JP4740057B2 - リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルの選択方法及び該方法を使用したリソグラフィ・アセンブリ - Google Patents

リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルの選択方法及び該方法を使用したリソグラフィ・アセンブリ Download PDF

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Description

本発明は、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルの選択方法、及びプロセッサによって実行される、該方法を実行するためのコンピュータ・プログラム製品に関する。本発明は、さらに、該方法を使用したリソグラフィ・アセンブリ及び該リソグラフィ・アセンブリを使用したデバイス製造方法に関する。
リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板の目標部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク又はレチクルとも呼ばれているパターニング・デバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンは、基板（たとえばシリコン・ウェハ）上の目標部分（たとえば部分的に１つ又は複数のダイからなっている）に転送される。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射線感応材料（レジスト）の層への画像化を介して実施されている。通常、１枚の基板には、順次パターン化される目標部分に隣接する回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行又は非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるスキャナがある。また、パターンを基板に転写することによってパターニング・デバイスから基板へパターンを転送することも可能である。
スキャナの場合、特定の格子即ちスキャナ格子に従って目標部分が照射される。通常、このようなスキャナ格子は絶対格子である。つまり、たとえば相対距離によってではなく、絶対座標によって格子点が画定されている。基板を処理している間、露光中又は露光後に、基板に転送されるパターン延いては格子がひずむことがある。したがって、たとえば第１のパターンをスキャナ格子に従って第１の層ｎに転送する場合、層ｎの処理のため、転送後にこのスキャナ格子がひずみ、第１のパターンの転送に使用される格子と類似した格子を使用して、次の層即ち第１の層の頂部の第２の層ｎ＋１に向けた第２のパターンの転送は、層ｎの第１のパターンと層ｎ＋１の第２のパターンが不整列になる原因になることがある。
従来技術に鑑みて、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための、性能が改善された方法が提供されることが望ましい。
そのために、一実施例では、本発明により、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する方法であって、
− 複数の格子モデルのセットを提供するステップと、
− 多数の第１の基板上の第１の複数のアライメント・マークに対する少なくとも１つのアライメント測定を実行することによってアライメント・データを取得するステップと、
− 取得したアライメント・データが格子モデルを解くために適しているかどうか、複数の格子モデルのセットの個々の格子モデル毎にチェックし、且つ、取得したアライメント・データが格子モデルを解くために適している場合、その格子モデルを複数の格子モデルのサブセットに追加するステップと、
− 複数の格子モデルのサブセットから余剰が最も少ない格子モデルを選択するステップと
を含む方法が提供される。
本発明は、さらに、プロセッサによって実行される、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する上記方法を実行するためのコンピュータ・プログラム製品に関している。
本発明は、さらに、
− パターン化された放射のビームを基板の目標部分に投射するようになされたリソグラフィ装置、リソグラフィ装置の設定を制御するようになされた制御ユニット、及びリソグラフィ装置による投射の前及び／又は投射の後に、基板に対するアライメント測定を実行し、且つ、アライメント・データを生成するようになされたアライメント・システムを備えたリソグラフィ・システムと、
− 度量衡学装置及び度量衡学制御ユニットを備えた度量衡学システムであって、前記基板に対する少なくとも１つのオーバレイ測定を実行し、且つ、少なくとも１つのオーバレイ測定の結果として度量衡学データを生成するようになされた度量衡学システムと、
− リソグラフィ・システム及び度量衡学システムの両方に接続された、リソグラフィ・システムからアライメント・データを受け取り、且つ、度量衡学システムから度量衡学データを受け取るようになされた制御システムと
を備えたリソグラフィ・アセンブリであって、制御システムが、プロセッサと、該プロセッサに接続された、処理レシピ及び複数のモデルのセットを記憶するようになされたメモリとを備え、また、リソグラフィ・アセンブリが、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する上記方法を実行するようになされたリソグラフィ・アセンブリに関している。
本発明は、さらに、上記リソグラフィ・アセンブリを使用してパターニング・デバイスから基板へパターンを転送するステップを含むデバイス製造方法に関している。
本発明は、さらに、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する方法であって、
− 複数の格子モデルのセットを提供するステップと、
− 多数の第１の基板上の第１の複数のアライメント・マークに対する少なくとも１つのアライメント測定を実行することによってアライメント・データを取得するステップと、
− 多数の第１の基板上の第１の複数のオーバレイ・マークに対する少なくとも１つのオーバレイ測定を実行することによって度量衡学データを取得するステップと、
− 取得したアライメント・データが格子モデルを解くために適しているかどうか、前記複数の格子モデルのセットの個々の格子モデル毎にチェックし、且つ、取得したアライメント・データが格子モデルを解くために適している場合、その格子モデルを複数の格子モデルのサブセットに追加するステップと、
− 複数の格子モデルのサブセットの個々の格子モデル毎に模擬度量衡学データを決定するステップと、
− 複数の格子モデルのサブセットの個々のモデル毎に、上記模擬度量衡学データのオーバレイ性能インディケータを決定するステップと、
− 決定したオーバレイ性能インディケータを使用して格子モデルを選択するステップと
を含む方法に関している。
本発明は、さらに、プロセッサによって実行される、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する上記方法を実行するためのコンピュータ・プログラム製品に関している。
本発明は、さらに、
− パターン化された放射のビームを基板の目標部分に投射するようになされたリソグラフィ装置、リソグラフィ装置の設定を制御するようになされた制御ユニット、及びリソグラフィ装置による投射の前及び／又は投射の後に、基板に対するアライメント測定を実行し、且つ、アライメント・データを生成するようになされたアライメント・システムを備えたリソグラフィ・システムと、
− 度量衡学装置及び度量衡学制御ユニットを備えた度量衡学システムであって、基板に対する少なくとも１つのオーバレイ測定を実行し、且つ、少なくとも１つのオーバレイ測定の結果として度量衡学データを生成するようになされた度量衡学システムと、
− リソグラフィ・システム及び度量衡学システムの両方に接続された、リソグラフィ・システムからアライメント・データを受け取り、且つ、度量衡学システムから度量衡学データを受け取るようになされた制御システムと
を備えたリソグラフィ・アセンブリであって、制御システムが、プロセッサと、該プロセッサに接続された、処理レシピ及び複数のモデルのセットを記憶するようになされたメモリとを備え、また、リソグラフィ・アセンブリが、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する上記方法を実行するようになされたリソグラフィ・アセンブリに関している。
最後に、本発明は、上記リソグラフィ・アセンブリを使用してパターニング・デバイスから基板へパターンを転送するステップを含むデバイス製造方法に関している。
以下、本発明の実施例について、単なる実施例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、
− 放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を条件付けるようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬ
− パターニング・デバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築された、特定のパラメータに従って該パターニング・デバイスを正確に位置決めするようになされた第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴ
− 基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように構築された、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするようになされた第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴ
− パターニング・デバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイが含まれている）に投影するようになされた投影システム（たとえば屈折投影レンズ系）ＰＳ
を備えている。
照明システムは、放射を導き、整形し、或いは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネント又は他のタイプの光学コンポーネント、或いはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。
支持構造は、パターニング・デバイスを支持している。つまり、支持構造は、パターニング・デバイスの重量を支えている。支持構造は、パターニング・デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターニング・デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニング・デバイスを保持している。支持構造には、パターニング・デバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法又は他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定又は移動させることができるフレーム又はテーブルであっても良い。支持構造は、パターニング・デバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニング・デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。
本明細書に使用されている「パターニング・デバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに移相フィーチャ又はいわゆる補助フィーチャが含まれている場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。
パターニング・デバイスは、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターニング・デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラー・マトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。
本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、たとえば使用する露光放射に適した、若しくは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系、又はそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
図に示すように、このリソグラフィ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した、或いは反射型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。
リソグラフィ装置は、２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であっても良い。このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。
また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。
図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。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しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。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などの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。
支持構造（たとえばマスク・テーブルＭＴ）の上に保持されているパターニング・デバイス（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニング・デバイスによってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉デバイス、直線エンコーダ又は容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、又は走査中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。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を使用して整列させることができる。図には専用目標部分を占有している基板アライメント・マークが示されているが、基板アライメント・マークは、目標部分と目標部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメント・マークは、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、複数のダイがマスクＭＡの上に提供される場合、ダイとダイの間にマスク・アライメント・マークを配置することができる。
図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回で投影される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モード：放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（即ち単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。
３．その他のモード：プログラム可能パターニング・デバイスを保持するべくマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動又は走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターニング・デバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターニング・デバイスを利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。
上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態、或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
図２は、アライメント・システム１１、リソグラフィ装置１２及び制御ユニット１３を備えたリソグラフィ・アセンブリ１０を示したものである。ロット１５で概略的に示す複数の基板Ｗをリソグラフィ・アセンブリ１０に挿入することができる。アライメント・システム１１によってロット１５中の基板が測定され、それによりアライメント・データが取得される。取得されたアライメント・データは、制御ユニット１３に送信される。矢印１６は、このアクションを概略的に示したものである。制御ユニット１３は、受け取ったアライメント・データに基づいて露光データを適合させることができる。この露光データは、リソグラフィ装置１２に送信される。矢印１７は、これを概略的に示したものである。次に、基板のロット１５がリソグラフィ装置１２に搬送され、制御ユニット１３から送信された露光データに従ってロット１５の個々の基板Ｗが露光される。露光後、リソグラフィ・アセンブリ１０から基板のロット１５が除去される。点で満たされたロット１５の基板Ｗは、それが露光済みであることを概略的に示している。
図３は、リソグラフィ・システム２０、度量衡学システム３０及び制御システム４０を示したものである。基板又は基板ロット搬送システムは、両方のシステム２０及び３０の間の接続を提供することができる。別法としては、トラックを介して両方のシステム２０及び３０を接続することも可能である。リソグラフィ・システム２０は、リソグラフィ装置２１を備えており、また、アライメント・システム２２を備えることができる。リソグラフィ装置２１とアライメント・システム２２の間の関係は、図２を参照して既に説明した通りである。リソグラフィ・システム２０は、さらに、リソグラフィ装置２１に接続された、図２に示す制御ユニット１３の機能と類似した機能を持たせることができる制御ユニット２３を備えることができる。リソグラフィ・システム２０に基板のロット２５を挿入し、リソグラフィ装置２１を使用して、制御ユニット２３から受け取る露光データに基づいて露光することができる。矢印２７は、たとえば露光レシピの形態の露光データの転送を概略的に示したものである。露光データは、アライメント・システム２２を使用して取得されるアライメント・データを考慮して適合させることができる。アライメント・データは、矢印２６で概略的に示すように、制御ユニット２３に送信され、露光データを適合させるための可能な基礎として機能する。アライメント・システム２２は、リソグラフィ装置２１とは別の個別ユニットとして示されているが、当業者に知られているように、リソグラフィ装置２１に組み込むことも可能であることを理解されたい。
ロット２５中の露光済み基板は、リソグラフィ・システム２０から離れ、たとえばロット搬送システム或いは当業者に知られている他の方法を介して度量衡学システム３０へ搬送される。当業者に知られているように、度量衡学装置３１及び度量衡学制御ユニット３３を備えた度量衡学システム３０内で、指定されたフィーチャの位置が測定される。度量衡学データと呼ばれている測定データは、度量衡学制御ユニット３３に送信される。矢印３５は、度量衡学装置３１から度量衡学制御ユニット３３への度量衡学データの転送を概略的に示したものである。度量衡学制御ユニット３３は、度量衡学データを制御システム４０に適した形態に適合させることができる。矢印３７は、度量衡学制御ユニット３３から制御システム４０への度量衡学データの連続転送を概略的に示したものである。制御システム４０は、当業者に知られているように、度量衡学データを使用して露光データを露光レシピに適合させることができる。
通常、リソグラフィ・システム２０は、たとえばトラックを介して他の処理設備に接続されている。このような処理設備の実施例には、露光後ベーキングのためのオーブン、エッチングのためのエッチング・マシン及び化学機械研磨（ＣＭＰ）のための研磨装置がある。一定のスループットを維持するためには、処理設備の個々のマシンで同じような時間期間内に基板のロット２５を処理しなければならない。したがって、度量衡学システム３０をトラック内に配置する場合、度量衡学システム３０のスループットは、トラックの性能に左右され、また、トラックのスループットは、度量衡学システム３０の性能に左右される。
制御システム４０は、アドバンスド・プロセス・コントロール（ＡＰＣ）システムであっても良い。ＡＰＣシステムは、良好なオーバレイを保証するために広く使用されている。ロットを露光した後、たとえば度量衡学システム３０を使用して、そのロットからのいくつかの基板に対してオーバレイが測定される。測定されたオーバレイ・データは、度量衡学制御ユニット３３によって直接ＡＰＣシステムに送信されるか、或いは何らかの種類の予備処理が施された後、ＡＰＣシステムに送信される。次に、ＡＰＣシステムによって、露光履歴及び処理履歴に基づいてオーバレイ修正量が計算され、これらの修正量を使用してリソグラフィ装置、たとえばリソグラフィ装置２１を調整し、オーバレイ誤差を最小化することができる。これは、オーバレイ度量衡学フィードバック・ループとも呼ばれている。ＡＰＣシステムの一実施例では、制御システム４０によって計算された調整量は、リソグラフィ・システム２０の制御ユニット２３に送信される。矢印２９は、これを概略的に示したものである。ＡＰＣシステムの一実施例では、制御システム４０は、また、追ってこの実施例の中で説明する目的に、アライメント・システム２２を使用して取得されるアライメント・データを考慮している。矢印２８は、リソグラフィ・システム２０の制御ユニット２３から制御システム４０への、これらの目的のためのアライメント・データの転送を概略的に示したものである。
制御システム４０は、通常、リソグラフィ・システム２０及び度量衡学システム３０の外部に配置されている。一実施例では、制御システム４０は、複数のリソグラフィ・システム２０及び複数の度量衡学システム３０に同時に接続することができる。とりわけＡＰＣシステムに関連する一実施例では、制御システム４０は、さらに、リソグラフィ・システム２０及び度量衡学システム３０とは無関係に、オペレータによる操作が可能である。
この実施例の中で既に参照したアライメント・データは、アライメント・システム、たとえばアライメント・システム１１を使用したアライメント・マークの測定によって取得することができる。同様に、度量衡学データは、度量衡学装置、たとえば度量衡学装置３１を使用したオーバレイ・マークの測定によって取得することができる。図４ａは、オーバレイ・マークの典型的な実施例を示したものである。オーバレイ・マーク５０は、外部構造５１及び内部構造５２を備えている。外部構造５１は層ｎの中に処理されており、内部構造５２は層ｎ＋１の中に処理されている。完全なオーバレイは、内部構造５２と外部構造５１の間の距離が、内部構造５２の同じ方向の両方の辺で等しいこと、つまりＤ１＝Ｄ３及びＤ２＝Ｄ４であることを意味している。外部構造５１と内部構造５２の間の距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４を測定し、且つ、これらの差Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４と、２つの構造５１及び５２の互いに対する理想位置、つまり図４ａに示す状況とを比較することにより、層ｎと層ｎ＋１の間のオーバレイを決定することができる。
別法としては、図４ｂに示すように、アライメント・マークを使用してオーバレイを決定することも可能である。図４ｂには２つのアライメント・マーク５５及び５６が概略的に示されている。アライメント・マーク５５及び５６は、いずれも多数の回折構造を備えている。左側のアライメント・マーク５５は、層ｎの中に処理されている。右側のアライメント・マーク５６は、層ｎ＋１の中に処理されている。アライメント・マーク５５及び５６は、それぞれの層の中に互いに所定の特定のオフセットＳｎで慎重に配置されている。アライメント・マーク５５及び５６の両方の回折次数を測定し、且つ、これらの次数の位置による差と、上記所定のオフセットＳｎの結果として期待される位置による差とを比較することにより、層ｎと層ｎ＋１の間のオーバレイを決定することができる。
露光に先立って、アライメント・マークの回折次数の測定位置に基づいて、基板の位置、膨張及び／又は配向の計算に使用することができる基板モデル、つまり基板の並進Ｔ、回転Ｒ及び／又は膨張Ｅなどのパラメータの数値を計算することは知られている。
通常、基板（又は基板の一部）の位置は、基板の表面全体に展開させることができる多数のアライメント・マークから引き出される位置情報に基づいて決定される。一般的には、測定するアライメント・マークの数が多いほど、より正確に基板の位置を決定することができる。
基板の表面全体の複数のマークの位置、たとえば複数のアライメント・マークの位置が決定されると、関連する情報を変形モデルに供給することができる。変形モデルは、たとえば、基板の個々の目標部分の位置及び配向を決定するように構成することができる。また、変形モデルは、目標部分の内部の変形を決定するように構成することも可能である。このような変形モデルの結果を使用して、露光中、個々の目標部分が正しく整列することを確認することができる。
基板上の特定のポイントの位置は、並進Ｔ、回転Ｒ及び膨張Ｅで表すことができる。いわゆる６パラメータ・モデルの場合、ｘ方向の並進はＴｘで表され、前記ｘ方向に直角のｙ方向の並進はＴｙで表される。ｚ軸の周りのｘ方向の軸の回転はＲｚｘで表され、ｚ軸の周りのｙ軸の回転はＲｚｙで表される。また、ｘ方向の膨張はＥｘで表され、ｙ方向の膨張はＥｙでそれぞれ表される。
並進Ｔｘ、Ｔｙ、回転Ｒｚｘ、Ｒｚｙ及び膨張Ｅｘ、Ｅｙからなる基板モデルは、測定によって決定することができる。このようなモデルは、たとえば、当業者には理解されるように、最小二乗法を使用して解くことができる。基板モデル・パラメータの計算には、場合によっては、複数のマークの計算位置、たとえば複数のアライメント・マークの計算位置と、これらのマークの測定位置との間の差を最小化するステップが含まれている。この差によって、認識された差を修正するためのコレクタブル即ち命令がモデルによって識別される。
上記６パラメータ・モデルの代わりに、プロセス誘導格子変形のもっと詳細な特性表示を使用して、性能の点で６パラメータ・モデルに優る格子モデルを決定することも可能である。これは、下方に位置している格子が直交格子ではない場合にとりわけ必要であり、このような場合、６パラメータ・モデルでは十分ではなく、もっと複雑で、より高い次数のモデルが必要である。
格子変形を修正するためには、プロセスの第１の特性表示及び装置が必要である。格子変形を特定のプロセス・ステップで修正する場合に、ある特定のモデルによって最良の性能が提供されることが分かったとしても、それは、そのモデルが他のプロセス・ステップで格子変形を修正するための最良のモデルであることを必ずしも意味していない。同様に、個々の装置は、場合によっては、異なるモデルが最良の性能を与える独自の格子変形特性表示を有している。最良の性能を決定する場合に、必ずしも最良のコレクタブルを提供するモデルを選択する必要はない。たとえばコレクタブルの計算に必要な時間に関連する他の要求事項が考慮される。最良の性能モデルが選択される。
たとえば、複数のモデルのセットに、４つの係数を有する７次多項式関数、つまり奇数次数毎に係数を有する７次多項式関数を使用した第１のモデルと、指数関数を使用した第２のモデルの２つのモデルが含まれている場合を考察する。多数の測定位置が供給されると、これらの測定位置にこの２つのモデルが当てはめられる。このような当てはめは、当業者に知られている最小二乗基準を使用して実行することができる。当てはめが完了した後、最小二乗和を比較することによって、最も小さい最小二乗和を有するモデルが最良モデルとして選択される。
別法としては、最良のコレクタブルを与えないモデルを選択することも可能である。たとえば、複数のモデルのセットに４つのモデル、つまり第一次モデル、第三次モデル、第五次モデル及び第七次モデルが含まれている場合を考察する。個々のモデルには、たとえば最小二乗基準を使用して当てはめるために必要な奇数次数とこれらの次数に対する係数のみが含まれている。当てはめが完了すると、モデルが比較される。より高い次数のモデルに対する妥当な当てはめを得るために多数のマークが整列されるため、より高い次数の当てはめとより低い次数の当てはめの間の差が十分に大きい場合、つまり、より高い次数の係数が有意な改善を与えることを示している場合、より高い次数のモデルのみが選択される境界条件が課される。したがって、この例の場合、第七次当てはめの最小二乗和と第五次当てはめの最小二乗和の差が些細な差であり、且つ、同様の比較が、第五次当てはめの最小二乗和と第三次当てはめの最小二乗和の差が有意な改善を提供することを示している場合、第五次モデルが選択される。
格子の変形は、プロセスに起因する場合があるが、特定の装置の不完全性に起因する場合もある。したがって、異なる状況に応じて異なるモデルを選択することができる。プロセス・ステップに起因する格子変形に対する適切なモデルを選択するためには、測定データが必要である。そのために、モデルを当てはめる必要のあるプロセス・ステップに従って製品基板のロットを露光し、且つ、処理することができる。生産基板は、正規の生産プロセスの一部として、特別な属性又は処理手順の適用を必要とすることなく生成される基板として定義されている。露光は、露光レシピの中で規定することができる。ロット内の生産基板を露光することによって１組のアライメント・データが取得される。たとえば、基板毎に４つのアライメント・マークを備えた２５枚の基板のロットによって、１００個のアライメント・マークの記録が得られる。本明細書においては、これらの記録は、アライメント・データとして参照されている。露光後、たとえばトラック上で基板が現像され、且つ、度量衡学装置を使用してオーバレイを測定することによって、オフラインでオーバレイが検証される。通常、そのロットの何枚かの基板のみが検証され、その特定のロットに対する度量衡学データとして参照されるデータが取得される。
同様に、格子の変形は、使用する装置のアーチファクトに起因する場合もある。この格子変形を修正するために、プロセスを実行する装置に基づいてモデルを選択することができる。その場合、同様の測定、つまりアライメント及びオーバレイの測定を実行しなければならない。しかしながら、調査中の装置でプロセスを実行しなければならず、また、使用される基板は基準基板である。基準基板とは、格子が既知であるシステム、つまり（検証済みの）完璧な格子を備えたシステムで生成された基板のことである。ＡＰＣシステムのような制御システムは、装置の不完全性に起因する格子変形に関する情報を使用して、その装置で実行されるすべての露光に対する露光レシピを同様の方法で修正することができる。
図５は、本発明の第１の実施例による、プロセス誘導格子変形を特定のプロセス・ステップで修正する方法を流れ図で示したものである。最初に、アクション６１で複数の格子モデルのセットが提供される。アクション６３でこの複数の格子モデルのセットから１つ又は複数の格子モデルが選択される。このような選択を実行する場合、その格子モデルは、実行される少なくとも１つの特定のプロセス・ステップ、及びこの実施例の中で既に説明した方法でその特定のプロセス・ステップを実行する装置に基づいて選択される。この方法は、一実施例では、別法としてアクション６１の後、直ちにアクション６４へ進行している。アクション６４でロット内の複数の基板に対するアライメント・データが取得される。アクション６４は、図５ではアクション６１及び６３の後に実行されるものとして示されているが、別法として、アクション６４は、当業者には理解されるように、もっと早く実行することも可能であり、つまりアクション６１及び６３に先立って実行することも可能であることを理解されたい。
次に、アクション６７で、アクション６４で取得したアライメント・データが、アクション６３で選択した１つ又は複数の格子モデルを解くために適しているかどうかチェックされる。
アクション６７のチェックの結果がノーである場合、つまり、アクション６４で取得したアライメント・データが、アクション６３で選択した格子モデルを解くために適していない場合、アクション６９で、それ以降、そのプロセス及び／又は装置にはそれぞれの格子モデルはすぐには使用されない。一方、アクション６７のチェックの結果がイエスである場合、つまり、アクション６４で取得したアライメント・データが、チェックされた格子モデルを解くために適している場合、アクション７１でその適切な格子モデルが複数の格子モデルのサブセットに追加される。
選択される１つ又は複数の格子モデルのすべての格子モデルがチェックされる。結果として得られる複数の格子モデルのサブセットによって、ユーザが使用することができる複数の格子モデルのサブセットが提供される。アクション６４で取得されるアライメント・マークの位置は、調査中の格子モデルによって予測される位置と比較することができ、それにより、いわゆる余剰が形成される。調査中の格子モデルからの余剰が、最初に選択される格子モデル、つまりアライメント・マークの露光中に使用される格子モデルからの余剰と比較して少ない場合、調査中のその格子モデルは、より良好な性能の格子モデルと見なされる。通常、より高い次数のモデルの余剰は、より低い次数のモデルの余剰より少ない。格子モデルの余剰は、しばしば、取得されるすべてのデータに基づいて格子を記述するためのそのモデルの能力の測度であるため、したがってユーザは、通常、複数の格子モデルのサブセットから最も高い次数の格子モデルを選択することになる。しかしながら、より良好な余剰によって必ずしもオーバレイが改善されるとは限らない。オーバレイ性能を決定するためには、度量衡学データが必要である。
図６は、本発明の第２の実施例によるプロセス誘導格子変形を修正する方法を流れ図で示したものである。この実施例では、ただ単にアライメント・データのみを使用する代わりに、同じく度量衡学データが使用されている。したがって、この実施例の場合、格子モデルのオーバレイ性能を評価することができる。この場合も、図５に示す実施例の場合と同様、アクション６１で複数の格子モデルのセットが提供される。次に、アクション６４でロット内の複数の基板に対するアライメント・データが取得される。また、アライメント・データを取得するだけでなく、アクション６５でロット内の複数の基板に対する度量衡学データが取得される。次に、この場合もアクション６７で、アクション６４で取得した利用可能なアライメント・データが、複数の格子モデルのセットの個々の格子モデルを解くために適しているかどうかチェックされる。調査中の格子モデルが不適切であることが分かると、アクション６９で概略的に示すように、それ以降、このプロセス及び／又は装置にはその格子モデルは使用されない。しかしながら、その格子モデルが複数の格子モデルのセットの個々の格子モデルを解くことができる場合、セクション７１で、適切な格子モデルとしてその格子モデルが複数の格子モデルのサブセットに追加される。
アライメントの結果は、適用される処理によって影響されることがあるため、より良好な性能の格子モデルを使用して得られる改善では、基板の実際の格子、つまり露光後にアライメント・マークによって形成される格子と互いに十分に相関しない危険が存在している。追加誤差を回避するために、模擬度量衡学データを使用して、より良好な性能の格子モデルによる改善が基板格子と相関するかどうかを検証することができる。アクション７２で、より良好な性能の格子モデルを使用して取得されたアライメント・パラメータを使用して計算された個々の露光位置と、露光中に使用される格子モデルから明らかになった個々の露光位置との差を、露光中に使用される格子モデルに基づいて取得された度量衡学データに追加することによって模擬度量衡学データが決定される。
次に、アクション７３で、模擬度量衡学データのオーバレイ性能インディケータが適切な格子モデル毎に決定される。オーバレイ性能インディケータの例には、平均値、３シグマ及び最大値がある。このようなインディケータを計算する方法は当分野では良く知られており、ここではその説明は省略する。
次に、アクション７５で、アクション７３で決定された適切な個々の格子モデルのオーバレイ性能インディケータを比較することによって、すべての適切な格子モデルが比較される。最良のオーバレイ性能インディケータを備えた適切な格子モデル、つまり基板毎の変化が最も小さい格子モデルが選択される。
格子モデルは、場合によっては、露光すべき領域の静止オフセット、たとえばダイの静止オフセットを生成することができる。これらの静止オフセットには、並進、（非対称）回転及び（非対称）倍率が含まれている。一実施例では、アクション７３と７５の間で、これらのオフセットのうちの何らかのオフセットが、たとえば基板全体の膨張等によって模擬度量衡学データに存在しているかどうか決定することができる。模擬度量衡学データに何らかのオフセットが存在している場合、（高次数）プロセス修正を使用してこのようなオフセットを修正することができる。
選択が完了すると、続いていくつかのアクションを実行することができる。第１に、アクション７６で、アクション７５で選択された適切な格子モデルの格子モデル・パラメータを使用してプロセスを修正することができる。この修正は、露光プロセスの処理レシピの修正に使用することができる。次に、アクション７７で、選択された格子モデルを使用して上記の修正を適用する場合に期待されるオーバレイの性能を計算することができる。オペレータは、この計算の結果を見直すことができる。
第２に、アクション７８で、アクション７６で選択された適切な格子モデルの模擬度量衡学データに度量衡学マークの位置毎の平均余剰を使用して、露光毎のオフセットを計算することができる。この平均は、データを取得するロットのすべての基板に対する平均である。計算されたオフセットを使用して、いわゆるＸＹサブ・レシピ、つまり露光レシピが投影される格子を提供するレシピを修正することができる。この場合も、次にアクション７９でオーバレイ性能を計算することができる。
アクション７７及び７９は、オフセットを修正した後に実行される。
図５及び６の流れ図で概略的に示す方法で計算される格子変形は、次の方法で計算することができる。先ず、複数のマークの測定位置と、露光レシピから期待されるこれらのマークの位置即ち理論位置が比較される。次に、余剰が決定される。つまり、上記理論位置から複数のマークの測定位置が控除される。この控除の結果は、「余剰」と呼ばれている。この余剰は、場合によってはそのモデルのすべてのパラメータに対する効果を有している。複数のマークが類似したタイプのマーク、たとえば特定の方向の並進に敏感なタイプのマークが格子内に使用される場合、マーク毎の余剰を平均して、いわゆる平均格子フィンガプリントを形成することができる。次に、マーク毎の余剰からこの平均格子フィンガプリントを控除することができる。最後に、複数の基板を使用して測定する場合、当業者に知られている方法で、すべての測定基板に対するマークの位置毎の平均余剰を決定することができる。
より多くの基板を使用する場合、マークの位置毎の平均格子フィンガプリントがより正確になるため、図５及び６に示す流れ図を参照して説明した方法の精度が向上することを理解されたい。最後の修正の関連性、つまり二乗された余剰の和の最小化を使用する場合の並進、及び上で説明した最大ベクトル長を最小化する場合の追加倍率及び回転の修正を決定するために、ランダム・プロセス雑音（ＲＰＮ）を決定することができる。平均フィンガプリントに対する残留雑音ＲＮａｆは、
Figure 0004740057
で与えられる。Ｎｓは基板の数である。すべての格子の平均余剰に対して決定される平均残留フィンガプリントの値の「３σ」即ち少なくとも９９．７％が、
Figure 0004740057
より大きい場合、修正は、関連していると仮定することができる。
図７ａ〜ｃは、本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第１の実施例を略図で示したものである。この実施例では、視野と視野の間に変形は生じていない。つまり、視野間変形は存在していない。図７ａでは、左側の基板Ｗは、２つのオーバレイ・アライメント・マーク８１を層ｎ、たとえば層０に備えている。これらのマーク８１に対して実行されるアライメント測定に基づいて、図５及び６に関連して上で説明したように、複数の格子モデルのセットから選択される第１の格子モデルを使用して第１の格子が決定される（図７ａの右側）。格子は、図７ａの矢印線８３及び８４で示す座標線を使用して構築される。
決定された第１の格子を使用して、次の露光ステップのために基板Ｗが位置合せされ、図７ｂに示す第１の反復パターン８５が基板Ｗの層ｎ＋１、たとえば層１に形成される。反復パターン８５は、図７ｂの右側に概略的に示す第２の格子９２を決定するために使用される複数のマーク８７を備えている。この第２の格子は、複数の格子モデルのセットから選択される第２の格子モデルを使用して決定される。一実施例では、第２の格子モデルは、第１の格子を決定するために使用される第１の格子モデルと同じ格子モデルであっても良い。他の実施例では、第２の格子モデルは、第１の格子モデルとは異なる格子モデルであっても良い。
今度は第２の格子９２を使用して、次の露光ステップのために基板Ｗが位置合せされ、図７ｃに示す第２の反復パターン８８が基板Ｗの層ｎ＋２、たとえば層２に形成される。反復パターン８８は、図７ｃの右側に概略的に示す第３の格子９４を決定するために使用される複数のマーク９０を備えている。この第３の格子も、複数の格子モデルのセットの複数の格子セットのうちの１つを使用して決定される。この場合も、この第３の格子モデルは、第１及び／又は第２の格子モデルと同じ格子モデルであっても、或いは異なる格子モデルであっても良い。
次に、第３の格子９４を使用して、次の露光ステップ、つまり層ｎ＋３のために基板Ｗが位置合せされ、以下同様である。この事例の場合、変形が存在していないため、第１の格子、第２の格子及び第３の格子は類似しており、格子間の相違に起因する調整を適用する必要はない。
図８ａ〜ｃは、本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第２の実施例を略図で示したものである。この実施例では、視野間変形が存在している。本明細書において既に説明した方法で個々の層毎に複数の格子モデルのセットから格子モデルが選択される。
図８ａでは、左側に複数のオーバレイ・アライメント・マーク１０１を層ｎ、たとえば層０に備えた基板Ｗが示されている。これらのマーク１０１に対して実行されるアライメント測定に基づいて第１の格子１０３が決定される（図８ａの右側）。第１の格子１０３は、点線で示されている。
決定された第１の格子１０３を使用して、次の露光ステップのために基板Ｗが位置合せされ、図８ｂに示す第１の反復パターン１０５が基板Ｗの層ｎ＋１、たとえば層１に形成される。反復パターン１０５は、図８ｂの右側に概略的に示す第２の格子１０９を決定するために使用される複数のマーク１０７を備えている。この第２の格子１０９は、ダッシュ線で示されている。比較のために、第１の格子１０３は、ここでも点線で示されている。第１の格子及び第２の格子は、互いに同じではないことが分かる。この事例の場合、膨張修正、つまりｘ方向の膨張Ｅｘ及びｙ方向の膨張Ｅｙを変化させることによって格子の変形を修正することができる。
今度は第２の格子１０９を使用して、次の露光ステップのために基板Ｗが位置合せされ、第２の反復パターン１１１が基板Ｗの層ｎ＋２、たとえば層２に形成される。したがって、露光に先立って、レチクルに対する基板Ｗの位置を変化させるか、或いは層２の処理レシピを層２の物質に適合させることによって倍率が修正される。反復パターン１１１は、図８ｃの右側に一点鎖線で示す第３の格子１１４を決定するために使用される複数のマーク１１３を備えている。第２の格子及び第３の格子は、互いに同じではないことが容易に分かる。この事例の場合、並進を修正することによって格子を修正することができる。
次に、第３の格子１１４を使用して、次の露光ステップ、つまり層ｎ＋３のために基板Ｗを位置合せすることができ、以下同様である。露光に先立って、層ｎの第１の格子を使用して基板Ｗを位置合せすることができ、第２の格子を使用して、層ｎ＋１に形成される膨張変形を適合させることができ、また、第３の格子を使用して、層ｎ＋２に形成される並進変形を修正することができる。したがって、アライメントの間、あらゆる過去の格子変形が考慮される。
制御ユニット、たとえば制御ユニット１３は、レチクルに対する基板Ｗの位置を適合させることができる。つまり、最初に基板Ｗを第１の格子に対して正しい位置へ移動させた後、第１の格子と第２の格子の間の差、つまり上記膨張の差を考慮するためにその位置が修正される。別法としては、制御ユニット、たとえば制御ユニット１３は、処理レシピを適合させ、予定されている膨張とは異なる膨張を考慮することも可能である。
オーバレイ測定は、単一の基板に対して実行することができるが、別法として、複数の基板、詳細には単一ロットの複数の基板に対して一連のオーバレイ測定を実行することも可能である。その場合、その一連のオーバレイ測定を使用して修正を確立することができる。
修正は、当業者に知られているように、単一の基板に対するオーバレイ測定によって得られた結果、或いは複数の基板に対する一連のオーバレイ測定によって得られた結果に対する最小二乗技法などの最小化方法を使用して決定することができる。
最小二乗アルゴリズムなどの最小化方法では、二乗された余剰の和が最小化され、通常、露光視野毎の二乗された余剰の和が最小化される。余剰は、露光レシピの中に記述されている元の位置、たとえば複数の回路パターンのセット内の位置から、格子変形に対する処理レシピを修正する上記方法の実施例によって確立される修正を控除した結果として定義される。
通常、余剰のサイズ及び方向の空間変動が存在している。つまり、視野毎の余剰の変動が存在している。図５又は６の流れ図に概略的に示す方法を使用して、視野内の最大オーバレイ値を最適化することができる。
「実施例」
図９ａ〜ｃは、本発明による、視野内の変形に対する方法の実施例を実施するための例を略図で示したもので、つまり、格子変形に対する処理レシピを修正する方法を適用して視野内が修正される、つまり視野間が修正される。この実施例では、分かり易くするために、基板毎に１つの視野しか示されていない。
調査中の特定のプロセス及び層の場合、最初に、たとえばオフライン度量衡学装置の中で、適切なマークを備えた多数の基板が測定される。この実施例の中で既に説明したように、場合によっては修正パラメータとして機能する多数のパラメータを決定するモデルを開発することができる。決定されるパラメータは、視野間パラメータ及び視野内パラメータの両方を含むことができる。視野間パラメータ即ち視野間で影響を及ぼすことができるパラメータは、ｘ方向で示されている第１の方向の並進Ｔｘ、ｙ方向で示されている、上記第１の方向に直角の第２の方向の並進Ｔｙ、ｘ方向の膨張Ｅｘ、ｙ方向の膨張Ｅｙ、回転Ｒ及びノッチ配向ＮＯを含むことができる。視野内パラメータ即ち視野内に影響を及ぼすことができるパラメータは、ｘ方向の倍率Ｍｘ、ｙ方向の倍率Ｍｙ、対称回転Ｒｓ即ち
Figure 0004740057
及び非対称回転Ｒａ即ち
Figure 0004740057
を含むことができる。
上記モデルは視野内モデルであり、特定の基板上のすべての視野に対して決定される。モデルを使用して計算された視野内の位置が、露光レシピの中に最初に記述されているそれらの位置から控除され、その結果、余剰が残される。これらの余剰は、基板毎のいわゆるフィンガプリントを形成している。
次に、すべての基板、延いてはすべてのフィンガプリントが平均され、視野毎の平均フィンガプリント即ち平均視野フィンガプリントが取得される。視野フィンガプリントを取得するためには、基板毎に少なくとも４つの度量衡学マークを測定しなければならないことに留意されたい。
図９ａには、平均視野フィンガプリントの一実施例が示されている。点線は、元の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥと、選択された、それぞれたとえば１０パラメータ視野間モデル及び１０パラメータ視野内モデルに基板全体が考慮されているモデルに従って最適化された位置Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’及びＥ’との差を示したものである。
次に、たとえば図５及び６に示す実施例による方法に従って、視野間モデル及び視野内モデルと類似した方法で選択された視野内基板モデルを使用して取得された最適化位置が元の位置から控除される。このもう１つの控除によって、図９ｂに示す余剰フィンガプリントが得られる。このフィンガプリントは、最大オーバレイに対して最適化されていないことが分かる。視野毎の最大オーバレイ値によってその品質が左右されるため、追加変更が適用される。
図９ｃから分かるように、Ｘ方向及びＹ方向の両方に適切な並進を適用することによって最大オーバレイ値が小さくなる。この実施例では、平均で最大オーバレイ値が０．８ｎｍ、つまり４．２ｎｍから３．４ｎｍまで改善される。
より高度な修正メカニズムによって、より良好な結果を得ることも可能である。たとえば、フィンガプリントの修正を決定するために使用されるモデルは、二乗された余剰の和を最小化する代わりに、最大ベクトル長を最小化することができる。この方法によれば、並進の変更だけでなく、最大視野オーバレイ値に対する倍率パラメータ及び回転パラメータを最適化することができる。
容易に理解することができるように、この場合も、ＲＰＮは測定に影響を及ぼしている。格子の位置毎の測定誤差は、
Figure 0004740057
に比例している。また、視野間雑音即ち視野から視野への視野内パラメータの変化が存在している。このような視野間雑音は、たとえば露光誤差又はレンズの加熱によって誘発されることがある。また、測定格子に対する上記視野間雑音の影響は、
Figure 0004740057
に比例している。
本明細書を通して使用されている、制御ユニット、たとえば制御ユニット１３及び２３という用語、及び制御システム４０という用語は、図１０に示すコンピュータ・アセンブリ１４０の形で実施することができることを理解されたい。コンピュータ・アセンブリ１４０は、プロセッサ１３０及びプロセッサ１３０に接続されたメモリ１３１を備えている。メモリ１３１は、ハード・ディスク１４１、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１４２、電気的消去可能プログラマブル・リード・オンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１４３及びランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１４４などの多数のメモリ・コンポーネントを備えることができる。必ずしも上記のすべてのメモリ・コンポーネントが存在している必要はない。また、上記のメモリ・コンポーネントがプロセッサ１３０に物理的に近接していること、或いはそれらが互いに物理的に近接していることは何ら重要ではない。これらのメモリ・コンポーネントは、距離を隔てて配置することができる。
また、プロセッサ１３０は、何らかの種類のユーザ・インタフェース、たとえばキーボード１４５又はマウス１４６に接続することができる。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、スピーチ・コンバータ又は他のインタフェースを使用することも可能である。
プロセッサ１３０は、フロッピ・ディスク１４８又はＣＤＲＯＭ１４９などのデータ・キャリア上の記憶データから、何らかの状況の下でデータを読み取るようになされた読取り装置１４７に接続することができる。また、当業者に知られているＤＶＤ又は他のデータ・キャリアを使用することも可能である。
また、プロセッサ１３０は、出力データを用紙に印刷するためのプリンタ１５０、並びにディスプレイ１５１に接続することができ、たとえば当業者に知られている他の任意のタイプのディスプレイのモニタ即ちＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に接続することができる。
プロセッサ１３０は、入出力（Ｉ／Ｏ）の役割を担っているトランスミッタ／レシーバ１５３を使用して通信ネットワーク１５２に接続することができ、たとえば加入電話回線（ＰＳＴＮ）、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）などに接続することができる。プロセッサ１３０は、通信ネットワーク１５２を介して他の通信システムと通信するように構成することができる。本発明の一実施例では、外部コンピュータ（図示せず）、たとえばオペレータのパーソナル・コンピュータは、通信ネットワーク１５２を介してプロセッサ１３０にログインすることができる。
プロセッサ１３０は、独立したシステムとして実施することができ、或いは同時に動作する、それぞれより大きいプログラムのサブ・タスクを実行するようになされた多数の処理装置として実施することができる。また、処理装置は、複数の副処理装置を備えた１つ又は複数の主処理装置に分割することも可能である。プロセッサ１３０のいくつかの処理装置は、他の処理装置から距離を隔てて配置することも可能であり、通信ネットワーク１５２を介して通信することができる。
本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）、度量衡学ツール及び／又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。
また、本発明による実施例の使用について、とりわけ光リソグラフィのコンテキストの中で参照されているが、本発明は、他のアプリケーション、たとえば転写リソグラフィに使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。転写リソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニング・デバイスのトポグラフィによって画定される。パターニング・デバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニング・デバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。
本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの放射或いはその近辺の波長の放射）、及び極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。
コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント及び静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つ又は組合せを意味している。
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。たとえば本発明は、上で開示した方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含んだコンピュータ・プログラムの形態を取ることができ、或いはこのようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体（たとえば半導体記憶装置、磁気ディスク又は光ディスク）の形態を取ることができる。
以上の説明は、本発明の例示を意図したものであり、本発明を何ら制限するものではない。したがって、特許請求の範囲に示す各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に改変を加えることができることは当業者には明らかであろう。
本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 リソグラフィ装置、アライメント・システム及び制御ユニットを備えたリソグラフィ・アセンブリを示す図である。 トラックを介して接続されたリソグラフィ装置及び度量衡学システムを示す図である。 オーバレイ・マークの典型的な実施例を示す図である。 オーバレイ・アライメント・マークの典型的な実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例によるプロセス誘導格子変形を修正する方法を示す流れ図である。 本発明の第２の実施例によるプロセス誘導格子変形を修正する方法を示す流れ図である。 本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第１の実施例を示す略図である。 本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第１の実施例を示す他の略図である。 本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第１の実施例を示す他の略図である。 本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第２の実施例を示す略図である。 本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第２の実施例を示す他の略図である。 本発明の実施例による格子モデルを使用して格子を決定する第２の実施例を示す他の略図である。 本発明による、視野内の変形に対する方法の実施例を実施するための例を示す略図である。 本発明による、視野内の変形に対する方法の実施例を実施するための例を示す他の略図である。 本発明による、視野内の変形に対する方法の実施例を実施するための例を示す他の略図である。 本発明の実施例に使用することができる制御ユニットの実施例をより詳細に示す図である。
符号の説明
ＡＤ 放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタ
Ｂ 放射ビーム
ＢＤ ビーム引渡しシステム
Ｃ 基板の目標部分
ＣＯ コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ オーバレイ・マークの外部構造と内部構造の間の距離
ＩＦ 位置センサ
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＩＮ インテグレータ
ＭＡ パターニング・デバイス（マスク）
ＭＴ 支持構造（マスク・テーブル）
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
ＰＭ 第１のポジショナ
ＰＳ 投影システム
ＰＷ 第２のポジショナ
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
Ｓｎ アライメント・マークの所定のオフセット
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１０ リソグラフィ・アセンブリ
１１、２２ アライメント・システム
１２、２１ リソグラフィ装置
１３、２３ 制御ユニット
１５、２５ 基板のロット
１６ アライメント・データを制御ユニットに送信するアクションを示す矢印
１７ リソグラフィ装置への露光データの送信を示す矢印
２０ リソグラフィ・システム
２６ 制御ユニットへのアライメント・データの送信を示す矢印
２７ 露光データの転送を示す矢印
２８ リソグラフィ・システムから制御システムへのアライメント・データの転送を示す矢印
２９ リソグラフィ・システムへの調整量の送信を示す矢印
３０ 度量衡学システム
３１ 度量衡学装置
３３ 度量衡学制御ユニット
３５ 度量衡学装置から度量衡学ユニットへの度量衡学データの転送を示す矢印
３７ 度量衡学制御ユニットから制御システムへの度量衡学データの連続転送を示す矢印
４０ 制御システム
５０ オーバレイ・マーク
５１ オーバレイ・マークの外部構造
５２ オーバレイ・マークの内部構造
５５、５６ アライメント・マーク
８１、１０１ オーバレイ・アライメント・マーク
８３、８４ 第１の格子を示す矢印線
８５、１０５ 第１の反復パターン
８７、１０７ 第２の格子を決定するために使用されるマーク
８８、１１１ 第２の反復パターン
９０、１１３ 第３の格子を決定するために使用されるマーク
９２、１０９ 第２の格子
９４、１１４ 第３の格子
１０３ 第１の格子
１３０ プロセッサ
１３１ メモリ
１４０ コンピュータ・アセンブリ
１４１ ハード・ディスク
１４２ リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）
１４３ 電気的消去可能プログラマブル・リード・オンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
１４４ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
１４５ キーボード
１４６ マウス
１４７ 読取り装置
１４８ フロッピ・ディスク
１４９ ＣＤＲＯＭ
１５０ プリンタ
１５１ ディスプレイ
１５２ 通信ネットワーク
１５３ トランスミッタ／レシーバ

Claims (16)

  1. リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する方法であって、
    複数の格子モデルのセットを提供するステップと、
    多数の第１の基板上の第１の複数のアライメント・マークに対する少なくとも１つのアライメント測定を実行することによってアライメント・データを取得するステップと、
    取得したアライメント・データが前記格子モデルを解くために適しているかどうか、前記複数の格子モデルのセットの個々の格子モデル毎にチェックし、且つ、取得したアライメント・データが前記格子モデルを解くために適している場合、前記格子モデルを複数の格子モデルのサブセットに追加するステップと、
    前記複数の格子モデルのサブセットから余剰が最も少ない格子モデルを選択するステップとを含み、前記余剰は、前記格子モデルによって予測される前記アライメント・マークの理論位置から前記アライメント・データに含まれる前記アライメント・マークの測定位置を控除することによって形成される、方法。
  2. 前記方法が、
    選択した前記格子モデルの平均格子モデル・パラメータを決定するステップと、
    決定した前記平均格子モデル・パラメータをプロセスの修正に使用するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記方法が、
    前記第１の複数のアライメント・マークの位置毎の平均余剰を決定するステップと、
    露光毎のオフセットを計算するステップと、
    計算した前記露光毎のオフセットをプロセスの修正に使用するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記方法が、複数の格子モデルのセットを提供する前記ステップの後に、前記処理レシピ及び前記処理レシピを実行する前記リソグラフィ装置のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、前記複数の格子モデルのセットから１つ又は複数の格子モデルを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記処理レシピに基づいて格子モデルを選択する前記ステップが、
    少なくとも１つの第２の基板上の第２の複数のアライメント・マークに対する少なくとも１つのアライメント測定を実行するステップと、
    前記少なくとも１つの第２の基板上の第１の複数のオーバレイ・マークに対する少なくとも１つのオーバレイ測定を実行するステップと、
    前記複数の格子モデルのセットから、プロセスの修正に関して最適化された性能を備えた格子モデルを選択するステップであって、前記プロセスの修正が、前記少なくとも１つのアライメント測定及び前記少なくとも１つのオーバレイ測定に基づいて計算されるステップと
    を含む方法に関連している、請求項４に記載の方法。
  6. 前記少なくとも１つの第２の基板が生産基板である、請求項５に記載の方法。
  7. 前記処理レシピに基づいて格子モデルを選択する前記ステップが、
    少なくとも１つの第３の基板上の第３の複数のアライメント・マークに対する少なくとも１つのアライメント測定を実行するステップと、
    前記少なくとも１つの第３の基板上の第２の複数のオーバレイ・マークに対する少なくとも１つのオーバレイ測定を実行するステップと、
    前記複数の格子モデルのセットから、プロセスの修正に関して最適化された性能を備えた格子モデルを選択するステップであって、前記プロセスの修正が、前記少なくとも１つのアライメント測定及び前記少なくとも１つのオーバレイ測定に基づいて計算されるステップと
    を含む方法に関連している、請求項４に記載の方法。
  8. 前記少なくとも１つの第３の基板が基準基板である、請求項７に記載の方法。
  9. 前記平均格子モデル・パラメータを使用する前記ステップが、
    決定した前記平均格子モデル・パラメータを使用して、前記処理レシピに使用されるプロセス格子の変形である格子変形を計算するステップと、
    計算した前記格子変形を適用して前記処理レシピを修正するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
  10. 前記格子変形を適用する前記ステップが、並進、回転及び膨張を含むグループのうちの少なくとも１つの位置パラメータを修正するステップを含む、請求項９に記載の方法。
  11. プロセッサによって実行される、請求項１に定義されている、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する前記方法を実行するためのコンピュータ・プログラム製品。
  12. パターン化された放射のビームを基板の目標部分に投射するようになされたリソグラフィ装置、前記リソグラフィ装置の設定を制御するようになされた制御ユニット、及び前記リソグラフィ装置による投射の前及び／又は投射の後に、前記基板に対するアライメント測定を実行し、且つ、アライメント・データを生成するようになされたアライメント・システムを備えたリソグラフィ・システムと、
    度量衡学装置及び度量衡学制御ユニットを備えた度量衡学システムであって、前記基板に対する少なくとも１つのオーバレイ測定を実行し、且つ、前記少なくとも１つのオーバレイ測定の結果として度量衡学データを生成するようになされた度量衡学システムと、
    前記リソグラフィ・システム及び前記度量衡学システムの両方に接続された、前記リソグラフィ・システムから前記アライメント・データを受け取り、且つ、前記度量衡学システムから前記度量衡学データを受け取るようになされた制御システムとを備えたリソグラフィ・アセンブリであって、
    前記制御システムが、プロセッサと、前記プロセッサに接続された、処理レシピ及び複数のモデルのセットを記憶するようになされたメモリとを備え、また、前記リソグラフィ・アセンブリが、請求項１に定義されている、リソグラフィ装置における格子変形の処理レシピを修正するための格子モデルを選択する前記方法を実行するようになされたリソグラフィ・アセンブリ。
  13. 前記処理レシピが複数の機械命令を備え、前記リソグラフィ制御ユニットが、前記複数の機械命令を前記リソグラフィ装置に適用するようになされた、請求項１２に記載のリソグラフィ・アセンブリ。
  14. 前記リソグラフィ装置が、
    放射ビームを条件付けるようになされた照明システムと、
    パターン化された放射ビームを形成するべく前記放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニング・デバイスを支持するように構築されたサポートと、
    基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    パターン化された放射ビームを前記基板の目標部分に投射するようになされた投影システムとを備え、
    前記処理レシピの前記複数の機械命令のうちの少なくとも１つが、前記基板テーブルに対する前記サポートの相対位置に関連している、請求項１３に記載のリソグラフィ・アセンブリ。
  15. 前記制御システムがアドバンスド・プロセス・コントロール・システムである、請求項１２に記載のリソグラフィ・アセンブリ。
  16. 請求項１２に定義されているリソグラフィ・アセンブリを使用してパターニング・デバイスから基板へパターンを転送するステップを含むデバイス製造方法。
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