JP2020008762A - パターニング支援システム、パターニング方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】ショット領域内のパターンの位置ずれを高精度に補正すること。【解決手段】実施形態のパターニング支援システムは、基板のショット領域内に形成された第1のパターン、および第1のパターンに重ね合わせて基板に転写される第2のパターンの、絶対座標に対する絶対位置を計測する絶対位置計測装置と、基板のグローバルな位置ずれ量を計測する基板形状計測装置と、第2のパターンの第1のパターンに対する合わせずれ量を計測する合わせずれ検査装置と、第2のパターンを第1のパターンに対して位置補正する補正実行装置と、グローバルな位置ずれ量および合わせずれ量の少なくともいずれかを用いて、絶対位置計測装置により計測された絶対位置を校正し、校正した絶対位置を補正実行装置で第2のパターンを位置補正するときに使用する位置補正パラメータに変換する制御装置と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、パターニング支援システム、パターニング方法、及びプログラムに関する。
露光装置等のパターニング装置では、基板を複数のショット領域に分割し、ショット領域ごとに原版のパターンを基板へ転写する。このとき、ショット領域ごとの位置合わせを行う技術が知られている。
近年、半導体装置の高積層化が進んでいる。高積層化による応力の影響で、ショット領域内においてもパターンの位置ずれが発生する場合がある。上述のショット領域ごとの位置合わせ技術では、このような位置ずれには対応できない。
一つの実施形態は、ショット領域内のパターンの位置ずれを高精度に補正することができるパターニング支援システム、パターニング方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
実施形態のパターニング支援システムは、基板を複数のショット領域に分割し、前記ショット領域ごとに原版から前記基板へパターンを転写するパターニングに適用され、前記基板の前記ショット領域内に形成された第1のパターン、および前記第1のパターンに重ね合わせて前記基板に転写される第2のパターンの、絶対座標に対する絶対位置を計測する絶対位置計測装置と、前記基板のグローバルな位置ずれ量を計測する基板形状計測装置と、前記第2のパターンの前記第1のパターンに対する合わせずれ量を計測する合わせずれ検査装置と、前記第2のパターンを前記第1のパターンに対して位置補正する補正実行装置と、前記グローバルな位置ずれ量および前記合わせずれ量の少なくともいずれかを用いて、前記絶対位置計測装置により計測された前記絶対位置を校正し、校正した前記絶対位置を前記補正実行装置で前記第2のパターンを位置補正するときに使用する位置補正パラメータに変換する制御装置と、を備える。
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態1]
図1〜図7を用いて、実施形態1のパターニング支援システム、パターニング方法、及びプログラムについて説明する。
図1〜図7を用いて、実施形態1のパターニング支援システム、パターニング方法、及びプログラムについて説明する。
(パターニング支援システムの構成例)
図1は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、パターニング支援システム1は、ウェハ形状計測装置10、ウェハ絶対位置計測装置20、パターニング装置30、合わせずれ検査装置40、レチクル位置修正装置50、レチクル描画装置60、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80、及びホストコンピュータ90を備える。ウェハ形状計測装置10、ウェハ絶対位置計測装置20、パターニング装置30、合わせずれ検査装置40、レチクル位置修正装置50、レチクル描画装置60、異物検査装置70、及びウェハ画像取得装置80は、それぞれがホストコンピュータ90と相互にデータのやり取り可能に接続されている。
図1は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、パターニング支援システム1は、ウェハ形状計測装置10、ウェハ絶対位置計測装置20、パターニング装置30、合わせずれ検査装置40、レチクル位置修正装置50、レチクル描画装置60、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80、及びホストコンピュータ90を備える。ウェハ形状計測装置10、ウェハ絶対位置計測装置20、パターニング装置30、合わせずれ検査装置40、レチクル位置修正装置50、レチクル描画装置60、異物検査装置70、及びウェハ画像取得装置80は、それぞれがホストコンピュータ90と相互にデータのやり取り可能に接続されている。
ウェハ形状計測装置10は、例えば原子間力表面形状測定法、分光エリプソメトリ、シェアリング干渉、またはフィゾー干渉等を用い、パターニング対象である基板としてのウェハの形状を計測する。ウェハ形状計測装置10は、ウェハの形状として、ウェハ表面の高さ分布、ウェハ表面のナノトポグラフィ、ウェハ表面の応力分布等のうち少なくともいずれかのデータを計測可能である。ウェハ形状計測装置10は、計測したデータをホストコンピュータ90に送信する。
ウェハ絶対位置計測装置20は、例えば干渉計等を用い、ウェハの所定位置の絶対座標における座標位置を計測する。ウェハ絶対位置計測装置20で計測される位置を、これ以降、ウェハの絶対位置ともいう。ウェハ絶対位置計測装置20は、計測したデータをホストコンピュータ90に送信する。
補正実行装置としてのパターニング装置30は、例えば露光装置として構成されている。パターニング装置30は、ウェハを複数のショット領域に分割し、ショット領域ごとにレチクル(原版)のパターンを投影光学系によりウェハに投影して露光することで、レチクルのパターンをウェハへ転写する。パターニング装置30は、ホストコンピュータ90から位置補正パラメータを受け取り、この位置補正パラメータに基づきウェハ位置を補正しつつ、ショット領域ごとにパターニングを行う。
合わせずれ検査装置40は、撮像装置付きの顕微鏡等を用い、ウェハに対して複数回のパターニングがされたときの各パターン間の合わせずれを計測する。合わせずれ検査装置40は、計測したデータをホストコンピュータ90に送信する。
補正実行装置としてのレチクル位置修正装置50は、原版としてのレチクル内のパターン位置を修正する。レチクル内のパターン位置は、例えばレチクルに局所的にレーザを照射し、レチクルを局所的に歪ませることで修正される。このとき、レチクル位置修正装置50は、ホストコンピュータ90から位置補正パラメータを受け取り、この位置補正パラメータに基づきパターン位置の修正を行う。
補正実行装置としてのレチクル描画装置60は、電子ビーム等によりガラス基板に描画をしてレチクルを作製する。このとき、レチクル描画装置60は、ホストコンピュータ90から位置補正パラメータを受け取り、この位置補正パラメータに基づきレチクルの描画を行う。
異物検査装置70は、レーザ照射や画像解析等によりウェハ上の異物を検出する。異物検査装置70は、計測したデータをホストコンピュータ90に送信する。
ウェハ画像取得装置80は、ウェハの表面画像を取得し、ウェハ上に形成されたパターンの欠損等を検出する。ウェハ画像取得装置80は、計測したデータをホストコンピュータ90に送信する。
制御装置としてのホストコンピュータ90は、ウェハ形状計測装置10、ウェハ絶対位置計測装置20、合わせずれ検査装置40等が計測したデータに基づき、ウェハのショット領域内の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量から位置補正パラメータを生成する。
ホストコンピュータ90は、例えば、CPU(Central Processing Unit)191、ROM(Read Only Memory)192、RAM(Random Access Memory)193、表示部194、入力部195を有している。ホストコンピュータ90では、これらのCPU191、ROM192、RAM193、表示部194、入力部195がバスラインを介して接続されている。
CPU191は、コンピュータプログラムであるパターニング支援プログラム197を用いて、複数のパターン間の位置補正等のようなウェハへのパターニングの支援を行う。パターニング支援プログラム197は、コンピュータで実行可能な、パターン間の位置補正に必要な位置補正パラメータの算出等を行うための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能な記録媒体を有するコンピュータプログラムプロダクトである。パターニング支援プログラム197では、これらの複数の命令が、位置補正パラメータの算出処理をコンピュータに実行させる。
表示部194は、液晶モニタなどの表示装置であり、CPU191からの指示に基づいて、各装置の状況や計測データなどを表示する。入力部195は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報を入力する。入力部195へ入力された指示情報は、CPU191へ送られる。
パターニング支援プログラム197は、ROM192内に格納されており、バスラインを介してRAM193へロードされる。図1では、パターニング支援プログラム197がRAM193へロードされた状態を示している。
CPU191はRAM193内にロードされたパターニング支援プログラム197を実行する。具体的には、ホストコンピュータ90では、使用者による入力部195からの指示入力に従って、CPU191がROM192内からパターニング支援プログラム197を読み出してRAM193内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。CPU191は、この各種処理に際して生じる各種データをRAM193内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
ホストコンピュータ90で実行されるパターニング支援プログラム197は、演算部等を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成される。
(ホストコンピュータの機能構成例)
図2は、実施形態1にかかるホストコンピュータ90の機能を示すブロック図である。図2に示すように、ホストコンピュータ90は、機能概念的に、演算部91および記憶部92を備えている。演算部91および記憶部92は、CPU191がプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、図1の例によらず、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部92はHDD等により実現されてもよい。
図2は、実施形態1にかかるホストコンピュータ90の機能を示すブロック図である。図2に示すように、ホストコンピュータ90は、機能概念的に、演算部91および記憶部92を備えている。演算部91および記憶部92は、CPU191がプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、図1の例によらず、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部92はHDD等により実現されてもよい。
演算部91は、グローバル位置ずれ算出部93、合わせずれ算出部94、ショット内位置ずれ算出部95、及び補正パラメータ算出部96を備えている。
グローバル位置ずれ算出部93は、ウェハ形状計測装置10が計測したウェハ高さデータ、ナノトポグラフィデータ、応力データ等からウェハ全体に亘るグローバルな位置ずれ量を算出する。このとき、グローバル位置ずれ算出部93は、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80のデータを参照してもよい。
合わせずれ算出部94は、ウェハ形状計測装置10、合わせずれ検査装置40が計測したデータに基づき、ウェハに対して複数回のパターニングがされたときの各パターン間の合わせずれ量を算出する。このとき、合わせずれ算出部94は、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80のデータを参照してもよい。
ショット内位置ずれ算出部95は、ウェハ形状計測装置10、ウェハ絶対位置計測装置20、合わせずれ検査装置40が計測したデータに基づき、ショット領域内の位置ずれ量を算出する。このとき、ショット内位置ずれ算出部95は、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80のデータを参照してもよい。
補正パラメータ算出部96は、ショット領域内の位置ずれ量から位置補正パラメータを算出する。位置補正パラメータは、パターニング装置30、レチクル位置修正装置50、またはレチクル描画装置60で使用可能なパラメータである。
記憶部92は、ウェハ形状計測装置10、ウェハ絶対位置計測装置20、合わせずれ検査装置40、異物検査装置70、及びウェハ画像取得装置80が計測した各種データを記憶する。また、記憶部92は、ホストコンピュータ90が算出した各種位置ずれ量および位置補正パラメータを記憶する。
なお、ホストコンピュータ90の機能構成は、図2に示されるものに限られない。例えば、ホストコンピュータ90は、上記機能のほかにも、ウェハ情報やロット情報を照合する機能等を備えている。また、例えば、ホストコンピュータ90は、自身に接続される各装置10〜80の状況を把握する機能等を備えている。
(パターニング位置補正手順の概要)
次に、図3を用い、パターニング支援システム1におけるパターニング位置の補正手順の概要について説明する。図3は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1におけるパターニング位置補正手順の概要を示す図である。図3における括弧付き数字は、手順の順番を表している。
次に、図3を用い、パターニング支援システム1におけるパターニング位置の補正手順の概要について説明する。図3は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1におけるパターニング位置補正手順の概要を示す図である。図3における括弧付き数字は、手順の順番を表している。
パターニング支援システム1は、ショット領域に第1のパターンを形成済みのウェハに対し、第1のパターンに重ねて第2のパターンを形成する場合のショット領域内における位置ずれを補正する。以下の説明では、ウェハのショット領域には第1のパターンが形成済みであるものとする。また、これ以降、第1のパターンを合わせ先、第2のパターンを合わせ元と呼ぶ場合がある。
図3に示すように、まず、被転写基板であるウェハをウェハ形状計測装置10にて計測する。ホストコンピュータ90のグローバル位置ずれ算出部93は、ウェハ形状計測装置10にて得られたデータからウェハにおけるグローバルな位置ずれ量(Gl)を算出する。
次に、第2のパターン形成前後のウェハのショット領域内の所定位置をウェハ絶対位置計測装置20にて計測する。ホストコンピュータ90のショット内位置ずれ算出部95は、第2のパターン形成前のウェハの絶対位置(Ab)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いたデータ(Sb)を求める。また、ショット内位置ずれ算出部95は、第2のパターン形成後のウェハの絶対位置(Aa)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いたデータ(Sa)を求める。さらに、ショット内位置ずれ算出部95は、データ(Sb)(Sa)の差分を求め、これを暫定的なショット領域内の位置ずれ量(St1)とする。
次に、第2のパターン形成後のウェハを合わせずれ検査装置40にて計測する。合わせずれ検査装置40は、計測結果から、第1のパターン及び第2のパターンのずれ量を求め、これを暫定的な合わせずれ量(Ms1)とする。ホストコンピュータ90の合わせずれ算出部94は、暫定的な合わせずれ量(Ms1)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いたデータを求め、これを正式な合わせずれ量(Ms2)とする。
次に、ショット内位置ずれ算出部95は、暫定的なショット領域内の位置ずれ量(St1)から合わせずれ量(Ms2)を差し引いたデータを求め、これを正式なショット領域内の位置ずれ量(St2)とする。
ホストコンピュータ90の補正パラメータ算出部96は、ショット領域内の位置ずれ量(St2)から、パターニング装置30、レチクル位置修正装置50、またはレチクル描画装置60で使用可能な位置補正パラメータ(Pr)を求める。
ホストコンピュータ90は、位置補正パラメータ(Pr)をパターニング装置30、レチクル位置修正装置50、またはレチクル描画装置60の少なくともいずれかに送信し、ショット領域内の位置ずれを補正させる。
これにより、パターニング装置30においては、即時、つまり、次に露光処理されるウェハ、または、上記位置ずれ量を取得したウェハにおける次のショット領域の露光処理に、位置補正パラメータ(Pr)を反映させることができる。また、レチクル位置修正装置50及びレチクル描画装置60においては、レチクルを修正または作製した後のロット処理時に、位置補正パラメータ(Pr)を反映させることができる。
(パターニング装置での位置ずれ補正例)
次に、図4を用い、実施形態1にかかるパターニング装置30の構成例について説明するとともに、パターニング装置30における位置ずれ補正の例について説明する。図4は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1に適用されるパターニング装置30の概略構成を示す斜視図である。
次に、図4を用い、実施形態1にかかるパターニング装置30の構成例について説明するとともに、パターニング装置30における位置ずれ補正の例について説明する。図4は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1に適用されるパターニング装置30の概略構成を示す斜視図である。
図4に示すように、パターニング装置30は、露光光LXを出射する光源31、露光光LXをレチクル34に照射する照明レンズ32、露光光LXをスリット状に整形するスリット板33、レチクル34を通過した露光光LXをウェハW上に投影する投影光学系35およびウェハWを載せるステージ36を備える。露光光LXには、例えば、紫外光を用いることができる。スリット板33にはスリット33Aが設けられている。投影光学系35は、ウェハW上に投影される投影像の倍率を変化させることができる。ステージ36上には、ウェハWを吸着するチャック36cが設けられている。ステージ36は、x軸方向、y軸方向およびz軸方向に移動させることができる。また、ステージ36は、θ1方向に回転させたり、θ2方向またはθ3方向に傾けたりすることができる。
ウェハW上にはアライメントマークMA1が形成され、そのアライメントマークMA1上を含め、ウェハW全面にはレジスト膜Rが塗布されている。レチクル34にはアライメントマークMA2が形成されている。
また、パターニング装置30は、アライメントマークMA1,MA2を観察する非露光光LNを反射させる反射系37rおよびアライメントマークMA1,MA2を検出するアライメント検出系37dを備える。非露光光LNには、例えば、可視光または赤外光を用いることができる。
また、パターニング装置30は、ウェハW上のレジスト膜Rに対する露光を制御する露光制御部38を備える。露光制御部38は、位置合わせ部38A、スキャン制御部38Bおよび位置ずれ補償部38Cを備える。
位置合わせ部38Aは、アライメントマークMA1,MA2の検出位置に基づいて、レチクル34とショット領域との位置合わせを行う。より具体的には、アライメント検出系37dでは、アライメントマークMA1,MA2にそれぞれ対応したマーク画像MB1,MB2が生成され、位置合わせ部38Aに送られる。位置合わせ部38Aでは、これらのマーク画像MB1,MB2が重なるようにステージ36の位置が調整される。これにより、レチクル34とショット領域との位置合わせが行われる。
スキャン制御部38Bは、レチクル34およびステージ36のスキャン制御を行う。このとき、レチクル34のスキャンSC1およびステージ36のスキャンSC2を同期させることができる。
位置ずれ補償部38Cは、ホストコンピュータ90からの位置補正パラメータに基づいて、ショット領域に対する露光の制御を行う。このとき、位置補正パラメータに基づいてショット領域に対する露光条件のパラメータを補正することができる。この露光条件は、レチクル34に対するステージ36のスキャン速度、レチクル34に対するステージ36の傾き、レチクル34に対するステージ36の回転角およびウェハW上に投影される投影像の倍率のうちの少なくともいずれか1つから選択することができる。これにより、例えばウェハWの第1のパターンに対する第2のパターンの位置補正をすることができる。
(ウェハの構成例)
次に、図5および図6を用い、パターニング支援システム1によるパターニングの対象となるウェハWの構成例について説明する。図5(a)は実施形態1にかかるパターニング支援システム1に適用されるウェハWのショット領域Sの配置例を示す平面図であり、図5(b)はショット領域Sに配置されるチップ領域Cの配置例を示す平面図であり、図5(c)はチップ領域C内のパターンの配置例を示す平面図である。
次に、図5および図6を用い、パターニング支援システム1によるパターニングの対象となるウェハWの構成例について説明する。図5(a)は実施形態1にかかるパターニング支援システム1に適用されるウェハWのショット領域Sの配置例を示す平面図であり、図5(b)はショット領域Sに配置されるチップ領域Cの配置例を示す平面図であり、図5(c)はチップ領域C内のパターンの配置例を示す平面図である。
図5(a)に示すように、パターニング対象であるウェハWは複数のショット領域Sに分割される。ショット領域Sは、パターニング装置30に用いられるレチクル34のパターンの投影範囲に対応している。ウェハW上の全てのショット領域Sが順次露光されるように、パターニング装置30のスキャン方向DSが設定される。
図5(b)に示すように、各ショット領域Sの周囲には、アライメントマークMA1および重ね合わせ検査マークMP1が配置されている。各ショット領域Sには複数のチップ領域Cが配置されている。図5(b)では、1つのショット領域Sに6つのチップ領域Cが配置された場合を例にとったが、1つのショット領域Sに配置されるチップ領域Cの個数はいくつでもよい。
図5(c)に示すように、各チップ領域Cには、素子領域としてのメモリセルアレイ領域MCA、ロウデコーダ領域LD、およびセンスアンプ領域SAが設けられている。上述のウェハ絶対位置計測装置20が測定するショット領域S内の絶対位置は、例えば、メモリセルアレイ領域MCAの位置である。メモリセルアレイ領域MCAには、複数のメモリセルが例えば3次元的に配置されている。ロウデコーダ領域LDおよびセンスアンプ領域SAは、メモリセルの動作に寄与する周辺回路として機能する。
図6は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1に適用されるウェハWのメモリセルアレイ領域MCAおよび周辺回路Perにおけるパターニングの様子を示す断面図である。図6に示すように、ウェハWは、例えばSi等の半導体基板Sub上に、3次元のメモリセルアレイMCAが配置されている。メモリセルアレイMCAの周辺には、例えばSi等の半導体基板Sub上に、CMOSトランジスタTrを含む周辺回路Perが配置されている。
メモリセルアレイMCA内には、ワード線WLと層間絶縁層IDとが複数積層され、これらを貫通するピラーPが設けられている。ピラーPはチャネル層とメモリ層とを備え、これにより、ピラーPの高さ方向に沿ってメモリセルMCが3次元に配列されることとなる。図5の例では、メモリセルアレイMCAは2段に構成され、チャネル層とメモリ層とが埋め込まれて2段目のピラーPとなる貫通孔THが形成されるところである。
すなわち、上述の例に倣えば、1段目に形成済みのパターンが第1のパターンに相当し、2段目に形成されるパターンが、第1のパターンに重ね合される第2のパターンに相当する。より具体的には、第1のパターンは、メモリセルアレイMCA、並びに、1段目の表層に形成されたアライメントマークMA1及び重ね合わせ検査マークMP1等を含む。第2のパターンは、後述のレジストパターンRpである。レジストパターンRpは、メモリセルアレイMCA内のホールRh、並びに、レジストパターンRpで構成されるアライメントマークMA1及び重ね合わせ検査マークMP1等を含む。
図6(a)に示すように、メモリセルアレイMCAの2段目の上には、ホールRhを備えるレジストパターンRpが形成されている。このようなレジストパターンRpは、レチクル34の遮光膜34sに設けられたホールパターン34hが投影露光されることで形成される。このとき、レジストパターンRpのホールRhが1段目のピラーPの直上に形成されるよう、レチクル34のホールパターン34hが位置合わせされなければならない。
このような位置合わせは、パターニング装置30において、位置ずれ補償部38Cが、ホストコンピュータ90からの位置補正パラメータに基づき、露光条件のパラメータを補正することで実現される。
または、このような位置合わせは、レチクル位置修正装置50において、ホストコンピュータ90からの位置補正パラメータに基づきレチクル34内のパターン位置を補正し、そのレチクル34をパターニング装置30に装着して露光することで実現される。
または、このような位置合わせは、レチクル描画装置60において、ホストコンピュータ90からの位置補正パラメータに基づきレチクル34を作製し、そのレチクル34をパターニング装置30に装着して露光することで実現される。
または、このような位置合わせは、露光条件のパラメータ補正、レチクル位置修正、位置補正パラメータに基づくレチクル描画のうち、いくつかの手法を組み合わせて実行することで実現される。
図6(b)に示すように、上記のような位置補正を経て、レジストパターンRpをマスクとして2段目のワード線WLと層間絶縁層IDとを貫通する貫通孔THが、1段目のピラーP直上に形成される。これらの貫通孔THにチャネル層とメモリ層とを埋め込むことで、2段目のピラーPが形成される。
(パターニング支援システムにおけるパターニング処理例)
次に、図7を用い、パターニング支援システム1におけるパターニング処理の例について説明する。図7は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1におけるパターニング処理の手順の一例を示すフロー図である。
次に、図7を用い、パターニング支援システム1におけるパターニング処理の例について説明する。図7は、実施形態1にかかるパターニング支援システム1におけるパターニング処理の手順の一例を示すフロー図である。
ここで、パターニングの対象となるウェハWは、図6の1段目のパターニングが終了し、2段目に対してレジスト膜Rが形成されたウェハWであるとする。このレジスト膜Rに対してパターニングを行うにあたり、パターニング支援システム1による位置補正が適用される。
図7に示すように、ウェハ形状計測装置10がウェハWの計測を行う。ホストコンピュータ90のグローバル位置ずれ算出部93は、ウェハ形状計測装置10が計測したウェハ表面の高さ分布、ウェハ表面のナノトポグラフィ、ウェハ表面の応力分布等のデータから、ウェハWのグローバルな位置ずれ量(Gl)を算出する(ステップS11)。このとき、グローバル位置ずれ算出部93は、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80のデータを参照し、異物やウェハWのパターン欠損等によるグローバルな位置ずれ量(Gl)への影響を除外してもよい。
次に、ウェハ絶対位置計測装置20は、第2のパターンであるレジストパターンRpが形成される前のウェハWのショット領域Sにおける第1のパターンであるメモリセルアレイMCAの絶対位置(Abp)、及びショット領域Sに含まれる重ね合わせ検査マークMP1の絶対位置(Abm)を計測する(ステップS12)。これらの絶対位置は、ウェハWの全面に亘り複数個計測される。このとき、メモリセルアレイMCAの絶対位置(Abp)はウェハWのチップ領域Cごとに計測されてよく、検査マークMP1の絶対位置(Abm)はウェハWのショット領域Sごとに計測されてよい。
次に、ウェハ絶対位置計測装置20は、レジストパターンRp形成後のレジストパターンRpが有するホールRhで示されるメモリセルアレイMCAの絶対位置(Aap)、及びショット領域Sに含まれる重ね合わせ検査マークMP1の絶対位置(Aam)を計測する(ステップS13)。これらの絶対位置は、ウェハWの全面に亘り複数個計測される。このとき、メモリセルアレイMCAの絶対位置(Aap)はウェハWのチップ領域Cごとに計測されてよく、検査マークMP1の絶対位置(Aam)はウェハWのショット領域Sごとに計測されてよい。
次に、ホストコンピュータ90のショット内位置ずれ算出部95は、レジストパターンRp形成前のメモリセルアレイMCAの絶対位置(Abp)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いたデータ(Sb)を求める。また、ショット内位置ずれ算出部95は、レジストパターンRp形成後のメモリセルアレイMCAの絶対位置(Aap)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いたデータ(Sa)を求める。さらに、ショット内位置ずれ算出部95は、データ(Sb)(Sa)の差分を求め、これを暫定的なショット領域S内の位置ずれ量(St1)とする(ステップS14)。このとき、ショット内位置ずれ算出部95は、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80のデータを参照し、異物やウェハWのパターン欠損等による暫定的なショット領域S内の位置ずれ量(St1)への影響を除外してもよい。
また、ショット内位置ずれ算出部95は、レジストパターンRp形成前の重ね合わせ検査マークMP1の絶対位置(Abm)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いたデータ(Sbm)を求める。また、ショット内位置ずれ算出部95は、レジストパターンRp形成後の重ね合わせ検査マークMP1の絶対位置(Aam)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いたデータ(Sam)を求める。さらに、ショット内位置ずれ算出部95は、データ(Sbm)(Sam)の差分を求め、これをマーク位置ずれ量(Mk)とする。このとき、ショット内位置ずれ算出部95は、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80のデータを参照し、異物やウェハWのパターン欠損等によるマーク位置ずれ量(Mk)への影響を除外してもよい。
次に、合わせずれ検査装置40は、レジストパターンRp形成後のウェハWの計測を行う。このとき、合わせずれ検査装置40は、1段目のパターニング時に形成された重ね合わせ検査マークMP1の位置と、2段目のレジストパターンRp形成時に形成された重ね合わせ検査マークMP1位置とを検出し、これらの検査マークMP1の位置ずれ量を算出する。これらの位置ずれは、例えば、パターニング装置30のレンズ等の誤差に起因する。各重ね合わせ検査マークMP1はウェハWの全面に亘り複数個計測され、これにより、位置ずれ量も複数算出される。このとき、重ね合わせ検査マークMP1はウェハWのショット領域Sごとに計測されてよい。
ホストコンピュータ90の合わせずれ算出部94は、これらの位置ずれ量を暫定的な合わせずれ量(Ms1)とする(ステップS15)。このとき、合わせずれ算出部94は、異物検査装置70、ウェハ画像取得装置80のデータを参照し、異物やウェハWのパターン欠損等による暫定的な合わせずれ量(Ms1)への影響を除外してもよい。
次に、合わせずれ算出部94は、複数の暫定的な合わせずれ量(Ms1)からグローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引いて正式な合わせずれ量(Ms2)とする(ステップS16)。ただし、グローバルな位置ずれ量(Gl)はウェハWの反り等に起因する。よって、複数の暫定的な合わせずれ量(Ms1)のうち、グローバルな位置ずれの影響を受けていないポイントでは、グローバルな位置ずれ量(Gl)を差し引くことなく、そのまま正式な合わせずれ量(Ms2)とすることができる。
次に、ショット内位置ずれ算出部95は、マーク位置ずれ量(Mk)と正式な合わせずれ量(Ms2)とを照合し、絶対位置計測における合わせずれ量(Ms2)の影響を査定する。そして、ショット内位置ずれ算出部95は、暫定的なショット領域S内の位置ずれ量(St1)から合わせずれ量(Ms2)の影響を取り除いたものを、正式なショット領域S内の位置ずれ量(St2)とする(ステップS17)。
以上のとおり、ショット領域S内の位置ずれ量(St2)は、ウェハ絶対位置計測装置20が測定した絶対位置から、グローバルな位置ずれ量(Gl)や合わせずれ量(Ms2)等の影響が取り除かれたものである。このように、ショット領域S内の位置ずれ量(St2)は、できうる限り他の要素を取り除いた形で算出されることが好ましい。したがって、その他にもショット領域S内の位置ずれ量(St2)に影響を及ぼしうる要素がある場合は、これを差し引いてもよい。例えば、パターニング装置30のアライメント検出系37dにより検出される位置ずれ量の影響を除外してもよい。
次に、ホストコンピュータ90の補正パラメータ算出部96は、最小2乗近似やSpline近似を用い、正式なショット領域S内の位置ずれ量(St2)から位置補正パラメータ(Pr)を算出する(ステップS18)。Spline近似とは、離散データを区間多項式で近似する、つまり、各データ間を異なる関数で近似する方式のことである。
ホストコンピュータ90は、位置補正パラメータ(Pr)を、パターニング装置30、レチクル位置修正装置50、及びレチクル描画装置60の少なくともいずれかに送信し、ウェハWに対するパターニングに反映させる(ステップS19)。
すなわち、パターニング装置30の位置ずれ補償部38Cは、上記の計測対象となったウェハWの次のショット領域Sや、上記計測対象のウェハWの次のウェハWに対し、位置補正パラメータ(Pr)に基づき露光条件のパラメータを補正してパターニングを行う。
または、レチクル位置修正装置50は、位置補正パラメータ(Pr)に基づきレチクル34内のパターン位置を補正する。修正済みのレチクル34がパターニング装置30に装着されることで、以降のウェハWについて位置補正パラメータを反映させたパターニングが行われる。
または、レチクル描画装置60は、位置補正パラメータ(Pr)に基づきレチクル34を作製する。作製されたレチクル34がパターニング装置30に装着されることで、以降のウェハWについて位置補正パラメータを反映させたパターニングが行われる。
または、露光条件のパラメータ補正、レチクル位置修正、位置補正パラメータ(Pr)に基づくレチクル描画のうち、いくつかの手段を組み合わせてウェハWに対するパターニングが行われる。
以上により、パターニング支援システム1におけるパターニング処理が終了する。
(比較例のパターニング)
比較例においては、パターニング装置のアライメント検出系によるアライメントマークを用いたウェハの位置ずれ補正が行われる。かかる位置ずれ補正は、単に、各ショット領域の位置をレチクル位置に合わせているに過ぎない。
比較例においては、パターニング装置のアライメント検出系によるアライメントマークを用いたウェハの位置ずれ補正が行われる。かかる位置ずれ補正は、単に、各ショット領域の位置をレチクル位置に合わせているに過ぎない。
しかしながら、例えば図6に示すような2段構造のメモリセルアレイを持つ場合のように、半導体装置の高積層化が進み、応力の影響が大きくなっている。メモリセルアレイの周辺には、構成膜差の大きい周辺回路が配置され、ショット領域内の応力差も大きい。これにより、例えばショット領域内においてもパターンの位置ずれが発生する場合が生じてきている。上記比較例のように、ショット領域の位置をレチクル位置に合わせるだけでは、このような位置ずれに対応することはできない。
実施形態1のパターニング支援システム1においては、ウェハ絶対位置計測装置20により、ショット領域S内パターンの絶対位置を直接検出して位置ずれを検出する。これにより、ショット領域S内パターンの位置ずれを高精度に補正することができる。
また、実施形態1のパターニング支援システム1においては、ショット領域S内パターンの位置ずれ量からグローバルな位置ずれの影響を除外することで、ショット領域S内パターンの位置ずれ量を校正している。これにより、ショット領域S内パターンの位置ずれをよりいっそう高精度に補正することができる。
また、実施形態1のパターニング支援システム1においては、ショット領域S内パターンの位置ずれ量から合わせずれの影響を除外することで、ショット領域S内パターンの位置ずれ量を校正している。これにより、ショット領域S内パターンの位置ずれをよりいっそう高精度に補正することができる。
また、実施形態1のパターニング支援システム1においては、異物検査装置70により異物を検出し、ウェハ画像取得装置80によりパターン欠損等を検出する。そして、ウェハ絶対位置計測装置20、ウェハ形状計測装置10、合わせずれ検査装置40等における計測結果への異物やパターン欠損の影響を除外している。これにより、ショット領域S内パターンの位置ずれをよりいっそう高精度に補正することができる。
実施形態1のパターニング支援システム1においては、比較例によるパターニングと比較し、位置合わせ精度が20%〜30%向上することが確認されている。これは、積層化されていない平坦なウェハに対する位置合わせ精度と遜色ない結果である。
[実施形態2]
次に、図8を用い、実施形態2のパターニング支援システムについて説明する。実施形態2のパターニング支援システムは、パターニング装置がインプリント装置である点が、実施形態1のパターニング支援システム1と異なる。
次に、図8を用い、実施形態2のパターニング支援システムについて説明する。実施形態2のパターニング支援システムは、パターニング装置がインプリント装置である点が、実施形態1のパターニング支援システム1と異なる。
実施形態2のパターニング支援システムは、パターニング装置としてインプリント装置を備える。また、実施形態2のパターニング支援システムは、実施形態1のレチクル位置修正装置50に代わり、テンプレート位置修正装置を備える。また、実施形態2のパターニング支援システムは、実施形態1のレチクル描画装置60に代わり、テンプレート描画装置を備える。
テンプレート位置修正装置は、インプリント装置で用いられる原版としてのテンプレートのパターン位置を修正する。テンプレートのパターン位置は、例えばテンプレートに局所的にレーザを照射し、テンプレートを局所的に歪ませることで修正される。このとき、テンプレート位置修正装置は、実施形態2のホストコンピュータから位置補正パラメータを受け取り、この位置補正パラメータに基づきパターン位置の修正を行う。
テンプレート描画装置は、テンプレートの原版となるマスタテンプレートを作製する装置である。テンプレート描画装置は、電子ビーム等によりガラス基板に描画をしてマスタテンプレートを作製する。このとき、テンプレート描画装置は、実施形態2のホストコンピュータから位置補正パラメータを受け取り、この位置補正パラメータに基づきマスタテンプレートの描画を行う。このように作製されたマスタテンプレートから、さらに、ウェハへのパターニングに使用されるテンプレートが作製される。
図8は、実施形態2にかかるパターニング支援システムに適用されるパターニング装置130の概略構成を示す模式図である。図8に示すように、パターニング装置130は、テンプレートステージ131、載置台132、基準マークREF、アライメント部136、液滴下装置137、ステージベース138、光源139、及び制御部135を備えている。
載置台132は、ウェハチャック134、及び本体133を備える。ウェハチャック134は、ウェハWを本体133上の所定位置に固定する。載置台132上には、基準マークREFが設けられている。基準マークREFは、ウェハWを載置台132上にロードする際の位置合わせに用いられる。
載置台132は、ウェハWを載置するとともに、載置したウェハWと平行な平面内(水平面内)を移動する。載置台132は、ウェハWにレジストを滴下する際にはウェハWを液滴下装置137の下方側に移動させ、ウェハWへの転写処理を行う際には、ウェハWをテンプレートTxの下方側に移動させる。
テンプレートTxは、例えばナノインプリントリソグラフィ等で用いられる原版である。テンプレートTxの下面側には、テンプレートパターンが3次元状に形成されている。
ステージベース138は、テンプレートステージ131によってテンプレートTxを支持するとともに、上下方向(鉛直方向)に移動することにより、テンプレートTxのテンプレートパターンをウェハW上のレジストに押し当てる。
ステージベース138上には、アライメント部136が設けられている。アライメント部136は、例えば、図示しない顕微鏡等を備え、ウェハWの位置検出やテンプレートTxの位置検出を行う。
液滴下装置137は、インクジェット方式によってウェハW上にレジストを滴下する装置である。液滴下装置137が備えるインクジェットヘッドは、レジストの液滴を噴出する複数の微細孔を有しており、ドット状のレジスト(ドロップレット)をウェハW上に滴下する。
光源139は、例えば紫外線を照射する装置であり、ステージベース138の上方に設けられている。光源139は、テンプレートTxがレジストに押し当てられた状態で、テンプレートTx上から光を照射する。
制御部135は、テンプレートステージ131、載置台132、基準マークREF、アライメント部136、液滴下装置137、ステージベース138、及び光源139を制御する。
以上のように構成されるパターニング装置130におけるインプリント処理では、テンプレートTxを光硬化型のレジスト膜に押し付けて、テンプレートTxの凹部にレジスト膜を充填させた後、紫外線を照射してレジスト膜を硬化させ、その後、テンプレートTxを離型する。これにより、レジスト膜がパターニングされる。
パターニング装置130に、テンプレート位置修正装置でパターン位置を修正されたテンプレートTxを装着したり、テンプレート描画装置のマスタテンプレートから作製されたテンプレートTxを装着したりすることで、位置補正パラメータを反映させたパターニングがウェハWに対して行われる。
実施形態2のパターニング支援システムにおいても、上述の実施形態1と同様の効果を奏する。
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。
1…パターニング支援システム、10…ウェハ形状計測装置、20…ウェハ絶対位置計測装置、30,130…パターニング装置、40…合わせずれ検査装置、50…レチクル位置修正装置、60…レチクル描画装置、70…異物検査装置、80…ウェハ画像取得装置、90…ホストコンピュータ、91…演算部、92…記憶部、93…グローバル位置ずれ算出部、94…合わせずれ算出部、95…ショット内位置ずれ算出部、96…補正パラメータ算出部。
Claims (6)
- 基板を複数のショット領域に分割し、前記ショット領域ごとに原版から前記基板へパターンを転写するパターニングに適用され、
前記基板の前記ショット領域内に形成された第1のパターン、および前記第1のパターンに重ね合わせて前記基板に転写される第2のパターンの、絶対座標に対する絶対位置を計測する絶対位置計測装置と、
前記基板のグローバルな位置ずれ量を計測する基板形状計測装置と、
前記第2のパターンの前記第1のパターンに対する合わせずれ量を計測する合わせずれ検査装置と、
前記第2のパターンを前記第1のパターンに対して位置補正する補正実行装置と、
前記グローバルな位置ずれ量および前記合わせずれ量の少なくともいずれかを用いて、前記絶対位置計測装置により計測された前記絶対位置を校正し、校正した前記絶対位置を前記補正実行装置で前記第2のパターンを位置補正するときに使用する位置補正パラメータに変換する制御装置と、を備える、
パターニング支援システム。 - 前記制御装置は、
前記グローバルな位置ずれ量を用いるときは、前記グローバルな位置ずれ量を用いて前記第1のパターンの前記絶対位置および前記第2のパターンの前記絶対位置をそれぞれ校正し、前記第1のパターンの校正した前記絶対位置と前記第2のパターンの校正した前記絶対位置との差分を前記位置補正パラメータに変換し、
前記合わせずれ量を用いるときは、前記第1のパターンの前記絶対位置と前記第2のパターンの前記絶対位置との差分に対して前記合わせずれ量を用いて校正し、校正した前記差分を前記位置補正パラメータに変換する、
請求項1に記載のパターニング支援システム。 - 前記制御装置は、
前記グローバルな位置ずれ量を用いて前記第1のパターンの前記絶対位置および前記第2のパターンの前記絶対位置をそれぞれ校正し、前記第1のパターンの校正した前記絶対位置と前記第2のパターンの校正した前記絶対位置との差分をとり、前記差分に対して前記合わせずれ量を用いて校正し、校正した前記差分を前記位置補正パラメータに変換する、
請求項1または請求項2に記載のパターニング支援システム。 - 前記絶対位置計測装置は、
前記絶対位置として素子領域内のパターン位置を計測する、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のパターニング支援システム。 - 基板を複数のショット領域に分割し、前記ショット領域ごとに原版から前記基板へパターンを転写するパターニング方法であって、
前記基板の前記ショット領域内に形成された第1のパターン、および前記第1のパターンに重ね合わせて前記基板に転写される第2のパターンの、絶対座標に対する絶対位置を取得する第1のステップと、
前記基板のグローバルな位置ずれ量および前記第2のパターンの前記第1のパターンに対する合わせずれ量の少なくともいずれかを取得する第2のステップと、
前記グローバルな位置ずれ量および前記合わせずれ量の少なくともいずれかを用いて、取得した前記絶対位置を校正し、校正した前記絶対位置を位置補正パラメータに変換する第3のステップと、
前記位置補正パラメータに基づき、前記第2のパターンを前記第1のパターンに対して位置補正する第4のステップと、を含む、
パターニング方法。 - 基板を複数のショット領域に分割し、前記ショット領域ごとに原版から前記基板へパターンを転写するパターニングに適用されるパターニング支援システムに実行させるプログラムであって、
前記パターニング支援システムに、
前記基板の前記ショット領域内に形成された第1のパターン、および前記第1のパターンに重ね合わせて前記基板に転写される第2のパターンの、絶対座標に対する絶対位置を取得する第1のステップと、
前記基板のグローバルな位置ずれ量および前記第2のパターンの前記第1のパターンに対する合わせずれ量の少なくともいずれかを取得する第2のステップと、
前記グローバルな位置ずれ量および前記合わせずれ量の少なくともいずれかを用いて、取得した前記絶対位置を校正し、校正した前記絶対位置を位置補正パラメータに変換する第3のステップと、
前記位置補正パラメータに基づき、前記第2のパターンを前記第1のパターンに対して位置補正する第4のステップと、を実行させる、
プログラム。
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