JP2013084937A - オーバーレイ制御システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーレイエラーを小さくするための方法を提供すること。
【解決手段】アライメントマークと伴にウエハレベリングマップを用いてウエハを位置合わせするための方法が開示される。ウエハの再位置合わせを行うためのオーバーレイ補正パラメータを作成するための一組のアライメントマークを選択することができる。ウエハレベリングホットスポットに近いアライメントマーク、または再現性の低いアライメントマークは位置合わせの目的のためには選択されない。ウエハレベリングデータは、どのアライメントマークが低い再現性を有し、不安定なオフセットを作成するかを決定するために用いられる。ウエハレベリングデータは、ウエハ上の平らでない領域を特定する。安定なオフセットを有するアライメントマークだけが関連するオーバーレイ補正パラメータを算出するために使用される。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、オーバーレイ制御システムおよび方法に関する。

従来のリソグラフィツールのオーバーレイ制御システムは、アライメント装置を用いてウエハまたは基板を最適な位置に位置合わせする。レチクルパターンはウエハまたは基板上に周期的に転写された、下のレイヤーのグリッドに沿ってウエハ上にプリントされる。アライメントの際、グリッドを算出できるように、ウエハの表面上にプリントされたアライメントマークの位置が読まれる。アライメントプロセスの前に、ウエハの表面をマップし、そして、ウエハ全体のレベリングを決定するためにスキャンニング装置によってスキャンする、ウエハレベリングのステップがある。アライメントプロセスは、ウエハレベルに関して良い再現性があるときに最もうまく進む。そうでないと、レチクルパターンは十分な精度を持ってウエハパターンに重ね合わせることができない。

一般に、ウエハは真空チャックシステムを用いてウエハステージにチャックされる。しかしながら、極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィなどの次世代リソグラフィ技術を採用すると、真空チャックは静電チャック法に取って代わられる。静電チャックがウエハの全領域上に不均一ウエハレベリングシグネチャ（non-uniform wafer leveling signature）を招く可能性がより高いことは、認識されている。この不均一層は、ウエハがウエハステージにチャックされた後にも存在するウエハの歪みなどウエハ自身に起因するか、または、ウエハとウエハステージとの間の異物粒子の増加によって誘発される。結果として、この不均一レベリングはオーバーレイ登録エラーにつながる。なぜならば、レベリングが不均一であると、アライメント装置がウエハ上のアライメントマークを正確に検出できず、その結果グリッドを正確に決定することができなくなるからである。

特開２００１−３３２４９０号公報

本発明の目的は、オーバーレイエラーを小さくするためのオーバーレイ制御システムおよび方法を提供することにある。

実施形態のオーバーレイ制御システムは、ウェハステージ、ウエハステージ上にウエハを固定するウエハチャック、ウエハ表面上に転写され、予め読み取るように設定されたアライメントマーク群の座標を読み取るスキャニング装置、ウエハレベリングの計測を行うスキャニング装置であって、ウエハレベリングホットスポット（wafer leveling hotspots）に関連しない一組の前記アライメントマークの部分群を選択する前記スキャニング装置、前記アライメントマーク部分群に基づいて、オーバーレイ補正パラメータ（overlay correction parameters）を決定するプロセッサ、および前記オーバーレイ補正パラメータを用いて再位置合わせを行うアライメントコンポーネントを具備してなる。

実施形態の方法は、ウエハステージ上のウエハの位置を制御すること、前記ウエハの表面上にレチクルを重ね合わせること、前記重ね合わせることは、前記ウエハの前記表面上の一組のアライメントマーク群にマッチさせることをさらに具備すること、ウエハレベリングを行うこと、そして、しきい値ウエハレベリングシグネチャ（threshold wafer leveling signature）を超えるウエハレベリングホットスポットに関連しない一組のアライメントマークの部分群を選択すること、前記一組の前記アライメントマークの部分群に基づいて、オーバーレイ補正パラメータを算出すること、および前記オーバーレイ補正パラメータを用いて前記ウエハを再位置合わせすることを具備してなる。

図１は、主題発明の実施形態によるウエハアライメントシステムの代表的な概略図を例示する。 図２は、主題発明の実施形態によるウエハ表面上のホットスポットを示すウエハレベリングマップを例示する。 図３は、主題発明の実施形態によるウエハ上にレチクルパターンをウエハ上に形成されたグリッドに沿ってプリントした後のオーバーレイ登録エラーの読み出しを例示する。 図４は、主題発明の実施形態による位置合わせに対して除外されているアライメントマークを例示する。 図５は、主題発明の実施形態によるオーバーレイ制御のフローチャート図を例示する。 図６は、主題発明の実施形態による読み出されたアライメントマークの再現性をチャックするためのフローチャート図を例示する。 図７は、主題開示の実施形態の少なくともいくつかのためにアレンジされたコンピューティングデバイスの一例を例示するブロック図である。

本明細書内に説明される主題発明はオーバーレイ制御システムおよび方法を提供し、ここにおいて、スキャニング装置によって検出されるウエハ上のアライメントマークの位置は、レベリングデータに基づいて選択される。再現性のしきい値を超えないアライメントマークをアライメントのために使用するために、ウエハレベリングに関しての不均一領域（ウエハレベリングホットスポット）、または、ウエハレベリングホットスポットに近いアライメントマークは無視される。ここで、再現性は、過去に同じリソグラフィツールで処理されたウエハを含む複数のウエハ上のアライメントマークの読み出しを意味する。よって、オーバーレイ制御システムは、読み出し結果に非再現性のないアライメントマークによって誤った位置に誘導されることなく、ウエハを所望の位置に位置合わせする。

レベリングオフセットに再現性がある場合、その関連するオーバーレイエラーはオーバーレイ制御および大量生産にとって有害にはなりえない。何故なら、アライメント装置によって認識されるアライメントマークの位置は再現性があるはずであり、その結果、オーバーレイエラーもまた再現性があるはずであり、これは従来のオーバーレイ制御方法によって補償することができ、そこではオーバーレイ補正パラメータを次のロット処理にフィードすることができる。一方、ウエハとウエハステージとの間の異物粒子またはウエハの歪みによって生じるホットスポットがウエハレベリングにある場合、レベリングオフセットは、通常、非再現性または不安定で、再現性のないオーバーレイエラーにつながり、したがって、オーバーレイ制御および大量生産にとって有害である。

オーバーレイ制御システムは、ウエハをウエハステージ上に固定するウエハチャック、ウエハの表面に重ね合うレチクルを含むことができる。レチクルは、ウエハ上にプリントされたグリッドパターンの一部にマッチするように、規則的に配置された回路パターンを含むことができる。ウエハ上のグリッドパターンのグリッドは、ウエハ表面上の一組のアライメントマーク群の位置を読むことによって決定される。オーバーレイ制御システムはまた、ウエハレベリングを行い、そして、不均一レベリングシグニチャによって示されるホットスポットに関連する一組のアライメントマークの部分群を選択するスキャニング装置を含むことができる。必要に応じてメモリに結合されるプロセッサは、選択された一組のオーバーレイマークの読み出しに基づいて、オーバーレイ補正パラメータを決定することができる。そして、アライメンコンポーネントは、オーバーレイ補正パラメータを用いて、ウエハを再位置合わせすることができる。ここで、オーバーレイマークは、露光前にウエハ上にプリントまたは刻まれた１つのボックスおよび現在の露光ステップで今プリントされている他のボックスがある、従来のボックスインボックスマーク（box-in-box mark）とすることができる。前記マークは、バーインバー（bar-in-bar）、または何であれオーバーレイエラーの読み出しが可能なタイプのものとすることができる。また、他の実施形態では、オーバーレイマークは、レチクルよびウエハ上のアライメントマークとすることができ、そこではオーバーレイエラーはウエハ上にレチクルパターンを投影することによって読むことができ、そして、信号はこれらの重なり合っているマーク間のオフセットに依存する。

一実施形態では、ウエハステージは、データベースから受け取った一組の座標に基づいて、ウエハステージ上のウエハを動かすことができる。別の実施形態では、オーバーレイ制御システムは、プロセッサからオーバーレイ補正パラメータを受け取るアップデートコンポーネントをさらに含むことができ、そして、その後、一組のアップデートされた座標を作成することができる。次に、ウエハステージは、アップデートされた座標に基づいて、ウエハを再位置決めすることができる。他の実施形態では、スキャニング装置は、再現性しきい値未満であるアライメントマークに基づいて、アライメントに使われるアライメントマークの部分群を選択する。

以下の説明および添付された図面は、本明細書のある例示的な複数の態様を示す。しかしながら、これらの態様は、本明細書の原理が採用し得る様々な方法のうちの少数を示すものである。本明細書の他の利点および新規な特徴は、図面と併せて、開示された情報の以下の詳細な説明を考慮すれば、明らかになるであろう。

これから請求項に記載された対象の内容を図面を参照して説明し、図面の全体で、同様の参照番号は同様の要素を指すために使用されている。以下の記述においては、請求項に記載された対象の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が説明の目的で示される。しかしながら、これらの特定の詳細がなくても、請求項に記載された対象は実施でき得ることは明確であり得る。他の例では、請求項に記載された対象を容易に説明するために、周知の構造およびデバイスはブロック図の形で示される。

さて、図１を参照すると、主題発明の実施形態によるウエハアライメントシステムの代表的な概略図が示されている。ウエハアライメントシステム１００は、回路パターンがあるレチクル１０８、一組のアライメントマーク１０６、および、一組のオーバーレイマーク１０７を含む。光源１０２は、一組のアライメントマーク１０６、または、一組のオーバーレイマーク１０７をウエハ１１２上に投影するように、レチクル１０８を介して光１０４を投影する。オーバーレイエラーは、ウエハ上のオーバーレイマーク１１３とレチクル１０８から投影されたオーバーレイマーク１０７との相対位置、または、場合によってはウエハ上のアライメントマーク１１１とレチクル上のアライメントマーク１０６との相対位置を読むことにより、測定することができる。屈折または反射システム、反射屈折システム、ステップアンドリピートまたはステップアンドスキャンシステムおよび他の適切なシステムを用いて本発明を実施しても構わないことは理解すべきである。

真空または静電チャックシステムがあるウエハホルダ１１４はウエハ１１２を固定し、そして、ウエハステージ１１６に対して相対的に小さな回転を伴う一調整を行うために提供される。ウエハステージ１１６は、ｘ方向およびｙ方向に二次元的に移動可能である。ウエハステージ１１６およびウエハホルダ１１４はコントローラ１２６によって制御される。コントローラ１２６は、ウエハの位置合わせおよび位置決めのために、（複数のモータ（不図示）を介して）ウエハホルダ１１４の回転およびウエハステージ１１６の移動をもたらすコマンドを提供する。コントローラ１２６は、本明細書に記載された様々な機能を実行するために、システム１００内の様々なコンポーネントを制御および動作するためにプログラムされたプロセッサ１２０を含む。本発明に関する機能を実行するためにプロセッサ１２０にプログラムすることができる方法は、本明細書内に提供される説明に基づいて当業者であれば容易に明きからになるであろう。

プロセッサ１２０に動作可能に結合されたメモリ１２２もまたコントローラ１２６内に含まれ、そして、本明細書に記載されたシステム１００の動作機能を実行するためのプロセッサ１２０によって実行されるプログラムコードを格納する働きをする。メモリ１２２は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。ＲＡＭは、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムがロードされるメインメモリである。メモリ１２２はまた、レチクル位置、ウエハ位置、レチクル座標テーブル、ウエハ座標テーブル、アライメントマーク情報、仮想アライメントマークを決定するためのプログラム、および、本発明を実行するために使用するその他のデータなどの情報を一時的に記憶するためのストレージ媒体としての働きをする。大量のデータ記憶のためには、メモリ１２２はハードディスクドライブも含むことができる。

電源１１８は、システム１００に動作電力を提供することができる。任意の適切な電源（例えば、バッテリ、ラインパワー）が本発明を実行するために使用し得る。

システム１００はまたスキャニング装置１１０を含むことができる。スキャニング装置１１０は、図１に示されるように、光源１０２によって形成される光軸に対して斜めに、配置することができる。スキャニング装置１１０はまたオフセットを与えて光軸に対して平行に配置することができる。スキャニング装置１１０は、ウエハ表面上にプリントされたアライメントマークから散乱および拡散した光を受け取る光素子（photo-element）（不図示）を含むことができる。スキャニング装置１１０は、光スポットの振動期間に光素子によって出力された光電子の信号に同期して整流し、そして、アライメントマークの理想的なグリッドからのアライメントマーク偏差に対応するアライメント信号を出力するシステムを含むことができる。上記理想的なグリッドに沿ってレチクル上の回路パターンはウエハ表面上に投影される。

スキャニング装置はまたウエハレベリングを行うためのシステムを含むことができる。ウエハレベリングは、ウエハ１１２の異なる部分の相対的な高さを決定するために行われる。次に、アライメントマーク１０６のグリッドからのアライメントマーク偏差を示すアライメント信号と伴に、ウエハ１１２のトポグラフィを描いたマップを用いることができる。ウエハ１１２のトポグラフィによっては、局所的なトポグラフィ勾配（topographical gradient）またはアライメントマーク下に異常があると、偏差を示すアライメント信号は、実際には、正しい偏差ではないこともある。

ウエハレベリングは、ウエハ１１２の表面で反射する（ウエハ表面上のフォトレジスト層と反応しない波長の）光のビームを用いる光学システムを含むことができ、そして、その反射光はウエハ１１２のトポグラフィを決定するために解析される。ウエハレベリングは、ｘ方向およびｙ方向の一方または両方におけるウエハ１１２の傾きの程度を決定するためにも用いることができる。次に、傾きの程度はウエハステージによって修正される。本発明に係る機能を実行するためにスキャニング装置が行うウエハレベリングの方法は、本明細書で提供される説明に基づいて当業者には容易に明らかになるであろう。

ウエハレベリングによって作成される（図２にさらに表現される）ウエハ１１２のトポグラフィマップは、ホットスポットまたはウエハの持ち上がった領域を示すことができる。これらの局所的な上昇は、ウエハ１１２の表面上に投影されたアライメントマーク１１１のグリッドまたはオーバーレイマーク１１３が歪んでいる可能性がある領域であり、それだから、ウエハ１１２の位置合わせ時には無視すべきである。スキャニング装置１１０は、どのアライメントマークがウエハ１１２上の（図４に表される）ホットスポットに対応するのかを決定するために、ウエハレベリング結果をアライメントマークの位置およびグリッドと照合することができる。一旦照合すれば、スキャニング装置１１０は、ホットスポットと関連しない一組のアライメントマークの部分群を選択することができる。

コントローラ１２６は一組のアライメントマークについての情報を受け取ることができる。このような情報は、どのアライメントマークが選択されたか、アライメントマークの位置、および、理想的なグリッドからのアライメントマークの偏差を含むことができる。上記理想的なグリッドに沿ってレチクル１０８上の回路パターンはウエハ１２上に投影される。プロセッサ１２０は、オーバーレイ補正パラメータを決定するために、一組のアライメントマークを解析できる。オーバーレイ補正パラメータは、ウエハ１１２の最適な配置に関して、ウエハ１１２のオフセットを規定することができる。オーバーレイ補正パラメータはまた、所定の許容範囲内にウエハ１１２を再位置決めするために、どのようにウエハ１１２を移動するかについての情報を含むことができる。

オーバーレイ補正パラメータは、ｘ方向およびｙ方向の並進のオフセットだけではなく、ウエハレベリング・トポグラフィマップからの情報を用いて、ｚ軸周りの回転のオフセットおよび傾き誘発のオフセットも含むことができる。並進および回転のオフセットは、ウエハ１１２の表面にプリントされたオーバーレイマーク１１３の読み出し、または、アライメントマーク１１１の読み出しに基づいて、決定することができる。

プロセッサ１２０によって一度計算されたオーバーレイ補正パラメータは、記憶のためにメモリ１２２に送ることができる。アライメントコンポーネント１２８は、オーバーレイ補正パラメータを引き出すことができ、そして、ウエハ１１２を再位置合わせできるように構成することができる。アライメントコンポーネント１２８は、ウエハ１１２およびウエハホルダー１１４を正しい位置に動かすために、ウエハチャックに命令（instructions）を送ることができる。

オーバーレイ補正パラメータはアップデートコンポーネント１２４によっても引き出すことができる。アップデートコンポーネント１２４は、メモリ１２２内に記憶できる新しい一組のアップデータ座標を生成することができる。アップデート座標は、ウエハ座標テーブル内に記憶された座標を置き換えることができ、または、オリジナル座標と一緒に記憶することができる。一実施形態では、アップデート座標は、より良い位置合わせのために他のウエハをウエハステージ上に動かすために用いることができる。別の実施形態では、ウエハチャックは、アップデートされた一組の座標を用いて、ウエハ１１２を再位置決めすることができる。一旦、アップデートされた一組の座標を用いて、ウエハチャックがウエハ１１２を再位置決めすると、スキャニング装置１１０は再びウエハレベリングを行うことができ、そして、アライメントマーク１１１および１０６によってオーバーレイをチックすることができ、または、ウエハ上にオーバーレイマーク１０７をプリントした後にウエハ上のオーバーレイマーク１１３とのオーバーレイをチックすることができる。もしオフセットがあれば、新しい一組のオーバーレイ補正パラメータを決定することができ、そして、そのプロセスを繰り返す。このプロセスはウエハが正しく位置合わせされるまで繰り返すことができる。

次に図２を見ると、主題発明の実施形態によるウエハ表面上のホットスポットを示すウエハレベリングマップが示されている。ウエハレベリングマップ２００は、ウエハ表面の表現（representational）トポグラフィカルマップを描いている。凡例２０４によって示された異なる濃淡はウエハの相対的な高さに相当する。マップ２００にはホットスポット２０２が示されている。相対的な高度差はミクロン（μｍ）単位で測定されている。ウエハの平均の高さは、平均値かそれとも中央値を０μｍの基準線として割り当てることができ、ウエハの残りの表面は基準線に対して測定される。

トポグラフィカルマップを用いることでホットスポットの位置を発見および決定することができる。ホットスポットは、ウエハとウエハステージとの間の異物粒子の存在を示唆する、異常に高くなった領域に相当することができる。他の実施形態では、ホットスポットは、窪み（depressions）、または、基準線に関して負の高度に相当することができる。膨らみ（bulges）が投影されたグリッドをゆがめることによって、グリッド線がウエハ表面上のオーバーレイマークと整列することを不可能にして、位置合わせに影響を及ぼすのと同様に、窪みは位置合わせに影響を及ぼす。

ウエハレベリングマップはスキャニング装置によって生成することができる。スキャニング装置は、トポグラフィカルマップを生成するために、コリメート光ビームまたはレーザーを用いることができる。優先的には、光の波長はウエハ表面上のフォトレジスト層と反応しないものである。スキャニング装置からの光ビームはウエハの表面から反射してくることでき、そして、その結果もたらされる後方散乱を分析することで、ウエハ表面の相対的な高さを測定することができる。

図２に示されたホットスポット２０２は、基準線の上方の０．２５μｍの相対的な高度に相当することができる。ホットスポット２０２は、０．２５μｍ上の相対的な高度には限定されないことは理解され、実際、基準線の上方または下方の０．０５μｍから０．５μｍまでの任意の高度とすることができる。上昇（elevation ）または窪み（depression）がホットスポットとみなされるカットオフポイントは用途によって決まる。

いくつかの実施形態では、リソグラフィ用途は厳しい許容範囲内で行う必要がある場合があり、そこで、基準線の上方または下方の高度の０．０５μｍカットオフが用いられ得る。他の実施形態では、効率を改善し、そして、ウエハの位置合わせに費やす時間を減らすために、より高いカットオフを用いることも有益であり得る。

次に図３を見ると、主題発明の実施形態によるグリッドに沿ってレチクル１０８上のパターンをウエハ１１２上にプリントした後のオーバーレイマークの読み出しの図面が示されている。マップ３００は、ウエハの表面をスキャンしているときにスキャニング装置が見るものを表している。グリッド線３０４はウエハ上のグリッドを表しており、それに沿ってレチクル１０８上のパターンは光源からの露光光によってプリントされるべきである。グリッド線３０４の交点の矢はオーバーレイ読み出しに相当し、それはグリッド線３０４に関してプリントされたパターンのオフセットを表す。

オーバーレイマーク３０２はウエハ表面上にプリントすることができ、そして、それらの配置はグリッド線３０４に関連してウエハの適切な位置を示す。オーバーレイマーク３０２は番号を付けることができ、または、座標系を用いて識別することができる。番号が付けられたオーバーレイマークに対応する座標は、データベース内に記憶することができる。グリッド線交点（gridline intersections）もまた番号を付けることができ、または平行座標系を用いて識別することができる。データベースはまた、交点およびどのオーバーレイマークがどの交点に対応するかに関連する情報を記憶することができる。

図４は、主題発明の実施形態による位置合わせに対して除外されているアライメントマークを例示する。イメージ４００は、図２に示されたウエハレベリングマップを図３に示されたオーバーレイマークおよびグリッド線のスキャンと比較した結果である。アライメントマーク４０２はホットスポット２０２に対応する場所にある。ホットスポット２０２での上昇（elevation）は用途仕様カットオフしきい値よりも上であるので、上記場所でのウエハの表面上のアライメントマークはグリッド計算のためには考慮されない。それは、ホットスポット２０２によって生じた歪みは、不正確となる関連したオーバーレイ補正パラメータを生じるからである。

一実施形態では、歪みの程度はスキャニング装置によって測定することができる。スキャニング装置は、ウエハレベリングマップをグリッド線および付随のアライメントマークと比較することができる。前記マップおよびイメージを分析することにより、スキャニング装置は、各アライメントマークに再現性の程度を割り当てることができる。再現性しきい値を満たさないアライメントマークは、さらに高い歪みを引き起こすだろうから、考慮から除外される。再現性は、グリッド線の歪み（どれくらいグリッド線が平行かを測定すること）に基づいて、または、グリッド線およびアライメントマークのフォーカスの程度に基づいて、決定できる。平行でないグリッド線はウエハが傾斜していることを示す。フォーカスがずれたグリッド線は、ウエハ表面が基準線の上方または下方の高度にあることを意味する。

アライメントマークの再現性とアライメントマークの相対的な上昇（elevation）とは一般に相互に関係があるが、その関係は因果関係ではない。ホットスポットに置かれたアライメントメークは良い再現性を持つ可能性はある。もしホットスポットがアライメントマーク近傍で水平（level）であると、アライメントマークは高い再現性を有することができるが、斜面（gradient）に置かれたアライメントマークは悪い再現性を有することがある。スキャニング装置は、各アライメントマークの再現性、または、アライメントマークがホットスポットに対応するかどうかに基づいて、オーバーレイ補正パラメータを決定するために用いる一組のアライメントマークからアライメントマーク４０２を除くことができる。ユーザーは、用途に基づいて、どの方法が望ましいかを選択することができる。

次に図５を見ると、主題発明の実施形態によるオーバーレイ制御のフローチャート図が示されている。方法５００は、本明細書で説明される技術を用いるウエハの位置合わせに含まれるステップを示す。ステップ５０２で、ウエハはウエハステージ上に載置される。ウエハは、静電チャックまたは真空チャックを用いて載置することができる。ウエハチャックは、データベースに記憶された一組の座標を用いてウエハを位置決めする。座標はウエハステージ上におけるウエハの位置および方向を定める。

ステップ５０４では、ウエハはレベルされ、そして、ホットスポットが特定される。ウエハレベリングは、ウエハの表面のトポグラフィカルマップを作成するスキャニング装置によって行うことができる。ウエハの平均エレベーション（average elevation）または基準線エレベーション（baseline elevation）に関連してのウエハ表面上のピーク（peaks）またはデプレッション（depressions）の位置を突き止めることができる。ピークまたはデプレッションが、ウエハの基準線エレベーションの上方または下方の０．０５μｍから０．５μｍの範囲内に収まるなら、その領域はホットスポットであると特定できる。正確なしきい値は、各リソグラフィ用途の精度要求によって用途毎に変えることができる。

ステップ５０６では、ウエハの表面からアライメントマークがスキャニング装置によって読み取られる。アライメントマークは、ウエハ表面中に刻み込むか、または、ウエハ表面上にプリントすることができる。ウエハの上方に置かれたレチクルからウエハ上にグリッド線が投影される。投影されたグリッド線の交点（intersection）は、ウエハ上のオーバーレイマークの位置に対応する。スキャニング装置で読まれたアライメントマークのイメージはウエハレベリングマップと比較することができ、ホットスポットの上または近傍のアライメントマークを特定することができる。

一旦、これらのアライメントマークが特定されると、他のアライメントマークを関連するオーバーレイ補正パラメータを算出するために用いることができる。オーバーレイ補正パラメータは、ウエハ上のグリッドと適切に位置合わせされる方法でレチクル１０８上のパターンをプリントするために、ウエハをどのように並進運動および回転運動で動かすべきかについての情報を含むことができる。オーバーレイ補正パラメータを使って、ウエハチャックは、ウエハを正しい位置に再位置決めすることができる。

ステップ５０８では、オーバーレイ補正パラメータが既に作成されているのであれば、ウエハは、データベースに記憶されたオーバーレイ補正パラメータを用いて、再位置合わせされる。これらの新しいオーバーレイ補正パラメータは、今しがた算出されたオーバーレイ補正パラメータを補ったり、または、今しがた算出されたオーバーレイ補正パラメータに優先することができる。

ステップ５１０では、ウエハを再位置決めした後に、ウエハを露光することができる。ステップ５１２で、ウエハを露光するときに、所望の露光配置を表しているオーバーレイをウエハ上に置くことができる。ステップ５１４で、スキャニング装置はオーバーレイ測定を露光結果と比較することができ、そして、補正が必要かを決定することができる。補正が必要で、そして、オーバーレイ測定が仕様にマッチしない場合、ウエハを手直しするかまたは新しいウエハをロードすることができ、そして、より正確なオーバーレイ補正パラメータを取得するためにその処理は繰り返される。ステップ５１６で、オーバーレイ測定が仕様にマッチする場合、ウエハは次にステップに送られる。

次に図６を見ると、主題発明の実施形態による読み出されたアライメントマークの再現性をチャックするためのフローチャート図が示される。ステップ６０２で、アライメントマークは、スキャニング装置によって、ウエハの表面から読み取られる。スキャニング装置は、レチクル１０８上のパターンをウエハ上にプリントすることができるようにするためのグリッドを決定できるように、アライメントマークのｘおよびｙ座標を読むことができる。

ステップ６０４で、アライメントマークの再現性をチェックする。これを行うために、アライメントマークおよびその位置をウエハレベリングマップと比較する。ウエハレベリングマップは、ウエハ表面のトポグラフィおよび相対的なエレベーションを示すことができる。ホットスポット等のデプレッションまたはピークに横たわるアライメントマークは再現性に乏しい。図４に関連して説明したように、ホットスポットに位置するアライメンマークが良い再現性を有する可能はある。ホットスポットがアライメントマークの近傍で水平（level）なら、アライメントマークは高い再現性を持つことができるが、傾斜上に位置するアライメントマークは低い再現性を持つ可能性がある。

再現性は、グリッド線の歪み（どのくらいグリッド線が平行かを測ること）に基づいて、または、グリッド線およびアライメントマークのフォーカスの水平（level）に基づいて決定することができる。平行ではないグリッド線はウエハ表面が傾斜していることを示すことができる。

ステップ６０６で、再現性がしきい値を超えるか否かを決定する。再現性しきい値を満たさないアライメントマークは考慮から除外される。何故なら、それは歪みの増加を招き、そして、それをオーバーレイ補正パラメータの計算に用いると、計算が不正確になるからである。再現性しきい値は、望まれる精度に依存して変わることができる。再現性しきい値はサブミクロンの単位で測ることができ、そして、それはアライメントマークの相対的な正確さを表す。しきい値レベルは０．００３μｍから０．００４μｍであることが望ましい。

ステップ６０８で、選ばれたアライメントマークの再現性がしきい値以内であれば、そのアライメントマークはウエハの位置合わせに用いることができ、そして、オーバーレイ補正パラメータの算出に使用される一組のアライメントマークに加えられる。ステップ６１２で、アライメントマークが全て読まれたら、ウエハアライメントは、一組のアライメントマークから算出されたオーバーレイ補正パラメータに基づいて、ステップ６１４で実行される。アライメントマークがまだ全ては読まれていなければ、そのプロセスは全てのアライメントマークが読まれるまで繰り返される。

ステップ６１０で、アライメントマークの再現性がしきい値を超えたら、アライメントマークは、位置合わせ用いられる一組のアライメントマークには入れられない。

図７は、主題開示の実施形態の少なくともいくつかのためにアレンジされたコンピューティングデバイスの一例を例示するブロック図である。非常に基本的な構成７０２では、コンピューティングデバイス７００は一般には一つまたは複数のプロセッサ７０４と、システムメモリ７０６とを含む。メモリバス７０８は、プロセッサ７０４とシステムメモリ７０６との間の通信に用い得る。

所望の構成によっては、プロセッサ７０４は、マイクロプロセッサ（μＰ）、マイクロコントローラ（μＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）またはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプでも構わないが、それらには限定されない。プロセッサ７０４は、一次キャッシュおよび二次キャッシュなどの２以上のレベルのキャッシング、プロセッサコア７１４およびレジスタ７１６を含んでも構わない。プロセッサコア７１４の例は、数値演算ユニット（ＡＬＵ）、浮動小数点演算ユニット（ＦＰＵ）、デジタルシグナルプロセッシングコア（ＤＳＰコア）またはそれらの任意の組合せを含んでも構わない。メモリコントローラ７１８の例もまたプロセッサ７０４と共に使用されても構わないし、または、いくつかの実装ではメモリコントローラ７１８はプロセッサ７０４の内部部品でも構わない。

所望の構成によっては、システムメモリ７０６は、揮発性メモリ（ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）またはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプでも構わないが、それらには限定されない。システムメモリ７０６は、オペレーティングシステム７２０、１つまたは複数のアプリケーション７２２およびプログラムデータ７２４を含んでも構わない。アプリケーション７２２は、本明細書内に記載された機能を行うようにアレンジされたウエハアライメントモジュールを含んでも構わない。プログラムデータ７２４は、ウエハアライメントプロセスおよびリソース情報を含んでも構わない。いくつかの実施形態では、アプリケーション７２２は、オペレーティングシステム７２０上でプログラムデータ７２４と共に動作するためにアレンジされても構わない。

コンピューティングデバイス７００は追加のフィーチャまたは機能、および、基本構成７０２と任意の必要なデバイスおよびインターフェースとの間の伝達を容易にするための追加のインターフェースを有していても構わない。例えば、バス／インターフェースコントローラ７３０は、ストレージインターフェースバス７３４を介して、基本構成７０２と１つまたは複数のデータストレージデバイス７３２との間の伝達を容易にするために使用されても構わない。データストレージデバイス７３２は、リムーバブル・ストレージデバイス７３６、非リムーバブル・ストレージデバイス７３８またはそれらの組合せでも構わない。リムーバブル・ストレージデバイスおよび非リムーバブル・ストレージデバイスの例を数例をあげると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブなどの磁気ディスクデバイス、コンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光学ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）およびテープドライブを含む。コンピュータストレージメディアの例は、コンピュータ読取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータなどの情報の記憶のための任意の方法または技術で実施できる揮発性および不揮発性、リムーバブルおよび非リムーバブルメディアを含むことができる。

システムメモリ７０６、リムーバブル・ストレージデバイス７３６および非リムーバブル・ストレージデバイス７３８は、コンピュータストレージメディアの例である。コンピュータストレージメディアは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、または、所望のデータを記憶するために使用でき、そして、コンピューティングデバイス７００によってアクセスできる他のメディアを含むことができるが、それらには限定されない
コンピューティングデバイス７００はまた、バス／インターフェースコントローラ７０３を介して、様々なインターフェースデバイス（例えば、出力デバイス７４２、周辺インターフェース７４４および通信デバイス７４６）から基本構成７０２への通信を容易にするためのインターフェースバス７４０を含むことができる。出力デバイス７４２の例は、１つまたは複数のＡ／Ｖポート７５２を介してディスプレイまたはスピーカなどの様々な外部デバイスと通信するように構成され得る、グラフィック処理ユニット７４８およびオーディオ処理ユニット７５０を含む。周辺インターフェース７４４の例は、１つまたは複数のＩ／Ｏポート７５８を介して入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイスなど）または他の周辺デバイス（例えば、プリンタ、スキャナなど）と通信するように構成され得る、シリアルインターフェースコントローラ７５４またはパラレルインターフェースコントローラ７５６を含む。通信デバイス７４６の例は、１つまたは複数の通信ポート７６４を介してネットワーク通信リンク上で１つまたは複数の他のコンピューティングデバイス７６２との通信を容易にするようにアレンジされ得る、ネットワークコントローラ７６０を含む。

ネットワーク通信リンクは通信媒体の一例でも構わない。通信媒体は、一般には、コンピュータ読取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、または、搬送波または他の搬送機構などの他の変調データ信号中のデータによって具現化することができ、そして、任意の情報伝達メディアを含むことができる。“変調データ信号”は、信号の特性の１つまたは複数が設定された、または、信号中の情報をエンコードするような方法で変化された信号でも構わない。例として、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接配線接続（direct-wired connection）などの有線媒体、および、音響、無線（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）などの無線媒体およびその他の無線媒体を含むことができるが、それらには限定されない。コンピュータ読取り可能媒体の用語は、本明細書内で用いられているように、ストレージ媒体および通信媒体の両方を含み得る。

コンピューティングデバイス７００は、上記の機能のいずれかを含む、携帯電話、個人用携帯用情報端末（ＰＤＡ）、個人用メディア・プレーヤー、ウェブ腕時計デバイス、個人用ヘッドセットデバイス、特定用途向けデバイスまたはハイブリッドデバイスなどのスモールフォームファクタなポータブル（またはモバイル）電子デバイスの一部として実装されても構わない。コンピューティングデバイス７００はまた、工業オートメイーション環境内のコントローラとして、または、ラップトップコンピュータ構成および非ラップトップコンピュータ構成の両方を含むパーソナルコンピュータとしてとして実装されても構わない。

実施形態以外さもなければ示唆された以外の、明細書および特許請求の範囲内において用いられる、材料の量、反応条件などに言及した全ての数字、数値および／または表現は、全ての場合において、用語“約”によって変更可能であると解するべきである。

所定の特性に対しての任意の数字または数値範囲に関して、一つの範囲内の数字またはパラメータと、同じ特性に対しての異なる範囲内の他の数字またはパラメータとを組み合わせて、ある数値範囲を生成しても構わない。

以上述べた実施形態の上位概念、中位概念および下位概念の一部または全ては、例えば以下のような付記１−２１で表現できる。

［付記１］
ウエハステージ上にウエハを移動（固定）するウエハチャック、ウエハ表面上の一組のアライメントマークにマッチする、レチクルからグリッドに沿ってプリントされたパターンを用いて、ウエハレベリングを行うスキャニング装置であって、ウエハレベリングホットスポット（wafer leveling hotspots）に関連しない一組の前記アライメントマークを選択する前記スキャニング装置、前記一組の前記アライメントマークに基づいて、オーバーレイ補正パラメータ（overlay correction parameters）を決定するプロセッサ、および前記オーバーレイ補正パラメータを用いて再位置合わせを行うアライメントコンポーネント
を具備してなるオーバーレイ制御システム。

［付記２］
前記ウエハチャックは、少なくとも静電チャックまたは真空チャックの一方である付記１に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記３］
前記ウエハチャックは、データベースから受け取った一組の座標に基づいて、前記ウエハステージ上に前記ウエハを移動（固定）する付記１に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記４］
前記オーバーレイ補正パラメータを受け取り、そして、アップデータされた一組の座標を作成するアップデータコンポーネントをさらに具備してなる付記１に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記５］
前記アップデータコンポーネントは、前記アップデータされた一組の座標を前記データベースに送る付記４に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記６］
前記スキャニング装置は、再現性しきい値（reproducibility threshold）未満である前記アライメントマークに基づいて、前記一組の前記アライメントマークを選択する付記１に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記７］
前記一組の前記アライメントマーク内に存在しないアライメントマークは、前記オーバーレイ補正パラメータを決定するためには、選択されない付記１に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記８］
前記ウエハチャックは、前記データベースから受け取った前記アップデートされた一組の座標に基づいて、前記ウエハを再位置決めする付記５に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記９］
前記アップデートされた一組の座標に基づいて、前記ウエハチャックが前記ウエハを再位置決めすることに応えて、前記スキャニング装置は、前記ウエハレベリングを再び行う付記８に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記１０］
ウエハステージ上にウエハを移動（固定）すること、前記ウエハの表面上にレチクルを重ね合わせること、前記重ね合わせることは、前記ウエハの前記表面上の一組のアライメントマークにマッチさせることをさらに具備すること、ウエハレベリングを行うこと、そして、しきい値ウエハレベリングシグネチャ（threshold wafer leveling signature）を超えるウエハレベリングホットスポットに関連しない一組のアライメントマークを選択すること、前記一組の前記アライメントマークに基づいて、オーバーレイ補正パラメータを算出すること、および前記オーバーレイ補正パラメータを用いて前記ウエハを再位置合わせすることを具備してなる方法。

［付記１１］
前記ウエハステージ上が前記ウエハを位置合わせすることは、データベースから受け取った一組の座標に基づいている付記１０に記載の方法。

［付記１２］
前記オーバーレイ補正パラメータに基づいて、アップデータされた一組の座標を作成すること、および、前記アップデータされた一組の座標を前記データベースに送ることをさらに具備してなる付記１１に記載の方法。

［付記１３］
前記一組のアライメントマークを選択することは、再現性しきい値未満のアライメントマークを選択することをさらに具備してなる付記１０に記載の方法。

［付記１４］
前記ウエハを再位置合わせすることは、前記アップデートされた座標を用いて、前記ウエハを再位置決めすることをさらに具備してなる付記１２に記載の方法。

［付記１５］
前記ウエハを再位置決めすることに応えて、ウエハレベリングを再び行うことをさらに具備してなる付記１４に記載の方法。

［付記１６］
所定の仕様に合っている前記ウエハレベリングに応えて、バッチ処理のために、前記アップデートされた座標を用いる付記１５に記載の方法。

［付記１７］
所定の仕様に合っていない前記ウエハレベリングに応えて、新しいオーバーレイ補正パラメータを算出する付記１５に記載の方法。

［付記１８］
前記レチクル上のパターンを対象ウエハ上に転写すること、および前記対象ウエハを加工することをさらに具備してなる付記１０に記載の方法。

［付記１９］
ウエハの表面のウエハレベリングを行い、そして、ウエハレベリングホットスポットに関連しない一組のアライメントマークを選択するための手段、前記一組のアライメントマークに基づいて、オーバーレイ補正パラメータを計算するための手段、および前記オーバーレイ補正パラメータを用いてウエハを再位置合わせするための手段を具備してなるオーバーレイ制御システム。

［付記２０］
前記オーバーレイ補正パラメータに基づいて、アップデータされた一組の座標を作成するための手段、および前記アップデートされた一組の座標を用いて、第２のウエハを位置決めするための手段をさらに具備してなる付記１９に記載のオーバーレイ制御システム。

［付記２１］
前記ウエハを再位置合わせすることに応えて、ウエハレベリングを再び行うための手段、所定の仕様に合わないウエハレベリングに応えて、新しいオーバーレイ補正パラメータを算出するための手段をさらに具備してなる付記１９に記載のオーバーレイ制御システム。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる

Claims (6)

1. ウェハステージ、
   ウエハステージ上にウエハを固定するウエハチャック、
   ウエハ表面上に転写され、予め読み取るように設定されたアライメントマーク群の座標を読み取り、ウエハレベリングを行うスキャニング装置であって、ウエハレベリングホットスポット（wafer leveling hotspots）に関連しない一組の前記アライメントマークの部分群を選択する前記スキャニング装置、
   前記アライメントマークの部分群に基づいて、オーバーレイ補正パラメータ（overlay correction parameters）を決定するプロセッサ、および
   前記オーバーレイ補正パラメータを用いて再位置合わせを行うアライメントコンポーネント
   を具備してなるオーバーレイ制御システム。
2. 前記ウエハチャックは、少なくとも静電チャックまたは真空チャックの一方である請求項１に記載のオーバーレイ制御システム。
3. 前記オーバーレイ補正パラメータを受け取り、そして、アップデータされた一組の座標を作成するアップデータコンポーネントをさらに具備してなる請求項１に記載のオーバーレイ制御システム。
4. ウエハステージ上にウエハの位置を制御すること、
   前記ウエハの表面上にレチクルを重ね合わせること、前記重ね合わせることは、前記ウエハの前記表面上の一組のアライメントマーク群にマッチさせることをさらに具備すること、
   ウエハレベリングを行うこと、そして、しきい値ウエハレベリングシグネチャ（threshold wafer leveling signature）を超えるウエハレベリングホットスポットに関連しない一組のアライメントマークの部分群を選択すること、
   前記一組の前記アライメントマークの部分群に基づいて、オーバーレイ補正パラメータを算出すること、および
   前記オーバーレイ補正パラメータを用いて前記ウエハを再位置合わせすること
   を具備してなる方法。
5. 前記ウエハステージ上が前記ウエハを位置合わせすることは、データベースから受け取った一組の座標に基づいている請求項４に記載の方法。
6. 前記一組のアライメントマークを選択することは、再現性しきい値未満のアライメントマークを選択することをさらに具備してなる請求項４に記載の方法。

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