JP4984038B2 - 管理方法 - Google Patents
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図1には、本発明の一実施形態に係るデバイス製造処理システム1000の概略構成が示されている。このデバイス製造処理システム1000は、半導体ウエハを処理して半導体デバイスを製造するシステムであり、半導体工場内の温度及び湿度が管理されたクリーンルーム内に構築されている。図1に示されるように、デバイス製造処理システム1000は、N台の投影露光装置1001〜100Nと、N台のトラック200と、測定検査器120と、搬送ライン800と、解析装置170と、工場内生産管理メインホストシステム(以下、「ホスト」とする)600とを備えている。各トラック200内には、コータ・デベロッパ(以下、「C/D」とする)110が設けられている。
図1に戻り、各トラック200は、投影露光装置100iを囲むチャンバ(不図示)に接するように配置されている。各トラック200は、内部に備える搬送ラインにより、主として投影露光装置100iに対するウエハの搬入・搬出を行っている。
トラック200内には、レジスト塗布及び現像を行うC/D110が設けられている。C/D110は、ウエハ上に対してフォトレジストの塗布及び現像を行う。C/D110は、投影露光装置100iとは、独立して動作可能である。トラック200内の搬送ラインによって、投影露光装置100iとC/D110との間でウエハの搬送が可能である。
トラック200内には、ウエハに対する様々な測定検査を行うことが可能な複合的な測定検査器120が設けられている。測定検査器120は、主として、投影露光装置100iで転写されC/D110で現像された露光後(事後)のウエハ上のレジストパターン等の重ね合わせ誤差等の測定を行う。測定検査器120は、投影露光装置100iやC/D110とは、独立して動作可能である。
解析装置170は、演算能力に優れた中規模のコンピュータシステム(例えば、ミニコン・システムやエンジニアリング・ワークステーション・システム)によって構成されており、デバイス製造処理システム1000の処理結果などの解析を行う。さらに、解析装置170は、投影露光装置1001〜100Nにおける投影像の歪みを調整する調整機能などをサポートする。
前記ホスト600は、大型のコンピュータを含んで構成される製造管理システム(MES:Manufacturing Execution System)である。ここで、製造管理システム(MES)とは、生産ラインで流れている各製品の工程、設備、条件、作業データをコンピュータで全て管理し、分析し、これにより品質向上、歩留まり向上及び作業ミス低減等のより効率的な生産を支援するシステムである。なお、ホスト600はMES以外でも良く、例えば専用のコンピュータを用いても良い。
デバイス製造処理システム1000では、各投影露光装置100iにおけるデバイスパターンの投影像の歪み(ディストーション)の計測及びその計測結果に基づく像歪みデータ(ディストーション・データ)の算出を行っている。各投影露光装置100iにおける投影像の歪みの計測は、主として、テストレチクルを用いたテスト露光により行われる。
図2に示されるように、テストレチクルRTのパターン領域PAの周辺には、空間像計測用マークM2が複数設けられている。図2に拡大して示されるように、空間像計測用マークM2は、X軸方向を配列方向とする5本のバーから成るライン・アンド・スペース・(L/S)マークと、Y軸方向を配列方向とするL/Sマークとの集合体である。
Q1=Q0×I1/I0 …(1)
なお、そのインテグレータセンサの出力I0と、ウエハ側の照射量センサの出力I1との関係については、その投影露光装置100iがステップ・アンド・スキャン型の露光装置である場合には、実露光時と同じ条件で、レチクルを保持するステージとウエハを保持するステージとを同期走査させる間、所定のサンプリング間隔で、かつ、同時に出力I0と出力I1とを一定時間記録しておけば、取得することができる。
また、デバイス製造処理システム1000では、露光工程の終了時に投影露光装置100i(i=1〜N)とホスト600との間で通信が行われ、投影露光装置100iから露光終了の通知とともに対応する投影露光装置100iの露光履歴データがホスト600に送られる。この露光履歴データは、さらに、ホスト600から解析装置170に送られ、解析装置170により、データベースに登録される。このデータベースを、「露光履歴データベース」という。露光履歴データには、その工程の露光処理を行った装置名、工程名、処理日時、像歪み補正値、露光ID等の情報が含まれる。
ところで、装置周辺の環境の変化に応じて変動する各計測点でのディストーションの変動量をΔDis.とすると、ΔDis.については、例えば以下の変動予測式で予測することができる。
ここで、ΔPress.は、気圧センサによって検出された装置周辺の気圧の変動量であり、ΔTemperature.は、温度センサによって検出された温度の変動量であり、ΔHumid.は湿度センサによって検出された湿度の変動量であり、ΔHeatは、露光用照明光の照射量の変動量である。また、K1〜K4は、係数である。この上記式(2)は、気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量の変動量を変量とする4変量1次多項式である。なお、ΔDis.は、投影光学系の有効視野内の各計測点のディストーション変動量の平均値や、いわゆる3σ(標準偏差の3倍)、平均値と3σとの合計(平均値+3σ)、レンジ(|最大値−最小値|)などの各種統計値を採用することが可能である。
装置運用開始後、ホスト600は、ディストーションの計測処理の処理モードを、モードA1からモードA2に移行させる。モードA2では、露光工程に用いられたレチクルを用いて、マークM2の空間像計測を、例えば、毎日1回行う。求められた空間像データは、装置環境のデータとともに、解析装置170に送られる。解析装置170では、モードA1、A2の際に得られたデータを用いて、回帰分析を行い、上記式(2)の係数K1〜K4を更新し、係数K1〜K4の推定精度を高めていく。更新された係数K1〜K4は、その投影露光装置100iの像歪みデータの補正に用いられる。
モードA2において、上記指標値が許容範囲内となり、予測精度が十分に向上したと判断された場合には、ホスト600は、計測処理の処理モードを、モードA2からモードA3に移行させる。これに限らず、モードA2に遷移してから一定期間経過後に、強制的に、モードA2からモードA3に移行させるようにしてもよい。モードA3では、空間像計測を、毎日行わずに、1日おき、2日おき、1週間置き、1ヶ月おきというように、空間像計測を行うインターバルを少しずつ長くしていく。インターバルの設定値(最大値など)は、自由に設定することができる。
ところで、上述のような装置周辺の環境に影響を受けるのは、投影像の歪みだけに留まらない。例えば、重ね合わせ露光の基準となるウエハグリッドなども装置周辺の環境の変動によって変動する。この場合には、装置周辺の環境の変動によるウエハグリッドの変動予測式を、回帰分析により求め、その変動予測式によって予測されるウエハグリッドの変動量が、所定の閾値を上回った場合には、ウエハグリッドの再計測を行うようにすれば、ウエハグリッドの計測タイミングの最適化などを実現することができる。
ΔGrid.=係数K1×ΔPress.+係数K2×ΔTemperature.+係数K3×ΔHumid.+係数K4×ΔHEAT … (3)
ここで、ΔPress.は気圧の変動量であり、ΔTemperature.は温度の変動量であり、ΔHumid.は湿度の変動量であり、ΔHEATは、ウエハの温度である。ウエハの温度は、投影露光装置100iに備えられた、温度センサ(例えば赤外線センサ)などによって検知することが可能である。また、K1〜K4は、係数である。この式は、気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量の変動量を変量とする、4変量1次多項式である。
Claims (10)
- 任意の露光装置で第1パターンを形成された基板上に、前記第1パターンに重なり合うように第2パターンを形成する重ね合わせ露光機能を備えた露光装置を少なくとも1つ含む複数の露光装置を管理する管理方法であって、
基板上に投影されるパターン像の歪みと前記パターン像の前記基板上の転写位置との少なくとも一方を含む前記複数の露光装置それぞれの露光性能の変動量に関する情報と、その露光装置近傍の気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量、及び前記基板の温度のうちの少なくとも1つを含む露光性能の変動要因に関する情報との測定を、任意のインターバルで行う測定工程と;
前記測定された前記露光性能の変動量に関する情報と、その露光性能の変動要因に関する情報とを収集する収集工程と;
前記収集された情報に基づいて、前記各露光装置の露光性能の変動を考慮して、前記重ね合わせ露光機能に関する情報を導出する導出工程と;
前記導出された重ね合わせ露光機能に関する情報に基づいて重ね合わせ露光に用いられる露光装置の露光性能の変動量を推定し、該推定結果に基づいて前記測定工程を行うタイミングを最適化する最適化工程と;を含み、
前記測定工程では、前記推定される変動量の推定精度に応じて、前記複数の露光装置の少なくとも一部の投影露光装置が備える投影光学系を介した空間像と基板上の転写結果とのいずれか一方を測定対象として選択することを特徴とする管理方法。 - 前記最適化工程では、
前記変動量が所定値を超えた場合には、前記測定工程を行うインターバルをより短くし、
前記変動量が所定範囲内である場合には、前記測定工程を行うインターバルをより長くすることを特徴とする請求項1に記載の管理方法。 - 前記最適化工程では、
前記測定工程における前記各露光装置の露光性能に関する情報とその露光性能の変動要因に関する情報とを測定するタイミングを、装置間で同時とすることを特徴とする請求項1に記載の管理方法。 - 前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、前記複数の露光装置を、その露光性能に応じてグループ分けするグループ化工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の管理方法。
- 前記測定工程では、
同じグループ内の露光装置の露光性能を、同じ測定検査器を用いて測定することを特徴とする請求項4に記載の管理方法。 - 前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、前記複数の露光装置の中から、重ね合わせ露光に用いられる露光装置を選択する選択工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の管理方法。
- 前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、重ね合わせ露光に用いられる露光装置の露光性能を調整する調整工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の管理方法。
- 前記複数の露光装置の少なくとも一部は投影光学系を備えた投影露光装置であり、
前記測定工程に先立って、
前記投影光学系を介した空間像から得られる露光性能の変動量と、基板上の転写結果から得られる露光性能の変動量とのずれ量に関する情報を求める工程をさらに含み、
前記測定工程では、空間像を測定し、
前記導出工程では、測定された前記空間像と、求められた前記ずれ量とに基づいて、前記重ね合わせ露光機能に関する情報を導出することを特徴とする請求項1に記載の管理方法。 - 前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、重ね合わせ露光に用いられる露光装置の露光性能の変動量を推定する推定工程をさらに含み、
前記推定工程で推定される変動量が所定値を超えた場合には、前記ずれ量に関する情報を求める工程を再度行うことを特徴とする請求項8に記載の管理方法。 - 前記変動量が所定値を超えた場合には、前記ずれ量に関する情報を求める工程を再度行うことを特徴とする請求項1に記載の管理方法。
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