(57)【要約】【課題】  あるサンプルショット処理から次のサンプルショット処理へ移行する時間を短縮すること。【解決手段】  プリアライメントの最後に処理するショットからグローバルアライメントで最初に処理するショットへのステージステップ駆動時間が、並行して駆動している駆動物の駆動時間内に終るように、プリアライメント最終ショットとグローバルアライメント第１ショットのサンプルショットの処理順番を決定する。【選択図】  図１
2005217333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光基板について複数のサンプルショット処理を行なってから各ショットの露光を行なう露光方法において、プリアライメントの最後に処理するショットからグローバルアライメントで最初に処理するショットへのステージステップ駆動時間が、平行して駆動している駆動物の駆動時間内に終るようにプリアライメント最終ショットとグローバルアライメント第１ショットのサンプルショットの処理順番を決定することを特徴とする半導体露光方法。
【請求項２】
前記平行して駆動している駆動物は、マーク観察用計測系であることを特徴とする半導体露光方法。
【請求項３】
前記グローバルアライメントで最初に処理するショットの決定に際しては、前記プリアライメントの最後に処理するショットを中心としたステージ駆動範囲の中からグローバルアライメントの第１ショットを選ぶことを特徴とする請求項１に記載の半導体露光方法。
【請求項４】
被露光基板について複数のサンプルショット処理を行なってから各ショットの露光を行なう露光装置において、プリアライメントの最後に処理するショットからグローバルアライメントで最初に処理するショットへのステージステップ駆動時間が、平行して駆動している駆動物の駆動時間内に終るようにプリアライメントとグローバルアライメントのサンプルショットの処理順番を決定することを特徴とする半導体露光装置。
【請求項５】
前記平行して駆動している駆動物は、マーク観察用計測系であることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項６】
前記グローバルアライメントで最初に処理するショットの決定に際しては、前記プリアライメントの最後に処理するショットを中心としたステージ駆動範囲の中からグローバルアライメントの第１ショットを選ぶことを特徴とする請求項３に記載の半導体露光装置。
【請求項７】
前記マーク観察用計測系に関しては、高低倍観察のできるオフアクシススコープを有することを特徴とする請求項３に記載の半導体露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の被露光基板に対し、１つまたは複数のサンプルショット処理を行なってから露光を行なう露光方法、デバイス製造方法および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光済ウエハを生産するためのウエハ処理は、ウエハの位置決めを行なうためのプリアライメントやグローバルアライメントなどのサンプルショット処理および露光処理から主に構成される。そして従来、露光済ウエハの生産性すなわちスループットを向上させるために、各処理に要する時間を短縮する努力がなされている（特許文献１）。
【０００３】
プリアライメントに際しては、各サンプルショットヘウエハステージを移動してプリアライメント用マークの位置を計測し、その結果に基づいてウエハの予備位置決めを行なう。
【０００４】
各装置においては、目的に最適と推奨するショットを選択するよう、各用途に対して使用される条件に最適なショットを選択できる専用の一つのサンプルショット自動選択手段を有し、そのサンプルショット自動選択手段に従って、自動的に用途に対して使用される条件に最適なサンプルショットを選択できるようになっている。
【０００５】
サンプルショットを示した図としては、図１(a)のようなものが使用されている。
ここで、括弧内の数字は、各ショットの処理順番を示している。
【０００６】
図１(a)において、プリアライメントでは、まずPA2 のマーク位置を計測し次にＰＡ１の計測を行ないウエハの予備位置決めを行なう。
【０００７】
ウエハの予備位置決めが行なわれると、ウエハの本位置決めであるグローバルアライメントを行なう。
【０００８】
グローバルアライメントは、現在、ＩＣやＬＳｉ等の生産性とアライメント精度との兼ねあいから、ウエハ内の数ショット（サンプルショット）を計測する。
【０００９】
例えば、従来最適とされてきたグローバルアライメントのサンプルショット配置の一例としては、ウエハ中心からほぼ対称に、また円周をほぼ均等に分布するよう、ウエハ外周辺を除きなるべく外側に 配置されるように選択する。
【００１０】
図１(a)では、グローバルアライメントでは、 半時計回りにG1, G2, G3,G4 の順で、不図示のマーク位置を計測し、ウエハの本位置決めを行なう。
【００１１】
本位置決めが済むと、ウエハステージを露光第１ショットE1 へ駆動し、露光を行なう。同様にウエハステージを駆動しながら各ショット露光を行なう。
【００１２】
ここで、図２,図３及び 図４を用いて、プリアライメント、グローバルアライメントを行なうためのＯＡＳ高低倍切り換え処理について説明する。
【００１３】
図２(a)(b)(c)は、Ｇ１〜Ｇ４計測位置 及び 露光位置Ｅ１に対して、それぞれステージ(Stage)を計測順ごとに Ｚ方向にずらして書いたものである。
【００１４】
図２(a)(b)(c)において、ＵＬは投影光学系、ＯＡＳはアライメント用計測を行なうためのオフアクシススコープである。
【００１５】
図２(a)(b)(c)におけるＯＡＳは、プリアライメント用低倍観察とグローバルアライメント用高倍観察ができるようになっている。
【００１６】
以下、図２(a)(b)(c)におけるＯＡＳについて、図３を用いて説明する。
【００１７】
照明光(非露光光)を照射する不図示の位置合わせ用照明器具より照射された光束は、ハーフプリズム３を通り、折り曲げミラー２によって対物レンズを通りウエハＷ上を照明する。ウエハマークから反射した光速は、再度対物レンズ１を通り、折り曲げミラーによってハーフプリズムを通る。
【００１８】
ここで、切替えミラー４は、ミラーの出入り(ＩＮ／ＯＵＴ)で光路の切り換え動作を行なうことができ、切替えミラー４がＩＮの場合は、ウエハマークから反射した光速は低倍観察用のリレーレンズ５を通って、ハーフプリズム７に達する。
【００１９】
切替えミラー４がＯＵＴの場合は、ウエハマークから反射した光速は高倍観察用のリレーレンズ６を通って、ハーフプリズム７に達する。
【００２０】
この時、高倍観察を行なう精検時(グローバルアライメント時)にミラー駆動精度がのらないように切換ミラーの安定を待つことが必要である。
【００２１】
ハーフプリズム７を通った光速は、エレクタレンズ８を通って位置ズレ検出装置９に取込まれ、照射したマークの位置ズレが検出できる。
【００２２】
ここで、ウエハは、不図示のウエハ搬送系により搬入され、プリアライメントを行なうが、ウエハ搬送系の右左に対しては、ウエハ受け渡し位置が異なる。
【００２３】
右搬送系では、プリアライメントを ＰＡ２,ＰＡ１の順で計測した方がＰＡ１,ＰＡ２よりもウエハ受け渡しからプリアライメントまでの処理時間が短い。
【００２４】
左搬送系では、プリアライメントをＰＡ２,ＰＡ１の順で計測した方がＰＡ２,ＰＡ１よりもウエハ受け渡しからプリアライメントまでの処理時間が短い。
【００２５】
従来、200mmウエハを使用すれば ＯＡＳ切換えに対する駆動精度がのらないように待つ時間内に、ＰＡ２からＧ１ショットへ移動が完了していた。
【００２６】
このため、左右搬送系にて、スループットの差がなかった。
【特許文献１】特開２００１−０９３８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ところが、近年増加の傾向の300mmのウエハを使用するとＰＡ２からＧ１までの移動距離が延びた。
【００２８】
ＰＡ１,ＰＡ２の順でプリアライメントを行なうと、ＯＡＳ切り換えに対する時間内にステージのステップが終らなくなってしまった。
【００２９】
つまり、ＰＡ１,ＰＡ２の順で計測を行なうと、ＰＡ２,ＰＡ１の順で計測を行なっていたときに比べて、スループットが落ちることになった。
【００３０】
図４を用いて説明すると、図４(a)においては、プリアライメント最終ショットからグローバルアライメント第１ショット(Ｇ１)へのステージステップ量は、OAS高低倍切換時間内に終っているが、図４(b)においては OAS 高低倍切換時間に終っていない。結果として図４(b)は図４(a)に対してグローバルアライメント時間が延びている。
【００３１】
３００ｍｍウエハを使用した場合、ステージステップ距離が伸びることにより、プリアライメントおよびグローバルアライメントサンプルショットの取り方によっては、前述のようにグローバルアライメント時間が延びることが少なくない。
【００３２】
更に、図１(a)を見ると、レイアウト上 グローバルアライメントの最終ショットＧ４と露光第１ショットＥ１は近いが、図２(a)を見ると、Ｇ４からＥ１へステージを駆動する場合、ＯＡＳ中心と 投影光学系ＵＬ中心のＹ方向差分があるために、ステージ駆動量としては多いことがわかる。
【００３３】
発明が解決しようとする課題は、あるサンプルショット処理から次のサンプルショット処理へ移行する時間およびサンプルショット処理から露光処理へ移行する時間（以下、「移行時間」という）についても、スループットを向上させるために、前述の移行時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
被露光基板について複数のサンプルショット処理を行なってから各ショットの露光を行なう露光方法において、プリアライメントの最後に処理するショットからグローバルアライメントで最初に処理するショットへの駆動時間が、平行して駆動している駆動物の駆動時間内に終るようにプリアライメント最終ショットとグローバルアライメント第１ショットのサンプルショットの処理順番を決定することを特徴とする。
【００３５】
また、前記平行して駆動している駆動物は、マーク観察用計測系であることを特徴とする。
【００３６】
前記グローバルアライメントで最初に処理するショットの決定に際しては、前記プリアライメントの最後に処理するショットを中心としたステージ駆動範囲の中からグローバルアライメントの第１ショットを選ぶことを特徴とする。
【００３７】
前記マーク観察用計測系に関しては、高低倍観察のできるオフアクシススコープを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、本発明によれば、あるサンプルショット処理の最終ショットとその次のサンプルショット処理の第１ショットとの距離またはサンプルショット処理の最終ショットと露光処理の第１ショットとの距離である移行距離を短くすることが可能となり、移行距離を移動するステージの移動時間を短縮することができる。よって被露光基板１枚あたりの処理時間を短縮し、露光処理済ウエハの生産性すなわちスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施形態について、実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００４０】
以下、図面１〜６を用いて本発明の半導体露光装置を用いた半導体露光方法および装置の一例を説明する。
【００４１】
図５,図６は、図１(b)のようなショットレイアウトのウエハについての、各サンプルショット処理におけるサンプルショットの処理順番を決定するシーケンスフローを示す。
【００４２】
シーケンスで処理するショットレイアウトならびにサンプルショット処理におけるサンプルショットの数および位置は選択可能であり、本実施例では図１(b)のように選択されているとする。
【００４３】
図中のＰＡ１およびＰＡ２はプリアライメント用のサンプルショット（２ショット）、Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３,Ｇ４はグローバルアライメント用のサンプルショット（４ショット）、そしてＥ１は露光ショットである。括弧内はサンプルショットの計測順番を示しており、露光ショットＥ１はＧ４の後に露光される。
【００４４】
シーケンスがスタートすると、まず、ステップＳ００１であるウエハ搬入を行なう。
【００４５】
同図に示すように、ウエハ処理を開始すると、ウエハステージ上に載せられたウエハに対してプリアライメント(Ｓ００２)、グローバルアライメント(Ｓ００３)の順番でサンプルショット処理を行なう。
【００４６】
そして、最後に露光処理を行なう（Ｓ００４)。露光処理が終るとウエハを搬出(Ｓ００５)し、次のウエハに対するウエハ搬入(Ｓ００１)を行なう。
【００４７】
全ウエハ終了したら(Ｓ００６)、シーケンスを終える。
【００４８】
本発明を適応する前では、図１(b)における プリアライメント用ショットは、ＰＡ１、ＰＡ２の順となる。（左搬送系）
また、本発明を適応する前のグローバルアライメント用サンプルショットの処理順番は、Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３,Ｇ４となる。
【００４９】
そしてアライメント、露光等すべてのサンプルショット動作は、このレイアウトをベースに行われている。
【００５０】
但し、本実施例では、サンプルショットを左回りで処理することとする。サンプルショットを左回りで処理する代わりに、他の規則を用いてもよい。
【００５１】
ここで、プリアライメントに対してもグローバルアライメントに対しても計測には、オフアクシススコープＯＡＳが用いられる。
【００５２】
次に、図６のフローを用いて、プリアライメントとグローバルアライメントの動きを説明する。
【００５３】
Ｓ００２プリアライメントに際しては、まず、図３の切換ミラー４をＩＮ に駆動しながら、図１(b)のプリアライメント第１ショットＰＡ１のマーク上にステージステップを行ない(ＳＡ００１)、低倍での位置ズレ計測を行なう。(ＳＡ００２)
計測が終ると、図１(b)のプリアライメント第１ショットＰＡ２のマーク上にステージステップを行ない(ＳＡ００３)、低倍での位置ズレ計測を行なう。(ＳＡ００４)
ＳＡ００５では、前記ステップＳＡ００２とＳＡ００４で求めた位置ズレ量から、X, Y, θの補正量を求める。
【００５４】
次に、図３の切換ミラー４をＯＵＴに駆動しながら、ＳＡ００５で求めたプリアライメント補正値を考慮して、図１(b)のグローバルアライメント第１ショットＧ１のマーク上にステージステップを行ない(ＳＡ００６)、高倍での位置ズレ計測を行なう。(ＳＡ００７)
高倍での位置ズレ計測(ＳＡ００７)後は、最終ショットが終了したかどうかを判断し(ＳＡ００８)、最終ショットでなければ、図１(b)のグローバルアライメント次ショットＧ２へステージステップを行なう。(ＳＡ００９)
同様の手順で ＳＡ００７〜ＳＡ００９を行なった後、最終ショット(Ｇ４)が終了したら(ＳＡ００８)、ＳＡ０１０である補正量算出へと進む。(グローバルアライメントにおける計算の仕方は、周知の事実なので省略する)
ここで、図４は、ＳＡ００１〜ＳＡ０１０をタイミングチャートとして示したものである。
【００５５】
本発明によれば、プリアライメント最終ショットステージステップ時間(Ｂ)をＯＡＳ切換時間(Ａ)内とするようにＡＧＡの第１ショットを選択する。
【００５６】
高倍観察を行なう精検時にミラー駆動精度が載らないＯＡＳ高低倍切換時間: to [msec]とすると、図１(b)におけるＲ１の円(to 時間に駆動可能なステージ駆動範囲) が、以下の式より求まる。
【００５７】
【数１】
2005217333.tif 000003
【００５８】
本実施例では、速度vは xy 方向平均としているが、xy 方向別々で、ステージの駆動範囲を求めても良い。
【００５９】
つまり図１の本実施例では、to 時間に駆動可能なステージ駆動範囲を半径Ｒ１の円としているが、XY 駆動速度が異った場合、円とならなくてもよい。
【００６０】
図１の本実施例では、to 時間に駆動可能なステージ駆動範囲の中心はＰＡ２のショット中心としているが、ＰＡ２のマーク位置を中心としても良い。
【００６１】
また、ステージの駆動範囲内は、加減速を考慮し、加速度等のプロファイルを考慮したステージ駆動範囲を求めても良い。
【００６２】
また、計算上算出したものを使用しなくても、予め予備動作により計測した実際の駆動時間を適応してもよい。
【００６３】
ここで、Ｇ３,Ｇ４がグローバルアライメント第１ショットの選択肢とできるが、ウエハを中心として、反時計まわりで最初に出てくるショットＧ３をグローバルアライメントの第１ショットと選択する。
【００６４】
つまり、Ｇ３→Ｇ４→Ｇ１→Ｇ２にグローバルアライメントを計測することでプリアライメント最終ショットからグローバルアライメント第１ショットにおける移行時間を短縮できる。
【実施例２】
【００６５】
次に、図５、図２、図７を用いて実施例２を説明する。
【００６６】
図７は、本実施例におけるウエハのショット位置を示す図である。
【００６７】
図５におけるＳ００１〜Ｓ００５(ＳＡ００１〜ＳＡ０１０)は、実施例１と全く同様なシーケンスフローとなる。
【００６８】
実施例１によれば、プリアライメント最終ショットからグローバルアライメント第１ショットまでのステージステップ時間をＯＡＳ切換時間内とするように、グローバルアライメントの第１ショットを選択することができる。
【００６９】
つまり実施例１を適応すると、Ｇ３,Ｇ４,Ｇ１,Ｇ２及び露光第１ショットＥ１の順で露光処理が行なわれる。
【００７０】
ところが、図７を見るとグローバルアライメント最終ショットであるＧ２は、従来技術で述べたＧ４を最終ショットにする場合に比べ、露光第１ショットＥ１までの距離が遠い。
【００７１】
つまり、実施例１に対して更に改善できる要素をもっている。
【００７２】
また、図２(a)(b)と図２(c)を見比べると、グローバルアライメント最終ショットから露光第１ショットＥ１へステージを駆動する距離は、明らかに図２(c)が一番少ない。(同様のステージ速度であれば、Ｙ方向駆動距離が短いほど移行時間は短縮出きる)
ここで、ＯＡＳの計測中心と、投影光学系の露光中心のＹ方向差を BLY とする。
【００７３】
Ｇ２のステージ位置は、グローバルアライメント最終ショット位置から露光第１ショット位置へのステージ駆動が最小になるように、グローバルアライメント最終ショット位置を選ぶことがよい。
【００７４】
つまり図２(a)(b)(c)を考えると、ベースライン分を考慮する必要がある。
【００７５】
具体的に書くと、
露光第１ショット位置を(E1X, E1Y),
グローバルアライメント最終ショット位置を(AGA_X, AGA_Y)
とすれば、
MAX( | E1X - AGA_X | , | E1Y - AGA_Y - BLY | ) … (A)
を最小とするショットをグローバルアライメント最終ショット位置とすることでグローバルアライメントと露光第１ショットとの移行時間を短縮できる。
【００７６】
本実施例１より、予め グローバルアライメントの第１ショットが、Ｇ３もしくはＧ４であると決まっているので、反時計まわりに計測した場合のグローバルアライメント最終ショットは、Ｇ２もしくはＧ３である。
【００７７】
Ｇ２(G2X, G2Y)を最終ショットに選んだ場合の(A)式はの値 G2MAX (>0) は、
G2MAX = MAX( | E1X - G2X | , | E1Y - G2Y - BLY | ) 
= MAX(Xa , Ya)
= Xa = | E1X - G2X |  .… (B)
として表される。
【００７８】
Ｇ３(G3X, G3Y)を最終ショットに選んだ場合の(A)式はの値 G3MAX (>0) は、
G3MAX = MAX( | E1X - G3X | , | E1Y - G3Y - BLY | ) 
= MAX( Xb , Yb )
= Yb = | E1X - G2X |  … (C)
として表される。
【００７９】
本実施例の場合、Xa > Yb であるから
G2MAX > G3MAX … (D)
である。(B), (C), (D)により、(A)式を最小とするグローバルアライメント最終ショットは、Ｇ３である。
【００８０】
つまり、グローバルアライメントの第１ショットをＧ３にすることで、更なるスループットアップができる。
【００８１】
本実施例では、ＯＡＳの計測中心と投影光学系の露光中心のＸ方向差 BLX = 0 となっているので、X 方向についての記述は省略するが、BLX ≠ 0 であった場合についても同様の考え方ができる。
【００８２】
また、マークはショット中心にあるものとして計算したが、マーク座標を使用して計算しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に関わるウエハのショット位置を示す図である。
【図２】本発明に置ける実施例の要部概略図である。
【図３】本発明の実施例における計測系の一例(オフアクシススコープ)である。
【図４】本発明の実施例１におけるプリアライメント時間とグローバルアライメント時間のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例におけるフローチャートである。
【図６】本発明の実施例におけるプリアライメントとグローバルアライメントのフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２における ウエハのショット位置を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
PA1、PA2  プリアライメント用ショット
G1〜G4  グローバルアライメント用ショット
E1  露光第１ショット
W  ウエハ
Stage  ウエハステージ
（１）〜（４）  各サンプルショット及び露光ショットの処理順番
ＵＬ  投影光学系
ＯＡＳ  アライメント用計測を行なうためのオフアクシススコープ
R0  PA2とG1の距離
R1  OAS高低倍切替えの間にステージが駆動できる範囲
R2  R0-R1
E1X  E1におけるx座標
E1Y  E1におけるy座標
G2X  G2におけるx座標
G2Y  G2におけるｙ座標
G3X  G3におけるx座標
G3Y  G3におけるy座標
BLY  UL中心とOAS中心の差（ベースライン）
Xa  | E1X - G2X | 
Ya  | E1Y - G2Y  BLY |
Xb  | E1X - G3X | 
Yb  | E1Y - G3Y - BLY |
【図１】
2005217333.tif 000004
【図２】
2005217333.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005217333.tif 000008
【図６】
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【図７】
2005217333.tif 000010