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JP4383945B2 - Alignment method, exposure method, and exposure apparatus - Google Patents

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JP4383945B2 JP2004112344A JP2004112344A JP4383945B2 JP 4383945 B2 JP4383945 B2 JP 4383945B2 JP 2004112344 A JP2004112344 A JP 2004112344A JP 2004112344 A JP2004112344 A JP 2004112344A JP 4383945 B2 JP4383945 B2 JP 4383945B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、例えば半導体製造用の露光装置において第1物体としてのレチクル面上に形成されているIC,LSI,VLSI等の微細な電子回路パターンと第2物体としてのウエハとの相対的な位置合わせ(アライメント)を行うアライメント方法、そのアライメント方法を利用した露光方法、及び露光装置に係り、特にウエハプロセス誤差であるWIS(Wafer Induced Shift)を発生し得る状況において高速かつ高精度にアライメントを行う方法に関する。   The present invention relates to a relative position between a fine electronic circuit pattern such as an IC, LSI, VLSI or the like formed on a reticle surface as a first object and a wafer as a second object, for example, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor. The present invention relates to an alignment method for performing alignment (alignment), an exposure method using the alignment method, and an exposure apparatus. In particular, alignment is performed at high speed and with high accuracy in a situation in which WIS (Wafer Induced Shift) that is a wafer process error can occur. Regarding the method.

回路の微細化及び高密度化に伴い、半導体デバイス製造用の投影露光装置には、レチクル(マスク)面上の回路パターンをウエハ面上に高い解像力で投影露光できることが要求されている。回路パターンの投影解像力は投影光学系の開口数(NA)と露光波長に依存する。したがって、高解像度化の方法としては投影光学系のNAを大きくする方法や露光光をより短波長化する方法が採用されている。後者の方法に関しては、露光光源がg線からi線に移行し、さらにi線からエキシマレーザに移行しつつある。エキシマレーザにおいては、その発振波長が248nm及び193nmの露光装置が既に実用化されている。現在、発振波長をより短波長化した波長157nmの真空紫外線領域(VUV:Vacuum UltraViolet)の露光方式、波長13nmの極端紫外線領域(EUV:Extreme UltraViolet)露光方式が次世代の露光方式の候補として検討されている。   Along with miniaturization and high density of circuits, a projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices is required to be able to project and expose a circuit pattern on a reticle (mask) surface on a wafer surface with high resolution. The projection resolution of the circuit pattern depends on the numerical aperture (NA) of the projection optical system and the exposure wavelength. Therefore, as a method of increasing the resolution, a method of increasing the NA of the projection optical system or a method of shortening the exposure light wavelength is employed. Regarding the latter method, the exposure light source is shifting from g-line to i-line, and further from i-line to excimer laser. In the excimer laser, exposure apparatuses having oscillation wavelengths of 248 nm and 193 nm have already been put into practical use. Currently, a 157 nm vacuum ultraviolet (VUV) exposure method with a shorter oscillation wavelength and an extreme ultraviolet (EUV) exposure method with a wavelength of 13 nm are considered as candidates for the next generation exposure method. Has been.

また、半導体デバイスの製造プロセスも多様化している。露光装置の焦点深度不足の問題を解決する平坦化技術として注目されているものに、W−CMP(Tungsten Chemical Mechanical Polishing)プロセス等の技術や、近年のLSIの微細化に伴って開発されたCuのデュアルダマシン配線技術、層間絶縁層に低誘電率(Low−k)材料を用いた技術等がある。   In addition, semiconductor device manufacturing processes are diversified. As a flattening technique that solves the problem of insufficient depth of focus of an exposure apparatus, a technique such as a W-CMP (Tungsten Chemical Mechanical Polishing) process, or a Cu developed with recent miniaturization of LSIs is known. Dual damascene wiring technology, a technology using a low dielectric constant (Low-k) material for an interlayer insulating layer, and the like.

半導体デバイスの構造や材料も多種多様となっている。例えば、GaAs、InP等の化合物を組み合わせて構成したP−HEMT(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor)やM−HEMT(Metamorphe−HEMT)、さらにはSiGe、SiGeC等を使用したHBT(Heterojunction Bipolar Transistor)が提案されている。   There are a wide variety of semiconductor device structures and materials. For example, P-HEMT (Pseudomorphic High Mobility Transistor) and M-HEMT (Metamorphe-HEMT) proposed by combining compounds such as GaAs and InP, as well as HBT (Heterojunction) using SiGe, SiGeC, etc. Has been.

一方、レチクルとレチクル上の回路パターンが投影されるウエハとを高精度にアライメントすることも要求されており、その必要精度は回路線幅の1/3程度である。例えば、線幅が180nmの回路デザインにおける必要精度は60nmである。   On the other hand, it is also required to align the reticle and the wafer on which the circuit pattern on the reticle is projected with high accuracy, and the required accuracy is about 1/3 of the circuit line width. For example, the required accuracy in a circuit design with a line width of 180 nm is 60 nm.

露光装置におけるアライメント方法として、例えば特許文献1に開示のものがある。このものは、ウエハ上に構成されるアライメントマークの光学像をCCDカメラ等の撮像素子上に結像し、その電気信号を種々のパラメータを用いて画像処理し、ウエハ上のマークの位置検出を行っている。   As an alignment method in an exposure apparatus, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. In this system, an optical image of an alignment mark formed on a wafer is imaged on an image sensor such as a CCD camera, and the electrical signal is image-processed using various parameters to detect the position of the mark on the wafer. Is going.

一般にレチクルとウエハとのアライメントを行う際に、ウエハのアライメント精度を劣化させる大きな要因として、ウエハのアライメントマーク上に塗布するレジストの膜厚の不均一性や、アライメントマークの段差形状の非対称性などが挙げられる。このようなウエハに起因するアライメント誤差要因のことをWIS(Wafer Induced Shift)と呼ぶ。
特開平6−151274号公報
In general, when aligning a reticle and a wafer, the major factors that degrade the alignment accuracy of the wafer include non-uniformity in the thickness of the resist applied on the wafer alignment mark and asymmetry in the step shape of the alignment mark. Is mentioned. Such an alignment error factor caused by the wafer is called WIS (Wafer Induced Shift).
JP-A-6-151274

露光装置の三大性能のひとつとしての、ウエハにおける「重ね合わせ精度」を向上させることは、半導体素子の性能向上及び製造の歩留まり向上において重要な課題である。しかしながら、W−CMPプロセス等の特殊な半導体製造技術の導入により、回路パターンの構造は良好であるもののアライメントマークに欠陥が生じる、すなわちWIS(プロセス誤差)が発生するという問題が生じている。   Improving the “overlapping accuracy” of a wafer as one of the three major performances of an exposure apparatus is an important issue in improving the performance of semiconductor elements and in manufacturing yield. However, due to the introduction of a special semiconductor manufacturing technique such as a W-CMP process, there is a problem that a defect is generated in the alignment mark, that is, a WIS (process error) occurs although the structure of the circuit pattern is good.

回路パターンの微細化に伴って回路パターンの線幅とアライメントマークの線幅との差が拡大したことがWIS発生の原因の1つと考えられる。つまり、WISの発生は、成膜・エッチング・CMP等のプロセス条件が線幅の微細な回路パターンに最適化されており、線幅の大きいアライメントマーク(線幅0.6〜4.0μm)に最適化されていないことに起因している。   It is considered that one of the causes of the occurrence of WIS is that the difference between the line width of the circuit pattern and the line width of the alignment mark is increased with the miniaturization of the circuit pattern. In other words, the generation of WIS is optimized for circuit patterns with fine line widths in process conditions such as film formation, etching, and CMP, and alignment marks with large line widths (line widths of 0.6 to 4.0 μm) are used. This is due to not being optimized.

例えば、W−CMP工程におけるアライメントマークのオーバーポリッシュなどがその一例である。この場合、複数の線幅のアライメントマークを用意して露光評価することによって最適な線幅のアライメントマークを決定したり、プロセスの処理条件を変更しつつアライメントマークと回路パターンの双方において最適条件となるように条件決定をしている。   For example, over-polishing of alignment marks in the W-CMP process is an example. In this case, an alignment mark having an optimum line width is determined by preparing an alignment mark having a plurality of line widths and evaluating the exposure, or by changing the processing conditions of the process while determining the optimum condition for both the alignment mark and the circuit pattern. The conditions are determined so that

また、あるプロセスにおけるロット中の当初数枚のウエハを露光し、重ね合わせ検査装置の検査結果に基づいてオフセット量を決定するという方法が、重ね合わせ精度を向上させる方法として一般に用いられている。この方法は、ロット間又はロット内において各ウエハのWISが略一定の場合には有効である。しかし、同一プロセスにおいてロット間でWISが異なる場合や、同一ロットにおいてウエハごとにWISが異なる場合がある。上述の方法では、最初のロットの当初数枚のウエハでオフセット量を決定した後のWISの変化が考慮されず、重ね合わせ精度は劣化してしまうという問題点がある。   Further, a method of exposing an initial several wafers in a lot in a certain process and determining an offset amount based on an inspection result of an overlay inspection apparatus is generally used as a method for improving overlay accuracy. This method is effective when the WIS of each wafer is substantially constant between lots or within lots. However, the WIS may differ between lots in the same process, or the WIS may differ from wafer to wafer in the same lot. The above-described method has a problem in that the overlay accuracy is deteriorated because the change in WIS after the offset amount is determined for the first few wafers of the first lot is not considered.

本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、WISが発生する場合であっても高速かつ高精度にレチクルとウエハとのアライメントが可能なアライメント方法、その方法を利用した露光方法、及び露光装置を提供することを例示的目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, an alignment method capable of aligning a reticle and a wafer with high speed and high accuracy even when WIS occurs, an exposure method using the method, and It is an exemplary object to provide an exposure apparatus.

上記目的を達成するために、本発明の例示的側面としてのアライメント方法は、基板上のアライメントマークを検出してアライメント信号を取得するステップと、アライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値をアライメント信号に基づいて算出するステップと、波形評価値の基板面内での分布を指標する基板面内評価値を波形評価値に基づいて算出するステップと、基板のアライメント状態を検査装置によって検査するステップと、検査結果と基板面内評価値とを関連付けるステップと、基板面内評価値から、関連付けられた検査結果と基板面内評価値との相関関係に基づいてアライメント補正量を算出するステップと、を有することを特徴とするIn order to achieve the above object, an alignment method as an exemplary aspect of the present invention includes a step of detecting an alignment mark on a substrate to obtain an alignment signal, and a waveform evaluation value indicating the orderliness of the waveform of the alignment signal. Calculating based on the alignment signal, calculating the in-plane evaluation value indicating the distribution of the waveform evaluation value in the substrate plane based on the waveform evaluation value, and inspecting the alignment state of the substrate by the inspection apparatus calculating a step, a step of associating the inspection result and the substrate surface evaluation values, from the board plane evaluation value, the alignment correction amount based on the correlation between the test results and the substrate surface evaluation value associated with the a method, characterized by having a.

本発明の他の例示的側面としての露光方法は、基板上のアライメントマークを用いてレチクルと基板とのアライメントを行ってレチクル上のパターンを基板に露光する露光方法であって、上記のアライメント方法によってアライメント補正量を算出するステップと、補正量に基づいてレチクルと基板とのアライメントを行うステップと、アライメント後にレチクル上のパターンを基板に投影するステップと、を有することを特徴とする。   An exposure method according to another exemplary aspect of the present invention is an exposure method in which an alignment mark on a substrate is used to align the reticle and the substrate to expose a pattern on the reticle onto the substrate, the alignment method described above. The step of calculating the alignment correction amount by the step, the step of aligning the reticle and the substrate based on the correction amount, and the step of projecting the pattern on the reticle onto the substrate after the alignment are characterized.

波形評価値は、アライメントマーク信号の波形の対称性を指標してもよいし、アライメントマーク信号の波形のコントラストを指標してもよい。また、基板面内評価値は、基板面内での波形評価値の変化率を指標してもよい。検査結果は、基板の倍率成分であっても基板の回転成分であってもよい。   The waveform evaluation value may indicate the symmetry of the waveform of the alignment mark signal, or may indicate the contrast of the waveform of the alignment mark signal. The substrate in-plane evaluation value may be an index of the rate of change of the waveform evaluation value in the substrate surface. The inspection result may be a magnification component of the substrate or a rotation component of the substrate.

本発明のさらに他の例示的側面としての露光装置は、基板上のアライメントマークを用いてレチクルと基板とのアライメントを行ってレチクル上のパターンを基板に露光する露光装置であって、レチクルの位置を調整するレチクルステージと、基板の位置を調整する基板ステージと、基板上のアライメントマークを検出する検出光学系と、検出光学系によって取得されたアライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値と波形評価値の基板面内での分布を指標する基板面内評価値とを算出し、検査装置によって得られた基板のアライメント状態を示す検査結果と基板面内評価値とを関連付け、その相関関係に基づいてアライメント補正量を算出する演算部と、アライメント補正量に基づいてレチクルステージと基板ステージとを制御する制御部と、を有することを特徴とする。     An exposure apparatus according to still another exemplary aspect of the present invention is an exposure apparatus that performs alignment between a reticle and a substrate using alignment marks on the substrate to expose a pattern on the reticle onto the substrate, and the position of the reticle. A reticle stage that adjusts the position of the substrate, a substrate stage that adjusts the position of the substrate, a detection optical system that detects alignment marks on the substrate, and a waveform evaluation value that indicates the orderliness of the waveform of the alignment signal acquired by the detection optical system And the in-board evaluation value indicating the distribution of the waveform evaluation value in the substrate surface, and the correlation between the inspection result indicating the alignment state of the substrate obtained by the inspection apparatus and the in-board evaluation value A calculation unit for calculating an alignment correction amount based on the relationship, and a reticle stage and a substrate stage based on the alignment correction amount. And having a control unit.

その露光装置が、複数の異なる露光装置ごとに算出された複数の相関関係を記憶したり、複数の異なる半導体製造プロセスごとに算出された複数の相関関係を記憶する記憶部をさらに有してもよい。   The exposure apparatus may further include a storage unit that stores a plurality of correlations calculated for a plurality of different exposure apparatuses or stores a plurality of correlations calculated for a plurality of different semiconductor manufacturing processes. Good.

本発明のさらに他の例示的側面としてのデバイス製造方法は、上記の露光装置によって基板にパターンを投影露光する工程と、投影露光された基板に所定のプロセスを行う工程とを有することを特徴とする。   According to still another exemplary aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including a step of projecting a pattern onto a substrate by the exposure apparatus, and a step of performing a predetermined process on the substrate subjected to the projection exposure. To do.

本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態により明らかにされるであろう。   Other objects and further features of the present invention will be made clear by embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、ウエハプロセス誤差であるWIS(Wafer Induced shift)が発生し得る状況においても、高精度なアライメントを行うことができる。
特に、ロット間や同一ロット内でのウエハごとにWISが異なる場合でも、重ね合わせ精度を向上させることができる。ひいては、高精度なパターンの露光投影ができて、高性能な半導体チップ等のデバイスを製造することが可能である。
According to the present invention, highly accurate alignment can be performed even in a situation where WIS (Wafer Induced Shift), which is a wafer process error, can occur.
In particular, even when the WIS is different between lots or wafers within the same lot, the overlay accuracy can be improved. As a result, it is possible to perform exposure projection of a highly accurate pattern and manufacture a device such as a high-performance semiconductor chip.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は、半導体露光装置(以下、露光装置という)1の概略構成を示すブロック図である。露光装置1は、照明光学系615、レチクル10を保持するレチクルステージ614、投影光学系615、ウエハ(基板)20を保持するウエハチャック612とウエハステージ(基板ステージ)611、アライメントユニット(検出光学系)617、全体の動作を制御する制御部640、演算部660を有して大略構成される。露光装置1は、レーザ光源ユニット602からの露光光を照明光学系615によってレチクル10へと導き、レチクル10のパターンを投影光学系613によってウエハ20に露光投影するためのものである。   FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor exposure apparatus (hereinafter referred to as an exposure apparatus) 1. The exposure apparatus 1 includes an illumination optical system 615, a reticle stage 614 that holds a reticle 10, a projection optical system 615, a wafer chuck 612 that holds a wafer (substrate) 20, a wafer stage (substrate stage) 611, an alignment unit (detection optical system). 617, which is roughly configured to include a control unit 640 for controlling the overall operation and a calculation unit 660. The exposure apparatus 1 guides the exposure light from the laser light source unit 602 to the reticle 10 by the illumination optical system 615 and exposes and projects the pattern of the reticle 10 onto the wafer 20 by the projection optical system 613.

レーザ光源ユニット602からのレーザ光(露光光)は、照明光学系615により成形されてレチクル10のパターンを照明する。レチクル10は、図2におけるXY平面内をレチクル走査方向に移動可能なレチクルステージ614上に保持されている。所定の縮小倍率を有する投影光学系613は、照明光学系615を介して照明されたレチクル10のパターンをウエハ20の1つのショット領域に投影する。それにより、ウエハ20のショット領域は、レチクル10のパターンに基づいて露光される。   Laser light (exposure light) from the laser light source unit 602 is shaped by the illumination optical system 615 to illuminate the pattern of the reticle 10. The reticle 10 is held on a reticle stage 614 that can move in the reticle scanning direction within the XY plane in FIG. The projection optical system 613 having a predetermined reduction magnification projects the pattern of the reticle 10 illuminated via the illumination optical system 615 onto one shot area of the wafer 20. Thereby, the shot area of the wafer 20 is exposed based on the pattern of the reticle 10.

ウエハ20にはレジスト(感光体)が塗布されており、露光により潜像が形成される。このウエハ20はウエハチャック612を介してウエハステージ611に載置されている。617はアライメントユニット(アライメントスコープ)であり、ウエハ20に形成されたアライメントマーク30(図3及び図4(a)参照)を検出することができる。   A resist (photoconductor) is applied to the wafer 20 and a latent image is formed by exposure. The wafer 20 is placed on a wafer stage 611 via a wafer chuck 612. Reference numeral 617 denotes an alignment unit (alignment scope) that can detect the alignment mark 30 (see FIGS. 3 and 4A) formed on the wafer 20.

ウエハステージ611は、ウエハ20をXYZの各軸方向及び各軸回りの回転方向に移動及び位置決めすることが可能となっている。ウエハステージ611をZ軸方向に位置決め制御することにより、ウエハ20上に投影光学系613を合焦することができる。なお、レチクルステージ614、ウエハステージ611の移動及び位置決め制御は、不図示のセンサにより測定されたステージ611,614の位置、姿勢の情報に基づいて行われる。   The wafer stage 611 can move and position the wafer 20 in the XYZ axial directions and the rotational directions around the respective axes. The projection optical system 613 can be focused on the wafer 20 by controlling the positioning of the wafer stage 611 in the Z-axis direction. Note that the movement and positioning control of the reticle stage 614 and the wafer stage 611 are performed based on the position and orientation information of the stages 611 and 614 measured by a sensor (not shown).

また、レチクルステージ614とウエハステージ611とは、それぞれ制御部640に接続されている。レチクルステージ614とウエハステージ611とが制御部640を介してリアルタイムにデータを授受することで、それらの同期制御が可能となっている。また、レーザ光源ユニット602も同様に制御部640に接続されており、発光のタイミングと各ステージ614,611の移動とを同期制御することが可能である。   Reticle stage 614 and wafer stage 611 are each connected to control unit 640. The reticle stage 614 and the wafer stage 611 exchange data in real time via the control unit 640, thereby enabling synchronous control thereof. Similarly, the laser light source unit 602 is connected to the control unit 640, and the timing of light emission and the movement of the stages 614 and 611 can be controlled synchronously.

以下、図3を参照して、アライメントマークの位置計測の原理について説明する。図3は、アライメントユニット617の概略構成を示すブロック図である。光源918からの照明光は、ビームスプリッタ919で反射され、レンズ920を通り、ウエハ20上のアライメントマーク30を照明する。アライメントマーク30からの回折光はレンズ920、ビームスプリッタ919、レンズ921を通り、ビームスプリッタ922で分割され、それぞれCCDセンサ923,924で受光される。   Hereinafter, the principle of alignment mark position measurement will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the alignment unit 617. The illumination light from the light source 918 is reflected by the beam splitter 919, passes through the lens 920, and illuminates the alignment mark 30 on the wafer 20. The diffracted light from the alignment mark 30 passes through the lens 920, the beam splitter 919, and the lens 921, is divided by the beam splitter 922, and is received by the CCD sensors 923 and 924, respectively.

アライメントマーク30は、レンズ920、921により100倍程度の結像倍率で拡大され、CCDセンサ923、924に結像される。CCDセンサ923、924はそれぞれ、アライメントマーク30のX方向の位置計測用、アライメントマーク30のY方向の位置計測用になっており、一方のセンサを他方のセンサに対して、光軸まわりに90度回転させて設置している。   The alignment mark 30 is magnified by an imaging magnification of about 100 times by the lenses 920 and 921, and is imaged on the CCD sensors 923 and 924. The CCD sensors 923 and 924 are for measuring the position of the alignment mark 30 in the X direction and for measuring the position of the alignment mark 30 in the Y direction, respectively. It is installed with a degree of rotation.

以下、X方向における計測原理について説明するが、Y方向における計測原理もXとYとが入れ替わるのみで略同様である。図4(a)に示すように、本実施形態のアライメントマーク30は、アライメント計測方向(X方向)に4μm、非計測方向(Y方向)に30μmの短冊型の位置検出用マーク要素(以下、マーク要素という。)32が、X方向に予め設定された間隔で複数本並んでいる。本実施の形態においては、その間隔L=20μmであり、本数は4本である。図4(b)に示すようにマーク要素32の断面構造はエッチング処理によって凹形状となっており、また、マーク要素32上には図示しないレジストが塗布されている。   Hereinafter, the measurement principle in the X direction will be described, but the measurement principle in the Y direction is substantially the same except that X and Y are interchanged. As shown in FIG. 4 (a), the alignment mark 30 of the present embodiment is a strip-shaped position detection mark element (hereinafter referred to as 4 μm in the alignment measurement direction (X direction) and 30 μm in the non-measurement direction (Y direction). A plurality of mark elements 32) are arranged at predetermined intervals in the X direction. In the present embodiment, the distance L is 20 μm, and the number is four. As shown in FIG. 4B, the cross-sectional structure of the mark element 32 has a concave shape by etching, and a resist (not shown) is applied on the mark element 32.

この複数のマーク要素32に照明光を照射して得られる反射光をCCDセンサ922及び923によって受光し、光電変換したアライメント信号を図4(c)に示す。4本のマーク要素からの信号を含むこのアライメント信号に適切な信号処理を施し、それぞれの要素位置(図4(c)の左から順にM1、M2、M3、M4とする。)を検出する。   FIG. 4C shows an alignment signal obtained by photoelectrically converting the reflected light obtained by irradiating the plurality of mark elements 32 with illumination light by the CCD sensors 922 and 923. Appropriate signal processing is performed on the alignment signal including signals from the four mark elements, and the respective element positions (M1, M2, M3, and M4 in order from the left in FIG. 4C) are detected.

次に、レチクル10とウエハ20との位置合わせ(アライメント)を制御するためのアライメント動作の手順を示す。まず、装置設定ジョブの準備段階として、半導体露光装置1内にウエハ20とレチクル10とをセットする。装置設定ジョブとは、レチクル10の回路パターンをウエハ20上に投影し露光する工程のことである。装置設定ジョブにおけるウエハ20とレチクル10とのアライメントに必要なアライメントパラメータ(装置設定ジョブパラメータという。)を所定の値に設定する。装置設定ジョブパラメータに基づいてアライメントユニット617とウエハ20を保持するウエハステージ611とを駆動して位置等に関する情報を計測する。装置設定ジョブパラメータは半導体露光装置1中のメモリ(記憶部)650に記憶させてもよい。   Next, an alignment operation procedure for controlling the alignment (alignment) between the reticle 10 and the wafer 20 will be described. First, as a preparation stage for the apparatus setting job, the wafer 20 and the reticle 10 are set in the semiconductor exposure apparatus 1. The apparatus setting job is a process of projecting and exposing the circuit pattern of the reticle 10 on the wafer 20. An alignment parameter (referred to as an apparatus setting job parameter) necessary for alignment between the wafer 20 and the reticle 10 in the apparatus setting job is set to a predetermined value. Based on the apparatus setting job parameters, the alignment unit 617 and the wafer stage 611 that holds the wafer 20 are driven to measure information on the position and the like. The apparatus setting job parameter may be stored in a memory (storage unit) 650 in the semiconductor exposure apparatus 1.

半導体露光装置1には、ウエハステージ611の位置を計測するために不図示のレーザ干渉計が備えられている。アライメントユニット617からのアライメントマーク30の位置情報とレーザ干渉計の出力とに基づき、ウエハステージ611上のウエハの位置(シフト量)、ウエハの回転量、ウエハ倍率等の計測が行われる。   The semiconductor exposure apparatus 1 is provided with a laser interferometer (not shown) for measuring the position of the wafer stage 611. Based on the position information of the alignment mark 30 from the alignment unit 617 and the output of the laser interferometer, the wafer position (shift amount) on the wafer stage 611, the wafer rotation amount, the wafer magnification, and the like are measured.

この計測は、AGA(Advanced Global Alignment)の手法を用いて行われる。AGAとは、ウエハ上に複数存在する露光領域の中から一部の露光領域を位置合わせ用のサンプルショットとして選択し、選択したサンプルショットの位置計測を行い、統計処理や異常値の除去等を行うことによりウエハ全体(全露光領域)のウエハ倍率、ウエハ回転、ウエハのシフト量を求める位置検出方法である。   This measurement is performed using an AGA (Advanced Global Alignment) method. AGA selects a part of the exposure area from multiple exposure areas on the wafer as a sample shot for alignment, measures the position of the selected sample shot, and performs statistical processing, removal of abnormal values, etc. This is a position detection method for obtaining the wafer magnification, wafer rotation, and wafer shift amount of the entire wafer (total exposure area).

[実施の形態1]
本発明の実施の形態1に係るアライメント方法について図1に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下に説明する各種演算、例えば波形評価値の算出、ウエハ面内評価値の算出、ウエハ面内検査結果とウエハ面内評価値との相関関係の算出、その相関関係に基づくアライメント補正量の算出等は、すべて演算部650において行われる。まず取得したアライメント信号からアライメントマーク30の各マーク要素32の位置を計測する(S.10)。マーク要素32の計測方法として、例えば以下のような方法がある。
[Embodiment 1]
An alignment method according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Various operations described below, for example, calculation of waveform evaluation values, calculation of evaluation values in the wafer surface, calculation of correlation between in-wafer surface inspection results and evaluation values in the wafer surface, and an alignment correction amount based on the correlation The calculation and the like are all performed by the calculation unit 650. First, the position of each mark element 32 of the alignment mark 30 is measured from the acquired alignment signal (S.10). As a measuring method of the mark element 32, for example, there are the following methods.

一の方法として、図5(a)に示すように、アライメント信号に対して区間A、区間Bを設定し、各区間内でランダムノイズ除去のためのフィルタ処理を施した後、一次微分した信号に基づいてマーク位置を算出する方法がある。   As one method, as shown in FIG. 5A, a section A and a section B are set with respect to the alignment signal, a filter process for removing random noise is performed in each section, and then a first-order differentiated signal There is a method of calculating the mark position based on the above.

別の方法として、図5(b)に示すものがある。すなわち、信号列yに対して計測方向xにおけるS(x)を以下の(1)式のように定義する。なお、(1)式は、特開平8−94315号公報に開示される数式24においてa=WC−WW/2、b=WC+WW/2とした場合に相当する。   Another method is shown in FIG. That is, S (x) in the measurement direction x with respect to the signal sequence y is defined as the following equation (1). The expression (1) corresponds to the case where a = WC−WW / 2 and b = WC + WW / 2 in Expression 24 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-94315.

図5(b)に示すように、ある点xにおけるS(x)を(1)式から求め、続いてxを変化させながらS(x)を取得する。このS(x)曲線の極小値(最小値)すなわち、図5(b)に示す1/S(x)の極大値(最大値)をマーク要素32の位置と判断する方法である。 As shown in FIG. 5B, S (x) at a certain point x is obtained from the equation (1), and then S (x) is acquired while changing x. This is a method of determining the minimum value (minimum value) of the S (x) curve, that is, the maximum value (maximum value) of 1 / S (x) shown in FIG.

次に、波形評価値を算出する(S.11)。この実施の形態1においては、波形評価値はアライメント信号波形の対称性を示す。図6は、1つのマーク要素32に対応するアライメント信号波形の左右に所定区間を設定し、それらの区間内における信号波形の対称性を定量化する方法を示す概念図である。例えば、左区間の信号列yの最大値をa、最小値をb、右区間の信号列yの最大値をa、最小値をbとしたときの波形評価値C1を(2)式で定義する。 Next, a waveform evaluation value is calculated (S.11). In the first embodiment, the waveform evaluation value indicates the symmetry of the alignment signal waveform. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a method of setting a predetermined section on the left and right of the alignment signal waveform corresponding to one mark element 32 and quantifying the symmetry of the signal waveform in those sections. For example, the waveform evaluation value C1 when the maximum value of the signal sequence y in the left section is a L , the minimum value is b L , the maximum value of the signal sequence y in the right section is a R , and the minimum value is b R is (2 ) Expression.

また、左区間の信号列yを統計的手法として用いられる箱ひげ図で表現したときの箱の長さL、右区間の信号列yを箱ひげ図で表現したときの箱の長さをLとしたときの波形評価値C2を(3)式で定義する。 Further, the length L R of the box when the signal train y in the left section is represented by a boxplot used as a statistical method, and the length of the box when the signal train y in the right section is represented by a boxplot. The waveform evaluation value C2 when LR is defined is defined by equation (3).

なお、上記波形評価値C1,C2はアライメントマーク要素ごとに取得されるので、例えば本実施の形態1のように4つのマーク要素32が存在する場合は、4つの波形評価値1,C2のそれぞれの平均値を用いることとする。 Since the waveform evaluation values C1 and C2 are acquired for each alignment mark element, for example, when there are four mark elements 32 as in the first embodiment, each of the four waveform evaluation values 1 and C2 is provided. The average value is used.

次に、取得されたマーク要素32の計測位置に対し統計処理を行って(S.12)、ウエハ倍率、ウエハ回転、ウエハシフト量を算出し、露光処理を行う(S.13)。   Next, statistical processing is performed on the acquired measurement position of the mark element 32 (S.12), and the wafer magnification, wafer rotation, and wafer shift amount are calculated, and exposure processing is performed (S.13).

また、アライメントマーク30ごとに取得された波形評価値C1,C2の平均値をウエハ20面内の変化率に換算したウエハ面内評価値(基板面内評価値)を算出する(S.14)。図7は、ウエハ面内評価値の算出方法の詳細を説明する概念図である。   Further, an in-wafer evaluation value (in-substrate evaluation value) is calculated by converting the average value of the waveform evaluation values C1 and C2 acquired for each alignment mark 30 into the rate of change in the wafer 20 surface (S.14). . FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the details of the method for calculating the wafer in-plane evaluation value.

この図は、AGAの8ショットに対してそれぞれX方向のアライメントマーク30の波形評価値X_C2をX軸に沿ってプロットしたものと、Y方向のアライメントマーク30の波形評価値Y_C2をY軸に沿ってプロットしたものとを示している。X方向のアライメントマーク32の波形評価値X_C2が、一次線形関係にあるということが経験的にわかっている。本実施の形態1においては、この回帰直線の傾きをウエハ面内評価値SLOPE(X_Ci)(ここでi=1,2,3…)と定義する。Y方向においても同様であり、その波形評価値Y_C2が示す回帰直線の傾きをウエハ面内評価値SLOPE(Y_Ci)(ここでi=1,2,3…)と定義する。   In this figure, the waveform evaluation value X_C2 of the alignment mark 30 in the X direction is plotted along the X axis for eight shots of AGA, and the waveform evaluation value Y_C2 of the alignment mark 30 in the Y direction is plotted along the Y axis. And plotted. It is empirically known that the waveform evaluation value X_C2 of the alignment mark 32 in the X direction has a linear relationship. In the first embodiment, the slope of this regression line is defined as a wafer in-plane evaluation value SLOPE (X_Ci) (where i = 1, 2, 3,...). The same applies to the Y direction, and the slope of the regression line indicated by the waveform evaluation value Y_C2 is defined as the wafer in-plane evaluation value SLOPE (Y_Ci) (where i = 1, 2, 3,...).

露光済みのウエハ20を重ね合わせ検査装置(検査装置)で検査し(S.15)、検査結果からウエハ20面内の検査結果を算出する(S.16)。具体的には、ウエハ20の各検査ショットでの検査結果からウエハ全体の倍率成分などを算出する。   The exposed wafer 20 is inspected by the overlay inspection apparatus (inspection apparatus) (S.15), and the inspection result within the wafer 20 surface is calculated from the inspection result (S.16). Specifically, the magnification component of the entire wafer is calculated from the inspection result of each inspection shot of the wafer 20.

続いて、ウエハ面内評価値SLOPE(X_Ci),SLOPE(Y_Ci)とウエハ面内の検査結果との相関関係を導出する(S.17)。例えば、図8(a)は、あるロットにおける1枚目のウエハW1に形成されたアライメントマーク30のウエハ面内評価値SLOPE(Y_C2)と2枚目のウエハW2に形成されたアライメントマーク30のウエハ面内評価値SLOPE(Y_C2)とを示している。ウエハごとに、アライメントマーク30のウエハ面内評価値SLOPE(Y_C2)とウエハ面内検査結果とをプロットすると、図8(b)のように一次線形な相関関係が取得される。   Subsequently, a correlation between the wafer in-plane evaluation values SLOPE (X_Ci) and SLOPE (Y_Ci) and the inspection result in the wafer surface is derived (S.17). For example, FIG. 8A shows the wafer in-plane evaluation value SLOPE (Y_C2) of the alignment mark 30 formed on the first wafer W1 and the alignment mark 30 formed on the second wafer W2. The wafer in-plane evaluation value SLOPE (Y_C2) is shown. When the wafer in-plane evaluation value SLOPE (Y_C2) of the alignment mark 30 and the in-wafer in-plane inspection result are plotted for each wafer, a linear correlation is obtained as shown in FIG. 8B.

図9は、ウエハごとに、X軸方向のウエハ面内評価値SLOPE(X_C2)に対して、ウエハ面内検査結果のうちX軸方向のウエハ倍率成分(基板の倍率成分)ΔMagXをプロットしたグラフを示す。一方、図10は、ウエハごとに、ウエハ面内評価値のうちY軸方向のウエハ面内評価値SLOPE(Y_C2)に対して、ウエハ面内検査結果のうちY軸方向のウエハ倍率成分ΔMagYをプロットしたグラフを示す。この図9,10は、ウエハ面内評価値とウエハ倍率成分とがX軸、Y軸のいずれにおいても一次線形な相関関係を有することを示している。   FIG. 9 is a graph in which, for each wafer, a wafer magnification component (substrate magnification component) ΔMagX in the X-axis direction of the wafer in-plane inspection result is plotted against the wafer in-plane evaluation value SLOPE (X_C2) in the X-axis direction. Indicates. On the other hand, FIG. 10 shows, for each wafer, the wafer magnification component ΔMagY in the Y-axis direction of the wafer in-plane inspection result with respect to the wafer in-plane evaluation value SLOPE (Y_C2) of the wafer in-plane evaluation value. The plotted graph is shown. 9 and 10 show that the in-plane evaluation value of the wafer and the wafer magnification component have a linear correlation in both the X axis and the Y axis.

このような一次線形な相関関係は、ウエハ面内の波形評価値がWISを定量的に示しており、かつ重ね合わせ誤差がWISに対して線形に影響を受けていることを示している。ちなみに、ロット間でWISの変化がない場合には、図9,10における回帰直線がロットに依存せずに同一直線となる。また、同一ロット内でのウエハによるWISに変化がない場合は、この回帰直線の傾きがゼロになる。   Such a linear correlation indicates that the waveform evaluation value in the wafer surface quantitatively indicates the WIS, and that the overlay error is linearly affected by the WIS. Incidentally, when there is no change in WIS between lots, the regression lines in FIGS. 9 and 10 are the same straight line independent of lots. Further, when there is no change in the WIS due to the wafers in the same lot, the slope of this regression line becomes zero.

なお、本実施の形態1では、波形評価値としてC2を用いて説明したが、これに限らず波形評価値C1を用いてもよい。さらに本発明は、波形評価値C1,C2を用いる場合に限定されるものではなく、アライメント信号波形の対称性を示すあらゆる指標値に対して本発明が適用可能である。   In the first embodiment, C2 is used as the waveform evaluation value. However, the present invention is not limited to this, and waveform evaluation value C1 may be used. Furthermore, the present invention is not limited to the case where the waveform evaluation values C1 and C2 are used, and the present invention can be applied to any index value indicating the symmetry of the alignment signal waveform.

また、本実施の形態1では、ウエハ20面内の検査結果としてウエハ倍率成分ΔMagX,ΔMagYを用いて説明したが、もちろんウエハ回転成分(基板の回転成分)を用いてもよい。さらに、本実施の形態1では、1つのウエハ面内評価値に対して、1つのウエハ面内検査結果を対応させ、1:1の相関関係を求めた。しかしこれに限らず、M個(Mは2以上の整数)のウエハ面内評価値に対して、1つのウエハ面内検査結果を対応させるM:1の相関関係を求める場合にも、M個のウエハ面内評価値に対してN個(Nは2以上の整数)のウエハ面内検査結果を対応させるM:Nの多変量同士の相関関係を求める場合にも、本発明を適用することが可能である。例えば、波形評価値としてのコントラストと対称性が同時に変化した場合、その相乗効果で、ウエハ倍率、ウエハ回転等の複数のウエハ面内検査結果が変化することが確認されている。   In the first embodiment, the wafer magnification components ΔMagX and ΔMagY have been described as the inspection results in the wafer 20 plane. However, a wafer rotation component (substrate rotation component) may be used as a matter of course. Further, in the first embodiment, one wafer in-plane inspection result is associated with one wafer in-plane evaluation value to obtain a 1: 1 correlation. However, the present invention is not limited to this, and M pieces of M (M is an integer of 2 or more) wafer in-plane evaluation values can be obtained when M: 1 correlations are made to correspond to one wafer in-plane inspection result. The present invention is also applied to the case where the correlation between M: N multivariates that associate N (N is an integer of 2 or more) wafer in-plane inspection results with the in-wafer in-plane evaluation value. Is possible. For example, when the contrast and symmetry as the waveform evaluation values are changed simultaneously, it has been confirmed that a plurality of in-plane inspection results such as wafer magnification and wafer rotation change due to the synergistic effect.

[実施の形態2]
以下、本発明の実施の形態2について説明する。図11は、3台の露光装置A,B,Cについて、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。複数の露光装置によるこの相関関係をテーブル化することにより、ある露光装置におけるウエハの面内評価値が算出できれば、その露光装置における露光後の重ね合わせ誤差を間接的に特定することができる。したがって、露光前にウエハ面内評価値を算出することにより、予測されるウエハの重ね合わせ誤差を事前に露光装置へフィードバックすることができるので、重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。このテーブルのデータをメモリ650に記憶しておけば、特定の露光装置における相関関係を容易に利用することができる。
[Embodiment 2]
The second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 11 is a graph in which the correlation between the wafer in-plane evaluation value and the in-wafer in-plane inspection result is plotted for the three exposure apparatuses A, B, and C. If the in-plane evaluation value of the wafer in a certain exposure apparatus can be calculated by tabulating this correlation between a plurality of exposure apparatuses, the overlay error after exposure in that exposure apparatus can be indirectly specified. Therefore, by calculating the wafer in-plane evaluation value before exposure, the predicted wafer overlay error can be fed back to the exposure apparatus in advance, so that overlay accuracy can be improved. If the data of this table is stored in the memory 650, the correlation in a specific exposure apparatus can be easily used.

[実施の形態3]
以下、本発明の実施の形態3について説明する。図12は4つの半導体製造プロセスA,B,C,Dについて、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。プロセスによるこの相関関係をテーブル化することにより、あるプロセスにおけるウエハの面内評価値が算出できれば、そのプロセスにおける露光後の重ね合わせ誤差を間接的に特定することができる。したがって、露光前にウエハ面内評価値を算出することにより、予測されるウエハの重ね合わせ誤差を事前に露光装置へフィードバックすることができるので、重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。このテーブルのデータをメモリ650に記憶しておけば、特定のプロセスにおける相関関係を容易に利用することができる。
[Embodiment 3]
The third embodiment of the present invention will be described below. FIG. 12 is a graph plotting the correlation between the in-wafer evaluation value and the in-wafer inspection result for the four semiconductor manufacturing processes A, B, C, and D. If the in-plane evaluation value of the wafer in a certain process can be calculated by tabulating this correlation by the process, the overlay error after the exposure in that process can be indirectly specified. Therefore, by calculating the wafer in-plane evaluation value before exposure, the predicted wafer overlay error can be fed back to the exposure apparatus in advance, so that overlay accuracy can be improved. If the data of this table is stored in the memory 650, the correlation in a specific process can be easily used.

次に、図13及び図14を参照して、上述の露光装置1を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図13は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ101(回路設計)ではデバイスの回路設計を行う。ステップ102(レチクル製作)では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ103(ウエハ製造)ではシリコンなどの材料を用いてウエハ(基板)を製造する。ステップ104(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ105(組立て)は後工程と呼ばれ、ステップ104によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ106(検査)では、ステップ105で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ107)される。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 101 (circuit design), a device circuit is designed. In step 102 (reticle fabrication), a reticle on which the designed circuit pattern is formed is fabricated. In step 103 (wafer manufacture), a wafer (substrate) is manufactured using a material such as silicon. Step 104 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the reticle and wafer. Step 105 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 104, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). . In step 106 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 105 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 107).

図14は、ステップ104のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ111(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ112(CVD)では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ113(電極形成)では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ114(イオン打ち込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ115(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ116(露光)では、露光装置1によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ117(現像)では、露光したウエハを現像する。ステップ118(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ119(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。この製造方法によれば、露光装置1に最適化された装置パラメータが設定されているので、高品位な半導体装置を歩留り良く製造することができる。   FIG. 14 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 104. In step 111 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 112 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 113 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. In step 114 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 115 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 116 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a reticle circuit pattern onto the wafer. In step 117 (development), the exposed wafer is developed. In step 118 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 119 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to this manufacturing method, since the apparatus parameters optimized for the exposure apparatus 1 are set, a high-quality semiconductor device can be manufactured with a high yield.

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、被露光体としては上記実施の形態において説明したような半導体ウエハ用の単結晶基板のみならず、液晶ディスプレイ(LCD)用のガラス基板などにも本発明は適用可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof. For example, the present invention can be applied not only to a single crystal substrate for a semiconductor wafer as described in the above embodiment, but also to a glass substrate for a liquid crystal display (LCD) as an object to be exposed.

本発明の実施の形態1に係るアライメント方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the alignment method which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明に係るアライメント方法を実現するための露光装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the exposure apparatus for implement | achieving the alignment method which concerns on this invention. 図2に示す露光装置のアライメントユニットの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the alignment unit of the exposure apparatus shown in FIG. (a)はウエハ上のアライメントマークの構成を示す上面図であり、(b)は(a)に示すアライメントマークの断面図であり、(c)は(a)に示すアライメントマークをアライメントスコープで検出したアライメント信号を示す波形である。(A) is a top view which shows the structure of the alignment mark on a wafer, (b) is sectional drawing of the alignment mark shown in (a), (c) is the alignment mark shown in (a) with an alignment scope. It is a waveform which shows the detected alignment signal. (a)はアライメント信号からマーク要素の位置を計測する一の方法を説明する図であり、(b)はアライメント信号からマーク要素の位置を計測する別の方法を説明する図である。(A) is a figure explaining one method of measuring the position of a mark element from an alignment signal, (b) is a figure explaining another method of measuring the position of a mark element from an alignment signal. アライメント信号波形の対称性を定量化する方法を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the method of quantifying the symmetry of an alignment signal waveform. ウエハ面内評価値の算出方法の詳細を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the detail of the calculation method of a wafer in-plane evaluation value. 重ね合わせ検査結果とウエハ面内評価値との相関関係を取得する方法を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the method of acquiring the correlation between an overlay inspection result and a wafer in-plane evaluation value. X方向におけるウエハ面内評価値に対するウエハ倍率成分をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the wafer magnification component with respect to the evaluation value in the wafer surface in a X direction. Y方向におけるウエハ面内評価値に対するウエハ倍率成分をプロットしたグラフである。本実施形態において、Y軸方向の相関関係の詳細を説明した図である。It is the graph which plotted the wafer magnification component with respect to the wafer in-plane evaluation value in a Y direction. In this embodiment, it is a figure explaining the detail of the correlation of the Y-axis direction. 3台の露光装置について、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the correlation of a wafer in-plane evaluation value and a wafer in-plane inspection result about three exposure apparatuses. 4つの半導体製造プロセスについて、ウエハ面内評価値とウエハ面内検査結果との相関関係をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the correlation of a wafer in-plane evaluation value and a wafer in-plane inspection result about four semiconductor manufacturing processes. 図2に示す露光装置によるデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining a device manufacturing method by the exposure apparatus shown in FIG. 図13に示すステップ104の詳細なフローチャートである。14 is a detailed flowchart of Step 104 shown in FIG. 13.

符号の説明Explanation of symbols

1:半導体露光装置
10:レチクル
20:ウエハ(基板)
30:アライメントマーク
32:マーク要素
602:レーザ光源ユニット
611:ウエハステージ(基板ステージ)
612:ウエハチャック
613:投影光学系
614:レチクルステージ
615:照明光学系
617:アライメントユニット(検出光学系)
640:制御部
650:メモリ(記憶部)
660:演算部

1: Semiconductor exposure apparatus 10: Reticle 20: Wafer (substrate)
30: Alignment mark 32: Mark element 602: Laser light source unit 611: Wafer stage (substrate stage)
612: Wafer chuck 613: Projection optical system 614: Reticle stage 615: Illumination optical system 617: Alignment unit (detection optical system)
640: Control unit 650: Memory (storage unit)
660: calculation unit

Claims (11)

基板上のアライメントマークを検出してアライメント信号を取得するステップと、
該アライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値を前記アライメント信号に基づいて算出するステップと、
前記波形評価値の前記基板面内での分布を指標する基板面内評価値を前記波形評価値に基づいて算出するステップと、
前記基板のアライメント状態を検査装置によって検査するステップと、
該検査結果と前記基板面内評価値とを関連付けるステップと、
前記基板面内評価値から、前記関連付けられた前記検査結果と前記基板面内評価値との相関関係に基づいてアライメント補正量を算出するステップと、を有することを特徴とするアライメント方法。
Detecting an alignment mark on the substrate and obtaining an alignment signal;
Calculating a waveform evaluation value indicating the order of the waveform of the alignment signal based on the alignment signal;
Calculating a substrate in-plane evaluation value indicating a distribution of the waveform evaluation value in the substrate surface based on the waveform evaluation value;
Inspecting the alignment state of the substrate by an inspection device;
Associating the inspection result with the in-plane evaluation value;
An alignment method comprising: calculating an alignment correction amount based on a correlation between the associated inspection result and the in-plane evaluation value from the in-plane evaluation value .
基板上のアライメントマークを用いてレチクルと前記基板とのアライメントを行って前記レチクル上のパターンを前記基板に露光する露光方法であって、
請求項に記載のアライメント方法によってアライメント補正量を算出するステップと、
該補正量に基づいて前記レチクルと前記基板とのアライメントを行うステップと、
該アライメント後に前記レチクル上のパターンを前記基板に投影するステップと、を有することを特徴とする露光方法。
An exposure method for aligning a reticle and the substrate using an alignment mark on the substrate to expose a pattern on the reticle onto the substrate,
Calculating an alignment correction amount by the alignment method according to claim 1 ;
Aligning the reticle and the substrate based on the correction amount;
And a step of projecting a pattern on the reticle onto the substrate after the alignment.
前記波形評価値は、前記アライメントマーク信号の波形の対称性を指標することを特徴とする請求項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 2 , wherein the waveform evaluation value indicates the symmetry of the waveform of the alignment mark signal. 前記波形評価値は、前記アライメントマーク信号の波形のコントラストを指標することを特徴とする請求項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 2 , wherein the waveform evaluation value indicates a contrast of a waveform of the alignment mark signal. 前記基板面内評価値は、前記基板面内での前記波形評価値の変化率を指標することを特徴とする請求項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 2 , wherein the in-plane evaluation value indicates a rate of change of the waveform evaluation value in the substrate plane. 前記検査結果は、前記基板の倍率成分であることを特徴とする請求項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 2 , wherein the inspection result is a magnification component of the substrate. 前記検査結果は、前記基板の回転成分であることを特徴とする請求項に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 2 , wherein the inspection result is a rotation component of the substrate. 基板上のアライメントマークを用いてレチクルと前記基板とのアライメントを行って前記レチクル上のパターンを前記基板に露光する露光装置であって、
前記レチクルの位置を調整するレチクルステージと、
前記基板の位置を調整する基板ステージと、
基板上のアライメントマークを検出する検出光学系と、
該検出光学系によって取得されたアライメント信号の波形の整然性を指標する波形評価値と該波形評価値の前記基板面内での分布を指標する基板面内評価値とを算出し、検査装置によって得られた前記基板のアライメント状態を示す検査結果と前記基板面内評価値とを関連付け、その相関関係に基づいてアライメント補正量を算出する演算部と、
前記アライメント補正量に基づいて前記レチクルステージと前記基板ステージとを制御する制御部と、を有することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that performs alignment between a reticle and the substrate using an alignment mark on the substrate to expose a pattern on the reticle onto the substrate,
A reticle stage for adjusting the position of the reticle;
A substrate stage for adjusting the position of the substrate;
A detection optical system for detecting alignment marks on the substrate;
A waveform evaluation value that indicates the orderliness of the waveform of the alignment signal acquired by the detection optical system and a substrate in-plane evaluation value that indicates a distribution of the waveform evaluation value in the substrate surface are calculated, and an inspection apparatus A calculation unit that associates the inspection result indicating the obtained alignment state of the substrate with the in-plane evaluation value, and calculates an alignment correction amount based on the correlation;
An exposure apparatus comprising: a control unit that controls the reticle stage and the substrate stage based on the alignment correction amount.
複数の異なる露光装置ごとに算出された複数の前記相関関係を記憶する記憶部をさらに有することを特徴とする請求項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 8 , further comprising a storage unit that stores a plurality of correlations calculated for a plurality of different exposure apparatuses. 複数の異なる半導体製造プロセスごとに算出された複数の前記相関関係を記憶する記憶部をさらに有することを特徴とする請求項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 8 , further comprising a storage unit that stores a plurality of correlations calculated for a plurality of different semiconductor manufacturing processes. 請求項から請求項10のうちいずれか一に記載の露光装置によって前記基板にパターンを投影露光する工程と、投影露光された前記基板に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイスの製造方法。 A device manufacturing method comprising the steps of projection exposure the pattern on the substrate by the exposure apparatus described, and performing a predetermined process on the substrate that has been projected and exposed to any one of claims 10 claim 8.
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