JP2005094015A - 適応リソグラフィ短寸法エンハンスメント - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ・システムのＣＤ均一性を向上させるシステム、装置及び方法を提供すること。
【解決手段】このシステムは、基板を露光するように構成された露光装置と、この露光装置並びに複数の処理モジュール及び装置に動作可能に結合されたトラック装置とを含む。このシステムはさらに、露光され処理された基板の属性を測定し、この露光され処理された基板の属性が均一であるかどうかを予め指定された基板プロファイル情報に基づいて評価するように構成された測定装置を含む。このシステムはさらに、前記属性が均一でないと判定されたときに、補正露光データを、測定された属性に基づいて適応的に計算するように構成されたモジュールを含む。補正露光データは、露光装置の露光量を調節することによって基板の不均一性を補正するように構成される。基板が所望の均一性を有すると評価されると、基板は、露光装置によってこの補正露光データに従って露光され、露光された基板の均一性は監視し続けられ、露光量の補正は、均一性を維持するために必要に応じて更新される。
【選択図】図２

Description

本発明は一般にリソグラフィ・システム及びリソグラフィ露光法に関する。

本明細書で使用する用語「パターン形成装置」は、基板の標的部分に形成するパターンに対応した断面パターンを入射放射ビームに付与する目的に使用することができる装置を指すものと広く解釈しなければならない。この文脈では用語「光弁（ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ）」を使用することもできる。一般に、このパターンは、標的部分に製造中の集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応する（下記参照）。このようなパターン形成装置の例には以下のようなものがある。

（ａ）マスク：マスクの概念はリソグラフィにおいてよく知られており、これには、バイナリ、交番位相シフト、減衰位相シフトなどのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。このようなマスクを放射ビーム中に配置すると、マスク上のパターンに従って、マスクに入射した放射の選択的な透過（透過マスクの場合）又は反射（反射マスクの場合）が起こる。マスクの場合には支持構造が一般に、マスクを入射放射ビーム中の所望の位置に保持できること、及び希望する場合に放射ビームに対してマスクを動かすことができることを保証するマスク・テーブルである。

（ｂ）プログラム可能ミラー・アレイ。このような装置の一例は、粘弾性制御層及び反射面を有する、マトリックス式のアドレス指定が可能な表面である。このような装置の基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射し、アドレス指定されていない領域は入射光を非回折光として反射するというものである。適当なフィルタを使用して前記非回折光を反射ビームから除き、回折光だけを残すことができる。このようにして反射ビームには、マトリックス式アドレス指定可能面のアドレス指定パターンに従ったパターンが付与される。必要なマトリックス式アドレス指定は適当な電子手段を使用して実施することができる。このようなミラー・アレイの詳細な情報は、例えば参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５２９６８９１号及び５５２３１９３号から得ることができる。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記支持構造は例えばフレーム又はテーブルとして具体化することができ、これらは必要に応じて固定又は可動とすることができる。

（ｃ）プログラム可能ＬＣＤアレイ。このような構造の一例が、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５２２９８７２号に出ている。プログラム可能ミラー・アレイの場合と同様に、支持構造はこの場合も、例えばフレーム又はテーブルとして具体化することができ、これらは必要に応じて固定又は可動とすることができる。

分かりやすくするため、本明細書の残りの部分は、特定の位置で、マスク及びマスク・テーブルを含む例を特に対象とするが、このような事例で論じられる一般原理は、先に記載したパターン形成装置のより幅広い文脈で理解しなければならない。さらに、今後、投影系を「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、用語「レンズ」は、例えば屈折光学系、反射光学系及び反射屈折光学系を含む、様々なタイプの投影系を包含するものと広く解釈しなければならない。放射系も、上記の任意の設計タイプに従って動作して放射投影ビームを誘導し、成形し、制御する構成要素を含むことができ、以下、このような構成要素を集合的に又は単独で「レンズ」と呼ぶ場合がある。

リソグラフィ露光装置は例えば集積回路（ＩＣ）製造で使用することができる。このような場合、パターン形成装置は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生み出し、このパターンを、放射感受性材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウェハ）の標的部分（例えば１つ又は複数のダイを含む部分）に結像させることができる。一般に単一の基板は、投影系によって１度に１つずつ連続して照射された隣接する標的部分の全ネットワークを含む。

マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を使用する現行の装置には、異なる２つのタイプの機械がある。一方のタイプのリソグラフィ露光装置では、１つの標的部分にマスク・パターン全体を一度に露光することによってそれぞれの標的部分に照射する。このような装置は普通、ウェハ・ステッパと呼ばれている。走査ステップ式（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｃａｎ）装置と一般に呼ばれている代替装置では、投影ビームの下のマスク・パターンを与えられた基準方向（「走査」方向）に漸進走査し、同時にこの方向に平行に又は非平行に基板を同期走査することによってそれぞれの標的部分に照射する。投影系は一般に倍率Ｍ（一般に＜１）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、倍率Ｍにマスク・テーブルを走査する速度を掛けたものになる。ここで説明したリソグラフィ装置に関する詳細な情報は、例えば参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６０４６７９２号から得ることができる。

リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプの装置とすることができることに留意されたい。このような「多ステージ」機械では、これらの追加のテーブルを並行して同時に使用することができ、或いは、１つ又は複数のテーブルを露光に使用している間に他の１つ又は複数のテーブル上で準備ステップを実施することができる。ツイン・ステージ・リソグラフィ装置は例えば、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５９６９４４１号及びＷＯ９８／４０７９１に記載されている。

リソグラフィ・システムは特に集積回路（ＩＣ）の製造で使用される。このようなシステムは一般にリソグラフィ露光装置及びウェハ・トラック装置を使用する。リソグラフィ露光装置は、レチクル（例えばマスク）上にある回路パターンを照射投影ビームによってシリコン・ウェハ基板層の標的フィールド上へ投影又は露光するように構成されている。この投影ビームには、紫外放射（ＵＶ）及び極端紫外放射（ＥＵＶ）、並びにイオン・ビーム、電子ビームなどの粒子線を含む様々なタイプの電磁放射が包含される。ただしこれらに限定されるわけではない。

シリコン・ウェハ層は一般に、入射投影ビームと相互作用してマスク回路パターンのプロファイル及びフィーチャを、ウェハ基板の標的フィールド上に複写する放射感受性材料（例えばレジスト）で予めコーティングされている。一般に１枚の基板は、連続して照射された隣接する標的フィールドの全体ネットワークを含む。

現在のリソグラフィ露光装置は大きく２つのカテゴリーに分類される。ステッパ・ツールと走査ステップ式ツールである。ステッパでは、１つの標的部分にマスク・パターン全体を一度に露光することによってそれぞれの標的部分に照射する。走査ステップ式ツールでは、投影ビームの下のマスク回路パターンを与えられた基準方向に漸進走査し、同時に基板を同期走査することによってそれぞれの標的部分に照射する。

使用するツールの如何に関わず、露光プロセスの前に基板を様々なプロセスにかけることができる。例えば、先に指摘したとおり、露光前に基板は一般にレジストで処理される。さらに、露光前には基板を、洗浄、エッチング、イオン注入（例えばドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研摩、プライミング、レジスト塗布、ソフト・ベーク・プロセス、測定プロセスにかけることができる。

基板はさらに、例えば露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、エッチング、イオン注入（例えばドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研摩、洗浄、測定プロセスなどの一連の露光後プロセスにかけられる。通例どおり複数の層が必要な場合には、手順全体又はその別手順を新しい層ごとに繰り返さなければならない。

これらの露光前及び露光後プロセスは、それぞれの目的に合わせて設計されたステーション又はモジュールによって実行される。基板は、これらの処理モジュール及びリソグラフィ露光装置に予め決められた順番に従ってかけられる。この配置では、基板ウェハは予め指定された処理経路に沿って移動し、次々とたどることができる特定の処理モジュールによって処理される。処理経路を監視し、記録し、制御し、特定の経路に制限することができる。

リソグラフィ・システム１００を概略的に示す図１Ａに示すとおり、ウェハ・トラック装置１０４は、リソグラフィ露光装置１０２を、一連の前処理モジュール１０４、１０６及び露光後処理モジュール１０４、１０８に相互接続する。露光前及び露光後処理モジュール１０４、１０６、１０８は、ウェハ・トラック装置の外部の装置、又はウェハ・トラック装置の内部のモジュールであることができる。これらの処理ステップ間の基板の移送に対応するため、ウェハ・トラック装置１０４はさらに、リソグラフィ露光装置１０２、前処理装置１０６又は後処理装置１０８からリソグラフィ露光装置１０２、前処理装置１０６又は後処理装置１０８へのウェハ基板の輸送、及びウェハ・トラック装置１０４の内部の様々な処理モジュール間のウェハ基板の輸送を実施するように構成されたインターフェース・セクションを含むことができる。ウェハ・トラックの外部の露光前プロセス１０６には例えば、洗浄、エッチング、イオン注入（例えばドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研摩及び測定装置が含まれる。ウェハ・トラックの内部の露光前プロセス・モジュール１０４には例えば、ウェハ供給、レジスト塗布、測定及びソフト・ベーク・モジュールが含まれる。ウェハ・トラックの内部の後処理モジュール１０４には例えば、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク及び測定モジュールが含まれる。ウェハ・トラックの外部の露光後プロセス１０８には例えば、洗浄、エッチング、イオン注入（例えばドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研摩及び測定装置が含まれる。

言うまでもなく、ウェハ基板層の標的フィールド上に露光されたパターンのフィーチャ及びプロファイルはできるだけ正確に複写されていることが重要である。このため、装置製造業者は通常、パターンのフィーチャ及びプロファイルを特徴づけ、品質及び均一性のベンチマーク・レベルを確立するために、集合的に露光されたパターンの短寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）とみなすことができる属性を指定する。ＣＤには例えば、フィーチャ間の間隔、ホール（穿孔部分）及び／又はポスト（柱状部分）のＸ及び／又はＹ直径、ホール及び／又はポストの楕円率、フィーチャの面積、フィーチャの側壁の角度、フィーチャの最上部の幅、フィーチャの中央部の幅、フィーチャの最下部の幅、並びにラインの縁の粗さが含まれる。

しかし、リソグラフィ製造プロセス中の作業の中には、短寸法均一性（ＣＤ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ：ＣＤＵ）に影響を及ぼし、露光されたパターンの品質を危うくするものが多数ある。実際、例えば露光後ベーク（ＰＥＢ）処理モジュールなど、ウェハ・トラック装置に沿って基板ウェハを処理する露光前及び露光後プロセス自体がＣＤＵの変動に寄与する。このような変動は１つの標的フィールド内、１枚のウェハ内、及びウェハ間に生じ、最終的に歩留りが低下する。

本明細書において具体化され概略的に説明される本発明の原理と整合したシステム、装置及び方法は、露光装置及びトラック装置を使用するリソグラフィ・システムのＣＤ均一性の向上を提供する。

一実施例では本発明が、リソグラフィ・システムによって処理された基板の属性を測定し、処理された基板のＣＤが均一であるかどうかを予め指定されたＣＤ判定基準に基づいて評価し、ＣＤが均一でないと判定されるとこれに応答して、補正露光データが測定されたＣＤ属性に基づいて適応的に計算される。補正露光データは、リソグラフィ・システムの露光装置の露光量を調節することによって基板の不均一性を補正するように構成される。次いで、リソグラフィ・システムの露光装置によってこの補正露光データに従って基板を露光する。

本明細書ではＩＣ製造での本発明のリソグラフィ装置の使用を特に参照するが、該装置は他の多くの可能な応用を有することをはっきりと理解されたい。本発明の装置は例えば、集積光学系、磁区メモリの誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造で使用することができる。

次に、添付の概略図を参照して本発明の実施例を例示的に説明する。

これらの図では同じ参照符号が同じ部分を指示する。

先に述べたとおり、基板ウェハを処理するプロセスは、露光されたパターンの品質及び性能に悪影響を及ぼすＣＤＵの変動に寄与する。このような不均一性は、１つの標的フィールド内、１枚のウェハ内、及びウェハ間に生じる可能性がある。さらに、これらの不均一性は、基板ウェハが移動する特定の経路、スケジューリング異常などの様々な因子によって変化しうる。後により詳細に説明するが、本発明は、適応ＣＤエンハンスメント・プロセスを使用し、それによってこれらの変動及び不均一性を排除して許容されるＣＤＵレベルを提供するリソグラフィ・システムを企図する。このようなプロセスは、当該リソグラフィ・システムに関する情報、例えばウェハ・トラック処理データ、度量衡データ（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｄａｔａ）及び／又は基板ウェハ履歴データを利用して、全体的なＣＤＵ性能を向上させる最適補正露光量オフセットを取得し、これを維持する。

図１Ａに、本発明の特定の一実施例に基づくリソグラフィ・システム１００を概略的に示す。システム１００は、基板ウェハ上へパターンを露光するように構成されたリソグラフィ露光装置１０２と、様々な露光前及び露光後処理モジュール間で基板ウェハを輸送するように構成されたウェハ・トラック装置１０４とを含む。

図１Ｂに、リソグラフィ装置１０２をより詳細に示す。図１Ｂに示すようにリソグラフィ装置１０２は、投影ビームＰＢを供給する放射源ＬＡ及び放射系ＩＬと、マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備えた第１の物体テーブル（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む部分）にマスクＭＡの照射部分を結像させる投影系ＰＬ（例えばレンズ）とを含む。図示のとおり、リソグラフィ装置１０２は透過型の（すなわち透過マスクを有するタイプの）装置である。しかし一般に、例えば（例えば反射マスクを有する）反射型装置とすることもでき、或いは、先に述べたタイプのプログラム可能ミラー・アレイなど、他の種類のパターン形成装置を使用することもできる。

リソグラフィ装置１０２はさらに、基板Ｗ（例えばレジストでコーティングされたシリコン・ウェハ）を保持する基板ホルダを備えた第２の物体テーブル（例えば基板テーブル）ＷＴを含む。

放射源ＬＡは放射ビームを生み出し、このビームは直接に、又は例えばビーム・エキスパンダＥＸなどの調整手段を通過させた後に、照明系（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、放射ビームの強度分布の半径方向外側及び／又は半径方向内側の広がり（普通はσインナー及びσアウターと呼ばれる）を設定する調整機構ＡＭを備えることができる。さらに照明装置は一般に、インテグレータＩＮ、コンデンサＣＯなど、他の様々な構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、所望の断面均一性及び強度分布を有する。

図１Ｂに関して、放射源ＬＡは、（例えば放射源ＬＡが水銀ランプであるときにしばしばそうであるように）リソグラフィ露光装置１０２のハウジングの中に収容することができることに留意されたい。しかし、エキシマ・レーザ源の場合のように放射源を装置１０２から離して配置することもできる。このシナリオでは、その遠隔放射ビームを適当な誘導ミラーによって装置１０２まで誘導する。本発明及び請求項はこれらの両方のシナリオを包含する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横切った後、投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過する。レンズＰＬは投影ビームＰＢを、基板Ｗの標的部分Ｃの表面に集束させる。第２の位置決め機構（及び干渉計測定手段ＩＦ）を用いて、基板テーブルＷＴを、（例えばビームＰＢの通り道に別の標的部分Ｃが配置されるように）正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め機構を使用して、（例えばマスクＭＡをマスク・ライブラリから機械的に取り出した後に、又は走査中に）マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に配置することができる。

物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は一般に、図１Ｂには明示されていない長ストローク・モジュール（おおまかな位置決め）及び短ストローク・モジュール（細かい位置決め）を用いて実現される。しかし、ウェハ・ステッパの場合には（走査ステップ式装置とは対照的に）、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータにだけ接続し、又はマスク・テーブルＭＴを固定することができる。

リソグラフィ装置１０２は異なる２つのモードで使用することができる。

（ａ）ステップモード：マスク・テーブルＭＴを本質的に静止した状態に保ち、マスクの像全体を１つの標的部分Ｃの表面に一度に（すなわち１回の「閃光」で）投影する。次いで、ビームＰＢによって別の標的部分Ｃを照射できるように、基板テーブルＷＴをｘ及び／又はｙ方向に移動させる。

（ｂ）走査モード：本質的に同じシナリオが適用されるが、与えられた標的部分Ｃが１回の「閃光」では露光されない点が異なる。その代わりに、マスク・テーブルＭＴが、与えられた方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで移動することができ、そのため投影ビームＰＢはマスクの像の上を走査する。同時に、基板テーブルＷＴを、同じ方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで同期移動させる。ただし、ＭはレンズＰＬの倍率である（一般にＭ＝１／４又は１／５）。このようにすると、解像度を犠牲にすることなく、比較的に大きな標的部分Ｃを露光することができる。

図２に、本発明の特定の一実施例に従って構築された有効な適応ＣＤエンハンスメント・プロセス２００の全般的な発明の概念を概略的に示す。図２に示すとおり、エンハンスメント・プロセス２００は、リソグラフィ露光装置１０２によって基板ウェハＷを、関連する初期露光情報に基づいて露光する作業手順Ｐ２０２から開始される。この関連初期情報には例えば、露光前ウェハ測定データ、初期必要露光量、例えば予め指定されたウェハＷの移動経路を含むウェハ・トラック処理データ及び度量衡データなどが含まれる。その例については図４を参照されたい。

初期露光情報に従ってウェハＷを露光した後、作業手順Ｐ２０４で、露光されたウェハＷの属性を測定する。測定作業Ｐ２０４は、ＣＤ均一性に関係した一連のウェハ属性及びアーチファクト、例えば基板全体の平均フィーチャ・サイズ、個々の標的フィールドのサイズ、レジストの厚さ、反射防止コーティングの厚さ、フィーチャ間の間隔、ホール及び／又はポストのＸ及び／又はＹ直径、ホール及び／又はポストの楕円率、フィーチャの面積、フィーチャの最上部の幅、フィーチャの中央部の幅、フィーチャの最下部の幅、フィーチャの側壁の角度、ラインの縁の粗さなどを測定し評価するように構成することができる（その例については図４を参照されたい）。これらの測定は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、分光楕円偏光計、反射率計、電気的線幅測定（ＥＬＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）、ｅビーム、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、スキャッタロメータ、欠陥検査ツール、オーバレイ測定ツールなどによって実施することができる。

露光されたウェハＷの測定された属性に基づいて、プロセス２００は作業手順Ｐ２０６で、ウェハが十分に均一かどうかを判定する。ＣＤＵが十分であるかどうかは、例えばＣＤの範囲、ＣＤの標準偏差、フィールド間の平均ＣＤ範囲などの複数の測定基準又は予め指定されたプロファイル特性に基づいて判定することができる。ウェハＷが十分に均一であることが適切な測定基準によって示された場合、作業手順Ｐ２１２は、露光量オフセットを変更する必要はないことを指示するように補正マップ・ライブラリ３２０を保管及び更新し、後続のウェハは既存の露光情報を用いて処理される。

他方、ウェハＷの均一性が十分でない場合には、プロセス２００は作業手順Ｐ２０８へ進み、そこで、補正露光量オフセット・マップを作成することによってＣＤＵの不足を適応的に補償する。この補正マップは、リソグラフィ露光装置１０２が使用する露光レベルを調節してウェハＷのＣＤＵの変動を補正する。図２に示すとおり、この補正マップは、後続のウェハの処理を容易にするために補正マップ・ライブラリ３２０の中に保管又は記憶される。

作業手順２１０では、ウェハ履歴と相関した補正マップ・ライブラリ３２０の中に記憶された最新の補正露光量オフセットを用いて次のウェハＷを露光する。露光後、プロセス２００は作業手順Ｐ２０４に戻り、この特定のウェハ履歴に対して確立された補正露光量オフセットを用いて露光された次のウェハＷの属性（例えばＣＤ）を測定する。次いでプロセス２００は、ウェハＷの属性が十分に均一かどうかを判定する作業手順Ｐ２０６を繰り返し、十分に均一でない場合には、特定のウェハ履歴条件ごとに、過剰補正又は補正不足を最小化する管理限界を有する更新された補正露光量オフセット・マップを作成する。プロセス２００はこの繰返しプロセスを、露光された後続のウェハＷが所望のＣＤＵプロファイルを達成するまで続ける。繰返しごとに、更新された最新の補正露光量オフセットを含むように補正マップ・ライブラリ３２０を改訂して、所望のＣＤＵプロファイルが達成された後は、以降の全てのウェハが同じ更新された補正マップを用いて露光されるようにする。プロセス２００はＣＤＵを監視し続け、測定された結果に基づいて必要に応じて補正を更新する。

補正露光量オフセットを適応的に調整することによって、プロセス２００は、最適な補正露光量オフセットに効果的に収束してウェハＷの変動及び不均一性を排除し、その結果ＣＤＵレベルが向上する。さらに、プロセス２００はＣＤＵレベルの変化を経時的に監視し続け、必要に応じて露光量調整を計算し、調整を実施する。

図３に、先に説明した本発明のいくつかの特徴及び態様を詳細に記載した概略機能ブロック図を示す。図３に示すとおり、適応ＣＤエンハンスメント・プロセスは、露光エンハンスメント・モジュール３３０、補正マップ・ライブラリ・エンハンスメント・モジュール３１０、及び前述の補正マップ・ライブラリ３２０を利用する。これらのモジュールは適応的に互いに協力して、最適な補正露光量オフセットを得る。

露光エンハンスメント・モジュール３３０は露光機能の特徴及び態様に関係し、後により詳細に説明するように監視、検証及び相関機能を提供するように構成された論理機構３３５を含む。補正マップ・ライブラリ・エンハンスメント・モジュール３１０は、補正露光量オフセットの計算並びに補正マップの作成及び更新に関する特徴及び態様に関係する。

図３の機能ブロックＢ３０２に指示されているように、ウェハ・トラック装置１０４から基板ウェハＷを取り出し、関連露光情報に従ってリソグラフィ露光装置１０２によって露光し、その結果、機能ブロックＢ３０８に指示されているように露光されたＷを得る。この露光情報は論理機構３３５に供給され、これによって処理される。先に論じたとおりこのような情報には例えば、機能ブロックＢ３０４〜Ｂ３０６に示されているように、ウェハ履歴を含むウェハ・トラック処理データ、ウェハを処理したモジュール及び装置、露光後にウェハを処理したモジュール及び装置、膜厚及び度量衡データなどが含まれる。露光情報はさらに、露光前ウェハ測定データ、初期必要露光量、及び同様のリソグラフィ・データを含む。露光前度量衡データの例が図４Ａ、４Ｂに示されている。

論理機構３３５は、これらのウェハ履歴、現在の基板データ及び露光情報を、補正マップ・ライブラリ３２０に記憶された情報と相関させて、露光装置１０２で使用される対応する露光量補正マップを決定する。最初のウェハＷの露光では、使用可能な以前の補正マップがないので、ユーザ・インターフェースＢ３１０を介して補正が入力されない限り、論理機構３３５は露光量補正を適用しないＢ３１６。最初のウェハの露光の後、論理機構３３５はこのウェハ処理履歴を対応する補正マップと相関させ、補正露光量オフセットを更新し、補正マップに対する変更を監視し検証する。

機能ブロックＢ３０８及びＢ３１２に示されているとおり、関連露光情報に従ってウェハＷを露光した後、露光されたウェハＷの属性を測定し、ＣＤＵを評価し、補正露光量オフセットを計算し、これらのオフセットから補正マップを作成する。

機能ブロックＢ３１２にされているとおり、測定される属性にはウェハＷのＣＤ及び個々の標的フィールドのＣＤが含まれる。先に論じたとおり、ＣＤＵに関係する他の属性、例えばレジストの厚さ、反射防止コーティングの厚さ、フィーチャ間の間隔、ホールのＸ及びＹ直径、ＣＤ側壁の角度、最上部ＣＤ、中央部ＣＤ、最下部ＣＤ、ライン・エッジの粗さなどを測定することもできる。これらの測定は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、分光楕円偏光計、反射率計、電気的線幅測定（ＥＬＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）、ｅビーム、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、スキャッタロメータ、欠陥検査ツール、オーバレイ測定ツールなどによって実施することができる。

適切な属性を測定した後、ウェハ及び／又は個々の標的フィールドが十分に均一であるかどうかを、例えばＣＤの範囲、ＣＤの標準偏差、フィールド間の平均ＣＤ範囲などの予め指定されたプロファイル特性又は測定基準に従って判定するための評価を実施する。ウェハＷの均一性が十分でない場合には、ウェハＷのＣＤＵの変動を補正するための補正露光量オフセットを計算する。先に論じたとおり、補正露光量オフセットは、リソグラフィ露光装置１０２が使用する露光量レベルを調節する。

補正露光量オフセットの計算では、機能ブロックＰ３１４〜Ｂ３１６に示すように、予備計算を実施して、既知の補正オフセットを使用してベースライン・ゲイン・ファクタ（ｂａｓｅｌｉｎｅ ｇａｉｎ ｆａｃｔｏｒ）を決定する。このプロセスのゲイン・ファクタは、機能ブロックＢ３１４で、補正露光量オフセットの代わりに既知の大きさの固定されたある範囲の露光量オフセットを用いてウェハＷを露光することによって決定される。図４Ｃに、機能ブロックＢ３１４に示した典型的な露光量レイアウト及び範囲を示す。

この結果得られたウェハＷを測定し、単位露光量あたりのＣＤの変化（ゲイン・ファクタ）を計算するＢ３１５。図４Ｄに、機能ブロックＢ３１５によって計算された単位露光量あたりの典型的なＣＤの変化を示す。最初の露光量マップは、機能ブロックＰ３１６に最初の繰返しに関して対して示されているように、特定の履歴を有するウェハを、ゼロにセットされた補正露光量オフセットを用いて露光することによって決定される。図４Ｅに、機能ブロックＰ３１６に示されているゼロにセットされた露光量オフセットを有する典型的な露光量レイアウトを示し、図４Ｆに、ゼロにセットされた露光量オフセットを用いたウェハＷのＣＤの結果を示す。

続いて、機能ブロックＢ３１８に示されているように、この補正マップを対応するウェハＷの履歴と相関させ、補正マップに対する変更を監視し検証する。さらに、相関させ検証した相関マップを補正マップ・ライブラリ３２０に記憶する。

図３に示されているように、それぞれのウェハ経路に対応する記憶された補正マップを論理機構３３５に送り、そこで、先に述べたとおり、ウェハ処理経路を対応する補正マップと相関させ、それぞれのウェハＷ経路に対する補正マップを更新する。この情報は次いでリソグラフィ露光装置１０２に供給され、後続のウェハＷの露光に使用される。

先に論じたとおり、この適応ＣＤエンハンスメント・プロセスは、露光されたウェハＷが所望のＣＤＵを有すると評価されるまで、すなわち最適な補正露光量オフセットが得られるまで、改訂された補正露光量オフセット値を漸進的に生成し、補正マップ・ライブラリを更新することを繰り返す。図４Ｇは、２回の繰返しの後に機能ブロックＢ３０８で捕捉され、機能ブロック３１２で測定された典型的な補正された最適露光量レイアウトを示し、図４Ｈは、補正された最適露光量レイアウトを用いたウェハＷのＣＤの結果を示す。この時点で、後続のウェハは、更新された同じ補正マップを用いて露光され、プロセスは監視され続ける。ＣＤＵが所望のＣＤＵから逸脱する場合、プロセスはこの状況を識別し、改良された露光量補正マップを計算し、それらを露光に適用して最適なＣＤＵを間断なく維持する。機能ブロックＢ３１０に指示されているとおり、このプロセスの間に集められたデータ及びこのプロセスの間になされた判断を、使用者は電子的に且つ／又は視覚的に利用可能であり、これによってシステムの手動又は自動監視が可能である。さらに、機能ブロックＢ３１０は、使用者が情報を入力し、使用者が本発明の適用を最適化することを可能にする。

このように、この適応プロセスは最適な補正露光量オフセットに収束し、プロセスを監視し、プロセスの変化を経時的に補正する。こうする中で、１つの標的フィールド内、１枚のウェハ内、及びウェハ間に生じるウェハＷの変動及び不均一性が効果的に補正されて所望のＣＤＵプロファイルが得られる。

以上の詳細な説明は、本発明と整合する例示的な実施例を示す添付の図面を参照する。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の実施例が可能であり、これらの実施例に修正を加えることができる。例えば、これまでに説明した実施例は、図に示した実体の中のソフトウェア、ファームウェア及びハードウェアの様々な実施例として実現することができる。そのため、本発明の動作及び振舞いは、この詳細な説明によって実施例の修正及び変更が可能であるとの理解の下に説明される。したがって、以上の詳細な説明は本発明を限定することを意図したものではなく、本発明の範囲は添付の請求項によって定義される。

リソグラフィ・システムの概略図である。 リソグラフィ投影装置の概略図である。 本発明の一実施例を示す高位流れ図である。 本発明の一実施例を示す概略機能ブロック図である。 露光前度量衡データの一例を示す図である。 露光前度量衡データの他の例を示す図である。 このプロセスのゲイン・ファクタを決定するために使用される典型的な露光量レイアウトを示す図である。 図４Ｃに対応する単位露光量あたりのウェハのＣＤの変化を示す図である。 ゼロにセットされた露光量オフセットを有する典型的な露光量レイアウトを示す図である。 図４Ｅに対応するウェハのＣＤの結果を示す図である。 典型的な最適補正露光量レイアウトを示す図である。 図４Ｇに対応するウェハのＣＤの結果を示す図である。

符号の説明

１００ リソグラフィ・システム
１０２ リソグラフィ露光装置
１０４ ウェハ・トラック装置
１０６ 露光前処理モジュール
１０８ 露光後処理モジュール
２００ 適応ＣＤエンハンスメント・プロセス
３１０ 補正マップ・ライブラリ・エンハンスメント・モジュール
３２０ 補正マップ・ライブラリ
３３０ 露光エンハンスメント・モジュール
３３５ 論理機構

Claims (30)

1. 基板を露光する露光装置と、露光前に基板を処理する露光前装置と、露光後に基板を処理する露光後装置とを有するリソグラフィ・システムによって処理された基板の均一性を向上させる方法であって、
   前記リソグラフィ・システムによって処理された基板の属性を測定するステップと、
   前記測定された基板属性が均一であるかどうかを、予め指定された基板プロファイル情報に基づいて評価するステップと、
   前記測定された基板属性が均一でないと判定されたときに、前記測定された基板属性に基づいて補正露光データを計算するステップであって、前記補正露光データが、前記リソグラフィ・システムの前記露光装置の露光量を調節することによって前記基板属性の不均一性を補正するように構成されているステップと、
   前記補正露光データに従って基板を露光するステップと
   を含む方法。
2. 前記補正露光データの集合を補正マップとして記憶するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記補正露光データの計算が、
   前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの特定の装置の情報に基づいて、処理モジュール情報を得るステップと、
   前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置に関連した情報を含む度量衡情報を得るステップと、
   露光量ゲイン・ファクタを決定するステップと、
   以前に処理した基板の履歴を得るステップと、
   それぞれの前記補正マップを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと相関させるステップと、
   前記補正露光データを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つに基づいて繰り返し計算し更新するステップと
   を含み、
   前記補正露光データの繰返し計算及び更新が、前記基板属性が均一であると判定されるまで続く、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記補正マップ相関を論理機構によって監視し検証するステップと、
   前記論理機構によって、前記補正マップ、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと通信するステップと
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記基板属性が均一であると判定されたときに、前記論理機構によって前記基板属性を監視するステップと、
   前記基板属性がもはや均一でないと判定されたときに、前記論理機構によって、補正露光データの計算及び更新の呼出しを開始するステップと
   をさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記処理モジュール情報がさらに、前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置によって処理された前記基板の処理経路に関連したデータを含む、請求項３に記載の方法。
7. 前記補正露光データの繰返し計算及び更新、前記基板属性の前記監視、並びに前記補正露光データの計算及び更新の呼出しの開始が、前記論理機構によって制御される、請求項５に記載の方法。
8. 前記露光量ゲイン・ファクタの決定が、単位露光量あたりの前記基板の前記測定された属性の変化を求めることを含む、請求項３に記載の方法。
9. 前記露光装置、前記露光前装置、前記露光後装置、前記補正マップ、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ、前記測定された基板属性及び前記論理機構のうちの少なくとも１つに関する情報を伝達するユーザ・インターフェースを提供するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの特定の装置並びに処理経路の情報に基づいて、処理モジュール情報を得るステップと、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置に関連した情報を含む度量衡情報を得るステップと、
    露光量ゲイン・ファクタを決定するステップであって、単位露光量あたりの前記基板の前記測定された属性の変化を求めることを含むステップと、
    以前に処理した基板の履歴を得るステップと、
    それぞれの前記補正マップを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと相関させるステップと、
    前記補正露光データを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つに基づいて繰り返し計算し更新するステップと、
    論理機構を提供するステップと
    をさらに含み、
    前記論理機構が、前記繰返し補正露光データの計算及び更新を監視し、制御し、前記基板属性が均一であると判定されたときに前記基板属性が均一であると判定されるまで前記繰返し補正露光データの計算及び更新のこれらが継続することを可能にし、
    前記論理機構が、前記基板属性がもはや均一でないと判定されたときに、補正露光データの計算及び更新の呼出しを開始する、
    請求項２に記載の方法。
11. 基板の均一性を向上させるリソグラフィ・システムであって、
    基板を露光するように構成された露光装置と、
    露光前に基板を処理するように構成された露光前装置と、
    前記露光装置及び複数の処理モジュールに動作可能に結合されたトラック装置と、
    露光後に基板を処理するように構成された露光後装置と、
    前記基板の属性を測定するように構成された測定装置と、
    前記基板属性が均一でないと判定されたときに前記測定された基板属性に基づいて補正露光データを計算する補正露光モジュールと
    を含み、
    前記補正露光データが、前記露光装置の露光量を調節することによって前記基板の不均一性を補正するように構成され、
    前記基板が、前記露光装置によって前記補正露光データに従って露光される
    システム。
12. 前記補正露光データの集合が、補正マップとして補正マップ・ライブラリに記憶される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記補正露光モジュールの前記補正露光データの計算が、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの特定の装置の情報に基づいて、処理モジュール情報を得るステップと、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置に関連した情報を含む度量衡情報を得るステップと、
    露光量ゲイン・ファクタを決定するステップと、
    以前に処理した基板の履歴を得るステップと、
    それぞれの前記補正マップを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと相関させるステップと、
    前記補正露光データを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つに基づいて繰り返し計算し更新するステップと
    を含み、
    前記補正露光データの繰返し計算及び更新が、前記基板属性が均一であると判定されるまで続く、
    請求項１２に記載のシステム。
14. 前記補正マップ相関を監視し検証する論理機構をさらに含み、前記論理機構が、前記補正マップ、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと通信するように構成された、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記論理機構が、前記基板属性が均一であると判定されたときに前記基板属性を監視し、前記基板属性がもはや均一でないと判定されたときに、補正露光データの計算及び更新の呼出しを開始する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記処理モジュール情報がさらに、前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置によって処理された前記基板の処理経路に関連したデータを含む、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記補正露光データの繰返し計算及び更新、前記基板属性の前記監視、並びに前記補正露光データの計算及び更新の呼出しの開始が、前記論理機構によって制御される、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記露光量ゲイン・ファクタの決定が、単位露光量あたりの前記基板の前記測定された属性の変化を求めることを含む、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記露光装置、前記露光前装置、前記露光後装置、前記補正マップ、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ、前記測定された基板属性及び前記論理機構のうちの少なくとも１つに関する情報を伝達するユーザ・インターフェースをさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記補正露光モジュールの前記補正露光データの適応計算が、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの特定の装置並びに処理経路の情報に基づいて、処理モジュール情報を得るステップと、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置に関連した情報を含む度量衡情報を得るステップと、
    露光量ゲイン・ファクタを決定するステップであって、単位露光量あたりの前記基板の前記測定された属性の変化を求めることを含むステップと、
    以前に処理した基板の履歴を得るステップと、
    それぞれの前記補正マップを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと相関させるステップと、
    前記補正露光データを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つに基づいて繰り返し計算し更新するステップと、
    論理機構を提供するステップと
    を含み、
    前記論理機構が、前記繰返し補正露光データの計算及び更新を監視し、制御し、前記基板属性が均一であると判定されたときに前記基板属性が均一であると判定されるまで前記繰返し補正露光データの計算及び更新のこれらが継続することを可能にし、
    前記論理機構が、前記基板属性がもはや均一でないと判定されたときに、補正露光データの計算及び更新の呼出しを開始する、
    請求項１２に記載のシステム。
21. コンピュータによって実行されたときに、基板を露光する露光装置と、露光前に基板を処理する露光前装置と、露光後に基板を処理する露光後装置とを有するリソグラフィ・システムによって処理された基板の均一性を向上させるプロセスを実行する命令でコード化されたコンピュータ可読プログラム記憶装置であって、前記プロセスが、
    前記リソグラフィ・システムによって処理された基板の属性を測定するステップと、
    前記測定された基板属性が均一であるかどうかを、予め指定された基板プロファイル情報に基づいて評価するステップと、
    前記測定された基板属性が均一でないと判定されたときに、前記測定された基板属性に基づいて補正露光データを計算するステップであって、前記補正露光データが、前記リソグラフィ・システムの前記露光装置の露光量を調節することによって前記基板属性の不均一性を補正するように構成されているステップと、
    前記補正露光データに従って基板を露光するステップと
    を含むコンピュータ可読プログラム記憶装置。
22. 前記補正露光データの集合を補正マップとして記憶するステップをさらに含む、請求項２１に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
23. 前記補正露光データの計算が、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの特定の装置の情報に基づいて、処理モジュール情報を得るステップと、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置に関連した情報を含む度量衡情報を得るステップと、
    露光量ゲイン・ファクタを決定するステップと、
    以前に処理した基板の履歴を得るステップと、
    それぞれの前記補正マップを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと相関させるステップと、
    前記補正露光データを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つに基づいて繰り返し計算し更新するステップと
    を含み、
    前記補正露光データの繰返し計算及び更新が、前記基板属性が均一であると判定されるまで続く、
    請求項２２に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
24. 前記補正マップ相関を論理機構によって監視し検証するステップと、
    前記論理機構によって、前記補正マップ、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと通信するステップと
    をさらに含む、請求項２３に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
25. 前記基板属性が均一であると判定されたときに、前記論理機構によって前記基板属性を監視するステップと、
    前記基板属性がもはや均一でないと判定されたときに、前記論理機構によって、補正露光データの計算及び更新の呼出しを開始するステップと
    をさらに含む、請求項２４に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
26. 前記処理モジュール情報がさらに、前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置によって処理された前記基板の処理経路に関連したデータを含む、請求項２３に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
27. 前記補正露光データの繰返し計算及び更新、前記基板属性の前記監視、並びに前記補正露光データの計算及び更新の呼出しの開始が、前記論理機構によって制御される、請求項２５に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
28. 前記露光量ゲイン・ファクタの決定が、単位露光量あたりの前記基板の前記測定された属性の変化を求めることを含む、請求項２３に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
29. 前記露光装置、前記露光前装置、前記露光後装置、前記補正マップ、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ、前記測定された基板属性及び前記論理機構のうちの少なくとも１つに関する情報を伝達するユーザ・インターフェースを提供するステップをさらに含む、請求項２７に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。
30. 前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの特定の装置並びに処理経路の情報に基づいて、処理モジュール情報を得るステップと、
    前記基板を処理するのに使用した前記露光前装置及び露光後装置のうちの前記特定の装置に関連した情報を含む度量衡情報を得るステップと、
    露光量ゲイン・ファクタを決定するステップであって、単位露光量あたりの前記基板の前記測定された属性の変化を求めることを含むステップと、
    以前に処理した基板の履歴を得るステップと、
    それぞれの前記補正マップを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つと相関させるステップと、
    前記補正露光データを、前記処理モジュール情報、前記度量衡情報、前記基板履歴、前記露光量ゲイン・ファクタ及び前記測定された基板属性のうちの少なくとも１つに基づいて繰り返し計算し更新するステップと、
    論理機構を提供するステップと
    をさらに含み、
    前記論理機構が、前記繰返し補正露光データの計算及び更新を監視し、制御し、前記基板属性が均一であると判定されたときに前記基板属性が均一であると判定されるまで前記繰返し補正露光データの計算及び更新のこれらが継続することを可能にし、
    前記論理機構が、前記基板属性がもはや均一でないと判定されたときに、補正露光データの計算及び更新の呼出しを開始する、
    請求項２２に記載のコンピュータ可読プログラム記憶装置。

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