JPH06252027A - 位置合わせ方法および装置 - Google Patents
位置合わせ方法および装置Info
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- JPH06252027A JPH06252027A JP5933093A JP5933093A JPH06252027A JP H06252027 A JPH06252027 A JP H06252027A JP 5933093 A JP5933093 A JP 5933093A JP 5933093 A JP5933093 A JP 5933093A JP H06252027 A JPH06252027 A JP H06252027A
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- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 57
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-
- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
-
- 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
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 位置合わせ対象物の計測位置と設計上の位置
が所定の変換式による一意の関係で表わされないような
基板に対しても、高精度の位置合わせを行なう。 【構成】 所定数の基板のうち先行する少なくとも一枚
の基板における位置合わせ対象物の位置の、設計上の位
置からのずれ量を順次計測し、前記位置合わせ対象物の
実際の配列を求める第1工程と、前記第1工程により求
められた実際の配列と設計上の配列との関係を、所定の
変換パラメータにより記述したとき誤差が最小になるよ
う該変換パラメータを決定する第2工程と、該変換パラ
メータによったときの各位置合わせ対象物の設計上の配
列に対する誤差量を記憶する第3工程と位置合わせ補正
量として、前記第3工程により記憶した誤差量を用いる
第4工程とよりなる。
が所定の変換式による一意の関係で表わされないような
基板に対しても、高精度の位置合わせを行なう。 【構成】 所定数の基板のうち先行する少なくとも一枚
の基板における位置合わせ対象物の位置の、設計上の位
置からのずれ量を順次計測し、前記位置合わせ対象物の
実際の配列を求める第1工程と、前記第1工程により求
められた実際の配列と設計上の配列との関係を、所定の
変換パラメータにより記述したとき誤差が最小になるよ
う該変換パラメータを決定する第2工程と、該変換パラ
メータによったときの各位置合わせ対象物の設計上の配
列に対する誤差量を記憶する第3工程と位置合わせ補正
量として、前記第3工程により記憶した誤差量を用いる
第4工程とよりなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、精密な位置合わせ手段
を必要とする装置、例えば電子回路パターンを半導体基
板上に投影露光する縮小投影型露光装置などにおいて、
複数の対象物を相互に正確に位置合わせする方法および
装置に関する。
を必要とする装置、例えば電子回路パターンを半導体基
板上に投影露光する縮小投影型露光装置などにおいて、
複数の対象物を相互に正確に位置合わせする方法および
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】DRAMに代表される半導体の集積度は
近年著しく高くなり、高集積化に伴って半導体素子上に
形成されるパターン寸法は、サブミクロンのオーダとな
っている。このような背景から半導体露光装置において
は、マスクとウエハの位置合わせ精度を向上させるため
の技術開発が盛んに行なわれている。半導体露光装置と
しては縮小投影型のいわゆるステッパが広く用いられて
いる。
近年著しく高くなり、高集積化に伴って半導体素子上に
形成されるパターン寸法は、サブミクロンのオーダとな
っている。このような背景から半導体露光装置において
は、マスクとウエハの位置合わせ精度を向上させるため
の技術開発が盛んに行なわれている。半導体露光装置と
しては縮小投影型のいわゆるステッパが広く用いられて
いる。
【0003】図10(a)は縮小投影型の半導体露光装
置の一例を概略図で示したものである。同図において、
不図示の露光照明系から照射された露光光束は、レチク
ルR上に形成された電子回路パターンを、投影光学系1
を介して2次元に移動可能なステージ11上に載置され
たウエハWに投影、露光している。同図Sは位置合わせ
用光学系であり、同図においてはx方向の位置を検出す
るものである。また、これと同様な不図示の位置合わせ
用光学系が搭載されており、これによりy方向の位置を
検出するようになっている。露光に先立ち、レチクルR
とウエハWの相対的な位置合わせは次のような手順によ
り行なっている。
置の一例を概略図で示したものである。同図において、
不図示の露光照明系から照射された露光光束は、レチク
ルR上に形成された電子回路パターンを、投影光学系1
を介して2次元に移動可能なステージ11上に載置され
たウエハWに投影、露光している。同図Sは位置合わせ
用光学系であり、同図においてはx方向の位置を検出す
るものである。また、これと同様な不図示の位置合わせ
用光学系が搭載されており、これによりy方向の位置を
検出するようになっている。露光に先立ち、レチクルR
とウエハWの相対的な位置合わせは次のような手順によ
り行なっている。
【0004】不図示のウエハ搬送装置により、ウエハW
がXYステージ11に載置されると、CPU9は図11
で示す1番目の計測ショットS1に形成されている位置
合わせ用マークM1xが、位置合わせ光学系Sの視野範囲
内に位置するよう、ステージ駆動装置10に対してコマ
ンドを送り、XYステージ11を駆動する。ここで、非
露光光を照射する位置合わせ用照明装置2より照射され
た光束は、ビームスプリッタ3、レチクルRおよび投影
光学系1を介して、位置合わせ用マークM1x(以降ウエ
ハマークと称する)を照明している。図10(b)はウ
エハマークM1xを示したものであり、同一形状の矩形パ
ターンを一定ピッチλpで複数配置したものである。ウ
エハマークM1xから反射した光束は、再度投影光学系
1、レチクルRを介してビームスプリッタ3に到達し、
ここで反射して結像光学系4を介して撮像装置5の撮像
面上にウエハマークM1xの像WMを形成する。撮像装置
5においてマークM1xの像は光電変換され、A/D変換
装置6において2次元のディジタル信号列に変換され
る。図10(a)の7は積算装置であり、図10(b)
に示すように、A/D変換装置6によりディジタル信号
化されたウエハマーク像WMに対して処理ウインドウW
pを設定し、該ウインドウ内において、図10(b)に
示すy方向に移動平均処理を行ない、2次元画像信号を
1次元のディジタル信号列S(x)に変換している。
がXYステージ11に載置されると、CPU9は図11
で示す1番目の計測ショットS1に形成されている位置
合わせ用マークM1xが、位置合わせ光学系Sの視野範囲
内に位置するよう、ステージ駆動装置10に対してコマ
ンドを送り、XYステージ11を駆動する。ここで、非
露光光を照射する位置合わせ用照明装置2より照射され
た光束は、ビームスプリッタ3、レチクルRおよび投影
光学系1を介して、位置合わせ用マークM1x(以降ウエ
ハマークと称する)を照明している。図10(b)はウ
エハマークM1xを示したものであり、同一形状の矩形パ
ターンを一定ピッチλpで複数配置したものである。ウ
エハマークM1xから反射した光束は、再度投影光学系
1、レチクルRを介してビームスプリッタ3に到達し、
ここで反射して結像光学系4を介して撮像装置5の撮像
面上にウエハマークM1xの像WMを形成する。撮像装置
5においてマークM1xの像は光電変換され、A/D変換
装置6において2次元のディジタル信号列に変換され
る。図10(a)の7は積算装置であり、図10(b)
に示すように、A/D変換装置6によりディジタル信号
化されたウエハマーク像WMに対して処理ウインドウW
pを設定し、該ウインドウ内において、図10(b)に
示すy方向に移動平均処理を行ない、2次元画像信号を
1次元のディジタル信号列S(x)に変換している。
【0005】図10の8は位置検出装置で、積算装置7
から出力された1次元のディジタル信号列S(x)に対
し、予め記憶しておいたテンプレートパターンを用いて
パターンマッチを行ない、最もテンプレートパターンと
のマッチ度が高いS(x)のアドレス位置をCPU9に
対して出力する。この出力信号は、撮像装置5の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、CPU9は、予め
不図示の方法により求められている撮像装置5とレチク
ルRとの相対的な位置から、ウエハマークM1xのレチク
ルRに対する位置ax1を計算により求めている。以上で
1番目の計測ショットのx方向の位置ずれ量が計測され
たことになる。次にCPU9は、1番目の計測ショット
のy方向計測用マークM1yがy方向用位置合わせ光学系
の視野範囲に入るよう、XYステージ11を駆動する。
ここでx方向計測と同様な手順でy方向の位置ずれ量a
y1を計測する。以上で、1番目の計測ショットS1での
計測が終了したことになる。次にCPU9は、2番目の
計測ショットS2に移動し、1番目と同様な手順でx,
y方向の位置ずれ量を計測する。以下同様に、予め定め
られた計測ショット数n(図11ではn=4)分の計測
を行ない、各々の計測ショットでの位置ずれ計測値
axi,ayi(i=1,2,・・・・・・,n)を記憶する。
から出力された1次元のディジタル信号列S(x)に対
し、予め記憶しておいたテンプレートパターンを用いて
パターンマッチを行ない、最もテンプレートパターンと
のマッチ度が高いS(x)のアドレス位置をCPU9に
対して出力する。この出力信号は、撮像装置5の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、CPU9は、予め
不図示の方法により求められている撮像装置5とレチク
ルRとの相対的な位置から、ウエハマークM1xのレチク
ルRに対する位置ax1を計算により求めている。以上で
1番目の計測ショットのx方向の位置ずれ量が計測され
たことになる。次にCPU9は、1番目の計測ショット
のy方向計測用マークM1yがy方向用位置合わせ光学系
の視野範囲に入るよう、XYステージ11を駆動する。
ここでx方向計測と同様な手順でy方向の位置ずれ量a
y1を計測する。以上で、1番目の計測ショットS1での
計測が終了したことになる。次にCPU9は、2番目の
計測ショットS2に移動し、1番目と同様な手順でx,
y方向の位置ずれ量を計測する。以下同様に、予め定め
られた計測ショット数n(図11ではn=4)分の計測
を行ない、各々の計測ショットでの位置ずれ計測値
axi,ayi(i=1,2,・・・・・・,n)を記憶する。
【0006】CPU9は、このようにして得られた各計
測ショットでの位置ずれ量から、次のようにしてウエハ
WのレチクルRに対する相対的な位置合わせを行なって
いる。
測ショットでの位置ずれ量から、次のようにしてウエハ
WのレチクルRに対する相対的な位置合わせを行なって
いる。
【0007】すなわち、CPU9は、各計測ショットで
の設計上のマーク位置di =[dxi,dyi]T をウエハ
マーク計測によって得られた実際のマーク位置ai =
[axi,ayi]T に補正変換により重ね合わせようとし
たとき、補正の残差ei =[exi,eyi]T を含んだ補
正位置gi =[gxi,gyi]T =[axi+exi,axi+
exi]T とdi の関係が
の設計上のマーク位置di =[dxi,dyi]T をウエハ
マーク計測によって得られた実際のマーク位置ai =
[axi,ayi]T に補正変換により重ね合わせようとし
たとき、補正の残差ei =[exi,eyi]T を含んだ補
正位置gi =[gxi,gyi]T =[axi+exi,axi+
exi]T とdi の関係が
【0008】
【数1】 で表わされたとして、補正の残差ei の2乗和
【0009】
【数2】 が最小になるような変換パラメータA,Sを計算する。
次にCPU9は、AおよびSで定められた所定の変換パ
ラメータを元にXYステージを駆動し、計測されたマー
ク位置と設計上のマーク位置との誤差が最小になるよう
なステップ&リピートを行なうことにより、ウエハ上に
形成された全てのショットの露光を行なっている。
次にCPU9は、AおよびSで定められた所定の変換パ
ラメータを元にXYステージを駆動し、計測されたマー
ク位置と設計上のマーク位置との誤差が最小になるよう
なステップ&リピートを行なうことにより、ウエハ上に
形成された全てのショットの露光を行なっている。
【0010】ここでAおよびSは、
【0011】
【数3】 であり、αx ,αy は、各々ウエハのx方向、y方向の
伸び、θx ,θyは各々ショット配列のx軸、y軸の回
転成分を表わしている。また、Sはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。この方法によれば、全ての露
光ショットで位置ずれ計測を行なわず、限られたサンプ
ルショットを使って位置合わせを行なうため、装置のス
ループットが向上するメリットがある。ここで、式
(1)で表される関係は、ウエハWの並進、回転、伸縮
を誤差要素とした一次式であるが、実際の半導体製造工
程で処理されるウエハの中には、部分的な変形を生じて
いるものがあり、ウエハ全体として一次式で近似するの
では、十分な精度が得られないことがあった。
伸び、θx ,θyは各々ショット配列のx軸、y軸の回
転成分を表わしている。また、Sはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。この方法によれば、全ての露
光ショットで位置ずれ計測を行なわず、限られたサンプ
ルショットを使って位置合わせを行なうため、装置のス
ループットが向上するメリットがある。ここで、式
(1)で表される関係は、ウエハWの並進、回転、伸縮
を誤差要素とした一次式であるが、実際の半導体製造工
程で処理されるウエハの中には、部分的な変形を生じて
いるものがあり、ウエハ全体として一次式で近似するの
では、十分な精度が得られないことがあった。
【0012】このような欠点を解消するため、ウエハを
いくつかの領域に分け、各領域毎に変換パラメータを求
めて、ある領域の露光時にはその領域で求めた変換パラ
メータによりXYステージをステップ&リピートする方
法もある。しかし、このようにすると領域毎に複数の計
測ショットに対して計測を行なうため、装置のスループ
ットを低下させてしまう欠点があった。
いくつかの領域に分け、各領域毎に変換パラメータを求
めて、ある領域の露光時にはその領域で求めた変換パラ
メータによりXYステージをステップ&リピートする方
法もある。しかし、このようにすると領域毎に複数の計
測ショットに対して計測を行なうため、装置のスループ
ットを低下させてしまう欠点があった。
【0013】
【発明が解決しようとしている課題】本発明は、処理対
象となる基板上に複数の位置合わせ対象物が形成され、
この中から複数の計測対象物を選ぶことにより基板全体
の位置合わせを行なう位置合わせ方法および装置におい
て、各計測対象物での計測値と、設計上の位置合わせ対
象物の位置が所定の変換式による一意の関係で表わされ
ないような基板に対し、高精度で装置のスループットを
低下させない位置合わせ方法および装置を提供すること
である。
象となる基板上に複数の位置合わせ対象物が形成され、
この中から複数の計測対象物を選ぶことにより基板全体
の位置合わせを行なう位置合わせ方法および装置におい
て、各計測対象物での計測値と、設計上の位置合わせ対
象物の位置が所定の変換式による一意の関係で表わされ
ないような基板に対し、高精度で装置のスループットを
低下させない位置合わせ方法および装置を提供すること
である。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の方法は、基板上に形成されている位置合わ
せ対象物の位置の、設計上の位置からのずれ量を順次計
測し、これにより求めた前記位置合わせ対象物の実際の
配列を求める第1工程と、前記第1工程により求められ
た実際の配列と設計上の配列との関係を、所定の変換パ
ラメータにより記述したとき誤差が最小になるよう該変
換パラメータを決定する第2工程と、該変換パラメータ
によったときの各位置合わせ対象物の設計上の配列に対
する誤差量を記憶する第3工程と、前記第3工程により
記憶した誤差量を、所定の複数の基板の位置合わせ工程
の位置合わせ補正量として用いる第4工程とを有するこ
とを特徴としている。
め、本発明の方法は、基板上に形成されている位置合わ
せ対象物の位置の、設計上の位置からのずれ量を順次計
測し、これにより求めた前記位置合わせ対象物の実際の
配列を求める第1工程と、前記第1工程により求められ
た実際の配列と設計上の配列との関係を、所定の変換パ
ラメータにより記述したとき誤差が最小になるよう該変
換パラメータを決定する第2工程と、該変換パラメータ
によったときの各位置合わせ対象物の設計上の配列に対
する誤差量を記憶する第3工程と、前記第3工程により
記憶した誤差量を、所定の複数の基板の位置合わせ工程
の位置合わせ補正量として用いる第4工程とを有するこ
とを特徴としている。
【0015】また、本発明の装置は、基板上に形成され
ている位置合わせ対象物の位置の、設計上の位置からの
ずれ量を順次計測し、これにより求めた前記位置合わせ
対象物の実際の配列を求める位置計測手段と、前記位置
計測手段により求められた実際の配列と設計上の配列と
の関係を、所定の変換パラメータにより記述したとき誤
差が最小になるよう該変換パラメータを決定する補正決
定手段と、該変換パラメータによったときの各位置合わ
せ対象物の設計上の配列に対する誤差量を記憶する記憶
手段から構成され、該記憶手段に記憶した誤差量を、位
置合わせ対象となる複数の基板の位置合わせの際、補正
量として反映させることを特徴としている。
ている位置合わせ対象物の位置の、設計上の位置からの
ずれ量を順次計測し、これにより求めた前記位置合わせ
対象物の実際の配列を求める位置計測手段と、前記位置
計測手段により求められた実際の配列と設計上の配列と
の関係を、所定の変換パラメータにより記述したとき誤
差が最小になるよう該変換パラメータを決定する補正決
定手段と、該変換パラメータによったときの各位置合わ
せ対象物の設計上の配列に対する誤差量を記憶する記憶
手段から構成され、該記憶手段に記憶した誤差量を、位
置合わせ対象となる複数の基板の位置合わせの際、補正
量として反映させることを特徴としている。
【0016】
【作用】上記構成によれば、第1工程および第2工程
(または位置計測手段および補正決定手段)で可能な限
り多くのサンプルを取って計測され、決定された所定の
変換式からの誤差を、同一ロットの基板に対する位置合
わせにおいて変換式の補正値とすることで、高い位置合
わせ精度を確保することができる。また、同一基板を複
数の領域に分けることがないため、計測回数を増大させ
ることがほとんどなく、スループットの低下をきたすこ
ともない。
(または位置計測手段および補正決定手段)で可能な限
り多くのサンプルを取って計測され、決定された所定の
変換式からの誤差を、同一ロットの基板に対する位置合
わせにおいて変換式の補正値とすることで、高い位置合
わせ精度を確保することができる。また、同一基板を複
数の領域に分けることがないため、計測回数を増大させ
ることがほとんどなく、スループットの低下をきたすこ
ともない。
【0017】
【実施例1】図1は、本発明による位置合わせ装置の第
1の実施例を概略図で示したものである。同図におい
て、位置合わせ光学系Sおよび、A/D変換装置6、積
算装置7、位置検出装置8の機能は図10(a)の従来
例と同様であるので、ここでは詳細な説明は省くが、本
実施例では、従来例の構成に加えて記憶装置12が追加
されている。以下に図1および図2により本実施例によ
る位置合わせ方法について説明する。
1の実施例を概略図で示したものである。同図におい
て、位置合わせ光学系Sおよび、A/D変換装置6、積
算装置7、位置検出装置8の機能は図10(a)の従来
例と同様であるので、ここでは詳細な説明は省くが、本
実施例では、従来例の構成に加えて記憶装置12が追加
されている。以下に図1および図2により本実施例によ
る位置合わせ方法について説明する。
【0018】不図示のウエハ搬送装置による、ウエハW
1がXYステージ11に載置されると、CPU9は図2
で示す1番目の計測ショットS1に形成されている位置
合わせ用マークM1xが、位置合わせ光学系Sの視野範囲
内に位置するよう、ステージ駆動装置10に対してコマ
ンドを送り、XYステージ11を駆動する。非露光光を
照射する位置合わせ用照明手段2より照射された光束
は、ビームスプリッタ3、レチクルRおよび投影光学系
1を介して、位置合わせ用マークM1xを照明している。
位置合わせマークM1xは、図10(b)で示した格子状
マークである。A/D変換装置6、積算装置7、位置検
出装置8は、従来例で説明したのと同様な方法でレチク
ルRとマークM1xとの相対的な位置ずれ量を求める。次
に、CPU9は、y方向の位置合わせマークであるM1y
が、位置合わせ光学系Sの視野範囲に入るよう、XYス
テージ11を駆動し、M1xと同様な方法でレチクルRと
マークM1yとの相対的な位置ずれ量を求める。
1がXYステージ11に載置されると、CPU9は図2
で示す1番目の計測ショットS1に形成されている位置
合わせ用マークM1xが、位置合わせ光学系Sの視野範囲
内に位置するよう、ステージ駆動装置10に対してコマ
ンドを送り、XYステージ11を駆動する。非露光光を
照射する位置合わせ用照明手段2より照射された光束
は、ビームスプリッタ3、レチクルRおよび投影光学系
1を介して、位置合わせ用マークM1xを照明している。
位置合わせマークM1xは、図10(b)で示した格子状
マークである。A/D変換装置6、積算装置7、位置検
出装置8は、従来例で説明したのと同様な方法でレチク
ルRとマークM1xとの相対的な位置ずれ量を求める。次
に、CPU9は、y方向の位置合わせマークであるM1y
が、位置合わせ光学系Sの視野範囲に入るよう、XYス
テージ11を駆動し、M1xと同様な方法でレチクルRと
マークM1yとの相対的な位置ずれ量を求める。
【0019】次にCPU9は、XYステージ11を2番
目の計測ショットS2のx方向計測用マークM2xが位置
合わせ光学系Sの視野範囲に入るよう移動し、以下S1
と同様にS3,S4,・・・・・・,S24とウエハW1上に
形成されているショットについて、そのx方向ずれとy
方向ずれ量を計測する。このときのウエハW1上に位置
するショットを図2の(a)に示す。
目の計測ショットS2のx方向計測用マークM2xが位置
合わせ光学系Sの視野範囲に入るよう移動し、以下S1
と同様にS3,S4,・・・・・・,S24とウエハW1上に
形成されているショットについて、そのx方向ずれとy
方向ずれ量を計測する。このときのウエハW1上に位置
するショットを図2の(a)に示す。
【0020】次にCPU9は、各計測ショットでの設計
上のマーク位置di =[dxi,dyi]T をウエハマーク
計測によって得られた実際のマーク位置ai =[axi,
ayi]T に補正変換により重ね合わせようとしたと
き、補正の残差ei =[exi,eyi]T を含んだ補正位
置gi =[gxi,gyi]T =[axi+exi,axi+
exi]T と前記di との関係が
上のマーク位置di =[dxi,dyi]T をウエハマーク
計測によって得られた実際のマーク位置ai =[axi,
ayi]T に補正変換により重ね合わせようとしたと
き、補正の残差ei =[exi,eyi]T を含んだ補正位
置gi =[gxi,gyi]T =[axi+exi,axi+
exi]T と前記di との関係が
【0021】
【数4】 で表わされたとして、変換パラメータB,Θ,Sを、補
正の残差ei の2乗和
正の残差ei の2乗和
【0022】
【数5】 が最小になる条件の下に計算する。ここで、B,Θ,S
は、
は、
【0023】
【数6】 であり、βx ,βy は、各々ウエハのx方向、y方向の
伸び、θx ,θy は各々ショット配列のx軸、y軸の回
転成分を表わしている。また、Sはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。これらの変換パラメータは、
ウエハW1に形成されているパターンの、理想的な位置
からのずれの誤差要因として、倍率成分、回転成分、並
行ずれ成分を表わしている。CPU9は、求めた変換パ
ラメータによったときの残差E=(e1 ,e2 ,・・・・・
・,e24)を記憶装置12に記憶する。この残差は、変
換式3が一次式であるから、ウエハW1に形成されてい
るショット配列の非線形分に相当するものであり、同一
ロットのウエハであれば、ほぼ同じ量であると考えられ
る。CPU9は求めた変換パラメータにより設計上のシ
ョット配列格子を変換した格子に従ってXYステージ1
1をステップ&リピート駆動し、ウエハW1の各ショッ
トを順次露光し、全てのショットの露光が終了した時点
で、ウエハW1をウエハ搬送装置により不図示のウエハ
収納キャリアに収納する。
伸び、θx ,θy は各々ショット配列のx軸、y軸の回
転成分を表わしている。また、Sはウエハ全体としての
並行ずれを表わしている。これらの変換パラメータは、
ウエハW1に形成されているパターンの、理想的な位置
からのずれの誤差要因として、倍率成分、回転成分、並
行ずれ成分を表わしている。CPU9は、求めた変換パ
ラメータによったときの残差E=(e1 ,e2 ,・・・・・
・,e24)を記憶装置12に記憶する。この残差は、変
換式3が一次式であるから、ウエハW1に形成されてい
るショット配列の非線形分に相当するものであり、同一
ロットのウエハであれば、ほぼ同じ量であると考えられ
る。CPU9は求めた変換パラメータにより設計上のシ
ョット配列格子を変換した格子に従ってXYステージ1
1をステップ&リピート駆動し、ウエハW1の各ショッ
トを順次露光し、全てのショットの露光が終了した時点
で、ウエハW1をウエハ搬送装置により不図示のウエハ
収納キャリアに収納する。
【0024】次にCPU9は、ウエハ搬送装置により次
に処理すべきウエハW2をXYステージ11に載置す
る。今度は、CPU9は図2の(b)に示すショットに
ついて順次位置合わせマークを先に説明したのと同様な
方法で計測し、各ショットでのx方向ずれとy方向ずれ
量a2i=[a2xi ,a2yi ]T を求める。CPU9は、
ここでW1のときと同様に変換パラメータB2 ,Θ2 ,
S2 を求め、先に記憶装置12に記憶しておいた非線形
誤差分E=e1 ,e2 ,・・・・・・e24から、
に処理すべきウエハW2をXYステージ11に載置す
る。今度は、CPU9は図2の(b)に示すショットに
ついて順次位置合わせマークを先に説明したのと同様な
方法で計測し、各ショットでのx方向ずれとy方向ずれ
量a2i=[a2xi ,a2yi ]T を求める。CPU9は、
ここでW1のときと同様に変換パラメータB2 ,Θ2 ,
S2 を求め、先に記憶装置12に記憶しておいた非線形
誤差分E=e1 ,e2 ,・・・・・・e24から、
【0025】
【数7】 としたときのショット配列に従い、XYステージ11を
ステップ&リピートをして全てのショットを露光する。
以下、3枚目以降、同一ロット内の全てのウエハについ
て処理が終るまでW2と同じ手順で計測、ステップ&リ
ピート、露光を行なう。CPU9は予め1ロットのウエ
ハ枚数を記憶しており、ウエハのロットが変わったとき
は、最初の1枚目についてW1と同様の手順で非線形分
の誤差を計測・記憶し、同一ロットの残りのウエハにつ
いてはW2と同様の手順を繰り返す。図3に以上説明し
た手順のフローチャートを示す。
ステップ&リピートをして全てのショットを露光する。
以下、3枚目以降、同一ロット内の全てのウエハについ
て処理が終るまでW2と同じ手順で計測、ステップ&リ
ピート、露光を行なう。CPU9は予め1ロットのウエ
ハ枚数を記憶しており、ウエハのロットが変わったとき
は、最初の1枚目についてW1と同様の手順で非線形分
の誤差を計測・記憶し、同一ロットの残りのウエハにつ
いてはW2と同様の手順を繰り返す。図3に以上説明し
た手順のフローチャートを示す。
【0026】
【実施例2】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。第1の実施例では、ロット最初のウエハW1上に形
成されている全てのショットについて計測を行ない、非
線形誤差を計測していたが、ここでは図4(a)におい
てショット番号を付したショットのみ計測を行なう。こ
の場合、ここで計測されたショット数をlとすると、得
られる非線形誤差は、Es =(es1,es2,・・・・・・
esl)となる。このEs で2枚目以降のウエハについて
処理を行なう手順を以下に説明する。
る。第1の実施例では、ロット最初のウエハW1上に形
成されている全てのショットについて計測を行ない、非
線形誤差を計測していたが、ここでは図4(a)におい
てショット番号を付したショットのみ計測を行なう。こ
の場合、ここで計測されたショット数をlとすると、得
られる非線形誤差は、Es =(es1,es2,・・・・・・
esl)となる。このEs で2枚目以降のウエハについて
処理を行なう手順を以下に説明する。
【0027】CPU9は、ウエハ搬送装置により次に処
理すべきウエハW2をXYステージ11に載置する。今
度は、CPU9は図4の(b)に示すショットについて
順次位置合わせマークを先に説明したのと同様な方法で
計測し、各ショットでのx方向ずれとy方向ずれ量a
s2i =[as2xi,as2yi]T を求め、W1のときと同様
に変換パラメータBs2,Θs2,Ss2を求める。ここで先
に得られたEs は、全てのショットについて計測してい
ないため、CPU9は計測しなかったショットの位置の
誤差量を補間により求める。CPU9はロット最初のウ
エハW1から得られたk番目の計測ショットの非線形誤
差eskを
理すべきウエハW2をXYステージ11に載置する。今
度は、CPU9は図4の(b)に示すショットについて
順次位置合わせマークを先に説明したのと同様な方法で
計測し、各ショットでのx方向ずれとy方向ずれ量a
s2i =[as2xi,as2yi]T を求め、W1のときと同様
に変換パラメータBs2,Θs2,Ss2を求める。ここで先
に得られたEs は、全てのショットについて計測してい
ないため、CPU9は計測しなかったショットの位置の
誤差量を補間により求める。CPU9はロット最初のウ
エハW1から得られたk番目の計測ショットの非線形誤
差eskを
【0028】
【数8】 としたとき、
【0029】
【数9】 を満たすスプライン関数Cx (x,y),Cy (x,
y)を計算し、記憶する。図5は、計測により得られた
非線形誤差量と、それをスプライン補間した例を示す。
y)を計算し、記憶する。図5は、計測により得られた
非線形誤差量と、それをスプライン補間した例を示す。
【0030】CPU9は、求めた関数Cx (x,y),
Cy (x,y)を用い、n枚目のウエハのi番目のショ
ットの位置を
Cy (x,y)を用い、n枚目のウエハのi番目のショ
ットの位置を
【0031】
【数10】 として補間する。ただし、
【0032】
【数11】 である。このように、ロット最初のウエハで用いる計測
ショットの数を減らすことにより計測に要する時間を短
縮することができ、全体的な装置のスループットを向上
させることが可能になる。図6に本実施例のフローチャ
ートを示す。
ショットの数を減らすことにより計測に要する時間を短
縮することができ、全体的な装置のスループットを向上
させることが可能になる。図6に本実施例のフローチャ
ートを示す。
【0033】
【実施例3】次に本発明の第3の実施例について説明す
る。第1、第2の実施例では計測ショットは予め決めら
れているが、第3の実施例では計測によって得られた非
線形誤差を元に、最適な計測ショットを選択するように
する。
る。第1、第2の実施例では計測ショットは予め決めら
れているが、第3の実施例では計測によって得られた非
線形誤差を元に、最適な計測ショットを選択するように
する。
【0034】CPU9は、ロット最初のウエハW1をX
Yステージ11に載置後、いくつかの計測ショットパタ
ーンについて、例えば図7の(1)〜(4)で示した各
計測ショットの組み合わせについて、第2の実施例で説
明したように非線形誤差を計算により求める。この場合
計測ショットのパターンは4種類であるから、得られる
非線形誤差はEs1,Es2,Es3,Es4の4つになる。次
にCPU9は、これらの非線形誤差から
Yステージ11に載置後、いくつかの計測ショットパタ
ーンについて、例えば図7の(1)〜(4)で示した各
計測ショットの組み合わせについて、第2の実施例で説
明したように非線形誤差を計算により求める。この場合
計測ショットのパターンは4種類であるから、得られる
非線形誤差はEs1,Es2,Es3,Es4の4つになる。次
にCPU9は、これらの非線形誤差から
【0035】
【数12】 となる計測ショットパターンを求める。ただし、
【0036】
【数13】 で、nは該当する計測ショットパターンでの計測ショッ
ト数である。CPU9は、このようにして選択したパタ
ーンを、当該ロットでの位置合わせに使用する計測ショ
ットパターンとして記憶し、以下第2実施例と同様に位
置合わせを行なう。そして、1つのロット全てのウエハ
の処理が終り、新しいロットに切り替わったときに、同
じように計測ショットパターンを選び直せば良い。以上
の手順を図8に示す。
ト数である。CPU9は、このようにして選択したパタ
ーンを、当該ロットでの位置合わせに使用する計測ショ
ットパターンとして記憶し、以下第2実施例と同様に位
置合わせを行なう。そして、1つのロット全てのウエハ
の処理が終り、新しいロットに切り替わったときに、同
じように計測ショットパターンを選び直せば良い。以上
の手順を図8に示す。
【0037】
【実施例4】以上説明した方法では、予めいくつかの計
測ショットパターンを決めておき、その中から適当なも
のを選択したが、計測により得られた非線形誤差の分布
から適した計測ショットパターンを決定しても良い。以
下に非線形誤差の分布から計測ショットパターンを決定
する方法について説明する。
測ショットパターンを決めておき、その中から適当なも
のを選択したが、計測により得られた非線形誤差の分布
から適した計測ショットパターンを決定しても良い。以
下に非線形誤差の分布から計測ショットパターンを決定
する方法について説明する。
【0038】CPU9は、ロット最初のウエハW1をX
Yステージ11に載置後、図2(a)で示した計測ショ
ットパターンに従って順次x方向ずれ、y方向ずれを計
測し、第1の実施例と同様に実際のマーク位置ai 、設
計上のマーク位置di から変換パラメータBa ,Θa ,
Sa を計測する。そして、この変換パラメータによった
ときの非線形誤差Ea の大きさの分布を計算する。図9
(a)(b)は、得られた非線形誤差|Ea |を等高線
図で表わした例である。次にCPU9は、|Ea |の中
で、所定の閾値th を越える計測ショット位置を求め
る。例えば、図9(b)の矢印は閾値を越えた非線形誤
差を持った計測ショット位置を表わしたものである。こ
こで、そのサンプルショット位置をp=(xp ,yp )
としたとき、pを中心として、半径rの範囲に存在する
計測ショットでの計測値を除いて再度変換パラメータを
計算し、この変換パラメータによったときの非線形誤差
Erを記憶装置12に記憶する。2枚目以降のウエハに
ついては、先の第1の実施例と同様に処理を行なうが、
このときの計測ショットは、W1で非線形誤差が閾値t
h を越えないように計測ショットを除いたものを用い
る。ここで閾値th と、半径rは、要求される位置合わ
せ精度、スループットなどを考慮して、それらが適切な
値となるよう定めればよい。これにより、同一ロット内
でウエハが局所的に変形を起こしているような場合に、
その近辺を計測ショットとして使わないようにするの
で、全体を一次式近似を行なったときの近似精度の低下
を避け、かつ変形を起こしている場合の近傍は、予め計
測された非線形成分を使って補正を行なうので、高い位
置合わせ精度を得ることができる。
Yステージ11に載置後、図2(a)で示した計測ショ
ットパターンに従って順次x方向ずれ、y方向ずれを計
測し、第1の実施例と同様に実際のマーク位置ai 、設
計上のマーク位置di から変換パラメータBa ,Θa ,
Sa を計測する。そして、この変換パラメータによった
ときの非線形誤差Ea の大きさの分布を計算する。図9
(a)(b)は、得られた非線形誤差|Ea |を等高線
図で表わした例である。次にCPU9は、|Ea |の中
で、所定の閾値th を越える計測ショット位置を求め
る。例えば、図9(b)の矢印は閾値を越えた非線形誤
差を持った計測ショット位置を表わしたものである。こ
こで、そのサンプルショット位置をp=(xp ,yp )
としたとき、pを中心として、半径rの範囲に存在する
計測ショットでの計測値を除いて再度変換パラメータを
計算し、この変換パラメータによったときの非線形誤差
Erを記憶装置12に記憶する。2枚目以降のウエハに
ついては、先の第1の実施例と同様に処理を行なうが、
このときの計測ショットは、W1で非線形誤差が閾値t
h を越えないように計測ショットを除いたものを用い
る。ここで閾値th と、半径rは、要求される位置合わ
せ精度、スループットなどを考慮して、それらが適切な
値となるよう定めればよい。これにより、同一ロット内
でウエハが局所的に変形を起こしているような場合に、
その近辺を計測ショットとして使わないようにするの
で、全体を一次式近似を行なったときの近似精度の低下
を避け、かつ変形を起こしている場合の近傍は、予め計
測された非線形成分を使って補正を行なうので、高い位
置合わせ精度を得ることができる。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、複数のサンプルの位置
から、位置合わせしようとする基板の全体の位置ずれを
算出する際の、所定の変換式からのずれ量を予め可能な
限り多くのサンプルから求め、それを記憶して以降の基
板の位置合わせの補正に使うため、スループットの低下
をきたさずに高精度の位置合わせを行なうことが可能で
ある。
から、位置合わせしようとする基板の全体の位置ずれを
算出する際の、所定の変換式からのずれ量を予め可能な
限り多くのサンプルから求め、それを記憶して以降の基
板の位置合わせの補正に使うため、スループットの低下
をきたさずに高精度の位置合わせを行なうことが可能で
ある。
【図1】 本発明の一実施例に係る位置合わせ装置の要
部概略図である。
部概略図である。
【図2】 図1の装置で計測するサンプル位置を示す平
面図である。
面図である。
【図3】 図1の装置の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図4】 本発明の第2実施例のサンプル位置を示す平
面図である。
面図である。
【図5】 上記第2実施例における非線形成分の例を示
すグラフである。
すグラフである。
【図6】 上記第2実施例の動作を示すフローチャート
である。
である。
【図7】 本発明の第3実施例のサンプル位置を示す平
面図である。
面図である。
【図8】 上記第3実施例の動作を示すフローチャート
である。
である。
【図9】 発明の第4実施例における非線形成分の絶対
値と等高線図の例を示すグラフである。
値と等高線図の例を示すグラフである。
【図10】 従来の位置合わせ装置の要部概略図であ
る。
る。
【図11】 図10の装置で計測するサンプル位置を示
す平面図である。
す平面図である。
1:投影光学形、2:位置合わせ用照明器具、3:ビー
ムスプリッタ、4:結像光学系、5:撮像装置、6:A
/D変換装置、7:積算装置、8:位置検出装置、9:
CPU、10:ステージ駆動装置、11:XYステー
ジ、12:記憶装置。
ムスプリッタ、4:結像光学系、5:撮像装置、6:A
/D変換装置、7:積算装置、8:位置検出装置、9:
CPU、10:ステージ駆動装置、11:XYステー
ジ、12:記憶装置。
Claims (3)
- 【請求項1】 予め1つ以上の位置合わせ対象物を所定
の配列にしたがって形成された基板を順次供給し、各基
板ごとにその上に形成されている位置合わせ対象物を所
定の基準位置に順次位置合わせする位置合わせ方法にお
いて、 順次供給される所定数の基板のうち先行する少なくとも
一枚の基板における位置合わせ対象物の位置の、設計上
の位置からのずれ量を順次計測し、これにより求めた前
記位置合わせ対象物の実際の配列を求める第1工程と、 前記第1工程により求められた実際の配列と設計上の配
列との関係を、所定の変換パラメータにより記述したと
き誤差が最小になるよう該変換パラメータを決定する第
2工程と、 該変換パラメータによったときの各位置合わせ対象物の
設計上の配列に対する誤差量を記憶する第3工程と、 前記所定数の基板の位置合わせ工程の位置合わせ補正量
として、前記第3工程により記憶した誤差量を用いる第
4工程とを有することを特徴とする位置合わせ方法。 - 【請求項2】 前記第4工程は、前記所定数の基板のう
ち後続する基板について、前記第1および第2工程と同
じ方法により変換パラメータを求め、各位置合わせ対象
物の位置合わせに際して該変換パラメータによる位置合
わせ量と前記第3工程により記憶した補正量とに基づい
て位置合わせを行なうことを特徴とする請求項1記載の
位置合わせ方法。 - 【請求項3】 位置合わせされる基板上に予め所定の配
列にしたがって形成された1つ以上の位置合わせ対象物
を、所定の基準位置に順次位置合わせする位置合わせ装
置において、 前記基板上に形成されている位置合わせ対象物の位置
の、設計上の位置からのずれ量を順次計測し、これによ
り求めた前記位置合わせ対象物の実際の配列を求める位
置計測手段と、 前記位置計測手段により求められた実際の配列と設計上
の配列との関係を、所定の変換パラメータにより記述し
たとき誤差が最小になるよう該変換パラメータを決定す
る補正計算手段と、 該変換パラメータによったときの各位置合わせ対象物の
設計上の配列に対する誤差量を記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶した誤差量を、位置合わせ対象として
引き続き供給される基板の位置合わせの際、補正量とし
て反映させる誤差補正手段とを具備することを特徴とす
る位置合わせ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5933093A JP3002351B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 位置合わせ方法および装置 |
US08/202,064 US5499099A (en) | 1993-02-25 | 1994-02-25 | Alignment method and alignment system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5933093A JP3002351B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 位置合わせ方法および装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11173965A Division JP3065613B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 位置合わせ装置および方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06252027A true JPH06252027A (ja) | 1994-09-09 |
JP3002351B2 JP3002351B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=13110226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5933093A Expired - Fee Related JP3002351B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 位置合わせ方法および装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5499099A (ja) |
JP (1) | JP3002351B2 (ja) |
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JP2002353121A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-06 | Nikon Corp | 露光方法及びデバイス製造方法 |
JP2003086483A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Canon Inc | 位置合わせ方法および位置合わせ装置、並びに露光装置 |
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JP2020194891A (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | キヤノン株式会社 | リソグラフィ装置及び物品の製造方法 |
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JPH08130180A (ja) * | 1994-10-28 | 1996-05-21 | Nikon Corp | 露光方法 |
JP3666051B2 (ja) * | 1995-04-13 | 2005-06-29 | 株式会社ニコン | 位置合わせ方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
JPH08293453A (ja) * | 1995-04-25 | 1996-11-05 | Canon Inc | 走査型露光装置及び該装置を用いた露光方法 |
JP3320262B2 (ja) * | 1995-07-07 | 2002-09-03 | キヤノン株式会社 | 走査露光装置及び方法並びにそれを用いたデバイス製造方法 |
US5751404A (en) * | 1995-07-24 | 1998-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method wherein alignment is carried out by comparing marks which are incident on both reticle stage and wafer stage reference plates |
KR100226599B1 (ko) * | 1995-09-04 | 1999-10-15 | 미따라이 하지메 | 구동제어장치 및 방법 |
JP3634487B2 (ja) * | 1996-02-09 | 2005-03-30 | キヤノン株式会社 | 位置合せ方法、位置合せ装置、および露光装置 |
US5920398A (en) * | 1996-03-01 | 1999-07-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface position detecting method and scanning exposure method using the same |
US6559465B1 (en) | 1996-08-02 | 2003-05-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface position detecting method having a detection timing determination |
JP3337921B2 (ja) | 1996-08-23 | 2002-10-28 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置および位置合せ方法 |
JP3595707B2 (ja) | 1998-10-23 | 2004-12-02 | キヤノン株式会社 | 露光装置および露光方法 |
JP2000353657A (ja) * | 1999-06-14 | 2000-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | 露光方法、露光装置およびその露光装置を用いて製造された半導体装置 |
WO2001001463A1 (fr) * | 1999-06-29 | 2001-01-04 | Nikon Corporation | Procede et appareil pour detecter un repere, procede et appareil d'exposition, procede de production du dispositif et dispositif |
US20020042664A1 (en) * | 2000-05-31 | 2002-04-11 | Nikon Corporation | Evaluation method, position detection method, exposure method and device manufacturing method, and exposure apparatus |
US7030984B2 (en) * | 2002-05-23 | 2006-04-18 | Therma-Wave, Inc. | Fast wafer positioning method for optical metrology |
JP4315420B2 (ja) | 2003-04-18 | 2009-08-19 | キヤノン株式会社 | 露光装置及び露光方法 |
JP2009302344A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Canon Inc | 露光装置及びデバイス製造方法 |
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US4843563A (en) * | 1985-03-25 | 1989-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Step-and-repeat alignment and exposure method and apparatus |
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