JPH0968812A - 露光装置及びエラーショット判別方法 - Google Patents

露光装置及びエラーショット判別方法

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JPH0968812A JP7243980A JP24398095A JPH0968812A JP H0968812 A JPH0968812 A JP H0968812A JP 7243980 A JP7243980 A JP 7243980A JP 24398095 A JP24398095 A JP 24398095A JP H0968812 A JPH0968812 A JP H0968812A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置において、エラーショットの判別を
より正確に行なえるようにする。 【解決手段】 原版のパターンを基板103上に転写す
る露光装置において、原版とウエハとの相対位置ずれを
示す情報を得る手段104,106,108と、相対位
置ずれ情報に基づいてエラーショットの判別を行う判別
手段113とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、露光装置及びそれに適
用し得るエラーショットの判別方法に関し、詳しくは高
精度に位置決めするXYステージの位置決め状態等を評
価し、エラーショットの正確な判別およびラフレイヤの
露光処理におけるスループットを向上させたものに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、レチクルもしくはマスク(原版)
のパターンをXYステージ上のウエハに転写する露光装
置において、XYステージの制御回路は、通常、露光中
に指令位置と計測位置との偏差をサンプリングし、偏差
が一定のトレランス量を越えた場合にその露光に係るシ
ョットはエラーショットであると判別している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術によれば、露光時間が長いとき、短いと
き、レイヤがクリティカルなとき、ラフなときなど露光
条件が変わったときに、仕様を満足する露光ができたか
どうかを正しく判別することができないという問題があ
る。
【0004】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、露光装置において、エラーショットの判別
をより正確に行なえるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段および作用】この目的を達
成するため本発明では、原版のパターンを基板上に転写
する露光装置において、原版とウエハとの相対位置ずれ
を示す情報を得、この相対位置ずれ情報に基づいてエラ
ーショットの判別を行うようにしている。
【0006】より具体的には、露光期間中において前記
相対位置ずれ情報を所定間隔でサンプリングして記憶し
ておき、これを統計的に処理することによりエラーショ
ット判別を行う。この統計的処理は、前記位置ずれ情報
の平均値及び標準偏差の算出を含み、この平均値および
標準偏差が原版と基板間の所定の重ね合せ精度および転
写像の所定の解像度をそれぞれ満足するか否かによりエ
ラーショット判別を行う。位置ずれ情報の平均値は、原
版と基板の重ね合せ誤差を示し、位置ずれ情報の標準偏
差は転写像の解像度に対応する。したがって、これら平
均値および標準偏差に基づけば、正確なエラーショット
の判別が行われる。
【0007】また、前記所定の重ね合せ精度および解像
度を、露光レイヤに応じて、各露光レイヤで要求される
仕様に沿って変化させることにより、ラフレイヤの場合
は重ね合せ精度および解像度の範囲により余裕をもたせ
ることができる。したがってラフレイヤの場合は、その
露光期間において露光中の外乱となり得る駆動、例えば
搬送系を駆動させることができ、その分露光処理のスル
ープットが向上する。
【0008】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 [実施例1]図1は、本発明の第1の実施例に係るXY
ステージおよびXYステージ制御回路を示すブロック図
である。同図において、101はXYステージ、102
はXYステージ102上に設けられ、ウエハ103を保
持するウエハチャックである。105はXYステージ1
01のX軸およびY軸駆動用のモータ、107はモータ
105を駆動するドライバであり、これらがXYステー
ジ102の駆動系を構成する。また、104はXYステ
ージ101に固定されたミラー、106はレーザ測長器
であり、これらがXYステージ102位置の測定系を構
成する。レーザ測長器106より出射されたレーザ光1
08が、XYステージ101に固定されたミラー104
で反射され、再びレーザ測長器106に入射することに
より、XYステージ101の位置が検出される。110
はCPU、112は制御用プログラムが格納されたRO
M、113は制御用プログラムを展開したり、位置デー
タを蓄えたりするRAM、114はインターフェース
部、115はパルスジェネレータ、111はこれらを接
続するバスであり、これらによりXYステージ制御回路
が構成される。モータ105に対する指令は、CPU1
10がバス111を通じてパルスジェネレータ115に
駆動量を設定し、これがドライバ107に伝達されるこ
とにより付与される。レーザ測長器106からの位置デ
ータはインターフェース部114からバス111を通じ
てCPU110またはRAM113に送られる。
【0009】図2(a)は、XYステージ101がステ
ップ状の指令値に対してどのように応答するかを示す図
である。同図に示すように、指令値201がステップ状
に変化しているのに対し、検出位置202は立ち上がり
で遅れ、オーバシュートした後、収束し、図2(a)中
の時間Tにおいて露光される。収束した後も高周波の振
動はなくならない。
【0010】図2(b)は、図2(a)の露光時間Tの
部分を拡大した図であり、検出された位置202が徐々
に収束している場合と、途中で外乱振動が加わっている
場合を示している。このような振動は、露光性能の解像
度や重ね合せ精度に悪影響を与えてしまう。
【0011】以下、この悪影響について具体的に説明す
る。
【0012】図3は、図2(b)における位置変動を位
置に対する存在確率で示した図である。X軸についての
指令値xr に対して、平均値xm がずれている。平均値
mは、数1式のように表される。
【0013】
【数1】 ここで、xr とxm の差xe (=xr −xm )は、その
まま重ね合せ誤差になってしまう。総合重ね合せ精度は
0.25μmL&S(それぞれ0.25μm幅のライン
およびスペースからなるパターン)では60nm、0.
15μmL&Sでは40nmであり、そのうちXYステ
ージ101の位置決め精度は例えば0.25μmL&S
では10nm、0.15μmL&Sでは6nmである。
また、バラツキを示す標準偏差σx は、解像度を低下さ
せる。標準偏差σx は、数2式のように表される。
【0014】
【数2】 同様に、Y軸や他の軸に関しても同じ処理が行なわれ
る。
【0015】また、露光時間T中で光源の強度の変化が
大きい場合は、光量に応じて重み付けをしなければなら
ない。強度の関数をI(t)とすると、数1式および数
2式は数3式のように表されなければならない。
【0016】
【数3】 また、一般に解像度を示す値としてMTFが用いられ
る。図4は、空間周波数が大きくなるにつれて、またσ
が大きくなるにつれてMTFが低下していることを示し
ている。σは一般の軸(例えば、X軸やY軸)の標準偏
差である。空間周波数をuとしたとき、MTFは近似的
に数4式のように表すことができる。
【0017】
【数4】 MTFが0.8以上で解像できるとすると、0.25μ
mL&Sでは空間周波数uが2本/μmとなるので図4
より、σ=50nmの振動まで許容することができる。
同様に、0.15μmL&Sでは、空間周波数uが3.
3本/μmとなるのでσ=30nmの振動まで許容する
ことができる。
【0018】露光仕様をまとめると表1のようになる。
【0019】
【表1】 本実施例では、この仕様に基づいて露光終了後直ちにエ
ラーショットではないかどうかを判別するために、露光
時間中、XYステージ101の位置情報を蓄える。具体
的には、振動の主要な周波数成分の2倍以上のレートで
サンプリングする。数1式および数2式もしくは数3式
の演算を行ない、表1の露光仕様を満足しているかどう
かでエラーショット判別ができる。また、表1の露光仕
様は、クリティカルレイヤにおける値であり、ラフレイ
ヤではこれより余裕があるので、露光中に外乱となりう
る他の駆動部、例えば搬送系を駆動することで、スルー
プットを向上することができる。また、露光時間が長い
場合は駆動部の動作時間を増やすことも可能である。
【0020】このように露光時間中の振動を定量的に評
価することで、エラーショット判別のみならず、ラフレ
イヤにおいては余裕が定量的に見積もれるので、外乱と
なりうる駆動でも所定の範囲内で実行することにより、
スループットを向上することができる。
【0021】[実施例2]図5は、本発明の第2の実施
例に係るリアルタイムAAを有する露光装置とその制御
回路のブロック図である。同図において、501は露光
光源、502はレチクル、503はレンズ光学系、50
4はレチクル502とウエハ103の位置ずれをリアル
タイムで検出するピックアップである。ピックアップ5
04からの検出信号はAAユニット510で位置ずれ情
報に変換され、バス111を通して、CPU110もし
くはRAM113に送られる。
【0022】図6は、このようなリアルタイムAAによ
り得られた位置ずれ検出結果を示す図であり、露光時間
T中における指令値601に対する位置ずれ量602の
変化の様子を示している。このデータをもとに実施例1
と同様に各軸の平均値と標準偏差を求めることで、エラ
ーショット判別を行なう。本実施例では、レチクル50
2とウエハ103の相対位置を検出しているため、実施
例1よりも正確にエラーショット判別を行うことができ
る。
【0023】[実施例3]図7は、本発明の第3の実施
例に係るスキャン露光装置の構成を示す。スキャン露光
装置は、レチクルステージ701とウエハステージ10
1を同期して駆動させることで小さな口径のレンズでも
広い露光画角を確保できるシステムである。しかし、レ
チクルステージ701とウエハステージ101を高精度
に同期駆動させないと画角内で倍率や露光量が不均一に
なってしまう。そこで、高精度に駆動させるため、レー
ザ測長器106を用いてレチクルステージ701および
ウエハステージ101の位置を検出してずれ量をフィー
ドバックしながら、モータ105によってそれらのステ
ージを駆動している。
【0024】図8は、レーザ測長器106もしくは、リ
アルタイムAAにより露光時間中のレチクルステージ7
01とウエハステージ101の指令値801に対する同
期ずれ量802を示した図である。スキャン露光装置で
はスキャン軸の位置合わせが特に難しいので、実施例1
と同様に各軸の平均値と標準偏差を求めることで、エラ
ーショット判別を行うことは、極めて有効である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、露
光装置において、原版と基板との相対位置ずれ情報に基
づいてエラーショット判別を行うようにし、さらには、
この相対位置ずれ情報を露光時間中にサンプリングし、
その露光が終了した後に相対位置ずれ情報の平均値と標
準偏差を求め、これらが所定の重ね合せ精度および解像
度を満足するか否かによりエラーショット判別を行なう
ようにしたため、正確なエラーショット判別処理を行な
うことができる。また、ラフレイヤにおいては、前記重
ね合せ精度および解像度の余裕を定量的に見積もること
ができるため、外乱となりうる搬送系等の駆動でも所定
の範囲内であれば実行することができる。このため、ス
ループットを向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例に係るXYステージお
よびXYステージ制御回路の構成を示す図である。
【図2】 XYステージの指令値に対する応答性を示す
図である。
【図3】 XYステージの位置における存在確率を示す
図である。
【図4】 空間周波数とMTFの関係を示す図である。
【図5】 本発明の第2の実施例に係るリアルタイムA
Aを有する露光装置とその制御回路の構成を示す図であ
る。
【図6】 露光時間中のレチクルとウエハの位置ずれを
示す図である。
【図7】 本発明の第3の実施例に係るスキャン露光装
置の概要図である。
【図8】 露光時間中のレチクルステージとウエハステ
ージの同期誤差を示す図である。
【符号の説明】
101:XYステージ、102:ウエハチャック、10
3:ウエハ、104:ミラー、105:モータ、10
6:レーザ測長器、107:ドライバ、108:レーザ
光、110:CPU、111:バス、112:ROM、
113:RAM、114:インターフェース部、11
5:パルスジェネレータ、201:指令値、202:検
出位置、501:露光光源、502:レチクル、50
3:レンズ光学系、504:ピックアップ、510:A
Aユニット、601:指令値、602:位置ずれ量、7
01:レチクルステージ、801:指令値、802:同
期ずれ量。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原版のパターンを基板上に転写する露光
    装置において、前記原版と前記ウエハとの相対位置ずれ
    を示す情報を得る手段と、前記相対位置ずれ情報に基づ
    いてエラーショットの判別を行う判別手段とを具備する
    ことを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】 前記判別手段は、露光期間中において前
    記相対位置ずれ情報を所定間隔でサンプリングして記憶
    する記憶手段を備え、前記判別手段は、これによって記
    憶された前記相対位置ずれ情報を統計的に処理すること
    により前記エラーショット判別を行うものであることを
    特徴とする請求項1記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 前記統計的処理は、前記位置ずれ情報の
    平均値及び標準偏差の算出を含み、前記判別手段は、こ
    の平均値および標準偏差が前記原版と基板間の所定の重
    ね合せ精度および転写像の所定の解像度をそれぞれ満足
    するか否かにより前記エラーショット判別を行うもので
    あることを特徴とする請求項2記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記判別手段は前記所定の重ね合せ精度
    および解像度を、露光レイヤに応じて変えるものでるこ
    とを特徴とする請求項3記載の露光装置。
  5. 【請求項5】 原版のパターンを基板上に転写する露光
    装置において、前記原版と前記ウエハとの相対位置ずれ
    を示す情報を得、この相対位置ずれ情報に基づいてエラ
    ーショットの判別を行うことを特徴とするエラーショッ
    ト判別方法。
  6. 【請求項6】 前記エラーショットの判別は、露光期間
    中において前記相対位置ずれ情報を所定間隔でサンプリ
    ングして記憶しておき、露光終了後、記憶された前記相
    対位置ずれ情報を統計的に処理することにより行うこと
    を特徴とする請求項5記載のエラーショット判別方法。
  7. 【請求項7】 前記統計的処理においては、前記位置ず
    れ情報の平均値及び標準偏差を算出し、前記エラーショ
    ットの判別は、この平均値および標準偏差が前記原版と
    基板間の所定の重ね合せ精度および転写像の所定の解像
    度をそれぞれ満足するか否かにより行うことを特徴とす
    る請求項6記載のエラーショット判別方法。
  8. 【請求項8】 前記所定の重ね合せ精度および解像度
    を、露光レイヤに応じて変えることを特徴とする請求項
    7記載のエラーショット判別方法。
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JPH09186073A (ja) * 1996-01-04 1997-07-15 Canon Inc 露光装置および方法

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