JP2002064046A - 露光方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数層の回路パターンから構成され、厳しい
重ね合わせ精度が要求される半導体装置等の対象露光基
板に対して先行露光作業を殆どすることなく複数の異な
る露光装置を用いて露光処理を可能にして各露光装置に
おける待ち時間を低減して露光装置群においてスループ
ットの向上を図るようにした露光方法およびそのシステ
ムを提供することにある。 【解決手段】 露光装置間の機差による重ね合わせ誤差
を、予め取得した露光装置の性能情報または過去の重ね
合わせ測定値から露光装置間の機差の影響を取り除くこ
とにより算出する。また、半導体装置に形成されている
パターンの重ね合わせ誤差を過去の重ね合わせ測定値か
ら算出する。そして、露光装置間の機差で発生する重ね
合わせ誤差と半導体装置に形成されているパターンの重
ね合わせ誤差から、半導体装置の露光工程の露光処理を
行う際の合わせ補正値を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の対
象基板の露光方法およびそのシステムに関し、特に複数
層からなる回路パターンを位置合わせをして半導体装置
等の対象基板上に露光処理して形成する露光方法および
そのシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置等の製造において、レチクル
上に描かれた所定のパターンを半導体装置の基板ウエハ
（以下、ウエハ）に転写（露光処理）する露光工程が必
要となる。パターン転写の際、露光装置はウエハ上に形
成されたパターン（以下、下地回路パターンとする）内
のアライメントマークの位置を計測し、下地回路パター
ンの位置に合わせてレチクル上のパターンをウエハ上に
転写する。このとき、レチクル上のパターンを１ショッ
トとして、ウエハ上に数十〜数百ショットの転写パター
ン（以下、露光回路パターンとする）が形成される。

【０００３】図２は、半導体装置の位置合わせ工程の構
成を示す図である。半導体装置の製造工程には露光工程
が複数あり、各露光工程での位置合わせする工程（以
下、下地工程とする）は半導体装置により決められてい
る。同図では、工程の矢印先が位置合わせ工程を表して
いる。例えば、工程Ｃの下地工程は工程Ｂ、工程Ｄの下
地工程は工程Ｃとなる。ここで、最初の回路パターン形
成工程である工程Ａを第１層工程と呼び、他工程と異な
り半導体装置上に形成されているアライメントマーク位
置を検出する位置合わせを行わない。半導体装置の製造
では、まず第１層工程の露光処理を行い、第１層回路パ
ターンを形成する。そして、半導体装置の位置合わせ工
程の構成に基づいて第１層回路パターンまたはその後に
形成された下地回路パターンに位置合わせをして各露光
工程において露光回路パターンを形成する。図３は半導
体装置における複数の製造工程の関係を示す図である。

【０００４】アライメントマーク位置を検出する位置合
わせを行い露光回路パターンを転写した時、実際には、
露光回路パターンと下地回路パターンとの間に重ね合わ
せ誤差が生じる。図４に、露光回路パターンと下地回路
パターンの重ね合わせ誤差項目を示す。ウエハスケー
ル、ウエハ回転、ウエハ直交度誤差は、主に露光装置に
おけるアライメント検出系やアライメントマークの立体
構造に関係して発生する。また、ショット回転、ショッ
ト倍率誤差は、レチクルの製造誤差、露光装置における
レチクルステージとウエハステージの相対的な位置のず
れ、露光装置間の機差の影響により発生する。また、シ
ョット回転、ショット倍率補正では、同一ショット内で
複数箇所のアライメントマーク位置の検出が必要とな
り、スループットの面からアライメントによる補正を行
わないことが多い。

【０００５】そして、図４に示す重ね合わせ誤差項目の
補正方法として、各重ね合わせ誤差を露光装置の補正値
（以下、合わせ補正値とする）として入力し、露光処理
時に露光装置において補正駆動させ、重ね合わせ誤差を
低減させている。図５は重ね合わせ誤差と補正駆動の関
係を示す図である。

【０００６】実際の露光処理では、同一品種で形成され
る５０〜１５０枚のウエハからなるウエハ群単位で露光
処理を行う。このとき、先行露光作業と呼ばれる露光装
置の調整作業において、合わせ補正値の設定が行われ
る。先行露光作業では、ウエハ群からウエハを１枚抜き
取り、レジスト塗布、露光装置において位置合わせなら
び露光を行った後、現像を行い、ウエハ上に露光回路パ
ターンを形成する。そして、露光回路パターンと下地回
路パターンの重ね合わせ誤差を測定する装置（以下、重
ね合わせ測定装置とする）における測定結果（以下、重
ね合わせ測定値とする）に基いて、残りウエハを露光処
理する際の合わせ補正値の設定する。しかし、先行露光
作業が行われる間、露光装置が停止するため、露光装置
の処理能力低下の原因となっている。

【０００７】これを解決する手段として、例えば、特開
平１０−１６３２８６号公報などにおいて、過去の重ね
合わせ測定値に基づいて所定のアルゴリズムで合わせ補
正値を算出し、先行露光をなくす方法が提案されてい
る。また、特開平１１−１０２８５１号公報におけるシ
ョット成分の重ね合わせ誤差の補正方法を、ショット回
転誤差を用いて説明する。図６は露光回路パターンと下
地回路パターンのショット回転成分の重ね合わせ誤差を
示す図である。露光装置のショット回転の合わせ補正値
が０となるときの下地回路パターンの中央の軸（以下、
中央軸とする）を基準軸とする。下地回転量は基準軸か
ら下地回路パターンの中央軸Ｃ１までの回転量である。
工程回転量は合わせ補正値で設定した位置から露光回路
パターンの中央軸Ｃ２までの回転量である。また、重ね
合わせ誤差はＣ１からＣ２までの回転量である。このと
き、最適な合わせ補正値は数（１）式にて求められる。

【０００８】 合わせ補正値＝下地回転量−工程回転量 （数１） また、工程回転量はレチクルの製造誤差、機械的誤差、
測定誤差などにより生じるため、時間に対するトレンド
を考慮すると数（１）式は、次に示す数（２）式とな
る。

【０００９】 合わせ補正値＝下地回転量−ｆ(工程回転量） （２） なお、ｆはトレンド関数である。

【００１０】また、露光回路パターンを転写する際、パ
ターン転写による誤差（例えば、縮小投影パターン転写
の場合における縮小レンズの収差や歪み）により、同一
ショット内において重ね合わせ誤差が発生する。この誤
差成分は前述の合わせ補正値による補正で対応できな
い。そのため、厳しい重ね合わせ精度が要求される半導
体装置の露光工程では、複数の露光工程において同一の
露光装置を用いて露光処理を行い、露光装置間のパター
ン転写誤差の影響を小さくしている。このような露光装
置の号機を限定した露光処理方式では、露光装置の待ち
時間が増加し、半導体装置の製造期間が増加する。これ
を解決するため、低収差の縮小レンズや縮小レンズの収
差が小さい部分を選択的に使用できるスキャナー方式の
露光装置が開発されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】低収差の縮小レンズや
スキャナ方式の露光装置では、露光装置の号機限定を解
除した露光処理方式においても同一ショット内の重ね合
わせ誤差は小さい。しかし、露光処理において複数の露
光装置を用いるため、露光装置が持つ固有のオフセット
量（例えば、回転オフセットや倍率オフセット）の違い
により、露光処理を行った露光装置の組み合わせの違い
により重ね合わせ誤差が発生する。この露光装置が持つ
固有のオフセット量は装置の使用状態に応じて経時的に
変化するため、露光装置の導入時の調整作業では補正で
きない。図７は、露光装置に搭載するレチクルの位置を
計測するために設けられたのレチクルステージ上の基準
マークの位置の違いによる露光装置間の回転オフセット
を示す図である。露光装置では、レチクル上のマーク
１、２とレチクルステージ上の基準マーク１、２の位置
をそれぞれ合わせて、レチクルを露光装置内のレチクル
ステージ上に搭載している。レチクルステージ上の基準
マーク位置が露光装置により異なる場合、露光装置間で
ショット回転誤差が発生する。レチクルステージ上の基
準マーク位置は、装置の熱履歴やレチクルステージの固
定部の劣化などの影響により、それぞれの装置が経時的
に変化し、その経時変化の度合いは装置により異なる。
そのため、露光装置導入時の装置の調整作業では補正で
きず、露光装置の組み合わせの違いにより前述の重ね合
わせ誤差が発生する。この重ね合わせ誤差は、先行作業
による合わせ補正値の設定にて補正している。特開平１
０−１６３２８６号公報の補正方法では、先行作業に代
わり、過去の重ね合わせ測定値の重み付け平均処理を用
いて補正値を算出するため、装置の切り替わりで突発的
に変化する重ね合わせ誤差の補正はできず、逆に重ね合
わせ誤差が悪化するため、先行作業を廃止することがで
きない。

【００１２】また、特開平１１−１０２８５１号公報に
おける補正方法では、前述の工程回転量が露光装置の組
み合わせの違いにより発生する重ね合わせ誤差を考慮し
ていないため、露光装置の違いにより発生する重ね合わ
せ誤差を補正はできず、先行作業を廃止することができ
ない。

【００１３】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
複数層の回路パターンから構成され、厳しい重ね合わせ
精度が要求される半導体装置等の対象露光基板に対して
先行露光作業を殆どすることなく複数の異なる露光装置
を用いて露光処理を可能にして各露光装置における待ち
時間を低減して露光装置群においてスループットの向上
を図るようにした露光方法およびそのシステムを提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の露光装置を用いて、基板上に、基
準となる第１層から複数層についての回路パターンを順
次指定された合わせ補正値に基いて重ね合わせ補正を施
して露光処理する露光方法であって、対象基板に対して
第１層用露光装置を用いて露光処理された基準となる第
１層回路パターンと露光層用露光装置を用いて露光処理
しようとする露光回路パターンとの間における装置の重
ね合わせ誤差および前記第１層回路パターンと前記下地
回路パターンとの間における下地の重ね合わせ誤差を求
め、該求められた装置および下地の重ね合わせ誤差を基
に前記露光層用露光装置を用いて露光処理しようとする
対象露光基板に対する合わせ補正値を算出し、前記露光
層用露光装置において前記算出された合わせ補正値に基
いて合わせ補正を施して露光回路パターンを露光処理す
ることを特徴とする露光方法である。

【００１５】また、本発明は、複数の露光装置を用い
て、基板上に、基準となる第１層から複数層についての
回路パターンを順次指定された合わせ補正値に基いて重
ね合わせ補正を施して露光処理する露光処理過程と、前
記複数層についての回路パターンが順次露光処理された
露光基板からサンプリングされた露光基板における下地
回路パターンとその上に露光処理される露光回路パター
ンとの間の位置ずれ量である重ね合わせ測定値を重ね合
わせ測定装置により第１層から順次測定する重ね合わせ
測定過程と、前記露光処理過程において指定した合わせ
補正値と前記重ね合わせ測定課程で測定された重ね合わ
せ測定値とを露光基板に関する情報を基に対応させて蓄
積する露光履歴データベースを作成するデータベース作
成過程と、該データベース作成過程において作成された
露光履歴データベースを基に、対象基板に対して第１層
用露光装置を用いて露光処理された基準となる第１層回
路パターンと露光層用露光装置を用いて露光処理しよう
とする露光回路パターンとの間における装置の重ね合わ
せ誤差および前記第１層回路パターンと前記下地回路パ
ターンとの間における下地の重ね合わせ誤差を求め、該
求められた装置および下地の重ね合わせ誤差を基に前記
露光層用露光装置を用いて露光処理しようとする対象露
光基板に対する合わせ補正値を算出する合わせ補正値算
出過程とを有し、該合わせ補正値算出過程で算出された
合わせ補正値を前記露光層用露光装置に提供し、該露光
層用露光装置において前記提供された合わせ補正値に基
いて合わせ補正を施して前記対象露光基板に対して露光
回路パターンを露光処理することを特徴とする露光方法
である。

【００１６】また、本発明は、前記合わせ補正値算出過
程において、第１層用露光装置と露光層用露光装置との
間の装置の重ね合わせ誤差を算出する第１の過程と、下
地回路パターンと第１層回路パターンとの下地の重ね合
わせ誤差を算出する第２の過程とを有することを特徴と
する。

【００１７】また、本発明は、前記第１の過程におい
て、過去に第１層用露光装置と露光層用露光装置との組
合せが存在する場合には、該露光層用露光装置に対する
過去の合わせ補正値と第２の過程で算出される下地の重
ね合わせ誤差とを基に装置の重ね合わせ誤差を算出する
ことを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、前記第１の過程におい
て、第１層用露光装置と露光層用露光装置との各々につ
いて定期的に評価して取得される性能情報を基に装置の
重ね合わせ誤差を算出することを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、前記第１の過程におい
て、第１層用露光装置と露光層用露光装置との各々につ
いて評価して取得される性能情報および前記第１層用露
光装置に用いられた第１層用レチクルと露光層用露光装
置に用いられる露光層用レチクルとの各々について測定
される製造誤差を基に装置の重ね合わせ誤差を算出する
ことを特徴とする。

【００２０】また、本発明は、複数の露光装置から構成
される露光装置群と、該露光装置群によって基板上に基
準となる第１層から複数層についての回路パターンが順
次露光処理された露光基板における下地回路パターンと
露光回路パターンとの間の位置ずれ量である重ね合わせ
測定値を測定する重ね合わせ測定装置と、複数層の回路
パターンを有する対象露光基板の構成情報を収集して格
納する第１のデータベース部（例えば半導体装置データ
ベース部）と前記露光装置群によって順次露光処理され
た際の露光装置号機、レチクル名称、合わせ補正値など
の露光実績を収集して格納する第２のデータベース部
（例えばウエハ露光実績データベース部）と前記重ね合
わせ測定装置で測定された下地回路パターンと露光回路
パターンとの間の重ね合わせ測定値を収集して格納する
第３のデータベース部（例えば重ね合わせＱＣデータベ
ース部）と前記露光装置群から定期的に評価して取得さ
れる各露光装置の回転オフセット、倍率オフセットなど
の性能情報を収集して格納する第４のデータベース部
（例えば露光装置データベース部）とを有するデータ収
集部と、該データ収集部の第１〜第４のデータベース部
から得られる情報を基に、既に基準となる第１層回路パ
ターンから下地回路パターンまで露光処理された対象露
光基板に対する露光層用露光装置で合わせ補正して露光
処理する合わせ補正値を算出するデータ演算部とを備え
たことを特徴とする露光システムである。

【００２１】また、前記データ収集部には、レチクルの
製造誤差の測定結果などのレチクル性能情報を収集して
格納される第５のデータベース部（例えばレチクルデー
タベース部）を有することを特徴とする。

【００２２】また、本発明は、データ演算部において、
(Ｉ)半導体装置の第１層回路パターンを形成した露光装
置を検出するステップ若しくは手段と、(II)第１層回路
パターン形成を形成した露光装置と露光回路パターンを
形成する露光装置間の重ね合わせ誤差を算出するステッ
プ若しくは手段と、(III)下地回路パターンと第１層回
路パターンとの重ね合わせ誤差を算出するステップ若し
くは手段と、(IV)露光回路パターン形成時の補正値を算
出するステップ若しくは手段とを有し、前記(Ｉ)から(I
V)のステップを順次実行することにより、先行露光を行
わず、露光装置間の機差による重ね合わせ誤差の影響を
取り除いた合わせ補正値を算出することが可能となる。

【００２３】(II)のステップにおいて、第１層回路パタ
ーンを形成した第１層用露光装置とその際使用したレチ
クルと露光回路パターンを形成する露光層用露光装置と
その際のレチクルの組み合わせが過去に存在する場合、
過去の合わせ補正値と重ね合わせ測定値から前記第１層
用露光装置と前記露光層用露光装置間の重ね合わせ誤差
を算出する。また、前記第１層用露光装置とその際使用
したレチクルと前記露光層用露光装置とその際のレチク
ルの組み合わせが過去に存在しない場合、定期的に取得
した露光装置の性能情報が蓄積される露光装置データベ
ース部とレチクルの製造誤差の測定結果が蓄積されるレ
チクルデータベース部から第１層用露光装置とその際使
用したレチクルと露光層用露光装置とその際のレチクル
の組み合わせを用いて第１層用露光装置と露光層用露光
装置との間の重ね合わせ誤差を算出する。

【００２４】(III)のステップにおいて、対象露光基板
（半導体装置）の下地回路パターンと第１層回路パター
ン間の重ね合わせ誤差を下地回路パターンと第１層回路
パターンの位置合わせ工程に関連する各工程における重
ね合わせ誤差から算出する。

【００２５】(IV)のステップにおいて、第１層回路パタ
ーン形成を形成した露光装置と露光回路パターンを形成
する露光装置間の重ね合わせ誤差と下地回路パターンと
第１層回路パターンの間の重ね合わせ誤差から半導体装
置の露光工程の露光処理時における合わせ補正値を算出
する。

【００２６】これにより、露光装置間の機差による重ね
合わせ誤差を低減することができ、複数の露光装置が存
在する半導体装置の露光工程において先行露光を行わ
ず、合わせ補正値の調整が可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に係る半導体装置の製造方
法およびその製造システムの実施の形態について図面を
参照にして説明する。

【００２８】まず、本発明に係る半導体装置の製造シス
テムの第１の実施形態について図１を用いて説明する。
図１は、第１の実施の形態を示す全体構成ブロック図で
ある。同図において、露光装置群１は、少なくても２台
以上の互いに重ね合わせや倍率などの機差を有する露光
装置２から構成される。当然、同じメーカの例えばｉ線
ステッパ（ｉ線ステップ式投影露光装置）でも、機差を
有することになる。勿論、ｉ線ステッパやエキシマレー
ザステッパのように、種類が異なれば、重ね合わせや倍
率などの機差を有することになる。なお、露光装置２
は、投影露光装置（ステッパ）などで知られているよう
に、位置合わせ機構とパターン転写機構を持つ装置であ
る。

【００２９】露光装置群１に含まれる各露光装置２は、
重ね合わせ誤差の測定を行う重ね合わせ測定装置３、デ
ータ演算部６を持つデータ演算ステーション５、およ
び、入出力インターフェイス８とデータベース部９とか
ら構成されるデータ収集ステーション７に接続される。
なお、露光装置群１は、半導体製造ライン全体を管理す
る製造管理システム４にも接続されている。

【００３０】露光装置群１に含まれる各露光装置２は、
ウエハ（半導体装置）に対して露光処理を行った際の露
光装置号機、レチクル名称、半導体装置の種類、製造工
程名称、ウエハ名称、およびその際の合わせ補正値を、
データ収集ステーション７の入出力インターフェイス８
を介してデータベース部９の露光実績データーベース部
９５に送信し、ここに蓄積させる。

【００３１】なお、各露光装置２において露光処理を行
う際の、ウエハ等の半導体装置の種類、製造工程、およ
びウエハ名称については、例えば、上記各露光装置２に
備えられた読み取り装置（図示せず）により読み取られ
て製造管理システム４に送信された上記半導体装置の製
品番号を基に、製造管理システム４からネットワークを
介してデータ収集ステーション７のウエハ露光実績デー
ターベース９５に送信することが可能である。

【００３２】また、各露光装置２において実際に露光処
理した際の合わせ補正値は、各露光装置２に設置された
全体を制御する制御装置（図示せず）において取得され
て、データ収集ステーション７のウエハ露光実績データ
ベース９５にネットワークを介して送信することが可能
である。

【００３３】重ね合わせ測定装置３は、少なくても１台
以上あり、露光装置群１内の任意の露光装置を用いて、
図２に示す如く様々な露光工程（第１層工程〜工程ｉま
で）毎に、順次露光処理された実際の製品であるウエハ
群から、例えばロット単位に抜き取り、ウエハ内の２０
〜５０点における下地回路パターンと露光回路パターン
の重ね合わせ誤差を測定し、該測定される重ね合わせ誤
差を基に重ね合わせ測定値を算出し、該算出された重ね
合わせ測定値をデータ収集ステーション７の重ね合わせ
ＱＣデータベース９４に送信し、ここに蓄積させる。こ
の算出される重ね合わせ測定値は、ウエハ上の測定点に
おけるＸ，Ｙ方向の重ね合わせ誤差量とウエハ単位の統
計処理値とから構成される。該ウエハ単位の統計処理値
は、Ｘ，Ｙ方向別の平均、標準偏差の他に、図４に示
す、オフセット誤差（Ｘ，Ｙ方向）、ウエハスケール誤
差（Ｘ、Ｙ方向）、ウエハ回転誤差、ウエハ直交度誤
差、ショット回転誤差、ショット倍率誤差といった誤差
項目から構成される。

【００３４】データベース部９は、半導体装置のＣＡＤ
システム（図示せず）から例えばネットワークを介して
取得された品種毎の構成を示す半導体装置の設計情報が
格納された半導体装置データベース（第１のデータベー
ス部）９１と、各露光装置における基準となるマーク位
置の変動や投影露光光学系の変動や被露光対象を支持し
て移動するステージ系の変動等により発生する露光装置
間の回転オフセット、倍率オフセットなどを含む露光装
置の性能情報が蓄積される露光装置データベース（第４
のデータベース部）９２と、レチクルの製造誤差の測定
結果などのレチクルの性能情報が蓄積されるレチクルデ
ータベース（第５のデータベース部）９３と、重ね合わ
せ測定装置２において測定された重ね合わせＱＣデータ
が蓄積される重ね合わせＱＣデータベース（第３のデー
タベース部）９４と、各露光装置２において露光処理を
行った際の露光装置号機、レチクル名称、半導体装置の
種類、製造工程名称、ウエハ名称、その際の合わせ補正
値が蓄積されるウエハ露光実績データベース（第２のデ
ータベース部）９５とから構成される。そして、各デー
タベース９１〜９５には、各露光装置２や重ね合わせ測
定装置３や製造管理システム４や半導体ＣＡＤシステム
（図示せず）から、入出力インターフェイス８を介し
て、露光装置、半導体装置の種類、製造工程名称、使用
レチクルなど層別に入力されて蓄積されることになる。

【００３５】更に、各データベース９１〜９５は、デー
タ演算ステーション５のデータ演算部６から入出力イン
ターフェイス８を介しての問い合わせに対して、該当デ
ータを検索して回答となるデータをデータ演算部６に送
信することになる。

【００３６】データ演算部６は、データベース部９から
取得したデータに基づいて、各露光装置２において露光
処理を行う際の合わせ補正値を算出し、この算出された
演算結果（合わせ補正値）を各露光装置２に送信するこ
とになる。

【００３７】次に、本発明に係る露光回路パターンと下
地回路パターンにおけるショット回転誤差の補正方法の
実施例について図８を用いて説明する。ところで、基準
となる第１層回路パターンの中央の軸（以下、中央軸と
する）をＣ０、下地回路パターンの中央軸をＣ１、露光
回路パターンの中央軸をＣ２とする。ここで、装置回転
量は、基準となる第１層回路パターンの中央軸Ｃ０から
露光回路パターンの中央軸Ｃ２までの回転量である。下
地回転量は、基準となる第１層回路パターンの中央軸Ｃ
１から下地回路パターンの中央軸Ｃ２までの回転量であ
る。重ね合わせ回転誤差は、下地回路パターンの中央軸
Ｃ１から露光回路パターンの中央軸Ｃ２までの回転量で
ある。

【００３８】ここで、装置回転量は、第１層工程におい
て第１層回路パターンを形成した露光装置Ｅ１と露光回
路パターンを形成しようとする露光装置Ｅｉとの間の機
差や、第１層工程のレチクルＲ１と露光層工程のレチク
ルＲｉとの間の製造誤差や、露光装置Ｅ１、Ｅｉの各々
が持っている機械的誤差や重ね合わせ測定装置３などが
持っている測定誤差の相対誤差等により発生する誤差で
あり、次に示す数（３）式により予め評価して求めてお
くことが必要である。即ち、事前に露光して評価してお
くことによって、パラメータ（回転量）毎に、露光装置
固有の重ね合わせ回転誤差（装置回転量）を求めておく
必要がある。例えば、予め、任意の試料に対して第１層
回路パターンを形成した露光装置（第１層用露光装置）
Ｅ１と所定の評価用レチクルＲｖとを用いてめくら露光
し、任意の試料に対して露光回路パターンを形成する露
光装置（露光層用露光装置）Ｅｉと所定の評価用レチク
ルＲｖとを用いてめくら露光し、夫々めくら露光された
パターンの相対的な回転誤差を例えば重ね合わせ測定装
置３で測定して入力することによって、データ演算ステ
ーション５のデータ演算部６は、第１層回路パターンを
形成した露光装置Ｅ１と露光回路パターンを形成する露
光装置Ｅｉとの間の機差（露光装置間の回転誤差）を含
む装置回転量（重ね合わせ回転誤差）を評価して求め、
例えば、データベース部９のウエハ露光実績データベー
ス９５に格納しておくことが可能である。

【００３９】 装置回転量＝露光装置間の回転誤差＋レチクル製造誤差による回転誤差＋ε （３） ここで、εは、露光装置各々が持っている機械的誤差や
重ね合わせ測定装置３が持っている測定誤差の相対誤差
である。

【００４０】下地回転量は、下地回路パターンと基準と
なる第１層回路パターン間の回転誤差であり、露光装置
における機械的誤差やショット回転誤差の調整不足によ
り発生する。下地回路パターンの位置合わせ層が第１層
である場合、下地回転量は、重ね合わせ測定装置３で測
定されて算出されてＱＣデータベース９４に格納される
下地層における重ね合わせ測定値のショット回転誤差と
なる。下地層と第１層工程の間に複数の位置合わせ露光
工程が存在する場合、第１層を基準とした下地層の下地
回転量は、該下地層と第１層工程間に関連する各工程に
おいて、重ね合わせ測定装置３によって測定されて算出
されてＱＣデータベース９４に格納される重ね合わせ測
定値の和によって求めることができる。即ち、半導体装
置が多数の層で構成されるため、重ね合わせ測定装置
（通常光学顕微鏡で構成されている。）３では、実際の
製品の状態では、精々表面から１層若しくは２層程度の
下地層しか見ることができず、層毎に測定して和をとる
ことによって、基準となる第１層との重ね合わせ測定値
を算出することができることになる。

【００４１】図１０には、３つの工程におけるショット
回転誤差の関係を示す。例えば、図２に示す如く、多数
の位置合わせ露光工程を経て製造される半導体装置にお
いて、工程Ｃと第１層である工程Ａの間の回転量は、工
程Ｃの位置合わせ工程である工程Ｂと第１層との間のシ
ョット回転誤差と、工程Ｂと工程Ｃとの間のショット回
転誤差との和となる。つまり、露光回路パターンを露光
しようとする露光工程ｉの下地工程がｉ−１、工程ｉ−
１の下地工程がｉ−２、……工程２の下地工程が第１層
工程である場合、工程ｉ−１と第１層工程におけるショ
ット回転誤差は、次に示す数（４）式により求められ
る。

【００４２】 工程ｉ−１と第１層工程間のショット回転誤差（下地回転量） ＝Σ（工程ｋ＋１と工程ｋ間のショット回転誤差） （４） なお、（工程ｋ＋１と工程ｋ間のショット回転誤差）の
各々は、その都度露光された実際の製品を重ね合わせ測
定装置３によって測定されて算出されて重ね合わせＱＣ
データベース９４に格納されることになる。従って、デ
ータ演算ステーション５のデータ演算部６は、格納され
た重ね合わせＱＣデータベース９４を用いることによっ
て、工程ｉ−１と第１層工程間のショット回転誤差（下
地回転量）を上記数（４）式に基いて算出できることに
なる。

【００４３】重ね合わせ誤差は、露光回路パターン形成
時における露光回路パターンと下地回路パターン間のシ
ョット回転誤差であり、データ演算部６から露光回路パ
ターンを露光する露光装置（露光層用露光装置）Ｅｉの
制御装置に対して与えられる回転合わせ補正値となる。

【００４４】そして、これら、装置回転量、下地回転
量、重ね合わせ回転誤差には、次に示す（数５）式が成
り立つ。そのため、データ演算部６は、数（５）式に示
す如く、前述したように予め数（３）式に基いて算出さ
れて格納された装置回転量から、前述したように数
（４）式に基いて算出された下地回転量を減算すること
によって、上記露光装置を用いて露光回路パターンを露
光する際の重ね合わせ回転誤差を、回転合わせ補正値と
して算出することができることになり、この算出された
重ね合わせ回転誤差（回転合わせ補正値）は、ウエハ露
光実績データベース９５に格納されることになる。

【００４５】 重ね合わせ回転誤差＝装置回転量−下地回転量 （５） 以上説明したように、データ演算部６は、数（５）式に
基いて算出された重ね合わせ回転誤差を、回転合わせ補
正値として露光回路パターンを露光する露光装置Ｅｉに
対して設定することが可能となり、その結果、該露光装
置Ｅｉは回転合わせ補正制御を実行することによって、
下地回路パターンに対する露光回路パターンのショット
回転誤差を低減することが可能となる。

【００４６】なお、上記装置回転量は、時系列的に変動
する成分を含むことから、データ演算部６は、ショット
回転における回転合わせ補正値を次に示す数（６）式に
より求める必要がある。

【００４７】 回転合わせ補正値＝ｆ(装置回転量)−下地回転量 （６） ここで、ｆは平均処理を行う関数であり、算術平均や重
み付け平均を用いる。

【００４８】しかし、装置回転量は、予め求めておくも
のであるため、ｆ（装置回転量）は、露光回路パターン
を露光しようとする露光装置Ｅｉと第１層を露光した露
光装置Ｅ１との組み合わせにおいて、上記露光回路パタ
ーンを露光しようとする露光装置Ｅｉに対して過去露光
した際に与えられた重ね合わせ回転誤差（回転合わせ補
正値）と下地回転量とを加算して平均処理を行うことに
よって算出することが可能となる。

【００４９】次に、本発明に係る露光回路パターンと下
地回路パターンにおけるショット倍率誤差の補正方法の
実施例について図９を用いて説明する。ところで、ショ
ット倍率は、理想パターンを基準とした際の倍率で定義
される。ここで、他のパラメータである装置倍率は、理
想パターンを基準とした時の第１層回路パターンの倍率
から露光回路パターンの倍率の差分である。下地倍率
は、理想パターンを基準とした時の第１層回路パターン
の倍率から下地回路パターンの倍率の差分である。重ね
合わせ倍率誤差は、理想パターンを基準とした時の下地
回路パターンの倍率から露光回路パターンの倍率を引い
た差分である。

【００５０】ここで、装置倍率は、第１層回路パターン
を形成した露光装置と露光回路パターンを形成する露光
装置との間の機差や、第１層工程のレチクルと露光層工
程のレチクルとの間の製造誤差や、露光装置各々が持っ
ている機械的誤差や重ね合わせ測定装置３などが持って
いる測定誤差の相対誤差等により発生する誤差であり、
次に示す数（７）式により予め評価して求めておくこと
が必要である。即ち、事前に露光して評価しておくこと
によって、パラメータ（倍率）毎に、露光装置固有の重
ね合わせ倍率誤差（装置倍率）を求めておく必要があ
る。例えば、予め、任意の試料に対して第１層回路パタ
ーンを形成した露光装置Ｅ１と所定の評価用レチクルＲ
ｖとを用いてめくら露光し、任意の試料に対して露光回
路パターンを形成する露光装置Ｅｉと所定の評価用レチ
クルＲｖとを用いてめくら露光し、夫々めくら露光され
たパターンの相対的な倍率の差分を例えば重ね合わせ測
定装置３で測定して入力することによって、データ演算
ステーション５のデータ演算部６は、第１層回路パター
ンを形成した露光装置Ｅ１と露光回路パターンを形成す
る露光装置Ｅｉとの間の機差（露光装置間の倍率誤差）
を含む装置倍率（重ね合わせ倍率誤差）を評価して求
め、例えば、データベース部９のウエハ露光実績データ
ベース９５に格納しておくことが可能である。

【００５１】 装置倍率＝露光装置間の倍率誤差＋レチクル製造誤差による倍率誤差＋ε （７） ここで、εは、露光装置各々が持っている機械的誤差や
重ね合わせ測定装置３などが持っている測定誤差の相対
誤差である。

【００５２】下地倍率は、下地回路パターンと基準とな
る第１層回路パターン間の倍率誤差であり、露光装置に
おける機械的誤差やショット倍率誤差の調整不足により
発生する。下地層の位置合わせ層が第１層である場合、
下地倍率は、重ね合わせ測定装置３によって測定されて
算出されて重ね合わせＱＣデータベース９４に格納され
る下地層における重ね合わせ測定値のショット倍率誤差
となる。下地層と第１層工程の間に複数の位置合わせ露
光工程が存在する場合、第１層を基準とした下地層の下
地倍率は、該下地層と第１層工程間に関連する各工程に
おいて、重ね合わせ測定装置３によって測定されて算出
されて重ね合わせＱＣデータベース９４に格納される重
ね合わせ測定値の和によって求めることができる。つま
り、露光回路パターンを露光しようとする露光工程ｉの
下地工程がｉ−１、工程ｉ−１の下地工程がｉ−２、…
…工程２の下地工程が第１層工程である場合、工程ｉ−
１と第１層工程におけるショット倍率誤差は、次に示す
数（８）式により求められる。

【００５３】 工程ｉ−１と第１層工程間のショット倍率誤差（下地倍率） ＝Σ（工程ｋ＋１と工程ｋ間のショット倍率誤差） （８） なお、（工程ｋ＋１と工程ｋ間のショット倍率誤差）の
各々は、その都度露光された実際の製品を重ね合わせ測
定装置３によって測定されて算出されて重ね合わせＱＣ
データベース９４に格納されることになる。従って、デ
ータ演算ステーション５のデータ演算部６は、格納され
た重ね合わせＱＣデータベース９４を用いることによっ
て、工程ｉ−１と第１層工程間のショット倍率誤差（下
地倍率）を上記数（８）式に基いて算出できることにな
る。

【００５４】重ね合わせ倍率誤差は、露光回路パターン
形成時における露光回路パターンと下地回路パターン間
のショット倍率誤差であり、データ演算部６が露光回路
パターンを露光する露光装置Ｅｉの制御装置に対して与
えられる倍率合わせ補正値となる。

【００５５】そして、これら、装置倍率、下地倍率、重
ね合わせ倍率誤差には、次に示す数（９）式が成り立
つ。そのため、データ演算部６は、数（９）式に示す如
く、前述したように予め数（７）式に基いて算出されて
格納された装置倍率から、前述したように数（８）式に
基いて算出された下地倍率を減算することによって、上
記露光装置Ｅｉを用いて露光回路パターンを露光する際
の重ね合わせ倍率誤差を、倍率合わせ補正値として算出
することができることになり、この算出された重ね合わ
せ倍率誤差（倍率合わせ補正値）は、ウエハ露光実績デ
ータベース９５に格納されることになる。

【００５６】 重ね合わせ倍率誤差＝装置倍率−下地倍率 （９） 以上説明したように、データ演算部６は、数（９）式に
基いて算出された重ね合わせ倍率誤差を、倍率合わせ補
正値として露光回路パターンを露光する露光装置Ｅｉに
対して設定することが可能となり、その結果、該露光装
置Ｅｉは倍率合わせ補正制御を実行することによって、
下地回路パターンに対する露光回路パターンのショット
倍率誤差を低減することが可能となる。

【００５７】なお、上記装置倍率は、時系列的に変動す
る成分を含むことから、データ演算部６は、ショット倍
率における倍率合わせ補正値を、次に示す数（１０）式
により求め必要がある。

【００５８】 倍率合わせ補正値＝ｆ(装置倍率)−下地倍率 （１０） ここで、ｆは前述の通り、平均処理を行う関数である。

【００５９】しかし、装置倍率は、予め求めておくもの
であるため、ｆ（装置倍率）は、露光回路パターンを露
光しようとする露光装置Ｅｉと第１層を露光した露光装
置Ｅ１との組み合わせにおいて、上記露光回路パターン
を露光しようとする露光装置Ｅｉに対して過去露光した
際に与えられた重ね合わせ倍率誤差（倍率合わせ補正
値）と下地倍率とを加算して平均処理を行うことによっ
て算出することが可能となる。

【００６０】次に、本発明に係る露光装置間の機差とな
る露光装置固有のパラメータ毎の誤差であるｆ（装置回
転量）やｆ（装置倍率）を予め算出しておく方法の実施
例について説明する。まず、装置回転量は、上記数
（３）式の関係を有し、装置倍率は、上記数（７）式の
関係を有することになる。

【００６１】そこで、まず、露光装置間のショット回転
誤差とショット倍率誤差について重ね合わせ測定装置３
によって測定する測定方法の実施例について図１１を用
いて説明する。予め、各露光装置（ステッパ）による試
料へのショット露光（めくら露光）により、ショット中
心から点対称にマークＭ１１、１２、２１、２２が配置
されているパターンを用いて、隣接するショットにおい
てＭ１１とＭ２１、Ｍ１２とＭ２２が重なるように露光
回路パターンを形成する。ステージの送り精度を無視す
るならば、露光装置に回転誤差と倍率誤差がない場合、
Ｍ１１とＭ２１、Ｍ１２とＭ２２に重ね合わせ誤差が生
じない。しかし、露光装置の機差として、回転誤差や倍
率誤差が存在する場合、Ｍ１１とＭ２１、Ｍ１２とＭ２
２間に重ね合わせ誤差が発生することになる。そして、
重ね合わせ測定装置３によって測定される回転誤差は、
次に示す数（１１）式により求められて、ＱＣデータベ
ース９４に格納されることになる。

【００６２】 回転誤差＝ΔＡ／Ｐ （１１） ここで、ΔＡは、重ね合わせ測定装置３によって測定さ
れるＭ１１とＭ２１またはＭ１２とＭ２２間のＹ方向の
重ね合わせ誤差、Ｐは、重ね合わせ測定装置３によって
測定される若しくは露光装置の制御装置から得られるシ
ョットピッチである。

【００６３】また、重ね合わせ測定装置３によって測定
される倍率誤差は、次に示す数（１２）式により求めら
れて、ＱＣデータベース９４に格納されることになる。

【００６４】 倍率誤差＝ΔＢ／Ｐ （１２） ここで、ΔＢは、重ね合わせ測定装置３によって測定さ
れるＭ１１とＭ２１またはＭ１２とＭ２２間のＸ方向の
重ね合わせ誤差である。

【００６５】従って、データ演算部６は、上記の如く測
定されてウエハ露光実績データベース９５に格納された
各露光装置Ｅ１〜Ｅｎにおけるショット回転誤差とショ
ット倍率誤差から、次に説明するようにそのとき使用し
たレチクルの製造誤差成分を除去することにより、露光
装置Ｅ１、Ｅｉ間のショット回転誤差（露光装置間の回
転誤差）とショット倍率誤差（露光装置間の倍率誤差）
を求めて、ウエハ露光実績データベース９５に格納する
ことができる。

【００６６】ところで、これら各露光装置Ｅ１〜Ｅｎに
おける回転オフセットおよび倍率オフセットは経時的に
変化する成分であるため、定期的に本処理を行うことに
よって、データ収集ステーション７は、露光装置Ｅ１、
Ｅｉ間（第１層回路パターンを露光した露光装置（第１
層用露光装置）Ｅ１と露光回路パターンを露光しようと
する露光装置（露光層用露光装置）Ｅｉとの間）の回転
誤差および倍率誤差を取得しておく必要がある。なお、
本処理は、特定の評価用のレチクルを用いて実験的に求
めても良く、半導体装置の露光処理（例えば、第１層工
程の露光処理時）において行っても構わない。

【００６７】次に、レチクルの製造誤差によるショット
回転誤差やショット倍率誤差を算出する方法について図
１２を用いて説明する。レチクル上にパターンを製造す
る際、重ね合わせ測定に用いられるマークと露光装置内
のレチクルステージ上の基準マークとの位置合わせに用
いられるマークとの相対的な誤差が発生するため、ショ
ット回転誤差やショット倍率誤差が発生する。これらの
誤差量は、レチクル上に描画されたパターンの絶対位置
を光学顕微鏡（図示せず）を用いて測定することによっ
て求めることができる。従って、これら求められた誤差
量（レチクルの製造誤差によるショット回転誤差やショ
ット倍率誤差）をネットワークに接続された入力手段を
用いて入力することにより、データ収集ステーション７
は、収集してウエハ露光実績データベース９５に格納す
ることができる。

【００６８】次に、重ね合わせ測定値から、露光装置間
の機差によるショット回転誤差およびレチクルの製造誤
差によるショット回転誤差の相対誤差を算出する方法に
ついて図１３を用いて説明する。まず、露光回路パター
ンを露光した露光工程において測定されたショット回転
成分の回転合わせ誤差は、上記数（６）式を変形して、
次に示す数（１３）式で表されることになる。特に、数
（１３）式は、露光装置Ｅｉにおいて、数（６）式に基
いて算出される合わせ補正値で補正して露光回路パター
ンを露光した際、重ね合わせ測定装置３によって測定さ
れる露光回路パターンの回転合わせ誤差と、下地回転量
とから装置回転量が算出されることを示す。

【００６９】 回転合わせ誤差＝装置回転量−下地回転量−露光回路パターン形成時の合わせ 補正値 （１３） そこで、数（１３）式より、第１層回路パターンを形成
した露光装置Ｅ１と露光回路パターンを形成しようとす
る露光装置Ｅｉとの間の回転重ね合わせ誤差である装置
回転量が求められる。即ち、装置回転量は、「下地回転
量＋露光回路パターン形成時の合わせ補正値＋回転合わ
せ誤差」によって求めることができる。

【００７０】図１３には、半導体装置の露光工程におけ
る装置回転量の推移を示している。例えば、半導体装置
の製造において、第１層工程では露光装置Ｅ１、Ｅ２と
レチクルＲ１、Ｒ２が、露光層工程では露光装置Ｅｉと
レチクルＲｉが使用されているものとする。データ演算
部６において、露光層工程における装置回転量（基準と
なる第１層回路パターンに対する露光回路パターンの回
転量）を、第１層の露光装置とレチクルとの組み合わせ
別に分離することにより、第１層目に用いられたレチク
ルＡ１、Ａ２間の製造誤差や第１層目に用いられた露光
装置１、２間の回転誤差を求めることができる。この場
合、レチクルＲ１、Ｒ２間の製造誤差による回転誤差は
θｒ１、θｒ２の平均値となり、露光装置Ｅ１、Ｅ２間
の回転誤差はθＳＡ、θＳＢの平均値となる。

【００７１】従って、データ演算部６は、第１層回路パ
ターンを形成した露光装置Ｅ１、Ｅ２およびレチクルＲ
１、Ｒ２と、露光回路パターンを形成する露光装置Ｅｉ
およびレチクルＲｉとの組み合わせ毎に、ウエハ露光実
績データベース９５および重ね合わせＱＣデータベース
９４に蓄積される回転合わせ補正値（露光装置Ｅｉに対
して与えられて補正された回転合わせ補正値）および重
ね合わせ回転誤差（露光装置Ｅｉによって実際に露光さ
れた露光回路パターンを重ね合わせ測定装置３によって
測定される重ね合わせ回転誤差）を管理することによ
り、ショット回転誤差の補正が可能である。

【００７２】また、データ演算部６は、ショット倍率誤
差に関しても同様の処理を施すことにより、露光装置Ｅ
１、Ｅｉ間の機差によるショット倍率誤差とレチクルの
製造誤差によるショット倍率誤差の相対誤差を算出する
ことができる。

【００７３】また、図４に示す重ね合わせ誤差項目のオ
フセット、ウエハスケール、ウエハ回転、ウエハ直交度
の合わせ補正値も、第１層回路パターンを形成した露光
装置Ｅ１およびレチクルＲ１と，露光回路パターンを形
成する露光装置ＥｉおよびレチクルＲｉとの組み合わせ
毎に、合わせ補正値と重ね合わせ誤差とを管理し、過去
ｎ回の重ね合わせ誤差と合わせ補正値の平均処理により
算出することができる。なお、平均処理には、算術平均
や重み付け平均を用いる。

【００７４】次に、本発明に係る露光処理を行う際の合
わせ補正値を算出する方法の実施例について図１４を用
いて説明する。

【００７５】データ収集ステーション７は、ステップ１
０１において、各露光装置２に設けられた読取装置（図
示せず）により、各露光装置２に投入される例えばウエ
ハ等の半導体装置に形成されている製品番号を読み取っ
て製造管理システム４に送信することによって、半導体
の前工程の製造ラインを管理している製造管理システム
４からネットワークを介して、該当ウエハの半導体装置
の露光工程を取得して格納する。

【００７６】次に、データ演算ステーション５は、ステ
ップ１０２において、データ収集ステーション７により
ステップ１０１で取得した露光工程が第１層工程である
かどうかを、半導体装置の設計情報が収納された半導体
装置データベース９１を基に判定する。データ演算ステ
ーション５は、判定した露光工程が第１層工程である場
合には、その半導体装置が投入される露光装置に対して
制御指令を出して位置合わせを行わずに半導体装置上に
露光回路パターンを露光すると共に、該露光装置号機、
使われたレチクル名称、半導体の種類、製造工程の名
称、およびウエハの名称を入力してウエハ露光実績デー
タベース９５に格納する。その後、該露光された半導体
装置に対して現像してレジストパターンを形成し、エッ
チング等を施すことによって第１層目の回路パターンを
形成し、上記レジストパターンを除去する。

【００７７】一方、データ演算ステーション５が判定し
た露光工程が第１層工程以外の場合には、データ収集ス
テーション７は、ステップ１０３において、今回露光処
理を行う露光装置とレチクル名称を、例えば、該露光装
置に投入される半導体装置に形成されている製品番号を
読み取ることによって、半導体装置の製造ラインを管理
している製造管理システム４からネットワークを介して
取得する。そして、データ演算ステーション５は、ステ
ップ１０４において、半導体装置の第１層工程で使用さ
れた露光装置Ｅ１とレチクル名称Ｒ１とを、半導体装置
のウエハ名称を基にウエハ露光実績データベース９５か
ら検索する。

【００７８】データ演算ステーション５は、ステップ１
０５において、今回露光工程で使用する露光装置Ｅｉお
よびレチクルＲｉと、第１層工程で使用された露光装置
Ｅ１およびレチクルＲ１との組み合わせにおいて、過去
ｎ回以上の重ね合わせ測定値が存在するかどうかを、上
記露光装置Ｅ１、ＥｉとレチクルＲ１、Ｒｉとの組み合
わせを基に、重ね合わせＱＣデータベース９４から判定
する。ここで、ｎは、露光装置の各々が持っている機械
的誤差により異なる値を用いる。

【００７９】そして、データ演算ステーション５は、前
述の組み合わせにおいて、過去ｎ回以上の重ね合わせ測
定値が存在すると判定した場合、ステップ１０６におい
て、ウエハ露光実績データベース９５に格納された上記
露光装置Ｅｉに対して与えられた回転合わせ補正値およ
び倍率合わせ補正値と、重ね合わせＱＣデータベース９
４に格納された重ね合わせ回転誤差および重ね合わせ倍
率誤差並びに上記数（４）式および上記数（８）式に基
いて算出される下地回転量および下地倍率とから（１
３）式などを用いて、露光装置（第１層用露光装置）Ｅ
１と露光装置（露光層用露光装置）Ｅｉとの機差を示す
装置回転量および装置倍率を算出する。

【００８０】一方、ｎ回未満の場合（組み合わせの過去
データが少ない場合）、ステップ１０７において露光装
置の性能情報が収納される露光装置データベース９２か
ら第１層工程で使用した露光装置Ｅ１と今回使用する露
光装置Ｅｉとの間の予め評価した平均的な結果（εの機
械的誤差等を無視した結果）である重ね合わせ誤差を検
索する。

【００８１】そして、データ演算部６は、ステップ１０
８において、レチクルの性能情報が収納されるレチクル
データベース９３から第１層工程で使用したレチクルＲ
１と今回使用するレチクルＲｉとの間の予め光学顕微鏡
等によって平均的に測定される（εの測定誤差等を無視
した結果である）製造誤差による重ね合わせ誤差を検索
する。

【００８２】データ演算部６は、ステップ１０９におい
て、ステップ１０７で算出した露光装置Ｅ１，Ｅｉ間の
重ね合わせ誤差と、ステップ１０８で算出したレチクル
Ｒ１，Ｒｉ間の製造誤差による重ね合わせ誤差とに基い
て、数（３）式および数（７）式を用いて、露光装置間
の機差である装置回転量と装置倍率を算出する。なお、
この時、組合せがｎ回未満であるため、εが把握できて
いない可能性は高いが、もしεが予め把握できている場
合には、このεを用いて装置回転量と装置倍率を算出
し、εが把握できていない場合は、εがないものとして
装置回転量と装置倍率を算出する。

【００８３】データ演算部６は、ステップ１１０におい
て、下地回路パターンと第１層回路パターンの位置合わ
せ工程に関連する各工程における重ね合わせ誤差（工程
ｋ＋１と工程ｋ間のショット回転誤差および工程ｋ＋１
と工程ｋ間のショット倍率誤差）を、半導体装置の設計
情報である構造が格納された半導体装置データベース９
１と重ね合わせＱＣデータベース９４から検索し、数
（４）式および数（８）式を用いて累積することによっ
て、下地回転量および下地倍率を算出する。

【００８４】そして、データ演算部６は、ステップ１１
１において、ステップ１０６もしくは１０９で算出され
た、第１層目を露光した露光装置Ｅ１を基準にした装置
回転量、および装置倍率と、ステップ１１０で算出され
た、第１層目の露光回路パターンを基準とした下地回転
量、および下地倍率とから数（６）式および数（１０）
式を用いてショット回転およびショット倍率成分の合わ
せ補正値を算出し、この合わせ補正値を今回露光しよう
とする露光装置Ｅｉの制御装置に提供し、該露光装置Ｅ
ｉにおいてこの合わせ補正値に基いて合わせ補正を実行
して半導体装置に対して露光処理を行う。その後、現像
することによってレジストパターンを形成し、エッチン
グ処理を施し、レジストパターンを除去することによっ
て露光回路パターンが形成される。

【００８５】このように、図１４に示すステップ１１１
においてデータ演算部６が算出した合わせ補正値の算出
結果を、例えば、ネットワークを介して露光しようとす
る露光装置Ｅｉの制御装置や重ね合わせ測定装置３など
に接続された表示手段（図示せず）に出力させた出力画
面の実施例を図１５に示す。この図１５に示す如く、半
導体装置の露光処理を行う際の合わせ補正値が出力して
表示されることになる。その結果、データ演算部６で算
出された合わせ補正値（ショット回転、ショット倍率、
オフセット、ウエハスケール、ウエハ回転、ウエハ直交
度）が、第１層目の露光装置Ｅ１や装置回転量、装置倍
率、下地回転量、下地倍率等を基に、適切であるかどう
かを確認することが可能となる。なお、この出力画面
は、露光装置Ｅｉ、重ね合わせ測定装置３、専用の出力
端末のいずれかに出力されるものとする。

【００８６】以上説明したように、第１層回路パターン
を形成した露光装置を基準として今度露光しようとする
露光装置との間の機差による重ね合わせ誤差に基いて、
上記露光しようとする露光装置に対する合わせ補正値を
算出するため、複数の露光工程において異なる露光装置
を用いて露光処理を行っても、露光装置間の機差による
パターン転写誤差（パターンの重ね合わせ誤差）を著し
く低減することができ、しかも先行露光作業をしなくて
も済ませることができ、大幅なスループットの向上を図
ることが可能となる。

【００８７】次に、本発明に係る半導体装置の製造シス
テムの第２の実施形態について図１６を用いて説明す
る。図１６は、第２の実施の形態を示す全体構成ブロッ
ク図である。なお、図１と等価な部分には同じ符号を付
してある。この第２の実施の形態において、第１の実施
の形態と相違する点は、データベース部９およびデータ
演算部６を各露光装置２内に組み込み、重ね合わせ測定
装置３からの重ね合わせ測定値を各露光装置２内に組み
込まれたデータベース部９に送信するように構成するこ
とにある。なお、各露光装置２は、ネットワークを介し
て製造管理システム４やＣＡＤシステムに接続される。

【００８８】次に、本発明に係る半導体装置の製造シス
テムの第３の実施形態について図１７を用いて説明す
る。図１７は、第３の実施の形態を示す全体構成ブロッ
ク図である。なお、図１と等価な部分には同じ符号を付
してある。この第３の実施の形態において、第１および
第２の実施の形態と相違する点は、データベース部９お
よびデータ演算部６を重ね合わせ測定装置３内に組み込
み、各露光装置２からのウエハ露光実績データを重ね合
わせ測定装置３内に組み込まれたデータベース部９に送
信するように構成することにある。なお、各露光装置２
および重ね合わせ測定装置３は、ネットワークを介して
製造管理システム４やＣＡＤシステムに接続される。

【００８９】次に、本発明に係る半導体装置の製造シス
テムの第４の実施形態について図１８を用いて説明す
る。図１８は、第４の実施の形態を示す全体構成ブロッ
ク図である。なお、図１と等価な部分には同じ符号を付
してある。この第４の実施の形態において、第１、第２
および第３の実施の形態と相違する点は、データ収集ス
テーション７ならびデータ演算ステーションデータ５に
替わり、データベース部９とデータ演算部６からなるデ
ータ収集・演算ステーション１０にて、各処理を行うよ
うに構成したことにある。なお、各露光装置２およびデ
ータ収集・演算ステーション１０は、ネットワークを介
して製造管理システム４やＣＡＤシステムに接続され
る。

【００９０】なお、以上説明した第１〜第４の実施の形
態では、半導体製造における露光処理に適用した場合に
ついて説明したが、特に半導体装置の製造に限られるも
のではなく、厳しい重ね合わせ精度が要求される、位置
合わせおよびパターン転写を行う装置を用いた製造方法
にも同様に適用することが可能である。

【００９１】以上説明した本発明に係る実施の形態によ
れば、半導体装置等の露光工程において発生する重ね合
わせ誤差を第１層回路パターンを形成した露光装置を基
準として露光装置間の機差による重ね合わせ誤差に基づ
いて合わせ補正値を算出する機能を持つように構成した
ので、複数の露光装置を用いて半導体装置等の露光処理
を行う際重ね合わせ誤差を低減することができる。

【００９２】また、本発明の実施の形態によれば、露光
装置号機の組み合わせ別に管理した過去の重ね合わせ測
定値および該測定値に対応する合わせ補正値から合わせ
補正値を算出する機能を持つように構成したので、経時
的に変化する露光装置固有のオフセット量を実際に測定
することなく補正することが可能となる。これにより、
露光装置の号機限定を解除した露光処理方式において、
先行露光作業による合わせ補正値の設定を廃止すること
ができ、露光装置の稼働率が向上し、また、露光装置に
おける半導体装置等の露光処理の待ち時間を低減し、半
導体装置等の製造期間を短縮することが可能となる。

【００９３】また、本発明の実施の形態によれば、定期
的に取得した露光装置の性能情報およびレチクルの製造
誤差の測定結果から合わせ補正値を算出する機能を持つ
ように構成したので、過去の重ね合わせ測定値が存在し
ない新規に投入した半導体装置等の露光処理において
も、先行露光作業による合わせ補正値の設定を廃止する
ことができる。これにより、新規に投入した半導体装置
の露光工程における処理時間を短縮することが可能とな
る。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、複数層の回路パターン
から構成され、厳しい重ね合わせ精度が要求される半導
体装置等の対象露光基板に対して先行露光作業を殆どす
ることなく複数の異なる露光装置を用いて露光処理を可
能にして各露光装置における待ち時間を低減して露光装
置群においてスループットの向上を図ると共に半導体装
置等の製造期間の短縮を図ることができる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の製造システムの第１
の実施形態を示す全体構成ブロック図である。

【図２】本発明に係る半導体装置の位置合わせ露光工程
の構成を示す図である。

【図３】本発明に係る半導体装置の露光工程の関係を示
す図である。

【図４】本発明に係る重ね合わせ測定装置で測定される
重ね合わせ誤差項目を示す図である。

【図５】本発明に係る重ね合わせ誤差と合わせ補正値の
関係を示す図である。

【図６】従来におけるショット回転誤差の補正方法を示
す図である。

【図７】本発明に係る露光装置間の回転誤差を示す図で
ある。

【図８】本発明に係るショット回転誤差の補正方法を示
す図である。

【図９】本発明に係るショット倍率誤差の補正方法を示
す図である。

【図１０】本発明に係る下地回路パターンと第１層回路
パターン間の重ね合わせ誤差の算出方法を示す図であ
る。

【図１１】本発明に係る露光装置における回転誤差と倍
率誤差の測定方法を示す図である。

【図１２】本発明に係るレチクルの製造誤差による回転
誤差を示す図である。

【図１３】本発明に係る半導体装置の露光工程における
装置回転量の推移を示す図である。

【図１４】本発明に係るショット回転、ショット倍率を
補正する合わせ補正値の算出方法を示すフローチャート
である。

【図１５】本発明において算出された合わせ補正値の出
力画面を示す図である。

【図１６】本発明に係る半導体装置の製造システムの第
２の実施形態を示すブロック図である。

【図１７】本発明に係る半導体装置の製造システムの第
３の実施形態を示すブロック図である。

【図１８】本発明に係る半導体装置の製造システムの第
４の実施形態を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…露光装置群、２…露光装置、３…重ね合わせ測定装
置、４…製造管理システム、５…データ演算ステーショ
ン、６…データ演算部、７…データ収集ステーション、
８…入出力インターフェイス、９…データベース部、１
０…データ収集・演算ステーション、９１…半導体装置
データベース部（第１のデータベース部）、９２…露光
装置データベース部（第４のデータベース部）、９３…
レチクルデータベース部（第５のデータベース部）、９
４…ウエハ露光実績データベース部（第２のデータベー
ス部）、９５…重ね合わせＱＣデータベース部（第３の
データベース部）、Ｅ１…第１層用露光装置、Ｅｉ…露
光層用露光装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 佳幸 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 加藤 毅 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Ｆターム(参考） 5F046 AA17 BA03 DA30 DD01 DD06 FC04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の露光装置を用いて、基板上に、基準
   となる第１層から複数層についての回路パターンを順次
   指定された合わせ補正値に基いて重ね合わせ補正を施し
   て露光処理する露光方法であって、 対象基板に対して第１層用露光装置を用いて露光処理さ
   れた基準となる第１層回路パターンと露光層用露光装置
   を用いて露光処理しようとする露光回路パターンとの間
   における装置の重ね合わせ誤差および前記第１層回路パ
   ターンと前記下地回路パターンとの間における下地の重
   ね合わせ誤差を求め、該求められた装置および下地の重
   ね合わせ誤差を基に前記露光層用露光装置を用いて露光
   処理しようとする対象露光基板に対する合わせ補正値を
   算出し、前記露光層用露光装置において前記算出された
   合わせ補正値に基いて合わせ補正を施して露光回路パタ
   ーンを露光処理することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】複数の露光装置を用いて、基板上に、基準
   となる第１層から複数層についての回路パターンを順次
   指定された合わせ補正値に基いて重ね合わせ補正を施し
   て露光処理する露光処理過程と、 前記複数層についての回路パターンが順次露光処理され
   た露光基板からサンプリングされた露光基板における下
   地回路パターンとその上に露光処理される露光回路パタ
   ーンとの間の位置ずれ量である重ね合わせ測定値を重ね
   合わせ測定装置により第１層から順次測定する重ね合わ
   せ測定過程と、 前記露光処理過程において指定した合わせ補正値と前記
   重ね合わせ測定課程で測定された重ね合わせ測定値とを
   露光基板に関する情報を基に対応させて蓄積する露光履
   歴データベースを作成するデータベース作成過程と、 該データベース作成過程において作成された露光履歴デ
   ータベースを基に、対象基板に対して第１層用露光装置
   を用いて露光処理された基準となる第１層回路パターン
   と露光層用露光装置を用いて露光処理しようとする露光
   回路パターンとの間における装置の重ね合わせ誤差およ
   び前記第１層回路パターンと前記下地回路パターンとの
   間における下地の重ね合わせ誤差を求め、該求められた
   装置および下地の重ね合わせ誤差を基に前記露光層用露
   光装置を用いて露光処理しようとする対象露光基板に対
   する合わせ補正値を算出する合わせ補正値算出過程とを
   有し、 該合わせ補正値算出過程で算出された合わせ補正値を前
   記露光層用露光装置に提供し、該露光層用露光装置にお
   いて前記提供された合わせ補正値に基いて合わせ補正を
   施して前記対象露光基板に対して露光回路パターンを露
   光処理することを特徴とする露光方法。
3. 【請求項３】請求項２記載の合わせ補正値算出過程にお
   いて、第１層用露光装置と露光層用露光装置との間の装
   置の重ね合わせ誤差を算出する第１の過程と、下地回路
   パターンと第１層回路パターンとの下地の重ね合わせ誤
   差を算出する第２の過程とを有することを特徴とする露
   光方法。
4. 【請求項４】請求項３記載の第１の過程において、過去
   に第１層用露光装置と露光層用露光装置との組合せが存
   在する場合には、該露光層用露光装置に対する過去の合
   わせ補正値と第２の過程で算出される下地の重ね合わせ
   誤差とを基に装置の重ね合わせ誤差を算出することを特
   徴とする露光方法。
5. 【請求項５】請求項３記載の第１の過程において、第１
   層用露光装置と露光層用露光装置との各々について定期
   的に評価して取得される性能情報を基に装置の重ね合わ
   せ誤差を算出することを特徴とする露光方法。
6. 【請求項６】請求項３記載の第１の過程において、第１
   層用露光装置と露光層用露光装置との各々について評価
   して取得される性能情報および前記第１層用露光装置に
   用いられた第１層用レチクルと露光層用露光装置に用い
   られる露光層用レチクルとの各々について測定される製
   造誤差を基に装置の重ね合わせ誤差を算出することを特
   徴とする露光方法。
7. 【請求項７】複数の露光装置から構成される露光装置群
   と、 該露光装置群によって基板上に基準となる第１層から複
   数層についての回路パターンが順次露光処理された露光
   基板における下地回路パターンと露光回路パターンとの
   間の位置ずれ量である重ね合わせ測定値を測定する重ね
   合わせ測定装置と、 複数層の回路パターンを有する対象露光基板の構成情報
   を収集して格納する第１のデータベース部と前記露光装
   置群によって順次露光処理された際の露光装置号機、レ
   チクル名称、合わせ補正値などの露光実績を収集して格
   納する第２のデータベース部と前記重ね合わせ測定装置
   で測定された下地回路パターンと露光回路パターンとの
   間の重ね合わせ測定値を収集して格納する第３のデータ
   ベース部と前記露光装置群から定期的に評価して取得さ
   れる各露光装置の回転オフセット、倍率オフセットなど
   の性能情報を収集して格納する第４のデータベース部と
   を有するデータ収集部と、 該データ収集部の第１〜第４のデータベース部から得ら
   れる情報を基に、既に基準となる第１層回路パターンか
   ら下地回路パターンまで露光処理された対象露光基板に
   対する露光層用露光装置で合わせ補正して露光処理する
   合わせ補正値を算出するデータ演算部とを備えたことを
   特徴とする露光システム。