JPH027511A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH027511A
JPH027511A JP63158607A JP15860788A JPH027511A JP H027511 A JPH027511 A JP H027511A JP 63158607 A JP63158607 A JP 63158607A JP 15860788 A JP15860788 A JP 15860788A JP H027511 A JPH027511 A JP H027511A
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shot
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wafer
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石尾 則明
Keiji Fujiwara
啓司 藤原
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はいわゆるステップ・アンド・リピート方式の
露光装置に関し、特に実素子パターンの重ね合わせ精度
を改善したものに関するものである。
〔従来の技術〕
従来から、半導体製造に用いられる露光装置として、ス
テッパと呼ばれる装置が知られている。
このステッパは、半導体ウェハを投影レンズ下でステッ
プ移動させながら、レチクル上に形成されているパター
ン像を投影レンズで縮小して1枚のウェハ上の各ショッ
ト領域に順次露光して行くものである。
このステ7バにおいては、ウェハのプロセス中で発生す
る線形伸縮によりランアウトズレが生じ、アライメント
精度の低下を招くという欠点があり、このため市販され
ている露光装置には、このランアウト量を測定し、ずれ
を修正する手段が備えられている。
このような修正の方法としては特開昭61−44429
号公報や特開昭62−291133号公報に示されたも
のがある。第5図は前者に示された従来のエンハンスメ
ントグローバルアライメント(EGA)法の露光シーケ
ンスを示し、以下この図を用いて露光方法を詳しく説明
する。
まず、オリエンテーションフラットを使ってウェハのプ
リアライメントを行なう(ステップ5ll)、その後ウ
ェハグローバルアライメント(WGA)マークを使って
ウェハの回転補正を行う(ステップ512)、そして、
ウェハステージをチップ配列の設計値に基づいて移動さ
せ、誤差検出用として設定された複数のショソ) 91
域について、レーザステップアライメント(LSA)光
学系によりその焼付パターンのLSAアライメントマー
ク位置を検出するとともに、レーザ干渉計によりウェハ
ステージの位置を検出し、これらの検出値によりウェハ
上の焼付パターンとレクチルのパターン像との重ね合わ
せ誤差を検出する(ステップ513)。
次に各ショットにおける重ね合わせ誤差と上記ウェハス
テージの位置座標とから、実際の各ショットの位置座標
を算出し、これらの座標の設計上の位置座標(焼付パタ
ーンの位置座標)からの偏差を求め、さらにこの偏差の
平均値を補正値(誤差パラメータ)として算出する(ス
テップS4)。
そしてこの誤差パラメータと設計値とから各々の回転、
直交、ベースライン、スケーリング補正されたチップの
配列マツプを作成する(ステップ515)、この配列マ
ツプに従ってステップアンドリピート方式によりステー
ジを位置決めしくステップ516)、各ショットを露光
する(ステップ517)。
ここで補正値(誤差パラメーター)としては上述のよう
にベースライン補正9回転補正、直交度補正、スケーリ
ング補正の4つがあり、これら4つの中でスケーリング
補正については第6図に示すように定義される。スケー
リング補正係数Pは、X−x      ΔX x        L−N となる。
ここで、Lはステップサイズ、Nはショットナンバー、
Xはウェハ中心からN番目のショットまでの設計距離、
Xはウェハ中心からN番目のショットまでの実測距離、
10nはウェハ中心からN番目のショットである。
また上記補正値は特開昭61−44429号公報に開示
されているような高度な統計的手法によって求められて
いる。このような露光シーケンスはN5R−1505G
(日本光学製)ステッパーに採用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の露光装置はアライメントマークの信号検出位置を
実際のアライメントマーク位置であると仮定して、スケ
ーリング補正係数を求めるものであるため、対称性のよ
いマークを用いる必要があった。
詳しく説明すると、第4図は上記EGAのサンプリング
ショットのウェハ中心からの距離を変えてN5R−15
05G (日本光学製)を用いて計測されたスケーリン
グ補正係数を示し、実線はアライメントマーク上にレジ
ストを塗布していない時、点線はレジストを塗布した時
の補正係数を示している。なおこの図では横軸にサンプ
リングショットのウェハ中心からの距離、縦軸にスケー
リング補正係数をとっている。この図からレジスト塗布
により擬偵のスケーリングエラーが発生することがわか
る。
また、゛87応用物理学会予稿集(18a−F−6,1
8aF−8,18a−F−9,18a−F−10)には
、レジストのアライメントマーク上の部分では非対称性
が強く、マーク上のレジスト膜による干渉効果がアライ
メント精度に悪影響を及ぼしていることが報告されてい
る。
このため均一なレジスト膜厚を得るマーク構造や透明樹
脂をコーティングしてレジスト膜厚を均一にする改良が
必要であるという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、マークの非対称性から生じるオフセントを除
いて、ウェハの伸縮あるいは装置間のステッピングエラ
ーのみによる正しいランアウト補正量を求めることがで
き、これによりスループットの減少を招くことなく、重
ね合わせ精度を向上でき、ひいてはウェハの歩留りを向
上できる露光装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る露光装置は、サンプリング条件の異なる
各ショット領域において、それぞれレクチルのパターン
像の焼付位置の補正量を求め、各領域について得られた
焼付位置補正量よりショット領域間の正しいピンチ間隔
を算出し、アライメントマークの測定誤差分を含まない
ランアウト量の正しい補正量を求め、この補正量を用い
て高精度アライメントを行って露光するようにしたもの
である。
〔作用〕
この発明においては、アライメントマーク及びマーク上
の被覆材料の非対称性から生じるマーク検出位置の誤差
を除去し、ランアウト量の正しい補正量を求めるように
したから、スループットの減少を招くことなく、重ね合
わせ精度を向上してウェハの歩留りを向上することがで
きる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例による露光装置の構成を示す
ブロック図であり、図において、1はステップ・アンド
・リピート動作するウェハステージで、その上には半導
体ウェハ2が載置されている。また3はレクチル4上の
実素子パターン像を投影レンズ5を介して上記ウェハ2
上に焼付ける照明系、6は上記ウェハステージ1の位置
を検出するレーザ干渉計、7は上記ウェハ2の既設の焼
付パターンのアライメントマークの位置をミラー8を介
して読み取るマーク検出光学系である。
またMlはウェハステージ1のステッピング量(ウェハ
ステージの位置座標)とアライメントマークの検出位置
座標に基づいて、ウェハ中心からN番目の複数のショッ
ト、及びN−1番目の複数のショットにおいてそれぞれ
既設の実素子パターンと焼付ける実素子パターン像との
ずれを検出するずれ検出手段、M2はN番目及びN−1
番目のショットすべてについて得られたずれ量を演算処
理してスケーリング補正係数を算出する補正係数算出手
段、9はこのスケーリング補正係数に基づいて上記ウェ
ハステージ1をステップ送り駆動制御するウェハステー
ジの駆動装置である。
第2図(al、 (b)は該装置の動作を説明するため
の図で、ウェハ上に設定されたショット領域、及びスケ
ーリング補正係数の算出アルゴリズムを示している。
また第3図はレジストの塗布ムラによるアライメントマ
ークの位置ずれを示す図である。ここで示すようにレジ
スト30の塗布ムラを有するアライメントマーク20の
位置検出信号には擬似の位置ずれ量(ΔR)が含まれる
。よって、中心よりN番目のサンプリングショットより
計測されたスケーリングの補正係数P、は、 となり、(N−1)番目のものP、、−1は、(P:真
のスケーリング補正係数、p、、p、、−。
:計測されたスケーリング補正係数、ΔE9 ;設計値
からの位置ずれ量(ウェハの伸縮など)、ΔR,:ii
!似の位置ずれ量(塗布ムシなど)、Lニステップサイ
ズ、Nニジヨツトナンバー)ここで、真のスケーリング
補正係数PはN番目。
あるいはN−1番目いずれのショットについても等しく
、つまり L−N    L ・ (N−1) であるから、上記(1)、 (2)式よりP干P7 ・
N−P、、  ・ (N−1)−L で表せる。またウェハ周辺部において、レジストの塗布
ムラによる位置ずれ量が等しい(ΔRイヘΔR,−,)
と仮定すると、 P=P、  ・N−P、、   (N−1)で表せる。
よって真のスケーリング補正係数はN番目と(N−1)
番目の計測されたスケーリング補正係数より求められる
次に第2図を用いて動作について説明する。
N5R−1505Gを用い、1枚目のウェハにおいて第
2図(a)のように中心からN番目のサンプリングショ
ット10n8ケを選択し、EGA法によりスケーリング
補正係数(P、、)を計測する(ステップ51)6次に
P7がある設定値より大きいか否かを判断しくステップ
S2)、大きい場合は、中心からN−1番目のサンプリ
ングショッ)10mによるスケーリング補正係数(p、
、−+)を測定する(ステップS3)、この係数P、、
とP。
1より、真のスケーリング補正係数P=P、  ・N−
Pイー1   (N−1)を求め(ステップ34)、こ
のスケーリング補正係数PからX軸方向の補正値P(x
)、Y軸方向の補正値P (y)を算出し、これらの値
をN5R−1505Gのスケーリング補正係数としてオ
フセント入力しくステップS5)、スケーリング補正の
みこのオフセット値に従うよう設定する。そして再度、
ウェハをN5R−1505Gに搬送し、EGAアライメ
ントに従って露光する(ステップS6)。また上記ステ
ップS2において、設定値がP7より小さい場合には、
ステップ83〜5を飛ばしてステップS6へ進む。
ここでは、第3図のグラフで示されるNSR1505G
のスケーリング計測値、つまり点A (5,0゜3.5
) 、点B (7,2,2,5)を上記式に代入すると
P=5.Ox3.5−7.2 x2.5 =−0,5(
ppm)が得られた。この値−0,5(ppm)をスケ
ーリングオフセット値として入力し、EGAアライメン
トを行った。
このように本実施例では、ウェハ中心からN番目のショ
ット10n1及びN−1番目のショット10mからそれ
ぞれ既設の実素子パターンと焼付ける実素子パターン像
とのずれを検出し、これらのずれ量について焼付位置補
正量を算出し、この再焼付位置補正量を演算処理して、
アライメントマークの測定誤差分を含まないスケーリン
グ補正係数Pを算出するようにしたので、ランアウト量
を、アライメントマークの非対称性から生じるオフセッ
トを除いたものとでき、これによりスループットの減少
を招くことなく、重ね合わせ精度を向上してウェハの歩
留りを向上することができる。
なお、上記実施例では、EGAのサンプリングショット
として、中心からN番目とN−1番目のショットを設定
したが、これは第7図(a)に示すようにY方向に並ぶ
サンプリングショット列10yを2列、第7図(b)に
示すようにX方向に並ぶサンプリングショット列10x
を2列設定するようにしてもよい、このようにショット
を設定した場合、レジスト等の塗布ムラはウェハ中心程
小さくなっているため、X方向のショット列10Xによ
りY方向のスケーリング補正係数を、X方向のショット
列10yによりX方向のスケーリング補正係数を、アラ
イメントマークの測定誤差分を除いて正確に求めること
ができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る露光装置によれば、スケ
ーリング補正係数算出子りゴリズムの変更のみによって
塗布ムラによるスケーリングエラーを除去するようにし
たので、スループ・ノドの減少を招くことなく、重ね合
わせ精度を向上して、ウェハの歩留りを向上することが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による露光装置のブロック
構成を示す図、第2図は該露光装置の動作を説明するた
めの図、第3図はレジストの塗布ムラによるアライメン
トマークの位置ずれ状態を示す図、第4図はサンプリン
グショット位置によるスケーリング補正係数の変化を示
す図、第5図は従来のEGA露光シーケンスを示す図、
第6図はスケーリング補正係数の定義を説明するための
図、第7図は本発明の他の実施例装置におけるすンプリ
ングショットの設定方法を示す図である。 1・・・ウェハステージ、2・・・ウェハ、3・・・照
明系、4・・・レクチル、5・・・投影レンズ、6・・
・レーザ干渉計、Ml・・・ずれ量検出手段、M2・・
・補正係数算出手段、7・・・ステップ駆動装置、1o
・・・ショット領域、Ion・・・ウェハ中心からN番
目のショット領域、10m・・・ウェハ中心からN−1
番目のショット領域、20・・・アライメントマーク。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体ウェハ上のアライメントマーク位置の測定
    値からスケーリング補正係数を求め、該半導体ウェハを
    この係数に基づいてステップ・アンド・リピート動作さ
    せて、レチクル上の素子パターン像を該半導体ウェハ上
    の各ショット領域に順次焼付ける露光装置において、 上記ショット領域のうち第1のサンプリング条件を満た
    す第1の複数のショット領域、及び第2のサンプリング
    条件を満たす第2の複数のショット領域の各々について
    、既設の実素子パターンの位置と焼付ける素子パターン
    像の位置とのずれ量を検出するパターンずれ量検出手段
    と、 該第1、第2のショット領域のすべてについて得られた
    ずれ量を演算処理して上記スケーリング補正係数を算出
    する算出手段とを備え、 上記スケーリング補正係数を、上記アライメントマーク
    の測定誤差分を除去したものとするようにしたことを特
    徴とする露光装置。
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