment residual amount for each (remaining) chip at that time is obtained for each one-shot exposure area. If the amount of registration residual is less than or equal to the threshold, then decide to expose in that one-shot exposure area, otherwise choose the next reticle field to simulate or do a die-by-die exposure. .

別々のタイミングで測定装置15と露光装置10によって得られたアライメントマークの位置情報に基づいて事前にシミュレーションを行うことにより、位置合わせ誤差量が所望する範囲に収まっているか否かを露光前に確認することができ、予想範囲を超えた位置合わせ誤差が生じるのを抑えることができる。 By performing a simulation in advance based on the alignment mark position information obtained by the measuring device 15 and the exposure device 10 at different timings, it is possible to check whether the amount of alignment error is within a desired range before exposure. It is possible to suppress the occurrence of registration errors beyond the expected range.

上述した露光方式以外の露光方式に従ってシミュレーションを行ってもよい。あるいは、アレイコントロールアライメント露光方式において、ダイ・バイ・ダイ露光の代わりに上述したレチクルフィールドの切り替えによる露光を行ってもよい。基板に関しては、チップ配列の基板だけでなく、パッケージ基板など様々なパターン形成領域を2次元配列させた基板に対して適用することができる。 The simulation may be performed according to an exposure method other than the exposure method described above. Alternatively, in the array control alignment exposure method, instead of die-by-die exposure, exposure by switching the reticle field described above may be performed. As for the substrate, the present invention can be applied not only to substrates having chip arrays, but also to substrates such as package substrates in which various pattern formation regions are two-dimensionally arranged.

基板は、図12に示すように、複数のユニット(F1~F3)によって1つのパッケージFを構成するマルチチップパッケージ領域が多面取り配置されている基板であってもよい。その場合、マルチチップパッケージ基板領域毎に、各ユニットの位置合わせ残差をシミュレーションによって予測し、位置合わせ残差が閾値以内となるようにターゲット座標を設定する。各ユニットの位置合わせ残差が残閾値以内となる場合、マルチチップパッケージ領域を一括露光することで、アライメントと露光に要する時間を短縮することが可能となる。 As shown in FIG. 12, the substrate may be a substrate on which multiple multi-chip package regions, each of which constitutes one package F with a plurality of units (F1 to F3), are arranged. In this case, the alignment residual of each unit is predicted by simulation for each multi-chip package substrate area, and the target coordinates are set so that the alignment residual is within the threshold. When the alignment residual error of each unit is within the residual threshold value, the time required for alignment and exposure can be shortened by collectively exposing the multi-chip package area.

マルチチップパッケージではパッケージ内に配置されるチップが異なる種類であることがあり、チップに合わせてユニットも異なるパターンを露光する場合がある。レチクルのレチクルフィールドごとに異なるパターンを用意して、レチクルフィールドを切換えることによって異なるユニットのパターンを露光することが可能である。別の方法として、レチクル毎に異なるパターンを設け、レチクル自体を交換することによって異なるユニットのパターンを露光することも可能である。 In a multi-chip package, different types of chips may be arranged in the package, and the units may also expose different patterns in accordance with the chips. It is possible to prepare a different pattern for each reticle field of the reticle and expose patterns of different units by switching the reticle field. Alternatively, it is possible to provide different patterns for each reticle and expose patterns of different units by exchanging the reticle itself.

10 投影露光装置
15 測定装置
40 ステージ
42 ステージ駆動部
50 制御部
W 基板
AM アライメントマーク
R レチクル
REFERENCE SIGNS LIST 10 projection exposure apparatus 15 measuring apparatus 40 stage 42 stage driving section 50 control section W substrate AM alignment mark R reticle

Claims (11)

基板上の複数のユニットに対し露光可能であって、ユニット毎に形成されたアライメントマークの位置を測定する測定装置と通信可能な露光装置であって、
前記基板に設けられたGA(グローバルアライメント)用アライメントマークの位置を測定する測定部と、
前記測定部による前記GA用アライメントマークの位置情報測定よりも前に前記測定装置によって測定されたユニット毎のアライメントマークの位置から得られる各ユニットの位置情報と、前記測定部によって得られる前記GA用アライメントマークの位置情報とに基づいて、露光工程時における各ユニットの露光位置を算出し、定められた露光方式に従って露光したときの前記基板に形成される露光パターンと各ユニットとの位置合わせ残差を予測する残差予測部とを備え、
位置合わせ残差に基づいて、複数のレチクルフィールドが設けられたレチクルに対するレチクルフィールドの切り替え、もしくはレチクルの交換を行うことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus capable of exposing a plurality of units on a substrate and capable of communicating with a measuring apparatus for measuring positions of alignment marks formed on each unit,
a measurement unit that measures the position of a GA (global alignment) alignment mark provided on the substrate;
position information of each unit obtained from the position of the alignment mark for each unit measured by the measuring device before position information measurement of the alignment mark for the GA by the measuring unit; and the position information for the GA obtained by the measuring unit Based on the position information of the alignment mark, the exposure position of each unit is calculated during the exposure process, and the alignment residual error between the exposure pattern formed on the substrate and each unit when the exposure is performed according to the determined exposure method. and a residual prediction unit that predicts
An exposure apparatus that switches reticle fields for a reticle provided with a plurality of reticle fields or exchanges the reticle based on an alignment error.
前記レチクルは、互いにサイズの異なるワンショット領域を規定する複数のレチクルフィールドを有するレチクルであって、
前記露光装置は、位置合わせ残差に基づいて前記レチクルフィールドを選択し、ワンショットで露光するユニット数を調整することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
The reticle is a reticle having a plurality of reticle fields defining one-shot areas of different sizes,
2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said exposure apparatus selects said reticle field based on an alignment error and adjusts the number of units to be exposed in one shot.
前記レチクルは、互いに異なるスケーリング量により描画された複数のレチクルフィールドを有するレチクルであって、
前記露光装置は、前記位置合わせ残差に基づいて前記レチクルフィールドを選択し、スケーリング補正することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
The reticle is a reticle having a plurality of reticle fields drawn with mutually different scaling amounts,
2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said exposure apparatus selects said reticle field based on said registration error and performs scaling correction.
前記残差予測部が、さらに、あらかじめ定められた各ユニットの設計位置情報を用いて、位置合わせ残差を予測することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said residual prediction section further predicts an alignment residual using predetermined design position information of each unit. 各ユニットの位置合わせ残差が最小となる位置に対し、各ユニットの設計位置に近づく方向へ所定量だけオフセットしたターゲット座標位置を求め、前記基板上のターゲット座標位置とレチクルとを相対的にアライメントすることを特徴とする請求項4に記載の露光装置。 A target coordinate position offset by a predetermined amount in a direction approaching the design position of each unit is obtained with respect to the position where the alignment error of each unit is minimum, and the target coordinate position on the substrate and the reticle are relatively aligned. 5. The exposure apparatus according to claim 4, wherein: 前記基板は、複数のユニットを有するマルチチップパッケージ基板領域が多面取り配置されている基板であることを特徴とする請求項4または5に記載の露光装置。 6. An exposure apparatus according to claim 4, wherein said substrate is a substrate on which multiple multi-chip package substrate areas having a plurality of units are arranged. 前記残差予測部が、前記マルチチップパッケージ基板領域毎に、前記各ユニットの位置合わせ残差を予測し、前記位置合わせ残差が閾値以内となるようにターゲット座標を設定することを特徴とする請求項6に記載の露光装置。 The residual prediction unit predicts an alignment residual of each unit for each multi-chip package substrate area, and sets target coordinates so that the alignment residual is within a threshold value. The exposure apparatus according to claim 6. 各ユニットの位置合わせ残差が閾値以内となる場合、前記マルチチップパッケージ基板領域を一括露光することを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 8. The exposure apparatus according to claim 7, wherein the multi-chip package substrate area is collectively exposed when the alignment error of each unit is within a threshold value. 各ユニットの位置合わせ残差が閾値より大きくなる場合、前記レチクルの交換によって、ユニット毎に異なるパターンを露光することを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 8. An exposure apparatus according to claim 7, wherein when the alignment error of each unit becomes larger than a threshold, different patterns are exposed for each unit by exchanging the reticle. 各ユニットの位置合わせ残差が閾値より大きくなる場合、レチクルフィールドの切換えによって、ユニット毎に異なるパターンを露光することを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 8. An exposure apparatus according to claim 7, wherein when the alignment error of each unit is greater than a threshold, different patterns are exposed for each unit by switching the reticle field. アライメントマークの位置を測定する、露光装置とは独立していて前記露光装置と通信可能な測定装置によって、ユニット毎に形成されたアライメントマークから基板上に配置された各ユニットの位置を測定し、
前記測定装置による各ユニットの位置の測定後、前記露光装置に設けられた測定部によって、前記基板に設けられたGA(グローバルアライメント)用アライメントマークの位置を測定し、
前記測定装置により得られる各ユニットの位置情報と、前記測定部によって得られるGA用アライメントマークの位置情報とに基づいて、露光工程時における各ユニットの露光位置を算出し、定められた露光方式に従って露光したときの前記基板に形成される露光パターンと各ユニットとの位置合わせ残差を予測し、
位置合わせ残差に基づいて、複数のレチクルフィールドが設けられたレチクルに対するレチクルフィールドの切り替え、もしくはレチクル交換を行うことを特徴とする露光方法。
The position of each unit arranged on the substrate is measured from the alignment mark formed for each unit by a measuring device that measures the position of the alignment mark and is independent of the exposure device and can communicate with the exposure device. death,
After measuring the position of each unit by the measuring device, the position of a GA (global alignment) alignment mark provided on the substrate is measured by a measuring unit provided in the exposure device,
Based on the positional information of each unit obtained by the measuring device and the positional information of the GA alignment mark obtained by the measuring unit, the exposure position of each unit during the exposure process is calculated, and according to the determined exposure method. Predicting an alignment residual between each unit and an exposure pattern formed on the substrate when exposed ,
An exposure method comprising switching a reticle field for a reticle provided with a plurality of reticle fields or exchanging the reticle based on an alignment error.
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