JPH09218714A - 位置合せ方法および装置 - Google Patents
位置合せ方法および装置Info
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- JPH09218714A JPH09218714A JP8046874A JP4687496A JPH09218714A JP H09218714 A JPH09218714 A JP H09218714A JP 8046874 A JP8046874 A JP 8046874A JP 4687496 A JP4687496 A JP 4687496A JP H09218714 A JPH09218714 A JP H09218714A
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置の高次に依存する誤差要因を補正するこ
とができる位置合せ方法および装置を提供する。 【解決手段】 対象物上の、設計上の位置が定められた
複数個所の位置合せ対象点のうちのいくつかについて設
計位置との位置ずれ量を計測する位置計測工程Ｓ３と、
複数個所の設計位置と位置ずれ量との関係を近似する近
似式にいくつかの対象点の設計位置および位置ずれ量を
あてはめ、対象点のそれぞれについてその設計位置に基
づいて位置ずれ量を算出するための補正式を得る補正式
作成工程Ｓ５と、得られた補正式に従い、位置合せ対象
点をそれぞれ位置合せする位置合せ工程Ｓ６とを有する
位置合せ方法において、補正式は、設計位置の２次以上
の項を含む。
とができる位置合せ方法および装置を提供する。 【解決手段】 対象物上の、設計上の位置が定められた
複数個所の位置合せ対象点のうちのいくつかについて設
計位置との位置ずれ量を計測する位置計測工程Ｓ３と、
複数個所の設計位置と位置ずれ量との関係を近似する近
似式にいくつかの対象点の設計位置および位置ずれ量を
あてはめ、対象点のそれぞれについてその設計位置に基
づいて位置ずれ量を算出するための補正式を得る補正式
作成工程Ｓ５と、得られた補正式に従い、位置合せ対象
点をそれぞれ位置合せする位置合せ工程Ｓ６とを有する
位置合せ方法において、補正式は、設計位置の２次以上
の項を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置合せ方法およ
び装置に関し、特に精密な位置合せ手段を必要とする装
置、例えば半導体製造装置である露光装置においてマス
クやレチクル等の原板と半導体ウエハ等の基板とを精度
良く位置合わせ（アライメント）する方法および装置に
適用可能な位置合せ方法および装置に関する。
び装置に関し、特に精密な位置合せ手段を必要とする装
置、例えば半導体製造装置である露光装置においてマス
クやレチクル等の原板と半導体ウエハ等の基板とを精度
良く位置合わせ（アライメント）する方法および装置に
適用可能な位置合せ方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体集積回路
の微細化、高集積化に伴い、半導体露光装置も高精度
化、高機能化等が進んでいる。特に位置合わせにおいて
は、原板と基板とを数１０ナノメータのオーダーで重ね
合わせる技術が期待されている。このような半導体製造
に用いる露光装置としては、ステッパやステップアンド
スキャンと呼ばれる装置を用いることが多い。これらの
装置は、基板（例えば半導体ウエハ）をステップ移動し
ながら、原板（例えばレチクル）上に形成したパターン
を基板の複数箇所に順次転写していくものである。この
転写を一括で行う装置をステッパと呼び、ステージをス
キャンしながら転写する装置をステップアンドスキャン
と呼んでいる。両者の相違は露光時の形態であり、ステ
ップを繰り返して転写を行うという基本的な動作（ステ
ップアンドリピート）は、両者とも同じ振る舞いをす
る。
の微細化、高集積化に伴い、半導体露光装置も高精度
化、高機能化等が進んでいる。特に位置合わせにおいて
は、原板と基板とを数１０ナノメータのオーダーで重ね
合わせる技術が期待されている。このような半導体製造
に用いる露光装置としては、ステッパやステップアンド
スキャンと呼ばれる装置を用いることが多い。これらの
装置は、基板（例えば半導体ウエハ）をステップ移動し
ながら、原板（例えばレチクル）上に形成したパターン
を基板の複数箇所に順次転写していくものである。この
転写を一括で行う装置をステッパと呼び、ステージをス
キャンしながら転写する装置をステップアンドスキャン
と呼んでいる。両者の相違は露光時の形態であり、ステ
ップを繰り返して転写を行うという基本的な動作（ステ
ップアンドリピート）は、両者とも同じ振る舞いをす
る。
【０００３】半導体露光装置における原板と基板との位
置合わせには、各露光毎に露光位置の計測を行って位置
合せを行うダイバイダイアライメント方式と、あらかじ
め適切な数の測定点で位置計測を行い、その結果から位
置の補正式を作成して位置合せを行うグローバルアライ
メント方式がある。グローバルアライメント方式は、高
スループット、高精度等の位置合せが得られる優れた方
式であり、基板全域に対して同一の補正式に従った位置
合せを行うため、基板内の数点を検定すれば位置合せの
状態が判断できる等、使い勝手の上でも利点がある。
置合わせには、各露光毎に露光位置の計測を行って位置
合せを行うダイバイダイアライメント方式と、あらかじ
め適切な数の測定点で位置計測を行い、その結果から位
置の補正式を作成して位置合せを行うグローバルアライ
メント方式がある。グローバルアライメント方式は、高
スループット、高精度等の位置合せが得られる優れた方
式であり、基板全域に対して同一の補正式に従った位置
合せを行うため、基板内の数点を検定すれば位置合せの
状態が判断できる等、使い勝手の上でも利点がある。
【０００４】ここで、グローバル方式の位置合せ方法に
ついて簡単に説明する。グローバル方式の位置合わせ
は、設計上の露光位置（ｘ，ｙ）から、
ついて簡単に説明する。グローバル方式の位置合わせ
は、設計上の露光位置（ｘ，ｙ）から、
【０００５】
【数２】 の補正式によりずれ量（ｄx ´，ｄy ´）を求め、位置
合せを行い、露光する。ここで、ａ00，ｂ00は各々ウエ
ハ全体のＸ方向およびＹ方向の平行ずれ、ａ10，ｂ10は
各々ウエハのＸ方向およびＹ方向の伸び、ａ01，ｂ01は
各々ショット配列のＸ軸およびＹ軸の回転ずれを表す。
これらの係数（以下、補正パラメータという）は、あら
かじめ適切な数の測定点で位置ずれを計測し、数２式と
同様の近似式にあてはめることにより求める。例えば、
最小自乗法を用いて以下の方法で求めることができる。
合せを行い、露光する。ここで、ａ00，ｂ00は各々ウエ
ハ全体のＸ方向およびＹ方向の平行ずれ、ａ10，ｂ10は
各々ウエハのＸ方向およびＹ方向の伸び、ａ01，ｂ01は
各々ショット配列のＸ軸およびＹ軸の回転ずれを表す。
これらの係数（以下、補正パラメータという）は、あら
かじめ適切な数の測定点で位置ずれを計測し、数２式と
同様の近似式にあてはめることにより求める。例えば、
最小自乗法を用いて以下の方法で求めることができる。
【０００６】設計上の計測点位置を（ｘi ，ｙi ）、補
正した後の計測点位置を（ｄxi´，ｄyi´）、計測によ
って得た実際の計測点位置を（ｄxi，ｄyi）とすると
（ただし、ｉは各計測点を表す。ｉ＝０．．．ｋ，ｋ≧
６）、補正した後の各計測点での誤差の自乗和は、
正した後の計測点位置を（ｄxi´，ｄyi´）、計測によ
って得た実際の計測点位置を（ｄxi，ｄyi）とすると
（ただし、ｉは各計測点を表す。ｉ＝０．．．ｋ，ｋ≧
６）、補正した後の各計測点での誤差の自乗和は、
【０００７】
【数３】 となり、Ｅを最小にするａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，
ｂ10，ｂ01を以下の正規方程式から求めて、ａ00，
ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01の値とする。この正規方
程式は、
ｂ10，ｂ01を以下の正規方程式から求めて、ａ00，
ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01の値とする。この正規方
程式は、
【０００８】
【数４】 となり、すなわち、
【０００９】
【数５】
【００１０】
【数６】 となる。ただし、
【００１１】
【数７】 である。ここで、数２式の補正式は、ウエハの並進、回
転および伸縮を誤差要素とした１次式である。従来グロ
ーバルアライメント方式においては、上記例に示したよ
うに１次式の補正式を用いる場合が多い。これは、従来
の位置合わせでは、１次式による補正でも十分な精度が
達成できていたためである。
転および伸縮を誤差要素とした１次式である。従来グロ
ーバルアライメント方式においては、上記例に示したよ
うに１次式の補正式を用いる場合が多い。これは、従来
の位置合わせでは、１次式による補正でも十分な精度が
達成できていたためである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、グロ
ーバルアライメント方式は、高スループット、高精度等
の位置合せが得られる優れた方式であり、従来の位置合
わせでは、１次式に限った補正式を用いても十分な精度
が達成できる。
ーバルアライメント方式は、高スループット、高精度等
の位置合せが得られる優れた方式であり、従来の位置合
わせでは、１次式に限った補正式を用いても十分な精度
が達成できる。
【００１３】しかし、近年の位置合せ精度の向上に伴
い、従来、微小量とされていた誤差成分も無視できない
ものとなっている。この誤差成分としては、ウエハの３
次倍率成分と、ステップ動作における弓なり成分などが
代表的である。半導体の製造は、ウエハ上に順次製膜を
繰り返して行うが、この過程で行う熱処理によってウエ
ハの伸び縮みが発生する。この伸び縮みは、通常、１次
成分が支配的であるが、ウエハの反りを平面矯正する過
程で発生すると推定される３次成分も観察できる。
い、従来、微小量とされていた誤差成分も無視できない
ものとなっている。この誤差成分としては、ウエハの３
次倍率成分と、ステップ動作における弓なり成分などが
代表的である。半導体の製造は、ウエハ上に順次製膜を
繰り返して行うが、この過程で行う熱処理によってウエ
ハの伸び縮みが発生する。この伸び縮みは、通常、１次
成分が支配的であるが、ウエハの反りを平面矯正する過
程で発生すると推定される３次成分も観察できる。
【００１４】また、干渉計ミラーの平面度に起因する弓
なり成分も、特に異機種間の半導体露光装置を混用する
場合には無視できない誤差要因となる。こうした位置の
ｎ次（ｎ≧２）に依存する誤差要因は、従来の１次の補
正式では補正できない。このことから、上記誤差要因も
補正可能な位置合せ方法、つまり高次項を含む補正式に
よる位置合せが求められている。
なり成分も、特に異機種間の半導体露光装置を混用する
場合には無視できない誤差要因となる。こうした位置の
ｎ次（ｎ≧２）に依存する誤差要因は、従来の１次の補
正式では補正できない。このことから、上記誤差要因も
補正可能な位置合せ方法、つまり高次項を含む補正式に
よる位置合せが求められている。
【００１５】ただし、グローバルアライメント方式にお
いて高次項を含む補正式を求めるには、多くの計算時間
が必要となり、高いスループットが必要となる実施形態
では実用的でない場合も考えられる。このため、補正式
を求める計算量を削減する方法も併せて求められてい
る。
いて高次項を含む補正式を求めるには、多くの計算時間
が必要となり、高いスループットが必要となる実施形態
では実用的でない場合も考えられる。このため、補正式
を求める計算量を削減する方法も併せて求められてい
る。
【００１６】これらのことから、本発明の目的は、位置
の高次に依存する誤差要因を補正することができる位置
合せ方法および装置を提供することにある。さらに、上
記補正式を実際的な時間で求める方法を提供することに
ある。
の高次に依存する誤差要因を補正することができる位置
合せ方法および装置を提供することにある。さらに、上
記補正式を実際的な時間で求める方法を提供することに
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、対象物上の、設計上の位置が定められた複
数個所の位置合せ対象点のうちのいくつかについて設計
位置との位置ずれ量を計測し、複数個所の設計位置と位
置ずれ量との関係を近似する近似式にいくつかの対象点
の設計位置および位置ずれ量をあてはめ、対象点のそれ
ぞれについてその設計位置に基づいて位置ずれ量を算出
するための補正式を得、得られた補正式に従い、位置合
せ対象点をそれぞれ位置合せする際に、補正式として
は、設計位置の２次以上の項を含む高次のものを得るよ
うにしている。
本発明では、対象物上の、設計上の位置が定められた複
数個所の位置合せ対象点のうちのいくつかについて設計
位置との位置ずれ量を計測し、複数個所の設計位置と位
置ずれ量との関係を近似する近似式にいくつかの対象点
の設計位置および位置ずれ量をあてはめ、対象点のそれ
ぞれについてその設計位置に基づいて位置ずれ量を算出
するための補正式を得、得られた補正式に従い、位置合
せ対象点をそれぞれ位置合せする際に、補正式として
は、設計位置の２次以上の項を含む高次のものを得るよ
うにしている。
【００１８】高次の近似式を用いて位置の高次に依存す
る誤差要因を補正する補正式を求める方法について説明
する。最初に、位置のＸ方向がｎ次、Ｙ方向がｍ次に依
存する誤差要因を含む場合、つまりＸ方向がｎ次、Ｙ方
向がｍ次の近似式により補正式を求める方法について説
明する。
る誤差要因を補正する補正式を求める方法について説明
する。最初に、位置のＸ方向がｎ次、Ｙ方向がｍ次に依
存する誤差要因を含む場合、つまりＸ方向がｎ次、Ｙ方
向がｍ次の近似式により補正式を求める方法について説
明する。
【００１９】補正量（ｄx´，ｄy´）を設計上の露光位
置（ｘi ，ｙi ）から、補正式数８式により、求めると
する。
置（ｘi ，ｙi ）から、補正式数８式により、求めると
する。
【００２０】
【数８】 この補正式の補正パラメータは、数８式と同等の近似式
を、ｋ個の設計値（ｘi ，ｙi ）と計測ずれ量（ｄxi，
ｄyi）の組にあてはめることにより、求めることができ
る。具体的には、最小自乗法を用いて数９式の正規方程
式を解くことによって各係数ａnm，ｂnmの値を求めるこ
とができる。
を、ｋ個の設計値（ｘi ，ｙi ）と計測ずれ量（ｄxi，
ｄyi）の組にあてはめることにより、求めることができ
る。具体的には、最小自乗法を用いて数９式の正規方程
式を解くことによって各係数ａnm，ｂnmの値を求めるこ
とができる。
【００２１】
【数９】 正規方程式の解法としては、公知のＬＵ分解を用いた方
法や掃き出し法などが一般的である。
法や掃き出し法などが一般的である。
【００２２】次に、半導体製造装置における位置合せを
対象として考える。半導体製造装置を対象とすると、各
補正パラメータａnmおよびｂnmは、ａ00がＸ方向並進成
分、ａ10がＸスケール、ａ01がＹ軸回転、ａ02がＹ軸弓
なり、ａ30が３次倍率、ａ12が３次倍率、ｂ00がＹ方向
並進成分、ｂ10がＸ軸回転、ｂ01がＹスケール、ｂ20が
Ｘ軸弓なり、ｂ21が３次倍率、ｂ03が３次倍率を表して
いると考えられる。この場合、数８式に対応する式は
対象として考える。半導体製造装置を対象とすると、各
補正パラメータａnmおよびｂnmは、ａ00がＸ方向並進成
分、ａ10がＸスケール、ａ01がＹ軸回転、ａ02がＹ軸弓
なり、ａ30が３次倍率、ａ12が３次倍率、ｂ00がＹ方向
並進成分、ｂ10がＸ軸回転、ｂ01がＹスケール、ｂ20が
Ｘ軸弓なり、ｂ21が３次倍率、ｂ03が３次倍率を表して
いると考えられる。この場合、数８式に対応する式は
【００２３】
【数１０】 となり、数１０式に対応する正規方程式は、数１１式の
ようになる。
ようになる。
【００２４】
【数１１】 この正規方程式を数５式および数６式と同様に解くこと
により、補正パラメータａ02，ａ30，ａ12，ｂ20，
ｂ21，ｂ03、つまり、補正式数１０式を求めることがで
きる。
により、補正パラメータａ02，ａ30，ａ12，ｂ20，
ｂ21，ｂ03、つまり、補正式数１０式を求めることがで
きる。
【００２５】次に、計算量を削減して補正式を求める方
法について説明する。前述したように、半導体製造装置
においては、上記補正パラメータの中で１次成分の補正
パラメータａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01が支配
的である。このことから、最初に１次成分のみの近似を
行って１次成分の補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ｂ
00，ｂ10，ｂ01を求め、高次成分の補正パラメータはそ
の残差を最小にする値として求めれば、精度を保ちつつ
計算時間を削減することができる。すなわち、最初に数
６式により、ａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01を求
め、数６式で求めたａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ
01を用いて、１次成分近似後の残差を最小にする数１２
式の正規方程式を解けば高次成分の誤差要因ａ02，
ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を求めることができる。
法について説明する。前述したように、半導体製造装置
においては、上記補正パラメータの中で１次成分の補正
パラメータａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01が支配
的である。このことから、最初に１次成分のみの近似を
行って１次成分の補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ｂ
00，ｂ10，ｂ01を求め、高次成分の補正パラメータはそ
の残差を最小にする値として求めれば、精度を保ちつつ
計算時間を削減することができる。すなわち、最初に数
６式により、ａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01を求
め、数６式で求めたａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ
01を用いて、１次成分近似後の残差を最小にする数１２
式の正規方程式を解けば高次成分の誤差要因ａ02，
ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を求めることができる。
【００２６】
【数１２】 この正規方程式の解は、
【００２７】
【数１３】 となる。ただし、
【００２８】
【数１４】 である。
【００２９】次に、他の方法により、計算量を削減して
補正式を求める方法について説明する。半導体製造装置
において、装置が同じであれば高次成分の誤差要因の変
化は少ないと考えられる。このため、位置合せの高次成
分の誤差要因に、あらかじめ行った位置合せでの値を用
いることにより、計算量を減らす方法が考えられる。す
なわち、高次成分の誤差要因の補正パラメータａ02，ａ
30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03をあらかじめ行った位置合
せから求めた値
補正式を求める方法について説明する。半導体製造装置
において、装置が同じであれば高次成分の誤差要因の変
化は少ないと考えられる。このため、位置合せの高次成
分の誤差要因に、あらかじめ行った位置合せでの値を用
いることにより、計算量を減らす方法が考えられる。す
なわち、高次成分の誤差要因の補正パラメータａ02，ａ
30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03をあらかじめ行った位置合
せから求めた値
【００３０】
【外１】 として、補正式を求める。例えば、数１５式で求められ
る初めの数枚のウエハで求めた補正パラメータの平均値
を、高次成分の誤差要因の補正パラメータとする。
る初めの数枚のウエハで求めた補正パラメータの平均値
を、高次成分の誤差要因の補正パラメータとする。
【００３１】
【数１５】 ここで、ｊはあらかじめ位置合せを行ったウエハを表
す。１枚目のウエハで求めた補正パラメータを用いて
（ｊ＝１）、２枚目以降のウエハで利用しても構わな
い。この時、ａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01は、
数１６式の正規方程式を解くことで求めることができ
る。
す。１枚目のウエハで求めた補正パラメータを用いて
（ｊ＝１）、２枚目以降のウエハで利用しても構わな
い。この時、ａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01は、
数１６式の正規方程式を解くことで求めることができ
る。
【００３２】
【数１６】 この正規方程式の解は、
【００３３】
【数１７】 となる。ただし、
【００３４】
【数１８】 である。
【００３５】さらに、別の方法により、計算量を削減し
て補正式を求める方法について説明する。あらかじめ行
った位置合せの補正パラメータから求めた値を、直接次
のウエハ以降での補正パラメータとして用いるのではな
く、１次成分誤差要因と高次成分誤差要因の補正パラメ
ータの比を次のウエハ以降の値として用いることによ
り、上述の方法に比べ、より精度を保つことが期待でき
る。具体的には、高次成分誤差要因のうち３次倍率であ
るａ12およびｂ21、Ｙ軸弓なり成分であるａ02、Ｘ軸弓
なりであるｂ20は装置により固定だと考えられるが、３
次倍率であるａ30およびｂ03は、Ｘスケールである
ａ10、Ｙスケールであるｂ01に応じて変動すると考え
る。このため、３次倍率であるａ30およびｂ03とＸスケ
ールであるａ10およびＹスケールであるｂ01の比を、
て補正式を求める方法について説明する。あらかじめ行
った位置合せの補正パラメータから求めた値を、直接次
のウエハ以降での補正パラメータとして用いるのではな
く、１次成分誤差要因と高次成分誤差要因の補正パラメ
ータの比を次のウエハ以降の値として用いることによ
り、上述の方法に比べ、より精度を保つことが期待でき
る。具体的には、高次成分誤差要因のうち３次倍率であ
るａ12およびｂ21、Ｙ軸弓なり成分であるａ02、Ｘ軸弓
なりであるｂ20は装置により固定だと考えられるが、３
次倍率であるａ30およびｂ03は、Ｘスケールである
ａ10、Ｙスケールであるｂ01に応じて変動すると考え
る。このため、３次倍率であるａ30およびｂ03とＸスケ
ールであるａ10およびＹスケールであるｂ01の比を、
【００３６】
【数１９】 として求めて、ａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ
01を、数２０式の正規方程式を解くことで求める。
01を、数２０式の正規方程式を解くことで求める。
【００３７】
【数２０】 この正規方程式の解は、
【００３８】
【数２１】 となる。ただし、
【００３９】
【数２２】 である。
【００４０】以上説明したように、本発明の位置合せ方
法は、対象物上の、設計上の位置が定められた複数個所
の位置合せ対象点のうちのいくつかについて設計位置と
の位置ずれ量を計測する位置計測工程と、前記複数個所
の設計位置と位置ずれ量との関係を近似する近似式に前
記いくつかの対象点の設計位置および位置ずれ量をあて
はめ、前記対象点のそれぞれについてその設計位置に基
づいて位置ずれ量を算出するための補正式を得る補正式
作成工程と、得られた補正式に従い、前記位置合せ対象
点をそれぞれ位置合せする位置合せ工程とを有する位置
合せ方法において、前記補正式は、設計位置の２次以上
の項を含むことを特徴とする。
法は、対象物上の、設計上の位置が定められた複数個所
の位置合せ対象点のうちのいくつかについて設計位置と
の位置ずれ量を計測する位置計測工程と、前記複数個所
の設計位置と位置ずれ量との関係を近似する近似式に前
記いくつかの対象点の設計位置および位置ずれ量をあて
はめ、前記対象点のそれぞれについてその設計位置に基
づいて位置ずれ量を算出するための補正式を得る補正式
作成工程と、得られた補正式に従い、前記位置合せ対象
点をそれぞれ位置合せする位置合せ工程とを有する位置
合せ方法において、前記補正式は、設計位置の２次以上
の項を含むことを特徴とする。
【００４１】
［実施形態１］ステップアンドリピートタイプの半導体
製造用露光装置に対し、本発明を適用した場合の第１の
実施形態の概略図を図１に示す。
製造用露光装置に対し、本発明を適用した場合の第１の
実施形態の概略図を図１に示す。
【００４２】図１において、Ｒは原板であるレチクル、
Ｗは基板であるウエハ、１は投影光学系である。また、
Ｓは位置合せ用光学系であり、２は位置合せ用照明手
段、３はビームスプリッタ、４は結像光学系、５は撮像
手段である。６はＡ／Ｄ変換手段、７は積算手段、８は
位置検出手段、９は制御手段、１０はステージ駆動手
段、１１は２次元に移動可能なＸＹステージである。Ｈ
１は補正式作成手段、１２は３次近似手段である。図１
では、Ｘ方向の位置を検出する位置合せ用光学系Ｓのみ
を示しているが、これと同様な不図示の位置合せ用光学
系を搭載しており、Ｙ方向の位置を検出する。また、積
算手段７、位置検出手段８、制御手段９、補正式作成手
段Ｈ１はボードコンピュータや汎用計算機で実現可能で
あり、同一の装置を共用しても構わない。もちろん、各
々を専用の電子回路で実現しても構わない。図１に示し
た半導体製造用露光装置は、レチクルＲとウエハＷの相
対的な位置合わせをした後、不図示の露光照明光源から
露光光を照射し、レチクルＲ上に形成してある電子回路
パターンを、投影光学系１を介してＸＹステージ１１上
に載置したウエハＷに投影露光する。図３にウエハにお
ける露光領域の一例を、図４に計測に用いる露光領域の
一例を示す。
Ｗは基板であるウエハ、１は投影光学系である。また、
Ｓは位置合せ用光学系であり、２は位置合せ用照明手
段、３はビームスプリッタ、４は結像光学系、５は撮像
手段である。６はＡ／Ｄ変換手段、７は積算手段、８は
位置検出手段、９は制御手段、１０はステージ駆動手
段、１１は２次元に移動可能なＸＹステージである。Ｈ
１は補正式作成手段、１２は３次近似手段である。図１
では、Ｘ方向の位置を検出する位置合せ用光学系Ｓのみ
を示しているが、これと同様な不図示の位置合せ用光学
系を搭載しており、Ｙ方向の位置を検出する。また、積
算手段７、位置検出手段８、制御手段９、補正式作成手
段Ｈ１はボードコンピュータや汎用計算機で実現可能で
あり、同一の装置を共用しても構わない。もちろん、各
々を専用の電子回路で実現しても構わない。図１に示し
た半導体製造用露光装置は、レチクルＲとウエハＷの相
対的な位置合わせをした後、不図示の露光照明光源から
露光光を照射し、レチクルＲ上に形成してある電子回路
パターンを、投影光学系１を介してＸＹステージ１１上
に載置したウエハＷに投影露光する。図３にウエハにお
ける露光領域の一例を、図４に計測に用いる露光領域の
一例を示す。
【００４３】次に、図１の装置における、レチクルＲと
ウエハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について
説明する。また、図２にグローバルアライメント方式に
より位置合わせおよび露光を行う場合の手順の一例をフ
ローチャートで示す。以下、図２に沿って本発明を適用
した位置合せ方法、露光の方法および装置の実施形態に
ついて説明する。
ウエハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について
説明する。また、図２にグローバルアライメント方式に
より位置合わせおよび露光を行う場合の手順の一例をフ
ローチャートで示す。以下、図２に沿って本発明を適用
した位置合せ方法、露光の方法および装置の実施形態に
ついて説明する。
【００４４】最初にステップＳ１において、不図示のウ
エハ搬送装置により、ウエハＷをＸＹステージ１１に載
置する。
エハ搬送装置により、ウエハＷをＸＹステージ１１に載
置する。
【００４５】ステップＳ２において、制御手段９は図４
における１番目の計測ショットＳ１に形成してある位置
合せ用マークＭ1xが、位置合せ用光学系Ｓの視野範囲内
に位置するように、ステージ駆動装置１０に対してコマ
ンドを送り、ＸＹステージ１１を駆動する。ステップＳ
３において、マークＭ1xの位置を以下の手順で計測す
る。
における１番目の計測ショットＳ１に形成してある位置
合せ用マークＭ1xが、位置合せ用光学系Ｓの視野範囲内
に位置するように、ステージ駆動装置１０に対してコマ
ンドを送り、ＸＹステージ１１を駆動する。ステップＳ
３において、マークＭ1xの位置を以下の手順で計測す
る。
【００４６】最初に、非露光光を照射する位置合せ用照
明装置２から照射した光束により、ビームスプリッタ
３、レチクルＲおよび投影光学系１を介して位置合せ用
マークＭ1x（以下、ウエハマークという）を照明する。
図６はウエハマークＭ1xを示したものであり、同一形状
の矩形パターンを複数配置したものである。ウエハマー
クＭ1xから反射した光束は、再度投影光学系１およびレ
チクルＲを介してビームスプリッタ３に到達し、ここで
反射して結像光学系４を介して撮像装置５の撮像面上に
ウエハマークＭ1xの像ＷM を形成する。撮像装置５にお
いて、マークＭ1xの像を光電変換し、Ａ／Ｄ変換装置６
において、２次元のデジタル信号列に変換する。図１の
積算装置７は、図６に示すように、Ａ／Ｄ変換装置６に
よりデジタル信号化したウエハマーク像ＷM に対して処
理ウィンドウＷP を設定し、該ウィンドウ内において、
図６に示すＹ方向に移動平均処理を行い、２次元画像信
号を１次元のデジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換する。図１
の位置検出装置８は、積算装置７から出力した１次元の
デジタル信号列Ｓ（ｘ）に対し、あらかじめ記憶してお
いたテンプレートパターンを用いてパターンマッチング
を行い、最もテンプレートパターンとの類似度が高いＳ
（ｘ）の座標位置を制御手段９に対して出力する。この
出力信号は、撮像装置５の撮像面を基準としたマーク位
置であるため、制御手段９は、あらかじめ不図示の方法
により求めた撮像装置５とレチクルＲとの相対的な位置
から、ウエハマークＭ1xのレチクルＲに対するずれ量ｄ
x1を算出する。
明装置２から照射した光束により、ビームスプリッタ
３、レチクルＲおよび投影光学系１を介して位置合せ用
マークＭ1x（以下、ウエハマークという）を照明する。
図６はウエハマークＭ1xを示したものであり、同一形状
の矩形パターンを複数配置したものである。ウエハマー
クＭ1xから反射した光束は、再度投影光学系１およびレ
チクルＲを介してビームスプリッタ３に到達し、ここで
反射して結像光学系４を介して撮像装置５の撮像面上に
ウエハマークＭ1xの像ＷM を形成する。撮像装置５にお
いて、マークＭ1xの像を光電変換し、Ａ／Ｄ変換装置６
において、２次元のデジタル信号列に変換する。図１の
積算装置７は、図６に示すように、Ａ／Ｄ変換装置６に
よりデジタル信号化したウエハマーク像ＷM に対して処
理ウィンドウＷP を設定し、該ウィンドウ内において、
図６に示すＹ方向に移動平均処理を行い、２次元画像信
号を１次元のデジタル信号列Ｓ（ｘ）に変換する。図１
の位置検出装置８は、積算装置７から出力した１次元の
デジタル信号列Ｓ（ｘ）に対し、あらかじめ記憶してお
いたテンプレートパターンを用いてパターンマッチング
を行い、最もテンプレートパターンとの類似度が高いＳ
（ｘ）の座標位置を制御手段９に対して出力する。この
出力信号は、撮像装置５の撮像面を基準としたマーク位
置であるため、制御手段９は、あらかじめ不図示の方法
により求めた撮像装置５とレチクルＲとの相対的な位置
から、ウエハマークＭ1xのレチクルＲに対するずれ量ｄ
x1を算出する。
【００４７】以上のようにして１番目の計測ショットの
Ｘ方向の位置ずれ量を計測する。次に、制御手段９は、
１番目の計測ショットのＹ方向計測用マークＭ1yがＹ方
向用位置合せ光学系の視野範囲に入るように、ＸＹステ
ージ１１を駆動する。ここでＸ方向計測と同様な手順で
Ｙ方向の位置ずれ量ｄy1を計測する。以上で、計測ショ
ットＳ１での計測が終了する。以降、制御手段９は、同
様にＸＹステージ１１を各計測位置に移動し、１番目と
同様な手順でＸおよびＹ方向の位置ずれ量を計測する。
Ｘ方向の位置ずれ量を計測する。次に、制御手段９は、
１番目の計測ショットのＹ方向計測用マークＭ1yがＹ方
向用位置合せ光学系の視野範囲に入るように、ＸＹステ
ージ１１を駆動する。ここでＸ方向計測と同様な手順で
Ｙ方向の位置ずれ量ｄy1を計測する。以上で、計測ショ
ットＳ１での計測が終了する。以降、制御手段９は、同
様にＸＹステージ１１を各計測位置に移動し、１番目と
同様な手順でＸおよびＹ方向の位置ずれ量を計測する。
【００４８】以下同様に、ステップＳ４において、あら
かじめ定めた計測ショット数ｋ（＞６）分の計測が終了
したと判定するまで、ステップＳ２とステップＳ３を繰
り返し、各々の計測ショットでの計測位置ずれ量ｄx1お
よびｄy1（ｉ＝１，２，．．．，ｋ）を記憶する。
かじめ定めた計測ショット数ｋ（＞６）分の計測が終了
したと判定するまで、ステップＳ２とステップＳ３を繰
り返し、各々の計測ショットでの計測位置ずれ量ｄx1お
よびｄy1（ｉ＝１，２，．．．，ｋ）を記憶する。
【００４９】以後、ステップＳ５とステップＳ６におい
ては、ステップＳ３で計測した各計測ショットでの位置
ずれ量から、以下に示す手順でウエハＷのレチクルＲに
対する相対的な位置合わせを行う。
ては、ステップＳ３で計測した各計測ショットでの位置
ずれ量から、以下に示す手順でウエハＷのレチクルＲに
対する相対的な位置合わせを行う。
【００５０】ステップＳ５においては、図５に示すよう
に、３次近似手段１２において、あらかじめ指定してあ
る各計測ショットでの設計上のマーク位置（ｘi ，ｙ
i ）と、ステップＳ３で計測した各計測ショットでの位
置ずれ量（ｄxi，ｄyi）から数１１式の正規方程式を解
くことにより、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，
ａ02，ａ30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ
03を算出して制御手段９へ出力する。正規方程式は、公
知のＬＵ分解を用いる方法や掃き出し法などにより解く
ことができる。
に、３次近似手段１２において、あらかじめ指定してあ
る各計測ショットでの設計上のマーク位置（ｘi ，ｙ
i ）と、ステップＳ３で計測した各計測ショットでの位
置ずれ量（ｄxi，ｄyi）から数１１式の正規方程式を解
くことにより、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，
ａ02，ａ30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ
03を算出して制御手段９へ出力する。正規方程式は、公
知のＬＵ分解を用いる方法や掃き出し法などにより解く
ことができる。
【００５１】ステップＳ６においては、制御手段９の制
御により、ステップＳ５で求めた補正パラメータａ00，
ａ10，ａ01，ａ02，ａ30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ
20，ｂ21，ｂ03を係数に持つ数１０式により補正量（ｄ
xi´，ｄyi´）を算出し、この値に基づきＸＹステージ
１１を駆動して、ウエハＷ上に形成する全ショットの露
光を行う。
御により、ステップＳ５で求めた補正パラメータａ00，
ａ10，ａ01，ａ02，ａ30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ
20，ｂ21，ｂ03を係数に持つ数１０式により補正量（ｄ
xi´，ｄyi´）を算出し、この値に基づきＸＹステージ
１１を駆動して、ウエハＷ上に形成する全ショットの露
光を行う。
【００５２】ステップＳ７においては、不図示のウエハ
搬送装置により、ウエハＷをＸＹステージ１１から排出
する。上記ステップＳ１からステップＳ７までの操作
を、ステップＳ８において露光ウエハが終了したと判断
するまで続ける。
搬送装置により、ウエハＷをＸＹステージ１１から排出
する。上記ステップＳ１からステップＳ７までの操作
を、ステップＳ８において露光ウエハが終了したと判断
するまで続ける。
【００５３】以上、位置の高次に依存する誤差要因を含
む補正式を用いて位置合わせを行うことにより、より高
い位置合せ精度が期待できる。また、上記処理で求めた
補正パラメータから、ａ00によりＸ方向並進成分、ａ10
によりＸスケール、ａ01によりＹ軸回転、ａ02によりＹ
軸弓なり、ａ30とａ12により３次倍率、ｂ00によりＹ方
向並進成分、ｂ10によりＸ軸回転、ｂ01によりＹスケー
ル、ｂ20によりＸ軸弓なり、ｂ21とｂ03により３次倍
率、の位置合せの状態が判断できる効果が期待できる。
む補正式を用いて位置合わせを行うことにより、より高
い位置合せ精度が期待できる。また、上記処理で求めた
補正パラメータから、ａ00によりＸ方向並進成分、ａ10
によりＸスケール、ａ01によりＹ軸回転、ａ02によりＹ
軸弓なり、ａ30とａ12により３次倍率、ｂ00によりＹ方
向並進成分、ｂ10によりＸ軸回転、ｂ01によりＹスケー
ル、ｂ20によりＸ軸弓なり、ｂ21とｂ03により３次倍
率、の位置合せの状態が判断できる効果が期待できる。
【００５４】［実施形態２］ステップアンドリピートタ
イプの半導体製造用露光装置に対し、本発明を適用した
場合の第２の実施形態の概略図を図７に示す。本実施形
態は、誤差要因を１次近似した後、残差を３次近似して
位置合せを行うことにより、高い位置合せ精度を保ちつ
つ、計算量の削減をするものである。
イプの半導体製造用露光装置に対し、本発明を適用した
場合の第２の実施形態の概略図を図７に示す。本実施形
態は、誤差要因を１次近似した後、残差を３次近似して
位置合せを行うことにより、高い位置合せ精度を保ちつ
つ、計算量の削減をするものである。
【００５５】図７において、１３は１次近似手段、１４
は残差３次近似手段、Ｈ２はこれらの近似手段を有する
補正式作成手段である。他の装置や手段および動作は、
実施形態１と同様である。また、積算手段７、位置検出
手段８、制御手段９および補正式作成手段Ｈ２は、ボー
ドコンピュータや汎用計算機で実現可能であり、同一の
装置を共用しても構わない。もちろん、各々を専用の電
子回路を用いて実現しても構わない。
は残差３次近似手段、Ｈ２はこれらの近似手段を有する
補正式作成手段である。他の装置や手段および動作は、
実施形態１と同様である。また、積算手段７、位置検出
手段８、制御手段９および補正式作成手段Ｈ２は、ボー
ドコンピュータや汎用計算機で実現可能であり、同一の
装置を共用しても構わない。もちろん、各々を専用の電
子回路を用いて実現しても構わない。
【００５６】次に、図７の装置におけるレチクルＲとウ
エハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について説
明する。図７の装置においても、実施形態１と同様に、
図２に示すフローチャートで、グローバルアライメント
方式による位置合わせおよび露光が可能である。ただ
し、図２のステップＳ５では、図８に示す動作をする。
以下、図８に沿って、図２のステップＳ５について説明
する。
エハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について説
明する。図７の装置においても、実施形態１と同様に、
図２に示すフローチャートで、グローバルアライメント
方式による位置合わせおよび露光が可能である。ただ
し、図２のステップＳ５では、図８に示す動作をする。
以下、図８に沿って、図２のステップＳ５について説明
する。
【００５７】図８におけるステップＳ２１においては、
１次近似手段１３において、あらかじめ指定してある各
計測ショットでの設計上のマーク位置（ｘi ，ｙi ）
と、ステップＳ３で計測した各計測ショットでの位置ず
れ量（ｄxi，ｄyi）から数６式を用いて補正パラメータ
ａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01を算出し、制御手
段９と残差３次近似手段１４へ出力する。
１次近似手段１３において、あらかじめ指定してある各
計測ショットでの設計上のマーク位置（ｘi ，ｙi ）
と、ステップＳ３で計測した各計測ショットでの位置ず
れ量（ｄxi，ｄyi）から数６式を用いて補正パラメータ
ａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01を算出し、制御手
段９と残差３次近似手段１４へ出力する。
【００５８】ステップＳ２２においては、残差３次近似
手段１４において、あらかじめ指定してある各計測ショ
ットでの設計上のマーク位置（ｘi ，ｙi ）、ステップ
Ｓ３で計測した各計測ショットでの位置ずれ量（ｄxi，
ｄyi）、ステップＳ２１で求めた補正パラメータａ00，
ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01から数１３式を用いて、
補正パラメータａ02，ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を
算出して制御手段９へ出力する。
手段１４において、あらかじめ指定してある各計測ショ
ットでの設計上のマーク位置（ｘi ，ｙi ）、ステップ
Ｓ３で計測した各計測ショットでの位置ずれ量（ｄxi，
ｄyi）、ステップＳ２１で求めた補正パラメータａ00，
ａ10，ａ01，ｂ00，ｂ10，ｂ01から数１３式を用いて、
補正パラメータａ02，ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を
算出して制御手段９へ出力する。
【００５９】以上、誤差要因を１次近似した後、残差を
３次近似して位置合せを行うことにより、高い位置合せ
精度を保ちつつ、計算量の削減が期待できる。
３次近似して位置合せを行うことにより、高い位置合せ
精度を保ちつつ、計算量の削減が期待できる。
【００６０】［実施形態３］ステップアンドリピートタ
イプの半導体製造用露光装置に対し、本発明を適用した
場合の第３の実施形態の概略図を図９に示す。本実施形
態は、初めの数枚目以降のウエハにおいて、初めの数枚
目までのウエハで算出した補正パラメータを用いること
により、高い位置合せ精度を保ちつつ、さらに計算量の
削減をするものである。
イプの半導体製造用露光装置に対し、本発明を適用した
場合の第３の実施形態の概略図を図９に示す。本実施形
態は、初めの数枚目以降のウエハにおいて、初めの数枚
目までのウエハで算出した補正パラメータを用いること
により、高い位置合せ精度を保ちつつ、さらに計算量の
削減をするものである。
【００６１】図９において、１５は第１の実施形態にお
ける補正式作成手段Ｈ１または第２の実施形態における
補正式作成手段Ｈ２、１６は補正パラメータ記憶手段、
１７は高次パラメータ固定１次近似手段である。Ｈ３は
これらの手段で構成された補正式作成手段である。他の
装置や手段および動作は第１の実施形態と同様である。
また、積算手段７、位置検出手段８、制御手段９および
補正式作成手段Ｈ３は、ボードコンピュータや汎用計算
機で実現可能であり、同一の装置を共用しても構わな
い。もちろん、各々を専用の電子回路を用いて実現して
も構わない。
ける補正式作成手段Ｈ１または第２の実施形態における
補正式作成手段Ｈ２、１６は補正パラメータ記憶手段、
１７は高次パラメータ固定１次近似手段である。Ｈ３は
これらの手段で構成された補正式作成手段である。他の
装置や手段および動作は第１の実施形態と同様である。
また、積算手段７、位置検出手段８、制御手段９および
補正式作成手段Ｈ３は、ボードコンピュータや汎用計算
機で実現可能であり、同一の装置を共用しても構わな
い。もちろん、各々を専用の電子回路を用いて実現して
も構わない。
【００６２】次に、図９の装置におけるレチクルＲとウ
エハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について説
明する。図９の装置においても、第１の実施形態と同様
に、図２に示すフローチャートで、グローバルアライメ
ント方式により、位置合せおよび露光が可能である。た
だし、図２のステップＳ５では、図１０に示す動作をす
る。図１０に沿って、図２のステップＳ５について説明
する。
エハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について説
明する。図９の装置においても、第１の実施形態と同様
に、図２に示すフローチャートで、グローバルアライメ
ント方式により、位置合せおよび露光が可能である。た
だし、図２のステップＳ５では、図１０に示す動作をす
る。図１０に沿って、図２のステップＳ５について説明
する。
【００６３】図１０におけるステップＳ３１では、現在
露光しているウエハが指定枚数（２枚以上）以降である
かを判定し、指定枚数以降でなければステップＳ３２
へ、指定枚数以降であればステップＳ３４へ進む。
露光しているウエハが指定枚数（２枚以上）以降である
かを判定し、指定枚数以降でなければステップＳ３２
へ、指定枚数以降であればステップＳ３４へ進む。
【００６４】図１０におけるステップＳ３２では、第１
の実施形態における図２のステップＳ５または第２実施
形態における図２のステップＳ５と同様に、補正式作成
手段１５は、あらかじめ指定してある各計測ショットで
の設計上のマーク位置（ｘi，ｙi ）と、ステップＳ３
で計測した各計測ショットでの位置ずれ量（ｄxi，
ｄyi）から、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ａ02，
ａ30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ03を算
出して制御手段９へ出力する。加えてａ02，ａ30，
ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を補正パラメータ記憶手段１６
へ出力する。
の実施形態における図２のステップＳ５または第２実施
形態における図２のステップＳ５と同様に、補正式作成
手段１５は、あらかじめ指定してある各計測ショットで
の設計上のマーク位置（ｘi，ｙi ）と、ステップＳ３
で計測した各計測ショットでの位置ずれ量（ｄxi，
ｄyi）から、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ａ02，
ａ30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ03を算
出して制御手段９へ出力する。加えてａ02，ａ30，
ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を補正パラメータ記憶手段１６
へ出力する。
【００６５】図１０におけるステップＳ３３では、この
ステップＳ３２で算出したａ02，ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ
21，ｂ03を補正パラメータ記憶手段１６が記憶する。
ステップＳ３２で算出したａ02，ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ
21，ｂ03を補正パラメータ記憶手段１６が記憶する。
【００６６】図１０におけるステップＳ３４では、補正
パラメータ記憶手段１６から補正パラメータａ02，
ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を読み込み、高次補正パ
ラメータの平均値
パラメータ記憶手段１６から補正パラメータａ02，
ａ30，ａ12，ｂ20，ｂ21，ｂ03を読み込み、高次補正パ
ラメータの平均値
【００６７】
【外２】 が算出済であれば、これを高次補正パラメータ固定１次
近似手段１７へ出力する。高次補正パラメータの平均値
が算出済でなければ、数１５式により、算出し記憶した
うえ、高次補正パラメータ固定１次近似手段１７へ出力
する。
近似手段１７へ出力する。高次補正パラメータの平均値
が算出済でなければ、数１５式により、算出し記憶した
うえ、高次補正パラメータ固定１次近似手段１７へ出力
する。
【００６８】図１０におけるステップＳ３５では、高次
パラメータ固定１次近似手段１７において、あらかじめ
指定してある各計測ショットでの設計上のマーク位置
（ｘi，ｙi ）、ステップＳ３で計測した各計測ショッ
トでの位置ずれ量（ｄxi，ｄyi）、ステップＳ３４で求
めた
パラメータ固定１次近似手段１７において、あらかじめ
指定してある各計測ショットでの設計上のマーク位置
（ｘi，ｙi ）、ステップＳ３で計測した各計測ショッ
トでの位置ずれ量（ｄxi，ｄyi）、ステップＳ３４で求
めた
【００６９】
【外３】 から数１７式を用いて、補正パラメータａ00，ａ10，ａ
01，ｂ00，ｂ10，ｂ01を算出して制御手段９へ出力す
る。
01，ｂ00，ｂ10，ｂ01を算出して制御手段９へ出力す
る。
【００７０】以上、初めの数枚目以降のウエハにおい
て、初めの数枚目までのウエハで算出した補正パラメー
タを用いることにより、高い位置合せ精度を保ちつつ、
さらに計算量の削減が期待できる。
て、初めの数枚目までのウエハで算出した補正パラメー
タを用いることにより、高い位置合せ精度を保ちつつ、
さらに計算量の削減が期待できる。
【００７１】［実施形態４］ステップアンドリピートタ
イプの半導体製造用露光装置に対し、本発明を適用した
場合の第４の実施形態の概略図を図１１に示す。本実施
形態は、初めの数枚目以降のウエハにおいて、初めの数
枚目までのウエハで算出した補正パラメータ比を用いる
ことにより、高い位置合せ精度を保ちつつ、さらに計算
量の削減をするものである。
イプの半導体製造用露光装置に対し、本発明を適用した
場合の第４の実施形態の概略図を図１１に示す。本実施
形態は、初めの数枚目以降のウエハにおいて、初めの数
枚目までのウエハで算出した補正パラメータ比を用いる
ことにより、高い位置合せ精度を保ちつつ、さらに計算
量の削減をするものである。
【００７２】図１１において、１８は第１の実施形態に
おける補正式作成手段Ｈ１または第２の実施形態におけ
る補正式作成手段Ｈ２、１９は補正パラメータ比記憶手
段、２０は高次補正パラメータ比固定１次近似手段、２
１は高次補正パラメータ近似手段である。Ｈ４はこれら
の手段で構成された補正式作成手段である。他の装置や
手段および動作は第１の実施形態と同様である。また、
積算手段７、位置検出手段８、制御手段９および他の補
正式作成手段Ｈ４は、ボードコンピュータや汎用計算機
で実現可能であり、同一の装置を共用しても構わない。
もちろん、各々を専用の電子回路を用いて実現しても構
わない。
おける補正式作成手段Ｈ１または第２の実施形態におけ
る補正式作成手段Ｈ２、１９は補正パラメータ比記憶手
段、２０は高次補正パラメータ比固定１次近似手段、２
１は高次補正パラメータ近似手段である。Ｈ４はこれら
の手段で構成された補正式作成手段である。他の装置や
手段および動作は第１の実施形態と同様である。また、
積算手段７、位置検出手段８、制御手段９および他の補
正式作成手段Ｈ４は、ボードコンピュータや汎用計算機
で実現可能であり、同一の装置を共用しても構わない。
もちろん、各々を専用の電子回路を用いて実現しても構
わない。
【００７３】次に、図１１の装置におけるレチクルＲと
ウエハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について
説明する。図１１の装置においても、第１の実施形態と
同様に、図２に示すフローチャートでグローバルアライ
メント方式により、位置合せおよび露光が可能である。
ただし、図２のステップＳ５では、図１２に示す動作を
する。図１２に沿って、図２のステップＳ５について説
明する。
ウエハＷの相対的な位置合せおよび露光の手順について
説明する。図１１の装置においても、第１の実施形態と
同様に、図２に示すフローチャートでグローバルアライ
メント方式により、位置合せおよび露光が可能である。
ただし、図２のステップＳ５では、図１２に示す動作を
する。図１２に沿って、図２のステップＳ５について説
明する。
【００７４】図１２におけるステップＳ４１では、現在
露光しているウエハが指定枚数（２枚以上）以降である
かを判定し、指定枚数以降でなければステップＳ４２
へ、指定枚数以降であればステップＳ４４へ進む。
露光しているウエハが指定枚数（２枚以上）以降である
かを判定し、指定枚数以降でなければステップＳ４２
へ、指定枚数以降であればステップＳ４４へ進む。
【００７５】図１２におけるステップＳ４２では、第１
の実施形態における図２のステップＳ５または第２の実
施形態における図２のステップＳ５と同様に、補正式作
成手段１８は、あらかじめ指定してある各計測ショット
での設計上のマーク位置（ｘi ，ｙi ）と、ステップＳ
３で計測した各計測ショットでの位置ずれ量（ｄxi，ｄ
yi）から、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ａ02，ａ
30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ03を算出
して制御手段９へ出力する。加えてａ10，ａ01，ａ02，
ａ30，ａ12，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ03を補正パラ
メータ比記憶手段１９へ出力する。
の実施形態における図２のステップＳ５または第２の実
施形態における図２のステップＳ５と同様に、補正式作
成手段１８は、あらかじめ指定してある各計測ショット
での設計上のマーク位置（ｘi ，ｙi ）と、ステップＳ
３で計測した各計測ショットでの位置ずれ量（ｄxi，ｄ
yi）から、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ａ02，ａ
30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ03を算出
して制御手段９へ出力する。加えてａ10，ａ01，ａ02，
ａ30，ａ12，ｂ10，ｂ01，ｂ20，ｂ21，ｂ03を補正パラ
メータ比記憶手段１９へ出力する。
【００７６】図１２におけるステップＳ４３では、補正
パラメータ比記憶手段１９において、ステップで算出し
たａ10，ａ01，ａ02，ａ30，ａ12，ｂ10，ｂ01，ｂ20，
ｂ21，ｂ03を記憶する。
パラメータ比記憶手段１９において、ステップで算出し
たａ10，ａ01，ａ02，ａ30，ａ12，ｂ10，ｂ01，ｂ20，
ｂ21，ｂ03を記憶する。
【００７７】図１２におけるステップＳ４４では、補正
パラメータ比記憶手段１９から、補正パラメータａ
10i ，ａ01i ，ａ02i ，ａ30i ，ａ12i ，ｂ10i ，ｂ
01i ，ｂ20i ，ｂ21i ，ｂ03i を読み込み、高次補正パ
ラメータの平均値
パラメータ比記憶手段１９から、補正パラメータａ
10i ，ａ01i ，ａ02i ，ａ30i ，ａ12i ，ｂ10i ，ｂ
01i ，ｂ20i ，ｂ21i ，ｂ03i を読み込み、高次補正パ
ラメータの平均値
【００７８】
【外４】 および高次補正パラメータ比Ａ30，Ｂ03が算出済であれ
ば、これらを高次補正パラメータ比固定１次近似手段２
０へ出力する。高次補正パラメータ平均値および比が算
出済でなければ、数１５式および数１９式により、算出
し記憶したうえ、高次パラメータ比固定１次近似手段２
０および高次補正パラメータ算出手段２１へ出力する。
ば、これらを高次補正パラメータ比固定１次近似手段２
０へ出力する。高次補正パラメータ平均値および比が算
出済でなければ、数１５式および数１９式により、算出
し記憶したうえ、高次パラメータ比固定１次近似手段２
０および高次補正パラメータ算出手段２１へ出力する。
【００７９】図１２におけるステップＳ４５では、高次
補正パラメータ比固定１次近似手段２０において、あら
かじめ指定してある各計測ショットでの設計上のマーク
位置（ｘi ，ｙi ）、ステップＳ３で計測した各計測シ
ョットでの位置ずれ量（ｄxi，ｄyi）、ステップＳ４４
で求めた高次補正パラメータの平均値
補正パラメータ比固定１次近似手段２０において、あら
かじめ指定してある各計測ショットでの設計上のマーク
位置（ｘi ，ｙi ）、ステップＳ３で計測した各計測シ
ョットでの位置ずれ量（ｄxi，ｄyi）、ステップＳ４４
で求めた高次補正パラメータの平均値
【００８０】
【外５】 および高次補正パラメータ比Ａ30，Ｂ03から数２１式を
用いて、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，
ｂ10，ｂ01を算出して制御手段９および高次補正パラメ
ータ算出手段２１へ出力する。
用いて、補正パラメータａ00，ａ10，ａ01，ｂ00，
ｂ10，ｂ01を算出して制御手段９および高次補正パラメ
ータ算出手段２１へ出力する。
【００８１】図１２におけるステップＳ４６では、高次
パラメータ算出手段２１において、高次補正パラメータ
の平均値
パラメータ算出手段２１において、高次補正パラメータ
の平均値
【００８２】
【外６】 をａ02，ａ12，ｂ20，ｂ21の値とし、高次補正パラメー
タ比Ａ30、Ｂ03から
タ比Ａ30、Ｂ03から
【００８３】
【数２３】 により補正パラメータａ30，ｂ03を算出して制御手段９
へ出力する。
へ出力する。
【００８４】以上、初めの数枚目以降のウエハにおい
て、初めの数枚目までのウエハで算出した補正パラメー
タ比を用いることにより、高い位置合せ精度を保ちつ
つ、さらに計算量の削減が期待できる。
て、初めの数枚目までのウエハで算出した補正パラメー
タ比を用いることにより、高い位置合せ精度を保ちつ
つ、さらに計算量の削減が期待できる。
【００８５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、誤差
要因を高次近似して位置合わせすることにより、より高
い位置合わせ精度を得ることができる。また、１次成分
が支配的な誤差要因に対しては、１次近似を行った後、
残りの誤差に３次近似を行うことにより、処理時間を削
減することができる。さらに、同様の位置合わせを繰り
返し行う場合には、最初の位置合わせの高次成分近似を
その後利用することにより、処理時間をさらに削減する
ことができる。
要因を高次近似して位置合わせすることにより、より高
い位置合わせ精度を得ることができる。また、１次成分
が支配的な誤差要因に対しては、１次近似を行った後、
残りの誤差に３次近似を行うことにより、処理時間を削
減することができる。さらに、同様の位置合わせを繰り
返し行う場合には、最初の位置合わせの高次成分近似を
その後利用することにより、処理時間をさらに削減する
ことができる。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る半導体露光装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図２】 図１の装置における位置合わせおよび露光手
順を例示するフローチャートである。
順を例示するフローチャートである。
【図３】 ウエハにおける露光領域の一例を示す図であ
る。
る。
【図４】 計測に用いる露光領域の一例を示す図であ
る。
る。
【図５】 図２における補正式算出手順を例示するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図６】 図４における計測マークを例示する図であ
る。
る。
【図７】 本発明の第２の実施形態に係る半導体露光装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図８】 図７の装置における補正式算出手順を例示す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図９】 本発明の第３の実施形態に係る半導体露光装
置の構成を例示する図である。
置の構成を例示する図である。
【図１０】 図９の装置における補正式算出手順を例示
するフローチャートである。
するフローチャートである。
【図１１】 本発明の第４の実施形態に係る半導体露光
装置の構成を例示する図である。
装置の構成を例示する図である。
【図１２】 図１１の装置における補正式算出手順を例
示する他のフローチャートである。
示する他のフローチャートである。
１：投影光学系、２：位置合せ用照明手段、３：ビーム
スプリッタ、４：結像光学系、５：撮像手段、６：Ａ／
Ｄ変換手段、７：積算手段、８：位置検出手段、９：制
御手段、１０：ステージ駆動手段、１１：ＸＹステー
ジ、１２：３次近似手段、１３：１次近似手段、１４：
残差３次近似手段、１５：補正式作成手段、１６：補正
パラメータ記憶手段、１７：高次パラメータ固定１次近
似手段、１８：補正式作成手段、１９：補正パラメータ
比記憶手段、２０：高次補正パラメータ比固定１次近似
手段、２１：高次補正パラメータ近似手段、Ｒ：レチク
ル、Ｓ：位置合せ用光学系、Ｗ：ウエハ、Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ３，Ｈ４：補正式作成手段。
スプリッタ、４：結像光学系、５：撮像手段、６：Ａ／
Ｄ変換手段、７：積算手段、８：位置検出手段、９：制
御手段、１０：ステージ駆動手段、１１：ＸＹステー
ジ、１２：３次近似手段、１３：１次近似手段、１４：
残差３次近似手段、１５：補正式作成手段、１６：補正
パラメータ記憶手段、１７：高次パラメータ固定１次近
似手段、１８：補正式作成手段、１９：補正パラメータ
比記憶手段、２０：高次補正パラメータ比固定１次近似
手段、２１：高次補正パラメータ近似手段、Ｒ：レチク
ル、Ｓ：位置合せ用光学系、Ｗ：ウエハ、Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ３，Ｈ４：補正式作成手段。
Claims (11)
- 【請求項１】 対象物上の、設計上の位置が定められた
複数個所の位置合せ対象点のうちのいくつかについて設
計位置との位置ずれ量を計測する位置計測工程と、 前記複数個所の設計位置と位置ずれ量との関係を近似す
る近似式に前記いくつかの対象点の設計位置および位置
ずれ量をあてはめ、前記対象点のそれぞれについてその
設計位置に基づいて位置ずれ量を算出するための補正式
を得る補正式作成工程と、 得られた補正式に従い、前記位置合せ対象点をそれぞれ
位置合せする位置合せ工程とを有する位置合せ方法にお
いて、 前記補正式は、設計位置の２次以上の項を含むことを特
徴とする位置合せ方法。 - 【請求項２】 前記補正式作成工程では、前記いくつか
の対象点の設計位置および位置ずれ量を設計位置の２次
以上の項を含む前記近似式にあてはめることにより、前
記設計位置の２次以上の項を含む補正式を作成すること
を特徴とする請求項１記載の位置合せ方法。 - 【請求項３】 前記補正式作成工程では、前記いくつか
の対象点の設計位置および位置ずれ量を設計位置の１次
以下の項からなる近似式にあてはめ、それによる近似残
差を設計位置の２次以上の項からなる近似式にあてはめ
ることにより、前記設計位置の２次以上の項を含む補正
式を作成することを特徴とする請求項１記載の位置合せ
方法。 - 【請求項４】 前記補正式作成工程では、前記近似式に
おける設計位置の２次以上の項の係数を、同一装置で以
前に得た前記補正式の対応する項の係数またはその平均
値とした設計位置の１次以下の項からなる近似式に前記
いくつかの対象点の設計位置および位置ずれ量をあては
めて、前記設計位置の２次以上の項を含む補正式を作成
することを特徴とする請求項１記載の位置合せ方法。 - 【請求項５】 前記補正式作成工程では、前記近似式に
おける設計位置の２次以上の項と１次の項との係数比が
同一装置で以前に得た前記補正式についての同様の係数
またはその平均値の比と同じとした設計位置の１次以下
の項からなる近似式に前記いくつかの対象点の設計位置
および位置ずれ量をあてはめて、前記設計位置の２次以
上の項を含む補正式を作成することを特徴とする請求項
１記載の位置合せ方法。 - 【請求項６】 設計位置を（ｘ，ｙ）、その時の前記位
置ずれ量を（ｄx ，ｄy ）、ａ00，ａ10，ａ01，ａ02，
ａ30，ａ12，ｂ00，ｂ10，ｂ01，ｂ02，ｂ21，ｂ03を各
項の係数とした時、前記補正式は 【数１】 であることを特徴とする請求項１〜５記載の位置合せ方
法。 - 【請求項７】 前記補正式作成工程では、最小自乗法に
より、前記近似式の正規方程式を解くことにより、前記
いくつかの対象点の設計位置および位置ずれ量を前記近
似式にあてはめることを特徴とする請求項１〜６記載の
位置合せ方法。 - 【請求項８】 前記対象物は、半導体露光装置において
原板のパターンが露光される基板であり、前記位置合せ
対象点は前記基板上の露光位置であり、この露光位置を
前記原板に対して位置合せすることを特徴とする請求項
１〜７記載の位置合せ方法。 - 【請求項９】 前記半導体露光装置における基板のＸ方
向並進成分ａ00、Ｘスケールａ10、Ｙ軸回転ａ01、Ｙ軸
弓なりａ02、３次倍率ａ30、３次倍率ａ12、Ｙ方向並進
成分ｂ00、Ｘ軸回転ｂ10、Ｙスケールｂ01、Ｘ軸弓なり
ｂ20、３次倍率ｂ21、３次倍率ｂ03の誤差成分を前記補
正式の各項の係数とすることを特徴とする請求項８記載
の位置合せ方法。 - 【請求項１０】 対象物上の、設計上の位置が定められ
た複数個所の位置合せ対象点のうちのいくつかについて
設計位置との位置ずれ量を計測する位置計測手段と、 前記複数個所の設計位置と位置ずれ量との関係を近似す
る近似式に前記いくつかの対象点の設計位置および位置
ずれ量をあてはめ、前記対象点のそれぞれについてその
設計位置に基づいて位置ずれ量を算出するための補正式
を得る補正式作成手段と、 得られた補正式に従い、前記位置合せ対象点をそれぞれ
位置合せする位置合せ手段とを有する位置合せ装置にお
いて、 前記補正式は、設計位置の２次以上の項を含むものであ
ることを特徴とする位置合せ装置。 - 【請求項１１】 前記対象物は、半導体露光装置におい
て原板のパターンが露光される基板であり、前記位置合
せ対象点は前記基板上の露光位置であり、この露光位置
を前記原板に対して位置合せするものであることを特徴
とする請求項１０記載の位置合せ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04687496A JP3634487B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 位置合せ方法、位置合せ装置、および露光装置 |
| US08/796,556 US5986766A (en) | 1996-02-09 | 1997-02-07 | Alignment method and alignment system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04687496A JP3634487B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 位置合せ方法、位置合せ装置、および露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218714A true JPH09218714A (ja) | 1997-08-19 |
| JP3634487B2 JP3634487B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=12759503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04687496A Expired - Fee Related JP3634487B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 位置合せ方法、位置合せ装置、および露光装置 |
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| Country | Link |
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| US (1) | US5986766A (ja) |
| JP (1) | JP3634487B2 (ja) |
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| US8149385B2 (en) | 2008-09-25 | 2012-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Alignment unit and exposure apparatus |
| US8405818B2 (en) | 2009-08-27 | 2013-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detection apparatus, exposure apparatus, and device fabrication method |
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| KR20220073733A (ko) * | 2019-08-22 | 2022-06-03 | 가부시키가이샤 제이이엘 | 기판의 위치 맞춤 방법 |
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| FR2788348B1 (fr) * | 1999-01-07 | 2001-03-02 | Agence Spatiale Europeenne | Procede d'assemblage d'un ensemble optique comprenant des coquilles coaxiales, notamment pour telescope a rayon x |
| JP4046884B2 (ja) | 1999-03-26 | 2008-02-13 | キヤノン株式会社 | 位置計測方法および該位置計測法を用いた半導体露光装置 |
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| KR100716552B1 (ko) * | 2006-02-03 | 2007-05-09 | 삼성전자주식회사 | 다이 어태치 방법 |
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