JPH09199414A - Methods for measuring alignment error and expositing and for controlling overlay accuracy in semiconductor device manufacturing process - Google Patents

Methods for measuring alignment error and expositing and for controlling overlay accuracy in semiconductor device manufacturing process

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JPH09199414A
JPH09199414A JP8256024A JP25602496A JPH09199414A JP H09199414 A JPH09199414 A JP H09199414A JP 8256024 A JP8256024 A JP 8256024A JP 25602496 A JP25602496 A JP 25602496A JP H09199414 A JPH09199414 A JP H09199414A
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the methods for measuring an alignment error and exposing and for controlling an overlay accuracy which can increase a throughput, keeping a processing accuracy and a controlling accuracy as they are. SOLUTION: Since an alignment error between fields and an in-field alignment error can be handled separately in theory and a variation in in-field component error such as a magnification error and rotation error is usually small enough to be neglected, there is no necessity of multi-point measurement of all the exposure fields sampled from a wafer W as in the conventional method and a multi-point measurement of only a few exposure fields is good enough to realize a practical accuracy. Nine exposure fields F are sampled from one wafer W and then a five-point in-field measurement is conducted for a central field and a one-point in-field measurement is conducted for eight fields in the periphery of the wafer W. The total number of measurement points P is 13 and this number is remarkably fewer than 45 in the conventional method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィ技術
を利用して基板上に形成される半導体デバイスの製造工
程における基板とフォトマスクとの間の合わせ精度の測
定ならびに露光、あるいは上下パターン間の重ね合わせ
精度の管理において、スループットを改善するための技
術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to measurement of alignment accuracy between a substrate and a photomask in a manufacturing process of a semiconductor device formed on a substrate by using a lithography technique, exposure, or overlay between upper and lower patterns. The present invention relates to a technique for improving throughput in management of alignment accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイス製造などの微細加工に適
用されるリソグラフィは、縮小投影露光装置の投影レン
ズ(対物レンズ)の高NA化、高圧水銀ランプの輝線か
らエキシマ・レーザ光への移行にみられる露光波長の短
波長化、あるいは位相シフト法や変形照明法といった超
解像技術の採用により、その解像度を確実に向上させて
きた。
2. Description of the Related Art Lithography applied to microfabrication such as semiconductor device manufacturing is concerned with the high NA of a projection lens (objective lens) of a reduction projection exposure apparatus and the shift from the bright line of a high pressure mercury lamp to an excimer laser beam. The resolution has been steadily improved by shortening the exposure wavelength used, or by adopting a super-resolution technique such as a phase shift method or a modified illumination method.

【0003】一方、合わせ精度の技術においても、露光
ステージの制振や温調、あるいは投影光学系の収差の改
善といった、装置性能の改善による合わせ精度の向上が
なされてきた。合わせ精度としては、一般にデザイン・
ルール(最小加工寸法)の1/3〜1/4の値が要求さ
れ、例えば0.3μmルールにおいては、0.1μm以
下の高い合わせ精度が管理目標値として要求されること
になる。そして、このような高精度の合わせ操作を可能
にする技術が、測定方法や露光におけるアライメント、
ならびに重ね合わせ精度の管理方法について要求される
に到っている。
On the other hand, also in the technique of alignment accuracy, alignment accuracy has been improved by improving the apparatus performance such as vibration control and temperature control of the exposure stage or improvement of aberration of the projection optical system. As for the alignment accuracy,
A value of 1/3 to 1/4 of the rule (minimum processing dimension) is required, and for example, in the 0.3 μm rule, a high alignment accuracy of 0.1 μm or less is required as a management target value. And the technology that enables such highly accurate alignment operation is
In addition, there is a demand for a control method of overlay accuracy.

【0004】まず露光工程では、サンプリングショット
で測定されたステージ座標系と基板座標系とのズレの統
計処理に基づきアライメントがなされる。例えば1次式
による変換モデルを導入し、露光に先立って基板上の露
光対象となるフィールド(以下、これを便宜上、露光フ
ィールドあるいは単にフィールドと称する)について、
測定された座標と基準座標との差分の二乗の積算の和で
記述される誤差成分を1次変換モデルの各変換パラメー
タで偏微分して得られる連立方程式から、前記1次変換
モデルの各変換パラメータを定め、ついで定めた変換パ
ラメータを係数とした1次変換モデルに基づいてアライ
メント格子(予想格子)を作成し、このアライメント格
子が示す座標に基づいてアライメントを行った後に露光
がなされている。
First, in the exposure process, alignment is performed based on the statistical processing of the deviation between the stage coordinate system and the substrate coordinate system measured by sampling shots. For example, by introducing a conversion model based on a linear equation, the field to be exposed on the substrate (hereinafter, referred to as an exposure field or simply field) on the substrate prior to exposure is
From the simultaneous equations obtained by partially differentiating the error component described by the sum of squared differences of the measured coordinates and the reference coordinates with the respective conversion parameters of the first-order conversion model, the respective conversions of the first-order conversion model Exposure is performed after parameters are defined, an alignment grid (predictive grid) is created based on a first-order conversion model having the conversion parameters defined as coefficients, and alignment is performed based on the coordinates indicated by the alignment grid.

【0005】また、一般的な重ね合わせ精度の管理ステ
ップは、以下の通りである。 (1)1ロットから所定枚数のウエハを抜き取り、各ウ
エハ内で幾つかの露光がなされたフィールド(以下、こ
の露光済みのフィールドも、便宜上、露光フィールドと
称する。なお前記露光対象となるフィールドとの区別が
必要な際にはその都度記述される)をサンプリングし、
サンプリングしたフィールドに発生している重ね合わせ
誤差をバーニアの目視観察、あるいは専用の測定装置を
用いた観測により測定し、(2)上記の重ね合わせ誤差
から、平均値xと標準偏差σを求め、(3)|x|+3
σと管理目標値(スペック)を比較し、(4)|x|+
3σ管理目標値であれば合格、|x|+3σ>管理目標
値であれば不合格(スペックアウト)と判定する。この
ように、重ね合わせ精度の管理は一般的な品質管理手法
と同様、|x|+3σ(xは平均値、|x|は平均値の
絶対値、σは標準偏差)の値を管理目標値と比較するこ
とにより行われる。
Further, the general superposition accuracy management steps are as follows. (1) A field in which a predetermined number of wafers are extracted from one lot and several exposures have been performed in each wafer (hereinafter, this exposed field is also referred to as an exposure field for convenience. Is described each time it is necessary to distinguish)
The overlay error occurring in the sampled field is measured by visual observation of vernier or by using a dedicated measuring device, and (2) the average value x and the standard deviation σ are obtained from the overlay error. (3) | x | +3
σ is compared with the management target value (spec), and (4) | x | +
If it is the 3σ management target value, it is determined to be passed, and if | x | + 3σ> the management target value, it is determined to be unacceptable (spec out). As described above, in the control of the overlay accuracy, the value of | x | + 3σ (x is the average value, | x | is the absolute value of the average value, and σ is the standard deviation) is used as the management target value, as in a general quality control method. It is done by comparing with.

【0006】ここで、|x|+3σは、正規分布におい
て母集団の99.7%を含む範囲である。|x|+3σ
が管理目標値以下である場合には、そのロットのウエハ
はすべて次工程へ送られるが、管理目標値を越えている
(スペックアウト)場合には、そのロットのウエハはす
べて再生工程へ回される。ここで再生工程とは、レジス
ト・パターンを一旦剥離し、再度リソグラフィを行って
レジスト・パターンを形成し直す一連の工程を指す。
Here, | x | + 3σ is a range including 99.7% of the population in the normal distribution. | X | + 3σ
If the control target value is less than the control target value, all the wafers in the lot are sent to the next process. If the control target value is exceeded (spec out), all the wafers in the lot are sent to the remanufacturing process. It Here, the regenerating step refers to a series of steps in which the resist pattern is once peeled off and lithography is performed again to re-form the resist pattern.

【0007】前記のような露光工程、および重ね合わせ
精度管理工程に共通して必要とされる技術は、合わせ誤
差の測定技術である。以下、露光工程の位置合わせに係
る誤差あるいは重ね合わせ精度管理工程における重ね合
わせ誤差は、特に明記する場合を除き、説明の便宜上纏
めて”合わせ誤差”と略記する。また”合わせ精度”に
ついても同様である。ところで従前では、このような合
わせ誤差として主としてフィールド間で発生する合わせ
誤差が対象とされてきた。例えば合わせ精度の管理に関
してはフィールド間誤差が対象になっていた。しかしな
がら近年は、半導体デバイスが高集積化され、また生産
性向上のために1ショットで複数個のチップが露光され
ることから、個々の露光フィールドのサイズが20mm
角以上に大型化しており、この結果露光フィールド隅部
の合わせ誤差が、露光工程においても、また重ね合わせ
精度管理工程においても、いずれも無視できないレベル
に達している。
The technique commonly required for the exposure process and the overlay accuracy control process as described above is a technique for measuring an alignment error. Hereinafter, the error relating to the alignment in the exposure process or the overlay error in the overlay accuracy control process will be collectively referred to as “alignment error” for convenience of description, unless otherwise specified. The same applies to "alignment accuracy". By the way, in the past, as such an alignment error, an alignment error mainly occurring between fields has been targeted. For example, regarding the management of the alignment accuracy, the error between fields was the target. However, in recent years, semiconductor devices are highly integrated, and a plurality of chips are exposed in one shot to improve productivity. Therefore, the size of each exposure field is 20 mm.
The size is larger than a corner, and as a result, the alignment error at the corner of the exposure field reaches a level that cannot be ignored in both the exposure process and the overlay accuracy control process.

【0008】このため、フィールド間合わせ精度に加え
て、フィールド内における合わせ精度にかかる技術が、
露光工程ならびに重ね合わせ精度管理工程において重要
になっている。すなわち、フィールド内外の合わせ精度
をまとめた総合的な合わせ精度を意味する、「トータル
・オーバーレイ精度」が必要とされるに至った。
Therefore, in addition to the field alignment accuracy, a technique related to the field alignment accuracy is
It is important in the exposure process and the overlay accuracy control process. In other words, “total overlay accuracy”, which means a total alignment accuracy that combines the alignment accuracy inside and outside the field, has been required.

【0009】ところで、前記のようなフィールド間合わ
せ精度の測定は、通常、1個の露光フィールド内で1個
の地点を選んで合わせ誤差を測定する、所謂フィールド
内1点測定により行われてきた。これに対し、フィール
ド内合わせ精度の測定は、通常、1個の露光フィールド
内で複数個の地点を選んで合わせ誤差を測定する、所謂
フィールド内多点測定により行われている。
By the way, the measurement of the inter-field alignment accuracy as described above has usually been carried out by so-called one-field measurement in which one point is selected in one exposure field and the alignment error is measured. . On the other hand, in-field alignment accuracy is usually measured by so-called multi-field measurement, in which a plurality of points are selected in one exposure field to measure alignment error.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、現状の露光
装置あるいは重ね合わせ精度測定機を用いて、前記のフ
ィールド内多点測定を行う場合には、フィールド間精度
の測定用にサンプリングされた露光フィールドの個々に
ついて、多点測定が行われている。この場合、露光装置
ではロットを構成している全ウエハが対象とされ、重ね
合わせ精度測定機ではロットからサンプリングされたウ
エハが対象とされる。例えば図5は、このような重ね合
わせ精度測定機による処理を示す。同図には、1ロット
からサンプリングされた例えば3枚のウエハWの各々に
おいて、全25個の露光フィールドFの中からサンプリ
ングされた9個すべての露光フィールドFの各々につい
て、それぞれ5個の測定地点Pで測定を行う様子が模式
的に示されている。
By the way, when the above-mentioned multi-point measurement in the field is performed by using the existing exposure apparatus or overlay accuracy measuring machine, the exposure field sampled for measuring the inter-field accuracy is used. Multipoint measurement is performed for each of the. In this case, the exposure apparatus targets all the wafers that make up the lot, and the overlay accuracy measuring apparatus targets the wafers sampled from the lot. For example, FIG. 5 shows processing by such an overlay accuracy measuring machine. In the figure, for each of, for example, three wafers W sampled from one lot, five measurements are made for each of all nine exposure fields F sampled from a total of 25 exposure fields F. The manner in which the measurement is performed at the point P is schematically shown.

【0011】即ち、測定地点の総数は1枚あたり、(5
ポイント)×(9フィールド)で45となる。よって前
記のようにサンプリングされたすべての露光フィールド
Fについて5点測定を行ったとすると、1点測定により
フィールド間重ね合わせ誤差のみを測定していた場合に
比べて、測定の所要時間が5倍以上に増大してしまうと
いう問題があった。これは、測定そのものに要する時間
に加え、ウエハのハンドリングやアライメントに時間を
要することに因る。そして前記のような問題点は、露光
工程でのフィールド内成分アライメントの測定において
も同様に生じるものであった。
That is, the total number of measurement points is (5
It is 45 in points) × (9 fields). Therefore, if five-point measurement is performed on all the exposure fields F sampled as described above, the time required for measurement is five times or more as compared with the case where only the inter-field overlay error is measured by one-point measurement. There was a problem that it would increase. This is because it takes time to handle and align the wafer in addition to the time required for the measurement itself. The above-mentioned problems similarly occur in the measurement of the in-field component alignment in the exposure process.

【0012】前記のように、従来の技術ではサンプリン
グポイントの増加によってリソグラフィのスループット
を大幅に低下させ、結果的に半導体デバイスのコストを
上昇させるという問題があった。そこで本発明は、従来
技術が有する前記のような問題を解決し、加工精度およ
び管理精度を維持しながらスループットを向上させるこ
とが可能な、合わせ精度の測定方法および露光方法と、
重ね合わせ精度管理方法を提供することを目的とする。
As described above, the conventional technique has a problem that the throughput of lithography is significantly reduced due to the increase of sampling points, resulting in an increase in the cost of semiconductor devices. Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is capable of improving throughput while maintaining processing accuracy and management accuracy, and a method for measuring alignment accuracy and an exposure method,
It is an object to provide a superposition accuracy control method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係る合わせ精度
の測定方法は、上述の目的を達成するために提案される
ものであり、サンプリングされた露光フィールドのすべ
てについて多点測定を行うという従来の考え方から脱
し、多点測定を行う露光フィールド(以下、多点測定フ
ィールドと称する)の数をサンプリングされた露光フィ
ールドの総数よりも少なくとも1以上減らし、残りの露
光フィールドについては1点測定を行うことを基本的な
考え方としている。これは、「フィールド内合わせ誤差
とフィールド間合わせ誤差とは、独立に扱うことができ
る」という理論的根拠および、本発明者がメカサンプル
を用いた実測に基づいて経験的に得た知見に依拠するも
のである。
A method of measuring alignment accuracy according to the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object, and is a conventional method of performing multipoint measurement on all sampled exposure fields. The number of exposure fields for multi-point measurement (hereinafter referred to as multi-point measurement fields) is reduced by at least 1 from the total number of sampled exposure fields, and one-point measurement is performed for the remaining exposure fields. That is the basic idea. This is based on the theoretical basis that "the intra-field alignment error and the inter-field alignment error can be treated independently" and the knowledge that the present inventor has obtained empirically based on actual measurement using a mechanical sample. To do.

【0014】まず、前記の理論的根拠に関し、重ね合わ
せ誤差を例に説明する。いま、露光フィールド内の重ね
合わせ誤差の測定を図1のように考える。この図は、測
定基準となる露光フィールドと重ね合わせ誤差を生じた
露光フィールドとの間の相対誤差を示すものであり、フ
ィールド内5点測定の例である。ここで、基準となるi
番目の露光フィールド内のj番目の測定地点の座標(x
ij、yij)と、重ね合わせ誤差を生じたi番目の露
光フィールド内のj番目の測定地点の座標(xij′、
yij′)との間には、次の数1の関係が成り立つ。
First, the above-mentioned theoretical basis will be described by taking an overlay error as an example. Now, consider the measurement of overlay error in the exposure field as shown in FIG. This figure shows the relative error between the exposure field serving as the measurement reference and the exposure field in which the overlay error has occurred, and is an example of 5-point measurement in the field. Where i is the reference
The coordinates (x
ij, yij) and the coordinates (xij ', jj of the measurement point in the i-th exposure field where the overlay error has occurred)
yij ′), the following relation of the following equation 1 is established.

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】数1中、Tx、Tyは平行移動、Mは倍
率、θは回転をそれぞれ表す。これらは、いずれも線形
誤差の成分である。線形誤差とは、ウエハW上にある一
定の傾向をもって現われる補正可能な1次の誤差であ
る。なお、フィールド間の重ね合わせ誤差を論ずる場合
には、倍率(フィールド間の倍率は「スケーリング」と
呼ばれる)と回転とはウエハWの中心から半径方向に沿
って増大することを特色とするが、上記のようなフィー
ルド内の重ね合わせ誤差を論ずる場合には、xy方向で
独立に変化しない成分として取り扱われる。
In Equation 1, Tx and Ty represent parallel movement, M represents magnification, and θ represents rotation. All of these are linear error components. The linear error is a correctable first-order error that appears on the wafer W with a certain tendency. When discussing the overlay error between fields, the feature is that the scaling factor (the scaling factor between fields is called “scaling”) and the rotation increase in the radial direction from the center of the wafer W. When discussing the overlay error in the field as described above, it is treated as a component that does not change independently in the xy directions.

【0017】数1から分散σ2(標準偏差σの2乗)を
計算すると、数2のようになる。
When the variance σ2 (the standard deviation σ squared) is calculated from the equation 1, the equation 2 is obtained.

【0018】[0018]

【数2】 [Equation 2]

【0019】但し、ここまでの議論では、フィールド内
の非線形誤差が考慮されていない。非線形誤差とは、ウ
エハW上の2次以上の誤差であり、典型的には露光装置
の投影レンズの収差による誤差、ウエハWの熱変形、重
ね合わせ誤差測定時の測定誤差が含まれる。かかる非線
形誤差は、各レイヤのデザイン・ルールに応じて解像度
の異なる複数の露光装置を使い分ける、いわゆるミック
ス&マッチ露光を行う場合はもちろんのこと、すべての
レイヤに対して単独の露光装置を用いる、いわゆるシン
グル・マシン露光を行う場合にも少なからず発生する。
そこで、より現実的なトータル・オーバーレイの表現と
しては、数3が適当である。
However, in the above discussion, the non-linear error in the field is not taken into consideration. The non-linear error is a second or higher order error on the wafer W, and typically includes an error due to the aberration of the projection lens of the exposure apparatus, the thermal deformation of the wafer W, and a measurement error at the time of overlay error measurement. Such a non-linear error uses a plurality of exposure apparatuses having different resolutions according to the design rule of each layer, not to say so-called mix & match exposure, but uses a single exposure apparatus for all layers, Even when so-called single machine exposure is performed, a considerable amount occurs.
Therefore, as a more realistic expression of total overlay, Equation 3 is appropriate.

【0020】[0020]

【数3】 (Equation 3)

【0021】ここで、フィールド内重ね合わせに関する
項をまとめて次の数4
Here, the term relating to the intra-field superposition is summarized and the following equation 4

【0022】[0022]

【数4】 (Equation 4)

【0023】のようにまとめると、数3は次の数5のよ
うに書き替えることができる。
In summary, the equation 3 can be rewritten as the following equation 5.

【0024】[0024]

【数5】 (Equation 5)

【0025】数5は、トータル・オーバーレイ分散σt
otal2が、フィールド内重ね合わせ誤差の分散σi
ntra2とフィールド間重ね合わせ誤差の分散σin
ter2の和で表されていることを示している。即ち、
露光フィールド内外の重ね合わせ誤差は、理論上互いに
独立に取り扱えることがわかる。
Equation 5 is the total overlay variance σt
total2 is the variance σi of the overlay error in the field
ntra2 and inter-field overlay error variance σin
It is represented by the sum of ter2. That is,
It can be seen that overlay errors inside and outside the exposure field can be treated theoretically independently of each other.

【0026】次に、本発明者がメカサンプルの実測から
得た経験的知見について説明する。メカサンプルとは、
実際の半導体デバイスの製造プロセスに含まれる代表的
な工程をウエハ上に再現したものである。本発明者の検
討により、倍率、回転といったフィールド内誤差のバラ
つきは、無視しえる程度に小さいことが確認された。こ
の結果、数4中、分散に関する項は無視して良いことに
なり、また倍率と回転は、i番目の露光フィールドにお
ける倍率と回転で代表させることが可能となる。以上の
知見に基づき、数4は次の数6のように書き替えること
ができる。
Next, the empirical knowledge obtained by the inventor from the actual measurement of the mechanical sample will be described. What is a mechanical sample?
A typical process included in an actual semiconductor device manufacturing process is reproduced on a wafer. The study by the present inventor has confirmed that variations in intra-field errors such as magnification and rotation are so small that they can be ignored. As a result, in Expression 4, the term relating to dispersion can be ignored, and the magnification and rotation can be represented by the magnification and rotation in the i-th exposure field. Based on the above knowledge, Equation 4 can be rewritten as Equation 6 below.

【0027】[0027]

【数6】 (Equation 6)

【0028】つまり、サンプリングされた露光フィール
ドのすべてにおいて多点測定を行う必要はなく、一部の
露光フィールドについてのみ多点測定を行い、残りの露
光フィールドについては1点測定を行うようにしても、
正しい評価が可能になることを示している。
In other words, it is not necessary to carry out multipoint measurement for all of the sampled exposure fields, and multipoint measurement may be carried out only for some exposure fields and one point measurement may be carried out for the remaining exposure fields. ,
It shows that correct evaluation is possible.

【0029】前記理論ならびに知見に基づき、かつ前記
目的を実現するため、本発明に係る合わせ誤差測定方法
は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグ
ラフィのショットに対応して該基板上に複数形成される
露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の測定方法に
おいて、前記基板上からサンプリングされるn個(nは
2以上の自然数)の露光フィールド中、m個(mは1≦
m≦n−1を満たす自然数)についてはフィールド内多
点測定を行い、残る(n−m)個についてはフィールド
内1点測定を行うことを特徴とする。また、とりわけ前
記mを1とすることを特徴とする。
Based on the above theory and knowledge, and in order to achieve the above object, the alignment error measuring method according to the present invention provides a plurality of substrates on a substrate corresponding to repeated lithographic shots on the substrate in the semiconductor device manufacturing process. In a method of measuring an alignment error generated for an exposure field to be formed, m (m is 1 ≦ 1) of n (n is a natural number of 2 or more) exposure fields sampled from the substrate.
It is characterized in that in-field multipoint measurement is performed for natural numbers satisfying m ≦ n−1, and in-field one-point measurement is performed for the remaining (n−m) numbers. In addition, the above-mentioned m is set to 1, in particular.

【0030】前記の本発明に係る合わせ誤差測定方法に
よれば、多点測定露光フィールド数が基板(ウエハ)単
位で減少する。
According to the above-described alignment error measuring method of the present invention, the number of multi-point measurement exposure fields is reduced in substrate (wafer) units.

【0031】また、本発明に係る露光方法は、前記合わ
せ誤差測定方法にそって構成される。すなわち、本発明
に係る露光方法は、半導体装置製造工程で基板上に繰り
返されるリソグラフィのショットに対応して該基板上に
複数形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づ
きアライメントがなされる露光方法において、前記基板
上からサンプリングされるn個(nは2以上の自然数)
の露光フィールド中、m個(mは1≦m≦n−1を満た
す自然数)についてフィールド内多点測定を行い、残る
(n−m)個についてフィールド内1点測定を行い、か
つ前記ひとつのフィールド内多点測定結果に基づき少な
くとも1個の露光フィールドのフィールド内成分アライ
メントがなされる構成とされる。また、とりわけ前記m
を1とする構成とされる。
The exposure method according to the present invention is constructed according to the alignment error measuring method. That is, the exposure method according to the present invention is an exposure method in which alignment is performed based on measurement of a predetermined portion of an exposure field formed in plural on the substrate corresponding to repeated lithography shots on the substrate in the semiconductor device manufacturing process. In, n samples from the substrate (n is a natural number of 2 or more)
In the exposure field of, the multi-point measurement in the field is performed for m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n−1), and the single point measurement in the field is performed for the remaining (n−m), and In-field component alignment of at least one exposure field is performed based on the multi-field measurement result. In addition, especially m
Is set to 1.

【0032】前記の本発明に係る露光方法によれば、同
一のウエハー内では1ショットあるいは数ショットのみ
のアライメント補正をするだけで、他の各露光フィール
ドについてもフィールド内線形誤差補正が同時になされ
ることで、多点測定露光フィールド数が基板(ウエハ)
単位で減少する。
According to the above-described exposure method of the present invention, in-field linear error correction is simultaneously performed for each of the other exposure fields by only performing alignment correction for one shot or several shots within the same wafer. By doing so, the number of exposure fields for multipoint measurement is the substrate (wafer).
Decrease in units.

【0033】また、本発明者が別のメカサンプルの実測
から得た、別の経験的知見では、同一ロットに属するウ
エハー間でのフィールド内線形誤差の差は無視できる程
度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成分であ
るフィールド倍率とフィールド回転は、実測値において
同一ロット内での変動量は無視できる程度に小さいこと
が確認された。したがって、この結果によると、同一ロ
ットに属する複数枚のウエハーについては、ウエハー1
枚のみ、あるい数枚おきにフィールド内成分の誤差測定
を行うと、い、この測定結果を、同一ロットに属する他
の各ウエハーについても適用し得ることが明らかとなっ
た。
Further, according to another empirical finding obtained by the present inventor from actual measurement of another mechanical sample, the difference in the in-field linear error between wafers belonging to the same lot is negligibly small. In other words, it was confirmed that the field magnification and the field rotation, which are the linear error components in the field, were so small that the fluctuation amount in the same lot was negligible in the measured values. Therefore, according to this result, for a plurality of wafers belonging to the same lot, the wafer 1
It was clarified that the error measurement of the in-field component was performed on only one wafer or every few wafers, and that the measurement result can be applied to other wafers belonging to the same lot.

【0034】前記知見に基づき、本発明に係る合わせ誤
差測定方法は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の
測定方法において、前記基板が属するロットを構成する
N枚(Nは2以上の自然数)の基板中のM枚(Mは1≦
M≦N−1を満たす自然数)の基板に対しては前記各基
板上からサンプリングされる複数個の露光フィールドの
少なくとも1個についてフィールド内多点測定を行い、
残る(N−M)枚の基板に対しては前記各基板上からサ
ンプリングされる複数個の露光フィールドについてフィ
ールド内1点測定を行うことを特徴とする。また、とり
わけ前記M枚の基板につきサンプリングされる複数個の
露光フィールドすべてについてフィールド内多点測定を
行うことを特徴とする。
Based on the above findings, the alignment error measuring method according to the present invention provides the alignment error that occurs in the exposure field formed in plural on the substrate in response to repeated lithography shots on the substrate in the semiconductor device manufacturing process. In the measurement method of (1), M (M is 1 ≦ 1) of N (N is a natural number of 2 or more) substrates that compose the lot to which the substrate belongs.
For a substrate of a natural number satisfying M ≦ N−1, multipoint measurement within a field is performed on at least one of a plurality of exposure fields sampled from each substrate,
For the remaining (N−M) substrates, one point in-field measurement is performed for a plurality of exposure fields sampled from each substrate. In addition, it is characterized in that multi-field measurement is performed for all of the plurality of exposure fields sampled for the M substrates.

【0035】前記の本発明に係る合わせ誤差測定方法に
よれば、多点測定露光フィールド数がロット単位で減少
する。
According to the above-described alignment error measuring method according to the present invention, the number of multi-point measurement exposure fields is reduced in lot units.

【0036】また、前記の合わせ誤差測定方法にそって
構成された本発明に係る露光方法は、半導体装置製造工
程で基板上に繰り返されるリソグラフィのショットに対
応して該基板上に複数形成される露光フィールドの所定
部分の測定に基づきアライメントがなされる露光方法に
おいて、前記基板が属するロットを構成する全N枚(N
は2以上の自然数)の基板中、該ロットの第1番目の基
板を含むM枚(Mは1≦M≦N−1を満たす自然数)の
基板に対して前記各基板上でサンプリングされる複数個
の露光フィールドの少なくとも1個についてフィールド
内多点測定を行い、残る(N−M)枚の基板に対して前
記各基板からサンプリングされる複数個の露光フィール
ドについてフィールド内1点測定を行い、前記M枚の基
板の前記フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の
露光フィールドに対してフィールド内成分アライメント
を行うとともに、前記M枚の基板になされた前記フィー
ルド内多点測定結果を他の(N−M)枚の基板にも適用
して露光フィールドのフィールド内成分アライメントを
することを特徴とする。また、とりわけ前記M枚の基板
につきサンプリングされる複数個の露光フィールドすべ
てについてフィールド内多点測定を行うことを特徴とす
る。
In the exposure method according to the present invention, which is constructed according to the above-mentioned alignment error measuring method, a plurality of exposure methods are formed on a substrate corresponding to repeated lithographic shots on the substrate in the semiconductor device manufacturing process. In the exposure method in which the alignment is performed based on the measurement of a predetermined portion of the exposure field, all N (N
Is a natural number greater than or equal to 2), a plurality of M samples (M is a natural number satisfying 1 ≦ M ≦ N−1) including the first substrate of the lot are sampled on each of the substrates. In-field multi-point measurement is performed for at least one of the exposure fields, and in-field multi-point measurement is performed for the plurality of exposure fields sampled from each of the remaining (NM) substrates. On the basis of the in-field multipoint measurement results of the M substrates, in-field component alignment is performed on the exposure field of the substrates, and the in-field multipoint measurement results of the M substrates are It is also characterized in that it is applied to (N−M) substrates to perform in-field component alignment of an exposure field. In addition, it is characterized in that multi-field measurement is performed for all of the plurality of exposure fields sampled for the M substrates.

【0037】前記の本発明に係る露光方法によれば、多
点測定する露光フィールド数がロット単位で減少する。
According to the above-described exposure method of the present invention, the number of exposure fields for multipoint measurement is reduced in lot units.

【0038】前記のように本発明に係る露光方法では、
同一ロットに属する各基板に対する前記フィールド内成
分のアライメントは、前記ロットに属する少なくとも第
1番目の基板を含む任意の基板を用いて既になされたフ
ィールド内成分のアライメント補正量を、他の基板にも
適用することにより実行されるのであるが、この際にお
いてとりわけロットの第1番目の基板で得られたアライ
メント補正量が適用されることが好ましい。
As described above, in the exposure method according to the present invention,
The alignment of the in-field component with respect to each substrate belonging to the same lot is performed by using the alignment correction amount of the in-field component already performed using any substrate including at least the first substrate belonging to the lot to other substrates. It is executed by applying the above method, but in this case, it is particularly preferable to apply the alignment correction amount obtained for the first substrate of the lot.

【0039】ついで、本発明に係る重ね合わせ精度管理
方法は、基板上で繰り返されるリソグラフィのショット
に対応して該基板上に複数形成される露光フィールドで
発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果に基づ
き重ね合わせ精度を管理する方法において、前記重ね合
わせ誤差の測定では、前記基板上からサンプリングされ
るn個(nは2以上の自然数)の露光フィールド中、m
個(mは1≦m≦n−1を満たす自然数)についてはフ
ィールド内多点測定を行い、残る(n−m)個について
はフィールド内1点測定を行うことを特徴とする。ま
た、とりわけ前記mを1とすることを特徴とする。
Next, in the overlay accuracy control method according to the present invention, overlay errors that occur in a plurality of exposure fields formed on the substrate are measured in response to repeated lithography shots on the substrate, and the measurement is performed. In the method of managing the overlay accuracy based on the result, in the overlay error measurement, m out of n (n is a natural number of 2 or more) exposure fields sampled from the substrate.
In-field multipoint measurement is performed for the number (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n−1), and in-field one-point measurement is performed for the remaining (n−m). In addition, the above-mentioned m is set to 1, in particular.

【0040】前記の本発明に係る重ね合わせ精度管理方
法によれば、多点測定する露光フィールド数が基板(ウ
エハ)単位で減少する。
According to the overlay accuracy management method according to the present invention, the number of exposure fields for multipoint measurement is reduced on a substrate (wafer) basis.

【0041】あるいは、本発明に係る重ね合わせ精度管
理方法は、基板上で繰り返されるリソグラフィのショッ
トに対応して該基板上に複数形成される露光フィールド
で発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果に基
づき重ね合わせ精度を管理する方法において、前記重ね
合わせ誤差の測定では、前記基板が属するロットからサ
ンプリングされるN枚(Nは2以上の自然数)の基板
中、M枚(Mは1≦M≦N-1を満たす自然数)の基板
については前記各基板からさらにサンプリングされる複
数個の露光フィールドの少なくとも1個についてフィー
ルド内多点測定を行い、残る(N−M)枚の基板につい
ては前記各基板からさらにサンプリングされる複数個の
露光フィールドについてフィールド内1点測定を行うこ
とを特徴とする。また、とりわけ前記M枚の基板につき
サンプリングされる複数個の露光フィールドすべてにつ
いて多点測定を行うことを特徴とする。あるいは前記M
を1とすることを特徴とする。
Alternatively, in the overlay accuracy control method according to the present invention, overlay errors occurring in a plurality of exposure fields formed on the substrate are measured in response to repeated lithography shots on the substrate, and the measurement is performed. In the method of managing the overlay accuracy based on the result, in the measurement of the overlay error, M (M is 1 ≦ M) of N (N is a natural number of 2 or more) substrates sampled from the lot to which the substrate belongs. For a number of substrates satisfying M ≦ N−1, multi-point measurement within a field is performed on at least one of a plurality of exposure fields sampled from each substrate, and for the remaining (N−M) substrates, It is characterized in that one field measurement is performed for a plurality of exposure fields sampled from each substrate. In addition, it is characterized in that multipoint measurement is performed for all of the plurality of exposure fields sampled for the M substrates. Or the above M
Is set to 1.

【0042】前記の本発明に係る重ね合わせ精度管理方
法によれば、多点測定する露光フィールド数がロット単
位で減少する。
According to the overlay accuracy control method according to the present invention, the number of exposure fields for multipoint measurement is reduced in lot units.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づいて説明する。 実施例1 表1は、1枚のウエハー面上に十字方向に配列された露
光フィールドの各々におけるフィールド内成分(フィー
ルド倍率と、フィールド回転)の線形誤差の実測値であ
る。露光フィールドはショット番号4を中心に、ショッ
ト番号1の上端露光フィールドからショット番号7の下
端露光フィールドまでが面上を上下方向に配列され、ま
たショット番号4を中心に、ショット番号8の左端露光
フィールドからショット番号13の右端露光フィールド
までが面上を左右方向に配列されていて、露光はフィー
ルド内成分のアライメント補正を、各フィールド毎に行
うことなしに実行した結果である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples. Example 1 Table 1 shows measured values of linear errors of in-field components (field magnification and field rotation) in each of exposure fields arranged in a cross direction on one wafer surface. The exposure field is centered on shot number 4, with the top exposure field of shot number 1 to the bottom exposure field of shot number 7 arranged vertically on the surface, and the left end exposure of shot number 8 centered on shot number 4. The fields from the field to the rightmost exposure field of shot number 13 are arrayed in the left-right direction on the surface, and the exposure is the result of performing alignment correction of the in-field components for each field.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】表1のフィールド倍率とフィールド回転の
実測値が示すように、同一ウエハー内でのフィールド内
線形誤差の差は無視できる程度に小さい。この結果が示
すように、同一のウエハー内では1ショットあるいは数
ショットのみのアライメント補正をするだけで、他の各
露光フィールドについてもフィールド内線形誤差補正を
同時になすことが可能になる。
As shown by the actual measurement values of the field magnification and the field rotation in Table 1, the difference between the in-field linear errors within the same wafer is negligibly small. As shown by this result, it is possible to simultaneously perform the in-field linear error correction for each of the other exposure fields by only performing the alignment correction for one shot or several shots in the same wafer.

【0046】実施例2 表2は、同一のロットに属する4枚のウエハー(基板番
号1、10、20、30)に対しi線ステッパでフィー
ルド内1ポイント計測によるアライメントを実行した後
に露光し、露光後の基板について誤差を測定したもので
ある。したがって、フィールド内線形誤差成分について
は、アライメント補正を一切行っていない場合の実測値
である。
Example 2 Table 2 shows that four wafers (substrate numbers 1, 10, 20, and 30) belonging to the same lot were subjected to alignment by one-point measurement in the field using an i-line stepper, and then exposed. The error is measured for the substrate after exposure. Therefore, the in-field linear error component is a measured value when no alignment correction is performed.

【0047】[0047]

【表2】 [Table 2]

【0048】表2のフィールド倍率とフィールド回転の
実測値が示すように、同一ロットに属するウエハー間で
のフィールド内線形誤差の差(バラツキ)は無視できる
程度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成分で
あるフィールド倍率とフィールド回転は、このように実
測値においても、また理論的にも同一ロット内で変動量
は無視できる程度に小さい。したがって、この結果に基
づいて、同一ロットに属する複数枚のウエハーについて
は、ウエハー1枚のみ、あるい数枚おきに露光フィール
ドのフィールド内成分アライメント補正を行い、ついで
この補正量を、同一ロットに属する他の各ウエハーの露
光フィールドのフィールド内成分アライメントについて
も適用することにより、他の各ウエハーのフィールド内
線形誤差補正が可能になる。
As shown by the field magnifications and field rotations actually measured in Table 2, the difference (variation) in the field linear error between wafers belonging to the same lot is negligibly small. That is, the field magnification and the field rotation, which are the linear error components in the field, are so small that the fluctuation amount can be ignored in the actually measured value and theoretically within the same lot. Therefore, based on this result, in the case of a plurality of wafers belonging to the same lot, the in-field component alignment correction of the exposure field is performed every one or several wafers, and then this correction amount is set to the same lot. By applying the in-field component alignment of the exposure field of each of the other belonging wafers, the in-field linear error correction of each of the other wafers becomes possible.

【0049】実施例3 つぎに以下で、重ね合わせ精度管理にかかる実施例を順
に説明する。まず、本実施例3では、4種類のメカサン
プルOL−1、OL−2、OL−3、OL−4を作成し
た。OL−1はi線リソグラフィとドライエッチングに
よる1層目Al配線膜のパターニングから、3回のTE
OS−CVD、レジスト・コーティング、SOG塗布、
エッチバックを含む絶縁膜平坦化間でのプロセスを再現
したものであり、測定項目はAl配線とコンタクト・ホ
ールとの間の重ね合わせ精度である。OL−2は、層間
絶縁膜の形成から上層配線の形成までのプロセスを再現
したものであり、測定項目はコンタクト・ホールとAl
配線との間の重ね合わせ精度である。OL−3は、ポリ
シリコン・パッドLOCOS法によるフィールド酸化膜
の形成からゲート酸化を経て1層目W−ポリサイド膜を
形成するまでのプロセスを再現したものであり、測定項
目はフィールド酸化膜とゲート電極との間の重ね合わせ
精度である。さらにOL−4は、i線リソグラフィとド
ライエッチングによる1層目W−ポリサイド膜のパター
ニングからLDDサイドウオールの形成までのプロセス
を再現したものであり、測定項目はゲート電極とノード
・コンタクトとの間の重ね合わせ精度である。いずれの
メカサンプルもフィールド・サイズは20mm×20m
m、デザイン・ルールは0.5μmである。
Embodiment 3 Next, an embodiment relating to superposition accuracy control will be described in order below. First, in Example 3, four types of mechanical samples OL-1, OL-2, OL-3, and OL-4 were created. The OL-1 is formed by patterning the first-layer Al wiring film by i-line lithography and dry etching and then performing TE three times.
OS-CVD, resist coating, SOG coating,
This is a reproduction of the process between flattening the insulating film including etch back, and the measurement item is the overlay accuracy between the Al wiring and the contact hole. OL-2 is a reproduction of the process from the formation of the interlayer insulating film to the formation of the upper layer wiring, and the measurement items are contact holes and Al.
It is the overlay accuracy with the wiring. OL-3 is a reproduction of the process from the formation of a field oxide film by the polysilicon pad LOCOS method to the formation of the first W-polycide film through gate oxidation, and the measurement items are the field oxide film and the gate. It is the overlay accuracy with the electrodes. Furthermore, OL-4 reproduces the process from the patterning of the first layer W-polycide film by i-line lithography and dry etching to the formation of the LDD sidewall, and the measurement item is between the gate electrode and the node contact. Is the overlay accuracy of. The field size of each mechanical sample is 20 mm x 20 m
m, the design rule is 0.5 μm.

【0050】サンプリング方法は図2に示されるとおり
である。即ち、1ロットから3枚のウエハWをサンプリ
ングし、各ウエハW上の5個×5個のマトリクス状に配
された露光フィールドFの中から隅の4箇所、一辺の中
点の4箇所、およびウエハ中央の計9個の露光フィール
ドFをサンプリングし、このうちウエハ中央部の1個の
露光フィールドFにて5点測定を行い、残る周辺部の8
個の露光フィールドFでは1点測定を行った。即ち、測
定地点の総数は、13個である。各露光フィールドF内
の測定地点Pは黒点で示されており、1点測定の場合は
フィールド中央、5点測定の場合はこれにフィールド四
隅を加えた。
The sampling method is as shown in FIG. That is, three wafers W are sampled from one lot, four corners are selected from four exposure fields F arranged in a matrix of 5 × 5 on each wafer W, and four points are midpoints on one side. And a total of 9 exposure fields F in the center of the wafer are sampled, and 5 points are measured in one of the exposure fields F in the center of the wafer and 8 in the remaining peripheral area
In each exposure field F, one point measurement was performed. That is, the total number of measurement points is 13. The measurement point P in each exposure field F is shown by a black dot, and in the case of 1-point measurement, the field center was added, and in the case of 5-point measurement, four corners of the field were added.

【0051】各メカサンプルの測定結果を解析して3σ
を求め、表3にまとめた。なお比較のために、前出の図
5に示したごとく、サンプリングされた露光フィールド
のすべてでフィールド内5点測定を行う従来法(測定地
点の総数=45個)による3σの解析結果、および本発
明と従来法との差も併せて示す。
By analyzing the measurement result of each mechanical sample, 3σ
Was calculated and summarized in Table 3. For comparison, as shown in FIG. 5 described above, the analysis result of 3σ by the conventional method (total number of measurement points = 45) of measuring five points in the field in all of the sampled exposure fields, and the book The difference between the invention and the conventional method is also shown.

【0052】[0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】この表3から、本発明と従来法による結果
は概ね一致していることが明らかであり、本発明の妥当
性が証明された。本発明では、5点測定フィールドの数
を各ウエハにつき1個としたことにより、測定の所要時
間が従来法に比べて約70%も短縮された。
From Table 3, it is clear that the results of the present invention and the results of the conventional method are in good agreement, and the validity of the present invention was proved. In the present invention, the number of 5-point measurement fields is set to be 1 for each wafer, whereby the time required for measurement is reduced by about 70% as compared with the conventional method.

【0054】すなわち、実施例3は、多点測定露光フィ
ールド数を基板単位で削減する場合に相当し、1枚の基
板からサンプリングされるn個(nは2以上の自然数)
の露光フィールド中、m個(mは1≦m≦n−1を満た
す自然数)についてはフィールド内多点測定を行い、残
る(n−m)個についてはフィールド内1点測定を行う
ものである。このときの多点測定フィールド数は、本実
施例のように1個(m=1)であっても十分に実用に耐
える。
In other words, the third embodiment corresponds to the case where the number of exposure fields for multipoint measurement is reduced for each substrate, and n samples (n is a natural number of 2 or more) sampled from one substrate.
In the exposure field of, the multi-point measurement in the field is performed for m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n−1), and the single point measurement is performed for the remaining (nm). . At this time, even if the number of multipoint measurement fields is one (m = 1) as in the present embodiment, it is sufficiently practical.

【0055】実施例4 本発明では、図3に示したような変形例も可能である。
即ち、1ロットから例えば3枚のウエハWをサンプリン
グした場合、1枚についてはサンプリングされた9個の
露光フィールドFのすべてでフィールド内5点測定を行
い、残る2枚については9個の露光フィールドFのすべ
てでフィールド内1点測定を行う。このようにロット単
位で多点測定フィールド数を減少させたことにより、従
来法に比べて測定の所要時間を約50%短縮することが
できる。
Embodiment 4 In the present invention, a modification as shown in FIG. 3 is possible.
That is, when, for example, three wafers W are sampled from one lot, five in-field measurements are performed on all nine exposed fields F sampled for one wafer, and nine exposed fields are used for the remaining two wafers. 1 point measurement in the field is performed for all of F. By reducing the number of multi-point measurement fields on a lot-by-lot basis as described above, the time required for measurement can be shortened by about 50% as compared with the conventional method.

【0056】すなわち、実施例4は、多点測定露光フィ
ールド数をロット単位で削減する場合に相当し、そのロ
ットからサンプリングされるN枚(Nは2以上の自然
数)の基板中、M枚(Mは1≦M≦N−1を満たす自然
数)の基板についてはそこからさらにサンプリングされ
る複数個の露光フィールドについてフィールド内多点測
定を行い、残るN−M枚の基板についてはフィールド内
1点測定を行うものである。また、同一ロットに属する
各基板に対するフィールド内誤差測定をする際に、この
ロットに属する任意の基板によって既に得られているフ
ィールド内誤差測定結果を、他の基板にも流用するよう
にすれば、測定に要する時間をさらに短縮することがで
きる。
That is, Example 4 corresponds to a case where the number of multi-point measurement exposure fields is reduced in lot units, and M (N is a natural number of 2 or more) substrates sampled from the lot are M ( M is a natural number satisfying 1 ≦ M ≦ N−1. In-field multipoint measurement is performed for a plurality of exposure fields sampled from the substrate, and for the remaining N−M substrates, 1 point in the field. It is to measure. In addition, when performing the intra-field error measurement for each board belonging to the same lot, if the intra-field error measurement result already obtained by any board belonging to this lot is used for other boards, The time required for measurement can be further shortened.

【0057】実施例5 本発明ではさらに、図4に示したような変形例も可能で
ある。即ち、1ロットから例えば3枚のウエハWをサン
プリングした場合、1枚についてはサンプリングされた
9個の露光フィールドFのうち中央の1個のみでフィー
ルド内5点測定、残る8個でフィールド内1点測定を行
い、残る2枚については9個の露光フィールドFのすべ
てでフィールド内1点測定を行う。このようにロット単
位と基板単位の両方で多点測定フィールド数を減少させ
たことにより、従来法に比べて測定の所要時間を約80
%短縮することができる。
Embodiment 5 The present invention can also be modified as shown in FIG. That is, when, for example, three wafers W are sampled from one lot, only one of the nine exposure fields F sampled for one wafer is measured at five points in the field and the remaining eight wafers are measured at one field in the field. Point measurement is performed, and for the remaining two sheets, one field measurement is performed for all nine exposure fields F. By reducing the number of multi-point measurement fields in both lot units and substrate units in this way, the time required for measurement is about 80 compared with the conventional method.
% Can be shortened.

【0058】すなわち、実施例5は、M枚の基板につい
て、サンプリングされた複数個の露光フィールドのうち
の一部のみを多点測定フィールドとして、多点測定フィ
ールド数をロット単位と基板単位の両方で削減する場合
に相当する。なお、このときの多点測定フィールドを含
む基板の枚数は、本実施例のように1枚(M=1)であ
っても十分に実用に耐える。
That is, in the fifth embodiment, with respect to M substrates, only a part of a plurality of sampled exposure fields is set as a multipoint measurement field, and the number of multipoint measurement fields is set in both lot units and substrate units. It corresponds to the case of reducing with. At this time, even if the number of substrates including the multipoint measurement field is one (M = 1) as in the present embodiment, it is sufficiently practical.

【0059】このように、本発明によれば多点測定露光
フィールド数を、基板(ウエハ)単位あるいはロット単
位の少なくとも一方で削減することを可能にする。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the number of exposure fields for multipoint measurement at least on a substrate (wafer) basis or a lot basis.

【0060】なお、本発明では、多点測定フィールドは
基本的に基板上のどの位置から選択されても良いが、露
光フィールド毎のバラつきをなるべく抑えるため、ある
程度の対称性をもって選択されることが望ましい。特
に、多点測定を行う露光フィールド数を1個とする場合
には、この露光フィールドを基板中央から選択すること
が好ましく、これにより、ウエハーの熱変形等による影
響を最小限にとどめることができる。
In the present invention, the multi-point measurement field may be basically selected from any position on the substrate, but in order to suppress variations in each exposure field as much as possible, it may be selected with some symmetry. desirable. In particular, when the number of exposure fields for performing multipoint measurement is one, it is preferable to select this exposure field from the center of the substrate, whereby the influence of thermal deformation of the wafer can be minimized. .

【0061】以上、本発明の具体的な実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に何等限定されるも
のではない。例えば、デザイン・ルール、ウエハ上の露
光フィールドのレイアウト、フィールド・サイズ、サン
プリング・レイアウト、フィールド内測定地点の数およ
びレイアウト等の細部については、適宜変更や選択が可
能であることは言うまでもない。
Specific examples of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these examples. It goes without saying that details such as design rules, layout of exposure fields on the wafer, field size, sampling layout, number and layout of measurement points in the field can be appropriately changed and selected.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば多点測定フィールド数を削減しても、実用上
十分な精度のアライメントと、補正による露光と、露光
後の重ね合わせ精度の管理を行うことができる。したが
って、合わせ精度(補正精度)を損なうことなくサンプ
リング数を減少させることができ、TAT向上とともに
リソグラフィにかかる総所要時間も短縮することができ
る。このように、本発明は半導体デバイス製造における
信頼性向上、コスト削減、スループット向上に大きく貢
献するものである。
As is apparent from the above description, according to the present invention, even if the number of multi-point measurement fields is reduced, practically sufficient accuracy of alignment, correction exposure, and post-exposure overlay are achieved. The accuracy can be controlled. Therefore, the number of samplings can be reduced without deteriorating the alignment accuracy (correction accuracy), the TAT can be improved, and the total time required for lithography can be shortened. As described above, the present invention greatly contributes to reliability improvement, cost reduction, and throughput improvement in semiconductor device manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】露光フィールド内の重ね合わせ誤差の定義を説
明する模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the definition of overlay error in an exposure field.

【図2】本発明を適用し、多点測定フィールド数を基板
単位で減少させる例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example in which the present invention is applied to reduce the number of multi-point measurement fields in substrate units.

【図3】本発明を適用し、多点測定フィールド数をロッ
ト単位で減少させる例を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example in which the present invention is applied to reduce the number of multipoint measurement fields in lot units.

【図4】本発明を適用し、多点測定フィールド数を基板
単位とロット単位の両方で減少させる例を示す模式図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example in which the present invention is applied and the number of multipoint measurement fields is reduced in both substrate units and lot units.

【図5】1ロットからサンプリングされたウエハのすべ
てについて、サンプリングされた露光フィールドのすべ
てでフィールド内5点測定を行う従来法を示す模式図で
ある。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional method of performing 5-point in-field measurement on all of the sampled exposure fields for all of the wafers sampled from one lot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W……ウエハ、F……露光フィールド、P……測定地点 W: wafer, F: exposure field, P: measurement point

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の
測定方法において、 前記基板上からサンプリングされるn個(nは2以上の
自然数)の露光フィールド中、m個(mは1≦m≦n−
1を満たす自然数)についてはフィールド内多点測定を
行い、残る(n−m)個についてはフィールド内1点測
定を行うことを特徴とする合わせ誤差測定方法。
1. A method of measuring an alignment error that occurs in a plurality of exposure fields formed on a substrate in response to repeated lithographic shots on the substrate in a semiconductor device manufacturing process, wherein n is sampled from the substrate. M (n is a natural number of 2 or more) exposure fields, m (m is 1 ≦ m ≦ n−
The alignment error measuring method is characterized in that a multipoint measurement within the field is performed for a natural number satisfying 1, and a single point measurement within the field is performed for the remaining (nm) numbers.
【請求項2】 前記mを1とすることを特徴とする請求
項1記載の合わせ誤差測定方法。
2. The alignment error measuring method according to claim 1, wherein the m is 1.
【請求項3】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の
測定方法において、 前記基板が属するロットを構成するN枚(Nは2以上の
自然数)の基板中のM枚(Mは1≦M≦N−1を満たす
自然数)の基板に対しては前記各基板上からサンプリン
グされる複数個の露光フィールドの少なくとも1個につ
いてフィールド内多点測定を行い、残る(N−M)枚の
基板に対しては前記各基板上からサンプリングされる複
数個の露光フィールドについてフィールド内1点測定を
行うことを特徴とする合わせ誤差測定方法。
3. A method of measuring an alignment error which occurs in a plurality of exposure fields formed on a substrate corresponding to repeated lithographic shots on the substrate in a semiconductor device manufacturing process, wherein a lot to which the substrate belongs is constituted. For M (M is a natural number satisfying 1 ≦ M ≦ N−1) substrates out of N substrates (N is a natural number of 2 or more), a plurality of exposure fields sampled from each substrate are used. In-field multi-point measurement is performed on at least one substrate, and for the remaining (NM) substrates, one-field measurement is performed on a plurality of exposure fields sampled from each substrate. How to measure alignment error.
【請求項4】 前記M枚の基板につきサンプリングされ
る複数個の露光フィールドすべてについてフィールド内
多点測定を行うことを特徴とする請求項3記載の合わせ
誤差測定方法。
4. The alignment error measuring method according to claim 3, wherein multi-point measurement in a field is performed for all of a plurality of exposure fields sampled for the M substrates.
【請求項5】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきア
ライメントがなされる露光方法において、 前記基板上からサンプリングされるn個(nは2以上の
自然数)の露光フィールド中、m個(mは1≦m≦n−
1を満たす自然数)についてフィールド内多点測定を行
い、残る(n−m)個についてフィールド内1点測定を
行い、かつ前記ひとつのフィールド内多点測定結果に基
づき少なくとも1個の露光フィールドのフィールド内成
分アライメントがなされることを特徴とする露光方法。
5. An exposure method in which alignment is performed based on measurement of a predetermined portion of an exposure field formed on a substrate corresponding to repeated lithographic shots on the substrate in a semiconductor device manufacturing process. Of n (n is a natural number of 2 or more) exposure fields sampled from m (m is 1 ≦ m ≦ n−
1 field measurement for the remaining (n−m) fields and at least one exposure field field based on the one field multi-field measurement result. An exposure method, wherein internal component alignment is performed.
【請求項6】 前記mが1であることを特徴とする請求
項5記載の露光方法。
6. The exposure method according to claim 5, wherein the m is 1.
【請求項7】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきア
ライメントがなされる露光方法において、 前記基板が属するロットを構成する全N枚(Nは2以上
の自然数)の基板中、該ロットの第1番目の基板を含む
M枚(Mは1≦M≦N−1を満たす自然数)の基板に対
して前記各基板上でサンプリングされる複数個の露光フ
ィールドの少なくとも1個についてフィールド内多点測
定を行い、残る(N−M)枚の基板に対して前記各基板
からサンプリングされる複数個の露光フィールドについ
てフィールド内1点測定を行い、前記M枚の基板の前記
フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の露光フィ
ールドに対してフィールド内成分アライメントを行うと
ともに、前記M枚の基板になされた前記フィールド内多
点測定結果を他の(N−M)枚の基板に適用して露光フ
ィールドのフィールド内成分アライメントをすることを
特徴とする露光方法。
7. An exposure method in which alignment is performed based on measurement of a predetermined portion of an exposure field formed on a plurality of substrates in response to repeated lithographic shots on the substrate in a semiconductor device manufacturing process. Of all N substrates (N is a natural number of 2 or more) that compose the lot to which M number of substrates (M is a natural number satisfying 1 ≦ M ≦ N−1) including the first substrate of the lot In-field multipoint measurement is performed on at least one of a plurality of exposure fields sampled on each of the substrates, and a plurality of exposures sampled from each of the remaining (N−M) substrates. The field is measured at one point in the field, and based on the result of the multi-point measurement in the field of the M substrates, the in-field measurement is performed for the exposure field of the substrate. Exposure in which the alignment is performed and the intra-field multi-point measurement results made on the M substrates are applied to other (NM) substrates to perform the intra-field component alignment of the exposure field. Method.
【請求項8】 前記M枚の基板につきサンプリングされ
る複数個の露光フィールドすべてについてフィールド内
多点測定を行うことを特徴とする請求項7記載の露光方
法。
8. The exposure method according to claim 7, wherein multi-field measurement is performed for all of the plurality of exposure fields sampled for the M substrates.
【請求項9】 基板上で繰り返されるリソグラフィのシ
ョットに対応して該基板上に複数形成される露光フィー
ルドで発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果
に基づき重ね合わせ精度を管理する方法において、 前記重ね合わせ誤差の測定では、前記基板上からサンプ
リングされるn個(nは2以上の自然数)の露光フィー
ルド中、m個(mは1≦m≦n−1を満たす自然数)に
ついてはフィールド内多点測定を行い、残る(n−m)
個についてはフィールド内1点測定を行うことを特徴と
する重ね合わせ精度管理方法。
9. A method for measuring overlay error occurring in a plurality of exposure fields formed on a substrate corresponding to repeated lithography shots on the substrate, and managing overlay accuracy based on the measurement result. In the measurement of the overlay error, among n (n is a natural number of 2 or more) exposure fields sampled from the substrate, m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n−1) fields Multi-point measurement is performed and left (nm)
An overlay accuracy control method characterized by performing one point measurement in the field for individual pieces.
【請求項10】 前記mを1とすることを特徴とする請
求項9記載の重ね合わせ精度管理方法。
10. The overlay accuracy management method according to claim 9, wherein the m is 1.
【請求項11】 基板上で繰り返されるリソグラフィの
ショットに対応して該基板上に複数形成される露光フィ
ールドで発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結
果に基づき重ね合わせ精度を管理する方法において、 前記重ね合わせ誤差の測定では、前記基板が属するロッ
トからサンプリングされるN枚(Nは2以上の自然数)
の基板中、M枚(Mは1≦M≦N−1を満たす自然数)
の基板については前記各基板からさらにサンプリングさ
れる複数個の露光フィールドの少なくとも1個について
フィールド内多点測定を行い、残る(N−M)枚の基板
については前記各基板からさらにサンプリングされる複
数個の露光フィールドについてフィールド内1点測定を
行うことを特徴とする重ね合わせ精度管理方法。
11. A method of measuring overlay error occurring in a plurality of exposure fields formed on a substrate corresponding to repeated lithography shots on the substrate, and managing overlay accuracy based on the measurement result. , N pieces sampled from the lot to which the substrate belongs in the measurement of the overlay error (N is a natural number of 2 or more)
M substrates (M is a natural number that satisfies 1 ≦ M ≦ N−1)
In-field multipoint measurement is performed on at least one of the plurality of exposure fields sampled from each substrate, and the remaining (N−M) substrates are sampled from each substrate. An overlay accuracy management method characterized by performing one point measurement in each exposure field.
【請求項12】 前記M枚の基板につきサンプリングさ
れる複数個の露光フィールドすべてについて多点測定を
行うことを特徴とする請求項11記載の重ね合わせ精度
管理方法。
12. The overlay accuracy management method according to claim 11, wherein multipoint measurement is performed for all of the plurality of exposure fields sampled for the M substrates.
【請求項13】 前記Mを1とすることを特徴とする請
求項11または12記載の重ね合わせ精度管理方法。
13. The overlay accuracy management method according to claim 11, wherein the M is 1.
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