JPH11145039A - 縮小投影露光の位置合わせ方法及び縮小投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路パターンを有するリチクルをウエハ上に縮
小投影露光する際の位置合わせの基準となる位置検出マ
ークが適切か否かの判別をするようにして位置合わせの
正確性を図る。 【解決手段】ウエハ上の位置合わせ用の位置検出マーク
の座標位置を測定し、この測定した座標位置に基づいて
各ショットの座標位置を算出して１つのラインを形成す
ると共に、ラインの近辺に存在する測定された位置検出
マークの座標位置で生成された範囲をショット許容値と
し、測定した位置検出マークの座標位置が前記ショット
許容値の範囲内の座標位置の場合は正しく測定されたデ
ータであると認識するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縮小投影露光の位
置合わせ方法及び縮小投影露光装置に関するものであ
り、更に詳しくはウエハ上の測定した位置合わせ用位置
検出マークの誤りを検出するようにした縮小投影露光の
位置合わせ方法及び縮小露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における縮小投影露光装置（ス
テッパー）は、ウエハ上にレチクルの回路パターンを重
ねて転写露光するものであり、ウエハを二次元移動可能
なステージ上に載置し、ウエハをステッピングさせる工
程と、レチクルの回路パターンをウエハ上に順次露光す
る工程と、を繰り返す構成となっている。

【０００３】このようなステップアンドリピート方式に
より縮小露光する際に重要なことは、回路パターンを備
えたレチクルとウエハとの位置合わせを正確に行うこと
である。その１つとして、ウエハ上に位置検出マーク
（アライメントマークとも云う）と呼ばれるマークを含
む複数のチップパターンを形成する。又、このチップパ
ターンは予め設定された配列座標に基づいて規則的に配
列されている。

【０００４】しかしながら、このような位置合わせ手法
において、ウエハのショットの微細化が進むにつれ、ウ
エハの残存回転誤差、ショット配列の直交度誤差、ウエ
ハの線形伸縮、ウエハの中心位置の平行移動の誤差等に
より配列座標の設定値に基づいてウエハをステッピング
させてもウエハを正確に位置合わせできないと云う問題
がある。

【０００５】この問題を解決するために種々の考案及び
発明がなされている。例えば、特開平５ー３１５２２２
号公報においては、予め計測した座標に基づいてウエハ
の各ショット領域に順次レチクルのパターンを転写する
投影露光装置において、ウエハの位置合わせする場合
に、加工動作に先立ち複数のショット領域のそれぞれに
蓄積されたエネルギー量に基づいてウエハの加工動作中
の熱変形量を検出するようにし、この熱変形量に基づい
て各ショット領域の位置決めすべき座標位置を算出する
ようにしている。

【０００６】又、特開平５ー０７４６８３号公報におい
ては、ウエハ内のショットの位置合わせの段階で、線形
な目ズレか非線形な目ズレかを判断し自動的に切り替
え、非線形な目ズレの発生のウエハはショット毎に位置
合わせの計測を行いながら露光を行う。その他のウエハ
の場合は各ショットの位置を予測して露光を行うように
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明した従来技術の位置合わせにおいては、ウエハの物理
的な変形を対象にしており、上記説明したウエハに発生
する、所謂ウエハの残存回転誤差、ショット配列の直交
度誤差、ウエハの線形伸縮、ウエハの中心位置の平行移
動等による誤差等に基づく位置検出マーク自体の測定誤
りを検出することができないため、誤ったデータに基づ
いてショットの位置合わせを行ってしまうと云う問題が
ある。

【０００８】具体的には、位置検出マークの表面の荒
れ、非対称、低段差の影響等により、位置検出マーク自
体の測定を誤って行う場合がある。この誤検出した時の
座標位置を用いてショット領域の座標位置の計算をする
と正確な値とはならず、その結果、ショット領域間の合
わせずれ等が生じてしまうと云う問題点がある。

【０００９】又、この位置検出マークの座標の誤検出の
影響を小さくするために、位置検出マークを測定する任
意のショット数を多くすると、スループットが落ちてし
まうという問題点もある。

【００１０】従って、測定した位置検出マークの座標位
置が適正か否かの判断ができること、及び不適切な座標
位置の再計算及び補正をすることに解決しなければなら
ない課題を有している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る縮小投影露光による位置合わせ方法
は、レチクルの回路パターンをウエハ上のショット領域
にステップ毎に繰り返して縮小露光する際に、ウエハ上
の位置合わせ用の位置検出マークの座標位置を測定し、
該測定した座標位置に基づいて各ショットの座標位置を
算出して基準となる計算値ラインを設定し、該計算値ラ
イン近辺で且つ前記測定された位置検出マークの座標位
置で形成された範囲をショット許容値とし、測定した位
置検出マークの座標位置が該ショット許容値の範囲内で
あれば適切な座標位置であると認識するようにしたこと
である。

【００１２】又、縮小投影露光装置は、レチクルの回路
パターンをウエハ上にステップ毎にショットさせて露光
する縮小投影露光装置において、前記ウエハ上の位置合
わせ用位置検出マークを測定する手段と、該位置検出マ
ークに基づいて各ショットの座標位置を算出する手段
と、該各ショットの座標位置に基づいて算出した基準と
なる計算値ラインとその近辺の位置検出マークとでショ
ット許容値を作成し、測定した位置検出マークの座標位
置が、該ショット許容値の範囲内であれば適切なマーク
であると認識する位置検出マークの誤検出手段とからな
る。

【００１３】このような縮小投影露光による位置合わせ
方法及びその縮小投影露光装置は、基準となる位置合わ
せデータを正確に把握することができると共に、不適切
な位置検出マークを発見して、逐次位置合わせに関する
データを正確に設定及び補正することが可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る縮小投影露光
による位置合わせ方法及びこの縮小投影露光装置の実施
の形態について図面を参照して説明する。

【００１５】本発明に係る縮小投影露光装置は、図１に
示すように、レチクルの回路パターンをウエハ上にステ
ップ毎にショットさせて露光するものであり、ショット
に先立ちウエハ上の位置検出マークを測定して位置合わ
せを行う。この装置の構成は、光源部１０からの光線を
増幅する増幅器１１と、位置検出マークからの反射光を
反射させるハーフミラー１２と、位置検出マークの反射
光を増幅する増幅器１３と、光線をウエハ方向に反射さ
せるミラー１４と、ウエハの上部に位置する回路パター
ンを備えたレチクル１５と、露光ステージ上に置かれた
ウエハ１６と、ハーフミラー１２により屈折された光線
を更に反射させるミラー１７と、ミラー１７からの反射
光によるデータを受信する検出部１８と、検出部１８か
らの情報を処理演算するメインコンピュータ部１９とか
ら構成されている。

【００１６】検出部１８は、ウエハ１６上の位置検出マ
ーク２０を測定して座標位置を検出する手段を備えてお
り、メインコンピュータ部１９は、検出部１８で得られ
た位置検出マーク２０に基づいて各ショットの座標位置
を算出する手段及びこの算出された各ショットの座標位
置により生成した基準となる計算値ラインとその近辺の
位置検出マークとでショット許容値を作成し、測定した
位置検出マーク２０の座標位置が、ショット許容値の範
囲内であれば適切なマークであると認識する位置検出マ
ークの誤検出手段とを備えた構成となっている。又、検
出部１８及びメインコンピュータ部１９は、不適切な位
置検出マークの削除又は再度の位置検出マークの測定及
び補正をも行う。

【００１７】このような構成からなる装置において、露
光する際には、図２に示すように、露光ステージに載置
されているウエハ１６上をステップしながら１ショット
ずつ露光する。実施例における露光するショット２１は
縦８列、横８列の６４ショットからなり、ウエハ１６上
に可能な露光ショットによる座標を設定し、図示しない
各ショットの何れか複数のショットにはウエハ１６の各
ショットの位置合わせを行う位置検出マークが施されて
いる。

【００１８】この位置検出マークは、図３に示すよう
に、６４個の座標ショットの内から任意の露光ショッ
ト、実施例においては６個のショット２１ａ〜２１ｆに
施されている。この位置検出マークの座標位置（Ｘ１、
Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）、（Ｘ４、Ｙ
４）、（Ｘ５、Ｙ５）、（Ｘ６、Ｙ６）を測定して各シ
ョット２１（図２参照）の座標配列を決定する。これ
は、熱処理、成膜等の処理の影響で変形したウエハ１６
を測定し、露光するステップ量を再設定するためであ
る。

【００１９】先ず、この６個の任意の露光ショット２１
ａ〜２１ｆの位置検出マークの座標位置に基づいて、ウ
エハ１６全体のシフト量（Ｏｆｆｓｅｔ）、ウエハ１６
の伸縮量（Ｗａｆｅｒ Ｓｃａｌｉｎｇ）、ウエハ１６
の回転量（Ｗａｆｅｒ Ｒｏｔａｔｉｏｎ）、ウエハ１
６の座標系の直交度（Ｗａｆｅｒ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａ
ｌｉｔｙ）を計算して、各ショット２１の座標位置を算
出する。この各ショット２１の座標位置は後述する１つ
のライン（図８参照）を形成する。

【００２０】尚、ウエハ１６全体のシフト量（Ｏｆｆｓ
ｅｔ）は、図４に示すように、６個の位置検出マークの
座標位置のパラメータに基づいて、どれだけＸ軸及びＹ
軸にずれている（Δｘ、Δｙ（μｍ））かを計算したも
のである。

【００２１】ウエハ１６の伸縮量（Ｗａｆｅｒ Ｓｃａ
ｌｉｎｇ）は、図５に示すように、６個の位置検出マー
クの座標位置のパラメータに基づいて、どれだけＸ軸及
びＹ軸方向に伸縮している（Δｘ、Δｙ（ｐｐｍ））か
を計算したものである。尚、図５においては、Ｙ軸方向
にΔｙだけ伸び、Ｘ軸方向にはΔｘだけ縮んでいる。

【００２２】ウエハ１６の回転量（Ｗａｆｅｒ Ｒｏｔ
ａｔｉｏｎ）は、図６に示すように、６個の位置検出マ
ークの座標位置のパラメータに基づいて、どれだけＸ軸
及びＹ軸から回転している（θ（μｒａｄ）））かを計
算したものである。

【００２３】ウエハ１６の座標系の直交度（Ｗａｆｅｒ
Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ）は、図７に示すよう
に、６個の位置検出マークの座標位置のパラメータに基
づいて、どれだけＸ軸及びＹ軸方向に変形している（α
（μｒａｄ））かを計算したものである。

【００２４】さて、このようにして得られた種々のパラ
メータを計算することにより各ショット２１（図２参
照）の座標位置を算出する。そして算出された各ショッ
ト２１の座標位置により形成された１つのラインと、６
個の位置検出マークの座標位置はこのラインの近辺に位
置することで略一致する。

【００２５】例えば、上記図５に示したウエハ１６の伸
縮量は、図８に示すように、測定した６個の位置検出マ
ークの座標位置（Ｇ点）が、測定した位置検出マークに
基づいて算出した各ショット２１の座標位置で形成した
基準となる計算値ラインＬ（ｙ＝ａｘ）の近辺にある。
即ち、この基準となる計算値ラインを中心にした近辺は
６個の位置検出マークの座標位置であり、それは図８の
斜線で示した範囲のショット許容値Ｗを形成する。他の
ウエハの誤差から算出したシフト量、回転量、直交度に
関しても同じようにして得ることができる。即ち、これ
らの誤差を混合させてショット許容値Ｗの範囲を形成し
てもよく、各自がそれぞれにショット許容値を決定して
もよい。

【００２６】そこで、任意に測定したショットの位置検
出マーク、実施例においては６個の測定した位置検出マ
ーク自体が適切なマークであるのかどうかを確認するよ
うにすれば、位置合わせの基準となるマークが外れるこ
となく正確な位置合わせを行うことができるのである。

【００２７】この確認は、任意に検出された位置検出マ
ークの座標が、図８に示すように、ショット許容値Ｗの
範囲内に存在していれば適切なマーク（Ｇ点）であると
認識すればよいし、このショット許容値Ｗの範囲外であ
れば誤検出と認識して再度の測定及び補正を行うように
すればよい。

【００２８】誤検出の場合には、ショット許容値Ｗの範
囲外の位置検出マーク（Ｂ点）を除いて再度ショット許
容値Ｗの範囲を再設定してもよいし、再度位置検出マー
クを測定し直してショット許容値Ｗの範囲を再設定する
ようにしてもよい。

【００２９】この点につき図９に示すフローチャートを
参照して説明すると、先ず、任意のショットの位置検出
マークの座標、即ち、実施例においては６個の位置検出
マークの座標位置を測定する（ステップＳＴ１）。

【００３０】次に得られた位置検出マークの座標位置の
パラメータに基づいた計算する（ステップＳＴ２）。こ
の計算されたパラメータに基づいて、各ショットの座標
位置を計算して１つの基準となる計算値ラインを作成す
る（ステップＳＴ３）。

【００３１】計算された各ショットの座標位置からなる
基準となる計算値ラインの近辺に位置する６個の位置検
出マークの座標位置からショット許容値の範囲を生成
し、測定された位置検出マークがこのショット許容値の
範囲内であるかどうかを比較する（ステップＳＴ４）。

【００３２】ショット許容値の範囲内であればウエハに
ショット露光するためのステップ量を算出してウエハへ
の露光を行う（ステップＳＴ５、ＳＴ６、ＳＴ７）。

【００３３】もし、ショット許容値の範囲外である場合
には、再度測定した位置検出マークのパラメータからシ
ョット許容値の再設定を行う。この時、ショット許容値
の範囲外の位置検出マークの座標位置を除いてショット
許容値を再設定してもよく、又は再度測定し直して各シ
ョットの座標位置の計算をし直してショット許容値を再
設定してもよい（ステップＳＴ５、ＳＴ８）。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の縮小投
影露光の位置合わせ方法及び縮小投影露光装置は、ウエ
ハ上のショット領域を決定する基準となる位置検出マー
クを正確に検出することができるため、誤ったデータに
基づいた位置合わせを回避することができる。

【００３５】又、測定した位置検出マークの誤検出を発
見することができるため、測定すべき位置検出マークの
数を減らしてスループットを向上させることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る縮小投影露光装置の略示的な構成
図である。

【図２】同ウエハ上の８＊８の数からなるショットを示
した説明図である。

【図３】同ウエハ上の任意のショットに位置検出マーク
を施した場合の説明図である

【図４】同ウエハ全体のシフト量を示した略示的な説明
図である。

【図５】同ウエハ全体の伸縮量を示した略示的な説明図
である。

【図６】同ウエハの回転量を示した略示的な説明図であ
る。

【図７】同ウエハ座標系の直交度を示した略示的な説明
図である。

【図８】同測定した位置検出マークに基づいて算出され
たラインとそのライン近辺の位置検出マークで形成され
たショット許容値及びこのショット許容値から外れた位
置検出マークをグラフで示した説明図である。

【図９】同ショット許容値に基づいて位置検出マークの
適合性を判断するフローチャート図である。

【符号の説明】

１０；光源部、１１；増幅器、１２；ハーフミラー、１
３；増幅器、１４；ミラー、１５；リチクル、１６；ウ
エハ、１７；ミラー、１８；検出部、１９；メインコン
ピュータ部、２０；位置検出マーク、２１；ショット、
Ｇ；位置検出マークの座標、Ｂ；位置検出マークの座
標、Ｗ；シュミット許容値、Ｌ；ライン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レチクルの回路パターンをウエハ上のショ
   ット領域にステップ毎に繰り返して縮小露光する際に、
   ウエハ上の位置合わせ用の位置検出マークの座標位置を
   測定し、該測定した座標位置に基づいて各ショットの座
   標位置を算出して基準となる計算値ラインを設定し、該
   計算値ライン近辺で且つ前記測定された位置検出マーク
   の座標位置で形成された範囲をショット許容値とし、測
   定した位置検出マークの座標位置が該ショット許容値の
   範囲内であれば適切な座標位置であると認識するように
   したことを特徴とする縮小投影露光の位置合わせ方法。
2. 【請求項２】前記測定した位置検出マークの座標位置
   が、前記ショット許容値の範囲外である時には、前記シ
   ョット許容値の範囲の再設定を行うようにしたことを特
   徴とする請求項１に記載の縮小投影露光の位置合わせ方
   法。
3. 【請求項３】前記測定した位置検出マークの座標位置
   が、前記ショット許容値の範囲外である時には、前記シ
   ョット許容値の範囲外の位置検出マークを除いて前記シ
   ョット許容値の範囲の再設定を行うようにしたことを特
   徴とする請求項１に記載の縮小投影露光の位置合わせ方
   法。
4. 【請求項４】レチクルの回路パターンをウエハ上にステ
   ップ毎にショットさせて露光する縮小投影露光装置にお
   いて、前記ウエハ上の位置合わせ用位置検出マークを測
   定する手段と、該位置検出マークに基づいて各ショット
   の座標位置を算出する手段と、該各ショットの座標位置
   に基づいて算出した基準となる計算値ラインとその近辺
   の位置検出マークとでショット許容値を作成し、測定し
   た位置検出マークの座標位置が、該ショット許容値の範
   囲内であれば適切なマークであると認識する位置検出マ
   ークの誤検出手段とからなることを特徴とする縮小投影
   露光装置。