JPH1022190A

JPH1022190A - 露光装置における位置合わせ誤差補正方法および該方法を用いた露光装置

Info

Publication number: JPH1022190A
Application number: JP16896796A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Aoki; 淳行青木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】露光装置における基板の位置補正等の際に用
いて有効な補正パラメータ決定方法を提供する。【構成】基板の複数のアライメントマークの位置を測
定して所定の座標系における該測定された複数のアライ
メントマークの座標位置のデータを取得し、得られた複
数のデータを、該データを補正する少なくとも１つの補
正パラメータを含む関数により変換することにより補正
された位置座標データを求め、前記補正された複数の座
標位置データとそれぞれの設計上の座標位置との偏差の
うちの最大の偏差が略最小となるように前記補正パラメ
ータを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトマスクあるいは
レチクル上に形成されたパターンの像を、感光基板（ウ
エハ）上に投影光学系を介してまたは直接投射して感光
基板を露光することによりパターンを転写する半導体ま
たは液晶製造用露光装置に関するものであり、特に上記
のような露光装置において感光基板を所定の露光位置に
位置合わせするためのアライメントマークの位置補正に
用いて好適なデータ補正方法に関わる。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称す
る）のパターン像を投影光学系を介して感光材が塗布さ
れたウエハ上の複数のショット領域に投影する投影露光
装置が使用されている。この種の投影露光装置として近
年は、ウエハを２次元的に移動自在なステージ上に載置
し、このステージによりウエハを歩進（ステッピング）
させて、レチクルのパターン像をウエハ上の各ショット
領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・ア
ンド・リピート方式の露光装置、特に、縮小投影型の露
光装置（ステッパー）もある。

【０００３】例えば半導体素子はウエハ上に多数層の回
路パターンを重ねて形成されるので、２層目以降の回路
パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上に
すでに露光されている回路パターンとこれから露光され
るべきレチクルのパターン像との位置合わせ、即ちウエ
ハとレチクルとの位置合わせ（アライメント）を精確に
行う必要がある。従来のステッパー等におけるウエハの
位置合わせ方法としては、次のようなエンハーンスト・
グローバル・アライメント（以下、「ＥＧＡ」という）
方式が使用されてきた（例えば特開昭６１−４４４２９
号公報参照）。

【０００４】このＥＧＡ方式では、ウエハ上には、ウエ
ハマークと呼ばれる位置合わせ用のマークをそれぞれ含
む複数のショット領域（チップパターン）が形成されて
おり、これらショット領域は、予めウエハ上に設定され
た配列座標に基づいて規則的に配列されている。しかし
ながら、ウエハ上の複数のショット領域の設計上の配列
座標値（ショット配列）に基づいてウエハをステッピン
グさせても、例えばウエハの残存回転誤差、ステージ座
標系（又はショット配列）の直交度誤差、ウエハの線形
伸縮（スケーリング）、ウエハ（中心位置）のオフセッ
ト（平行移動）、などの要因により、ウエハが精確に位
置合わせされるとは限らない。

【０００５】これらの諸誤差量に基づくウエハの座標変
換は６つのパラメータを含む一次変換式で記述できる。
そこで、ウエハマークを含む複数のショット領域が規則
的に配列されたウエハに対し、試料座標系としてのウエ
ハ上の座標系（ｘ，ｙ）の座標値を、静止座標系として
のステージ上の座標系（Ｘ，Ｙ）の座標値に変換する一
次変換モデルを、６個の変換パラメータａ〜ｆを用いて
次のように表現することができる。

【０００６】

【数１】

【０００７】この変換式における６個の変換パラメータ
ａ〜ｆは、例えば最小自乗近似法により求めることがで
きる。この場合、ウエハ上の複数のショット領域（チッ
プパターン）の中から幾つか選び出されたショット領域
（以下、「サンプルショット」という）の各々に付随し
た座標系（ｘ，ｙ）上の設計上の座標がそれぞれ（ｘ
１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、・・・・、（ｘｎ，ｙ
ｎ）であるウエハマークに対して所定の基準位置への位
置合わせ（アライメント）を行う。そして、そのときの
ステージ上の座標系（Ｘ，Ｙ）での座標値（ｘＭ１，ｙ
Ｍ１）、（ｘＭ２，ｙＭ２）、・・・・、（ｘＭｎ，ｙ
Ｍｎ）を実測する。

【０００８】また、選び出されたウエハマークの設計上
の配列座標（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１，・・・・，ｎ）を
上述の１次変換モデルに代入して得られる計算上の配列
座標（Ｘｉ，Ｙｉ）とアライメント時の計測された座標
（ｘＭｉ，ｙＭｉ）との差（Δｘ，Δｙ）をアライメン
ト誤差と考える。この一方のアライメント誤差Δｘは例
えば（Ｘｉ−ｘＭｉ）² のｉに関する和で表され、他方
のアライメント誤差Δｙは例えば（Ｙｉ−ｙＭｉ）² の
ｉに関する和で表される。

【０００９】そして、それらアライメント誤差Δｘ及び
Δｙを６個の変換パラメータａ〜ｆで順次偏微分し、そ
の値が０となるような方程式をたてて、それら６個の連
立方程式を解けば６個の変換パラメータａ〜ｆが求めら
れる。これ以降は、変換パラメータａ〜ｆを係数とした
一次変換式を用いて計算した配列座標に基づいて、ウエ
ハの各ショット領域の位置合わせを行うことができる。
あるいは、一次変換式では近似精度が良好でない場合に
は、例えば２次以上の高次式を用いてウエハの位置合わ
せを行うようにしてもよい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
露光装置における重ね合わせ露光時の位置補正の場合に
は、ウエハ上の複数の測定点の位置（前回の露光でウエ
ハ上にすでに形成されているアライメントマーク位置）
を測定し、その測定値と理想値（レチクルにより規定さ
れる次に行うべき露光時の適正位置）の偏差を小さくす
るようにウエハのシフト（横ずれ）、倍率、回転、ウエ
ハ上でのショット領域配列の直交度などをパラメータと
する線形（場合によっては非線形）関数による補正を行
う。この例のように複数の一次元または多次元のデータ
（あるいは測定値）とその理想値に対して、１つまたは
複数のパラメータを含む線形または非線形関数による補
正を行うに際して、補正されたデータと理想値の偏差を
小さくするパラメータを求める問題において、最小自乗
法がしばしば用いられる。特に露光装置における重ね合
わせ露光時の位置補正においても、最小自乗法は主要な
手段として用いられてきた。

【００１１】しかしながら、最小自乗法は補正されたデ
ータと理想値との偏差（誤差）の標準偏差を最小とする
ための最適解を求める手法である。従って最小自乗法を
用いてパラメータを求めた場合、偏差はいわば平均的に
は小さくなりはするが、一つあるいは少数のデータにお
いて大きな偏差が残るということもあり得る。なぜなら
最小自乗法は標準偏差を最小にする手法あるので、大き
な偏差を持つデータが少数あっても、他の大多数のデー
タの偏差が小さければ、それらの小さな偏差によって大
きな偏差がいわば吸収されてしまうからである。

【００１２】ところが例えば半導体や表示装置用の液晶
の製造用の露光装置における重ね合わせ等においては、
大きな偏差を持つ点が一つでもあると、製品自体が不良
品になってしまう。言い換えると半導体デバイス、液晶
デバイスにおいては全体としての偏差の平均的な大きさ
よりも偏差の最大値が製品性能に対して支配的である。
この例のように最小自乗法のように平均的な偏差（この
場合標準偏差）を最小にすることが必ずしも産業上の最
適解とはならない場合がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はデータ補正計算
を行う際に、全ての偏差の絶対値の最大値を最小とする
補正を行う方法を提供し、これを露光装置・測定器に適
用するものである。このように複数のデータの偏差の最
大値を最小にする補正関数を求めることは一部の這行法
では可能ではある。しかし這行法ではデータおよびパラ
メータの数、想定する写像式によって算出方法を変更す
る必要があり複雑になるという問題、また収束に時間が
かかるので特に装置のスループットに影響を与える基板
のアライメント等に用いるには不適切であるという問
題、更にパラメータの数の多い多次元問題ではデータが
適正化される方向を見い出すことが困難であり、最適解
に遠いところで収束する場合があるという問題などがあ
り適切な方法ではない。また解析的でないので自動演算
が難しいという難点がある。

【００１４】そこで本発明は以下のような方法を用い
る。すなわち複数の一次元または多次元のデータを測定
・計測等により取得し、そのデータの値の理想値に対
し、データを１つまたは複数のパラメータを含む線形ま
たは非線形関数により補正し、補正されたデータと理想
値の偏差を小さくするパラメータを求める問題におい
て、重み付きの最小自乗法を利用しパラメータを求めた
後にそのパラメータによって得られる偏差が最大となる
データの重みを大きくし、再度重み付きの最小自乗法を
行うことを繰り返すことで全ての補正データ・理想値間
の偏差の絶対値の最大値を最小に抑えることを自動計算
で行うものとした。

【００１５】あるいは、複数の一次元または多次元のデ
ータを、１つまたは複数のパラメータによる線形または
非線形関数で近似（フィッティング）する問題に関して
も同方法が利用できる。

【００１６】具体的な式を使い近似の例で説明する。
今、Ｎ対のデータ（Ｘｉ，ｙｉ）があるとし、ｆ（ｘ）
＝ａｘ＋ｂの一次式でこれを近似する場合を想定する。

【００１７】重み付き最小自乗法では評価関数と呼ばれ
る関数を、

【数２】とおいて、

【数３】を満足するａ，ｂすなわち、

【数４】を求めることになる。ここでｗ_i は各点にかかる重みで
ある。なお、通常の最小自乗法はすべてのｗ_i が１とな
る特殊な場合と考えればよい。

【００１８】さて、本発明の方法はここで計算処理を終
了せずに以下の継続処理を行う。まず上記で得られたパ
ラメータａ，ｂを用い、各データの偏差（近似誤差）、 △ｙ_i＝｜ｆ（ｘ_i）−ｙ_i｜を求め、このうち最大のものを捜す。次に最大の偏差を
持つ点にかかる重みをＷ_i ← Ｗ_i＋△Ｗ_i の様に加算する。Δｗ_i は各点ごとに定数としても良
い。

【００１９】このあと再度重み付き最小自乗法を繰り返
していく。このように、逐次最大偏差を持つ点の重みを
大きくするという重み付き最小自乗法を繰り返すことで
最大偏差が徐々に小さくなっていく。

【００２０】計算回数と最大偏差の関係を図１に示す。
計算を繰り返すうちに最大偏差の低減が鈍くなる。ここ
で計算の収束を判断し、繰り返しを中止する。収束の状
態は２種類考えられ、これを基準に繰り返し計算の中止
を判定する。１つは、特定回数連続で最大偏差が大きく
変化しない場合（図１（ａ））、もう一つは特定回数連
続で最大偏差が歴代最小の最大偏差値より大きい場合
（図１（ｂ））である。

【００２１】なお、最大偏差が歴代最小の最大偏差値よ
り大きいか小さいかの判断にはあらかじめ決めた量の許
容誤差帯を設けて判断するのが好ましい。すなわちいっ
たん歴代最小の最大偏差値Δｙ_min を得ることができた
ならば、〔Δｙ_min−ε、Δｙ_min ＋ε〕の許容誤差帯
を設定する（εは許容誤差）。以降最大偏差を算出する
たびに、この許容帯より上方にあれば大きい、下方にあ
れば小さい、許容帯の中にあれば同等という様に結果を
３種類に判断する。

【００２２】あらかじめ決めた回数連続的に「同等」で
ある、またはあらかじめ決めた回数連続的に「同等」ま
たは「大きい」状態となったならばこれ以上有意義な数
値の改良は望めないと判断して計算を打ち切る。そして
歴代で最小の最大偏差を得る重みを最終結果として採用
する。以上に説明した本発明の方法をフローチャートと
して図２に示す。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明により、特に半導体製造装
置製品の仕様のなかで標準偏差ではなく最大値、最小
値、最大値−最小値でその特性を規定されるものの性能
を向上できる。特に半導体または液晶用露光装置におけ
る重ね合わせの際のアライメント時に行われるパラメー
タの算出計算に利用できる。

【００２４】この計算とは重ね合わせ露光の際に目標デ
バイス上にすでに形成されている複数のアライメントマ
ークを測定した後にこの測定結果を用いて重ね合わせ露
光すべきパターンの座標補正パラメータを求めることで
ある。これらパラメータとはｘ，ｙ両方向のシフト、
ｘ，ｙ両方向の倍率、パターン配列の回転、配列の直交
度などがある。２次元座標ｘ，ｙに対しての各パラメー
タの作用は、

【数５】で表すことができる。ここでξ，ηはｘ，ｙシフト、γ
_x，γ_yはｘ，ｙ倍率、θはパターン配列の回転、φは配
列の直交度である。また、ｘ，ｙは各マークの理想値に
対する測定された偏差、Ｘ，Ｙはマークの設定された座
標位置、ｘ′，ｙ′はパラメータを作用させた後の残留
の座標偏差である。ｘ，ｙ，Ｘ，Ｙはマークの数だけ存
在する。

【００２５】すべてのｘ，ｙに対し本発明で得られるパ
ラメータを求めることができれば、今までの方法に比
べ、｜ｘ′｜，｜ｙ′｜の最大値を小さくすることがで
きる。この式の場合、評価関数は、Ｓ＝Σ（Ｗｘ′²＋Ｖｙ′²）となる。ｗ；ｖはそれぞれｘ；ｙ座標にかかる重みであ
る。プロセスによってはｘ；ｙ両軸のうち片軸の品質が
より重要となる場合があり、この様な場合では重要な軸
の重みを高めに設定しても良い。ｘ；ｙの重要性が同等
であるならばｗ＝ｖとして計算を進める。

【００２６】半導体や液晶デバイスの製造では、重ね合
わせ時の誤差が重要な性能要因であることは勿論である
が、その中には他点の重ね合わせ誤差がそこそこであっ
ても１点でも大きな誤差があれば全体としての性能が不
良となるデバイス種類がある。この種のデバイスでは従
来のような最小自乗法を利用した方法では不良率が高
い、製品性能が低いという欠点があった。これに対し本
方法を利用すればこの様な欠点を低減することができ、
良品率の向上、製品性能の向上が期待できる。

【００２７】補正の方法による補正と従来の方法による
補正との違いの実際を説明する。まず、簡単な例として
ｘ，ｙ方向のシフトのみを補正する場合を説明する。
今、デバイス上のパターンが図３（ａ）の左側の様に点
線で描かれた一部に歪みをもつ格子で形成されていると
する。アライメントの際はこれら格子点のいくつかの点
の位置を測定する。従来の最小自乗法でこの測定結果か
らパラメータを求めた上でパターンを重ね合わせ露光す
ると図３（ｂ）の様になる。デバイスの右上にあるパタ
ーンの歪み以外の点ではよく重ね合わせされている反面
歪みのある場所では重ね合わせの誤差が大きいことがわ
かる。これに対し本発明の方法で重ね合わせ座標を求め
た場合図３（ｃ）の様になる。図３（ｂ）では大きかっ
た右上部分の誤差が低減されている。

【００２８】半導体・液晶デバイスにおいてはデバイス
内の最大のずれが製品性能に対し支配的である場合が多
く、このような場合に本発明の方法は的確な補正方法を
提供できる。

【００２９】

【実施例】以下に本発明の実施例としての半導体または
液晶製造用の露光装置を説明する。図５は実施例の装置
を概略的に説明する図である。該装置は装置内に設置さ
れたレチクル（フォトマスク）４上のパターンを投影光
学系５を介してステージ８上に載置された感光基板（ウ
エハ）７上に投影し露光する。

【００３０】ステージ８は制御部１１の制御に従って駆
動部１０により基板７の投影光学系の光軸に垂直な面内
で互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向に移動可能である。ステ
ージの移動量あるいは位置はＸ方向、Ｙ方向に対してそ
れぞれ設けられた干渉計９（一方のみ図示している）に
よって例えば０．０１μm程度の分解能で常時計測され
る。干渉計９は装置本体に対して固定されており装置内
での絶対座標系であるステージ座標系を構成する。

【００３１】例として図５に示したレチクル４上には２
つのレチクルアライメントマーク４a、４bが形成されて
いる。露光装置はレチクルアライメント光学系１a、１b
を備えており、これらによりレチクルアライメントマー
ク４a、４bをそれぞれ観測してレチクルを所定位置に位
置合わせする。レチクルアライメント光学系１a、１bは
それぞれアライメントセンサ２a、２bおよび対物レンズ
３a、３bを有する。レチクルアライメント光学系１a、
１bは装置本体に対して（言い換えると投影光学系の光
軸に対して）所定位置に固定されているのでレチクル４
のレチクルアライメントマーク４a、４bがそれぞれレチ
クルアライメント光学系１a、１bの観測点と一致するよ
うにレチクル４を設置することで、レチクルが所定の位
置に位置合わせされる。レチクルアライメント光学系の
構成、およびそれを用いた位置合わせの方法には種々の
ものがあるが、それぞれ公知であるので詳細な説明は省
略し、以上に略述するに留める。

【００３２】露光装置は基板アライメント光学系６a、
６bを備えておりこれによりステージ８上に載置された
基板のアライメントを行う。具体的には基板アライメン
ト光学系６a、６bの観測位置に基板上に半導体あるいは
液晶の回路パターンとともにすでに形成されているアラ
イメントマークを一致させるようステージ８を動かし、
その際の干渉計９の計測値によりアライメントマークの
ステージ座標系における測定座標位置が得られる。なお
レチクルアライメント光学系と同様に基板アライメント
光学系の構成も様々な公知の方法があるが、ここでは説
明は省略する。

【００３３】得られた測定座標位置は露光装置に設けら
れたメモリに格納される。メモリに格納された該測定座
標位置データを用いて、同じく露光装置に設けられたマ
イクロコンピュータなどのデジタルプロセッサにより本
発明の方式に従った補正パラメータの演算を行い、該演
算により得られたパラメータに従って、ステージ８を移
動させる。例えば基板のシフトに関しては得られたX, Y
シフトのパラメータに従ってステージをＸ方向、Ｙ方向
にシフトさせる。倍率の補正はレンズ内部の空圧を変化
させるなどの方法でレンズ倍率を調整する。その他それ
ぞれのパラメータに従った位置補正を行い、その後補正
された位置において重ね合わせ露光が行われる。

【００３４】以下において、基板上にｘｙ２方向に位置
測定できるアライメントマーク４つが配置されている場
合に本発明の補正方式を適用したシミュレーションの一
例を示す。

【００３５】おのおののマークの設計上の座標位置とそ
れに対するマークの測定位置の誤差は次の表１の通りと
する。

【表１】

【００３６】ここで補正前の測定された位置において最
大偏差は４番目のマークのＸ座標の誤差量１．２０００
μmである。

【００３７】ここでは補正パラメータをｘ，ｙシフト
ξ、ηおよび回転θの３つとして計算実施した。この場
合位置補正の変換式は次のようになる。

【数６】評価関数は前述の通りＳ＝Σ（Ｗｘ′²＋Ｖｙ′²）である。

【００３８】下の表２が計算実施の途中経過を含んだ結
果である。計算回数は本発明の方式により行った繰り返
し計算の数である。これが０のときは元々のマークのズ
レ量を表している。また、１のときは各位置誤差の重み
w, vをすべて等しくした従来の最小自乗法に従って計算
している。２回目以降は前回の計算で最大偏差を示した
データの重みを大きくして計算する。表２のように本方
法を使いさらに計算回数を重ねていくに従って徐々に最
大のズレ量が低下していった。

【００３９】最終的には最小自乗法の解が０．４２５０
［μｍ］であるのに対し、本方法では０．３５７６［μ
ｍ］まで補正することができる。

【表２】以上のような本発明の方法により、例えば４つのアライ
メントマークの位置ずれが図４(a)の４つのベクトルで
表されているごときものであるとき、本実施例のように
して求めたx,yシフトおよび回転のパラメータに従って
図４(b)の点線で描いた位置まで基板を動かすことによ
り偏差の最大値を図のように低減することができる。

【００４０】なお、同様にこれをプロセスの補正として
考えても同様の効果がある。すなわち、すでに一度重ね
合わせ露光が終了した基板のパターンの重ね合わせ状態
が測定されているとする。表１をそのパターンの位置、
及び重ね合わせられるパターンに対する重ね合わせパタ
ーンのズレ量というように見なせば、この例をプロセス
改良のためのパラメータ算出に関して使用できる。つま
り一度試験露光を行った後に適正なパラメータをパター
ンの重なり状態の測定から求めて実際の本露光にはその
補正値を作用させることでより的確な補正値を求めると
いう方法である。

【００４１】以上の実施例の露光装置では位置測定を露
光装置自体を用いて行っているが、別途測定装置を用い
ても良い。またこのときの補正計算も本実施例では露光
装置自体のプロセッサで行っているが、上記別途の測定
装置または更に他の計算機でおこなっても良い。

【００４２】また、この計算方法をレチクル側の位置合
わせに適用することも可能である。一般にレチクルのア
ライメントはレチクル上に形成される２点以上のアライ
メントマークを装置上のアライメントセンサに位置合わ
せを行うことでなされている。

【００４３】例えば図５の様なアライメントマーク、お
よび図５のレチクルアライメントセンサ１a、１bを持つ
装置の場合でアライメントが行われそれぞれの点でｘ・
ｙの誤差をもってアライメントが終了したとする。この
場合にｘ・ｙシフト、倍率、回転（ξ、η、γ、θ）の
補正を施せは、ｘ・ｙの誤差は、下記式ｘ′・ｙ′とな
る。

【数７】このときの適正な各パラメータ（ξ、η、γ、θ）は、Ｓ＝Σ（Ｗｘ′²＋Ｖｙ′²）を評価関数として本方式にのっとり算出すればよい。

【００４４】さらに液晶デバイスでは画面継ぎ、画面継
ぎ部での隣接するパターンの重ね合わせ差が重要なファ
クタとなるが、本方法の適応が可能である。

【００４５】露光装置自体の装置製造工程（すなわち装
置の調整、検査工程）、および半導体や液晶製造工程に
おけるプロセス技術においても本方法を適応することが
可能である。

【００４６】実際の装置調整工程においては装置の微調
整というべき工程がある。これは例えば露光装置の重ね
合わせ精度、レンズのディストーション、画面継ぎ精度
などが重要な装置性能であり、それぞれが規格値を満た
すように調整されていなければならない。このために機
械的又は電気的な調整が必要であるが最終段階において
は装置ごとに固有の誤差が残存することになる。この残
存誤差、いわば装置の癖、を取り除くために装置に対す
る調整量を求めて記録するという方法がとられる。

【００４７】すなわち例えば重ね合わせの検査を行った
場合に上記ξ・η・γ_x・γ_y・θ・φの一定の誤差が起
こるとした場合、これらの量を装置に記録し、露光する
際にはこれら量を調整して露光座標を求めるようにする
のが合理的である。

【００４８】調整値は装置の制御装置（コンピュータな
ど）に記録されていればよい。この調整値の算出の際に
従来技術の最小自乗法を用いれば、標準偏差を最小とす
る最適化調整が可能となる。

【００４９】一方装置精度の規格の中には標準偏差では
なく最大値・最小値で規定されているものがあり、この
ような規格の場合は最小自乗法の解は必ずしも最適解と
はなり得ない。本方法を使用すればこの様な場合にも最
適解が得られることが可能であり、装置製造工程におい
ては装置精度調整を合理化することが可能であり、装置
を使用した半導体などの製造工程においてより厳密に調
整された装置を使用できるというそれぞれ利点がある。

【００５０】また、半導体製造工程においてはさらに本
方法を利用し、生産工程の改善を実施することが可能で
ある。生産工程では前述の装置の残存誤差と同様な露光
装置装置要因ではない残存誤差が存在する。例えば露光
工程以外の工程では基板を高温処理する工程があり、基
板の熱膨張の影響が残る場合がある。このような誤差要
因によって露光工程において前述の重ね合わせ精度など
の精度に問題が生ずる場合がある。

【００５１】この場合も前述の露光装置の調整作業と同
様の手法でプロセスの適正調整を行なうことが可能であ
る。すなわち、前述の調整が装置個体の調整であったの
に対し、ここでいう調整とはプロセスの調整、つまり半
導体などの生産プロセス個々に対する露光装置の調整で
ある。

【００５２】前述方法と同様、これら調整値を算出し装
置内部にプロセスごとの調整値として記録しておけばプ
ロセスの改善が可能となる。この場合にも本方法を適応
すればプロセスの適性度を高めることが可能となり半導
体などの性能の向上および良品率の向上に対し有益に作
用する。

【００５３】上記で説明した装置調整方法又はプロセス
調整方法に関しては前述基板アライメントの場合のｘシ
フト・ｙシフト・ｘ倍率・ｙ倍率・基板回転・配列直交
度の調整の他、マスクのｘシフト・ｙシフト・倍率・マ
スク回転の調整にも適用可能である。

【００５４】なお、装置調整工程においてはアライメン
ト関連の調整工程のみならず、機械的・電気的な調整に
関しても応用可能である。たとえば、装置の投影レンズ
のディストーションの規格は一般的に「最大」で規定さ
れており、この規格に適合すべく調整がなされる。

【００５５】投影レンズ内の複数の光学レンズ間の距離
・傾き、を微調整すればディストーションの特性が変化
することを利用してディストーション調整が行われる。
現状のディストーションのデータおよび光学レンズ間の
距離・傾きの変化に対するディストーションの変化量の
関係を元に微調整すべきレンズ間の距離・傾きを求める
ことができる。現状では最小自乗法による算出が一般的
である。この場合にも、本方法を使用すればより適正な
微調整量をもとめることが可能であり、結果として調整
の合理化を図ることが可能である。

【００５６】このほかにも、複数のデータからより適正
なパラメータを求めるという算出をする問題である限
り、本発明の方法は広く利用可能である。

【００５７】

【発明の効果】半導体・液晶デバイスにおいてはデバイ
ス内の最大のずれが製品性能に対し支配的である場合が
多く、このような場合に本発明の方法は的確な補正方法
を提供できる。即ち通常の最小自乗法に較べ、より的確
な補正方法を提供するため、製品の性能を向上させるこ
とができる。また歩留りの向上にも貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)、(b)はそれぞれ本方法による最適化の収束
の様子の例を示すグラフである。

【図２】本発明の計算方法のフローチャートである。

【図３】本方法と従来方法による結果の差の一例を示す
図である。

【図４】重ね合わせの位置ずれ補正の一例を示す説明図
である。

【図５】本発明の実施例の露光装置の構成を概略的に示
す図である。

【図６】図５の実施例の装置に用いられるレチクルの一
例を示す図である。

【符号の説明】

1a, 1b：レチクルアライメント光学系 2a, 2b：アライメントセンサ 3a, 3b：対物レンズ４：レチクル５：投影光学系 6a, 6b：基板アライメント光学系７：基板８：ステージ９：干渉計 10：駆動部 11：制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の複数のマークの位置を測定して所
定の座標系における該測定された複数のアライメントマ
ークの座標位置のデータを取得し、得られた複数のデー
タを、該データを補正する少なくとも１つの補正パラメ
ータを含む関数により変換することにより補正された位
置座標データを求め、前記補正された複数の座標位置デ
ータとそれぞれの設計上の座標位置との偏差のうちの最
大の偏差が略最小となるように前記補正パラメータを決
定することを特徴とする基板の位置合わせ誤差補正方
法。
【請求項２】前記補正パラメータを決定するに際し
て、重み付き最小自乗法により補正パラメータを求め、
求めた補正パラメータによって計算した補正座標位置デ
ータと前記設計上の座標位置との偏差が最大となるデー
タの重みを大きくし、再度重み付き最小自乗法を行うこ
とを繰り返すことにより漸近的に前記最大偏差を略最小
にすることを特徴とする請求項１に記載の基板の位置合
わせ誤差補正方法。
【請求項３】請求項２に記載の方法において、最大偏
差の最小値の所定許容幅を設定し、前記重み付き最小自
乗法を行って得た補正データと前記設計上の座標位置の
最大偏差を求めたたびごとに、そのときの最大偏差と歴
代最小の最大偏差とを比較し、そのときの最大偏差が歴
代最小の最大偏差に対する前記所定許容幅に入るか、ま
たはそのときの最大偏差が歴代最小の最大偏差より大き
くなることが所定回数連続した場合に最大偏差が略最小
に達したと判断して補正パラメータを確定することを特
徴とする基板の位置合わせ誤差補正方法。
【請求項４】前記補正方法はマスク上に形成されたパ
ターンを感光基板上に露光転写する半導体または液晶製
造用の露光装置における重ね合わせ露光時に適用される
方法であり、前記基板は感光基板であり、前記アライメ
ントマークは基板上にすでに露光されているパターンに
付随するアライメントマークであることを特徴とする請
求項１項乃至３項のいずれかに記載の基板の位置合わせ
誤差補正方法。
【請求項５】前記補正パラメータは基板位置の横ず
れ、回転、マスク上のパターンを基板上に投影する際の
倍率、または基板上でのパターン配列の直交度の少なく
とも一つに関わることを特徴とする請求項４に記載の基
板の位置合わせ誤差補正方法。
【請求項６】マスクを介して感光基板を露光すること
によりマスクに形成されたパターンを該基板上に転写す
る半導体または液晶表示デバイス製造用の露光装置であ
って、基板上にすでに露光されているパターンに付随する複数
のアライメントマークの装置内の所定の座標系における
座標位置を検出して座標位置データを取得する座標位置
検出手段と、得られた複数のデータを、該データを補正する一つまた
は複数の補正パラメータを含む関数により変換すること
により該座標位置データを補正する手段であって、前記
補正された複数の座標位置データとそれぞれの設計上の
座標位置との偏差のうちの最大の偏差が略最小となるよ
うに前記補正パラメータを決定する座標位置データ補正
手段と、該決定された補正パラメータを用いて、前記基板にすで
に形成されているパターンに対して前記マスクに形成さ
れたパターンを重ね合わせ露光する際の基板位置の補正
を行う基板位置制御手段と、を有することを特徴とする
露光装置。
【請求項７】前記座標位置データ補正手段は前記補正
パラメータを決定するに際して、重み付き最小自乗法に
より補正パラメータを求め、求めた補正パラメータによ
って計算した補正座標位置データと前記設計上の座標位
置との偏差が最大となるデータの重みを大きくし、再度
重み付き最小自乗法を行うことを繰り返すことにより漸
近的に前記最大偏差を略最小にすることを特徴とする請
求項６に記載の露光装置。
【請求項８】前記座標位置データ補正手段は前記補正
パラメータを決定するに際して、最大偏差の最小値の所
定許容幅を設定し、前記重み付き最小自乗法を行って得
た補正データと前記設計上の座標位置の最大偏差を求め
たたびごとに、そのときの最大偏差と歴代最小の最大偏
差とを比較し、そのときの最大偏差が歴代最小の最大偏
差に対する前記所定許容幅に入るか、またはそのときの
最大偏差が歴代最小の最大偏差より大きくなることが所
定回数連続した場合に最大偏差が略最小に達したと判断
して補正パラメータを確定することを特徴とする請求項
７に記載の露光装置。
【請求項９】前記補正パラメータは基板位置の横ず
れ、回転、マスク上のパターンを基板上に投影する際の
倍率、または基板上でのパターン配列の直交度の少なく
との一つに関わることを特徴とする請求項６に記載の露
光装置。
【請求項１０】露光装置の作動精度に関わる複数の量
を調整する方法であって、該複数の量の測定データを取
得し、該複数の量を調整する調整パラメータを含む関数
により前記取得した複数のデータを変換して複数の補正
データを得、該補正データのそれぞれとと前記複数の量
のそれぞれの理想値との偏差のうちの最大の偏差が略最
小となるように前記調整パラメータを決定し、該決定さ
れた調整パラメータに基づいて装置の調整を行うことを
特徴とする露光装置の調整方法。
【請求項１１】前記パラメータを決定するに際して、
重み付き最小自乗法によりパラメータを求め、求めたパ
ラメータによって計算した前記複数の補正データとその
各理想値との偏差が最大となるデータの重みを大きく
し、再度重み付き最小自乗法を行うことを繰り返すこと
により漸近的に前記最大偏差を略最小にすることを特徴
とする請求項１０に記載の露光装置の調整方法。
【請求項１２】測定により得られメモリに格納された
複数の一次元または多次元のデータを、一つまたは複数
のパラメータを含む線形または非線形の変換関数により
変換した補正データをデジタルプロセッサにより計算す
ることにより、複数の該補正データとそれぞれのデータ
の理想値との偏差のうち最大のものを最小にするパラメ
ータを求める方法において、前記補正データを求めるに
あたって、重み付きの最小自乗法を利用してパラメータ
を求め、そのパラメータによって得られる補正データの
それぞれの理想値との偏差算出し、該偏差が最大となる
データの重みを大きくして再度重み付き最小自乗法を行
うことを繰り返すことによりすべての補正データとそれ
ぞれの理想値との偏差の最大値を略最小とするように前
記パラメータを決定することを特徴とするデータ補正方
法。