最佳位置檢測式的檢測方法、對位方法、曝光方法、元器件制造方法及元器件的制作方法

專利名稱：最佳位置檢測式的檢測方法、對位方法、曝光方法、元器件制造方法及元器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在制造例如半導體元件、液晶顯示元件、CCD等攝像元件、等離子顯示元件、薄膜磁頭等電子元器件(以下簡稱為電子元器件)時，適用于其間的刻蝕工序最合適的、對感光基板的位置進行對位用的最佳位置檢測式的檢測方法及其對位方法。以及利用這種對位方法進行定位、曝光的曝光方法、和利用這種曝光方法的元器件制造方法及該元器件。
背景技術：
近些年來，在半導體元件等電子元器件的制造工序中，使用步進重復方式或步進掃描方式等的曝光裝置、晶片探頭、或激光校正裝置等。上述裝置中，需要將在基板上呈二維矩陣狀規(guī)則排列的多個芯片圖案區(qū)域(散粒(シヨツト)區(qū)域)的每個區(qū)域相對規(guī)定的基準位置進行高精度對位(定位)。這一基準位置是在各裝置中為了進行處理而規(guī)定的例如加工處理點等位置，規(guī)定在規(guī)定處理對象的基板移動及其位置的靜止坐標系上。具體為規(guī)定在利用激光干涉儀規(guī)定的正交坐標系等上面。
曝光裝置中，半導體晶片或玻璃板等基板要相對于形成于掩?；蛑虚g掩模(以后簡稱為中間掩模)上的圖案的投影位置，高精度又平穩(wěn)地進行定位。尤其是在半導體元件的曝光工序中，晶片上疊合10層及10層以上的電路圖案(中間掩模圖案)并進行復印。因而，當各層間的疊合精度一差，形成的電路特性就惡化，最壞時半導體元件就不合格，就整體而言成品率降低。
所以，在曝光工序中，進行用在晶片的各散粒區(qū)域上預先配置好的標記來定位的晶片定位。也就是，在晶片上的多個散粒區(qū)域的各個區(qū)域上預先配置定位標記。在曝光處理時，首先檢測曝光對象的散粒區(qū)域的定位標記的工作臺座標系(靜止坐標系)上的位置(坐標值)。然后，根據(jù)該定位標記的位置信息和預測得的中間掩模圖案的位置信息相對中間掩模圖案決定該散粒區(qū)域的位置。
晶片定位大致可分為兩種方式。其一為在晶片上的每個散粒區(qū)域檢測其定位標記進行定位的D/D(ダイ·バイ·ダイ)的定位方式。另一為通過只對晶片上的某幾個散粒區(qū)域檢測其定位標記求得散粒區(qū)域的排列規(guī)律，從而對各散粒區(qū)域定位的整體·定位方式。而當今，在電子元器件的生產線上，由于要兼顧生產能力，所以主要使用整體·定位方式。特別是在最近，廣泛用利用統(tǒng)計方法高精度地檢測晶片上散粒區(qū)域的排列規(guī)律性的增強·整體·定位(EGA)方式(例如，特開昭61-44429號公報及特開昭62-84516號公報)。
EGA方式中，在一塊晶片上，只計測作為預先特定的散粒區(qū)域(有時又稱為‘采樣散粒區(qū)域’或‘定位散粒區(qū)域’)所選的多個散粒區(qū)域的位置坐標。這一特定散粒區(qū)域的數(shù)量要大于等于3個，通常為7～15個左右。根據(jù)這一特定散粒區(qū)域中的位置坐標的計測值利用最小二乘法等統(tǒng)計運算處理算出晶片上所有散粒區(qū)域的位置坐標(散粒區(qū)域的排列)。然后，按照這一算出的散粒區(qū)域的排列，使晶片工作臺步進。所以，EGA方式的優(yōu)點是計測時間短，對于隨機計測誤差預期能將其平均化。
以下，對EGA方式的晶片定位(以下簡稱為EGA)中所用的統(tǒng)計處理方法簡單地進行說明。
設晶片上的m(m為大于等于3的整數(shù))個特定散粒區(qū)域設計上的排列坐標為(Xn，Yn)(n＝1、2、…、m)，對于設計的排列坐標的偏差量(ΔXn，ΔYn)假定能用式(1)表示的線性模型。
ΔXnΔYn=abcdXnYn+ef---(1)]]>設m個采樣散粒區(qū)域的各個區(qū)域的偏離實際排列坐標的設計上的排列坐標的偏差量(計測值)為(ΔXn，ΔYn)，則能用式(2)表示上述的偏差量和式(1)所示的線性模型中偏離排列坐標的各偏差量(ΔXn，ΔYn)間差的平方和E。
E＝∑{(Δx n-ΔXn)2+(Δyn-ΔYn)2}…(2)式中，算出使式(2)的值E為最小的參數(shù)a、b、c、d、e、f。根據(jù)算出的參數(shù)a～f和設計的排列坐標(Xn，Yn)算出晶片上所有散粒區(qū)域的排列坐標。
這樣，EGA方式為設計上的位置和實際晶片上所規(guī)定的位置間的偏差的線性一次近似，能校正晶片伸縮、旋轉等偏差的線性分量。
但是，曝光工序中這種晶片的位置偏差，也就是在疊合誤差上有時會產生非線性分量。
例如電子元器件的生產線上，對于同一電子元器件斷斷續(xù)續(xù)用多臺曝光裝置進行疊合曝光。這時，通常在曝光裝置間的工作臺坐標系之間存在誤差(工作臺格柵誤差)，由此，有時產生非線性疊合誤差。
另外，各曝光裝置間由于晶片吸附設備或吸附力等差異，因此，有時會造成晶片變形。這樣的晶片變形通常會產生非線性的偏移即疊合誤差。
另外，在蝕刻、CVD(化學·蒸發(fā)·積淀)、CMP(化學·機械·拋光)等加工處理工序中，由于該加工處理中的研磨或熱膨脹等，大多數(shù)的情況下都會造成晶片變形。因此，在對經過上述加工過程的層進行曝光處理時，晶片的變形就成為非線性的偏差即疊合誤差而產生影響。這種因前道工序的加工處理引發(fā)的疊合誤差是一種即使在沒有工作臺格柵誤差的同一曝光裝置上進行疊合曝光仍會產生的誤差。
如上所述，在疊合誤差的原因即晶片上散粒區(qū)域的排列誤差(散粒排列誤差)為線性分量的情況下，可以用EGA將其除去。但是，在由于這種工作臺格柵誤差、取決于裝置特性的變形、或因加工處理引起的變形等非線性的晶片變形等造成散粒排列誤差時，難以利用EGA將其除去。如上所述，這是由于EGA將晶片上的散粒區(qū)域的排列誤差例如如式(1)所示作為線性模型來處置。
因而，對于這樣的非線性的散粒排列偏差例如可采取以下的方法。
例如，在曝光工序(這里為曝光處理)中，通過將EGA的結果作為基準再次進行EGA計測，抽出非線性分量。然后，將抽出的非線性分量對多片晶片進行平均化，將該平均值作為變換校正值進行保持。在以后的曝光工序中，利用該變換校正值對曝光散粒位置進行校正。
另外，第2種方法為對每一個有別于曝光工序的曝光條件、加工過程用基準晶片預先計測非線性分量(各散粒的偏差量)，并將其作為變換校正文件保存好。然后在曝光工序中用與曝光條件對應的變換校正文件，對各散粒區(qū)域的位置進行校正。
但是，第1種方法中，由于要在各晶片上用靠近全部散粒的散粒進行EGA，所以存在生產能力差的問題。
另外，第2種方法中，每道加工(曝光條件)為了選擇一個變換校正文件進行非線性分量校正，存在的問題是在同一曝光工序中無法對每塊晶片的非線性分量進行校正。

發(fā)明內容
本發(fā)明之目的在于提供一種能減少對生產能力影響、能對每塊晶片進行最佳的散粒排列的非線性校正的定位方法、為此所用的最佳位置檢測方式的檢測方法。
另外，本發(fā)明之其它目的還在于提供一種能減少非線性分量的散粒排列誤差，并能進行良好地保持疊合精度的曝光的曝光方法。
再有，本發(fā)明之另外的目的在于提供一種元器件的制造方法及這樣一種高品質的元器件，該方法通過應用于疊合精度高、生產能力強的曝光工序，從而能高效地生產高品質的電子元器件，也就是以相當高的生產率進行生產。
為了達到所述目的，本發(fā)明的最佳位置檢測式的檢測方法，利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的規(guī)定計算式，根據(jù)算出形成于基板上的多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和計測所述多個區(qū)域所得的計測位置信息間的差分信息，決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)，并根據(jù)該計算式檢測形成于其它基板上的所述多個區(qū)域的位置信息。
最好，根據(jù)算出所述多個區(qū)域中規(guī)定數(shù)量的所述區(qū)域的位置信息的算出規(guī)定數(shù)量位置信息和計測所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域得到的計測規(guī)定數(shù)量位置信息間的差分信息，決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)。
另外，最好決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)，使得所述算出位置信息和所述計測位置信息的差分為最小。
作為較好的一個例子，決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)，使得所述算出位置信息和所述計測位置信息的差分的平方和為最小。
另外，本發(fā)明的對位方法，按照由所述的任何一種方法決定的所述計算式，算出所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，使所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和規(guī)定位置對位。
另外，本發(fā)明的曝光方法，是一種將規(guī)定圖案復印到形成于基板的多個區(qū)域的各個區(qū)域上的曝光方法，利用所述對位方法使所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印到對位后的所述區(qū)域。
另外，本發(fā)明的元器件制造方法，包括利用所述的曝光方法將元器件圖案復印于元器件基板上的工序。
另外，本發(fā)明的元器件，是用所述的元器件制造方法制造的元器件。
另外，本發(fā)明的曝光方法，是一種使形成于基板上的多個區(qū)域的每個區(qū)域和規(guī)定圖案對位，并用所述規(guī)定圖案將所述多個區(qū)域曝光的曝光方法，在登記期間，根據(jù)利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和預先測出的所述多個區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的所述多個系數(shù)，存儲決定該多個系數(shù)的第2計算式，在所述登記期間后的處理期間，讀出所述存儲的第2計算式，利用讀出的所述第2計算式算出所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的所述的位置信息，使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印于所述對位后的區(qū)域。
最好，在所述登記期間之前的先行處理期間中，計測所述多個區(qū)域的位置信息，存儲該計測位置信息。
作為較好的一個例子，在所述先行處理期間中計測所述多個區(qū)域的位置信息并存儲在該先行處理期間中測得的計測位置信息。
另外，作為一個較好的例子，在所述先行處理期間后，而且在所述登記期間前，計測所述先行處理期間的所述基板上的所述多個區(qū)域和所述規(guī)定圖案間的對位結果，根據(jù)該對位結果存儲計測位置信息。
另外，最好，在所述登記期間改變所述對位的條件，對每個所述條件決定所述第2計算式。
作為一個較好的例子，所述對位條件根據(jù)對所述基板實施的處理的內容而變化。
另外，作為一個較好的例子，所述對位條件的變化包括使所述第1計算式變化。
另外，作為一個較好的例子，所述對位條件的變化包括在所述登記期間決定所述第2計算式時用的所述算出位置信息的數(shù)量、以及所述計測位置信息的數(shù)量的變化。
另外，作為一個較好的例子，是一種方法，該方法在所述登記期間，根據(jù)利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式算出所述多個區(qū)域中的規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的位置信息的算出位置信息和讀出的所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的多個系數(shù)，并存儲決定該多個系數(shù)的第2計算式，所述對位條件的變化包括所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域配置的變化。
另外，作為一個較好的例子，根據(jù)與所述多個區(qū)域對應檢測形成于所述基板上的標記的結果通過信號波形解析形成所述多個區(qū)域的計測位置信息，所述對位條件的變化包括所述信號波形的解析方法的變化。
另外，最好在所述登記期間，存儲對每個所述條件決定系數(shù)的多個所述第2計算式，在所述處理期間，從所述存儲的多個所述第2計算式選擇特定的所述第2計算式，利用所選的第2計算式算出所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的所述位置信息，使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印于對位后的所述區(qū)域上。
作為一個較好的例子，其特點是在所述處理期間，計測所述基板上的所述多個區(qū)域的位置信息，根據(jù)該測得的所述多個區(qū)域的位置信息和利用所述存儲的多個所述第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息間的差分信息，從多個第2計算式中選擇特定的所述第2計算式。
另外，作為一個較好的例子，在所述處理期間，檢測所述基板上所述多個區(qū)域的排列傾向信息，根據(jù)測得的所述排列傾向信息，從多個所述第2計算式選擇特定的第2計算式。
最好，在所述登記期間，根據(jù)利用對每個所述條件決定系數(shù)的多個第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和所述計測位置信息間的差分信息，有選擇地存儲特定的第2計算式。
另外，本發(fā)明的其它曝光方法，是一種使形成于基板的多個區(qū)域的各個區(qū)域和規(guī)定圖案對位，用所述規(guī)定圖案使所述多個區(qū)域曝光的曝光方法，在登記期間使所述對位條件改變，根據(jù)對每個所述條件利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息和所述多個區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的所述多個系數(shù)，作為第2計算式進行登記，在所述登記期間后的處理期間，利用所述第2計算式算出基板上的多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的位置信息，使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印于對位后的所述區(qū)域。
最好，所述對位條件根據(jù)對所述基板實施的處理內容而變化。
另外，最好所述對位條件變化包括使所述第1計算式變化。
另外，作為一個較好的例子，所述對位條件變化包括在所述登記期間決定所述第2計算式時用的所述算出位置信息的數(shù)量、及所述計測位置信息的數(shù)量的變化。
另外，作為一個較好的例子，在所述登記期間，使所述對位條件改變，對每個所述條件，根據(jù)利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式算出所述多個區(qū)域中規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的位置信息的算出位置信息和預存的所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的所述多個系數(shù)，并作為第2計算式存儲，所述對位條件變化包括所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域配置變化。
另外，作為一個較好的例子，與所述多個區(qū)域相對應根據(jù)對形成于所述基板上的標記的檢測結果通過信號波形解析形成所述多個區(qū)域的計測位置信息，所述對位條件的變化包括所述信號波形解析方法的變化。
最好，在所述登記期間，存儲多個所述第2計算式，在所述處理期間，從所述存儲的多個所述第2計算式中選擇特定的第2計算式，利用所選的所述第2計算式算出基板上的多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的所述位置信息使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位將所述規(guī)定圖案復印于對位后的所述區(qū)域。
作為一個較好的例子，在所述處理期間，計測基板上的多個區(qū)域的位置信息，根據(jù)測得的所述多個區(qū)域的所述位置信息和利用所述存儲的多個所述第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息間的差分信息，從多個所述的第2計算式選擇特定的所述第2計算式。
另外，作為一個較好的例子，在所述處理期間，檢測所述基板上的多個區(qū)域的排列傾向信息，根據(jù)測得的所述排列傾向信息，從多個所述的第2計算式選擇特定的所述第2計算式。
另外，最好，在所述登記期間，根據(jù)對每個所述條件利用決定系數(shù)的第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和所述計測位置信息間的差分信息，有選擇地存儲特定的第2計算式。


圖1為表示本發(fā)明一實施方式的曝光系統(tǒng)的構成圖。
圖2為表示圖1示出的曝光系統(tǒng)的曝光裝置的構成圖。
圖3為表示圖2示出的曝光裝置的定位系統(tǒng)的構成圖。
圖4為表示非線性變形傾向的具體示例圖。
圖5為說明本發(fā)明涉及的非線性變形校正條件的登記處理用的流程圖。
圖6為說明本發(fā)明涉及的批處理用的流程圖。
圖7為表示圖6示出的批處理中的高次EGA初步計測的采樣散粒的圖。
圖8為說明本發(fā)明涉及的元器件的制造方法用的流程圖。
圖9A為表示本實施方式的曝光系統(tǒng)的變形例的第1圖。
圖9B為表示本實施方式的曝光系統(tǒng)的變形例的第2圖。
具體實施例方式
參照附圖詳細說明本發(fā)明的一實施方式。
曝光系統(tǒng)首先參照圖1～圖3說明本實施方式涉及的曝光系統(tǒng)的整體構成圖。
圖1為表示本實施方式涉及的曝光系統(tǒng)100的整體構成圖。
如圖1所示，曝光系統(tǒng)100具有N臺曝光裝置200-1～200-n、疊合計測裝置130及主計算機140。上述各裝置利用LAN110互相連接成可傳送數(shù)據(jù)。還有，LAN110中，也可以連接能傳送數(shù)據(jù)的其它處理裝置、計測裝置或計算機等。
曝光裝置200-i(i＝1～n)(以下有時也簡稱為曝光裝置200)對每一批投入的晶片(例如一批25片)進行曝光處理，依次形成圖案。也就是，使晶片上規(guī)定的各散粒區(qū)域對準曝光裝置200的規(guī)定曝光位置，利用通過中間掩模的曝光光進行曝光，并將中間掩模上形成的圖案的圖像逐次復印于該區(qū)域上。
這時，特別在本發(fā)明涉及的曝光裝置200上，利用能對每個散粒區(qū)域的非線性的偏差進行校正的本發(fā)明涉及的對位方法，對各散粒區(qū)域進行對位(定位)。
曝光裝置200借助LAN110與控制整個曝光系統(tǒng)100的主計算機140相連，根據(jù)主計算機140的指示，依次對每一批晶片進行處理。
另外，曝光裝置200由主計算機140提供在晶片及散粒區(qū)域對位時要參考的對位條件。曝光裝置200根據(jù)該對位條件，或者根據(jù)該條件再選最佳的條件，進行晶片及散粒區(qū)域的對位。
另外，曝光裝置200為了在主計算機140上求得對位條件，擇需向主計算機140提供利用曝光裝置200進行的通常的EGA方式的對位結果的數(shù)據(jù)(記錄數(shù)據(jù))。
本實施方式中曝光裝置200設為步進掃描方式的投影曝光裝置(以后稱為掃描型曝光裝置)，但也可以是步進重復方式的投影曝光裝置(步進裝置)。
還有，關于曝光裝置200的詳細構成、對位條件的檢測方法、及與此相關的曝光裝置200和主計算機140間的EGA記錄數(shù)據(jù)等的數(shù)據(jù)收發(fā)都將在以后詳細說明。
疊合計測裝置130計測由曝光裝置200逐次形成圖案的晶片的對位誤差。疊合計測裝置130檢測投入的晶片上形成的記錄計測標記圖像(例如抗蝕劑圖像)求出不同的層曝光時所形成的標記間的相對位置之差，將此差作為疊合誤差進行檢測。疊合計測裝置130在解析批處理結果等情況下，尤其是在要計測疊合誤差的情況下，經曝光處理投入形成圖案的晶片，并檢測疊合狀態(tài)。
作為一種本發(fā)明涉及的處理，疊合計測裝置130對投入的經特定加工的晶片進行疊合計測，經LAN11該計測結果向主計算機140輸出。該疊合計測結果的數(shù)據(jù)和用曝光裝置200檢測出的EGA計測結果的數(shù)據(jù)同樣用于在主計算機140上尋求提供給曝光裝置200的對位條件。
主計算機140為具有大容量的存儲裝置和運算處理裝置的計算機，綜合控制曝光系統(tǒng)100中的整個刻蝕工序。
具體地說、主計算機140在大容量的存儲裝置中存儲關于曝光系統(tǒng)100上處理的各批或各晶片的控制加工用的各種信息、為此所用的各種參數(shù)或曝光履歷數(shù)據(jù)等各種信息。而且，根據(jù)這些信息控制或管理曝光裝置200-1～200-n以實施適于各批的處理。
另外，主計算機140尋求各曝光裝置200-i中對位處理所用的對位條件，將其登記在各曝光裝置200-i上。主計算機140根據(jù)用曝光裝置200測得的EGA記錄數(shù)據(jù)或用疊合計測裝置130測得的疊合結果數(shù)據(jù)，另外，根據(jù)預先登記的各散粒區(qū)域等設計的位置信息等信息，尋求對位條件。對位條件對各l每一臺曝光裝置200-i、另外，對成為曝光對象的批次實施的每道加工都尋求1次或多次。還有，在尋求多個對位條件時，在各曝光裝置200-i上再選擇使用最佳的一個對位條件。關于本發(fā)明涉及的這種對位條件的檢測方法將在以后詳細闡述。
曝光裝置以下，參照圖2說明曝光裝置200的構成。
圖2中表示掃描型曝光裝置即曝光裝置200的概要構成圖。
曝光裝置200包括照明系統(tǒng)210、保持作為掩模用的中間掩模R的中間掩模臺RST、投影光學系統(tǒng)PL、裝有作為基板用的晶片W的晶片工作臺WST、定位系統(tǒng)AS及綜合控制整個裝置的主控制系統(tǒng)220等。
照明系統(tǒng)210例如如特開平10-112433號公報、特開平6-349701號公報等所揭示的那樣，具有光源、包括作為光學聯(lián)合組件的獨立的接目透鏡或棒式聯(lián)合組件(內表面反射型聯(lián)合組件)等在內的照度均勻的光學系統(tǒng)、中繼透鏡、可變ND濾光器、中間掩模遮簾(ブラインド)、及分色鏡等(圖中均不示出)。照明系統(tǒng)210靠照明光IL用幾乎均勻的照度照亮畫有電路圖案等的中間掩模R上的中間掩模遮簾上規(guī)定好的狹縫狀的照明區(qū)域部分。
還有，作為照明光IL可以用KrF受激準分子激光(波長248nm)等遠紫外光、ArF受激準分子激光(波長193nm)、F2激光(波長157nm)等真空紫外光、或超高壓水銀燈發(fā)出的紫外區(qū)的亮線(g線、I線等)。
在中間掩模臺RST上，例如靠真空吸附固定中間掩模R。中間掩模臺RST例如利用磁懸浮型式的二維直線執(zhí)行機構組成的圖中未示出的中間掩模臺驅動部，為了中間掩模R的定位能在與照明系統(tǒng)210的光軸(與后述的投影光學系統(tǒng)PL的光軸AX一致)垂直的XY平面內稍微驅動，同時，能沿規(guī)定的掃描方向(這里為Y軸方向)以指定的掃描速度驅動。再有，本實施方式中，作為上述磁懸浮型式的的2維直線式執(zhí)行機構由于除了X驅動用線圈、Y驅動用線圈以外還用包括Z驅動用線圈在內的部件，所以其結構做成中間掩模臺RST沿Z軸方向也能作微小驅動。
中間掩模臺RST的臺移動面內的位置利用中間掩模激光干涉儀(以后稱中間掩模干涉儀)216通過移動鏡215例如始終能以0.5～1nm左右的分辨率進行檢測。來自中間掩模干涉儀216的中間掩模RST的位置信息供給中間掩模臺控制系統(tǒng)219及將其供給主控制系統(tǒng)220。在中間掩模臺控制系統(tǒng)219中，按照主控制系統(tǒng)的指示，根據(jù)中間掩模臺RST的位置信息通過圖中未示出的中間掩模臺驅動部，驅動控制中間掩模臺RST。
在中間掩膜R的上方配置著一對中間掩模定位系統(tǒng)222(圖紙里面一側的中間掩模定位系統(tǒng)圖中未示出)。該一對中間掩模定位系統(tǒng)222在這里圖中未示出，但其構成分別包括用和照明光IL相同波長的照明光照亮檢測對象的標記用的反射照明系統(tǒng)、和對該檢測對象的標記的圖像攝像用的定位顯微鏡。定位顯微鏡包括成像光學系統(tǒng)和攝像元件，定位顯微鏡的攝像結果供給主控制系統(tǒng)220。這時，將中間掩模R來的檢測光導至中間掩模定位系統(tǒng)222用的圖中未示出的偏光鏡配置成能自由移動，當曝光工序一開始，就根據(jù)來自主控制系統(tǒng)220的指示，由圖中未示出的驅動裝置使偏光鏡退避到分別和中間掩模定位系統(tǒng)222一體的照明光IL的光程外。
投影光學系統(tǒng)PL配置在中間掩模臺RST的圖2中的下方，設其光軸AX的方向為Z軸方向。作為投影光學系統(tǒng)PL例如用兩側遠心的縮小系統(tǒng)。該投影光學系統(tǒng)PL的投影倍率例如為1/4、1/5或1/6等。因此，當利用來自照明系統(tǒng)210的照明光PL照亮中間掩模R的照明區(qū)域時，利用通過該中間掩模R的照明光IL借助投影光學系統(tǒng)PL在表面涂有抗蝕劑(感光劑)的晶片W上形成該照明區(qū)域的中間掩模R的電路圖案的縮小圖像(部分倒立像)。
作為一種投影光學系統(tǒng)PL，如圖2所示，利用只由多片，例如10～20片左右折射光學元件(透鏡元件)213組成的折射系統(tǒng)。構成這一投影光學系統(tǒng)PL的多片透鏡元件213中，物體面一側(中間掩模R一側)的多片透鏡元件利用圖中未示出的驅動元件例如壓電元件等，成為沿Z軸方向(投影光學系統(tǒng)PL的光軸方向)移動驅動、及沿對于XY面的傾斜方向(即繞X軸的旋轉方向及繞Y軸的旋轉方向)能驅動的可動透鏡。而且成像特性校正控制器248根據(jù)主控制系統(tǒng)220的指示，通過獨立地調整加在各驅動元件上的外加電壓，從而能個別地驅動各可動透鏡，調整投影光學系統(tǒng)PL的各種成像特性(倍率、畸變、像散、彗形像差、像面彎曲等)。還有，成像特性校正控制器248能控制光源使照明光IL的中心波長移動，和可動透鏡的移動一樣地通過移動中心波長能調整成像特性。
晶片工作臺WST位于投影光學系統(tǒng)PL的圖2的下方，配置在圖中未示出的底座上，該晶片工作臺WST上裝有晶片保持架225。晶片W例如靠真空吸附固定在該晶片保持架225上。晶片保持架225的結構做成靠圖中未示出的驅動部相對與投影光學系統(tǒng)PL的光軸正交的面能沿任意方向傾斜，而且也能沿投影光學系統(tǒng)PL的光軸AX方向(Z軸方向)微動。另外，該晶片保持架225也能繞光軸AX作微小的轉動。
晶片工作臺WST的結構也能做成沿與掃描方向正交的非掃描方向(X軸方向)移動使得不僅是掃描方向(Y軸方向)的移動，而且使晶片W上的多個散粒區(qū)域位于與所述照明區(qū)域共軛的曝光區(qū)域，當對晶片W上的各散粒區(qū)域進行掃描、曝光的動作時，就反復進行一直移動到下一個散粒區(qū)域曝光用的加速開始位置的動作的步進掃描動作。該晶片工作臺WST例如能利用具有直線電動機等的晶片工作臺驅動部224沿XY二維方向驅動。
借助設在其上面的移動鏡217，利用晶片激光干涉儀系統(tǒng)218例如以0.5～1nm的分辨率一直對晶片工作臺WST的XY平面內的位置進行檢測。這里，實際上，在晶片工作臺WST上設置有與掃描方向(Y方向)正交的反射面的Y移動鏡和有與非掃描方向(X方向)正交的反射面的X移動鏡，與此對應晶片激光干涉儀218也設置與Y移動鏡垂直地照射干涉儀光束的Y干涉儀和與X移動鏡垂直地照射干涉儀光束的X干涉儀，圖2中，將它們作為移動鏡217、晶片激光干涉儀系統(tǒng)218代表性地進行表示。即本實施方式中，規(guī)定晶片工作臺WST的移動位置的靜止坐標系(正交坐標系)根據(jù)晶片激光干涉計系統(tǒng)218的Y干涉計及X干涉計的測長軸而進行規(guī)定。以下，也稱該靜止坐標系為‘工作臺坐標系’。還有，對晶片工作臺WST的端面作鏡面加工，可以形成所述干涉儀光束的反射面。
晶片工作臺WST的工作臺坐標系上的位置信息(或速度信息)供給工作臺控制系統(tǒng)219、及通過其供給主控制系統(tǒng)220。工作臺控制系統(tǒng)219中按照主控制系統(tǒng)220的指示，根據(jù)晶片工作臺WST的上述位置信息(或速度信息)，通過晶片工作臺驅動部224控制晶片工作臺WST。
另外，在晶片工作臺WST上的晶片W附近固定著基準標記板FM。該基準標記板FM的表面設定成和晶片W的表面高度相同，該表面上形成以后將敘述的定位系統(tǒng)的所謂基線計測用的基準標記、及中間掩模定位用的基準標記之外的其它基準標記。
在投影光學系統(tǒng)PL的側面設置離軸方式的定位系統(tǒng)AS。這里例如用特開平2-54103號公報揭示的(Field Image Alignment(FIA)系統(tǒng))的定位傳感器作為這種定位系統(tǒng)AS。該定位系統(tǒng)AS對晶片照射有規(guī)定波長寬度的照明光(例如白色光)，利用物鏡等使晶片上的定位標記的圖像和配置在與晶片共軛的面內的指標板上的指標標記的圖像成像于攝像元件(CCD攝像機等)的感光面上進行檢測。定位系統(tǒng)AS將定位標記(及基準標記板FM上的基準標記)的攝像結果向主控制系統(tǒng)220輸出。
曝光裝置200中，斜入射方式的多點聚焦檢測系統(tǒng)固定于支持投影光學系統(tǒng)PL的支持部(圖中未示出)上，該斜入射方式的多點聚焦檢測系統(tǒng)由對著光軸AX方向斜著供給向投影光學系統(tǒng)PL的最佳成像面形成多條狹縫圖像用的成像光束的圖中未示出的照射光學系統(tǒng)，和分別通過狹縫感受上述成像光束在晶片W表面上的各反射光束的圖中未示出的感光光學系統(tǒng)組成。另外，可以用例如和特開平5-190423號公報、特開平6-283403號公報等揭示的同樣的構成作為該多點聚焦檢測系統(tǒng)，工作臺控制系統(tǒng)219根據(jù)該多點聚焦檢測系統(tǒng)來的晶片位置信息使晶片保持架225沿Z軸方向及傾斜方向驅動。
主控制系統(tǒng)220的構成中包括微機或工作站，綜合控制構成裝置的各個單元。主控制系統(tǒng)220與前述LAN110連接。另外，本實施方式中，構成主控制系統(tǒng)220的硬盤等存儲裝置或RAM等存儲器上作為數(shù)據(jù)庫存放著預先生成的多種校正條件(校正系數(shù))。
定位系統(tǒng)以下，參照圖3說明定位系統(tǒng)AS。
如圖3所示，定位傳感器AS包括光源341、準直透鏡342、光束分離器344、反射鏡346、物鏡348、聚光透鏡350、指標板352、第1中繼透鏡354、光束分離器356、X軸用第2中繼透鏡358X、由二維CCD組成的X軸用攝像元件360X、Y軸用第2中繼透鏡358Y、由二維CCD組成的Y軸用攝像元件360Y。
光源341為不讓晶片上的光抗蝕劑感光的非感光性的光，發(fā)出具有某一帶寬(例如200nm左右)的寬頻帶波長分布的光的光源，這里使用鹵素燈。為了防止抗蝕劑層上的薄膜干涉造成標記檢測精度下降，使用寬頻帶的照明光。
光源341發(fā)出的照明光經準直透鏡342、光束分離器344、反射鏡346、及物鏡348照在晶片W上的定位標記MA附近。而定位標記MA的反射光通過物鏡348、反射鏡346、光束分離器344及聚光透鏡350照在指標板352上，定位標記MA的圖像成像于指標板352上。
透過指標板352的光經第1中繼透鏡354朝向光束分離器356，并透過光束分離器356的光靠X軸第2中繼透鏡358X聚焦于X軸用攝像元件360X的攝像面上，光束分離器356上反射的光靠Y軸第2中繼透鏡358Y聚焦于Y軸用攝像元件360Y的攝像面上。定位標記MA的圖像及指標板352上的指標標記的圖像分別疊合成像于攝像元件360X及360Y的攝像面上。攝像元件360X及360Y的攝像信號一起供給主控制系統(tǒng)220。
通過工作臺控制系統(tǒng)219晶片激光干涉計218的計測值也供給主控制系統(tǒng)220。因而，主控制系統(tǒng)220根據(jù)定位傳感器AS的攝像信號DS和晶片激光干涉計218的計測值算出工作臺坐標系上的定位標記MA的位置。
曝光處理工序以下，說明本實施方式的曝光系統(tǒng)100的曝光處理方法及其流程，重點說明本發(fā)明涉及的晶片對位方法及其工序本實施方式的曝光系統(tǒng)100中，首先，在曝光裝置200上進行曝光處理的期間(處理期間)之前，在主計算機140上選出校正對位時非線性誤差用的校正條件，將其登記在曝光裝置200中(非線性誤差校正條件的登記處理)。
登記該校正條件后，在曝光裝置200上，對每一批、每塊晶片、每個散粒，利用登記好的校正條件依次對位，進行曝光處理(批處理)。
非線性誤差校正條件的登記處理在非線性誤差校正條件的登記處理中，如上所述，為了校正非線性散粒排列誤差選出多個或一個合適的校正條件，登記在曝光裝置200上。
該校正條件與用曝光裝置200進行批處理的批次的加工條件相對應即對每一加工條件登記一個或多個。
通常非線性變形根據(jù)該變形的成因可以考慮例如圖4所示的某幾個分量的類型。其原因則如前所述，為曝光裝置或研磨裝置等裝置自身固有的工作臺格柵誤差、或處理動作時其機械壓力引起的變形、或者在每道加工過程中產生的固有變形等，因此，大多數(shù)情況為各批的以前的加工處理的履歷、或本次曝光處理的曝光條件等條件對于同一批產生同一非線性變形或同一傾向的非線性變形。由此，對每一個這樣的加工條件都要登記校正其變形用的校正條件。
在選出校正條件之時，指定多個包含校正式的計算模型在內的各種條件，通過將上述各種條件應用于預先測得的履歷數(shù)據(jù)，對每一個條件求出計算模型的校正系數(shù)，由此即求出校正條件。然后，從對于多個指定條件的校正條件中，在適合應用履歷數(shù)據(jù)的情況下選出一個或多個殘差分量小的校正條件，將其登記在曝光裝置200上。
本實施方式中，作為指定尋求校正條件用的條件，考慮EGA計算模型、次數(shù)的條件及校正系數(shù)的條件。
可以考慮6參數(shù)模型、10參數(shù)模型、散粒內平均化模型等計算模型作為EGA計算模型。但是，根據(jù)散粒內的計測點數(shù)相應可指定的模型受限制。在散粒內計測1點的情況下，通常指定6參數(shù)模型。另外，在散粒內多點計測模型的情況下，可以指定使用10參數(shù)模型、散粒內平均化模型、及使用散粒內任意的1點的6參數(shù)模型。
作為次數(shù)的條件指定使用多至2次項、3次項、或4次項等的最高次數(shù)。
根據(jù)EGA計算模型及次數(shù)的條件，決定校正式。
例如用10參數(shù)模型指定最高次數(shù)3次時，就使用式(3)及式(4)所示的散粒排列變形計算模型，在指定好2次的情況下，就使用式(5)及式(6)示出的散粒排列變形計算模型。
ΔX＝Cx30Wx3+Cx21Wx2Wy+Cx12WxWy2+Cx03Wy3+Cx20Wx2+Cx11WxWy+Cx02Wy2+Cx10Wx+Cx01Wy+Cx00+CxsxSx+CxxySy…(3)ΔY＝Cy30Wx3+Cy21Wx2Wy+Cy12WxWy2+Cy03Wy3+Cy20Wx2+Cy11WxWy+Cy02Wy2+Cy10Wx+Cy01Wy+Cy00+CysxSx+CyxySy…(4)ΔX＝Cx20Wx2+Cx11WxWy+Cx02Wy2+Cx10Wx+Cx01Wy+Cx00+CxsxSx+CxxySy…(5)ΔY＝Cy20Wx2+Cy11WxWy+Cy02Wy2+Cy10Wx+Cy01Wy+Cy00…(6)+CysxSx+CyxySy但是，在式(3)～式(6)中，WX及WY為以晶片中心為原點的散粒中心的位置，SX及SY為以散粒中心為原點的計測點的位置，ΔX及ΔY表示須校正的距離、即位置偏差。但是，不使用散粒分量，也就是，在不使用散粒內坐標SX及SY的情況下，WX及WY為以晶片中心為原點的計測點的位置。
校正系數(shù)的條件例如為了使高次校正結果穩(wěn)定將相關的高的校正系數(shù)除外，即指定選用0等。例如，在3次項時，WX3、WX2WY、WXWY2、及WY3的各系數(shù)中，通過除了WX2WY和WXWY2的項之外，從而有時能得到高次校正的穩(wěn)定的結果。有時高次的次數(shù)越高，除相關的高的校正系數(shù)以外的指定越有效，預先按照某幾種變化指定那樣的條件。
還有，本實施方式中，雖然假設利用上述的EGA計算模型、次數(shù)條件及校正系數(shù)的條件作為求校正條件用的條件，但也可以考慮其它各種條件。例如，可以考慮在后述的批處理中選擇校正條件時用的EGA初步計測的采樣散粒的數(shù)量及該采樣散粒的配置。另外，也可以考慮將基準晶片作為基準進行對位的基準基板方式、或將干涉儀反射鏡作為基準進行定位的干涉儀基準方式等條件。再有，在曝光裝置如本實施方式那樣具有FIA方式的定位系統(tǒng)時，也可以考慮波形解析算法、限幅電平、反差限制值、處理選通脈沖寬度、及向內傾斜方式或向外傾斜方式等條件。另外，在曝光裝置具有LSA方式定位系統(tǒng)的情況下，也可以考慮濾波及限幅電平設定等條件，或在具有LIA方式定位系統(tǒng)的情況下，分別考慮衍射光的次數(shù)等條件。設定上述的求校正條件用的條件以與曝光裝置中的處理及其變更條件對應的形式可任意設定。
另外，為了計算校正條件作為參照的履歷數(shù)據(jù)可以用曝光裝置的EGA記錄文件或重復測量結果的記錄文件之中任何一種。
曝光裝置的EGA記錄文件是按照和運用選出的校正條件相同的加工條件，在用過去的批處理或基準晶片的曝光處理中，在曝光裝置上使用通常的EGA進行位置檢測的結果數(shù)據(jù)。
另外，重復測定文件是再根據(jù)對該位置計測的結果，進行對位，與在疊合計測裝置上計測曝光過的結果的標記或抗蝕劑層圖像的結果的位置偏移有關的數(shù)據(jù)。
與這樣的各種條件指定對應的校正系數(shù)將存在EGA記錄文件或重復測量文件中的每片晶片的多個散粒位置的計測值代入各種條件的計算模型，算出各系數(shù)(校正系數(shù))，通過對多片晶片平均化從而將其求出。這時，在求得的系數(shù)值中，在有離其它的系數(shù)值十分遠的離散數(shù)據(jù)時將其剔除進行平均處理。另外，這時使用的散粒位置的計測值由于計算晶片整體的散粒排列變形的傾向，所以利用通常的線性EGA中的計測散粒的數(shù)量、或在某種程度上比后述的高次EGA初步計測時的計測散粒數(shù)量多的采樣散粒的計測值、或者，全部散粒的計測值。這樣通過求校正系數(shù)完成對測得的散粒位置的非線性校正的校正式，就能求得校正條件。
如能求出對指定的各種條件的校正條件，則選出多個實際上按照該條件進行高次EGA校正后的殘差分量小的條件，或者，選出一個殘差分量最小的條件，將其登記于曝光裝置200中。利用殘差平方和評價殘差分量。
在將多個校正條件登記在曝光裝置200上并使用的情況下，在批處理時，進行高次EGA初步計測檢測該批中非線性變形的傾向，根據(jù)這一檢測結果自多個校正條件中選擇一個校正條件，通過這樣，進行非線性校正。更具體為，對于高次EGA初步計測的計測結果運用多個校正條件中的各個條件，選用殘差平方和為最小的校正條件。
在登記只有一個校正條件的情況下，或在已登記好多個校正條件的曝光處理階段指定一個校正條件的情況下，都用該一個校正條件進行批處理。由于了解該加工條件下的非線性誤差的傾向等，所以在知道最佳的校正條件時，因能利用必要的最低限度的處理進行非線性校正所以相當有效。
本實施方式中，對條件作各種改變設定好的計算模型求出最佳的校正系數(shù)將包括計算模型、其校正系數(shù)及其它各種條件等在內的校正條件均登記在曝光裝置200中。但是，具有如前所述的計算模型、次數(shù)條件、校正系數(shù)的條件及求出的校正系數(shù)的校正條件若強制地將校正系數(shù)設成0等，那末最終能歸結成對具有10參數(shù)模型的最高次項的校正計算式設定校正系數(shù)的問題。也就是，在曝光裝置200上也公共地設定那樣的校正計算式的計算算法時，雖然只將校正系數(shù)登記在曝光裝置200上，但和前述的登記校正條件的情況等效。由此，在以下的說明中，有時將把校正條件登記在曝光裝置200上簡稱為設定校正系數(shù)。
以下，參照圖5示出的流程圖，說明在主計算機140中進行根據(jù)上述方法選出非線性誤差的校正條件及登記處理時的一個具體處理示例。
首先，作為初始條件的設定，設定選出校正條件用的各種條件，也就是，設定應考慮的計算模型、按照高次EGA最佳化的次數(shù)條件、以及按照高次EGA最佳化的校正系數(shù)的條件(步驟S501)。
如進行條件的設定，那末依次指定該條件，參照這些條件的組合部分、EGA記錄文件或重復計測文件，對預定的規(guī)定片數(shù)的晶片算出高次校正系數(shù)。
即，首先，指定最初的計算模型作為計算模型(步驟S502)，指定次數(shù)及校正系數(shù)的條件(步驟S503)，算出高次EGA校正系數(shù)(步驟S504)。而且對規(guī)定片數(shù)的晶片依次進行上述計算(步驟S505)。
若結束對規(guī)定數(shù)量的晶片的高次校正系數(shù)的計算(步驟S505)，廢棄數(shù)據(jù)顯著偏離的離散晶片數(shù)據(jù)后(步驟S506)，更改次數(shù)及校正系數(shù)的條件(步驟S507、步驟S503)，再按以下的條件算出規(guī)定片數(shù)的晶片的高次EGA校正系數(shù)(步驟S504。S505)。
同樣，如對設好的所有的次數(shù)及校正系數(shù)的條件算出高次EGA校正系數(shù)(步驟S507)，則改變計算模型(步驟S508、步驟S502)，利用此后的計算模型再度依次設定次數(shù)及校正系數(shù)的條件，在各條件下算出規(guī)定片數(shù)晶片的高次EGA校正系數(shù)(步驟S503～S507)。
然后，對設好的全部計算模型的所有次數(shù)及校正系數(shù)，即所有的最佳條件的組合如算出規(guī)定片數(shù)晶片的高次EGA校正系數(shù)(步驟S508)，則對各最佳條件對于晶片得到的高次EGA校正系數(shù)進行平均處理(步驟S509)。還有，在步驟S509中使用在步驟S506剔除離散晶片數(shù)據(jù)后剩余的數(shù)據(jù)。
然后，自所述平均化后的高次EGA校正系數(shù)選出比高次校正后的殘差平方和小的規(guī)定數(shù)量的高次EGA校正系數(shù)，將其登記在曝光裝置200上(步驟S510)。這時，從計算模型/次數(shù)/校正系數(shù)的各種條件中，可以對任意的條件進行登記。另外，也可對晶片變形的每個條件進行登記。
還有，剔除步驟S506中的離散晶片數(shù)據(jù)的工作在本實施方式中為除去每片晶片高次校正后殘差平方和超過規(guī)定閾值的的晶片數(shù)據(jù)。但是，也可以將用計測結果的分散除高次校正位置的分散后的決定系數(shù)(取0～1的值，越接近0殘差越大)作為閾值使用，以代替殘差平方和。
曝光處理(批處理)在設定好每個加工條件的對位校正條件后的曝光裝置200-i上，除了有線性校正的通常EGA處理，還進行根據(jù)設定的校正條件的高次EGA校正，即進行非線性分量的校正。對晶片的各散粒區(qū)域進行對位。
本實施方式中，通常EGA的線性誤差的校正按照以下的計算模型進行。
ΔX＝Cx10Wx+Cx01Wy+CxsxSx+CxsySy+Cx00…(7)ΔY＝Cy10Wx+Cy01Wy+CysxSx+CysySy+Cy00…(8)但是，WX、WY為以晶片中心為原點的散粒中心的位置，SX、SY為為以散粒中心為原點的計測點的位置，ΔX、ΔY為位置校正量。但是，WX、WY不用散粒分量，即在不使用散粒內坐標SX、SY時，WX、WY成為以晶片中心為原點的計測點的位置。
還有，式(7)、式(8)中，各系數(shù)的意義分別為系數(shù)CX10為X方向晶片定標、系數(shù)CX01為晶片旋度、系數(shù)CXSX為X方向散粒定標、系數(shù)CXSY為散粒旋轉、系數(shù)CX00為X方向偏置、系數(shù)CY01為為晶片旋轉、系數(shù)CYSX為散粒旋轉、系數(shù)CYSY為Y方向散粒定標、系數(shù)CY00為為Y方向偏置。還有作為與前述的EGA的對應，-(CX01+CY01)相當于晶片正交度，-(CXSY+CYSX)相當于散粒正交度，CY10相當于晶片旋度，CYSX相當于散粒旋度。
關于高次EGA校正，如上所述，在對于加工條件只設定一個校正條件時，或者在指定設定著多個校正條件的場合使用的校正條件時、批處理時，不管晶片的變形傾向，利用其校正條件進行高次EGA校正。
另外，在設定多個校正條件的情況下，通過進行高次EGA初步計測，檢測出該晶片或該批次的非線性變化傾向，基于此而選出一個校正條件，根據(jù)所選的校正條件進行高次EGA校正。
高次EGA初步計測為了知道散粒排列的傾向對晶片全部區(qū)域均等地但是大致地指定的采樣散粒進行散粒計測。該采樣散粒的數(shù)量比通常EGA時的計測散粒的數(shù)量多，作為一個例子，為圖7示出的9個散粒。
另外，在選擇最佳的校正條件的過程中，對于高次EGA初步選定的散粒的計測結果，按照所登記的多個校正條件的每一個條件進行非線性校正，換言之，運用所登記的多個校正系數(shù)進行高次校正，通過選擇其殘差平方和為最小的校正系數(shù)來進行。
另外，可以根據(jù)高次EGA初步計測結果算出高次校正系數(shù)，從由此得到的登記著與散粒排列變形的傾向一致的多個校正系數(shù)中進行選擇。
另外，該高次EGA初步計測可以對一批的全部晶片進行計測，也可以對各批最初規(guī)定片數(shù)的晶片進行計測，或者，也可對預先指定好規(guī)定片數(shù)的晶片進行計測。這時，對不進行高次EGA初步計測的晶片最好用此前不久進行的高次EGA初步計測選擇的校正系數(shù)進行高次校正。
以下，參照圖6說明在曝光裝置200上進行包括上述線性及非線性校正在內的每片晶片的對位及曝光處理時的具體的一個處理例子。
還有，在使用如上所述得到的高次EGA校正系數(shù)之時，在該高次EGA校正系數(shù)為從疊合計測結果算出的系數(shù)的情況下，由于對于無法校正的殘余誤差得到系數(shù)，所以在曝光裝置200上將該符號顛倒后使用。
另外，所得的高次校正系數(shù)為根據(jù)EGA計測結果算出的系數(shù)時，通過利用通常EGA另行校正線性分量，具體為對0次和1次的分量進行雙重校正。為了防止上述情況，分別從0次和1次校正系數(shù)中減去用通常EGA算出的0次和1次校正系數(shù)。這時，對于散粒分量的有無按照高次EGA和通常EGA使條件一致后再進行計算。至于高次項的校正系數(shù)，則依舊使用高次EGA的計算結果。
還有，即使是根據(jù)EGA計測結果算出的高次校正系數(shù)，在將2次及2次以上的高次分量和0次及1次的低次分量分開計算的情況下，不必減去通常EGA的結果。
在曝光裝置200上，首先，判斷高次EGA初步計測功能有效(ON)還是無效(OFF)(步驟S601)，在無效的情況下，對該晶片進行通常EGA計測之同時(步驟S602)，從事先登記的高次校正系數(shù)中，選擇與指定的加工條件對應的高次校正系數(shù)(步驟S603)。然后，利用根據(jù)這一通常EGA計測結果的線性校正，和與所選的加工條件相對應由固定的高次校正系數(shù)進行非線性校正，依次對各散粒區(qū)域進行對位，并進行曝光處理(步驟S611)。
在高次EGA初步計測有效時(步驟S601)，檢測處理對象晶片是否為高次EGA初步計測的對象晶片(步驟S604)。該高次EGA初步計測對象是與否的設定將如前所述可根據(jù)一批內的晶片位置等任意設成一個或多個。
在處理對象晶片不是高次EGA初步計測的對象晶片時(步驟S604)，對該晶片進行通常EGA計測之同時(步驟S605)，選擇不久前晶體曝光使用過的高次EGA校正系數(shù)(步驟S606)。然后，利用根據(jù)這一通常EGA計測結果的線性校正，和所選的高次校正系數(shù)進行的非線性校正，依次對各散粒區(qū)域進行檢測、校正，即進行對位，并進行曝光處理(步驟S611)。
另外，在處理對象晶片是高次EGA初步計測的對象晶片時(步驟S604)，例如對圖7中用斜線表示的計測散粒930進行高次EGA初步計測，并檢測晶片910的散粒排列變形的傾向(步驟S607)。接著，根據(jù)這檢測結果，自對該加工條件登記著的多個高次校正系數(shù)中選一個最佳的校正系數(shù)(步驟S608)。然后，利用根據(jù)這一通常EGA計測結果的線性校正，和所選的高次校正系數(shù)進行非線性校正，依次對各散粒區(qū)域進行對位，并進行曝光處理(步驟S611)。
這樣，依次對晶片內各散粒區(qū)域進行曝光處理，再對一批內的所有晶片進行曝光處理(步驟S612)。
這樣，在本實施方式的曝光系統(tǒng)100中，根據(jù)每一批次、或每片晶片的非線性變形傾向，相應選擇最佳的非線性校正系數(shù)(校正條件)，據(jù)此校正非線性變形進行對位。因此，能以晶片為單位進行恰當?shù)姆蔷€性誤差校正，并準確對位。最終能進行高精度的曝光、制造出高質量的電子元器件。
另外，該校正系數(shù)的檢測在批處理之前的期間進行檢測，登記在曝光裝置上。因此，在批處理時，不需要算出校正系數(shù)用的龐大的計算處理，只要進行知道非線性變形的傾向用的初步的EGA計測即可。在本實施方式中，只要進行比通常EGA計測的散粒數(shù)量稍多的9個采樣散粒的散粒排列計測便可。所以，能將對生產能力的影響抑制在最低限度，保持曝光處理的處理效率，能以相當高的生產效率制造電子元器件。
再有，該校正系數(shù)的選擇根據(jù)EGA記錄數(shù)據(jù)或重復測量數(shù)據(jù)等的，與加工條件對應的實際計測數(shù)據(jù)進行檢測。因而，能檢測出可對非線性誤差恰當?shù)剡M行校正的合適的校正系數(shù)，還有，能更加高精度對位、高精細曝光處理、及制造出高質量的元器件。
還有，在以上說明過的實施方式的登記處理或曝光處理中選擇最佳的條件，也就是在從多組高次EGA校正系數(shù)中選1個之際，如利用這樣的功能，即表示利用成為高次系數(shù)計算的基礎的EGA計測結果、疊合計測結果、及求出的高次EGA校正系數(shù)的計算結果的功能，則對于選擇最佳的條件相當有效。
作為一種顯示形式，最好能在圖7示出的散粒分布圖畫面上，能對每一個散粒區(qū)域切換顯示用計測值、校正值、利用高次EGA校正系數(shù)校正后的殘差誤差等。另外，這樣的圖形顯示最好能有選擇地顯示每片晶片及全部晶片的平均值，再有，作為各散粒區(qū)域內的顯示形態(tài)最好能有選擇地顯示數(shù)值數(shù)據(jù)顯示形式、及直方圖顯示形式。
再有，例如如特開平4-324615號公報(段落編號0066)所揭示的信號波形顯示對于選擇最佳條件是相當有效的。作為信號波形顯示的內容可以列舉出標記位置信息、標記檢測結果、標記檢測參數(shù)、標記形狀參數(shù)、晶片編號、散粒編號、及圖形顯示標尺等元器件制造方法以下，對在刻蝕工序中使用的上述曝光系統(tǒng)制造元器件的方法進行說明。
圖8為表示例如IC或LSI等半導體芯片、液晶屏、CCD、薄膜磁頭、微型機器等電子元器件的制造工序的流程圖。
如圖8所示，在電子元器件的制造工序中，首先，進行電子元器件的電路設計等元器件的功能·性能設計，進行實現(xiàn)該功能用的圖案設計(工序S810)，然后，制作形成設計好的電路圖案的掩模(工序S820)。
另一方面用硅等材料制造晶片(硅基板)(工序S830)。
然后，使用在工序S820制作的掩模及在工序S830制造的晶片，利用刻蝕技術等在晶片上形成實際的電路等(工序S840)。
具體為，首先，在晶片表面形成和絕緣膜、電極布線膜或半導體膜的薄膜(工序S841)，然后，在該薄膜的整個面上利用抗蝕劑涂布裝置(涂布設備)涂布感光劑(抗蝕劑)(工序S842)。
然后，將該涂布抗蝕劑后的基板置于上述本發(fā)明涉及的曝光裝置的晶片保持架上，同時將在工序S830中制成的掩模放在中間掩模工作臺上，將該掩模上形成的圖案縮小復印在晶片上(工序S843)。這時，在曝光裝置上，利用上述本發(fā)明涉及的對位方法依次對晶片上的各散粒區(qū)域對位，將掩模的圖案依次復印在各散粒區(qū)域。
曝光結束后，從晶片保持架上取下晶片，用顯影裝置(顯影劑)顯影(工序S844)。由此，在晶片表面形成掩模圖案的抗蝕劑圖像。
然后，在顯影處理結束的晶片上利用蝕刻裝置進行蝕刻處理(工序S845)，例如用等離子除去裝置除去殘留于晶片表面的抗蝕劑(工序S846)。
通過這樣，在晶片的各散粒區(qū)域上形成絕緣層或電極布線等圖形。而且通過改變掩模一次又一次重復這一處理，在晶片上形成實際的電路。
在晶片上形成電路后，接著，進行作為元器件的裝配(工序S850)。具體為，將晶片劃線切割成一片片的芯片，將各芯片裝在引線框或插件上進行連接電極的焊接，再進行樹脂密封后的封裝處理。
然后，進行制成元器件的動作確認測試、耐久性測試等檢查(工序S860)，作為成品元器件出廠等變形例還有，本實施方式為便于對本發(fā)明的理解所述的方式，本發(fā)明并不限于此，本實施方式所揭示的各種要素也包括屬于本發(fā)明的技術范圍內的所有設計變更或等同物，又能任意地作適當?shù)母鞣N形式的改變。
例如，曝光系統(tǒng)的全體構成不限于圖1示出的構成。
例如，如圖9A示出的曝光系統(tǒng)101那樣，也可以將其構成做成例如另行設置集中存儲EGA計測結果數(shù)據(jù)、或疊合計測結果、校正系數(shù)的組合等各種信息的信息服務器160。雖然圖中未示出，但也可以再讓別的計算機與內部網110連接，分散處理。
另外，如圖9B所示，可以是通過內部網110與別的其它通信網絡構建的系統(tǒng)，又或可以是作為所謂服務顧問型的系統(tǒng)構建的系統(tǒng)。
圖9B示出的曝光系統(tǒng)102為通過外部通信網絡170工廠系統(tǒng)103與服務器180連接的系統(tǒng)。
服務器180中集約并裝著圖9A的曝光系統(tǒng)101中的主計算機140及信息服務器160的功能等。工廠系統(tǒng)103實際上具有對晶片實施處理的曝光裝置200-i及疊合計測裝置130、以及作為與外部通信網絡170和內部網絡110連接的網間連接單元的通信控制裝置141。另外，外部通信網絡170例如為利用因特網或專用線路的通信網絡等。
這種曝光系統(tǒng)102適合用于由管理部門控制或管理例如配置在遠方的工廠中的工廠系統(tǒng)103。另外，雖然圖中未示出，但適合用于在一個服務器180上控制、管理多個工廠系統(tǒng)103這樣的情況。另外，對于在電子元器件的制造廠家構建的工廠系統(tǒng)103，也適用例如持有曝光裝置200的特性等信息的曝光裝置制造公司通過服務器180提供決定校正系數(shù)用的環(huán)境等的系統(tǒng)。
這樣，分擔曝光系統(tǒng)的各裝置中的計算、控制用的運算處理的形態(tài)，換言之，作為分散處理系統(tǒng)的功能的分散形態(tài)、或作為網絡系統(tǒng)的，上述各裝置的連接形態(tài)可以為任意的形態(tài)。
另外，本實施方式中，作為定位系統(tǒng)，對利用離軸方式的FIA系統(tǒng)(成像型式的定位傳感器)的情況進行了說明，但也可以利用不限于此的其它形式的標記檢測系統(tǒng)。即可以是TTR(Through The Reticle)方式、TTL(Through TheLens)方式、或離軸方式中的任何一種方式，再有，檢測方式可以是按照FIA系統(tǒng)等用的成像方式(圖像處理方式)以外，例如是檢測衍射光或散射光的方式等。例如，可以是這樣一種定位系統(tǒng)，它幾乎垂直地對晶片上的定位標記照射定位(相干)光束，使該標記產生的同一次數(shù)的衍射光(±1次、±2次、……、±n次衍射光)發(fā)生干涉并進行檢測。這時可以獨立地對每一次數(shù)檢測衍射光，至少可以利用一個次數(shù)的檢測結果，也可以對定位標記照射波長不同的多個定位(相干)光束，使每一波長各個次數(shù)的衍射光發(fā)生干涉并進行檢測。
另外，本發(fā)明不限于上述各實施方式那樣的步進掃描方式的曝光裝置，對于以步進重復方式、或接近方式的曝光裝置(X射線曝光裝置等)為主的各種方式的曝光裝置完全能同樣適用。
另外，曝光裝置中用的曝光用照明光(能束)不限于紫外光，也可以是X射線(包括EUV光)、電子射線或離子束等帶電粒子射線等。另外，也可以是適用于制造DNA芯片、掩模或中間掩模等的曝光裝置。
根據(jù)本發(fā)明，能減少對生產能力的影響，能提供對每片晶片進行最佳的散粒排列的非線性校正的對位方法、為此所用的最佳位置檢測式的檢測方法。
另外，提供一種能減少非線性分量的散粒排列誤差，并進行良好地保持疊合精度的曝光的曝光方法。
再有，本發(fā)明通過應用疊合精度高生產能力強的曝光工序，從而能提供以高效即高生產效率制造高質量電子元器件的元器件制造方法、及那樣的高質量元器件。
本次揭示與2003年2月26日提出的日本專利申請第2003-049421號所含的主題有關，其揭示的全部內容均作為參照事項明白地編寫于此。
權利要求
1.一種最佳位置檢測式的檢測方法，檢測形成于基板上的多個區(qū)域的位置檢測用的最佳位置檢測式，其特征在于，利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的規(guī)定計算式，根據(jù)算出形成于基板上的多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和計測所述多個區(qū)域所得的計測位置信息間的差分信息，決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)。
2.如權利要求1所述的最佳位置檢測式的檢測方法，其特征在于，根據(jù)算出所述多個區(qū)域中規(guī)定數(shù)量的所述區(qū)域的位置信息的算出規(guī)定數(shù)量位置信息和計測所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域得到的計測規(guī)定數(shù)量位置信息間的差分信息，決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)。
3.如權利要求1或2所述的最佳位置檢測式的檢測方法，其特征在于，決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)，使得所述算出位置信息和所述計測位置信息的差分為最小。
4.如權利要求3所述的最佳位置檢測式的檢測方法，其特征在于，決定所述規(guī)定計算式的所述多個系數(shù)，使得所述算出位置信息和所述計測位置信息的差分的平方和為最小。
5.一種對位方法，其特征在于，按照由權利要求1至4中任何一項所述的方法檢測的所述計算式，算出所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，使所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和規(guī)定位置對位。
6.一種曝光方法，將規(guī)定圖案復印到形成于基板的多個區(qū)域的各個區(qū)域上，其特征在于，利用權利要求5所述的對位方法，使所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印到對位后的所述區(qū)域。
7.一種元器件制造方法，其特征在于，包括利用權利要求6所述的曝光方法，將元器件圖案復印于元器件基板上的工序。
8.一種元器件，其特征在于，用權利要求7所述的元器件制造方法制造。
9.一種曝光方法，使形成于基板上的多個區(qū)域的每個區(qū)域和規(guī)定圖案對位，并用所述規(guī)定圖案將所述多個區(qū)域曝光，其特征在于，在登記期間，根據(jù)利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和預先測出的所述多個區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的所述多個系數(shù)，存儲決定該多個系數(shù)的第2計算式，在所述登記期間后的處理期間，讀出所述存儲的第2計算式，利用讀出的所述第2計算式算出所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的所述位置信息，使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印于所述對位后的區(qū)域。
10.如權利要求9所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間之前的先行處理期間中，計測所述多個區(qū)域的位置信息，存儲該計測位置信息。
11.如權利要求10所述的曝光方法，其特征在于，在所述先行處理期間中計測所述多個區(qū)域的位置信息，并存儲在該先行處理期間中測得的計測位置信息。
12.如權利要求10所述的曝光方法，其特征在于，在所述先行處理期間后，而且在所述登記期間前，計測所述先行處理期間的所述基板上的所述多個區(qū)域和所述規(guī)定圖案間的對位結果，根據(jù)該對位結果，存儲計測位置信息。
13.如權利要求10所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間改變所述對位的條件，對每個所述條件決定所述第2計算式的系數(shù)。
14.如權利要求13所述的曝光方法，其特征在于，所述對位條件根據(jù)對所述基板實施的處理的內容而變化。
15.如權利要求13所述的曝光方法，其特征在于，所述對位條件的變化，包括使所述第1計算式變化。
16.如權利要求13所述的曝光方法，其特征在于，所述對位條件的變化，包括在所述登記期間決定所述第2計算式時用的所述算出位置信息的數(shù)量、以及所述計測位置信息的數(shù)量的變化。
17.如權利要求13所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間，根據(jù)利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式算出所述多個區(qū)域中的規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的位置信息的算出位置信息和讀出的所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的多個系數(shù)，并存儲決定該多個系數(shù)的第2計算式，所述對位條件的變化包括所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域配置的變化。
18.如權利要求13所述的曝光方法，其特征在于，根據(jù)與所述多個區(qū)域對應檢測形成于所述基板上的標記的結果，通過信號波形解析、形成所述多個區(qū)域的計測位置信息，所述對位條件的變化，包括所述信號波形的解析方法的變化。
19.如權利要求13所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間，存儲對每個所述條件決定系數(shù)的多個所述第2計算式，在所述處理期間，從所述存儲的多個所述第2計算式，選擇特定的所述第2計算式，利用選擇的所述第2計算式算出所述基板上的所述多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的所述位置信息，使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印于對位后的所述區(qū)域上。
20.如權利要求19所述的曝光方法，其特征在于，在所述處理期間，計測所述基板上的所述多個區(qū)域的位置信息，根據(jù)該測得的所述多個區(qū)域的位置信息和利用所述存儲的多個所述第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息間的差分信息，從多個第2計算式中選擇特定的第2計算式。
21.如權利要求19所述的曝光方法，其特征在于，在所述處理期間，檢測所述基板上所述多個區(qū)域的排列傾向信息，根據(jù)測得的排列傾向信息，從多個所述第2計算式選擇特定的第2計算式。
22.如權利要求13所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間，根據(jù)利用對每個所述條件決定系數(shù)的多個第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和所述計測位置信息間的差分信息，有選擇地存儲特定的第2計算式。
23.一種曝光方法，使形成于基板的多個區(qū)域的各個區(qū)域和規(guī)定圖案對位，用所述規(guī)定圖案使所述多個區(qū)域曝光，其特征在于，在登記期間，使所述對位條件改變，根據(jù)對每個所述條件利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式，算出所述多個區(qū)域的位置信息和所述多個區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的所述多個系數(shù)，作為第2計算式進行登記，在所述登記期間后的處理期間，利用所述第2計算式算出基板上的多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的位置信息，使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印于對位后的所述區(qū)域。
24.如權利要求23所述的曝光方法，其特征在于，所述對位條件根據(jù)對所述基板實施的處理內容而變化。
25.如權利要求23所述的曝光方法，其特征在于，所述對位條件變化包括使所述第1計算式變化。
26.如權利要求23所述的曝光方法，其特征在于，所述對位條件變化，包括在所述登記期間決定所述第2計算式時用的所述算出位置信息的數(shù)量、以及所述計測位置信息的數(shù)量的變化。
27.如權利要求23所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間，使所述對位條件改變，對每個所述條件，根據(jù)利用具有2次及2次以上的次數(shù)和多個系數(shù)的第1計算式算出所述多個區(qū)域中規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的位置信息的算出位置信息和預存的所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域的計測位置信息間的差分信息，決定所述第1計算式的所述多個系數(shù)，并作為第2計算式存儲，所述對位條件變化，包括所述規(guī)定數(shù)量的區(qū)域配置的變化。
28.如權利要求23所述的曝光方法，其特征在于，所述多個區(qū)域的計測位置信息，與所述多個區(qū)域相對應并根據(jù)對形成于所述基板上的標記的檢測結果通過信號波形的解析而形成，所述對位條件的變化，包括所述信號波形解析方法的變化。
29.如權利要求23所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間，存儲多個所述第2計算式，在所述處理期間，從所述存儲的多個所述第2計算式中選擇特定的第2計算式，利用所選的所述第2計算式算出基板上的多個區(qū)域的各個區(qū)域的位置信息，根據(jù)算出的所述位置信息，使所述多個區(qū)域的各個區(qū)域和所述規(guī)定圖案對位，將所述規(guī)定圖案復印于對位后的所述區(qū)域。
30.如權利要求29所述的曝光方法，其特征在于，在所述處理期間，計測基板上的多個區(qū)域的位置信息，根據(jù)測得的所述多個區(qū)域的所述位置信息和利用所述存儲的多個所述第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息間的差分信息，從多個所述的第2計算式選擇特定的所述第2計算式。
31.如權利要求29所述的曝光方法，其特征在于，在所述處理期間，檢測所述基板上的多個區(qū)域的排列傾向信息，根據(jù)測得的所述排列傾向信息，從多個所述的第2計算式選擇特定的所述第2計算式。
32.如權利要求23所述的曝光方法，其特征在于，在所述登記期間，根據(jù)對每個所述條件利用決定系數(shù)的第2計算式算出所述多個區(qū)域的位置信息的算出位置信息和所述計測位置信息間的差分信息，有選擇地存儲特定的第2計算式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能減少對生產能力影響，并能對每片晶片進行最佳的散粒排列的非線性校正的對位方法。根據(jù)本發(fā)明，通過進行有高次項的EGA計算校正非線性誤差。校正條件(校正系數(shù))預先對每一種加工條件參照1個或多個、EGA記錄數(shù)據(jù)或疊合計測數(shù)據(jù)而選出，并登記在曝光裝置中，在曝光裝置作批處理時，通過檢測某幾個采樣散粒的散粒排列而檢測非線性誤差的傾向，從基于此登記的多個校正系數(shù)中選擇最合適的一個校正系數(shù)。而且，繼通常EGA之后，進行使用選好的校正系數(shù)的高次EGA，校正非線性分量，對各散粒區(qū)域進行對位。
文檔編號G01B21/00GK1751378SQ20048000479
公開日2006年3月22日 申請日期2004年2月24日 優(yōu)先權日2003年2月26日
發(fā)明者沖田晉一 申請人:株式會社尼康