JP2013074294A - 基板にパターンを適用する方法、デバイス製造方法、及びこの方法に使用されるリソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィプロセスでの測定オーバーヘッドをさらに低減し、同時に、より高次の補正という性能上の利点を保つ。
【解決手段】基板がリソグラフィ装置の基板支持体上に装填され、その後で装置は基板アライメントマークの位置を測定する。これらの測定値が第１の補正情報を定義して、装置は基板上の１つ以上の所望の位置にパターンを与えることが可能になる。パターンの位置決めの精度を高め、特に公称アライメントグリッドのより高次の歪みを補正するために、追加の第２の補正情報が使用される。第２の補正情報は、先行のパターンを同じ基板に与える際に行われるアライメントマークの位置測定に基づく情報でもよい。代替的に又は追加的に、第２の補正情報は、現在の基板の前にパターニングされた同様の基板で行われた測定に基づく情報でもよい。
【選択図】図６

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置を使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に転写する方法、デバイス製造方法に関する。本発明はさらに、方法を実行するように構成され、配置されたリソグラフィ装置、及び方法のステップを実施するためにリソグラフィ装置を制御するコンピュータプログラムプロダクトに関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

[0003] どのタイプの装置が使用されても、基板上にパターンを正確に配することはリソグラフィによって製造し得る回路コンポーネント及びその他の製品のサイズを縮小するための主要な課題である。特に、既に基板上に置かれたフィーチャを正確に測定することは、フィーチャの連続層を、高い生産高で作業デバイスを製造するのに十分に正確に重層的に位置決めすることを可能にする重要なステップである。いわゆるオーバーレイは一般に、現在のサブミクロン半導体デバイスでは数十ナノメートル以内で、最も臨界層では数ナノメートル以内まで縮小して達成される必要がある。

[0004] その結果、現代のリソグラフィ装置は、基板をターゲット位置で正確に露光し、又はパターニングするステップの前に、広範囲の測定又は「マッピング」操作を要する。時間がかかるこれらの操作はリソグラフィ装置のスループットを制限し、その結果、半導体又はその他の製品の単位コストが増大する。先行技術ではこれらの遅延を軽減するために様々な措置が講じられてきた。それにも関わらず、依然としてオーバーヘッドがかかり、そのため達成できるスループットが制限されている。

[0005] パターンのフィーチャがより縮小し、オーバーレイ性能の要件がますます厳しくなると共に、ウェーハ「グリッド」の非線形歪みをより正確にモデリングし、補正するためにいわゆる高度なアライメントモデルが開発され、現在も開発が続いている。しかし、これらの高度なアライメントモデルはウェーハ全体にわたって増加した数のターゲットを測定することによるものであり、これには当然より多くの時間を要し、リソグラフィプロセス全体のスループットをさらに制限する。来るべき製造ノード（例えば２８ｎｍ以下）では、プロセス誘起ウェーハグリッドの変形は、オーバーレイ誤差のより重大な原因となるであろう。その結果、いずれかの臨界層のオーバーレイは高度なアライメントモデルによって理想的に制御される必要がある。それと同時に、高度なアライメントモデルを使用すると位置合わせ情報の必要性が高まり、生産性が低下することが知られているが、その理由は単に、適用される複雑なアライメントモデルのための入力として十分なデータを確保するためにより多くの位置合わせマーク（ターゲット）を測定しなければならないからである。したがって、追加の測定オーバーヘッドは最高のオーバーレイ性能を達成するプロセスのスループットを低下させる恐れがある。

[0006] したがって、（オーバーレイの要件を満たすために）高度なアライメントを使用する場合は、オーバーレイの仕様を満たすため、後続層はウェーハごとのアライメント誘起ウェーハグリッド補正を引き続き行う必要がある。これはオーバーレイがペナルティを緩和できるまですべての後続製品層について継続される。

[0007] この節では本発明の幾つかの態様を概説し、幾つかの好ましい実施形態を簡潔に紹介する。この節の目的が分かりにくくならないように、簡略化又は省略した箇所もある。そのような簡略化又は省略は本発明の範囲を制限するものではない。

[0008] したがって、リソグラフィプロセスでの測定オーバーヘッドをさらに低減し、同時に、より高次の補正という性能上の利点を保つことが望ましい。一態様では、本発明は、パターニングデバイスからのパターンを基板上に転写する方法であって、
（ａ）パターニングデバイスからのパターンをパターニング位置に保持された基板の少なくとも一部に与えるためのパターニングサブシステムをリソグラフィ装置に備えるステップと、
（ｂ）リソグラフィ装置内の基板支持体上に基板を装填するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）の後に、基板上の幾つかのアライメントマークの位置を測定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）の後に、基板上の１つ以上の所望の位置にパターンを与えるようにリソグラフィ装置を動作させるステップと、を含み、
ステップ（ｄ）は、パターンが与えられる位置（１つ以上）を定義するために補正情報を使用するステップを含み、補正情報は、
−測定ステップ（ｃ）の結果に基づいた第１の補正情報と、
−ステップ（ｂ）の前に行われる測定に基づいて（ｉ）同じ基板、及び（ｉｉ）複数の同様の基板の少なくとも一方の上のアライメントマークの位置の第２の補正情報と、を含む方法を提供する。

[0009] 第１及び第２の補正情報は双方で、測定ステップ（ｃ）よりも詳細に局所の位置補正を定義することができる。第１の補正は、１０以下の、任意選択として６つ以下のパラメータしか有していないグリッド補正モデルを含んでもよい。第２の補正情報は、１５を越える、又は３０を越えるパラメータを有するグリッド補正モデルを含んでもよい。第１及び第２の補正情報は特に基板、及び基板がどのように装置に取り付けられるかに関するものである。これらの情報は、通常、リソグラフィ装置によって生じる歪みに関するプロセス補正、及びリソグラフィプロセス全体のその他のステップと組み合わせて使用される。

[0010] 一実施形態では、第１の補正情報は、測定ステップ（ｃ）の結果から計算される第１組の位置補正を定義し、第２の補正情報は、ステップ（ｂ）の前に行われる測定に少なくとも部分的に基づいて計算される第２組の位置補正を定義し、第１組と第２組の位置補正は、ステップ（ｄ）の実行と組み合わせて適用される。

[0011] 幾つかの既知のリソグラフィ装置では、１組の位置補正を「露光ごとの補正」（ＣＰＥ）レシピとして保存し適用することができ、別の補正に加えることができる。特定の形態の歪みを補正するためのＣＰＥレシピの適用例は、Chang他による論文“Throughput improvement from routing reduction by using CPE (correction per exposure)、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ７１４０、７１４０４３（２００８年）”に記載されている。要約によれば、追加の測定時間を要さずにエッジフィールドでのオーバーレイを改善するため、「ワークアラウンド」として手動的に生成されたオーバーレイ補正が適用される。これらの補正は、２つのパターン層を適用するために使用されたリソグラフィプロセスの後に測定された基板上のオーバーレイ誤差の測定に基づくものである。

[0012] 別の実施形態では、測定ステップ（ｃ）の結果がステップ（ｂ）の前の測定結果と組み合わされ、第１及び第２の補正情報を組み込んだ単一セットの位置補正を計算するために用いられる。

[0013] 第２の補正情報は、多項式アライメントモデル、ゾーンアライメントモデル、及び放射基底関数モデルの１つを含んでもよい。

[0014] 本発明の１つの適用では、第２の補正情報は、同じ基板上のアライメントマークの位置測定に少なくとも部分的に基づいており、測定は先行するパターンを基板に与える間に行われたものである。このようにして、第１の臨界層に使用される高度なアライメントモデルは、同じ測定オーバーヘッドをかけずに第２の層用のパターンを与えるために再使用することができる。

[0015] 本発明の別の適用では、第２の補正情報は、同じパターンが先行して与えられた１つ以上のアライメントマークの先行して行われた位置測定に少なくとも部分的に基づいている。このようにして、高度なアライメントモデルの使用を支援するために、すべての基板について増大する測定オーバーヘッドを要さずに先行の基板から測定された情報を蓄積することができる。

[0016] ステップ（ｃ）で行われる測定は、パターンを後続の基板に与える際に使用するための増強された第２の補正情報を生成するために、先行して行われた測定の結果と共に処理される。

[0017] 上記実施形態では、先行して行われた測定の収集と生成、第２の補正情報の保存と検索は、リソグラフィ装置のコンピュータ化コントローラによって自動的に行うことができる。

[0018] 本発明はさらに、上記方法によってパターニングデバイスから基板上にパターンを転写するステップと、与えられたパターンに従って製品のフィーチャを作成するように基板を処理するステップと、を含むデバイス製造方法を提供する。

[0019] 本発明はさらに、パターニングデバイスから基板にパターンを転写するように構成されたリソグラフィ装置であって、
パターニングデバイスを受け取り、パターニング位置に保持された基板の一部にパターンを与えるためのパターニングサブシステムと、
パターンを与えている間に基板を保持するための基板支持体と、
装置の基準フレームに対する基板上のアライメントマークの位置を測定するための測定サブシステムと、
リソグラフィ装置が基板支持体を上に保持された基板上の１つ以上の所望の位置にパターンを与えるように動作させるコントローラと、を備え、コントローラは、基板を基板支持体上に装填した後に、測定サブシステムによって測定されたアライメントマークの位置に基づいて第１の補正情報を生成し、基板の装填前にアライメントマークの測定に基づく第２の補正情報をデータストアから検索し、与えられるパターンを所望の位置に配置することと組み合わせて、第１及び第２の補正情報を使用するように構成されるリソグラフィ装置を提供する。

[0020] 装置は、上記方法に関して開示された本発明の実施形態及び適用を実施するように構成することができる。

[0021] 同じパターンが先行して与えられた１つ以上の基板上のマーク位置を測定するサブシステムを使用して行われる測定に少なくとも部分的に基づいて第２の補正情報を自動的に生成し、保存するようにコントローラを構成してもよい。

[0022] 後続の基板にパターンを与えるために使用される増強された第２の補正情報を生成し、保存するために、基板が装填された後に行われる測定を先行して行われた測定の結果と共に自動的に処理するようにコントローラを構成してもよい。

[0023] リソグラフィ装置は少なくとも２つの基板支持体を備えてもよく、コントローラは一方の基板支持体を使用して一方の基板へのパターニングを行い、同時に他方の基板支持体を使用して他方の基板にアライメントマークの位置測定を行うように構成される。

[0024] 本発明はさらに、１つ以上のリソグラフィ装置を制御する１つ以上の機械読み取り可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムプロダクトを提供し、命令は上記発明のいずれかの態様及び実施形態で開示された方法を実施するために装置を制御するように構成される。

[0025] 本発明はさらに、上記発明のいずれかの態様及び実施形態で開示されたリソグラフィ装置のコントローラをデータ処理ユニットに実施させる１つ以上の機械読み取り可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムプロダクトを提供する。

[0026] 本発明の別の態様によれば、リソグラフィ装置を制御する１つ以上の機械読み取り可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムプロダクトを提供し、命令は上記発明のいずれかの態様及び実施形態で開示された方法の測定及び位置決めステップを制御するように構成される。

[0027] 本発明の他の特徴及び利点と、本発明の様々な実施形態の構造及び作用が添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて当業者はさらなる実施形態を容易に思い付くであろう。

[0028] 本発明の実施形態を、対応する参照符号が対応する部分を示す添付図面を参照しながら説明するが、この説明は単なる例示としてのものに過ぎない。
本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す。 既知の実践による図１の装置での測定及び露光プロセスのステージを概略的に示す。 本発明の特定の実施形態による図１の装置での測定及び露光プロセスのステージを概略的に示す。 本発明の実施形態で適用される高度なアライメント測定及びウェーハグリッド補正の原理を示す。 本発明の実施形態で適用される高度なアライメント測定及びウェーハグリッド補正の原理を示す。 本発明の第１の適用例及び実施形態を形成するリソグラフィプロセスを示す。 本発明の第２の適用例及び実施形態を形成するリソグラフィプロセスを示す。 本発明の第２の適用例及び実施形態の修正形態を示す。 図３から図８に示すプロセスを実施するのに有用なコンピュータシステムのハードウエアを示す。

[0029] 本発明の特徴及び利点は、類似の参照番号が対応する要素を一貫して識別する図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことでさらに明らかになるだろう。図面中、類似の参照番号は、一般に同一の、機能が類似した、及び／又は構造が類似した要素を示す。ある要素が最初に出現する図面は、対応する参照番号の左端の１つ又は複数の数字によって示される。

[0030] 本発明は、本発明の様々な「実施形態」の以下の説明によってより明解に理解されよう。したがって、特定の「実施形態」は本発明の考察ではあるが、各々がそれ自体で本発明の全体を表すものではない。多くの場合も、１つの特定の実施形態の個々の要素は、別の実施形態では同様の又は対応する機能を実行するために異なる要素と置き換えてもよい。本明細書で提供される教示内容にアクセスする当業者は、本発明がその範囲内での、及び重要な用途を有するその他の分野での追加の修正、適用、及び実施形態を理解することが期待される。

[0031] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置ＬＡを概略的に示したものである。この装置は、
−放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
−パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴａ又はＷＴｂと、
−パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。

[0032] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁、静電型等の光学コンポーネント、又はそれらの任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでもよい。

[0033] 支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空、静電式又は他のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して確実に所望の位置に来るようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

[0034] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。

[0035] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

[0036] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁光学システム及び静電型光学システム、又はそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。

[0037] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用するか、又は反射マスクを使用する）。

[0038] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプであってよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、又は１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備プロセスを実行することができる。本明細書に開示された本発明は自立して使用できるが、本発明は特にシングル又はマルチステージ装置の露光前測定ステージに追加の機能を提供できる。

[0039] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

[0040] イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

[0041] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

[0042] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0043] 図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを移動させるごとに、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用できる。

[0044] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0045] この例のリソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂと基板テーブルをその間で交換できる２つのステーション（露光ステーション及び測定ステーション）とを有するいわゆるデュアルステージタイプである。露光ステーションＥＸＰで一方の基板テーブル上の１つの基板が露光されている間に、測定ステーションＭＥＡで他方の基板テーブル上に別の基板を装着でき、したがって、様々な準備ステップを実行できる。準備ステップは、レベルセンサＬＳを用いた基板表面のマッピングと、アライメントセンサＡＳを用いた基板上のアライメントマークの位置の測定と、を含んでいてもよい。これによって装置のスループットが大幅に増大する。位置センサＩＦが基板テーブルが測定ステーション及び露光ステーションにあるときの基板テーブルの位置を測定できない場合、第２の位置センサを提供して両方のステーションで基板テーブルの位置の追跡を可能にすることができる。本発明は、１つだけの、又は３つ以上の基板テーブルを有する装置に適用可能である。

[0046] この装置は、本明細書に記載する様々なアクチュエータ及びセンサのすべての移動及び測定を制御するリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵを含む。ＬＡＣＵは、また装置の動作に関連する所望の計算を実施する信号処理及びデータ処理能力を含む。実際、制御ユニットＬＡＣＵは、各々が装置内のサブシステム又はコンポーネントのリアルタイムデータ取得、処理及び制御を扱う多数のサブユニットのシステムとして実現されるであろう。例えば、１つの処理サブシステムを基板ポジショナＰＷのサーボ制御専用にしてもよい。別々のユニットを用いて粗動及び微動アクチュエータ、又は異なる軸を扱ってもよい。別のユニットを位置センサＩＦの読み出し専用にしてもよい。装置の全体の制御を上記サブシステム処理ユニットと通信する中央制御ユニットによって実行させ、オペレータとその他の装置をリソグラフィ製造プロセスに従事させることができる。

[0047] 図２は、図１のデュアルステージ装置内の基板Ｗ上にターゲット部分（例えばダイ）を露光する既知のステップを示す。点線のボックス内の左側は測定ステーションＭＥＡで行われるステップであり、一方、右側は露光ステーションＥＸＰで行われるステップが示されている。上述のように、場合に応じて基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂの一方は露光ステーションにあり、他方は測定ステーションにある。ここでの記述の目的で、基板Ｗは既に露光ステーション内に装填されているものと仮定する。ステップ２００で、図示しない機構によって新たな基板Ｗ’が装置に装填される。これらの２つの基板は、リソグラフィ装置のスループットを高めるために平行して処理される。最初に、新たに装填された基板Ｗ’を参照すると、これは装置内での最初の露光用に新たなフォトレジストで準備されたこれまで処理されていない基板でよい。しかし、一般的に、記載のリソグラフィプロセスでは連続する露光及び処理ステップの１ステップのみがなされるので、基板Ｗ’はこの装置及び／又は別のリソグラフィ装置を既に数回通過しており、後続のプロセスも同様に経る必要がある。

[0048] 先行する、及び／又は後続のプロセスは、今述べたように別のリソグラフィ装置で行われてもよく、さらには異なるタイプのリソグラフィ装置で行われてもよい。例えば、解像度やオーバーレイなどのパラメータに対する要件が厳しいデバイス製造プロセスの幾つかの層は、それほど厳しくない別の層よりも高度なリソグラフィツールで処理されてもよい。したがって、ある層は液浸リソグラフィツールで露光されてもよく、一方、別の層は「ドライ」ツールで露光される。ある層はＤＵＶ波長で動作するツールで露光されてもよく、一方、別の層はＥＵＶ波長の放射を使用して露光される。

[0049] ２０２で、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂに対する基板の位置合わせを測定し、記録するために、基板マークＰ１（図１）など及びイメージセンサ（図示せず）を使用したアライメント測定が用いられる。さらに、公称矩形グリッドに対するいずれかの歪みを含む、基板にわたるマークの分布を極めて正確にマッピングする「ウェーハグリッド」を確立するため、基板Ｗ’にわたる幾つかのアライメントマークが測定される。ステップ２０４で、Ｘ−Ｙ位置に対するウェーハ高さのマップも測定され、これは露光されたパターンを正確に合焦させるために使用される。

[0050] 基板Ｗ’が装填されると、実行される露光、及びウェーハ及びその上に先行して作成され、及びこれから作成されるパターンの特性も定義するレシピデータ２０６が受信される。これらのレシピデータに２０２、２０４で行われたウェーハ位置、ウェーハグリッド、及び高さマップの測定が加えられるので、レシピと測定データ２０８の完全なセットを露光ステージに送ることができる。アライメントデータの測定は、例えばリソグラフィプロセスの製品である製品パターンに対する固定、又は公称固定関係で形成されたアライメントターゲットのＸ位置とＹ位置とを含む。露光の直前に取得されたこれらのアライメントデータは組み合わされ、補間されてアライメントモデルのパラメータを提供する。これらのパラメータ及びアライメントモデルは、現在のリソグラフィステップで与えられるパターンの位置を補正するために露光操作中に使用される。従来のアライメントモデルは４つ、５つ又は６つのパラメータを含んでおり、これらが共に「理想的な」グリッドの平行移動、回転、及びスケーリングを異なる寸法で定義するであろう。以下にさらに記載するように、高度なモデルはより多くのパラメータを使用することが知られている。

[0051] ２１０で、ウェーハＷ’及びＷは交換されて、測定された基板Ｗ’は露光ステーションＥＸＰに入る基板Ｗになる。この交換は装置内の支持体ＷＴａとＷＴｂとを入れ換えることによって行われ、そのため基板Ｗ、Ｗ’はこれらの支持体上に正確に型締めされ、位置決めされた状態に留まるので、基板テーブルと基板自体の間の相対的な位置合わせ状態が保たれる。したがって、一旦テーブルが交換されると、投影システムＰＳと基板テーブルＷＴｂ（以前はＷＴａであった）との相対位置を決定することが、露光ステップを制御する際に基板Ｗ（以前はＷ’であった）用の測定情報２０２、２０４を利用するために必要なことのすべてである。ステップ２１２で、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２を使用してレチクルの位置合わせが行われる。ステップ２１４、２１６、２１８で、幾つかのパターンの露光を完了するために、スキャン動作と放射パルスとが基板Ｗにわたる連続的なターゲット位置に与えられる。露光ステップの実行の際に測定ステーションで得られるアライメントデータと高さマップとを使用することによって、これらのパターンは所望の位置に関して、特に先行して同じ基板上に置かれたフィーチャに関して正確に位置合わせされる。現時点でＷ”のラベルが付されている露光された基板は、露光されたパターンに従ってエッチング又はその他のプロセスにかけるためにステップ２２０で装置から取り外される。

高度なアライメントモデル
[0052] 別個の基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂを使用することによって、露光ステージを通る基板のスループットに関する装置の性能は保持され、同時に各ウェーハ、及びその上に堆積されたパターンを特徴づける標準セットの測定を可能にする。現行の標準アライメントモデルは６つのパラメータ（効果的にはＸ及びＹ方向ごとに３つ）を有し、それに加えてより高度なアライメントモデルが存在する。これに対して、現在開発中の最も要件が厳しいプロセスでは、所望のオーバーレイ性能を達成するため、ウェーハグリッドのより細密な補正が必要である。高度なアライメントモデルは、この目的のために開発されたものである。この文脈で「高度な」アライメントモデルとは、標準型の６つのパラメータよりも複雑なすべてのタイプのモデルを指す。標準モデルは通常１０未満のパラメータを使用するが、高度なアライメントモデルは１５を越えるパラメータ又は３０を越えるパラメータを使用する。高度なモデルの例には高次ウェーハラインメント（ＨＯＷＡ）モデル、ゾーンアライメント（ＺＡ）、及び放射基底関数（ＲＢＦ）をベースにしたアライメントモデルがある。ＨＯＷＡは三次以上の多項式関数に基づく公開されている技術である。ゾーンアライメントは例えばHuang他の“Overlay improvement by zone alignment strategy、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ６９２２，６９２２１Ｇ（２００８年）”に記載されている。ＲＢＦモデリングは２０１１年２月２５日出願（現在の優先日には公開されていない）の発明者らの同時係属出願の米国特許出願第６１／４４６，７９７号に記載されている。これらの高度なモデルの異なるバージョンや拡張を考案することができる。高度なモデルはターゲット層の露光中に、補正されるウェーハグリッドの複雑な描写を生成する。ＲＢＦ及びＨＯＷＡの最新バージョンは数十ものパラメータに基づく特に複雑な描写を提供する。これは、十分に細密なウェーハグリッドを得るには極めて多くの測定が必要であることを意味している。

[0053] 複数の基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂを有する実施形態でさえも、各ウェーハ上の高度なアライメント用の十分な測定データを得るためにかかる時間はスループットに影響を及ぼす。測定ごとの時間を短縮すると各測定の精度が低下し易いので、スループットへの影響を避けることは困難である。さらに、高度なアライメントモデルを使用して１つの層に一旦補正が施されると、同じレベルの細密さを後続の層にも適用しなければならず、又はこの第１の層の補正は後続層のオーバーレイ誤差の原因になる。したがって、製造メーカーは後続層にも高度なアライメントモデルを使用することによる更なる測定オーバーヘッドを受け入れるのか、又は後続層ではより少ないマークを測定する簡素なアライメントモデルに戻ることによってオーバーレイペナルティを被るのかという困難な選択を迫られる。

アライメントデータの保存と再使用
[0054] 以下に記載する新規のステップを理解するため、ステップ２０２でウェーハＷで測定されるウェーハグリッドの情報は、そのウェーハＷが露光された後は廃棄されることに留意する必要がある。その結果、各ウェーハＷ、Ｗ’、Ｗ”は各々の露光ごとに同様の測定がなされることが必要である。同様に、各ウェーハＷは、後続製品層を形成するために再度露光される前に再び測定される必要がある。発明者らは、アライメント測定（ステップ２０２）の間に得られるウェーハグリッドの情報を再使用するには様々な機会があることを確認した。このコンセプトの適用例の１つは、通常は高度なアライメントモデルに関連する測定オーバーヘッドが直接増大することなく、精度を高めるために高度なアライメントモデルを使用できることである。

[0055] 図３は、予測されるスループットのペナルティを伴わずにより詳細なウェーハグリッド情報を提供することができる図２のプロセスの幾つかの修正形態を示す。ステップ３００〜３２０は、既知のプロセスであるステップ２００〜２２０と実質的に同様である。第１の修正は、３３０の点線のデータ経路に見られる。ステップ２０２においてウェーハＷ上で測定されたウェーハグリッド情報は、後続のウェーハＷ’で使用するために廃棄されずに保存される。ウェーハが、例えば同じ製造パターンや処理経過を有する同様のものであるとすると、ウェーハグリッドに示される歪みの多くの成分は、少なくともロット（バッチ）内ではウェーハ同士で一致する必要がある。情報のこの要素を再使用することによって、すべてのウェーハで同じ測定を繰り返さずにアライメントの補正を加えることができる。後続のウェーハでの測定はより少なくすることができ、又は異なる測定で代替することができ、各々の露光でより詳細な歪みのモデル、又は「指紋」が蓄積される。蓄積されたモデルはウェーハの（フィールド間の）指紋、及び／又はフィールド内の歪みに関してより詳細なものになり得る。

[0056] プロセスの別の修正は、データ経路３３２及び３３４によって表される。３３２では、ウェーハが露光された後、ウェーハＷ”（例えば）で測定されたウェーハグリッド情報がエキスポートされ、保存される。３３４で、保存されたデータはインポートされ、同じウェーハＷ”上の後続層のためのウェーハグリッド情報の一部として使用される。このデータは、データ３３０と同様に同一の、又は同様のロット内の後続のウェーハでの測定時間を短縮するために使用できる。ウェーハ同士の補正パターンがロットごとに一致している場合は、異なるロット内のウェーハごとに補正を加えるためにデータを使用できる。例えば、特定のグリッド歪みが各ロット内の第２のウェーハ（ウェーハ２）の特徴であり、各ロット内のウェーハ２への補正として保存され、適用されてもよく、一方、別のウェーハには異なる補正、又は異なる補正の組合せが加えられる。代替的に又は追加的に、同じウェーハ（又はウェーハのロット）上の後続層を露光する場合に、エキスポートされたこのデータをウェーハグリッド情報として使用できる。次に、３３４でインポートされたデータは同様のリソグラフィツールに、又は全く異なるタイプのリソグラフィツールにインポートされてもよい。保存されたデータが、ウェーハグリッドの歪みを、使用される異なるツール及びプロセスの指紋である歪みと区別するならば、通常は良好なアライメント及びオーバーレイ性能を得るために必要な測定を繰り返さなくても、こうした性能を得るためにこのデータを使用し得る。

[0057] 上記の原理は様々な方法に適用することができ、次にその幾つかを例として記載する。

適用例：先行層からのグリッド情報の再使用
[0058] 図４及び図５は、ウェーハ（基板）Ｗ上の先行層内のアライメントマーク（ターゲット）４００上でアライメントセンサＡＬによって測定されたウェーハグリッドの歪みを補正するために使用できるアライメント情報の形態を示している。各ターゲットは、通常は軸Ｘ及びＹを有する規則的な矩形グリッド４０２に関連して定義される公称位置を有している。各ターゲットの実際の位置４０４の測定は公称グリッドからの偏差を明らかにする。

[0059] 図５に示すように、測定されたすべてのターゲットの位置４０４は、この特定のウェーハの歪んだウェーハグリッド４０６のモデルをセットアップするために数値的に処理することができる（図示した例では、公称グリッドの直線は曲線になり、より高次の（高度な）アライメントモデルを使用していることを示している。図示した歪みは実際の状態と比較して誇張してあることは言うまでもない）。位置合わせは、露光された各ウェーハのずれ（歪み）を補正できる補正メカニズムであるため、リソグラフィプロセスに特有の部分である。現在の層の露光中の位置合わせは、先行層に形成されたアライメントターゲットの位置を測定する。しかし、リソグラフィの現在の技術水準は、いずれかの先行層の露光用に測定されたグリッド情報を再使用せずに位置合わせを行うものである。

[0060] 連続層でアライメントモデルが同等に複雑である場合は、一般にその補正が認められ、良好なオーバーレイ性能が得られる。しかし、アライメントモデルの複雑さが層ごとに同等ではない場合は、これらのモデルを使用して加えられる異なった補正から直接、付加的なオーバーレイペナルティが生ずる。その結果、特定の製品層について高度なアライメントモデルが適用された場合、その製品層と直に位置合わせされ、且つ臨界オーバーレイ（例えばゲートとの接触）を有する後続の層も同一の又はさらに高度なアライメントモデルを適用する必要がある。何故なら、先行層に加えられるウェーハグリッドの補正は、その層に与えられたフィーチャが、高度なアライメントモデルの使用により余儀なくされる曲線又はより高次の歪みを含む歪んだグリッド４０６と位置合わせされることを意味するからである。

[0061] 来るべき製造ノード（例えば２８ｎｍ以下）では、プロセス誘起ウェーハグリッドの変形は、オーバーレイ誤差のより重大な原因となるであろう。その結果、いずれかの臨界層のオーバーレイは高度なアライメントモデルによって理想的に制御される必要がある。それと同時に、高度なアライメントモデルを使用すると位置合わせ情報の必要性が高まり、生産性が低下することが知られているが、その理由は単に、適用される複雑なアライメントモデルのための入力として十分なデータを確保するためにより多くの位置合わせマークを測定しなければならないからである。

[0062] （オーバーレイの要件を満たすために）高度なアライメントが使用される場合、オーバーレイの仕様に適合するために、後続層はウェーハごとのアライメント誘起ウェーハグリッドの補正を引き続き行う必要がある。これは、オーバーレイがペナルティを緩和するまですべての後続製品層について継続される。したがって、幾つかの問題点は、
・後続層で（同等に）高度なアライメントモデルを使用しない場合のオーバーレイペナルティ。これは、後続層に厳密なオーバーレイ要件がない場合にのみ受け入れられる。
・同じ又はより高度なアライメントモデルを使用するために多くのアライメントマークを測定する場合にあり得るスループットペナルティ。適用されるアライメント測定方式は、測定されるアライメントマークの数と位置に関する高度なアライメントモデル要件を満たさなければならない。
・連続する層の露光の間の時間が長く、したがってリソグラフィ装置のアライメントセンサ及びその他の部品の性能が層ごとに大幅にドリフトした場合にもオーバーレイペナルティが生ずる可能性がある。このタイプのエラーに対処するため、プロセスの補正とフィードバックスキャナ制御メカニズムが開発されている。それ自体はよく知られているこれらのメカニズムは、別個のメトロロジー装置を使用した先行して処理された基板の測定に基づく補足的な補正を行う（図１に図示せず）。

[0063] 図６は、第１の層に高度なアライメントモデルが適用される一方、後続の層には（同等に）高度なアライメントモデルを適用する必要がないデバイス製造方法の一部を示す。これは、第１の層を測定する際に装置によって生成される情報を再使用することによって行われる。これによってスループットペナルティが回避され、その間に生ずるあらゆるドリフトを補正する別のメカニズムによって、後続層（１つ以上）用に高度なアライメントモデルを使用する場合と同じオーバーレイ性能が達成される。要約すると、高度なアライメントモデルが先行層で使用された場合は、後続層の露光中に保存され、使用される各ウェーハ用の露光ごとの補正（ＣＰＥ）レシピの形態のウェーハグリッド補正を構築するために、先行層内のアライメントマークからの情報が使用される。これは、ＨＯＷＡなどの「簡単な」高度なモデルにも当てはまるし、ＲＢＦなどの現在開発中の極めて複雑なモデルにも同様に当てはまる。既知のリソグラフィ装置はプロセス補正の範囲の補正レシピを備えており、したがって、それは本願に開示される改良を実施する目的で付加的なＣＰＥコンポーネントを供給するプログラミングの問題である。

[0064] 図６に示されるプロセスは以下の通りである。
６００：現在のウェーハ又はウェーハのロットの露光に先立ち、リソグラフィ装置及び関連する処理装置が既知の方法でセットアップされ、較正され、使用され、モニタされ、試験ウェーハ、製品ウェーハなどの組合せからのデータを使用して再較正された。オーバーレイ及びその他の性能パラメータは、別個のメトロロジー装置ＭＥＴを使用して測定されてもよい。この較正及び制御努力の最終結果は、装置用のデータベース６０２に保存されたプロセス補正レシピＣＰＥ−Ｐ（プロセスＣＰＥ）である。当業者であれば理解されるように、補正を単一のレシピとして表すことは大幅な簡易化となる。実際には補正は、リソグラフィ装置のタイプ、特定のリソグラフィ装置、基板の特性、レジストの材料、現像ステップ、与えられるパターンの性質、どの性能パラメータを最適化すべきかなどに合わせて調整される。これらの異なる変数に特有の多くのサブレシピが生成され、組み合わされる。本明細書の記載目的で、これらのサブレシピを図３に示すレシピデータ３０６の一部である単一のレシピＣＰＥ−Ｐとして表すことができる。
６１０：高度なアライメントモデル用の測定は、ウェーハＷ上の第１の臨界層（Ｌ１）を露光する際にアライメントセンサＡＳを使用して行われる（図３に示す測定ステップ３０２の露光プロセス）。
６１２：高度なアライメントモデルから加えられるウェーハグリッド補正はウェーハごとにＣＰＥレシピＣＰＥ−Ｗとしてデータベース６１４に保存されるので、特定のウェーハＷ用に再使用することができる。（図３のデータ経路３３２がこれに対応する。）
６１６：同じウェーハＷ上に後続の臨界層（Ｌ２）を露光するときが来ると、標準アライメントモデル用に十分なアライメントマークが測定され、その数は層Ｌ１で使用される高度なモデルの場合よりも大幅に少ない。あるいは、「より簡単な」高度なモデル用に十分な数のアライメントマークが測定される。原理は単に、層Ｌ２用のモデルが必要とする測定がＬ１で使用される測定よりも少ないということだけである。例えば、両方の層用にＨＯＷＡモデルを使用しても、モデルの基本形態を変更せずにＬ２用の多項式次数を低減することができる。この例の場合、６パラメータの標準モデルが層Ｌ２用に適用され、これらの補正は図では６ＰＡＲのラベルが付されている。
６１８：第２の臨界層Ｌ２の露光用に、保存されている補正レシピＣＰＥ−Ｐ及びＣＰＥ−Ｗが検索され、補正の完全なセット６２０を得るために測定されたばかりのより簡単な補正６ＰＡＲと組み合わされる。
６２２：ウェーハＷのターゲット部分に所望のパターンを与えるためのリソグラフィ装置の露光プロセスで完全な補正が加えられ、先行層Ｌ１のフィーチャの上に層Ｌ２の所望のフィーチャを形成する。

[0065] 図示したプロセスは使用し易くするために自動化することができる。これによって、高度なアライメントモデルを活用することにより、その都度新たなアライメント情報に依存するのではなく、良好なオーバーレイに必要なグリッド補正をサブレシピとして保存することにより、予測されるスループットペナルティなしにオーバーレイが縮小される。アライメントセンサの測定性能は時間の経過と共にドリフトする可能性がある。このようなドリフトは一般に主としてより低次（０次及び１次）の項を有し、自動制御システム（図示せず）によって補償可能である。

[0066] 新規のプロセスの付加的な利点には、実際には自動化されたグリッド補正がリソグラフィに直接関わる装置及び制御コンピュータの同じクラスタ内で行われ、別個の「性能制御」クラスタをさほど介在させる必要がないことが含まれる。

[0067] ウェーハごとの補正ＣＰＥ−Ｗは、プロセス補正ＣＰＥ−Ｐが（望ましくは）ウェーハ特有の作用に関わりないと同様にプロセスの要因に実質的に関わりなく行われ、又は行うことが可能であることに留意されたい。これによって、保存された高度なアライメント補正を同じリソグラフィ装置だけではなく、デバイス製造プロセス全体の異なる製品層用に使用できるかも知れない別の装置にも加えることが可能になる。ＥＵＶ／ＤＵＶ、液浸／ドライなどの異なるリソグラフィ露光技術に適する補正を、各機械での高度なアライメントに必要な詳細な測定を繰り返さずに、各々の露光に適するウェーハ補正サブレシピと組み合わせることができる。

適用例：ウェーハ間のグリッド情報の再使用
[0068] 図３に示す原理は、ウェーハグリッドをより良好に描写し、補正するためにウェーハ間のよりフレキシブルなアライメントデータの取得と使用を可能にするためにも適用できる。これは特に、同様の製品ウェーハのバッチ又は「ロット」にわたる全体的なアライメント（オーバーレイ）性能を高めるために適用可能である。発明者らは、従来のアライメント実施態様には下記の欠点があることを確認した。
・スループットを考慮すると通常は、測定されるマーク数が数１０対のマーク（１対のマークがＸ位置とＹ位置とを測定）に制約される。このような多数のマーク対でもウェーハは部分的にしか特徴付けされない。ウェーハを完全に特徴付けするには、通常はより多くのマーク対が必要である。例えば、高度な補正モデルの可能性を引き出すには通常は８０〜３００対のマークが必要であろう。
・グリッド補正「指紋」がロット又はサブセットのすべてのウェーハで同様である場合でも、単一のウェーハのアライメントデータだけを使用すると、指紋を描写するには不正確である可能性があり、現行の制御するソフトウェアによってはサポートされない。
・ロット全体にわたる異なるウェーハ上の同じマークのサブセットを繰り返し測定してもグリッドの知識は増えない。

[0069] 一般に、これらの欠点によって、製品のオーバーレイを改善するための現代の「フィードフォワード」補正技術の効果が制限される。産業の趨勢は、ますますフィードフォワード補正を使用することに傾いている。例えば、昨今のマスクメトロロジー装置は、位置合わせとＣＤマスク指紋を特徴付けるデータを提供する。これによって、後続の基板の露光中にフィールド内補正のフィードフォワード生成が可能になる。この適用例によって、リソグラフィ装置アライメントセンサをメトロロジーセンサとして使用してフィードフォワード及びフィードバック補正の双方の利点を得ることが可能になる。

[0070] 図７は、露光サイドで加えられるフィールド間補正を生成するために測定サイドで行われるラインアライメントを利用するプロセスを示している。フィールド内補正をこのコンセプトの拡張として加えることができる。補正の粒度はロット内の又はロットにわたるウェーハごとの補正に至るまでロットごとの粒度であってよい。

[0071] ステップ７００などは、広義には図６の対応するステップ６００などと同じコンセプトのステップである。図６の例は同じ基板（ウェーハ）上の先行層から測定された補正の適用に関するものであったのに対して、この例は、図３のデータ経路３３０に対応して、同じロット内の異なるウェーハから測定された補正の集合及び／又は再使用を示している。さらにはこのコンセプトを同じ製造ライン内の異なるロットに拡張してもよい。簡略化するため図７の例では、図７はデバイス製造プロセス全体で単一の層の処理に言及するものと想定する。複数層を考慮に入れる場合は、必要ならば図６と図７の技術を互いに組み合わせることができる。

[0072] １ロットのウェーハの従来のアライメント及び露光手順に関する変更は下記のとおりである。ロット内の第１のウェーハ又は最初の幾つかのウェーハは、ロット内のその他のウェーハとは異なる処理がなされる。異なる処理が施されるウェーハの数は、以下に説明するように、設計と経験によって決められるべき問題である。

[0073] ７１０で、最初の幾つかのウェーハ（Ｗ１＋）は図３に概略的に示したプロセスによって露光中に幅広く位置合わせされる。フィールドごとのすべてのアライメントマークが全フィールド内で又はフィールドの３０％などの有意なサブセット内で測定される。フィールドごとに複数のマークを利用できるこのコンセプトの可能な拡張として、正確なフィールド内補正、並びにウェーハの（フィールド間の）スケール補正のための十分な測定を行うことができる。

[0074] ステップ７１０で測定されるウェーハの数は、最初にウェーハ特有の収差を除去するために必要な平均化に左右される。幾つかの処理誘起ロット内分布がある場合も、より多くの測定が望ましいことがある。例えば、後続のロット処理が２つのエッチングチャンバに分割されることが判明している場合は、２モード分布を予測できる。以下の記述では、「ロット」と呼ぶが、実際には製造ロット（通常は２５のウェーハ）のサブセットでよい「処理サブセット」を指し、及び／又はそれらの特性が十分に類似していれば１つ以上の製造ロットからのウェーハを含んでもよいことを付記しておく。７１２で、ロットの残りのウェーハ（Ｗｍ＋）に統計的に適用できる露光レシピＣＰＥ−Ｌごとの補正を得るために、最初の幾つかのウェーハでの広範な測定が統計的に組み合わされる。このレシピはデータベース７１４に保存される。

[0075] 第１のウェーハでのこの広範な位置合わせのための超過時間は、最初の幾つかのウェーハが幅広く位置合わせされ、補正され、通常はロットの開始時に行われる手直しの必要性が最小限になることで補償される。同様のロットが以前に位置合わせされ、露光されていれば、このような広範な位置合わせを軽減してもよいことに留意されたい。その先行ロットの測定によって作成されるロット補正レシピＣＰＥ−Ｌは現行のロットに補正の最初の見積もりとして使用できる。この技術を図６に示した技術と組み合わせることで、ロット補正レシピを先行層で行われた測定に基づくものにすることができる。

[0076] ７１６で、残りのウェーハ（Ｗｍ＋）用の従来の測定−露光サイクルが開始される。これらの各々の残りのウェーハは、例えば６パラメータモデルなどのより簡単なウェーハグリッドモデルを生成するのに十分なだけ測定される。７１８で、露光予定のウェーハ用のフルセットの補正７２０を得るために、保存されているロット補正レシピＣＰＥ−Ｌが検索され、より簡単なモデルと組み合わされる。以前と同様にプロセス補正サブレシピＣＰＥ−Ｐも組み合わされる。

[0077] リソグラフィツールが、例えば液浸又はスキャンアップスキャンダウン（ＳＵＳＤ）、又はステップレフトステップライト（ＳＬＳＲ）などの特定の指紋を露光サイドに有している実施形態では、この指紋はより早く特徴付けされ、測定サイドで画定されたグリッドの上部に追加される。これは補正レシピＣＰＥ−Ｐの一部であってもよい。

[0078] 図７のプロセスを適用することで以下の利点をもたらすことができる。
・補正がウェーハ１から、及び／又はロットごとにより良好になるので、ロット全体にわたってより良好なオーバーレイ及び改善されるオーバーレイの可能性が得られる。
・ウェーハごとの補正に至るまでより微細な補正粒度が可能になるためより良好なオーバーレイが得られる。
・最初のウェーハの完全な位置合わせが最初の適正なフィールド間及びフィールド内補正を可能にするため、新規の製品は、「センドアヘッドウェーハ」を必要としない。
最後の利点は、リソグラフィ装置が真空環境に収容されるＥＵＶリソグラフィ（極端紫外光）の脈略では特に有利である。新規の製品の場合でも、ウェーハがシステムから離れる必要はない。

[0079] 図８は、ステップ８００〜８２２が全体的に図７のステップ７００〜７２２に対応するこの適用例の修正バージョンを示している。原理、実施及び任意選択としてのフィーチャは、次に記載する相違を除けば図７と同様に図８にも該当する。第１の相違点は、図７では高度な補正レシピＣＰＥ−Ｌが最初の幾つかのウェーハのアライメントデータから生成され、次に、データベース７１４に保存されるのに対して、図８では、アライメントデータ自体がデータベース８１４に保存され、高度な補正レシピＣＰＥ−Ｌは露光の際に生成されることにある。これには一度だけ補正レシピを計算する場合と比較して余分な処理オーバーヘッドがかかるが、このオーバーヘッドは各々のウェーハＷｉに高度な補正モデルを適用した場合に生ずるオーバーヘッド未満である。それが処理オーバーヘッドではなく測定オーバーヘッドである場合は、高度なアライメントモデルを使用することは魅力あることではないが、処理オーバーヘッドであるならば問題ではない。

[0080] 第１の相違点に基づいて、ロットの露光を経て漸進的にモデリングと補正の精度を増強する第２の相違を加えることができる。データ経路８２４によって示されるように、データベース８１４内の増強された測定データセットを作成するために、後続の各々の露光中に行われるアライメント測定の結果を先行の測定結果と組み合わせることができる。一方では、この増強されたデータセットを例示のためだけにＣＰＥ−Ｌ’のラベルが付されている増強された補正レシピを計算するために使用することができる。すなわち、後続のウェーハ用の補正レシピ全体を又は一部を再計算することによって、各ウェーハで、又はそれが好ましい場合はウェーハのサブセットで行われる新たな測定に応じて補正レシピを発展させることが可能になる。一実施形態では、ステップ８１６でのアライメントマークの選択は、ウェーハグリッドを漸進的に完全に特徴付け（平均化）するために、ウェーハごとに異なっている。このことは、ステップ８１６、及びステップ８１０にも同様に当てはまる。数１０対のマークがウェーハごとに測定されるので、マーク位置の変更はオーバーレイに悪影響を及ぼさず、スループットにも影響しない。代替として８１６での測定は、先行ウェーハと同じ測定を単に繰り返して統計的精度を高めることもできる。しかし、異なるマスク選択を加える機会があれば、通常のようにウェーハごとの追加の測定オーバーヘッドが増加せずにグリッドの特徴付けをより豊富なものにすることができる。所望であれば、最も古いデータをモデルから「忘れても」よい。

[0081] 図８に示した方法のバージョンでは、ステップ８１６で収集された測定データを、より高次の歪みの別記の高度な補正の基底の一部として、及び基板支持体ＷＴａ／ＷＴｂ上のウェーハの位置、及び一次歪みを補正する６ＰＡＲのラベルが付されている標準の補正全体の基底として別個に使用することができる。高度なモデルでのデータの使用は、標準モデルによって行われる補正が高度なモデルのレシピにも含まれるため、重複（すなわち過剰補正）しないように行われる必要がある。そのための１つの技術は、測定値を高度なモデル用に使用される測定のデータベースに加える前に、この測定値から標準モデル補正値（６ＰＡＲ）から減算することである。別の技術は、標準値（６ＰＡＲ）と高度なレシピを別個に計算するのではなく、収集されたすべてのデータに基づいて単一の高度なモデルの値を計算することである。

[0082] 図６〜図８に示されるステップとデータの流れは実際的な実施態様を制限することを意図するものではなく、本明細書に開示する新規の技術の原理を示すことを意図するものである。例えば、レシピＣＰＥ−Ｌ、ＣＰＥ−Ｌ’などで再使用するためにデータベース８１４に保存されるデータは、アライメントマークから測定された生の位置情報でもよく、完成した補正レシピでもよく、又は中間的（準処理済み）データでもよい。当業者の読者は詳細な実施態様を容易に選択することができる。

[0083] 図７及び図８に一般に表される適用例は構成可能であり、以下の場合に有効に利用できる。すなわち、複数の処理チャンバがあるために複数モードの分布を有するロット、オーバーレイに対する重要な貢献として局所的なウェーハ変形を誘起するタイプの処理ステップである。

実施態様
[0084] 上記の方法のステップは、図１に示すリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵ内で自動化することができる。このユニットＬＡＣＵは図９に示すようなコンピュータアセンブリを含んでもよい。コンピュータアセンブリは、本発明によるアセンブリの実施形態での制御ユニットの形態の専用コンピュータでもよく、又はその代替としてリソグラフィ投影装置を制御する中央コンピュータでもよい。コンピュータアセンブリは、コンピュータ実行可能コードを含むコンピュータプログラムプロダクトをロードするように構成されてもよい。これは、コンピュータプログラムプロダクトがダウンロードされると、コンピュータアセンブリがレベル及びアライメントセンサＡＳ、ＬＳの実施形態を有するリソグラフィ装置の上述の使用を制御することが可能になる。

[0085] プロセッサ１２２７に接続されたメモリ１２２９は、ハードディスク１２６１、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１２６２、電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１２６３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２６４などの幾つかのメモリコンポーネントを備えてもよい。上記メモリコンポーネントのすべてが存在しなくてもよい。さらに、上記メモリコンポーネントがプロセッサ１２２７に対して、又は互いに物理的に近接していることは必須ではない。それらは離れていてもよい。

[0086] また、プロセッサ１２２７は、ある種のユーザインターフェイス、例えば、キーボード１２６５又はマウス１２６６に接続されてもよい。当業者に知られているタッチスクリーン、トラックボール、音声変換装置、又はその他のインターフェイスも使用できる。

[0087] プロセッサ１２２７は、フロッピーディスク１２６８又はＣＤＲＯＭ１２６９のようなデータキャリアからコンピュータ実行可能コードの形態などのデータを読み込み、状況によってはそれにデータを記憶するように構成された読み取りユニット１２６７に接続されていてもよい。また、当業者に知られているＤＶＤ又はその他のデータキャリアも使用できる。

[0088] プロセッサ１２２７は、出力データを紙に印刷するプリンタ１２７０だけでなく当業者に知られている、例えばモニタ又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）若しくは他の任意のタイプのディスプレイ１２７１に接続されてもよい。

[0089] プロセッサ１２２７は、入出力（Ｉ／Ｏ）を行う送受信機１２７３によって通信ネットワーク１２７２、例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などに接続できる。プロセッサ１２２７は、通信ネットワーク１２７２を介して他の通信システムと通信するように構成できる。本発明のある実施形態では、例えばオペレータのパーソナルコンピュータなどの外部コンピュータ（図示せず）から通信ネットワーク１２７２を介してプロセッサ１２２７にログインすることができる。

[0090] プロセッサ１２２７は、独立したシステムとして、又は各々が大きいプログラムのサブタスクを実行するように構成された、並列に動作する幾つかの処理ユニットとして実施できる。処理ユニットは、幾つかのサブ処理ユニットを有する１つ以上のメイン処理ユニットに分割することができる。プロセッサ１２２７の幾つかの処理ユニットは、別の処理ユニットから離れた位置にあって通信ネットワーク１２７２を介して通信してもよい。モジュール間の接続は有線でも無線でも行うことができる。

[0091] コンピュータシステムは、本明細書に記載する機能を実行するように構成されたアナログ及び／又はディジタル及び／又はソフトウェア技術を有する任意の信号処理システムであってもよい。

[0092] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「フィールド」／「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

[0093] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。

[0094] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

[0095] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁及び静電型光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。

[0096] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。

[0097] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、当業者には添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような発明を修正してもよいことが明らかである。さらに、本明細書のいずれか１つの実施形態に図示し、又は記載した構造的特徴又は方法のステップを別の実施形態にも同様に使用できることを理解されたい。

Claims (20)

1. パターニングデバイスからのパターンを基板上に転写する方法であって、
   （ａ）前記パターニングデバイスからの前記パターンをパターニング位置に保持された前記基板の少なくとも一部に与えるためのパターニングサブシステムを、リソグラフィ装置に備えるステップと、
   （ｂ）前記リソグラフィ装置内の基板支持体上に前記基板を装填するステップと、
   （ｃ）ステップ（ｂ）の後に、前記基板上の幾つかのアライメントマークの位置を測定するステップと、
   （ｄ）ステップ（ｃ）の後に、前記基板上の１つ以上の所望の位置に前記パターンを与えるように前記リソグラフィ装置を動作させるステップと、
   を含み、
   前記ステップ（ｄ）は、前記パターンが与えられる前記位置（１つ以上）を定義するために補正情報を使用するステップを含み、前記補正情報は、
   前記測定ステップ（ｃ）の結果に基づいた第１の補正情報と、
   ステップ（ｂ）の前に行われる測定に基づいて（ｉ）同じ基板、及び（ｉｉ）複数の同様の基板の少なくとも一方の上のアライメントマークの位置の第２の補正情報と、
   を含む、方法。
2. 前記第１及び第２の補正情報は共に、前記測定ステップ（ｃ）から得られるよりも詳細に局所的位置補正を定義する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の補正情報は、前記測定ステップ（ｃ）の結果から計算される第１組の位置補正を定義し、前記第２の補正情報は、ステップ（ｂ）の前に行われた前記測定に少なくとも部分的に基づいて計算される第２組の位置補正を定義し、前記第１組と第２組の位置補正は、ステップ（ｄ）の動作と組み合わせて適用される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記測定ステップ（ｃ）の結果は、ステップ（ｂ）の前の測定結果と組み合わせられ、前記第１及び第２の補正情報を組み込んだ単一セットの位置補正を計算するのに使用される、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記第２の補正情報は、多項式アライメントモデル、ゾーンアライメントモデル、及び放射基底関数モデルの１つを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記第２の補正情報は、前記同じ基板のアライメントマークの位置の測定に少なくとも部分的に基づいており、前記測定が先行パターンを前記基板に与える間に行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第２の補正情報は、前記同じパターンが先行して与えられた１つ以上の基板上のアライメントマークの位置の、先行して行われた測定に少なくとも部分的に基づく補正情報である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップ（ｃ）で行われる測定は、前記パターンを後続の基板に与える際に使用される増強された第２の補正情報を生成するために、前記先行して行われた測定の結果と共に処理される、請求項７に記載の方法。
9. 前記先行して行われた測定の収集、及び、前記第２の補正情報の生成、保存及び検索は、前記リソグラフィ装置のコンピュータ化されたコントローラによって自動的に行われる、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記リソグラフィ装置は、少なくとも２つの基板支持体を備え、前記パターニングステップ（ｄ）は、一方の基板支持体を使用して一方の基板上で実行され、前記ステップ（ｃ）は、他方の前記基板支持体を使用して他方の基板上で同時に実行される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法によってパターニングデバイスから基板上にパターンを転写し、前記与えられたパターンに従って製品のフィーチャを生成するように前記基板を処理するステップを含む、デバイス製造方法。
12. パターニングデバイスから基板にパターンを転写するリソグラフィ装置であって、
    前記パターニングデバイスからパターニング位置に保持された前記基板の一部に前記パターンを与えるためのパターニングサブシステムと、
    前記パターンを与えている間に前記基板を保持するための基板支持体と、
    前記装置の基準フレームに対する前記基板上のアライメントマークの位置を測定するための測定サブシステムと、
    前記リソグラフィ装置が前記基板支持体を上に保持された基板上の１つ以上の所望の位置に前記パターンを与えるように動作させるコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記基板を前記基板支持体上に装填した後に、前記測定サブシステムによって測定されたアライメントマークの位置に基づいて第１の補正情報を生成し、前記基板の装填前にアライメントマークの測定に基づく第２の補正情報をデータストアから検索し、前記与えられるパターンを前記所望の位置に配置することと組み合わせて、前記第１及び第２の補正情報を使用する、リソグラフィ装置。
13. 前記第１及び第２の補正情報は共に、前記基板支持体上に前記基板を装填した後に行われる前記測定から得られるよりも詳細な局所的位置補正を定義する、請求項１２に記載の装置。
14. 前記第２の補正情報は、多項式アライメントモデル、ゾーンアライメントモデル、及び放射基底関数モデルの１つを含む、請求項１３に記載の装置。
15. 前記コントローラは、先行のパターンを前記同じ基板に与えている間に、前記測定サブシステムを使用して行われる測定に少なくとも部分的に基づいて前記第２の補正情報を自動的に生成し、保存する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記コントローラは、前記同じパターンが先行して与えられた１つ以上の基板上のマークの位置の前記測定サブシステムを使用して行われた測定に少なくとも部分的に基づいて前記第２の補正情報を自動的に生成し、保存する、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記コントローラは、前記基板が装填された後に行われる前記測定の結果を前記先行して行われた測定の結果と共に自動的に処理し、前記パターンを後続の基板に与えるために使用される増強された第２の補正情報を生成し、保存する、請求項１６に記載の装置。
18. 前記リソグラフィ装置が少なくとも２つの基板支持体を備え、前記コントローラが、一方の基板支持体を使用して基板上にパターニングを行う一方で、同時に他方の前記基板支持体を使用して他方の基板上のアライメントマークの位置の測定を行う、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の装置。
19. １つ以上のリソグラフィ装置を制御する機械読み取り可能命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムであって、前記命令が、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実施するように装置を制御するコンピュータプログラム。
20. 請求項１１から１８のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置のコントローラをデータ処理装置に実施させる機械読み取り可能命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム。