JP2003318089A - Method of analyzing errors of exposed position, pattern for analyzing errors of exposed position, exposure mask, and exposure apparatus - Google Patents
Method of analyzing errors of exposed position, pattern for analyzing errors of exposed position, exposure mask, and exposure apparatusInfo
- Publication number
- JP2003318089A JP2003318089A JP2002121656A JP2002121656A JP2003318089A JP 2003318089 A JP2003318089 A JP 2003318089A JP 2002121656 A JP2002121656 A JP 2002121656A JP 2002121656 A JP2002121656 A JP 2002121656A JP 2003318089 A JP2003318089 A JP 2003318089A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exposure
- pattern
- substrate
- mask
- position accuracy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 86
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 64
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成され
た下地パターンに対して露光マスクを用いて重ね合わせ
露光を行う場合の露光位置精度の誤差を、その誤差要因
毎に分離して検出することが可能な露光位置精度の解析
方法に関し、さらにはこの解析方法に用いる露光位置精
度解析用パターン、露光マスク、および露光装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects an error in exposure position accuracy when overlay exposure is performed on an underlying pattern formed on a substrate by using an exposure mask by detecting each error factor separately. The present invention relates to a possible exposure position accuracy analysis method, and further to an exposure position accuracy analysis pattern, an exposure mask, and an exposure apparatus used in this analysis method.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、リソ
グラフィー処理によって、エッチングや不純物の注入な
どを行う際のマスクとなるレジストパターンを基板上に
形成している。一連のリソグラフィー処理においては、
基板上に形成された下地アライメントマークの検出位置
に基づいて露光位置を補正する、いわゆるアライメント
を行いながら下地のパターンに重ね合わせたパターン露
光(重ね合わせ露光)が行われている。2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor device, a resist pattern serving as a mask for etching or implanting impurities is formed on a substrate by a lithographic process. In a series of lithographic processing,
Pattern exposure (overlay exposure) is performed in which an exposure position is corrected on the basis of a detection position of a base alignment mark formed on a substrate, that is, so-called alignment is performed and the base pattern is superimposed.
【0003】ところで、近年における半導体装置の製造
工程では、各工程に適する露光装置を用いた重ね合わせ
露光(いわゆる、ミックスアンドマッチ)が行われてお
り、異なる露光装置間における重ね合わせ精度が要求さ
れている。そこで、重ね合わせ露光を行う場合には、実
デバイス形成用の転写パターンと共に、位置精度測定用
の転写パターンのパターン露光も行う。この位置精度測
定用の転写パターンは、基板上に形成されている位置制
度測定用の下地パターンに重ね合わせて形成され、下地
パターンと共に一組の測定マークを構成する。そして、
各測定マークについて、下地パターンに対する転写パタ
ーンのズレ量を合わせ精度測定器によって測定し、測定
されたずれ量を重ね合わせ露光における露光位置精度の
誤差として検知している。By the way, in recent semiconductor device manufacturing processes, overlay exposure (so-called mix-and-match) using an exposure apparatus suitable for each step is performed, and overlay accuracy between different exposure apparatuses is required. ing. Therefore, when overlay exposure is performed, pattern exposure of the transfer pattern for position accuracy measurement as well as the transfer pattern for forming the actual device is also performed. The transfer pattern for measuring the position accuracy is formed so as to overlap with the base pattern for measuring the position accuracy formed on the substrate, and constitutes a set of measurement marks together with the base pattern. And
For each measurement mark, the amount of displacement of the transfer pattern with respect to the underlying pattern is measured by an alignment accuracy measuring device, and the measured amount of deviation is detected as an error in exposure position accuracy in overlay exposure.
【0004】そして、検知された誤差に基づいて、露光
装置間における重ね合わせ精度を保証し、また誤差が大
きい場合にはこの誤差をうち消すように露光装置の露光
光学系の設定を補正し、適正に補正された露光装置を用
いて実製品製造のための重ね合わせ露光を行っている。Then, based on the detected error, the overlay accuracy between the exposure apparatuses is guaranteed, and when the error is large, the setting of the exposure optical system of the exposure apparatus is corrected so as to cancel this error. Overlay exposure is performed for manufacturing an actual product by using an appropriately corrected exposure apparatus.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
にして検知された露光位置精度の誤差には、その露光装
置に特有の露光光学系の系統誤差の他に、露光マスクに
形成されたパターンの位置精度の誤差(露光マスクの歪
み)、および基板上に形成された下地パターンの位置精
度の誤差(基板の歪み)が全て含まれている。However, in the exposure position accuracy error detected as described above, in addition to the systematic error of the exposure optical system peculiar to the exposure apparatus, the pattern formed on the exposure mask Position error (exposure mask distortion) and position error of the underlying pattern formed on the substrate (substrate distortion).
【0006】このため、検知された誤差に基づいて露光
装置における露光光学系の設定を補正しても、精度の高
い補正を行うことはできなかった。Therefore, even if the setting of the exposure optical system in the exposure apparatus is corrected on the basis of the detected error, the correction cannot be performed with high accuracy.
【0007】そこで本発明は、露光装置における露光位
置精度の露光光学系の系統誤差と、露光マスクの歪み
と、下地基板の歪みとを、それぞれ分離して検出するこ
とが可能な露光位置精度解析方法、およびこの解析方法
に用いられる露光位置精度解析用パターン、露光マス
ク、および露光装置を提供することを目的とする。Therefore, the present invention is an exposure position accuracy analysis capable of separately detecting the systematic error of the exposure optical system of the exposure position accuracy in the exposure apparatus, the distortion of the exposure mask, and the distortion of the underlying substrate. An object of the present invention is to provide a method, an exposure position accuracy analysis pattern, an exposure mask, and an exposure apparatus used in this analysis method.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の露光位置精度解析方法は、下地パター
ンが形成された基板に対して、露光マスクを用いた重ね
合わせ露光を行う場合の露光位置精度解析方法であっ
て、次のように行うことを特徴としている。先ず、重ね
合わせ露光に用いる露光装置の露光光学系、基板、およ
び露光マスクの3つの要素のうちの1つを、他の2つの
要素に対して相対的にかつ露光光軸を中心にした複数の
回転角度で回転させた複数回の重ね合わせ露光を行い、
当該基板上の各下地パターンに重ね合わせて転写パター
ンを形成する。その後、下地パターンに対する転写パタ
ーンのズレ量を測定し、さらに各回転角度に対応して測
定された各ズレ量を、当該回転角度分だけ戻す座標変換
を行う。そして、座標変換した各座標位置に付いて得ら
れた複数のズレ量の平均値を求め、この平均値を、上述
した重ね合わせ露光の際に回転させた1つの要素の歪み
に起因して当該座標位置に生じる露光位置精度の誤差と
する。The exposure position accuracy analysis method of the present invention for achieving the above object is a method of performing overlay exposure using an exposure mask on a substrate on which a base pattern is formed. The method of analyzing the exposure position accuracy is characterized by being performed as follows. First, one of the three elements of the exposure optical system of the exposure apparatus used for overlay exposure, the substrate, and the exposure mask is arranged in a plurality relative to the other two elements and centered on the exposure optical axis. Perform multiple overlay exposures rotated at the rotation angle of
A transfer pattern is formed by superimposing each base pattern on the substrate. After that, the shift amount of the transfer pattern with respect to the base pattern is measured, and further, the coordinate conversion for returning each shift amount measured corresponding to each rotation angle by the rotation angle is performed. Then, an average value of a plurality of shift amounts obtained for each coordinate-converted coordinate position is obtained, and the average value is caused by the distortion of one element rotated during the above-described overlay exposure. This is the error in the exposure position accuracy that occurs at the coordinate position.
【0009】このような解析方法では、露光装置の露光
光学系、基板、および露光マスクの3つの要素のうちの
1つを、他の2つの要素に対して所定の回転角度で回転
させて重ねあわせ露光を行うため、各回転角度での重ね
合わせ露光では、回転させた1つの要素に起因する誤差
成分のみがこの回転に追従する。したがって、下地パタ
ーンと各回転角度での重ね合わせ露光によって形成され
た転写パターンとのズレ量を測定し、測定値を座標変換
して平均化することで、回転させた要素に起因して生じ
る誤差成分のみを抽出したズレ量が得られる。In such an analysis method, one of the three elements of the exposure optical system of the exposure apparatus, the substrate, and the exposure mask is rotated at a predetermined rotation angle with respect to the other two elements, and is superimposed. Since the alignment exposure is performed, in the overlay exposure at each rotation angle, only the error component caused by one rotated element follows this rotation. Therefore, by measuring the amount of deviation between the underlying pattern and the transfer pattern formed by superposition exposure at each rotation angle, and averaging the measured values by coordinate conversion, the error caused by the rotated element is measured. The shift amount obtained by extracting only the component is obtained.
【0010】また本発明の露光位置精度解析用パターン
は、上述した本発明の解析方法を実施するための露光位
置精度解析用パターンであり、基板上に設けられた下地
パターンと、露光マスクを用いた露光によって基板上に
形成された転写パターンとからなる測定マークで構成さ
れている。そして特に、基板上の露光領域面に対する法
線を軸にして当該露光領域面を360/n度(nは2以
上の正数)ずつ回転させた各レイアウト図が全て一致す
る様に、当該露光領域面に測定マークを配置してなる。Further, the exposure position accuracy analysis pattern of the present invention is an exposure position accuracy analysis pattern for carrying out the above-described analysis method of the present invention, and uses a base pattern provided on a substrate and an exposure mask. And a transfer pattern formed on the substrate by exposure. Then, in particular, the exposure is performed so that the layout diagrams obtained by rotating the exposure area surface by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) by about the normal line to the exposure area surface on the substrate are all in agreement. Measurement marks are arranged on the area surface.
【0011】このような構成の露光位置精度解析用パタ
ーンでは、下地パターンのレイアウト図に対して転写パ
ターンのレイアウト図を360/n度(nは2以上の正
数)ずつ回転させて重ね合わせても、各下地パターンと
転写パターンとの関係が同一に保たれる。つまり、露光
光軸を中心に基板や露光マスクを360/n度(nは2
以上の正数)ずつ回転させて形成された露光位置精度解
析用パターンであっても、これらを構成する各測定マー
クにおいては、各下地パターンと転写パターンとの関係
が同一に保たれるのである。したがって、上述した露光
位置精度解析方法を行う場合、各回転角度で得られた測
定マークにする関するズレ量を、均等に取り扱うことが
可能になる。In the exposure position accuracy analysis pattern having such a structure, the layout diagram of the transfer pattern is rotated by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) at a time and overlapped with the layout diagram of the base pattern. Also, the relationship between each base pattern and the transfer pattern is kept the same. That is, the substrate and the exposure mask are set to 360 / n degrees (n is 2
Even if the exposure position accuracy analysis patterns are formed by rotating each of the above positive numbers), the relationship between each base pattern and the transfer pattern is kept the same in each measurement mark constituting them. . Therefore, when the exposure position accuracy analysis method described above is performed, it becomes possible to uniformly handle the deviation amount relating to the measurement mark obtained at each rotation angle.
【0012】そして本発明の露光マスクは、露光領域面
の法線を軸にして当該露光領域面を360/n度(nは
2以上の正数)ずつ回転させた各レイアウト図が全て一
致する様に、当該露光領域面に露光位置精度解析用の露
光パターンが配置されていることを特徴としている。In the exposure mask of the present invention, the layout diagrams obtained by rotating the exposure area surface by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) by the normal line of the exposure area surface are all in agreement. Similarly, an exposure pattern for exposure position accuracy analysis is arranged on the exposure area surface.
【0013】このような露光マスクでは、露光領域面の
法線を軸にして当該露光領域面を360/n度(nは2
以上の正数)ずつ回転させた全ての露光において、同一
レイアウトでのパターン露光が行われる。In such an exposure mask, the exposure area surface is 360 / n degrees (n is 2) with the normal line of the exposure area surface as an axis.
The pattern exposure with the same layout is performed in all the exposures rotated by the above positive number).
【0014】さらに本発明の露光装置は、上述した本発
明の解析方法を実施するための露光装置であり、露光マ
スクをその法線を軸にして360/n度(nは2以上の
正数)ずつ回転させた各状態で保持可能なマスク保持部
と、露光対象となる基板をその法線を軸にして360/
n度ずつ回転させた各状態で保持可能なステージとを備
えたことを特徴としている。Further, the exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus for carrying out the above-described analysis method of the present invention, and the exposure mask is 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) with its normal line as an axis. ) And a mask holder that can be held in each state, and the substrate to be exposed 360 /
and a stage that can be held in each state rotated by n degrees.
【0015】このような構成の露光装置では、露光光学
系、基板、および露光マスクのうちの1つの要素を、露
光光軸を中心に360/n度ずつ他の2つの要素に対し
て相対的に回転させた各状態での重ね合わせ露光が行わ
れる。In the exposure apparatus having such a structure, one element of the exposure optical system, the substrate, and the exposure mask is set at 360 / n degrees relative to the other two elements about the exposure optical axis. Overlay exposure is performed in each state rotated to.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、重
ね合わせ露光における露光位置精度解析用パターン、露
光装置、露光マスク、これらを用いた露光位置精度解析
方法の順に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in the order of an exposure position accuracy analysis pattern in overlay exposure, an exposure apparatus, an exposure mask, and an exposure position accuracy analysis method using these.
【0017】<露光位置精度解析用パターン>図1
(1)は、露光位置精度解析用パターンの一例を示す平
面図であり、図1(2)は、図1(1)の露光位置精度
解析用パターンを構成する測定マークの一例を示す平面
図である。<Exposure Position Accuracy Analysis Pattern> FIG.
FIG. 1A is a plan view showing an example of an exposure position accuracy analysis pattern, and FIG. 1B is a plan view showing an example of measurement marks constituting the exposure position accuracy analysis pattern of FIG. 1A. Is.
【0018】これらの図で示された露光位置精度解析用
パターン(以下、単に解析用パターンと記す)1は、基
板W上の露光領域面A内に、複数の測定マーク3をそれ
ぞれ所定の座標位置(x,y)に配置してなる。The exposure position accuracy analysis pattern 1 (hereinafter, simply referred to as an analysis pattern) 1 shown in these figures has a plurality of measurement marks 3 at predetermined coordinates in an exposure area plane A on a substrate W. It is arranged at the position (x, y).
【0019】各測定マーク3は、主尺として形成された
下地パターン5と、この下地パターン5に重ね合わせて
副尺として形成された転写パターン7とで構成されてい
る。これらの下地パターン5と転写パターン7とは、こ
れらの位置関係によって、下地パターン5に対する転写
パターン7のx−y方向のズレ量が検知されるように構
成されている。このような測定マーク3の一例として、
ここでは、x方向に延設された2本のラインとy方向に
延設された2本のラインとで矩形を構成してなる下地パ
ターン5の中央に、一回り小さく同様の矩形を構成して
なる転写パターン7を設けた構成を示したが、測定マー
ク3の構成はこれに限定されることはない。Each measurement mark 3 is composed of a base pattern 5 formed as a main scale, and a transfer pattern 7 formed as a sub-scale on the base pattern 5. The base pattern 5 and the transfer pattern 7 are configured to detect the amount of deviation of the transfer pattern 7 with respect to the base pattern 5 in the xy directions based on their positional relationship. As an example of such a measurement mark 3,
Here, a similar and smaller rectangle is formed in the center of the base pattern 5, which is a rectangle formed by two lines extending in the x direction and two lines extending in the y direction. Although the configuration in which the transfer pattern 7 formed by the above is provided is shown, the configuration of the measurement mark 3 is not limited to this.
【0020】そして、このような測定マーク3は、露光
領域面Aの中心Oに対する法線を軸にして露光領域面A
を360/n度(nは2以上の正数)ずつ回転させた各
レイアウト図が全て一致する、いわゆるn回回転対称形
に、露光領域面A内に配置されていることとする。ま
た、露光領域面A内の全領域において露光位置精度の解
析が可能なように、露光領域面A内に均等に測定マーク
3が配置されることが好ましい。The measurement mark 3 as described above has the exposure area surface A with the normal to the center O of the exposure area surface A as an axis.
Are arranged in the exposure area plane A in a so-called n-fold rotational symmetry form in which all the layout diagrams rotated by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) all match. Further, it is preferable that the measurement marks 3 are evenly arranged in the exposure area surface A so that the exposure position accuracy can be analyzed in the entire area of the exposure area surface A.
【0021】ここでは、一例として、正方形の露光領域
面A内に、x方向6列×y方向6行のマトリックス状に
測定マーク3を配列させた場合を図示した。このように
測定マーク3を配列してなる解析用パターン1は、中心
Oに対する法線を軸にして露光領域面Aを90度(=3
60/4度)ずつ回転させた各レイアウト図が全て一致
する、4回回転対称形となる。Here, as an example, the case where the measurement marks 3 are arranged in a matrix of 6 columns in the x direction and 6 rows in the y direction in the square exposure area surface A is shown. In the analysis pattern 1 formed by arranging the measurement marks 3 in this way, the exposure area surface A is 90 degrees (= 3
It becomes a four-fold rotational symmetry, in which all layout diagrams rotated by 60/4 degrees all match.
【0022】このような構成の解析用パターン1は、主
尺としての下地パターン5が予め形成された基板W上に
レジスト膜を成膜し、このレジスト膜に対して下記で説
明する露光マスクを用いた露光を行い、その後現像処理
を行うことによってレジスト膜からなる転写パターン7
を形成することによって得られる。この際、基板Wの露
光領域面Aに形成された下地パターン5のレイアウト
と、露光マスクによる露光で露光領域面Aに形成される
転写パターン7のレイアウトとが精度良く重なり、各下
地パターン5の中心座標、すなわち各測定マーク3の中
心座標(x,y)に対して転写パターン7の中心が重な
るように、アライメントマーク4を用いて基板Wの露光
領域面Aに対する露光マスクのアライメントを行うこと
が重要である。尚、アライメントマーク9については、
次に詳しく説明する。また、下地パターン5は、転写パ
ターン7の形成とは異なる露光装置を用いた露光とその
後の現像によってレジストパターン形成し、このレジス
トパターンをマスクにして基板Wの表面材料をエッチン
グすることによって形成されている。In the analysis pattern 1 having such a structure, a resist film is formed on the substrate W on which the underlying pattern 5 as the main scale is previously formed, and an exposure mask described below is applied to the resist film. The transfer pattern 7 made of a resist film is formed by performing the exposure used and then performing the development process.
Is obtained by forming. At this time, the layout of the base pattern 5 formed on the exposure area surface A of the substrate W and the layout of the transfer pattern 7 formed on the exposure area surface A by the exposure with the exposure mask are accurately overlapped, and each base pattern 5 is formed. Aligning the exposure mask with the exposure area surface A of the substrate W by using the alignment mark 4 so that the center of the transfer pattern 7 overlaps the center coordinate, that is, the center coordinate (x, y) of each measurement mark 3. is important. Regarding the alignment mark 9,
The details will be described below. The base pattern 5 is formed by forming a resist pattern by exposure using an exposure device different from the formation of the transfer pattern 7 and subsequent development, and etching the surface material of the substrate W using the resist pattern as a mask. ing.
【0023】このような解析用パターン1は、下地パタ
ーン5のレイアウトに対して転写パターン7のレイアウ
トを90度ずつ回転させても、各下地パターン5と転写
パターン7との関係が同一に保たれ、同一の測定マーク
3が構成される。このため、露光光軸を中心に基板Wや
露光マスクを360/n度(nは2以上の正数)ずつ回
転させて形成された露光位置精度解析用パターン1であ
っても、これらを構成する各測定マーク3においては、
各下地パターン5と転写パターン7との関係が同一に保
たれるのである。したがって、以下で説明する露光位置
精度解析方法を行う場合、各回転角度で得られた測定マ
ーク3にする関するズレ量を、均等に取り扱うことが可
能になる。In such an analysis pattern 1, even if the layout of the transfer pattern 7 is rotated 90 degrees with respect to the layout of the base pattern 5, the relationship between each base pattern 5 and the transfer pattern 7 is kept the same. , The same measurement mark 3 is configured. Therefore, even if the exposure position accuracy analysis pattern 1 is formed by rotating the substrate W or the exposure mask by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) about the exposure optical axis, these are configured. For each measurement mark 3
The relationship between each base pattern 5 and the transfer pattern 7 is kept the same. Therefore, when the exposure position accuracy analysis method described below is performed, it is possible to uniformly handle the deviation amount relating to the measurement mark 3 obtained at each rotation angle.
【0024】<露光マスク>図2は、上述した解析用パ
ターンを得るための露光マスク10の平面図である。こ
の図に示す露光マスク10の露光領域面10Aには、図
1で示した転写パターン(7)を基板上に形成するため
の露光パターン11と、実デバイス用の露光デバイスパ
ターン(図示省略)およびアライメント用の露光アライ
メントパターン11aが形成されている。そして、露光
デバイスパターンが配置された空きスペースに、上述し
た測定マーク(3)と同様の配置状態で露光パターン1
1が設けられ、さらにこれらの空きスペースに露光アラ
イメントパターン11aが設けられている。<Exposure Mask> FIG. 2 is a plan view of the exposure mask 10 for obtaining the above-described analysis pattern. On the exposure area surface 10A of the exposure mask 10 shown in this figure, an exposure pattern 11 for forming the transfer pattern (7) shown in FIG. 1 on a substrate, an exposure device pattern for an actual device (not shown) and An exposure alignment pattern 11a for alignment is formed. Then, in the empty space where the exposure device pattern is arranged, the exposure pattern 1 is arranged in the same arrangement as the above-mentioned measurement mark (3).
1 is provided, and an exposure alignment pattern 11a is provided in these empty spaces.
【0025】このうち、露光パターン11は、上述した
ように、図1を用いて説明した測定マーク(3)と同一
の配置状態、すなわち露光領域面10Aの中心O’に対
する法線を軸にして露光領域面10Aを360/n度
(ここでは90度)ずつ回転させた各レイアウト図が全
て一致するn回回転対称形(ここではn=4の4回対称
回転対称形)に、露光領域面10A内に配置されている
こととする。ここでは、一例として、図1に示した露光
マークと同様に、正方形の露光領域面10A内に均等
に、x方向6列×y方向6行のマトリックス状に露光パ
ターン11を配列させた場合を図示した。Of these, the exposure pattern 11 is in the same arrangement as the measurement mark (3) described with reference to FIG. 1, that is, with the normal line to the center O ′ of the exposure area surface 10A as an axis, as described above. The exposure area surface 10A is rotated by 360 / n degrees (here, 90 degrees) by n times rotational symmetry (here, n = 4 four times symmetry rotational symmetry) in which the respective layout diagrams are all matched. It is supposed to be arranged within 10A. Here, as an example, as in the case of the exposure marks shown in FIG. 1, a case where the exposure patterns 11 are evenly arranged in a matrix of 6 columns in the x direction and 6 rows in the y direction within the square exposure region surface 10A. Illustrated.
【0026】また、露光アライメントパターン11a
は、露光対象となる基板の各露光領域面に形成されてい
る下地アライメントパターンと組み合わせることで、露
光領域面に対する露光マスク10の位置合わせを行うも
のである。特にここでは、基板の露光領域面に対して、
露光マスク10の露光領域面10Aを90度ずつ回転さ
せたそれぞれの場合で、基板の露光領域面に形成された
下地パターンのレイアウトと、露光マスク10による露
光で基板の露光領域面に形成される転写パターンのレイ
アウトとが精度良く重なるように、基板の露光領域面に
対して露光マスク10の位置合わせが可能な露光アライ
メントパターン11aが構成されていることとする。Further, the exposure alignment pattern 11a
Is for aligning the exposure mask 10 with respect to the exposure area surface by combining with the underlying alignment pattern formed on each exposure area surface of the substrate to be exposed. Especially here, with respect to the exposure area surface of the substrate,
In each case where the exposure area surface 10A of the exposure mask 10 is rotated by 90 degrees, the layout of the base pattern formed on the exposure area surface of the substrate and the exposure area surface of the substrate are formed by the exposure by the exposure mask 10. It is assumed that the exposure alignment pattern 11a that allows the exposure mask 10 to be aligned with the exposure region surface of the substrate is configured so as to accurately overlap the layout of the transfer pattern.
【0027】ここで、この露光マスク10が等倍露光用
のステンシルマスクである場合、複数列のラインからな
る各露光アライメントパターン11aが、露光領域面1
0Aの周縁部に、中心O’に対して360/n度(ここ
では90度)ずつ回転移動させた状態で配置されている
こととする。配置された状態において、各露光アライメ
ントパターン11aは、露光領域面10Aを構成する辺
に対してラインを垂直または水平に保って配置されてい
ることとする。Here, when the exposure mask 10 is a stencil mask for equal-magnification exposure, each exposure alignment pattern 11a consisting of a plurality of lines of lines is used as the exposure area surface 1
It is assumed that they are arranged on the peripheral portion of 0A in a state of being rotated and moved by 360 / n degrees (here, 90 degrees) with respect to the center O ′. In the arranged state, each of the exposure alignment patterns 11a is arranged so that the line is kept vertical or horizontal with respect to the side forming the exposure area surface 10A.
【0028】この露光アライメントパターン11aは、
露光対象となる基板に形成された下地アライメントパタ
ーンと組み合わせて用いられる。This exposure alignment pattern 11a is
It is used in combination with a base alignment pattern formed on a substrate to be exposed.
【0029】すなわち、図3に示すように、露光対象と
なる基板Wの露光領域面Aには、図1で示した下地パタ
ーン5および実デバイス用の下地デバイスパターン(図
示省略)の他に、アライメント用の下地アライメントパ
ターン5aが設けられているのである。下地アライメン
トパターン5aは、複数列のラインで構成されている。
そして、基板Wに投影させた露光マスクの露光パターン
のレイアウトが、基板W上の下地パターン5のレイアウ
トと一致した状態において、図4に示すように、露光ア
ライメントパターン11aを構成するラインの配列中心
c’と、メンブレンを透過して見える下地アライメント
パターン5aのラインの配列中心cとが全て一致するよ
うな位置に、各アライメントパターン5aが配置されて
いることとする。That is, as shown in FIG. 3, on the exposure area surface A of the substrate W to be exposed, in addition to the underlying pattern 5 and the underlying device pattern (not shown) for an actual device shown in FIG. The underlying alignment pattern 5a for alignment is provided. The base alignment pattern 5a is composed of a plurality of lines of lines.
Then, in a state where the layout of the exposure pattern of the exposure mask projected on the substrate W matches the layout of the underlying pattern 5 on the substrate W, as shown in FIG. 4, the center of the array of lines forming the exposure alignment pattern 11a. It is assumed that each alignment pattern 5a is arranged at a position such that c ′ and the array center c of the line of the underlying alignment pattern 5a seen through the membrane all match.
【0030】したがって、基板の露光領域面に対する露
光マスクのアライメントは、下地アライメントパターン
5aを構成するラインの配列中心cと、露光アライメン
トパターン11aを構成するラインの配列中心c’と
が、全て一致するように基板の露光領域面に対して露光
マスクの位置を相対的に移動させることによってなされ
る。Therefore, in the alignment of the exposure mask with respect to the surface of the exposure area of the substrate, the array center c of the lines forming the underlying alignment pattern 5a and the array center c'of the lines forming the exposure alignment pattern 11a are all aligned. As described above, the position of the exposure mask is relatively moved with respect to the exposure area surface of the substrate.
【0031】尚、図4に示すように、下地アライメント
パターン5aを構成する各ライン、および露光アライメ
ントパターン11aを構成する各ラインは、ドットの配
列によって構成されていても良い。また、重ね合わせ露
光後の基板上には、下地アライメントパターン5に重ね
合わせて露光アライメントパターン11aが転写された
アライメントマーク(図1のアライメントマーク9)が
形成される。As shown in FIG. 4, each line forming the base alignment pattern 5a and each line forming the exposure alignment pattern 11a may be formed by an array of dots. In addition, an alignment mark (alignment mark 9 in FIG. 1) is formed on the substrate after the overlay exposure, on which the exposure alignment pattern 11a is transferred so as to be superimposed on the underlying alignment pattern 5.
【0032】以上、図2を用いて説明した構成の露光マ
スク10では、露光領域面10Aの中心O’に対する法
線を軸にして露光領域面10Aを360/n度(ここで
は90度)ずつ回転させた全ての露光において、基板の
露光領域に対して同一レイアウトでのパターン露光を行
うことができる。As described above, in the exposure mask 10 having the structure described with reference to FIG. 2, the exposure area surface 10A is 360 / n degrees (here, 90 degrees) each with the normal line to the center O'of the exposure area surface 10A as an axis. In all the rotated exposures, it is possible to perform the pattern exposure with the same layout on the exposure area of the substrate.
【0033】<露光装置>次に、上述した露光マスクを
用いた重ね合わせ露光を行う露光装置の構成を説明す
る。図5には、このような露光装置の一例を示した。こ
の図に示す露光装置20は、低加速電子露光(LEEP
L:Low energy E-beam Proximity Projection Lithogr
apy)用の露光装置であり、露光マスク10に形成され
た露光パターンが、基板W上の露光領域面Aに対して等
倍で露光される。<Exposure Device> Next, the structure of an exposure device for performing overlay exposure using the above-mentioned exposure mask will be described. FIG. 5 shows an example of such an exposure apparatus. The exposure apparatus 20 shown in this figure is a low acceleration electron exposure (LEEP).
L: Low energy E-beam Proximity Projection Lithogr
a exposure device for apy), in which the exposure pattern formed on the exposure mask 10 is exposed to the exposure area surface A on the substrate W at the same magnification.
【0034】この図に示す露光装置20は、露光光とし
て電子ビームe(荷電粒子線)を発生させる電子銃21
(照射部)を備えている。そして、この電子銃21から
放出された電子ビームeの経路上に、電子ビームeの経
路(露光光軸)を法線とする状態で上述した構成の露光
マスク10を保持するためのマスク保持部23が設けら
れ、さらに、露光マスク10との間に間隔dを保って基
板Wを保持するステージ25が配置されている。また、
電子銃21とマスク保持部23との間には、電子ビーム
eの経路を囲む状態で、コンデンサレンズ27a、電子
ビームeを制限するアパーチャー27b、電子ビームe
の照射位置を制御するためのデフレクター27c〜27
fからなる露光光(電子ビームe)を制御するための露
光光学系27が配置されている。The exposure apparatus 20 shown in this figure has an electron gun 21 for generating an electron beam e (charged particle beam) as exposure light.
(Irradiation unit). Then, on the path of the electron beam e emitted from the electron gun 21, a mask holding unit for holding the exposure mask 10 having the above-described configuration with the path (exposure optical axis) of the electron beam e as a normal line. 23, and a stage 25 that holds the substrate W at a distance d from the exposure mask 10 is arranged. Also,
Between the electron gun 21 and the mask holder 23, a condenser lens 27a, an aperture 27b for limiting the electron beam e, and an electron beam e in a state of enclosing the path of the electron beam e.
Deflectors 27c to 27 for controlling the irradiation position of
An exposure optical system 27 for controlling the exposure light (electron beam e) composed of f is arranged.
【0035】そして特に、マスク保持部23は、露光マ
スク10を、その露光領域面10Aの法線を軸にして3
60/n度(nは2以上の正数であり、ここではn=4
の90度)ずつ回転させた各状態で保持可能に構成され
ている。尚、このマスク保持部23は、マスク保持部2
3自体が、360/n度ずつ回転可能に構成されていて
も良く、また上記所定角度ずつ回転させた状態の露光マ
スク10を保持可能に構成されていても良い。Then, in particular, the mask holding unit 23 sets the exposure mask 10 to 3 with the normal line of the exposure area surface 10A as an axis.
60 / n degrees (n is a positive number of 2 or more, where n = 4
It can be held in each state rotated by 90 degrees). In addition, the mask holding unit 23 is the mask holding unit 2
3 itself may be configured to be rotatable by 360 / n degrees, or may be configured to be capable of holding the exposure mask 10 in a state of being rotated by the predetermined angle.
【0036】またさらに、ステージ25は、xyステッ
パステージであり、かつ基板Wを、その各露光領域面A
の法線を軸にして360/n度(nは2以上の正数であ
り、ここではn=4の90度)ずつ回転させた各状態で
保持可能に構成されている。尚、このステージ25は、
ステージ25自体が、360/n度ずつ回転可能に構成
されていても良く、また上記所定角度ずつ回転させた状
態の基板Wを、保持可能に構成されていても良い。Furthermore, the stage 25 is an xy stepper stage, and the substrate W is exposed to each exposure area surface A
It is configured such that it can be held in each state rotated by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more, and here, 90 degrees of n = 4) about the normal line of. In addition, this stage 25
The stage 25 itself may be configured to be rotatable by 360 / n degrees, or may be configured to be capable of holding the substrate W rotated by the predetermined angle.
【0037】このような構成の露光装置では、露光光学
系27、基板W、および露光マスク10のうちの1つの
要素を、露光光軸を中心に360/n度ずつ他の2つの
要素に対して相対的に回転させた各状態での重ね合わせ
露光を行うことができる。In the exposure apparatus having such a configuration, one element of the exposure optical system 27, the substrate W, and the exposure mask 10 is set at 360 / n degrees with respect to the other two elements about the exposure optical axis. It is possible to perform overlay exposure in each state in which the relative rotation is performed.
【0038】<露光位置精度解析方法>次に、上述した
ような解析パターンにより、上述した露光マスクおよび
露光装置を用いた重ね合わせ露光における露光位置精度
を解析する方法を説明する。<Exposure Position Accuracy Analysis Method> Next, a method of analyzing the exposure position accuracy in overlay exposure using the above-described exposure mask and exposure apparatus with the above-described analysis pattern will be described.
【0039】先ず、図5に示した露光装置20に、露光
対象となる基板Wと露光マスク10とを、基準状態に設
置する。尚、基板Wは、図3を用いて説明した下地パタ
ーン5が形成された基板Wであり、露光マスク10は、
図2を用いて説明した露光パターン11が形成された露
光マスク10である。First, in the exposure apparatus 20 shown in FIG. 5, the substrate W to be exposed and the exposure mask 10 are set in the reference state. The substrate W is the substrate W on which the base pattern 5 described with reference to FIG. 3 is formed, and the exposure mask 10 is
It is the exposure mask 10 on which the exposure pattern 11 described with reference to FIG. 2 is formed.
【0040】これらの基板Wおよび露光マスク10を設
置した上記基準状態においては、露光光学系27および
基板Wに対して、露光マスク10の回転状態がθ=0度
であるとする。そして、この基準状態(r0)におい
て、基板W上の1つの露光領域面A(r0)に対して、露光
マスク10のアライメントを行った後、この露光領域面
A(r0)に対して第1の露光を行う。In the reference state where the substrate W and the exposure mask 10 are installed, the rotation state of the exposure mask 10 with respect to the exposure optical system 27 and the substrate W is θ = 0 degree. Then, in this reference state (r0), after aligning the exposure mask 10 with respect to one exposure area surface A (r0) on the substrate W, the first exposure area surface A (r0) is aligned with the first exposure area surface A (r0). Exposure.
【0041】次に、露光光学系27および基板Wに対し
て、露光マスク10のみを、露光光軸に対して例えば左
回りに360/n度(ここでは90度)回転させてマス
ク保持部23に保持させた第1の回転状態(r90)に
する。この第1の回転状態(r90)は、基準状態(r
0)から、露光光学系27および基板Wに対して露光マ
スク10のみを相対的にr=+90°回転させた状態と
なる。そして、この第1の回転状態(r90)におい
て、基板W上の次の露光領域面A(r90)に対して、露光
マスク10のアライメントを行った後、この露光領域面
A(r90)に対して2回目の露光を行う。Next, with respect to the exposure optical system 27 and the substrate W, only the exposure mask 10 is rotated, for example, 360 / n degrees (here, 90 degrees) counterclockwise with respect to the exposure optical axis, and the mask holder 23 is rotated. To the first rotation state (r90) held by. The first rotation state (r90) is the reference state (r90).
From 0), only the exposure mask 10 is relatively rotated with respect to the exposure optical system 27 and the substrate W by r = + 90 °. Then, in the first rotation state (r90), after aligning the exposure mask 10 with respect to the next exposure area surface A (r90) on the substrate W, with respect to this exposure area surface A (r90). Second exposure is performed.
【0042】その後、露光光学系27および基板Wに対
して、露光マスク10のみを、第1の回転状態(r9
0)からさらに左回りに360/n度(ここでは+90
度)回転させてマスク保持部23に保持させた第2の回
転状態(r180)にする。この第2の回転状態(r1
80)は、基準状態(r0)から、露光マスク10のみ
を露光光学系27および基板Wに対して相対的にr=+
180度回転させた状態となる。そして、この第2の回
転状態(r180)において、基板W上の次の露光領域
面A(r180)に対して、露光マスク10のアライメントを
行った後、この露光領域面A(r180)に対して3回目の露
光を行う。Thereafter, with respect to the exposure optical system 27 and the substrate W, only the exposure mask 10 is moved to the first rotation state (r9).
0) to 360 / n degrees counterclockwise (+90 here)
The second rotation state (r180) held by the mask holding section 23 is rotated. This second rotation state (r1
In 80), from the reference state (r0), only the exposure mask 10 is relatively r = + with respect to the exposure optical system 27 and the substrate W.
It is rotated 180 degrees. Then, in the second rotation state (r180), after the exposure mask 10 is aligned with the next exposure area surface A (r180) on the substrate W, the exposure area surface A (r180) is aligned with the exposure area surface A (r180). And perform the third exposure.
【0043】以下、同様にして、露光マスク10のみ
を、第2の回転状態(r180)からさらに左回りに3
60/n度(ここでは+90度)回転させてマスク保持
部23に保持させた第3の回転状態(r270)で、基
板W上の新たな露光領域面A(r270)に対して4回目の露
光を行う。Thereafter, similarly, only the exposure mask 10 is rotated counterclockwise from the second rotation state (r180).
In the third rotation state (r270) in which the mask holder 23 is rotated by 60 / n degrees (here, +90 degrees), it is the fourth time with respect to the new exposure area surface A (r270) on the substrate W. Expose.
【0044】以上のようにして、基板W上のn箇所(こ
こでは4箇所)の各露光領域面A(r0),A(r90),A(r1
80),A(r270)に対して露光を行った後、現像処理を行
うことで基板Wの各露光領域面Aに転写パターンを形成
する。これにより、4箇所の露光領域面A(r0),A(r9
0),A(r180),A(r270)には、図1を用いて説明したよ
うな解析用パターン1が形成される。尚、以上の4箇所
の露光領域面A(r0),A(r90),A(r180),A(r270)
は、同一履歴の異なるウエハW上であっても良い。As described above, n (four in this case) exposure area surfaces A (r0), A (r90), A (r1) on the substrate W are formed.
80) and A (r270) are exposed, and then development processing is performed to form a transfer pattern on each exposed area surface A of the substrate W. As a result, the four exposure area surfaces A (r0) and A (r9
0), A (r180), and A (r270) have the analysis pattern 1 as described with reference to FIG. The above four exposure area surfaces A (r0), A (r90), A (r180), A (r270)
May be on wafers W having the same history.
【0045】ここで、図6(1)には、上述した基準状
態(r0)での露光が成された露光領域面A(r0)に形成
された解析用パターン1(r0)を示し、図6(2)には上
述した第1の回転状態(r90)での露光が成された露
光領域面A(r90)に形成された解析用パターン1(r90)を
示す。尚、説明を簡単にするために、これらの各図にお
いては、解析用パターン1(r0),1(r90)を構成する複
数の測定マーク3を、4つの測定マーク3で代表して示
した。Here, FIG. 6A shows the analysis pattern 1 (r0) formed on the exposure area surface A (r0) which has been exposed in the reference state (r0) described above. 6 (2) shows the analysis pattern 1 (r90) formed on the exposure area surface A (r90) that has been exposed in the first rotation state (r90) described above. In addition, in order to simplify the description, in each of these drawings, the plurality of measurement marks 3 constituting the analysis patterns 1 (r0) and 1 (r90) are represented by four measurement marks 3 as representatives. .
【0046】そして、露光領域面A(r0)に形成された解
析用パターン1(r0)に付いて、これらを構成する全ての
測定マーク3における露光位置のずれ量(xd,yd)
r0を測定する。そして、各測定マーク3の座標(x,
y)r0と、それぞれの測定マーク3について測定された
ズレ量(xd,yd)r0とを関連づける。このため、露
光領域面A(r=0)に関しては、下記(1)のような座標
とズレ量とを関連付けたデータが、測定マーク3の個数
分だけ得られる。
(x,y)r0,(xd,yd)r0…(1)Then, with respect to the analysis pattern 1 (r0) formed on the exposure area surface A (r0), the shift amount (xd, yd) of the exposure position in all the measurement marks 3 constituting them.
Measure r0 . Then, the coordinates (x,
y) r0 is associated with the shift amount (xd, yd) r0 measured for each measurement mark 3. Therefore, with respect to the exposure area surface A (r = 0), data as shown in (1) below in which the coordinates and the deviation amount are associated with each other are obtained by the number of the measurement marks 3. (X, y) r0 , (xd, yd) r0 (1)
【0047】さらに、露光領域面A(r90)に形成された
解析用パターン1(r90)に付いて、これらを構成する全
ての測定マーク3における露光位置のずれ量(xd,y
d)r9 0を測定する。そして、各測定マーク3の座標
(x,y)r90と、それぞれの測定マーク3について測
定されたズレ量(xd,yd)r90とを関連づける。こ
のため、露光領域面A(r90)に関しては、下記(2)の
ような座標とズレ量とを関連付けたデータが、測定マー
ク3の個数分だけ得られる。
(x,y)r90,(xd,yd)r90…(2)Further, with respect to the analysis pattern 1 (r90) formed on the exposure area surface A (r90), the exposure position deviation amount (xd, y) in all the measurement marks 3 constituting them.
d) r9 0 to measure. Then, the coordinates (x, y) r90 of each measurement mark 3 and the deviation amount (xd, yd) r90 measured for each measurement mark 3 are associated with each other. Therefore, as for the exposure area surface A (r90), the data as shown in (2) below in which the coordinates and the deviation amount are associated with each other are obtained by the number of the measurement marks 3. (X, y) r90 , (xd, yd) r90 (2)
【0048】同様に、他の露光領域面A(r180),A(r27
0)に関し、下記(3),(4)のように、座標とズレ量
とを関連付けたデータを、それぞれ測定マーク3の個数
分だけ得る。
(x,y)r180,(xd,yd)r180…(3)
(x,y)r270,(xd,yd)r270…(4)Similarly, the other exposure area surfaces A (r180) and A (r27)
Regarding 0), as in the following (3) and (4), data associating the coordinates with the deviation amount is obtained for each of the measurement marks 3. (X, y) r180 , (xd, yd) r180 (3) (x, y) r270 , (xd, yd) r270 (4)
【0049】次に、以上のようにして得られた(1)〜
(4)のデータを座標変換する。ここでは、各露光領域
面A(r0),A(r90),A(r180),A(r270)を露光した際
の露光マスクの回転状態を、基準状態(r0)に戻すよ
うに座標変換を行うこととする。具体的には、各露光領
域面A(r0)に関するデータはそのまま用い、A(r90)に
関するデータは−90度の座標変換を行い、A(r180)に
関するデータは−180度の座標変換を行い、A(r270)
に関するデータは−270度の座標変換を行う。Next, (1) to (1) obtained as described above
The coordinates of the data of (4) are converted. Here, coordinate conversion is performed so that the rotation state of the exposure mask at the time of exposing each exposure area surface A (r0), A (r90), A (r180), A (r270) is returned to the reference state (r0). I will do it. Specifically, the data regarding each exposure area surface A (r0) is used as it is, the data regarding A (r90) is subjected to the coordinate conversion of −90 degrees, and the data regarding A (r180) is subjected to the coordinate conversion of −180 degrees. , A (r270)
The data related to the coordinate conversion is -270 degrees.
【0050】この表面座標変換により、全ての測定マー
ク3に関し、下記(5)〜(8)のような変換が行われ
る。尚、矢印の左側が各露光領域面A(r0),A(r90),
A(r180),A(r270)に関する元のデータであり、矢印の
右側が座標変換後のデータであることとする。
(x,y)r0,(xd,yd)r0→(x,y)r0,(xd,yd)r0…(5)
(x,y)r90,(xd,yd)r90→(x,y)r0,(xd,yd)r0…(6)
(x,y)r180,(xd,yd)r180→(x,y)r0,(xd,yd)r0…(7)
(x,y)r270,(xd,yd)r270→(x,y)r0,(xd,yd)r0…(8)By this surface coordinate conversion, the following conversions (5) to (8) are performed on all the measurement marks 3. The left side of the arrow indicates each exposure area surface A (r0), A (r90),
It is the original data regarding A (r180) and A (r270), and the right side of the arrow is the data after coordinate conversion. (X, y) r0 , (xd, yd) r0 → (x, y) r0 , (xd, yd) r0 (5) (x, y) r90 , (xd, yd) r90 → (x, y) r0 , (xd, yd) r0 (6) (x, y) r180 , (xd, yd) r180 → (x, y) r0 , (xd, yd) r0 ... (7) (x, y) r270 , ( Xd , yd) r270 → (x, y) r0 , (xd, yd) r0 (8)
【0051】以上のような座標変換を行うことで、同一
の座標値を有するデータがn組(ここでは4組)ずつ発
生することになる。By performing the coordinate conversion as described above, data having the same coordinate value is generated every n sets (4 sets in this case).
【0052】そこで、以上のような座標変換処理を行っ
た後、同一座標値に関連付けられたn=4個のズレ量を
平均化処理し、各座標値について算出された平均値を、
露光マスクの歪みに起因して各座標位置に生じる露光位
置精度の誤差とする。Therefore, after the coordinate conversion processing as described above is performed, n = 4 deviation amounts associated with the same coordinate value are averaged, and the average value calculated for each coordinate value is
The error is the exposure position accuracy error that occurs at each coordinate position due to the distortion of the exposure mask.
【0053】そして、このような露光位置精度の誤差に
基づき、露光マスクの歪みを補正する。この際、この露
光マスクの歪みが、露光装置の露光光学系の調整で補正
可能な範囲である場合には、得られた誤差に基づいて露
光マスクの歪みを打ち消すように、露光光学系を補正し
て実デバイス形成用の重ね合わせ露光を行う。一方、こ
の露光マスクの歪みが、露光装置の露光光学系の調整で
補正不可能である場合には、この歪みを打ち消すように
露光マスクにおける実デバイス用の露光パターン自体を
補正するか、または露光マスクの再形成を行う。Then, the distortion of the exposure mask is corrected based on such an error in the exposure position accuracy. At this time, if the distortion of the exposure mask is within a range that can be corrected by adjustment of the exposure optical system of the exposure apparatus, the exposure optical system is corrected so as to cancel the distortion of the exposure mask based on the obtained error. Then, overlay exposure for forming an actual device is performed. On the other hand, when the distortion of the exposure mask cannot be corrected by adjusting the exposure optical system of the exposure apparatus, the exposure pattern itself for the actual device in the exposure mask is corrected so as to cancel the distortion, or the exposure mask is exposed. Re-form the mask.
【0054】以上においては、図5に示した露光光学系
27および基板Wに対して、露光マスク10のみを回転
させて複数回の露光を行うことで、露光マスク10の歪
みに起因して各座標位置に生じる露光位置精度の誤差を
得る場合を説明したが、同様に、露光光学系27および
基板Wの歪みに起因して各座標位置に生じる露光位置精
度の誤差を得ることも可能である。In the above, the exposure optical system 27 and the substrate W shown in FIG. 5 are exposed a plurality of times by rotating only the exposure mask 10 to cause the exposure mask 10 to distort. Although the case of obtaining the error of the exposure position accuracy that occurs at the coordinate position has been described, similarly, it is also possible to obtain the error of the exposure position accuracy that occurs at each coordinate position due to the distortion of the exposure optical system 27 and the substrate W. .
【0055】例えば、基板Wの歪みに起因して生じる露
光位置精度の誤差を得る場合には、上述と同様の基準状
態(r0)での露光と、露光光学系27および露光マス
ク10に対して、基板Wを露光光軸に対して360/n
度(ここでは例えば+90度)ずつ回転させて複数回の
露光とを行うこととする。For example, when obtaining an error in the exposure position accuracy caused by the distortion of the substrate W, the exposure in the reference state (r0) similar to the above and the exposure optical system 27 and the exposure mask 10 are performed. , The substrate W is 360 / n with respect to the exposure optical axis
The exposure is performed a plurality of times by rotating each time (here, for example, +90 degrees).
【0056】その後は、上述したと同様に、この露光に
よって得られた露光位置精度解析用パターンの各測定マ
ークについてズレ量を測定する。そして、各測定マーク
の座標と測定された各ズレ量とを関連付け、露光光学系
27の回転状態を、基準状態(r0)に戻すように座標
変換を行い、同一座標値に関連付けられた複数のズレ量
の平均値を得る。この平均値を、基板Wの歪みに起因し
て各座標位置に生じる露光位置精度の誤差とする。After that, in the same manner as described above, the deviation amount is measured for each measurement mark of the exposure position accuracy analysis pattern obtained by this exposure. Then, the coordinates of each measurement mark and each measured deviation amount are associated with each other, coordinate conversion is performed so that the rotation state of the exposure optical system 27 returns to the reference state (r0), and a plurality of coordinates associated with the same coordinate value are obtained. Obtain the average value of the deviation. This average value is defined as an exposure position accuracy error that occurs at each coordinate position due to the distortion of the substrate W.
【0057】そして、このような露光位置精度の誤差に
基づき、基板Wの歪みを補正する。この際、この基板W
の歪みが、露光装置の露光光学系の調整で補正可能な範
囲である場合には、得られた誤差に基づいて基板の歪み
(下地パターンの形成位置のズレ)を打ち消すように、
露光光学系を補正して実デバイス形成用の重ね合わせ露
光を行うようにする。一方、基板の歪みが、露光装置の
露光光学系の調整で補正不可能である場合には、この歪
みを打ち消すように、実デバイス用の下地パターン自体
を補正するか、または下地パターンの再形成を行う。Then, the distortion of the substrate W is corrected based on such an error in the exposure position accuracy. At this time, this substrate W
If the distortion is within a range that can be corrected by adjusting the exposure optical system of the exposure apparatus, the distortion of the substrate (deviation of the formation position of the underlying pattern) is canceled based on the obtained error.
The exposure optical system is corrected to perform overlay exposure for forming an actual device. On the other hand, when the distortion of the substrate cannot be corrected by adjusting the exposure optical system of the exposure apparatus, the underlying pattern itself for the actual device is corrected or the underlying pattern is reformed so as to cancel the distortion. I do.
【0058】また、露光光学系27の歪みに起因して生
じる露光位置精度の誤差を得る場合には、上述と同様の
基準状態(r0)での露光と、露光光学系27に対し
て、露光マスク10および基板Wを、露光光軸に対して
360/n度(ここでは−90度)ずつ回転させて複数
回の露光とを行うこととする。これにより、露光マスク
10および基板Wに対して、相対的に露光光学系27の
みを+90度ずつ回転させた複数回の露光を行う。Further, in order to obtain an error in the exposure position accuracy caused by the distortion of the exposure optical system 27, the exposure in the reference state (r0) as described above and the exposure optical system 27 are performed. The mask 10 and the substrate W are rotated by 360 / n degrees (here, -90 degrees) with respect to the exposure optical axis, and exposure is performed a plurality of times. Thus, the exposure mask 10 and the substrate W are exposed a plurality of times by rotating only the exposure optical system 27 by +90 degrees.
【0059】その後は、上述したと同様に、この露光に
よって得られた露光位置精度解析用パターンの各測定マ
ークについてズレ量を測定する。そして、各測定マーク
の座標と測定された各ズレ量とを関連付け、露光光学系
27の回転状態を、基準状態(r0)に戻すように座標
変換を行い、同一座標値に関連付けられた複数のズレ量
の平均値を得る。この平均値を、露光光学系27の歪み
に起因して各座標位置に生じる露光位置精度の誤差とす
る。After that, in the same manner as described above, the deviation amount is measured for each measurement mark of the exposure position accuracy analysis pattern obtained by this exposure. Then, the coordinates of each measurement mark and each measured deviation amount are associated with each other, coordinate conversion is performed so that the rotation state of the exposure optical system 27 returns to the reference state (r0), and a plurality of coordinates associated with the same coordinate value are obtained. Obtain the average value of the deviation. This average value is defined as an exposure position accuracy error that occurs at each coordinate position due to the distortion of the exposure optical system 27.
【0060】そして、このような露光位置精度の誤差に
基づき、この歪みを打ち消すように露光装置の露光光学
系を補正し、補正された露光装置を用いて実デバイス形
成用の重ね合わせ露光を行う。Then, based on such an error in the exposure position accuracy, the exposure optical system of the exposure apparatus is corrected so as to cancel this distortion, and overlay exposure for forming an actual device is performed using the corrected exposure apparatus. .
【0061】また、以上のような露光光学系27、基板
W、露光マスク10のうちの1つの要素を他の2つの要
素に対して回転させた露光を、3つの要素に対してそれ
ぞれ行うことで、3つの要素に起因する各座標位置に生
じる露光位置精度の誤差を全て得ることが可能である。Further, the exposure in which one element of the exposure optical system 27, the substrate W, and the exposure mask 10 as described above is rotated with respect to the other two elements is performed for each of the three elements. Thus, it is possible to obtain all the errors in the exposure position accuracy that occur at each coordinate position due to the three elements.
【0062】尚、以上の実施形態においては、図1を用
いて説明した露光位置精度解析用パターン1の測定マー
ク3、および図2を用いて説明した露光マスク10の露
光パターン11が、露光領域面A,10Aの中心Oに対
する法線を軸にして90度ずつ回転させた各レイアウト
図が全て一致する、いわゆる4回回転対称形に配置され
ている場合を説明した。しかし、本発明はこれに限定さ
れることはなく、360/n度(nは2以上の正数)ず
つ回転させたレイアウト図が全て一致するように、測定
マーク3が配置された露光位置精度解析用パターン1、
および露光パターン11が配置された露光マスク10で
あれば、同様の解析方法を行うことが可能であり、同様
の効果を得ることが可能である。ただし、解析方法を実
施するための重ね合わせ露光においては、基板Wや露光
マスクを360/n度ずつ回転させることとする。In the above embodiment, the measurement mark 3 of the exposure position accuracy analysis pattern 1 described with reference to FIG. 1 and the exposure pattern 11 of the exposure mask 10 described with reference to FIG. The case where the layout diagrams rotated by 90 degrees about the normal to the center O of the planes A and 10A are arranged in the same so-called four-fold rotational symmetry form has been described. However, the present invention is not limited to this, and the exposure position accuracy in which the measurement marks 3 are arranged so that all the layout diagrams rotated by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) match each other. Analysis pattern 1,
With the exposure mask 10 on which the exposure pattern 11 is arranged, the same analysis method can be performed, and the same effect can be obtained. However, in the overlay exposure for performing the analysis method, the substrate W and the exposure mask are rotated by 360 / n degrees.
【0063】尚、nは大きいほうが、精度の高い位置精
度解析を行うことが可能になる。また、実施形態に示し
たように、n=4とすることで、矩形形状の露光領域面
A,10Aに効率良く測定マーク3および露光パターン
11を配置しつつ、精度の高い位置精度解析を行うこと
が可能である。また、n=4とすることで、露光マスク
および基板の回転角度が90度になるため、矩形形状の
基板および露光マスクであれば、露光装置内への収納性
を確保することが可能である。The larger n is, the more accurate position accuracy analysis can be performed. Further, as shown in the embodiment, by setting n = 4, the measurement mark 3 and the exposure pattern 11 are efficiently arranged on the rectangular exposure region surfaces A and 10A, and highly accurate position accuracy analysis is performed. It is possible. Further, by setting n = 4, the rotation angle of the exposure mask and the substrate becomes 90 degrees. Therefore, if the substrate and the exposure mask have a rectangular shape, the storability in the exposure apparatus can be secured. .
【0064】[0064]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光位置
精度解析方法によれば、露光装置の露光光学系、露光対
象となる基板、および露光に用いる露光マスクの3つの
要素のうちの1つを、他の2つの要素に対して所定の回
転角度で回転させて重ねあわせ露光を行うことで、回転
させた要素に起因する誤差成分のみを抽出することが可
能になり、各要素の誤差成分を分離した露光位置精度の
解析を行うことが可能になる。これにより、露光位置精
度の誤差を補正する場合に、各要素について個別に分離
して得られた誤差に基づく補正を行うことが可能にな
り、より位置精度精度の高い重ね合わせ露光を行うこと
が可能になる。また、本発明の露光位置精度解析用パタ
ーン、露光マスクおよび露光装置を用いることで、上述
した本発明の露光位置精度解析方法を行うことが可能に
なる。As described above, according to the exposure position accuracy analysis method of the present invention, one of the three elements of the exposure optical system of the exposure apparatus, the substrate to be exposed, and the exposure mask used for exposure is used. By rotating one of the other two elements at a predetermined rotation angle and performing overlay exposure, it is possible to extract only the error component caused by the rotated element. It becomes possible to analyze the exposure position accuracy with the components separated. As a result, when the error in the exposure position accuracy is corrected, it is possible to perform the correction based on the error obtained by separately separating each element, and it is possible to perform the overlay exposure with higher position accuracy accuracy. It will be possible. Further, by using the exposure position accuracy analysis pattern, the exposure mask, and the exposure apparatus of the present invention, the above-described exposure position accuracy analysis method of the present invention can be performed.
【図1】本発明の露光位置精度解析用パターンの一例を
示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an example of an exposure position accuracy analysis pattern of the present invention.
【図2】本発明の露光マスクの一例を示す平面図であ
る。FIG. 2 is a plan view showing an example of an exposure mask of the present invention.
【図3】図1の露光位置精度解析用パターンを構成する
下地パターンのレイアウトを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a layout of a base pattern forming the exposure position accuracy analysis pattern of FIG.
【図4】本発明の露光位置精度解析用パターンを形成す
るためのアライメントマークの詳細を示す平面図であ
る。FIG. 4 is a plan view showing details of alignment marks for forming an exposure position accuracy analysis pattern of the present invention.
【図5】本発明の露光位置精度解析用パターンを用いた
解析を行うための露光装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an exposure apparatus for performing analysis using the exposure position accuracy analysis pattern of the present invention.
【図6】本発明の露光位置精度解析方法を説明するため
の平面図(その1)である。FIG. 6 is a plan view (No. 1) for explaining the exposure position accuracy analysis method of the present invention.
【図7】本発明の露光位置精度解析方法を説明するため
の平面図(その2)である。FIG. 7 is a plan view (No. 2) for explaining the exposure position accuracy analysis method of the present invention.
1…解析用パターン、3…測定マーク、5…下地パター
ン、7…転写パターン、10…露光マスク、10A…露
光領域面(露光マスク)、11…露光パターン、20…
露光装置、23…マスク保持部、25…ステージ、27
…露光光学系、O,O’…中心、A…露光領域面(基
板)、W…基板1 ... Analysis pattern, 3 ... Measurement mark, 5 ... Underlayer pattern, 7 ... Transfer pattern, 10 ... Exposure mask, 10A ... Exposure area surface (exposure mask), 11 ... Exposure pattern, 20 ...
Exposure device, 23 ... Mask holding part, 25 ... Stage, 27
... exposure optical system, O, O '... center, A ... exposure area surface (substrate), W ... substrate
Claims (8)
て、露光マスクを用いた重ね合わせ露光を行う場合の露
光位置精度解析方法であって、 前記重ね合わせ露光に用いる露光装置の露光光学系、前
記基板、および前記露光マスクの3つの要素のうちの1
つを、他の2つの要素に対して相対的にかつ露光光軸を
中心にした複数の回転角度で回転させた複数回の重ね合
わせ露光を行い、当該基板上の各下地パターンに重ね合
わせて転写パターンを形成する工程と、 前記回転角度毎に、前記下地パターンに対する前記転写
パターンのズレ量を測定する工程と、 前記各回転角度に対応して測定された各ズレ量を、当該
回転角度分だけ戻す座標変換を行う工程と、 前記座標変換した各座標位置に付いて得られた複数のズ
レ量の平均値を求め、この平均値を前記回転させた1つ
の要素の歪みに起因して当該座標位置に生じる露光位置
精度の誤差とすることを特徴とする露光位置精度解析方
法。1. A method of analyzing exposure position accuracy when overlay exposure using an exposure mask is performed on a substrate on which an underlying pattern is formed, the exposure optical system of an exposure apparatus used for the overlay exposure, One of the three elements of the substrate and the exposure mask
One is subjected to a plurality of overlay exposures, which are rotated at a plurality of rotation angles about the exposure optical axis relative to the other two elements, and are overlaid on each underlying pattern on the substrate. A step of forming a transfer pattern, a step of measuring a displacement amount of the transfer pattern with respect to the base pattern for each of the rotation angles, and a displacement amount measured corresponding to each of the rotation angles, for each rotation angle. And a step of performing coordinate conversion to return only the average value of a plurality of displacement amounts obtained for each coordinate position subjected to the coordinate conversion, and the average value is caused by the distortion of the rotated one element. An exposure position accuracy analysis method, wherein the exposure position accuracy error occurs at a coordinate position.
おいて、 前記ズレ量の測定は、前記基板における露光領域面の法
線を軸にして当該露光領域面を360/n度(nは2以
上の正数)ずつ回転させた各レイアウト図が全て一致す
る様に当該露光領域面に配置された、前記下地パターン
と前記転写パターンとからなる測定マークを用いて行わ
れることを特徴とする露光位置精度解析方法。2. The exposure position accuracy analysis method according to claim 1, wherein the measurement of the deviation amount is performed with the exposure area surface being 360 / n degrees (n is 2) with the normal line of the exposure area surface of the substrate as an axis. Exposure performed by using a measurement mark composed of the underlying pattern and the transfer pattern, which is arranged on the exposure area surface so that all the layout drawings rotated by the above positive numbers) match each other. Position accuracy analysis method.
光マスクを用いた露光によって前記基板上に形成された
転写パターンとの重ね合わせ精度を解析するために用い
る露光位置精度解析用パターンであって、 基板の露光領域面に対する法線を軸にして当該露光領域
面を360/n度(nは2以上の正数)ずつ回転させた
各レイアウト図が全て一致する様に、前記下地パターン
と前記転写パターンとからなる測定マークを当該露光領
域面に配置してなることを特徴とする露光位置精度解析
用パターン。3. An exposure position accuracy analysis pattern used for analyzing the overlay accuracy of a base pattern provided on a substrate and a transfer pattern formed on the substrate by exposure using an exposure mask. Then, the exposure pattern is rotated by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) by 360 ° about the normal to the exposure pattern surface of the substrate so that all the layout diagrams match with each other. An exposure position accuracy analysis pattern, characterized in that a measurement mark composed of the transfer pattern is arranged on the exposure area surface.
ーンにおいて、 前記露光領域面には、当該露光領域面を90度ずつ回転
させた各レイアウト図が全て一致する様に、前記測定マ
ークが配置されていることを特徴とする露光位置精度解
析用パターン。4. The exposure position accuracy analysis pattern according to claim 3, wherein the measurement marks are provided on the exposure area surface such that all layout diagrams obtained by rotating the exposure area surface by 90 degrees are all in agreement. An exposure position accuracy analysis pattern characterized by being arranged.
って、 露光領域面の法線を軸にして当該露光領域面を360/
n度(nは2以上の正数)ずつ回転させた各レイアウト
図が全て一致する様に、当該露光領域面に露光位置精度
解析用の露光パターンが配置されていることを特徴とす
る露光マスク。5. An exposure mask used for overlay exposure, wherein the exposure area surface is 360 /
An exposure mask in which an exposure pattern for exposure position accuracy analysis is arranged on the exposure area surface so that all the layout diagrams rotated by n degrees (n is a positive number of 2 or more) match each other. .
させた各レイアウト図が全て一致する様に、前記露光パ
ターンが配置されていることを特徴とする露光マスク。6. The exposure mask according to claim 5, wherein the exposure pattern is arranged on the exposure area surface so that all layout diagrams obtained by rotating the exposure area surface by 90 degrees match each other. An exposure mask characterized by the above.
られる露光装置であって、 露光光軸に対して360/n度(nは2以上の正数)ず
つ回転させた各状態の露光マスクを保持可能なマスク保
持部と、 露光光軸に対して360/n度ずつ回転させた各状態の
基板を保持可能なステージとを備えたことを特徴とする
露光装置。7. An exposure apparatus used for pattern exposure using an exposure mask, wherein the exposure mask in each state rotated by 360 / n degrees (n is a positive number of 2 or more) with respect to the exposure optical axis. An exposure apparatus comprising: a mask holding unit capable of holding, and a stage capable of holding a substrate in each state rotated by 360 / n degrees with respect to an exposure optical axis.
た各状態で保持されることを特徴とする露光装置。8. The exposure apparatus according to claim 7, wherein the exposure mask and the substrate are held in respective states rotated by 90 degrees.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002121656A JP2003318089A (en) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Method of analyzing errors of exposed position, pattern for analyzing errors of exposed position, exposure mask, and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002121656A JP2003318089A (en) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Method of analyzing errors of exposed position, pattern for analyzing errors of exposed position, exposure mask, and exposure apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003318089A true JP2003318089A (en) | 2003-11-07 |
Family
ID=29537491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002121656A Pending JP2003318089A (en) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Method of analyzing errors of exposed position, pattern for analyzing errors of exposed position, exposure mask, and exposure apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003318089A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165684A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Nikon Corp | Alignment method, mask pattern design method, mask, device manufacturing method, alignment apparatus, exposure apparatus |
| US9798225B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-10-24 | Asml Netherlands B.V. | Method of characterizing, method of forming a model, method of simulating, mask manufacturing method and device manufacturing method |
| CN117641882A (en) * | 2024-01-25 | 2024-03-01 | 合肥安迅精密技术有限公司 | Real-time mounting error correction method and system based on machine vision |
-
2002
- 2002-04-24 JP JP2002121656A patent/JP2003318089A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165684A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Nikon Corp | Alignment method, mask pattern design method, mask, device manufacturing method, alignment apparatus, exposure apparatus |
| US9798225B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-10-24 | Asml Netherlands B.V. | Method of characterizing, method of forming a model, method of simulating, mask manufacturing method and device manufacturing method |
| CN117641882A (en) * | 2024-01-25 | 2024-03-01 | 合肥安迅精密技术有限公司 | Real-time mounting error correction method and system based on machine vision |
| CN117641882B (en) * | 2024-01-25 | 2024-04-02 | 合肥安迅精密技术有限公司 | Real-time mounting error correction method and system based on machine vision |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7473502B1 (en) | Imaging tool calibration artifact and method | |
| JP4594280B2 (en) | Alignment mark for deflection lithography and detection method thereof | |
| US6481003B1 (en) | Alignment method and method for producing device using the alignment method | |
| JP3962648B2 (en) | Distortion measuring method and exposure apparatus | |
| JPH09115827A (en) | Reticle for semiconductor device manufacturing | |
| JP2013069986A (en) | Exposure equipment and method for manufacturing device | |
| JP3348918B2 (en) | Alignment method, exposure method using the method, and device manufacturing method | |
| JPH1154404A (en) | Alignment method | |
| JP3289264B2 (en) | Alignment method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method | |
| US6309944B1 (en) | Overlay matching method which eliminates alignment induced errors and optimizes lens matching | |
| JP4227470B2 (en) | Position detection method | |
| JP3448826B2 (en) | Alignment method, exposure method, and device manufacturing method | |
| JP4419233B2 (en) | Exposure method | |
| TWI820371B (en) | Inspection tool for use in lithographic device manufacturing processes and metrology method | |
| TW202436994A (en) | Overlay correction method and semiconductor device manufacturing method comprising the overlay correction method | |
| JPH10229039A (en) | Exposure method | |
| TW200304669A (en) | Multi-exposure lithography method and system providing increased overlay accuracy | |
| JP2003318089A (en) | Method of analyzing errors of exposed position, pattern for analyzing errors of exposed position, exposure mask, and exposure apparatus | |
| JP6798017B2 (en) | Processing equipment and methods for correcting parameter fluctuations across the board | |
| JP2003017386A (en) | Alignment method, exposure method, exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JP2007096069A (en) | Alignment method, overlay accuracy measurement method, exposure method, alignment apparatus, exposure apparatus, and overlay accuracy measurement apparatus | |
| US20100063764A1 (en) | Use of different pairs of overlay layers to check an overlay measurement recipe | |
| JP2013149928A (en) | Lithography apparatus and method of manufacturing article | |
| JP3344426B2 (en) | Measurement method and device manufacturing method | |
| US7095885B1 (en) | Method for measuring registration of overlapping material layers of an integrated circuit |