JP2007013192A - 測定方法及び較正基板 - Google Patents

Abstract

【課題】グローバル・アライメント・マークをエッチングする必要なしにデバイス作製プロセス中に基板上の表面マークの挙動を分析する方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、基板の表面上に複数の表面マークを作製するデバイス作製方法に関し、これらのマークは、露光時に基板を局所的に整合させるために使用される。いくつかの加工ステップの後、表面マークの位置を測定し、それらの元の位置と比較する。次いで、表面マークの測定された位置の変化、すなわちそれらの挙動を分析することができる。これらの元の位置及び実際の位置は、基板の裏面に位置するグローバル・アライメント・マークを用いて定義される公称グリッドに対して定義される。グローバル・アライメント・マークは裏面に位置するので、いかなる加工ステップの影響も受けない。
【選択図】図４

Description

本発明は、デバイスを作製する方法に関し、より詳細には、集積回路を作製する方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常は基板のターゲット部分上に適用する機械である。例えば集積回路（ＩＣ）の作製において、リソグラフィ装置を使用することができる。その場合に、或いはマスク又はレチクルとも称されるパターニング・デバイス（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。基板（例えば、シリコン・ウエハ）上の（例えば、ダイ（ｄｉｅｓ）の一部分或いは１つ又は複数のダイを含む）ターゲット部分上に、このパターンを転写することができる。このパターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応材料（レジスト）層上への画像化を通じて行われる。一般に、単一の基板は、次々とパターン化される隣接するターゲット部分の網（ｎｅｔｗｏｒｋ）を含んでいる。公知のリソグラフィ装置には、パターン全体をターゲット部分上へ一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、及び放射ビームによって所与の方向（「走査」方向）にこのパターンを走査する一方でこの方向と平行又は非平行に基板を同期走査することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。このパターンを基板上へインプリントすることにより、パターニング・デバイスから基板へこのパターンを転写することも可能である。

基板を露光する前に、機能的フィーチャの正確な投影を確実にするために基板を正確に整合させなければならない。アライメント・マークが基板上に設けられ、アライメント・システムで検出される。アライメント・システムの例は、従来のＴＴＬ（ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｌｅｎｓ）アライメント・システムであり、また、米国特許第６，９３６，３８５号及び第６，７６８，５３９号（ＵＳ Ｐａｔｅｎｔｓ ６，９３６，３８５ ａｎｄ ６，７６８，５３９）に記載されているアライメント方法及びアライメント装置である。アライメント・マークは一般に、基板の表面（ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）上にあるが、基板の裏面（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）上にあってもよい。基板の裏面上のマークは、特に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）又は微小光電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）の作製において使用される。基板の裏面上のマークを使用する場合、ＦＴＢＡ（ｆｒｏｎｔ−ｔｏ−ｂａｃｋｓｉｄｅ ａｌｉｇｍｅｎｔ）光学系が基板の裏面上のマークを表面上に投影する。或いは、例えば化学的機械研磨（ＣＭＰ）、エピタキシャル層の堆積又は厚い粒状金属層の堆積のために基板の表面のマークがもはや使用できない場合、ＢＴＢＡ（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋｓｉｄｅ ａｌｉｇｍｅｎｔ）光学系を使用することができる。しかしながら、表面マークのベクトル挙動を正しく分析するには、表面のグローバル・アライメント・マーク（ｇｌｏｂａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍａｒｋｓ）の位置を基準にして他のすべてのマークを測定する目的で、一連の表面のグローバル・アライメント・マークをエッチバック（ｅｔｃｈ ｂａｃｋ）して、それらマークを覆っているプロセス膜を取り除くことが必要とされる。このプロセスは、ＣＭＰプロセスを、またセグメント化ＣＭＰマークによってもたらされる弾性／精度を評価するために通常使用される。この技術に伴う問題は、これが、品質管理ゲート（ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇａｔｅ）としてリアル・タイムで行うことができない遅くてコストのかかるプロセスであることである。それには、製品基板を使用するのではなく短ループ実験を行うことが必要となる。その上、ＣＭＰの研磨プロセスは非常に複雑で、基板ごとに変化するので、すべての基板の非対称／非線形挙動を正確に測定し、調整することは事実上不可能である。

グローバル・アライメント・マークをエッチングする必要なしに、デバイス作製プロセス中に基板上の表面マークの挙動を分析する方法を提供することが望ましい。

本発明の一態様によれば、
アライメント・システムを用いて、表面及び裏面を有する基板上に存在するグローバル・アライメント・マークの位置を測定すること、
グローバル・アライメント・マークの測定された位置を使用して、基板の表面上で公称グリッド（ｎｏｍｉｎａｌ ｇｒｉｄ）を定義すること、
基板の表面上に複数の表面マークを作製すること、
それぞれの表面マークの公称グリッドに対する第１の位置を測定し、それによりそれぞれの表面マークの元の位置を得ること、
表面マークを整合に使用して、少なくとも１つの作製ステップを実施すること、
それぞれの表面マークの公称グリッドに対する第２の位置を測定し、それによりそれぞれの表面マークの実際の位置を得ること、
元の位置及び実際の位置を使用して、表面マークの測定された位置の変化を計算することを含むデバイス作製方法であって、
グローバル・アライメント・マークが基板の裏面に位置することを特徴とするデバイス作製方法が提供される。

別の態様によれば、
透明基板を設けること、
表面上にマスク層を設けること、
マスク層をパターン化して、表面上にパターン化されたマスク層を提供すること、
裏面上にレジスト層を設けること、
表面に入射し透明基板を透過する光で裏面上のレジスト層を露光して、露光されたレジスト層を提供すること、
露光されたレジスト層を現像して、裏面上にパターン化されたレジスト層を提供することを含む、較正基板（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を作製する方法が提供される。

次に、本発明の諸実施例を、添付の概略図を参照して単なる例によって説明する。それらの図面を通して、対応する参照記号は対応する部分を示す。

図中、対応する参照記号は対応する部分を示す。

図１は、本発明の一実施例で使用されるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
放射ビームＢ（例えば、紫外線）を調整する（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）ように構成された照明系（照明器）ＩＬと、
パターニング・デバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築されており、いくつかのパラメータに従ってパターニング・デバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴと、
基板（例えば、レジスト被覆ウエハ）Ｗを保持するように構築されており、いくつかのパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウエハ・テーブル）ＷＴと、
パターニング・デバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影系（例えば、屈折式投影レンズ系）ＰＳ、とを備える。

照明系は、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、静電式若しくは他のタイプの光学部品、又はそれらの任意の組合せなどの、放射を方向付け、成形し、又は制御するための様々なタイプの光学部品を含むことができる。

支持構造は、パターニング・デバイスを支持する、すなわち、パターニング・デバイスの重量を受け止める。パターニング・デバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び、例えばパターニング・デバイスを真空環境内で保持するかどうかなど他の条件に応じて変わるやり方で、支持構造はパターニング・デバイスを保持する。支持構造では、パターニング・デバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式又は他のクランピング技術を使用することができる。支持構造は、フレーム又はテーブルでよく、例えば必要に応じて固定しても可動でもよい。支持構造は、確実にパターニング・デバイスが、例えば投影系に対して所望の位置になるようにすることができる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用する場合、より一般用語である「パターニング・デバイス」と同義と見なすことができる。

本明細書で使用される「パターニング・デバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを形成するためなど、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用することができる任意のデバイスを指すものと広義に解釈すべきである。放射ビームに付与されるパターンは、例えばそのパターンが位相シフト・フィーチャ又はいわゆる補助フィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンと厳密には対応していない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路などターゲット部分に形成されるデバイス中の特定の機能層と対応する。

パターニング・デバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニング・デバイスの例としては、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ及びプログラム可能なＬＣＤパネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、交互位相シフト、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・タイプを含む。プログラム可能なミラー・アレイの一例では、小さなミラーのマトリックス配置が採用されており、入射放射ビームをそれぞれ異なる方向に反射するように各ミラーを個別に傾けることができる。傾けたミラーは、ミラー・マトリックスで反射された放射ビームにパターンを付与する。

本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用される露光放射、又は浸液（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｉｑｕｉｄ）の使用や真空の使用など他の要因に応じて、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁式及び静電式光学系又はその任意の組合せを含めた任意のタイプの投影系を包含するものと広義に解釈すべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用する場合、より一般用語である「投影系」と同義と見なすことができる。

ここで示すように、この装置は透過型である（例えば、透過型マスクを採用している）。或いは、この装置は反射型でもよい（例えば、上述したタイプのプログラム可能なミラー・アレイ又は反射型マスクを採用している）。

このリソグラフィ装置は、２つ（デュアル・ステージ）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）を有するタイプのものでもよい。このような「マルチ・ステージ」機械（“ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｔａｇｅ” ｍａｃｈｉｎｅｓ）においては、追加のテーブルを並行して使用することができる、すなわち、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一方、他の１つ又は複数のテーブルを使用して露光を行うことができる。

このリソグラフィ装置はまた、投影系と基板の間の空間を充てんするために比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で基板の少なくとも一部分を覆うことができるタイプのものでもよい。リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影系の間の空間に浸液を適用することもできる。投影系の開口数を増大させるための液浸技術は、当技術分野で周知である。本明細書で使用される「液浸（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないことを意味するのではなく、露光中に投影系と基板の間に液体が位置することを意味するにすぎない。

図１を参照すると、照明器ＩＬが放射線源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射線源がエキシマ・レーザである場合、放射線源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素（ｅｎｔｉｔｉｅｓ）でもよい。このような場合、放射線源はリソグラフィ装置の一部分を形成するものとは見なされず、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビーム拡大器を備えるビーム送達系ＢＤを用いて放射線源ＳＯから照明器ＩＬへと放射ビームを移動させる。他の場合、例えば放射線源が水銀ランプである場合、放射線源はリソグラフィ装置の一体部分でもよい。放射線源ＳＯ及び照明器ＩＬを、必要に応じてビーム送達系ＢＤと共に、放射系と称することがある。

照明器ＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するための調整器ＡＤを備えることができる。一般に、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも径方向外側範囲及び／又は径方向内側範囲（通常それぞれσ外側及びσ内側と称される）を調節することができる。加えて、照明器ＩＬは、積算器ＩＮや集光器ＣＯなど他の様々な構成要素を備えることができる。照明器を使用して放射ビームを調整することができ、その断面における所望の均一性及び強度分布を提供することができる。

放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスク・テーブルＭＴ）上に保持されているパターニング・デバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニング・デバイスによってパターン化される。マスクＭＡを通り抜けると、放射ビームＢは投影系ＰＳを通過し、投影系ＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニア・エンコーダ又は容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするために、正確に動かすことができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示せず）を使用して、例えばマスク・ライブラリからの機械的検索の後又は走査中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、第１のポジショナＰＭの一部分を形成するロング・ストローク・モジュール（粗位置決め）及びショート・ストローク・モジュール（微細位置決め）を使用して、マスク・テーブルＭＴの動きを実現することができる。同様に、第２のポジショナＰＷの一部分を形成するロング・ストローク・モジュール及びショート・ストローク・モジュールを使用して、基板テーブルＷＴの動きを実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスク・テーブルＭＴをショート・ストローク・アクチュエータにのみ接続してもよいし、固定してもよい。マスク・アライメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して、マスクＭＡと基板Ｗを整合させることができる。例示したこれらの基板アライメント・マークは、専用のターゲット部分を占めているが、ターゲット部分間の空間に位置していてもよい（これらはスクライブ・レーン・アライメント・マーク（ｓｃｒｉｂｅ−ｌａｎｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍａｒｋｓ）として知られている）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられている状況においては、これらのマスク・アライメント・マークがダイの間に位置していてもよい。

以下のモードのうち少なくとも１つにおいて図示の装置を使用することができる。
１．ステップ・モードにおいては、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に保たれ、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃ上に一度に投影される（すなわち、単一の静的露光）。次いで、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴをＸ及び／又はＹ方向にシフトする。ステップ・モードにおいては、露光フィールドの最大寸法が、単一の静的露光で画像化されるターゲット部分Ｃの寸法を制限する。
２．走査モードにおいては、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査され、その間に放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性によって決まり得る。走査モードにおいては、露光フィールドの最大寸法が、単一の動的露光におけるターゲット部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さによりターゲット部分の（走査方向における）高さが決まる。
３．もう１つのモードにおいては、プログラム可能なパターニング・デバイスを保持したマスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれ、基板テーブルＷＴが移動又は走査され、その間に放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードにおいては、一般にパルス放射線源が採用され、基板テーブルＷＴの各動きの後又は走査中連続する放射パルスの間に、プログラム可能なパターニング・デバイスが必要に応じて更新される。この動作モードは、上述したタイプのプログラム可能なミラー・アレイなどプログラム可能なパターニング・デバイスを利用するマスクレス・リゾグラフィに容易に適用することができる。

上記使用モードの組合せ及び／又は変形、或いは全く異なる使用モードを採用することもできる。

図２は、本発明による方法を実施するために使用されるコンピュータ構成を概略的に示す。コンピュータ・システム５は、ホスト・プロセッサ１１を周辺機器と共に備える。ホスト・プロセッサ１１は、命令及びデータを格納するメモリ・ユニット８、１２、１３、１４、１つ以上の読取りユニット９（例えばフロッピ・ディスク７、ＣＤ−ＲＯＭ１０、ＤＶＤを読み取る）、入力デバイスとしてのキーボード１６及びマウス１７、並びに出力デバイスとしてのモニタ１８及びプリンタ１９に接続されている。トラックボール、タッチ・スクリーン、スキャナのような他の入力デバイス、並びに他の出力デバイスを設けることもできる。さらに、ネットワークＩ／Ｏデバイス６が、ネットワーク１５への接続用に設けられる。図示のメモリ・ユニットは、ＲＡＭ１２、（Ｅ）ＥＰＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、読取りユニット９及びハード・ディスク８を含む。しかしながら、より多くのメモリ・ユニット及び／又は当業者に公知の他のメモリ・ユニットを設けることもできることを理解されたい。その上、それらのメモリ・ユニットのうち１つ以上は、必要に応じて、物理的にプロセッサ１１から遠隔の位置にあってもよい。プロセッサ１１は１つのボックスとして示されているが、並列に機能する又は１つのメイン・プロセッサによって制御されるいくつかのプロセシング・ユニットを含むことができ、これらのプロセシング・ユニットは当業者に公知のように互いに遠隔の位置にあってもよい。図２に示すコンピュータ・システム５は、本発明による方法に従って計算を行うために配置される。

図３は、複数の表面マーク２１を備える基板Ｗの表面を示す。この例では、表面マーク２１がスクライブ・レーン２０内に位置する。化学的機械研磨（ＣＭＰ）、エピタキシャル層の堆積又は厚い粒状金属層の堆積、又は他の加工ステップの故に、表面マーク２１の検出位置がシフトすることがある。これは、このような加工ステップのうち数ステップの後、表面マーク２１の検出位置が元の位置（すなわち、層ゼロにおける表面マーク２１の位置）からずれてしまうことを意味する。

これまで、表面マークのベクトル挙動を正しく分析するには、表面のグローバル・アライメント・マークの位置を基準にして他のすべてのマークを測定する目的で、一連の表面のグローバル・アライメント・マークをエッチバックして、それらマークを覆っているプロセス膜を取り除くことが必要とされていた。このプロセスに伴う問題は、それが、遅くてコストがかかり、品質管理ゲートとしてリアル・タイムで行うことができないことである。それには、製品基板を使用するのではなく短ループ実験を行うことが必要となる。

したがって、本発明によれば、グローバル・アライメント・マークは基板Ｗの裏面に位置する。図４は、基板Ｗの拡大側面図を示す。基板Ｗの裏面には、２つのグローバル・アライメント・マーク２２、２２’が作製されている。これらのマーク２２、２２’は、製造者の所で作製することができ、或いは基板供給者が基板Ｗ内にあらかじめ作製しておくこともできる。

図５は、基板テーブルＷＴ上に配置された基板Ｗの側面図を示す。基板テーブルＷＴは、アライメント・システム４１から来るアライメント・ビームを基板Ｗの裏面に投影するように配置されている表面−裏面（ｆｒｏｎｔ−ｔｏ−ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ）光学系４２、４３を含む。アライメント・システム４１は、例えば米国特許第６，７６８，５３９号に記載されているシステムでよく、図２のコンピュータ構成５に接続されている。基板Ｗは基板テーブルＷＴ上に配置され、ウエハ・ローディング機構を用いて基板テーブルＷＴ上に位置決めされる。次に、基板テーブルＷＴを動かし、それによってアライメント・システム４１で基板Ｗの裏面のグローバル・アライメント・マーク２２の１つを検出する。次に、基板テーブルＷＴを動かし、それによって第２のグローバル・アライメント・マーク２２’を検出する。２つのグローバル・アライメント・マーク２２、２２’の検出後、公称グリッドが定義される。公称グリッドは、基板Ｗの表面で構造のＸ，Ｙ位置を定義するために使用される座標系である。

図５は、図１の基板Ｗ及び基板テーブルＷＴを示しているが、この測定を必ずしも図１にあるようなリソグラフィ装置内で行う必要はないことが理解されよう。例えば、この測定用に独立型計測ツールを設けることもできる。このような計測ツールはやはり、例えば適当なアライメント・システム（例えば米国特許第６，７６８，５３９号に記載されているシステム）、適当な基板支持体及び図２のコンピュータ・システムを含むことになるが、様々な高価なリソグラフィ・システム構成要素は避けることができるはずである。加えて、この計測ツールは、リソグラフィ露光に特有のすべての要件を満たす必要はなく、したがってその目的のために最適化することができるはずである。また、独立型計測ツールを用いると、貴重なリソグラフィ・ツールの運転時間の使用が回避され、したがってリソグラフィ・ツールに比べてより経済的になり得る。

図６は、基板Ｗの表面で定義される公称グリッドを示す。本発明によれば、基板Ｗの表面上の表面マーク２１の位置を決定するために、この公称グリッドを使用する。調査を必要とする各加工ステップ、例えばエピタキシャル層の堆積、金属の堆積又はＣＭＰの後、アライメント・システム４１によって表面マーク２１を検出するために基板テーブルＷＴを動かす。表面マーク２１の正確な位置は、メモリ・ユニット８、９、１２、１３、１４のいずれかに格納される。裏面マーク（表面プロセスによって誘発されるＸ，Ｙ並進（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）は起こらない）を、非線形で非対称な加工によって引き起こされる表面マークのＸ，Ｙ変位と比較できるようにするために、本発明では、米国特許第６，７６８，５３９号に記載されているようなアライメント・ハードウェアを採用することができる。本発明の長所は、裏面上のグローバル・アライメント・マーク２２により、すべての表面マークを正確に測定することができる正確で絶対的なグリッドを定義することが可能になることである。公称グリッドが定義された後、表面マーク２１を測定することができる。表面マーク２１の公称グリッド位置からのＸ，Ｙ変位を用いると、ソフトウェア・アルゴリズムが各マークのあるべき場所からのずれを確定することが可能になる。

一実施例によれば、表面マーク２１の位置のそれらの元の位置（すなわち、層ゼロにおける表面マーク２１の位置）からのずれが計算され、しきい値と比較される。単純モデルを使用することにより、各マークの成績をユーザ定義の適合度基準と突き合わせて調査する。成績の悪い、すなわち、対応するずれがユーザ定義の適合度基準よりも大きい表面マーク２１は、「不可」マーク（“ｂａｄ” ｍａｒｋｓ）と称される。これらの「不可」マークは、オーバーレイ・アライメント計算から取り除くことができる。

本発明の一態様においては、すべての表面マーク２１からウエハ・ベクトル・プロットを生成するために、表面マークの位置を測定する方法が使用される。表面マーク２１が測定され、それらのＸ，Ｙ座標が、加工前に基板の表面上で定義された公称グリッドに対する基準として働く、加工の影響を受けていない裏面にあるグローバル・アライメント・マーク２２、２２’の座標と突き合わされる。その結果得られるＸ，Ｙ位置の分散（モデル化されウエハ・ベクトル・プロットとして表示されている）が、プロセスの制御不能な状況を予測するための重要な計測品質管理ゲートとして働き、デバイスの作製で使用されるプロセスにおける重要な変化を特定するためのツールを提供する。図７はベクトル・プロットの例を示す。ベクトル６１は、表面マーク２１の位置のそれらの元の位置からのずれを表す。

表面マークの位置を測定する方法は、ＣＭＰプロセスを改善するために使用することもできる。表面アライメント・マーク２１の位置データを収集し、データベースに保存することができる。このデータは、基板ごとのばらつき及びロットごとのばらつきについて基板を分析し、それによってＣＭＰを改善するために使用される。当業者には明らかなように、モデル化されたデータを継続的に分析することにより、いつ系統的な誤差が増大し、制御不能な状況、例えば、スケーリング誤差又は回転成分の増加が起こっているのかが明らかになる（統計的プロセス制御）。

本発明の別の態様では、較正基板を作製する方法が提供される。この較正基板は、リソグラフィ装置のＦＴＢＡ（Ｆｒｏｎｔ Ｔｏ Ｂａｃｋ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）アライメント・ビームを較正するために使用することができる。公知のアライメント・ビーム較正方法に伴う問題は、アライメント・マークの位置が基板の表面上と裏面上の両方でわかっている場合にしか較正が正確になり得ないことである。単一のマークがあるだけでは、基板の厚さが誤差バジェットから切り離されず、したがって誤差を追加する想定が行われる。

この態様によれば、例えば石英製の透明層８１を有する基板８０が、表面にマスク層８２を備える。このマスク層８２は、クロム層８２でもアルミニウムなど他の「適切な」マスキング材料でもよい。図８は、クロム層８２を有する基板８０の断面を示す。次に、マスク層８２がパターン化される。例えば、フォトレジスト層８３をクロム層８２上にスピンコーティングすることができ、パターニング構造８５を用いて基板８０を露光することができる。図８中の矢印は、放射線源（図示せず）から来る放射を示す。一実施例においては、パターニング構造８５は基板８０上に欧州特許公報第１４００８５４号（ｐａｔｅｎｔ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ＥＰ １４００８５４）に記載されている二次元格子を備える。レジスト層８３は現像されて、レジスト層８３内に特定のパターンが残る（図示せず）。次いで、クロム層８２がエッチングされ、基板の新たな表面がそれ自体のマスクを提供する。図９のパターン化されたマスク層８２’を参照のこと。次に、基板８０の裏面を第２のフォトレジスト層で被覆する。この結果を図１０に示す。次いで、リソグラフィ装置の基板テーブルＷＴ上に、裏面を基板テーブルＷＴに向けて基板８０を配置する。次いで、基板８０の表面を完全に露光すると、露光されたレジスト層８７が得られる。この完全露光は、「フラッド露光（ｆｌｏｏｄ ｅｘｐｏｓｕｒｅ）」として知られている。次いで、露光されたフォトレジスト層８７を現像するとパターン化されたレジスト層８７’が得られる。この方法により、その両面に２つの同一パターンを備える基板８０がもたらされる。さらに、両面のパターンを図１１に示すように完全に整合させる。

一実施例においては、パターン化されたレジスト層８７’が穴を有する。これらの穴は所定材料で充てんされる。これを実現するために、基板８０を裏返し、例えばスパッタ技術を用いてパターン化されたレジスト層８７’上に所定材料９５、例えばクロムの層を設ける。この結果を図１２に示す。次に、パターン化されたレジスト層８７’内のパターンをクロム製のパターン９７に変換するために、クロム層９５の一部分を溶媒に溶解させることによりクロム層９５の一部分をリフトオフする。最後に、例えば溶媒を用いることによりパターン化されたレジスト層８７’を除去する。残存クロム・パターンを図１３に示す。

別の実施例においては、第２のフォトレジスト層８７を現像した後、図１１に示す基板８０を裏返し、パターン化されたレジスト層８７’をマスクとして用いて基板の裏面上に穴１００を設ける。これらの穴１００は、例えばエッチング技術を用いて設けることができる。パターン化されたレジスト層８７’を除去した後、基板８０は図１４に示すようになる。次に、これらの穴を所定材料で充てんする。これは、まず基板８０を例えばクロムで覆い、研磨技術を使用してそのクロムの一部分を除去することにより行うことができ、それによって図１５に示すクロム・パターンがもたらされる。

較正基板を作製するために使用されるパターン化されたビームは、好ましくは紫外線を含む。紫外線は石英を通過することができ、上述した作製方法を可能にする。紫外光は、透明層８１を通過し、基板８０の片面からその逆の面へパターンを運ぶ。

上記のように作製された較正基板８０は、ＦＴＢＡ（Ｆｒｏｎｔ Ｔｏ Ｂａｃｋ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）システムを較正するために使用することができる。厚さの異なる較正基板を使用することにより、当業者が表面マークに対する基板テーブル位置の較正と裏面マークに対する基板テーブル位置の較正の関係を基板厚さの関数として決定する、したがってビーム角を決定することが可能になる。

この較正プロセスは、上記欧州特許公報第１４００８５４号に記載されているパターンなど、方向に依存しないマーカー（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｍａｒｋｅｒ））を使用することにより可能である。このパターンは、同じ整合位置で両面から見ることができ、したがって本発明による方法において好ましい。

この新たな発展により、較正プロセス中に基板厚さに直接対応できるようにすることが可能になる。さらに、ユーザは、自分の製品基板と同じ厚さを有する較正基板を用いて較正を定期的に点検することができる。方向に依存しないマークを使用すると、同じ整合位置で両面から見ることができるので、これが可能になる。

本明細書ではリソグラフィ装置をＩＣの作製において使用することについて具体的に言及することがあるが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気ドメインメモリ用の誘導及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の作製など他の用途を有し得ることを理解されたい。このような代替用途の状況では、本明細書において「ウエハ」又は「ダイ」という用語を使用する場合、それぞれ、より一般用語である「基板」又は「ターゲット部分」と同義と見なすことができることが当業者には理解されよう。本明細書で言うところの基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常レジスト層を基板に適用し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／又は検査ツール内で加工することができる。該当する場合、本明細書の開示をこのようなツール及び他の基板加工ツールに適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを形成するために、基板を複数回加工することもでき、したがって本明細書で使用される基板という用語は、複数の加工された層を既に含む基板も指すことができる。

光リソグラフィにおける本発明の実施例の使用について上記で具体的に言及してきたかもしれないが、他の用途、例えばインプリント・リソグラフィで本発明を使用することができ、状況が許す場合、本発明は光リソグラフィに限定されるものではないことが理解されよう。インプリント・リソグラフィでは、パターニング・デバイスのトポグラフィが基板上に形成されるパターンを画定する。パターニング・デバイスのトポグラフィを基板に供給されるレジスト層にプレスすることができ、その後電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを適用することにより、そのレジストが硬化する。レジストが硬化した後、パターニング・デバイスをレジストから取り除き、レジスト内にパターンを残す。

本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍ、或いはその前後の波長を有する）及び極紫外線（ＥＵＶ）（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含めたあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

「レンズ」という用語は、状況が許す場合、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、及び静電式光学部品を含めた様々なタイプの光学部品のいずれか１つ又は組合せを指すことができる。

以上、本発明の具体的な実施例について説明してきたが、説明した以外の方法で本発明を実施することもできることが理解されよう。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述する１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含むコンピュータ・プログラム、或いはこのようなコンピュータ・プログラムをその中に格納したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形をとることもできる。

以上の説明は、限定的なものではなく例示的なものである。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく上記で説明した本発明に変更を加えることができることが当業者には明らかになるであろう。

本発明の一実施例で使用されるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明による方法を実施するために使用されるコンピュータ構成の例を示す図である。 基板のスクライブ・レーン領域に位置する、基板の表面上にあるアライメント・マークの典型的なアレイを示す図である。 ２つの表面マークを有し、裏面に２つのグローバル・アライメント・マークを有する基板の拡大側面図である。 基板テーブルＷＴ上に配置された基板Ｗの側面図である。 基板Ｗの表面に定義された公称グリッドを示す図である。 ベクトル・プロットの例を示す図である。 クロム層を有する基板の断面図である。 クロム層が部分的にエッチングされた後の、それ自体のマスクを提供する、図８の基板の新たな表面を示す図である。 裏面が第２のフォトレジスト層で被覆されている、図９の基板を示す図である。 本発明による方法によってもたらされ、アライメント・ビーム角を計算するために使用される較正基板を示す図である。 穴を有するパターン化されたレジスト層を備え、その上に所定の材料が提供され、それによってその穴が充てんされている基板を示す図である。 残存クロム・パターンを有する図１２の基板を示す図である。 その上に穴を備える図１１の基板を示す図である。 所定材料で充てんされた穴を備える図１４の基板を示す図である。

符号の説明

ＳＯ 放射線源
ＢＤ ビーム送達系
ＩＬ 照明系、照明器
ＡＤ 調整器
ＩＮ 積算器
ＣＯ 集光器
Ｂ 放射ビーム
ＭＡ パターニング・デバイス、マスク
ＭＭ１、ＭＭ２ マスク・アライメント・マーク
ＭＴ 支持構造、マスク・テーブル
ＰＭ 第１のポジショナ
ＰＳ 投影系
Ｗ 基板
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＷＴ 基板テーブル
ＩＦ 位置センサ
ＰＷ 第２のポジショナ
５ コンピュータ・システム、コンピュータ構成
６ ネットワークＩ／Ｏデバイス
７ フロッピ・ディスク
８ ハード・ディスク
９ 読取りユニット
１０ ＣＤ−ＲＯＭ
１１ ホスト・プロセッサ
１２ ＲＡＭ
１３ ＥＥＰＲＯＭ
１４ ＲＯＭ
１５ ネットワーク
１６ キーボード
１７ マウス
１８ モニタ
１９ プリンタ
２０ スクライブ・レーン
２１ 表面マーク
２２ グローバル・アライメント・マーク
４１ アライメント・システム
４２、４３ 表面−裏面（ｆｒｏｎｔ−ｔｏ−ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ）光学系
８０ 基板
８１ 透明層
８２ マスク層、クロム層
８３ フォトレジスト層
８５ パターニング構造
８７ フォトレジスト層
９５ 所定材料層、クロム層
１００ 穴
１０２ クロム・パターン

Claims (9)

1. アライメント・システムを用いて、表面及び裏面を有する基板上に存在するグローバル・アライメント・マークの位置を測定すること、
   前記グローバル・アライメント・マークの前記測定された位置を用いて、前記基板の前記表面上で公称グリッドを定義すること、
   前記基板の前記表面上に複数の表面マークを作製すること、
   前記それぞれの表面マークの前記公称グリッドに対する第１の位置を測定し、それにより前記それぞれの表面マークの元の位置を得ること、
   前記表面マークを整合に使用して、少なくとも１つの作製ステップを実施すること、
   前記それぞれの表面マークの前記公称グリッドに対する第２の位置を測定し、それにより前記それぞれの表面マークの実際の位置を得ること、
   前記元の位置及び前記実際の位置を使用して、前記表面マークの測定された位置の変化を計算することを含む方法であって、
   前記グローバル・アライメント・マークが前記基板の前記裏面に位置することを特徴とする方法。
2. 前記測定された位置の変化のそれぞれをベクトルに変換することにより基板ベクトル・プロットを作製することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 表面マーク識別情報及び前記測定された位置の変化をデータ・セットとして収集すること、
   測定された位置の変化が定義済みのしきい値より大きい表面マークを不可マークと定義すること、
   前記データ・セットに対する前記不可マークを除去して限られたデータ・セットを提供すること、
   前記限られたデータ・セットを用いて、パターニング・デバイスを前記基板に整合させることをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 連続して加工された基板の基板ベクトル・プロットを分析すること、
   前記基板を研磨するために使用される化学的機械研磨装置の設定を調整することをさらに含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 透明基板を設けること、
   表面上にマスク層を設けること、
   前記マスク層をパターン化して、前記表面上にパターン化されたマスク層を提供すること、
   裏面上にレジスト層を設けること、
   前記表面に入射し前記透明基板を透過する光で前記裏面上の前記レジスト層を露光して、露光されたレジスト層を提供すること、
   前記露光されたレジスト層を現像して、前記裏面上にパターン化されたレジスト層を提供することを含む、較正基板を作製する方法。
6. 前記裏面上の前記パターン化されたレジスト層が穴を有しており、
   前記穴を所定材料で充てんすること、
   前記パターン化されたレジスト層を除去することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記パターン化されたレジスト層をマスクとして使用して前記基板の前記裏面上に穴を設けること、
   前記穴を所定材料で充てんすることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記パターン化されたビームが、方向に依存しないパターンを有するマスクを用いてパターン化される、請求項５から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記パターン化されたビームが紫外線を含む、請求項５から８までのいずれか一項に記載の方法。

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