JP2003512739A

JP2003512739A - ステッパにおける全ミスアラインメントの回転誤差部分を決定する方法

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Publication number: JP2003512739A
Application number: JP2001532152A
Authority: JP
Inventors: ピエール、ルルー
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2003-04-02
Also published as: US20040138842A1; WO2001029618A1; US6950187B2; US6639676B1; EP1145081A1

Abstract

(57)【要約】ステッパにおける全ミスアラインメント誤差の回転誤差部分を測定する方法である。一実施例では、この方法は、ステッパにおいて第１のパターンと誤差無しファインアラインメント・ターゲットを有するウェーハを受けるステップでスタートする、ステッパ内の一連のステップを有する。他のステップでは、ウェーハは誤差無しファインアラインメント・ターゲットを用いてステッパ内で位置調整させられる。その後で第２のパターンがウェーハの前記第１のパターンの上に形成される。他のステップでは、全ミスアラインメント誤差の回転誤差部分が、第１のパターンと第２のパターンの間の円周方向ミスアラインメントを測定することにより決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野本発明は半導体ウェーハ製造の分野に関するものである。更に詳しくいえば、
本発明は、ウェーハ上のパターン化された層を製造するために用いられるステッ
パにおけるミスアラインメント誤差の回転部分を決定する方法に関するものであ
る。

【０００２】背景技術集積回路（ＩＣｓ）は周知のフォトリソグラフィ技術、エッチング技術、堆積
技術、および研磨技術を用いてシリコンウェーハ上に一緒に製造される。これら
の技術は、ウェーハ上に形成された所与の物質層内の部品および相互接続の寸法
および形状を定めるために用いられている。ＩＣは、それぞれ互いに積み重ねら
れて形成された多数の相互接続層を用いて本質的に製造される。層が相互接続す
るので、ウェーハの隣接する層上のパターンが正確に形成されるようにする必要
が生ずる。

【０００３】フォトリソグラフィを用いてのウェーハ上への画像の正確な形成は誤差を生ず
るいくつかの変数に依存する。それらの変数はレチクルとウェーハとの間の、回
転アラインメント誤差と、平行移動アラインメント誤差と、拡大誤差とを含むが
、それらに限定されるものではない。回転誤差はウェーハ上に画像を正確に形成
するためのより重要な変数の１つである。各層の上に形成される画像の正確な回
転アラインメントはいくつかの理由から重要である。例えば、適正な性能を達成
するためにデバイスを正確な形状および寸法に形成すること、および絶縁体や相
互接続導体を適切に配置するためには、適切な回転アラインメントが必要である
。したがって、ウェーハの層上に形成されたレチクルから画像の正確な回転アラ
インメントを行うための必要が生ずる。

【０００４】誤差をひき起こす変数の各１つはステッパの異なる部分により修正できる。誤
差が分離されず、かつ独立に測定されないとすると、誤差測定は混同させられて
、その結果、各変数の修正は矛盾し、かつ自滅的なものになることがある。した
がって、真の回転誤差測定を行えるように、拡大誤差や平行移動誤差などの誤差
をひき起こす他の変数を回転誤差から分離する必要が生ずる。

【０００５】ここで、従来のアラインメント・レチクルの上面図が示されている従来技術の
図１Ａを参照する。アラインメント・レチクル１２６は多数のオーバーレイ・パ
ターン１１０ａ〜１１０ｅと、アラインメント・レチクル１２６の外側領域に配
置されているファインアラインメント・ターゲット１３２とを含む。各オーバー
レイ・パターン１１０ａ〜１１０ｅは第１のオーバーレイ・ボックス１３０ａと
第２のオーバーレイ・ボックス１３０ｂを含むが、簡明にするためにオーバーレ
イ・パターン１１０ａ内に示されているだけである。したがって、ファインアラ
インメント・ターゲット１３２は小さいオーバーレイ・ボックス１３０ａおよび
大きいオーバーレイ・ボックス１３０ｂから大きな距離１３６および１３８の所
に配置されている。大きいオーバーレイ・ボックス１３０ｂは小さいオーバーレ
イ・ボックス１３０ａから距離１４０だけずれている。

【０００６】従来のアラインメント・レチクルおよび従来の回転誤差測定法は、拡大誤差と
、回転誤差と、平行移動誤差とを有するアラインメント・ターゲットを用いるこ
とにより性能が低下させられていた。従来のレチクルは、従来技術の図１Ａのレ
ンズ１２８の外側部分１２８ｂを通じて投映されているレチクル画像、従来技術
の図１Ｂの１３２および従来技術の図１Ａの１２６ｂ、の外側位置にアラインメ
ント・ターゲットを含む。したがって、ウェーハの上につくられたアラインメン
ト・ターゲットには拡大誤差と、回転誤差と、平行移動誤差と、レチクル書込み
誤差とが付随することになる。更に、従来の回転誤差測定法は２つの層の各々に
おいてフィールド全体にわたるショットを比較する。しかし、フィールド全体に
わたるショットは回転誤差以外の誤差を含む。したがって、回転誤差測定は正確
でないことがあり、ウェーハの歩留まりと、ウェーハの上に形成されるＩＣの性
能とを妥協して定める。したがって、より正確なレチクルと、ウェーハ上へのよ
り正確なショットとに対する必要が生ずる。その正確なショットで回転誤差を測
定できる。

【０００７】また、従来のファインアラインメント・ターゲットは２倍の拡大誤差を含む。
レンズの歪みなどの拡大誤差は、レンズが正確に作られていないことや、光の諸
特性などの諸要因のために、レンズの外側領域へ向かうにつれて通常大きくなる
。また、ウェーハ上に製作されたアラインメント・ターゲットは、ステッパの拡
大誤差を測定するために用いられるオーバーレイ・パターンたとえば１１０ａと
１１０ｃから大きな距離、例えば図１Ａの１３６と１３８の所に配置されている
ので、それにはレチクル書込み誤差が伴う。すなわち、レチクル書込み誤差は、
レチクル上の２つの画像の間の距離全面にわたって累積する、直線的または指数
的の、誤差率を持つことがある。したがって、オーバーレイ・パターンがアライ
ンメント・ターゲットからずっと離れているとすると、従来技術の回転誤差測定
は、ステッパの拡大誤差に加えて、アラインメント・ターゲットの平行移動ミス
アラインメントおよび回転誤差を測定することである。

【０００８】更に、オーバーレイ・パターンとアラインメント・ターゲットとの間の大きな
距離は、アラインメント作業で使用されるステップにおけるいかなる誤差、例え
ば、回転誤差、も大きくするだけである。例えば、ステッパにおいてパターン一
致のために電荷結合素子（ＣＣＤ）とデジタル信号処理を用いてウェーハが再び
位置合わせされるとし、両方とも所与の許容誤差を持っているならば、その許容
誤差はアラインメント・ターゲットから遠く離れている場所で大きくされること
がある。１つの例では、アラインメントにおける所与の回転誤差はアラインメン
ト・ターゲットからの距離、すなわち半径、と共に増加する。したがって、誤差
のないアラインメント・ターゲットを作る必要が生ずる。更に詳しくいえば、レ
チクル書込み誤差、平行移動誤差、および拡大誤差を含まないアラインメント・
ターゲットを用いて回転誤差を測定する方法に対する需要が生ずる。

【０００９】ここで、内部にオーバーレイボックスがつくり込まれている予防保全（ＰＭ）
ウェーハ１５０の例が示されている従来技術の図１Ｂを参照する。簡明にするた
めにこの図にはただ１つのショット、ショット１６０ｂ、が示されている。ウェ
ーハ１５０は小さいオーバーレイボックス１６０ａと大きいオーバーレイボック
ス１６０ｂを有し、ファインアラインメント・ターゲット１６２が内部に形成さ
れている。従来技術の図１Ａのアラインメント・レチクル１２６はウェーハ上に
オーバーレイボックスを形成するために用いられている。しかし、この例では、
ステッパがファインアラインメント・ターゲット１６２に正確に位置合わせしな
かった時に回転誤差が生ずる。この状況は、ウェーハ１５０上に第２のオーバー
レイボックス１６０ｂを形成する作業で起きる。アラインメント中の回転誤差が
小さい角度１６４であったとしても、ファインアラインメント・ターゲット１６
２とオーバーレイボックス１６０ａとの間の大きい距離１６６が誤差を実質的な
Ｘ方向誤差１６２およびＹ方向誤差１６４まで大きくする。この回転誤差の一部
と、生ずるその他の任意の誤差とは、ボックス１６０ｂと１６０ａを置くことか
ら生ずる回転誤差として解釈できる。その代わりに、ボックス１６０ｂと１６０
ａの間の回転誤差の一部がファインアラインメント・ターゲットから生ずる。し
たがって、従来技術の回転誤差測定法およびミスアラインメント測定法はステッ
パを実際には過大修正することがあり、かつおそらく本来存在している誤差より
大きな誤差を生ずることがある。

【００１０】回転誤差測定のためにウェーハ上に画像を形成する前にミスアラインメント誤
差の平行移動部分を分離しないことにより回転誤差の混同も生ずる。回転誤差測
定作業のためのウェーハのアラインメントは平行移動誤差を本質的に含む。従来
、回転誤差測定では平行移動誤差は明らかにしない。この誤差が補償されないと
すると、それは回転誤差測定の結果に影響する。したがって、アラインメント誤
差の平行移動部分を補償するために回転レベルを用いることにより、誤修正によ
ってアラインメント確度が恐らく低下することがある。したがって、回転誤差測
定において移動誤差を補償する必要が生ずる。

【００１１】従来の回転誤差測定法における誤差の混同は、バジェット・オーバーレイ要求
を考慮する際に重要になる。バジェット・オーバーレイというのは、所与のサイ
ズのフォトリソグラフィ・インプリントを製作するための許容誤差に関連する値
である。例えば、０．２ミクロン技術は０．０８ミクロンのバジェット・オーバ
ーレイを通常有する。しかし、より小さい画像に対する需要が増すにつれて、バ
ジェット・オーバーレイは同様に減少しなければならない。例えば、現在の０．
１２ミクロン技術は約０．０５５ミクロンのバジェット・オーバーレイを許すだ
けである。したがって、バジェット・オーバーレイが減少するにつれて、ミスア
ラインメント測定における誤差が益々大きくなる。そうすると、より厳しいバジ
ェット・オーバーレイ要求を考慮して、回転誤差測定確度を向上するという上記
必要が生ずる。

【００１２】要約すれば、ウェーハ上に形成される多数の層を正確に位置合わせするための
必要が生ずる。更に詳しくいえば、ウェーハの層上にレチクルから形成される画
像の正確な回転方向位置合わせを行うための必要が生ずる。また、真の回転誤差
測定を行うように、拡大誤差および平行移動誤差などのその他の誤差を生ずる変
数を回転誤差から分離する方法に対する必要が生ずる。レチクル書込み誤差、平
行移動誤差、回転誤差、および拡大誤差のないアラインメント・ターゲットを用
いて回転誤差を測定する方法の必要も生ずる。更に、回転誤差測定の前に平行移
動誤差についてステッパを補償する必要も生ずる。回転誤差測定の確度を向上す
るためのそれらの必要は、より厳しいバジェット・オーバーレイ要求を考慮して
生ずる。

【００１３】発明の開示本発明はウェーハ上に形成される多数の層を正確に位置合わせする方法および
装置を提供するものである。更に詳しくいえば、本発明はウェーハの層上にレチ
クルから形成される画像の回転方向位置合わせを正確に行うものである。本発明
は、真の拡大誤差測定を行うように、他の誤差を生ずる変数を回転ミスアライン
メント誤差から分離することにより、正確な回転位置合わせを行う。また、本発
明は、レチクル書込み誤差、拡大誤差、回転誤差、および平行移動誤差がほぼな
いアラインメント・ターゲットを用いて拡大誤差を測定する方法を提供する。更
に、本発明は、拡大誤差測定の前にステッパにおける平行移動誤差を補償する。
そうすると、本発明は拡大誤差測定の確度を高くすることにより、より厳しいバ
ジェット・オーバーレイ要求を満たす。

【００１４】特に、本発明はステッパにおける全ミスアラインメント誤差の回転誤差部分を
決定する方法を提供する。一実施例では、この方法は、第１のパターンと誤差無
しファインアラインメント・ターゲットを有するウェーハをステッパ内に受ける
ステップから始まる、ステッパ内の一連のステップを有する。その後で、他のプ
ロセスにより測定された、全ミスアラインメント誤差の平行移動誤差部分につい
てステッパを調整する。他のステップでは、誤差無しアラインメント・ターゲッ
トを用いてウェーハをステッパ内で位置合わせする。その後、ウェーハ上の前記
第１のパターンの上に第２のパターンを形成する。他のステップでは、第１のパ
ターンと第２のパターンの間の円周方向の位置のずれを測定することにより、全
ミスアラインメントの回転誤差部分を決定する。２つのパターンセットを比較す
ることにより、ステッパにおける回転誤差の分離および解明を行えるようにする
方法を本発明は提供する。一実施例では、本発明は、回転誤差を含んでいるアラ
インメント・パターンが置かれるウェーハ内に誤差無しアラインメント・パター
ンをつくり込むものと考えることができる。２つのパターンセットを比較するこ
とにより、本発明は回転誤差を分離できる方法を提供する。

【００１５】他の実施例では、本発明は、プロセッサと、コンピュータが読出すことができ
るメモリとを含むステッパについて記述する。そのメモリは、プロセッサにより
実行されるとステッパにおける回転誤差を決定する上記方法を実施するプログラ
ム命令とデータを含んでいる。

【００１６】本発明のそれらの目的、その他の目的および諸利点は、種々の図面に示されて
いる好適な実施例についての以下の詳細な説明を読んだ後で、当業者には疑いも
なく明らかになるであろう。

【００１７】この明細書に含まれていて、明細書の部分を構成している添付図面は本発明の
実施例を示し、かつ説明と一緒に、本発明の原理を解明している。この説明中で
参照する図面は、特記されているものを除き、尺度は無視して描かれていること
を理解すべきである。

【００１８】発明を実施するための最良の態様ここで添付図面に示されている本発明の好適な実施例を細かく参照する。本発
明をその好適な実施例に関連して説明するが、それらは本発明をそれらの実施例
に限定することを意図するものではないことを理解されるであろう。それとは逆
に、本発明は、添付した特許請求の範囲により定められる本発明の要旨および範
囲内に含まれる代替技術、変更技術および均等技術を包含することを意図するも
のである。更に、本発明の以下の詳細な説明においては、本発明を完全に理解で
きるように数多くの特定の詳細を述べている。しかし、本発明はそれらの特定の
詳細なしで実施できることが当業者には明らかであろう。他の場合には、本発明
の種々の面を不必要にあいまいにしないように周知の方法、手順、部品、および
材料路については詳しく説明しなかった。

【００１９】以下の詳細な説明のいくつかの部分、例えば、プロセス、がウェーハ上のパタ
ーン化された層、たとえばＩＣｓ、を製造するための作業の手順、論理ブロック
、処理およびその他の記号表現に関して述べられている。それらの説明および表
現は、データ処理技術の分野の当業者の業績を同じ分野の他の当業者に最も効果
的に伝えるために、前者により用いられる手段である。手順、論理ブロック、プ
ロセス等はここでは、および一般的には、所望の結果に導く首尾一貫したステッ
プ列または命令列であると考えられる。ステップは物理量の物理的取扱いを要す
るステップのことである。通常は、必ずしもそうではないが、それらの物理的取
扱いは、化学的手段、光学的手段、および機械的手段による、ウェーハへの物質
の堆積、ウェーハ上の物質の除去、または物質の状態あるいは構造の変更の形を
とる。

【００２０】しかし、それらの用語の全ては物理的取扱いおよび物理量について言及するも
のとして、かつ単に便利なレッテルと解すべきであり、この技術で一般的に使用
されている用語を考慮して解釈すべきであることを記憶しておくべきである。以
下の説明から明白であるもの以外のものは特に述べていなければ、本発明の説明
全体を通じて「受ける」、「位置合わせする」、「作る」、「要求する」、「測
定する」、「補償する」、「露光する」、「投映する」、「形成する」等などの
用語はウェーハ上での材料の製造およびパターンの形成の作業およびプロセスを
指すものであることが理解される。

【００２１】ここで、ステッパの側面図が示されている図２を参照する。ステッパ２００ａ
は光源２０２と、マスキングブレード２０４と、レチクル２０６と、レンズ２０
８と、ステージ２１２とを含んでいる。光源２０２は光をマスキングブレード２
０４の開口部２０６ａと、レチクル２０６の上のパターンの透明な部分と、レン
ズ２０８とを介して、ステージ２１２上に配置されているウェーハ２１３に照射
される。そうすることにより、レチクル２０６のパターンは、通常は５：１の縮
小でウェーハ２１３の上に再現される。しかし、どのような倍率レベルも使用で
きる。レチクル２０６の内部、すなわち中心部２０６ａに配置されているパター
ンがレンズ２０８の中心部２０８ａを透過する。同様に、レチクル２０６の外側
部分、すなわち周縁部２０６ｂに配置されているパターンがレンズ２０８の外側
部分２０８ｂを透過する。

【００２２】次に、本発明の一実施例に従って、アラインメント・レチクルが示されている
図３Ａを参照する。図３Ａはアラインメント・レチクル３００の上面図である。
アラインメント・レチクル３００はパターンボックスのマトリックスである。図
３Ａに示す破線は、その上にパターンボックスが配置されるマトリックスの格子
を表す。そのマトリックスは、パターンボックス、例えば、Ｅ１〜Ｅ５の、一定
のピッチ３１０だけずらされている多数の行、例えば行３０８と、パターンボッ
クス、例えばＡ１〜Ｅ１の、一定のピッチ３１２だけずらされている多数の列、
例えば列３３６、とを含んでいる。他の実施例ではピッチは可変にできる。一実
施例では、アラインメント・レチクル３００は、パターンボックスＣ３として示
されている中心部３３３と、パターンボックスＥ１〜Ｅ５、Ｄ１〜Ｄ５、Ｃ１〜
Ｃ２、Ｃ４〜Ｃ５、Ｂ１〜Ｂ５、およびＡ１〜Ａ５として示されている外側領域
とを含んでいる。この実施例はパターンボックスＡ１〜Ｅ５の特定の形態および
間隔を示すが、本発明は他のパターン化された形および間隔を持つアラインメン
ト・レチクルにも適する。ショットの外側領域に配置されているパターンボック
ス、例えば、パターンボックスＥ３３３１、Ｃ５３３１ｂ、Ａ３３３１ｂ
、およびＣ１３３１ｃは以後の流れ図で利用される。

【００２３】図３Ａのアラインメント・レチクル３００の中心部３３３のパターンボックス
Ｃ３は、ファインアラインメント・ターゲットを有する第１のパターンを含み、
かつ第２のパターンを含んでいる。両方とも以後の図に示されている。ファイン
アラインメント・ターゲットをアラインメント・レチクル３００の中心部３３３
に配置することにより、本発明は平行移動ミスアラインメント測定作業中にファ
インアラインメント・ターゲットをより正確に配置できる。更に詳しくいえば、
本発明は、ファインアラインメント・ターゲットをレチクルの中心に配置するこ
とにより、レンズの歪み、レチクル書込み誤差、および回転ミスアラインメント
誤差等の、他の誤差源をファインアラインメント・ターゲットから無くす。

【００２４】ここで、本発明の一実施例に従って、アラインメント・レチクル内のパターン
ボックスの第１の形態が示されている図３Ｂを参照する。図３Ｂでは、アライン
メント・レチクル３００の中心部３３３内のパターンボックスは第１のパターン
と第２のパターンを含んでいる。この実施例では、第１のパターンは大きいオー
バーレイボックス３３４とファインアラインメント・ターゲット３３８を含んで
いる。第２のパターンは小さいオーバーレイボックス３３６を含んでいる。大き
いオーバーレイボックス３３４は小さいオーバーレイボックス３３６から距離３
４０だけずれている。この距離は用途に応じて変化させても良い。この実施例は
大きいオーバーレイボックス３３４と、小さいオーバーレイボックス３３６と、
ファインアラインメント・ターゲット３３８との特定の位置および特定の寸法を
示すが、本発明はレチクル３００の中心部３３３内のそれらの部品の広範囲な寸
法および位置に適する。この実施例は感光感度目的のために、大きいオーバーレ
イボックス３３４を白で示し、小さいオーバーレイボックス３３６を黒で示して
いる。しかし、本実施例はオーバーレイボックスの感光感度構成を切り換えるの
に好適である。次の図は、他の実施例を与える。図３Ｂに示すパターンボックス
構成は図３Ａに示すパターンボックスＡ１〜Ｅ５のいずれかに用いることができ
る。しかし、他の実施例では、アラインメント・レチクルの中心部３３３内に配
置されているもの、例えばパターンボックスＣ３を除き、ファインアラインメン
ト・ターゲット３３８は、いずれのパターンボックスにも含まれない。

【００２５】ここで、本発明の一実施例に従って、アラインメント・レチクル内のパターン
ボックスの第２の構成が示されている図３Ｃを参照する。図３Ｃでは、レチクル
３００の中心部３００内のパターン化されたボックスは多数の大きいオーバーレ
イボックス３４５を含んでいる。同様に、この実施例の第２のパターン３４６は
多数の小さいオーバーレイボックス３４７を含んでいる。小さいオーバーレイボ
ックス３４７または大きいオーバーレイボックス３４５は、平行移動ミスアライ
ンメント測定のためにステッパ内でウェーハを位置調整させるためのファインア
ラインメント・ターゲットとして用いるようにすることもできる。そうすると、
ファインアラインメント・ターゲットはレンズの収差、例えば、拡大誤差から、
回転ミスアラインメントから、レチクル書込み誤差から、または平行移動ミスア
ラインメントから、の誤差をほとんど持たない。したがって、この実施例は、オ
ーバーレイボックスの１つが実際にアラインメント・ターゲットであるので、レ
チクルとウェーハの間の真の平行移動ミスアラインメント誤差を分離する。

【００２６】この実施例は、例えば、３４５と３４７のための、各種類のオーバーレイボッ
クス３つを示すが、本発明は、ファインアラインメント・ターゲットのための任
意の量の小さいオーバーレイボックスを用いること、またはファインアラインメ
ント・ターゲットのための任意の量の大きいオーバーレイボックスを用いること
に良く適している。本発明はアラインメント・レチクルの中心部３３３内のオー
バーレイボックスの広範囲の寸法および場所にも良く適している。また、本発明
は製品レチクルの中心部３３３をファインアラインメント・ターゲットおよびオ
ーバーレイボックスに適合させるのにも良く適している。この実施例では、レチ
クルの中心部を、製品ウェーハ上のダイの間の領域の上、例えばスクライブ線内
に投映できる。２つ以上のダイを覆うレチクルに応用できる、この代わりの技術
は製品ウェーハのダイを妨害することなく平行移動誤差測定性能を提供する。

【００２７】オーバーレイボックスのためにアラインメント・ターゲットを用いることが、
この出願の基礎を成す出願と同時に出願され、本発明の譲り受け人に譲渡された
、ＰｉｅｒｅＬｅｒｏｕｘによる「ファインアラインメント・ターゲット上の
パターンを用いてウェーハ・ミスアラインメントを決定する方法（Ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒＤｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇＷａｆｅｒＭｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ
ＵｓｉｎｇａＰａｔｔｅｒｎｏｎａＦｉｎｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔ
Ｔａｒｇｅｔ）」という名称の未決の米国特許出願、代理人事件整理番号ＶＬＳ
Ｉ−３４０９、に非常に詳細に記載されている。

【００２８】図３Ｃに示されている実施例はアラインメント・レチクル３００の中心部３３
３のためのパターンボックス構成として提供されているが、このパターンボック
ス構成は、図３Ａに示されている他の任意のパターンボックス、例えば、Ａ１〜
Ｅ５、に使用するのにも良く適している。アラインメント・レチクル３００の中
心部３３３のため以外のパターンボックスとして使用されると、オーバーレイボ
ックス３４５と３４７を、ファインアラインメント・ターゲットとしてよりも、
単にオーバーレイボックスとして使用できる。

【００２９】ここで、本発明の一実施例に従って、パターンが内部につくり込まれているい
くつかのショットを有するウェーハが示されている図４Ａを参照する。ウェーハ
４３０は図４Ａの上面図に示されているようにＸ−Ｙ平面内に配置されている。
一実施例では、ウェーハ４３０は、ステッパに対して定期的な予防保全アライン
メント検査のために使用できるＰＭウェーハである。一実施例では、図４Ａに示
されているように、ウェーハ４３０はエッチングされた画像を有するシリコン基
板である。あるいは、図４Ａに示す画像はシリコン基板状に配置される物質層で
形成できる。他の実施例においては、図４Ａは、いくつかの物質層を表し、各層
には画像が形成されている。図４Ａに示されているパターンボックスの格子は、
簡明にするために、パターンボックス、例えばパターンボックス４３３ａ内に配
置されている、より微細なパターンの細部は含んでいない。この細部は以後の図
に示されており、この図および以前の図を参照して以後説明する。

【００３０】図４Ａは所与の量および所与の配列のショットを持つウェーハを示すが、本発
明はウェーハ上に任意の量および任意の配列のショットを用いることに良く適し
ている。各ショットのための格子配列は、その上に形成されるパターンボックス
の格子、またはマトリックスを表す。ウェーハ上の各ショットの格子の外見はレ
チクルの格子外見、例えば、図３Ａのレチクル上の破線格子に相当する。

【００３１】ウェーハ４３０は多数の周縁ショット、例えば周縁ショット４３６と、多数の
内部ショット、例えばショット４３４と、多数の切り取り領域、例えば、領域４
３８とに区分される。周縁ショット、例えばショット４３６は、ウェーハ４３０
の外周４３２に接触する正方形状の切り取られていないショットである。内部シ
ョット、例えばショット４３４は、ウェーハ４３０の外周４３２に接触しない、
正方形状の切り取られていないショットである。切り取られている領域、例えば
切り取られている領域４３８は、ウェーハ上の完全なショットを持たない、すな
わち、正方形の形でない、領域である。簡明にするためおよび区別のために、周
縁ショットは内部ショットより太い線で示されている。一実施例では、ショット
は、その上にレチクル画像が投映されて形成されるウェーハ上の領域であるとし
て定義される。他の実施例では、レチクル画像はいくつかのショットを覆うこと
ができる画像を持つことができる。本発明は広い範囲の形および構成を有するシ
ョットに良く適している。

【００３２】ここで、本発明の一実施例に従って、ウェーハの１つの層内のアラインメント
・オーバーレイの１つのショットが示されている図４Ｂを参照する。図４Ｂは周
縁ショット、例えばショット４３６に対するパターンボックス、例えばパターン
ボックスＡ３４３１が同一であることを示す。簡明にするために、各ボックス
、例えば、ボックス４３１内の、およびボックスの間のパターンの詳細は図４Ｂ
には示されていない。示されているショットは「フルフィールド」ショットと呼
ばれている。その理由は、レチクル、例えば図３Ａのアラインメント・レチクル
３００のフルフィールドがレチクルの単一の露光でウェーハに投映されるからで
ある。したがって、レチクルの外側部分、例えば図３ＡのパターンボックスＡ３
３３１がレンズの外側部分、例えば図２のレンズ２０８の領域２０８ｂを介し
てショットの外側部分に投映されて、ウェーハ上に例えば、図４ＢのＡ３４３
１を形成する。同様に、レチクルの内側部分、例えば図３Ａのパターンボックス
Ｃ３３３３がレンズの中心部分、例えば図２のレンズ２０８の領域２０８ａを
介してショットの中心部分に投映されて、ウェーハ上に例えば図４ＢのＡ３４
３１を形成する。破線の仮想格子が、図４Ａに示されているように、ショットの
マトリックス格子に関連を持たせる。

【００３３】図４Ａおよび図４Ｂの一実施例では、フルフィールド・ショット４３６がただ
１つの周縁ショット位置、例えば図４Ａのショット４３６に形成される。別の実
施例では、フルフィールド・ショットは全ての周縁ショット場所、例えばウェー
ハ４３０の太線格子場所に形成される。ウェーハ上の多くの場所にフルフィール
ド・ショットを形成することにより、多数のアラインメント検査を行うことがで
きる。したがって、結果を平均することにより測定雑音を減少できる。別の実施
例では、ＰＭウェーハのためにフルフィールド・ショットは用いられない。一実
施例では、図４Ｂに示されているショットはシリコン基板内に形成される。別の
実施例では、図４Ｂに示されているショットは、ウェーハのウェーハ基板上に形
成されている物質層に形成される。一実施例では、示されている各パターンボッ
クスは図３Ｂまたは図３Ｃに示されているパターンに類似するパターン、または
他の任意のパターンを持つことができる。一実施例では、中心ボックス、例えば
図４Ｂのボックス４３３ｃのみが、従来技術の図３Ｂに示されているアラインメ
ント・ターゲットなどのアラインメント・ターゲットを含むパターンを有する。
別の実施例では、中心パターンボックスはフルフィールド・ショットのためのア
ラインメント・ターゲットを必要としない。

【００３４】ここで、本発明の一実施例に従って、ウェーハの１つの層内に代わりのアライ
ンメント・オーバーレイを有する他のショットが示されている図４Ｃを参照する
。図４Ｃは内部ショット、例えばショット４３４に対するパターンボックス、例
えばパターンボックスＣ３４３３ａが同一であることを示す。簡明にするため
に、各ボックス、例えばパターンボックスＣ３４３３Ａ内の、およびボックス
の間の、パターンの詳細は図４Ｃには示されていない。示されているショットは
「ブレードにより弱められた」ショットの繰り返されたパターンと呼ばれている
。この用語を用いる理由は、レチクル、例えば図３Ａのアラインメント・レチク
ル３００のフィールドの小さい部分のみが露光されてショット、例えばショット
４３４の上に各パターンボックスを形成するからである。この作業を繰り返すこ
とにより、図示のパターンが発生される。すなわちレチクルの中心部分、例えば
図３ＡのパターンボックスＣ３３３３のみがレンズの中心部分、例えば図２の
レンズの領域２０８ａを通じてウェーハの上のショットの領域に投映されて、例
えば図４ＢのパターンボックスＣ３４３１を形成する。Ｃ３パターンボックス
、例えばパターンボックス４４２の行をつくるために、レチクルまたはウェーハ
をインデックスせねばならず、レチクルの中心部分がレンズの中心部分を通じて
ウェーハ上のショットの異なる領域上に再び投映される。同様に、レチクルまた
はウェーハがインデックスされてパターンボックスの列を形成する。この作業は
繰り返されて全体のショットをＣ３パターンボックスで充たす。

【００３５】図４Ｃの一実施例では、ブレードにより弱められたショット４３４は図４Ｃの
ただ１つの内部ショット位置、例えば４３４内に形成される。別の実施例では、
ブレードにより弱められたショットは全ての内部ショット位置、例えばウェーハ
４３０の細い線の格子位置内に形成される。ウェーハ上の多数の内部ショット位
置に弱められたショットを形成することにより、多数の測定検査を行うことがで
きる。したがって、結果を平均することにより測定雑音を減少できる。一実施例
では、図４Ｃに示されているショットはシリコン基板内に形成される。別の実施
例では、図４Ｃに示されているショットは、ウェーハ基板上に形成されている物
質の層に形成される。一実施例では、図４Ｃに示されているショットは図４Ｂか
らのショットと同じ層に形成される。別の実施例では、図４Ｂのショットと図４
Ｃのショットはウェーハ上の異なる物質層に形成される。一実施例では、示され
ている各パターンボックスは図３Ｂまたは図３Ｃに示されているパターンに類似
するパターンを有することができる。一実施例では、中心ボックス、例えば図４
Ｂの４３３ｃのみが、従来技術の図３Ｂに示されているアラインメント・ターゲ
ットなどのアラインメント・ターゲットを含んでいる。別の実施例では、中心パ
ターンボックスはアラインメント・ターゲットを必要としない。

【００３６】ここで、本発明の一実施例に従って、回転誤差を測定するために予防保全（Ｐ
Ｍ）ウェーハをつくるために実行されるステップの流れ図４０００が示されてい
る図４Ｄを参照する。この流れ図実施例を用いることにより、本発明は、ステッ
パの回転誤差を分離して、その回転誤差を非常に正確に測定できるようにするＰ
Ｍウェーハを提供する。本発明はステッパ機械におけるＰＭウェーハのための流
れ図４０００を利用するが、本発明は本発明の方法を、ウェーハのアラインメン
トを必要とする他の種類の装置における他の種類のウェーハのために適応させる
のによく適している。

【００３７】一実施例では、流れ図４０００のステップは、回転誤差を持つアラインメント
・パターンがその上に置かれる、ウェーハ内の誤差なしアラインメント・パター
ンをつくるものと考えることができる。２つのパターンセットを比較することに
より、本発明は回転誤差を分離できる方法を提供する。

【００３８】流れ図４０００はステップ４００２で始まる。この実施例のステップ４００２
では、ウェーハが受けられる。ステップ４００２は、一実施例では、いかなるＰ
Ｍパターンも内部に形成されていない図４Ａ乃至図４Ｃのウェーハ４３０で実現
される。すなわち、この実施例のウェーハには、粗アラインメントマークとスク
ライブ線の少なくとも一方のみが存在する。一実施例では、受けられるウェーハ
はシリコン基板のみを含んでおり、その基板内にパターンが形成される。この実
施例が選択される理由はシリコン層が非常に耐久性に富み、ステッパの反復予防
保全検査のために再使用できるからである。また、シリコン層は非常に安定であ
る。すなわち、シリコンの熱膨張率とは異なる熱膨張率などの、異なる特性を持
つ、金属などの、非類似物質の層が存在しても反ることがない。別の実施例では
、シリコン基板上には層は存在しない。この後者の実施例における層には後でパ
ターンが形成される。ステップ４００２の後で、流れ図４００はステップ４００
４へ進む。

【００３９】この実施例のステップ４００４では、ウェーハとレチクルがステッパ内で相互
に位置調整させられる。図２はこのステップ４００４の実施例を示す。図２で、
ウェーハ２１３とレチクル２０６がステッパ２００ａで相互に位置調整させられ
る。このステップはウェーハを位置調整させるために周知の方法および装置を使
用する。ステップ４００４に続いて、流れ図４０００はステップ４００６へ進む
。

【００４０】この実施例のステップ４００６では、レチクルまたはウェーハがショットのた
めに望ましい位置へインデックスされる。図２で、ステッパ２００ａでウェーハ
２１３またはレチクル２０６をショットのために所望の位置へインデックスでき
る。ステップ４００６は図４Ａに示されている他の実施例で実行され、そこでは
ウェーハまたはレチクルを希望に応じて内部ショット、例えばショット４３４ま
たは外部ショット、例えばショット４３６のいずれかにインデックスできる。こ
のステップは周知の方法および装置を用いてウェーハまたはレチクルをインデッ
クスする。ステップ４００６の後で、流れ図４０００はステップ４００８へ進む
。

【００４１】この実施例のステップ４００８では、レチクルのフルフィールド画像が露光さ
れる。ステップ４００８を実行するいくつかの実施例が図２および図３Ａ乃至図
３Ｃに示されている。とくに、図２に示されているレチクル２０６のフルフィー
ルドを露光することによりステップ４００８を実行できる。フルフィールドはレ
チクルの全視野を含み、例えばレチクル２０６の中心部分２０６ａと外側部分２
０６ｂを含んでいる。レチクルのいくつかの実施例が図３Ａ乃至図３Ｃに示され
ている。図３Ａに示されている実施例では、全レチクル３００、例えば、パター
ンボックスＡ１〜Ｅ５がステップ４００８で露光される。図示の実施例は特定の
レイアウトおよび特定の形状寸法を有するが、本発明は、アラインメント・レチ
クルまたは製品レチクルを含めた、任意のレチクルを使用することに良く適して
いる。フルフィールド・レチクルを露光する目的は、以後のステップで説明する
ように、アラインメントの評価のために、レチクルの全パターンをウェーハ上に
形成することである。別の実施例では、ステップ４００８はＰＭレチクルを形成
する方法には用いられない。ステップ４００８に続いて、流れ図４０００はステ
ップ４０１０へ進む。

【００４２】この実施例のステップ４０１０では、フルフィールド画像がステッパレンズの
全視野を透過してショットに投映される。ステップ４０１０は図２で実行される
。図２はステッパレンズの全視野を２０９として示す。その全視野は例えば、中
心部２０８ａと外側部分２０８ｂを含んでいる。ステップ４０１０は図４Ａでも
実行される。図４Ａではフルフィールド・ショットは周縁ショット４３６とする
ことができる。図４Ｂは、フルフィールド・ショットがパターンボックス、例え
ばウェーハ上の周縁ショット４３６内のパターンボックスＡ１〜Ｅ５のパターン
を繰り返した実施例を示す。図４Ｂのショット４３６内のパターンボックスＡ１
〜Ｅ５は、図３Ａのレチクル３００上のパターンボックスＡ１〜Ｅ５に直接対応
する。ステップ４０１０の後では、流れ図４０００はステップ４０１２へ進む。

【００４３】この実施例のステップ４０１２では、ウェーハで追加のフルフィールド・ショ
ットが望まれるかどうかが判定される。一実施例では、ただ１つのフルフィール
ド・ショットが露光されてウェーハ上に投映されるが、本発明は多数のショット
を含むことができる。また、一実施例はフルフィールド画像をウェーハの周縁シ
ョット位置、例えば図４Ａの周縁ショット４３６上に投映するだけである。しか
し、本発明はフルフィールド画像をウェーハ上の任意のショット位置に投映する
のに良く適している。ウェーハで付加ショットが望まれたならば、流れ図４００
０はステップ４００６へ戻る。しかし、付加ショットがウェーハで望まれなかっ
たならば、流れ図４０００はステップ４０１４へ進む。

【００４４】ステップ４０１２で付加フルフィールド・ショットがウェーハで望まれていな
いとすると、ステップ４０１４が行われる。この実施例のステップ４０１４では
、レチクルに中心領域に配置されているファインアラインメント・ターゲット画
像が露光される。ステップ４０１４を実行するいくつかの実施例が図２および図
３Ａ乃至図３Ｃに示されている。とくに、ステップ４０１４は、図２に示されて
いるようにレチクル２０６の中心領域２０６ａを露光することにより実行できる
。レチクルのいくつかの実施例が図３Ａ乃至図３Ｃに示されている。図３Ａに示
されている実施例では、レチクル３００の中心部はパターンボックスＣ３３３
３を含んでいる。図３Ｂと図３ＣはパターンボックスＣ３３３３内に配置され
ているファインアラインメント・ターゲットのいくつかの実施例を構成している
。一実施例では、レチクルの中心部内に配置されているパターンボックスは、フ
ァインアラインメント・ターゲット３３８に加えてオーバーレイボックス３３４
と３３６を含んでいる。別の実施例では、ミスアラインメント測定のために、大
きいオーバーレイボックス３４５と小さいオーバーレイボックス３４７をファイ
ンアラインメント・ターゲットおよびオーバーレイとして利用できる。図３Ｂお
よび図３Ｃについての上記説明は、それに含まれているファインアラインメント
・ターゲットの構成についての付加情報を提供する。説明した実施例は特定のレ
イアウトおよび形状構成を有するが、本発明は、アラインメント・レチクルまた
は製品レチクルを含めた任意のレチクルを用いるためによく適している。

【００４５】ステップ４０１４に関して、レチクルの中心部を露光するだけの目的は、後の
ステップで説明するように、ウェーハに誤差がほとんどないファインアラインメ
ント・ターゲットを提供することである。レチクルの中心部には、上で図３Ａお
よび図３Ｃについて説明した理由から、誤差がほとんど無い。ステップ４０１４
の後で、流れ図４０００はステップ４０１６へ進む。

【００４６】この実施例のステップ４０１６では、ファインアラインメント・ターゲットが
ステッパレンズの中心領域を介してショットの中心領域上に投映される。一実施
例では、ステップ４０１６は図４Ａ乃至図４Ｃで実行される。とくに、ステップ
４０１６は、ステッパレンズ２０８の中心部２０８ａを示す図２で実行される。
ステップ４０１６は図４Ａでも実行される。この図では、以前に露光されていな
いショットの中心領域上に画像を投映できる。このステップのためにステッパレ
ンズの中心領域を用いることにより、本発明は、ウェーハ内に形成される誤差が
ほとんど無い第１のパターンについての拡大誤差または回転誤差から生ずるどの
ような誤差も減少する。この結論が生じた理由は、拡大をほとんど行わないレン
ズ中心では拡大誤差が通常最小であるためである。同様に、所与の回転誤差θに
対して、ショットの中心からの距離、例えば半径Ｒとともに円周方向の、すなわ
ち回転方向のオフセットδが増大する、例えば、δ＝Ｒ×θである。したがって
、レンズ、レチクルおよびショットの中心で回転誤差は最小である。一実施例で
は、ステップ４０１６から形成された画像は、全ミスアラインメント誤差の回転
誤差部分を決定する前に除去される、ステッパの平行移動誤差を決定するために
後の流れ図で使用される。この説明は後の流れ図で行う。ステップ４０１６の後
では、流れ図４０００はステップ４０１８へ進む。

【００４７】この実施例のステップ４０１８では、付加ショットがウェーハについて望まし
いかどうかについての判定を行う。付加ショットがウェーハについて望ましけれ
ば、流れ図４０００はステップ４０２０へ進む。しかし、付加ショットがウェー
ハについて望ましくなければ、流れ図４０００はステップ４０２２へ進む。

【００４８】ステップ４０１８での判定で、付加ショットがウェーハについて望ましければ
、ステップ４０２０が行われる。この実施例のステップ４０２０では、レチクル
またはウェーハはウェーハ上の別のショット位置にインデックスされる。このよ
うにして、ショットは流れ図４０００について提供した実施例のために相互に上
下に置かない。一実施例では、ステップ４０２０は図４Ａで実行される。図４Ａ
では、１つのショットの中心領域から他のショットの中心領域へ動くために、レ
チクルまたはウェーハがインデックスされる。例えば、ウェーハまたはレチクル
を内側ショット４３４からＹ方向に、他のショットのためのそのショットのすぐ
下のショットへインデックスできる。しかし、インデクシングは１つまたは複数
の方向で広い範囲の距離に対して行うことができる。

【００４９】一実施例では、少なくともウェーハ上のショットでフルフィールド画像を形成
するためにステップ４００６〜４０１２が用いられる限り、ステップ４０１４〜
４０２０は用いられない。この後者の実施例の論理的根拠は、フルフィールド・
ショット中に、レチクルの中心部をレンズの中心部を介してショットの中心部上
に本質的に投映するためにステップ４００８と４０１０に依存する。別の実施例
では、全ての内部ショット、例えば内部ショット４３４が各ショット、例えばシ
ョット４３３ｂの中心部上に投映される画像を有することを図４Ａは示す。この
実施例の内部ショットのみにレチクルの中心領域が投映されるが、フルフィール
ド画像を投映するために周縁ショットが以前のステップにより利用されなかった
とすると、本発明は周縁ショットに対してステップ４０１６を同様に実行できる
。ステップ４０２０の後で、流れ図４０００はステップ４０１４へ戻る。

【００５０】ステップ４０１８において付加ショットがウェーハについて望まれないとする
とステップ４０２２が行われる。この実施例のステップ４０２２では、レチクル
の中心領域に配置されている第１のパターン画像が露光される。一実施例では、
ステップ４０２２はステップ４０１４と同様にして実行される。図３Ｂのレチク
ルに示されているように、第１のパターンはアラインメント・ターゲットとは別
にボックスをその上に置くことができる。あるいは、第１のパターンを、ファイ
ンアラインメント・ターゲットとしても用いられるオーバーレイ、例えば、３４
５または３４７、とすることができる。後者の実施例はファインアラインメント
・ターゲットを再現したものを投映し、その後で形成するという効果を有するが
、この実施例ではそれらはファインアラインメント・ターゲットとしてはとくに
利用されない。むしろ、全ミスアラインメント誤差の回転部分を決定するために
ファインアラインメント・ターゲットの再現したものが利用される。ステップ４
０２２の後で、流れ図４０００はステップ４０２４へ進む。

【００５１】この実施例のステップ４０２４では、ステップ４０２２からの第１のパターン
画像がステッパレンズの中心領域を通じてショットの外側領域上に投映される。
一実施例では、ステップ４０２４は図４Ａおよび図４Ｃで実現される。特に、一
実施例は第１のパターンをショットの外側領域上に投映して、例えば図４Ｃのパ
ターンボックスＣ３４４３を形成する。この実施例の外側位置はショットの中
心領域、例えば位置４３３ｂの外側の任意の位置として定義される。ステップ４
０２２でレチクルの中心部を用いること、およびステップ４０２４でステッパレ
ンズの中心部を用いることの利益は、ほぼ誤差のない第１のパターンをを提供す
ることである。この結論に達した理由は、拡大がほとんど行われないレンズの中
心で拡大誤差が通常最小であることである。同様に、円周方向、すなわち回転方
向のずれδは、所与の回転誤差θに対して、ショットの中心からの距離例えば、
半径Ｒとともに増大する。例えば、δ＝Ｒ×θである。したがって、レンズ、レ
チクルおよびショットの中心で回転誤差は最小である。ステップ４０２４の後で
、流れ図４０００はステップ４０２６へ進む。

【００５２】この実施例のステップ４０２６では、第１のパターン画像をウェーハ上のショ
ットの付加外側領域上に投映すべきかどうかを判定する。一実施例では、ステッ
プ４０２６は図４Ａ乃至図４Ｃで実行される。第１のパターン画像をウェーハ上
のショットの付加外側領域上に投映したいとすると、流れ図４０００はステップ
４０２８へ進む。しかし、第１のパターン画像をウェーハ上のショットの付加外
側領域上に投映したくないとすると、流れ図４０００はステップ４０３０へ進む
。

【００５３】ステップ４０２６での判定で、付加ショットがウェーハ上に投映することが望
ましければ、ステップ４０２８が行われる。この実施例のステップ４０２８では
、レチクルまたはウェーハはウェーハ上の所与のショット位置の別の領域にイン
デックスされる。一実施例では、ステップ４０２８は図２および図４Ａ、図４Ｃ
で実行される。特に、図２は、ウェーハ２１３を保持しているステージ２１２を
多数の方向のいずれか、例えば、Ｘ方向２１２ａへ希望に応じて移動できること
を示す。あるいは、所望によりレチクル２０６を他の場所にインデックスできる
。そうすると、第１のパターンの多数の投映、例えばＣ３４３３ａ，およびｃ
〜ｅが、図４Ｃに示されているようにショット、例えばショット４３４の上に行
われることが望ましいとすると、ウェーハのショット上への所与の第１のパター
ンの投映を繰り返すためにインデクシングを行うことができる。一実施例では、
例えば、図４Ｃに示されているショット４３４などの、ショットの全ての領域内
にパターンボックスが形成されるまでステップ４０２２乃至４０２８が繰り返さ
れる。一実施例では、ステップ４０２２乃至４０２８により形成されたパターン
ボックスの格子が、レチクル、例えば図３Ａのレチクル３００のフルフィールド
露光により形成されたパターンボックスの格子の位置に一致する。別の実施例で
は、１つのＣ３４３３ａの配置、例えば、パターンボックスＣ３４３３ａだ
けがショットの上に行われる。この後者の実施例は回転誤差、または回転ミスア
ラインメントを得るために十分な情報を提供する。しかし、代わりの実施例は付
加利益を提供する。更に別の実施例では、ショット、例えばショット４３４の、
例えばパターンボックス４３３ａ、４３３ｃ〜４３３ｅのための４つの領域が、
図４Ｃに示されているように、第１のパターンの投映を受けるために選択される
。選択された４つの外側領域はレンズの中心から最大の距離を提供するので、一
実施例では、ショットに対する回転誤差の最悪の表明を提供する。ショット上で
第１のパターンの多数の投映を使用することにより、この実施例は測定作業およ
び製造作業における雑音を、多数の画像に対するアラインメントプロセスの結果
を平均することによって、減少できる。ステップ４０２８の後で、流れ図４００
０はステップ４０２２へ戻る。

【００５４】この実施例のステップ４０３０では、ウェーハに対して付加ショットが望まし
いかどうかについて判定する。一実施例では、ステップ４０３０は図６で実行さ
れる。ウェーハについて付加ショットが望ましいとすると、流れ図４０００はス
テップ４０３２へ進む。しかし、ウェーハについて付加ショットが望ましくない
とすると、流れ図４０００はステップ４０３４へ進む。

【００５５】ステップ４０３０での判定で、ウェーハについて付加ショットが望ましいとす
るとステップ４０３２が行われる。この実施例のステップ４０３２では、ウェー
ハ上の他のショット位置にレチクルまたはウェーハがインデックスされる。図２
は、所望により、ウェーハ２１３を保持するステージ２１２を多数の方向のいず
れか、例えばＸ方向２１２ａに動かすことができる。あるいは、所望によりレチ
クル２０６を別の位置にインデックスできる。したがって、多数のショット、例
えば図４Ｃに示されているショット４３４と４３５が所望されたとすると、ウェ
ーハ４３０における新しいショットに対してステップ４０２２乃至４０２８を繰
り返すためにインデクシングを行わせることができる。

【００５６】一実施例では、所望された全ての内部ショットがつくられるまで、ステップ４
０２２乃至４０３２が繰り返される。一実施例では、第１のパターンを持つ１つ
のショットのみがショットの外側領域に形成される。更に他の実施例では、図４
Ａに示されているように、第１のパターンの投映をショットの外側部分を受ける
ために全ての内部ショット、例えばショット４３４が選択される。多数のショッ
トを用いることにより、この実施例は測定作業および製造作業における雑音を、
多数の画像に対するアラインメント・プロセスの結果を平均することによって、
減少できる。ステップ４０３２の後で、流れ図４０００はステップ４０２２へ戻
る。

【００５７】ステップ４０３０において、付加ショットがウェーハで望まれていないと判定
されると、流れ図はステップ４０３４へ進む。この実施例のステップ４０３４で
は、レイアウトパターンがウェーハにおいて形成される。一実施例では、ステッ
プ４０３４が図４Ａ乃至図４Ｃで実行される。特に、ステップ４０１０、４０１
６、４０２４からウェーハに投映された画像は例えば、以後の図に示されている
ように形に形成される。これは、エッチングおよび化学的−機械的研磨などのウ
ェーハおよび半導体の周知の製造技術を用いて行われる。そうすると、一実施例
では、本発明は、以後のアラインメント作業のために繰り返し使用できる、誤差
がほとんど無いアラインメント・パターンでＰＭウェーハを形成する。更に詳し
くいえば、誤差がほとんど無いアラインメント・パターンには拡大および回転に
起因する誤差が本質的に無い。平行移動誤差は以後の実施例で説明する。ステッ
プ４０３４の後で、流れ図４０００は終わる。

【００５８】この実施例の流れ図４０００は特定の順序および特定の量のステップを示すが
、本発明は他の実施例にも適する。例えば、流れ図４０００のために設けられた
全てのステップが本発明のために要求されるものではない。そして、それらの提
供されたステップに付加ステップを付加できる。更に、用途に応じてステップの
順序を変更できる。流れ図４０００は単一の直列プロセスとして示されているが
、連続プロセスまたは並列プロセスとして実現することもできる。流れ図４００
０の、ステップのための命令の多くと、ステップからのデータ入力およびデータ
出力はメモリを使用し、かつ以後の図に示されている制御器ハードウェアを利用
する。

【００５９】ここで、本発明の一実施例に従って、ウェーハの２つの層内のアラインメント
・オーバーレイを有する１つのショットの上面図が示されている図５Ａを参照す
る。図５Ａのショット５３６は、簡明のために相互に離れているパターンの２つ
の層を示す。この実施例では、パターンボックスの２つの層は相互にほとんど直
接重なり合うべきである。流れ図４０００に従って、第１のパターンセットはウ
ェーハのシリコン基板内に形成されている。このパターンボックスのセットは簡
明にするために破線で示されている。対照的に、一実施例では、実線のパターン
ボックスはウェーハのシリコン基板の上に配置されている物質の層に形成されて
いる。一実施例では、第２の層の物質は、シリコン基板内に形成されたパターン
を損なうことなく、ウェーハから容易に形成および除去できる感光物質である。

【００６０】一実施例では、ショット５００ｃはウェーハの２つの層内に形成されているパ
ターンの典型的なレイアウトを表す。ショット５００ｃは、例えば、図４Ａのシ
ョット４３６に対応する周縁ショットを表し、今後流れ図５０００で説明するよ
うに、形成すべき第１の層パターンと第２の層パターンはフルフィールド・パタ
ーンである。したがって、相互に重なり合う各パターンボックスは同じタイプの
ものである。例えば、図５Ａに示されているように、シリコン基板内に形成され
ているパターンＡ３４３１は同じパターン、例えば、シリコン基板の上の物質
層に形成されているパターンＡ３５３１の上に配置される。同様に、図５Ａに
示されているように、シリコン基板内に形成されているパターンＣ５５３１は
同じパターン、例えばシリコン基板の上の物質層内に形成されているパターンＣ
５５３１ｃの上に配置される。ひき続く図５Ｃおよび図５Ｄに２つの層の図が
それぞれ上面図および側面図として示されている。各層は同じフルフィールド画
像が形成されているので、ウェーハ製造法において種々の誤差が、各層内の上に
あるそれぞれのパターンボックスについて、適切な程度に、存在する。例えば、
ショットの外側領域に配置されているパターンボックスは、ショットの中心領域
に配置されているパターンボックスよりも一般に大きい回転誤差を有する。同様
に、レンズの１つの領域内のパターンボックスにはレンズの異なる領域内のパタ
ーンボックスよりも大きい歪みを受けることがあるが、それらはレンズの中心か
ら同じ半径である。

【００６１】ここで、本発明の一実施例に従って、ウェーハの２つの層内に代わりのアライ
ンメント・オーバーレイを有する他のショットの上面図が示されている図５Ｂを
参照する。図５Ｂのショット５３４はパターンの２つの層を示す。簡明にするた
めにそれらのパターン層は相互にずらされている。この実施例では、パターンボ
ックスの２つの層は相互にほとんど直接重なり合っていなければならない。流れ
図４０００に従って、一実施例では、パターンの第１のセットはウェーハのシリ
コン基板に形成されている。簡明にするためにこのパターンボックスのセットは
破線で示されている。対照的に、実線で描かれているパターンボックスは、一実
施例では、ウェーハのシリコン基板の上に配置されている物質の層に形成されて
いる。この実施例では、第２の層の物質は、シリコン基板に形成されているパタ
ーンを損なうことなく、ウェーハへの形成とウェーハからの除去を容易に行うこ
とができる感光性物質である。第２の層の実線で描かれているパターンボックス
は、一実施例では、後で説明する流れ図５０００に従って形成される。

【００６２】一実施例では、ショット５３４はウェーハの２つの層に形成されているパター
ンの典型的なレイアウトを表し、シリコン基板に形成されている第１の層パター
ンはレチクル画像、例えばＣ３４３３ａ〜４３３ｃの中心部の繰り返しである
。したがって、フルフィールド・パターンの各パターンボックス、例えば、パタ
ーンボックスＡ１〜Ｅ５が、レチクルの中心部およびステッパレンズの中心部か
ら形成された、ほとんど誤差の無いパターンボックス、例えばパターンボックス
Ｃ３の上に置かれる。したがって、図５Ｂにおけるパターンのオーバーレイは誤
差を含む１つのパターン層、例えば誤差がほとんど無いパターンの１つの層、例
えばシリコン基板内の第１の層の上に重なる第２の物質層内のパターンを示す。
したがって、例えば、図５Ａに示されているように、シリコン基板の上の物質層
内に形成されているパターンボックスＡ３５４３ａが、シリコン基板内に形成
されているパターンボックスＣ３５４３ｃの上に置かれる。１つのショットの
１つの領域内の２つの層の図が図５Ｄに簡明のために側面図で示されている。

【００６３】図５Ｂにおけるこの実施例は、第１の層内に形成されているパターンの対応す
るセットの上に重なる第２の層内のパターンボックスのフルフィールド・パター
ンを示すが、本発明は多くの代替物に良く適している。例えば、一実施例では、
ショットの外側領域内の上側のパターンボックスの外側セット５４０ａのみが内
側ショットのために用いられる。別の実施例では、パターンボックスの中心セッ
ト５４０ｂが、上のパターンボックスの外側セット５４０ａに加えて、ショット
の中心部で利用される。それらの特定の実施例以外に、本発明は多くの異なる代
わりの構成および配置を用いることによく適している。

【００６４】ここで、本発明の一実施例に従って、ウェーハ内のパターン化されたボックス
の２つの層が示されている図５Ｃを参照する。図５Ｃはパターンボックス５００
ｃのセットの例を示す。ショット５００ａは、１つの構成では、大きいオーバー
レイボックス５０２と、小さいオーバーレイボックス５０４と、ファインアライ
ンメント・ターゲット５０６とを含む。ウェーハ上のオーバーレイ構成が図３Ａ
に示されているアラインメント・レチクル内で見出されるパターンに対応する。
他の構成では、オーバーレイボックス５０２および５０４とは別である、ファイ
ンアラインメント・ターゲット５０６は使用されない。この後者の実施例は図３
Ｃのアラインメント・レチクルに一致する。この実施例では、大きいオーバーレ
イボックス５０２が小さいオーバーレイボックス５０４を囲んでいる。しかし、
この実施例は大きいオーバーレイボックスと小さいオーバーレイボックスの任意
の位置を持つことと、代わりの相対寸法を持つことに良く適している。

【００６５】図５Ｃにおけるパターンボックスのセットはウェーハ上のいずれかのタイプの
ショットからのものにできる。すなわち、それらは内部ショット、例えば、図４
Ｃのショット４３４から、または周縁ショット、例えば図４Ｂのショット４３６
からのものとすることができる。また、パターンボックス５００ｃのセットはシ
ョット、例えば図５Ｂに示されているセット５４０ｂのＣ３４３３ｂ上のＣ３
５４３ｂの中心領域から、またはショット、例えばセット５４０ａのＣ３４
３３ａ上のＡ３５４３ａの外側領域からのものとすることができる。パターン
ボックス５００ｃののセットが、アラインメントのために使用すべき、中心ショ
ットとして用いられるものとすると、この実施例では、それらはファインアライ
ンメント・ターゲット５０６も含むことに注目されたい。ファインアラインメン
ト・ターゲット５０６がアラインメントボックス５０２および５０４とは別のも
のとして示されている。図５Ｃに示されているこの実施例は、レチクル内の対応
するパターン、例えば、図３Ｂに示されているファインアラインメント・ターゲ
ット３３８の画像から形成されている。しかし、一実施例では、アラインメント
ボックス５０２および５０４はファインアラインメント・ターゲットとして動作
することもできる。この後者の実施例は、図３Ｃに示されていて、そこで説明さ
れているように、レチクル内の対応するパターンから形成されている。

【００６６】図５Ｃはショットの中心部の参照する中心線５２８を示す。ショットの中心線
５２８から、半経線、または距離５２２が外側へ突き出ている。半径方向のずれ
は２つの物体の間に存在する拡大誤差を示す。対照的に、半経線５２２からの回
転方向のずれ５２４は２つの物体の間の回転方向のミスアラインメントを示す。
この実施例では、パターンボックス５０２と５０４はショットの中心線５２８か
ら正のＹ方向５４５に配置されている。したがって、それらは、図５Ａに示され
ているセット５３０ａまたは図５Ｂに示されているセット５４０ａ等の、パター
ンボックスのセットを表す。しかし、５００ｃに示されているパターンボックス
のセットは、一般に、本発明で使用されるパターンボックスの任意のセットを表
す。

【００６７】ここで、本発明の一実施例に従って、ウェーハ内のパターン化されたボックス
の２つの層が示されている図５Ｄを参照する。図５Ｄは図５Ｃに示されている同
じ構造の側面図を示す。大きいオーバーレイボックス５０２はフォトレジスト物
質の層５１０から形成され、大きいオーバーレイボックス５０２の外側の破線と
して示されているそれの領域は、例えばエッチングにより除去されている。この
実施例では、フォトレジスト層５１０はウェーハの基板５２０に隣接して配置さ
れている。しかし、本発明は、基板上の、大きいオーバーレイボックス５０２を
形成できる代わりの層を用いることに良く適している。

【００６８】対照的に、図５Ｄにおける、小さいオーバーレイボックス５０４とファインア
ラインメント・ターゲット５０６は、一実施例では、ウェーハの耐久性のあるシ
リコン基板５２０内に形成されている。このようにして、小さいオーバーレイボ
ックス５０４とファインアラインメント・ターゲット５０６は多数回のアライン
メント測定作業のために保護されている。すなわち、フォトレジスト層５１０は
シリコン基板上に繰り返し形成でき、かつシリコン基板から繰り返し除去できる
。したがって、大きいオーバーレイボックス５０２は、基板内に存在している小
さいオーバーレイボックス５０４とファインアラインメント・ターゲット５０６
を変化することなく、フォトレジスト層に繰り返し形成でき、かつ以後のミスア
ラインメント測定のためにエッチングにより繰り返し除去できる。

【００６９】本発明は、シリコン内に形成されているオーバーレイボックスと、フォトレジ
スト層内に形成されているオーバーレイボックスとを切り替えるのに適している
。本発明は、小さいオーバーレイボックス５０４とファインアラインメント・タ
ーゲット５０６を形成できる代替材料を用いるのにも良く適している。例えば、
シリコンウェーハの上に配置されている金属層内に１つのオーバーレイボックス
を形成でき、その金属層の上に形成されている他のある層内に別のオーバーレイ
ボックスを形成できる。本発明はウェーハの幾何学的かつ構造的な完全状態を保
持するために、シリコン層とフォトレジスト層のみを利用する。すなわち、この
実施例は、他の種類の物質層および層形成法を用いることから生ずることがある
反りと歪みを阻止する。したがって、本発明は非常に正確な測定を行う。

【００７０】一実施例では、図５Ｃに示されているパターンボックスは、図５Ｃに示されて
いるように、シリコン基板内に形成されているパターンボックスＣ３４３１ｃ
の上に配置され、新しい層内に形成されている、パターンボックスＣ３５３３
ｃのセット５４１ｂなどの、パターンボックスの任意のセットを表す。図５Ｃに
示されているパターンボックスは内部ショット、例えば図５Ｂに示されているシ
ョット５３４または図５Ａに示されている周縁ショット５３６内のパターンボッ
クスを表すことができる。

【００７１】ここで、本発明の一実施例に従って、ステッパ機のための２つのパターンの間
の全ミスアラインメント誤差回転誤差部分を測定するために実行されるステップ
の流れ図が示されている図５Ｅを参照する。この流れ図の実施例を使用すること
により、本発明は、ステッパにおけるレチクルとウェーハとの間の全アラインメ
ント誤差の回転部分のみの非常に正確な測定を行う。したがって、本発明は、ウ
ェーハの１つまたは複数の層に形成されたパターンの解像力と精度を高くし、か
つ究極的な歩留まりを得る。本発明はステッパ装置において流れ図５０００を利
用するが、本発明は、ウェーハのアラインメントを必要とするどのような装置に
も本発明の方法を適応させるのに良く適している。

【００７２】この実施例のステップ５００２では、第１のパターンおよびファインアライン
メント・ターゲットを有するウェーハが受けられる。一実施例では、ウェーハは
予防保全（ＰＭ）ウェーハである。しかし、本発明は任意の種類のＰＭウェーハ
、またはミスアラインメント測定に適するパターンを有する製品ウェーハでさえ
も用いることに良く適している。図４Ａ乃至図４Ｃはステップ５００２で使用で
きるＰＭウェーハのいくつかの実施例を示す。とくに、図４Ａは多数のショット
、例えばショット４３４とショット４３６を有するウェーハの上面図を示す。図
４Ｂは周縁ショット、例えば、ショット４３６のレイアウトを示し、図４Ｃは内
部ショット、例えばショット４３４のレイアウトを示す。この実施例の各ショッ
トは、ショット、例えば図４ＢのＣ３４１３ｂと図４ＣのＣ３４３３ｂの中
心領域に配置されているファインアラインメント・ターゲットを有する。しかし
、ファインアラインメント・ターゲットを有するただ１つのショット、内部ショ
ットまたは周縁ショットが他の実施例では必要とされる。更に、各内部ショット
は、ショット、例えば図４ＣのＣ３４４３ａおよびＣ３４４３ｄの外側領域
内に多数の第１のパターンを有する。

【００７３】ステップ５００２のための、図４Ａのこの実施例は、多数の各内部ショット内
の多数の第１のパターンを有するウェーハを示すが、本発明は多くの異なる代わ
りのものに良く適している。例えば、周縁ショットは一実施例で第１のパターン
を有することができる。他の実施例では、１つだけの内部ショットが１つまたは
多数の第１のパターンを必要とする。最後に、第１のパターンとファインアライ
ンメント・ターゲットは、図３Ｂまたは図３Ｃに示されているものなどの、レチ
クルにより発生された広範囲な画像に一致する精密な形を持つことができる。ス
テップ５００２に続いて、流れ図５０００はステップ５００４へ進む。一実施例
では、流れ図５０００で用いられるＰＭウェーハを発生するために流れ図４００
０が利用される。

【００７４】この実施例のステップ５００４では、物質の新しい層がウェーハに形成される
。一実施例では、アラインメント作業のために、付加パターンを形成するために
新しい層が利用される。この実施例では、フォトレジスト物質がウェーハのシリ
コン基板に塗布される。一実施例では、付加層は、シリコン基板を損なったり、
反らせたり、劣化させたりすることなく容易に除去される物質で製作される。し
かし、本発明はステップ５００４のために種々の特性を持つ広範囲な物質を用い
ることに良く適している。ステップ５００４の後で、流れ図５０００はステップ
５００６へ進む。

【００７５】この実施例のステップ５００６では、ウェーハはステッパ内で精密に位置合わ
せされる。このステップは、一実施例では、ショットの中心に配置されている、
例えば、図４Ｂに示されているように周縁ショット４３６のパターンボックスＣ
３４３１ｂ内、または図４Ｃに示されているように周縁ショット４３４のパタ
ーンボックスＣ３４３３ｂ内に配置されているファインアラインメント・ター
ゲットを利用して実行される。一実施例では、多数の各周縁ショット内に配置さ
れている８つのファインアラインメント・ターゲットが用いられる。ステッパ内
でウェーハを位置合わせするために多数のファインアラインメント・ターゲット
を用いると、測定が平均できることにより、製造および測定に際して生ずる雑音
のいくらかを無くす。ここで説明しているファインアラインメントステップの特
定の実施例以外に、本発明は多数の異なる代替物を用いるのに良く適している。

【００７６】ステップ５００４のために用いられるウェーハ内のファインアラインメント・
ターゲットは、本質的には誤差のないファインアラインメント・ターゲットであ
る。本質的に誤差なしにするために、本発明は、アラインメント中に、平行移動
誤差を補償されたウェーハ上に、レンズの中心部を通じて投映された、レチクル
の中心部からファインアラインメント・ターゲットを形成する。レチクルの中心
を使用することにより、レチクル書込み誤差は減少され、ステッパレンズの中心
部を使用することによりレンズ歪み誤差は解消された。最後に、ウェーハ内にフ
ァインアラインメント・ターゲットを形成する前に平行移動誤差についてウェー
ハを修正することにより、ファインアラインメント・ターゲットは既存の平行移
動誤差を持たない。ステップ５００６の後で、流れ図５０００はステップ５００
７へ進む。

【００７７】この実施例のステップ５００８では、ステッパ内でレチクルとウェーハとの間
の平行移動ミスアラインメント誤差についての修正が行われる。平行移動ミスア
ラインメント誤差を決定する過程は、この出願の基礎を成す出願と同時に出願さ
れ、本発明の譲り受け人に譲渡された、ＰｉｅｒｒｅＬｅｒｏｕｘによる「ス
テッパにおけるミスアラインメント誤差の平行移動部分を決定する方法（Ｍｅｔ
ｈｏｄｆｏｒＤｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎＰｏｒｔ
ｉｏｎｏｆＭｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔＥｒｒｏｒＩｎａＳｔｅｐｐ
ｅｒ）」という名称の未決の米国特許出願、代理人事件整理番号ＶＬＳＩ−３４
０９、に非常に詳細に記載されている。一実施例では、平行移動ミスアラインメ
ント誤差が回転誤差に影響しないか、または回転誤差として誤って解釈されるよ
うに、このステップは実行される。したがって、ウェーハ製造におけるそれぞれ
の誤差は適切な制御機構で隔離され、分離され、修正される。

【００７８】この実施例のステップ５０１０では、レチクルからの第２のパターンをウェー
ハ上のショット内の第１のパターンの上に重ね合わせるために、レチクルまたは
ウェーハはインデックスされる。この実施例のために、レチクルまたはウェーハ
は、ファインアラインメント・ステップのために用いられている、周縁ショット
位置の中心領域から内部ショットの別の領域へインデックスせねばならない。そ
の別の領域で第２のパターンは適用される。しかし、別の実施例では、第１のパ
ターンがファインアラインメントのために用いられる同じショット内に形成され
るのでインデクシングは同じショット内で行われた。ステップ５０１０は、入力
信号は２１３が保持されているステージ２１２を、例えば方向２１２ａにインデ
クシングすることにより、図２に示されているように実行できる。あるいは、レ
チクル２０６を代わりにインデックスできる。ステップ５０１０の後で、流れ図
５０００はステップ５０１２へ進む。

【００７９】この実施例のステップ５０１２では、第２のパターンがレチクルの外側領域で
露光される。一実施例では、第２のパターンはウェーハのショット上へのレチク
ルのフルフィールド露光である。したがって、例えば、パターンボックスＡ１〜
Ａ５、Ｃ１、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５、Ｄ１〜Ｄ５、およびＥ１〜Ｅ５は
全てレチクルの外側領域として露光される。別の実施例では、１つのパターンボ
ックスのみをレチクルの外側領域として露光できる。例えば、図３Ａのレチクル
３００のパターンボックスＡ３のみを第２のパターンとして露光できる。この実
施例は第２のパターンの特定の寸法および特定の形を示すが、本発明は流れ図５
０００のステップを満たす第２のパターンの任意の寸法、任意の形、または任意
の位置を用いることによく適している。別の見方から、図２はレチクル２０６の
外側領域２０６ｂがステッパ２００ａにおいてどのように露光されるかを示す。

【００８０】一実施例では、ステップ５０１０の第２のパターンは上に置かれるパターン、
例えば、パターンボックス、例えば、図３Ａにおけるレチクル３００のパターン
ボックスＡ１〜Ｅ５の各々の内部に配置されている大きいオーバーレイボックス
である。そうすると、例えば図３Ａおよび図３Ｃのオーバーレイボックス３３４
または３４４をパターンボックス、例えばパターンボックスＡ１〜Ｅ５の各々の
ための第２のパターン形として使用できる。このようにして、フルフィールドシ
ョットのためのパターンボックスＡ１〜Ｅ５はウェーハ上のほぼ誤差のない第１
のパターンの上になる。ステップ５０１２の後で、流れ図５０００はステップ５
０１４へ進む。

【００８１】この実施例のステップ５０１４では、第２のパターンはステッパレンズの外側
領域を通じてウェーハの新しい層の上に投映される。一実施例では、このステッ
プは図２に示されているように実行される。図２ではステッパレンズの外側領域
はレチクルの外側領域２０６ｂから画像を受け、その画像を送り出す。第２のパ
ターンを露光するというフルフィールドの側面のためにレチクルの外側領域に配
置されて、ステッパレンズの外側領域を通じて投映されるパターンボックス、例
えば、図３ＡのＣ３３３３以外の任意のパターンボックスは回転誤差および拡
大誤差を含む。したがって、誤差を含んでいる第２のパターンは、一実施例では
、ウェーハのシリコン基板にエッチングされているほぼ誤差のない第１のパター
ンの上に投映される。これによりこの実施例は、以後のステップで説明されるよ
うに、位置合わせ作業に存在する他の誤差の複合したものから回転誤差を分離で
きるようにする。一実施例では、第２のパターンオーバーレイ中のパターンボッ
クスの位置が第１のパターン中のパターンボックスの位置に一致する。ステップ
５０１４の後で、流れ図５０００はステップ５０１６へ進む。

【００８２】この実施例のステップ５０１６では、ウェーハへの付加ショットを行うかどう
かについて判定する。一実施例では、第２のパターンのただ１つのショットがウ
ェーハの上で行われる。別の実施例では、位置合わせの結果を平均することによ
り作業中の雑音を減少するように、第２のパターンでの多数のショットがウェー
ハ上で行われる。そうすると、図４Ａに示されている一実施例は２１回のショッ
トを行う。そのうちの８回は周縁部で行われ、１３回は内部で行われる。ウェー
ハに対して付加ショットを行うとすると、流れ図５０００はステップ５０１０へ
戻る。しかし、ウェーハに対して付加ショットが行われないとすると、流れ図５
０００はステップ５０１８へ進む。

【００８３】付加ショットがウェーハに対して行われなければステップ５０１８が行われる
。この実施例では、ステップ５０１８では、ウェーハレイアウトパターンが新し
い層内に形成される。ステップ５０１８は、以前のステップでウェーハに投映さ
れた画像の形成を完了するために、この技術で周知の必要な処理ステップを含ん
でいる。それらの処理ステップには化学エッチング、研磨、および付加物質層内
に第２のパターンを形成するために必要なその他のステップが含まれる。図５Ｃ
および図５Ｄは、第１のパターン５０４が存在していたシリコン基板５２０の上
に配置されているフォトレジスト物質の新しい層４１０内に形成された大きいオ
ーバーレイボックス５０２として第２のパターンが示されている１つの実施例を
示す。図３Ｂおよび図３Ｃは、大きいオーバーレイボックス３３４またはボック
ス３４４が新しい層５１０内にエッチングされる、ステップ５０１８を実行する
１つの実施例を示す。新しい層内に第２のパターンを形成することにより、図５
Ｄに示されている新しい層５１０の破線により示されているように、そのパター
ンのみが残って、残余の新しい物質は除去される。一実施例では、形成ステップ
５０８で一時的な層が形成される。その層により以後の位置合わせ作業において
ウェーハを再使用できる。ステップ５０１８の後で、流れ図５０００はステップ
５０２０へ進む。

【００８４】この実施例のステップ５０２０では、第１のパターンと第２のパターンの間の
回転誤差が決定される。一実施例では、２つのパターンの間のずれを決定するた
めにオーバーレイ・ツールが使用される。一実施例では、新しい層は透明なフォ
トレジスト層である。したがって、２つの層の上に設けられているボックスの縁
部を見ることができ、位置の狂いを測定できる。一実施例では、図５Ｃおよび図
５Ｄにおけるパターンボックス５００ｃのセットの間の位置の狂いを測定するこ
とによりステップ５０２０は実行される。パターンボックスのセット５００ｃは
回転誤差検査のために用いられるパターンボックスの１つのセットだけを表す。
別の実施例では、回転誤差は多数のパターンボックスセットを用いて決定される
。

【００８５】ステップ５０２０は、例えば、円周方向５２４に示されている回転誤差を、第
１のパターン５０４と第２のパターン５０２の間の間隙５１２ｂにより示してい
る図５Ｃで更に実行される。１つの実施例は回転誤差測定のために円周方向、ま
たは回転方向のミスアライメント測定５１２ｂを用いるのみである。その理由は
、回転誤差が増加するにつれて、所与の半径の所に配置されている物体が異なる
円周方向場所へ移動させられるからである。この実施例では、回転誤差は、物体
が配置されている半径を変更しない。それよりも、回転誤差は、図５Ｃでは間隙
５１２ａとして近似されている、円周方向の動きを行わせる。

【００８６】図５Ｃによるステップ５０２０の実行では、円周方向５２４のずれは直角座標
系またはより最適な円筒座標系または球面座標系で計算できる。しかし、測定の
ために用いられるパターンボックスが重要な場所、例えば直角座標系の軸の１つ
と一致している場所により選択されるものとすると、測定は一層容易に行われる
。すなわち、すなわち円周方向が軸とほぼ一致している、例えばこの実施例では
ボックス５０４と５０２の間の小さい角度に対して円周方向５２４がＸ軸５４４
に一致するものとすると、回転方向のミスアライメント測定は単一の直角座標、
例えば、２つのボックスのＸ座標のみを読み取ることで構成されている。したが
って、回転方向のミスアライメントにより表されている回転誤差は、相互に直接
重なり合うことを本来意図されている２つのパターンの間のＸ方向のずれ、例え
ば間隙５１２ｂによって簡単に決定される。別の実施例では、２つの物体、例え
ばパターンボックスまたはオーバーレイの間の位置の一層正確な円周方向変化を
計算するためにＸ座標とＹ座標を利用できる。後者の実施例は大きい角度の回転
方向のミスアライメントに対して利用できる。別の実施例では、多数のパターン
ボックスセットを一緒に平均して回転誤差測定のために雑音が減少した結果を得
る。

【００８７】多数のパターンボックスセットを用いる、ステップ５０２０の一実施例は、ス
テッパまたは測定構成の軸に整列しているパターンボックスセットのみを含んで
いる。したがって、例えばこの実施例のセットは図５Ｂに示されているセット５
４０ａ、５４０ｃ、５４０ｄ、および５４０ｅを含む。セット５４０ａは直接に
整列することを意図されているパターンボックスの間のＸ方向５４４のずれによ
り回転方向のミスアライメントを示す。セット５４０ｃは直接に整列することを
意図されているパターンボックスの間のＹ方向５４５のずれにより回転方向のミ
スアライメントを示す。セット５４０ｄは直接に整列することを意図されている
パターンボックスの間のＸ方向５４４のずれにより回転方向のミスアライメント
を示す。セット５４０ｅは直接に整列することを意図されているパターンボック
スの間のＹ方向５４５のずれにより回転方向のミスアライメントを示す。更に、
それらのパターンボックスセットはショットの外縁部上にある。したがって、そ
れらは、一般にステッパレンズに存在する最も大きい拡大誤差をもたらす。一実
施例では、回転の向きを示すために正または負の記号を用いる。例えば、パター
ンボックスの時計回り対逆時計回り記法を用い、あるいは右手の法則記法を用い
る。このようにして、回転の向きを考慮できる。別の実施例では、独立の結果ま
たは最後の結果の絶対値を用いることにより結果を正規化できる。この実施例は
特定のパターンボックスセットを用いるが、本発明はショット内のパターンボッ
クスの任意のセットのいずれも用いることに良く適している。

【００８８】ステップ５０２０の回転誤差の面とは対照的に、拡大誤差は物体をショットの
中心から半径方向に移動させる。しかし、一実施例では、拡大誤差はステッパの
異なる部分により補償される。図５Ｃのボックス５０２と５０４の間の全ミスア
ラインメントの拡大誤差部分は半径方向のずれ５１２ａにより示されている。こ
の実施例では、半径方向のずれはＹ軸に一致している。しかし、種々のボックス
場所に対しては、Ｘ座標とＹ座標は半径方向のずれすなわち半径方向のミスアラ
インメントを計算するために使用できる。この実施例では、誤差の倍率部分はス
テッパにおいて別々に補償される。

【００８９】平行移動ミスアラインメント誤差の修正は流れ図５０００で実現されたので、
平行移動誤差はこのステップ５０２０の回転測定における誤差には寄与しない。
例えば、図５Ｂに示されているように、数多くのショットが第１のパターンおよ
び第２のパターンで行われる一実施例では、用途および所望の結果に応じて、回
転ミスアラインメント測定を種々の平均化法および種々の重み付け法を用いて決
定できる。一実施例では、ステッパ内のレチクルとウェーハとの間に回転誤差が
存在しないとすると、大きいオーバーレイボックス５０２はＸ方向で小さいオー
バーレイボックス５０４の間に等しい間隙を持つ。例えば、間隙５１２ｂは２つ
のボックスの反対側の間隙と同じである。別の実施例では、オーバーレイボック
スの間に公称ずれを意図的に発生できる。その場合には、平行移動ミスアライン
メント測定または回転ミスアラインメント測定は用いられる公称ずれを考える。
ステップ５０２０の後で、流れ図５０００はステップ５０２０へ進む。

【００９０】この実施例のステップ５０２２では、ステッパは、以前のステップで測定され
たミスアラインメント誤差の回転部分がソフトウエア調整で補償される。ソフト
ウエアを用いることにより、装置の機械的な設定を調整する必要はない。しかし
、本発明は、ステッパの設定またはステッパレンズを機械的に変更するなどの、
回転誤差修正を行う代わりの手段によく適している。ステッパに対する修正を実
行することにより、レチクルからウェーハへ画像を正確に形成でき、それにより
製品の生産量を増加する。ステップ５０２２の後で、流れ図５０００は終了する
。図５Ｃおよび図５Ｄおよび以前のステップを参照して説明したように、この実
施例により流れ図５０００のステップを同じウェーハを用いて反復できるように
される。

【００９１】この実施例の流れ図５０００は特定の順序および特定の数のステップを示すが
、本発明は代わりの実施例に適する。例えば、流れ図５０００のために提供され
た全てのステップの全てが本発明のために求められるというものではない。また
付加ステップを提示されたそれらのステップに付加できる。同様に、ステップの
順序を用途に応じて変更できる。更に、流れ図５０００を単一の直列プロセスと
して示したが、連続プロセスまたは並列プロセスとして実現することもできる。
流れ図５０００のステップのための命令の多く、およびステップへのデータ入力
およびステップからのデータ出力はメモリと、後の図に示されている制御器ハー
ドウェアを使用する。

【００９２】ここで、本発明の一実施例に従って、改良された平行移動誤差の測定手順を用
いるステッパが示されている図６を参照する。ステッパ６００は、ステージ移動
装置６０２に結合されているステージ６０８と、プロセッサと、メモリ６０６と
を含んでいる。メモリ６０６は、プロセッサ６０４を介して実行された時に、ウ
ェーハ上の２つのパターンの間のミスアラインメント誤差の平行移動部分を測定
するために本発明で用いられるステップをステッパ６００が実行できるようにす
るプログラム命令を含んでいる。

【００９３】この実施例のためのメモリ６０６は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの固定メ
モリ、またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの一時的メモリとすること
ができる。メモリ６０６は、ハードドライブ、ＣＤＲＯＭ、またはフラッシュ
メモリなどの他の任意の種類のメモリとすることもできる。更に、プロセッサ６
０５は既存のシステムプロセッサまたはマイクロプロセッサ、専用デジタル信号
処理（ＤＳＰ）プロセッサ装置、または専用制御器あるいはマイクロ制御器とす
ることができる。あるいは、状態マシンの実現を用いて命令を実行できる。

【００９４】流れ図４０００および５０００のステップのための命令と、ステップへのデー
タ入力と、ステップからのデータ出力との多くは図６に示されているメモリと制
御器ハードウェアを利用している。例えば、ステッパブレード２０４と、レチク
ル位置と、ウェーハ位置と、ステージ２１２と、光源２０２との少なくとも一方
をメモリ６０６とプロセッサ６０４により制御して、流れ図４０００および５０
００の各ステップの諸要求を果たすことができる。同様に、流れ図５０００のス
テップ５０２２は、平行移動誤差の修正をメモリ６０６に保存し、プロセッサを
用いることにより以後のウェーハ処理のために平行移動誤差の修正を実行するこ
とにより、一実施例で実行できる。図６の代わりの実施例は流れ図４０００およ
び５０００のステップを実行するために等しく応用できる。

【００９５】要約すれば、本発明はウェーハ上に形成される多数の層を確実に正確に位置合
わせする装置および方法を提供する。また、本発明はステッパのミスアラインメ
ント測定の精度を高くする。すなわち、ステッパによりひき起こされた真のミス
アラインメントを測定および補償するために、本発明はステッパの真のミスアラ
インメントを超える付加誤差を付加しないアラインメント法を提供する。更に、
本発明はステッパのミスアラインメント測定精度を高くする。すなわち、ステッ
パによりひき起こされた真のミスアラインメントを測定および補償するために、
本発明はステッパの真のミスアラインメントを超える付加誤差を付加しないアラ
インメント法を提供する。したがって、本発明は誤差無しアラインメント・ター
ゲットを製作する。更に詳しくいえば、本発明はレチクル書込み誤差、ずれ測定
誤差、およびレンズ歪み誤差のないアラインメント・ターゲットを製作する。

【００９６】本発明の特定の実施例についての上記説明は提示および説明のために行った。
それらの実施例は包括的であること、または本発明を開示された真の態様に限定
することを意図するものではなく、上記教示に鑑みて明らかに多くの改変が可能
である。本発明の原理および実際的な応用を最も良く説明することにより、この
分野の他の専門家が本発明および種々変更された諸実施例を、意図されている特
定の用途に最も良く適するものとして最も良く利用できるようにするためにそれ
らの実施例を選択し、説明した。本発明の範囲はこれに添付した特許請求の範囲
およびそれの均等物により定められることを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】従来のアラインメントレチクルの上面図。

【図１Ｂ】オーバーレイボックスが上に形成されている予防保全（ＰＭ）ウェーハを示す
図。

【図２】本発明の一実施例のステッパの側面図。

【図３Ａ】本発明の一実施例のレチクルの上面図。

【図３Ｂ】本発明の一実施例のアラインメントレチクルのパターンボックス部の上面図。

【図３Ｃ】本発明の一実施例のアラインメントレチクルのパターンボックス部の第２の構
成の上面図。

【図４Ａ】本発明の一実施例の、パターンが内部に形成されているいくかのショットを持
つウェーハの上面図。

【図４Ｂ】本発明の一実施例の、ウェーハの１つの層の上にアラインメント・オーバーレ
イを有する１つのショットの上面図。

【図４Ｃ】本発明の一実施例の、ウェーハの１つの層の上に別のアラインメント・オーバ
ーレイを有する別のショットの上面図。

【図４Ｄ】本発明の一実施例による、回転誤差を測定するための予防保全（ＰＭ）ウェー
ハを製造するために実行されるステップの流れ図。

【図５Ａ】本発明の一実施例による、ウェーハの２つの層の上のアラインメント・オーバ
ーレイを持つ１つのショットの上面図。

【図５Ｂ】本発明の一実施例による、ウェーハの２つの層の上の別のアラインメント・オ
ーバーレイを持つ１つのショットの上面図。

【図５Ｃ】本発明の一実施例による、ウェーハの２つの層の中の上の重なり合っているパ
ターンボックスの上面図。

【図５Ｄ】本発明の一実施例による、ウェーハの２つの層の中の上の重なり合っている別
のパターンボックスの側面図。

【図５Ｅ】本発明の一実施例による、予防保全（ＰＭ）ウェーハを用いて全ミスアライン
メント誤差の回転誤差部分を測定するために実行されるステップの流れ図。

【図６】本発明の一実施例による、改良された平行移動誤差の測定手順を持つステッパ
の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

２０２光源２０４マスキングブレード２０６レチクル２０６ａ開口部２０８レンズ２１２ステージ３００アライメント・レチクル３３３中心部３３４オーバーレイボックス３４５オーバーレイボックス３３６オーバーレイボックス３３７オーバーレイボックス３３８ファインアライメント・ターゲット４３０ウェーハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H095 BA02 BB02 5F046 CB17 EB05 ED01 FC04 FC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）第１のパターンと、第１のショットの中心領域内に配置されるファインア
ラインメント・ターゲットとが内部に形成されているウェーハを受けるステップ
と、ｂ）前記ファインアラインメント・ターゲットを用いて前記ウェーハをステッ
パ内で位置合わせするステップと、ｃ）第２のパターンを前記第１のパターンに重ね合わせて前記ウェーハの上に
形成するステップと、ｄ）前記第１のパターンと前記第２のパターンとの間の円周方向ミスアライン
メントを測定して前記ステッパにおける全ミスアラインメントの回転誤差部分を
得るステップと、を備えるステッパにおけるウェーハの全ミスアラインメントの回転誤差部分を決
定する方法。
【請求項２】請求項１記載の方法であって、前記ステッパは、プロセッサと、このプロセッサに結合され、そのプロセッサで実行された時に前記方法を実施
するプログラム命令を内蔵しているコンピュータが読出すことができるメモリと
、を備えている方法。
【請求項３】請求項１または２記載の方法であって、前記ウェーハ内の前記ファインアライ
ンメントターゲットはほぼ誤差がない方法。
【請求項４】請求項１または２記載の方法であって、ｅ）前記ウェーハの前記全ミスアラインメント誤差の平行移動ミスアラインメ
ント部分について前記ステッパを補償するステップ、を更に備える方法。
【請求項５】請求項１または２記載の方法であって、前記第１のパターンはどのショットの
外部領域に配置されている方法。
【請求項６】請求項５記載の方法であって、前記第１のパターンはほぼ誤差無しのオーバー
レイである方法。
【請求項７】請求項６記載の方法であって、前記第２のパターンは回転誤差を持つオーバー
レイであり、前記第２のパターンは位置が前記第１のパターンに対応する方法。
【請求項８】請求項１または２記載の方法であって、ｅ）前記ウェーハの上に物質の層を形成するステップ、を更に備え、前記第２のパターンは前記物質の層に形成される方法。
【請求項９】請求項８記載の方法であって、前記物質の層はフォトレジスト物質である方法
。
【請求項１０】請求項１または２記載の方法であって、ステップｃ）はｃ１）レチクルの外部領域内に配置されている前記第２のパターンの映像を露
光するステップと、ｃ２）前記第２のパターンの前記映像をステッパレンズの外部領域を通じて前
記ウェーハ上に投映するステップと、を備える方法。
【請求項１１】請求項１記載の方法であって、前記ウェーハは予防保全（ＰＭ）ウェーハであ
る方法。
【請求項１２】請求項１記載の方法であって、前記第１のパターンは複製のファインアライン
メント・ターゲットである方法。
【請求項１３】請求項１１記載の方法であって、前記第２のパターンは前記複製のファインア
ラインメント・ターゲットの少なくとも一部に対する合わせオーバーレイである
方法。
【請求項１４】請求項１または２記載の方法であって、前記第１のパターンはほぼ誤差無しで
ある方法。
【請求項１５】請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の方法を実行するようにされているス
テッパ。
【請求項１６】基板と、第１のショットの中心領域内に形成されて、前記基板内に配置されているファ
インアラインメント・ターゲットと、前記第１のファインアラインメント・ターゲットからある距離離れて前記基板
内に配置され、予防保全（ＰＭ）ウェーハ上における全ミスアラインメント誤差
の回転誤差部分を決定するようにされている第１のパターン化された形と、を備えている予防保全（ＰＭ）ウェーハ上における全ミスアラインメント誤差の
回転誤差部分を測定する予防保全（ＰＭ）ウェーハ。
【請求項１７】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記ファインアラインメント・ター
ゲットはほぼ誤差無しであるＰＭウェーハ。
【請求項１８】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記第１のパターン化された形は前
記第１のショットの外部領域内に形成されているＰＭウェーハ。
【請求項１９】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記第１のパターン化された形は第
２のショットの外部領域内に形成されているＰＭウェーハ。
【請求項２０】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、複数のファインアラインメント・タ
ーゲットを更に備え、それら複数のファインアラインメント・ターゲットの各々
はそれぞれの複数のショットの中心領域内に配置されているＰＭウェーハ。
【請求項２１】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、複数の第１のパターン化された形を
更に備え、それら複数の第１のパターン化された形の各々は所与のショットの外
部領域内に配置されているＰＭウェーハ。
【請求項２２】請求項２１記載のＰＭウェーハであって、複数のショットを更に備え、それら
複数のショットの各々は、各前記複数のショットの複数の外部領域内に形成され
ている複数の第１のパターン化された形を有するＰＭウェーハ。
【請求項２３】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記第１のパターン化された形は長
方形であるＰＭウェーハ。
【請求項２４】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記第１のパターン化された形は全
く同じファインアラインメント・ターゲットであるＰＭウェーハ。
【請求項２５】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記基板はシリコン基板であるＰＭ
ウェーハ。
【請求項２６】請求項２５記載のＰＭウェーハであって、前記ファインアラインメント・ター
ゲットおよび前記第１のパターンは前記ウェーハの前記シリコン基板内に形成さ
れているＰＭウェーハ。
【請求項２７】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記第１のパターン化された形は、
レチクルの中心領域に配置されている、第１のパターンの映像をステッパレンズ
の中心領域を通じて投映することにより形成されるＰＭウェーハ。
【請求項２８】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記ファインアラインメント・ター
ゲットは、レチクルの中心領域に配置されている、第１のパターンの映像をステ
ッパレンズの中心領域を通じて投映することにより形成されるＰＭウェーハ。
【請求項２９】請求項１６記載のＰＭウェーハであって、前記第１のパターン化された形はほ
ぼ誤差がないＰＭウェーハ。
【請求項３０】ａ）ウェーハを受けるステップと、ｂ）前記ウェーハへのショットの中心領域内にファインアラインメント・ター
ゲットを形成するステップと、ｃ）ステッパにおける全ミスアラインメント誤差の回転誤差部分を決定するよ
うにされている第１のパターン化された形を前記ウェーハの上に形成するステッ
プと、を備えるステッパにおける全ミスアラインメント誤差の回転誤差部分を決定すよ
うに構成されている予防保全（ＰＭ）ウェーハを製造する方法。
【請求項３１】請求項３０記載の方法であって、前記ファインアラインメント・ターゲットは
ほぼ誤差無しである方法。
【請求項３２】請求項３０記載の方法であって、ステップｂ）はｂ１）レチクルの外部領域内に配置されている前記ファインアラインメント・
ターゲットの映像を露光するステップと、ｂ２）前記ファインアラインメント・ターゲットの前記映像をステッパレンズ
の中心領域を通じて前記ウェーハ上に投影するステップと、を備える方法。
【請求項３３】請求項３０記載の方法であって、ステップｃ）はｃ１）レチクルの外部領域内に配置されている前記第１のパターンの映像を露
光するステップと、ｃ２）前記第１のパターンの前記映像をステッパレンズの外部領域を通じて前
記ウェーハ上に投影するステップと、を備える方法。
【請求項３４】請求項３０記載の方法であって、前記第１のパターン化された形は前記第１の
ショットの外部領域内に形成される方法。
【請求項３５】請求項３０記載の方法であって、前記第１のパターン化された形は第２のショ
ットの外部領域内に形成される方法。
【請求項３６】請求項３０記載の方法であって、ｄ）それぞれ複数のショットの外部領域内に各々の配置されている複数のファ
インアラインメント・ターゲットを形成するステップ、を更に含む方法。
【請求項３７】請求項３０記載の方法であって、ｄ）それぞれ複数のショットの外部領域内に各々の配置されている複数の第１
のパターン化された形を形成するステップ、を更に含む方法。
【請求項３８】請求項３０記載の方法であって、前記第１のパターン化された形は長方形であ
る方法。
【請求項３９】請求項３０記載の方法であって、前記第１のパターン化された形はファインア
ラインメント・ターゲットである方法。
【請求項４０】請求項３０記載の方法であって、前記第１のパターンおよび前記ファインアラ
インメント・ターゲットは前記ウェーハのシリコン基板内に形成される方法。
【請求項４１】請求項３０記載の方法であって、前記第１のパターン化された形はほぼ誤差無
しである方法。
【請求項４２】全ミスアラインメント誤差の回転誤差部分を決定するようにされることができ
るレチクルにおいて、前記レチクルの中心領域内に配置され、ファインアラインメント・ターゲット
を含んでいる第１のパターンと、前記レチクルの外部領域内に配置されている第２のパターンと、を備え、前記第１のパターンと前記第２のパターンは、全ミスアラインメント誤
差の前記回転誤差部分を決定するために前記ウェーハ内に上に置かれる画像を形
成するようにされることができる、全ミスアラインメント誤差の回転誤差部分を
決定するように構成されたレチクル。
【請求項４３】請求項４２記載のレチクルであって、前記第１のパターンはオーバーレイであ
るレチクル。
【請求項４４】請求項４２記載のレチクルであって、前記第１のパターンは全く同じファイン
アラインメント・ターゲットであるレチクル。
【請求項４５】請求項４２記載のレチクルであって、前記第２のパターンは合わせオーバーレ
イであるレチクル。
【請求項４６】請求項４５記載のレチクルであって、前記合わせオーバーレイはファインアラ
インメント・ターゲットの上に置かれるようにされているレチクル。
【請求項４７】請求項４２記載のレチクルであって、複数の第２のパターンを更に備え、前記
第２のパターンはマトリックス状に配置されるレチクル。