JPWO2007013140A1 - 位置合わせ方法 - Google Patents

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Abstract

1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成された基板上に、基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンを形成する際に、基板上に形成された複数の第1のパターンについて、アライメントマークの位置を計測して第1の位置情報とし、第1の位置情報に基づき、第1の座標系に対する複数の第1のパターンの位置ずれ量を演算し、第1の位置情報から第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置情報に基づき、第2の座標系に対する第1のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、第1の位置情報から第1の位置ずれ量及び第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置情報に基づき、第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する第1のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、第2のパターンを露光する際に第1のパターンに対する位置決めを行う。

Description

本発明は、基板上に1ショットの露光で形成された第1のパターンに対して、複数ショットの露光で形成する複数の第2のパターンを重ね合わせる際の位置あわせ方法に関する。
半導体装置等における微細パターンを形成するため、露光プロセスにおいて、ハーフトーン型位相シフトマスク、レベンソン型位相シフトマスク等の位相シフトマスクが使用されている。位相シフトマスクを用いた露光法は、露光余裕度や焦点深度等の向上が図られ、微細パターンの形成に有効である。しかしながら、位相シフトマスクは高価であるため、近年、マスク(レチクル)コストの増大が大きな問題となっている。
マスクコストの増大に対する対策の一つとして、1枚のレチクルに複数層のパターンが配置されたマルチレイヤーレチクル(以下、MLRという)を使用することが提案されている。
図19は、1枚のレチクルに2層のパターンが配置されたMLRを示す平面図である。図示するように、1枚のレチクル100に、例えば第1配線層のパターンを有するショット領域102と、例えば第2配線層のパターンを有するショット領域104とが配置されている。
MLRは、マスクコストを削減することができるというメリットを有する反面、1層のパターン当たりの露光領域が小さくなるため、露光機のスループットが低下するというデメリットを有している。このため、MLRは、位相シフトマスク、クリティカル層のマスク等の高価なマスクを使用する層に限定された使用が考えられている。
また、マスクの露光プロセスにおいては、通常、レチクルを使用する層毎に、例えば、ポジ型のレジストが用いられたり、ネガ型のレジストが用いられたりするように、マスクプロセスが異なっている。また、例えば、バイナリマスクが用いられたり、位相シフトマスクが用いられたりするように、マスクの種類も異なっている。このため、マスクプロセスやマスクの種類が異なる層のパターンを1枚のレチクルに配置することは困難である。
上述のように、MLRは、使用する層が限定されたものとなる。したがって、実際の製造工程においては、MLR以外のレチクル(以下、シングルレイヤーレチクル(SLR)という)も使用して露光を行う必要がある。すなわち、実際の製造工程においては、SLRを用いた露光(以下、SLR露光という)と、MLRを用いた露光(以下、MLR露光という)とのミックスアンドマッチ露光を行うことが必要となる。
図20(a)はSLR露光のショットレイアウトを示す平面図、図20(b)は図20(a)に示すSLR露光のショットに重ね合わせられるMLR露光のショットレイアウトを示す平面図である。図20に示す場合、SLR露光の1つのショット106に対して、MLR露光の2つのショット108を重ね合わせることが必要となる。
特開平8−236433号公報
しかしながら、従来のSLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光では、SLR露光の1ショットに対して、MLR露光の複数のショットを高い精度で重ね合わせることが困難な場合があった。
本発明の目的は、SLR露光の1ショットに対して、MLR露光の複数のショットを高い精度で重ね合わせることができる位置合わせ方法を提供することにある。
本発明の一観点によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成された基板上に、前記基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンを形成する際の位置合わせ方法であって、前記基板上に形成された複数の前記第1のパターンについて、アライメントマークの位置を計測して第1の位置情報とし、計測した前記第1の位置情報に基づき、前記基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の前記第1のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第1の座標系に対する複数の前記第1のパターンの位置ずれ量を演算し、前記第1の位置情報から前記第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置情報を算出し、前記第2の位置情報に基づき、前記第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の前記基本領域の相対的な位置を求めることにより、前記第2の座標系に対する前記第1のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、前記第1の位置情報から前記第1の位置ずれ量及び前記第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置情報を算出し、前記第3の位置情報に基づき、前記第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する前記第1のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、前記第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、前記第2のパターンを露光する際に前記第1のパターンに対する位置決めを行う位置合わせ方法が提供される。
また、本発明の他の観点によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成され、前記基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンが形成された一の基板について、位置ずれ検査マークを計測して、前記第1のパターンに対する前記第2のパターンの位置ずれを計測して第1の位置ずれ情報とし、計測した前記第1の位置ずれ情報に基づき、前記基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の前記第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第1の座標系に対する複数の前記第2のパターンの位置ずれ量を演算し、前記第1の位置ずれ情報から前記第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置ずれ情報を算出し、前記第2の位置ずれ情報に基づき、前記第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の前記第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第2の座標系に対する前記第2のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、前記第1の位置ずれ情報から前記第1の位置ずれ量及び前記第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置ずれ情報を算出し、前記第3の位置ずれ情報に基づき、前記第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する前記第2のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、前記第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、他の基板上に形成された前記第1のパターンに対して前記第2のパターンを露光する際に前記第1のパターンに対する位置決めを行う位置合わせ方法が提供される。
本発明によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成された基板上に、基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンを形成する際に、基板上に形成された複数の第1のパターンについて、アライメントマークの位置を計測して第1の位置情報とし、計測した第1の位置情報に基づき、基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の第1のパターンの相対的な位置を求めることにより、第1の座標系に対する複数の第1のパターンの位置ずれ量を演算し、第1の位置情報から第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置情報を算出し、第2の位置情報に基づき、第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の基本領域の相対的な位置を求めることにより、第2の座標系に対する第1のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、第1の位置情報から第1の位置ずれ量及び第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置情報を算出し、第3の位置情報に基づき、第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する第1のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、第2のパターンを露光する際に第1のパターンに対する位置決めを行うので、基板上に形成された第1のパターンに対して、第2のパターンを高い精度で重ね合わせて形成することができる。
また、本発明によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成され、基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンが形成された一の基板について、位置ずれ検査マークを計測して、第1のパターンに対する第2のパターンの位置ずれを計測して第1の位置ずれ情報とし、計測した第1の位置ずれ情報に基づき、基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、第1の座標系に対する複数の第2のパターンの位置ずれ量を演算し、第1の位置ずれ情報から第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置ずれ情報を算出し、第2の位置ずれ情報に基づき、第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、第2の座標系に対する第2のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、第1の位置ずれ情報から第1の位置ずれ量及び第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置ずれ情報を算出し、第3の位置ずれ情報に基づき、第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する第2のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、他の基板上に形成された第1のパターンに対して第2のパターンを露光する際に第1のパターンに対する位置決めを行うので、他の基板上に形成された第1のパターンに対して、第2のパターンを高い精度で重ね合わせて形成することができる。
図1は、SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光において生じうる位置ずれを説明する平面図(その1)である。 図2は、SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光において生じうる位置ずれを説明する平面図(その2)である。 図3は、SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光において生じうる位置ずれを説明する平面図(その3)である。 図4は、SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光において生じうる位置ずれを説明する平面図(その4)である。 図5は、本発明の第1実施形態による位置合わせ方法を示すフローチャートである。 図6は、本発明の第1実施形態による位置合わせ方法におけるサンプルショットの選択を説明する平面図である。 図7は、本発明の第1実施形態による位置合わせ方法におけるアライメントマークの配置を説明する平面図である。 図8は、本発明の第2実施形態による位置合わせ方法を示すフローチャートである。 図9は、本発明の第2実施形態による位置合わせ方法におけるサンプルショットの選択を説明する平面図である。 図10は、本発明の第2実施形態による位置合わせ方法における位置ずれ検査マークの配置を説明する平面図である。 図11は、本発明の第2実施形態による位置合わせ方法の評価を行った露光のショットレイアウトを示す平面図である。 図12は、本発明の第2実施形態による位置合わせ方法の評価結果を示すグラフである。 図13は、比較例による位置合わせ方法の評価結果を示すグラフである。 図14は、本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法における露光工程を説明する図である。 図15は、本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法において用いられるレチクルを示す平面図である。 図16は、一般的な二重露光を説明する図(その1)である。 図17は、一般的な二重露光を説明する図(その2)である。 図18は、本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法において用いられるレチクルを示す平面図である。 図19は、1枚のレチクルに2層のパターンが配置されたMLR示す平面図である。 図20は、SLR露光のショットレイアウト及びMLR露光のショットレイアウトを示す平面図である。
符号の説明
10…ウェハ
12…SLR露光のショット
14a、14b、14c、14d…MLR露光のショット
16…アライメントマーク
20…位置ずれ検査マーク
22…SLR露光のショット
24…MLR露光のショット
26…レチクル
28、30、32、34…ショット領域
36…レチクル
38、40、42、44…ショット領域
46…レチクル
48…ハーフトーン型位相シフト部
50…レベンソン型位相シフト部
100…レチクル
102、104…ショット領域
106…SLR露光のショット
108…MLR露光のショット
110…ウェハ
112…SLR露光のショット
114…MLR露光のショット
[SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光における位置ずれ]
本発明による位置合わせ方法を示す前に、SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光において生じうる位置ずれについて図1乃至図4を用いて説明する。図1乃至図4はSLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光において生じうる位置ずれを説明する平面図である。
SLR露光のショットに対してMLR露光のショットを重ね合わせる場合おいては、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系と、MLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系との2つの座標系で位置ずれ成分を演算し、この演算の結果に基づき位置合わせを行うことが考えられる。
しかしながら、SLR露光とMLR露光とでは、互いにショット中心が異なっている。このため、ウェハ中心を原点とするXY座標系と、MLR露光のショット中心を原点とするXY座標系との2つの座標系で位置ずれ成分を演算した場合、補正することができない位置ずれ成分が発生することとなる。このため、SLR露光のショットに対してMLR露光のショットを高い精度で重ね合わせることが困難となり、位置ずれが発生することとなる。
まず、SLR露光において、Y方向にウェハスケーリングが発生した場合の位置ずれについて図1を用いて説明する。図1(a)はY方向にウェハスケーリングが発生した場合におけるSLR露光のショットを示す平面図、図1(b)は図1(a)に示すSLR露光のショットに対して重ね合わせたMLR露光のショットを示す平面図である。
図1(a)に示すように、ウェハ110上に転写されたSLR露光のショット112は、設計上のショットレイアウトと比較してY方向に間隔が空いている。このような場合において、ウェハ中心を原点とするXY座標系とMLR露光のショット中心を原点とするXY座標系との2つの座標系で位置ずれ成分を演算する。この演算の結果に基づき位置ずれを補正して、SLR露光の1つのショット112に対してMLR露光の2つのショットを重ね合わせても、図1(b)に示すように、SLR露光のショット112とMLR露光のショット114との間に位置ずれが生じてしまう。
次に、SLR露光において、Y軸の回転によるウェハの直交度ずれが発生した場合の位置ずれについて図2を用いて説明する。図2(a)はY軸の回転によるウェハの直交度ずれが発生した場合におけるSLR露光のショットを示す平面図、図2(b)は図2(a)に示すSLR露光のショットに対して重ね合わせたMLR露光のショットを示す平面図である。
図2(a)に示すように、ウェハ110上に転写されたSLR露光のショット112のY方向の配列には、設計上のショットレイアウトと比較して、Y軸の回転によりずれが生じている。このような場合において、ウェハ中心を原点とするXY座標系とMLR露光のショット中心を原点とするXY座標系との2つの座標系で位置ずれ成分を演算する。この演算の結果に基づき位置ずれを補正して、SLR露光の1つのショット112に対してMLR露光の2つのショットを重ね合わせても、図2(b)に示すように、SLR露光のショット112とMLR露光のショット114との間に位置ずれが生じてしまう。
次に、SLR露光において、ショット倍率が発生した場合の位置ずれについて図3を用いて説明する。図3(a)はショット倍率が発生した場合におけるSLR露光のショットを示す平面図、図3(b)は図3(a)に示すSLR露光のショットに対して重ね合わせたMLR露光のショットを示す平面図である。
図3(a)に示すように、ウェハ110上に転写されたSLR露光のショット112は、設計上のショットレイアウトと比較して、X方向の幅及びY方向の幅がそれぞれ小さくなっている。このような場合において、ウェハ中心を原点とするXY座標系とMLR露光のショット中心を原点とするXY座標系との2つの座標系で位置ずれ成分を演算する。この演算の結果に基づき位置ずれを補正して、SLR露光の1つのショット112に対してMLR露光の2つのショットを重ね合わせても、図3(b)に示すように、SLR露光のショット112とMLR露光のショット114との間に位置ずれが生じてしまう。
次に、SLR露光において、ショットローテーションが発生した場合の位置ずれについて図4を用いて説明する。図4(a)はショットローテーションが発生した場合におけるSLR露光のショットを示す平面図、図4(b)は図4(a)に示すSLR露光のショットに対して重ね合わせたMLR露光のショットを示す平面図である。
図4(a)に示すように、ウェハ110上に転写されたSLR露光のショット112は、設計上のショットレイアウトと比較して、回転が加わったものとなっている。このような場合において、ウェハ中心を原点とするXY座標系とMLR露光のショット中心を原点とするXY座標系との2つの座標系で位置ずれ成分を演算する。この演算の結果に基づき位置ずれを補正して、SLR露光の1つのショット112に対してMLR露光の2つのショットを重ね合わせても、図4(b)に示すように、SLR露光のショット112とMLR露光のショット114との間に位置ずれが生じてしまう。
上述したように、SLR露光とMLR露光とでは互いにショット中心が異なっている。このため、ウェハ中心を原点とするXY座標系と、MLR露光のショット中心を原点とするXY座標系との2つの座標系で位置ずれ成分を演算しただけでは、補正することができない位置ずれ成分が発生する。この結果、SLR露光のショットに対してMLR露光のショットを高い精度で重ね合わせることは困難となり、位置ずれが発生することとなる。
本発明による位置合わせ方法は、ショット中心が互いに異なるSLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光において、SLR露光及びMLR露光の両者において発生した位置ずれを高精度で補正し、SLR露光の1つのショットに対して、MLR露光の複数のショットを高い精度で重ね合わせることを可能とするものである。以下、実施形態において、本発明による位置合わせ方法について詳述する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による位置合わせ方法について図5乃至図7を用いて説明する。図5は本実施形態による位置合わせ方法を示すフローチャート、図6は本実施形態による位置合わせ方法におけるサンプルショットの選択を説明する平面図、図7は本実施形態による位置合わせ方法におけるアライメントマークの配置を説明する平面図である。
本実施形態による位置合わせ方法は、1つの層のパターンが配置されたレチクルを用いたSLR露光を行った後、複数の層のパターンが配置されたレチクルを用いたMLR露光を行う露光工程において、ウェハ上に転写されたSLR露光のショットに対して、MLR露光のショットの位置合わせを行って、MLR露光のショットをウェハ上に転写するものである。
まず、SLR露光をウェハに対して行った後、ウェハ上に転写されたSLR露光のショットのレイアウトをもとに、位置合わせを行うための演算に使用するショットをサンプリングして選択する(ステップS11)。
図6(a)及び図6(b)は、ウェハ上に転写されたSLR露光のショットレイアウトを示している。図6(a)に示すウェハ10上に転写されたSLR露光の複数のショット12の中から、図6(b)に示すように、斜線で示す例えば4つのショット12を、位置合わせを行うための演算に使用するサンプルショットとして選択する。
ここで、サンプリングされたショット12内に配置するアライメントマークは、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系で位置ずれを演算することができるように、SLR露光のショット12におけるMLR露光の1ショットが露光される領域内に少なくとも2点以上配置する。また、アライメントマークは、例えば十字形状のように、X方向及びY方向の両方向の位置を計測することが可能な形状とする。
図7(a)は、図6(a)及び図6(b)に示すSLR露光のショットにおいて、MLR露光のショットが露光される領域を示す平面図である。図7(b)は、SLR露光の1ショットにおいてMLR露光のショットが露光される領域内に配置されたアライメントマークを示す平面図である。図7(a)に示すように、矩形状のSLR露光の1つのショット12において、4つの領域14a、14b、14c、14dが、MLR露光のショットが露光される領域となっている。領域14a、14b、14c、14dは、SLR露光のショット12を十字線で均等に4分割した矩形状となっている。このような場合において、図7(b)に示すように、MLR露光のショットが露光される各領域14a、14b、14c、14d内に、4つのアライメントマーク16を配置する。アライメントマーク16の形状は、例えば十字形状とする。また、4つのアライメントマーク16は、各領域14a、14b、14c、14dの例えば4隅に配置する。
次いで、MLR露光を行う露光機により、アライメントマーク16の計測を行い、アライメントマーク16の位置情報を取得する(ステップS12)。
次いで、ステップS12において取得したアライメントマーク16の位置情報に基づき、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたSLR露光の複数のショット12の相対的な位置を算出する。具体的には、SLR露光の各ショット12の各領域14a、14b、14c、14dにおけるアライメントマーク16の位置情報を平均化し、SLR露光の各ショット12の中心座標を求める。そして、この中心座標に基づき、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたSLR露光の複数のショット12の相対的な位置を算出する。
次いで、算出されたSLR露光の複数のショット12の相対的な位置に基づき、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたSLR露光の複数のショット12の位置ずれ量の各成分を求める(ステップS13)。ここで、求めるべき位置ずれ量の成分は、X方向のシフト、Y方向のシフト、X方向の倍率、Y方向の倍率、及び回転である。
ウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分は、以下の行列式
Figure 2007013140
から導かれる1次の多項式
Dx_w=Tx_w+Mx_w×X−Rot_w×Y
及び
Dy_w=Ty_w+My_w×Y+Rot_w×X
を用いて、最小2乗法によるフィッティング計算を行って求める。
次いで、ステップS12において取得したアライメントマーク16の位置情報から、ステップS13において求めたウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分を差し引く。続いて、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分が差し引かれたアライメントマーク16の位置情報に基づき、SLR露光のショット12におけるMLR露光のショットが露光される領域14a、14b、14c、14dの、SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する相対的な位置を算出する。換言すれば、SLR露光のショット12に重ね合わせるべきMLR露光のショットの、SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する相対的な位置を算出する。具体的には、SLR露光のショット12における各領域14a、14b、14c、14dのアライメントマーク16の位置ずれ量差し引き後の位置情報を平均化し、各領域14a、14b、14c、14dの中心座標を求める。そして、この中心座標に基づき、領域14a、14b、14c、14dの、SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する相対的な位置を算出する。
次いで、算出された領域14a、14b、14c、14dの相対的な位置に基づき、SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたSLR露光のショット12の位置ずれ量の各成分を求める(ステップS14)。ここで、求めるべき位置ずれ量の成分は、X方向のシフト、Y方向のシフト、X方向の倍率、Y方向の倍率、及び回転である。
SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分は、以下の行列式
Figure 2007013140
から導かれる1次の多項式
Dx_s=Tx_s+Mx_s×X′−Rot_s×Y′
及び
Dy_s=Ty_s+My_s×Y′+Rot_s×X′
を用いて、最小2乗法によるフィッティング計算を行って求める。
次いで、ステップS12において取得したアライメントマーク16の位置情報から、ステップS13において求めたウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、及びステップS14において求めたSLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分をそれぞれ差し引く。続いて、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、及びSLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分が差し引かれたアライメントマーク16の位置情報に基づき、MLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたSLR露光のショット12の位置ずれ量の各成分を求める(ステップS15)。ここで、求めるべき位置ずれ量の成分は、X方向のシフト、Y方向のシフト、X方向の倍率、Y方向の倍率、及び回転である。
MLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分は、以下の行列式
Figure 2007013140
から導かれる1次の多項式
Dx_ss=Tx_ss+Mx_ss×X″−Rot_ss×Y″
及び
Dy_ss=Ty_ss+My_ss×Y″+Rot_ss×X″
を用いて最小2乗法によるフィッティング計算を行って求める。
次いで、ステップS13において求めたウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、ステップS14において求めたSLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、及びステップS15において求めたMLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分に基づき、位置ずれの補正を行い、SLR露光の1ショット12に対して、MLR露光で露光するショットの位置合わせを行う。こうして、MLR露光で露光するショットの位置を決定する(ステップS16)。
次いで、ステップS16において決定したショット位置に従って、露光機によりMLR露光を行い、MLR露光のショットをウェハ10上に転写する(ステップS17)。
こうして、位置ずれの補正を行った上で、SLR露光による1ショットの露光でウェハ10上に複数形成された第1のパターンのそれぞれに対して、MLR露光による複数ショットの露光で形成される複数の第2のパターンを重ね合わせて露光する。
本実施形態による位置合わせ方法は、SLR露光の1ショット12に対して、MLR露光の複数のショットを重ね合わせるミックスアンドマッチ露光において、露光工程における位置ずれの補正を、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系に対する位置ずれ量の各成分を演算した結果に基づいて行うことに主たる特徴がある。
位置ずれの補正を、ウェハ中心を原点とする座標系及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の2つの座標系だけに対する位置ずれ量の各成分を演算した結果に基づいて行うのではなく、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系に対する位置ずれ量の各成分を演算した結果に基づいて行うので、位置ずれを高い精度で補正することができる。これにより、SLR露光の1つのショットに対して、MLR露光の複数のショットを高い精度で重ね合わせることができる。
ここで、本実施形態による位置合わせ方法では、位置ずれを補正するための演算に使用するアライメントマーク16を、SLR露光の1つのショット12においてMLR露光の1ショットが露光される領域14a、14b、14c、14d内に少なくとも2点以上配置している。これにより、位置ずれを補正するための演算を、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系で行うことが可能となっている。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による位置合わせ方法について図8乃至図13を用いて説明する。図8は本実施形態による位置合わせ方法を示すフローチャート、図9は本実施形態による位置合わせ方法におけるサンプルショットの選択を説明する平面図、図10は本実施形態による位置合わせ方法における位置ずれ検査マークの配置を説明する平面図、図11は本実施形態による位置合わせ方法の評価を行った露光のショットレイアウトを示す平面図、図12は本実施形態による位置合わせ方法の評価結果を示すグラフ、図13は比較例による位置合わせ方法の評価結果を示すグラフである。なお、第1実施形態による位置合わせ方法と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
本実施形態による位置合わせ方法は、1つの層のパターンが配置されたレチクルを用いたSLR露光と、複数の層のパターンが配置されたレチクルを用いたMLR露光とのミックスアンドマッチ露光を行った後、位置ずれ検査装置による位置ずれ検査工程において、位置ずれを補正するために露光機にフィードバックする位置ずれ補正量を求めるものである。
まず、SLR露光後にSLR露光のショットに対してMLR露光のショットを重ね合わせて露光したウェハについて、ウェハ上に転写されたSLR露光のショットのレイアウトをもとに、位置ずれの演算に使用するショットをサンプリングして選択する(ステップS21)。ウェハ上に転写されたSLRの複数のショットのそれぞれに対しては、MLR露光の複数のショットが重ね合わせられて転写されている。
図9(a)及び図9(b)は、ウェハ上に転写されたSLR露光のショットレイアウトを示している。図9(a)に示すウェハ10上に転写されたSLR露光の複数のショット12の中から、図9(b)に示すように、斜線で示す例えば4つのショット12を、位置ずれの演算に使用するサンプルショットとして選択する。
ここで、サンプリングされたショット12内に配置する位置ずれ検査マーク(重ね合わせ検査マーク)は、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系で位置ずれを演算することができるように、SLR露光のショット12におけるMLR露光の1ショットが露光される領域内に少なくとも2点以上配置する。
図10(a)は、図9(a)及び図9(b)に示すSLR露光のショットにおいて、MLR露光のショットが露光される領域を示す平面図である。図10(b)は、SLR露光の1ショットにおいてMLR露光のショットが露光される領域内に配置された位置ずれ検査マークを示す平面図である。図10(a)に示すように、矩形状のSLR露光の1つのショット12において、4つの領域14a、14b、14c、14dが、MLR露光のショットが露光される領域となっている。領域14a、14b、14c、14dは、SLR露光のショット12を十字線で均等に4分割した矩形状となっている。このような場合において、図10(b)に示すように、MLR露光のショットが露光される各領域14a、14b、14c、14d内に、4つの位置ずれ検査マーク20を配置する。4つの位置ずれ検査マーク20は、各領域14a、14b、14c、14dの例えば4隅に配置する。
MLR露光のショットは、各領域14a、14b、14c、14dに対して重ね合わせられて露光されている。
次いで、位置ずれ検査装置において、位置ずれ検査マーク20の計測を行い、SLR露光のショット12に対するMLR露光のショットの位置ずれ量の情報を取得する(ステップS22)。
次いで、ステップS22において取得した位置ずれ検査マーク20の位置ずれ量の情報に基づき、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたMLR露光のショットの相対的な位置を算出する。具体的には、SLR露光の各ショット12に重ね合わせられたMLR露光の複数のショット内の位置ずれ検査マーク20の位置ずれ量の情報を平均化し、SLR露光のショット12に重ね合わせられたMLR露光の複数のショットの組の中心座標を求める。そして、この中心座標に基づき、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたMLR露光の複数のショットの相対的な位置を算出する。
次いで、算出されたMLR露光のショットの相対的な位置に基づき、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたMLR露光のショットの位置ずれ量の各成分を求める(ステップS23)。ここで、求めるべき位置ずれ量の成分は、X方向のシフト、Y方向のシフト、X方向の倍率、Y方向の倍率、及び回転である。
ウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分は、以下の行列式
Figure 2007013140
から導かれる1次の多項式
Dx_w=Tx_w+Mx_w×X−Rot_w×Y
及び
Dy_w=Ty_w+My_w×Y+Rot_w×X
を用いて、最小2乗法によるフィッティング計算を行って求める。
次いで、ステップS22において取得した位置ずれ検査マーク20の位置ずれ量の情報から、ステップS23において求めたウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分を差し引く。続いて、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分が差し引かれた位置ずれ検査マーク20の位置ずれ量の情報に基づき、SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたMLR露光のショットの相対的な位置を算出する。具体的には、SLR露光のショット12に重ね合わせられたMLR露光の各ショット内における位置ずれ検査マーク20の位置ずれ量差し引き後の位置ずれ量の情報を平均化し、SLR露光のショット12に重ね合わせられたMLR露光の各ショットの中心座標を求める。そして、この中心座標に基づき、SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたMLR露光のショットの相対的な位置を算出する。
次いで、算出されたMLR露光のショットの相対的な位置に基づき、SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたMLR露光のショットの位置ずれ量の各成分を求める(ステップS24)。ここで、求めるべき位置ずれ量の成分は、X方向のシフト、Y方向のシフト、X方向の倍率、Y方向の倍率、及び回転である。
SLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分は、以下の行列式
Figure 2007013140
から導かれる1次の多項式
Dx_s=Tx_s+Mx_s×X′−Rot_s×Y′
及び
Dy_s=Ty_s+My_s×Y′+Rot_s×X′
を用いて、最小2乗法によるフィッティング計算を行って求める。
次いで、ステップS22において取得した位置ずれ検査マーク20の位置ずれ量の情報から、ステップS23において求めたウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、及びステップS24において求めたSLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分をそれぞれ差し引く。続いて、ウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、及びSLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分が差し引かれた位置ずれ検査マーク20の位置ずれ量の情報に基づき、MLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系に対する、ウェハ10上に転写されたMLR露光のショットの位置ずれ量の各成分を求める(ステップS25)。ここで、求めるべき位置ずれ量の成分は、X方向のシフト、Y方向のシフト、X方向の倍率、Y方向の倍率、及び回転である。
MLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分は、以下の行列式
Figure 2007013140
から導かれる1次の多項式
Dx_ss=Tx_ss+Mx_ss×X″−Rot_ss×Y″
及び
Dy_ss=Ty_ss+My_ss×Y″+Rot_ss×X″
を用いて最小2乗法によるフィッティング計算を行って求める。
次いで、ステップS23において求めたウェハ中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、ステップS24において求めたSLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分、及びステップS25において求めたMLR露光のショット中心を原点とするXY直交座標系での位置ずれ量の各成分に基づき、位置ずれの補正を行うために露光機にフィードバックする位置ずれ補正量を求める(ステップS26)。
こうして、SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光を行った後の位置ずれ検査装置による位置ずれ検査を終了する。
その後、露光機において、ステップS26において求められた位置ずれ補正量に基づき、後続のウェハについて、ウェハ10上に転写されたSLR露光の1ショットに対して、MLR露光のショットの位置合わせを行う。続いて、MLR露光を行い、MLR露光のショットをウェハ上に転写する。
こうして、後続のウェハについて、位置ずれ検査において求められた位置ずれ補正量を用いて位置ずれの補正を行った上で、SLR露光による1ショットの露光でウェハ上に複数形成された第1のパターンのそれぞれに対して、MLR露光による複数ショットの露光で形成される複数の第2のパターンを重ね合わせて露光する。
本実施形態による位置合わせ方法は、SLR露光の1ショット12に対して、MLR露光の複数のショットを重ね合わせるミックスアンドマッチ露光を行った後の位置ずれ検査工程において、位置ずれ補正量を、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系に対する位置ずれ量の各成分を演算した結果に基づいて求めることに主たる特徴がある。
位置ずれ補正量を、ウェハ中心を原点とする座標系及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の2つの座標系だけに対する位置ずれ量の各成分を演算した結果に基づいて求めるのではなく、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系に対する位置ずれ量の各成分を演算した結果に基づいて求めるので、位置ずれを高い精度で補正することができる位置ずれ補正量を求めることができる。これにより、SLR露光の1つのショットに対して、MLR露光の複数のショットを高い精度で重ね合わせることができる。
ここで、本実施形態による位置合わせ方法では、位置ずれ補正量を求めるための位置ずれの演算に使用する位置ずれ検査マーク20を、SLR露光の1つのショット12においてMLR露光の1ショットが露光される領域14a、14b、14c、14d内に少なくとも2点以上配置している。これにより、位置ずれ補正量を求めるための演算を、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系で行うことが可能となっている。
(評価結果)
次に、本実施形態による位置合わせ方法を実験的に評価した結果について図11乃至図13を用いて説明する。
実験では、図11(a)に示すX方向の幅24mm、Y方向の幅32mmのSLR露光の1つのショット22に対して、図11(b)に示すX方向の幅24mm、Y方向の幅16mmの2つのショット24を重ね合わせる場合の重ね合わせ誤差を測定した。なお、SLR露光では、Y方向に5ppmのウェハスケーリングが発生していた。
実施例では、上述のように、パイロットウェハで、ウェハ中心を原点とする座標系、SLR露光のショット中心を原点とする座標系、及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の3つの座標系で位置ずれ量の各成分を演算し、この演算の結果に基づき、位置ずれ補正量を求めた。続いて、求められた位置ずれ補正量に基づき、本体ウェハについて、SLR露光のショットに対してMLR露光のショットの位置合わせを行ってから、露光、現像を行った。その後、位置ずれ検査装置により、本体ウェハ上に転写されたSLR露光のショットとMLR露光のショットとの重ね合わせ誤差を測定した。重ね合わせ誤差の測定は、現像後の全ショットについて、ショット内の4点の重ね合わせ検査マークを測定することにより行った。
比較例では、パイロットウェハで、ウェハ中心を原点とする座標系及びMLR露光のショット中心を原点とする座標系の2つの座標系だけで位置ずれ量の各成分を演算し、この演算の結果に基づき、位置ずれ補正量を求めた。続いて、求められた位置ずれ補正量に基づき、本体ウェハについて、SLR露光のショットに対してMLR露光のショットの位置合わせを行ってから、露光、現像を行った。その後、実施例の場合と同様に、位置ずれ検査装置により、本体ウェハ上に転写されたSLR露光のショットとMLR露光のショットとの重ね合わせ誤差を測定した。
図12は、実施例の場合に測定された重ね合わせ誤差のヒストグラムを示している。図12(a)はX方向の重ね合わせ誤差のヒストグラムを示し、図12(b)はY方向の重ね合わせ誤差のヒストグラムを示している。実施例の場合、X方向の重ね合わせ誤差のばらつきは3σで30.9nmであった。また、Y方向の重ね合わせ誤差のばらつきは3σで27.5nmであった。
図13は、比較例の場合に測定された重ね合わせ誤差のヒストグラムを示している。図13(a)はX方向の重ね合わせ誤差のヒストグラムを示し、図13(b)はY方向の重ね合わせ誤差のヒストグラムを示している。比較例の場合、X方向の重ね合わせ誤差のばらつきは3σで32nmであった。また、Y方向の重ね合わせ誤差のばらつきは3σで117nmであった。
図12及び図13に示すヒストグラムから明らかなように、実施例の場合の方が、比較例の場合と比較して、X方向及びY方向の両方向において、重ね合わせ誤差及びそのばらつきが小さくなっている。
この結果、本実施形態によれば、SLR露光の1ショットに対してMLR露光の複数のショットを高い精度で重ね合わせることができることが確認された。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法について図14及び図15を用いて説明する。図14は本実施形態による半導体装置の製造方法における露光工程を説明する図、図15は本実施形態による半導体装置の製造方法において用いられるレチクルを示す平面図である。
本実施形態による半導体装置の製造方法は、ゲート電極が形成されるゲート層のパターンをSLR露光により露光する露光工程と、コンタクトホールが形成されるホール層のパターンをMLR露光により露光する複数の露光工程と、配線層が形成されるライン層のパターンをMLR露光により露光する複数の露光工程とを行う場合において、本発明による位置合わせ方法を適用したものである。
本実施形態による半導体装置の製造方法は、図14に示すように、ゲート層のパターンを露光する露光工程E11と、第1層目のホール層のパターンを露光する露光工程E12と、第1層目のライン層のパターンを露光する露光工程E13と、第2層目のホール層のパターンを露光する露光工程E14と、第2層目のライン層のパターンを露光する露光工程E15と、第3層目のホール層のパターンを露光する露光工程E16と、第3層目のライン層のパターンを露光する露光工程E17と、第4層目のホール層のパターンを露光する露光工程E18と、第4層目のライン層のパターンを露光する露光工程E19とを有している。
上述した露光工程を有する本実施形態による半導体装置の製造方法において、露光工程のマスクプロセスに応じて、SLR露光とMLR露光とが使い分けられている。
具体的には、ゲート層のパターンを露光する露光工程E11では、ネガ型レジストが用いられる。この露光工程E11では、SLR露光により露光を行う。図15(a)は、露光工程E11において用いるSLRを示している。
他方、第1乃至第4層目のホール層のパターンをそれぞれ露光する露光工程E12、E14、E16、E18では、ポジ型レジストが用いられる。これらの露光工程E12、E14、E16、E18では、1枚のレチクルを用いたMLR露光により露光を行う。図15(b)は、露光工程E12、E14、E16、E18において用いるMLRを示している。図示するように、1枚のレチクル26に、第1乃至第4層目のホール層のパターンを有するショット領域28、30、32、34が配置されている。
また、第1乃至第4層目のライン層のパターンをそれぞれ露光する露光工程E13、E15、E17、E19では、ポジ型レジストが用いられる。これらの露光工程E13、E15、E17、E19では、1枚のレチクルを用いたMLR露光により露光を行う。図15(c)は、露光工程E13、E15、E17、E19において用いるMLRを示している。図示するように、1枚のレチクル36に、第1乃至第4層目のライン層のパターンを有するショット領域38、40、42、44が配置されている。
このような半導体装置の製造方法において、ゲート層のパターンを露光するSLR露光のショットに対して、第1実施形態による位置合わせ方法を用いて、第1乃至第4層目のホール層のパターンを露光するMLR露光のショットをそれぞれ重ね合わせる。
また、ゲート層のパターンを露光するSLR露光のショットに対して、第1実施形態による位置合わせ方法を用いて、第1乃至第4層目のライン層のパターンを露光するMLR露光のショットをそれぞれ重ね合わせる。
これにより、ゲート層のパターンを露光するSLR露光のショットに対して、第1乃至第4層目のホール層のパターンを露光するMLR露光のショットを高い精度で重ね合わせることができる。また、ゲート層のパターンを露光するSLR露光のショットに対して、第1乃至第4層目のライン層のパターンを露光するMLR露光のショットを、高い精度で重ね合わせることができる。
なお、本実施形態では、図14に示す露光工程を有する半導体装置の製造方法に、第1実施形態による位置合わせ方法を適用する場合を説明したが、図14に示す露光工程を有する半導体装置の製造方法に、第2実施形態による位置合わせ方法を適用してもよい。
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法について図16乃至図18を用いて説明する。図16及び図17は一般的な二重露光を説明する図、図18は本実施形態による半導体装置の製造方法において用いられるレチクルを示す平面図である。
ウェハ上に転写するパターンを微細化する手法として、第1回目の露光を行った後に、第1回目の露光で用いたマスクよりも微細なパターンを有するマスクを用いて第2回目の露光を行うことにより微細なパターンを形成する二重露光が知られている。このような二重露光は、例えばゲート層のパターンの露光に用いられている。
ここで、一般的な二重露光について図16及び図17を用いて説明する。図16は一般的な二重露光を示すフローチャートである。図17(a)は二重露光における第1回目の露光に用いるマスクを示す平面図、図17(b)は二重露光における第2回目の露光に用いるマスクを示す平面図、図17(c)は図17(a)及び図17(b)に示す2枚のマスクを用いた二重露光により形成されるパターンを示す平面図である。
まず、二重露光における第1回目の露光を行う(ステップS101)。第1回目の露光では、図17(a)に示すハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光を行う。
次いで、露光機のマスク(レチクル)を、第2回目の露光に用いるマスクに交換する(ステップS102)。
次いで、交換したマスクを用いて、二重露光における第2回目の露光を行う(ステップS103)。第2回目の露光では、図17(b)に示すレベンソン型位相シフトマスクを用いて露光を行う。
こうして、二重露光を終了する。
図17(c)は、図17(a)及び図17(b)に示す2枚のマスクを用いて二重露光を行ことにより形成されるパターンを示している。図示するように、図17(a)に示すマスクを用いた露光だけで形成されるパターンよりも微細なパターンが形成されている。
二重露光では、マスクを交換して2回の露光を行う必要がある。マスクの交換には時間を要するため、露光機のスループットが低下する。
そこで、二重露光に用いるマスクとして、2枚のマスクに別個に形成されていたマスクパターンを、MLRとして1枚のレチクルに配置することにより、マスクの交換が不要となる。このようにMLRを用いて二重露光を行うことにより、露光機のスループットを向上することができる。
本実施形態による半導体装置の製造方法は、MLRを用いて二重露光を行う場合において、本発明による位置合わせ方法を適用するものである。
本実施形態による半導体装置の製造方法では、二重露光のマスクとして、図18に示すように、一枚のレチクル46に、二重露光における第1回目の露光に用いるマスクパターンが配置されたハーフトーン型位相シフト部48と、二重露光における第2回目の露光に用いるマスクパターンが配置されたレベンソン型位相シフト部50とを有するMLRを用いる。
この場合において、第1実施形態による位置合わせ方法を用いて、前工程でウェハ上に転写されたSLR露光のショットに対して、位置ずれを補正して、二重露光における第1回目の露光のショット及び第2回目の露光のショットをそれぞれ重ね合わせて露光する。これにより、前工程でウェハ上に転写されたSLR露光のショットに対して、二重露光を行うMLR露光のショットを高い精度で重ね合わせることができる。
なお、本実施形態では、MLRを用いた二重露光に、第1実施形態による位置合わせ方法を適用する場合を説明したが、MLRを用いた二重露光に、第2実施形態による位置合わせ方法を適用してもよい。
[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、SLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光によりウェハ上にパターンを露光する場合を例に説明したが、ウェハ上のみならず種々の基板上にSLR露光とMLR露光とのミックスアンドマッチ露光によりパターンを形成する場合に本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、SLR露光の1つのショットに対してMLR露光の2つ又は4つのショットを重ね合わせる場合を例に説明したが、SLR露光の1つのショットに対して重ね合わせるMLR露光のショットの数は、2つ又は4つに限定されるものではなく、SLR露光の1つのショットに対して更に多くのMLR露光のショットを重ね合わせてもよい。
また、上記実施形態では、XY直交座標系を用いて位置ずれ量の演算を行う場合を例に説明したが、位置ずれ量の演算は、XY直交座標系のほか、種々の座標系を用いて行うことができる。
本発明による位置合わせ方法は、SLR露光とMLR露光のミックスアンドマッチ露光において、SLR露光の1ショットに対するMLR露光の複数のショットの重ね合わせ精度を向上するのに有用である。
本発明の一観点によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成された基板上に、前記基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンを形成する際の位置合わせ方法であって、前記基板上に形成された複数の前記第1のパターンについて、アライメントマークの位置を計測して第1の位置情報とし、計測した前記第1の位置情報に基づき、前記基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の前記第1のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第1の座標系に対する複数の前記第1のパターンの第1の位置ずれ量を演算し、前記第1の位置情報から前記第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置情報を算出し、前記第2の位置情報に基づき、前記第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の前記基本領域の相対的な位置を求めることにより、前記第2の座標系に対する前記第1のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、前記第1の位置情報から前記第1の位置ずれ量及び前記第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置情報を算出し、前記第3の位置情報に基づき、前記第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する前記第1のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、前記第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、前記第2のパターンを露光する際に前記第1のパターンに対する位置決めを行う位置合わせ方法が提供される。
また、本発明の他の観点によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成され、前記基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンが形成された一の基板について、位置ずれ検査マークを計測して、前記第1のパターンに対する前記第2のパターンの位置ずれを計測して第1の位置ずれ情報とし、計測した前記第1の位置ずれ情報に基づき、前記基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の前記第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第1の座標系に対する複数の前記第2のパターンの第1の位置ずれ量を演算し、前記第1の位置ずれ情報から前記第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置ずれ情報を算出し、前記第2の位置ずれ情報に基づき、前記第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の前記第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第2の座標系に対する前記第2のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、前記第1の位置ずれ情報から前記第1の位置ずれ量及び前記第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置ずれ情報を算出し、前記第3の位置ずれ情報に基づき、前記第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する前記第2のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、前記第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、他の基板上に形成された前記第1のパターンに対して前記第2のパターンを露光する際に前記第1のパターンに対する位置決めを行う位置合わせ方法が提供される。
本発明によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成された基板上に、基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンを形成する際に、基板上に形成された複数の第1のパターンについて、アライメントマークの位置を計測して第1の位置情報とし、計測した第1の位置情報に基づき、基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の第1のパターンの相対的な位置を求めることにより、第1の座標系に対する複数の第1のパターンの第1の位置ずれ量を演算し、第1の位置情報から第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置情報を算出し、第2の位置情報に基づき、第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の基本領域の相対的な位置を求めることにより、第2の座標系に対する第1のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、第1の位置情報から第1の位置ずれ量及び第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置情報を算出し、第3の位置情報に基づき、第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する第1のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、第2のパターンを露光する際に第1のパターンに対する位置決めを行うので、基板上に形成された第1のパターンに対して、第2のパターンを高い精度で重ね合わせて形成することができる。
また、本発明によれば、1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成され、基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンが形成された一の基板について、位置ずれ検査マークを計測して、第1のパターンに対する第2のパターンの位置ずれを計測して第1の位置ずれ情報とし、計測した第1の位置ずれ情報に基づき、基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、第1の座標系に対する複数の第2のパターンの第1の位置ずれ量を演算し、第1の位置ずれ情報から第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置ずれ情報を算出し、第2の位置ずれ情報に基づき、第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、第2の座標系に対する第2のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、第1の位置ずれ情報から第1の位置ずれ量及び第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置ずれ情報を算出し、第3の位置ずれ情報に基づき、第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する第2のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、他の基板上に形成された第1のパターンに対して第2のパターンを露光する際に第1のパターンに対する位置決めを行うので、他の基板上に形成された第1のパターンに対して、第2のパターンを高い精度で重ね合わせて形成することができる。

Claims (7)

  1. 1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成された基板上に、前記基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンを形成する際の位置合わせ方法であって、
    前記基板上に形成された複数の前記第1のパターンについて、アライメントマークの位置を計測して第1の位置情報とし、
    計測した前記第1の位置情報に基づき、前記基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の前記第1のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第1の座標系に対する複数の前記第1のパターンの位置ずれ量を演算し、
    前記第1の位置情報から前記第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置情報を算出し、
    前記第2の位置情報に基づき、前記第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の前記基本領域の相対的な位置を求めることにより、前記第2の座標系に対する前記第1のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、
    前記第1の位置情報から前記第1の位置ずれ量及び前記第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置情報を算出し、
    前記第3の位置情報に基づき、前記第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する前記第1のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、
    前記第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、前記第2のパターンを露光する際に前記第1のパターンに対する位置決めを行う
    ことを特徴とする位置合わせ方法。
  2. 請求の範囲第1項記載の位置合わせ方法において、
    前記アライメントマークは、前記第2のパターンの1ショット内に少なくとも2つ以上配置する
    ことを特徴とする位置合わせ方法。
  3. 1ショットの露光領域内に形成された複数の基本領域を有する第1のパターンが複数形成され、前記基本領域のそれぞれに対応した複数ショットの露光で第2のパターンが形成された一の基板について、位置ずれ検査マークを計測して、前記第1のパターンに対する前記第2のパターンの位置ずれを計測して第1の位置ずれ情報とし、
    計測した前記第1の位置ずれ情報に基づき、前記基板の中心を原点とする第1の座標系に対する複数の前記第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第1の座標系に対する複数の前記第2のパターンの位置ずれ量を演算し、
    前記第1の位置ずれ情報から前記第1の位置ずれ量が差し引かれた第2の位置ずれ情報を算出し、
    前記第2の位置ずれ情報に基づき、前記第1のパターンのショットの中心を原点とする第2の座標系に対する複数の前記第2のパターンの相対的な位置を求めることにより、前記第2の座標系に対する前記第2のパターンの第2の位置ずれ量を演算し、
    前記第1の位置ずれ情報から前記第1の位置ずれ量及び前記第2の位置ずれ量が差し引かれた第3の位置ずれ情報を算出し、
    前記第3の位置ずれ情報に基づき、前記第2のパターンのショットの中心を原点とする第3の座標系に対する前記第2のパターンの第3の位置ずれ量を演算し、
    前記第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、他の基板上に形成された前記第1のパターンに対して前記第2のパターンを露光する際に前記第1のパターンに対する位置決めを行う
    ことを特徴とする位置合わせ方法。
  4. 請求の範囲第3項記載の位置合わせ方法において、
    前記位置ずれ検査マークは、前記第2のパターンの1ショット内に少なくとも2つ以上配置する
    ことを特徴とする位置合わせ方法。
  5. 請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1項に記載の位置合わせ方法において、
    前記第1乃至第3の位置ずれ量の演算では、それぞれシフト、倍率、及び回転を演算する
    ことを特徴とする位置合わせ方法。
  6. 請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか1項に記載の位置合わせ方法において、
    前記第1のパターンは、ゲート電極が形成されるゲート層のパターンであり、
    前記第2のパターンは、コンタクトホールが形成されるホール層のパターン、又は配線が形成されるライン層のパターンである
    ことを特徴とする位置合わせ方法。
  7. 請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか1項に記載の位置合わせ方法において、
    前記第2のパターンは、2回の露光を行うことにより微細パターンを形成する二重露光により形成されるパターンであり、
    前記二重露光における第1回目の露光及び第2回目の露光を行う際に、前記第1乃至第3の位置ずれ量に基づいて、前記第1のパターンに対する位置決めを行う
    ことを特徴とする位置合わせ方法。
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