JP2011119457A - Alignment condition optimization method and system, pattern forming method and system, exposure device, device manufacturing method, overlay accuracy evaluation method and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置合わせ条件最適化方法及びシステム、パターン形成方法及びシステム、露光装置、デバイス製造方法、並びに重ね合わせ精度評価方法及びシステムに係り、さらに詳しくは物体上の基準層に形成されたパターンと、該基準層に重ねて露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て、例えば2回のリソグラフィ工程を経てマスク層を形成するダブルプロセス方式(ダブルパターンニング法)で形成されるターゲット層との位置合わせ条件を最適化する位置合わせ条件最適化方法及びシステム、前記位置合わせ条件最適化方法により最適化された位置合わせ条件を用いるパターン形成方法及びシステム、前記位置合わせ条件最適化システムを備える露光装置、前記パターン形成方法又はパターン形成システムを用いるデバイス製造方法、並びに前記ダブルプロセス方式(ダブルパターンニング法)で形成されたターゲット層のパターンと対応する基準層のパターンとの重ね合わせ精度を評価するのに好適な重ね合わせ精度評価方法及びシステムに関する。 The present invention relates to an alignment condition optimization method and system, a pattern formation method and system, an exposure apparatus, a device manufacturing method, and an overlay accuracy evaluation method and system, and more particularly, a pattern formed on a reference layer on an object. And a target layer formed by a double process method (double patterning method) in which a mask layer is formed through a plurality of lithography processes including exposure and development over the reference layer, for example, through two lithography processes. Alignment condition optimization method and system for optimizing alignment condition, pattern formation method and system using alignment condition optimized by the alignment condition optimization method, and exposure apparatus provided with the alignment condition optimization system Manufactured by a device using the pattern forming method or pattern forming system Method, and a suitable overlay accuracy evaluation method and system to assess the overlay accuracy between patterns in the corresponding reference layer the pattern of the target layer formed by the double process method (double patterning method).
半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)は、露光装置等を用いて、デバイスパターン(パターン)を基板上に階層的に積み重ねて形成することによって製造される。従来、重ね合わせ精度を適切に管理するために、例えば特許文献1に開示されるように、実際のプロセスに先立つテストウエハに対する先行露光、その露光結果の重ね合わせ誤差及び線幅誤差の計測、その計測結果に基づく露光装置におけるアライメント関連パラメータ及び露光量、同期精度、フォーカス制御関連の制御系パラメータの調整が行われている。
Electronic devices (microdevices) such as semiconductor elements and liquid crystal display elements are manufactured by hierarchically stacking device patterns (patterns) on a substrate using an exposure apparatus or the like. Conventionally, in order to appropriately manage overlay accuracy, for example, as disclosed in
一方、半導体素子等のパターンの微細化に対応して、そのリソグラフィ・プロセスで使用される露光装置では、解像力を高めるために露光波長の短波長化、投影光学系の開口数NAの増大、いわゆる変形照明等の照明条件の最適化、及び位相シフトレチクル等のマスク技術の開発等が行われてきた。最近では、焦点深度を広く確保した上で、開口数NAを実質的にさらに増大するために、液浸法を用いた露光装置も開発されている。しかしながら、露光波長の短波長化及び開口数NAの増大は露光装置の製造コストの増大、ひいてはデバイスの製造コストの上昇となる。 On the other hand, in response to the miniaturization of patterns of semiconductor elements and the like, the exposure apparatus used in the lithography process shortens the exposure wavelength, increases the numerical aperture NA of the projection optical system in order to increase the resolving power, so-called Optimization of illumination conditions such as modified illumination and development of mask technologies such as phase shift reticles have been performed. Recently, in order to substantially increase the numerical aperture NA while ensuring a wide focal depth, an exposure apparatus using an immersion method has been developed. However, shortening the exposure wavelength and increasing the numerical aperture NA increase the manufacturing cost of the exposure apparatus, and consequently increase the manufacturing cost of the device.
そこで、最近、2回のリソグラフィ・プロセスを繰り返すことによって、露光装置の解像限界を超える微細な回路パターンを形成するいわゆるダブルプロセス方式(ダブルパターニング法)が提案されている。しかしながら、従来の重ね合わせ精度の管理方法では、ダブルパターニング法を採用した場合に、重ね合わせ精度を適切に管理することができなかった。 Therefore, recently, a so-called double process method (double patterning method) has been proposed in which a fine circuit pattern exceeding the resolution limit of the exposure apparatus is formed by repeating the lithography process twice. However, in the conventional overlay accuracy management method, when the double patterning method is adopted, the overlay accuracy cannot be appropriately managed.
本発明は、第1の観点からすると、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する位置合わせ条件最適化方法であって、
前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを前記ターゲット層に形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する工程を含む第1の位置合わせ条件最適化方法である。
According to a first aspect of the present invention, a pattern formed on the target layer after a plurality of lithography steps including exposure and development on the target layer on the object, and formed on the object prior to the target layer. A positioning condition optimization method for optimizing a positioning condition with a ground pattern formed on a reference layer serving as a reference for overlaying the pattern,
When the first pattern is formed on the target layer so as to overlap the base pattern formed on the reference layer on the object, the reference layer detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern A first detection result of at least some of the first marks formed with the base pattern and a second pattern on the target layer on which the first pattern is formed on the object. When forming, using a second detection result of at least some of the plurality of first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern, and A first alignment including a step of optimizing an alignment condition of a pattern formed on the target layer with respect to a base pattern formed on the reference layer on the object; It is not a condition optimization method.
これによれば、第1マークの第1及び第2検出結果を用いて位置合わせ条件が最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及び第1パターンと第2パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。 According to this, the alignment condition is optimized using the first and second detection results of the first mark. Therefore, by following this optimized alignment condition, even when the pattern is formed on the object using the double patterning method, the overlay accuracy of the pattern of the target layer with respect to the base pattern and the first pattern and the first pattern are increased. It is possible to achieve high alignment accuracy with the two patterns.
本発明は、第2の観点からすると、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する位置合わせ条件最適化方法であって、前記物体上に前記下地パターンとともに形成された第1マークと、該第1マークに重ねて前記ターゲット層に1回目の露光の際に第1パターンとともに形成された第2マークと、前記第1及び第2マークに重ねて前記ターゲット層に2回目の露光の際に形成された第2パターンとともに形成された第3マークと、を検出して得られる検出結果を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する工程を含む第2の位置合わせ条件最適化方法である。 According to a second aspect of the present invention, a pattern formed on the target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development on the target layer on the object, and formed on the object prior to the target layer. An alignment condition optimization method for optimizing an alignment condition with a ground pattern formed on a reference layer serving as a reference for superimposing the formed patterns, wherein the alignment condition is optimized on the object together with the ground pattern. A first mark, a second mark formed on the target layer with the first pattern on the first layer, and a second mark formed on the first and second marks on the target layer. Using the detection result obtained by detecting the third mark formed together with the second pattern formed at the time of the exposure, the shape is formed on the reference layer on the object. A second alignment condition optimizing method comprising the step of optimizing the alignment condition of a pattern to be formed on the target layer for the underlying patterns.
これによれば、第1〜第3マークを検出して得られる検出結果を用いて、物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件が最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、パターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。 According to this, the alignment condition of the pattern formed on the target layer with respect to the base pattern formed on the reference layer on the object is optimal using the detection result obtained by detecting the first to third marks. It becomes. Therefore, according to this optimized alignment condition, even when a pattern is formed on an object using the double patterning method, it is possible to realize a high overlay accuracy of the pattern.
本発明は、第3の観点からすると、物体上に既に形成された下地パターンに重ね合わせて、ターゲット層に、露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経てパターンを重ね合わせて形成するパターン形成方法であって、前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第1、第2パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を、本発明の第1又は第2の位置合わせ条件最適化方法を用いて最適化する工程と;前記物体上に形成された下地パターンに対して前記第1、第2パターンを位置合わせして前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光を行って前記第1、第2パターンを前記ターゲット層に形成するとともに、前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光の少なくとも一方で前記最適化された位置合わせ条件にて前記位置あわせを行う工程と;を含むパターン形成方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a pattern formation in which a pattern is formed by superimposing a pattern on a target layer through a plurality of lithography steps including exposure and development on a target layer, overlaid on a base pattern already formed on an object. A first and second pattern formed on the target layer by a first exposure and a second exposure on the target layer on the object; and on the object prior to the target layer. A step of optimizing the alignment condition with the base pattern formed on the reference layer, which is a reference for pattern superposition, using the first or second alignment condition optimization method of the present invention; A first exposure and a second exposure on the target layer on the object by aligning the first and second patterns with respect to the base pattern formed on the object. To form the first and second patterns on the target layer, and at least one of the first exposure and the second exposure on the target layer on the object, the optimized alignment condition is satisfied. And performing the alignment step.
これによれば、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。 According to this, it is possible to realize high overlay accuracy of the pattern of the target layer with respect to the base pattern.
本発明は、第4の観点からすると、本発明のパターン形成方法により、物体上のターゲット層に前記第1パターンと前記第2パターンとの露光によってマスク層を形成する工程と;前記マスク層を用いて前記ターゲット層を加工する工程と;を含むデバイス製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a step of forming a mask layer by exposing the first pattern and the second pattern to a target layer on an object by the pattern forming method of the present invention; And using the target layer to process the device.
本発明は、第5の観点からすると、物体上のターゲット層に先立ってパターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンと、該下地パターンに重ね合わせて前記ターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経て形成されるパターンとの重ね合わせ精度を評価する重ね合わせ精度評価方法であって、
前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記下地パターンに対する前記第1パターンと前記第2パターンとの重ね合わせ精度を評価する重ね合わせ精度評価方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a ground pattern formed on a reference layer serving as a reference for pattern superimposition prior to the target layer on the object, and exposure to the target layer superimposed on the ground pattern. An overlay accuracy evaluation method for evaluating overlay accuracy with a pattern formed through a plurality of lithography steps including development,
When the first pattern is formed over the base pattern formed on the reference layer on the object, the base layer is detected together with the base pattern detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern. When forming the second pattern on the target layer where the first pattern on the object and the first detection result of at least some of the formed first marks and the first pattern on the object are formed. And the second detection result of the at least some of the first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern, and the first pattern and the second with respect to the base pattern This is an overlay accuracy evaluation method for evaluating overlay accuracy with a pattern.
これによれば、下地パターンに対する前記第1パターンと前記第2パターンとの重ね合わせ精度及び第1パターンと第2パターンとの位置合わせ精度を正確に評価することが可能となる。 According to this, it is possible to accurately evaluate the overlay accuracy of the first pattern and the second pattern with respect to the base pattern and the alignment accuracy of the first pattern and the second pattern.
本発明は、第6の観点からすると、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する位置合わせ条件最適化システムであって、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを前記ターゲット層に形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する最適化装置を備える第1の位置合わせ条件最適化システムである。 According to a sixth aspect of the present invention, a pattern formed on the target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development on the target layer on the object, and formed on the object prior to the target layer. An alignment condition optimization system for optimizing alignment conditions with an underlying pattern formed on a reference layer serving as a reference for superimposing the patterns, the underlying pattern formed on the reference layer on the object A plurality of first marks formed together with the base pattern on the reference layer detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern. The first detection result of at least a part of the first marks and the target on which the first pattern on the object is formed A second detection result of at least some of the plurality of first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern when forming the second pattern on And a first alignment condition optimization system comprising an optimization device that optimizes the alignment condition of the pattern formed on the target layer with respect to the base pattern formed on the reference layer on the object. is there.
これによれば、第1マークの第1及び第2検出結果を用いて位置合わせ条件が最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及び第1パターンと第2パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。 According to this, the alignment condition is optimized using the first and second detection results of the first mark. Therefore, by following this optimized alignment condition, even when the pattern is formed on the object using the double patterning method, the overlay accuracy of the pattern of the target layer with respect to the base pattern and the first pattern and the first pattern are increased. It is possible to achieve high alignment accuracy with the two patterns.
本発明は、第7の観点からすると、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する位置合わせ条件最適化システムであって、前記物体上に前記下地パターンとともに形成された第1マークと、該第1マークに重ねて前記ターゲット層に1回目の露光の際に第1パターンとともに形成された第2マークと、前記第1及び第2マークに重ねて前記ターゲット層に2回目の露光の際に形成された第2パターンとともに形成された第3マークと、を検出するマーク検出系と;前記マーク検出系による検出結果を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する最適化装置と;を備える第2の位置合わせ条件最適化システムである。 According to a seventh aspect of the present invention, a pattern formed on the target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development on the target layer on the object, and formed on the object prior to the target layer. An alignment condition optimization system for optimizing alignment conditions with a base pattern formed on a reference layer serving as a reference for superposition of the formed patterns, wherein the alignment condition optimization system is formed on the object together with the base pattern. A first mark, a second mark formed on the target layer with the first pattern on the first layer, and a second mark formed on the first and second marks on the target layer. A mark detection system for detecting a third mark formed together with the second pattern formed at the time of exposure; and a detection result by the mark detection system And an optimization device for optimizing the alignment condition of the pattern formed on the target layer with respect to the base pattern formed on the reference layer on the object, and a second alignment condition optimization system comprising: .
これによれば、マーク検出系により物体上に下地パターンとともに形成された第1マークと、該第1マークに重ねてターゲット層に1回目の露光の際に第1パターンとともに形成された第2マークと、第1及び第2マークに重ねてターゲット層に2回目の露光の際に形成された第2パターンとともに形成された第3マークと、が検出される。そして、最適化装置により、マーク検出系で第1〜第3マークを検出して得られる検出結果を用いて、物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件が最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、パターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。 According to this, the first mark formed with the base pattern on the object by the mark detection system, and the second mark formed with the first pattern on the target layer for the first exposure on the first mark. And a third mark formed on the target layer together with the second pattern formed in the second exposure on the first and second marks. Then, a pattern formed on the target layer with respect to the base pattern formed on the reference layer on the object, using the detection result obtained by detecting the first to third marks with the mark detection system by the optimization device The alignment conditions are optimized. Therefore, according to this optimized alignment condition, even when a pattern is formed on an object using the double patterning method, it is possible to realize a high overlay accuracy of the pattern.
本発明は、第8の観点からすると、物体上の複数層にパターンを重ね合わせて形成する露光装置であって、
前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第1、第2パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する本発明の第1、第2の位置合わせ条件最適化システムのいずれかを備える露光装置である。
From an eighth aspect, the present invention is an exposure apparatus for forming a pattern by superimposing a plurality of layers on an object,
First and second patterns formed on the target layer by a first exposure and a second exposure on the target layer on the object, and a pattern formed on the object prior to the target layer The exposure apparatus includes any one of the first and second alignment condition optimization systems of the present invention that optimizes the alignment condition with the base pattern formed on the reference layer serving as a reference for the superposition of the first and second layers.
これによれば、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。 According to this, it is possible to realize high overlay accuracy of the pattern of the target layer with respect to the base pattern.
本発明は、第9の観点からすると、物体上に既に形成された下地パターンに重ね合わせて、ターゲット層に、露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経てパターンを重ね合わせて形成するパターン形成システムであって、前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第1、第2パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する本発明の第1、第2の位置合わせ条件最適化システムのいずれかと;前記物体上に形成された下地パターンに対して前記第1、第2パターンを位置合わせして前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光を行って前記第1、第2パターンを前記ターゲット層に形成するとともに、前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光の少なくとも一方で前記最適化された位置合わせ条件にて前記位置合わせを行う露光装置と;を備えるパターン形成システムである。 According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a pattern formation in which a pattern is formed by superimposing a pattern on a target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development, overlaid on a base pattern already formed on an object. A first and second pattern formed on the target layer by a first exposure and a second exposure on the target layer on the object; and on the object prior to the target layer. Either of the first and second alignment condition optimization systems of the present invention for optimizing the alignment condition with the underlying pattern formed on the reference layer that is formed and used as a reference for pattern superposition; First and second exposures of the target layer on the object are performed by aligning the first and second patterns with respect to the base pattern formed on the object. Performing the light to form the first and second patterns on the target layer, and at least one of the first exposure and the second exposure on the target layer on the object, the optimized alignment condition; And a pattern forming system comprising: an exposure apparatus that performs the alignment.
これによれば、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。 According to this, it is possible to realize high overlay accuracy of the pattern of the target layer with respect to the base pattern.
本発明は、第10の観点からすると、本発明のパターン形成システムにより、物体上のターゲット層に前記第1パターンと前記第2パターンとの露光によってマスク層を形成することと;前記マスク層を用いて前記ターゲット層を加工することと;を含むデバイス製造方法である。 According to a tenth aspect of the present invention, the pattern formation system of the present invention forms a mask layer on the target layer on the object by exposing the first pattern and the second pattern; and And processing the target layer using a device manufacturing method.
本発明は、第11の観点からすると、物体上のターゲット層に先立ってパターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンと、該下地パターンに重ね合わせて前記ターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経て形成されるパターンとの重ね合わせ精度を評価する重ね合わせ精度評価システムであって、
前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記下地パターンに対する前記第1パターンと前記第2パターンとの重ね合わせ精度を評価する重ね合わせ精度評価システムである。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a ground pattern formed on a reference layer serving as a reference for pattern superimposition prior to a target layer on an object, and exposure of the target layer superimposed on the ground pattern. An overlay accuracy evaluation system that evaluates overlay accuracy with a pattern formed through a plurality of lithography processes including development,
When the first pattern is formed over the base pattern formed on the reference layer on the object, the base layer is detected together with the base pattern detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern. When forming the second pattern on the target layer where the first pattern on the object and the first detection result of at least some of the formed first marks and the first pattern on the object are formed. And the second detection result of the at least some of the first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern, and the first pattern and the second with respect to the base pattern This is an overlay accuracy evaluation system for evaluating overlay accuracy with a pattern.
これによれば、下地パターンに対する前記第1パターンと前記第2パターンとの重ね合わせ精度及び第1パターンと第2パターンとの位置合わせ精度を正確に評価することが可能となる。 According to this, it is possible to accurately evaluate the overlay accuracy of the first pattern and the second pattern with respect to the base pattern and the alignment accuracy of the first pattern and the second pattern.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図10に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、一実施形態に係るデバイス製造システムの概略的な構成が示されている。デバイス製造システム1000は、基板、例えば半導体ウエハ(以下、「ウエハ」と表記する)を処理し、マイクロデバイスを製造するためにデバイス製造工場内に構築されたシステムである。図1に示されるように、デバイス製造システム1000は、露光装置100と、その露光装置100に隣接して配置されたトラック200と、解析装置500と、ホスト・コンピュータ(以下、「ホスト」と略記する)600と、デバイス製造処理装置群900とを備えている。図1において、太線の矢印は、ウエハの流れ(移動)を示し、その他の実線の矢印は、データの流れを示す。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a device manufacturing system according to an embodiment. The
露光装置100は、ここではステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(すなわちスキャナ)である。図2には、露光装置100の概略的な構成が示されている。露光装置100は、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、ウエハWが載置されるウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。
Here, the
照明系IOPは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含む。照明光学系は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、レチクルブラインド等(いずれも不図示)を含む。照明系IOPは、回路パターン等が描かれたレチクルR上のレチクルブラインドで規定されたスリット状(X軸方向(図2における紙面直交方向)に伸びる細長い長方形状)の照明領域を照明光ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ILとしては、例えばArFエキシマレーザ光(波長193nm)(又はKrFエキシマレーザ光(波長248nm))などが用いられる。 The illumination system IOP includes a light source and an illumination optical system connected to the light source via a light transmission optical system. The illumination optical system includes, for example, an illumination uniformizing optical system including an optical integrator, a beam splitter, a reticle blind, and the like (all not shown) as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. . Illumination system IOP uses illumination light IL to illuminate a slit-like illumination area defined by a reticle blind on reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn (a long and narrow rectangular shape extending in the X-axis direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 2)). Illuminate with almost uniform illumination. As the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) (or KrF excimer laser light (wavelength 248 nm)) is used.
レチクルステージRSTは、照明系IOPの図2における下方(−Z側)に配置されている。レチクルステージRST上には、パターンが形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、ここでは、リニアモータなどを含むレチクルステージ駆動系22によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(ここでは図2における紙面内左右方向であるY軸方向とする)に所定のストローク範囲で指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(Z軸回りの回転情報を含む)はレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)16によって、移動鏡15を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位置情報は主制御装置50に送られ、該主制御装置50では、レチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系22を介してレチクルステージRSTを駆動(制御)する。
Reticle stage RST is arranged below illumination system IOP in FIG. 2 (on the −Z side). On reticle stage RST, reticle R on which a pattern is formed is fixed, for example, by vacuum suction. Here, reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by a reticle
投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図2における下方(−Z側)に配置され、その光軸AXの方向がZ軸方向とされている。投影光学系PLとしては、例えば、光軸AXと平行なZ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントを含む、例えば両側テレセントリックな屈折系が用いられている。投影光学系PLの投影倍率βは、例えば1/4(あるいは1/5)とされている。このため、照明系IOPからの照明光ILによってレチクルRが照明されると、このレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介してその照明光ILの照射領域(照明領域)内のレチクルRのパターンの縮小像(部分倒立像)が表面にフォトレジスト(感応剤;以下、レジストと略記する)が塗布されたウエハW上の前記照明領域に共役な領域(露光領域)に形成される(レジストにパターンの潜像が形成される)。 Projection optical system PL is arranged below reticle stage RST in FIG. 2 (on the −Z side), and the direction of optical axis AX is the Z-axis direction. As the projection optical system PL, for example, a bilateral telecentric refraction system including a plurality of lens elements arranged at a predetermined interval along the Z-axis direction parallel to the optical axis AX is used. The projection magnification β of the projection optical system PL is, for example, ¼ (or 5). For this reason, when the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system IOP, the illumination light IL that has passed through the reticle R passes through the projection optical system PL and is within the illumination area (illumination area) of the illumination light IL. A reduced image (partial inverted image) of the reticle R pattern is formed in an area (exposure area) conjugated to the illumination area on the wafer W coated with a photoresist (sensitive agent; hereinafter abbreviated as resist). (A latent image of the pattern is formed on the resist).
露光装置100には、投影光学系PLの結像特性、例えば諸収差を補正するための結像特性補正装置が設けられている。この結像特性補正装置は、大気圧変化、照明光吸収等による投影光学系PL自体の結像特性の変化を補正すると共に、ウエハW上の先行する特定レイヤ(例えば前レイヤ)のショット領域に転写されたパターンの歪みに合わせてレチクルRのパターンの投影像を歪ませる働きをもつ。投影光学系PLの結像特性としては球面収差(結像位置の収差)、コマ収差(倍率の収差)、非点収差、像面湾曲、歪曲収差(歪み)等がある。結像特性補正装置は、それらの諸収差を補正する機能を有している。
The
投影光学系PLの一部を構成する、複数枚のレンズエレメント(可動レンズ)は、光軸AXに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸AXに平行な方向に移動可能な構成となっている。各可動レンズは、像特性制御部12によって独立して制御される。
A plurality of lens elements (movable lenses) constituting a part of the projection optical system PL can be arbitrarily tilted with respect to a plane orthogonal to the optical axis AX and moved in a direction parallel to the optical axis AX. ing. Each movable lens is independently controlled by the image
ウエハステージWSTは、投影光学系PLの図2における下方(−Z側)に配置されている。ウエハステージWST上には、ウエハホルダ9を介してウエハWが真空吸着等により保持されている。 Wafer stage WST is arranged below projection optical system PL in FIG. 2 (on the −Z side). On wafer stage WST, wafer W is held by vacuum suction or the like via wafer holder 9.
ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系24により、X軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、Z軸回りの回転方向(θz方向)、X軸回りの回転方向(θx方向)及びY軸回りの回転方向(θy方向)に微小駆動される。すなわち、ウエハホルダ9は、ウエハステージ駆動系24により、投影光学系PLの最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸AX方向(Z軸方向)に微動が可能で、さらに光軸AXに平行なZ軸回りに回転可能に構成されている。
Wafer stage WST is driven with a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction by wafer
ウエハステージWSTのXY平面内での位置情報(ヨーイング(θz方向の回転)情報を含む)及びXY平面に対する傾斜情報(ピッチング(θx方向の回転)情報及びローリング(θy方向の回転)情報)はウエハレーザ干渉計(以下、ウエハ干渉計と略述する)18によって、移動鏡17を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージWSTの位置情報(又は速度情報)は主制御装置50に送られ、主制御装置50では、その位置情報(又は速度情報)に基づいてウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)をウエハステージ駆動系24を介して制御する。
Position information (including yawing (rotation in the θz direction) information) and tilt information (pitching (rotation in the θx direction) information and rolling (rotation in the θy direction) information) of the wafer stage WST in the XY plane are the wafer laser. An interferometer (hereinafter abbreviated as a wafer interferometer) 18 is constantly detected through a
また、ウエハステージWSTの上面には、ウエハW表面とほぼ同一高さにその表面が設定された基準マーク板FMが固定されている。基準マーク板FMの表面には、レチクルアライメント用の第1基準マーク及び後述するアライメント系8のベースライン計測用の第2基準マークなどが所定の位置関係で形成されている。 Further, a reference mark plate FM having a surface set substantially at the same height as the surface of wafer W is fixed to the upper surface of wafer stage WST. On the surface of the fiducial mark plate FM, a first fiducial mark for reticle alignment and a second fiducial mark for baseline measurement of the alignment system 8 described later are formed in a predetermined positional relationship.
投影光学系PLの側面には、ウエハW上の各ショット領域に付設されたアライメントマーク(ウエハマーク)(MXp、MYp)及び重ね合わせ誤差計測マークMO(図3(B)参照)、並びに基準マーク板FM上の第2基準マークを検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント系8が設けられている。アライメント系8では、内部に備える光学系を用いて、ウエハマーク(MXp、MYp)又は重ね合わせ誤差計測マークMOが含まれるウエハ面を照明し、そのウエハ面からの反射光をその光学系を用いて、内部に備えるアライメントセンサに導き、当該アライメントセンサを用いてその反射光に対応する信号を光電検出する。検出された信号は、例えばそのウエハ面の凹凸又は反射率の分布に対応する波形となる。アライメント系では、検出した波形データから、マークに対応する波形(マーク波形)を抽出し、その抽出結果に基づいてアライメントセンサの検出視野内におけるマーク波形の位置座標を検出する。アライメント系では、検出されたマーク波形の位置座標と、アライメントセンサの検出視野自体の位置座標とに基づいて、XY座標系におけるウエハマーク(MXp、MYp)及び重ね合わせ誤差計測マークMOの位置を算出する。アライメント系8の検出結果は、アライメント信号処理系(不図示)を介して主制御装置50に送られる。
On the side surface of the projection optical system PL, alignment marks (wafer marks) (MX p , MY p ) and overlay error measurement marks MO (see FIG. 3B) attached to each shot area on the wafer W, and An off-axis alignment system 8 is provided for detecting a second reference mark on the reference mark plate FM. The alignment system 8 uses an internal optical system to illuminate the wafer surface including the wafer mark (MX p , MY p ) or the overlay error measurement mark MO, and reflects the reflected light from the wafer surface to the optical system. Is guided to an alignment sensor provided inside, and a signal corresponding to the reflected light is photoelectrically detected using the alignment sensor. The detected signal has, for example, a waveform corresponding to the unevenness or reflectance distribution of the wafer surface. In the alignment system, a waveform (mark waveform) corresponding to the mark is extracted from the detected waveform data, and the position coordinate of the mark waveform in the detection field of the alignment sensor is detected based on the extraction result. In the alignment system, the position of the wafer mark (MX p , MY p ) and the overlay error measurement mark MO in the XY coordinate system based on the position coordinates of the detected mark waveform and the position coordinates of the detection visual field itself of the alignment sensor. Is calculated. The detection result of the alignment system 8 is sent to the
また、投影光学系PLの下端部の近傍には、前述の露光領域内及びその近傍の複数の検出点におけるウエハW表面のZ軸方向に関する位置情報(面位置情報)を検出する、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系(13,14)が設けられている。多点焦点位置検出系は、投影光学系PLの最良結像面に向けて結像光束を光軸AXに対して斜めに射出する照射光学系13と、ウエハWの表面からの反射光束をスリットを介して受光する受光光学系14と、を含む。多点焦点位置検出系(13,14)で検出されるウエハの面位置情報は、ウエハWのフォーカス・レベリング制御のため、主制御装置50に供給される。
Further, in the vicinity of the lower end portion of the projection optical system PL, position information (surface position information) regarding the Z-axis direction of the surface of the wafer W at a plurality of detection points in the exposure area and in the vicinity thereof is detected. An oblique incidence type multi-point focal position detection system (13, 14) disclosed in the specification of No. 5,448,332 and the like is provided. The multipoint focal position detection system includes an irradiation
この他、露光装置100には、レチクルステージRSTの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに開示されるような一対のレチクルアライメント系(図示省略)が設けられている。レチクルアライメント系は、照明光ILと同じ波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から構成されている。レチクルアライメント系の検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置50に供給される。
In addition, the
主制御装置50は、例えば、マイクロコンピュータ(あるいはワークステーション)から構成され、露光装置100の構成各部を統括制御する。
The
次に、露光装置100における露光処理工程の動作について、簡単に説明する。
Next, the operation of the exposure process in the
露光に先立って、主制御装置50により、不図示のウエハ搬送系を用いたウエハホルダ9上へのウエハWのロード、レチクルアライメント及びアライメント系8のベースライン計測、及びウエハアライメント(例えば後述するEGA(Enhanced Global Alignment)、又はショット内多点EGA)などの準備作業が行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等については、前述の米国特許第5,646,413号明細書などに詳細に開示されている。
Prior to exposure,
主制御装置50は、上記のレチクルアライメント及びベースライン計測の結果、並びにウエハアライメント(これについては後述する)の結果に基づいて、ウエハW上の全てのショット領域に、順次、走査露光によりレチクルRのパターンを転写する。
ウエハW上の各ショット領域に対する走査露光では、主制御装置50は、レチクル干渉計16及びウエハ干渉計18による計測情報(位置情報)をモニタしつつ、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとをそれぞれの走査開始位置(加速開始位置)に移動させる。そして、主制御装置50は、両ステージRST,WSTをY軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージRST,WSTがそれぞれの目標速度に達すると、照明光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
In scanning exposure for each shot area on wafer W,
主制御装置50は、特に上記の走査露光時にレチクルステージRSTのY軸方向の移動速度VrとウエハステージWSTのY軸方向の移動速度Vwとが投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージRST及びウエハステージWSTを同期制御する。このとき、主制御装置50は、両ステージRST,WSTの同期駆動を調整し、あるいは結像特性補正装置を介して可動レンズを駆動して、レチクルRのパターンのウエハW上への投影像の歪みを補正する。
そして、レチクルRのパターン領域の異なる領域が照明光ILで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハW上の第1ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルRの回路パターンが投影光学系PLを介して第1ショット領域に縮小転写される。 Then, different areas of the pattern area of the reticle R are sequentially illuminated with the illumination light IL, and the illumination of the entire pattern area is completed, thereby completing the scanning exposure of the first shot area on the wafer W. Thereby, the circuit pattern of the reticle R is reduced and transferred to the first shot area via the projection optical system PL.
第1ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置50は、ウエハステージWSTを、次の第2ショット領域に対する走査開始位置(加速開始位置)へ移動(ステッピング)させる。そして、先と同様に、第2ショット領域に対する走査露光を行う。以後、第3ショット領域以降についても同様の動作を行う。このようにして、ショット領域間のステッピング動作とショット領域に対する走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・キャン方式でウエハW上の全てのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。
When the scanning exposure for the first shot area is completed,
次に、本実施形態に係るウエハアライメントについて、さらに説明する。図3(A)には、露光装置100において露光対象となるウエハW(デバイス製造に用いられる基板)の一例が示されている。図3(A)に示されるように、ウエハW上には、デバイスパターンが形成された複数のショット領域SApが、前層までの露光によって既に形成されている。各ショット領域SApには、図3(B)に示されるように、重ね合わせの基準となる基準層(下地層とも呼ばれる、例えば前層)の露光の際に転写されたアライメントマーク(ウエハマーク)(MXp、MYp)が付設されている。ウエハマーク(MXp、MYp)は、その形状等からその位置情報を検出することが可能なマークである。例えば、図3(B)では、ウエハマーク(MXp、MYp)は、ライン・アンド・スペース・マークとして示されている。ウエハマークの形状としては、他にも、ボックスマーク、十字マークなどを採用することができる。
Next, the wafer alignment according to the present embodiment will be further described. FIG. 3A shows an example of a wafer W (a substrate used for device manufacture) to be exposed in the
露光装置100では、このウエハW上のショット領域SApに対して、レチクルR上のデバイスパターンを、正確に重ね合わせて露光する必要がある。正確な重ね合わせを実現するためには、ウエハW上の各ショット領域SApの位置を正確に把握する必要がある。ウエハマーク(MXp、MYp)は、各ショット領域SApの位置(例えば図3(B)におけるその中心Cpの位置)を把握するために設けられている。ウエハマーク(MXp、MYp)は、それが付設されたショット領域SApのデバイスパターンとともに転写形成されたものであることから、ウエハW上におけるウエハマーク(MXp、MYp)とデバイスパターンとの位置関係に基づき、ウエハマーク(MXp、MYp)の位置がわかれば、そのショット領域の中心位置Cpを認識することができる。
In
また、図3(B)に示されるように、各ショット領域SAp内には、基準層の露光の際にデバイスパターンとともに重ね合わせ誤差計測マークMO0が、転写、形成されている。ここでは、一例として、4個の重ね合わせ誤差計測マークMO0が、各ショット領域SAp内の四隅に各1つ配置されている。 Further, as shown in FIG. 3B, in each shot area SA p , an overlay error measurement mark MO 0 is transferred and formed together with the device pattern when the reference layer is exposed. Here, as an example, four overlay error measurement marks MO 0 are arranged at four corners in each shot area SA p .
図3(C)には、重ね合わせ誤差計測マークMO0が、本実施形態のデバイス製造工程で採用されるダブルパターニング法における1、2回目の露光によってターゲット層に形成される重ね合わせ誤差計測マークMO1、MO2とともに示されている。この場合、重ね合わせ誤差計測マークMO0、MO1、MO2としては、一例として、Bar in Barマークが用いられている。 In FIG. 3C, the overlay error measurement mark MO 0 is formed on the target layer by the first and second exposures in the double patterning method employed in the device manufacturing process of this embodiment. Shown with MO 1 and MO 2 . In this case, as an example of the overlay error measurement marks MO 0 , MO 1 , and MO 2 , Bar in Bar marks are used.
重ね合わせ誤差計測マークMO0は、図3(C)から分かるように、Y軸方向に所定距離離れて平行に配置されたX軸方向を長手方向とする一対のラインパターンと、X軸方向に所定距離離れて平行に配置されたY軸方向を長手方向とする一対のラインパターンとの4本のラインパターンを含み、全体として4つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク(Boxマーク)のような形状を有している。 As can be seen from FIG. 3C, the overlay error measurement mark MO 0 includes a pair of line patterns having the X-axis direction as a longitudinal direction and arranged in parallel at a predetermined distance in the Y-axis direction, and the X-axis direction. A substantially square rectangular mark (Box mark) that includes four line patterns including a pair of line patterns that are arranged in parallel at a predetermined distance and whose longitudinal direction is the Y-axis direction, and lacks four corner portions as a whole. It has such a shape.
重ね合わせ誤差計測マークMO1は、全体として4つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク(Boxマーク)のような形状を有し、重ね合わせ誤差計測マークMO0とほぼ相似で一回り小さなマークである。また、重ね合わせ誤差計測マークMO2は、全体として4つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク(Boxマーク)のような形状を有し、重ね合わせ誤差計測マークMO0とほぼ相似で一回り大きなマークである。 The overlay error measurement mark MO 1 has a shape like a substantially square rectangular mark (Box mark) lacking four corner portions as a whole, and is almost similar to the overlay error measurement mark MO 0 and slightly smaller. It is. Moreover, overlay error measuring mark MO 2 has a shape such as rectangular marks substantially square four corners are missing as a whole (Box Mark), slightly almost similar to the overlay error measuring mark MO 0 It is a big mark.
これら3つの重ね合わせ誤差計測マークは、MO0、MO1、MO2は、重ね合わせ誤差なく露光が行われた場合、基準層とターゲット層とのそれぞれの中心がほぼ一致するような位置関係に設計されている。 These three overlay error measurement marks have a positional relationship in which MO 0 , MO 1 , and MO 2 are positioned so that the centers of the reference layer and the target layer substantially coincide with each other when exposure is performed without overlay errors. Designed.
従って、重ね合わせ誤差計測マークMO0と重ね合わせ誤差計測マークMO1,MO2との間隙の寸法dx1,dy1及びdx2,dy2を計測することにより、基準層パターンに対する第1及び第2回目の露光によってターゲット層に形成される第1、第2パターンの重ね合わせ誤差を計測することができる。この場合、1つのショット領域について、少なくとも2箇所で、重ね合わせ誤差計測マークMO0、MO1、MO2相互間の位置関係の計測が行われる。 Accordingly, by measuring the gap dimensions dx 1 , dy 1 and dx 2 , dy 2 between the overlay error measurement mark MO 0 and the overlay error measurement marks MO 1 , MO 2 , the first and the first with respect to the reference layer pattern are measured. The overlay error of the first and second patterns formed on the target layer by the second exposure can be measured. In this case, the positional relationship between the overlay error measurement marks MO 0 , MO 1 , and MO 2 is measured at least at two locations for one shot region.
なお、図3(A)〜図3(C)に示される、ウエハW、ショット領域SAp、ウエハマーク(MXp、MYp)、重ね合わせ誤差計測マークMO(MO0,MO1,MO2)は、あくまで一例であって、そのサイズ、ショット領域1つ当たりの数、ウエハマーク及び重ね合わせ誤差計測マークの配置位置、形状などは、適宜変更され得るものである。従って、重ね合わせ誤差計測マークとして、例えばBox in Boxマークを用いても良い。 3A to 3C, the wafer W, shot area SA p , wafer mark (MX p , MY p ), overlay error measurement mark MO (MO 0 , MO 1 , MO 2). ) Is merely an example, and the size, the number per shot area, the position of the wafer mark and the overlay error measurement mark, the shape, and the like can be changed as appropriate. Therefore, for example, a Box in Box mark may be used as the overlay error measurement mark.
露光装置100で、デバイスパターンの正確な重ね合わせを行うためには、ウエハ上のすべてのショット領域SApの位置情報を計測しても良いが、それでは、スループットに影響が出るおそれがある。そこで、露光装置100では、実際に計測するアライメントマークを限定し、計測されたアライメントマークの位置から、ウエハ上のショット領域SApの配列を統計的に推定するグローバルアライメント技術が採用されている。露光装置100では、このグローバルアライメントとして、設計上のショット領域の配列に対する実際のショット領域の配列のずれを、X軸、Y軸にそれぞれ平行で、例えばウエハWの中心を原点とする座標軸(Wx,Wy)及び/又は例えばショット領域SApの中心を原点とする座標軸(Sx,Sy)の多項式で表現し、統計演算を行ってその多項式における妥当な係数を求める、いわゆるEGA方式のウエハアライメントが採用されている。EGA方式のウエハアライメントでは、まず、アライメントマークを計測するショット領域SApを幾つか選択する。選択されたショット領域をサンプルショットという。主制御装置50は、アライメント系8を用いて、サンプルショットに付設されたサンプルマーク(ウエハマークMXp,MYp、及び重ね合わせ計測マークMO0)の位置を計測する。このような計測動作を、以下ではEGA計測と呼ぶ。
In
EGA計測では、計測された波形データがマーク波形を抽出するデータとして適切であるか否かの判断を行っている。具体的には、波形データから、そのマーク波形がどの程度正確に検出できるか否かを、波形データの形状から求め、その度合を数値化し、検出結果スコアとして算出している。この検出結果スコアが所定の閾値よりも良好な場合には、サンプルマークが検出できたものとして、サンプルマークのマーク検出結果をOKとし、それ以外の場合はサンプルマークのマーク検出結果をNGとしている。 In the EGA measurement, it is determined whether or not the measured waveform data is appropriate as data for extracting the mark waveform. Specifically, how accurately the mark waveform can be detected from the waveform data is obtained from the shape of the waveform data, and the degree is digitized and calculated as a detection result score. If the detection result score is better than a predetermined threshold, it is assumed that the sample mark has been detected, the mark detection result of the sample mark is OK, and otherwise, the mark detection result of the sample mark is NG. .
EGA方式のウエハアライメントでは、このEGA計測の結果、すなわち幾つかのサンプルマークの位置情報に基づく統計演算により、各ショット領域SApのXY位置座標の補正量を推定する。このような演算を、以下ではEGA演算と呼ぶ。なお、EGA方式のウエハアライメントは、例えば米国特許第4,780,617号明細書、米国特許第6,876,946号明細書などに詳細に開示されている。後者の米国特許第6,876,946号明細書などに開示される方式は、ショット内多点EGAとも呼ばれる。ここで、ショット内多点EGAとは、ショット領域内の複数のウエハアライメントマークの位置検出データを用いて例えば上記米国特許第6,876,946号明細書に開示される最小2乗法を利用した統計学的手法を用いてウエハW上の全てのショット領域SApの配列座標(ショット領域SApの配列の線形成分)及びショット領域SAp自体の変形の線形成分を求めるアライメント手法を意味する。 The wafer alignment by the EGA method, the results of the EGA measurement, i.e. by statistical calculation based on the position information of several sample marks, estimates the correction amount of the XY coordinates of each shot area SA p. Such an operation is hereinafter referred to as an EGA operation. The EGA wafer alignment is disclosed in detail in, for example, US Pat. No. 4,780,617 and US Pat. No. 6,876,946. The latter method disclosed in US Pat. No. 6,876,946 and the like is also referred to as in-shot multipoint EGA. Here, the multipoint EGA in the shot uses the least square method disclosed in, for example, the above-mentioned US Pat. No. 6,876,946 using the position detection data of a plurality of wafer alignment marks in the shot area. It means an alignment method of obtaining the and shot area SA p linear components of the deformation of itself (the linear component of the array of shot areas SA p) sequence coordinates of all shot areas SA p on the wafer W using a statistical technique.
上記のEGA演算により求められる、各ショット領域の位置のXY補正量を、EGA補正量という。EGA方式のウエハアライメントで求められる多項式の係数は、最小二乗法で求められたものであるため、マーク位置の実測値と、EGA補正量により補正されたマーク位置との間にはずれが残る。このずれをEGA残留誤差(又は残差)という。このEGA残留誤差は、重ね合わせ精度の観点からすれば、小さい方が望ましいのは勿論である。 The XY correction amount at the position of each shot area obtained by the above EGA calculation is referred to as an EGA correction amount. Since the coefficient of the polynomial obtained by the EGA wafer alignment is obtained by the least square method, a deviation remains between the measured value of the mark position and the mark position corrected by the EGA correction amount. This deviation is called EGA residual error (or residual). Of course, it is desirable that the EGA residual error be smaller from the viewpoint of overlay accuracy.
EGA残留誤差を小さくするための手段の1つが、EGA多項式モデルの高次化である。例えば、EGA多項式モデルを、ショット領域SApの配列の線形成分(ウエハWの中心を基準としたときのウエハWのスケーリング、回転(ショット領域の配列のX軸相当、Y軸相当の成分の直交度をも考慮した回転)、オフセットの各成分)、ショット領域SAp自体の変形の線形成分(ショット領域SApの中心を基準としたショット領域SApのスケーリング、回転(ショット領域のX軸相当、Y軸相当の成分の直交度をも考慮した回転)、及びオフセットの各成分)を考慮した(Wx,Wy)あるいは(Sx,Sy)の1次式でなく、ショット領域SApの配列の2次成分までを考慮した(Wx,Wy)の2次式、又はショット領域の配列の3次成分までを考慮した(Wx,Wy)の3次式とした方がこのEGA残留誤差は当然に小さくなる。一般的に、EGA多項式モデルを高次化すればするほど、全体的なEGA残留誤差は小さくなるが、過補正とならないように注意する必要が生ずる。また、EGA多項式モデルを高次化する場合には、それに合わせてサンプルマークの数を増やす必要がある。また、(Sx,Sy)の高次成分をも考慮したモデルを採用できることは勿論である。 One of the means for reducing the EGA residual error is higher order EGA polynomial model. For example, the EGA polynomial model, the scaling of the wafer W when with respect to the center of the linear component (wafer W of the arrangement of shot areas SA p, rotation (X-axis of the array of shot areas corresponding orthogonal components of corresponding Y-axis rotation in consideration of the degrees), the components of the offset), the shot area SA p linear components of the deformation of itself (the shot area SA p scaling center of the shot area SA p on the basis of the corresponding X-axis of rotation (shot area , Rotation considering also the orthogonality of the component corresponding to the Y axis), and each component of the offset), not the linear expression of (Wx, Wy) or (Sx, Sy), but of the arrangement of the shot area SA p The EGA residual error is more effective when the quadratic expression (Wx, Wy) considering the second order component or the third order formula (Wx, Wy) considering the third order component of the shot region array is used. Small to. In general, the higher the EGA polynomial model, the smaller the overall EGA residual error, but care must be taken not to overcorrect. In order to increase the order of the EGA polynomial model, it is necessary to increase the number of sample marks accordingly. Of course, it is possible to adopt a model that also takes into consideration higher-order components of (Sx, Sy).
また、ある一部のサンプルマークの計測結果が、実際のショット領域の配列から著しくずれている場合には、全体の残差が大きくなる傾向がある。したがって、このようなサンプルマークの位置の計測結果については、EGA演算に用いないようにリジェクトするのが望ましい。すなわち、EGA計測により計測されたサンプルマークの位置情報のうちの幾つかを、EGA演算に用いないようにして、ショット領域SApの位置推定精度を高めていくことも可能である。このように、サンプルマークの数及び/又は配置の選択は、EGA方式のウエハアライメントにとって重要なファクタとなる。 Further, when the measurement result of some sample marks is significantly deviated from the actual shot region arrangement, the overall residual tends to increase. Therefore, it is desirable to reject the measurement result of the position of the sample mark so that it is not used for the EGA calculation. That is, some of the position information of the sample marks measured by the EGA measurement, so as not to use the EGA calculation, it is possible to continue to improve the position estimation accuracy of the shot area SA p. Thus, the selection of the number and / or arrangement of sample marks is an important factor for EGA wafer alignment.
露光装置100では、アライメント系8によるEGA方式のウエハアライメントに関連する動作を規定するファクタを幾つかパラメータ化し、アライメント関連パラメータとしてその設定値を設定することができる。アライメント関連パラメータは、その値を調整するのに、アライメント系による再度の計測を必要としない波形処理パラメータと、再度の計測が必要となる要実測パラメータとに大別される。
The
波形処理パラメータとしては、例えば、既に計測されたサンプルマークから選択される、実際にEGA演算に用いるサンプルマークの組合せ(サンプルマークの数及び/又は位
置)がある。すなわち、計測されたサンプルマークをすべてEGA演算に用いるのではなく、その中のサンプルマークの適当な組合せによるEGA演算を行うものとした場合、その組合せが波形処理パラメータとなる。また、マーク単位、ショット領域単位でのサンプルマークのリジェクトの指定、マーク検出時のリジェクトリミット値(サンプルマークをEGA演算からリジェクトするか否かの基準となる閾値)なども波形処理パラメータに含まれる。
As the waveform processing parameter, for example, there is a combination of sample marks (number and / or position of sample marks) selected from sample marks already measured and actually used for EGA calculation. That is, when all the measured sample marks are not used for the EGA calculation, but the EGA calculation is performed using an appropriate combination of the sample marks therein, the combination becomes the waveform processing parameter. In addition, the waveform processing parameters include the designation of sample mark rejection in mark units and shot area units, the rejection limit value at the time of mark detection (a threshold value for determining whether or not to reject a sample mark from EGA calculation), and the like. .
また、アライメント系8が、複数種類のアライメントセンサを備え、全てのセンサでマーク検出を行っていた場合に、実際のマーク位置の検出に用いられた波形データを検出したアライメントセンサの種類(FIA(Field Image Alignment)方式か、LSA(Laser Step Alignment)方式かなど)も波形処理パラメータに含まれる。また、波形データに対する処理条件、すなわち信号処理条件(信号処理アルゴリズム(エッジ抽出法、テンプレートマッチング法、折り返し自己相関法等、スライスレベル等))も波形処理パラメータに含まれる。 In addition, when the alignment system 8 includes a plurality of types of alignment sensors and performs mark detection with all the sensors, the type of alignment sensor (FIA (FIA ()) that has detected the waveform data used to detect the actual mark position. Whether it is a field image alignment (LSA) method or an LSA (laser step alignment) method) is also included in the waveform processing parameters. Further, processing conditions for waveform data, that is, signal processing conditions (signal processing algorithms (edge extraction method, template matching method, aliasing autocorrelation method, slice level, etc.)) are also included in the waveform processing parameters.
また、EGA多項式モデルの種類(6パラメータモデル、10パラメータモデル、ショット内平均化モデル、ショットファクタ間接適用モデル、高次EGA処理条件(使用次数と使用補正係数)等)、重み付けEGA処理条件、EGAオプション機能の拡張EGA処理条件(ショット内多点EGA実施条件、EGA計算モデル、ショット成分補正条件等)、計測されたマークの計測位置に加えるべき補正量(アライメント補正値等)なども波形処理パラメータに含まれる。 Also, types of EGA polynomial models (6 parameter model, 10 parameter model, in-shot averaging model, shot factor indirect application model, higher order EGA processing conditions (usage order and use correction coefficient), etc.), weighted EGA processing conditions, EGA Waveform processing parameters such as extended EGA processing conditions for optional functions (multi-point EGA execution conditions in shots, EGA calculation model, shot component correction conditions, etc.), correction amounts to be added to the measurement positions of measured marks (alignment correction values, etc.) include.
また、要実測パラメータには、サンプルマークの種類(マーク形状が異なる場合を含む)、数及び/又は配置(新たなサンプル点を計測する場合)、マーク計測時にマークを照明する際の照明条件(照明波長、明/暗視野、照明強度、位相差照明の有無等)、マーク検出時のフォーカス状態(フォーカスオフセット等)、マーク検出に用いるアライメントセンサを変更する際のアライメントセンサの指定等が含まれる。 In addition, the actual measurement parameters include the type of sample mark (including the case where the mark shape is different), the number and / or arrangement (when measuring a new sample point), and the illumination conditions when illuminating the mark during mark measurement ( Illumination wavelength, bright / dark field, illumination intensity, presence / absence of phase difference illumination, etc.), focus state at the time of mark detection (focus offset, etc.), specification of alignment sensor when changing the alignment sensor used for mark detection, etc. .
露光装置100では、装置パラメータとして、アライメント関連パラメータの他に制御系パラメータを設定可能となっている。露光装置100では、各制御系の動作を規定するファクタの幾つかが制御系パラメータ化されており、それらの値を、自由に設定することができるようになっている。制御系パラメータについては、例えば米国特許出願公開第2008/0294280号明細書などに詳細に開示されている。制御系パラメータ及びアライメント関連パラメータは、基本的に全て可変であるが、全てのアライメント関連パラメータを可変とせずに、その一部のアライメント関連パラメータを不変(固定)としておくようにしても良い。その際に、どのアライメント関連パラメータを固定とするかは、使用者が適宜選択することができる。
In the
これらの設定値については、レチクル上のデバイスパターンがウエハ上へ良好に転写されるように、ある程度調整しておく必要がある。 These set values need to be adjusted to some extent so that the device pattern on the reticle can be satisfactorily transferred onto the wafer.
図1に戻り、トラック200内には、露光装置100でのウエハの露光前後において、そのウエハに対する様々な測定検査を行うことが可能な複合的な測定検査器120と、ウエハに対してレジスト(感応剤)を塗布するとともに、露光後のウエハを現像するコータ・デベロッパ(以下、C/Dと略述する)110とが設けられている。
Returning to FIG. 1, in the
測定検査器120は、露光装置100及びC/D110とは、独立して動作可能である。また、測定検査器120は、その測定検査結果を、システム内の通信ネットワークを介して外部にデータ出力することができる。本実施形態では、測定検査器120は、主として露光後の測定検査である事後測定検査を行う。
The measurement /
測定検査器120の事後測定検査において、ウエハW上の欠陥・異物検査の他、露光装置100で転写されC/D110で現像された露光後(事後)のウエハW上のデバイスパターン等の重ね合わせ誤差の測定を行う。レチクルR上の所定領域(ここでは、デバイスパターンが形成されたパターン領域とする)内には、複数の異なる地点に重ね合わせ誤差計測マークが形成されている。重ね合わせ誤差計測マーク(レジストレーションマークとも呼ばれる)は、パターン領域の内部に限らず、露光装置100(露光)によりウエハ上に転写可能な領域であれば、パターン領域の周囲の領域にも形成されるが、以下では、説明の便宜上、パターン領域内に形成されているものとする。
In the post-measurement inspection of the measurement /
重ね合わせ誤差計測マークは、露光装置100により、露光の際にデバイスパターンとともにウエハW上に転写される。測定検査器120は、各層の重ね合わせ誤差計測マーク(例えばMO0,MO1,MO2)の位置関係(相対位置ずれ量)を計測し、デバイスパターンの転写領域であるウエハW上のショット領域内の各地点での重ね合わせ誤差を計測する。この測定結果により、そのショット領域内のパターン要素の重ね合わせ誤差分布を取得することが可能である。
The overlay error measurement mark is transferred onto the wafer W together with the device pattern by the
解析装置500は、露光装置100、C/D110及び測定検査器120とは独立して動作する装置である。解析装置500は、各種装置から各種データ(例えばその装置の処理データ)を収集し、ウエハWに対する一連のプロセスに関するデータの解析を行う。このような解析装置500を実現するハードウエアとしては、例えばパーソナルコンピュータ(以下、適宜「PC」と略称する)を採用することができる。この場合、解析処理は、解析装置500のCPU(不図示)で実行される解析プログラムの実行により実現される。この解析プログラムは、CD−ROMなどのメディア(情報記録媒体)に記録され、該メディアからPCにインストールされた状態で実行される。
The
解析装置500は、露光装置100及び測定検査器120の測定結果に基づいて、露光装置100のウエハアライメントに関するシミュレーションを行い、アライメント関連パラメータ、同期走査制御の補正パラメータ、及び投影光学系の調整パラメータなどを最適化する。
The
ところで、露光装置100と、C/D110と、測定検査器120とは、相互にインライン接続されている。ここで、インライン接続とは、装置間及び各装置内の処理ユニット間を、ロボットアーム及び/又はスライダ等のウエハWを自動搬送する搬送装置を介して接続することを意味する。インライン接続により、露光装置100とC/D110との間でのウエハWの受け渡し時間を格段に短くすることができる。
Incidentally, the
インライン接続された露光装置100とC/D110と測定検査器120とは、これを一体として、1つの基板処理装置(100、110、120)とみなすこともできる。基板処理装置(100、110、120)は、ウエハWに対して、レジスト等の感応剤を塗布する塗布工程、及び感応剤が塗布されたウエハW上にマスク又はレチクルのパターンを転写する露光工程、並びに、露光工程が終了したウエハを現像する現像工程等を行う。
The
デバイス製造システム1000においては、露光装置100と、C/D110と、測定検査器120とが複数台設けられている。各基板処理装置(100、110、120)、デバイス製造処理装置群900は、温度及び湿度が管理されたクリーンルーム内に設置されている。また、各装置の間では、所定の通信ネットワーク(例えばLAN:Local Area Network)を介して、データ通信を行うことができる。この通信ネットワークは、顧客の工場、事業所あるいは会社に対して設けられたいわゆるイントラネットと呼ばれる通信ネットワークである。
In the
基板処理装置(100、110、120)においては、ウエハは複数枚(例えば25枚又は50枚)を1単位(ロットという)として処理される。デバイス製造システム1000においては、ウエハは1ロットを基本単位として処理され製品化されている。
In the substrate processing apparatus (100, 110, 120), a plurality of wafers (for example, 25 or 50) are processed as one unit (referred to as a lot). In the
なお、このデバイス製造システム1000では、測定検査器120は、トラック200内に置かれ、露光装置100及びC/D110とインライン接続されているが、測定検査器120を、トラック200外に配置し、隣接してインライン接続しても良いし、あるいは露光装置100及びC/D110とはオフラインに構成しても良い。
In this
デバイス製造システム1000は、デバイス製造処理装置群900として、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置910、エッチング装置920、CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置930、及び酸化・イオン注入装置940等を備えている。CVD装置910は、ウエハ上に薄膜を生成する装置である。エッチング装置920は、現像されたウエハに対しエッチングを行う装置であり、本実施形態では、エッチング装置920には、レジスト等を除去するアッシング装置が併設されているものとする。CMP装置930は、化学機械研磨によってウエハの表面を平坦化する研磨装置である。酸化・イオン注入装置940は、ウエハの表面に酸化膜を形成し、又はウエハ上の所定位置に不純物を注入するための装置である。CVD装置910、エッチング装置920、CMP装置930及び酸化・イオン注入装置940にも、露光装置100などと同様に、相互間でウエハを搬送可能とするための搬送経路が設けられている。デバイス製造処理装置群900には、不図示ではあるが、この他にも、ダイシング処理、パッケージング処理、ボンディング処理などを行う各種装置も含まれている。
The
ホスト600は、デバイス製造システム1000全体を統括管理する。従って、ホスト600は、露光装置100で行われる露光工程を制御・管理するとともに、露光装置100のスケジューリングを管理している。なお、ホスト600とは別に露光装置100の管理コントローラを設けても良い。
The
次に、デバイス製造システム1000におけるデバイス製造工程について、図4及び図5(A)〜図5(J)に基づいて、説明する。図4には、デバイス製造工程における処理の流れが示されている。このデバイス製造システム1000におけるデバイス製造工程における処理の流れは、ホスト600によってスケジューリングされ、管理されている。ウエハWはロット単位で処理されるが、図4では、1枚のウエハWに対する一連の処理が示されている。実際には、ロット単位で、ウエハ毎に、図4に示される一連の処理が繰り返されることになる。また、図5(A)〜図5(J)には、ウエハW上の1つのショット領域の一部の領域の拡大断面図が示されている。
Next, a device manufacturing process in the
本実施形態では、ウエハW上のターゲット層31(図5(A)等参照)にX軸方向にピッチPで線幅がP/2(すなわち、スペース幅がP/2)の、ライン幅とスペース幅との比が1:1のライン・アンド・スペースパターン(以下、L/Sパターンと略記する)を、ダブルプロセス方式(ダブルパターニング法)を用いて形成することを目標とする。ピッチPは一例として64nmで、このとき線幅P/2は32nmである。露光装置100のドライ露光での解像限界は、位相シフトレチクルを用いた場合の線幅で60nm程度であり、ターゲット層31上に形成されるL/Sパターンの線幅はその解像限界のほぼ1/2である。また、本実施形態の説明中で使用されるパターンの寸法は投影像の段階での寸法であり、投影光学系PLのレチクルRからウエハWへの投影倍率βを用いると、そのパターンのレチクルR上での寸法は1/β倍(β=1/4では4倍)になる。
In this embodiment, the line width of the
〔成膜処理〕
まず、成膜処理として、CVD装置910により、図5(A)に示されるように、ウエハW上に例えば有機ポリマー等の層間絶縁膜よりなるターゲット層31が生成(成膜)され、さらにそのターゲット層31上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等のセラミックスからなり、ターゲット層31及びレジストの両方とエッチングに対する反応性の異なるハードマスク層32が積層形成される。なお、ハードマスク層32を用いる代わりに、バイレイヤ(2層)レジストを用いることも可能である。
[Film formation]
First, as a film formation process, a
〔レジスト塗布処理〕
次に、ターゲット層31とハードマスク層32が形成されたウエハWがC/D110に搬送され、C/D110において、図5(A)に示されるように、そのウエハWの表面(ハードマスク層32上)にレジストが塗布される(レジスト層33が積層形成される)。ここでは、一例としてポジ型のレジストが用いられるものとする。
[Resist coating]
Next, the wafer W on which the
〔1回目の露光処理〕
次に、レジスト層33が形成されたウエハWが露光装置100に搬送され、露光装置100内のウエハステージWST上にロードされる。そして、露光装置100によって、ウエハWに対する1回目の露光処理が行われる。
[First exposure process]
Next, wafer W on which resist
ここで、露光装置100のレチクルステージRST上のレチクルRには、一例として周期方向(これをX軸方向とる)の幅P(上記の如く投影像の段階での寸法、以下同様)のY軸方向に細長い遮光パターンとX軸方向の幅Pの透過部とをX軸方向にピッチ2Pで配列し、かつ一連の隣接する透過部に位相が交互に反転するように位相シフタ(位相シフト部)を設けた位相シフト型のL/Sパターンが形成されており、レチクルRのアライメントは既に行われているものとする。
Here, as an example, the reticle R on the reticle stage RST of the
この場合、露光装置100は、一例として投影光学系PLの開口数NAを大きい値(例えば0.92)とし、照明光学系のコヒーレンスファクタ(σ値)を小さい値(例えば0.2)として、ドライ露光によってレチクルRのパターンをウエハW上に投影する。なお、位相シフトレチクルは空間周波数変調型に限らず、例えばハーフトーン型など他のタイプでも良いし、変形照明(例えば輪帯照明、多極照明)などと組み合わせて用いても良い。また、位相シフトレチクルの代わりに通常のレチクルを使用して、照明条件をX軸方向に対称に傾斜した照明光でレチクルを照明する2極照明等としても良い。
In this case, for example, the
主制御装置50により、アライメント系8を用いてウエハWに対する1回目のウエハアライメント(EGA計測)が行われ、その結果に基づいてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、レチクルRのピッチ2PのL/Sパターンの像がウエハW上の各ショット領域に転写される。これにより、レジストの露光された部分(光が照射された部分)が現像液に対する溶解性が増大し(そのような変化を生じ)、その結果、図5(B)に示されるように、レジスト層33内に露光されなかった部分から成る、ライン部332を有するデバイスパターンに対応する潜像が形成される。ここで、1回目のウエハアライメント(EGA計測)に先だって、後述するEGA最適化シミュレーションが行われ、その結果として得られる最適化アライメント条件が、解析装置500から露光装置100に送られている場合には、上記の1回目のウエハアライメントは、その最適化アライメント条件の下で実行される。
The
1回目の露光処理における露光量は、図5(B)において、得られるデバイスパターンのライン部332の線幅がPで、スペース部の幅がPとなるように設定される。このようにライン幅とスペース幅との比が1:1になるように露光量を設定する場合には、レジストの感度付近でのL/Sパターンの像の露光量(光強度)の変化に対する位置の変化量が小さく、露光量誤差の許容範囲が大きいため、レジストパターンを容易に高精度に形成することができる。
Exposure in the first exposure process, in FIG. 5 (B), the line width of the
〔現像処理〕
次に、露光処理されたウエハWがC/D110に搬送され、C/D110にてウエハW(レジスト層33)に対する現像が行われる。現像後、図5(B)に示されるように、ウエハW(ハードマスク層32)上にライン部332のレジスト像(以下では、このレジスト像をライン部と同一符号を用いてレジスト像332と表記する)が形成される。
[Development processing]
Next, the exposed wafer W is transferred to the C /
〔1回目のエッチング処理〕
次に、ウエハWがエッチング装置920に搬送され、エッチング装置920において、
第1のレジストスリミング処理及びこれに続くエッチング処理が行われる。第1のレジストスリミング処理は、エッチング時間を、幅Pのレジスト像332が図5(C)に示される幅P/2のレジスト像331となるよう設定して、レジスト像332をエッチングする処理である。この結果、ハードマスク層32上に、幅P/2のレジスト像331(すなわち、スペース幅が3P/2)をX軸方向にピッチ2Pで配列したパターンである、ライン幅とスペース幅との比が1:3のレジストパターンが形成される。この場合、そのエッチング時間を管理するのみで、容易に幅P/2のレジスト像331を形成することができる。
[First etching process]
Next, the wafer W is transferred to the
A first resist slimming process and a subsequent etching process are performed. The first resist slimming treatment, etching the etching time, by setting so that the resist
次いで、レジスト像331をマスクとしてハードマスク層32のエッチングが行われる。エッチング後、図5(D)に示されるように、幅P/2のハードマスク部32をピッチ2PでX軸方向に配列したハードマスクパターン(第1パターン)321が得られる。その後、ウエハW上からレジスト層33(レジスト像331)が不図示のアッシング装置によって剥離される。
Then, the etching of the
〔レジスト塗布処理〕
次に、ターゲット層31上にハードマスクパターン321が形成されたウエハWがC/D110に搬送され、C/D110において、図5(E)に示されるように、そのウエハWの表面(ハードマスクパターン321上)にレジストが塗布される(レジスト層34が形成される)。
[Resist coating]
Then, the wafer W
〔2回目の露光処理〕
次に、レジスト層34が形成されたウエハWが露光装置100に搬送され、露光装置100にて、ウエハWに対する2回目の露光処理が行われる。すなわち、主制御装置50により、アライメント系8を用いてウエハWに対する2回目のウエハアライメント(EGA計測)が行われる。この2回目のEGAに際し、第1回目のときと同じ基準層(下地層)のマーク(マーク数やマーク配置が同じ)を同じ手順で検出する。これにより、後述するアライメント関連パラメータの最適化に際し、1回目の露光後の現像→エッチング→(反射防止膜形成)→レジスト塗布などのウエハプロセス処理の影響によるアライメントマーク信号形状の変化に対して、アライメントフォーカス、照明波長、及びNA等の波形信号取得パラメータ(前述の要実測パラメータ)の最適化、及び、取得した波形に対する波形処理パラメータ、例えばマーク検出パラメータ(アルゴリズムやエッジ検出方法や許容値等)の最適化が行える。
[Second exposure process]
Next, the wafer W on which the resist
同様の趣旨から、EGA計算モデルについても共通に指定することが望ましい。このようにすると、波形信号取得パラメータ(アライメントフォーカスや照明波長・NA等)の最適化、及び、取得した波形に対するマーク検出パラメータの最適化が行われた上で、マーク数やマーク配置やEGA計算モデルの条件を変更した場合の結果を比較することが可能となる。また、この場合も、アライメントに先立って、最適化アライメント条件が、解析装置500から露光装置100に送られている場合には、上記の2回目のウエハアライメントは、その最適化アライメント条件の下で実行される。
For the same purpose, it is desirable to specify the EGA calculation model in common. In this way, after optimization of waveform signal acquisition parameters (alignment focus, illumination wavelength, NA, etc.) and optimization of mark detection parameters for the acquired waveform, the number of marks, mark arrangement, and EGA calculation are performed. It is possible to compare the results when the model conditions are changed. Also in this case, when the optimized alignment condition is sent from the
上記の2回目のアライメント結果に基づいて、主制御装置50により、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、レチクルR上のデバイスパターンがウエハW上に転写される。この際に、レチクルR上のピッチ2PのL/Sパターンの像とウエハWの各ショット領域とのX軸方向の位置関係が、上記の第1回目の露光の場合に対して180°異なるように、レチクルRとウエハWとの位置関係を調整しつつ、露光が行われる。これにより、レジストの露光された部分(光が照射された部分)が現像液に対する溶解性が増大し(そのような変化を生じ)、その結果、図5(F)に示されるように、レジスト層34内に露光されなかった部分から成るライン部342を有するデバイスパターンに対応する潜像が形成される。
Based on the second alignment result, the
この第2回目の露光の際の露光量も、図5(F)において、得られるレジストライン部342の線幅がPで、スペース部の幅がPとなるように設定される。このようにライン幅とスペース幅との比が1:1のレジストパターンは、容易に高精度に形成することができる。さらに、各レジスト像342はそれぞれX軸方向にピッチ2Pで配列された隣接する2つのハードマスクパターン321の中間に配置されている。
Exposure amount in the second exposure also in FIG. 5 (F), the line width of the resist
〔現像処理〕
次に、露光処理されたウエハWがC/D110に搬送され、C/D110にてウエハW(レジスト層34)に対する現像が行われる。現像後、図5(F)に示されるように、ウエハW(ターゲット層31)上にハードマスクパターン(第1パターン)321とともに
ライン部342のレジスト像(以下では、このレジスト像をライン部と同一符号を用いてレジスト像342と表記する)が形成される。
[Development processing]
Next, the exposed wafer W is transferred to the C /
〔第2回目のエッチング処理〕
次に、ウエハWがエッチング装置920に搬送され、エッチング装置920において、第2のレジストスリミング処理及びこれに続くエッチング処理が行われる。第2のレジストスリミング処理は、エッチング時間を、幅Pのレジスト像342が図5(G)に示される幅P/2のレジスト像341となるよう設定して、レジスト像342をエッチングする処理である。この結果、ターゲット層31上に、ライン幅とスペース幅との比が1:3の幅P/2のレジスト部341よりなる第1周期パターン(第2パターン)と、ライン幅とスペース幅との比が1:3の幅P/2のハードマスクパターン321よりなる第2周期パターン(第1パターン)とからなるマスク層35が形成される。その第1周期パターンと第2周期パターンとは位相が180°異なっているため、マスク層35は、X軸方向にピッチPのライン幅とスペース幅との比が1:1の周期パターンとみなすことができる。この場合も、そのエッチング時間を管理するのみで、容易に幅P/2のレジスト像341を形成することができる。
[Second etching process]
Next, the wafer W is transferred to the
次いで、マスク層35の周期パターンをマスクとしてターゲット層31のエッチングが行われる。エッチング後、図5(H)に示されるように、ウエハW上にマスクとしたマスク層35の周期パターンに対応する、幅P/2のターゲット部31をピッチPでX軸方向に配列したパターンが得られる。その後、不図示のアッシング装置によって、ウエハW上からレジスト像341が剥離された後、図5(I)のハードマスクパターン321が剥離される。これによって、図5(J)に示されるように、幅P/2のターゲット部311をピッチPでX軸方向に配列してなる、ライン幅とスペース幅との比が1:1のL/Sパターンが形成される。この場合、ピッチPを64nmとすると、ターゲット部311の幅(ライン幅)は32nmとなる。
Next, the
〔測定検査処理〕
次に、ターゲット部311をライン部とするL/Sパターンが形成されたウエハWが測定検査器120に搬送され、測定検査器120において、ウエハWに対する測定検査処理、すなわち、ターゲット層に形成されたデバイスパターン(ターゲット部311をライン部とするL/Sパターン)とその基準層のデバイスパターンとの重ね合わせ誤差(ショット領域SAp内の重ね合わせ誤差計測マークMO0、MO1、MO2(図3(C)参照)の相対位置ずれ量)が測定される。具体的には、ショット領域SAp内の4隅から選択された少なくとも2箇所の重ね合わせ誤差計測マークMO0、MO1、MO2についての間隙の寸法dx1,dy1及びdx2,dy2が測定(計測)され、この測定結果に基づいて相対位置ずれ量が算出される。解析装置500からの転送要求により、測定検査器120の測定結果(重ね合わせ誤差測定結果)が解析装置500に送られる。また、測定検査器120によってウエハWのパターン上の異物及び欠陥の検査も行われる。
[Measurement inspection process]
Then, the wafer W L / S pattern of the
〔解析処理〕
次に、解析装置500により、測定検査器120から送られた重ね合わせ誤差測定結果等を基にして、露光装置100のアライメント関連パラメータに関する解析が行われる。解析装置500は、解析の結果(解析情報)を露光装置100に送る。露光装置100は、その情報に基づいて、必要に応じて装置パラメータを更新するなどの処理を行う。解析処理の詳細については後述する。
[Analysis processing]
Next, the
〔不純物拡散、アルミ蒸着配線処理〕
解析処理と並行して、又は解析処理に続いて、エッチングされたウエハWに対する不純物拡散、アルミ蒸着配線処理、CVD装置910にて成膜、CMP装置930にて平坦化、酸化・イオン注入装置940でのイオン注入などが必要に応じて行われる。これにより、ウエハWのターゲット層31に対するパターニングプロセスが完了する。
[Impurity diffusion, aluminum vapor deposition wiring processing]
In parallel with or subsequent to the analysis process, impurity diffusion to the etched wafer W, aluminum vapor deposition wiring process, film formation by the
次いで、ホスト600により、全工程が終了し、ウエハW上にすべてのパターンが形成されたか否かが判断される。この判断が否定されれば成膜処理に戻り、肯定されれば次の処理に進む。以上のように、一連のパターニングプロセスが工程数分繰り返し実行されることにより、ウエハW上にデバイスパターンが積層され、半導体デバイスが形成される。
Next, the
繰り返し工程完了後、プロービング処理、リペア処理が、デバイス製造処理装置群900において実行される。プロービング処理において、不良を検出した場合には、例えば、リペア処理において、冗長回路へ置換する処理が行われる。解析装置500は、検出した重ね合わせの異常が発生した箇所などの情報を、プロービング処理、リペア処理を行う装置に送るようにすることもできる。不図示の検査装置では、ウエハW上の線幅異常が発生した箇所については、チップ単位で、プロービング処理、リペア処理の処理対象から除外することができる。その後、ダイシング処理、パッケージング処理、ボンディング処理が実行され、最終的に製品チップが完成する。
After the repetition process is completed, the probing process and the repair process are executed in the device manufacturing
次に、解析装置500によって行われる2つの解析処理、すなわち、ダブルパターニングEGA最適化シミュレーション及びダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションについて説明する。
Next, two analysis processes performed by the
図6〜図9には、EGA最適化シミュレーションに対応するフローチャートが示されている。また、図10には、必要に応じ、EGA最適化シミュレーションに続いて行われる重ね合わせ最適化シミュレーションに対応するフローチャートが示されている。 6 to 9 show flowcharts corresponding to the EGA optimization simulation. FIG. 10 shows a flowchart corresponding to the overlay optimization simulation performed following the EGA optimization simulation as necessary.
まず、EGA最適化シミュレーションについて説明する。 First, EGA optimization simulation will be described.
以下では、基準層を[layer1]、ターゲット層における上述した1回目の露光処理(ダブルパターニング1回目)に対応する層を[Layer2-1]、上述した2回目の露光処理(ダブルパターニング2回目)に対応する層[Layer2-2]と表現する。また、以下では、説明の便宜上、[Layer2-1]及び[Layer2-2]の少なくとも一方について、ベースEGA計測での波形処理パラメータの最適化を行わない場合には、その少なくとも一方の層についてはパラメータの最適化のためのEGA計測シミュレーション(以下、適宜、EGAシミュレーションと略記する)そのものを行わないものとする。また、前提として、後述するフラグF1〜F6は、いずれも降ろされている(リセットされている)ものとする。 In the following, the reference layer is [layer 1], the layer corresponding to the first exposure process (double patterning first time) in the target layer is [Layer 2-1], and the second exposure process (second patterning second time) described above. It is expressed as a layer [Layer2-2] corresponding to. In the following, for convenience of explanation, when at least one of [Layer 2-1] and [Layer 2-2] is not optimized for the waveform processing parameter in the base EGA measurement, It is assumed that an EGA measurement simulation for parameter optimization (hereinafter abbreviated as EGA simulation as appropriate) itself is not performed. Moreover, as a premise, it is assumed that flags F1 to F6 described later are all lowered (reset).
まず、最初のステップS1で、[Layer2-1]でのベースEGA計測結果ファイルを露光装置100から取得する。ここで、ベースEGA計測結果ファイルとは、EGA最適化シミュレーションのもと(ベース)となる計測ファイルであり、デフォルト設定された所定の基準アライメント条件(基準アライメント関連パラメータ)下で実施されたEGA演算結果(基準演算結果)の生データの集合から成るファイルである。ここで、基準アライメント条件(基準アライメント関連パラメータ)とは、計測対象となるサンプルショットの特定、そのマークを計測する時の照明条件、得られたマーク信号に対する波形処理アルゴリズム及びEGA演算モデル等が予めデフォルトで所定条件に設定されている条件(パラメータ)のこと(波形処理パラメータ及び要実測パラメータを含む)であり、露光装置100で実際に適用されたアライメント条件である。このステップS1では、ターゲット層における上述した1回目の露光処理の際のEGAのログデータから[Layer2-1]でのベースEGA計測結果ファイルが取得される。
First, a base EGA measurement result file in [Layer 2-1] is acquired from the
次のステップS2おいて、[Layer2-1]ベースEGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータ(ユーザ)が、[Layer2-1]ベースEGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップS2における判断は肯定され、ステップS3に進んで、[Layer2-1]ベースEGA計測マークの波形信号ファイルを露光装置100から取得する。ここでは、ターゲット層における上述した1回目の露光処理の際のEGAのログデータからベースEGA計測マークの波形信号ファイルが取得される。そして、ステップS4に進んで、フラグF1を立てた(F1←1)後、ステップS5に進む。
In the next step S2, it is determined whether or not to optimize the waveform processing parameters in [Layer2-1] -based EGA measurement by waveform simulation. If the operator (user) has previously made a setting for optimizing the waveform processing parameters in the [Layer2-1] -based EGA measurement by waveform simulation, the determination in step S2 is affirmed, and step S3 Then, the waveform signal file of the [Layer2-1] base EGA measurement mark is acquired from the
ステップS5では、[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルを露光装置100から取得するか否かを判断する。ここで、比較対象EGA計測結果ファイルとは、前記ベースEGA計測結果ファイルの比較対象となるファイルであり、基準アライメント条件の一部又は全部(例えばアライメントフォーカス、照明波長、NA等の波形信号取得条件(前述の要実測パラメータ)を変更して実施されたEGA演算結果(比較演算結果)の生データから成るファイルである。そして、オペレータが、波形シミュレーションでは対応できないアライメントフォーカス、照明波長、NA等の波形信号に影響するパラメータ(波形信号取得パラメータないしは要実測パラメータ)を最適化対象とすることを目的として、[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていた場合には、ステップS5における判断は肯定され、ステップS6に進んでアライメントフォーカス、照明波長、NA等の波形信号取得条件(波形信号取得パラメータ)を変更した[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルを露光装置100から取得する。そして、ステップS7に進んで、フラグF2を立てた(F2←1)後、ステップS8に進む。
In step S5, it is determined whether or not to acquire the [Layer2-1] comparison target EGA measurement result file from the
ステップS8では、[Layer2-1]比較対象EGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータが、[Layer2-1]比較対象EGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップS8における判断は肯定され、ステップS9に進んで、上記波形信号取得条件を変更した[Layer2-1]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルを露光装置100から取得する。そして、ステップS10に進んで、フラグF3を立てた(F3←1)後、ステップS11に進む。一方、ステップS8における判断が否定された場合には、ステップS11に移行する。
In step S8, it is determined whether or not the optimization of waveform processing parameters in [Layer2-1] comparison target EGA measurement is performed by waveform simulation. If the operator has previously made a setting for optimizing the waveform processing parameters in the [Layer2-1] comparison target EGA measurement by waveform simulation, the determination in step S8 is affirmed and the process proceeds to step S9. Then, the waveform signal file of the [Layer 2-1] comparison target EGA measurement mark in which the waveform signal acquisition condition is changed is acquired from the
この一方、オペレータが、[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていなかった場合には、上記ステップS5における判断が否定され、ステップS11にジャンプする。また、ステップS2における判断が否定された場合には、ステップS5にジャンプし、[Layer2-1]についてのEGAシミュレーションのため、比較対象EGA計測結果ファイルを取得するか否かを判断する。 On the other hand, if the operator has not made the setting for acquiring the [Layer 2-1] comparison target EGA measurement result file in advance, the determination in step S5 is denied, and the process jumps to step S11. If the determination in step S2 is negative, the process jumps to step S5 to determine whether or not to obtain a comparison target EGA measurement result file for the EGA simulation of [Layer2-1].
ステップS11では、[Layer2-2]でのベースEGA計測結果ファイルを露光装置100から取得する。ここでは、ターゲット層における上述した2回目の露光処理の際のEGAのログデータから[Layer2-2]でのベースEGA計測結果ファイルが取得される。
In step S11, a base EGA measurement result file in [Layer2-2] is obtained from the
次のステップS12において、[Layer2-2]ベースEGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータが、[Layer2-2]ベースEGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップS12における判断は肯定され、ステップS13に進んで、[Layer2-2]ベースEGA計測マークの波形信号ファイルを露光装置100から取得する。ここでは、ターゲット層における上述した2回目の露光処理の際のEGAのログデータからベースEGA計測マークの波形信号ファイルが取得される。そして、ステップS14に進んで、フラグF4を立てた(F4←1)後、図7のステップS15に進む。
In the next step S12, it is determined whether or not waveform processing parameters in [Layer 2-2] based EGA measurement are optimized by waveform simulation. If the operator has previously made a setting for optimizing the waveform processing parameters in the [Layer2-2] -based EGA measurement by waveform simulation, the determination in step S12 is affirmed and the process proceeds to step S13. The waveform signal file of the [Layer2-2] base EGA measurement mark is acquired from the
ステップS15では、[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルを露光装置100から取得するか否かを判断する。そして、オペレータが、波形シミュレーションでは対応できないアライメントフォーカス、照明波長、NA等の波形信号取得パラメータを最適化対象とすることを目的として、[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていた場合には、ステップS15における判断は肯定され、ステップS16に進んでアライメントフォーカス、照明波長、NA等の波形信号取得条件を変更した[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルを露光装置100から取得する。そして、ステップS17に進んで、フラグF5を立てた(F5←1)後、ステップS18に進む。
In step S15, it is determined whether or not to acquire the [Layer2-2] comparison target EGA measurement result file from the
ステップS18では、[Layer2-2]比較対象EGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータが、[Layer2-1]比較対象EGA計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップS18における判断は肯定され、ステップS19に進んで、波形信号取得条件を変更した[Layer2-2]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルを露光装置100から取得する。そして、ステップS20に進んで、フラグF6を立てた(F6←1)後、ステップS21に進む。一方、ステップS18における判断が否定された場合には、ステップS21に移行する。
In step S18, it is determined whether or not the optimization of waveform processing parameters in [Layer 2-2] comparison target EGA measurement is performed by waveform simulation. If the operator has previously made a setting for optimizing the waveform processing parameter in [Layer 2-1] comparison target EGA measurement by waveform simulation, the determination in step S18 is affirmed and the process proceeds to step S19. Then, the waveform signal file of the [Layer 2-2] comparison target EGA measurement mark whose waveform signal acquisition condition is changed is acquired from the
この一方、オペレータが、[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていなかった場合には、上記ステップS15における判断が否定され、ステップS21にジャンプする。また、ステップS12における判断が否定された場合には、ステップS15にジャンプし、[Layer2-2]についてのEGAシミュレーションのため、比較対象EGA計測結果ファイルを取得するか否かを判断する。 On the other hand, if the operator has not made the setting for acquiring the [Layer2-2] comparison target EGA measurement result file in advance, the determination in step S15 is negative, and the process jumps to step S21. If the determination in step S12 is negative, the process jumps to step S15 to determine whether to obtain a comparison target EGA measurement result file for the EGA simulation of [Layer2-2].
ステップS21では、(1)[Layer2-1]EGA残留誤差の3σに対する閾値T1及び重みW1、
(2)[Layer2-2]EGA残留誤差の3σに対する閾値T2及び重みW2、
並びに、(3)[Layer2-1]EGA残留誤差と[Layer2-2]EGA残留誤差との差の3σに対する閾値T3及び重みW3の設定を行う。
In Step S21, (1) [Layer2-1] threshold T1 and weight W1 for 3σ of EGA residual error,
(2) [Layer2-2] threshold T2 and weight W2 for 3σ of EGA residual error,
In addition, (3) the threshold T3 and the weight W3 are set for 3σ of the difference between the [Layer 2-1] EGA residual error and the [Layer 2-2] EGA residual error.
ステップS22では、マーク数及びマーク配置、並びにEGA計算モデルを指定する。このステップS22における指定は、予め用意されている指定条件ファイルの指定内容に従って行われる。指定内容の設定は、オペレータによる設定、デフォルトの設定、又は経験に基づく学習機能による設定のいずれによっても良い。ここで、最適化対象のマークは露光装置100において行われた[Layer2-1]、[Layer2-2]におけるEGAで計測された複数のサンプルマーク(計測マーク)の中から選択される。すなわちその複数のサンプルマーク(計測マーク)の中から、シミュレーション時に任意の計測マークをリジェクトすることにより、マーク数及びマーク配置の指定、並びにその変更が行われる。
In step S22, the number of marks, the mark arrangement, and the EGA calculation model are designated. The designation in step S22 is performed according to the designation contents of the designation condition file prepared in advance. The specified content may be set by an operator, a default setting, or a setting by a learning function based on experience. Here, the mark to be optimized is selected from a plurality of sample marks (measurement marks) measured by EGA in [Layer 2-1] and [Layer 2-2] performed in the
次のステップS23では、フラグF1が立っているか(F1=1であるか)否かを判断することで、[Layer2-1]ベースEGA計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップS23における判断が肯定された場合には、ステップS24に進んで、[Layer2-1]ベースEGA計測結果ファイルと該当する波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを、所定の手順で変更して、[Layer2-1]EGAシミュレーションを実行する。しかる後、図8のステップS25に進む。 In the next step S23, it is determined whether or not the waveform signal file of the [Layer2-1] base EGA measurement mark has been acquired by determining whether or not the flag F1 is set (F1 = 1). To do. If the determination in step S23 is affirmative, the process proceeds to step S24, and the optimization target, such as mark detection parameters, reject values, etc., for the [Layer2-1] base EGA measurement result file and the corresponding waveform signal file. Are changed by a predetermined procedure, and [Layer2-1] EGA simulation is executed. Thereafter, the process proceeds to step S25 in FIG.
次のステップS25では、フラグF2が立っているか(F2=1であるか)否かを判断することで、[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルが取得されているか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、ステップS26に進む。ステップS26では、フラグF3が立っているか(F3=1であるか)否かを判断することで、[Layer2-1]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップS26における判断が肯定された場合には、ステップS27に進み、[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイル、及び[Layer2-1]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer2-1]EGAシミュレーションを実行する。一方、ステップS26における判断が否定された場合、すなわち[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルは取得されているが、[Layer2-1]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルは取得されていない場合には、ステップS28に進み、[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルについて、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer2-1]EGAシミュレーションを実行する。そして、ステップS27及びステップS28のいずれの場合も、シミュレーション実行後、ステップS29に移行する。 In the next step S25, it is determined whether or not the [Layer 2-1] comparison target EGA measurement result file is acquired by determining whether or not the flag F2 is set (F2 = 1). If this determination is affirmed, the process proceeds to step S26. In step S26, it is determined whether or not the waveform signal file of the [Layer 2-1] comparison target EGA measurement mark has been acquired by determining whether or not the flag F3 is set (F3 = 1). . If the determination in step S26 is affirmed, the process proceeds to step S27, and the [Layer2-1] comparison target EGA measurement result file and the [Layer2-1] comparison target EGA measurement mark waveform signal file are marked. [Layer2-1] EGA simulation is executed by changing parameters to be optimized, such as detection parameters and reject values. On the other hand, when the determination in step S26 is negative, that is, the [Layer2-1] comparison target EGA measurement result file is acquired, but the [Layer2-1] comparison target EGA measurement mark waveform signal file is not acquired. In this case, the process proceeds to step S28, and the [Layer2-1] EGA simulation is executed by changing the optimization target parameters such as the reject value for the [Layer2-1] comparison target EGA measurement result file. And in any case of step S27 and step S28, after simulation execution, it transfers to step S29.
この一方、ステップS25における判断が否定された場合、すなわち[Layer2-1]比較対象EGA計測結果ファイルが取得されていない場合には、ステップS29に移行する。 On the other hand, if the determination in step S25 is negative, that is, if the [Layer2-1] comparison target EGA measurement result file has not been acquired, the process proceeds to step S29.
ステップS29では、ステップS21で設定した、[Layer2-1]EGA残留誤差の3σに対する閾値T1を満たす[Layer2-1]EGAシミュレーション結果を保存した後、ステップS30に進む。 In step S29, the [Layer2-1] EGA simulation result that satisfies the threshold value T1 for 3σ of the [Layer2-1] EGA residual error set in step S21 is stored, and then the process proceeds to step S30.
この一方、ステップS23における判断が否定された場合、すなわち[Layer2-1]ベースEGA計測マークの波形信号ファイルが取得されていない場合は、前記波形処理パラメータ最適化のためのEGAシミュレーションは行わないので、ステップS24をスキップし、前記要実測パラメータ最適化のためのEGAシミュレーションの実行判断へ進む。 On the other hand, if the determination in step S23 is negative, that is, if the waveform signal file of the [Layer2-1] base EGA measurement mark is not acquired, the EGA simulation for optimizing the waveform processing parameters is not performed. Then, step S24 is skipped, and the process proceeds to determination of execution of the EGA simulation for optimizing the actual measurement parameter required.
次のステップS30では、フラグF4が立っているか(F4=1であるか)否かを判断することで、[Layer2-2]ベースEGA計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップS30における判断が肯定された場合には、ステップS31に進んで、[Layer2-2]ベースEGA計測結果ファイルと該当する波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを、所定の手順で変更して、[Layer2-2]EGAシミュレーションを実行する。しかる後、ステップS32に進む。 In the next step S30, it is determined whether or not the waveform signal file of the [Layer2-2] base EGA measurement mark has been acquired by determining whether or not the flag F4 is set (F4 = 1). To do. If the determination in step S30 is affirmative, the process proceeds to step S31, and the optimization target, such as mark detection parameters, reject values, etc., for the [Layer2-2] base EGA measurement result file and the corresponding waveform signal file. Are changed by a predetermined procedure, and [Layer2-2] EGA simulation is executed. Thereafter, the process proceeds to step S32.
次のステップS32では、フラグF5が立っているか(F5=1であるか)否かを判断することで、[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルが取得されているか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、ステップS33に進む。ステップS33では、フラグF6が立っているか(F6=1であるか)否かを判断することで、[Layer2-2]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップS33における判断が肯定された場合には、ステップS34に進み、[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイル、及び[Layer2-2]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer2-2]EGAシミュレーションを実行する。一方、ステップS33における判断が否定された場合、すなわち[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルは取得されているが、[Layer2-2]比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルは取得されていない場合には、ステップS35に進み、[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルについて、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer2-2]EGAシミュレーションを実行する。そして、ステップS34及びステップS35のいずれの場合も、シミュレーション実行後、ステップS36に移行する。 In the next step S32, it is determined whether or not the [Layer2-2] comparison target EGA measurement result file has been acquired by determining whether or not the flag F5 is set (F5 = 1). If this determination is affirmed, the process proceeds to step S33. In step S33, it is determined whether or not the waveform signal file of the [Layer 2-2] comparison target EGA measurement mark has been acquired by determining whether or not the flag F6 is set (F6 = 1). . If the determination in step S33 is affirmed, the process proceeds to step S34, where the [Layer2-2] comparison target EGA measurement result file and the waveform signal file of the [Layer2-2] comparison target EGA measurement mark are marked. [Layer2-2] EGA simulation is executed by changing parameters to be optimized, such as detection parameters and reject values. On the other hand, if the determination in step S33 is negative, that is, the [Layer2-2] comparison target EGA measurement result file is acquired, but the [Layer2-2] comparison target EGA measurement mark waveform signal file is not acquired. In such a case, the process proceeds to step S35, and the [Layer2-2] EGA simulation is executed for the [Layer2-2] comparison target EGA measurement result file by changing the optimization target parameters such as the reject value. And in any case of step S34 and step S35, it transfers to step S36 after simulation execution.
この一方、ステップS32における判断が否定された場合、すなわち[Layer2-2]比較対象EGA計測結果ファイルが取得されていない場合には、ステップS36に移行する。 On the other hand, if the determination in step S32 is negative, that is, if the [Layer2-2] comparison target EGA measurement result file has not been acquired, the process proceeds to step S36.
ステップS36では、ステップS21で設定した、[Layer2-2]EGA残留誤差の3σに対する閾値T1を満たす[Layer2-2]EGAシミュレーション結果を保存した後、ステップS37に進む。 In step S36, the [Layer2-2] EGA simulation result satisfying the threshold value T1 for the 3Layer of [Layer2-2] EGA residual error set in step S21 is stored, and then the process proceeds to step S37.
この一方、ステップS30における判断が否定された場合、すなわち[Layer2-2]ベースEGA計測マークの波形信号ファイルが取得されていない場合は、前記波形処理パラメータ最適化のためのEGAシミュレーションは行わないので、ステップS31をスキップし、前記要実測パラメータ最適化のためのEGAシミュレーションの実行判断へ進む。 On the other hand, if the determination in step S30 is negative, that is, if the waveform signal file of the [Layer 2-2] base EGA measurement mark is not acquired, the EGA simulation for optimizing the waveform processing parameters is not performed. Then, step S31 is skipped, and the process proceeds to determination of execution of the EGA simulation for optimizing the actual measurement parameter required.
ステップS37では、フラグF1≠1かつF2≠1が成立しているか、または、フラグF4≠1かつF5≠1が成立しているか、否かを判断することで、[Layer2-1]及び[Layer2-2]の両者について、EGAシミュレーションが行われたか否かを判断する。そして、このステップS37における判断が肯定された場合、すなわち[Layer2-1]及び[Layer2-2]の少なくとも一方について、EGAシミュレーションが行われていない場合には、処理を強制終了する。 In step S37, it is determined whether or not the flags F1 ≠ 1 and F2 ≠ 1 are satisfied, or the flags F4 ≠ 1 and F5 ≠ 1 are satisfied, so that [Layer2-1] and [Layer2 -2], it is determined whether an EGA simulation has been performed. If the determination in step S37 is affirmative, that is, if EGA simulation is not performed for at least one of [Layer 2-1] and [Layer 2-2], the process is forcibly terminated.
一方、ステップS37における判断が否定された場合には、ステップS38に進み、ステップS29で保存された[Layer2-1]EGAシミュレーション結果とステップS36で保存された[Layer2-2]EGAシミュレーション結果に対して、[Layer2-1]EGA残留誤差と[Layer2-2]EGA残留誤差との差の3σを求め、この差の3σがステップS21で設定した閾値T3を満たす、[Layer2-1]EGAシミュレーション結果と[Layer2-2]EGAシミュレーション結果との全ての組み合わせを保存する。 On the other hand, if the determination in step S37 is negative, the process proceeds to step S38, and the [Layer2-1] EGA simulation result saved in step S29 and the [Layer2-2] EGA simulation result saved in step S36. Thus, 3σ of the difference between the [Layer2-1] EGA residual error and the [Layer2-2] EGA residual error is obtained, and the 3σ of this difference satisfies the threshold value T3 set in step S21. [Layer2-1] EGA simulation result And all the combinations of [Layer2-2] EGA simulation results.
次のステップS39では、上記ステップS38で保存された[Layer2-1]EGAシミュレーション結果と[Layer2-2]EGAシミュレーション結果との全ての組み合わせの中で、次式(1)で表される評価値EVが最小となる[Layer2-1]EGAシミュレーション結果と[Layer2-2]EGAシミュレーション結果の組み合わせを、最適条件として決定する。
EV=([Layer2-1]EGA残留誤差の3σ)×W1
+([Layer2-2]EGA残留誤差の3σ)×W2
+([Layer2-1]EGA残留誤差と[Layer2-2]EGA残留誤差との差の3σ)×W3…(1)
上式(1)において、W1、W2、W3は、ステップS21において設定された、
[Layer2-1]EGA残留誤差3σ、[Layer2-2]EGA残留誤差3σ、[Layer2-1]EGA残留誤差と[Layer2-2]EGA残留誤差との差3σそれぞれについて設定された重みである。
In the next step S39, the evaluation value represented by the following expression (1) among all the combinations of the [Layer2-1] EGA simulation result and the [Layer2-2] EGA simulation result stored in the step S38. The combination of the [Layer2-1] EGA simulation result and the [Layer2-2] EGA simulation result that minimizes the EV is determined as the optimum condition.
EV = ([Layer2-1] 3σ of EGA residual error) × W1
+ ([Layer2-2] EGA residual error 3σ) × W2
+ (3σ of difference between [Layer2-1] EGA residual error and [Layer2-2] EGA residual error) × W3 (1)
In the above equation (1), W1, W2, and W3 are set in step S21.
[Layer 2-1] EGA residual error 3σ, [Layer 2-2] EGA residual error 3σ, and [Layer 2-1] EGA residual error and [Layer 2-2] EGA residual error 3σ respectively.
次のステップS40では、マーク数及び/又はマーク配置、及び/又はEGA計算モデルについて、例えば、前述した指定条件ファイルで指定された全ての条件について、最適化シミュレーションを実行したか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合には、ステップS41に進み、否定された場合には、ステップS22へ戻り、ステップS40における判断が肯定されるまで、ステップS22以下の処理を繰り返し実行する。すなわち、マーク数及び/又はマーク配置、及び/又はEGA計算モデルを最適化対象として最適化シミュレーションを続行する。 In the next step S40, for the number of marks and / or the mark arrangement and / or the EGA calculation model, for example, it is determined whether or not the optimization simulation has been executed for all the conditions specified in the above-mentioned specified condition file. . If the determination is affirmed, the process proceeds to step S41. If the determination is negative, the process returns to step S22, and the processes in and after step S22 are repeatedly executed until the determination in step S40 is affirmed. That is, the optimization simulation is continued with the number of marks and / or the mark arrangement and / or the EGA calculation model as an optimization target.
ステップS41では、閾値T1〜T3及び重みW1〜W3のうちの少なくとも1つを変更して、繰り返し最適化シミュレーションを続行する必要があるか否かを判断する。このステップS41では、例えばステップS29,S36,S38の少なくとも1つで、それぞれの閾値T1,T2,T3を満たすEGAシミュレーション結果を保存できなかったか否かを判断する。これに限らず、オペレータが繰り返し最適化シミュレーションの続行を設定できるようにしても良く、その場合は、その設定内容に従う。 In step S41, it is determined whether it is necessary to continue the repeated optimization simulation by changing at least one of the threshold values T1 to T3 and the weights W1 to W3. In this step S41, for example, it is determined whether or not an EGA simulation result satisfying the respective threshold values T1, T2, and T3 could not be saved in at least one of steps S29, S36, and S38. However, the present invention is not limited to this, and the operator may be allowed to set the continuation of the optimization simulation repeatedly. In this case, the setting contents are followed.
そして、ステップS41における判断が否定された場合は、ステップS42に進み、肯定された場合には、ステップS21へ戻り、ステップS41における判断が否定されるまで、ステップS21以下の処理を繰り返し実行する。すなわち、閾値T1〜T3及び重みW1〜W3のうちの少なくとも1つを変更して、最適化シミュレーションを続行する。 If the determination in step S41 is negative, the process proceeds to step S42. If the determination is positive, the process returns to step S21, and the processes in and after step S21 are repeatedly executed until the determination in step S41 is negative. That is, the optimization simulation is continued by changing at least one of the threshold values T1 to T3 and the weights W1 to W3.
ステップS42では、上記最適化EGAシミュレーション結果(ステップS39で最適条件として決定された[Layer2-1]EGAシミュレーション結果と[Layer2-2]EGAシミュレーション結果の組み合わせ)とベースEGA計測結果とについて、上式(1)で表される評価値EVを比較する。 In step S42, the above-described optimized EGA simulation result (a combination of the [Layer2-1] EGA simulation result and the [Layer2-2] EGA simulation result determined as the optimum condition in step S39) and the base EGA measurement result are expressed by the above equation. The evaluation value EV represented by (1) is compared.
そして、次のステップS43では、ベースEGA計測結果よりも評価値EVが小さく、かつ、評価値EVが最小となる最適化EGAシミュレーション結果を、ダブルパターニング最適化EGA条件として決定(選択)する。この場合、ダブルパターニング最適化EGA条件として、複数の条件(最適化EGAシミュレーション結果)が決定(選択)される場合がある。 In the next step S43, an optimized EGA simulation result in which the evaluation value EV is smaller than the base EGA measurement result and the evaluation value EV is minimum is determined (selected) as the double patterning optimization EGA condition. In this case, a plurality of conditions (optimized EGA simulation results) may be determined (selected) as the double patterning optimization EGA conditions.
これにより、EGA最適化シミュレーションを終了する(ステップS44)。そして、例えば、決定した最適化EGAシミュレーション結果が1つの場合、解析装置500から露光装置100に送られる。露光装置100は、その最適化EGAシミュレーション結果に応じたアライメント関連パラメータを、その後(次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降)のダブルパターニングの1回目、2回目の露光処理の際のウエハアライメントに共通に適用する。
Thereby, the EGA optimization simulation is terminated (step S44). For example, when there is one determined optimized EGA simulation result, the result is sent from the
次に、ダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションについて説明する。このダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションは、例えば、上述した最適化EGAシミュレーションの結果として、複数の条件(最適化EGAシミュレーション結果)が決定(選択)された場合に応じて行われる。 Next, a double patterning overlay optimization simulation will be described. This double patterning overlay optimization simulation is performed, for example, when a plurality of conditions (optimized EGA simulation results) are determined (selected) as a result of the above-described optimized EGA simulation.
EGA最適化シミュレーション実行後、図10のステップS44で、ダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションが開始される。 After execution of the EGA optimization simulation, a double patterning overlay optimization simulation is started in step S44 of FIG.
開始後、ステップS45において、ベース重ね合わせ計測結果ファイルを、測定検査器120、又は露光装置100から取得する。ここで、ベース重ね合わせ計測結果ファイルとは、重ね合わせ最適化シミュレーションのもと(ベース)となる計測ファイルである。
After the start, in step S45, the base overlay measurement result file is acquired from the measurement /
ステップS46では、最適化EGA条件としてステップS43で決定(選択)された最適化EGAシミュレーション結果とベースEGA計測結果との、[Layer2-1]、[Layer2-2]、及び[Layer2-1]と[Layer2-2]との差それぞれについての、変化分△[Layer2-1]、△[Layer2-2]、及び△([Layer2-1]−[Layer2-2])を、ベース重ね合わせ計測結果に反映させることにより、最適化対象アライメント関連パラメータ(露光条件、アライメント補正値含む)の変更時の重ね合わせ計測結果に対して、前述したEGA最適化シミュレーションと同様の最適化シミュレーションを行う。この最適化シミュレーションにおいて、[Layer1]と[Layer2-1]とのずれ1、[Layer1]と[Layer2-2]とのずれ2、[Layer2-1]と[Layer2-2]とのずれ3が、それぞれの閾値を満足する、重ね合わせシミュレーション結果を選択して保存する。ここで、ずれ1、ずれ2、ずれ3は、例えばマークMO0とマークMO1との設計間隔を(dx10,dy10)、計測間隔を(dx1,dy1)、及び、マークMO0とマークMO2との設計間隔を(dx20,dy20)、計測間隔を(dx2,dy2)とすると、[Layer1]と[Layer2-1]との重合せ誤差(複数の重ね合わせ誤差計測マークについてのdx1-dx10,dy1-dy10)、[Layer1]と[Layer2-2]との重ね合わせ誤差(複数の重ね合わせ誤差計測マークについてのdx2-dx20,dy2-dy20)、[Layer2-1]と[Layer2-2]との重ね合わせ誤差(複数の重ね合わせ誤差計測マークについての(dx1+dx2)-(dx10+dx20),(dy1+dy2)-(dy10+dy20))それぞれについての(平均+3σ)である。
In step S46, [Layer2-1], [Layer2-2], and [Layer2-1] between the optimized EGA simulation result determined in (selected) in step S43 and the base EGA measurement result as the optimized EGA condition are For each difference from [Layer2-2], change Δ [Layer2-1], Δ [Layer2-2], and Δ ([Layer2-1]-[Layer2-2]) As a result, the optimization simulation similar to the above-described EGA optimization simulation is performed on the overlay measurement result when the optimization target alignment-related parameters (including exposure conditions and alignment correction values) are changed. In this optimization simulation, a
また、最適化シミュレーションにおいて、次式(2)で表される評価値EV’が最小となる重ね合わせシミュレーション結果を、最適条件(最適重ね合わせシミュレーション結果)として決定する。
EV’=([Layer1]と[Layer2-1]のずれ1)×W1
+([Layer1]と[Layer2-2]のずれ2)×W2
+([Layer2-1]と[Layer2-2]のずれ3)×W3…(2)
次のステップS47では、最適重ね合わせシミュレーション結果とベース重ね合わせ計測結果とについて、上式(2)で表される評価値EV’を比較する。
In the optimization simulation, the overlay simulation result that minimizes the evaluation value EV ′ represented by the following equation (2) is determined as the optimum condition (optimum overlay simulation result).
EV ′ = (
+ (Difference between [Layer1] and [Layer2-2] 2) x W2
+ (
In the next step S47, the evaluation value EV ′ represented by the above equation (2) is compared between the optimum overlay simulation result and the base overlay measurement result.
そして、次のステップS48では、ベース重ね計測結果よりも評価値EV’が小さく、かつ、評価値EV’が最小となる重ね合わせシミュレーション結果(に対応する最適化EGAシミュレーション結果)を、ダブルパターニング最適化アライメント条件として決定する。そして、決定された最適化アライメント条件が、解析装置500から露光装置100に送られる。露光装置100は、その最適化アライメント条件を、その後(次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降)のダブルパターニング1回目、2回目の露光処理の際のウエハアライメントに共通に適用する。
Then, in the next step S48, the overlay simulation result (corresponding to the optimized EGA simulation result) in which the evaluation value EV ′ is smaller than the base overlap measurement result and the evaluation value EV ′ is minimum is used as the double patterning optimum. The alignment conditions are determined. Then, the determined optimized alignment condition is sent from the
なお、上記の式(2)中のずれ1〜ずれ3は、重合せ誤差の3σ、又は、平均の値を、それぞれ指定できるようにしても良い。
In addition, the
なお、本実施形態では、ウエハW毎に、EGA最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーションを行なうものとしたが、例えば数枚おき、あるいは一定の時間間隔(1時間おき、1日おき、1週間おきなど)で行うようにしても良い。この間隔は、固定であっても良いし、可変であっても良い。例えば、EGA最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーションの実行履歴に基づいて、重ね合わせ精度が安定している場合には頻度を減らし、重ね合わせ精度が低下した場合には頻度を増やすようにしても良い。 In this embodiment, the EGA optimization simulation and the overlay optimization simulation are performed for each wafer W. However, for example, every few wafers or at regular time intervals (every hour, every other day, every week). It is also possible to perform it at every other). This interval may be fixed or variable. For example, based on the execution history of the EGA optimization simulation and the overlay optimization simulation, the frequency may be decreased when the overlay accuracy is stable, and may be increased when the overlay accuracy is lowered. good.
また、最適化対象のアライメント処理パラメータとして、前述のアライメント処理パラメータのすべてを最適化の対象とすると、演算量が膨大となり、最適化に要する時間が長くなる。そこで、本実施形態では、ユーザ設定あるいは自動設定により、最適化対象のパラメータを制限することとしている。なお、自動設定では、例えば、過去のEGA最適化シミュレーションにより最適化された(あるいは最適化により大きく変更された)アライメント処理パラメータを自動的に最適化対象に設定することとしても良い。 Further, if all of the above-described alignment processing parameters are to be optimized as alignment processing parameters to be optimized, the amount of calculation becomes enormous and the time required for optimization becomes long. Therefore, in the present embodiment, parameters to be optimized are limited by user setting or automatic setting. In the automatic setting, for example, an alignment processing parameter optimized by a past EGA optimization simulation (or greatly changed by optimization) may be automatically set as an optimization target.
以上詳細に説明したように、本実施形態の解析装置500で実施されるEGA最適化シミュレーション(アライメント関連パラメータの最適化方法、すなわちアライメント条件の最適化方法)によると、1回目のウエハアライメント(EGA計測)の計測結果を用いてのEGAシミュレーション(ステップS24、S27、S28)の結果(ステップS29)と、2回目のウエハアライメントの計測結果を用いてのEGAシミュレーション(ステップS31、S34、S35)の結果(ステップS36)と、を用いてアライメント処理パラメータが最適化される(ステップS38、39、42、43)。従って、この最適化されたアライメント条件(位置合わせ条件)に従うことで、ダブルパターニング法を利用してウエハW上にパターンを形成する場合においても、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及びターゲット層に対する、1回目のリソグラフィ工程で形成される第1パターンと2回目のリソグラフィ工程で形成される第2パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。
As described above in detail, according to the EGA optimization simulation (the alignment-related parameter optimization method, that is, the alignment condition optimization method) performed by the
また、本実施形態に係るEGA最適化シミュレーションでは、EGA残留誤差から求められる指標EV(式(1)参照)を用いてアライメント条件を最適化する。従って、重みW1,W2,W3を適当に定めることにより、基準層(下地層)のパターンに対するターゲット層の第1パターン(例えば図5(D)のハードマスクパターン321よりなる第2周期パターン)の重ね合わせ精度、基準層(下地層)のパターンに対するターゲット層の第2パターン(例えば図5(H)中に示されるレジスト部341よりなる第1周期パターン)の重ね合わせ精度、ターゲット層31の第1パターンに対する第2パターンの重ね合わせ精度のいずれか、又は任意の2つ、あるいはすべてを重視してアライメント条件を最適化することが可能となる。
In the EGA optimization simulation according to the present embodiment, the alignment condition is optimized using an index EV (see Expression (1)) obtained from the EGA residual error. Accordingly, by appropriately determining the weights W 1 , W 2 , and W 3 , the second pattern comprising the first pattern of the target layer (for example, the
また、本実施形態における重ね合わせ最適化シミュレーションによれば、基準層(下地層)のパターンとともに形成される重ね合わせ誤差計測マーク(MO0)と、ターゲット層の第1パターン(第2周期パターン)とともに形成される重ね合わせ誤差計測マーク(MO1)と、ターゲット層の第2パターン(第1周期パターン)とともに形成される重ね合わせ誤差計測マーク(MO2)と、の検出結果を用いて重ね合わせ条件及びアライメント条件が最適化される(ステップS46〜S48)。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用してウエハW上にパターンを形成する場合においても、パターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。 Further, according to the overlay optimization simulation in the present embodiment, the overlay error measurement mark (MO 0 ) formed together with the pattern of the reference layer (underlayer) and the first pattern (second period pattern) of the target layer. Using the detection results of the overlay error measurement mark (MO 1 ) formed together with the overlay error measurement mark (MO 2 ) formed together with the second pattern (first periodic pattern) of the target layer. Conditions and alignment conditions are optimized (steps S46 to S48). Therefore, according to this optimized alignment condition, even when a pattern is formed on the wafer W using the double patterning method, it is possible to realize a high overlay accuracy of the pattern.
なお、上記実施形態では、EGA最適化シミュレーション(ステップS1〜ステップS44)に続けて重ね合わせ最適化シミュレーション(ステップ45〜ステップS48)が行われる場合について説明したが、EGA最適化シミュレーションのみを単独で行うこととしても良い。その場合、例えば2回目の露光処理の後にEGA最適化シミュレーションを行うことができる。さらに、重ね合わせ最適化シミュレーション(ステップ45〜ステップS48)をEGA最適化シミュレーション(ステップS1〜ステップS44)と独立に、あるいは単独で行うこととしても良い。その場合、ステップS45において、又はこれに先だって、EGA最適化シミュレーションの初期設定と同様の初期設定を、必要な限度において、行うこととする。解析装置500は、ステップS47,48において、指定された重ね合わせ条件のそれぞれについて指標EV’を求め、指標EV’の最小値を与える重ね合わせ条件を最適化重ね合わせ条件として決定する。
In the above embodiment, the case where the overlay optimization simulation (step 45 to step S48) is performed after the EGA optimization simulation (step S1 to step S44) has been described, but only the EGA optimization simulation is performed alone. It is good to do. In that case, for example, an EGA optimization simulation can be performed after the second exposure process. Furthermore, the overlay optimization simulation (step 45 to step S48) may be performed independently of the EGA optimization simulation (step S1 to step S44) or independently. In that case, the initial setting similar to the initial setting of the EGA optimization simulation is performed within a necessary limit in step S45 or prior thereto. In steps S47 and S48, the
また、本実施形態のデバイス製造システム1000によると、上述のステップS44又はステップS48の終了後、解析装置500から露光装置100に最適化EGAシミュレーション結果(対応する最適化アライメント条件)又は最適化アライメント条件が送られた後は、デバイス製造工程のうち、ウエハW上のターゲット層にパターンを形成するための第1回目の露光処理、第2回目の露光処理において露光装置100によって、最適化アライメント条件を共通に適用した、ウエハアライメントが行われる。従って、解析装置500から露光装置100に最適化EGAシミュレーション結果(対応する最適化アライメント条件)又は最適化アライメント条件が送られた後、例えば次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降では、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及び第1パターンと第2パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。最適化アライメント条件は、第1回目の露光処理、第2回目の露光処理のいずれかのみで適用しても良い。かかる場合にも、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
In addition, according to the
また、本実施形態のデバイス製造システム1000で行われるデバイス製造工程では、上述したパターン形成方法により、ウエハW上のターゲット層(31)に第1パターンと第2パターンとの露光によってマスク層(35)が形成され、マスク層(35)をマスクとしてターゲット層(31)のエッチングが行われる。従って、例えば投影光学系の解像限界以下の線幅のパターンであっても精度良く形成することが可能になる。
In the device manufacturing process performed in the
なお、上記実施形態では、ステップS2、S5、S8、S12、S15、S18などでは、オペレータの事前設定に応じて、各種ファイルを取得するものとしたが、これに限らず、(ステップS2、S5、S8)及び/又は(ステップS12、S15、S18)の判断ステップを省略し、[Layer2-1]及び[Layer2-2]の少なくとも一方については、ベースEGA計測結果ファイル、比較対象EGA計測結果ファイル、及び比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルを自動的に(必ず)取得することとしても良い。あるいは、過去の最適化シミュレーションの実行の履歴に基づいて、取得した頻度が高いファイルは自動的に取得されるように、ステップS2、S5、S8、S12、S15、S18のうちの任意の判断ステップを、省略しても良い。 In the above embodiment, in steps S2, S5, S8, S12, S15, S18 and the like, various files are acquired according to the operator's presetting. However, the present invention is not limited to this, (steps S2, S5 , S8) and / or (Steps S12, S15, S18) are omitted, and for at least one of [Layer2-1] and [Layer2-2], the base EGA measurement result file and the comparison EGA measurement result file The waveform signal file of the comparison target EGA measurement mark may be automatically (always) acquired. Alternatively, any determination step of steps S2, S5, S8, S12, S15, and S18 so that a file having a high frequency of acquisition is automatically acquired based on the past execution history of the optimization simulation. May be omitted.
なお、上記実施形態では、説明の便宜上から、[Layer2-1]及び[Layer2-2]の少なくとも一方について、ベースEGA計測での波形処理パラメータの最適化を行わない場合には、その少なくとも一方の層についてはパラメータの最適化のためのEGA計測シミュレーションそのものを行わないものとした。しかし、これに限らず、上述した各種ファイルの中から最適化シミュレーションに必要なファイルを、任意に取得できるようにしても良い。ただし、比較対象EGA計測結果ファイルを取得しない場合に、これに対応する比較対象EGA計測マークの波形信号ファイルを取得できるようにする必要はない。 In the above embodiment, for convenience of explanation, when optimization of waveform processing parameters in base EGA measurement is not performed for at least one of [Layer 2-1] and [Layer 2-2], at least one of them is not performed. For the layers, the EGA measurement simulation itself for parameter optimization was not performed. However, the present invention is not limited to this, and a file necessary for the optimization simulation may be arbitrarily acquired from the various files described above. However, when the comparison target EGA measurement result file is not acquired, it is not necessary to be able to acquire the waveform signal file of the comparison target EGA measurement mark corresponding thereto.
また、上記実施形態では、ステップS29で[Layer2-1]EGAシミュレーシ結果が保存され、かつステップS36で[Layer2-2]EGAシミュレーション結果が保存されている場合、すなわち[Layer2-1]と[Layer2-2]との両者でEGA最適化シミュレーションが行われている場合にのみ、ダブルパターニング最適化EGA条件を決定するものとし、これにより、その後のダブルパターニングの1回目と2回目の露光処理のそれぞれについてのウエハアライメント(EGA計測)に共通に適用される最適化EGA条件を求めるものとした。しかし、これに限らず、次層以降の1回目と2回目の露光処理のそれぞれについて最適化EGA条件を個別に求めることも可能である。その場合、例えば、EGA残留誤差の最小値を与えるアライメント処理パラメータのセットを1回目の露光処理におけるウエハアライメント(EGA計測)に対する最適化EGA条件として決定し、その結果を用いて、EGA最適化シミュレーションを行い、EGA残留誤差の最小値を与えるアライメント処理パラメータのセットを2回目の露光処理におけるウエハアライメント(EGA計測)に対する最適化EGA条件として決定することとしても良い。 In the above embodiment, the [Layer2-1] EGA simulation result is stored in step S29, and the [Layer2-2] EGA simulation result is stored in step S36, that is, [Layer2-1] and [Layer-2] The double patterning optimization EGA condition is determined only when the EGA optimization simulation is performed with both of the layers 2-2 and the first and second exposure processes of the subsequent double patterning. Optimized EGA conditions that are commonly applied to wafer alignment (EGA measurement) for each are obtained. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to individually obtain optimized EGA conditions for the first and second exposure processes after the next layer. In this case, for example, a set of alignment processing parameters that gives the minimum value of the EGA residual error is determined as an optimized EGA condition for wafer alignment (EGA measurement) in the first exposure processing, and an EGA optimization simulation is performed using the result. , And a set of alignment processing parameters that gives the minimum value of EGA residual error may be determined as an optimized EGA condition for wafer alignment (EGA measurement) in the second exposure processing.
また、上記実施形態では、重ね合わせ最適化アライメント条件を求めるに際して、([Layer1]と[Layer2-1]のずれ1)と、([Layer1]と[Layer2-2]のずれ2)と、([Layer2-1]と[Layer2-2]のずれ3)とを含む、式(2)で表される評価値EV’を用いる場合について説明した。しかし、これに限らず、上記の式(2)中のずれ1、ずれ2、ずれ3のいずれか1つ又は2つを0とした、あるいは重みW1,W2,W3のいずれか1つ又は2つを0とした評価値を用いて、重ね合わせ最適化アライメント条件を求めることとしても良い。
In the above embodiment, when obtaining the overlay optimization alignment condition, (shift 1 between [Layer 1] and [Layer 2-1] 1), (shift 2 between [Layer 1] and [Layer 2-2]), ( The case has been described where the evaluation value EV ′ represented by Expression (2) including the deviation 3) between [Layer 2-1] and [Layer 2-2] is used. However, the present invention is not limited to this, and any one or two of the
また、本実施形態におけるEGA最適化シミュレーションを利用して、パターンの重ね合わせ精度を評価することも可能である。ここで、重みW1,W2,W3を適当に定めることにより、EGA残留誤差から求められる指標EVを用いて、基準層(下地層)のパターンに対するターゲット層の第1パターンの重ね合わせ精度、基準層(下地層)のパターンに対するターゲット層の第2パターンの重ね合わせ精度、ターゲット層の第1パターンに対する第2パターンの重ね合わせ精度のいずれか、又は任意の2つ、あるいはすべてを重視してパターンの重ね合わせ精度を正確に評価することができる。 It is also possible to evaluate the pattern overlay accuracy using the EGA optimization simulation in this embodiment. Here, by appropriately determining the weights W 1 , W 2 , and W 3 , the overlay accuracy of the first pattern of the target layer with respect to the pattern of the reference layer (underlayer) using the index EV obtained from the EGA residual error Emphasis is placed on either or any two or all of the overlay accuracy of the second pattern of the target layer with respect to the pattern of the reference layer (underlayer), the overlay accuracy of the second pattern with respect to the first pattern of the target layer Thus, the overlay accuracy of the pattern can be accurately evaluated.
また、デバイス製造システム1000内では、解析装置500は、各種デバイス製造処理装置から独立した別個の装置であるものとしたが、本発明はこれには限らない。例えば、システム内のいずれかのデバイス製造処理装置に、解析装置500が有する解析機能を持たせるようにしても勿論良い。例えば、露光装置100の主制御装置50、測定検査器120、あるいはホスト600などに前述したEGA最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーションなどの解析機能を持たせるようにしても良い。
In the
なお、上記実施形態では、所望の線幅(露光装置の解像限界以下の線幅)、かつ所望のピッチのレジスト像を形成するためのレジスト・ストリミング・プロセスを含むダブルパターニング法に、本発明を適用する場合について説明したが、これに限らず、側壁コーティング・プロセス(Sidewall Process)を含むダブルパターニング法は勿論、レジスト・ストリミングを行わないピッチスプリッティングタイプ、その他のタイプのダブルパターニング法にも本発明は好適に適用できる。 In the above embodiment, a double patterning method including a resist trimming process for forming a resist image having a desired line width (a line width less than the resolution limit of the exposure apparatus) and a desired pitch is used. Although the case where the invention is applied has been described, the present invention is not limited to this. For example, a double patterning method including a sidewall coating process (Sidewall Process), a pitch splitting type without resist trimming, and other types of double patterning methods. Also, the present invention can be preferably applied.
また、本実施形態のデバイス製造工程において、1回目、2回目の露光処理のそれぞれに先立って、測定検査器120により露光対象のウエハWに対する事前測定検査処理を行っても良い。事前測定検査処理として、解析処理(EGA最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーション)の一部を含め、1回目、2回目の露光処理のそれぞれの直前に処理することとしても良い。
In the device manufacturing process of the present embodiment, prior to each of the first and second exposure processes, a pre-measurement / inspection process may be performed on the wafer W to be exposed by the measurement /
また、本実施形態によれば、解析装置500をコンピュータとし、解析機能をそのコンピュータに実行させるプログラムにより実現するものとした。このプログラムは、インターネットからダウンロードされたり、CD−ROMのような情報記録媒体に記録された状態からインストールされたりするので、解析機能自体の追加、変更、修正が容易となる。
Further, according to the present embodiment, the
本実施形態では、露光装置100を、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置としたが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式、あるいは他の方式の露光装置であっても良い。これに代表されるように、各種装置についても、その種類には限定されない。また、本発明は、半導体製造工程に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造工程にも適用可能である。また、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する工程、薄膜磁気ヘッドの製造工程、及び撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、有機EL、DNAチップなどの製造工程の他、すべてのデバイス製造工程における重ね合わせ管理に本発明を適用することができるのは勿論である。
In the present embodiment, the
また、上記実施形態では、解析装置500を、例えばパーソナルコンピュータとした。すなわち解析装置500における解析処理は、解析プログラムが、PCで実行されることにより実現されている。この解析プログラムは、上述したようにメディアを介してPCにインストール可能となっていても良いし、インターネットなどを通じてPCにダウンロード可能となっていても良いのは前述したとおりである。また、解析装置500がハードウエアで構成されていても構わないのは勿論である。
In the above embodiment, the
以上説明したように、本発明の位置合わせ条件最適化方法、及び重ね合わせ精度評価方法は、ダブルパターニング法を採用した場合に、重ね合わせ精度を管理するのに適している。また、本発明のパターン形成方法及びデバイス製造方法は、マイクロデバイスを製造するのに適している。 As described above, the alignment condition optimization method and overlay accuracy evaluation method of the present invention are suitable for managing overlay accuracy when the double patterning method is employed. The pattern forming method and device manufacturing method of the present invention are suitable for manufacturing a microdevice.
100…露光装置、110…C/D、120…測定検査器、500…解析装置、900…デバイス製造処理装置群、1000…デバイス製造システム、W…ウエハ、MO0〜MO2…重ね合わせ誤差計測マーク。
100 ... exposure apparatus, 110 ... C / D, 120 ... measuring test device, 500 ... analysis device, 900 ... device manufacturing processing apparatus group, 1000 ... device manufacturing system, W ... wafer, MO 0 ~
Claims (62)
前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを前記ターゲット層に形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する工程を含む位置合わせ条件最適化方法。 A reference that is a reference for superimposing a pattern formed on the target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development on the target layer on the object and the pattern formed on the object prior to the target layer. An alignment condition optimization method for optimizing alignment conditions with an underlying pattern formed on a layer,
When the first pattern is formed on the target layer so as to overlap the base pattern formed on the reference layer on the object, the reference layer detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern A first detection result of at least some of the first marks formed with the base pattern and a second pattern on the target layer on which the first pattern is formed on the object. When forming, using a second detection result of at least some of the plurality of first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern, and An alignment condition including a step of optimizing an alignment condition of a pattern formed on the target layer with respect to a base pattern formed on the reference layer on the object; Optimization method.
前記第1及び第2検出結果のそれぞれには、前記第1マークの撮像結果が含まれ、
前記位置合わせ条件には、前記第1マークの撮像結果の処理条件が含まれる請求項17に記載の位置合わせ条件最適化方法。 The first mark is detected by imaging,
Each of the first and second detection results includes an imaging result of the first mark,
The alignment condition optimization method according to claim 17, wherein the alignment condition includes a processing condition for an imaging result of the first mark.
前記物体上に前記下地パターンとともに形成された第1マークと、該第1マークに重ねて前記ターゲット層に1回目の露光の際に第1パターンとともに形成された第2マークと、前記第1及び第2マークに重ねて前記ターゲット層に2回目の露光の際に形成された第2パターンとともに形成された第3マークと、を検出して得られる検出結果を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する工程を含む位置合わせ条件最適化方法。 A pattern formed on the target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development on the target layer on the object, and a reference for overlaying the pattern formed on the object prior to the target layer An alignment condition optimization method for optimizing alignment conditions with an underlying pattern formed on a reference layer,
A first mark formed with the base pattern on the object; a second mark formed with the first pattern on the target layer upon the first exposure; The reference on the object is detected using a detection result obtained by detecting a third mark formed together with a second pattern formed in the second exposure on the target layer over the second mark. An alignment condition optimization method including a step of optimizing an alignment condition of a pattern formed on the target layer with respect to a base pattern formed on the layer.
前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第1、第2パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を、請求項1〜23のいずれか一項に記載の位置合わせ条件最適化方法を用いて最適化する工程と;
前記物体上に形成された下地パターンに対して前記第1、第2パターンを位置合わせして前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光を行って前記第1、第2パターンを前記ターゲット層に形成するとともに、前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光の少なくとも一方で前記最適化された位置合わせ条件にて前記位置あわせを行う工程と;を含むパターン形成方法。 A pattern forming method in which a pattern is overlaid on a target layer by superimposing a pattern through a plurality of lithography steps including exposure and development, overlaid on a base pattern already formed on an object,
First and second patterns formed on the target layer by a first exposure and a second exposure on the target layer on the object, and a pattern formed on the object prior to the target layer A step of optimizing the alignment condition with the base pattern formed on the reference layer serving as a reference for the superposition using the alignment condition optimization method according to any one of claims 1 to 23. ;
The first and second exposures are performed on the target layer on the object by aligning the first and second patterns with respect to the base pattern formed on the object, thereby performing the first and second exposures. Forming two patterns on the target layer, and performing the alignment under the optimized alignment condition at least one of a first exposure and a second exposure on the target layer on the object; A pattern forming method.
前記マスク層を用いて前記ターゲット層を加工する工程と;
を含むデバイス製造方法。 A step of forming a mask layer by exposing the first pattern and the second pattern to a target layer on an object by the pattern forming method according to claim 24;
Processing the target layer using the mask layer;
A device manufacturing method including:
前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記下地パターンに対する前記第1パターンと前記第2パターンとの重ね合わせ精度を評価する重ね合わせ精度評価方法。 Formed multiple times through a lithography process including a base pattern formed on a reference layer that is a reference for pattern superimposition prior to a target layer on an object, and exposure and development on the target layer superimposed on the base pattern. An overlay accuracy evaluation method for evaluating overlay accuracy with a pattern to be performed,
When the first pattern is formed over the base pattern formed on the reference layer on the object, the base layer is detected together with the base pattern detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern. When forming the second pattern on the target layer where the first pattern on the object and the first detection result of at least some of the formed first marks and the first pattern on the object are formed. And the second detection result of the at least some of the first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern, and the first pattern and the second with respect to the base pattern An overlay accuracy evaluation method for evaluating overlay accuracy with a pattern.
前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを前記ターゲット層に形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する最適化装置を備える位置合わせ条件最適化システム。 A reference that is a reference for superimposing a pattern formed on the target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development on the target layer on the object and the pattern formed on the object prior to the target layer. An alignment condition optimization system that optimizes alignment conditions with a base pattern formed in a layer,
When the first pattern is formed on the target layer so as to overlap the base pattern formed on the reference layer on the object, the reference layer detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern A first detection result of at least some of the first marks formed with the base pattern and a second pattern on the target layer on which the first pattern is formed on the object. When forming, using a second detection result of at least some of the plurality of first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern, and A position comprising an optimization device for optimizing the alignment condition of the pattern formed on the target layer with respect to the base pattern formed on the reference layer on the object Align condition optimizing system.
前記第1の検出結果を用いて前記下地パターンに対する前記第1パターンの第1の位置合わせ誤差を求め、前記第2の検出結果を用いて前記下地パターンに対する前記第2パターンの第2の位置合わせ誤差を求め、前記第1及び第2の位置合わせ誤差を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する請求項31に記載の位置合わせ条件最適化システム。 The optimization device includes:
A first alignment error of the first pattern with respect to the background pattern is obtained using the first detection result, and a second alignment of the second pattern with respect to the background pattern is determined using the second detection result. An error is obtained, and an alignment condition of a pattern formed on the target layer with respect to a base pattern formed on the reference layer on the object is optimized using the first and second alignment errors. 31. The alignment condition optimization system according to 31.
前記第1及び第2検出結果のそれぞれには、前記第1マークの撮像結果が含まれ、
前記位置合わせ条件には、前記第1マークの撮像結果の処理条件が含まれる請求項47に記載の位置合わせ条件最適化システム。 The first mark is detected by imaging,
Each of the first and second detection results includes an imaging result of the first mark,
48. The alignment condition optimization system according to claim 47, wherein the alignment condition includes a processing condition for an imaging result of the first mark.
前記物体上に前記下地パターンとともに形成された第1マークと、該第1マークに重ねて前記ターゲット層に1回目の露光の際に第1パターンとともに形成された第2マークと、前記第1及び第2マークに重ねて前記ターゲット層に2回目の露光の際に形成された第2パターンとともに形成された第3マークと、を検出するマーク検出系と;
前記マーク検出系による検出結果を用いて、前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する最適化装置と;を備える位置合わせ条件最適化システム。 A pattern formed on the target layer through a plurality of lithography processes including exposure and development on the target layer on the object, and a reference for overlaying the pattern formed on the object prior to the target layer An alignment condition optimization system that optimizes alignment conditions with a base pattern formed on a reference layer,
A first mark formed with the base pattern on the object; a second mark formed with the first pattern on the target layer upon the first exposure; A mark detection system for detecting a third mark formed together with a second pattern formed in the second exposure on the target layer over the second mark;
And an optimization device that optimizes the alignment condition of the pattern formed on the target layer with respect to the base pattern formed on the reference layer on the object, using the detection result of the mark detection system. Condition optimization system.
前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第1、第2パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する請求項31〜53のいずれか一項に記載の位置合わせ条件最適化システムを備える露光装置。 An exposure apparatus for forming a pattern by superimposing patterns on a plurality of layers on an object,
First and second patterns formed on the target layer by a first exposure and a second exposure on the target layer on the object, and a pattern formed on the object prior to the target layer 54. An exposure apparatus comprising the alignment condition optimization system according to any one of claims 31 to 53, wherein the alignment condition with the base pattern formed on a reference layer serving as a reference for superimposing the alignment is optimized.
前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第1、第2パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する請求項31〜55のいずれか一項に記載の位置合わせ条件最適化システムと;
前記物体上に形成された下地パターンに対して前記第1、第2パターンを位置合わせして前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光を行って前記第1、第2パターンを前記ターゲット層に形成するとともに、前記物体上のターゲット層に対する第1回目の露光と第2回目の露光の少なくとも一方で前記最適化された位置合わせ条件にて前記位置合わせを行う露光装置と;を備えるパターン形成システム。 A pattern forming system that overlaps a base pattern already formed on an object and forms a pattern by overlapping a target layer with a lithography process including exposure and development a plurality of times.
First and second patterns formed on the target layer by a first exposure and a second exposure on the target layer on the object, and a pattern formed on the object prior to the target layer The alignment condition optimization system according to any one of claims 31 to 55, wherein the alignment condition with the base pattern formed on a reference layer serving as a reference for overlaying is optimized.
The first and second exposures are performed on the target layer on the object by aligning the first and second patterns with respect to the base pattern formed on the object, thereby performing the first and second exposures. An exposure apparatus that forms two patterns on the target layer and performs the alignment under the optimized alignment condition at least one of a first exposure and a second exposure of the target layer on the object And a pattern forming system.
前記マスク層を用いて前記ターゲット層を加工することと;
を含むデバイス製造方法。 57. A pattern formation system according to claim 56, wherein a mask layer is formed on the target layer on the object by exposure of the first pattern and the second pattern;
Processing the target layer using the mask layer;
A device manufacturing method including:
前記物体上の前記基準層に形成された下地パターンに重ねて第1パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第1パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数の第1マークのうちの少なくとも一部の第1マークの第1の検出結果と、前記物体上の前記第1パターンが形成された前記ターゲット層に第2パターンを形成する際に、前記下地パターンに対する前記第2パターンの位置合わせのために検出された前記少なくとも一部の第1マークの第2の検出結果と、を用いて、前記下地パターンに対する前記第1パターンと前記第2パターンとの重ね合わせ精度を評価する重ね合わせ精度評価システム。 Formed multiple times through a lithography process including a base pattern formed on a reference layer that is a reference for pattern superimposition prior to a target layer on an object, and exposure and development on the target layer superimposed on the base pattern. An overlay accuracy evaluation system for evaluating overlay accuracy with a pattern to be formed,
When the first pattern is formed over the base pattern formed on the reference layer on the object, the base layer is detected together with the base pattern detected for alignment of the first pattern with respect to the base pattern. When forming the second pattern on the target layer where the first pattern on the object and the first detection result of at least some of the formed first marks and the first pattern on the object are formed. And the second detection result of the at least some of the first marks detected for alignment of the second pattern with respect to the base pattern, and the first pattern and the second with respect to the base pattern An overlay accuracy evaluation system that evaluates overlay accuracy with patterns.
The sum of the variation in the first alignment error, the variation in the second alignment error, and the variation in the difference between the first alignment error and the second alignment error is used as an index value. 64. The overlay accuracy evaluation system according to claim 61, wherein the alignment accuracy is evaluated.
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