WO2004077534A1 - 最適位置検出式の検出方法、位置合わせ方法、露光方法、デバイス製造方法及びデバイス - Google Patents

最適位置検出式の検出方法、位置合わせ方法、露光方法、デバイス製造方法及びデバイス Download PDF

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WO2004077534A1
WO2004077534A1 PCT/JP2004/002116 JP2004002116W WO2004077534A1 WO 2004077534 A1 WO2004077534 A1 WO 2004077534A1 JP 2004002116 W JP2004002116 W JP 2004002116W WO 2004077534 A1 WO2004077534 A1 WO 2004077534A1
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WO
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regions
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substrate
exposure method
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PCT/JP2004/002116
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shinichi Okita
Original Assignee
Nikon Corporation
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Publication date
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Priority to US11/210,879 priority patent/US20060040191A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment

Definitions

  • the present invention is applied to one lithography process in manufacturing electronic devices (hereinafter, simply referred to as electronic devices) such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, imaging devices such as CCDs, plasma display devices, and thin film magnetic heads.
  • electronic devices such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, imaging devices such as CCDs, plasma display devices, and thin film magnetic heads.
  • the present invention relates to a suitable method for detecting a position of a photosensitive substrate by using an optimum position detecting method and a method for positioning the photosensitive substrate. Further, the present invention relates to an exposure method for performing exposure by performing alignment by the alignment method, a device manufacturing method using the exposure method, and the device. Background art
  • a substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate
  • a reticle a reticle
  • a circuit pattern (reticle pattern) of 10 layers or more is transferred onto a wafer in a superimposed manner. Therefore, if the overlay accuracy between the layers is poor, the characteristics of the formed circuit will be degraded, and in the worst case, the semi-element will be defective and the overall yield will be reduced. It will be done.
  • wafer alignment is performed in which alignment is performed using marks arranged in advance in each shot area on the wafer. That is, an alignment mark is previously arranged in each of a plurality of shot areas on the wafer.
  • the position (coordinate value) of the alignment mark of the shot area to be exposed in the stage coordinate system is detected.
  • the shot area is aligned with the reticle pattern.
  • DZD die-to-die
  • the other is a global alignment method that aligns shot areas by detecting alignment marks in only a few shot areas on the wafer and determining the regularity of the shot area arrangement.
  • the global alignment method is mainly used in electronic device production lines in view of the throughput.
  • the Enhanced Global Alignment (EGA) system which detects the regularity of the arrangement of shot areas on a wafer by a statistical method with high accuracy, has been widely used (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. No. 4 442 9 and Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 62-845 4 16).
  • the position coordinates of only a plurality of shot areas previously selected as a specific shot area are measured on one wafer.
  • the number of the specific shot areas is required to be three or more, and is usually about 7 to 15 pieces.
  • the position coordinates (array of shot regions) of all the shot regions on the wafer are calculated using a statistical calculation process such as the least squares method. Then, the wafer stage is stepped according to the calculated arrangement of the shot areas. Therefore, the EGA method has the advantage that the measurement time is short and the averaging effect can be expected for random measurement errors.
  • EGA EGA wafer alignment
  • the EGA method is a linear first-order approximation of the deviation between the design position and the position actually specified on the wafer, and corrects the linear component of the deviation such as wafer expansion and contraction and rotation. be able to.
  • misalignment of the wafer during the exposure process ie, a registration error
  • the same electronic device is often subjected to overlay exposure using a plurality of exposure apparatuses (units).
  • an error stage grid error
  • the stage coordinate systems between the exposure apparatuses which may cause a non-linear overlay error.
  • the wafer suction mechanism and the suction force are different between the respective exposure apparatuses. It may give distortion to the wafer. Such wafer distortions also typically result in non-linear shifts, ie, overlay errors.
  • the wafer may be distorted due to polishing or thermal expansion in the process. Not a few. Therefore, when performing exposure processing on a layer that has undergone such a process step, the distortion of the wafer is affected as a non-linear displacement, that is, an overlay error.
  • an overlay error due to the preceding process is an error that occurs even when overlay exposure is performed in the same exposure apparatus having no stage grid error.
  • the alignment error of the shot area on the wafer (shot alignment error), which is the cause of the overlay error, is a linear component, it can be removed by EGA.
  • the shot alignment error is due to non-linear wafer deformation such as stage grid error, distortion due to equipment characteristics, or distortion due to process processing, it should be removed by EGA. It is difficult.
  • EGA treats the array error of the shot area on the wafer as a linear error, for example, as shown in equation (1).
  • nonlinear components are extracted by performing EGA measurement again based on the EGA results. Then, the extracted nonlinear components are averaged for a plurality of wafers, and the average value is stored as a map correction value. In the subsequent exposure sequence, the exposure shot position is corrected using this map correction value.
  • a non-linear component (deviation amount for each shot) is measured in advance using a reference wafer for each exposure condition and process separately from the exposure sequence, and this is stored as a map correction file. Keep it. Then, in the exposure sequence, the position correction of each shot area is performed using a map correction file corresponding to the exposure condition. I do.
  • An object of the present invention is to provide a positioning method capable of reducing an influence on throughput and performing an optimal nonlinear correction of a shot arrangement for each wafer, and a method of detecting an optimum position detection formula therefor.
  • Another object of the present invention is to provide an exposure method capable of performing an exposure while reducing shot arrangement errors of non-linear components and maintaining good overlay accuracy.
  • Another object of the present invention is to provide a high-quality electronic device by applying an exposure process with high overlay accuracy and high throughput, that is, a device capable of manufacturing with high production efficiency. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and such high-quality devices.
  • a method for detecting an optimum position detection formula uses a predetermined calculation formula having a second or higher order and a plurality of coefficients to calculate a plurality of regions formed on a substrate. Based on the difference information between the calculated position information obtained by calculating the position information and the measured position information obtained by measuring the plurality of regions, the plurality of coefficients of the predetermined calculation expression are determined, and based on the calculation expression And detecting position information of the plurality of regions formed on another substrate.
  • difference information between a constant calculation position information obtained by calculating position information of a predetermined number of the regions of the plurality of regions and a predetermined number of measurement position information obtained by measuring the predetermined number of regions. And determining the plurality of coefficients of the predetermined calculation formula.
  • the difference between the calculated position information and the measured position information is minimized.
  • the plurality of coefficients of the predetermined calculation formula are determined.
  • the plurality of coefficients of the predetermined formula is determined so that the sum of squares of the difference between the calculated position information and the measured position information is minimized.
  • the positioning method of the present invention calculates position information of each of the plurality of regions on the substrate based on the calculation formula determined by any one of the above-described methods, and calculates the position information of each of the plurality of regions on the substrate. And a predetermined position.
  • the exposure method of the present invention is an exposure method for transferring a predetermined pattern to each of a plurality of regions formed on a substrate, wherein the plurality of regions on the substrate are formed by using the above-described alignment method. Each is aligned with the predetermined pattern, and the predetermined pattern is transferred to the aligned region.
  • the device manufacturing method of the present invention includes a step of transferring a device pattern onto a device substrate using the above-described exposure method.
  • a device of the present invention is a device manufactured by the device manufacturing method described above.
  • the exposure method of the present invention is an exposure method of aligning each of a plurality of regions formed on a substrate with a predetermined pattern, and exposing the plurality of regions with the predetermined pattern. Difference information between calculated position information obtained by calculating position information of the plurality of regions using a first calculation formula having a degree equal to or higher than one and a plurality of coefficients, and measurement position information of the plurality of regions measured in advance. Determining the plurality of coefficients of the first calculation formula based on the second calculation formula, storing a second calculation formula in which the plurality of coefficients have been determined, and storing the second calculation formula in a processing period after the registration period. (2) read the calculation formula, calculate the position information of each of the plurality of regions on the substrate using the read second calculation formula, and, based on the calculated position information, And the predetermined pattern Combined, and transferring the predetermined pattern on the aligned region.
  • the position information of the plurality of areas is measured during a pre-processing period preceding the registration period, and the measured position information is stored.
  • the position information of the plurality of areas is measured during the preceding processing period, and the measured position information measured during the preceding processing period is stored. Also, as a preferred example, after the preceding processing period and before the registration period, the alignment result between the plurality of regions on the substrate and the predetermined pattern in the preceding processing period is measured, and The measured position information based on the alignment result is stored. Also preferably, the registration condition is changed during the registration period, and the coefficient of the second calculation formula is determined for each of the conditions.
  • the alignment condition is changed according to the content of a process performed on the substrate.
  • the change of the alignment condition includes changing the first calculation formula.
  • the change in the condition of the alignment is based on a change in the number of the calculated position information used when determining the second calculation formula in the registration period, and a change in the number of the measured position information. Including.
  • position information of a predetermined number of regions among the plurality of regions is calculated using a first calculation formula having a second or higher order and a plurality of coefficients.
  • a plurality of coefficients of the first calculation formula are determined based on difference information between the calculated position information and the read measurement position information of the predetermined number of regions, and the plurality of determined second coefficients are determined.
  • a method of storing a calculation formula, wherein the change in the alignment condition includes a change in the arrangement of the predetermined number of regions.
  • the measurement position information of the plurality of regions is formed by analyzing a signal waveform based on a result of detecting a mark formed on the substrate corresponding to the plurality of regions.
  • the change in the matching condition includes a change in the signal waveform analysis method. .
  • a plurality of the second calculation expressions whose coefficients are determined for each of the conditions are stored, and in the processing period, a specific one of the plurality of the second calculation expressions is Selecting the second calculation formula; calculating the position information of each of the plurality of regions on the substrate using the selected second calculation formula; and calculating the plurality of the plurality of regions based on the calculated position information.
  • Each of the regions is aligned with the predetermined pattern, and the predetermined pattern is transferred to the aligned region.
  • the position information of the plurality of regions on the substrate may be provided during the processing period. And calculating difference information between the measured position information of the plurality of regions and the calculated position information obtained by calculating the position information of the plurality of regions using the plurality of stored second calculation formulas.
  • a specific second calculation formula is selected from the plurality of second calculation formulas based on the second calculation formula.
  • array tendency information of the plurality of regions on the substrate is detected, and based on the detected array tendency information, a specific Select the second formula.
  • difference information between calculated position information obtained by calculating position information of the plurality of regions using a plurality of second calculation expressions whose coefficients are determined for each condition, and the measured position information And selectively storing a specific second calculation formula.
  • another exposure method of the present invention is an exposure method of aligning each of a plurality of regions formed on a substrate with a predetermined pattern, and exposing the plurality of regions with the predetermined pattern.
  • Calculating the position information of the plurality of regions by using a first calculation formula having a second or higher order and a plurality of coefficients, for each of the conditions; Determining the plurality of coefficients of the first calculation formula based on the difference information with the measurement position information of the plurality of regions, registering the plurality of coefficients as a second calculation formula, and during a processing period after the registration period,
  • the position information of each of the plurality of regions on the substrate is calculated using the second calculation formula, and based on the calculated position information, each of the plurality of regions is aligned with the predetermined pattern.
  • the predetermined area To transfer the data one down.
  • the alignment condition is changed according to the content of the processing performed on the substrate.
  • the change of the alignment condition includes changing the first calculation formula.
  • the change in the condition of the alignment is based on a change in the number of the calculated position information used when determining the second calculation formula in the registration period, and a change in the number of the measured position information. Including.
  • the alignment condition is changed, and for each of the conditions, a first calculation formula including a second or higher order and a plurality of coefficients is provided.
  • the first calculation based on difference information between calculated position information obtained by calculating position information of a predetermined number of regions among the plurality of regions using Determining the plurality of coefficients of the equation, storing the coefficients as a second equation, and changing the alignment condition includes changing the arrangement of the predetermined number of regions;
  • the measurement position information of the plurality of regions is formed by analyzing a signal waveform based on a result of detecting a mark formed on the substrate corresponding to the plurality of regions, and
  • the change in the matching condition includes a change in the signal waveform analysis method.
  • a plurality of the second calculation formulas are stored in the registration period, and a specific second calculation formula is selected from the stored plurality of the second calculation formulas in the processing period.
  • the position information of a plurality of areas on a substrate is measured during the processing period, the measured position information of the plurality of areas, and the storage
  • the specific second calculation formula is calculated from the plurality of second calculation formulas based on the difference information from the calculated position information obtained by calculating the position information of the plurality of regions using the plurality of the calculated second calculation formulas. select.
  • array orientation information of a plurality of regions on the substrate is detected, and based on the detected array tendency information, a specific one of the plurality of second formulas is used.
  • a difference between calculated position information obtained by calculating position information of the plurality of regions using a plurality of second calculation expressions whose coefficients are determined for each condition, and the measured position information Based on the information selectively store a particular second formula.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exposure system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an exposure apparatus of the exposure system shown in FIG. 1
  • FIG. It is a diagram showing a configuration of an alignment system of the exposure apparatus shown
  • FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the tendency of nonlinear deformation.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the registration processing of the nonlinear deformation correction condition according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the lot processing according to the present invention
  • FIG. 7 is a view showing a sample shot of high-order EGA rough measurement in the mouth processing shown in FIG. ,
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining a device manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 9A is a first diagram illustrating a modification of the exposure system of the present embodiment
  • FIG. 9B is a second diagram illustrating a modification of the exposure system of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an exposure system 100 according to the present embodiment.
  • the exposure system 100 has N exposure apparatuses 200-1 to 200-n, an overlay measurement apparatus 130, and a host computer 140. These devices are connected to each other via LAN 110 so that data can be transferred therebetween. Note that another processing device, measuring device, computer, or the like may be further connected to the LAN 110 so as to be able to transfer data.
  • the non- The alignment of each shot area is performed by the alignment method according to the present invention, which can correct the linear displacement.
  • the exposure apparatus 200 is connected to the host computer 140 that controls the entire exposure system 100 via the LAN 110, and the lots are sequentially determined for each lot based on instructions from the host computer 140. Process wafers.
  • the host computer 140 provides positioning conditions to be referred to when positioning the wafer and the shot area.
  • the exposure apparatus 200 performs the alignment of the wafer and the shot area based on the alignment conditions or by selecting a more optimal condition than the conditions.
  • the exposure apparatus 200 obtains the data of the result of the alignment performed by the ordinary exposure apparatus 200 using the exposure apparatus 200 as necessary in order to obtain the alignment conditions in the host computer 140. (Log data) to the host computer 140.
  • the exposure apparatus 200 is a step-and-scan type projection exposure apparatus (hereinafter, referred to as a scanning type exposure apparatus), but a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper). ).
  • the overlay measuring device 130 measures the overlay error of the wafer on which the pattern is sequentially formed by the exposure device 200.
  • the overlay measurement device 130 detects a registration measurement mark image (for example, a resist image) formed on the input wafer, and detects a relative position between the marks formed when exposing different layers. The difference is obtained and detected as an overlay error.
  • overlay measurement is required, such as when analyzing the results of the lot processing, the wafer with the pattern formed through exposure processing is loaded into the overlay measurement device 130. The superposition state is detected.
  • the overlay measurement apparatus 130 performs overlay measurement on a wafer that has passed through a specific process to be input, and 0 to the host computer 140 0.
  • the data of the overlay measurement result is used to determine the alignment conditions to be provided to the exposure device 200 in the host computer 1.40, similarly to the data of the EGA measurement result detected by the exposure device 200. Used for
  • the host computer 140 is a computer having a large-capacity storage device and an arithmetic processing unit, and controls the entire lithography process in the exposure system 100.
  • the host computer 140 stores, in a mass storage device, various information for controlling a process for each lot or each wafer processed by the exposure system 100, and various parameters for the process. Alternatively, various information such as exposure history data is stored. Based on the information, the exposure apparatuses 200_1 to 20 ⁇ -n are controlled and managed so that appropriate processing is performed on each lot.
  • the host computer 140 obtains the alignment condition used for the alignment 'process in each exposure apparatus 200_i, and registers this in each exposure apparatus 200-i. Based on the EGA log data measured by the exposure apparatus 200 or the overlay result data measured by the overlay measurement apparatus 130, the host computer 140 also registers each shot area or the like registered in advance. Alignment conditions are determined based on information such as the position information in the design. One or more alignment conditions are obtained for each exposure apparatus-i and for each process performed on the lot to be exposed. When a plurality of alignment conditions are obtained, one more optimum alignment condition is selected and used in each of the exposure apparatuses 2 ⁇ 0-i. The method of detecting the alignment condition according to the present invention will be described later in detail. Next, the configuration of the exposure apparatus 200 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus 200 that is a scanning type exposure apparatus.
  • the exposure apparatus 200 includes an illumination system 210, a reticle stage RST for holding a reticle R as a mask, a projection optical system PL, a wafer stage WST on which a wafer W as a substrate is mounted, an alignment system AS and the like. ⁇ Equipped with a main control system 220 etc. that controls the entire system.
  • the illumination system 21 ⁇ includes a light source, a fly-eye lens as an optical integrator, or an aperture integrator (not shown).
  • the illumination uniforming optical system 210 illuminates a slit-shaped illumination area defined by a reticle blind on a reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn with illumination light IL with substantially uniform illuminance.
  • illumination light IL far ultraviolet light such as Kr F excimer laser beam (wavelength 248 nm), A r F excimer laser beam (wavelength 193 nm), vacuum ultraviolet light such as F 2 laser beam (wavelength 1 57 nm)
  • far ultraviolet light such as Kr F excimer laser beam (wavelength 248 nm)
  • a r F excimer laser beam (wavelength 193 nm)
  • vacuum ultraviolet light such as F 2 laser beam (wavelength 1 57 nm)
  • use ultraviolet emission lines g-line, i-line, etc. from an ultra-high pressure mercury lamp.
  • a reticle On the reticle stage RST, a reticle is fixed, for example, by vacuum suction.
  • the reticle stage RST is moved by an optical axis of an illumination system 210 (an optical axis of a projection optical system PL to be described later) for positioning the reticle R by a reticle stage driving unit (not shown) composed of, for example, a magnetic levitation type two-dimensional linear actuator.
  • a magnetic levitation type two-dimensional linear actuator can be driven microscopically in the XY plane perpendicular to (AX), and can be driven at a specified scanning speed (here, the Y-axis direction) at the specified scanning speed.
  • the magnetic levitation type two-dimensional linear actuator includes a Z drive coil in addition to an X drive coil and a Y drive coil. It is configured to be able to finely drive the RST stage in the Z-axis direction.
  • the position of the reticle stage RST within the stage movement plane is constantly detected by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as a reticle interferometer) 216 via a movable mirror 215 with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. Is done.
  • Position information of reticle stage RST from reticle interferometer 216 is supplied to stage control system 219 and main control system 220 via this.
  • stage control system 219 drives and controls reticle stage RST via a reticle stage drive unit (not shown) based on position information of reticle stage RST.
  • the illumination system 222 is an epi-illumination system for illuminating the mark to be detected with illumination light having the same wavelength as the illumination light IL, and an imaging system for capturing an image of the mark to be detected.
  • an alignment microscope includes an imaging optical system and an image sensor, and the imaging result of the alignment microscope is supplied to the main control system 220.
  • a deflection mirror (not shown) for guiding the detection light from the reticle R to the reticle alignment system 222 is provided at the movable position, and when the exposure sequence is started, the main control system 222 is started. In response to a command from 0, the deflecting mirror is retracted out of the optical path of the illumination light IL integrally with the reticle alignment system 222 by a driving device (not shown).
  • the projection optical system PL is disposed below the reticle stage R ST in FIG. 2, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction.
  • the projection optical system PL for example, a bilateral telecentric reduction system is used.
  • the projection magnification of the projection optical system PL is, for example, 1/4, 1/5 or 1/6. Therefore, when the illumination area IL of the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 210, the illumination light IL passing through the reticle R causes the reticle in the illumination area to pass through the projection optical system PL.
  • a reduced image (partial inverted image) of the circuit pattern of R is formed on the wafer W coated with a resist (photosensitive agent) on the surface.
  • a refraction system including only a plurality of, for example, about 10 to 20 refraction optical elements (lens elements) 21 is used.
  • the plurality of lens elements 2 1 3 constituting the projection optical system PL is used.
  • the plurality of lens elements on the (reticle R side) are shifted in the Z-axis direction (the optical axis direction of the projection optical system PL) by a driving element (not shown), such as a piezo element, and tilted with respect to the XY plane. (Ie, a rotation direction around the X axis and a rotation direction around the Y axis).
  • the imaging characteristic correction controller 2 4 based on an instruction from the main control system 2 2 0, by independently adjusting the voltage applied to the actuating element, the movable lens is driven separately, the projection optical Various imaging characteristics (magnification, distortion, astigmatism, coma, field curvature, etc.) of the system PL are adjusted.
  • the imaging characteristic correction controller 248 can control the light source to shift the center wavelength of the illumination light IL, and move the movable lens. The imaging characteristics can be adjusted by shifting the center wavelength as in the case of the movement.
  • the wafer stage WST is arranged on a base (not shown) below the projection optical system PL in FIG. 2, and a wafer holder 225 is mounted on the wafer stage WST.
  • the wafer W is fixed on the wafer holder 225 by, for example, vacuum suction.
  • the wafer holder 2 25 can be tilted in any direction with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL by a drive unit (not shown), and can be tilted in the optical axis AX direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL. It is configured to be finely movable.
  • the wafer holder 225 can also perform a minute rotation operation around the optical axis AX.
  • the wafer stage WST is not only moved in the scanning direction (Y-axis direction) but also orthogonal to the scanning direction so that a plurality of shot areas on the wafer W can be positioned in an exposure area conjugate to the illumination area. It is also configured to be movable in the non-scanning direction (X-axis direction) to scan (scan) and expose each shot area on the wafer W, and to the acceleration start position for the exposure of the next shot area. Step to repeat the moving operation Perform 'and' scan operation.
  • the wafer stage WST is driven in a two-dimensional XY direction by a wafer stage driving unit 224 including, for example, a linear motor.
  • the position of the wafer stage WST in the XY plane is determined by a movable mirror provided on the upper surface thereof. , Is constantly detected by the wafer laser interferometer system 218 with a resolution of, for example, about 0.5 to 1.
  • the wafer laser interferometer 218 also irradiates the interferometer beam vertically to the Y moving mirror, and the X interferometer irradiates the interferometer beam vertically to the X moving mirror.
  • the stationary coordinate system for defining the moving position of the wafer stage WST is defined by the length measuring axes of the Y interferometer and the X interferometer of the wafer laser interferometer system 218.
  • this stationary coordinate system is also referred to as “stage coordinate system”.
  • the end surface of the wafer stage WST may be mirror-finished to form the interferometer beam reflection surface described above. good.
  • Position information (or speed information) of the wafer stage ws T on the stage coordinate system is supplied to the stage control system 219 and the main control system 220 via this.
  • the stage control system 219 receives the wafer stage WS through the wafer stage drive unit 224 based on the position information (or speed information) of the wafer stage WS according to the instruction of the main control system 220. ⁇ control.
  • a reference mark plate FM is fixed near the wafer W on the wafer stage WST.
  • the surface of this reference mark plate FM is set at the same height as the surface of the wafer W.
  • This surface has a reference mark for so-called baseline measurement of alignment system, a reference mark for reticle alignment, and a reference mark for reticle alignment described later. Reference mark is formed.
  • an alignment system AS of an off-axis system is provided on the side surface of the projection optical system PL.
  • the alignment system AS for example, an alignment sensor (Field Image Alignment (FIA) system) as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-541003 is used.
  • the alignment system AS irradiates the wafer with illumination light (for example, white light) having a predetermined wavelength width, and an image of an alignment mark on the wafer and an index on an index plate arranged in a plane conjugate with the wafer.
  • the image of the mark is detected by forming an image on the light receiving surface of an image sensor (such as a CCD camera) by an objective lens or the like.
  • the alignment system AS outputs the imaging result of the alignment mark (and the reference mark on the reference mark plate FM) to the main control system 220.
  • the exposure apparatus 200 further supplies an image forming light beam for forming a plurality of slit images toward the best image forming plane of the projection optical system PL from an oblique direction with respect to the optical axis AX direction.
  • An oblique incidence type multi-point focus detection system which includes an irradiation optical system shown in the figure and a light receiving optical system (not shown) that receives each reflected light beam of the imaging light beam on the surface of the wafer W through a slit, respectively, is provided. It is fixed to a support (not shown) that supports the projection optical system PL.
  • this multipoint focus detection system one having the same configuration as that disclosed in, for example, JP-A-5-190423, JP-A-6-284304, etc.
  • the main control system 20 is configured to include a microcomputer or a workstation, and controls the components of the apparatus in an integrated manner.
  • the main control system 220 is connected to the LAN 110 described above.
  • a plurality of types of correction conditions (correction coefficients) created in advance are stored in a storage device such as a hard disk or a memory such as a RAM that constitutes the main control system 220 as a database. ing.
  • the alignment sensor AS is composed of a light source 341, a collimator lens 3442, a beam splitter 3444, a mirror 3446, an objective lens 3448, and a condenser lens 35.
  • a second axis relay lens 358 Y, and a ⁇ axis image sensor 360 Y composed of a two-dimensional CCD are provided.
  • the light source 341 is a non-photosensitive light that does not expose the photoresist on the wafer and emits light having a broad bandwidth (for example, about 200 nm) and a broad wavelength distribution. Use a lamp. Broadband illumination light is used to prevent a decrease in mark detection accuracy due to thin film interference in the resist layer.
  • the illumination light from the light source 341 is applied to the vicinity of the alignment mark MA on the wafer W via the collimator lens 342, the beam splitter 344, the mirror 346, and the objective lens 348.
  • the reflected light from the alignment mark MA is irradiated on the index plate 352 via the objective lens 3448, the mirror 3446, the beam splitter 3444, and the condenser lens 350, and An image of the alignment mark MA is formed on the plate 3 52.
  • the light transmitted through the index plate 352 is directed to the beam splitter 356 via the first relay lens 354, and the light transmitted through the beam splitter 356 is converted to the second X-axis relay lens 3
  • Light converged on the imaging surface of the X-axis imaging device 360 X by 5 8 X and reflected by the beam splitter 3 56 is converted to the Y-axis by the second relay lens 3 5 8 Y for Y-axis. It is focused on the imaging surface of the imaging device 360 Y.
  • the image of the alignment mark MA and the index mark on the index plate 3 52 are placed on the imaging surfaces of the imaging elements 36 OX and 360 Y, respectively.
  • the images of the lights are superimposed and imaged.
  • the imaging signals (DS) of the imaging elements 360X and 360Y are both supplied to the main control system 220.
  • the measurement value of the wafer laser interferometer 218 is also supplied to the main control unit 220 via the stage control system 219. Therefore, the main control unit 220 calculates the position of the alignment mark MA on the stage coordinate system based on the imaging signal DS from the alignment sensor AS and the measurement value of the wafer laser interferometer 218. .
  • the host computer 140 corrects a non-linear error at the time of positioning.
  • the correction condition is selected and registered in the exposure apparatus 200 (non-linear error correction condition registration processing).
  • the exposure apparatus 200 After registering the correction conditions, the exposure apparatus 200 sequentially performs alignment using the registered correction conditions for each lot, each wafer, and each shot, and performs an exposure process. Processing).
  • non-linear error correction condition registration processing as described above, a plurality or one of the correction conditions suitable for correcting the non-linear shot array error is selected and registered in the exposure apparatus 200.
  • a plurality or one of these correction conditions is registered corresponding to the process condition of the lot for which the exposure apparatus 200 performs the lot process, that is, for each process condition.
  • nonlinear deformation can be classified into several types of components as shown in Fig. 4 according to the cause of the deformation.
  • the cause is a stage lid error peculiar to each type of equipment such as an exposure apparatus and a polishing apparatus, a distortion due to the mechanical pressure during a processing operation, or an inherent distortion generated for each process. Etc. Therefore, the same nonlinear deformation or the same tendency is applied to the lots with the same conditions such as the history of the previous process processing of each lot and the exposure conditions of the current exposure processing. Often occurs. Therefore, correction conditions for correcting the deformation are registered for each such process condition.
  • a plurality of various conditions including a formal calculation model are specified, and these conditions are applied to historical data measured in advance, so that the correction coefficient of the calculation model is calculated for each condition.
  • the correction condition is obtained. Then, from among the correction conditions for the plurality of specified conditions, a plurality or one of correction conditions having a small residual component when applied to history data is selected and registered in the exposure apparatus 200.
  • the conditions for obtaining the correction conditions are specified in consideration of the EGA calculation model, the order conditions, and the correction coefficient conditions.
  • a calculation model such as a 6-parameter model, a 10-parameter model, and an intra-shoot averaging model can be considered.
  • models that can be specified according to the number of measurement points in a shot are limited.
  • a 6-parameter model is usually specified.
  • an intra-shot multipoint measurement model a 10-parameter model, an intra-shot averaging model, and a 6-parameter model using an arbitrary point in a shot can be specified.
  • the order condition specify the highest order to be used, such as up to the second order, up to the third order, or up to the fourth order.
  • the formalism is determined. For example, if the maximum order of 3 is specified in the 10-parameter model, the shot array deformation calculation model shown in Equations (3) and (4) will be used. The shot array deformation calculation model shown in (5) and equation (6) will be used.
  • ⁇ X C x3oW X 3 + C X 2lWx 2 W y + C X 12WxWy 2 + Cx0 3 Wy 3
  • ⁇ X C:: W x 2 + C X llWxWy + Cx02W 5
  • W X and Wy are the positions of the shot center with the wafer center as the origin, and S X and S y are the center of the shot. Is the position of the measurement point with ⁇ as the origin, and ⁇ indicates the distance to be corrected, ie, the displacement.
  • W x ⁇ Pi Wy is a position of the measurement point in which the wafer center as the origin.
  • the condition of the correction coefficient is, for example, to stabilize the higher-order correction result, to exclude a correction coefficient having a high correlation, that is, to specify 0.
  • a correction coefficient having a high correlation that is, to specify 0.
  • the above-described EGA calculation model, the order condition, and the condition of the correction coefficient are used as conditions for obtaining the correction condition.
  • other various conditions may be considered.
  • the number of EGA rough measurement sample shots used when selecting correction conditions in lot processing to be described later, and the arrangement of the sample shots may be considered.
  • a condition of a reference substrate method in which alignment is performed with reference to a reference wafer or an interferometer reference method in which alignment is performed with reference to an interferometer mirror may be considered.
  • the waveform analysis algorithm, the slice level, the contrast limit value, the processing gate width, and the internal srobe type are used.
  • the external slope method may be taken into consideration. If the exposure apparatus is equipped with an LSA type alignment system, the conditions such as smoothing and slice level setting should be changed to the LIA type alignment system. In the case where the condition is provided, conditions such as the order of the diffracted light may be considered. The conditions for obtaining these correction conditions may be arbitrarily set in a manner corresponding to the processing in the exposure apparatus and its changing conditions. Either the EGA log file of the exposure tool or the log file of the overlay measurement result is used as the historical data to be referenced to select the capture conditions.
  • the EGA log file of the exposure tool can be used to perform position measurement using the normal EGA with the exposure tool in the past lot processing or exposure processing using a reference wafer under the same process conditions as applying the selected correction conditions. It is the data of the result of having performed.
  • the overlay measurement file is registered based on the result of the position measurement, and the mark or the resist image of the result of the exposure is transferred to the overlay measurement device. This is data related to displacement.
  • the correction coefficient corresponding to each condition specification is obtained by substituting the measured values of a plurality of shot positions for each wafer stored in the EGA log file or overlay measurement file into the calculation model for each condition. (Correction coefficient) is calculated and averaged for a plurality of wafers. At this time, among the calculated coefficient values, other If there is jump data sufficiently separated from the coefficient value, this is excluded and averaging is performed. In addition, the measurement value of the shot position used at this time is used to calculate the tendency of the shot arrangement deviation of the entire wafer, so that the number of measurement shots in a normal linear EGA and the measurement in a higher-order EGA rough measurement described later are used.
  • the measured values of a number of sample shots that are somewhat larger than the number of shots, or the measured values of all shots shall be used.
  • a correction equation for nonlinear correction with respect to the measured shot position is completed, and the correction condition is obtained.
  • the correction condition for each specified condition When the correction condition for each specified condition is obtained, select multiple conditions with few residual components after performing higher-order EGA correction under these conditions, or select one with the minimum residual component This is registered in the exposure apparatus 200.
  • the residual component is evaluated by the residual sum of squares.
  • the optimum correction coefficient for the calculation model set by changing the conditions variously is obtained, and the correction conditions including the calculation model, the correction coefficient, and various other conditions are determined by the exposure apparatus 20. Registered as 0.
  • the calculation model, the order condition, the condition of the correction coefficient, and the correction condition having the obtained correction coefficient eventually become 1 if the correction coefficient is forcibly set to 0 or the like. This can result in the problem of setting each correction coefficient for the correction formula having the highest order term of the 0 parameter model. That is, such a supplement is commonly applied to the exposure apparatus 200.
  • the calculation algorithm of the positive calculation formula it is equivalent to simply registering the correction coefficient in the exposure apparatus 200 as registering the correction condition described above. For this reason, in the following description, registering the capturing condition in the exposure apparatus 200 may be simply referred to as setting a correction coefficient.
  • step S501 various conditions for selecting the correction conditions, that is, the setting of the calculation model to be considered, the conditions of the order to be optimized by the higher-order EGA, and the higher-order EGA
  • the condition of the correction coefficient to be optimized is set in (step S501). After setting the conditions, the conditions are sequentially specified, and the higher-order correction coefficient is calculated for a predetermined number of wafers specified in advance by referring to the EGA log file or the overlay measurement file for the combination of these conditions. .
  • the first calculation model is specified as the calculation model (step S502)
  • the order and the condition of the correction coefficient are specified (step S503)
  • the higher-order EGA correction coefficient is calculated (step S504). .
  • This is sequentially performed for a predetermined number of wafers (step S505).
  • step S505 When the calculation of the high-order correction coefficient for the predetermined number of wafers is completed (step S505), the rejection of the skipped wafer data in which the data is significantly separated (step S506), and the conditions of the order and the correction coefficient are changed. Then (steps S507 and S503), the higher-order EGA correction coefficients of the predetermined number of wafers are calculated again under the following conditions (steps S504 and S505).
  • step S507 After calculating the higher-order EGA correction coefficients for all the set order and correction coefficient conditions (step S507), the calculation model is changed (steps S508, S502) and the next calculation model is changed. Then, the order and the condition of the correction coefficient are sequentially set again, and the high-order EGA correction coefficient of a predetermined number of wafers is calculated under each condition (steps S503 to S507).
  • step S508 the high-order EGA of a predetermined number of wafers is obtained.
  • step S509 the remaining data obtained by rejecting the flying wafer data in step S506 is used.
  • Step S510 a predetermined number of high-order EGA correction coefficients are selected from the averaged high-order EGA correction coefficients from those having a small sum of residual squares after high-order correction and registered in the exposure apparatus 200.
  • an arbitrary condition may be registered from among the conditions of the calculation model Z order / correction coefficient, or may be registered for each condition of the wafer deformation.
  • the wafer data of the flying wafer data in step S506 excludes wafer data whose residual sum of squares after higher-order correction for each wafer exceeds a predetermined threshold.
  • the coefficient of determination obtained by dividing the variance of the higher-order correction position by the variance of the measurement result position (takes a value between 0 and 1; the closer to 0, the larger the residual is, is used as the threshold. May be used.
  • each exposure apparatus 200-i where the alignment and correction conditions for each process condition are set in addition to the normal EGA processing including linear correction, high-order EGA correction based on the set correction conditions, that is, non-linear
  • the components are corrected and each shot area of the wafer is aligned.
  • the linear error is normally corrected by EGA according to the following calculation model.
  • S y is the position of the measurement point with the shot center as the origin, and ⁇ and ⁇ are the position correction Quantity.
  • W x and Wy do not use the shot component, that is, when the in-shot coordinates Sx and Sy are not used, W x and Wy are the measurement point positions with the wafer center as the origin.
  • each coefficient is a coefficient C xl .
  • the correction condition to be used is specified for high-order EGA correction.
  • the higher-order EGA correction is performed using the correction conditions regardless of the tendency of the wafer deformation.
  • high-order EGA rough measurement is performed to detect the tendency of nonlinear deformation of the wafer or lot, and the optimum correction condition is determined based on the tendency. And performs high-order EGA correction based on the selected correction conditions.
  • Higher-order EGA rough measurement measures shots evenly, but roughly, over the entire wafer so that the tendency of the shot arrangement can be seen.
  • the number of the sample shots is usually larger than the number of measurement shots at the time of EGA, and one example is nine shots as shown in FIG.
  • nonlinear correction is performed for each of a plurality of registered correction conditions with respect to the measurement results of the high-order EGA rough shot, in other words, a plurality of registered Higher order correction is performed by applying the correction coefficient, and the correction coefficient that minimizes the residual sum of squares is selected.
  • a higher-order correction coefficient is calculated from the higher-order EGA rough measurement results, and a plurality of correction coefficients that match the tendency of the shot arrangement deformation obtained from the higher-order correction coefficient are registered. You may choose from.
  • the higher-order EGA rough measurement may be performed on all wafers in a lot, on the first predetermined number of wafers in each lot, or on a predetermined number of predetermined wafers. It may be performed on a wafer. At this time, it is preferable to perform higher-order correction using the correction coefficient selected in the immediately preceding higher-order EGA rough measurement for the wafer for which higher-order EGA rough measurement is not performed.
  • the exposure apparatus 200 uses the sign inverted.
  • the linear component is normally corrected separately by the EGA, and specifically, the 0th-order and the 1st-order components are reduced. It will be heavily corrected. To prevent this, the 0th-order and 1st-order correction factors normally calculated by EGA are subtracted from the 0th-order and 1st-order correction factors. At this time, the presence or absence of a shot component is calculated by adjusting the conditions for the higher-order EGA and the normal EGA. For the higher order correction factor, the calculation result of the higher order EGA is used as it is.
  • step S601 it is determined whether the high-order EGA rough measurement function is enabled (on) or disabled (off) (step S601). If the function is disabled, normal EGA measurement is performed on the wafer. Is performed (step S602), and a higher-order correction coefficient corresponding to the designated process condition is selected from the higher-order correction coefficients registered in advance (step S603). Then, linear correction based on the normal EGA measurement results and nonlinear correction using a fixed higher-order correction coefficient corresponding to the selected process conditions are applied. Then, the respective shot areas are sequentially aligned, and the exposure processing is performed (step S611).
  • step S601 If the higher-order EGA rough measurement function is valid (step S601), it is detected whether or not the wafer to be processed is a higher-order EGA rough measurement target wafer (step S604).
  • the setting of whether or not the wafer is to be subjected to the higher-order EGA rough measurement may be arbitrarily set to one or more based on the wafer position in the lot.
  • step S604 If the wafer to be processed is not the target wafer for the higher-order EGA rough measurement (step S604), the wafer is subjected to normal EGA measurement (step S605), and the exposure of the immediately preceding wafer is performed.
  • Step S606 by applying linear correction based on the normal EGA measurement result and nonlinear correction based on the selected higher-order correction coefficient, the position of each shot area is sequentially detected and corrected, that is, alignment is performed, and exposure processing is performed. Is performed (step S 6 1 1).
  • step S604 If the wafer to be processed is a wafer to be subjected to higher-order EGA rough measurement (step S604), for example, a higher-order EGA rough measurement is performed for a measurement shot 930 shown by oblique lines in FIG. Then, the tendency of the shot arrangement deformation of the wafer 910 is detected (step S607). Next, based on the detection result, one optimal correction coefficient is selected from a plurality of higher-order correction coefficients registered for the process condition (step S608). Then, a linear correction based on the normal EGA measurement result and a non-linear correction based on the selected higher-order correction coefficient are applied to sequentially align the positions of the shot areas, and perform an exposure process (step S611).
  • the exposure processing is sequentially performed on each shot area in the wafer, and further, the exposure processing is performed on all the wafers in the lot (step S612).
  • the optimal nonlinear correction coefficient (correction condition) is selected according to the tendency of the nonlinear deformation for each lot or each wafer, and thereby the nonlinear deformation is performed. Is corrected and alignment is performed. Therefore, the non-linear error can be properly corrected for each wafer, and accurate alignment can be performed. As a result, high-precision exposure can be performed, and a high-quality electronic device can be manufactured.
  • the correction coefficient is detected in a period prior to the lot processing and registered in the exposure apparatus. Therefore, in the case of lot processing, enormous calculation processing for calculating the correction coefficient is not necessary, and rough EGA measurement for simply knowing the tendency of nonlinear deformation may be performed.
  • the selection of the correction coefficient is detected based on actual measurement data corresponding to process conditions, such as EGA log data and overlay measurement result data. Therefore, it is possible to detect an appropriate correction coefficient capable of appropriately correcting a nonlinear error, and it is possible to achieve more accurate alignment, high-definition exposure processing, and high-quality device manufacturing.
  • the source of the higher-order coefficient calculation is It is effective to select the most suitable condition by using the function to display the new EGA measurement result, the overlay measurement result, and the calculation result using the obtained higher-order EGA correction coefficient.
  • the measurement value, capture value, residual error after correction using the higher-order EGA correction coefficient, etc. are switched and displayed for each shot area
  • a map display can selectively display an average value for each wafer and for all wafers.
  • a display mode in each shot area it is preferable that a numerical data display mode and a histogram display can be selectively displayed.
  • a signal waveform display as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-324645 (paragraph number 0666) is also effective for selecting the optimum condition.
  • the contents of the signal waveform display include mark position information, mark detection results, mark detection parameters, mark shape parameters, wafer numbers, shot numbers, and graph display scales.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of an electronic device such as a semiconductor chip such as IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, or a micromachine.
  • a semiconductor chip such as IC or LSI
  • a liquid crystal panel such as a LCD, a CCD, a thin film magnetic head, or a micromachine.
  • step S81 the function and performance of the device such as the circuit design of the electronic device are designed, and the pattern for realizing the function is designed (step S81). 0) Then, a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured (step S820).
  • a wafer (silicon substrate) is manufactured using a material such as silicon (step S830).
  • step S840 using the mask manufactured in step S820 and the wafer manufactured in step S830, actual circuits and the like are formed on the wafer by lithography technology or the like (step S840). .
  • a thin film with an insulating film, an electrode wiring film, or a semiconductor film is formed on the wafer surface (step S841), and then, a resist coating device (a coater) is formed on the entire surface of the thin film. Apply a photosensitizer (resist) using (step S842).
  • Step S843 the substrate after the application of the resist is loaded on the wafer holder of the exposure apparatus according to the present invention, and the mask manufactured in step S830 is loaded on the reticle stage.
  • the pattern formed on the mask is reduced and transferred onto the wafer (Step S843).
  • each shot area of the wafer is sequentially aligned by the above-described alignment method according to the present invention, and a mask pattern is sequentially transferred to each shot area.
  • the wafer is unloaded from the wafer holder, and is developed using a developing device (developer) (step S844). As a result, a resist image of the mask pattern is formed on the wafer surface.
  • developer developer
  • the wafer having undergone the development process is subjected to an etching process using an etching device (step S845), and the resist remaining on the wafer surface is removed using, for example, a plasma assisting device (step S840). 8 4 6).
  • a pattern such as an insulating layer and electrode wiring is formed in each shot area of the wafer.
  • an actual circuit or the like is formed on the wafer.
  • step S850 assembling as a device is performed (step S850). Specifically, the wafer is diced and divided into individual chips, each chip is mounted on a lead frame or package, bonding is performed to connect the electrodes, and packaging processing such as resin sealing is performed.
  • the manufactured device is subjected to an operation check test, a durability test, and other inspections (step S860), and shipped as a completed device.
  • the overall configuration of the exposure system is not limited to the configuration shown in FIG.
  • an information server 16 0 intensively stores various information such as EGA measurement result data, overlay measurement results, and combinations of correction coefficients. May be provided separately.
  • another computer may be connected to the intranet 110 to distribute the processing.
  • FIG. 9B a system constructed via another communication network 170 different from the intranet 110 or a so-called server-client type system is constructed.
  • the exposure system 102 shown in FIG. 9B is obtained by connecting a factory system 103 and a server 180 via an external communication network 170. .
  • the server 180 collectively includes the functions of the host computer 140 and the information server 160 in the exposure system 101 of FIG. 9A.
  • Factory system Reference numeral 130 denotes an exposure apparatus that actually performs processing on a wafer 200 -i and an overlay measurement apparatus 130, and connects the external communication network 170 to the intranet 110. It has a communication control device 141 as a gateway device.
  • the external communication network 170 is, for example, a communication network using the Internet / a dedicated line.
  • Such an exposure system 102 is suitable for, for example, controlling and managing a factory system 103 located in a remote factory by a management department. Although not shown, it is suitable when a plurality of factory systems 103 are controlled and managed by one server 180. Also, for a factory system 103 built by an electronic device manufacturer, an exposure apparatus manufacturer having information on the characteristics of the exposure apparatus 200, for example, determines a correction coefficient via the server 180, for example. It can also be applied to systems that provide an environment for
  • the form of sharing of processing such as calculation for control and calculation in each apparatus of the exposure system, in other words, the form of distribution of functions as a distributed processing system, or the connection of these apparatuses as a network system
  • the form may be any form.
  • the present invention is not limited to this, and any type of mark detection system may be used.
  • the imaging method image processing method Other than the above, for example, a method of detecting diffracted light or scattered light may be used.
  • an alignment mark on a wafer is irradiated almost perpendicularly with a coherent beam, and the diffracted light of the same order ( ⁇ 1 order, ⁇ 2 order, ......, ⁇ n order diffracted light) generated from the mark is caused to interfere.
  • It may be an alignment system for detecting by detecting.
  • the diffracted light may be detected independently for each order, and the detection result of at least one order may be used.
  • a plurality of coherent beams having different wavelengths may be irradiated on the alignment mark, and each wavelength may be used for each.
  • the diffraction light of the order may be detected by interference.
  • the present invention provides a step-and-scan type exposure system as described in the above embodiments.
  • the present invention can be applied to not only an optical device but also an exposure device of various types including an exposure device of a step-and-repeat type or a proximity type (such as an X-ray exposure device).
  • the illumination light (energy beam) for exposure used in the exposure apparatus is not limited to ultraviolet light, but may be X-rays (including EUV light), or charged particle beams such as electron beams and ion beams. Further, an exposure apparatus used for manufacturing a DNA chip, a mask, a reticle, or the like may be used. ⁇
  • the influence on a throughput can be reduced and the alignment method which can perform nonlinear correction

Abstract

スループットへの影響を低減し、ウエハごとに最適なショット配列の非線形補正が行える位置合わせ方法を提供する。本発明によれば、非線形誤差を、高次項を有するＥＧＡ計算を行うことにより補正する。補正条件（補正係数）は、予め、各プロセス条件ごとに１つ又は複数、ＥＧＡログデータ又は重ね計測データを参照して選出し、露光装置に登録しておく。露光装置のロット処理時には、いくつかのサンプルショットのショット配列を検出することにより非線形誤差の傾向を検出し、これに基づいて登録されている複数の補正係数より最適な１つの補正係数を選択する。そして、通常ＥＧＡに続いて、選択した補正係数を使用した高次ＥＧＡを行い、非線形成分を補正し、各ショット領域の位置合わせを行う。

Description

明 細 書 最適位置検出式の検出方法、 位置合わせ方法、 露光方法、
デバイス製造方法及びデバイス 技術分野
本発明は、 例えば半導体素子、 液晶表示素子、 C C D等の撮像素子、 プラズマ ディスプレイ素子、 薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス （以下、 単に電子デパイス と言う） を製造する際のリソグラフィ一工程に適用して好適な、 感光基板の位置 を位置合わせを行うための最適位置検出式の検出方法及びその位置合わせ方法に 関する。 また、 その位置合わせ方法によりァライメントを行って露光を行う露光 方法、 その露光方法を用いたデバイスの製造方法及ぴそのデバイスに関する。 背景技術
近年、 半導体素子等の電子デバイスの製造工程では、 ステップ 'アンド ' リピ 一ト方式又はステップ 'アンド 'スキャン方式等の露光装置、 ウェハプローバ、 あるいはレーザリペア装置等が用いられている。 これらの装置では、 基板上に 2 次元マトリックス状に規則的に配列された複数のチップパターン領域 （ショット 領域） の各々を、 所定の基準位置に対して高精度に位置合わせ （ァライメント） する必要がある。 この基準位置は、 各装置において処理を行うために規定される 例えば加工処理点等の位置であり、 処理対象の基板の移動及びその位置を規定す る静止座標系において規定される。 具体的には、 例えばレーザ干渉計によって規 定される直交座標系等において規定される。
露光装置では、 マスク又はレチクル （以下、 単にレチクルと言う） に形成され たパターンの投影位置に対して、 半導体ウェハやガラスプレート等の基板のァラ ィメントを、 高精度かつ安定して行う必要がある。 特に半導体素子の露光工程で は、 ウェハ上に 1 0層以上の回路パターン （レチクルパターン） を重ね合わせて 転写する。 従って各層間での重ね合わせ精度が悪いと、 形成した回路の特性が悪 化し、 最悪の場合には半尊体素子が不良品となり、 全体として歩留まりを低下さ せてしまうこととなる。
そこで、 露光工程では、 ウェハ上の各ショット領域に予め配置したマークを用 いてァライメントを行うウェハァライメントが行われている。 すなわち、 ウェハ 上の複数のショット領域の各々に、 予めァライメントマ一クを配置しておく。 露 光処理時には、 まず、 露光対象のショット領域のァライメントマークのステージ 座標系 （静止座標系） における位置 （座標値） を検出する。 そして、 このァライ メントマークの位置情報と、 予め測定したおいたレチクルパターンの位置情報と に基づいて、 そのショット領域をレチクルパターンに対して位置合わせする。 ウェハァライメントには大別して 2つの方式がある。 1つはウェハ上のショッ ト領域ごとにそのァライメントマークを検出して位置合わせを行うダイ 'パイ · ダイ （DZD ) ァライメント方式である。 もう 1つは、 ウェハ上のいくつかのシ ョット領域のみのァライメントマークを検出してショット領域の配列の規則性を 求めることで、 各ショット領域を位置合わせするグローバル ·ァライメント方式 である。 現在のところ、 電子デバイスの製造ラインでは、 スループットとの兼ね 合いから、 主にグロ一バル ·ァライメント方式が使用されている。 特に、 最近で は、 ウェハ上のショット領域の配列の規則性を統計的手法によって高精度に検出 するェンハンスト .グローバル .ァライメント （E G A) 方式が広く用いられて いる （例えば、 特開昭 6 1—4 4 4 2 9号公報及ぴ特開昭 6 2 - 8 4 5 1 6号公 報等） 。
E G A方式では、 1枚のウェハにおいて、 予め特定ショット領域 （ 「サンプル ショット領域」 又は 「ァライメントシヨット領域」 と言う場合もある） として選 択された複数個のショット領域のみの位置座標を計測する。 この特定ショット領 域の数は、 3個以上必要であり、 通常は 7〜 1 5個程度である。 この特定ショッ ト領域における位置座標の計測値から、 最小二乗法等の統計演算処理を用いてゥ ェハ上の全てのショット領域の位置座標 （ショット領域の配列） を算出する。 そ して、 この算出したショット領域の配列に従って、 ウェハステージをステツピン グさせる。 従って E G A方式は、 計測時間が短くて済み、 ランダムな計測誤差に 対して平均化効果が期待できるという長所がある。
E G A方式のウェハァライメント （以下、 単に E G Aと言う） で用いられてい る統計処理の方法について簡単に説明する。
ウェハ上の m (m： 3以上の整数） 個の特定ショット領域の設計上の配列座標 を （Xn, Yn) (η= 1, 2, ···, m) とし、 設計上の配列座標からのずれ （ 厶 Χη, ΔΥη) について式 （1) で示されるような線形モデルを仮定する。
lYn
Figure imgf000005_0001
m個のサンプルショット領域の各々の、 実際の配列座標の設計上の配列座標か らのずれ （計測値） を （Δχη, Δγ η) とすると、 このずれと式 （1) で示さ れる線形モデルにおける配列座標からの各ずれ （ΔΧη, ΔΥη) との差の二乗 和 Εは、 式 （2) で表される。
Ε = Σ { (Δ X η-ΔΧη) 2+ (厶 y η— ΔΥη) 2} (2) そこで、 式 （2) の値 Εを最小にするようなパラメータ a、 b、 c、 d、 e、 f を算出する。 そして、 算出したパラメータ a〜iと設計上の配列座標 （Xn, Yn) とに基づいて、 ウェハ上の全てのショット領域の配列座標を算出する。 このように、 EG A方式は、 設計上の位置と実際にウェハ上に規定された位置 とのずれの線形な 1次近似であり、 ウェハの伸縮、 回転等のずれの線形成分を補 正することができる。
しかしながら、 露光工程におけるそのようなウェハの位置のずれ、 すなわち重 ね合わせ誤差には、 非線形成分が生じることがある。
例えば、 電子デバイスの製造ラインでは、 同一の電子デバイスに対して複数の 露光装置 （号機） を用いた重ね合わせ露光がしばしば行われる。 このような場合 、 通常、 露光装置間のステージ座標系間には誤差 （ステージグリッド誤差） が存 在し、 これにより非線形な重ね合わせ誤差が生じる場合がある。
また、 各露光装置の間でウェハの吸着機構や吸着力等が異なり、 これによりゥ ェハに歪みを与える場合がある。 このようなウェハの歪みも、 通常、 非線形なず れ、 すなわち重ね合わせ誤差を生じさせる。
また、 エッチング、 C V D (ケミカル'べィパー 'デポジション） 、 CM P ( ケミカル 'メカニカル 'ポリッシング） などのプロセス処理工程においては、 そ のプロセス処理における研磨や熱膨張等により、 ウェハに歪みを与える場合が少 なくない。 従って、 そのようなプロセス工程を経た層に対して露光処理を行う場 合には、 ウェハの歪みが非線形なずれ、 すなわち重ね合わせ誤差となって影響す る。 このような前工程のプロセス処理に起因する重ね合わせ誤差は、 ステージグ リッド誤差がない同一の露光装置において重ね合わせ露光を行ったとしても生じ る誤差である。
前述したように、 重ね合わせ誤差の要因であるウェハ上のショット領域の配列 誤差 （ショット配列誤差） が線形的な成分である場合には、 E G Aによりこれを 除去することが可能である。 しかしながらショット配列誤差が、 このようなステ —ジグリッド誤差、 装置の特性に基づく歪み、 あるいはプロセス処理に起因する 歪み等の非線形なウェハの変形に起因する場合には、 これを E G Aにより除去す ることは困難である。 前述したように、 E G Aでは、 ウェハ上のショット領域の 配列誤差を、 例えば式 （1 ) に示すように線形なものとして扱っているからであ る。
そこで、 このような非線形のシヨット配列誤差に対しては、 例えば次のような 方法がとられている。
例えば、 まず、 露光シーケンス （本番露光処理） 中に、 E G Aの結果を基準に して再度 E G A計測を行うことにより、 非線形成分を抽出する。 そして、 抽出さ れた非線形成分を複数枚のウェハについて平均化し、 この平均値をマツプ補正値 として保持する。 以後の露光シーケンスにおいては、 このマップ捕正値を用いて 露光ショット位置の補正を行う。
また、 第 2の方法は、 露光シーケンスとは別に予め露光条件、 プロセスごとに 基準ウェハを用いて非線形成分 （各ショットごとのずれ量） を計測しておき、 こ れをマップ捕正ファイルとして格納しておく。 そして、 露光シーケンスにおいて は、 露光条件に応じたマップ補正ファイルを用いて、 各ショット領域の位置捕正 を行う。
しかしながら、 第 1の方法においては、 各ウェハにおいて全ショットに近いシ ョットで E G Aを行う必要があるため、 スループットが悪ィ匕するという問題が生 じる。
また、 第 2の方法においては、 プロセス （露光条件） ごとに 1つのマップ補正 ファイルを選択して非線形成分の補正を行うために、 同じ露光シーケンスにおい てゥェハごとの非線形成分の補正ができないという阇題がある。 発明の開示
本発明の目的は、 スループットへの影響を低減し、 ウェハごとに最適なショッ ト配列の非線形補正が行える位置合わせ方法、 そのための最適位置検出式の検出 方法を提供することにある。
また、 本発明の他の目的は、 非線形成分のショット配列誤差を低減し、 重ね合 わせ精度を良好に維持した露光を行うことが可能な露光方法を提供することにあ る。
さらに、 本発明の他の目的は、 重ね合わせ精度が良くスループットの高い露光 工程を適用することにより、 高品質な電子デバイスを効率良く、 すなわち高い生 産 1·生で製造することのできるデバイスの製造方法、 及ぴ、 そのような高品質なデ パイスを提供することにある。
前記目的を達成するために、 本発明の最適位置検出式の検出方法は、 2次以上 の次数と複数の係数とを備えた所定計算式を用いて、 基板上に形成された複数の 領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 前記複数の領域を計測して得られた 計測位置情報との差分情報に基づいて、 前記所定計算式の前記複数の係数を決定 し、 当該計算式に基づいて、 他の基板上に形成された前記複数の領域の位置情報 を検出する。
好適には、 前記複数の領域のうちの所定数の前記領域の位置情報を算出した所 定数算出位置情報と、 前記所定数の領域を計測して得られた所定数計測位置情報 との差分情報に基づいて、 前記所定計算式の前記複数の係数を決定する。
また好適には、 前記算出位置情報と前記計測位置情報との差分が最小となるよ うに、 前記所定計算式の前記複数の係数を決定する。
好適な一例としては、 前記算出位置情報と前記計測位置情報との差分の二乗和 が最小となるように、 前記所定計算式の前記複数の係数を決定する。
また、 本発明の位置合わせ方法は、 前述したいずれかの方法によって決定され た前記計算式に基づいて、 前記基板上の前記複数領域それぞれの位置情報を算出 し、 前記基板上の前記複数領域それぞれと所定位置とを位置合わせする。
また、 本発明の露光方法は、 基板に形成された複数の領域それぞれに所定パタ 一ンを転写する露光方法であって、 前述した位置合わせ方法を用レ、て前記基板上 の前記複数の領域それぞれと前記所定パターンとを位置合わせし、 位置合わせさ れた前記領域に前記所定パターンを転写する。
また、 本発明のデバイス製造方法は、 前述した露光方法を用いて、 デバイスパ ターンをデバイス基板上に転写する工程を含む。
また、 本発明のデバイスは、 前述したデバイス製造方法で製造されたデバイス である。
また、 本発明の露光方法は、 基板上に形成された複数の領域それぞれと所定 パターンとを位置合わせし、 前記複数の領域を前記所定パターンで露光する露光 方法であって、 登録期間に、 2次以上の次数と複数の係数とを備えた第 1計算式 を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 予め計測された 前記複数の領域の計測位置情報との差分情報に基づいて、 前記第 1計算式の前記 複数の係数を決定し、 該複数の係数を決定された第 2の計算式を記憶し、 前記登 録期間後の処理期間に、 前記記憶された第 2計算式を読み出し、 読み出された前 記第 2計算式を用いて前記基板上の前記複数の領域それぞれの位置情報を算出し 、 算出された前記位置情報に基づいて、 前記複数の領域それぞれと前記所定のパ ターンとを位置合わせし、 前記位置合わせされた領域に前記所定パターンを転写 する。
好適には、 前記登録期間に先立つ先行処理期間に、 前記複数の領域の位置情報 を計測し、 該計測位置情報を記憶する。
好適な一例としては、 前記先行処理期間中に前記複数の領域の位置情報を計測 し、 該先行処理期間中に計測された計測位置情報を記憶する。 また好適な一例としては、 前記先行処理期間後、 かつ、 前記登録期間前に、 前 記先行処理期間における前記基板上の前記複数の領域と前記所定パターンとの位 置合わせ結果を計測し、 該位置合わせ結果に基づく計測位置情報を記憶する。 また好適には、 前記登録期間に、 前記位置合わせの条件を変化させ、 前記条件 ごとに、 前記第 2計算式の係数を決定する。
好適な一例としては、 前記位置合わせの条件は、 前記基板に施される処理の内 容に応じて変化させる。
また好適な一例としては、 前記位置合わせの条件の変化は、 前記第 1計算式を 変化させることを含む。
また好適な一例としては、 前記位置合わせの条件の変化は、 前記登録期間に前 記第 2計算式を決定する際に用いる前記算出位置情報の数、 及び、 前記計測位置 情報の数の変化を含む。
また好適な一例としては、 前記登録期間に、 2次以上の次数と複数の係数とを 備えた第 1の計算式を用いて前記複数の領域のうちの所定数の領域の位置情報を 算出した算出位置情報と、 前記読み出された前記所定数の領域の計測位置情報と の差分情報に基づいて、 前記第 1計算式の複数の係数を決定し、 該複数の係数を 決定された第 2計算式を記憶する方法であって、 前記位置合わせの条件の変化は 、 前記所定数の領域の配置の変化を含む。
また好適な一例としては、 前記複数の領域の計測位置情報は、 前記複数の領域 に対応して前記基板上に形成されたマークを検出した結果に基づく信号波形の解 析によって形成され、 前記位置合わせ条件の変化は、 前記信号波形の解析方法の 変化を含む。 .
また好適には、 前記登録期間に、 前記条件ごとに係数を決定された複数の前記 第 2計算式を記憶し、 前記処理期間に、 前記記憶された複数の前記第 2計算式か ら特定の前記第 2計算式を選択し、 選択された前記第 2計算式を用いて前記基板 上の前記複数の領域それぞれの位置情報を算出し、 算出された前記位置情報に基 づいて、 前記複数の領域それぞれと前記所定パターンとを位置合わせし、 位置合 わせされた前記領域に前記所定パタ一ンを転写する。
好適な一例としては、 前記処理期間に、 前記基板上の前記複数の領域の位置情 報を計測し、 該計測された前記複数の領域の位置情報と、 前記記憶された複数の 前記第 2計算式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報との 差分情報に基づいて、 複数の第 2計算式から特定の第 2計算式を選択することを 特徴とする。
また好適な一例としては、 前記処理期間に、 前記基板上の前記複数の領域の配 列傾向情報を検出し、 検出された前記配列傾向情報に基づいて、 複数の前記第 2 計算式から特定の第 2計算式を選択する。
好適には、 前記登録期間に、 前記条件ごとに係数を決定された複数の第 2計算 式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 前記計測位置 情報との差分情報に基づいて、 特定の第 2計算式を選択的に記憶する。
また、 本発明の他の露光方法は、 基板上に形成された複数の領域それぞれと所 定パターンとを位置合わせし、 前記複数の領域を前記所定パターンで露光する露 光方法であって、 登録期間に前記位置合わせの条件を変化させ、 前記条件ごとに 、 2次以上の次数と複数の係数とを備えた第 1計算式を用いて前記複数の領域の 位置情報を算出した算出位置情報と、 前記複数の領域の計測位置情報との差分情 報に基づいて、 前記第 1の計算式の前記複数の係数を決定し、 第 2計算式として 登録し、 前記登録期間後の処理期間に、 前記第 2計算式を用いて基板上の複数領 域それぞれの位置情報を算出し、 算出された位置情報に基づいて、 前記複数の領 域それぞれと前記所定パターンとを位置合わせし、 位置合わせされた前記領域に 前記所定パタ一ンを転写する。
好適には、 前記位置合わせの条件は、 前記基板に施される処理の内容に応じて 変化させる。
また好適には、 前記位置合わせの条件の変化は、 前記第 1計算式を変化させる ことを含む。
また好適な一例としては、 前記位置合わせの条件の変化は、 前記登録期間に前 記第 2計算式を決定する際に用いる前記算出位置情報の数、 及び、 前記計測位置 情報の数の変化を含む。
また好適な一例としては、 前記登録期間においては、 前記位置合わせの条件を 変化させ、 前記条件ごとに、 2次以上の次数と複数の係数とを備えた第 1計算式 を用いて前記複数の領域のうちの所定数の領域の位置情報を算出した算出位置情 報と、 予め記憶した前記所定数の領域の計測位置情報との差分情報に基づいて、 前記第 1計算式の前記複数の係数を決定し、 第 2計算式として記憶し、 前記位置 合わせの条件の変化は、 前記所定数の領域の配置の変化を含む
また好適な一例としては、 前記複数の領域の計測位置情報は、 前記複数の領域 に対応して前記基板上に形成されたマークを検出した結果に基づく信号波形の解 折によって形成され、 前記位置合わせの条件の変化は、 前記信号波形の解析方法 の変化を含む。
好適には、 前記登録期間に、 複数の前記第 2計算式を記憶し、 前記処理期間に 、 前記記憶された複数の前記第 2計算式から特定の前記第 2計算式を選択し、 選 択された前記第 2計算式を用いて基板上の複数領域それぞれの位置情報を算出し 、 算出された前記位置情報に基づいて前記複数の領域それぞれと前記所定パター ンとを位置合わせし、 位置合わせされた前記領域に前記所定パターンを転写する 好適な一例としては、 前記処理期間に、 基板上の複数の領域の位置情報を計測 し、 計測された前記複数の領域の前記位置情報と、 前記記憶された複数の前記第 2計算式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報との差分情 報に基づいて、 複数の前記第 2計算式から特定の前記第 2計算式を選択する。 また好適な一例としては、 前記処理期間に、 前記基板上の複数の領域の配列傾 向情報を検出し、 検出された前記配列傾向情報に基づいて、 複数の前記第 2計算 式から特定の前記第 2計算式を選択する。
また好適には、 前記登録期間に、 前記条件ごとに係数を決定された複数の第 2 計算式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 前記計測 位置情報との差分情報に基づいて、 特定の第 2計算式を選択的に記憶する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態の露光システムの構成を示す図であり、 図 2は、 図 1に示した露光システムの露光装置の構成を示す図であり、 図 3は、 図 2に示した露光装置のァライメント系の構成を示す図であり、 図 4は、 非線形変形の傾向の具体例を示す図であり、
図 5は、 本発明に係る非線形変形補正条件の登録処理を説明するためのフロー チヤ一トであり、
図 6は、 本発明に係るロット処理を説明するためのフローチヤ一トであり、 図 7は、 図 6に示した口ット処理における高次 E G Aラフ計測のサンプルショ ットを示す図であり、
図 8は、 本発明に係るデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートで あり、
図 9 Aは、 本実施形態の露光システムの変形例を示す第 1の図であり、 図 9 Bは、 本実施形態の露光システムの変形例を示す第 2の図である。 発明を実施するための最良の態様
本発明の一実施形態について、 図面を参照して詳細に説明する。
露光システム
まず、 本実施形態に係る露光システムの全体構成について図 1〜図 3を参照し て説明する。
図 1は、 本実施形態に係る露光システム 1 0 0の全体構成を示す図である。 図 1に示すように、 露光システム 1 0 0は、 N台の露光装置 2 0 0 - 1〜2 0 0 - n、 '重ね合わせ計測装置 1 3 0及びホストコンピュータ 1 4 0を有する。 これら 各装置は、 L A N 1 1 0により相互にデータ転送が可能に接続されている。 なお 、 L AN 1 1 0には、 さらに他の処理装置、 計測装置あるいはコンピュータ等が データ転送可能に接続されていても良い。
露光装置 2 0 0 - i ( i = l〜n ) (以下、 単に露光装置 2 0 0と言う場合もあ る） は、 ロットごとに投入されるウェハ （例えば、 1ロットは 2 5枚） に対して 鳕光処理を行い、 順次パターンを形成する。 すなわち、 ウェハに規定される各シ ョット領域を露光装置 2 0 0の所定の露光位置に位置合わせし、 レチクルを通過 した露光光により露光し、 その領域にレチクルに形成されたパターンの像を順次 転写する。
その際、 特に本発明に係る露光装置 2 0 0においては、 ショット領域ごとの非 線形なずれを補正することのできる本発明に係る位置合わせ方法により、 各ショ ット領域の位置合わせ （ァライメント） を行う。
露光装置 2 0 0は、 L AN 1 1 0を介して露光システム 1 0 0全体を制御する ホストコンピュータ 1 4 0に接続されており、 ホストコンピュータ 1 4 0からの 指示に基づいて、 順次ロットごとのウェハを処理する。
また、 露光装置 2 0 0は、 ホス トコンピュータ 1 4 0より、 ウェハ及ぴショッ ト領域の位置合わせの際に参照する位置合わせ条件が提供される。 露光装置 2 0 0は、 この位置合わせ条件に基づいて、 あるいは、 その条件よりさらに最適な条 件を選択して、 ウェハ及ぴショット領域の位置合わせを行う。
また、 露光装置 2 0 0は、 ホス トコンピュータ 1 4 0において位置合わせ条件 を求めるために、 必要に応じて、 露光装置 2 0 0で行った通常の E G A方式によ る位置合わせの結果のデータ （ログデータ） を、 ホストコンピュータ 1 4 0に提 供する。
本実施形態において露光装置 2 0 0は、 ステップ ' アンド ' スキャン方式の投 影露光装置 （以下、 走査型露光装置と言う） とするが、 ステップ ' アンド ' リピ ート方式の投影露光装置 （ステツパ） であっても良い。
なお、 露光装置 2 0 0の詳細な構成、 位置合わせ条件の検出方法、 及ぴ、 これ に関わる露光装置 2 0 0とホストコンピュータ 1 4 0との E G Aログデータ等の データの送受等については、 後に詳細に説明する。
重ね合わせ計測装置 1 3 0は、 露光装置 2 0 0により順次パターンが形成され たウェハの重ね合わせ誤差を計測する。 重ね合わせ計測装置 1 3 0は、 投入され たウェハ上に形成されたレジストレーション計測マーク像 （例えばレジスト像） を検出し、 異なる層の露光の際に形成されたマーク間の相対的な位置の差を求め 、 これを重ね合わせ誤差として検出する。 重ね合わせ計測装置 1 3 0には、 ロッ ト処理の結果を解析する場合等、 特に重ね合わせ誤差の計測が必要な場合に、 露 光処理を経てパタ一ンが形成されたゥェハが投入され、 重ね合わせ状態が検出さ れる。
本発明に係る処理として、 重ね合わせ計測装置 1 3 0は、 投入される特定のプ 口セスを経たウェハに対して重ね合わせ計測を行い、 この計測結果を L AN 1 1 0を介してホストコンピュータ 1 4 0に出力する。 この重ね合わせ計測結果のデ ータは、 露光装置 2 0 0で検出した E G A計測結果のデータと同様に、 ホストコ ンピュータ 1 .4 0において露光装置 2 0 0に提供する位置合わせ条件を求めるた めに用いられる。
ホストコンピュータ 1 4 0は、 大容量の記憶装置と演算処理装置とを有するコ ンピュータであって、 露光システム 1 0 0におけるリソグラフィー工程の全体を 統括的に制御する。
具体的には、 ホストコンピュータ 1 4 0は、 大容量記憶装置に、 露光システム 1 0 0で処理する各ロットあるいは各ウェハについての、 プロセスを制御するた めの種々の情報、 そのための種々のパラメータあるいは露光履歴データ等の種々 の情報を蓄積する。 そして、 これらの情報に基づいて、 各ロットに適切な処理が 施されるように、 露光装置 2 0 0 _1〜2 0◦- nを制御し、 また管理する。
また、 ホストコンピュータ 1 4 0は、 各露光装置 2 0 0 _iにおける位置合わせ '処理に用いられる位置合わせ条件を求め、 これを各露光装置 2 0 0 - iに登録する 。 ホストコンピュータ 1 4 0は、 露光装置 2 0 0で計測された E G Aログデータ 又は重ね合わせ計測装置 1 3 0で計測された重ね合わせ結果データに基づいて、 また、 予め登録されている各ショット領域等の設計上の位置情報等の情報に基づ いて、 位置合わせ条件を求める。 位置合わせ条件は、 各露光装置- iごとに、 また 、 露光対象のロットに施されたプロセスごとに、 1又は複数求める。 なお、 複数 の位置合わせ条件を求める場合は、 各露光装置 2◦ 0 -iにおいて、 さらに最適な 一つの位置合わせ条件を選択して使用することとなる。 本発明に係るこの位置合 わせ条件の検出方法については、 後に詳細に説明する。 次に、 露光装置 2 0 0の構成について、 図 2を参照して説明する。
図 2には、 走査型露光装置である露光装置 2 0 0の概略構成を示す図である。 露光装置 2 0 0は、 照明系 2 1 0、 マスクとしてのレチクル Rを保持するレチ クルステージ R S T、 投影光学系 P L、 基板としてのウェハ Wが搭載されるゥェ ハステージ W S T、 ァライメント系 A S及ぴ装置全体を統括制御する主制御系 2 2 0等を備えている。 照明系 21◦は、 例えば特開平 10— 1 1 2433号公報、 特開平 6— 349 701号公報などに開示されるように、 光源、 オプティカルインテグレータとし てのフライアイレンズ又は口ッドインテグレーク （内面反射型インテグレータ） 等を含む照度均一化光学系、 リレーレンズ、 可変 NDフィルタ、 レチクルプライ ンド、 及びダイクロイツクミラー等 （いずれも不図示） を有する。 照明系 21 0 は、 回路パターン等が描かれたレチクル R上のレチクルブラインドで規定された スリツト状の照明領域部分を照明光 I Lによりほぼ均一な照度で照明する。
なお、 照明光 I Lとしては、 Kr Fエキシマレーザ光 （波長 248 nm) など の遠紫外光、 A r Fエキシマレーザ光 （波長 193nm) 、 F 2レーザ光 （波長 1 57 nm) などの真空紫外光、 あるいは、 超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線 (g線、 i線等） 等を用いる。
レチクルステージ RS T上には、 レチクル が、 例えば真空吸着により固定さ れている。 レチクルステージ RSTは、 例えば磁気浮上型の 2次元リニアァクチ ユエータからなる不図示のレチクルステージ駆動部によって、 レチクル Rの位置 決めのため、 照明系 21 0の光軸 （後述する投影光学系 P Lの光軸 AXに一致） に垂直な XY平面内で微少駆動可能であるとともに、 所定の走査方向 （ここでは Y軸方向とする） に指定された走査速度で駆動可能となっている。 さらに、 本実 施形態では、 上記磁気浮上型の 2次元リニアァクチユエータとして、 X駆動用コ ィル、 Y駆動用コイルの他に Z駆動用コイルを含むものを用いているため、 レチ クルステージ RSTを Z軸方向にも微小駆動可能な構成となっている。
レチクルステージ RS Tのステージ移動面内の位置は、 レチクルレーザ干渉計 (以下、 レチクル干渉計と言う） 216によって、 移動鏡 215を介して、 例え ば 0. 5〜1 nm程度の分解能で常時検出される。 レチクル干渉計 216からの レチクルステージ RSTの位置情報は、 ステージ制御系 219及ぴこれを介して 主制御系 220に供給される。 ステージ制御系 219では、 主制御系 220から の指示に応じ、 レチクルステージ R S Tの位置情報に基づいて不図示のレチクル ステージ駆動部を介して、 レチクルステージ RSTを駆動制御する。
レチクル Rの上方には、 一対のレチクルァライメント系 222 (紙面奥側のレ チクルァライメント系は不図示） 力 配置されている。 この一対のレチクルァラ ィメント系 2 2 2は、 ここでは不図示だが、 照明光 I Lと同じ波長の照明光にて 検出対象のマークを照明するための落射照明系と、 その検出対象のマークの像を 撮像するためのァライメント顕微鏡とをそれぞれ含んで構成されている。 ァライ メント顕微鏡は結像光学系と撮像素子とを含んでおり、 ァライメント顕微鏡によ る撮像結果は主制御系 2 2 0に供給されている。 この場合、 レチクル Rからの検 出光をレチクルァライメント系 2 2 2に導くための不図示の偏向ミラ一が移動自 在に配置されており、 露光シーケンスが開始されると、 主制御系 2 2 0からの指 令により、 不図示の駆動装置により偏向ミラーはそれぞれレチクルァライメント 系 2 2 2と一体的に照明光 I Lの光路外に退避される。
投影光学系 P Lは、 レチクルステージ R S Tの図 2における下方に配置され、 その光軸 A Xの方向が Z軸方向とされている。 投影光学系 P Lとしては、 例えば 両側テレセントリックな縮小系が用いられている。 この投影光学系 P Lの投影倍 率は例えば 1ノ 4、 1 / 5あるいは 1 / 6等である。 このため、 照明系 2 1 0か らの照明光 I Lによってレチクル Rの照明領域が照明されると、 このレチクル R を通過した照明光 I Lにより、 投影光学系 P Lを介してその照明領域内のレチク ル Rの回路パターンの縮小像 （部分倒立像） が表面にレジスト （感光剤） が塗布 されたゥェハ W上に形成される。
投影光学系 P Lとしては、 図 2に示されるように、 複数枚、 例えば 1 0〜2 0 枚程度の屈折光学素子 (レンズ素子） 2 1 3のみから成る屈折系が用いられてい る。 この投影光学系 P Lを構成する複数枚のレンズ素子 2 1 3のうち、 物体面側
(レチクル R側） の複数枚のレンズ素子は、 不図示の駆動素子、 例えばピエゾ素 子などによって、 Z軸方向 （投影光学系 P Lの光軸方向） にシフト駆動、 及ぴ X Y面に対する傾斜方向 （すなわち X軸回りの回転方向及ぴ Y軸回りの回転方向） に駆動可能な可動レンズとなっている。 そして、 結像特性補正コントローラ 2 4 8が、 主制御系 2 2 0からの指示に基づき、 各駆動素子に対する印加電圧を独立 して調整することにより、 各可動レンズが個別に駆動され、 投影光学系 P Lの種 々の結像特性 （倍率、 ディストーション、 非点収差、 コマ収差、 像面湾曲など） が調整されるようになっている。 なお、 結像特性捕正コントローラ 2 4 8は、 光 源を制御して照明光 I Lの中心波長をシフトさせることができ、 可動レンズの移 動と同様に中心波長のシフトにより結像特性を調整可能となっている。
ウェハステージ W S Tは、 投影光学系 P Lの図 2における下方で、 不図示のベ —ス上に配置され、 このウェハステージ W S T上には、 ウェハホルダ 2 2 5が載 置されている。 このウェハホルダ 2 2 5上にウェハ Wが例えば真空吸着等によつ て固定されている。 ウェハホルダ 2 2 5は不図示の駆動部により、 投影光学系 P Lの光軸に直交する面に対し、 任意方向に傾斜可能で、 かつ投影光学系 P Lの光 軸 A X方向 （Z軸方向） にも微動可能に構成されている。 また、 このウェハホル ダ 2 2 5は光軸 A X回りの微小回転動作も可能になっている。
ウェハステージ W S Tは、 走査方向 （Y軸方向） の移動のみならず、 ウェハ W 上の複数のショット領域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させることがで きるように、 走查方向に直交する非走査方向 （X軸方向） にも移動可能に構成さ れており、 ウェハ W上の各ショット領域を走査 （スキャン） 露光する動作と、 次 のショット領域の露光のための加速開始位置まで移動する動作とを繰り返すステ ップ 'アンド 'スキャン動作を行う。 このウェハステージ W S Tは例えばリニア モータ等を含むウェハステージ駆動部 2 2 4により X Y 2次元方向に駆動される ウェハステージ W S Tの X Y平面内での位置は、 その上面に設けられた移動鏡 2 1 7を介して、 ウェハレーザ干渉計システム 2 1 8によって、 例えば 0 . 5〜 1 程度の分解能で常時検出されている。 ここで、 実際には、 ウェハステージ W S T上には、 走查方向 （Y方向） に直交する反射面を有する Y移動鏡と非走査 方向 （X軸方向） に直交する反射面を有する X移動鏡とが設けられ、 これに対応 してウェハレーザ干渉計 2 1 8も Y移動鏡に垂直に干渉計ビームを照射する Y干 渉計と、 X移動鏡に垂直に干渉計ビームを照射する X干渉計とが設けられている が、 図 2ではこれらが代表的に移動鏡 2 1 7、 ウェハレーザ干渉計システム 2 1 8として示されているものである。 すなわち、 本実施形態では、 ウェハステージ W S Tの移動位置を規定する静止座標系 （直交座標系） 力 ウェハレーザ干渉計 システム 2 1 8の Y干渉計及ぴ X干渉計の測長軸によって規定されている。 以下 においては、 この静止座標系を 「ステージ座標系」 とも呼ぶ。 なお、 ウェハステ ージ W S Tの端面を鏡面加工して、 前述した干渉計ビームの反射面を形成しても 良い。
ウェハステージ ws Tのステージ座標系上における位置情報 （又は速度情報） はステージ制御系 2 1 9、 及ぴこれを介して主制御系 2 2 0に供給される。 ステ ージ制御系 2 1 9では、 主制御系 2 2 0の指示に応じ、 ウェハステージ W S丁の 上記位置情報 （又は速度情報） に基づき、 ウェハステージ駆動部 2 2 4を介して ウェハステージ W S Τを制御する。
また、 ウェハステージ W S T上のウェハ Wの近傍には、 基準マーク板 F Mが固 定されている。 この基準マーク板 F Mの表面は、 ウェハ Wの表面と同じ高さに設 定され、 この表面には後述するァライメント系のいわゆるベースライン計測用の 基準マーク、 及ぴレチクルァライメント用の基準マークその他の基準マークが形 成されている。
投影光学系 P Lの側面には、 オファクシス方式のァライメント系 A Sが設けら れている。 このァライメント系 A Sとしては、 ここでは、 例えば特開平 2— 5 4 1 0 3号公報に開示されているような （Field Image Alignment (F I A)系） のァ ライメントセンサが用いられている。 このァライメント系 A Sは、 所定の波長幅 を有する照明光 （例えば白色光） をウェハに照射し、 ウェハ上のァライメントマ ークの像と、 ウェハと共役な面内に配置された指標板上の指標マークの像とを、 対物レンズ等によって、 撮像素子 （C C Dカメラ等） の受光面上に結像して検出 するものである。 ァライメント系 A Sはァライメントマーク (及ぴ基準マーク板 F M上の基準マーク） の撮像結果を、 主制御系 2 2 0へ向けて出力する。
露光装置 2 0 0には、 さらに、 投影光学系 P Lの最良結像面に向けて複数のス リット像を形成するための結像光束を光軸 A X方向に対して斜め方向より供給す る不図示の照射光学系と、 その結像光束のウェハ Wの表面での各反射光束をそれ ぞれスリットを介して受光する不図示の受光光学系とから成る斜入射方式の多点 フォーカス検出系が、 投影光学系 P Lを支える支持部 （不図示） に固定されてい る。 この多点フォーカス検出系としては、 例えば特開平 5— 1 9 0 4 2 3号公報 、 特開平 6— 2 8 3 4 0 3号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用 いられ、 ステージ制御系 2 1 9はこの多点フォーカス検出系からのウェハ位置情 報に基づいてウェハホルダ 2 2 5を Z軸方向及ぴ傾斜方向に駆動する。 主制御系 2 0は、 マイクロコンピュータ又はワークステーションを含んで構成 され、 装置の構成各部を統括して制御する。 主制御系 2 2 0は、 前述した L A N 1 1 0に接続されている。 また、 本実施形態では、 主制御系 2 2 0を構成するハ ードディスク等の記憶装置、 あるいは R AM等のメモリには、 予め作成された複 数種類の補正条件 （補正係数） がデータベースとして格納されている。
ァライメント系
次に、 ァライメント系 A Sの構成について、 図 3を参照して説明する。
図 3に示すように、 ァライメントセンサ A Sは、 光源 3 4 1、 コリメータレン ズ 3 4 2、 ビームスプリ ッタ 3 4 4、 ミラー 3 4 6、 対物レンズ 3 4 8、 集光レ ンズ 3 5 0、 指標板 3 5 2、 第 1 リレーレンズ 3 5 4、 ビームスプリッタ 3 5 6 、 X軸用第 2 リレーレンズ 3 5 8 X、 2次元 C C Dより成る X軸用撮像素子 3 6 0 X、 Y軸用第 2リレーレンズ 3 5 8 Y、 2次元 C C Dより成る Υ軸用撮像素子 3 6 0 Yを有する。
光源 3 4 1としては、 ウェハ上のフォトレジストを感光させない非感光性の光 であって、 ある帯域幅 （例えば 2 0 0 n m程度） をもつブロードな波長分布の光 を発する光源、 ここではハロゲンランプを用いる。 レジスト層での薄膜干渉によ るマーク検出精度の低下を防止するため、 ブロードバンドの照明光を用いる。 光源 3 4 1からの照明光がコリメータレンズ 3 4 2、 ビームスプリッタ 3 4 4 、 ミラー 3 4 6及び対物レンズ 3 4 8を介してウェハ W上のァライメントマ一ク MAの近傍に照射される。 そして、 ァライメントマーク MAからの反射光が、 対 物レンズ 3 4 8、 ミラー 3 4 6、 ビームスプリッタ 3 4 4及び集光レンズ 3 5 0 を介して指標板 3 5 2上に照射され、 指標板 3 5 2上にァライメントマーク MA の像が結像される。
指標板 3 5 2を透過した光が、 第 1 リレーレンズ 3 5 4を経てビームスプリッ タ 3 5 6に向力い、 ビームスプリッタ 3 5 6を透過した光が、 X軸用第 2リレー レンズ 3 5 8 Xにより X軸用撮像素子 3 6 0 Xの撮像面上に集束され、 ビ一ムス プリッタ 3 5 6で反射された光が、 Y軸用第 2リレーレンズ 3 5 8 Yにより Y軸 用撮像素子 3 6 0 Yの撮像面上に集束される。 撮像素子 3 6 O X及ぴ 3 6 0 Yの 撮像面上にはそれぞれァライメントマーク MAの像及び指標板 3 5 2上の指標マ ークの像が重ねて結像される。 撮像素子 3 6 0 X及ぴ 3 6 0 Yの撮像信号 （D S ) は共に主制御系 2 2 0に供給される。
主制御部 2 2 0には、 ステージ制御系 2 1 9を介してウェハレーザ干渉計 2 1 8の計測値も供給されている。 従って、 主制御部 2 2 0は、 ァライメントセンサ A Sからの撮像信号 D Sとウェハレーザ干渉計 2 1 8の計測値とに基づいてステ ージ座標系上でのァライメントマーク MAの位置を算出する。
露光処理シーケンス
次に、 本実施形態の露光システム 1 0 0における露光処理の方法及びその流れ について、 特に、 本発明に係るウェハの位置合わせ方法及ぴそのシーケンスを中 心に説明する。
本実施形態の露光システム 1 0 0においては、 まず、 露光装置 2 0 0において 露光処理を行う期間 （処理期間） に先立って、 ホストコンピュータ 1 4 0におい て位置合わせ時の非線形誤差を補正するための補正条件を選出し、 これを露光装 置 2 0 0に登録する （非線形誤差補正条件の登録処理） 。
この補正条件を登録した後、 露光装置 2 0 0において、 各ロット、 各ウェハ及 ぴ各ショットごとに、 登録された捕正条件を用いて順次位置合わせを行い、 露光 処理を行う （口ット処理） 。
非線形誤差補正条件の登録処理
非線形誤差補正条件の登録処理においては、 前述したように、 非線形ショット 配列誤差を補正するために好適な補正条件を複数又は 1つ選出し、 露光装置 2 0 0に登録する。
この補正条件は、 露光装置 2 0 0でロット処理を行う口ットのプロセス条件に 対応して、 すなわち各プロセス条件ごとに、 複数又は 1つ登録する。
一般に非線形変形は、 その変形の原因に応じた例えば図 4に示すようないくつ かの成分の類型が考えられる。 その原因としては、 前述したように、 露光装置や 研磨装置等の装置固体特有のステージダリッド誤差や、 処理動作時のそのメカ二 カルなプレツシャによる歪み、 あるいは、 プロセスごとに発生する固有の歪み等 である。 従って、 各ロットの以前のプロセス処理の履歴や、 今回の露光処理の露 光条件等の条件が同一のロットについては同一の非線形変形あるいは同一の傾向 の非線形変形が生じる場合が多い。 そのため、 そのようなプロセス条件ごとに、 その変形を捕正するための補正条件を登録する。
補正条件の選出にあたっては、 捕正式の計算モデルを含む種々の条件を複数指 定し、 この各条件を予め計測された履歴データに適用することにより、 各条件ご とに計算モデルの補正係数を求め、 これによりすなわち補正条件を求める。 そし て、 複数の指定した条件に対する補正条件のうち、 履歴データに適用した場合に 残差成分の少ない補正条件を複数又は 1つ選出し、 これを露光装置 200に登録 する。
補正条件を求めるための条件の指定としては、 本実施形態においては、 EGA 計算モデル、 次数の条件及び補正係数の条件を考慮する。
EGA計算モデルとしては、 6パラメータモデル、 1 0パラメータモデル、 シ ヨット内平均化モデル等の計算モデルが考えられる。 但し、 ショット内の計測点 数に応じて指定できるモデルは制限される。 ショット内 1点計測の場合には、 通 常、 6パラメータモデルを指定する。 また、 ショット内多点計測モデルの場合に は、 10パラメータモデル、 ショット内平均化モデル、 及ぴ、 ショット内の任意 の 1点を使用しての 6パラメータモデルを指定することができる。
次数の条件としては、 2次項まで、 3次項まで、 あるいは 4次項まで等、 使用 する最高次数を指定する。
EG A計算モデル及び次数の条件を指定することにより、 捕正式が決定する。 例えば、 10パラメータモデルで最高次数 3次を指定した場合には、 式 （3) 及び式 （ 4 ) に示されるショット配列変形計算モデルを使用することとなり、 2 次を指定した場合には、 式 （5) 及び式 （6) に示されるショット配列変形計算 モデルを使用することとなる。
Δ X= C x3oWX 3+CX2lWx2Wy+CX12WxWy2+Cx03Wy3
+ CX20WX 2+CXllWxWy-l-CX02Wy2
+ Cxl0WX +CxOlWy
+ C x 00
+ CxsxSx +CxxySy … (3) 厶 Y = C: 3Wx3+Cy2lWX 2Wy+Cyl2WXWy2+Cy 03W5
+ C 3Wx2+CyllWxWy+Cy02Wy2
+ c : 〕Wx +CyOlWy
+ C:
Figure imgf000022_0001
Δ X = C: :Wx 2+CXllWxWy + Cx02W5
+ C: 3Wx +CXOlWy
+ C:
+ C: x ~\~し x x y .( 5)
厶 Y = Cy: 3Wx2+CyllWxWy+Cv02W,
+ Cy: 3Wx +CyOlWy
Figure imgf000022_0002
+ Cy! Sx +CyXySy 但し、 式 （3) 〜式 （6) において、 WX及び Wyは、 ウェハ中心を原点とした ショット中心の位置であり、 S X及ぴ S yはシヨット中心を原点とした計測点の位 置であり、 及ぴ は、 補正すべき距離、 すなわち位置ずれを示す。 但し、 ショット成分を使用しない、 すなわち、 ショット内座標 SX及び Syを使用しない 場合は、 Wx及ぴ Wyは、 ウェハ中心を原点とした計測点の位置となる。
補正係数の条件は、 例えば、 高次補正結果を安定させるために、 相関の高い補 正係数を除外する、 すなわち 0にする等の指定である。 例えば、 3次項の場合、
WK3, Wx 2Wy5 WxWy2及ぴ Wy3の各係数のうち、 WX 2Wyと WxWy2の項を除外 することにより、 高次補正の安定した結果が得られる場合がある。 高次の次数が 上がるほど、 相関の高い補正係数の除外指定が有効となる場合があり、 そのよう な条件をいくつかのパリエーションで指定しておく。
なお、 本実施形態においては、 補正条件を求めるための条件として上述した E G A計算モデル、 次数の条件及び補正係数の条件を用いるものとしたが、 その他 種々の条件を考慮するようにしてよい。 例えば、 後述するロット処理における補 正条件の選択の際に用いる E G Aラフ計測のサンプルショッ トの数、 及ぴ、 その サンプルショッ トの配置を考慮するようにしても良い。 また、 基準ウェハを基準 としてァライメントを行う基準基板方式か、 あるいは、 干渉計ミラーを基準とし てァライメントを行う干渉計基準方式かという条件を考慮するようにしても良い 。 さらには、 露光装置が本実施形態のように F I A方式のァライメント系を具備 している場合には、 波形解析アルゴリズム、 スライスレベル、 コントラストリ ミ ット値、 処理ゲート幅、 及び、 内スローブ方式か外スロープ方式かという条件を 考慮するようにしてよい、 また、 露光装置が、 L S A方式のァライメント系を具 備している場合には、 スムージング及びスライスレベル設定等の条件を、 L I A 方式のァライメント系を具備している場合には、 回折光の次数等の条件を、 各々 考慮するようにしても良い。 これらの、 補正条件を求めるための条件の設定は、 露光装置における処理及ぴその変更条件に対応する形で、 任意に設定してよい。 また、 捕正条件を選出するために参照する履歴データとしては、 露光装置の E G Aログフアイル又は重ね測定結果のログファイルのいずれかを用いる。
露光装置の E G Aログファイルは、 選出した捕正条件を適用するのと同一のプ ロセス条件で、 過去のロット処理あるいは基準ウェハを用いた露光処理において 、 露光装置で通常 E G Aを用いた位置計測を行った結果のデータである。
また重ね測定ファイルは、 さらにその位置計測を行った結果に基づいて、 位置 合わせを行い、 露光を行った結果のマークあるいはレジス ト像を、 重ね合わせ計 測装置におレ、て計測した結果の位置ずれに関わるデータである。
このような各条件指定に対応する補正係数は、 E G Aログファイル又は重ね測 定ファイルに記憶されているウェハごとの複数のショット位置の計測値を、 各条 件の計算モデルに代入し、 各係数 （補正係数） を算出し、 これを複数のウェハに ついて平均化することによって求める。 この時、 求められた係数値の中に、 他の 係数値より十分に離れた跳ぴデータがある場合にはこれを除外して平均化を行う 。 また、 この時に使用するショット位置の計測値は、 ウェハ全体のショット配列 ずれの傾向を算出するため、 通常の線形 E G Aでの計測ショットの数や、 後述す る高次 E G Aラフ計測の際の計測ショット数よりはある程度多い数のサンプルシ ョットの計測値、 あるいは、 全ショットの計測値を用いるものとする。 このよう に補正係数が求められることにより、 計測されたショット位置に対する非線形捕 正の補正式が完成し、 補正条件が求められたこととなる。
指定した各条件に対する補正条件が求められたら、 実際にこの条件で高次 E G A補正を行った後の残差成分が少ない条件を複数選出し、 又は、 残差成分が最小 のものを 1つ選出し、 これを露光装置 2 0 0に登録する。 残差成分は、 残差二乗 和により評価する。
複数の補正条件を露光装置 2 0 0に登録して使用する場合は、 口ット処理時に 高次 E G Aラフ計測を行ってそのロットにおける非線形変形の傾向を検出し、 こ の検出結果に基づいて複数の補正条件より 1つの補正条件を選択し、 これにより 非線形補正を行うこととなる。 より具体的には、 高次 E G Aラフ計測の計測結果 に対して、 複数の補正条件の各々を適用し、 残差二乗和が最小となる補正条件を 選択し使用する。
補正条件を唯一登録する場合、 又は、 複数の補正条件を登録したものの露光処 理の段階で 1つの補正条件を指定する場合は、 いずれもその 1つの補正条件を用 いてロット処理を行うこととなる。 そのプロセス条件における非線形誤差の傾向 等が明らかで、 最適な補正条件が知れている時には、 必要最小限の処理により非 線形補正を行うことができるので有効である。
ところで、 本実施形態においては、 条件を種々に変えて設定した計算モデルに 対する最適な捕正係数を求め、 計算モデル、 その捕正係数及びその他種々の条件 等を含む補正条件を露光装置 2 0 0に登録している。 しかしながら、 前述したよ うな計算モデル、 次数の条件、 補正係数の条件及ぴ求められた補正係数を有する 補正条件は、 補正係数を強制的に 0に設定する等すれば、 最終的には、 1 0パラ メータモデルの最高次数項を有する補正計算式に対する各補正係数の設定の問題 に帰結することができる。 すなわち、 露光装置 2 0 0にも共通的にそのような補 正計算式の計算アルゴリズムが設定されている場合には、 単に補正係数を露光装 置 200に登録すること力 前述した補正条件を登録したことと等価となる。 こ のことより、 以下の説明においては、 捕正条件を露光装置 200に登録すること を、 単に補正係数を設定したと言う場合がある。
このような方法による非線形誤差の補正条件の選出及ぴ登録処理を、 ホストコ ンピュ一タ 140において行う際の具体的な処理の一例について、 図 5に示すフ ローチャートを参照して説明する。 まず、 初期条件の設定として、 補正条件を選出するための種々の条件、 すなわ ち、 考慮すべき計算モデルの設定、 高次 EG Aで最適化する次数の条件、 及ぴ、 高次 EG Aで最適化する補正係数の条件の設定を行う （ステップ S 501) 。 条件の設定を行ったら、 順次その条件を指定し、 これらの条件の組み合わせ分 、 EGAログファイル又は重ね計測ファイルを参照して、 予め指定された所定枚 数のウェハについて高次補正係数を算出する。
すなわち、 まず、 計算モデルとして最初の計算モデルを指定し （ステップ S 5 02) 、 次数及び補正係数の条件を指定し （ステップ S 503) 、 高次 EGA補 正係数を算出する （ステップ S 504) 。 そして、 これを、 所定枚数のウェハに ついて順次行う （ステップ S 505) 。
所定のウェハ枚数分について、 高次補正係数の算出が終了したら （ステップ S 505) 、 データが著しく離れた飛びウェハデータをリジェクトした後 （ステツ プ S 506) 、 次数及ぴ補正係数の条件を変更して （ステップ S 507， S 50 3) 、 次の条件で再度所定枚数分のウェハの高次 EG A補正係数を算出する （ス テツプ S 504， S 505) 。
同様にして、 設定した全ての次数及び補正係数の条件について高次 EG A補正 係数を算出したら （ステップ S 507) 、 計算モデルを変更して （ステップ S 5 08, S 502) 、 次の計算モデルにより、 再度次数及び補正係数の条件を順次 設定し、 各条件において所定枚数分のウェハの高次 EG A補正係数を算出する （ ステップ S 503〜S 507) 。
そして、 設定した全ての計算モデルの全ての次数及ぴ補正係数について、 すな わち、 全ての最適化条件の組み合わせにつレ、て所定枚数分のゥェハの高次 E G A 補正係数を算出したら （ステップ S 508) 、 各最適化条件ごとにウェハについ て得られた高次 EG A補正係数を平均化する （ステップ S 509) 。 なお、 ステ ップ S 50 9においては、 ステップ S 506において飛ぴウェハデータをリジェ クトした残りのデータを使用する。
そして、 前記平均化された高次 EG A捕正係数より、 高次補正後の残差二乗和 が小さいものより所定数の高次 EGA補正係数を選出し、 これを露光装置 20 0 に登録する （ステップ S 5 1 0) 。 この際、 計算モデル Z次数/補正係数の各条 件の中から、 任意の条件について登録してもよく、 また、 ウェハ変形の条件毎に 登録を行ってもよい。
なお、 ステップ S 50 6における飛ぴウェハデータのリジエタトは、 本実施形 態においては、 ウェハごとの高次補正後の残差二乗和が所定の閾値を越えたゥェ ハデータを除外する。 但し、 残差二乗和の代わりに、 高次補正位置の分散を計測 結果位置の分散で除算した決定係数 （ 0〜 1の値をとり、 0に近いほど残差が大 きくなる） を閾値として用いても良い。
露光処理 （口ット処理）
プロセス条件ごとの位置合わせ捕正条件が設定された各露光装置 200 - iにお いては、 線形補正を含む通常 EG A処理に加えて、 設定された補正条件による高 次 EGA補正、 すなわち、 非線形成分の捕正を行い、 ウェハの各ショット領域の 位置合わせを行う。
本実施形態において、 通常 EG Aによる線形誤差の捕正は、 次の計算モデルに 従って行う。
△ X = Cxl0Wx + CxO1Wy + CxsxSx + Cx"Sy + CxO。 … (7)
厶 Y = Cyl0Wx + Cy01Wy + C"xSx + CysySy + Cy00 … (8) 但し、 WX、 Wyは、 ウェハ中心を原点としたショット中心の位置であり、 SX、
Syは、 ショット中心を原点とした計測点の位置であり、 ΔΧ、 ΔΥは、 位置捕正 量である。 但し、 Wx、 Wyは、 ショット成分を使用しない、 すなわち、 ショット 内座標 Sx、 Syを使用しない場合は、 Wx、 Wyは、 ウェハ中心を原点とした計測 点の位置となる。
なお、 式 （7) 、 式 （8) において、 各係数は、 係数 Cxl。は X方向ウェハスケ 一リング、 係数 Cx()1はウェハローテーション、 係数 Cxsxは X方向ショットスケ 一リング、 係数 Cxsyはショッ ト回転、 係数 Cx。。は： X方向オフセッ ト、 係数 CyO ¾Y方向ウェハスケーリング、 係数 Cyl。はウェハ回転、 Cysx ： ショット回転、 係数 Cysyは Y方向ショットスケーリング、 係数 Cy。。は Y方向オフセットを意味 する。 なお、 前述した EGAとの対応としては、 一 （CxOi+Cy^) がウェハ直 交度に相当し、 一 （Cxsy+Cysx) がショット直交度に相当し、 Cyl。がウェハ口 ーテーションに相当し、 Cysxがショットローテーションに相当する。
高次 EG A捕正に関し、 前述したように、 プロセス条件に対して 1つの補正条 件のみが設定されている場合、 あるいは、 複数の補正条件が設定されているもの の使用する補正条件が指定されている時には、 ロット処理時には、 ウェハの変形 の傾向に関わらず、 その補正条件を用いて高次 EG A補正を行うこととなる。 また、 複数の補正条件が設定されている場合には、 高次 EG Aラフ計測を行う ことにより、 そのウェハあるいはロットの非線形変形の傾向を検出し、 これに基 づいて最適な補正条件を 1つ選択し、 選択された補正条件に基づいて高次 EG A 補正を行う。
高次 EGAラフ計測は、 ショット配列の傾向がわかるように、 ウェハ全域に均 等に、 しかし粗く指定したサンプルショットについて、 ショット計測を行うもの である。 そのサンプルショットの数は、 通常 EG Aの時の計測ショットの数より も多く、 一例としては、 図 7に示すような 9ショットである。
また、 最適な補正条件の選択にあたっては、 高次 EGAラフショットの計測結 果に対して、 登録されている複数の補正条件各々で非線形捕正を行い、 換言すれ ば、 登録されている複数の補正係数を適用して高次捕正を行い、 その残差二乗和 が最小となる補正係数を選択することにより行う。
また、 高次 EGAラフ計測結果から、 高次補正係数の算出を行い、 そこから得 られたショット配列変形の傾向に合ったものを登録されている複数の補正係数か ら選択してもよい。
また、 この高次 EGAラフ計測は、 ロットの全ウェハに対して行っても良いし 、 各ロットの最初の所定枚数のウェハに対して行っても良いし、 あるいは、 予め 指定した所定枚数おきのウェハに対して行っても良い。 その際、 高次 EGAラフ 計測を行わないウェハに対しては、 直前に行った高次 E GAラフ計測で選択した 補正係数を用いて高次捕正を行うようにするのが好適である。
このような線形及ぴ非線形の補正を含むウェハごとの位置合わせ及び露光処理 を、 露光装置 200において行う際の具体的な処理の一例について、 図 6に示す フローチャートを参照して説明する。
なお、 前述したように得られた高次 EGA補正係数を使用するにあたって.、 そ の高次 EG A補正係数が重ね合わせ計測結果から算出したものである場合には、 捕正できなかった残留誤差に対して係数が得られているので、 露光装置 200に おいては、 この符号を反転して使用する。
また、 得られた高次補正係数が EGA計測結果から算出したものである場合は 、 通常 EG Aにより線形成分の補正が別途なされることにより、 具体的には 0次 と 1次の成分が二重に補正されることとなる。 これを防ぐために、 0次と 1次の 補正係数から、 通常 EG Aで算出された 0次と 1次の補正係数をそれぞれ差し引 く。 この際、 ショット成分の有無については、 高次 EGAと通常 EGAで条件を そろえて計算を行う。 高次項の補正係数については、 高次 EG Aの計算結果をそ のまま使用する。
なお、 EG A計測結果から算出した高次補正係数であっても、 2次以上の高次 成分と 0次及び 1次の低次成分とを分離して算出した場合には、 通常 EG Aの結 果を差し引く必要はない。
露光装置 200においては、 まず、 高次 EG Aラフ計測機能が有効 （オン） .か 無効 （オフ） かを判断し （ステップ S 601) 、 無効の場合には、 そのウェハに 対して通常 EGA計測を行うとともに （ステップ S 602) 、 事前に登録された 高次補正係数の中から、 指定されたプロセス条件に対応する高次補正係数を選択 する （ステップ S 603) 。 そして、 この通常 EG A計測結果に基づく線形補正 と、 選択したプロセス条件に対応して固定の高次捕正係数による非線形補正を適 用して、 順次各ショット領域の位置合わせを行い、 露光処理を行う （ステップ S 6 1 1) 。
高次 EG Aラフ計測機能が有効な場合には （ステップ S 601) 、 処理対象の ウェハが高次 EG Aラフ計測の対象ウェハか否かを検出する （ステップ S 604 ) 。 この高次 EG Aラフ計測の対象ウェハか否かの設定は、 前述したようにロッ ト内のゥェハ位置等に基づいて任意に 1又は複数設定してよレ、。
処理対象のウェハが高次 EG Aラフ計測の対象ウェハでなかった場合には （ス テツプ S 604) 、 そのウェハに対して通常 EGA計測を行うとともに （ステツ プ S 605) 、 直前のウェハの露光で使用された高次 EG A補正係数を選択する
(ステップ S 606) 。 そして、 この通常 EG A計測結果に基づく線形補正と、 選択した高次補正係数による非線形捕正を適用して、 順次各ショット領域の位置 を検出し、 補正し、 すなわち位置合わせを行い、 露光処理を行う （ステップ S 6 1 1) 。
また、 処理対象のウェハが高次 E G Aラフ計測の対象ウェハであった場合には (ステップ S 604 ) 、 例えば図 Ίに,斜線で示すような計測ショット 930に対 して高次 EG Aラフ計測を行い、 ウェハ 910のショット配列変形の傾向を検出 する （ステップ S 607) 。 次に、 この検出結果に基づいて、 そのプロセス条件 に対して登録されている複数の高次補正係数より、 最適な補正係数を 1つ選択す る （ステップ S 608) 。 そして、 通常 EG A計測結果に基づく線形補正と、 選 択した高次補正係数による非線形補正を適用して、 順次各ショット領域の位置合 わせを行い、 露光処理を行う （ステップ S 6 11) 。
このように、 ウェハ内の各ショット領域に順次露光処理を行い、 さらにロット 内の全てのウェハに対して露光処理を行う （ステップ S 612) 。
このように本実施形態の露光システム 100においては、 各ロットごと、 ある いは、 各ウェハごとの非線形変形の傾向に応じて、 最適な非線形補正係数 （補正 条件） を選択し、 こ により非線形変形を補正して位置合わせを行っている。 従 つて、 非線形誤差の補正がウェハ単位で適切に行え、 正確な位置合わせを行うこ とができる。 その結果、 高精度な露光が行え、 高品質な電子デバイスを製造する ことができる。 また、 その補正係数の検出は、 ロット処理に先立った期間に検出し、 露光装置 に登録するようにしている。 従って、 ロット処理の時には， 補正係数を算.出する ための膨大な計算処理は必要ではなく、 単に非線形変形の傾向を知るためのラフ な E G A計測を行えば良い。 本実施形態においては、 通常 E G A計測のショット 数よりも若干多い程度の 9個のサンプルショットのショット配列計測を行うのみ で良い。 従って、 スループットへの影響を最小限に抑えることができ、 露光処理 の処理効率を維持し、 高い生産性でデバィスを製造することができる。
さらに、 その補正係数の選出は、 E G Aログデータや重ね測定結果データ等の 、 プロセス条件に対応した実際の計測データに基づいて検出している。 従って、 適切に非線形誤差を補正できる適切な補正係数を検出することができ、 なお一層 精度良い位置合わせ、 高精細な露光処理、 及び、 高品質なデバイス製造が可能と なる。
なお、 以上説明した実施形態の登録処理や露光処理の中で最適な条件を選択す る、 つまり、 複数組の高次 E G A捕正係数から 1つを選択する際、 高次係数算出 の元となる E G A計測結果、 重ね合わせ計測結果、 及ぴ、 求められた高次 E G A 補正係数を用いた計算結果を表示する機能を用いると、 最適な条件の選択に有効 である。
表示形式としては、 図 7のようなショットマップ状の画面上で、 各ショット領 域毎に計測値、 捕正値、 高次 E G A補正係数を用いて補正した後の残差誤差など を切換表示できることが好ましい。 また、 このようなマップ表示は、 ウェハ毎、 及ぴ、 全ウェハを通した平均値を選択的に表示できることが好ましい。 さらに、 各ショット領域内の表示形態としては、 数値データ表示形式、 及ぴ、 ヒストグラ ム表示を選択的に表示できることが好ましい。
さらに、 例えば特開平 4— 3 2 4 6 1 5号公報 （段落番号 0 0 6 6 ) に開示さ れているような信号波形表示も最適条件の選択に有効である。 信号波形表示の内 容としては、 マーク位置情報、 マーク検出結果、 マーク検出パラメータ、 マーク 形状パラメータ、 ウェハ番号、 ショット番号、 及び、 グラフ表示スケール等が挙 げられる。
デバイス製造方法 次に、 上述した露光システムをリソグラフィー工程において使用したデバイス の製造方法について説明する。
図 8は、 例えば I Cや L S I等の半導体チップ、 液晶パネル、 C C D、 薄膜磁 気へッド、 マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程を示すフローチャートで める。
図 8に示すように、 電子デバイスの製造工程においては、 まず、 電子デパイス の回路設計等のデバイスの機能 ·性能設計を行い、 その機能を実現するためのパ ターン設計を行い （工程 S 8 1 0 ) 、 次に、 設計した回路パターンを形成したマ スクを製作する （工程 S 8 2 0 ) 。
一方、 シリコン等の材料を用いてウェハ （シリコン基板） を製造する （工程 S 8 3 0 ) 。
次に、 工程 S 8 2 0で製作したマスク及び工程 S 8 3 0で製造したウェハを使 用して、 リソグラフィー技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する （ェ 程 S 8 4 0 ) 。
具体的には、 まず、 ウェハ表面に、 絶縁膜、 電極配線膜あるいは半導体膜との 薄膜を成膜し （工程 S 8 4 1 ) 、 次に、 この薄膜の全面にレジス ト塗布装置 （コ ータ） を用いて感光剤 （レジス ト） を塗布する （工程 S 8 4 2 ) 。
次に、 このレジス ト塗布後の基板を、 上述した本発明に係る露光装置のウェハ ホルダ上にロードするとともに、 工程 S 8 3 0において製造したマスクをレチク ルステ一ジ上にロードして、 そのマスクに形成されたパターンをゥェハ上に縮小 転写する （工程 S 8 4 3 ) 。 この時、 露光装置においては、 上述した本発明に係 る位置合わせ方法によりウェハの各ショット領域を順次位置合わせし、 各ショッ ト領域にマスクのパターンを順次転写する。
露光が終了したら、 ウェハをウェハホルダからアンロードし、 現像装置 （デべ 口ッパ） を用いて現像する （工程 S 8 4 4 ) 。 これにより、 ウェハ表面にマスク パターンのレジスト像が形成される。
そして、 現像処理が終了したウェハに、 エッチング装置を用いてエッチング処 理を施し （工程 S 8 4 5 ) 、 ウェハ表面に残存するレジス トを、 例えばプラズマ アツシング装置等を用いて除去する （工程 S 8 4 6 ) 。 これにより、 ウェハの各ショット領域に、 絶縁層や電極配線等のパターンが形 成される。 そして、 この処理をマスクを変えて順次繰り返すことにより、 ウェハ 上に実際の回路等が形成される。
ウェハ上に回路等が形成されたら、 次に、 デバイスとしての組み立てを行う （ 工程 S 8 5 0 ) 。 具体的には、 ウェハをダイシングして個々のチップに分割し、 各チップをリードフレームやパッケージに装着し電極を接続するボンディングを 行い、 樹脂封止等パッケージング処理を行う。
そして、 製造したデバイスの動作確認テス ト、 耐久性テスト等の検査を行い （ 工程 S 8 6 0 ) 、 デバイス完成品として出荷等する。
変形例
なお、 本実施の形態は、 本発明の理解を容易にするために記載されたものであ つて本発明を何ら限定するものではない。 本実施の形態に開示された各要素は、 本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、 また、 任意好適 な種々の改変が可能である。
例えば、 露光システムの全体構成は、 図 1に示した構成に限られるものではな レ、。
例えば、 図 9 Aに示す露光システム 1 0 1のように、 例えば E G A計測結果デ ータゃ重ね合わせ計測結果、 補正係数の組み合わせ等の種々の情報を集中的に記 憶する情報サーバー 1 6 0を別に設けたような構成でも良い。 また図示しないが 、 さらに別のコンピュータをイントラネット 1 1 0に接続して、 処理を分散する ようにしても良い。
また、 図 9 Bに示すように、 イントラネット 1 1 0とは別の他の通信ネットヮ ーク 1 7 0を介して構築されるようなシステムや、 あるいはまた、 いわゆるサー パークライアント型のシステムとして構築されるようなシステムであっても良い 図 9 Bに示す露光システム 1 0 2は、 工場システム 1 0 3と、 サーバー 1 8 0 とを、 外部通信ネットワーク 1 7 0を介して接続したものである。
サ一バー 1 8 0は、 図 9 Aの露光システム 1 0 1におけるホストコンピュータ 1 4 0及ぴ情報サ一バー 1 6 0の機能等が集約して搭載されている。 工場システム 1 0 3は、 実際にウェハに対して処理を施す露光装置 2 0 0 - i及ぴ重ね合わせ計 測装置 1 3 0、 及ぴ、 外部通信ネットワーク 1 7 0とイントラネット 1 1 0とを 接続するゲートウェイ装置としての通信制御装置 1 4 1を有する。 また、 外部通 信ネットワーク 1 7 0は、 例えばインターネットゃ専用回線を用いた通信ネット ワーク等である。
このような露光システム 1 0 2は、 例えば遠隔地の工場に配置された工場シス テム 1 0 3を、 管理部門より制御、 管理する場合に好適である。 また、 図示はし ないが複数の工場システム 1 0 3を、 1つのサーバ一 1 8 0において制御、 管理 するような場合に好適である。 また、 電子デバイスの製造メーカーにおいて構築 された工場システム 1 0 3に対して、 例えば露光装置 2 0 0の特性等の情報を有 する露光装置製造会社がサーバー 1 8 0を介して補正係数決定のための環境を提 供する等のシステムにも適用することができる。
このように、 露光システムの各装置における計算、 制御のための演算等の処理 の分担の形態、 換言すれば分散処理システムとしての機能の分散形態、 あるいは ネッ トワークシステムとしての、 これら各装置の接続形態は、 任意の形態として よい。
また、 本実施形態では、 ァライメント系として、 オファクシス方式の F I A系 (結像式のァライメントセンサ） を用いる場合について説明したが、 これに限ら ずいかなる方式のマーク検出系を用いても構わない。 すなわち、 T T R (Throug h The Reticle) 方式、 T T L (Through The Lens) 方式、 またオファクシス方式 のいずれの方式であっても、 さらには検出方式が F I A系などで採用される結像 方式 （画像処理方式） 以外、 例えば回折光又は散乱光を検出する方式などであつ ても構わない。 例えば、 ウェハ上のァライメントマークにコヒ一レントビームを ほぼ垂直に照射し、 当該マークから発生する同次数の回折光 （± 1次、 ± 2次、 ……、 ± n次回折光） を干渉させて検出するァライメント系でも良い。 この場合 、 次数ごとに回折光を独立に検出し、 少なくとも 1つの次数での検出結果を用い るようにしても良いし、 波長が異なる複数のコヒーレントビームをァライメント マークに照射し、 波長ごとに各次数の回折光を干渉させて検出しても良い。
また、 本発明は上記各実施形態の如き、 ステップ'アンド 'スキャン方式の露 光装置に限らず、 ステップ 'アンド ' リピート方式、 又はプロキシミティ方式の 露光装置 （X線露光装置等） を始めとする各種方式の露光装置にも全く同様に適 用が可能である。
また、 露光装置で用いる露光用照明光 （エネルギビーム） は紫外光に限られる ものではなく、 X線 （E U V光を含む） 、 電子線やイオンビームなどの荷電粒子 線などでも良い。 また、 D NAチップ、 マスク又はレチクルなどの製造用に用い られる露光装置でも良い。 ·
本発明によれば、 スループットへの影響を低減し、 ウェハごとに最適なショッ ト配列の非線形捕正が行える位置合わせ方法、 そのための最適位置検出式の検出 方法を提供することができる。
また、 非線形成分のショッ ト配列誤差を低減し、 重ね合わせ精度を良好に維持 した露光を行うことが可能な露光方法を提供することができる。
さらに、 重ね合わせ精度が良くスループットの高い露光工程を適用することに より、 高品質な電子デバイスを効率良く、 すなわち高い生産性で製造することの できるデバイスの製造方法、 及ぴ、 そのような高品質なデバイスを提供すること ができる。
本開示は、 2 0 0 3年 2月 2 6日に提出された日本国特許出願第 2 0 0 3 - 0 4 9 4 2 1号に含まれた主題に関連し、 その開示の全てはここに参照事項として 明白に組み込まれる。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 基板上に形成された複数の領域の位置を検出するための最適な位置 検出式を検出する方法であって、
2次以上の次数と複数の係数とを備えた所定計算式を用いて、 基板上に形成さ れた複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 前記複数の領域を計測し て得られた計測位置情報との差分情報に基づいて、 前記所定計算式の前記複数の 係数を決定する最適位置検出式の検出方法。
2 . 前記複数の領域のうちの所定数の前記領域の位置情報を算出した所 定数算出位置情報と、 前記所定数の領域を計測して得られた所定数計測位置情報 との差分情報に基づいて、 前記所定計算式の前記複数の係数を決定することを特 徴とする請求項 1に記載の最適位置検出式の検出方法。
3 . 前記算出位置情報と前記計測位置情報との差分が最小となるように 、 前記所定計算式の前記複数の係数を決定することを特徴とする請求項 1又は 2 に記載の最適位置検出式の検出方法。
4 . 前記算出位置情報と前記計測位置情報との差分の二乗和が最小とな るように、 前記所定計算式の前記複数の係数を決定することを特徴とする請求項 3に記載の最適位置検出式の検出方法。
5 . 請求項 1〜 4のいずれか一項に記載の方法によって検出された前記 計算式に基づいて、 前記基板上の前記複数領域それぞれの位置情報を算出し、 前 記基板上の前記複数領域それぞれと所定位置とを位置合わせすることを特徴とす る位置合わせ方法。
6 . 基板に形成された複数の領域それぞれに所定パターンを転写する露 光方法であって、
請求項 5に記載の位置合わせ方法を用いて前記基板上の前記複数の領域それぞ れと前記所定パターンとを位置合わせし、
位置合わせされた前記領域に前記所定パターンを転写することを特徴とする露 光方法。
7 . 請求項 6に記載の露光方法を用いて、 デバイスパターンをデバイス 基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
8 . 請求項 7に記載のデバイス製造方法で製造されたことを特徴とする デバイス。
9 . 基板上に形成された複数の領域それぞれと所定パターンとを位置合 わせし、 前記複数の領域を前記所定パターンで露光する露光方法であって、 登録期間に、
2次以上の次数と複数の係数とを備えた第 1計算式を用いて前記複数の領域の 位置情報を算出した算出位置情報と、 予め計測された前記複数の領域の計測位置 情報との差分情報に基づいて、 前記第 1計算式の前記複数の係数を決定し、 該複 数の係数を決定された第 2の計算式を記憶し、
前記登録期間後の処理期間に、
前記記憶された第 2計算式を読み出し、 読み出された前記第 2計算式を用いて 前記基板上の前記複数の領域それぞれの位置情報を算出し、 算出された前記位置 情報に基づいて、 前記複数の領域それぞれと前記所定のパターンとを位置合わせ し、 前記位置合わせされた領域に前記所定パターンを転写することを特徴とする 露光方法。
1 0 . 前記登録期間に先立つ先行処理期間に、 前記複数の領域の位置情 報を計測し、 該計測位置情報を記憶する請求項 9に記載の露光方法。
1 1 . 前記先行処理期間中に前記複数の領域の位置情報を計測し、 該先 行処理期間中に計測された計測位置情報を記憶することを特徴とする請求項 1 0 に記載の露光方法。
1 2 . 前記先行処理期間後、 かつ、 前記登録期間前に、 前記先行処理期 間における前記基板上の前記複数の領域と前記所定パターンとの位置合わせ結果 を計測し、
該位置合わせ結果に基づく計測位置情報を記憶することを特徴とする請求項 1 0に記載の露光方法。
1 3 . 前記登録期間に、 前記位置合わせの条件を変化させ、 前記条件ご とに、 前記第 2計算式の係数を決定することを特徴とする請求項 1 0に記載の露 光方法。
1 4 . 前記位置合わせの条件は、 前記基板に施される処理の内容に応じ て変化することを特徴とする請求項 1 3に記載の露光方法。
1 5 . 前記位置合わせの条件の変化は、 前記第 1計算式を変化させるこ とを含むことを特徴とする請求項 1 3に記載の露光方法。
1 6 . 前記位置合わせの条件の変化は、 前記登録期間に前記第 2計算式 を決定する際に用いる前記算出位置情報の数、 及び、 前記計測位置情報の数の変 化を含むことを特徴とする請求項 1 3に記載の露光方法。
1 7 . 前記登録期間に、 2次以上の次数と複数の係数とを備えた第 1の 計算式を用いて前記複数の領域のうちの所定数の領域の位置情報を算出した算出 位置情報と、 前記読み出された前記所定数の領域の計測位置情報との差分情報に 基づいて、 前記第 1計算式の複数の係数を決定し、 該複数の係数を決定された第 2計算式を記憶する方法であって、
前記位置合わせの条件の変化は、 前記所定数の領域の配置の変化を含むことを 特徴とする請求項 1 3に記載の露光方法。
1 8 . 前記複数の領域の計測位置情報は、 前記複数の領域に対応して前 記基板上に形成されたマ一クを検出した結果に基づく信号波形の解析によつて形 成され、
前記位置合わせ条件の変化は、 前記信号波形の解析方法の変化を含むことを特 徴とする請求項 1 3に記載の露光方法。
1 9 . 前記登録期間に、
前記条件ごとに係数を決定された複数の前記第 2計算式を記憶し、
前記処理期間に、
前記記憶された複数の前記第 2計算式から特定の前記第 2計算式を選択し、 選択された前記第 2計算式を用いて前記基板上の前記複数の領域それぞれの位 置情報を算出し、 算出された前記位置情報に基づいて、 前記複数の領域それぞれ と前記所定パターンとを位置合わせし、 位置合わせされた前記領域に前記所定パ ターンを転写することを特徴とする請求項 1 3に記載の露光方法。
2 0 . 前記処理期間に、 前記基板上の前記複数の領域の位置情報を計測 し、 該計測された前記複数の領域の位置情報と、 前記記憶された複数の前記第 2計 算式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報との差分情報に 基づいて、 複数の第 2計算式から特定の第 2計算式を選択することを特徴とする 請求項 1 9に記載の露光方法。
1 2 1 . 前記処理期間に、 前記基板上の前記複数の領域の配列傾向情報を 検出し、
検出された前記配列傾向情報に基づいて、 複数の前記第 2計算式から特定の第 2計算式を選択することを特徴とする請求項 1 9に記載の露光方法。
2 2 . 前記登録期間に、 前記条件ごとに係数を決定された複数の第 2計 算式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 前記計測位 置情報との差分情報に基づいて、 特定の第 2計算式を選択的に記憶することを特 徴とする請求項 1 3に記載の露光方法。
2 3 . 基板上に形成された複数の領域それぞれと所定パターンとを位置 合わせし、 前記複数の領域を前記所定パターンで露光する露光方法であって、 登録期間に
前記位置合わせの条件を変化させ、
前記条件ごとに、 2次以上の次数と複数の係数とを備えた第 1計算式を用いて 前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 前記複数の領域の計測位 置情報との差分情報に基づいて、 前記第 1の計算式の前記複数の係数を決定し、 第 2計算式として登録し、
前記登録期間後の処理期間に、
前記第 2計算式を用いて基板上の複数領域それぞれの位置情報を算 mし、 算出 された位置情報に基づいて、 前記複数の領域それぞれと前記所定パターンとを位 置合わせし、 位置合わせされた前記領域に前記所定パターンを転写することを特 徴とする露光方法。
2 4 . 前記位置合わせの条件は、 前記基板に施される処理の内容に応じ て変化させることを特徴とする請求項 2 3に記載の露光方法。
2 5 . 前記位置合わせの条件の変化は、 前記第 1計算式を変化させるこ とを含むことを特徴とする請求項 2 3に記載の露光方法。
2 6 . 前記位置合わせの条件の変化は、 前記登録期間に前記第 2計算式 を決定する際に用いる前記算出位置情報の数、 及び、 前記計測位置情報の数の変 化を含むことを特徴とする請求項 2 3に記載の露光方法。
2 7 . 前記登録期間においては、
前記位置合わせの条件を変化させ、
前記条件ごとに、 2次以上の次数と複数の係数とを備えた第 1計算式を用いて 前記複数の領域のうちの所定数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 予 め記憶した前記所定数の領域の計測位置情報との差分情報に基づいて、 前記第 1 計算式の前記複数の係数を決定し、 第 2計算式として記憶し、
前記位置合わせの条件の変化は、 前記所定数の領域の配置の変化を含むことを 特徴とする請求項 2 3に記載の露光方法。
2 8 . 前記複数の領域の計測位置情報は、 前記複数の領域に対応して前 記基板上に形成されたマークを検出した結果に基づく信号波形の解析によつて形 成され、
前記位置合わせの条件の変化は、 前記信号波形の解析方法の変化を含むことを 特徴とする請求項 2 3に記載の露光方法。
2 9 . 前記登録期間に、
複数の前記第 2計算式を記憶し、
前記処理期間に、
前記記憶された複数の前記第 2計算式から特定の前記第 2計算式を選択し、 選択された前記第 2計算式を用いて基板上の複数領域それぞれの位置情報を算 出し、 算出された前記位置情報に基づいて前記複数の領域それぞれと前記所定パ ターンとを位置合わせし、 位置合わせされた前記領域に前記所定パターンを転写 することを特徴とする請求項 2 3に記載の露光方法。
3 0 . 前記処理期間に、
前記基板上の複数の領域の位置情報を計測し、
計測された前記複数の領域の前記位置情報と、 前記記憶された複数の前記第 2 計算式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報との差分情報 に基づいて、 複数の前記第 2計算式から特定の前記第 2計算式を選択することを 特徴とする請求項 2 9に記載の露光方法。
3 1 . 前記処理期間に、 前記基板上の複数の領域の配列傾向情報を検出 し、
検出された前記配列傾向情報に基づいて、 複数の前記第 2計算式から特定の前 記第 2計算式を選択することを特徴とする請求項 2 9に記載の露光方法。
3 2 . 前記登録期間に、 前記条件ごとに係数を決定された複数の第 2計 算式を用いて前記複数の領域の位置情報を算出した算出位置情報と、 前記計測位 置情報との差分情報に基づいて、 特定の第 2計算式を選択的に記憶することを特 徴とする請求項 2 3に記載の露光方法。
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