本發明是關于基板處理系統及基板處理方法、以及組件制造方法,尤其是關于以和至少1個標記一起形成有區劃區域的基板為處理對象的基板處理系統及基板處理方法、以及使用基板處理系統的組件制造方法。
背景技術:
為制造半導體組件等的光刻制程,在晶圓或玻璃板片等的基板(以下,統稱為晶圓)上重迭形成多層的電路圖案,當在各層間的重迭精度不良時,半導體組件等即無法發揮既定電路特性,有時可能成為不良品。因此,一般,在晶圓上的多個照射(shot)區域的各個預先形成標記(對準標記),以檢測該標記在曝光裝置的載臺坐標系上的位置(坐標值)。之后,根據此標記位置信息與新形成的圖案(例如標線片圖案)的已知的位置信息,進行將晶圓上的1個照射區域相對該圖案的位置對準的晶圓對準。
作為晶圓對準的方式,為兼顧產量,以僅檢測晶圓上若干個照射區域(亦稱取樣照射區域或對準照射區域)的對準標記,以統計方式算出晶圓上照射區域的排列的全晶圓增強型對準(ega)為主流。
然而,在光刻制程中,對晶圓上進行重迭曝光時,經過光阻涂敷、顯影、蝕刻、cvd(化學汽相沉積)、cmp(化學機械研磨)等制程處理步驟的晶圓,有可能因該程序而于前層的照射區域的排列產生變形,該變形即有可能成為重迭精度降低的原因。有鑒于此點,近來的曝光裝置具備不僅是晶圓的1次成分,因制程產生的照射區域排列的非線性成分等以能加以修正的柵子(grid)修正功能等(例如,參照專利文獻1)。
然而,隨著集成電路的微細化,重迭精度的要求日漸趨嚴,為進行更高精度的修正,增加取樣照射區域的數量、亦即增加待檢測的標記的數量是不可或缺的。又,在具備二個載置晶圓的載臺的雙載臺型曝光裝置,由于能在一個載臺上進行對晶圓的曝光、且與此并行在另一個載臺上實施晶圓上標記的檢測等,因此能在極力不降低生產率的情形下,增加取樣照射區域的數量。
然而,現今對重迭精度的要求益趨嚴格,即使是雙載臺型的曝光裝置,欲在不降低生產率的情形下檢測可實現所要求的重迭精度的充分數量的標記一事是非常困難的。
先行技術文獻
[專利文獻1]美國申請公開第2002/0042664號說明書
技術實現要素:
用以解決課題的手段
本發明第1態樣,提供一種基板處理系統,以和至少1個標記一起形成有多個區劃區域的基板為處理對象,其具備:具有可保持該基板的第1載臺,用以測量被保持于該第1載臺的該基板上的多個該標記的位置信息的測量裝置;以及具有載置結束了該測量裝置對該多個標記的位置信息的測量的該基板的第2載臺,用以進行測量該第2載臺上載置的該基板上的該多個標記中的部分標記的位置信息的測量動作、及進行以能量束使該多個區劃區域曝光的曝光動作的曝光裝置;該測量裝置,使用測量的該多個標記的該位置信息,求出與該基板上的該多個區劃區域的排列相關的第1信息;該曝光裝置,使用測量的該部分標記的位置信息,求出與該基板上的該多個區劃區域的排列相關的第2信息,根據以該測量裝置求出的該第1信息與該第2信息,控制進行該曝光動作時的該第2載臺的位置。
本發明第2態樣,提供一種組件制造方法,其包含使用第1態樣的基板處理系統使基板曝光的動作、以及使曝光后的該基板顯影動作。
本發明第3態樣,提供一種基板處理方法,以和至少1個標記一起形成有多個區劃區域的基板為處理對象,其包含:測量被保持于第1載臺的該基板上的多個該標記的位置信息的動作;以及將利用該測量而結束了該多個標記的位置信息的測量的該基板保持于第2載臺,并進行測量被保持于該第2載臺的該基板上的該多個標記中部分標記的位置信息的測量動作、及以能量束使該多個區劃區域曝光的曝光動作;在該測量動作中,使用所測量的該多個標記的該位置信息,求出與該基板上的該多個區劃區域的排列的第1信息;該測量動作及曝光動作的進行,系使用所測量的該部分標記的位置信息,求出與該基板上的該多個區劃區域的排列相關的第2信息,根據以該測量求出的該第1信息與該第2信息,在進行該曝光動作時控制該第2載臺的位置。
附圖說明
圖1是概略顯示一實施方式的光刻系統的整體構成的圖。
圖2是概略顯示一實施方式的測量裝置的構成的立體圖。
圖3(a)是圖2的測量裝置的省略局部的前視圖(從-y方向所見的圖)、圖3(b)是以通過標記檢測系的光軸ax1的xz平面為剖面的測量裝置的省略局部的剖面圖。
圖4是以通過標記檢測系的光軸ax1的yz平面為剖面的測量裝置的省略局部的剖面圖。
圖5(a)是顯示第1位置測量系統的讀頭部的立體圖、圖5(b)是第1位置測量系統的讀頭部的俯視圖(從+z方向所見的圖)。
圖6是用以說明第2位置測量系統的構成的圖。
圖7是顯示以第1實施方式的測量裝置的控制系為中心構成的控制裝置的輸出入關系的方塊圖。
圖8是對應處理一批晶圓時的控制裝置的處理運算法的流程圖。
圖9是概略顯示圖1所示的曝光裝置的構成的圖。
圖10是顯示曝光裝置所具備的曝光控制裝置的輸出入關系的方塊圖。
圖11是概略顯示變形例的光刻系統的整體構成的圖。
圖12(a)是用以說明高次偏微分修正的一例的圖、圖12(b)是用以說明1次近似修正的一例的圖。
具體實施方式
以下,針對一實施方式根據圖1~圖10進行說明。圖1中概略顯示了一實施方式的光刻系統(基板處理系統)1000的構成。
光刻系統1000,如圖1所示,具備彼此聯機(inline)方式連接的測量裝置100、曝光裝置200及基板處理裝置300。此處,作為基板處理裝置300使用涂敷顯影(c/d)裝置,因此,以下亦適當的記載為c/d300。光刻系統1000設置在無塵室內。又,所謂聯機方式的連接,是指以晶圓(基板)的搬送路徑連接的狀態,將不同的裝置彼此連接的意,本說明書中,在此意思下,使用“以聯機方式連接”或“聯機”的用語。
一般的光刻系統,例如美國專利第6,698,944號說明書等的揭示,在曝光裝置與基板處理裝置(c/d)之間配置有在腔室內部具有用以將兩者聯機的晶圓搬送系的聯機界面(inlineinterface)部。另一方面,由圖1可知,本實施方式的光刻系統1000,取代聯機接口部而在曝光裝置200與c/d300之間配置有測量裝置100。
光刻系統1000所具備的曝光裝置200、c/d300及測量裝置100,皆具有腔室,腔室彼此相鄰配置。曝光裝置200具有的曝光控制裝置220、與c/d300具有的涂敷顯影控制裝置320、與測量裝置100具有的控制裝置60,利用局域網絡(lan)500彼此連接,與三者間進行通訊。在lan500亦連接有存儲裝置400。
首先,說明測量裝置100。圖2是以立體圖概略顯示測量裝置100的構成。又,圖2所示的測量裝置100,實際上,由腔室、與收容在該腔室內部的構成部分構成,此處,省略關于腔室的說明。在本實施方式的測量裝置100,如后述般設有標記檢測系mds,以下,以標記檢測系mds的光軸ax1的方向為z軸方向,在與此正交的面內,以后述可動載臺以長行程移動的方向為y軸方向、與z軸及y軸正交的方向為x軸方向,并以繞x軸、y軸、z軸的旋轉(傾斜)方向分別為θx、θy及θz方向,來進行后續說明。此處,標記檢測系mds具有側視(例如從+x方向觀察)l字狀的外形,在其下端(前端)設有圓筒狀的鏡筒部41,在鏡筒部41的內部,收納了由具有共通的z軸方向的光軸ax1的多個透鏡組件構成的光學系(折射光學系)。本說明書中,為便于說明,將鏡筒部41內部的折射光學系的光軸ax1,稱為標記檢測系mds的光軸ax1。
圖3(a)中以局部省略方式顯示了圖2的測量裝置100的前視圖(從-y方向所見的圖),圖3(b)中以局部省略方式顯示了以通過光軸ax1的xz平面為剖面的測量裝置100的剖面圖。又,圖4中亦以局部省略方式顯示了以通過光軸ax1的yz平面為剖面的測量裝置100的剖面圖。
測量裝置100,如圖2所示,具備:具有與光軸ax1正交的xy平面大致平行的上面的平臺12、配置在平臺12上能保持晶圓w相對平臺12于x軸及y軸方向以既定行程可動且能于z軸、θx、θy及θz方向微幅移動(微幅變位)的晶圓滑件(以下,簡稱滑件)10、驅動滑件10的驅動系統20(圖2中未圖示,參照圖7)、測量滑件10相對平臺12于x軸、y軸、z軸、θx、θy及θz的各方向(以下,稱6自由度方向)的位置信息的第1位置測量系統30(圖2中未圖示,參照圖4、圖7)、具有檢測被搭載(被保持)在滑件10的晶圓w上的標記的標記檢測系mds的測量單元40、測量標記檢測系mds(測量單元40)與平臺12的相對位置信息的第2位置測量系統50(圖2中未圖示,參照圖7)、以及一邊控制以驅動系統20進行的滑件10的驅動一邊取得第1位置測量系統30的測量信息及第2位置測量系統50的測量信息并使用標記檢測系mds求出被保持在滑件10的晶圓w上的多個標記的位置信息的控制裝置60(圖2中未圖示,參照圖7)。
平臺12由俯視矩形(或正方形)的長方體構件構成,其上面被加工成極高的平坦度,形成滑件10移動時的引導面。作為平臺12的材料,使用亦被稱為零膨脹材料的低熱膨脹率的材料、例如因鋼(invar)型合金、極低膨脹鑄鋼、或極低膨脹玻璃陶瓷等。
在平臺12,在-y側的面的x軸方向中央部的1處、+y側的面的x軸方向兩端部的各1處的合計3處,形成有底部開口的切口狀的空處12a。圖2中,顯示了該3處的空處12a中、形成在-y側的面的空處12a。在各個空處12a的內部配置有除振裝置14。平臺12,在設置于地面f上的俯視矩形的底座16的與xy平面平行的上面上,藉由3個除振裝置14被3點支承為其上面與xy平面大致平行。又,除振裝置14的數量不限于3個。
滑件10,如圖4所示,在底面四角以各個的軸承面與滑件10的下面大致成同一面的狀態安裝有各1個、合計4個空氣靜壓軸承(空氣軸承)18,藉由從此4個空氣軸承18朝向平臺12噴出的加壓空氣的軸承面與平臺12的上面(引導面)間的靜壓(間隙內壓力),將滑件10在平臺12的上面上利用既定間隙(空隙、gap)、例如利用數μm程度的間隙懸浮支承。本實施方式中,滑件10的材料是使用作為零膨脹材料的一種的零膨脹玻璃(例如,首德(schott)公司的zerodur(商品名)等)。
在滑件10的上部,形成有內徑些微的大于晶圓w直徑的俯視圓形的既定深度的凹部10a,在凹部10a內部配置有與晶圓w直徑大致相同直徑的晶圓保持具wh。作為晶圓保持具wh雖可使用真空夾頭、靜電夾頭、或機械式夾頭等,但例如使用銷夾頭(pinchuck)方式的真空夾頭。晶圓w以其上面與滑件10的上面成大致同一面的狀態,被晶圓保持具wh吸附保持。在晶圓保持具wh形成有多個吸引口,此多個吸引口利用未圖示的真空配管系連接于真空泵11(參照圖7)。真空泵11的開啟停止(onoff)等受控制裝置60控制。此外,亦可將滑件10與晶圓保持具wh中的任一方、或雙方稱為“第1基板保持構件”。
又,在滑件10設有利用形成在晶圓保持具wh的例如3個圓形開口上下動作,與晶圓搬送系70(圖2中未圖示,參照圖7)協同動作將晶圓裝載于晶圓保持具wh上并將晶圓自晶圓保持具wh上卸除的上下動構件(未圖示)。驅動上下動構件的驅動裝置13受控制裝置60控制(參照圖7)。
本實施方式中,作為晶圓保持具wh,舉一例而言,使用可吸附直徑300mm的12吋晶圓的尺寸者。又,在晶圓搬送系70具有將晶圓保持具wh上的晶圓從上方以非接觸方式吸引保持的非接觸保持構件、例如具有伯努利(bernoulli)夾頭等的情形時,無須于滑件10設置上下動構件,亦無需于晶圓保持具wh形成用以供上下動構件的圓形開口。
如圖3(b)及圖4所示,在滑件10下面較晶圓w大一圈的區域,水平(與晶圓w表面平行)配置有二維光柵(以下,僅稱光柵)rg1。光柵rg1包含以x軸方向為周期方向的反射型繞射光柵(x繞射光柵)、與以y軸方向為周期方向的反射型繞射光柵(y繞射光柵)。x繞射光柵及y繞射光柵的格子線的節距(pitch),例如設定為1μm。
除振裝置14是能動型振動分離系統(所謂的avis(activevibrationisolationsystem)),具備加速度計、變位感測器(例如靜電容量感測器等)、及致動器(例如音圈馬達等)、以及具有空氣阻尼器的功能的空氣避震器(airmount)等。除振裝置14能以空氣避震器(空氣阻尼器)使較高頻的振動衰減,并以致動器除振(制振)。因此,除振裝置14能回避振動在平臺12與底座16之間的傳遞。又,亦可取代空氣避震器(空氣阻尼器)使用油壓式阻尼器。
此處,之所以在空氣避震器的外另設置致動器,是因空氣避震器的氣體室內的氣體的內壓高,控制響應僅能確保20hz程度,因此在需要高響應的控制的情形時,需響應未圖示的加速度計等的輸出控制致動器的故。不過,地面振動等的微振動系以空氣避震器消除。
除振裝置14的上端面連接于平臺12。對空氣避震器,可利用未圖示的氣體供應口供應氣體(例如壓縮空氣),空氣避震器根據充填在內部的氣體量(壓縮空氣的壓力變化)于z軸方向以既定行程(例如,1mm程度)伸縮。因此,藉由使用3個除振裝置14分別具有的空氣避震器對平臺12的3處從下方個別的使的上下動,即能任意地調整平臺12及在其上被懸浮支承的滑件10分別于z軸方向、θx方向及θy方向的位置。此外,除振裝置14的致動器不僅能將平臺12驅動于z軸方向,亦能驅動于x軸方向及y軸方向。又,在x軸方向及y軸方向的驅動量,較在z軸方向的驅動量小。3個除振裝置14連接于控制裝置60(參照圖7)。又、3個除振裝置14的各個亦可具備不僅是x軸方向、y軸方向及z軸方向,而亦能例如于6自由度方向移動平臺12的致動器。控制裝置60,根據以第2位置測量系統50測量的標記檢測系mds(測量單元40)與平臺12的相對的位置信息,恒實時控制3個除振裝置14的致動器,以使固定后述第1位置測量系統30的讀頭部32的平臺12的6自由度方向位置,相對標記檢測系mds維持于所欲的位置關系。又,亦可對3個除振裝置14的各個進行前饋控制。例如,控制裝置60可根據第1位置測量系統30的測量信息,對3個除振裝置14的各個進行前饋控制。關于控制裝置60對除振裝置14的控制,留待后敘。
驅動系統20,如圖7所示,包含將滑件10在x軸方向驅動的第1驅動裝置20a、以及將滑件10與第1驅動裝置20a一體在y軸方向驅動的第2驅動裝置20b。
由圖2及圖4可知,在滑件10的-y側側面,在x軸方向以既定間隔固定有由磁石單元(或線圈單元)構成、側面視倒l字狀的一對可動元件22a。在滑件10的+y側側面,如圖4所示,在x軸方向以既定間隔固定有由磁石單元(或線圈單元)構成的一對可動元件22b(不過,+x側的可動元件22b未圖示)。一對可動元件22a與一對可動元件22b左右對稱配置,彼此具有相同構成。
可動元件22a、22b,如圖2~圖4所示,以非接觸方式被支承在構成俯視矩形框狀的可動載臺24的一部分、于y軸方向相隔既定距離配置且分別延伸于x軸方向的一對板構件24a、24b的與xy平面實質平行的上面上。亦即,在可動元件22a、22b的下面(與板構件24a、24b分別對向的面)分別設有空氣軸承(未圖示),藉由此等空氣軸承對板構件24a、24b產生的懸浮力(加壓空氣的靜壓),可動元件22a、22b被可動載臺24從下方以非接觸方式支承。又,固定有各一對可動元件22a、22b的滑件10的自重,如前所述,藉由4個空氣軸承18對平臺12產生的懸浮力加以支承。
在一對板構件24a、24b各自的上面,如圖2~圖4所示,由線圈單元(或磁石單元)構成的定子26a、26b配置在x軸方向的兩端部以外的區域。
藉由一對可動元件22a與定子26a間的電磁相互作用,產生將一對可動元件22a驅動于x軸方向的驅動力(電磁力)及驅動于y軸方向的驅動力(電磁力),藉由一對可動元件22b與定子26b間的電磁相互作用,產生將一對可動元件22b驅動于x軸方向的驅動力(電磁力)及驅動于y軸方向的驅動力(電磁力)。亦即,藉由一對可動元件22a與定子26a構成產生x軸方向及y軸方向的驅動力的xy線性馬達28a,藉由一對可動元件22b與定子26b構成產生x軸方向及y軸方向的驅動力的xy線性馬達28b,藉由xy線性馬達28a與xy線性馬達28b構成將滑件10以既定行程驅動于x軸方向、并微幅驅動于y軸方向的第1驅動裝置20a(參照圖7)。第1驅動裝置20a,可藉由使xy線性馬達28a與xy線性馬達28b分別產生的x軸方向驅動力的大小相異,將滑件10驅動于θz方向。第1驅動裝置20a以控制裝置60加以控制(參照圖7)。在本實施方式中,與后述第2驅動裝置一起的藉由第1驅動裝置20a,構成將滑件10驅動于y軸方向的粗微動驅動系的關系可知,第1驅動裝置20a不僅會產生x軸方向的驅動力、亦會產生y軸方向的驅動力,但第1驅動裝置20a不一定必須要產生y軸方向的驅動力。
可動載臺24具有一對板構件24a、24b、與在x軸方向相隔既定距離配置并分別延伸于y軸方向的一對連結構件24c、24d。在連結構件24c、24d的y軸方向兩端部分別形成有高低差部。并在連結構件24c、24d各個的-y側的高低差部上載置板構件24a的長邊方向一端部與另一端部的狀態下,連結構件24c、24d與板構件24a成一體化。又,在連結構件24c、24d各個的+y側的高低差部上載置板構件24b的長邊方向一端部與另一端部的狀態下,連結構件24c、24d與板構件24b成一體化(參照圖3(b))。亦即,以此方式,一對板構件24a、24b藉由一對連結構件24c、24d而連結,構成矩形框狀的可動載臺24。
如圖2及圖3(a)所示,在底座16上面的x軸方向兩端部近旁,固定有延伸于y軸方向的一對線性導件27a、27b。在位于+x側的一線性導件27a的內部,收納有由在上面及-x側的面的近旁于y軸方向大致全長的線圈單元(或磁石單元)構成的y軸線性馬達29a的定子25a(參照圖3(b))。與線性導件27a的上面及-x側的面對向,配置有由剖面l字狀的磁石單元(或線圈單元)構成、與定子25a一起構成y軸線性馬達29a的可動元件23a。在與線性導件27a的上面及-x側的面非分別對向的可動元件23a的下面及+x側的面,分別固定有對對向的面噴出加壓空氣的空氣軸承。其中,特別是固定在可動元件23a的+x側的面的空氣軸承,使用真空預壓型空氣軸承。此真空預壓型空氣軸承,藉由軸承面與線性導件27a的-x側的面間的加壓空氣的靜壓與真空預壓力的平衡,將可動元件23a與線性導件27a間的x軸方向間隙(空隙、gap)維持于固定值。
在可動元件23a的上面上,在y軸方向相隔既定間隔固定有多個、例如由2個長方體構件構成的x導件19。于2個x導件19的各個,有與x導件19一起構成單軸導件裝置的剖面倒u字狀的滑動構件21,以非接觸方式卡合。在滑動構件21的與x導件19對向的3個面,分別設有空氣軸承。
2個滑動構件21,如圖2所示,分別固定在連結構件24c的下面(-z側的面)。
位于-x側的另一線性導件27b,在內部收納有由線圈單元(或磁石單元)構成的y軸線性馬達29b的定子25b,為左右對稱,并與線性導件27a為相同構成(參照圖3(b))。與線性導件27b的上面及+x側的面對向,配置有左右對稱且由與可動元件23a為相同剖面l字狀的磁石單元(或線圈單元)構成、與定子25b一起構成y軸線性馬達29b的可動元件23b。與線性導件27b的上面及+x側的面分別對向,在可動元件23b的下面及-x側的面,分別固定有空氣軸承,特別是作為固定在可動元件23b的-x側的面的空氣軸承,使用真空預壓型空氣軸承。藉由此真空預壓型空氣軸承,將可動元件23b與線性導件27b間的x軸方向的間隙(空隙、gap)維持于固定值。
在可動元件23b的上面與連結構件24d的底面之間,與前述同樣的,設有2個由x導件19與以非接觸方式卡合于該x導件19的滑動構件21構成的單軸導件裝置。
可動載臺24,利用+x側與-x側的各2個(合計4個)單軸導件裝置被可動元件23a、23b從下方支承,能在可動元件23a、23b上移動于x軸方向。因此,藉由前述第1驅動裝置20a將滑件10驅動于x軸方向時,該驅動力的反作用力作用于設置定子26a、26b的可動載臺24,可動載臺24即在與滑件10相反的方向依據動量守恒定律而移動。亦即,因對滑件10的x軸方向驅動力的反作用力而引起的振動的發生,可藉由可動載臺24的移動加以防止(或有效抑制)。亦即,可動載臺24在滑件10在x軸方向的移動時發揮作為配衡質量的功能。不過,并非一定使可動載臺24發揮作為配衡質量的功能。又,滑件10因相對可動載臺24僅于y軸方向微幅移動,因此雖未特別設置,但亦可設置用以防止(或有效抑制)因相對可動載臺24將滑件10驅動于y軸方向的驅動力所引起的振動發生的配衡質量。
y軸線性馬達29a藉由可動元件23a與定子25a間的電磁相互作用產生將可動元件23a驅動于y軸方向的驅動力(電磁力),y軸線性馬達29b則藉由可動元件23b與定子25b間的電磁相互作用產生將可動元件23b驅動于y軸方向的驅動力(電磁力)。
y軸線性馬達29a、29b產生的y軸方向的驅動力,利用+x側與-x側的各2個單軸導件裝置作用于可動載臺24。據此,與可動載臺24一體的,滑件10被驅動于y軸方向。亦即,本實施方式中,以可動載臺24、4個單軸導件裝置、與一對y軸線性馬達29a、29b構成將滑件10驅動于y軸方向的第2驅動裝置20b(參照圖7)。
本實施方式中,一對y軸線性馬達29a、29b與平臺12物理上分離,并藉由3個除振裝置14在振動上亦分離。又,亦可將一對y軸線性馬達29a、29b的定子25a、25b分別設置的線性導件27a、27b,作成能相對底座16在y軸方向移動,以在滑件10的y軸方向驅動時發揮作為配衡質量的功能。
測量單元40,如圖2所示,具有在-y側的面形成有底部開口的缺口狀的空處42a的單元本體42、以基端部插入該空處42a內的狀態連接于單元本體42的前述標記檢測系mds、以及將標記檢測系mds前端的鏡筒部41連接于單元本體42的連接機構43。
連接機構43,包含將鏡筒部41利用未圖示的安裝構件以背面側(+y側)加以支承的支承板44、以及將支承板44以各個的一端部加以支承而另一端部固定在單元本體42底面的一對支承臂45a、45b。
本實施方式中,因應被保持在滑件10上的晶圓上面涂敷有感應劑(抗蝕劑),作為標記檢測系mds,使用不會使抗蝕劑感光的波長的檢測光束者。作為標記檢測系mds,例如使用不會使晶圓上涂敷的抗蝕劑感光的寬帶檢測光束照射于對象標記,使用攝影組件(ccd等)拍攝由來自該對象標記的反射光在受光面成像的對象標記的像與未圖標的指針(設在內部的指針板上的指針圖案)的像,并輸出該等攝影信號的圖像處理方式的fia(fieldimagealignment)系。來自標記檢測系mds的攝影信號利用信號處理裝置49(圖2中未圖示,參照圖7)被供應至控制裝置60(參照圖7)。標記檢測系mds具有調整光學系的焦點位置的對準自動對焦(alignmentautofocus)功能。
在鏡筒部41與支承板44之間,如圖2所示,配置有概略二等邊三角形狀的讀頭安裝構件51。在讀頭安裝構件51形成有于圖1的y軸方向貫通的開口部,鏡筒部41利用插入在此開口部內的安裝構件(未圖示),安裝(固定)在支承板44。又,讀頭安裝構件51的背面亦被固定于支承板44。以此方式,鏡筒部41(標記檢測系mds)與讀頭安裝構件51與支承板44,利用一對支承臂45a、45b與單元本體42成一體化。
在單元本體42的內部,配置有對從標記檢測系mds作為檢測信號輸出的攝影信號進行處理以算出對象標記相對檢測中心的位置信息,將的輸出至控制裝置60的前述信號處理裝置49等。單元本體42在設于底座16上從-y側所見呈門型的支承架46上,利用多個、例如3個除振裝置48從下方被3點支承。各除振裝置48是主動型振動分離系統(所謂的avis(activevibrationisolationsystem)),具備加速度計、變位傳感器(例如靜電容量傳感器等)、及致動器(例如音圈馬達等)、以及空氣阻尼器或油壓式阻尼器等的機械式阻尼器等,除振裝置48能以機械式阻尼器使較高頻的振動衰減,并能以致動器進行除振(制振)。因此,各除振裝置48能回避較高頻的振動在支承架46與單元本體42之間傳遞。
又,作為標記檢測系mds,不限于fia系,例如可取代fia系而使用對對象標記照射同調的(coherent)檢測光,使從該對象標記產生的2個繞射光(例如同次數的繞射光、或在同方向繞射的繞射光)干涉并加以檢測后輸出檢測信號的繞射光干涉型的對準檢測系。或者,亦可與fia系一起使用繞射光干涉型的對準系,同時檢測2個對象標記。再者,作為標記檢測系mds,亦可使用在使滑件10在既定方向移動的期間,對對象標記于既定方向掃描測量光的光束掃描型對準系。又,本實施方式中,雖然標記檢測系mds具有對準自動對焦功能,但亦可取代、或再加上由測量單元40具備焦點位置檢測系、例如與美國專利第5,448,332號說明書等所揭示者具有相同構成的斜入射方式的多點焦點位置檢測系。
第1位置測量系統30,如圖3(b)及圖4所示,具有配置在平臺12上面形成的凹部內、被固定于平臺12的讀頭部32。讀頭部32,其上面對向于滑件10的下面(光柵rg1的形成面)。在讀頭部32的上面與滑件10的下面間形成有既定間隙(空隙、gap)、例如數mm程度的間隙。
第1位置測量系統30,如圖7所示,具備編碼器系統33、與激光干涉儀系統35。編碼器系統33,從讀頭部32對滑件10下面的測量部(光柵rg1的形成面)設多條光束、并可接收來自滑件10下面的測量部的多條返回光束(例如,來自光柵rg1的多條繞射光束),取得滑件10的位置信息。編碼器系統33,包含測量滑件10的x軸方向位置的x線性編碼器33x、以及測量滑件10的y軸方向位置的一對y線性編碼器33ya、33yb。在編碼器系統33中,使用與例如美國專利第7,238,931號說明書、及美國專利申請公開第2007/288,121號說明書等所揭示的編碼器讀頭(以下,適當的簡稱為讀頭)相同構成的繞射干涉型讀頭。又,讀頭包含光源及受光系(含光檢測器)、以及光學系,在本實施方式,只要其中的至少光學系是與光柵rg1對向配置在讀頭部32的箱體內部即可,光源及受光系的至少一方可配置在讀頭部32的箱體外部。
圖5(a)是讀頭部32的立體圖、圖5(b)則是從+z方向所見的讀頭部32的上面的俯視圖。編碼器系統33,以1個x讀頭37x測量滑件10的x軸方向的位置,以一對y讀頭37ya、37yb測量y軸方向的位置(參照圖5(b))。亦即,以使用光柵rg1的x繞射光柵測量滑件10的x軸方向位置的x讀頭37x構成前述x線性編碼器33x,以使用光柵rg1的y繞射光柵測量滑件10的y軸方向位置的一對y讀頭37ya、37yb構成一對y線性編碼器33ya、33yb。
如圖5(a)及圖5(b)所示,x讀頭37x從與通過讀頭部32中心的x軸平行的直線lx上、與通過讀頭部32中心的y軸平行的直線cl為等距離的2點(參照圖5(b)的白圓),將測量光束lbx1、lbx2(圖5(a)中以實線所示)照射于光柵rg1上的同一照射點。測量光束lbx1、lbx2的照射點、亦即x讀頭37x的檢測點(參照圖5(b)中的符號dp),其x軸方向及y軸方向的位置與標記檢測系mds的檢測中心一致。
此處,測量光束lbx1、lbx2是來自光源的光束被未圖示的偏光分束器偏光分離者,當測量光束lbx1、lbx2照射于光柵rg1時,此等測量光束lbx1、lbx2于x繞射光柵繞射的既定次數、例如1次繞射光束(第1繞射光束)分別利用未圖示的透鏡、四分的一波長板而被反射鏡折返,因通過二次四分的一波長板使其偏光方向旋轉90度,通過原來的光路而再度射入偏光分束器并被合成為同軸后,將測量光束lbx1、lbx2的1次繞射光束彼此的干涉光以未圖示的光檢測器受光,據以測量滑件10的x軸方向的位置。
如圖5(b)所示,一對y讀頭37ya、37yb的各個配置在直線cl的+x側、-x側。y讀頭37ya,如圖5(a)及圖5(b)所示,從直線lya上、距直線lx的距離相等的2點(參照圖5(b)的白圓)對光柵rg1上的共通照射點照射如圖5(a)中分別以虛線所示的測量光束lbya1、lbya2。測量光束lbya1、lbya2的照射點、亦即y讀頭37ya的檢測點于圖5(b)中以符號dpya表示。
y讀頭37yb,從就直線cl與y讀頭37ya的測量光束lbya1、lbya2的射出點對稱的2點(參照圖5(b)的白圓),將測量光束lbyb1、lbyb2照射于光柵rg1上的共通照射點dpyb。如圖5(b)所示,y讀頭37ya、37yb各個的檢測點dpya、dpyb配置在與x軸平行的直線lx上。
測量光束lbya1、lbya2,亦是同一光束經偏光分束器予以偏光分離者,此等測量光束lbya1、lbya2經y繞射光柵的既定次數、例如1次繞射光束(第2繞射光束)彼此的干涉光,與上述同樣的,被未圖示的光檢測器加以光電檢測,以測量滑件10的y軸方向的位置。針對測量光束lbyb1、lbyb2,亦與測量光束lbya1、lbya2同樣的,1次繞射光束(第2繞射光束)彼此的干涉光被未圖示的光檢測器加以光電檢測,據以測量滑件10的y軸方向的位置。
此處,控制裝置60,將滑件10的y軸方向的位置,根據2個y讀頭37ya、37yb的測量值的平均來加以決定。因此,本實施方式中,滑件10的y軸方向的位置,將檢測點dpya、dpyb的中點dp作為實質的測量點加以測量。中點dp與測量光束lbx1、lbx2在光柵rg1上的照射點一致。
亦即,本實施方式中,關于滑件10的x軸方向及y軸方向的位置信息的測量,具有共通的檢測點,此檢測點,由控制裝置60根據以第2位置測量系統50測量的標記檢測系mds(測量單元40)與平臺12的相對位置信息,恒實時控制3個除振裝置14的致動器,以使其與標記檢測系mds的檢測中心在xy平面內的位置一致。因此,本實施方式中,控制裝置60可藉由編碼器系統33的使用,在測量滑件10上載置的晶圓w上的對準標記時,恒能在標記檢測系mds的檢測中心下方(滑件10的背面側)進行滑件10的xy平面內的位置信息的測量。又,控制裝置60根據一對y讀頭37ya、37yb的測量值之差,測量滑件10的θz方向的旋轉量。
激光干涉儀35,可將測長光束射入滑件10的下面的測量部(形成有光柵rg1的面)、并接收其返回光束(例如,來自形成光柵rg1的面的反射光)以取得滑件10的位置信息。激光干涉儀系統35,如圖5(a)所示,將4條測長光束lbz1、lbz2、lbz3、lbz4射入滑件10的下面(形成有光柵rg1的面)。激光干涉儀系統35具備分別照射此等4條測長光束lbz1、lbz2、lbz3、lbz4的激光干涉儀35a~35d(參照圖7)。本實施方式中,以激光干涉儀35a~35d構成4個z讀頭。
在激光干涉儀系統35,如圖5(a)及圖5(b)所示,4條測長光束lbz1、lbz2、lbz3、lbz4從以檢測點dp為中心、具有與x軸平行的2邊及與y軸平行的2邊的正方形的各頂點相當的4點,與z軸平行的射出。此場合,測長光束lbz1、lbz4的射出點(照射點)在直線lya上且距直線lx為等距離,其余的測長光束lbz2、lbz3的射出點(照射點)則在直線lyb上且距直線lx為等距離。本實施方式中,形成有光柵rg1的面,亦兼作為來自激光干涉儀系統35的各測長光束的反射面。控制裝置60使用激光干涉儀系統35,測量滑件10的z軸方向的位置、θx方向及θy方向的旋轉量的信息。又,由上述說明可知,滑件10于z軸、θx及θy的各方向,雖然相對平臺12不會被前述驅動系統20積極的驅動,但由于被配置在底面4角的4個空氣軸承18懸浮支承在平臺12上,因此,實際上,就z軸、θx及θy的各方向,滑件10于平臺12上其位置會變化。亦即,滑件10,實際上于z軸、θx及θy的各方向相對平臺12是可動的。尤其是滑件10的θx及θy的各方向的變位,會產生編碼器系統33的測量誤差(阿貝誤差)。考慮此點,以第1位置測量系統30(激光干涉儀系統35)測量滑件10的z軸、θx及θy的各方向的位置信息。
又,為進行滑件10的z軸方向位置、θx方向及θy方向的旋轉量信息的測量,只要使光束射入形成有光柵rg1的面上的相異3點即足夠,因此z讀頭、例如激光干涉儀只要有3個即可。此外,亦可在滑件10的下面設置用以保護光柵rg1的保護玻璃,使來自編碼器系統33的各測量光束穿透保護玻璃的表面、而阻止來自激光干涉儀系統35的各測長光束的穿透的波長選擇濾波器。
由以上說明可知,控制裝置60,可藉由第1位置測量系統30的編碼器系統33及激光干涉儀系統35的使用,測量滑件10的6自由度方向的位置。此場合,在編碼器系統33,測量光束在空氣中的光路長極短且大致相等,因此幾乎可忽視空氣波動的影響。從而,能編碼器系統33以高精度地測量滑件10的xy平面內(亦含θz方向)的位置信息。又,編碼器系統33在x軸方向、及y軸方向的實質的光柵rg1上的檢測點、以及激光干涉儀系統35在z軸方向的滑件10下面上的檢測點,分別與標記檢測系mds的檢測中心在xy平面內一致,因此,因檢測點與標記檢測系mds的檢測中心在xy平面內的偏移引起的所謂的阿貝誤差的發生,將會被抑制至實質尚可忽視的程度。因此,控制裝置60,藉由第1位置測量系統30的使用,能在沒有因檢測點與標記檢測系mds的檢測中心在xy平面內的偏差引起的阿貝誤差的情形下,以高精度測量滑件10的x軸方向、y軸方向及z軸方向的位置。
然而,就標記檢測系mds的與光軸ax1平行的z軸方向而言,在晶圓w的表面的位置,并非以編碼器系統33測量滑件10的xy平面內的位置信息,亦即光柵rg1的配置面與晶圓w的表面的z位置并非一致。因此,在光柵rg1(亦即滑件10)相對xy平面傾斜的情形時,當根據編碼器系統33的各編碼器的測量值進行滑件10的定位時,其結果,將會因光柵rg1的配置面與晶圓w的表面的z位置之差δz(亦即使用編碼器系統33的檢測點與使用標記檢測系mds的檢測中心(檢測點)的z軸方向的位置偏移),而產生反應光柵rg1相對xy平面的傾斜的定位誤差(一種阿貝誤差)。不過,此定位誤差(位置控制誤差)可使用差δz與縱搖(pitching)量θx、橫搖(rolling)量θy以簡單的運算加以求出,將此作為偏位(offset),根據將編碼器系統33(的各編碼器)的測量值修正了此偏位分的修正后的位置信息,進行滑件10的定位,即不會受上述一種阿貝誤差的影響。或者,取代修正編碼器系統33(的各編碼器)的測量值,而根據上述偏位,來修正應定位滑件10的目標位置等用以移動滑件的一個或多個信息。
又,在光柵rg1(亦即滑件10)相對xy平面傾斜的情形時,為避免因該傾斜引起的定位誤差的產生,亦可移動讀頭部32。亦即,在以第1位置測量系統30(例如干涉儀系統35)測量到光柵rg1(亦即滑件10)相對xy平面是傾斜的情形時,可根據使用第1位置測量系統30取得的位置信息,移動保持讀頭部32的平臺12。平臺12,如上所述,可使用除振裝置14進行移動。
又,在光柵rg1(亦即滑件10)相對xy平面傾斜的情形時,亦可修正根據因該傾斜引起的定位誤差,使用標記檢測系mds取得的標記的位置信息。
第2位置測量系統50,如圖2、圖3(a)及圖3(b)所示,具有分別設在前述讀頭安裝構件51的長邊方向一端部與另一端部下面的一對讀頭部52a、52b、與對向于讀頭部52a、52b配置的標尺(scale)構件54a、54b。標尺構件54a、54b的上面被設定為與被保持在晶圓保持具wh的晶圓w表面同一高度。在各標尺構件54a、54b的上面形成有反射型的二維光柵rg2a、rg2b。二維光柵(以下,簡稱為光柵)rg2a、rg2b皆包含以x軸方向為周期方向的反射型繞射光柵(x繞射光柵)、與以y軸方向為周期方向的反射型繞射光柵(y繞射光柵)。x繞射光柵及y繞射光柵的格子線的節距(pitch)設定為例如1μm。
標尺構件54a、54b由熱膨脹率低的材料、例如前述零膨脹材料構成,如圖3(a)及圖3(b)所示,分別利用支承構件56固定在平臺12上。本實施方式中,以光柵rg2a、rg2b與讀頭部52a、52b相隔數mm程度的間隙對向的方式,決定標尺構件54a、54b及支承構件56的尺寸。
如圖6所示,固定在讀頭安裝構件51的+x側端部下面的一讀頭部52a,包含被收容在同一箱體內部、以x軸及z軸方向為測量方向的xz讀頭58x1、與以y軸及z軸方向為測量方向的yz讀頭58y1。xz讀頭58x1(更正確來說,是xz讀頭58x1發出的測量光束在光柵rg2a上的照射點)與yz讀頭58y1(更正確來說,是yz讀頭58y1發出的測量光束在二維光柵rg2a上的照射點)配置在同一條與y軸平行的直線上。
另一讀頭部52b就與通過標記檢測系mds的光軸ax1與y軸平行的直線(以下,稱基準軸)lv與讀頭部52a對稱配置,其構成與讀頭部52a相同。亦即,讀頭部52b,具有就基準軸lv與xz讀頭58x1、yz讀頭58y1對稱配置的xz讀頭58x2、yz讀頭58y2,從xz讀頭58x2、yz讀頭58y2的各個照射于光柵rg2b上的測量光束的照射點被設定在同一條與y軸平行的直線上。此處,基準軸lv與前述直線cl一致。
xz讀頭58x1及58x2、以及yz讀頭58y1及58y2的各個,可使用例如與美國專利第7,561,280號說明書所揭示的變位測量傳感器讀頭相同構成的編碼器讀頭。
讀頭部52a、52b分別使用標尺構件54a、54b,構成測量光柵rg2a、rg2b的x軸方向位置(x位置)及z軸方向位置(z位置)的xz線性編碼器、及測量y軸方向的位置(y位置)及z位置的yz線性編碼器。此處,光柵rg2a、rg2b形成在分別利用支承構件56固定在平臺12上的標尺構件54a、54b的上面,讀頭部52a、52b設在與標記檢測系mds一體的讀頭安裝構件51。其結果,讀頭部52a、52b測量平臺12相對標記檢測系mds的位置(標記檢測系mds與平臺12的位置關系)。以下,為方便起見,將xz線性編碼器、yz線性編碼器與xz讀頭58x1、58x2、yz讀頭58y1、58y2分別使用相同符號,記載為xz線性編碼器58x1、58x2、及yz線性編碼器58y1、58y2(參照圖7)。
本實施方式中,以xz線性編碼器58x1與yz線性編碼器58y1,構成測量平臺12相對標記檢測系mds于x軸、y軸、z軸及θx的各方向的位置信息的4軸編碼器581(參照圖7)。同樣的,以xz線性編碼器58x2與yz線性編碼器58y2,構成平臺12相對標記檢測系mds于x軸、y軸、z軸及θx的各方向的位置信息的4軸編碼器582(參照圖7)。此場合,根據以4軸編碼器581、582分別測量的平臺12相對標記檢測系mds于z軸方向的位置信息,求出(測量)平臺12相對標記檢測系mds于θy方向的位置信息,根據以4軸編碼器581、582分別測量的平臺12相對標記檢測系mds于y軸方向的位置信息,求出(測量)平臺12相對標記檢測系mds于θz方向的位置信息。
因此,以4軸編碼器581與4軸編碼器582構成測量平臺12相對標記檢測系mds的6自由度方向的位置信息、亦即構成測量標記檢測系mds與平臺12于6自由度方向的相對位置的信息的第2位置測量系統50。以第2位置測量系統50測量的標記檢測系mds與平臺12于6自由度方向的相對位置信息,隨時被供應至控制裝置60,控制裝置60根據此相對位置的信息,實時(realtime)控制3個除振裝置14的致動器,以使第1位置測量系統30的檢測點相對標記檢測系mds的檢測中心成為所欲的位置關系,具體而言,使第1位置測量系統30的檢測點與標記檢測系mds的檢測中心在xy平面內的位置于例如nm程度一致、且滑件10上的晶圓w的表面與標記檢測系mds的檢測位置一致。此時,前述直線cl與例如基準軸lv一致。又,若能將第1位置測量系統30的檢測點相對標記檢測系mds的檢測中心控制成所欲的位置關系的話,第2位置測量系統50可不在6自由度的所有方向測量相對位置的信息。
從前述第1位置測量系統30的說明、與上述第2位置測量系統50的說明清楚可知,在測量裝置100中,以第1位置測量系統30與第2位置測量系統50,構成測量滑件10相對標記檢測系mds的6自由度方向的位置信息的位置測量系。
圖7顯示了以本實施方式的測量裝置100的控制系為中心構成的控制裝置60的輸出入關系的方塊圖。控制裝置60包含工作站(或微電腦)等,統籌控制測量裝置100的構成各部。如圖7所示,測量裝置100具備與圖1所示的構成部分一起配置在腔室內的晶圓搬送系70。晶圓搬送系70由例如水平多關節型機械人構成。
其次,針對在以上述方式構成的本實施方式的測量裝置100中,對一批晶圓進行處理時的一連串動作,根據對應控制裝置60的處理運算法的圖8的流程圖加以說明。
作為前提,測量裝置100的測量對象晶圓w是300厘米晶圓,在晶圓w上,藉由前層的前的曝光以矩陣狀的配置形成有多個、例如i個(例如i=98)被稱為照射區域的區劃區域(以下,亦稱照射區域),圍繞各照射區域的切割道(streetline)或各照射區域內部的切割道(一照射區域取多個芯片的情形時)上,設有多個種類的標記、例如搜尋對準用的搜尋對準標記(搜尋標記)、精密對準用的晶圓對準標記(晶圓標記)等。此多個種類的標記與區劃區域一起形成。本實施方式中,作為搜尋標記及晶圓標記使用二維標記。
又,測量裝置100可設定以標記檢測系mds進行的標記檢測條件互異的多個測量模式。作為多個測量模式,舉一例而言,可設定對全晶圓的所有照射區域檢測各1個晶圓標記的a模式,以及針對批內最初的既定片數晶圓對所有照射區域檢測多個晶圓標記、并因應該晶圓標記的檢測結果針對批內剩余的晶圓,就每一照射區域毎決定作為檢測對象的晶圓標記并檢測該決定的晶圓標記的b模式。
又,由測量裝置100的作業員預先利用未圖示的輸入設備輸入對晶圓w進行對準測量所需的信息,將的儲存于控制裝置60的內存內。此處,作為對準測量所需的信息,包含晶圓w的厚度信息、晶圓保持具wh的平坦度信息、晶圓w上的照射區域及對準標記的配置的設計信息等的各種信息。此外,測量模式的設定信息,例如由作業員利用未圖示的輸入設備預先輸入。
對應圖8的流程圖的處理運算法的開始,例如在從以聯機(inline)方式連接有測量裝置100的c/d300的涂敷顯影控制裝置320發出一批晶圓的搬送開始的許可要求,針對該要求控制裝置60響應,而將第1片晶圓搬入既定的交付位置(后述第1基板搬送部)時,開始進行。
首先,在步驟s102將顯示批內晶圓號碼的計數器的計數值i初始化為1(i←1)。
在其次的步驟s104,將晶圓w裝載于滑件10上。此晶圓w的裝載系在控制裝置60的管理下以晶圓搬送系70與滑件10上的上下動構件進行。具體而言,以晶圓搬送系70將晶圓w從晶圓載具(或交付位置)搬送至位于裝載位置的滑件10上方,并藉由驅動裝置13將上下動構件驅動上升既定量,據以將晶圓w交至上下動構件。接著,在晶圓搬送系70從滑件10的上方退出后,藉由驅動裝置13驅動上下動構件下降,據以將晶圓w載置于滑件10上的晶圓保持具wh上。接著,真空泵11作動(on),裝載在滑件10上的晶圓w即被晶圓保持具wh真空吸附。又,在測量裝置100以聯機方式連接于基板處理裝置的情形時,則從基板處理裝置側的晶圓搬送系依序搬入晶圓,載置于交付位置。
在次一步驟s106,調整晶圓w的z軸方向位置(z位置)。在此z位置調整之前,藉由控制裝置60,根據以第2位置測量系統50測量的標記檢測系mds與平臺12于z軸方向、θy方向、θx方向的相對的位置信息,控制3個除振裝置14的空氣避震器的內壓(除振裝置14產生的z軸方向的驅動力),平臺12被設定為其上面與xy平面平行、z位置位于既定的基準位置。晶圓w的厚度是相同的。因此,在步驟s106,控制裝置60根據內存內晶圓w的厚度信息,以晶圓w表面被設定在能以標記檢測系mds的自動對焦功能調整光學系的焦點位置的范圍的方式,調整3個除振裝置14產生的z軸方向的驅動力、例如空氣避震器的內壓(壓縮空氣的量),將平臺12驅動于z軸方向,以調整晶圓w表面的z位置。又,在測量單元40具備焦點位置檢測系的情形時,亦可由控制裝置60根據焦點位置檢測系的檢測結果(輸出)進行晶圓表面的z位置調整。例如,標記檢測系mds可具備利用前端部的光學組件(對物光學組件)檢測晶圓w表面的z軸方向位置的焦點位置檢測系。此外,依據焦點位置檢測系的檢測結果進行的晶圓w表面的z位置調整,可使用除振裝置14移動平臺12,并與平臺12一起移動滑件10據以進行。又,亦可采用不僅是xy平面內的方向、亦能將滑件10驅動于z軸方向、θx方向及θy方向的構成的驅動系統20,使用該驅動系統20移動滑件10。又,晶圓表面的z位置調整,亦可包含晶圓表面的傾斜調整。為調整晶圓表面的傾斜使用驅動系統20,而有可能產生因光柵rg1的配置面與晶圓w的表面的z位置之差δz所引起的誤差(一種阿貝誤差)的可能性時,只要實施上述對策的至少一種即可。
在其次的步驟s108,進行晶圓w的搜尋對準。具體而言,例如使用標記檢測系mds檢測就晶圓w中心大致對稱的位在周邊部的至少2個搜尋標記。控制裝置60控制以驅動系統20進行的滑件10的驅動,一邊將各個搜尋標記定位在標記檢測系mds的檢測區域(檢測視野)內、一邊取得第1位置測量系統30的測量信息及第2位置測量系統50的測量信息,根據使用標記檢測系mds檢測形成在晶圓w的搜尋標記時的檢測信號、與第1位置測量系統30的測量信息(及第2位置測量系統50的測量信息),求出各搜尋標記的位置信息。
更具體而言,控制裝置60根據從信號處理裝置49輸出的標記檢測系mds的檢測結果(從檢測信號求得的標記檢測系mds的檢測中心(指標中心)與各搜尋標記的相對位置關系)、與各搜尋標記檢測時的第1位置測量系統30的測量值及第2位置測量系統50的測量值,求出2個搜尋標記在基準坐標系上的位置坐標。此處,基準坐標系是以第1位置測量系統30的測長軸規定的正交坐標系。
之后,從2個搜尋標記的位置坐標算出晶圓w的殘留旋轉誤差,使滑件10微幅旋轉以使此旋轉誤差大致為零。據此,晶圓w的搜尋對準即結束。又,由于晶圓w實際上在進行了預對準的狀態被裝載于滑件10上,因此晶圓w的中心位置偏移小至可忽視程度,殘留旋轉誤差非常的小。
在其次的步驟s110,判斷設定的測量模式是否為a模式。在此步驟s110中的判斷為肯定時,亦即已設定為a模式時,即進至步驟s112。
在步驟s112,對全晶圓的對準測量(全照射區域1點測量,換言的,全照射區域ega測量)、亦即對98個照射區域的各個,測量一個晶圓標記。具體而言,控制裝置60以和前述搜尋對準時的各搜尋標記的位置坐標的測量同樣的,求出晶圓w上的晶圓標記在基準坐標系上的位置坐標、亦即求出照射區域的位置坐標。不過,此場合,與搜尋對準時不同的是,在照射區域的位置坐標的算出時,一定使用第2位置測量系統50的測量信息。其理由在于,如前所述,由控制裝置60根據第2位置測量系統50的測量信息,實時控制3個除振裝置14的致動器,以使第1位置測量系統30的檢測點與標記檢測系mds的檢測中心在xy平面內的位置,例如以nm程級一致,且滑件10上的晶圓w表面與標記檢測系mds的檢測位置一致。然而,在晶圓標記的檢測時,因無第1位置測量系統30的檢測點與標記檢測系mds的檢測中心在xy平面內的位置以例如nm程級一致的補償,因此必須將兩者的位置偏移量作為偏位加以考慮,以算出照射區域的位置坐標的故。例如,使用藉由上述偏位修正標記檢測系mds的檢測結果或第1位置測量系統30的測量值,即能修正算出的晶圓w上的晶圓標記于基準坐標系上的位置坐標。
此處,在全照射區域1點測量時,控制裝置60將滑件10(晶圓w)利用驅動系統20在x軸方向及y軸方向的至少一方的方向移動,以將晶圓標記定位在標記檢測系mds的檢測區域內。亦即,以步進重復(step&repeat)方式將滑件10在xy平面內相對標記檢測系mds移動,以進行全照射區域1點測量。
又,在測量單元40具備焦點位置檢測系的情形時,與在步驟s106的說明同樣的,控制裝置60亦可根據焦點位置檢測系的檢測結果(輸出)進行晶圓表面的z位置的調整。
在步驟s112的對全晶圓的對準測量(全照射區域1點測量)時,當滑件10在xy平面內移動時,隨著此移動,雖會有偏荷重作用于平臺12,本實施方式中,控制裝置60反應第1位置測量系統30的測量信息中所含的滑件的x、y坐標位置,以可抵消偏荷重影響的方式對3個除振裝置14個別的進行前饋控制,以個別的控制各個除振裝置14產生的z軸方向的驅動力。又,控制裝置60不使用第1位置測量系統30的測量信息而根據滑件10的已知的動作路徑信息,預測作用于平臺12的偏荷重,并以能抵消偏荷重影響的方式對3個除振裝置14個別的進行前饋控制亦可。又,本實施方式中,由于晶圓保持具wh的晶圓保持面(以銷夾頭的多數個銷的上端面規定的面)的凹凸信息(以下,稱保持具平坦度信息)預先以實驗等求出,因此在對準測量(例如全照射區域1點測量)時,移動滑件10時,控制裝置60根據該保持具平坦度信息,對3個除振裝置14進行前饋控制,據以調整平臺12的z位置,以使包含晶圓w表面的測量對象的晶圓標記的區域,能迅速地位于標記檢測系mds的光學系的焦深范圍內。又,用以抵消上述作用于平臺12的偏荷重影響的前饋控制、及根據保持具平坦度信息進行的前饋控制中的任一方或雙方,可不實施。
又,在可進行標記檢測系mds的倍率調整的情形時,可于搜尋對準時設定為低倍率、于對準測量時設定為高倍率。此外,在裝載在滑件10上的晶圓w的中心位置偏移、及殘留旋轉誤差小至可忽視時,亦可省略步驟s108。
在步驟s112中的全照射區域1點測量,檢測后述ega運算所使用的基準坐標系中的取樣照射區域(取樣照射區域)的位置坐標的實測值。所謂取樣照射區域,是指晶圓w上所有照射區域中、作為后述ega運算所使用者而預先決定的特定多個(至少3個)照射區域。又,在全照射區域1點測量,晶圓w上的全照射區域為取樣照射區域。步驟s112後,進至步驟s124。
另一方面,步驟s110中的判斷為否定時,亦即設定b模式時,即移至步驟s114,判斷計數值i是否小于既定數k(k是滿足1<k<i的自然數,為預先決定的數、例如為4)。又,計數值i在后述的步驟s128中加入(increment)。并在此步驟s114中的判斷為肯定時,移至步驟s120,進行全照射區域多點測量。此處,所謂全照射區域多點測量,是指針對晶圓w上的所有照射區域分別測量多個晶圓標記的意。作為測量對象的多個晶圓標記,預先決定。例如,可將能以統計運算求出照射區域形狀(相較于理想格子的形狀誤差)的配置的多個晶圓標記作為測量對象。測量的順序,除測量對象標記的數不同的外,與步驟s112中的全照射區域1點測量的情形相同,因此省略詳細說明。步驟s120後,移至步驟s124。
另一方面,在步驟s114中的判斷為否定時,即移至步驟s116,判斷計數值i是否小于k+1。此處,此步驟s116中的判斷為肯定時,從計數值i為i≥k且i<k+1的情形成為i=k的情形。
在步驟s116的判斷為肯定時,進至步驟s118,根據到此為止進行了測量的對k-1片(例如k=4時為3片)晶圓w的晶圓標記的檢測結果,就每一照射區域決定應作為測量對象的晶圓標記。具體而言,就每一照射區域,決定是否一個晶圓標記的檢測及足夠?或應檢測多個晶圓標記。若為后者時,亦決定以哪一個晶圓標記作為檢測對象。例如,就每一照射區域求出多個晶圓標記各個的實測位置與設計位置之差(絕對值),以該差的最大值與最小值之差是否有超過某一閾值,來決定就每一照射區域應檢測多個晶圓標記、或一個晶圓標記的檢測即足夠。若為前者時,以例如包含實測位置與設計位置之差(絕對值)為最大的晶圓標記與最小的晶圓標記的方式,決定應檢測的晶圓標記。步驟s118後,進至步驟s122。
另一方面,在步驟s116中的判斷為否定時,移至步驟s122。此處,在步驟s116中被判斷為否定,計數值i滿足k+1≤i的情形,一定在之前,計數值為i=k、于步驟s118中決定了就每一照射區域應作為測量對象的晶圓標記。
步驟s122中,測量步驟s118中就每一照射區域所決定的應作為測量對象的晶圓標記。測量的順序,除測量對象標記的數不同外,與步驟s112中全照射區域1點測量的情形相同,因此省略詳細說明。步驟s122後,移至步驟s124。
由截至目前的說明可知,b模式時,對批內第1片到第k-1片(例如第3片)的晶圓進行全照射區域多點測量,對從第k片(例如第4片)到第i片(例如第25片)的晶圓則根據最初的k-1片(例如3片)晶圓的全照射區域多點測量的結果,進行就每一照射區域決定的晶圓標記的測量。
在步驟s124,使用在步驟s112、步驟s120及步驟s122的任一步驟測量的晶圓標記的位置信息,進行ega運算。所謂ega運算,是指上述晶圓標記的測量(ega測量)后,根據取樣照射區域的位置坐標的設計值與實測值之差的數據,使用最小平方等統計運算求出表現照射區域的位置坐標、與該照射區域位置坐標的修正量的關系的模式的系數的統計運算。
本實施方式中,舉一例而言,照射區域的位置坐標相較于設計值的修正量的算出,使用以下模(model)式。
【式1】
此處,dx、dy是照射區域的位置坐標相較于設計值于x軸方向、y軸方向的修正量,x、y是照射區域在以晶圓w的中心為原點的晶圓坐標系的設計上的位置坐標。亦即,上述式(1)關于各照射區域在以晶圓中心為原點的晶圓坐標系的設計上的位置坐標x、y的多項式,為表現該位置坐標x、y與該照射區域的位置坐標的修正量(對準修正成分)dx、dy的關系的模式。又,本實施方式中,由于是藉由前述搜尋對準來抵消基準坐標系與晶圓坐標系的旋轉,因此,以下不特別區別基準坐標系與晶圓坐標系,以全為基準坐標系來加以說明。
使用模式(1)的話,可從晶圓w的照射區域的位置坐標x,y求出該照射區域的位置坐標的修正量。不過,為算出此修正量,必須求出系數a0、a1、…、b0、b1、…。ega測量后,根據該取樣照射區域的位置坐標的設計值與實測值之差的數據,使用最小平方法等的統計運算求出上述式(1)的系數a0、a1、…、b0、b1、…。
決定模式(1)的系數a0、a1、…、b0、b1、…后,將在晶圓坐標系的各照射區域(區劃區域)的設計上的位置坐標x、y代入系數決定后的模式(1),以求出各照射區域的位置坐標的修正量dx、dy,即能求出晶圓w上多個照射區域(區劃區域)的真的排列(作為變形成分,不僅包含線性成分、亦包含非線性成分)。
若是已進行了曝光的晶圓w的情形時,因至此為止的制程的影響,作為測量結果所得的檢測信號的波形,不見得對所有晶圓標記都是良好的。當將此種測量結果(檢測信號的波形)不良的晶圓標記的位置包含在上述ega運算時,該測量結果(檢測信號的波形)不良的晶圓標記的位置誤差會對系數a0、a1、…、b0、b1、…的算出結果帶來不良影響。
因此,在本實施方式,信號處理裝置49僅將測量結果良好的晶圓標記的測量結果送至控制裝置60,控制裝置60使用收到測量結果的所有晶圓標記的位置,實施上述ega運算。又,上述式(1)的多項式的次數并無特別限制。控制裝置60使ega運算的結果與用于該運算的標記相關的信息,一起對應晶圓的識別信息(例如晶圓號碼、批號),做成對準履歷數據文件,儲存在內部或外部的記憶裝置。
步驟s124的ega運算結束后,進至步驟s126,將晶圓w從滑件10上卸下。此卸下,在控制裝置60的管理下,以和步驟s104中的裝載順序相反的順序,由晶圓搬送系70與滑件10上的上下動構件來進行。
在其次的步驟s128,將計數器的計數值i加1(i←i+1)后,進至步驟s130,判斷計數值i是否大于批內晶圓的總數i。在此步驟s130中的判斷為否定時,即判斷未結束對批內所有晶圓的處理,回到步驟s104,直到步驟s130中的判斷成為肯定為止,重復步驟s104~步驟s130的處理(含判斷)。
當步驟s130中的判斷為肯定時,即判斷對批內所有晶圓的處理已結束,而結束本常規程序的一連串的處理。
由截至目前為止的說明可知,根據測量裝置100,在對準測量時,針對晶圓w上的i個(例如98個)照射區域的各個,測量至少各1個晶圓標記的位置信息,使用此位置信息藉由最小平方法等的統計運算,求出上述式(1)的系數a0、a1、…、b0、b1、…。因此,針對晶圓格子(grid)的變形成分,不僅是線性成分、連非線性成分亦能正確的加以求出。此處,所謂晶圓格子,是指將依據照射分區圖(關于晶圓w上形成的照射區域的排列的數據)排列的晶圓w上照射區域的中心加以鏈接形成的格子。將照射區域的位置坐標的修正量(對準修正成分)dx、dy,針對多個照射區域加以求出一事,除了求出晶圓格子的變形成分外別無他法。
曝光裝置200,例如是步進掃描方式(step&scan)的投影曝光裝置(掃描機)。圖9中省略部分構成顯示曝光裝置200的腔室內部。
曝光裝置200,如圖9所示,具備照明系iop、保持標線片r的標線片載臺rst、將形成在標線片r的圖案的像投影至涂有感應劑(抗蝕劑)的晶圓w上的投影單元pu、保持晶圓w在xy平面內移動的晶圓載臺wst、及此等的控制系等。曝光裝置200具備投影光學系pl,此投影光學系pl具有與前述標記檢測系mds的光軸ax1平行的z軸方向的光軸ax。
照明系iop,包含光源、及利用送光光學系連接于光源的照明光學系,將以標線片遮簾(遮蔽系統)設定(限制)的在標線片r上于x軸方向(圖9中與紙面正交的方向)細長延伸的狹縫狀照明區域iar,藉由照明光(曝光光)il以大致均一的照度加以照明。照明系iop的構成,已揭示于例如美國專利申請公開第2003/0025890號說明書等。此處,作為照明光il,舉一例而言,使用arf準分子激光光(波長193nm)。
標線片載臺rst配置在照明系iop的圖9中的下方。標線片載臺rst可藉由例如包含線性馬達等的標線片載臺驅動系211(圖9中未圖示,參照圖10),在未圖示的標線片載臺平臺上,在水平面(xy平面)內微幅驅動、且于掃描方向(圖9中紙面內左右方向的y軸方向)以既定行程范圍加以驅動。
在標線片載臺rst上載置在-z側的面(圖案面)形成有圖案區域、及形成有與該圖案區域的位置關系為已知的多個標記的標線片r。標線片載臺rst的xy平面內的位置信息(含θz方向的旋轉信息)以標線片激光干涉儀(以下,稱“標線片干涉儀”)214利用移動鏡212(或在標線片載臺rst的端面形成的反射面),以例如0.25nm程度的解析能力隨時加以檢測。標線片干涉儀214的測量信息被供應至曝光控制裝置220(參照圖10)。又,上述標線片載臺rst的xy平面內的位置信息,亦可取代標線片激光干涉儀214而以編碼器進行測量。
投影單元pu配置在標線片載臺rst的圖9中的下方。投影單元pu包含鏡筒240、與被保持在鏡筒240內的投影光學系pl。投影光學系pl,例如系兩側遠心、且具有既定投影倍率(例如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)。標線片r系以投影光學系pl的第1面(物體面)與圖案面大致一致的方式配置,表面涂敷有抗蝕劑(感應劑)的晶圓w配置在投影光學系pl的第2面(像面)側。因此,當以來自照明系iop的照明光il照明標線片r上的照明區域iar時,藉由通過標線片r的照明光il,該照明區域iar內的標線片r的電路圖案的縮小像(部分電路圖案的縮小像)即利用投影光學系pl形成在與照明區域iar共軛的晶圓w上的區域(以下,亦稱曝光區域)ia。并藉由標線片載臺rst與晶圓載臺wst的同步驅動,使標線片r相對照明區域iar(照明光il)在掃描方向(y軸方向)移動、且使晶圓w相對曝光區域ia(照明光il)在掃描方向(y軸方向)移動,據以進行晶圓w上的一個照射區域(區劃區域)的掃描曝光,在該照射區域轉印標線片r的圖案。
作為投影光學系pl,使用例如僅由沿與z軸方向平行的光軸ax排列的多片、例如10~20片程度的折射光學組件(透鏡組件)構成的折射系。構成此投影光學系pl的多片透鏡組件中、物體面側(標線片r側)的多片透鏡組件,可藉由未圖標的驅動組件、例如壓電組件等變位驅動于z軸方向(投影光學系pl的光軸方向)及相對xy面的傾斜方向(亦即θx方向及θy方向)的可動透鏡。并由成像特性修正控制器248(圖9中未圖示,參照圖10)根據來自曝光控制裝置220的指示,獨立調整對各驅動組件的施加電壓,據以個別驅動各可動透鏡,以調整投影光學系pl的各種成像特性(倍率、畸變、像散、慧形像差、像場彎曲等)。又,亦可取代可動透鏡的移動、或再加上在鏡筒240內部的相鄰特定透鏡組件間設置氣密室,由成像特性修正控制器248控制該氣密室內氣體的壓力,或采用可由成像特性修正控制器248切換照明光il的中心波長的構成。采用此等構成,亦能進行投影光學系pl的成像特性的調整。
晶圓載臺wst以包含平面馬達或線性馬達等的載臺驅動系224(圖9中,為方便起見,以方塊表示)在晶圓載臺平臺222上以既定行程加以驅動于x軸方向、y軸方向,并微幅驅動于z軸方向、θx方向、θy方向及θz方向。晶圓w利用晶圓保持具(未圖示)以真空吸附等方式被保持在晶圓載臺wst上。本第2實施方式中,晶圓保持具可吸附保持300mm的晶圓。此外,亦可使用取代晶圓載臺wst而具備移動于x軸方向、y軸方向及θz方向的第1載臺、與在該第1載臺上微動于z軸方向、θx方向及θy方向的第2載臺的載臺裝置。又,亦可將晶圓載臺wst與晶圓載臺wst的晶圓保持具中任一方、或雙方稱為“第2基板保持構件”。
晶圓載臺wst的xy平面內的位置信息(旋轉信息(包含偏搖量(θz方向的旋轉量θz)、縱搖量(θx方向的旋轉量θx)、橫搖量(θy方向的旋轉量θy)))以激光干涉儀系統(以下,簡稱為干涉儀系統)218利用移動鏡216(或形成在晶圓載臺wst的端面的反射面),以例如0.25nm程度的解析能力隨時檢測。又,晶圓載臺wst的xy平面內的位置信息,亦可取代干涉儀系統218而以編碼器系統進行測量。
干涉儀系統218的測量信息被供應至曝光控制裝置220(參照圖10)。曝光控制裝置220根據干涉儀系統218的測量信息,利用載臺驅動系224控制晶圓載臺wst的xy平面內的位置(包含θz方向的旋轉)。
又,圖9中雖予以省略,但晶圓w表面的z軸方向的位置及傾斜量,以例如美國專利第5,448,332號說明書等所揭示的由斜入射方式的多點焦點位置檢測系構成的焦點傳感器afs(參照圖10)加以測量。此焦點傳感器afs的測量信息亦被供應至曝光控制裝置220(參照圖10)。
又,在晶圓載臺wst上固定有其表面與晶圓w表面同高度的基準板fp。在此基準板fp的表面,形成有用于對準檢測系as的基座線測量等的第1基準標記、及以后述標線片對準檢測系檢測的一對第2基準標記等。
在投影單元pu的鏡筒240的側面,設有檢測形成在晶圓w的對準標記或第1基準標記的對準檢測系as。作為對準檢測系as,系使用例如以鹵素燈等的寬帶光照明標記,并藉由對此標記的影像進行圖像處理以測量標記位置的圖像處理方式的成像式對準傳感器(alignmentsensor)的一種的fia(fieldimagealignment)系。又,亦可取代圖像處理方式的對準檢測系as、或與對準檢測系as一起,使用繞射光干涉型的對準系。
在曝光裝置200,進一步的,在標線片載臺rst的上方,在x軸方向相隔既定距離設有能同時檢測載置在標線片載臺rst的標線片r上位于同一y位置的一對標線片標記的一對標線片對準檢測系213(圖9中未圖示,參照圖10)。標線片對準檢測系213的標記的檢測結果被供應至曝光控制裝置220。
圖10中以方塊圖顯示了曝光控制裝置220的輸出入關系。如圖10所示,曝光裝置200除上述構成各部外,亦具備連接在曝光控制裝置220的搬送晶圓的晶圓搬送系270等。曝光控制裝置220,包含微電腦或工作站等,統籌控制包含上述構成各部的裝置整體。晶圓搬送系270由例如水平多關節型機械人構成。
回到圖1,雖省略圖示,但c/d300具備例如對晶圓進行感應劑(抗蝕劑)的涂敷的涂敷部、可進行晶圓的顯影的顯影部、進行預烘烤(pb)及顯影前烘烤(post-exposurebake:peb)的烘烤部、以及晶圓搬送系(以下,為方便起見,稱c/d內搬送系)。c/d300,進一步具備可進行晶圓的調溫的調溫部330。調溫部330,一般系冷卻部,例如具備被稱為冷卻板(coolplate)的平坦的板片(調溫裝置)。冷卻板,例如系以冷卻水的循環等加以冷卻。除此的外,亦有采用利用帕耳貼效果的電子冷卻的情形。
存儲裝置400,包含連接在lan500的管理裝置、與利用scsi(smallcomputersysteminterface)等的通訊路連接在該管理裝置的外部記憶元件。
在本實施方式的光刻系統1000,測量裝置100、曝光裝置200及c/d300皆具備條形碼讀取器(未圖示),在晶圓搬送系70(參照圖6)、晶圓搬送系270(參照圖10)及c/d內搬送系(未圖示)各個的晶圓搬送中,以條形碼讀取器適當進行各晶圓的識別信息、例如晶圓號碼、批號等的讀取。以下,為簡化說明,關于使用條形碼讀取器的各晶圓的識別信息的讀取的說明,予以省略。
在光刻系統1000,藉由曝光裝置200、c/d300及測量裝置100(以下,亦適當的稱3個裝置100、200、300)的各個,連續處理多數片晶圓。在光刻系統1000,為謀求系統整體的最大產量,亦即,例如以其他裝置的處理時間完全重迭于處理最需時間的裝置的處理時間的方式,決定整體的處理順序。
以下,說明以光刻系統1000連續處理多數片晶圓時的動作流程。
首先,以c/d內搬送系(例如水平多關節型機械人)從配置在c/d300的腔室內的晶圓載具取出第1片晶圓(w1),將其搬入涂敷部。據此,以涂敷部開始抗蝕劑的涂敷。當抗蝕劑的涂敷結束時,c/d內搬送系即將晶圓w1從涂敷部取出而搬入烘烤部。據此,在烘烤部開始晶圓w1的加熱處理(pb)。接著,當晶圓的pb結束時,即以c/d內搬送系將晶圓w1從烘烤部取出并搬入調溫部330內。據此,以調溫部330內部的冷卻板開始晶圓w1的冷卻。此冷卻,以曝光裝置200內不會產生影響的溫度、一般來說,例如以20~25℃的范圍所決定的曝光裝置200的空調系的目標溫度作為目標溫度來進行。一般而言,在搬入調溫部330內的時間點,晶圓溫度系相對目標溫度在±0.3[℃]的范圍內,而以調溫部330調溫至目標溫度±10[mk]的范圍。
接著,當在調溫部330內結束冷卻(調溫)時,該晶圓w1即被c/d內搬送系載置到設在c/d300與測量裝置100之間的第1基板搬送部上。
在c/d300內,依序進行與上述相同的一連串對晶圓的抗蝕劑涂敷、pb、冷卻、及伴隨此等一連串處理的上述晶圓的搬送動作,晶圓依序被載置于第1基板搬送部上。又,實際上,可在c/d300的腔室內分別設置2個以上的涂敷部及c/d內搬送系,以進行對多片晶圓的平行處理,而能縮短曝光前處理所需的時間。
在測量裝置100,將以c/d內搬送系依序載置于第1基板搬送部上的曝光前的晶圓w1,藉由晶圓搬送系70與滑件10上的上下動構件的共同作業以先前于第1實施方式中說明的順序裝載至滑件10上。裝載后、以測量裝置100進行在設定的測量模式下的晶圓對準測量,以控制裝置60求出晶圓w的照射區域的位置坐標修正量(上述式(1)的系數a0、a1、…、b0、b1、…)。
控制裝置60,將求出的位置坐標的修正量(上述式(1)的系數a0、a1、…、b0、b1、…)、于該修正量的算出使用了標記位置信息的晶圓標記的信息、測量模式的信息、及檢測信號良好的所有晶圓標記的信息等的履歷信息與晶圓w1的識別信息(晶圓號、批號)加以對應以作成對準履歷數據(檔案),儲存于記憶裝置400內。
之后,將結束了對準測量的晶圓w1由晶圓搬送系70載置于設在曝光裝置200的腔室內部、測量裝置100附近的第2基板搬送部的裝載側基板載置部。此處,在第2基板搬送部,設有裝載側基板載置部與卸除側基板載置部。
之后,在測量裝置100,對第2片以下的晶圓以和晶圓w1相同的順序,反復進行對準測量、對準履歷數據(檔案)的作成、晶圓的搬送。
被載置于前述裝載側基板載置部的晶圓w1,被晶圓搬送系270搬送至曝光裝置200內部的既定待機位置。不過,第1片晶圓w1不在待機位置待機,而立即以曝光控制裝置220裝載于晶圓載臺wst上。此晶圓的裝載,由曝光控制裝置220以和前述在測量裝置100進行的同樣方式,使用晶圓載臺wst上的未圖示的上下動構件與晶圓搬送系270來進行。裝載后,對晶圓載臺wst上的晶圓使用對準檢測系as進行與前述相同的搜尋對準、及例如以3~16程度的照射區域作為對準照射區域的ega方式的晶圓對準。此ega方式的晶圓對準時,曝光裝置200的曝光控制裝置220對儲存在記憶裝置400內的對準履歷數據文件,以作為晶圓對準及曝光對象的晶圓(對象晶圓)的識別信息(例如晶圓號、批號)作為關鍵詞進行檢索,以取得該對象晶圓的對準履歷資料。并且,曝光控制裝置220在既定的準備作業后,依據所取得的對準履歷數據中所含的測量模式的信息,進行下述晶圓對準。
接著,在晶圓對準的具體說明之前,先說明于曝光裝置200,進行以3~16程度的照射區域作為對準照射區域的ega方式的晶圓對準的理由。
以測量裝置100求出的晶圓w的照射區域的位置坐標的修正量(上述式(1)的系數a0、a1、…、b0、b1、…),例如可用于以曝光裝置200使晶圓w曝光時相對于曝光位置的晶圓位置對準。然而,以曝光裝置200將經測量裝置100測量了位置坐標的修正量的晶圓w,為進行曝光,如前所述的在從滑件10卸除后,被裝載于曝光裝置200的晶圓載臺wst上。此場合下,滑件10上的晶圓保持具wh與曝光裝置200的晶圓載臺wst上的晶圓保持具,即便是假設使用相同型式的晶圓保持具,亦會因晶圓保持具的個體差導致晶圓w的保持狀態相異。因此,即便是專程以測量裝置100求出晶圓w的照射區域的位置坐標修正量(上述式(1)的系數a0、a1、…、b0、b1、…),亦無法將該等系數a0、a1、…、b0、b1、…的全部直接的加以使用。不過,因每一晶圓保持具的晶圓w的保持狀態相異而受到影響的,被認為是照射區域的位置坐標修正量的1次以下的低次成分(線性成分),2次以上的高次成分幾乎不會受到影響。其理由在于,2次以上的高次成分多被認為主要是因制程引起的晶圓w的變形為原因而產生的成分,與晶圓保持具的晶圓保持狀態系無關的成分而無影響的故。
依據上設想法,以測量裝置100花了時間針對晶圓w求出的高次成分的系數a3、a4、……、a9、……、及b3、b4、……、b9、……,可直接作為在曝光裝置的晶圓w的位置坐標修正量的高次成分系數加以使用。因此,在曝光裝置200的晶圓載臺wst上,僅需進行用以求出晶圓w的位置坐標修正量的線性成分的簡單的ega測量(例如3~16個程度的晶圓標記的測量)即足夠。
首先,說明包含模式a的信息的情形。在此場合,從包含在對準履歷數據、以測量裝置100測量了位置信息(于修正量的算出用了標記的位置信息)的晶圓標記中選擇對應對準照射區域數的晶圓標記來作為檢測對象,使用對準檢測系as檢測該檢測對象的晶圓標記,并根據該檢測結果與檢測時晶圓載臺wst的位置(以干涉儀系統218測量的測量信息)求出檢測對象的各晶圓標記的位置信息,使用該位置信息進行ega運算,求出次式(2)的各系數。
【式2】
曝光控制裝置220并將此處求得的系數(c0、c1、c2、d0、d1、d2)與對準履歷資料中所含的系數(a0、a1、a2、b0、b1、b2)加以置換,使用在以包含置換后系數的次式(3)表示的晶圓中心為原點的晶圓坐標系的各照射區域設計上的位置坐標x、y相關的多項式,求出各照射區域的位置坐標的修正量(對準修正成分)dx、dy,根據此修正量,決定用以修正晶圓格子的、在各照射區域的曝光時用以進行對曝光位置(標線片圖案的投影位置)的位置對準的目標位置(以下,為求方便,稱定位目標位置)。又,本實施方式,雖非靜止曝光方式、而以掃描曝光方式進行曝光,為求方便,稱定位目標位置。
【式3】
又,在曝光裝置200亦系藉由搜尋對準,抵銷規定晶圓載臺wst的移動的基準坐標系(載臺坐標系)與晶圓坐標系的旋轉,因此無需特別區分基準坐標系與晶圓坐標系。
其次,說明設定b模式的情形。此情形時,曝光控制裝置220,決定用以依與上述a模式的情形相同的順序修正晶圓格子的各照射區域的定位目標位置。不過,此情形時,在對準履歷資料中包含針對若干個照射區域的多個晶圓標記與針對其余照射區域各一個晶圓標記中、檢測信號為良好的晶圓標記,作為于修正量的算出時使用的標記的位置信息的晶圓標記。
因此,曝光控制裝置220在上述各照射區域的定位目標位置的決定外,從針對上述若干個照射區域的多個晶圓標記中選擇求出照射區域形狀所需數量的晶圓標記,使用該等晶圓標記的位置信息(實測值)進行于例如美國專利第6,876,946號說明書所揭示的[式7]的模式適用最小平方法的統計運算(亦稱照射區域內多點ega運算),求出照射區域形狀。具體而言,求出上述美國專利第6,876,946號說明書所揭示的[式7]的模式中的10個參數中的芯片旋轉(θ)、芯片的正交度誤差(w)、以及x方向的芯片定標(rx)及y方向的芯片定標(ry)。又,關于照射區域內多點ega運算,由于已詳細揭示于上述美國專利,因此省略詳細說明。
接著,曝光控制裝置220依據該定位目標位置一邊進行晶圓載臺wst的位置控制、一邊對晶圓w1上的各照射區域以步進掃描(step&scan)方式進行曝光。此處,在使用照射區域內多點ega測量連照射區域形狀亦已求出時,在掃描曝光中,調整標線片載臺rst與晶圓載臺wst的相對掃描角度、掃描速度比、標線片載臺rst及晶圓載臺wst的至少一方對投影光學系的相對位置、投影光學系pl的成像特性(像差)、及照明光(曝光光)il的波長中的至少一種,以配合照射區域形狀使標線片r的圖案藉由投影光學系pl的投影像變形。此處,投影光學系pl的成像特性(像差)的調整及照明光il的中心波長的調整,系以曝光控制裝置220利用成像特性修正控制器248進行。
與對上述晶圓載臺wst上的晶圓(此時,是晶圓w1)的ega晶圓對準及曝光的進行并行,由測量裝置100對第2片晶圓(設為晶圓w2)以前述順序實施在經設定的模式下的晶圓對準測量、對準履歷資料的作成等。
在對晶圓載臺wst上的晶圓(此時,系晶圓w1)的曝光結束前,測量裝置100的測量處理結束,該第2片晶圓w2被晶圓搬送系70載置于裝載側基板載置部,并以晶圓搬送系270搬送至曝光裝置200內部的既定待機位置,在該待機位置待機。
而當晶圓w1的曝光結束時,在晶圓載臺上晶圓w1與晶圓w2更換,對更換后的晶圓w2,進行與前述同樣的晶圓對準及曝光。又,將晶圓w2搬送至待機位置的動作,在對晶圓載臺上的晶圓(此時,是晶圓w1)的曝光結束前未完成的情形時,晶圓載臺即在保持曝光完成的晶圓的狀態下在待機位置近旁待機。
與對上述更換后的晶圓w2的晶圓對準并行,以晶圓搬送系270將曝光完成的晶圓w1搬送至第2基板搬送部的卸除側基板載置部。
之后,晶圓搬送系70,如前所述,與測量裝置100進行的晶圓對準測量并行,以既定順序反復進行將曝光完成的晶圓從卸除側基板載置部搬送并載置于第1基板搬送部上的動作、以及將測量結束后的曝光前的晶圓從滑件10上取出及在裝載側基板載置部搬送的動作。
如前所述,以晶圓搬送系70搬送并載置于第1基板搬送部上的曝光完成的晶圓,被c/d內搬送系搬入烘烤部內,以該烘烤部內的烘烤裝置進行peb。在烘烤部內,可同時收容多個片晶圓。
另一方面,結束peb的晶圓被c/d內搬送系從烘烤部取出,搬入顯影部內,藉由該顯影部內的顯影裝置開始進行顯影。
當晶圓的顯影結束時,該晶圓即被c/d內搬送系從顯影部取出后搬入晶圓載具內的既定收納層。之后,在c/d300內,對曝光完成的第2片以后的晶圓,以和晶圓w1相同的順序反復進行peb、顯影及晶圓的搬送。
如以上的說明,依據本第2實施方式的光刻系統1000,可與曝光裝置200的動作并行,進行使用測量裝置100的晶圓對準測量,且能將全照射區域作為取樣照射區域的全照射區域ega,與曝光裝置200的晶圓對準及曝光的動作并行。此外,以全照射區域ega所得的模式下的高次成分的系數,因在曝光裝置200亦能直接采用,因此于曝光裝置200,僅需進行以數個照射區域為對準照射區域的對準測量以求出上述模式的低次成分的系數,藉由此低次成分系數、與以測量裝置100取得的高次成分系數的使用,即能以和以曝光裝置200求出模式(1)的低次及高次成分系數時相同的良好精度,算出各照射區域曝光時的定位目標位置。因此,能在不降低曝光裝置200的產量的情形下,提升曝光時的標線片圖案的像與形成在晶圓上各照射區域的圖案的重迭精度。
又,依據本實施方式的測量裝置100,控制裝置60一邊控制以驅動系統20進行的滑件10的移動、一邊使用第1位置測量系統30及第2位置測量系統50,取得滑件10相對平臺12的位置信息、以及標記檢測系mds與平臺12的相對位置信息,并使用標記檢測系mds求取形成在晶圓w的多個標記的位置信息。因此,藉由測量裝置100的使用,能以良好精度求出形成在晶圓w的多個標記的位置信息。
又,根據本實施方式的測量裝置100,控制裝置60隨時取得以第2位置測量系統50測得的測量信息(平臺12與標記檢測系mds的相對位置信息)利用3個除振裝置14(的致動器)實時(realtime)控制平臺12的6自由度方向的位置,以使標記檢測系mds的檢測中心與檢測滑件10相對平臺12于6自由度方向的位置信息的第1位置測量系統的測量點的位置關系以nm等級維持于所欲的關系。又,控制裝置60一邊控制以驅動系統20進行的滑件10的驅動、一邊取得以第1位置測量系統30測得的測量信息(滑件10相對于平臺12的位置信息)及以第2位置測量系統50測得的測量信息(平臺12與標記檢測系mds的相對位置信息),根據使用標記檢測系mds檢測形成在晶圓w的標記時的檢測信號、使用標記檢測系mds檢測形成在晶圓w的標記時所得的第1位置測量系統30的測量信息、以及使用標記檢測系mds檢測形成在晶圓w的標記時所得的第2位置測量系統50的測量信息,求出多個晶圓標記的位置信息。因此,藉由測量裝置100的使用,能以良好精度求出形成在晶圓w的多個標記的位置信息。
又,例如,在不進行使用所測量的標記的位置信息進行ega運算,而是根據測量的標記的位置信息進行曝光時的晶圓w(晶圓載臺wst)的位置控制的情形時等,例如可不將上述以第2位置測量系統50測得的測量信息,用于標記的位置信息的算出。不過,此時,可將使用標記檢測系mds檢測形成在晶圓w的標記時所得的第2位置測量系統50的測量信息加以偏位(offset)后使用,來修正例如用以移動晶圓w(晶圓載臺wst)的定位目標值等晶圓w的信息即可。或者,亦可考慮上述偏位,來控制曝光時的后述標線片r(標線片載臺rst)的移動。
又,依據本實施方式的測量裝置100,測量載置并保持晶圓w的滑件10的6自由度方向的位置信息的第1位置測量系統30,至少系將晶圓w上的晶圓標記以標記檢測系mds加以檢測,因此在滑件10移動的范圍,可從讀頭部32持續對光柵rg1照射測量光束。從而,第1位置測量系統30可在為進行標記檢測而滑件10移動的xy平面內的全范圍,連續進行其位置信息的測量。因此,在例如測量裝置100的制造階段(含在半導體制造工廠內的裝置啟動階段),藉由求出以第1位置測量系統30的測長軸規定的正交坐標系(基準坐標系)的原點,即能取得滑件10的絕對坐標位置,進而能求出以滑件10的位置信息與標記檢測系mds的檢測結果求出的滑件10上所保持的晶圓w上的標記(不限于搜尋標記、晶圓標記,亦包含其他標記、例如重迭測量標記(registration標記)等)于xy平面內的絕對位置。此外,本說明書中所謂“絕對位置坐標”,是指在上述基準坐標系上的位置坐標。
在本實施方式的光刻系統1000,例如在不致使光刻系統1000整體的晶圓處理產量降低至過低時,可將顯影完成的晶圓以和前述pb后的曝光前晶圓相同的順序再次裝載于測量裝置100的滑件10上,進行形成在晶圓上的重迭偏移測量標記(例如boxinbox標記等)的位置偏移測量。亦即,由于測量裝置100可進行晶圓上標記的絕對值測量(以第1位置測量系統30在基準坐標系上),因此不僅是晶圓對準測量,亦適合作為用以進行相對位置測量的一種的重迭偏移測量標記的位置偏移測量的測量裝置。
又,在上述實施方式的光刻系統1000中,針對曝光裝置200求出上述模式的1次以下低次成分系數,使用此低次成分系數、與以測量裝置100取得的上述模式的2次以上高次成分系數的情形做了說明。然而,不限于此,例如可將上述模式的2次以下成分的系數從在曝光裝置200內的對準標記的檢測結果求出,并使用此2次以下成分的系數、與以測量裝置100取得的上述模式的3次以上高次成分系數。或者,例如亦可將上述模式的3次以下成分的系數從在曝光裝置200內的對準標記的檢測結果求出,并使用此3次以下成分的系數、與以測量裝置100取得的上述模式的4次以上高次成分系數。亦即,可將上述模式的(n-1)次(n為2以上的整數)以下成分的系數從在曝光裝置200內的對準標記的檢測結果求出,并使用此(n-1)次以下成分的系數、與以測量裝置100取得的上述模式的n次以上高次成分的系數。
又,上述實施方式,雖是由測量裝置100亦求出表現晶圓坐標系(與基準坐標系一致)中各照射區域設計上的位置坐標x、y、與該照射區域位置坐標的修正量(對準修正成分)dx、dy的關系的模型公式(1)的2次以上高次成分的系數a3、a4、a5…及b3、b4、b5…、以及1次以下低次成分的系數a0、a1、a2、b0、b1、b2,但因于曝光裝置200求出低次成分的系數,因此,在測量裝置100不一定需要求出低次成分的系數。
又,上述實施方式中,在測量裝置100設定b模式、針對已在晶圓上的若干個照射區域測量多個晶圓標記的位置信息的情形時,在曝光裝置200中,藉由照射區域內多點ega運算,求出芯片旋轉(θ)、芯片的正交度誤差(w)、以及x方向的芯片定標(rx)及y方向的芯片定標(ry),據以求出照射區域的形狀。然而,并不限于此,例如,即使是于測量裝置100設定a模式,對晶圓上的所有照射區域測量各1個晶圓標記的位置信息的情形時,曝光裝置200亦能推定照射區域的變形(照射區域的形狀變化)。以下,針對此加以說明。
晶圓w上的晶圓格子,會因制程而引起變形,各個照射區域亦會因此制程而有若干變形,該變形亦被認為是依循晶圓格子的變形而成。晶圓格子的變動成分可分為以下所示的彼此獨立的4個變動成分,各變動成分會造成以下所示的照射區域的變形。
(1)dx于x軸方向的變動成分
x軸方向的倍率變化
(2)dx于y軸方向的變動成分
相對y軸的旋轉
(3)dy于x軸方向的變動成分
y軸方向的倍率變化
(4)dy于y軸方向的變動成分
相對x軸的旋轉
因此,在本實施方式中,算出上述(1)~(4)的變動成分,根據該變動成分推定晶圓w上照射區域的變形。
推定照射區域的變形的方法,大分為以下所示的2個方法。
(a)依據對系數(未定系數)確定后的式(3)就x、y進行偏微分的值使照射區域變形。
(b)使晶圓格子近似于1次的模型公式,依據該模型公式的系數使照射區域變形。此處,晶圓格子,可于系數(未定系數)確定后的式(3)中分別代入各照射區域設計上的位置坐標x、y,以求出晶圓上多個照射區域區域的排列距設計值的修正量(照射區域的位置坐標的修正量dx、dy)、亦即求出晶圓格子的變形成分,使用該修正量與照射區域的位置坐標的設計值加以算出。
以下,將以(a)的推定方法修正照射區域形狀的方法稱為高次偏微分修正、將以(b)的推定方法修正照射區域形狀的方法稱為1次近似修正。即使的同一晶圓格子,使用(a)的方法時與使用(b)的方法時,照射區域的變形狀態會是不同的。
圖12(a)、圖12(b)中,概略顯示了高次偏微分修正與1次近似修正的差異的一例。此處,為簡化說明,假設晶圓格子中的y成分dy=b6·x3。圖12(a)中顯示藉由高次偏微分修正、經修正的3個照射區域。進行了高次偏微分修正的場合,各照射區域相對y軸的旋轉,會成為依循dy=b6·x3的偏微分、dy’=3b6·x2。此場合,3個照射區域中、中央的照射區域,其變形量為0。另一方面,在圖12(b)中顯示藉由1次近似修正、經修正的3個照射區域。在1次近似修正,重新以1次模型公式進行ega方式的對準,使用該模型公式中與相對y軸的旋轉有關系的1次系數,修正照射區域形狀。進行了此1次近似修正的場合,如圖12(b)所示,3個照射區域中、中央的照射區域亦1次變形,就整體而言,各照射區域的變形均勻。
如圖12(a)、圖12(b)所示,在高次偏微分修正,照射區域的變形,相對于沿其照射區域周邊的晶圓格子的局部變形,在1次近似修正,晶圓w的所有照射區域的變形均勻。例如,可作成能以曝光配方(recipe)指定選擇任一方法,用戶根據欲制造的半導體的規格要求適宜的加以選擇。在進行該照射區域變形的推定的情形時,與前述同樣的,曝光控制裝置220于掃描曝光中,調整標線片載臺rst與晶圓載臺wst的相對掃描角度、掃描速度比、標線片載臺rst及晶圓載臺wst中至少一方相對投影光學系的位置、投影光學系pl的成像特性(像差)、及照明光(曝光用光)il的波長中的至少一種,以配合所求出的照射區域形狀(以照射區域變形的推定所求出的照射區域的形狀)使標線片r的圖案以投影光學系pl投影出的投影像變形。
又,本實施方式的光刻系統中,測量裝置100的測量單元40具備前述多點焦點位置檢測系的情形時,可以測量裝置100與晶圓對準測量一起進行晶圓w的平坦度測量(亦稱focusmapping)。此場合,藉由該平坦度測量結果的使用,無需以曝光裝置200進行平坦度測量,即能進行曝光時的晶圓w的聚焦、調平控制。
又,上述第2實施方式中,雖將對象設為300mm晶圓,但不限于此,亦可以是直徑450mm的450mm晶圓。由于能與曝光裝置200分開,另以測量裝置100進行晶圓對準,因此即使是450mm晶圓,亦不會招致曝光處理產量的降低,進行例如全點ega測量等。
又,雖省略圖標,在光刻系統1000,可將曝光裝置200與c/d300加以聯機,將測量裝置100配置在c/d300的與曝光裝置200相反側。此場合,測量裝置100可用于例如以抗蝕劑涂敷前的晶圓作為對象的與前述相同的對準測量(以下,稱事前測量)。或著,亦可將測量裝置100用于對顯影結束后晶圓的前述重迭偏移測量標記的位置偏移測量(重迭偏移測量),亦可用于事前測量及重迭偏移測量。
又,上述實施方式中,雖為簡化說明而將設定a模式與b模式中的任一者作為測量裝置100的測量模式,但不限于此,一可設定對一批內的所有晶圓上全照射區域檢測2個以上的第1數的晶圓標記的c模式、及對一批內的所有晶圓的部分照射區域、例如針對位于晶圓周邊部的預定的照射區域檢測2個以上的第2數的晶圓標記、針對其余的照射區域則檢測各1個晶圓標記的模式(稱d模式)等。再者,亦可設定根據針對批內最先的既定片數晶圓的晶圓標記的檢測結果,對批內其余的晶圓選擇a模式、c模式、d模式的任一者的e模式。
又,作為測量裝置100的測量模式,可針對批內所有晶圓測量部分照射區域、例如9成或8成數量的照射區域的一個以上的晶圓標記,針對位于晶圓中央部的照射區域則測量相隔一個間隔的照射區域的一個以上的晶圓標記。
又,在上述實施方式的測量裝置100,雖針對光柵rg1、rg2a、rg2b的各個以x軸方向及y軸方向為周期方向的情形做了說明,但不限于此,只要第1位置測量系統30、第2位置測量系統50分別具備的格子部(二維光柵)以在xy平面內彼此交叉的2方向作為周期方向即可。
又,上述實施方式所說明的測量裝置100的構成僅為一例。例如,測量裝置只要是具有能相對基座構件(平臺12)移動的載臺(滑件10),能測量被保持于該載臺的基板(晶圓)上的多個標記的位置信息的構成即可。因此,測量裝置,不一定必須具備例如第1位置測量系統30與第2位置測量系統50。
又,上述實施方式所說明的第1位置測量系統30的讀頭部32的構成、及檢測點的配置等,當然僅為一例。例如,標記檢測系mds的檢測點與讀頭部32的檢測中心,在x軸方向及y軸方向的至少一方,其位置可以不一致。此外,第1測量系統30的讀頭部與光柵rg1(格子部)的配置可以是相反的。亦即,可于滑件10設置讀頭部、于平臺12設置格子部。又,第1位置測量系統30不一定必須具備編碼器系統33與激光干涉儀系統35,可僅以編碼器系統來構成第1位置測量系統30。可使用從讀頭部對滑件10的光柵rg1照射光束、并接收來自光柵的返回光束(繞射光束)以測量滑件10相對于平臺12的6自由度方向的位置信息的編碼器系統,來構成第1位置測量系統。此場合,讀頭部的讀頭構成無特別限定。例如,可設置對相對于光柵rg1上的既定點于x軸方向相距同一距離的2點照射檢測光束的一對xz讀頭、與對相對于既定點于y軸方向相距同一距離的2點照射檢測光束的一對yz讀頭,或者,亦可設置對在光柵rg1的x軸方向分離的2個點分別照射檢測光束的一對3維讀頭、與對和上述2個點在y軸方向位置相異的點照射檢測光束的xz讀頭或yz讀頭。第1位置測量系統30不一定必須要能測量滑件10相對平臺12于6自由度方向的位置信息,可以是僅能測量例如x、y、θz方向的位置信息。此外,測量滑件10相對平臺12的位置信息的第1位置測量系統,可以是配置在平臺12與滑件10之間。
同樣的,上述實施方式所說明于第2位置測量系統50的構成,僅為一例。例如,可以是讀頭部52a、52b固定在平臺12側,而標尺54a、54b與標記檢測系mds一體設置。又,雖針對第2位置測量系統50具備一對讀頭部52a、52b的情形做了例示,但不限于此,第2位置測量系統50可僅具備一個讀頭部、亦可具備3個以上。無論如何,能以第2位置測量系統50測量平臺12與標記檢測系mds在6自由度方向的位置關系較佳。不過,第2位置測量系統50不一定必須要能測量6自由度方向全部的位置關系。
又,上述實施方式,針對滑件10被多個空氣軸承18懸浮支承在平臺12上,包含將滑件10驅動于x軸方向的第1驅動裝置20a、與將滑件10與第1驅動裝置20a一體驅動于y軸方向的第2驅動裝置20b構成將滑件10相對平臺12以非接觸狀態加以驅動的驅動系統20的情形做了說明。然而,不限于此,作為驅動系統20,亦可采用將滑件10在平臺12上驅動于6自由度方向的構成的驅動系統。此種驅動系統,例如可以磁浮型平面馬達構成。此場合,無需空氣軸承18。此外,測量裝置100,可不與除振裝置14一起,另具備驅動平臺12的驅動系統。
又,在圖1的光刻系統1000中,測量裝置100雖僅設置1臺,但亦可如下述變形例般,設置多臺、例如2臺測量裝置。
《變形例》
圖11中概略顯示了變形例的光刻系統2000的構成。光刻系統2000,具備曝光裝置200、c/d300、以及與前述測量裝置100相同構成的2臺測量裝置100a、100b。光刻系統2000設置在無塵室內。
在光刻系統2000中,2臺測量裝置100a、100b系并列配置在曝光裝置200與c/d300之間。
光刻系統2000所具備的曝光裝置200、c/d300及測量裝置100a、100b,以腔室彼此相鄰的方式配置。曝光裝置200的曝光控制裝置220、c/d300的涂敷顯影控制裝置320、與測量裝置100a、100b分別具有的控制裝置60,利用lan500彼此連接,彼此進行通訊。在lan,亦連接有存儲裝置400。
在此變形例的光刻系統2000,由于能進行與前述光刻系統1000相同的動作順序的設定,因此能獲得與光刻系統1000同等的效果。
除此的外,在光刻系統2000,亦能采用將測量裝置100a、100b的兩者,用于以前述pb后的晶圓為對象的對準測量(以下,稱事后測量)、以及以抗蝕劑涂敷前的晶圓為對象的與前述相同的對準測量(事前測量)的順序。此場合,以某一晶圓為對象的事前測量,與以和該晶圓不同的晶圓為對象的前述一連串晶圓處理并行,因此幾乎不會使系統整體的產量降低。不過,針對最初的晶圓,是無法使事前測量的時間與一連串晶圓處理的時間重迭(overlap)。
藉由比較針對同一晶圓上的同一晶圓標記以事前測量實測的位置、與以事后測量實測的位置,可求出因抗蝕劑涂敷引起的晶圓標記的位置測量誤差。因此,對曝光裝置200以同一晶圓為對象的晶圓對準時實測的同一晶圓標記的位置,進行上述因抗蝕劑涂敷引起的晶圓標記的位置測量誤差分的修正,即能進行抵銷了因抗蝕劑涂敷引起的晶圓標記的位置的測量誤差的高精度ega測量。
在此場合,無論在事前測量與事后測量的任一者中,晶圓標記的位置的測量結果皆會因晶圓保持具的保持狀態而受到影響,因此針對同一晶圓,最好是將事前測量及事后測量皆采用以同一測量裝置100a或100b進行的順序。
在光刻系統2000,可取代上述說明的事前測量而進行對顯影結束后晶圓的前述重迭偏移測量。此場合,可將測量裝置100a及100b中的既定一方作為前述事后測量專用,將另一方作為重迭偏移測量專用。或者,針對同一晶圓,可采用事后測量及重迭偏移測量系以同一測量裝置100a或100b進行的順序。若為后者,針對同一晶圓,可以同一測量裝置進一步進行事前測量。
又,雖省略圖標,但于光刻系統2000中,可將測量裝置100a及100b中的既定一方、例如將測量裝置100a配置在c/d300的與曝光裝置200的相反側。此場合,測量裝置100a,若考慮晶圓搬送的流程的話,適合進行對顯影結束后晶圓的前述重迭偏移測量。此外,若測量裝置100a、100b間的保持具的保持狀態的個體差幾乎不會成為問題的話,測量裝置100a,可取代重迭偏移測量而用于事前測量、亦可用于重迭偏移測量及事前測量。
除此的外,亦可在曝光裝置200、c/d300的外設置3個以上的測量裝置100,將所有裝置聯機,并將3個測量裝置100中的2個作為事前測量及事后測量用,將剩余的1個測量裝置作為重迭偏移測量專用。亦可將前面2個分別作為事前測量專用、事后測量專用。
又,上述實施方式及變形例(以下,簡稱上述實施方式)中,針對測量裝置100、100a、100b所具備的處理標記檢測系mds的檢測信號的信號處理裝置49僅將作為標記檢測系mds的檢測結果所得的檢測信號的波形良好的晶圓標記的測量結果送至控制裝置60,由控制裝置60使用該等晶圓標記的測量結果進行ega運算的結果,由曝光控制裝置220使用從作為標記檢測系mds的檢測結果所得的檢測信號波形良好的多個晶圓標記中選擇的晶圓標記的位置信息的部分位置信息進行ega運算的情形做了說明。但不限于此,信號處理裝置49亦可將從作為標記檢測系mds的檢測結果所得的檢測信號中除掉波形不良的晶圓標記后其余的晶圓標記的測量結果,送至控制裝置60。此外,亦可將作為標記檢測系mds的檢測結果所得的檢測信號是否良好的判斷,取代信號處理裝置而由控制裝置60來進行,此場合,控制裝置60亦僅使用該檢測信號被判斷為良好的晶圓標記、或除掉該檢測信號被判斷為不良的晶圓標記后其余的晶圓標記的測量結果,進行前述ega運算。并且,由曝光控制裝置220使用從以控制裝置60進行的ega運算所用的晶圓標記的測量結果所選擇的部分晶圓標記的測量結果,進行前述ega運算較佳。
又,在上述實施方式中,雖是針對取代聯機接口部,將測量裝置100、100a、100b配置在曝光裝置200與c/d300間的情形做了例示,但不限于此,測量裝置(100、100a、100b)可以是曝光裝置的一部分。例如,可在曝光裝置200內、搬入曝光前晶圓的搬入部設置測量裝置。又,在測量裝置(100、100a、100b)作為曝光裝置200的一部分、設在曝光裝置200的腔室內的情形時,測量裝置無論具備或不具備腔室皆可。此外,將測量裝置(100、100a、100b)作為曝光裝置的一部分的情形時,測量裝置可具備控制裝置,或不具備控制裝置而以曝光裝置的控制裝置加以控制。無論何者,測量裝置接系聯機于曝光裝置。
又,在上述實施方式中,雖針對基板處理裝置為c/d的情形做了說明,但基板處理裝置只要是與曝光裝置及測量裝置聯機的裝置即可,可以是于基板(晶圓)上涂敷感應劑(抗蝕劑)的涂敷裝置(coater)、或使曝光后基板(晶圓)顯影的顯影裝置(developer),亦可以是與曝光裝置及測量裝置分別聯機的涂敷裝置(coater)及顯影裝置(developer)。
基板處理裝置是涂敷裝置(coater)的情形時,測量裝置可僅用于前述事后測量、或事前測量及事后測量。此場合,曝光后的晶圓搬入未對曝光裝置聯機的顯影裝置。
基板處理裝置是顯影裝置(developer)的情形時,測量裝置可僅用于前述事后測量、或事后測量及重迭偏移測量。此場合,在其他位置預先涂敷抗蝕劑的晶圓被搬入曝光裝置。
上述實施方式,雖針對曝光裝置為掃描步進機(scanningstepper)的情形做了說明,但不限于此,曝光裝置可以是步進機(stepper)等的靜止型曝光裝置,亦可以是將照射區域與照射區域加以合成的步進接合(step&stitch)方式的縮小投影曝光裝置。進一步的,上述第2實施方式等亦能適用于例如美國專利第6,590,634號說明書、美國專利第5,969,441號說明書、美國專利第6,208,407號說明書等所揭示,具備多個晶圓載臺的多載臺型曝光裝置。此外,曝光裝置不限于前述不利用液體(水)進行晶圓w的曝光的干式曝光裝置,亦可以是例如歐洲專利申請公開第1420298號說明書、國際公開第2004/055803號、國際公開第2004/057590號、美國專利申請公開第2006/0231206號說明書、美國專利申請公開第2005/0280791號說明書、美國專利第6,952,253號說明書等所記載的利用液體使基板曝光的液浸型曝光裝置。又,曝光裝置不限定于半導體制造用的曝光裝置,亦可以是例如于方型玻璃板轉印液晶顯示組件圖案的液晶用曝光裝置等。
此外,援用與上述實施方式所引用的曝光裝置等相關的所有公報、國際公開、美國專利申請公開說明書及美國專利說明書的揭示,作為本說明書記載的一部分。
半導體組件,以構成上述實施方式的光刻系統的曝光裝置,經由使用形成有圖案的標線片(光罩)使感光物體曝光、并使曝光后的感光物體顯影的光刻步驟加以制造。此場合,能以高良率制造高積體度的元件。
又,半導體組件的制造程序,除光刻步驟外,亦可包含進行組件的功能、性能設計的步驟、依據此設計步驟制作標線片(光罩)的步驟、組件組裝步驟(包含切割步驟、接合步驟、封裝步驟)、檢查步驟等。
(符號說明)
10:滑件;12:平臺;14:除振裝置;16:底座;18:空氣軸承;20:驅動系統;20a:第1驅動裝置;20b:第2驅動裝置;22a、22b:可動元件;23a、23b:可動元件;24:可動載臺;25a、25b:定子;26a、26b:定子;28a、28b:x軸線性馬達;29a、29b:y軸線性馬達;30:第1位置測量系統;32:讀頭部;33:編碼器系統;35a~35d:激光干涉儀;37x:x讀頭;37ya、37yb:y讀頭;40:測量單元;48:除振裝置;50:第2位置測量系統;52a、52b:讀頭部;58x1、58x2:xz讀頭;58y1、58y2:yz讀頭;60:控制裝置;100:測量裝置;100a、100b:測量裝置;200:曝光裝置;300:c/d;320:涂敷顯影控制裝置;330:調溫部;400:存儲裝置;500:局域網絡;1000:光刻系統;mds:標記檢測系;rg1:光柵;rg2a、rg2b:光柵;w:晶圓;wst:晶圓載臺。