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JP2005203386A - 位置合わせ方法、位置合わせ装置及び露光装置 - Google Patents

位置合わせ方法、位置合わせ装置及び露光装置 Download PDF

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JP2005203386A JP2004000191A JP2004000191A JP2005203386A JP 2005203386 A JP2005203386 A JP 2005203386A JP 2004000191 A JP2004000191 A JP 2004000191A JP 2004000191 A JP2004000191 A JP 2004000191A JP 2005203386 A JP2005203386 A JP 2005203386A
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Abstract

【課題】 不完全単位領域の位置合わせ精度の低下を抑制することが可能な位置合わせ方法を提供する。
【解決手段】 全域が被処理基板の被処理面内に含まれる複数の完全単位領域と、被処理基板の外周に掛かり一部が欠落した少なくとも1つの不完全単位領域とが画定されたウエハを準備する。完全単位領域の少なくとも1つにおいて、ダイバイダイアライメントにより位置合わせを行うとともに、位置情報を記憶する。記憶された位置情報による推定演算に基づき、不完全単位領域の位置合わせを行う。位置合わせの行われた不完全単位領域内に形成されている一部のアライメントマークを検出することにより、不完全単位領域の位置情報を得る。得られた位置情報に基づいて、不完全単位領域の位置補正を行う。
【選択図】 図1(A)

Description

本発明は、位置合わせ技術に関し、特にステップアンドリピート式近接露光への適用に適した位置合わせ技術に関する。
ステップアンドリピート式露光に採用される位置合わせ方法として、ダイバイダイアライメント方法とグローバルアライメント方法とが知られている。ダイバイダイアライメント方法は、ステップ毎にアライメントマークを検出して、ウエハとマスク(レチクル)との位置合わせを行う方法である。グローバルアライメント方法は、ウエハ上の数箇所のアライメントマークから求めた位置情報に基づいて推定演算を行い、演算結果に基づいて、ウエハの露光すべき領域を露光位置に移動させる方法である。
図7を参照して、特許文献1に記載されたグローバルアライメント方法について説明する。図7は、ウエハの平面図を示す。ウエハ100の被露光面に複数の単位領域(ダイ)101が画定されている。単位領域101は、行列状に配置されている。1つの単位領域101を露光位置に移動させ、露光位置に配置された1つの単位領域101を露光する。ウエハ100の周縁部には、単位領域101が配置されておらず、複数のアライメントマーク102が配置されている。
アライメントマーク102を検出することにより、ウエハ100の位置情報を得る。この位置情報から、グローバルアライメントを行う。
特開平11−168053号公報
通常、単位領域の形状は、正方形または長方形であり、複数の単位領域が、ウエハの被露光面内に行列状に配置されている。ウエハは円形であるから、ウエハの縁に掛かる単位領域においては、一部分が欠落することになる。一部分が欠落した単位領域を不完全単位領域と呼ぶこととする。1つの単位領域内に複数のチップが含まれる場合には、不完全単位領域内にも、使用可能なチップが形成される場合がある。不完全単位領域にもパターンを転写することにより、使用可能なチップを形成することができ、1枚のウエハから取り出すチップ数を多くすることが可能になる。
グローバルアライメントを用いる場合には、不完全単位領域の位置合わせを行うことが可能である。ところが、単位領域ごとの位置検出を行わないため、高精度かつ高安定な移動機構が必要とされる。一方、ダイバイダイアライメントにおいては、単位領域ごとに位置検出を行って位置ずれが補正されるため、移動機構に、グローバルアライメントに要求されるほどの高い精度は要求されない。不完全単位領域においては、ダイバイダイアライメントに必要なアライメントマークが欠落してしまう場合がある。この場合には、ダイバイダイアライメントを行うことができない。
完全な単位領域は、ダイバイダイアライメントにより位置合わせが行われ、不完全単位領域は、グローバルアライメントにより位置合わせを行わなければならない。このため、完全な単位領域に比べて、不完全単位領域の位置合わせ精度が低下してしまう。
本発明の目的は、不完全単位領域の位置合わせ精度の低下を抑制することが可能な位置合わせ方法、及びその位置合わせ方法に用いられる位置合わせ装置及び露光装置を提供することである。
本発明の一観点によると、(a)全域が被処理基板の被処理面内に含まれる複数の完全単位領域と、被処理基板の外周に掛かり一部が欠落した少なくとも1つの不完全単位領域とが画定されたウエハを準備する工程と、(b)少なくとも一部の完全単位領域について、ダイバイダイアライメントにより完全単位領域を処理位置に配置して、当該完全単位領域をダイバイダイアライメントした後のウエハの位置を検出した結果に基づいて、単位領域の配置情報を取得する工程と、(c)前記工程bで取得された配置情報に基づき、不完全単位領域が処理位置に配置されるように被処理基板の位置合わせを行う工程と、(d)前記工程cで処理位置に配置された不完全単位領域内に形成されている一部のアライメントマークを検出することにより、該ウエハの位置ずれ情報を得る工程と、(e)前記工程dで得られた位置ずれ情報に基づいて位置補正を行う工程とを有する位置合わせ方法が提供される。
不完全単位領域内の一部のアライメントマークを観測し、観測結果に基づいて位置の修正を行うことにより、アライメントマークを観測しない場合に比べて、位置精度を高めることができる。
電子ビーム近接露光を例にとって、実施例による位置合わせ方法について説明する。
図1(A)に、実施例による位置合わせ方法の対象物となる半導体ウエハ11の平面図を示す。ウエハ11の被露光面に、行列状に配置された複数の単位領域50が画定されている。行方向をX軸、列方向をY軸、被露光面の法線方向をZ軸とするXYZ直交座標系を定義する。ウエハ11の被露光面内に含まれる単位領域50aの形状は、例えば正方形または長方形である。このような単位領域50aを「完全単位領域」と呼ぶこととする。ウエハ11の外周線に掛かる単位領域50bは、正方形または長方形の一部を切り取った形状を有する。このような単位領域50bを「不完全単位領域」と呼ぶこととする。単位領域50は、露光が行われる単位であり、1つの単位領域50を露光装置の露光位置に移動させ、露光が行なわれる。単位領域50は、通常「ダイ」と呼ばれる。
設計時に各単位領域50の、ウエハ11内における位置、すなわちXY面内の座標が決定される。設計時に決定された座標を単位領域50の「設計座標」と呼ぶこととする。設計座標は、ウエハ11の表面上に定義されたXY座標系における座標である。
各単位領域50内に、複数のチップ領域51が画定されている。1つのチップ領域51内に1つの集積回路素子が形成される。図1(A)では、1つの完全単位領域50a内に4つのチップ領域51が画定されている場合を示している。不完全単位領域50b内には、その大きさ及び形状によって、0〜3個のチップ領域51が含まれる。
図1(B)に、1つの単位領域50aと、ウエハに近接配置されたマスクの転写領域12aとを重ねた状態の平面図、及び位置合わせ用の観測光学系の概略図を示す。完全単位領域50a内に、2つのX用アライメントマークWX1、WX2、及び2つのY用アライメントマークWY1、WY2が配置されている。X用アライメントマークWX1とWX2とは、X軸方向及びY軸方向に関して通常は異なる位置に配置されている。Y用アライメントマークWY1及びWY2も、X軸方向及びY軸方向に関して通常は異なる位置に配置されている。
マスクの転写領域12a内に、ウエハ上のアライメントマークWX1、WX2、WY1、WY2に対応するアライメントマークMX1、MX2、MY1、MY2が形成されている。これらのアライメントマークの位置は、ウエハ上のアライメントマークとマスク上のアライメントマークとの位置ずれから算出されるウエハとマスクとのX軸方向、Y軸方向、XY面内の回転方向、及びマスクに対するウエハの相対伸縮量の誤差が小さくなるように配置することが好ましい。
観測光学系20X1が、アライメントマークWX1及びMX1を観測する。同様に、観測光学系20X2が、アライメントマークWX2及びMX2を観測し、観測光学系20Y1が、アライメントマークWY1及びMY1を観測し、観測光学系20Y2が、アライメントマークWY2及びMY2を観測する。観測光学系20X1及び20X2の光軸は、被露光面の法線方向からY軸方向に傾いている。観測光学系20Y1及び20Y2の光軸は、被露光面の法線方向からX軸方向に傾いている。
図2に、実施例による位置合わせ装置の概略図を示す。実施例による位置合わせ装置はウエハ/マスク保持部10、観測光学系20、及び制御装置30を含んで構成されている。
ウエハ/マスク保持部10は、ウエハ保持台15、マスク保持台16、移動機構17及び18を含んで構成されている。位置合わせ時には、ウエハ保持台15の上面にウエハ11を保持し、マスク保持台16の下面にマスク12を保持する。ウエハ11とマスク12とは、ウエハ11の被露光面とマスク12のウエハ側の面との間に一定の間隙(プロキシミティギャップ)が形成されるようにほぼ平行に配置される。電子ビーム近接露光を行う場合には、マスク12としてステンシルタイプのものが用いられる。マスクメンブレンに設けられた開口部により、転写パターン及びアライメントマークが形成されている。
移動機構17は、基準ベース1に固定され、ウエハ11とマスク12との被露光面内に関する相対位置が変化するように、ウエハ保持台15を移動させることができる。移動機構18は、ウエハ11の被露光面とマスク12のマスク面との間隔が変化するように、ウエハ保持台15を移動させることができる。図の左から右にX軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に向かってY軸、被露光面の法線方向にZ軸をとると、移動機構17は、ウエハ11とマスク12の、X軸方向、Y軸方向、Z軸の回りの回転方向(θ方向)に関する相対位置を調整し、移動機構18は、Z軸方向、X軸及びY軸の回りの回転(あおり)方向(θ及びθ方向)の相対位置を調整する。
移動機構17は、粗動ステージ及びその上に配置された微動ステージで構成されている。粗動ステージの位置はリニアエンコーダで検出され、その位置精度は1μm程度である。粗動ステージに対する微動ステージの位置は、例えば静電容量センサで検出され、その位置精度は数nmである。なお、基準ベース1に対する微動ステージの位置が、レーザ干渉計で検出される。
露光用ビーム源43から電子ビーム42が出射される。電子ビーム42は、マスク12を介してウエハ11に照射される。
観測光学系20は、像検出装置21、レンズ22、ビームスプリッタ23、光ファイバ24を含んで構成される。なお、図2では、図1(B)に示した観測光学系20Y2を代表して示している。他の観測光学系20X1、20X2及び20Y1も、観測光学系20Y2と同様の構成を有する。観測光学系20の光軸25はXZ面に平行であり、かつ被露光面に対して斜めになるように配置されている。
光ファイバ24から放射された照明光がビームスプリッタ23で反射して光軸25に沿った光線束とされ、レンズ22を通して被露光面に斜めから入射する。
ウエハ11及びマスク12に設けられたアライメントマークがエッジまたは頂点等の散乱箇所を有する場合には、これらの散乱箇所で照明光が散乱される。散乱光のうちレンズ22に入射する光が、レンズ22で収束され、その一部がビームスプリッタ23を透過して像検出装置21の受光面29上に結像する。受光面29上への結像倍率は、例えば60〜100倍である。
像検出装置21の受光面に、受光画素が行列状に配置されている。各画素は、当該画素に照射された光の強度に応じて画素対応の画像信号を生成する。この画像信号は制御装置30に入力される。なお、他の観測光学系20X1、20X2及び20Y1からの画像信号も制御装置30に入力される。
制御装置30は、画像処理を行い、マスク12のアライメントマークとウエハ11のアライメントマークとのY軸方向に関する相対位置情報を得る。
図3(A)は、ウエハ上のアライメントマーク及びマスク上のアライメントマークの相対位置関係を示す平面図である。長方形パターンをY軸方向に3個、X軸方向に14個、行列状に配列して各ウエハ上のアライメントマーク13A及び13Bが構成されている。アライメントマーク13A及び13Bで、図1(B)に示した1つのアライメントマークWY2が構成される。同様の長方形パターンをY軸方向に3個、X軸方向に5個、行列状に配置してマスク上の1つのアライメントマーク14が構成されている。アライメントマーク14が、図1(B)に示したアライメントマークMY2に相当する。位置合わせが完了した状態では、マスク上のアライメントマーク14は、Y軸方向に関してウエハ上のアライメントマーク13Aと13Bとのほぼ中央に配置される。
図3(B)は、図3(A)の一点鎖線B3−B3における断面図を示す。ウエハ上のアライメントマーク13A及び13Bは、例えば被露光面上に形成したSiN膜、ポリシリコン膜等をパターニングして形成される。ウエハ11の被露光面上にレジスト膜11Rが形成されている。マスク上のアライメントマーク14は、例えばSiC等からなるマスクメンブレンに形成された開口により構成される
図4は、エッジからの散乱光による受光面29上の像のスケッチである。図4の横方向(v軸方向)が図3(A)のY軸方向に相当し、縦方向(u軸方向)が図3(A)のX軸方向に相当する。ウエハ上のアライメントマーク13A及び13Bからの散乱光による像40A及び40Bがv軸方向に離れて現れ、その間にマスク上のアライメントマーク14からの散乱光による像41が現れる。像40A及び40Bと、像41とは、u軸方向に関して相互に異なる位置に現れる。像40A、40B及び41のv軸方向の位置を検出することにより、図3(A)に示したウエハ上のアライメントマーク13A、13Bと、マスク上のアライメントマーク14とのY軸方向の位置情報を得ることができる。
図1(B)に示した4組のアライメントマークにより、X軸方向、Y軸方向及びθ方向の位置情報、及びマスクに対するウエハの相対伸縮情報を得ることができる。 以下、これらの情報について説明する。アライメントマークWX1の座標を(X1x,X1y)、アライメントマークWX2の座標を(X2x,X2y)、アライメントマークWY1の座標を(Y1x,Y1y)、アライメントマークWY2の座標を(Y2x,Y2y)とする。アライメントマークWX1とMX1とのX軸方向のずれ量をdx1、アライメントマークWX2とMX2とのX軸方向のずれ量をdx2、アライメントマークWY1とMY1とのY軸方向のずれ量をdy1、アライメントマークWY2とMY2とのY軸方向のずれ量をdy2とする。dx1、dx2、dy1、dy2を検出することによって、ウエハのX軸方向のずれ量dx、Y軸方向のずれ量dy、θz方向のずれ量dθ、相対伸縮量dmを求めることができる。
図5及び図6を参照して、実施例による位置合わせ方法について説明する。ウエハの載置されるウエハ保持台15の位置をレーザ干渉計で測定して得られた座標をレーザ座標(lx,ly,lθ)とする。ここで、lx及びlyは、それぞれX座標及びY座標を示し、lθは、θ座標を示す。ウエハ上に画定された各単位領域50の設計座標を(wx,wy)とする。また、移動機構17の粗動ステージのリニアエンコーダと微動ステージの静電容量センサとで得られたウエハ保持台15の座標をエンコーダ座標(ex,ey)とする。
ステップMS1において、完全単位領域50aの処理を行うとともに、単位領域50の設計座標から換算座標を求めるための換算行列を取得する。以下、図6を参照して、ステップMS1の詳細な処理について説明する。
ステップS1において、露光すべきウエハをウエハ保持台15に載置する。観測光学系を用いてウエハの位置検出及びレベリングを行う。これにより、ウエハ上に画定されている単位領域の設計座標(wx,wy)と、エンコーダ座標(ex,ey)とが対応付けられる。すなわち、ある単位領域の設計座標を指定すれば、移動機構17を駆動して、当該単位領域を露光位置まで移動させることができるようになる。ウエハ11をウエハ保持台15に載置してレベリングを行った後は、ウエハ11、ウエハ保持台15、及び移動機構17の微動ステージの相対位置は変動しない。このため、微動ステージの位置をレーザ干渉計で検出することは、ウエハ11の位置、またはウエハ保持台15の位置を検出することと実質的に同一である。
ステップS2において、単位領域の設計座標(wx,wy)に基づいて、露光すべき単位領域50をマスク12の直下(露光位置)まで移動させる。より具体的には、設計座標(wx,wy)から、エンコーダ座標を求めこのエンコーダ座標(ex,ey)までウエハ保持台15を移動させる。この状態で、ウエハ保持台15の位置を検出するレーザ干渉計を初期設定する。このウエハ保持台15の移動を、「設計座標に基づくアライメント」と呼ぶ。
ステップS3に進み、図1(B)に示した4つの観測光学系20X1、20X2、20Y1、20Y2を用いて、それぞれに対応するウエハ及びマスクのアライメントマークの相対位置を観測する。位置ずれが許容値を超える場合には、移動機構17の微動ステージを制御することにより、高精度の位置合わせ(ダイバイダイアライメント)を行う。ステップS4に進み、露光位置に配置された単位領域50を、マスクを通して露光する。
ステップS5に進む。以下、ステップS5の処理について説明する。ステップS2の設計座標に基づくアライメント後のウエハ保持台15のレーザ座標(lx,ly,lθ)、エンコーダ座標(ex,ey)、露光時におけるウエハとマスクとのアライメントマークの位置ずれ量(dx,dy,dθ)、及び露光位置に配置されている単位領域50の設計座標(wx,wy)を、制御装置30に記憶する。なお、露光中にも、アライメントマークの位置が一定周期、例えば30msごとに検出されている。この場合、実際に記憶される位置ずれ量(dx,dy,dθ)として、露光直前の位置ずれ量、露光直前のある期間内に得られた位置ずれ量の平均値、露光中のある時点の位置ずれ量、露光中に得られた位置ずれ量の平均値、露光直前及び露光中に得られた位置ずれ量の平均値等のいずれかを採用することができる。
ここで、添え字x、y、θは、それぞれX軸方向、Y軸方向、及びθz方向に関する座標であることを意味する。これらの座標を関連付ける換算行列Mを下記のように定義する。設計座標に換算行列Mを作用させることにより、実際のウエハ保持台の位置が得られるため、換算行列Mは、単位領域がウエハ保持台15に対してどのように配置されているかを示す配置情報と考えることができる。
Figure 2005203386
上記換算行列Mの第1行目の要素を求めるためには、
Figure 2005203386
を、最小二乗法を用いて解けばよい。その一例として、下記の正規方程式を解く方法が挙げられる。
Figure 2005203386
ここで、nは、得られた座標データの数であり、1つの単位領域のダイバイダイアライメントが完了すると、1つの座標データが得られる。
ステップS6に進み、得られている座標データの数から、換算行列Mを求めることができるか否か判断する。換算行列Mを求めることができない場合、ステップS2に戻り、次に露光すべき未露光の単位領域の設計座標に基づくアライメントを行う。得られている座標データの数から換算行列Mを求めることができる場合には、ステップS7に進み、換算行列Mを取得する。
この判定方法の一例について説明する。得られた座標データの数が、求めるべき未知数の数(数式(2)では3個)よりも少ない場合は、正規方程式を解くことができないので、判定結果は「計算不可」となる。得られている座標データ数が未知数の数以上の場合は、数式(3)の連立方程式を、例えば特異値分解法を用いて解く。演算中にエラーが発生した場合には、判定結果は「計算不可」となる。エラーが発生しなかった場合には、換算行列が求められたことになる。ステップS7において、この換算行列を取得(記憶)する。
ステップS5で、ウエハ保持台15のレーザ座標(lx,ly,lθ)とエンコーダ座標(ex,ey)とが記憶されているため、同様の方法により、レーザ座標(lx,ly,lθ)をエンコーダ座標(ex,ey)に変換するための換算行列も取得される。
さらに、ステップS3のダイバイダイアライメント工程において、図1(B)で説明した相対伸縮量が測定されている。この相対伸縮量をdmとする。相対伸縮量dmと単位領域の設計座標との間に、例えば以下の関係があると仮定する。
Figure 2005203386
上記数式(3)と同様に、正規方程式を立てて解くことにより、係数A,B,Cを求めることができる。係数A,B,Cが決定されると、単位領域の設計座標(wx,wy)から、その位置の相対伸縮量dmを予測することができる。この係数A,B,Cを、相対伸縮量推定係数と呼ぶこととする。ステップS7では、この相対伸縮量推定係数も取得される。
ステップS8に進み、次に露光すべき単位領域の設計座標(wx,wy)に換算行列Mを作用させて、ウエハ保持台15を移動させるべき換算座標(rx,ry,rθ)を求める。具体的には、以下の式により、換算座標を計算する。
Figure 2005203386
ステップS9に進み、換算座標(rx,ry,rθ)をエンコーダ座標(ex,ey)に変換し、移動機構17を駆動して、ウエハ保持台15を、このエンコーダ座標まで移動させる。
実際の単位領域の位置は、種々の要因により、設計座標で示された位置からずれている。例えば、すでに転写されているパターンの転写時における位置ずれ、ウエハの熱膨張等の要因が挙げられる。本実施例では、ステップS9で、単位領域の設計座標ではなく、設計座標に換算行列を作用させて計算された換算後の座標に基づいて、ウエハ保持台15を移動させる。
なお、ウエハ保持台15の位置をレーザ干渉計で検出し、レーザ座標(lx,ly,lθ)が換算座標(rx,ry,rθ)に一致するように、ウエハ保持台15を移動させてもよい。エンコーダ座標(ex,ey)のみを用いてウエハ保持台15を移動させる場合に比べて、より精度の高い位置合わせを行うことができる。
エンコーダ座標を用いる場合、及びレーザ座標を用いる場合のいずれも、換算座標に基づいて位置合わせが行われることになる。この位置合わせを、「換算座標に基づくアライメント」と呼ぶ。
ステップS10に進み、ダイバイダイアライメントを行う。ステップS9で、換算後の座標に基づいたアライメントが行われているため、設計座標に基づいてアライメントを行う場合に比べて、高い位置精度が望める。このため、ダイバイダイアライメント時におけるステージの移動量を短くすることができる。これにより、位置合わせ時間の短縮化を図ることが可能になる。
ステップS11に進み、露光を行う。ステップS12に進み、すべての完全単位領域の露光が完了したか否かを判定する。未露光の完全単位領域がある場合には、ステップS8に戻り、次に露光すべき完全単位領域の設計座標から換算座標を計算する。引き続き、ステップS9からステップS12までを実行する。
すべての完全単位領域の露光が完了した場合は、図5のステップMS2に進む。
ステップMS2において、次に露光すべき不完全単位領域50bの設計座標に、換算行列Mを作用させて換算座標(rx,ry,rθ)を求める。ステップMS3に進み、換算座標に基づいてウエハ保持台15を移動させる。これにより、露光すべき不完全単位領域50bが露光位置に配置される。
ステップMS4に進み、検出可能なアライメントマークから位置ずれを検出する。以下、位置ずれの検出方法の一例について説明する。
図1(B)に示したアライメントマークWY2が欠落しており、残りの3つのアライメントマークWX1、WX2、WY1が観測可能である場合、アライメントマークの位置ずれdx1、dx2、dy1を決定することができる。数式(4)から、不完全単位領域50bの相対伸縮量の推定値dmを求める。アライメントマークのずれ量dx1、dx2、dy1、及び相対伸縮量の推定値dmから、位置ずれ量dx、dy、dθを求めることができる。
アライメントマークWX2及びWY1が欠落しており、アライメントマークWX1及びWY2が観測可能である場合、アライメントマークの位置ずれ量dx1及びdy2を決定することができる。数式(4)から不完全単位領域50bの相対伸縮量dmを求める。θz方向の位置ずれ量dθが0であると仮定すれば、これらの情報から位置ずれ量dx及びdyを求めることができる。
アライメントマークWX1のみを観測可能な場合、アライメントマークの位置ずれ量dx1のみを決定することができる。Y方向の位置ずれ量dy及びθz方向の位置ずれ量dθが0であると仮定し、相対伸縮量dmを数式(4)から求まる推定値と仮定すると、位置ずれ量dxを求めることができる。
求めることができた位置ずれ量に基づいて、位置ずれ量が小さくなるようにウエハ保持台15を移動させ、ウエハの位置を修正する。
ステップMS5に進み、露光を行う。ステップMS6に進み、処理すべきすべての不完全単位領域の処理が完了したか否かを判定する。未処理の不完全単位領域がある場合には、ステップMS2に戻り、未処理の不完全単位領域について処理を繰り返す。すべての不完全単位領域の処理が完了した場合には、ウエハ保持台15からウエハを搬出する。
上述のように、実施例による方法では、不完全単位領域に残っている検出可能なアライメントマークから得られる位置ずれ情報を利用して、ウエハの位置の修正を行っている。このため、位置合わせ精度を高めることができる。なお、ステップMS3での換算座標に基づいたアライメントの位置精度が十分高い場合には、ステップMS4の位置ずれ検出及び位置修正工程を省略してもよい。
また、上述のように、実施例による方法を採用することにより、ステップS12においてウエハ保持台15を移動する距離を短くし、位置合わせに必要な時間を短縮することができる。これにより、スループットの向上を図ることができる。
ステップS10でダイバイダイアライメントを行うと、ウエハ保持台15の位置座標、位置ずれ情報、及び単位領域の設計座標からなる位置データが得られる。この位置データを加味して、ステップS7で取得された換算行列Mを修正してもよい。より多くの位置データから換算行列Mを作成することにより、換算座標の位置精度をより高めることができるであろう。
また、上記実施例では、ステップS2からS5までの、換算行列Mを求めるための位置データを収集する工程が、実際の露光工程と共有される。このため、位置データを収集することによるスループットの低下はほとんどない。
電子ビーム露光(例えば、特許第2951947号公報に開示されている電子ビーム近接露光)を行う場合、マスクとウエハとの位置ずれ量が小さければ、電子ビームを偏向させることにより、位置ずれを補償することができる。上記実施例では、ステップS11における換算座標に基づくアライメント後の位置合わせ精度が高いため、ステップS12のダイバイダイアライメントの代わりに、電子ビームを偏向させることにより位置ずれを補償してもよい。また、ステップMS4においてウエハの位置を修正する代わりに、電子ビームを偏向させることにより位置ずれを補償してもよい。
換算行列Mを求めるためのステップS2からS5までの処理を、相互に隣接しない複数の単位領域に対して行ってもよい。この方法によると、ウエハ内の比較的広い領域から得られる位置データに基づいて、換算行列が求められる。このため、設計座標からのずれが、ウエハ内の一部分に特有の傾向を持つような場合に、この特有の傾向が換算行列に影響することを軽減することができる。
上記実施例では、単位領域の設計座標とウエハ保持台15の座標との対応関係を1次式で近似したが、2次式で近似してもよい。2次式で近似する場合には、上述の数式(1)の代わりに、下記の関係式が用いられる。
Figure 2005203386
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
上記実施例では、電子ビーム近接露光を例にとって説明を行ったが、その他に、X線露光、紫外線露光、半導体ウエハの検査に、上記位置合わせ方法を適用することができる。
本発明の実施例による位置合わせ方法で対象となるウエハの平面図である。 ウエハの1つの単位領域の平面図及び観測光学系の概略図である。 実施例による位置合わせ装置の概略図である。 ウエハ及びマスクに形成されたアライメントマークの平面図である。 ウエハとマスクとの、アライメントマークが形成された位置における断面図である。 アライメントマークの像をスケッチした図である。 実施例による位置合わせ方法のフローチャートである。 実施例による位置合わせ方法のステップMS1の詳細を示すフローチャートである。 従来の位置合わせ方法の対象となるウエハの平面図である。
符号の説明
1 基準ベース
10 ウエハ/マスク保持部
11 半導体ウエハ
11R レジスト膜
12 マスク
13A、13B、14 アライメントマーク
15 ウエハ保持台
16 マスク保持台
17、18 移動機構
20 光学系
20X1、20X2、20Y1、20Y2 観測光学系
21A、21B 像検出装置
22、28 レンズ
23、26A ハーフミラー
24 光ファイバ
25 光軸
26B ミラー
29 受光面
30 制御装置
40A、40B、41 像
42 エネルギビーム
43 露光用ビーム源
50 単位領域(ダイ)
50a 完全単位領域
50b 不完全単位領域
51 チップ領域
60 主制御装置
MX1、MX2、MY1、MY2 アライメントマーク

Claims (8)

  1. (a)全域が被処理基板の被処理面内に含まれる複数の完全単位領域と、被処理基板の外周に掛かり一部が欠落した少なくとも1つの不完全単位領域とが画定された被処理基板を準備する工程と、
    (b)少なくとも一部の完全単位領域について、ダイバイダイアライメントにより完全単位領域を処理位置に配置して、当該完全単位領域をダイバイダイアライメントした後の被処理基板の位置を検出した結果に基づいて、単位領域の配置情報を取得する工程と、
    (c)前記工程bで取得された配置情報に基づき、不完全単位領域が処理位置に配置されるように被処理基板の位置合わせを行う工程と、
    (d)前記工程cで処理位置に配置された不完全単位領域内に形成されている一部のアライメントマークを検出することにより、該被処理基板の位置ずれ情報を得る工程と、
    (e)前記工程dで得られた位置ずれ情報に基づいて位置補正を行う工程と
    を有する位置合わせ方法。
  2. 前記被処理基板の被処理面をXY面とするXYZ直交座標系を定義したとき、前記工程bにおいて、X方向、Y方向、及びZ軸回りの回転方向に関するダイバイダイアライメントを行い、前記工程dにおいて、X方向、Y方向、及びZ軸回りの回転方向の少なくとも一つの位置ずれ情報を得る請求項1に記載の位置合わせ方法。
  3. 前記工程bにおいて、位置合わせすべき完全単位領域内のアライメントマークを検出することにより、該完全単位領域の伸縮量を取得し、得られた伸び情報を参酌してダイバイダイアライメントを行い、前記工程eにおいて、前記工程bで得られた伸び情報を参酌して位置ずれ情報を得る請求項1または2に記載の位置合わせ方法。
  4. 前記工程bの前に、前記被処理基板の被処理面上にプロキシミティギャップを隔ててマスクを配置する工程を含み、
    前記工程bが、前記マスクに形成されたアライメントマークと、前記完全単位領域内に形成されたアライメントマークとを、該被処理基板の被処理面に対して傾いた光軸を有する観測光学系を用い、アライメントマークからの散乱光を観測する工程を含み、前記工程dが、前記マスクに形成されたアライメントマークと、前記不完全単位領域内に形成されたアライメントマークとを、前記観測光学系を用いて観測する工程を含む請求項1〜3のいずれかに記載の位置合わせ方法。
  5. 前記完全単位領域及び不完全単位領域の被処理基板内の位置が、設計時に決定された被処理基板内の設計座標により規定され、前記工程bで取得される前記配置情報は、単位領域の設計座標と、該単位領域を処理位置に配置した時の被処理基板の位置情報との第1の対応関係を含み、前記工程cにおいて、不完全単位領域の設計座標に前記第1の対応関係を適用して被処理基板の位置情報を取得し、取得された位置情報に基づいて被処理基板の位置合わせを行う請求項1〜4のいずれかに記載の位置合わせ方法。
  6. 前記工程bが、
    アライメントマークを検出することにより、処理位置に配置された完全単位領域の伸縮量を取得する工程と、
    単位領域の設計座標と伸縮量との第2の対応関係を取得する工程と
    を含み、
    前記工程cが、
    不完全単位領域の設計座標に前記第2の対応関係を適用して、当該不完全単位領域の伸縮量を推定する工程と、
    推定された伸縮量を加味して被処理基板の位置合わせを行う工程と
    を含む請求項5に記載の位置合わせ方法。
  7. 露光用エネルギビームを出射するビーム源と、
    前記ビーム源から出射されたエネルギビームの照射される位置に被処理基板を保持する被処理基板保持台と、
    前記被処理基板保持台に保持された被処理基板の被処理面上に、プロキシミティギャップを隔ててマスクを保持するマスク保持台と、
    前記被処理基板保持台と前記マスク保持台との一方を他方に対して移動させる移動機構と、
    被処理基板に形成されたアライメントマークとマスクに形成されたアライメントマークとを観測する観測光学系と、
    前記観測光学系により観測された結果に基づいて前記移動機構を制御する制御装置と
    を有し、
    前記制御装置は、
    (a)全域が被処理基板の被処理面内に含まれる複数の完全単位領域と、被処理基板の外周に掛かり一部が欠落した少なくとも1つの不完全単位領域とが画定された被処理基板の、少なくとも一部の完全単位領域について、ダイバイダイアライメントにより完全単位領域を処理位置に配置して、当該完全単位領域をダイバイダイアライメントした後の被処理基板の位置を検出した結果に基づいて、単位領域の配置情報を取得する工程と、
    (b)前記工程aで取得された配置情報に基づき、不完全単位領域が処理位置に配置されるように被処理基板の位置合わせを行う工程と、
    (c)前記工程bで処理位置に配置された不完全単位領域内に形成されている一部のアライメントマークを検出することにより、該被処理基板の位置ずれ情報を得る工程と、
    (d)前記工程cで得られた位置ずれ情報に基づいて位置補正を行う工程と
    を順次実行するように、前記移動機構及び前記観測光学系を制御する露光装置。
  8. 被処理基板を保持する被処理基板保持台と、
    前記被処理基板保持台を移動させる移動機構と、
    被処理基板に形成されたアライメントマークを観測する観測光学系と、
    前記観測光学系により観測された結果に基づいて前記移動機構を制御する制御装置と
    を有し、
    前記制御装置は、
    (a)全域が被処理基板の被処理面内に含まれる複数の完全単位領域と、被処理基板の外周に掛かり一部が欠落した少なくとも1つの不完全単位領域とが画定された被処理基板の、少なくとも一部の完全単位領域について、ダイバイダイアライメントにより完全単位領域を処理位置に配置して、当該完全単位領域をダイバイダイアライメントした後の被処理基板の位置を検出した結果に基づいて、単位領域の配置情報を取得する工程と、
    (b)前記工程aで取得された配置情報に基づき、不完全単位領域が処理位置に配置されるように被処理基板の位置合わせを行う工程と、
    (c)前記工程bで処理位置に配置された不完全単位領域内に形成されている一部のアライメントマークを検出することにより、該被処理基板の位置ずれ情報を得る工程と、
    (d)前記工程cで得られた位置ずれ情報に基づいて位置補正を行う工程と
    を順次実行するように、前記移動機構及び前記観測光学系を制御する位置合わせ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009133702A1 (ja) * 2008-04-30 2009-11-05 株式会社ニコン ステージ装置、パターン形成装置、露光装置、ステージ駆動方法、露光方法、並びにデバイス製造方法
JP2015037122A (ja) * 2013-08-13 2015-02-23 キヤノン株式会社 リソグラフィ装置、位置合わせ方法、および物品の製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009133702A1 (ja) * 2008-04-30 2009-11-05 株式会社ニコン ステージ装置、パターン形成装置、露光装置、ステージ駆動方法、露光方法、並びにデバイス製造方法
JPWO2009133702A1 (ja) * 2008-04-30 2011-08-25 株式会社ニコン ステージ装置、パターン形成装置、露光装置、ステージ駆動方法、露光方法、並びにデバイス製造方法
US8274639B2 (en) 2008-04-30 2012-09-25 Nikon Corporation Stage device, pattern formation apparatus, exposure apparatus, stage drive method, exposure method, and device manufacturing method
JP5071894B2 (ja) * 2008-04-30 2012-11-14 株式会社ニコン ステージ装置、パターン形成装置、露光装置、ステージ駆動方法、露光方法、並びにデバイス製造方法
JP2015037122A (ja) * 2013-08-13 2015-02-23 キヤノン株式会社 リソグラフィ装置、位置合わせ方法、および物品の製造方法

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