(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルが載置されたレチクルステージとウエハが載置されたウエハステージとを相互に逆方向に移動させて、前記ウエハと前記レチクルとをスキャン方向に相対移動させてスキャン露光を行うと共に、前記ウエハステージを前記スキャン方向と直交するステップ方向に移動させてステップアンドリピートで前記ウエハに対して露光を行うスキャン露光装置を用いた露光方法であって、
使用される各露光装置について、パイロットウエハに、各ショット領域内にスキャン方向に４つ以上，且つステップ方向に４つ以上マトリクス配列形成された、複数のマークの位置情報を検出するステップと、
被重ね合わせ層の露光時に用いたスキャン露光装置から得られたマークの位置情報と、重ね合わせ層の露光に用いるスキャン露光装置から得られたマークの位置情報との各座標成分の差分（ｄｘ，ｄｙ）を演算するステップと、
演算された差分（ｄｘ，ｄｙ）から、レンズ収差をそれぞれ表すパラメータを求めるステップと、
求められたパラメータより得られる補正パラメータに基づいて前記重ね合わせ層の露光を行うステップとを含む露光方法において、
前記差分（ｄｘ，ｄｙ）と、前記マークがずれることなく形成される位置座標（ｘ，ｙ）を
【数１】
0003626448.tif 000011
に代入し、最小二乗法により前記パラメータとしてｋ1，ｋ2，ｋ3，ｋ4，ｋ5，ｋ6，ｋ7，ｋ12，及びｋ13を求めることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
レチクルが載置されたレチクルステージとウエハが載置されたウエハステージとを相互に逆方向に移動させて、前記ウエハと前記レチクルとをスキャン方向に相対移動させてスキャン露光を行うと共に、前記ウエハステージを前記スキャン方向と直交するステップ方向に移動させてステップアンドリピートで前記ウエハに対して露光を行うスキャン露光装置を用いた露光方法であって、
使用される各露光装置について、パイロットウエハに、各ショット領域内にスキャン方向に４つ以上，且つステップ方向に４つ以上マトリクス配列形成された、複数のマークの位置情報を検出するステップと、
被重ね合わせ層の露光時に用いたスキャン露光装置から得られたマークの位置情報と、重ね合わせ層の露光に用いるスキャン露光装置から得られたマークの位置情報との各座標成分の差分（ｄｘ，ｄｙ）を演算するステップと、
演算された差分（ｄｘ，ｄｙ）から、レンズ収差をそれぞれ表すパラメータを求めるステップと、
求められたパラメータより得られる補正パラメータに基づいて前記重ね合わせ層の露光を行うステップとを含む露光方法において、
前記差分（ｄｘ，ｄｙ）と、前記マークがずれることなく形成される位置座標（ｘ，ｙ）を
【数２】
0003626448.tif 000012
に代入して、最小二乗法により前記パラメータとしてｋ1，ｋ2，ｋ3，ｋ4，ｋ5，ｋ6，ｋ10，及びｋ13を求めることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記パラメータは、ディストーション、像面湾曲、非点収差、コマ収差、ザイデル収差及びゼルニケ収差の何れか一つを表すことを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】
レチクルが載置されたレチクルステージとウエハが載置されたウエハステージとを相互に逆方向に移動させて、前記ウエハと前記レチクルとをスキャン方向に相対移動させてスキャン露光を行うと共に、前記ウエハステージを前記スキャン方向と直交するステップ方向に移動させてステップアンドリピートで前記ウエハに対して露光を行うスキャン露光装置を用いた露光方法であって、
ウエハ上の被重ね合わせ層に、前記スキャン方向に沿って３つ以上形成されたマークの位置情報と、
重ね合わせ層の露光に用いるレチクルに形成されているマークの位置情報を取得するステップと、
二つの位置情報の各座標成分の差分（ｄｘ，ｄｙ）を計算するステップと、
演算された差分から、レチクルとウエハとのスキャン方向の移動に伴う０〜３次の誤差をそれぞれ表すパラメータを求めるステップと、
求められたパラメータより得られる補正パラメータに基づいて誤差を補正して前記重ね合わせ層の露光を行うステップとを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項５】
前記位置情報の差分ｄｘと、前記マークがずれることなく形成される位置座標（ｘ，ｙ）を
【数３】
0003626448.tif 000013
に代入して、最小二乗法により前記パラメータとしてｋ1，ｋ3，ｋ5，ｋ11，及びｋ19を求めることを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記パラメータは、前記ウエハステージ及びレチクルステージのスキャン正逆方向に依存したスキャン正逆誤差を表すことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項７】
レチクルが載置されたレチクルステージとウエハが載置されたウエハステージとを相互に逆方向に移動させて、前記ウエハと前記レチクルとをスキャン方向に相対移動させてスキャン露光を行うと共に、前記ウエハステージを前記スキャン方向と直交するステップ方向に移動させてステップアンドリピートで前記ウエハに対して露光を行うスキャン露光装置を用いた露光方法であって、
ウェハ上の被重ね合わせ層に、前記スキャン方向に沿って３つ以上形成されたマークの位置情報と、
重ね合わせ層の露光に用いられるレチクルに形成されているマークの位置情報を取得するステップと、
前記被重ね合わせ層に形成されているマークの位置情報から各ショット領域の重心座標を求め、ｍ層のレチクルに形成されているマークの位置情報からショット領域の重心座標を求め、二つの重心座標の差分（ＤＸ，ＤＹ）を計算するステップと、
演算された差分から、前記ウエハのステップ方向の移動に伴う０〜３次の誤差をそれぞれ表すパラメータを求めるステップと、
求められたパラメータより得られる補正パラメータに基づいて誤差を補正して前記重ね合わせ層の露光を行うステップとを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
前記重心座標の差分（ＤＸ，ＤＹ）と、前記マークがずれることなく形成される位置座標（Ｘ，Ｙ）を
【数４】
0003626448.tif 000014
に代入して、最小二乗法により前記パラメータとしてＫ1，Ｋ2，Ｋ3，Ｋ4，ｋ5，ｋ6，ｋ11，ｋ12，Ｓ±x，Ｓ±y，Ｓ±xstepx，Ｓ±ystepy，Ｓ±ystepx，及びＳ±xstepyを求めることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記式（ａ）に（ＤＸ，ＤＹ）、（Ｘ，Ｙ）と共に、請求項１又は２に記載されたｋ1，ｋ2をＫ1，Ｋ2として代入することを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記パラメータは、前記ウエハステージのステップ方向の移動時に生じるずれ誤差を表すことを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光方法に関し、特に半導体製造における生産支援システム、露光装置の運用手法及び管理手法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体リソグラフィで用いられる露光装置として、投影レンズの径の小型化などを可能とするものとして、レチクルとウエハとを相互に逆方向に移動させて露光を行うスキャン露光方式の光露光装置（以下、スキャン露光装置と記す）が開発されている。
【０００３】
スキャン露光装置による露光で発生する誤差には、レンズディストーション誤差、ステージマッチング誤差等がある。
【０００４】
レンズには、各々固有のディストーションと呼ばれる歪みがあり、これにより転写されるパターンの位置精度は設計上転写される位置からずれが生じる。ずれ量が大きいと、製品が不良となってしまう。
【０００５】
異なった露光装置でパターンを重ね合わせてデバイスを形成する際、２台の異なった露光装置はそれぞれ固有の誤差を有するため、正確なパターンの重ね合わせを行う場合、２台の露光装置の組み合わせにおける相対的な歪みを把握する必要がある。
【０００６】
同一露光装置でパターンを重ね合わせて形成する場合、被重ね合わせパターンと重ね合わせパターンとの関係においては各々の同一歪みを持って形成されているため、一般的には相対的にずれが生じない。しかし、被重ね合わせパターンの露光工程と、重ね合わせパターンの露光工程との間隔が開いて、誤差が経時変化した場合には、二つのパターン間にずれが生じる。二つのパターン間のずれ量が大きいと、製品が不良となってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
２台の露光装置を組み合わせて、パターンを重ね合わせる際、二つのパターンにずれが生じる。また、同一装置を用いても、ディストーションの経時変化により、二つのパターンにずれが生じる。二つのパターン間のずれ量が大きいと製品が不良となる問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、被重ね合わせ層に対し、重ね合わせ層にパターンの転写を行う際、重ね合わせ精度向上を図り得る露光方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１０】
（１）本発明に係わる露光方法は、レチクルが載置されたレチクルステージとウエハが載置されたウエハステージとを相互に逆方向に移動させて、前記ウエハと前記レチクルとをスキャン方向に相対移動させてスキャン露光を行うと共に、前記ウエハステージを前記スキャン方向と直交するステップ方向に移動させてステップアンドリピートで前記ウエハに対して露光を行うスキャン露光装置を用いた露光方法であって、使用される各露光装置について、パイロットウエハに、各ショット領域内にスキャン方向に４つ以上，且つステップ方向に４つ以上マトリクス配列形成された、複数のマークの位置情報を検出するステップと、ｍ−ａ層露光時に用いたスキャン露光装置から得られたマークの位置情報と、ｍ層の露光に用いるスキャン露光装置から得られたマークの位置情報との各座標成分の差分を演算するステップと、演算された差分から、０〜３次のレンズ収差をそれぞれ表すパラメータを求めるステップと、求められたパラメータより得られる補正パラメータに基づいてレンズ収差を補正して前記ｍ層の露光を行うステップとを含む。
【００１１】
（２）本発明に係わる露光方法は、レチクルが載置されたレチクルステージとウエハが載置されたウエハステージとを相互に逆方向に移動させて、前記ウエハと前記レチクルとをスキャン方向に相対移動させてスキャン露光を行うと共に、前記ウエハステージを前記スキャン方向と直交するステップ方向に移動させてステップアンドリピートで前記ウエハに対して露光を行うスキャン露光装置を用いた露光方法であって、ウェハ上のｍ−ａ層に、前記スキャン方向に沿って３つ以上形成されたマークの位置情報と、ｍ層の露光に用いるレチクルに形成されているマークの位置情報を取得するステップと、二つの位置情報の各座標成分の差分（ｄｘ，ｄｙ）を計算するステップと、演算された差分から、レチクルとウエハとのスキャン方向の移動に伴う０〜３次の誤差をそれぞれ表すパラメータを求めるステップと、求められたパラメータより得られる補正パラメータに基づいて誤差を補正して前記ｍ層の露光を行うステップとを含む。
【００１２】
（３）本発明に係わる露光方法は、レチクルが載置されたレチクルステージとウエハが載置されたウエハステージとを相互に逆方向に移動させて、前記ウエハと前記レチクルとをスキャン方向に相対移動させてスキャン露光を行うと共に、前記ウエハステージを前記スキャン方向と直交するステップ方向に移動させてステップアンドリピートで前記ウエハに対して露光を行うスキャン露光装置を用いた露光方法であって、ウェハ上のｍ−ａ層に、前記スキャン方向に沿って３つ以上形成されたマークの位置情報と、ｍ層の露光に用いられるレチクルに形成されているマークの位置情報を取得するステップと、前記ｍ−ａ層に形成されているマークの位置情報から各ショット領域の重心座標を求め、ｍ層のレチクルに形成されているマークの位置情報からショット領域の重心座標を求め、二つの重心座標の差分（ｄｘ，ｄｙ）を計算するステップと、演算された差分から、前記ウエハのステップ方向の移動に伴う０〜３次の誤差をそれぞれ表すパラメータを求めるステップと、求められたパラメータより得られる補正パラメータに基づいて誤差を補正して前記ｍ層の露光を行うステップとを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
ショット内重ね合わせ精度向上を目的としたレンズディストーション補正システムの一例を示す。本実施形態のレンズディストーション補正は、ｍ層露光時における最新のＱＣデータと、ｍ−１層露光時における最新のＱＣデータとの差分を用いて補正パラメータを求めることが特徴である。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる露光システムの概略構成を示すブロック図である。このシステムは、レンズディストーション補正の集中管理を目的としている。図１において、実線で表した矢印線はデータの流れを示し、点線で表した矢印線はロットの流れを示している。
【００１６】
データサーバー１１０は、レンズディストーションを計測するレチクルのオーバーレイマーク配列誤差が格納されたレチクル誤差データベース１１１、レンズディストーションＱＣデータを重ね合わせずれ検査結果として保存するディストーションＱＣデータベース１１２、レンズディストーションＱＣ履歴を管理するＱＣ履歴データベース１１３、製品ロットのプロセスフロー及び履歴を管理する製品ロットデータベース１１４の４つのデータベースで構成されている。
【００１７】
１〜３次レンズディストーション補正を目的として行うＱＣでは、ショット内のスキャン方向及び非スキャン方向に最低４点オーバーレイマークを配置し、これを計測する必要がある。
【００１８】
本実施形態における、レンズディストーションＱＣデータの求め方について以下に説明する。レンズディストーションＱＣデータを求めるために用いるレチクルに形成されたマークの概略を図２に示す。図２に示すように、ショット内領域２１には、レチクルのスキャン方向に８個、非スキャン方向に８個の計６４個のオーバーレイマーク２２が配列されている。
【００１９】
これらのオーバーレイマーク２２が形成されたを用いてウエハ上のレジストに露光を行って、レジストに潜像を形成する。露光後、各マークに対応する潜像の位置座標（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ＝１〜６４）を測定する。そして、レンズディストーション及びマスクの製造誤差がない場合に各マークに対応する潜像が形成される位置座標（計測ポイント）（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１〜６４）と、位置座標（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ＝１〜６４）とのズレ量（Δｘｉ，Δｙｉ）＝（ｘｉ−Ｘｉ，ｙｉ−Ｙｉ）（ｉ＝１〜６４）を計算する。３枚のウエハに対して、ウエハ１枚当たり１２ショット露光し、それぞれズレ量を計算する。それぞれ求められた各座標のズレ量の平均値をディストーションＱＣデータとする。
【００２０】
製品ロットデータベース１０４には、既に露光された各レイヤ毎に、露光日時、照明条件、露光装置、レチクルＩＤ番号が管理されている。  システム制御部１００は、演算部１０１と、演算部１０１に所定の機能を実行させるプログラム１０２、第１，第２及び第３のスキャン露光装置１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ、第１，第２の重ね合わせ検査装置１２４ａ，１２４ｂ，データサーバー１１０，システム制御部中の演算部１０１及びプログラム１０２とのデータのやりとりをするデータ受け渡し部１０３とから構成されている。演算部１０１は、プログラム１０３により、レンズディストーション補正パラメータの計算、レチクル製造誤差を差し引く計算、及びスキャン露光装置１２３（１２３ａ〜１２３ｃ）、重ね合わせ検査装置１２４（１２４ａ，１２４ｂ）、データサーバー１１０、システム制御部１００中のデータ受け渡し部１０３への指令の出力を実行する。
【００２１】
なお、スキャン露光装置１２３は、レンズディストーション補正のために駆動する投影レンズ部分又は投影レンズ間を圧力制御する圧力制御室又はエキシマレーザ光の波長を変化させる機構を有する。そして、スキャン露光装置１２３は、更にレンズディストーション補正により駆動した投影レンズ部分投影レンズ間を圧力制御する圧力制御室を通ったエキシマレーザ光，又は波長変更したエキシマレーザ光によるスキャン像面が，レンズディストーション補正しないスキャン像面になるようにするため駆動する投影レンズ部分、又は投影レンズ間を圧力制御する圧力制御室、又はエキシマレーザ光の波長を変化させる機構を有する。なお、上述した機構によりスキャン露光装置１２３では、２〜３次のレンズディストーション誤差補正はスキャン像面補正との交互作用が無視できる。
【００２２】
なお、レンズディストーションの補正パラメータの計算及びレチクル製造誤差を差し引く計算は必ずしもシステム制御部１００で行う必要はない。例えばスキャン露光装置１２３内または重ね合わせ検査装置１２４で行ってもよい。また、重ね合わせ検査装置１２４で行う計測は、スキャン露光装置１２３の重ねあわせ計測機能を利用しても構わない。
【００２３】
図３を参照して、図１に示すシステムを用いた露光方法について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係わる、露光方法を示すフローチャートである。レンズディストーションをｍ−１層に合わせ込む際のフローチャートである。
【００２４】
（ステップＳ１０１）
先ず、ロットケース１２１に添付されているバーコードをバーコードリーダー１２２で読みとり、製品ロットのＩＤ番号を認識する。
【００２５】
（ステップＳ１０２）
製品ロットデータベース１１４を参照して、ステップＳ１０１で認識された製品ロットのＩＤ番号に対応する製品ロット履歴データを取得する。この製品ロット履歴データには、ｍ−１層の露光時に用いたスキャン露光装置、照明条件、及び露光日時の３つのデータが含まれている。
【００２６】
（ステップＳ１０３）
製品ロット履歴データに含まれる３つのデータからＱＣ履歴データベース１０３を参照して、ｍ−１層露光時から遡って最新のＱＣファイルＩＤを取得する。
【００２７】
（ステップＳ１０４）
ＱＣファイルＩＤからディストーションＱＣデータベース１１２を参照して、ｍ−１層露光時に用いたスキャン露光装置のレンズディストーションＱＣデータを取得する。このレンズディストーションＱＣデータは、ディストーションＱＣデータベース１１２に保存する時にレチクル誤差データベース１１１からレチクル誤差ファイルを呼び出して、製造誤差は補正されている。
【００２８】
バーコードリーダー１２２で製品ＩＤ番号を認識した後、ｍ−１層の露光時のＱＣディストーションデータを検索する作業（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）と並行して、ｍ層露光のための最新ＱＣデータの検索（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）も行う。
【００２９】
（ステップＳ１０５）
製品ロットＩＤ番号から製品ロットデータベース１１４を参照してプロセスフローデータを呼び出す。このプロセスフローデータにはｍ層露光時のスキャン露光装置，照明条件の二つのデータが含まれている。
【００３０】
（ステップＳ１０６）
プロセスフローデータに含まれる二つのデータからＱＣ履歴データベース１１３を参照して、ｍ層露光時から遡って最新のＱＣファイルＩＤを取得する。
【００３１】
（ステップＳ１０７）
認識されたＱＣファイルＩＤからディストーションＱＣデータベース１１２を参照して、ｍ層露光時のレンズディストーションＱＣデータを得る。このレンズディストーションＱＣデータは、保存時にレチクル誤差データベースからレチクル誤差ファイルを呼び出して、製造誤差が補正されている。
【００３２】
（ステップＳ１０８）
上記作業によって得たｍ層露光時及びｍ−１層露光時のＱＣディストーションデータの差分（ｄｘ，ｄｙ）を計算する。
【００３３】
（ステップＳ１０９）
計算された差分及び計測ポイントの座標を以下に示す（１）式または（２）式に示す補正式に代入する。
【００３４】
【数５】
0003626448.tif 000002
【００３５】
そして、最小２乗法を用いたフィッティングにより、誤差を表すパラメータｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４，ｋ５，ｋ６，ｋ７，ｋ１２，ｋ１０，ｋ１３を求めて、ディストーション補正パラメータを求める。
【００３６】
式（１）の補正式は、ｘ方向のシフト成分を補正するｋ１及びｙ方向のシフト成分を補正するｋ２の０次の補正項と、ｘ方向の倍率成分を補正するｋ３と，ｙ方向の倍率成分を補正するｋ４と，回転成分及び直交度成分を補正するｋ５，ｋ６とを含む１次の補正項の成分で構成される。これらｋ１からｋ６までで補正するのが従来型の補正式である。
【００３７】
本実施形態では、係数ｋ１〜ｋ６に加えて、ザイデル収差またはゼルニケ収差を補正する収差補正機構をｘ方向に傾けることによって補正する補正項ｋ７，収差補正機構をｙ方向に傾けることによって補正する補正項ｋ１２、及び収差補正機構を上下に駆動することにより補正する補正項ｋ１３の２〜３次の項で構成されている。
【００３８】
スキャン露光装置の補正機構の補正形式によっては、（２）式に示す補正式を用いる。補正項ｋ１〜ｋ６は（１）式と同様だが、補正項ｋ１０はウエハステージ駆動により，補正項ｋ１３はエキシマレーザー光の波長を変化させることにより補正する。
【００３９】
上記の例ではレチクル製造誤差は、レンズディストーションＱＣデータを保存する時に補正したが、ディストーション差計算時など異なるタイミングで差し引いても構わない。
【００４０】
（ステップＳ１１０）
求められた補正パラメータをｍ層の露光に用いるスキャン露光装置に入力し露光する。
【００４１】
次に、２次〜３次レンズディストーション誤差補正効果の検証実験結果を示す。図４は、ＫｒＦスキャン露光装置に於けるショット領域内のディストーション照明間差のベクトルを示す図である。これは（３）式に示す従来のスキャン露光装置運用方法のレンズディストーション補正式で最小２乗フィッティングした残留誤差成分を示したものである。
【００４２】
【数６】
0003626448.tif 000003
【００４３】
また、（１）に示した補正式で最小２乗法によりパラメータのフィッティングを行って得られた残留誤差成分を図５に示す。図５は、本発明の第１の実施形態に係わる露光方法を行った場合のショット領域内のディストーション照明間差のベクトルを示す図である。これは（１）式に示した本発明運用方法のレンズディストーション補正式で最小２乗フィッティングした残留誤差成分である。表１は従来の運用方法と本発明の運用方法のショット内残留レンズディストーション誤差低減をまとめたものである。
【００４４】
【表１】
0003626448.tif 000004
【００４５】
表１に示すように、本補正方法の３σ値が小さくなっていることから、従来の補正方法より、実施形態で説明した補正方法が有用であることが分かる。
【００４６】
本実施形態によれば、重ね合わせ誤差特にミックスアンドマッチにより使用した場合のレンズディストーション誤差の低減の低減により、重ね合わせ精度向上が期待できる。すなわち、合わせ不良によるやり直しの低減、装置使用率の向上、生産性の向上が期待できる。
【００４７】
また、レンズ収差の経時変化に対する補正が可能である。他号機と収差を合わせ込むことにより、号機間でレチクルを共用できる。これにより、レチクル制作費の削減、寸法不良によるやり直しの低減、装置使用率の向上、生産性の向上が期待できる。さらに、オンライン化により誤入力ミスの削減及び処理時間の短縮を図ることができる。
【００４８】
以上の実施形態では、ｍ層をｍ−１層に合わせ込む例を述べたが、重ね合わせられる層はｍ−１層とは限らない。この場合ａ層前に露光した層に合わせ込むとすると、上記実施例におけるｍ−１層の部分をｍ−ａ層とすればよい。またｍ層を未来に焼き付けるｍ＋ａ層に合わせ込む重ね合わせが高精度に求められる場合がある。この場合はｍ層露光時にｍ＋ａ層を露光するスキャン露光装置，照明条件の最新ディストーションデータとｍ層を露光するスキャン露光装置，照明条件の最新ディストーションデータの差分でレンズディストーション補正パラメータを算出する。また、スキャン方向が同一なショットごと及びステップ方向が同一なショットごとに（１）式または（２）式の補正式に代入し、求めた補正値をスキャン方向ごとまたはステップ方向ごとに分けて補正してもよい。    （第２の実施形態）
本実施形態では、ショット内重ね合わせ精度向上を目的としたレチクルステージ移動鏡曲がり補正システムの一例を示す。レチクルステージ移動鏡曲がり補正は、ステップアンドリピート露光方式では発生しないスキャン露光装置特有のものである。
【００４９】
図６は、本発明の第２の実施形態に係わる露光システムの概略構成を示すブロック図である。本システムは、レチクルステージ移動鏡曲がり補正の集中管理を目的としている。なお、図６において、図１と同一な部位には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
図６に示すように、システム制御部２００は、演算部２０１と、演算部２０１に所定の機能を実行させるプログラム２０２、第１，第２及び第３のスキャン露光装置１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ、第１，第２の重ね合わせ検査装置１２４ａ，１２４ｂ，データサーバー１１０，システム制御部中の演算部２０１及びプログラム２０２とのデータのやりとりをするデータ受け渡し部２０３とから構成されている。演算部２０１は、プログラム２０３により、レンズディストーション補正パラメータの計算、レチクル製造誤差を差し引く計算、及びスキャン露光装置１２３（１２３ａ〜１２３ｃ）、重ね合わせ検査装置１２４（１２４ａ，１２４ｂ）、データサーバー１１０、システム制御部２００中のデータ受け渡し部２０３への指令の出力を実行する。
【００５１】
補正パラメータの計算及びレチクル製造誤差を差し引く計算は必ずしもシステム制御部で行う必要はない。例えばスキャン露光装置内または重ね合わせ検査装置で行ってもよい。また、重ね合わせ検査装置で行う計測はスキャン露光装置の重ねあわせ計測機能を利用しても構わない。
【００５２】
レチクルステージ移動鏡曲がり補正を行うため、図７に示すように、製品ロットのレチクルのショット領域３１内において、３点のオーバーレイマーク３４が、レチクルのスキャン方向に沿って配置されている。このオーバーレイマーク３４はデバイス領域３２外側のダイシング領域３３に配置されている。各層の製品用レチクルを用いてパイロットウエハに対して露光を行い、レジストに転写された各層のオーバーレイマークの座標を重ね合わせ検査装置１２３で測定する。
【００５３】
図８は、本発明の第２の実施形態に係わる露光方法を示すフローチャートである。本実施形態では、ｍ層の露光を行う際に、レチクルステージ移動鏡曲がりをｍ−１層に合わせこんでいる。
【００５４】
（ステップＳ２０１）
先ず、ロットケースに添付されているバーコードをバーコードリーダー１２０で読みとり、製品ロットのＩＤ番号を認識する。ロット
（ステップＳ２０２）
製品ロットデータベースに含まれる認識された製品ロットのＩＤ番号を参照して、ｍ層の露光に用いられる製品レチクルのレチクルＩＤ番号を呼び出す。レチクル誤差データベースを参照して、ｍ層露光用の製品レチクルのオーバーレイマーク配列誤差を呼び出す。
【００５５】
（ステップＳ２０３）
製品ロットにおいて、ｍ−１層露光時に形成されたオーバーレイマークの重ね合わせ精度測定結果を取得するステップと。
【００５６】
（ステップＳ２０４）
重ね合わせ精度測定結果とｍ層露光用の製品レチクルのオーバーレイマーク配列誤差との差分を計算する。
【００５７】
（ステップＳ２０５）
計算された差分と計測ポイントの座標とを（４）式に示す補正式に代入する。
【００５８】
【数７】
0003626448.tif 000005
【００５９】
そして、最小２乗法を用いたフィッティングにより、補正項ｋ１，ｋ３，ｋ５，ｋ１１，ｋ１９のレチクルステージ移動鏡補正パラメータを求める。
【００６０】
式（４）に示す補正式はｘ方向のシフト成分を補正するｋ1の０次の補正項と、ｘ方向の倍率成分を補正するｋ3、回転成分及び直交度成分を補正するｋ5とを含む。前述の補正項ｋ1，ｋ3，ｋ5で補正するのが従来型の補正式である。本実施形態では、補正項ｋ1，ｋ3，ｋ5に加えて、スキャン方向に２次曲線で近似されるレチクルステージ移動鏡曲がり誤差を補正するｋ11、スキャン方向に３次曲線で近似されるレチクルステージ移動鏡曲がり誤差を補正するｋ19の２〜３次の補正項で構成されている。
【００６１】
（ステップＳ２０５）
求められた補正パラメータをスキャン露光装置に入力し露光する。
【００６２】
次に、レチクル移動鏡曲がりをｍ−１層に合わせる補正効果の検証実験結果を示す。図９は従来の露光方法で露光されたスキャン露光装置間ショット内残留誤差のベクトルを示す図である。これは（４）式の従来の露光方法の補正式で最小２乗フィッティングした残留誤差成分を示したものである。図１０は、本発明の第２の実施形態に係わる補正方法により露光されたスキャン露光装置間ショット内残留誤差のベクトルを示す図である。これは（４）式に示す本発明運用方法のレチクルステージ移動鏡曲がり補正式で最小２乗フィッティングした残留誤差成分である。
【００６３】
表２は従来の運用方法と本発明のスキャン露光装置間レチクルステージ移動鏡曲がり補正運用方法についてショット内残留誤差低減をまとめたものである。
【００６４】
【表２】
0003626448.tif 000006
【００６５】
本発明運用方法の３σ値の方が小さくなっていることから、従来のレチクルステージ移動鏡曲がり補正をしない運用方法より、本発明のレチクルステージ移動鏡曲がり補正をする運用方法が有用である。
【００６６】
本実施形態ではｍ層をｍ−１層に合わせ込む例を述べたが、重ね合わせられる層はｍ−１層とは限らない。この場合ａ層前に露光した層に合わせ込むとすると、上記実施形態におけるｍ−１層の部分をｍ−ａ層として、ｍ−ａ層露光時の重ねあわせ計測マークとｍ層露光時の重ねあわせ計測マークのずれ量を計測して、（４）式の補正式に代入し、補正パラメータを求める。また、スキャン方向が同一なショットごと及びステップ方向が同一なショットごとに（４）式の補正式に代入し、求めた補正値をスキャン方向ごとまたはステップ方向ごとに分けて補正してもよい。
【００６７】
本実施形態によれば、重ね合わせ誤差特にミックスアンドマッチにより使用した場合のスキャン方向の移動の誤差の低減により、重ね合わせ精度向上が期待できる。すなわち、合わせ不良によるやり直しの低減、装置使用率の向上、生産性の向上が期待できる。
【００６８】
（第３の実施形態）
本実施形態では、ウエハ内重ね合わせ精度向上を目的としたウエハステージ誤差補正システムの一例を示す。ここで言うウエハステージ誤差とは、ウエハステージ移動鏡曲がり誤差，ステッピング誤差のスキャン正逆差、行ごとずれ及び列ごとずれと呼ばれるステップ方向差である。
【００６９】
ｍ−１層露光時のスキャン露光装置固有のステージ起因誤差を製品ロットの重ね合わせ検査結果を用いて、ｍ層露光時に積極的に合わせ込む。また製品ロット重ね合わせ測定点数が少なく信頼性が小さい場合には、露光時から遡った最新のＱＣデータを参照してｍ−１層を露光したスキャン露光装置のウエハステージに起因する誤差成分にｍ層を露光するスキャン露光装置のウエハステージに起因する誤差成分を合わせ込む。
【００７０】
ウエハステージ誤差補正の集中管理を目的とした生産支援システムは第２の実施形態で述べた生産支援システムと同様なので、説明を省略する。誤差補正の計算には第２の実施形態で求められたｋ１及びｋ２、またはショットごとの合わせずれ検査結果の平均値を用いる。
【００７１】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係わる露光方法を示すフローチャートである。本実施形態では、ｍ層の露光時にウエハステージ誤差をｍ−１層に合わせこんでいる。
【００７２】
（ステップＳ３０１）
第１の実施形態で求められた補正項ｋ１，ｋ２を用意する。
【００７３】
（ステップＳ３０２）
ここで、ｍ−１層の露光時の各ショットについて、各ショット領域に含まれる各オーバーレイマークの重心座標を求める。
【００７４】
（ステップＳ３０３）
ｍ層の露光に用いられるレチクルに形成されているオーバーレイマークの重心座標を求める。
【００７５】
（ステップＳ３０４）
各ショットについて、ステップＳ３０２，Ｓ３０３で求められた二つの重心座標の差分（ＤＸ，ＤＹ）を演算する。
【００７６】
（ステップＳ３０５）
補正項ｋ１，ｋ２、ずれがない場合に形成されるショット領域に形成されるオーバーレイマークの重心座標（Ｘ，Ｙ）、差分（ＤＸ，ＤＹ）を式（５）の補正式に代入する。
【００７７】
【数８】
0003626448.tif 000007
【００７８】
本実施形態では従来の補正項Ｋ１〜Ｋ６に加えて、Ｘ方向に２次曲線で近似されるウエハステージ移動鏡曲がり誤差を補正するＫ１１、Ｙ方向に２次曲線で近似されるウエハステージ移動鏡曲がり誤差を補正するＫ１２の２次の項、スキャン正逆差補正項Ｓ±ｘ（Ｘ方向の正逆差補正項），  Ｓ±ｙ（Ｘ方向の正逆差補正項）、ステップ方向差補正項Ｓｘｓｔｅｐｘ（Ｘ方向ステップ時のＸ方向の補正項），  Ｓｙｓｔｅｐｘ（Ｙ方向ステップ時のＸ方向の補正項）項Ｓｘｓｔｅｐｙ（Ｘ方向ステップ時のＹ方向の補正項），Ｓｙｓｔｅｐｙ（Ｙ方向ステップ時のＹ方向の補正項）で構成されている。補正する際の基準となるスキャン方向及びステップ方向は問わない。
【００７９】
（ステップＳ３０６）
最小２乗法を用いたフィッティングにより各補正項を求め、補正パラメータを求める。
【００８０】
（ステップＳ３０７）
求められた補正パラメータをｍ層の露光を行うｍ層の露光を行うスキャン露光装置に入力し露光を行う。
【００８１】
次に、ウエハステージ誤差補正の中でウエハ移動鏡曲がりをｍ−１層に合わせる補正効果の検証実験結果を示す。図１２は従来の露光方法により露光されたスキャン露光装置間のウエハ成分のベクトルを示す図である。ウエハ成分は、（６）式の従来のスキャン露光装置運用方法のウエハ成分補正式で最小２乗フィッティングした残留誤差成分を示したものである。
【００８２】
【数９】
0003626448.tif 000008
【００８３】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係わる露光方法により露光されたスキャン露光装置間のウエハ成分のベクトルを示す図である。これは（５）式に示す本発明運用方法の補正式で最小２乗フィッティングした残留誤差成分である。表３は従来の運用方法と本発明のスキャン露光装置間ウエハステージ移動鏡曲がり補正運用方法について、残留ウエハ内誤差低減をまとめたものである。
【００８４】
【表３】
0003626448.tif 000009
【００８５】
表３に示すように、本発明運用方法の３σ値の方が小さくなっていることから、従来のウエハステージ移動鏡曲がり補正をしない運用方法より、本発明のウエハステージ移動鏡曲がり補正をする運用方法が有用である。
【００８６】
ウエハステージ誤差は製品ロット重ね合わせ測定点数が少なく信頼性が小さい場合がある。この時、ｍ−１層露光時から遡って最新のＱＣデータを入力し、露光したｍ−１層のウエハステージ誤差成分とｍ層露光時から遡って最新ＱＣデータのウエハステージ誤差成分の差分をスキャン露光装置に入力して補正する。
【００８７】
ステッピング誤差のスキャン正逆差、行ごとずれ及び列ごとずれと呼ばれるステップ方向差の求め方は以下のように求めることも可能である。ｍ−１層を露光したスキャン露光装置において露光時点での最新ＱＣデータとｍ層を露光するスキャン露光装置において最新ＱＣデータの差分を取り、各ショットにおける平均値を算出する。さらにプラススキャンごとの平均値とマイナススキャンごとの平均値を求めて、この差分を露光装置に入力し補正する。また行ごとずれ，列ごとずれは行ごと列ごとにそれぞれ平均値を求めて、この差分を露光装置に入力し補正する。
【００８８】
もしくは、第１及び第２の実施形態で述べた補正式に入力する前にプラススキャンごとの平均値とマイナススキャンごとと行ごとの平均値、列ごとの平均値求めて、この差分を露光装置に入力し補正してもよい。
【００８９】
重ね合わせ誤差特にミックスアンドマッチにより使用した場合のステップ方向の誤差の低減により、重ね合わせ精度向上が期待できる。すなわち、合わせ不良によるやり直しの低減、装置使用率の向上、生産性の向上が期待できる。
【００９０】
（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態の目的を同時に満たす補正を行ってもよい。この場合はショット内の補正式は（７）式または（８）式になる。
【００９１】
【数１０】
0003626448.tif 000010
【００９２】
（第５の実施形態）
第１〜４の実施形態の補正システムを利用して、ファースト露光（重ね合わせのない露光）のために、装置単体でのステージ起因誤差を装置ＱＣで最小に追い込むことも可能である。この場合は第１〜４の実施形態で述べた重ね合わせずれ検査結果を補正式に代入し、最小２乗フィッティング残差が最小になるよう装置調整用パラメータに入力する。
【００９３】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、重ね合わせ誤差特にミックスアンドマッチにより使用した場合のレンズディストーション誤差の低減、レチクル及びレチクルステージ誤差の低減、ウエハ及びウエハステージ誤差の低減により、重ね合わせ精度向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わる露光システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】レンズディストーションＱＣデータを求めるために用いるレチクルに形成されたマークの概略を示す平面図。
【図３】第１の実施形態に係わる、露光方法を示すフローチャート。
【図４】従来の補正方法で露光を行った、ＫｒＦスキャン露光装置に於けるショット領域内のディストーション照明間差のベクトルを示す図。
【図５】第１の実施形態に係わる露光方法を行った場合のショット領域内のディストーション照明間差のベクトルを示す図。
【図６】第２の実施形態に係わる露光システムの概略構成を示すブロック図。
【図７】製品ロットのレチクルのショット領域内に形成された３点のオーバーレイマークを示す平面図。
【図８】第２の実施形態に係わる露光方法を示すフローチャート。
【図９】従来の露光方法で形成された露光装置間ショット内残留誤差のベクトルを示す図。
【図１０】第２の実施形態に係わる補正方法により露光された露光装置間ショット内残留誤差のベクトルを示す図。
【図１１】第３の実施形態に係わる露光方法を示すフローチャート。
【図１２】従来の露光方法により露光された露光装置間のウエハ成分のベクトルを示す図。
【図１３】第３の実施形態に係わる露光方法により露光された露光装置間のウエハ成分のベクトルを示す図。
【符号の説明】
１００…システム制御部
１０１…演算部
１０２…プログラム
１０３…ＱＣ履歴データベース
１０４…製品ロットデータベース
１１０…データサーバー
１１１…レチクル誤差データベース
１１２…ＱＣデータベース
１１３…ＱＣ履歴データベース
１１４…製品ロットデータベース
１２１…ロットケース
１２２…バーコードリーダー
１２３ａ…第１の露光装置
１２３ｂ…第２の露光装置
１２３ｃ…第３の露光装置
１２４ａ…第１の重ね合わせ検査装置
１２４ｂ…第２の重ね合わせ検査装置
【図１】
0003626448.tif 000015
【図２】
0003626448.tif 000016
【図３】
0003626448.tif 000017
【図４】
0003626448.tif 000018
【図５】
0003626448.tif 000019
【図６】
0003626448.tif 000020
【図７】
0003626448.tif 000021
【図８】
0003626448.tif 000022
【図９】
0003626448.tif 000023
【図１０】
0003626448.tif 000024
【図１１】
0003626448.tif 000025
【図１２】
0003626448.tif 000026
【図１３】
0003626448.tif 000027