JPH1055949A - Positioning method - Google Patents
Positioning methodInfo
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- JPH1055949A JPH1055949A JP8212434A JP21243496A JPH1055949A JP H1055949 A JPH1055949 A JP H1055949A JP 8212434 A JP8212434 A JP 8212434A JP 21243496 A JP21243496 A JP 21243496A JP H1055949 A JPH1055949 A JP H1055949A
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
表示装置、或いは薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる投
影露光装置に好適な位置合わせ方法に関し、特に多数枚
の基板を連続して処理する際の位置合わせ方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment method suitable for a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head, and more particularly, to a method for continuously processing a large number of substrates. The alignment method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置の集積度は飛躍的に高
まり、64Mビットや256Mビットのメモリの開発、
製造が進められている。また、液晶表示装置にあって
は、表示領域の大型化高精細化に伴い、表示画素の微細
化が進んできている。これら半導体装置或いは液晶表示
装置を製造する露光装置として、ステップ・アンド・リ
ピート方式の投影型露光装置(以下ステッパーと言う)
が用いられている。ステッパーは、半導体ウェハやガラ
ス基板(以下ウェハと総称する)上の局所領域毎にフォ
トマスク或いはレチクル(以下レチクルと総称する)上
の回路パターンの投影像を位置合わせして露光を行な
う。この位置合わせを高精度で行う方法として、以下の
4種類が知られている。2. Description of the Related Art In recent years, the degree of integration of semiconductor devices has increased dramatically, and the development of memories of 64 Mbits and 256 Mbits,
Production is underway. Further, in the liquid crystal display device, as the display area becomes larger and higher definition, the display pixels are becoming finer. As an exposure apparatus for manufacturing these semiconductor devices or liquid crystal display devices, a step-and-repeat projection exposure apparatus (hereinafter referred to as a stepper) is used.
Is used. The stepper performs exposure by aligning a projected image of a circuit pattern on a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a reticle) for each local region on a semiconductor wafer or a glass substrate (hereinafter, collectively referred to as a wafer). The following four types are known as methods for performing this alignment with high accuracy.
【0003】まず第1の位置合わせ方法として、露光毎
に投影像とショット領域との重ね合わせ状態を最良にす
るいわゆるダイ・バイ・ダイアライメント方法がある。
位置合わせのための観察光学系には、ウェハ上の露光パ
ターンが形成されるショット領域に付随した位置合わせ
マークとレチクル上の位置合わせマークとを同時に観察
するオンアクシス方式や、レチクル上のマークの投影点
から一定距離だけ離れた位置に検出中心を有するマーク
検出系によってウェハ上のマークを検出し、その検出位
置から一定距離分だけウェハを送り込むオフアクシス方
式がある。First, as a first alignment method, there is a so-called die-by-die alignment method that optimizes the state of superposition of a projected image and a shot area for each exposure.
An observation optical system for positioning includes an on-axis method for simultaneously observing a positioning mark attached to a shot area where an exposure pattern on a wafer is formed and a positioning mark on a reticle, and a method of detecting a mark on a reticle. There is an off-axis method in which a mark on a wafer is detected by a mark detection system having a detection center at a position away from the projection point by a certain distance, and the wafer is fed by a certain distance from the detected position.
【0004】ウェハ上の各局所領域毎にダイ・バイ・ダ
イアライメントを実施すると、各露光ショットの位置合
わせ精度は高くなるものの、計測回数が多いため1枚の
ウェハの処理時間が長くなるといった欠点、あるいは各
ショット領域に付随して形成されたマークが何らかの原
因で変形してしまった場合、そのショットの露光が重ね
合わせ不良となるといった欠点があった。When die-by-die alignment is performed for each local region on a wafer, the alignment accuracy of each exposure shot is improved, but the processing time for one wafer is increased due to the large number of measurements. Or, if the mark formed in association with each shot area is deformed for some reason, there is a drawback that the exposure of the shot becomes an overlay failure.
【0005】第2の位置合わせ方法として、レチクルに
対するウェハ全体の位置合わせを露光の前に一度だけ行
い、後はウェハ上のショット配列の設計値に従ってステ
ップ・アンド・リピート方式で機械的に位置決めする、
いわゆるグローバル・アライメント方法がある。グロー
バル・アライメント方法では、ウェハ上の1点のマーク
座標(X,Y)で位置を計測し、他の1点におけるXま
たはY座標値でウェハの回転を計測し、レチクルとウェ
ハの合わせ誤差に基づいてウェハ上のショット配列を決
定する。この方法は、単純な加算平均によりウェハステ
ージのX方向とY方向との2方向についてだけの誤差量
を誤差パラメータ(オフセット)として認識するに過ぎ
ず、ウェハ自体の伸縮を含む倍率誤差(スケーリン
グ)、ウェハのステージ上での回転誤差(ローテーショ
ン)、ウェハステージの走りの直交度等の影響による誤
差を考慮していない。従って、グローバル・アライメン
ト方法では計測に要する時間が短いのでスループット
(単位時間当たりのウェハ処理枚数)を向上させること
はできるが、高い重ね合わせを得ることは困難である。As a second alignment method, alignment of the entire wafer with respect to the reticle is performed only once before exposure, and thereafter mechanical alignment is performed in a step-and-repeat manner in accordance with a design value of a shot arrangement on the wafer. ,
There is a so-called global alignment method. In the global alignment method, the position is measured by the mark coordinates (X, Y) of one point on the wafer, and the rotation of the wafer is measured by the X or Y coordinate value of another point, and the alignment error between the reticle and the wafer is measured. The shot arrangement on the wafer is determined based on the result. This method merely recognizes an error amount in only two directions, that is, an X direction and a Y direction, of a wafer stage as an error parameter (offset) by a simple averaging, and a magnification error (scaling) including expansion and contraction of the wafer itself. No consideration is given to errors due to rotation errors (rotation) of the wafer stage on the stage, orthogonality of running of the wafer stage, and the like. Therefore, although the time required for measurement is short in the global alignment method, the throughput (the number of processed wafers per unit time) can be improved, but it is difficult to obtain a high overlay.
【0006】第3の位置合わせ方法として、特開昭61
−44429号公報において開示されている位置合わせ
方法を説明する。まず、予め指定したウェハ上の複数
(例えば5〜10点)のショット領域(サンプルショッ
ト領域)のアライメントマークの位置計測を行い、アラ
イメントマーク位置の実測値に基づいて、スケーリン
グ、ローテーション、オフセット量及びウェハステージ
の直交度を線形最小二乗法を用いて求める。これら4つ
の誤差成分を誤差パラメータとしてショット配列の規則
性の式を決定し、その式に基づいてウェハ上のショット
位置を推定して、ステップ・アンド・リピート方式でウ
ェハステージを位置決めする。このアライメント方式を
エンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)方
法と呼ぶことにする。A third alignment method is disclosed in
An alignment method disclosed in Japanese Patent No. 44429 will be described. First, the position of alignment marks in a plurality of (eg, 5 to 10) shot areas (sample shot areas) on a wafer designated in advance is measured, and scaling, rotation, offset amount, and offset amount are determined based on the actually measured alignment mark positions. The orthogonality of the wafer stage is determined using the linear least squares method. An equation for the regularity of the shot arrangement is determined using these four error components as error parameters, the shot position on the wafer is estimated based on the equation, and the wafer stage is positioned by the step-and-repeat method. This alignment method will be referred to as an enhanced global alignment (EGA) method.
【0007】EGA方法では先の4つの誤差パラメータ
を精度よく求めることが必要とされ、このため1枚のウ
ェハ上でなるべく多くのサンプルショット領域について
アライメントマーク位置計測を行い、サンプルショット
位置の実測値を多数得ることが必要である。通常ステッ
パーにおいては多数枚のウェハをロット単位で連続して
露光処理するため、EGA方式によって1枚毎のアライ
メント精度を上げようとすると、そのロット内でのウェ
ハ内のサンプルショット領域の数が増え、従って、1枚
のウェハ内でのアライメント回数が増えることとなり、
この結果スループットが制限されてしまうといった問題
が生じる。In the EGA method, it is necessary to accurately obtain the above four error parameters. Therefore, alignment mark positions are measured for as many sample shot areas as possible on one wafer, and the actual measured values of the sample shot positions are obtained. It is necessary to obtain many. Usually, in a stepper, since a large number of wafers are continuously exposed in lot units, when the alignment accuracy of each wafer is increased by the EGA method, the number of sample shot areas in the wafer in the lot increases. Therefore, the number of times of alignment within one wafer increases,
As a result, there is a problem that the throughput is limited.
【0008】第4の位置合わせ方法は、特開昭62−8
4516号公報に開示されている位置合わせ方法であ
り、上記EGA方法をロット単位の処理において改良し
たものである。ロット内のN枚のウェハに対し、処理が
開始されてからm(但し、m<N)枚目までの各ウェハ
についてはショット配列の規則性を決定するための複数
の誤差パラメータ(スケーリング、直交度、ローテーシ
ョン、及びシフト)の全てを各ウェハ毎の所定数の実測
値に基づいて推定する。(m+1)枚目以降の各ウェハ
については、計測点数を減らして複数の誤差パラメータ
のうちウェハ毎に値が変化し得る誤差パラメータ(ロー
テーションとシフト)のみを各ウェハ毎の所定数(m枚
目の数より小さい所定数)の実測値に基づいて推定する
と共に、他の誤差パラメータ(スケーリングと直交度)
については1枚目からm枚目までのウェハで既に推定し
た誤差パラメータを適用するようにして、推定された複
数の誤差パラメータに基づいて配列の規則性の式を決定
するようにする。このようにして1枚目からN枚目まで
の各基板について順次位置合わせを行う。以上のように
特開昭62−84516号公報では、計測点数を適切に
設定して、安定したロット条件のウェハを処理すること
により高い位置合わせ精度を維持しながらスループット
を向上させることができる。A fourth alignment method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-8 / 1987.
This is an alignment method disclosed in Japanese Patent No. 4516, which is an improvement of the above EGA method in lot-by-lot processing. A plurality of error parameters (scaling, orthogonality, etc.) for determining the regularity of the shot arrangement are determined for each of the m wafers (m <N) from the start of the processing for the N wafers in the lot. , Rotation, and shift) are estimated based on a predetermined number of actually measured values for each wafer. For each of the (m + 1) th and subsequent wafers, the number of measurement points is reduced, and among the plurality of error parameters, only error parameters (rotation and shift) whose values can change for each wafer are determined by a predetermined number (m-th ) And other error parameters (scaling and orthogonality)
With regard to (2), the error parameters already estimated for the first to m-th wafers are applied, and the formula of the regularity of the array is determined based on the estimated error parameters. In this way, the alignment of the first to Nth substrates is sequentially performed. As described above, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-84516, throughput can be improved while maintaining high alignment accuracy by appropriately setting the number of measurement points and processing wafers with stable lot conditions.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら第4の位
置合わせ方法は、ロット内条件が安定であることを前提
としているので、ロット内条件が何らかの理由で不安定
になると誤差パラメータが正確に求められなくなり、位
置合わせ精度が低下してしまう可能性を有している。位
置合わせ精度を一定に維持するために、ロット内条件の
変動を見越してウェハ1枚当たりの計測点数や誤差パラ
メータ推定のための計測ウェハ枚数に冗長性を与えた
り、定期的なウェハの検査或いは全数検査を実施したり
すると、スループットを向上させることができなくなっ
てしまう。However, the fourth alignment method is based on the premise that the in-lot conditions are stable, so that if the in-lot conditions become unstable for some reason, the error parameter can be accurately obtained. And the alignment accuracy may be reduced. In order to keep the alignment accuracy constant, redundancy is given to the number of measurement points per wafer and the number of measurement wafers for estimating error parameters in anticipation of variations in lot conditions, If a 100% inspection is performed, the throughput cannot be improved.
【0010】図8に示すように縦軸に誤差パラメータの
ばらつきと処理時間をとり、横軸にウェハの計測点数を
とれば、計測点数が増加すれば処理時間はそれにつれて
破線に示すように直線的に増加する。一方、誤差パラメ
ータのばらつき(実線)は計測点数が減少すると加速度
的に増大する。このように、位置合わせ精度の向上とス
ループットの向上とは相反する関係にあるので、投影露
光に際しての環境や形成する半導体素子に対する要求性
能等の種々の条件に応じて最適な位置合わせができる位
置合わせ方法が望まれている。As shown in FIG. 8, the vertical axis represents the variation of the error parameter and the processing time, and the horizontal axis represents the number of measurement points on the wafer. As the number of measurement points increases, the processing time becomes linear as indicated by the broken line. Increase. On the other hand, the variation of the error parameter (solid line) increases at an accelerated rate as the number of measurement points decreases. As described above, since the improvement of the alignment accuracy and the improvement of the throughput are in a contradictory relationship, the position at which the optimum alignment can be performed according to various conditions such as the environment at the time of projection exposure and the required performance for the semiconductor element to be formed. A matching method is desired.
【0011】本発明は、複数枚のウェハを連続して位置
合わせ処理する際、各ウェハ内のパターン(ショット領
域)毎に高い位置合わせ精度を保ちつつ、スループット
を向上させた位置合わせ方法を提供することを目的とす
る。The present invention provides a positioning method which improves throughput while maintaining high positioning accuracy for each pattern (shot area) in each wafer when a plurality of wafers are continuously aligned. The purpose is to do.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のパタ
ーン領域が形成されたN枚の基板の各々について、パタ
ーン領域の位置に関する設計値と複数の誤差パラメータ
とに基づいて、パターン領域の各々に対して現実に露光
すべきショット位置を決定して位置合わせする位置合わ
せ方法において、1枚目からm(m<N)枚目までの各
基板に対しては、Mmax個のパターン領域の位置を計
測して得られた第1の実測値に基づいて複数の誤差パラ
メータの全てを推定し、現実に露光すべきショット位置
を決定する第1のステップと、推定された複数の誤差パ
ラメータのうち、1又は2以上の所定の誤差パラメータ
を選択し、m枚の基板の各々から求められた選択された
誤差パラメータの各値をそれぞれ平均化処理して、登録
された第1の「判定基準」内の各判定基準項目に格納す
る第2のステップと、m+1枚目以降の基板の各々に対
しては、計測点数がMmin(<Mmax)個のパター
ン領域の位置を計測して得られた第2の実測値に基づい
て推定した複数の誤差パラメータの全てのうち選択され
た誤差パラメータの値が第1の「判定基準」に対して所
定の範囲内にあれば、第1の「判定基準」内の各判定基
準項目に格納されている誤差パラメータと当該実測値で
得られたその他の誤差パラメータとに基づいて、現実に
露光すべきショット位置を決定する第3のステップと、
第2の実測値に基づいて推定した複数の誤差パラメータ
のうち選択された誤差パラメータの値が所定の範囲内に
なければ、選択された誤差パラメータの値が所定の範囲
内に入るまで計測点数を追加して再計測を行う第4のス
テップとを備えたことを特徴とする位置合わせ方法によ
って達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an image processing method for each of N substrates on which a plurality of pattern areas are formed, based on a design value relating to the position of the pattern area and a plurality of error parameters. In a positioning method for determining and positioning a shot position to be actually exposed, the positions of Mmax pattern regions are set for each of the first to m-th (m <N) substrates. A first step of estimating all of a plurality of error parameters based on a first actually measured value obtained by measuring the position and determining a shot position to be actually exposed; , One or more predetermined error parameters are selected, and the respective values of the selected error parameters obtained from each of the m substrates are averaged, respectively, to register the registered first The second step to be stored in each criterion item in the “criterion”, and for each of the (m + 1) th and subsequent substrates, the number of measurement points is obtained by measuring the positions of Mmin (<Mmax) pattern areas. If the value of the error parameter selected from all of the plurality of error parameters estimated based on the second actually measured value is within a predetermined range with respect to the first “judgment criterion”, the first “judgment” A third step of determining a shot position to be actually exposed based on an error parameter stored in each determination reference item in the “reference” and other error parameters obtained by the actual measurement value;
If the value of the selected error parameter among the plurality of error parameters estimated based on the second actually measured value is not within the predetermined range, the number of measurement points is increased until the value of the selected error parameter falls within the predetermined range. And a fourth step of additionally performing re-measurement.
【0013】また、上記目的は、上記位置合わせ方法に
おいて、第4のステップ中に推定された選択された誤差
パラメータの値が第1の「判定基準」とは異なる傾向を
示し、且つ追加する計測点数を増加させても選択された
誤差パラメータの値の変化が減少して所定の収束傾向を
示したら、第1の「判定基準」の各判定基準項目に選択
された誤差パラメータの値を更新した新たな第2の「判
定基準」を創設し、追加登録する第5のステップと、第
2の「判定基準」内の各判定基準項目に格納されている
誤差パラメータと第5のステップ中で計測された第2の
実測値及び追加した計測点数による実測値から得られた
その他の誤差パラメータとに基づいて、現実に露光すべ
きショット位置を決定する第6のステップとを備えたこ
とを特徴とする位置合わせ方法によって達成される。It is another object of the present invention to provide a positioning method in which the value of the selected error parameter estimated during the fourth step has a tendency different from the first "judgment criterion". When the change in the value of the selected error parameter decreases and shows a predetermined convergence tendency even when the score is increased, the value of the error parameter selected in each of the first criterion items is updated. A fifth step of creating a new second "criterion" and additionally registering the error parameter stored in each criterion item in the second "criterion" and measuring in the fifth step A sixth step of determining a shot position to be actually exposed based on the obtained second actually measured value and other error parameters obtained from the actually measured value based on the added number of measurement points. To do It is achieved by the combined method.
【0014】さらに上記目的は、上記位置合わせ方法に
おいて、第2の「判定基準」と新たな実測値で得られた
その他の誤差パラメータとに基づいて、現実に露光すべ
きショット位置を決定する第7のステップとを備えたこ
とを特徴とする位置合わせ方法によって達成される。It is still another object of the present invention to determine a shot position to be actually exposed based on the second "judgment criterion" and other error parameters obtained by new actually measured values. And 7 steps.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による位置合
わせ方法を図1乃至図7を用いて説明する。図1乃至図
4は本実施の形態による位置合わせ方法の処理の流れを
説明する図である。図5は、本実施の形態による位置合
わせ方法を実施するためのステッパーの概略的な構成を
示す図であり、図6は図5のステッパーによって処理さ
れるウェハ上のパターン(ショット領域)配置を示す平
面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A positioning method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 are diagrams for explaining the processing flow of the positioning method according to the present embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a stepper for performing the alignment method according to the present embodiment. FIG. 6 shows a pattern (shot area) arrangement on a wafer processed by the stepper of FIG. FIG.
【0016】まず、図5を用いて本実施の形態における
ステッパーの概略の構成を説明する。所定のパターン領
域(アライメント用のマークも含む)PAが形成された
レチクルRが投影レンズ1の光軸AXに対して正確に位
置決めされている。パターンPAの投影像は、XY方向
に2次元移動するステージ2上に載置されたウェハWに
転写される。l1はパターン領域PAの最外縁を通る主
光線を表す。本実施の形態では投影レンズ1の物体(レ
チクルR)側は非テレセントリック系であるものとす
る。ステージ2はモータ3により駆動され、その2次元
的な位置(座標値)はレーザ光波干渉計4により計測さ
れる。First, a schematic configuration of a stepper according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Reticle R on which predetermined pattern area (including alignment mark) PA is formed is accurately positioned with respect to optical axis AX of projection lens 1. The projection image of the pattern PA is transferred to the wafer W mounted on the stage 2 that moves two-dimensionally in the X and Y directions. 11 denotes a principal ray passing through the outermost edge of the pattern area PA. In the present embodiment, it is assumed that the object (reticle R) side of the projection lens 1 is a non-telecentric system. The stage 2 is driven by a motor 3, and its two-dimensional position (coordinate value) is measured by a laser light interferometer 4.
【0017】ウェハW上に予め形成されたアライメント
用のマーク(特に回折格子マーク)を検出するために、
He‐Ne等のようにウェハ上のフォトレジストを感光
させにくいレーザ光を出力するレーザ光源5、ハーフミ
ラー6、ミラー7、8が設けられ、レーザ光源5からの
レーザ光は投影レンズ1を介してウェハW上にスポット
光SPとして結像する。スポット光SPはウェハW上で
パターン領域PAの投影像の外側で、光軸AXから一定
距離に位置するように配置される。スポット光SPがマ
ークを照射すると回折光、散乱光、及び正反射光を生
じ、これらの光は投影レンズ1を通して再びミラー8、
7及びハーフミラー6を介して空間フィルター9に至
る。空間フィルター9は投影レンズ1の入射瞳と共役に
配置され、0次光(正反射光)をカットして回折光(又
は散乱光)を光電検出器10に導くように形成されてい
る。ウェハW上のマークの位置検出は、スポット光SP
が投影レンズ1の投影視野内で固定されているので、ス
テージ2の移動位置を検出する干渉計4からの座標値
と、光電検出器10からの光電信号を入力する主制御回
路11とにより実行される。主制御回路11は、さらに
モータ3の駆動を制御すると共に、EGA方法によるス
テップ・アンド・リピートの露光動作や、ウェハW上の
ショット領域の配列の規則性の決定動作(EGA方法の
主要演算動作)を行う。また、主制御回路11はショッ
ト配列の設計値も予め記憶している。In order to detect alignment marks (particularly diffraction grating marks) formed in advance on the wafer W,
A laser light source 5, a half mirror 6, and mirrors 7 and 8 for outputting a laser light, such as He-Ne, which hardly exposes the photoresist on the wafer, is provided. The laser light from the laser light source 5 passes through the projection lens 1. To form an image on the wafer W as a spot light SP. The spot light SP is arranged on the wafer W outside the projected image of the pattern area PA so as to be located at a fixed distance from the optical axis AX. When the spot light SP irradiates the mark, diffracted light, scattered light, and specularly reflected light are generated.
7 and a spatial filter 9 via the half mirror 6. The spatial filter 9 is arranged conjugate with the entrance pupil of the projection lens 1, and is formed so as to cut the zero-order light (specular reflection light) and guide the diffracted light (or scattered light) to the photoelectric detector 10. The position of the mark on the wafer W is detected by the spot light SP.
Is fixed in the projection field of view of the projection lens 1, and is executed by the main control circuit 11 which receives the coordinate value from the interferometer 4 for detecting the moving position of the stage 2 and the photoelectric signal from the photoelectric detector 10. Is done. The main control circuit 11 further controls the driving of the motor 3, and performs a step-and-repeat exposure operation by the EGA method and an operation of determining the regularity of the arrangement of the shot areas on the wafer W (main operation operation of the EGA method). )I do. The main control circuit 11 also stores the design values of the shot arrangement in advance.
【0018】なお、レーザ光源5、ハーフミラー6、ミ
ラー7、8、空間フィルタ9及び光電検出器10からな
るアライメント系を以後レーザ・ステップ・アライメン
ト系(LSA系)と呼ぶことにする。このLSA系の検
出中心はスポット光SPの中心とする。また図5に示し
たLSA系は例えばウェハWのY方向の位置のみを検出
するためのもので、実際にはX方向の位置を検出するた
めのLSA系も同様に配置される。図5ではY方向検出
用のLSA系の第1ミラー8に対応したX方向検出用の
LSA系の第1ミラー8’のみを示してある。The alignment system including the laser light source 5, the half mirror 6, the mirrors 7, 8, the spatial filter 9, and the photoelectric detector 10 will be hereinafter referred to as a laser step alignment system (LSA system). The detection center of the LSA system is the center of the spot light SP. The LSA system shown in FIG. 5 is for detecting only the position of the wafer W in the Y direction, for example, and the LSA system for detecting the position in the X direction is actually arranged similarly. FIG. 5 shows only the first mirror 8 ′ of the LSA system for X direction detection corresponding to the first mirror 8 of the LSA system for Y direction detection.
【0019】さて、ステージ2上に載置されるウェハW
上には、図6に示すように複数の矩形のパターン領域C
Pが配列座標系aβに沿ってマトリクス状に形成されて
いる。各パターン領域CPの夫々は、レチクルRのパタ
ーン領域PAの投影像と重なり合うように定められ、各
パターン領域CPにはX方向のアライメント用のマーク
SXと、Y方向のアライメント用のマークSYとが付随
して形成されている。配列座標系αβの原点をウェハW
上の中央付近に位置するパターン領域CP0の中心点と
一致するように定めるものとすると、パターン領域CP
0に付随したマークSY0はα軸上に位置し、マークS
X0はβ軸上に位置するように形成されている。他のパ
ターン領域CPに付随したマークSY、SXについても
同様の規則で形成されている。配列座標系αβにおける
各パターン領域CPの設計上の座標値(又はX方向とY
方向のステッピング・ピッチ)は、図5中の主制御回路
11内に予め記憶されている。Now, the wafer W placed on the stage 2
Above, as shown in FIG. 6, a plurality of rectangular pattern areas C
P is formed in a matrix along the arrangement coordinate system aβ. Each of the pattern areas CP is determined so as to overlap the projected image of the pattern area PA of the reticle R, and each pattern area CP has an X-direction alignment mark SX and a Y-direction alignment mark SY. It is formed concomitantly. Set the origin of the array coordinate system αβ to the wafer W
If the pattern area CP0 is determined to coincide with the center point of the pattern area CP0 located near the upper center, the pattern area CP0
0 is located on the α axis, and the mark S
X0 is formed so as to be located on the β axis. The marks SY and SX attached to the other pattern areas CP are formed according to the same rule. Design coordinate values (or X direction and Y direction) of each pattern area CP in the array coordinate system αβ
The direction stepping pitch) is stored in the main control circuit 11 in FIG. 5 in advance.
【0020】図7はLSA系によってパターン領域CP
の位置を検出する場合のスポット光SPとウェハWとの
配置関係を示す平面図である。直交座標系X、YのX
軸、Y軸はステージ2の移動方向(又は干渉計4による
座標測定方向)を表し、ここでは座標系X、Yの原点を
投影レンズ1の投影視野IFの中心(光軸AX)と一致
するように定めてある。Y方向のアライメント用のLS
A系(以下Y‐LSA系とする)によるスポット光SP
YはX軸上に細長く伸びた帯伏に形成され、X方向のア
ライメント用のLSA系(以下X‐LSA系とする)に
よるスポット光SPXはY軸上に細長く伸びた帯状に形
成される。FIG. 7 shows a pattern area CP by the LSA system.
FIG. 4 is a plan view showing an arrangement relationship between a spot light SP and a wafer W when detecting the position of the wafer W. X of rectangular coordinate system X, Y
The axis and the Y axis represent the moving direction of the stage 2 (or the direction of coordinate measurement by the interferometer 4). Here, the origin of the coordinate system X, Y coincides with the center of the projection field IF of the projection lens 1 (optical axis AX). It is defined as follows. LS for alignment in Y direction
Spot light SP by A system (hereinafter referred to as Y-LSA system)
Y is formed in a strip extending elongated on the X axis, and the spot light SPX by the LSA system for alignment in the X direction (hereinafter referred to as X-LSA system) is formed in a strip elongated in the Y axis.
【0021】図7中破線で示した矩形領域は、レチクル
Rのパターン領域PAの投影像PA’であり、投影像P
A’の中心(ショット中心)は座標系XYの原点に一致
しているものとする。ウェハW上のパターン領域CPに
付随したマークSY、SXは回折格子状のパターンであ
る。そこでマークSYがY方向にスポット光SPYを横
切るようにウェハW(ステージ2)を移動させて、マー
クSYから発生した回折光のY方向の位置YYiを干渉
計4から読み取り、さらにマークSXがX方向にスポッ
ト光SPXを横切るようにウェハW(ステージ2)を移
動させて、マークSXから発生した回折光のX方向の位
置XXiを干渉計4から読み取ることによって、パター
ン領域CPの位置の実測値(XXi,YYi)が得られ
る。従って、干渉計4の読み値が実測値(XXi,YY
i)と一致するようにステージ2を位置決めすることに
よって、パターン領域CPの中心CCと投影像PA’の
中心(原点)とが正確に一致することになり、パターン
領域CPと投影像PA’とは精密に重ね合わされること
になる。なお、本実施の形態においてはLSA系によっ
て1つのパターン領域CP毎に位置合わせを行って露光
するのではなく、あくまでもEGA方法を前提とするた
め、マークSX、SYの位置の実測値を求めるまでの動
作、いわゆるサンプルアライメントが実行されればよ
い。A rectangular area indicated by a broken line in FIG. 7 is a projection image PA 'of the pattern area PA of the reticle R, and the projection image P
The center of A '(the center of the shot) is assumed to coincide with the origin of the coordinate system XY. The marks SY and SX attached to the pattern area CP on the wafer W are diffraction grating patterns. Then, the wafer W (stage 2) is moved so that the mark SY crosses the spot light SPY in the Y direction, the position YYi of the diffracted light generated from the mark SY in the Y direction is read from the interferometer 4, and the mark SX is X The wafer W (stage 2) is moved so as to traverse the spot light SPX in the direction, and the position XXi in the X direction of the diffracted light generated from the mark SX is read from the interferometer 4 to obtain the measured value of the position of the pattern area CP. (XXi, YYi) is obtained. Therefore, the read value of the interferometer 4 is the measured value (XXi, YY).
By positioning the stage 2 so as to coincide with i), the center CC of the pattern area CP and the center (origin) of the projection image PA ′ exactly match, and the pattern area CP and the projection image PA ′ Will be superimposed precisely. In the present embodiment, since the LSA system does not perform alignment and exposure for each pattern area CP, but rather uses the EGA method, the actual measurement values of the positions of the marks SX and SY are obtained. Operation, so-called sample alignment, may be performed.
【0022】本実施の形態による位置合わせ方法を説明
する前に、特開昭61−44429号公報に記載されて
いるEGA方法を簡単に説明しておくことにする。一枚
のウェハ上でのショット(パターン領域CP)の配列の
規則牲については、平面上での線形な歪みを想定し、以
下の6つの誤差パラメータの変数を導入する。 Mx: ウェハのX方向の倍率誤差(スケーリングX) My: ウェハのY方向の倍率誤差(スケーリングY) Θ : 配列座標系αβの回転誤差(ローテーション) ω : 座標系XYの直交度 Sx: ウェハのX方向の平行移動量(シフトX) Sy: ウェハのY方向の平行移動量(シフトY) 以上のような変数を想定すると、設計座標値(Xon,
Yon)に位置するショットの実際に位置決めすべきシ
ョット位置の座標値(Xrn,Yrn)は以下のように
表される。但し、nはショット番号を示している。Before describing the positioning method according to the present embodiment, the EGA method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 will be briefly described. Regarding the regularity of the arrangement of shots (pattern regions CP) on one wafer, the following six error parameter variables are introduced assuming linear distortion on a plane. Mx: magnification error in wafer X direction (scaling X) My: magnification error in wafer Y direction (scaling Y) :: rotation error (rotation) of array coordinate system αβ ω: orthogonality of coordinate system XY Sx: wafer The amount of translation in the X direction (shift X) Sy: The amount of translation in the Y direction of the wafer (shift Y) Assuming the above variables, the design coordinate values (Xon,
The coordinate value (Xrn, Yrn) of the shot position to be actually positioned of the shot located at (Yon) is expressed as follows. Here, n indicates a shot number.
【0023】[0023]
【数1】 (Equation 1)
【0024】実際の位置合わせにおける計測値が(Xr
n’,Yrn’)と計測されたとすれば、そのX方向の
誤差成分Exnは、Exn = Xrn’−Xrnであ
り、Y方向の誤差成分Eynは、Eyn = Yrn’
−Yrnであり、これらの二乗和は以下のようになる。The measured value in the actual alignment is (Xr
n ′, Yrn ′), the error component Exn in the X direction is Exn = Xrn′−Xrn, and the error component Eyn in the Y direction is Eyn = Yrn ′.
−Yrn, and these sums of squares are as follows.
【0025】[0025]
【数2】 (Equation 2)
【0026】この誤差Eを最小にする上記6つの誤差パ
ラメータを最小二乗法を用いて求めることにより、各シ
ョットの設計座標値(Xon,Yon)に対する実際の
ショット位置の座標値(Xrn,Yrn)を一意に定め
ることができる。The above-mentioned six error parameters for minimizing the error E are obtained by the least-squares method, whereby the coordinate values (Xrn, Yrn) of the actual shot position with respect to the design coordinate values (Xon, Yon) of each shot. Can be uniquely determined.
【0027】さて、図1乃至図4を用いて本実施の形態
による位置合わせ方法の処理の流れを説明する。まず、
ロット単位としてN枚(例えばN=20とする)の露光
処理すべきウェハWの1枚を、ウェハWのオリエンテー
ションフラット等を利用してプリアライメントしてステ
ッパー内に搬入し、ステッパーのウェハステージ2上に
載置する(ステップS10)。次にウェハWの回転補正
を行った後、X−LSA系及びY−LSA系により所定
のウェハW上のパターン領域CPに付随したマークS
Y、SXの位置を検出する。ステージ2を順次移動させ
て、予め設定してある最大計測点数(Mmax)分の所
定パターン領域CPのマーク検出を行う(ステップS1
1)。最大計測点数Mmaxとしては10ショット分前
後が望ましいが、スループットを考慮してより少ないシ
ョット数にすることも可能である。The processing flow of the positioning method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First,
One of N (for example, N = 20) wafers W to be subjected to exposure processing as a lot unit is pre-aligned using an orientation flat of the wafer W and loaded into a stepper, and is loaded into a stepper wafer stage 2. It is placed on top (Step S10). Next, after the rotation of the wafer W is corrected, the mark S attached to the pattern area CP on the predetermined wafer W by the X-LSA system and the Y-LSA system.
The positions of Y and SX are detected. The stage 2 is sequentially moved to detect the marks of the predetermined pattern area CP corresponding to the preset maximum number of measurement points (Mmax) (step S1).
1). The maximum number of measurement points Mmax is desirably about 10 shots, but the number of shots can be reduced in consideration of throughput.
【0028】次に、ステップS11のマーク検出で得ら
れたMmax個の実測座標値(Xr1',Yr1')〜(XrMm
ax',YrMmax')と予め記憶している設計座標値(Xo1,
Yo1)〜(XoMmax,YoMmax)とから最小二乗法を用い
て上述の6つの誤差パラメータを推定する(ステップS
12)。そして、得られた誤差パラメータと設計座標値
とから上記式を用いて現実に露光すべきショット位置
(Xrn、Yrn)を計算し、当該ウェハWに対して露
光処理を行う(ステップS13)。Next, Mmax actual measured coordinate values (Xr1 ', Yr1') to (XrMm) obtained by the mark detection in step S11.
ax ', YrMmax') and design coordinate values (Xo1,
The above six error parameters are estimated using the least squares method from (Yo1) to (XoMmax, YoMmax) (step S).
12). Then, a shot position (Xrn, Yrn) to be actually exposed is calculated from the obtained error parameter and the design coordinate value using the above equation, and an exposure process is performed on the wafer W (step S13).
【0029】露光処理の終了したウェハWをステージ2
から搬出し(ステップS14)、所定のサンプリングウ
ェハ枚数(Sno)の処理が行われたか否かが判断され
る(ステップS15)。このSnoは、ロットの先頭の
ウェハWからの枚数を予め設定したものであり、Sno
枚のウェハの処理を終了するまでは各ウェハWに対して
従来のEGA方法で最大計測点数Mmaxの計測が行わ
れる。Snoはウェハ(ロット条件)の安定性を勘案し
て設定する。The wafer W after the exposure processing is placed on the stage 2
It is determined whether or not the process has been performed for a predetermined number of sampled wafers (Sno) (step S15). This Sno is a preset value of the number of wafers from the first wafer W of the lot.
Until the processing of one wafer is completed, the measurement of the maximum number of measurement points Mmax is performed on each wafer W by the conventional EGA method. Sno is set in consideration of the stability of the wafer (lot condition).
【0030】ウェハ処理枚数が所定のSno枚に達する
とステップS16に移行して、Sno+1枚目以降のウ
ェハの露光処理での計測点数を減らすために利用される
「判定基準」を作成する。判定基準は、1又は2以上の
判定基準項目から構成される。一の判定基準項目には6
つの誤差パラメータのうち何れか1つが選択される。判
定基準項目に選択された誤差パラメータの値には、既に
露光処理されたSno枚のウェハWの各々から求めた当
該誤差パラメータを平均化処理した値が格納される。When the number of processed wafers reaches a predetermined number of Sno, the process proceeds to step S16, and a "judgment criterion" used to reduce the number of measurement points in the exposure processing of the Sno + 1th and subsequent wafers is created. The criterion is composed of one or more criterion items. One criterion item is 6
One of the two error parameters is selected. As the value of the error parameter selected as the judgment criterion item, a value obtained by averaging the error parameters obtained from each of the Sno wafers W that have already been exposed is stored.
【0031】「判定基準」の判定基準項目の数は、6つ
の誤差パラメータのいくつを選択するかにより1〜6の
範囲内で任意であるが、ロット内のウェハ毎の誤差のば
らつきが少ない誤差パラメータが判定基準項目として選
択されるべきである。例えば連続処理を行うロット内の
ウェハ間における倍率誤差(スケーリングX、スケーリ
ングY)や直交度の誤差パラメータはばらつきが極めて
小さいので、1枚目からSno枚目の各ウェハWで計測
して得られたそれら3つの誤差パラメータのそれぞれの
平均値をそれぞれ判定基準項目として選択してもよい。The number of judgment criteria items of "judgment criteria" is arbitrary within a range of 1 to 6 depending on how many of the six error parameters are selected. Parameters should be selected as criteria. For example, magnification errors (scaling X, scaling Y) and orthogonality error parameters between wafers in a lot for which continuous processing is performed have extremely small variations, and thus are obtained by measuring each of the first to Sno wafers W. The average value of each of the three error parameters may be selected as a criterion item.
【0032】これらスケーリングX、Yや直交度のばら
つきが小さいのは、ロット内のウェハ同士が種々の工程
中で受ける影響はほぼ同一であること、またステッパー
の投影光学系のディストーションやステージの直交度
は、ロット処理中に大きく変化することは少ないこと等
による。一方、ステッパー内に搬入してステージに載置
する際の各ウェハに与えられる機械的動作はウェハ毎に
わずかに異なることからウェハWの吸着ずれ等を発生さ
せ易く、シフトX、Yやローテーションの誤差はばらつ
きが小さくならない。The small variations in the scaling X, Y and orthogonality are that the wafers in a lot are almost equally affected in various processes, and that the distortion of the projection optical system of the stepper and the orthogonality of the stage are different. The degree depends on the fact that it does not greatly change during lot processing. On the other hand, the mechanical operation given to each wafer when it is carried into the stepper and placed on the stage is slightly different for each wafer, so that it is easy to cause the wafer W to be attracted, and the shift X, Y, rotation The error does not reduce the variation.
【0033】以上の理由から、本実施の形態では判定基
準項目として、スケーリングX、スケーリングY及び直
交度の3つを用いることにする。For the reasons described above, in the present embodiment, three items of scaling X, scaling Y and orthogonality are used as judgment criteria items.
【0034】また「判定基準」は、以降の処理で新たに
別個に作成されることがあるので、それらを区別するた
めに番号を付して表すことにする。ここでは第1番目に
作成された判定基準であるので以降、判定基準(1)と
表すことにする。The "judgment criteria" may be newly created separately in the subsequent processing, and will be denoted by numbers to distinguish them. Here, since it is the first criterion created, it is referred to as criterion (1) hereinafter.
【0035】判定基準(1)が設定されると、次に残り
のSno+1枚目以降のウェハWの露光処理に移る。ス
テップS20でSno+1枚目以降の新たなウェハWが
ステッパー内に搬入され、プリアライメントされてステ
ッパーのウェハステージ上に載置される。次に、ウェハ
Wの回転補正を行った後、X−LSA系及びY−LSA
系により所定のウェハW上のパターン領域CPに付随し
たマークSY、SXの位置を検出する。ステージを順次
移動させて、予め設定してある最少計測点数(Mmi
n)分の所定パターン領域CPのマーク検出を行う(ス
テップS21)。最少計測点数Mminは、6つの誤差
パラメータを得るために最低3ショット分(各ショット
でマークSX、SYが検出できる)あればよいので、本
実施の形態においてはMmin=3としている。After the determination criterion (1) is set, the process proceeds to the exposure processing for the remaining Sno + 1-th and subsequent wafers W. In step S20, new wafers W after the (Sno + 1) th wafer are carried into the stepper, pre-aligned, and placed on the wafer stage of the stepper. Next, after the rotation of the wafer W is corrected, the X-LSA system and the Y-LSA
The system detects the positions of the marks SY and SX attached to the pattern area CP on the predetermined wafer W. The stage is sequentially moved, and the preset minimum number of measurement points (Mmi
Mark detection of the predetermined pattern area CP for n) is performed (step S21). Since the minimum number of measurement points Mmin is sufficient for at least three shots (marks SX and SY can be detected in each shot) in order to obtain six error parameters, Mmin = 3 in this embodiment.
【0036】次に、ステップS21のマーク検出で得ら
れた実測座標値(Xr1,Yr1)〜(Xr3,Yr
3)と予め記憶している設計座標値とから最小二乗法を
用いて誤差パラメータを推定する(ステップS22)。Next, the measured coordinate values (Xr1, Yr1) to (Xr3, Yr1) obtained by the mark detection in step S21.
From 3) and the design coordinate values stored in advance, an error parameter is estimated using the least squares method (step S22).
【0037】判定基準(1)の3つの判定基準項目のそ
れぞれに格納されている誤差パラメータ(スケーリング
X、Y及び直交度)の値と、ステップS22で得られた
スケーリングX、Y及び直交度の誤差パラメータの値
が、近似判定値(Jlevel)の範囲内に入っている
か否かを判断する(ステップS23)。近似判定値は、
各判定基準項目に対応してそれぞれ設けられ、計測した
倍率誤差X、Y及び直交度の誤差パラメータの値が、そ
れぞれの判定基準項目の所定の許容範囲内に入っている
か否かのしきい値(Mlx(単位ppm):スケーリン
グX、Mly(単位ppm):スケーリングY、及びO
l(単位μrad):直交度)がそれぞれ設定されてい
る。これら近似判定値は、計測センサとウェハ(ロット
条件)の安定性を勘案して設定される。The values of the error parameters (scaling X, Y and orthogonality) stored in each of the three determination criteria of the criterion (1) and the values of the scaling X, Y and orthogonality obtained in step S22 It is determined whether the value of the error parameter is within the range of the approximation determination value (Jlevel) (step S23). The approximate judgment value is
A threshold value which is provided corresponding to each judgment criterion item and determines whether or not the values of the measured magnification errors X and Y and the error parameter of the orthogonality are within a predetermined allowable range of each judgment criterion item. (Mlx (unit ppm): scaling X, Mly (unit ppm): scaling Y and O
1 (unit μrad: orthogonality) is set. These approximate determination values are set in consideration of the stability of the measurement sensor and the wafer (lot condition).
【0038】ステップS22で得られた誤差パラメータ
の判定基準項目に対応する値が近似判定値内に入ってい
れば、ステップS42に移行して、判定基準(1)の誤
差パラメータ(スケーリングX、Y及び直交度)と当該
ウェハWの実測から得られたその他の誤差パラメータ
(シフトX、Y及びローテーション)とを用い、それら
と設計座標値とから上記式により現実に露光すべきショ
ット位置を計算し、計算結果に基づいてステージ2を所
定量移動させて当該ウェハWに対して露光処理を行う
(ステップS42)。露光処理の終了したウェハWをス
テージ2から搬出し(ステップS43)、ロット内のウ
ェハW全ての露光処理が終了したかを判断し、未処理の
ウェハWがあればステップS20に戻って未処理のウェ
ハWの露光処理を行う(ステップS44)。If the value corresponding to the criterion item of the error parameter obtained in step S22 is within the approximate criterion value, the process proceeds to step S42, where the error parameter of the criterion (1) (scaling X, Y And orthogonality) and other error parameters (shifts X, Y, and rotation) obtained from the actual measurement of the wafer W, and a shot position to be actually exposed is calculated from the above equation and the design coordinate value using the above equation. The exposure process is performed on the wafer W by moving the stage 2 by a predetermined amount based on the calculation result (step S42). The exposed wafer W is unloaded from the stage 2 (step S43), and it is determined whether the exposure processing for all the wafers W in the lot has been completed. If there is an unprocessed wafer W, the process returns to step S20 to return to the unprocessed wafer W The wafer W is exposed (step S44).
【0039】一方、得られた誤差パラメータの判定基準
項目に対応する値が近似判定値内から外れているとステ
ップS23で判断されたら、X−LSA系及びY−LS
A系を用いてウェハW上のさらに別の所定のパターン領
域CPに付随したマークSY、SXの位置を検出する
(ステップS30)。そして、ステップ30で新たに求
めた実測座標値(Xr4,Yr4)とステップS21の
マーク検出で既に得られた実測座標値(Xr1,Yr
1)〜(Xr3,Yr3)との4個のデータを用いて改
めて最小二乗法により誤差パラメータの推定を行う(ス
テップS31)。On the other hand, if it is determined in step S23 that the value corresponding to the obtained criterion item of the error parameter is out of the approximate determination value, the X-LSA system and the Y-LS
The positions of the marks SY and SX attached to yet another predetermined pattern area CP on the wafer W are detected using the A system (step S30). Then, the actually measured coordinate values (Xr4, Yr4) newly obtained in step 30 and the actually measured coordinate values (Xr1, Yr4) already obtained by the mark detection in step S21.
Error parameters are estimated again by the least squares method using the four data of 1) to (Xr3, Yr3) (step S31).
【0040】そして再度、判定基準(1)の判定基準項
目の誤差パラメータ(スケーリングX、Y及び直交度)
と、ステップS31で得られた誤差パラメータのそれら
の値が、近似判定値(Jlevel)の範囲内にあるか
否かを判断する(ステップS32)。ステップS31で
得られた誤差パラメータの判定基準項目に対応する値
が、近似判定値内に入っていれば、ステップS42に移
行して、判定基準(1)の各判定基準項目に格納された
誤差パラメータ(スケーリングX、Y及び直交度)と当
該ウェハの実測で得られたその他の誤差パラメータ(シ
フトX、Y及びローテーション)とを用いて誤差パラメ
ータとし、それと設計座標値とから上記式を用いて現実
に露光すべきショット位置を計算し、当該ウェハWに対
して露光処理を行う。露光処理の終了したウェハWをス
テージから搬出し(ステップS43)、ロット内のウェ
ハ全ての露光処理が終了したかを判断し、未処理のウェ
ハがあればステップS20に戻ってウェハの露光処理を
行う(ステップS44)。Then, again, the error parameters (scaling X, Y and orthogonality) of the criterion item of the criterion (1)
Then, it is determined whether or not those values of the error parameter obtained in step S31 are within the range of the approximate determination value (Jlevel) (step S32). If the value corresponding to the criterion item of the error parameter obtained in step S31 is within the approximate criterion value, the process proceeds to step S42 and the error stored in each criterion item of the criterion (1) is determined. Using parameters (scaling X, Y, and orthogonality) and other error parameters (shift X, Y, and rotation) obtained by actual measurement of the wafer as an error parameter, and using the above equation from the design parameter and the error parameter A shot position to be actually exposed is calculated, and an exposure process is performed on the wafer W. The exposed wafer W is unloaded from the stage (step S43), and it is determined whether the exposure processing of all the wafers in the lot has been completed. If there is an unprocessed wafer, the flow returns to step S20 to perform the wafer exposure processing. Perform (Step S44).
【0041】一方、計測点を1個増加させてもステップ
S31で得られた誤差パラメータ(スケーリングX、Y
及び直交度)の各値がそれぞれの近似判定値内に入って
いなければ(ステップS32)、ステップ33に移行し
てステップS31で得られた誤差パラメータの変化量が
収束判定値の範囲内にあるか否かを判断する。収束判定
値は、判定基準項目毎に設定され、計測点数の増加に対
する誤差パラメータの変化(収束)をみるしきい値(M
wx(単位ppm):スケーリングX、Mwy(単位p
pm):スケーリングY、及びOw(単位μrad):
直交度)がそれぞれ設定されている。これら収束判定値
は、計測センサの安定性を勘案して設定される。On the other hand, even if the number of measurement points is increased by one, the error parameters (scaling X, Y
If the respective values of (及 び and the orthogonality) do not fall within the respective approximate determination values (step S32), the process proceeds to step 33, and the variation of the error parameter obtained in step S31 is within the range of the convergence determination value. It is determined whether or not. The convergence criterion value is set for each criterion item, and a threshold value (M
wx (unit: ppm): scaling X, Mwy (unit: p)
pm): Scaling Y, and Ow (unit μrad):
Orthogonality) are set respectively. These convergence determination values are set in consideration of the stability of the measurement sensor.
【0042】ステップS31で得られた誤差パラメータ
(スケーリングX、Y及び直交度)の各値が収束判定値
の範囲内になければ、ステップS34で計測点数がMm
axを越えたか否かを判断し、越えていなければステッ
プS30に戻ってさらに新たに別のパターン領域CPの
マークSX、SYを選択してその位置を計測し、計測点
をさらに1つ増やした座標データに基づいて誤差パラメ
ータの推定を行う(ステップS31)。ステップS34
で全計測点数がMmaxを越えたと判断されたら、計測
センサ若しくは当該ウェハに何らかの異常があるものと
判断し、ステップS43に移行して露光動作を終了し当
該ウェハを装置外へ搬出する。If each of the error parameters (scaling X, Y and orthogonality) obtained in step S31 is not within the range of the convergence judgment value, the number of measurement points is set to Mm in step S34.
ax is determined, and if not, the process returns to step S30 to further newly select marks SX and SY of another pattern area CP and measure their positions, thereby increasing the number of measurement points by one. An error parameter is estimated based on the coordinate data (step S31). Step S34
If it is determined that the total number of measurement points exceeds Mmax, it is determined that there is some abnormality in the measurement sensor or the wafer, and the flow shifts to step S43 to end the exposure operation and carry the wafer out of the apparatus.
【0043】また、誤差パラメータの変化量が収束判定
値の範囲内になったら、ステップS40で、当該ウェハ
から得られた誤差パラメータが、それまでの判定基準
(1)に対して判定基準設定値(Jdelta)を越え
て変化しているか否かを判断する。判定基準設定値は、
計測結果から得られた誤差パラメータを新しい「判定基
準」として定義する際のしきい値(Mdx(単位pp
m):スケーリングX、Mdy(単位ppm):スケー
リングY、及びOd(単位μrad):直交度)がそれ
ぞれ設定されている。これら判定基準設定値は、計測セ
ンサの安定性を勘案して個々の判定基準項目毎に設定さ
れる。When the change amount of the error parameter falls within the range of the convergence judgment value, in step S40, the error parameter obtained from the wafer is changed to the judgment criterion set value with respect to the judgment criterion (1). It is determined whether or not (Jdelta) has been changed. Judgment standard setting value is
A threshold value (Mdx (unit: pp) for defining the error parameter obtained from the measurement result
m): scaling X, Mdy (unit ppm): scaling Y, and Od (unit μrad): orthogonality). These criterion setting values are set for each criterion item in consideration of the stability of the measurement sensor.
【0044】当該ウェハから得られた誤差パラメータ
が、判定基準(1)に対して判定基準設定値(Jdel
ta)を越えていれば、新たな「判定基準」を創設して
判定基準(n)とする。ここで、(n)は第n番目に判
定基準として設定されたことを表している。判定基準
(n)の3つの判定基準項目には、ステップS31で推
定された6つの誤差パラメータのうちのスケーリング
X、Y及び直交度が選択され、それぞれの誤差パラメー
タの値が格納される(ステップS41)。The error parameter obtained from the wafer corresponds to the criterion set value (Jdel) with respect to the criterion (1).
If the value exceeds ta), a new “judgment criterion” is created and used as the criterion (n). Here, (n) indicates that it is set as the n-th criterion. In the three criterion items of the criterion (n), the scaling X, Y and orthogonality of the six error parameters estimated in step S31 are selected, and the values of the respective error parameters are stored (step S31). S41).
【0045】この判定基準(n)の各判定基準項目に格
納された誤差パラメータ(スケーリングX、Y及び直交
度)と当該ウェハの実測で得られたその他の誤差パラメ
ータ(シフトX、Y及びローテーション)とを用いて、
設計座標値から上記式により現実に露光すべきショット
位置を計算し、当該ウェハWに対して露光処理を行う
(ステップS42)。露光処理の終了したウェハWをス
テージから搬出し(ステップS43)、ロット内のウェ
ハ全ての露光処理が終了したかを判断し、未処理のウェ
ハがあればステップS20に戻ってウェハの露光処理を
続ける(ステップS44)。The error parameters (scaling X, Y and orthogonality) stored in each criterion item of this criterion (n) and other error parameters (shift X, Y and rotation) obtained by actual measurement of the wafer And using
A shot position to be actually exposed is calculated from the design coordinate values by the above equation, and an exposure process is performed on the wafer W (step S42). The exposed wafer W is unloaded from the stage (step S43), and it is determined whether the exposure processing of all the wafers in the lot has been completed. If there is an unprocessed wafer, the flow returns to step S20 to perform the wafer exposure processing. Continue (step S44).
【0046】一方、ステップS40で当該ウェハから得
られた誤差パラメータが判定基準(1)に対して判定基
準設定値(Jdelta)を越えていなければ、新たな
「判定基準」は創設しない。この場合は、既にある「判
定基準」の各判定基準項目に格納された誤差パラメータ
(スケーリングX、Y及び直交度)と当該ウェハの実測
で得られたその他の誤差パラメータ(シフトX、Y及び
ローテーション)とを用いて、設計座標値から上記式に
より現実に露光すべきショット位置を計算し、当該ウェ
ハWに対して露光処理を行う(ステップS42)。On the other hand, if the error parameter obtained from the wafer in step S40 does not exceed the criterion set value (Jdelta) with respect to the criterion (1), no new "criterion" is created. In this case, the error parameters (scaling X, Y and orthogonality) stored in each of the existing “criterion” criteria and other error parameters (shift X, Y and rotation) obtained by actual measurement of the wafer ), The shot position to be actually exposed is calculated from the design coordinate value by the above formula, and the exposure process is performed on the wafer W (step S42).
【0047】こうすることにより、ロット内のウェハW
全てが適切な位置合わせ精度とウェハ処理時間で露光処
理される。以上の処理をまとめると以下のようになる。
ロット処理における1枚目からSno枚目までの各ウェ
ハWに対しては、予め設定した位置にあるMmax個の
パターン領域CPに対してマーク検出を行って6種類の
誤差パラメータを推定し、現実に露光すべきショット位
置を決定する。By doing so, the wafers W in the lot
All are exposed with proper alignment accuracy and wafer processing time. The above processing is summarized as follows.
For each wafer W from the first wafer to the Sno wafer in the lot processing, mark detection is performed on Mmax pattern areas CP at predetermined positions to estimate six types of error parameters. A shot position to be exposed is determined.
【0048】推定された6種類の誤差パラメータのう
ち、所定の1又は2以上の誤差パラメータを選択し、S
no枚のウェハの各々から求めた当該誤差パラメータの
値を平均化処理して、登録された「判定基準」内の各判
定基準項目に格納する。この「判定基準」は、Sno+
1枚目以降のウェハ処理における誤差パラメータ推定に
利用され、Sno+1枚目以降のウェハのパターン領域
CPの計測点数を減少させる作用を有している。From among the estimated six types of error parameters, one or more predetermined error parameters are selected, and S
The value of the error parameter obtained from each of the no wafers is averaged, and stored in each of the criteria items in the registered “criteria”. This "criterion" is Sno +
It is used for error parameter estimation in the processing of the first and subsequent wafers, and has the effect of reducing the number of measurement points in the pattern area CP of the Sno + 1 and subsequent wafers.
【0049】Sno+1枚目以降のウェハに対して、計
測点数を少なくしたMmin(<Mmax)個のパター
ン領域CPのマーク検出を行って推定した誤差パラメー
タの値が「判定基準」に対して所定の範囲内にあれば、
「判定基準」内の各判定基準項目に格納されている誤差
パラメータの値と当該ウェハの実測で得られたその他の
誤差パラメータとを用いて現実に露光すべきショット位
置を決定する。The error parameter value estimated by performing mark detection on Mmin (<Mmax) pattern areas CP with a reduced number of measurement points for the Sno + 1th and subsequent wafers is determined by a predetermined value with respect to the “judgment criterion”. If it is within the range,
A shot position to be actually exposed is determined using the value of the error parameter stored in each of the criteria items in the “criterion” and other error parameters obtained by actual measurement of the wafer.
【0050】計測点数を少なくして推定した誤差パラメ
ータの値が「判定基準」に対して所定の範囲内になけれ
ば、推定された誤差パラメータの値が「判定基準」に対
して所定の範囲内に入るまで計測点数を追加して計測を
行う。このとき、推定された誤差パラメータの値が「判
定基準」とは異なる傾向を示し、且つ追加する計測点数
を増加させても誤差パラメータの値の変化が少なく、所
定の収束傾向を示したら、当該誤差パラメータの該当す
る値を各判定基準項目に格納して新たな「判定基準」を
創設し、追加登録する。If the value of the error parameter estimated by reducing the number of measurement points is not within a predetermined range with respect to the “criterion”, the value of the estimated error parameter is within a predetermined range with respect to the “criterion”. Measurement is performed by adding the number of measurement points until entering. At this time, if the value of the estimated error parameter shows a tendency different from the “judgment criterion”, and the value of the error parameter shows a small change even when the number of measurement points to be added is increased, and shows a predetermined convergence tendency, The corresponding value of the error parameter is stored in each criterion item, a new “criterion” is created, and additionally registered.
【0051】新たな「判定基準」内の各判定基準項目に
格納されている誤差パラメータの値と当該ウェハの実測
で得られたその他の誤差パラメータとを用いて現実に露
光すべきショット位置を決定する。A shot position to be actually exposed is determined using the value of the error parameter stored in each judgment criterion item in the new "judgment criterion" and other error parameters obtained by actual measurement of the wafer. I do.
【0052】以降のウェハに対する計測では、登録され
た1又は2以上の「判定基準」のいずれか、或いは当該
計測で新たに登録した「判定基準」と当該ウェハの実測
で得られたその他の誤差パラメータとを用いて現実に露
光すべきショット位置を決定する。In the subsequent measurement for the wafer, any one or more of the registered “criteria” or the “criterion” newly registered in the measurement and other errors obtained by the actual measurement of the wafer A shot position to be actually exposed is determined using the parameters.
【0053】このように本実施の形態による位置合わせ
方法によれば、従来のEGA方法を発展させ、ウェハ内
及びウェハ間の誤差パラメータの変動状態に着目して、
誤差パラメータの推定のための実測値の計測点数を所定
の誤差パラメータの値の変動に基づいて動的に変化させ
るようにしたので、安定したロットの処理では所望の位
置合わせ精度で高いスループットが得られ、不安定なロ
ット処理ではスループットの低下を抑えつつ安定した位
置合わせ精度が得られるステッパーを実現することがで
きるようになる。As described above, according to the positioning method according to the present embodiment, the conventional EGA method is developed, and attention is paid to the fluctuation state of the error parameter within the wafer and between the wafers.
Since the number of measurement points of the actual measurement value for estimating the error parameter is dynamically changed based on the fluctuation of the value of the predetermined error parameter, a high throughput with a desired positioning accuracy can be obtained in a stable lot processing. Therefore, in an unstable lot process, it is possible to realize a stepper capable of obtaining stable alignment accuracy while suppressing a decrease in throughput.
【0054】次に、本実施の形態における位置合わせ方
法を実施する制御環境の概要を説明する。本実施の形態
における位置合わせ方法は、図1に示したステッパーを
制御する主制御回路11で使用されるソフトウエアシス
テムの一部として存在する。ステッパーを動作させる操
作者側からは、ステッパーに付属する情報入力処理装置
としてのエンジニアリング・ワーク・ステーション或い
はミニ・コンピュータの入力表示装置(キーボード、マ
ウス、ディスプレイ)により対話形式で、ロット処理に
関する様々な処理条件パラメータを自由に設定、編集で
きるようになっている。処理条件パラメータには、EG
A方法を実行するためのマーク座標(点数)を含めて、
露光レイアウト、レチクルレイアウト等、露光処理全般
に関する情報が含まれている。これら情報は、ロット毎
に定義(管理)でき、ロット固有の要求性能に応じて設
定することができるようになっている。また、これら情
報はファイル化されて記憶装置に格納され、必要に応じ
て参照できるようになっている。Next, an outline of a control environment for implementing the positioning method according to the present embodiment will be described. The alignment method in the present embodiment exists as a part of the software system used in the main control circuit 11 for controlling the stepper shown in FIG. From the side of the operator who operates the stepper, various items related to lot processing are interactively provided by an engineering work station as an information input processing device attached to the stepper or an input display device (keyboard, mouse, display) of a mini computer. Processing condition parameters can be freely set and edited. The processing condition parameters include EG
Including mark coordinates (points) for executing method A,
Information about the entire exposure processing such as an exposure layout and a reticle layout is included. These pieces of information can be defined (managed) for each lot and can be set according to the lot-specific required performance. Further, these pieces of information are stored in a storage device in the form of a file, and can be referred to as needed.
【0055】このように、位置合わせ方法に用いる種々
のパラメータを操作者自身で設定できるようにしている
ので、ロット処理毎に異なる要求性能に柔軟に対応し
て、ロット毎に最適なスループットと位置合わせ精度を
得ることができるようになる。As described above, since the various parameters used for the alignment method can be set by the operator himself, it is possible to flexibly cope with the different required performance for each lot processing, and to optimize the throughput and the position for each lot. The alignment accuracy can be obtained.
【0056】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、「判定基準」の判定基準項目の数を3とし、ロット
内のウェハ間におけるばらつきが少ないスケーリング
X、スケーリングY、及び直交度の誤差パラメータをそ
れぞれ判定基準項目としたが、他の誤差パラメータのシ
フトX、Yやローテーションも、ステッパーの性能向上
によりロット内のウェハ毎の誤差のばらつきが少なくな
れば判定基準項目として選択することができ、この場合
にはさらにスループットの向上を図ることができるよう
になる。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the number of judgment criteria items of “judgment criteria” is set to 3, and error parameters of scaling X, scaling Y, and orthogonality, which are small in variation among wafers in a lot, are respectively set as judgment criteria items. However, shifts X, Y and rotation of other error parameters can also be selected as judgment criteria items if the error of each wafer in a lot is reduced due to the improvement of the performance of the stepper. In this case, the throughput is further increased. Can be improved.
【0057】[0057]
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、誤差パラ
メータのウェハ内、及びウェハ間での変動について監視
して計測点数を動的に変更するので、ロット条件の安定
したロットの処理においては、計測点数は最少に抑えら
れ、高いスループットを維持したまま安定した位置合わ
せ精度を得ることができる。また、ロット条件が不安定
なロットの処理においては、ウェハ内の誤差パラメータ
が安定するまで計測点数を増加させるようにするので、
スループットは僅かながら低下するものの安定した位置
合わせ精度を維持して露光処理をすることができるよう
になる。スループットの僅かの低下についても、従来の
ような抜取り検査或いは全数検査の実施、さらにロット
の再処理にかかる時間が減少することを勘案すれば、全
体としての処理能力は向上することになる。As described above, according to the present invention, fluctuations in error parameters within a wafer and between wafers are monitored and the number of measurement points is dynamically changed. In this method, the number of measurement points is minimized, and stable alignment accuracy can be obtained while maintaining high throughput. In the case of processing a lot with unstable lot conditions, the number of measurement points is increased until the error parameter in the wafer becomes stable.
Although the throughput is slightly reduced, the exposure processing can be performed while maintaining stable alignment accuracy. Regarding a slight decrease in the throughput, the overall processing capacity is improved by taking into account the fact that the time required for performing the sampling inspection or the whole inspection as in the related art and reducing the lot reprocessing time is reduced.
【図1】本発明の実施の形態による位置合わせ方法を説
明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a positioning method according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態による位置合わせ方法を説
明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a positioning method according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態による位置合わせ方法を説
明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a positioning method according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態による位置合わせ方法を説
明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a positioning method according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施の形態による位置合わせ方法で使
用するステッパーの構成を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a stepper used in the alignment method according to the embodiment of the present invention.
【図6】図5のステッパーによって処理されるウェハ上
のパターン配置を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a pattern arrangement on a wafer processed by the stepper of FIG. 5;
【図7】LSA系によってパターン領域CPの位置を検
出する場合のスポット光SPとウェハWとの配置関係を
示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing an arrangement relationship between a spot light SP and a wafer W when a position of a pattern area CP is detected by an LSA system.
【図8】ウェハ内の測定点数と、位置合わせ精度及びウ
ェハ処理時間との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the number of measurement points in a wafer, alignment accuracy, and wafer processing time.
1 投影レンズ 2 ステージ 3 モータ 4 レーザ光波干渉計 5 レーザ光源 6 ハーフミラー 7、8 ミラー 9 空間フィルタ 10 光電検出器 11 主制御回路 Reference Signs List 1 projection lens 2 stage 3 motor 4 laser light wave interferometer 5 laser light source 6 half mirror 7, 8 mirror 9 spatial filter 10 photoelectric detector 11 main control circuit
Claims (6)
板の各々について、前記パターン領域の位置に関する設
計値と複数の誤差パラメータとに基づいて、前記パター
ン領域の各々に対して現実に露光すべきショット位置を
決定して位置合わせする位置合わせ方法において、 1枚目からm(m<N)枚目までの前記各基板に対して
は、Mmax個の前記パターン領域の位置を計測して得
られた第1の実測値に基づいて前記複数の誤差パラメー
タの全てを推定し、現実に露光すべきショット位置を決
定する第1のステップと、 推定された前記複数の誤差パラメータのうち、1又は2
以上の所定の誤差パラメータを選択し、前記m枚の基板
の各々から求められた前記選択された誤差パラメータの
各値をそれぞれ平均化処理して、登録された第1の「判
定基準」内の各判定基準項目に格納する第2のステップ
と、 m+1枚目以降の前記基板の各々に対しては、計測点数
がMmin(<Mmax)個のパターン領域の位置を計
測して得られた第2の実測値に基づいて推定した複数の
誤差パラメータの全てのうち前記選択された誤差パラメ
ータの値が前記第1の「判定基準」に対して所定の範囲
内にあれば、前記第1の「判定基準」内の各判定基準項
目に格納されている誤差パラメータと当該実測値で得ら
れたその他の誤差パラメータとに基づいて、現実に露光
すべきショット位置を決定する第3のステップと、 前記第2の実測値に基づいて推定した複数の誤差パラメ
ータのうち前記選択された誤差パラメータの値が前記所
定の範囲内になければ、前記選択された誤差パラメータ
の値が前記所定の範囲内に入るまで計測点数を追加して
再計測を行う第4のステップとを備えたことを特徴とす
る位置合わせ方法。1. A method according to claim 1, wherein each of the N substrates on which a plurality of pattern areas are formed is actually exposed to each of the pattern areas based on a design value relating to the position of the pattern area and a plurality of error parameters. In a positioning method for determining and positioning a shot position to be performed, for each of the first to m-th (m <N) substrates, Mmax positions of the pattern areas are measured. A first step of estimating all of the plurality of error parameters based on the obtained first actually measured values and determining a shot position to be actually exposed; Or 2
The above-mentioned predetermined error parameters are selected, the respective values of the selected error parameters obtained from each of the m substrates are averaged, and the values are registered in the registered first “judgment criterion”. A second step of storing in each determination criterion item, a second step obtained by measuring the positions of the pattern areas having Mmin (<Mmax) measurement points for each of the (m + 1) th and subsequent substrates. If the value of the selected error parameter among all of the plurality of error parameters estimated based on the actual measurement value is within a predetermined range with respect to the first “judgment criterion”, the first “judgment” A third step of determining a shot position to be actually exposed based on an error parameter stored in each determination reference item in the “reference” and other error parameters obtained from the actual measurement value; Measurement 2 If the value of the selected error parameter among the plurality of error parameters estimated based on the value is not within the predetermined range, the number of measurement points is added until the value of the selected error parameter falls within the predetermined range. And a fourth step of performing re-measurement.
パラメータの値が前記第1の「判定基準」とは異なる傾
向を示し、且つ追加する計測点数を増加させても前記選
択された誤差パラメータの値の変化が減少して所定の収
束傾向を示したら、前記第1の「判定基準」の各判定基
準項目に選択された誤差パラメータの値を更新した新た
な第2の「判定基準」を創設し、追加登録する第5のス
テップと、 前記第2の「判定基準」内の各判定基準項目に格納され
ている誤差パラメータと前記第5のステップ中で計測さ
れた前記第2の実測値及び前記追加した計測点数による
実測値から得られたその他の誤差パラメータとに基づい
て、現実に露光すべきショット位置を決定する第6のス
テップとを備えたことを特徴とする位置合わせ方法。2. The alignment method according to claim 1, wherein the value of the selected error parameter estimated during the fourth step has a tendency different from the first “criterion”, and If the change in the value of the selected error parameter decreases and shows a predetermined convergence tendency even when the number of measurement points to be added is increased, the error parameter selected for each of the first "judgment criteria" A fifth step of creating and additionally registering a new second “determination criterion” in which the value of is updated, and the error parameter stored in each criterion item in the second “criterion” and the A sixth step of determining a shot position to be actually exposed based on the second actually measured value measured in the fifth step and other error parameters obtained from the actually measured value based on the added number of measurement points. Step Alignment method characterized by comprising and.
他の誤差パラメータとに基づいて、現実に露光すべきシ
ョット位置を決定する第7のステップとを備えたことを
特徴とする位置合わせ方法。3. A positioning method according to claim 2, wherein a shot position to be actually exposed is determined based on said second "judgment criterion" and other error parameters obtained by new measured values. And a seventh step of performing the alignment.
わせ方法において、 前記Mmaxの値は、4乃至10であることを特徴とす
る位置合わせ方法。4. The positioning method according to claim 1, wherein the value of Mmax is 4 to 10.
わせ方法において、 前記Mminの値は、3であることを特徴とする位置合
わせ方法。5. The positioning method according to claim 1, wherein the value of Mmin is 3.
わせ方法において、 前記複数の誤差パラメータは、前記基板の倍率誤差M及
び、前記基板のシフト量S、前記パターン領域の配列座
標系の回転誤差Θ、前記パターン領域の配列の直交度ω
であり、 前記判定基準項目には、前記倍率誤差M及び直交度ωが
選択されていることを特徴とする位置合わせ方法。6. The alignment method according to claim 1, wherein the plurality of error parameters include a magnification error M of the substrate, a shift amount S of the substrate, and an array coordinate system of the pattern area. , The orthogonality ω of the array of the pattern areas
Wherein the magnification error M and the orthogonality ω are selected as the judgment reference items.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8212434A JPH1055949A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Positioning method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8212434A JPH1055949A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Positioning method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1055949A true JPH1055949A (en) | 1998-02-24 |
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ID=16622546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8212434A Withdrawn JPH1055949A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Positioning method |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH1055949A (en) |
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- 1996-08-12 JP JP8212434A patent/JPH1055949A/en not_active Withdrawn
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