JP2002539605A - 重ね合わせ誤差に対する拡大誤差およびレチクル回転誤差の影響の低減 - Google Patents
重ね合わせ誤差に対する拡大誤差およびレチクル回転誤差の影響の低減Info
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Abstract
Description
レチクル回転および拡大の影響を軽減するウェハアライメントのためのシステム
および方法に関する。
化への傾向は急速に進んでおり、そのような半導体装置を製造するための装置に
ついてより高い精度が必要とされている。特に、そのような要求は、マスクまた
はレチクルの回路パターンが、半導体ウェハ上に形成された回路パターンの上に
重ねて転写される、露光装置に求められている。マスクの回路パターンおよびウ
ェハの回路パターンが、たとえば、0.1μm未満の精度で互いの上に重ねられ
ることが望ましい。
製造中のさまざまな処理ステップを経る。これらのステップの多くでは、集積回
路の所望の素子を形成するために、材料が重ね合わせされたり、特定の場所の既
存の層から除去されたりする。さまざまなプロセス層の適切なアライメントが重
要である。小規模化する現在の集積回路は、ますます厳しい重ね合わせアライメ
ント精度を必要とする。適切なアライメント許容差または重ね合わせマージンが
達成されなければ、装置欠陥が起きる可能性がある。
ンをウェハのフォトレジスト層上に投影する。その後の現像プロセスが、フォト
レジスト層から、ウェハの異なった部分を露出または保護するマスクを形成する
ように、投影された光は、フォトレジスト層の露出した部分の特性を変える。次
に、マスクされたウェハは反応チャンバに移され、ここでエッチングなどのプロ
セスが、ウェハの露出した部分を変更する。典型的には、ウェハリソグラフィシ
ステムは、IC製造プロセス中ウェハ上にいくつかのマスクを形成し、マスクは
、役に立つICを形成するために互いに整列しなければならない。
が典型的には使用される。ウェハステッパは、多数の市場で入手可能な技術の1
つを用いて、ウェハに対しての位置を示すアライメント信号を生成する。アライ
メント信号は、典型的には、ウェハ上の特定の場所に置かれたアライメントマー
クの光学的計測によって発生される。マスクがその後の処理ステップにおいて容
易にウェハステッパによって識別可能となるように、レチクルを使用して適切な
マークを特定のウェハプロセス層に置く。レチクルは、光フォトリソグラフィを
用いてウェハにエッチング可能であるパターンを含む。よく使用されるアライメ
ントマーク技術は、レーザステップアライメント(LSA)、画像処理検出(F
IA)、レーザ干渉計アライメント(LIA)、グローバルアライメントマーク
(GAM)およびグローバルアライメントマークレーザステップアライメント(
GAMLSA)を含む。ステップアンドリピート型装置において、ウェハは予め
定められた距離分だけステップして移動される。たとえば、典型的には、ウェハ
は、2次元に可動のステージ上に置かれ、縮小投影型露光装置の投影された像に
対して位置決めされる。
を整列させるために、大きなグローバルアライメントマークが典型的には採用さ
れる。そのようなシステムおよび/または方法について、レチクル30(図1)
は、設計パターン32と、設計パターン32の外側のアライメントマーク34と
を含む。アライメントマーク34は、設計域32内に位置付けされてもよいが、
設計領域の面積を犠牲とする。設計パターン32およびアライメントマーク34
は、ウェハ40のいくつかの予め定められた領域に印刷される(図2)。これら
の印刷されたアライメントマークは、ステッパシステム(図示せず)によって見
出され、たとえば、その後の処理のために、ウェハアライメントにおいて採用さ
れる。しかしながら、レチクル30は、わずかに回転して投影システム内にあっ
たかもしれず、かつ/または、レチクル30は、アライメントマーク34および
設計パターン32が(たとえば、レチクルを製造するプロセスにおける誤差の結
果として)わずかに回転しているために、回転誤差を含むかもしれない。前述の
レチクル製造誤差の場合、一方がレチクル30の中心からずれると、マーク34
および設計パターン32の回転による誤差は、大きく誇張されるようになる。誤
差の別のタイプは、像(アライメントマークおよび/または設計パターン)が意
図された倍率レベルに関してわずかに拡大過剰であるかまたは拡大不足である、
レンズ倍率誤差である。レチクル回転誤差および/またはレンズ倍率誤差の結果
として、アライメントマークは、意図されたところと異なった場所に印刷される
。
的には約20nmのシフトが観察されるので、誇張された尺度である)。斜線の
マーク44は、ウェハ上にアライメントマーク34を印刷するための意図された
場所を表わす。実線のマーク48は、アライメントマーク34の実際の印刷場所
を表わす。ウェハ40のアライメントは、典型的には、アライメントマーク34
が実際に意図された場所に印刷されていることに基づくので、意図された印刷場
所から実際の印刷場所へのずれは、重ね合わせ誤差をもたらす。前述のとおり、
重ね合わせ誤差から生じる装置欠陥を回避するために、適切なアライメント許容
差が必要とされる。したがって、レチクル回転誤差および/またはレンズ拡大/
縮小誤差による重ね合わせ誤差を軽減するためのシステムおよび/または方法が
必要とされる。
ムおよび方法に関する。この発明のある局面に従えば、設計域および少なくとも
第1および第2のアライメントマークを備えるレチクルが提供される。第1およ
び第2のアライメントマークは、レチクルの中心が第1および第2のアライメン
トマークの中点でもあるように、互いに対称である。第1のアライメントマーク
は、ウェハの表面層上に印刷され、第2のアライメントマークも、第1のアライ
メントマークから予め定められたオフセットでウェハの表面層上に印刷される。
いかなるレチクル回転誤差によっても、マークは意図された場所と異なる場所に
印刷されるものである。印刷誤差は、レチクル回転誤差に比例する。同様に、印
刷プロセスにおけるいかなるレンズ拡大/縮小誤差によっても、マークは、意図
された場所と異なる場所に印刷され、印刷誤差は、拡大/縮小誤差に比例するも
のである。しかしながら、レチクル上の第1および第2のアライメントマークは
互いに対称であり、レチクル中心は第1および第2のアライメントマークの中点
であるので、各マークの印刷誤差は他方の打消しとなるものであり、そのため、
印刷されたマークの中点は、レチクル回転誤差および/または拡大/縮小誤差な
しに印刷されたならば、実質的にマークの中点と同じ場所にある。
のための基準点として使用される。レチクル誤差および/またはレンズ拡大誤差
は、2つのマークの対称性によるこれらのマークの打消し効果(negation effec
t)のために、印刷された第1および第2のアライメントマークの中点には現わ
れない。本発明に従うウェハアライメントシステムは、印刷された第1および第
2のマークの中点にマッピングし、この中点(仮想マーク)をウェハアライメン
トのための基準点として採用する。このウェハアライメント方法は、複数個の層
に対して行なわれ、それぞれの層の重ね合わせ誤差を軽減する。レチクル回転誤
差を補償するのに、仮想マークが採用される代わりに、アライメントマークの対
称性のみが利用されることが認められる。
ライメントマークを備えるレチクルを採用する。レチクル中心と第1および第2
のアライメントマークの中点とを交わる想像線は、第1および第2のアライメン
トマークの中心を交わる想像線に対して垂直である。第1および第2のアライメ
ントマークは、上述した態様でウェハの表面層上に印刷され、本発明に従うウェ
ハアライメントシステム(第1および第2のアライメントマークならびにレチク
ル中心のジオメトリ的関係に基づく)が、ウェハアライメントのための基準点と
して採用される仮想アライメントマークを決定する。レチクル回転誤差および/
またはレンズ拡大誤差は、仮想アライメントマークには現れない。
スト層)について採用される。本発明のアライメント方法に従って整列する各層
は、その層のために決定された少なくとも1つの仮想アライメントマークを有す
る。特定の層に関連するレチクル回転誤差および/またはレンズ拡大誤差は、所
与の層のための仮想アライメントマークについて実質的にに軽減される。好まし
くは、特定の層と関連付けられるアライメントマークは、アライメントマークが
印刷される他の層の区域と異なった区域に印刷される。異なった層の区域間のオ
フセットを規定することにより(異なった層の仮想アライメントマーク間のオフ
セットを決定することに対応する)、異なった層のアライメントマークは、対応
するウェハ層のアライメントのための基準として採用され得る。所望であれば、
マークは、異なった層の仮想アライメントマークが互いの上部に存在するように
、印刷されてもよい。
アライメント誤差を軽減する。結果として、多くの従来のアライメント技術と比
べて、重ね合わせ誤差の複合が軽減される。
関する。レチクルは、設計領域と、第1のアライメントマークと、レチクル中心
点が第1および第2のアライメントマークの中点であるように第1のアライメン
トマークに対称である第2のアライメントマークとを含む。
第1のアライメントマークと、第2のアライメントマークとを含むレチクルが使
用され、第2のアライメントマークは、レチクル中心点が第1および第2のアラ
イメントマークの中点であるように第1のアライメントマークに対称である。第
1のアライメントマークは、ウェハの第1の表面層上に印刷される。第2のアラ
イメントマークは、第1のアライメントマークから予め定められたオフセットで
第1の表面層上に印刷される。第1の仮想アライメントマークが決定され、第1
の仮想アライメントマークは、印刷された第1および第2のアライメントマーク
の中点である。第1の仮想アライメントマークは、ウェハを整列するのを促進す
るために使用される。
する。レチクルは、設計領域と、第1のアライメントマークと、第2のアライメ
ントマークとを含み、第2のアライメントマークは、レチクルの中心点に関して
第1のアライメントマークに対称である。第1の想像線が、第1および第2のア
ライメントマークに交わり、第2の想像線が、レチクル中心と、第1および第2
のアライメントマークの中点とに交わり、第1の想像線は、第2の想像線に垂直
である。
計領域と、第1のアライメントマークと、レチクル中心点に関して第1のアライ
メントマークに対称である第2のアライメントマークとを含むレチクルを含むシ
ステムに関する。当該システムは、ウェハの表面層上に印刷された第1および第
2のアライメントマークの少なくとも一方を位置付けるための少なくとも1つの
システムと、システムの汎用動作を制御するためのプロセッサとをさらに含み、
プロセッサは、第1の仮想アライメントマークを決定し、第1の仮想アライメン
トマークは、ウェハ上の印刷された第1および第2のアライメントマークの中点
であり、プロセッサは、第1の仮想アライメントマークを採用してウェハのアラ
イメントを促進する。
設計領域と、第1のアライメントマークと、第2のアライメントマークとを含む
レチクルを含むシステムに関する。当該システムは、ウェハの表面層上に印刷さ
れた第1および第2のアライメントマークの少なくとも一方を位置付けるための
少なくとも1つのシステムも含む。システムは、システムの汎用動作を制御する
ためのプロセッサをさらに含み、プロセッサは、レチクルに関して第1および第
2のアライメントマークの場所を規定するためにレチクルをマッピングし、プロ
セッサは、第1および第2のアライメントマークの印刷の意図された場所、なら
びに、印刷された第1および第2のアライメントマークの実際の場所を規定する
ために、ウェハもマッピングし、プロセッサは、アライメントマークのマッピン
グに基づいて、レチクル回転誤差および/またはレンズ拡大誤差の大きさを決定
する。
第1のアライメントマークと、第2のアライメントマークとを含むレチクルを使
用するステップを含むシステムに関し、第2のアライメントマークは、レチクル
中心点に関して第1のアライメントマークに対称である。第1のアライメントマ
ークは、ウェハの第1の表面層上に印刷される。第2のアライメントマークは、
第2のアライメントマークを第1のアライメントマークの直接上に印刷する意図
で第1の表面層上に印刷される。第1の仮想アライメントマークが決定され、第
1の仮想アライメントマークは、組合された、印刷された第1および第2のアラ
イメントマークを表わす物体の中心である。仮想アライメントマークは、ウェハ
を整列させるのに採用される。
ムは、ウェハの表面層上に少なくとも2つのアライメントマークを印刷するため
の手段を含み、少なくとも2つのアライメントマークは、印刷されたマークがレ
チクル回転誤差および/またはレンズ拡大誤差を実質的に打消すように関連付け
られた対称性を有し、当該システムはさらに、基準として少なくとも2つの仮想
アライメントマークを用いてウェハを整列させるための手段を含む。
つのアライメントマークを含むレチクルと、アライメントマークを印刷するため
の手段と、印刷されたアライメントマークを見出すための手段と、意図された印
刷場所からの印刷されたアライメントマークのずれを決定するための手段と、ウ
ェハアライメントシステムを修正してずれを補償するための手段とを含む、ウェ
ハアライメントシステムに関する。
特にクレームにおいて述べられる特徴を含む。以下の説明および添付の図面は、
この発明のある例示的実施例を詳細に述べる。しかしながら、これらの実施例は
、この発明の原理が採用され得るさまざまな態様のほんの数例を示すものである
。この発明の他の目的、利点および新規の特徴は、図面と関連付けて考慮される
とこの発明の以下の詳細な説明から明らかとなる。
の要素を参照するために使用される。
。レチクル50は、レチクル50の実質的に中心域に位置する設計パターン54
を含む。設計パターンパターン54は、典型的には、ウェハの露光領域の上へ、
レチクル50を通る露光源(光、x線、電子ビームまたは他の電磁エネルギなど
)により作像される。露光源は、レチクル50の設計パターン54に従って露出
したウェハ上のフォトレジストの区域を改変する。レチクル50は、第1および
第2のアライメントマーク60および62も含む。アライメントマーク60およ
び62は、好ましくは、設計空間利用を最大限にするために、設計パターン54
の外側に位置する。アライメントマーク60および62は、ウェハアライメント
を促進するために採用される。図4からわかるように、アライメントマーク60
および62は、レチクル70の中心に関して互いに対称である。この特定の実施
例では、レチクル中心70は、第1のアライメントマーク60と第2のアライメ
ントマーク62との間の中点である。
アライメントマーク(一般的に図6aの番号80によって参照される)を決定す
ることに備える。典型的には、所望の場所と異なるウェハ表面層(特定のフォト
レジスト層)上の場所に印刷されるアライメントマークにおいて現われるレチク
ル回転誤差および/またはレンズ拡大誤差は、アライメントマーク60および6
2の対称性によって打消される。レチクル回転および/またはレンズ拡大誤差は
、各マーク60および62に個別に現われるが、誤差は、仮想マーク80に関し
て打消される。仮想アライメントマークをウェハアライメントのための基準点と
して使用することにより、レチクル回転および/またはレンズ拡大/縮小による
重ね合わせ誤差は、実質的に軽減される。
における、アライメントマーク60および62が上に印刷されたウェハ90の概
略図である。アライメントマーク60および62の各々は、4つの異なった場所
においてウェハ90の表面層上に印刷され、アライメントマーク62a、62b
、62cおよび62d(集合的に62と呼ばれる)は、アライメントマーク60
a、60b、60cおよび60d(集合的に60と呼ばれる)から予め定められ
たオフセットで、それぞれ印刷される。レチクル回転誤差および/または拡大誤
差がないので、アライメントマーク60および62は、意図された場所に印刷さ
れる。
ろと異なった場所に印刷された、理想的でない場合の、アライメントマーク60
および62が上に印刷されたウェハ100の概略図である。斜線のマーク60a
、60b、60c、60d、62a、62b、62cおよび62dは、マーク6
0および62の意図された印刷場所を示し、実線のマーク60e、60f、60
g、60h、62e、62f、62gおよび62h(集合的に60′および62
′とそれぞれ呼ばれる)は、マーク60および62が実際に印刷されたところを
示す。図6aは、レチクル回転/拡大誤差のいくつかの場合を例示するが、典型
的には、レチクルは、単一のウェハ露光ステップの際クランプされ、1つのみの
場合が実際には存在する。
点は、それぞれ、実際の印刷場所60′および62′の中点と実質的に同じ場所
にある。マーク60および62の対称性は、印刷されたマーク60′および62
′の中点(仮想アライメントマーク)80に関して、印刷されたときレチクル回
転誤差の打消しをもたらす。そのため、印刷されたマーク60′と62′との間
の中点(仮想アライメントマーク)80a、80b、80cおよび80d(集合
的に80と呼ばれる)は、それぞれ、ウェハアライメントのための基準点として
採用され得る。レチクル回転誤差および/またはレンズ拡大誤差は、仮想アライ
メントマーク80には現れないので、仮想アライメントマーク80の採用は、レ
チクル回転および/またはレンズ拡大/縮小による重ね合わせ誤差の軽減を実質
的に促進する。
の対称性は、レチクル回転および/またはレンズ拡大誤差の打消しを可能にする
。見てわかるとおり、アライメントマーク60は場所60aに印刷されることが
意図されたが、レチクル回転誤差により、マークは場所60e(時計方向にシフ
トされている)に印刷された。対応する対称のマーク62は、62aに印刷され
ることが意図されたが、レチクル回転誤差により、実際には場所62e(反時計
方向にシフトされている)に印刷された。したがって、一方のマーク60は、レ
チクル回転誤差に対応する量時計方向にシフトされ、他方のマーク62は、マー
ク60の時計方向のシフトと大きさが等しい量反時計方向にシフトされた。その
結果、各マークのシフトは、印刷されたマーク60eおよび62eの中点80a
に関して他方を打消す。したがって、中点80aは、レチクル回転およびレンズ
拡大から現れる誤差が実質的にない、ウェハアライメントのための参照の点を提
供する。
めに基準点として仮想アライメントマーク80を採用する。仮想アライメントマ
ーク80は、レチクル回転誤差およびレンズ拡大/縮小誤差によるシフト誤差が
実質的にないので、ウェハアライメントにおける仮想アライメントマーク80の
採用は、重ね合わせ誤差の軽減を促進する。所望に応じて、仮想アライメントマ
ークは、異なった層の仮想アライメントマーク間の既知のオフセットで層ごとに
決定可能である。既知のオフセットは、ある層から別の層へのアライメントのた
めの基準点として仮想アライメントマークを調整することを可能にする。所与の
層と関連付けられる仮想アライメントマークは、それぞれの層をパターニングす
ることに関連付けられるレチクル回転誤差および/またはレンズ拡大誤差による
場所の誤差が実質的にないので、異なった層の仮想アライメントマークの調整は
、重ね合わせ誤差が軽減されるように、それぞれの層を整列させることを可能に
する。図6bは、それぞれ、互いに既知のオフセット((σx1,σy1),(σx2 ,σy2)および(σx3,σy3))で決定された対応の仮想アライメントマーク1
12a、112b、112cおよび112dを備える、異なったウェハ層110
a、110b、110cおよび110dの分解図である。認められるように、仮
想アライメントマーク112の既知のオフセットは、それぞれ、層110間のア
ライメントマークの期待された印刷域の既知のオフセットに基づいて決定され得
る。ここに論じられる対称なアライメントマークは、同じパターンを有するもの
と示されるが、レチクルの第1のアライメントマークは、ウェハ表面に印刷され
た後のマークを区別しやすくするために、第2のアライメントマークと異なった
パターンを有してもよいことが認められる。さらに、アライメントマークは、レ
チクルによって(パターンで)さらに区別されてもよい。アライメントマークの
ための任意の好適なパターンが採用されてもよく、前掲の特許請求の範囲内にあ
るものと意図される。
場所と異なったウェハ表面層(たとえばフォトレジスト)上の場所に印刷された
例を示す。より特定的には、アライメントマーク60および62は、それぞれ場
所60a、60b、60c、60d、62a、62b、62cおよび62dに印
刷されることが意図されていた。しかしながら、レンズ拡大誤差により、アライ
メントマーク60および62は、実際には、場所60i、60j、60k、60
l、62i、62j、62kおよび62lに印刷された。見てわかるとおり、マ
ーク60および62の意図された印刷場所の中点80(80e、80f、80g
および80h)は、マークの実際の印刷場所の中点80と実質的に同じである。
したがって、これらの中点80は、それぞれ、レンズ拡大による重ね合わせ誤差
を軽減するために、ウェハアライメントのための仮想アライメントマークとして
採用され得る。
場所と異なったウェハ表面層(たとえばフォトレジスト)上の場所に印刷された
例を示す。より特定的には、アライメントマーク60および62は、それぞれ場
所60a、60b、60c、60d、62a、62b、62cおよび62dに印
刷されることが意図されていた。しかしながら、レンズ拡大誤差により、アライ
メントマーク60および62は、実際には、場所60m、60n、60o、60
p、62m、62n、62o、62pに印刷された。見てわかるとおり、マーク
60および62の意図された印刷場所の中点80(80i、80j、80kおよ
び80l)は、マーク60および62の実際の印刷場所の中点80と実質的に同
じである。したがって、これらの中点80は、それぞれ、レチクル回転および/
またはレンズ拡大による重ね合わせ誤差を軽減するために、ウェアアライメント
のための仮想アライメントマークとして採用され得る。
ある。システム120は、設計パターン54を備えるレチクル50を含む。光源
130が、光132をレチクル50を通して投影し、設計パターン54をウェハ
90の上に投影する。光源130からの光132は、レチクル50を通り投影レ
ンズシステム140の光学軸を通過する。投影レンズシステム140は、多くの
場合には実質的に作像された設計パターンを縮小しながら、レチクル50の設計
パターン54をウェハ100の上に投影する。本発明を実施するのに反射型シス
テム、走査システムおよび他の好適なシステムが採用されてもよいことが認めら
れる。
次元に可動なステージ160に対してのわずかな回転のために設けられる。ステ
ージ160およびウェハホルダ150は、コントローラ200によって制御され
る。コントローラ200は、ウェハアライメントおよび位置決めのために、(複
数個のモータ(図示せず)により)ウェハホルダ150の回転およびステージ1
60の移動を行なう。コントローラ200は、ここに記載されるさまざまな機能
を実施するために、システム120内のさまざまな構成要素を制御および作動さ
せるようプログラムされたプロセッサ210を含む。プロセッサ210が本発明
に関する機能を実施するようプログラム可能である態様は、ここに提供される説
明に基づいて当業者には容易に明らかとなるであろう。
含まれ、ここに記載されるシステム120の動作機能を実施するためにプロセッ
サ210によって実行されるプログラムコードを記憶する役割を果たす。メモリ
220は、リードオンリメモリ(ROM)およびランダムアクセスメモリ(RA
M)を含む。RAMは、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプロ
グラムがロードされる主メモリである。メモリ220は、レチクルの位置、ウェ
ハ位置、レチクル座標テーブル、ウェハ座標テーブル、アライメントマーク情報
、印刷されたアライメントマーク情報、仮想アライメントマーク情報、本発明を
実施するのに採用され得る仮想アライメントマーク場所および他のデータを決定
するためのプログラムなどの情報を一時的に記憶するための記憶媒体としての役
割も果たす。大容量データ記憶のために、メモリ210は、ハードディスクドラ
イブ(たとえば、50ギガバイトのハードドライブ)を含んでもよい。
、任意の好適な電源(たとえばバッテリ、電力線)が採用されてもよい。
ライメント顕微鏡250aおよび250b(集合的に参照番号250によって参
照される)をさらに含む。顕微鏡250は、投影システム140の光学軸に平行
な光学軸を有し、たとえば、帯状のレーザ光スポット(図示せず)をウェハ10
0上に作像する。帯状のレーザスポットは、ウェハ100上の感光剤(フォトレ
ジスト)を活性化しない波長の光である。各顕微鏡250は、ウェハ表面(フォ
トレジスト)上に印刷されたアライメントマークから散乱光および回折光を受け
る光素子(図示せず)を有する。顕微鏡250は、それぞれ、光スポットの振動
周期で光素子によって出力される光電信号を同期させかつ整流するためのシステ
ムも含み、光スポットの振動の中心に対するアライメントマークずれに対応する
アライメント信号を出力する。ウェハアライメントマーク位置決めシステムは、
急速に発達しており、いずれの好適な位置決めシステム(たとえば、レンズシス
テムを介する)が本発明を実施するために採用されてもよく、前掲の特許請求の
範囲内にあるものと意図される。
れたアライメントマーク60および62の場所を見つけマッピングすることを促
進する。アライメントマーク場所がマッピングされると、プロセッサ210は、
仮想アライメントマーク80をマッピングするために、それぞれのアライメント
マーク対60、62の中点を決定することができる。プロセッサ210は、ウェ
ハアライメントのための基準として仮想アライメントマーク80を採用する。
ム120の従来の局面は、簡潔のために省略されるかまたはここに高水準で記載
される。当業者は、ここの教示に基づいて本発明に従ってウェハアライメントシ
ステムを容易に構成可能である。
e、62f、62gおよび62h、ならびに仮想アライメントマーク80a、8
0b、80cおよび80d(図6a)が、デカルト座標系上にマッピングされて
いるものと示される。さまざまなマークが、それぞれ(x,y)座標によってマ
ッピングされていることが図示される。プロセッサ210は、以下の方程式から
仮想アライメントマーク80の場所(XV80,YV80)を決定することができる。
,Y1)および(X2,Y2)は、印刷されたアライメントマークの座標である。
8)および(−8,6)を有する。対応する仮想アライメントマーク80aの(
x,y)座標場所は、以下のとおり上の方程式から決定され得る。
ク80aの場所に対応する。仮想マークの場所を決定するために、いずれの好適
な数学的技術(たとえば、最小二乗法技術)が採用されてもよい。
264は、アライメントマーク270aと270bとの間の中点である。図11
bは、本発明に従うレチクル260′の別の実施例を示し、レチクル中心264
′は、アライメントマーク270a′と270b′との間の中点である。
284aおよび284bは、レチクル中心286に関して互いに対称であるが、
レチクル中心286は、アライメントマーク284aと284bとの中点ではな
い。図11dは、レチクル280′のさらに別の実施例を示し、アライメントマ
ーク284a′および284b′は、レチクル中心286′に関して互いに対称
であるが、レチクル中心286′は、アライメントマーク284a′および28
4b′の中点ではない。
84bの関係をより詳細に示す。図11eに示すとおり、マーク284aおよび
284bは、レチクル中心286に関して互いに対称である。想像線Aが、マー
ク284aおよび284bの中心に交わり、想像線Bが、レチクル中心286と
マーク284aおよび284bの中点(MP)とに交わり、線Aは線Bに対して
垂直である。
的関係を示す。この関係は、レチクル280に関して架空マーク場所284cを
得るために採用され得る。レチクル中心286は、マーク284aと架空マーク
284cとの中点である。アライメントマーク284aおよび284cは、それ
ぞれ図4のマーク60および62と配置において同様である。したがって、架空
マーク284cの場所を決定したプロセッサ210は、ウェハ100上に印刷さ
れたマーク284aおよび284bに基づいて仮想マーク場所の場所を容易に決
定可能である。
関係が存在する。角度(θ1)=角度(θ2)=角度(θ3)、および角度(γ1)
=角度(γ2)である。マーク284bの(x,y)座標は、(x1,y1)によ
って表わされ、マーク284aの(x,y)座標は(x2,y2)によって表わさ
れ、架空マーク284cの(x,y)座標は(x3,y3)によって表わされる。
マーク284aおよび284bの座標、ならびにレチクル中心286の座標は、
プロセッサ210によって知られていることが認められ、プロセッサは、架空マ
ーク284cの座標を決定するのにこれらの座標を採用する。以下の方程式は、
架空マーク284cの(x,y)座標をマッピングするためにプロセッサ210
によって採用され得る。
多数のジオメトリ的関係が存在することが認められ、そのような関係のいずれか
およびすべての使用が、前掲の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲
内にあるものと意図される。座標(x3,y3)および/またはマーク284aと
284bとのジオメトリ的関係は、ウェハアライメントを促進し、かつレチクル
回転誤差および/またはレンズ拡大誤差による重ね合わせ誤差を軽減するために
、本発明に従って仮想アライメントマークをマッピングするためにプロセッサ2
10によって採用されてもよい。上記説明に基づいて、当業者は、システム12
0のプロセッサ210を容易にプログラムし、本発明のこの実施例に従う仮想ア
ライメントマークを決定し得る。
レチクル50の対称のアライメントマーク60および62を印刷する代わりに、
マークは一方のマークが他方の上になるように印刷される。レチクル誤差および
/または拡大誤差がないので、ウェハ90上の印刷されたマーク300は、各マ
ーク対が互いに完全に合っている理想的な場合を示す。
ある)印刷されていない理想的でない場合を示す。斜線のマーク302は、マー
ク60および62が印刷されるはずであったところを示し、実線のマーク300
aおよび300bは、マーク60および62がそれぞれ実際に印刷されたところ
を示す。
00aおよび300bを示す。マーク300aおよび300bは、仮想アライメ
ントマーク(XV,YV)が決定され得る単一のマーク310として扱われる。仮
想アライメントマーク(XV,YV)は、以下の方程式から決定され得る。
チクル回転および/またはレンズ拡大による重ね合わせ誤差を軽減するために、
上述のとおり使用され得る。2つのマークの位置を決定するために計測がより少
なくてもすむので、この特定の実施例は、貴重なウェハ面積を保全しアライメン
トのプロセスを高速化するというさらなる利点を提供する。
(たとえばフォトレジスト層)に適用されてもよいことが認められる。好ましく
は、ある特定のレチクルのアライメントマークは、マーク群のオーバーラップを
回避するために、(予め定められたオフセットを用いて)異なった場所に印刷さ
れる。予め定められたオフセットを採用することにより、それぞれの層群の仮想
アライメントマークは、レチクル回転誤差およびレンズ拡大誤差による重ね合わ
せ誤差を軽減するために、装置パターンの多層アライメントのために相互参照さ
れてもよい。より特定的には、第1のフォトレジスト層について、アライメント
マークの第1の組(第1のレチクルに対応する)がウェハの第1の予め定められ
た区域に印刷される。この発明の教示は、ウェハアライメントのための仮想アラ
イメントマークを決定するために採用される。第2およびその後のフォトレジス
ト層の上に、アライメントマークの第2の組(第2のレチクルに対応する)が、
第1の予め定められた区域と異なるウェハの第2の予め定められた区域に印刷さ
れる。第1の予め定められた領域に関して第2の予め定められた領域のオフセッ
トは、先立って知られている。既知のオフセットを採用して、第1のアライメン
トマーク組に対応する第1の仮想アライメントマークを第2のアライメントマー
ク組に対応する第2の仮想アライメントマークに相関させる。結果として、第1
および第2のアライメントマークの採用により、第1および第2のレチクルの両
方のレチクル回転誤差が打ち消され、また、拡大誤差も、いずれかの層のパター
ニングの際に打ち消される。第1および第2のアライメントマークは、レチクル
回転誤差および/またはレンズ拡大/縮小誤差による2層間の重ね合わせ誤差を
軽減するために、第1および第2の層を整列させるために、(既知のオフセット
を考慮して)相互参照される。
に関してのウェハのアライメントを可能にするので、レチクル回転誤差および/
または拡大誤差は、層ごとに軽減され、所与の層に関しての重ね合わせ誤差は、
しばしば従来には生じたようにその後の形成された層において複合された重ね合
わせ誤差には現われないので、多層ベースでも軽減される。
のアライメントマーク410および412(互いに関して対称であってもよいし
または対称でなくてもよい)を含む。プロセッサ210は、レチクル400に関
して2つのアライメントマーク410および412の場所を決定するために、レ
チクル400をマッピングする。プロセッサ210は、2つのマーク410iお
よび412iの意図された印刷場所、ならびにマーク410aおよび412aの
実際の印刷場所がマッピングされるように、ウェハ430(図16)もマッピン
グする。プロセッサ210は、2つのマークの意図された印刷場所からのずれを
決定することができ、ウェハマッピングとレチクルマッピングとの相関関係に基
づいて、レチクル400およびウェハ430を採用するシステムのレチクル回転
および/または拡大誤差の度合いを決定することができる。誤差の種類および大
きさが決定されると、プロセッサは、レチクル回転および/またはレンズ拡大に
よる重ね合わせ誤差を軽減するために、システムを修正して誤差を補償すること
ができる。
的で構成要素または方法のあらゆる想起可能な組合せを記載することはできない
が、当業者は、本発明の多くのさらなる組合せおよび置換が可能であることを認
めるであろう。したがって、本発明は、前掲の特許請求の精神および範囲内にあ
るすべてのそのような変更、修正および変形を含むものと意図される。
ある。
に印刷されている、図1の先行技術のレチクルからの、アライメントマークが上
に印刷されているウェハの概略図である。
の概略図である。
ハ表面層の概略図である。
ークが意図された場所と異なった場所に印刷され、仮想アライメントマークが本
発明に従って決定された、ウェハ表面層の概略図である。
する仮想アライメントマークを備える異なったウェハ層の分解図である。
なった場所に印刷され、仮想アライメントマークが本発明に従って決定された、
ウェハ表面層の概略図である。
なった場所に印刷され、仮想アライメントマークが本発明に従って決定された、
別のウェハ表面層の概略図である。
。
されたアライメントマークの概略図である。
クルの代替の実施例の概略図である。
クルの別の代替の実施例の概略図である。
クルのさらに別の実施例の概略図である。
クルのさらに別の代替の実施例の概略図である。
のアライメントマークのジオメトリ的関係の図である。
めに採用され得る、図11eのレチクルのレチクル中心および2つのアライメン
トマークのジオメトリ的関係の図である。
うに図4のアライメントマークが印刷されたウェハの概略図である。
の直接上に印刷されていない、アライメントマークが上に印刷されたウェハの概
略図である。
の印刷されたアライメントマークの概略図である。
座標形にマッピングされている、2つのアライメントマークを含むレチクルの概
略図である。
た印刷場所が座標系にマッピングされ、2つのアライメントマークの実際の印刷
場所が座標系にマッピングされた、ウェハの概略図である。
y)座標であり、(X1,Y1)は、印刷された第1のアライメントマーク(60
)の(x,y)座標であり、(X2,Y2)は、印刷された第2のアライメントマ
ーク(62)の(x,y)座標である、請求項1に記載のシステム。
X1,Y1)は印刷された第1のアライメントマーク(60)の(x,y)座標で
あり、(X2,Y2)は印刷された第2のアライメントマーク(62)の(x,y
)座標である、請求項6に記載の方法。
パターン領域の外側に配置される、オーバーラップ誤差を低減するためのアライ
メント方法を開示する。さらなるプレートアライメントマークが、プレートのx
中心線およびy中心線の交差点のまわりに置かれる。アライメントマークの対は
、このさらなるアライメントマークについて対称である。露光基準は、アライメ
ントマークを用いて測定値の平均値に基づいて決定される。 US−A−5 250 983は、チップパターン領域の外側に、アライメン
トマークが、レチクルの4辺の周辺上に設けられている、レチクルを開示する。
レチクルの両側のアライメントマークは、異なっている。 US−A−5 792 580も、レチクルパターンを整列させる方法を開示
する。 集積回路(IC)および大規模集積回路(LSIC)などの半導体装置の微細
化への傾向は急速に進んでおり、そのような半導体装置を製造するための装置に
ついてより高い精度が必要とされている。特に、そのような要求は、マスクまた
はレチクルの回路パターンが、半導体ウェハ上に形成された回路パターンの上に
重ねて転写される、露光装置に求められている。マスクの回路パターンおよびウ
ェハの回路パターンが、たとえば、0.1μm未満の精度で互いの上に重ねられ
ることが望ましい。
範囲から明らかとなるであろう。 この発明の実施例は、添付の図面を参照し、この発明がいかに採用され得るか
の例として記載される。
的で構成要素または方法のあらゆる想起可能な組合せを記載することはできない
が、当業者は、本発明の多くのさらなる組合せおよび置換が可能であることを認
めるであろう。したがって、本発明は、前掲の特許請求に規定される本発明の範
囲内にあるすべてのそのような変更、修正および変形を含むものと意図される。
y)座標であり、(X1,Y1)は、印刷された第1のウェハアライメントマーク
の(x,y)座標であり、(X2,Y2)は、印刷された第2のウェハアライメン
トマークの(x,y)座標である、請求項1に記載のシステム。
X1,Y1)は印刷された第1のウェハアライメントマークの(x,y)座標であ
り、(X2,Y2)は印刷された第2のウェハアライメントマークの(x,y)座
標である、請求項6に記載の方法。
レチクルおよびプレートを整列させるためのアライメント方法を開示する。一対
のアライメントマークが、レチクルのパターン領域の外側に配置される。プレー
トのx中心線およびy中心線に等距離である、アライメントマークの対も、プレ
ート上に設けられる。さらなるプレートアライメントマークが、プレートのx中
心線およびy中心線の交差点のまわりに置かれる。露光基準は、アライメントマ
ークを用いて測定値の平均値に基づいて決定される。 US−A−5 250 983は、ウェハ上に投影されるべきパターン領域の
外側に、アライメントマークが、レチクルの4辺の周辺上に設けられている、レ
チクルを開示する。レチクルの両側のアライメントマークは、異なっている。 US−A−5 792 580も、ウェハとレチクルパターンを整列させる方
法を開示する。 集積回路(IC)および大規模集積回路(LSIC)などの半導体装置の微細
化への傾向は急速に進んでおり、そのような半導体装置を製造するための装置に
ついてより高い精度が必要とされている。特に、そのような要求は、マスクまた
はレチクルの回路パターンが、半導体ウェハ上に形成された回路パターンの上に
重ねて転写される、露光装置に求められている。マスクの回路パターンおよびウ
ェハの回路パターンが、たとえば、0.1μm未満の精度で互いの上に重ねられ
ることが望ましい。
的で構成要素または方法のあらゆる想起可能な組合せを記載することはできない
が、当業者は、本発明の記載された実施例の多くのさらなる変形が可能であるこ
とを認めるであろう。したがって、本発明は、前掲の特許請求に規定される本発
明の範囲内にあるすべてのそのような変更、修正および変形を含むものと意図さ
れる。
Claims (31)
- 【請求項1】 フォトリソグラフィプロセスにおいて使用されるレチクルで
あって、 設計領域と、 第1のアライメントマークと、 レチクル中心点が第1および第2のアライメントマークの中点であるように、
第1のアライメントマークに対称である第2のアライメントマークとを含む、レ
チクル。 - 【請求項2】 第1のアライメントマークは、第2のアライメントマークの
ものと同一のパターンを有する、請求項1に記載のレチクル。 - 【請求項3】 第1のアライメントマークは、第2のアライメントマークと
異なるパターンを有する、請求項1に記載のレチクル。 - 【請求項4】 アライメントマークの少なくとも1つが設計領域の外側に位
置する、請求項1に記載のレチクル。 - 【請求項5】 ウェハを整列させるための方法であって、 設計領域と、 第1のアライメントマークと、 第2のアライメントマークとを含むレチクルを使用するステップを含み、第2
のアライメントマークは、レチクル中心点が第1および第2のアライメントマー
クの中点であるように第1のアライメントマークに対称であり、さらに、 ウェハの第1の表面層上に第1のアライメントマークを印刷するステップと、 第1のアライメントマークからの予め定められたオフセットで第1の表面層上
に第2のアライメントマークを印刷するステップと、 第1の仮想アライメントマークを決定するステップとを含み、第1の仮想アラ
イメントマークは、印刷された第1および第2のアライメントマークの中点であ
り、さらに、 第1の仮想アライメントマークを用いてウェハを整列させることを促進するス
テップを含む、方法。 - 【請求項6】 第2の表面層の第2の仮想アライメントマークを決定し、第
2の仮想アライメントマークを用いて第2の層を第1の層に整列させることを促
進するステップをさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 以下の方程式に基づいて第1の仮想アライメントマークの場
所を決定するステップをさらに含み、 【数1】 式中、Xv,Yvは第1の仮想アライメントマークの(x,y)座標であり、(
X1,Y1)は印刷された第1のアライメントマークの(x,y)座標であり、(
X2,Y2)は印刷された第2のアライメントマークの(x,y)座標である、請
求項5に記載の方法。 - 【請求項8】 フォトリソグラフィプロセスにおいて使用されるレチクルで
あって、 設計領域と、 第1のアライメントマークと、 第2のアライメントマークとを含み、第2のアライメントマークは、レチクル
の中心点に関して第1のアライメントマークに対称であり、 第1の想像線が第1および第2のアライメントマークに交わり、第2の想像線
が、レチクル中心と第1および第2のアライメントマークの中点とに交わり、第
1の想像線は第2の想像線に対して垂直である、レチクル。 - 【請求項9】 第1のアライメントマークは、第2のアライメントマークの
ものと同一のパターンを有する、請求項8に記載のレチクル。 - 【請求項10】 第1のアライメントマークは、第2のアライメントマーク
と異なるパターンを有する、請求項8に記載のレチクル。 - 【請求項11】 アライメントマークの少なくとも1つは、設計領域の外側
に位置する、請求項8に記載のレチクル。 - 【請求項12】 ウェハを整列させるためのシステムであって、 設計領域と、 第1のアライメントマークと、 レチクル中心点に関して第1のアライメントマークに対称である第2のアライ
メントマークとを含むレチクルと、 ウェハの表面層上に印刷された第1および第2のアライメントマークの少なく
とも一方を位置付けるための少なくとも1つのシステムと、 システムの汎用動作を制御するためのプロセッサとを含み、プロセッサは、第
1の仮想アライメントマークを決定し、第1の仮想アライメントマークは、ウェ
ハ上に印刷された第1および第2のアライメントマークの中点であり、プロセッ
サは、ウェハのアライメントを促進するために第1の仮想アライメントマークを
採用する、システム。 - 【請求項13】 レチクルの中心点は第1および第2のアライメントマーク
の中点である、請求項12に記載のシステム。 - 【請求項14】 第1のアライメントマークは、第2のアライメントマーク
のものと同一のパターンを有する、請求項12に記載のシステム。 - 【請求項15】 第1のアライメントマークは、第2のアライメントマーク
と異なるパターンを有する、請求項12に記載のシステム。 - 【請求項16】 アライメントマークの少なくとも1つが設計領域の外側に
位置する、請求項12に記載のシステム。 - 【請求項17】 第1の想像線が、第1および第2のアライメントマークに
交わり、第2の想像線が、レチクル中心と第1および第2のアライメントマーク
の中点とに交わり、第1の想像線は、第2の想像線に対して垂直である、請求項
12に記載のシステム。 - 【請求項18】 プロセッサは、以下の方程式に基づいてウェハに関して第
1の仮想アライメントマークの場所を決定し、 【数2】 式中Xv,Yvは第1の仮想アライメントマークの(x,y)座標であり、(X 1 ,Y1)は、印刷された第1のアライメントマークの(x,y)座標であり、(
X2,Y2)は、印刷された第2のアライメントマークの(x,y)座標である、
請求項12に記載のシステム。 - 【請求項19】 プロセッサは、最小二乗法を用いて第1の仮想アライメン
トマークの場所を決定する、請求項12に記載のシステム。 - 【請求項20】 プロセッサは、第2の表面層の第2の仮想アライメントマ
ークを決定し、第1の仮想アライメントマークは、ウェハに関して第2の仮想ア
ライメントマークからの既知のオフセットを有する、請求項12に記載のシステ
ム。 - 【請求項21】 プロセッサは、第1の仮想アライメントマークおよび第2
の仮想アライメントマークを用いて第1の層を第2の層に整列させる、請求項2
0に記載のシステム。 - 【請求項22】 プロセッサは、第3の表面層の第3の仮想アライメントマ
ークを決定し、第2の仮想アライメントマークは、ウェハに関して第3の仮想ア
ライメントマークからの既知のオフセットを有する、請求項21に記載のシステ
ム。 - 【請求項23】 プロセッサは、第2の仮想アライメントマークおよび第3
の仮想アライメントマークを用いて第2の層を第3の層に整列させる、請求項2
2に記載のシステム。 - 【請求項24】 ウェハを整列させるためのシステムであって、 設計領域と、 第1のアライメントマークと、 第2のアライメントマークとを含むレチクルと、 ウェハの表面層上に印刷された第1および第2のアライメントマークの少なく
とも一方を位置付けるための少なくとも1つのシステムと、 システムの汎用動作を制御するためのプロセッサとを含み、プロセッサは、レ
チクルに関して第1および第2のアライメントマークの場所を規定するためにレ
チクルをマッピングし、プロセッサは、第1および第2のアライメントマークの
印刷の意図された場所、ならびに印刷された第1および第2のアライメントマー
クの実際の場所を規定するためにウェハもマッピングし、プロセッサは、アライ
メントマークのマッピングに基づいてレチクル回転誤差および/またはレンズ拡
大誤差の大きさを決定する、システム。 - 【請求項25】 ウェハを整列させるための方法であって、 設計領域と、 第1のアライメントマークと、 第2のアライメントマークとを含むレチクルを使用するステップを含み、第2
のアライメントマークは、レチクル中心点に関して第1のアライメントマークに
対称であり、さらに、 ウェハの第1の表面層上に第1のアライメントマークを印刷するステップと、 第1のアライメントマークの直接上に第2のアライメントマークを印刷する意
図で第2のアライメントマークを第1の表面層上に印刷するステップと、 第1の仮想アライメントマークを決定するステップとを含み、第1の仮想アラ
イメントマークは、組合された、印刷された第1および第2のアライメントマー
クを表わす物体の中心であり、さらに、 仮想アライメントマークを使用してウェハを整列させることを促進するステッ
プを含む、方法。 - 【請求項26】 以下の方程式から仮想アライメントマークの場所を決定す
るステップをさらに含み、 【数3】 式中、(XV,YV)は仮想アライメントマークの(x,y)座標であり、XMA X は物体の最大x座標であり、XMINは物体の最小x座標であり、YMAXは物体の
最大y座標であり、YMINは物体の最小y座標である、請求項25に記載の方法
。 - 【請求項27】 ウェハを整列させるためのシステムであって、 少なくとも2つのアライメントマークをウェハの表面層上に印刷するための手
段を含み、少なくとも2つのアライメントマークは、印刷されたマークが印刷さ
れたマークの中点に関してレチクル回転誤差および/またはレンズ拡大誤差を実
質的に打ち消すように、関連付けられた対称性を有し、さらに、 中点を決定するための手段を含み、中点は仮想アライメントマークであり、さ
らに、 仮想アライメントマークを基準として用いてウェハを整列させるための手段を
含む、システム。 - 【請求項28】 印刷されたマークの場所を識別するための手段をさらに含
む、請求項27に記載のシステム。 - 【請求項29】 複数個の層のための仮想アライメントマークを決定するた
めの手段をさらに含む、請求項27に記載のシステム。 - 【請求項30】 基準点としてそれぞれの仮想アライメントマークを採用す
る複数個の層の少なくとも2つを整列させるための手段をさらに含む、請求項2
9に記載のシステム。 - 【請求項31】 少なくとも2つのアライメントマークを含むレチクルと、 アライメントマークを印刷するための手段と、 印刷されたアライメントマークを見出すための手段と、 意図された印刷場所からの印刷されたアライメントマークのずれを決定するた
めの手段と、 ウェハアライメントシステムを修正してずれを補償するための手段とを含む、
ウェハアライメント。
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