JPH09146285A - 重ね合わせ精度の管理方法およびこれに用いる重ね合わせ精度測定装置 - Google Patents

重ね合わせ精度の管理方法およびこれに用いる重ね合わせ精度測定装置

Info

Publication number
JPH09146285A
JPH09146285A JP7309139A JP30913995A JPH09146285A JP H09146285 A JPH09146285 A JP H09146285A JP 7309139 A JP7309139 A JP 7309139A JP 30913995 A JP30913995 A JP 30913995A JP H09146285 A JPH09146285 A JP H09146285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inter
error
total
overlay
intra
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7309139A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3414086B2 (ja
Inventor
Atsushi Someya
篤志 染矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP30913995A priority Critical patent/JP3414086B2/ja
Publication of JPH09146285A publication Critical patent/JPH09146285A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3414086B2 publication Critical patent/JP3414086B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重ね合わせ精度の管理において露光フィール
ドのサンプリング・レイアウトに依存しないデータ解析
結果を得ることで、誤って再生工程へ回されるロットの
数を減少させる。 【解決手段】 従来の品質管理値|x|+3σは、線形
誤差の影響を受けてウェハ全体の誤差の傾向を正しく表
さない場合がある。そこで、3σの中から線形誤差成分
である比例と回転を排除し、非線形誤差成分のみを含む
3σinter(N)として、正規分布の良品率3σinter(N)
99.7%を統計的に保証する。従来の3σから排除さ
れた線形誤差成分に関しては、ウェハ周辺部の露光フィ
ールドでも管理目標値がクリアされる様、その最大/最
小値Einter-MAX/MIN(L)を平均値xの項に加算する。結
局、フィールド間トータル誤差Einter-TOTALは次式 Einter-TOTAL=|x|+|Einter-MAX/MIN(L)|+3
σinter(N) で表され、この値を管理目標値と比較する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィを経
て形成される上下パターンの重ね合わせ精度の管理にお
いて、測定対象となる露光フィールドのサンプリング・
レイアウトに依存しないデータ解析結果を得るための管
理方法および測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】リソグラフィは、縮小投影露光装置の投
影レンズ(対物レンズ)の高NA化、高圧水銀ランプの
輝線からエキシマ・レーザ光への移行にみられる露光波
長の短波長化、あるいは位相シフト法や変形照明法とい
った超解像技術の採用により、その解像度を着実に向上
させてきた。
【0003】一方、これに呼応して重ね合わせ精度の管
理技術も進歩している。ただし、これまでの重ね合わせ
精度の向上は、露光ステージの制振や温調、あるいは投
影光学系の収差の改善といった、装置性能の地道な改善
が積み重ねられてきた結果である。一般に、重ね合わせ
精度としてはデザイン・ルール(最小加工寸法)の1/
3〜1/4の値が要求され、0.3μmルール以降では
0.1μm以下の高い重ね合わせ精度が管理目標値とし
て要求されることになる。しかし、かかる高精度を従来
どおりの改善方針のみで達成することは次第に困難とな
っており、露光技術の限界がむしろ重ね合わせ技術にあ
ると言われる原因となっている。
【0004】重ね合わせ精度の管理は通常、一般的な品
質管理手法と同様、|x|+3σ(ただし、xは平均
値、σは標準偏差である。)の値を管理目標値と比較す
ることにより行われる。一般的な重ね合わせ精度の管理
の流れは、以下の通りである。 (1)1ロット(たとえばウェハ25枚)から数枚(た
とえば5枚)のウェハを抜き取り、各ウェハ内で幾つか
の露光フィールドをサンプリングし、そこで発生してい
る重ね合わせ誤差を、バーニアの目視観察、あるいは専
用の測定装置を用いた観測により測定し、(2)上記の
重ね合わせ誤差から、平均値xと標準偏差σを求め、
(3)|x|+3σと管理目標値(スペック)を比較
し、(4)|x|+3σ≦管理目標値であれば合格、|
x|+3σ>管理目標値であれば不合格(スペックアウ
ト)と判定する。
【0005】ここで、|x|+3σとは、正規分布にお
いて母集団の99.7%を含む範囲である。|x|+3
σが管理目標値以下である場合には、そのロットのウェ
ハはすべて次工程へ送られるが、管理目標値を超えてい
る(スペックアウト)場合には、そのロットのウェハは
すべて再生工程へ回される。ここで再生工程とは、レジ
スト・パターンを一旦剥離し、再度リソグラフィを行っ
てレジスト・パターンを形成し直す一連の工程を指す。
【0006】近年では、重ね合わせ誤差をさらに線形誤
差と非線形誤差とに分離する、より詳細な検討も行われ
ている。この分離について、図1を参照しながら説明す
る。あるウェハW内で発生している重ね合わせ誤差は、
線形誤差と非線形誤差とに分離することができる。
【0007】線形誤差とは、ウェハW上にある一定の傾
向をもって現れる補正可能な1次の誤差であり、平行移
動(Tx ,Ty )、スケーリング(Mx ,My )、回転
(θx ,θy )の各成分を含むものである。このうち、
平行移動は平均値xの構成成分である。また、スケーリ
ングと回転は、ウェハWの中心から半径方向に沿って増
大することを特色としており、従来の管理では3σの構
成成分である。回転には、直交度も含まれる。ここで、
下層側パターンの座標(x,y)と、これに上述の各誤
差成分が加わって得られる上層側パターンの座標
(x′,y′)との間には、次式のような関係が成り立
つ。
【0008】
【数1】
【0009】一方の非線形誤差とは、ウェハW上で特定
の傾向を示さない補正不可能な2次以上の誤差であり、
典型的にはステップ・アンド・リピート動作を行う露光
ステージの位置決め誤差、ウェハWの熱変形、重ね合わ
せ誤差測定時の測定誤差が含まれる。この非線形誤差
も、従来の3σの構成成分である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような重ね合わせ精度の管理方法では、線形誤差の存在
により、サンプリングされた露光フィールドから得られ
る重ね合わせ誤差の情報がサンプリング・レイアウトに
依存して変化し、ウェハ全体における重ね合わせ誤差の
傾向が正確に表されていないという問題が生ずる。この
問題を、具体的なケースのシミュレーションを例として
説明する。
【0011】ここでは、図2に示されるように、20m
m角の露光フィールドFが7×7個のマトリクス状に配
列されたウェハWを測定対象とし、ここから9個の露光
フィールドをサンプリングし、そこで各露光フィールド
ヘF内でX方向とY方向に発生している重ね合わせ誤差
を測定した。
【0012】 例1)サンプリングされた露光フィールドFの番号: 1,4,7,22,25,28,43,46,49 (図2(a)参照。) シミュレーションのための仮定条件: 線形誤差 スケーリング (ppm):(X,Y)=(0.8,0.8) フィールド内倍率(ppm):(X,Y)=(0,0) 非線形誤差 (nm):(X,Y)=(0,0) 結果: 平均値(x)(nm):(X,Y)=(0,0) 最大値 (nm):(X,Y)=(48,48) 最小値 (nm):(X,Y)=(−48,−48) 3σ (nm):(X,Y)=(125,125) 例2)サンプリングされた露光フィールドFの番号: 9,11,13,23,25,27,37,39,41 (図2(b)参照。) シミュレーションのための仮定条件: 線形誤差 スケーリング (ppm):(X,Y)=(0.8,0.8) フィールド内倍率(ppm):(X,Y)=(0,0) 非線形誤差 (nm):(X,Y)=(0,0) 結果: 平均値(x)(nm):(X,Y)=(0,0) 最大値 (nm):(X,Y)=(48,48) 最小値 (nm):(X,Y)=(−48,−48) 3σ (nm):(X,Y)=(83,83) なお、非線形誤差が0(nm)であることは現実には有
り得ず、これはシミューレーション用の特殊な仮定であ
る。
【0013】これら例1と例2とでは、サンプリング・
レイアウトが異なっており、サンプリングの対称性は同
じであるが、サンプリングされた露光フィールドF同士
の距離(スパン)は例1の方が大きい。
【0014】例1では、標準偏差(3σ)=125(n
m)>最大(小)値=48(nm)であるので、仮に管
理目標値=180(nm)であるとすると、 |x|+3σ=0+125=125(nm)<管理目標値=180(nm) となり、現状の管理では合格となる。しかし、管理目標
値がより厳しい100(nm)になると、 |x|+3σ=0+125=125(nm)>管理目標値=100(nm) となり、現状の管理では不合格(スペックアウト)とな
る。一方、例2では、 |x|+3σ=0+83=83(nm)<管理目標値=100(nm) であって、管理目標値が100(nm)であっても合格
となる。
【0015】つまり、従来どおりの|x|+3σによる
管理方法であっても、露光フィールドFがウェハの周辺
部からサンプリングされている限りは、致命的なミス、
すなわち、本当は不合格であるにもかかわらず合格と判
定して次工程へ送り出してしまう様なミスはほとんど起
こらない。しかしながら逆のミス、すなわち、本当は合
格であるにもかかわらず不合格と判定され、ロットごと
再生工程へ回されてしまうような無駄なミスが生じ得
る。さらに例2では、サンプリング・レイアウトが例1
と異なるのみであるが、3σの値が例1とは大きく異な
っている。
【0016】これらの問題は、いずれも線形誤差の存在
に起因する。つまり、線形誤差の大きさはウェハ上の部
位によって異なるので、サンプリングのスパンや対称性
によってはサンプリングされた露光フィールドFがウェ
ハW全体の誤差の傾向を必ずしも正しく表さないことを
示している。そこで、正しい誤差管理を行うために、線
形誤差の大きさに応じてサンプリング・レイアウトを最
適化することも考えられる。しかし、線形誤差はデバイ
ス毎、工程毎、ロット毎に変化するものであるから、そ
の都度最適化を行うことは現実には困難である。
【0017】また、従来の誤差管理では、露光フィール
ドFのサンプリングは、ウェハWの中央、および誤差が
最も強調される四隅から行われるのが普通である。しか
し、サンプリングとは本来ランダムに行われるべきもの
であって、従来のように最初からある一定の傾向を予測
して行うサンプリングでは、前述のように合格品を不合
格品として再生工程へ回してしまう様な無駄を排するこ
とは難しい。
【0018】そこで本発明は、サンプリング・レイアウ
トに依存せずに正しい誤差管理を行うことが可能な重ね
合わせ精度の管理方法、およびこれに用いる測定装置を
提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、重ね合わせ精度の管理を次の2通り
の考え方にもとづいて行う。
【0020】第1の考え方は、|x|+3σのうち、標
準偏差に関する項である3σから線形誤差に関する成
分、すなわち比例と回転(直交度を含む。)を排除して
非線形誤差成分のみを残すことにより、正規分布におけ
る3σ=99.7%の良品率を統計的に保証しようとす
るものである。3σから排除された線形誤差成分は、平
均値xに加算するが、この時には該線形誤差成分の最大
値または最小値、すなわち基板の中心から最も遠い露光
フィールドにおける誤差を加算する。これは、線形誤差
が最大となるウェハ周辺部の露光フィールドでも、管理
目標値がクリアされるようにするためである。したがっ
て、第1の考え方にもとづくフィールド間トータル誤差
inter-TOTALは、次式(1) Einter-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (1) (ただし、Einter-MAX/MIN(L)は線形誤差の最大値また
は最小値、σinter(N)はフィールド間非線形誤差の標準
偏差である。)で表される。なお、この線形誤差の最大
/最小値Einter-MAX/MIN(L)は、無次元数として得られ
る測定値(単位ppm)に基板の中心からの距離を乗じ
た値(単位nm)であり、最大値と最小値のうち絶対値
の大きい方が採用される。このようにして求められたフ
ィールド間トータル誤差Einter-TOTALが管理目標値以
下である場合に、合格の判定を下す。 以上の第1の考
え方は、ある露光フィールド内の重ね合わせ誤差につい
ても拡張することができる。すなわち、フィールド内ト
ータル誤差Eintra-TOTAL は、上式(1)の右辺にフィ
ールド内重ね合わせの線形誤差の最大/最小値E
intra-MAX/MIN(L)を加えた次式(2) Eintra-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)| +|Eintra-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (2) で表すことができる。
【0021】本発明の第2の考え方は、基本的には従来
と同様、次式(4) Einter-TOTAL =|x|+3σ (4) にもとづく管理を行うものである。ただし、上式の中の
3σは、計算によりウェハ上のすべての露光フィールド
について予測される3σに置き換えられている。この3
σは、次式(3) 3σ={3σinter-ALL(L) 2 +3σinter(N) 21/2 (3) (ただし、σinter-ALL(L)は全フィールド間線形誤差の
標準偏差であり、σinter(N)はフィールド間非線形誤差
の標準偏差である。)により算出する。つまり、第2の
考え方は、見かけ上はすべての露光フィールドについて
誤差測定を行った形とすることで、サンプリング・レイ
アウトへの依存性を解消しようとするものである。式
(4)で算出されたフィールド間トータル誤差E
inter-TOTAL が管理目標値以下である場合に、合格の判
定を下す。
【0022】この第2の考え方では、3σの項に依然と
して線形誤差成分が含まれており、純粋な正規分布の3
σではないため、この項が直ちに99.7%の良品率を
保証するものではない。したがって、線形誤差の寄与が
大きい場合には、前述の第1の考え方にしたがった管理
を行う方が正確である。しかし、線形誤差の寄与がそれ
ほど大きくない場合には、第2の考え方でも実用上十分
な精度で管理を行うことができる。
【0023】上述の様な重ね合わせ精度の管理には、式
(1),式(2),あるいは式(4)にもとづいてフィ
ールド間トータル誤差Einter-TOTAL あるいはフィール
ド内トータル誤差Eintra-TOTAL のいずれかを算出し、
この値を管理目標値と比較する演算手段を備えた重ね合
わせ精度測定装置を用いる。かかる装置は、実用上は既
存装置のソフトウェア変更により構成することができ
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について説明する。
【0025】第1の実施の形態 ここでは、前述の式(1)にもとづいて重ね合わせ精度
を管理するフローについて、図3のフローチャートを参
照しながら説明する。なお、このフローには、フィール
ド間重ね合わせ誤差に関連する管理項目の他に、次の第
2の実施の形態で後述するフィールド内重ね合わせ誤差
に関連する管理項目も含まれているので、前者は記号
◇、後者は記号◆にて区別する。ここでは、フィールド
間重ね合わせ誤差のみ考慮するフローについて、記号◇
の項目のみを選択しながら説明する。
【0026】(ステップS1)まず、1ロットから所定
枚数のウェハを抜き取り、各ウェハ内で所定数の露光フ
ィールドをサンプリングする。これら露光フィールド内
で発生している重ね合わせ誤差を、バーニアの目視観察
または専用の測定装置を用いて測定する。
【0027】(ステップS2)ステップS1で得られた
測定結果を解析して、これを線形誤差Einter(L)と非線
形誤差Einter(N)に分離する。
【0028】(ステップS3)ステップS2で得られた
線形誤差Einter(L)からその平均値xと最大/最小値E
inter-MAX/MIN(L)を、また非線形誤差Einter(N)からそ
の3σinter(N)(ただし、σinter(N)はフィールド間非
線形誤差の標準偏差である。)を、それぞれ求める。
【0029】(ステップS4)フィールド間トータル誤
差Einter-TOTAL を次式(1) Einter-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (1) により求める。
【0030】(ステップS5)ステップS4で算出した
フィールド間トータル誤差Einter-TOTAL が管理目標値
以下であるか否かを判断する。管理目標値以内であれば
YESを選択し、合格の判定を下して本フローを終了す
る。管理目標値を超えている場合にはNOを選択し、次
のステップS6に進む。
【0031】(ステップS6)ここでスペックアウトの
表示を行った後、本フローを終了する。
【0032】以上のフローにしたがって、前述の例1を
再度シミュレーションしてみる。
【0033】 サンプリングされた露光フィールドFの番号: 1,4,7,22,25,28,43,46,49 (図2(a)参照。) シミュレーションのための仮定条件: 線形誤差 スケーリング (ppm):(X,Y)=(0.8,0.8) フィールド内倍率(ppm):(X,Y)=(0,0) 非線形誤差 (nm):(X,Y)=(0,0) 結果: 平均値(x)(nm):(X,Y)=(0,0) 最大値 (nm):(X,Y)=(48,48) 最小値 (nm):(X,Y)=(−48,−48) 3σinter(N)(nm):(X,Y)=(0,0) 本実施の形態では、3σinter(N)の成分は非線形誤差の
みであるから、3σinter(N)はX方向,Y方向共に0
(nm)となっている。式(1)からフィールド間トー
タル誤差Einter-TOTAL を算出すると、 Einter-TOTAL =0+48+0=48(nm) となり、サンプリング値でウェハ全体における誤差の傾
向が正しく予想できていることがわかる。
【0034】なお、現実のプロセスでは通常、KrFエ
キシマ・レーザ・ステッパをミックス・アンド・マッチ
様式ではなく単独様式で用いた場合でも非線形誤差が4
0nm程度発生するが、このような場合にも同様に正し
い誤差管理を行うことができる。
【0035】以上、本発明の重ね合わせ精度の管理方法
について説明したが、このフローにしたがって演算を行
う演算手段を通常の重ね合わせ精度測定装置に組み込め
ば、本発明の重ね合わせ精度測定装置を構成することが
できる。
【0036】第2の実施の形態 近年は、露光フィールドの大面積化、および重ね合わせ
精度そのものの高度化に伴い、フィールド内重ね合わせ
誤差も無視できなくなってきている。フィールド内重ね
合わせ誤差に対する考え方も、基本的にはフィールド間
重ね合わせ誤差の考え方と同じである。すなわち、図4
に示したように、1フィールド内の重ね合わせ誤差は、
補正可能な線形誤差と補正不可能な非線形誤差とに分離
することができる。線形誤差はさらに3成分に分離する
ことができるが、フィールド間重ね合わせ誤差と異なる
点は、「スケーリング」がフィールド内重ね合わせ誤差
の場合には「フィールド内倍率」と称されること、およ
びこのフィールド内倍率と回転とがX方向とY方向とで
独立に制御できないことである。したがって、下層側パ
ターンの座標(x,y)と、これに上述の各誤差成分が
加わって得られる上層側パターンの座標(x′,y′)
との間には、次式のような関係が成り立つ。
【0037】
【数2】
【0038】一方の非線形誤差には、生産性や経済性を
考慮してデザイン・ルールのレベルに応じて解像度の異
なる複数の露光装置を併用する、いわゆるミックス・ア
ンド・マッチを運用した場合の投影レンズの収差、レチ
クル製造誤差、測定誤差が典型的に含まれる。
【0039】本実施の形態では、前述の式(2)にもと
づいて重ね合わせ精度を管理する方法について、前掲の
図3のフローチャート中、記号◆の項目を選択しながら
説明する。
【0040】(ステップS1)先にサンプリングされた
各露光フィールドの内部で、複数の地点をサンプリング
し、重ね合わせ誤差を測定する。
【0041】(ステップS2)ステップS1で得られた
測定結果を解析して、これを線形誤差Eintra(L)と非線
形誤差Eintra(N)に分離する。
【0042】(ステップS3)ステップS2で得られた
線形誤差Eintra(L)からその最大/最小値E
intra-MAX/MIN(L)を求める。
【0043】(ステップS4)フィールド内トータル誤
差Eintra-TOTAL を次式(2) Eintra-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)| +|Eintra-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (2) により求める。なお、式(2)の第2項は、第1の実施
の形態で上述したフィールド間の線形誤差Einter(L)
最大/最小値の絶対値である。
【0044】(ステップS5)ステップS4で算出した
フィールド内トータル誤差Eintra-TOTAL が管理目標値
以下であるか否かを判断する。管理目標値以内であれば
YESを選択し、合格の判定を下して本フローを終了す
る。管理目標値を超えている場合にはNOを選択し、次
のステップS6に進む。
【0045】(ステップS6)ここでスペックアウトの
表示を行った後、本フローを終了する。
【0046】以上のフローにしたがって、前述の例1に
おいてフィールド内倍率を3ppmとした場合のシミュ
レーションを行ってみる。
【0047】 サンプリングされた露光フィールドFの番号: 1,4,7,22,25,28,43,46,49 (図2(a)参照。) シミュレーションのための仮定条件: 線形誤差 スケーリング (ppm):(X,Y)=(0.8,0.8) フィールド内倍率(ppm):(X,Y)=(3,3) 非線形誤差 (nm):(X,Y)=(0,0) 結果: 平均値(x) (nm):(X,Y)=(0,0) フィールド間誤差 の最大値(nm):(X,Y)=(48,48) フィールド間誤差 の最小値(nm):(X,Y)=(−48,−48) フィールド内誤差 の最大値(nm):(X,Y)=(30,30) フィールド内誤差 の最小値(nm):(X,Y)=(−30,−30) 3σinter(N) (nm):(X,Y)=(0,0) よって、フィールド内トータル誤差Eintra-TOTAL は式
(2)より、 Einter-TOTAL =0+48+30+0=78(nm) となり、サンプリング値でウェハ全体における誤差の傾
向が正しく予想できていることがわかる。
【0048】以上、本発明の重ね合わせ精度の管理方法
について説明したが、このフローにしたがって演算を行
う演算手段を通常の重ね合わせ精度測定装置に組み込め
ば、本発明の重ね合わせ精度測定装置を構成することが
できる。
【0049】第3の実施の形態 ここでは、前述の式(4)にもとづいて重ね合わせ精度
を管理する方法について、図5のフローチャートを参照
しながら説明する。
【0050】(ステップS11)まず、1ロットから所
定枚数のウェハを抜き取り、各ウェハ内で所定数の露光
フィールドをサンプリングする。これら露光フィールド
内で発生している重ね合わせ誤差を、バーニアの目視観
察または専用の測定装置を用いて測定する。
【0051】(ステップS12)ステップS11で得ら
れた測定結果を解析して、これを線形誤差Einter(L)
非線形誤差Einter(N)に分離する。
【0052】(ステップS13)ステップS12で得ら
れた線形誤差Einter(L)からその平均値xを算出すると
共に、全露光フィールドでの線形誤差Einter-ALL(L)
予測してその3σinter-ALL(L)(ただし、σ
inter-ALL(L)はフィールド間線形誤差の標準偏差であ
る。)を算出する。
【0053】(ステップS14)ステップS12で得ら
れた非線形誤差Einter(N)からその3σinter(N)を算出
する。
【0054】(ステップS15)3σを、次式(3) 3σ={3σinter-ALL(L) 2 +3σinter(N) 21/2 (3) により求める。
【0055】(ステップS16)フィールド間トータル
誤差Einter-TOTAL を次式(4) Einter-TOTAL =|x|+3σ (4) により求める。
【0056】(ステップS17)ステップS16で算出
したフィールド間トータル誤差Einter-TOTAL が管理目
標値以下であるか否かを判断する。管理目標値以内であ
ればYESを選択し、合格の判定を下して本フローを終
了する。管理目標値を超えている場合にはNOを選択
し、次のステップS18に進む。
【0057】(ステップS18)ここでスペックアウト
の表示を行った後、本フローを終了する。
【0058】以上のフローにしたがって、前述の例を再
度シミュレーションしてみる。
【0059】 サンプリングされた露光フィールドFの番号: 1,4,7,22,25,28,43,46,49 (図2(a)参照。) シミュレーションのための仮定条件: 線形誤差 スケーリング (ppm):(X,Y)=(0.8,0.8) フィールド内倍率(ppm):(X,Y)=(3,3) 非線形誤差 (nm):(X,Y)=(0,0) 結果: 平均値(x) (nm):(X,Y)=(0,0) 3σinter-ALL(L)(nm):(X,Y)=(97,97) 3σinter(N) (nm):(X,Y)=(0,0) ここで、式(3)から3σを算出すると、 3σ={972 +021/2 =97(nm) となるから、フィールド間トータル誤差Einter-TOTAL
は式(4)より、 Einter-TOTAL =0+97=97(nm) となり、サンプリング値でウェハ全体における誤差の傾
向が正しく予想できていることがわかる。
【0060】なお、現実のプロセスでは通常、KrFエ
キシマ・レーザ・ステッパをミックス・アンド・マッチ
様式ではなく単独様式で用いた場合でも非線形誤差が4
0nm程度発生するが、このような場合にも同様に正し
い誤差管理を行うことができる。
【0061】ところで、上述のような式(4)にもとづ
く管理は、フィールド内にそのまま拡張することはでき
ないが、第1の実施の形態で述べた図3のフローのステ
ップS3において求めた線形誤差Eintra(L)の最大/最
小値Eintra-MAX/MIN(L)を利用すれば、疑似的な拡張が
可能である。すなわち、式(4)の右辺に上記の線形誤
差Eintra(L)の最大/最小値Eintra-MAX/MIN(L)加えた
形の次式(5) Einter-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)|+3σ (5) により、フィールド内トータル誤差Einter-TOTAL を表
現することができる。
【0062】式(5)にしたがって、前述の例1を再度
シミュレーションすると、フィールド間トータル誤差E
inter-TOTAL は、 Einter-TOTAL =0+30+97=127(nm) となり、サンプリング値でウェハ全体における誤差の傾
向が正しく予想できていることがわかる。
【0063】以上、本発明の重ね合わせ精度の管理方法
について説明したが、このフローにしたがって演算を行
う演算手段を通常の重ね合わせ精度測定装置に組み込め
ば、本発明の装置を構成することができる。
【0064】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
【0065】実施例1 本実施例では、25枚のウェハからなる1ロットから5
枚のウェハWを抜き取り、各ウェハWからは前出の図2
に示したごとく、7×7個のマトリクス状に配列された
20mm角の露光フィールドFを9個の露光フィールド
をサンプリングし、そこで発生している重ね合わせ誤差
を測定した。サンプリング・レイアウトおよび解析結果
は、以下のとおりである。
【0066】 サンプリングされた露光フィールドFの番号: 1,4,7,22,25,28,43,46,49(図2(a)参照。) 平均値x (nm):(X,Y)=(15,10) 線形誤差 スケーリング(ppm):(X,Y)=(0.3,0.4) 回転 (ppm):(X,Y)=(0.2,0.2) 直交度 (ppm):(X,Y)=(0,0) 最大/最小値Einter-MAX/MIN(L)(nm):(X,Y)=(30,36) 非線形誤差 3σinter(N)(nm):(X,Y)=(40,35) 式(1)からフィールド間トータル誤差Einter-TOTAL
を算出すると、 Einter-TOTAL =(15+30+40,10+36+35) =(85,81)(nm) となった。上記の値は、管理目標値(X,Y)=(10
0,100)(nm)をクリアしているので、上記ロッ
トについて合格の判定を下し、次工程へ送った。実施例2 本実施例では、実施例1と同じ測定結果から、次のよう
な解析結果を得た。
【0067】 線形誤差の3σinter-ALL(L)(nm):(X,Y)=(44,54) 非線形誤差の3σinter(N) (nm):(X,Y)=(40,35) これより、式(3)を用いて3σを計算すると、 3σ=({402 +4421/2,{352 +5421/2) =(59,64)(nm) となる。したがって、式(4)からフィールド間トータ
ル誤差Einter-TOTAL を算出すると、 Einter-TOTAL =(15+59,10+64) =(74,74)(nm) となった。上記の値は、管理目標値(X,Y)=(10
0,100)(nm)をクリアしているので、上記ロッ
トについて合格の判定を下し、次工程へ送った。
【0068】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では重ね合わせ精度の管理において、3σから線形誤
差成分を排除するか、もしくは見かけ上すべての露光フ
ィールドについて測定したような数値操作を行うことに
より、サンプリング・レイアウトに依存しない正確な誤
差管理が可能となる。この結果、一般的にはこれまで誤
ってスペックアウトと判断され、再生工程に回されてい
たロットの数を減少させることができ、リソグラフィに
かかる総所要時間も短縮することができる。したがっ
て、本発明は半導体デバイス製造における信頼性向上、
コスト削減、スループット向上に大きく貢献するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】フィールド間重ね合わせ誤差の分離を説明する
ための概念図である。
【図2】ウェハ上における露光フィールドのサンプリン
グ・レイアウト図であり、(a)図はスパンの大きい
例、(b)図はスパンの小さい例をそれぞれ表す。
【図3】本発明の重ね合わせ精度の管理方法のうち、3
σから線形誤差を排した場合の演算フローを示すフロー
チャートである。
【図4】フィールド内重ね合わせ誤差の分離を説明する
ための概念図である。
【図5】本発明の重ね合わせ精度の管理方法のうち、線
形誤差の3σを全露光フィールドを対象として予測する
場合の演算フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
W ウェハ F 露光フィールド

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リソグラフィにより基板面内で複数回の
    ショットを繰り返しながら所定パターンを形成する際の
    上下パターンの重ね合わせ精度の管理方法であって、 前記各ショットに対応して基板上に同数形成される露光
    フィールドの一部数をサンプリングし、そこで発生して
    いる重ね合わせ誤差を測定する第1ステップと、 前記第1ステップで測定された重ね合わせ誤差を解析を
    通じて線形誤差Einter(L)と非線形誤差Einter(N)とに
    分離する第2ステップと、 前記第2ステップで得られた線形誤差Einter(L)からそ
    の平均値xと最大/最小値Einter-MAX/MIN(L)、また非
    線形誤差Einter(N)からその3σinter(N)(ただし、σ
    inter(N)はフィールド間非線形誤差の標準偏差であ
    る。)をそれぞれ求める第3ステップと、 フィールド間トータル誤差Einter-TOTAL を次式(1) Einter-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (1) により求める第4ステップと、 前記第4ステップで求めたフィールド間トータル誤差E
    inter-TOTAL と管理目標値とを比較するする第5ステッ
    プとを有する重ね合わせ精度の管理方法。
  2. 【請求項2】 前記第1ステップでサンプリングされた
    露光フィールド内でさらに所定数の地点をサンプリング
    し、そこで発生している重ね合わせ誤差を測定する第6
    ステップと、 前記第6ステップで測定された重ね合わせ誤差を解析を
    通じて線形誤差Eintra(L)と非線形誤差Eintra(N)とに
    分離する第7ステップと、 前記第7ステップで得られた線形誤差Eintra(L)からそ
    の最大/最小値Eintra-MAX/MIN(L)を求める第8ステッ
    プと、 フィールド内トータル誤差Eintra-TOTAL を、前記式
    (1)の右辺に前記最大/最小値Eintra-MAX/MIN(L)
    加えた次式(2) Eintra-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)| +|Eintra-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (2) により求める第9ステップと前記第9ステップで求めた
    フィールド内トータル誤差Eintra-TOTAL と管理目標値
    とを比較する第10ステップとを有する請求項1記載の
    重ね合わせ精度の管理方法。
  3. 【請求項3】 リソグラフィにより基板面内で複数回の
    ショットを繰り返しながら所定パターンを形成する際の
    上下パターンの重ね合わせ精度の管理方法であって、 前記各ショットに対応して基板上に同数形成される露光
    フィールドの一部数をサンプリングし、そこで発生して
    いる重ね合わせ誤差を測定する第1ステップと、 前記第1ステップで測定された重ね合わせ誤差を解析を
    通じて線形誤差Einter(L)と非線形誤差Einter(N)とに
    分離する第2ステップと、 前記第2ステップで得られた線形誤差Einter(L)からそ
    の平均値xを求めると共に、基板面内の全露光フィール
    ドで発生する線形誤差Einter-ALL(L)を予測してその3
    σinter-ALL(L)(ただし、σinter-ALL(L)は全フィール
    ド間線形誤差の標準偏差である。)を求める第3ステッ
    プと、 前記第2ステップで得られた非線形誤差Einter(N)から
    その3σinter(N)(ただし、σinter(N)はフィールド間
    非線形誤差の標準偏差である。)を求める第4ステップ
    と、 3σを次式(3) 3σ={3σinter-ALL(L) 2 +3σinter(N) 21/2 (3) により求める第5ステップと、 フィールド間トータル誤差Einter-TOTAL を次式(4) Einter-TOTAL =|x|+3σ (4) により求める第6ステップと、 前記第6ステップで求めたフィールド間トータル誤差E
    inter-TOTAL と管理目標値とを比較する第7ステップと
    を有する重ね合わせ精度の管理方法。
  4. 【請求項4】 リソグラフィにより基板面内で複数回の
    ショットを繰り返しながら所定パターンを形成する際の
    上下パターンの重ね合わせ精度を判定する重ね合わせ精
    度測定装置であって、 前記各ショットに対応して基板上に同数形成される露光
    フィールドからサンプリングされた一部数について測定
    された重ね合わせ誤差にもとづいて、フィールド間トー
    タル誤差Einter-TOTAL を次式(1) Einter-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (1) (ただし、xとEinter-MAX/MIN(L)はそれぞれ前記重ね
    合わせ誤差の成分である線形誤差Einter(L)の平均値と
    最大/最小値、σinter(N)はフィールド間非線形誤差の
    標準偏差である。)のごとく表現し、この値を管理目標
    値と比較することにより上下パターンの重ね合わせ精度
    を判定する演算手段を備える重ね合わせ精度測定装置。
  5. 【請求項5】 前記演算手段がさらに、前記サンプリン
    グされた露光フィールド内の所定数の地点で測定された
    重ね合わせ誤差にもとづいて、フィールド内トータル誤
    差Eintra-TOTAL を次式(2) Eintra-TOTAL =|x|+|Einter-MAX/MIN(L)| +|Eintra-MAX/MIN(L)|+3σinter(N) (2) (ただし、Eintra-MAX/MIN(L)は前記重ね合わせ誤差の
    成分である線形誤差Eintra(L)の最大/最小値であ
    る。)のごとく表現する演算機能を有する請求項4記載
    の重ね合わせ精度測定装置。
  6. 【請求項6】 リソグラフィにより基板面内で複数回の
    ショットを繰り返しながら所定パターンを形成する際の
    上下パターンの重ね合わせ精度を判定する重ね合わせ精
    度測定装置であって、 前記各ショットに対応して基板上に同数形成される露光
    フィールドからサンプリングされた一部数について測定
    された重ね合わせ誤差にもとづいて、フィールド間トー
    タル誤差Einter-TOTAL を次式(4) Einter-TOTAL =|x|+3σ (4) (ただし、xは前記重ね合わせ誤差の成分である線形誤
    差Einter(L)の平均値、3σは全フィールド間線形誤差
    の標準偏差σinter-ALL(L)とフィールド間非線形誤差の
    標準偏差σinter(N)の二乗和平方根の絶対値である。)
    のごとく表現し、この値を管理目標値と比較することに
    より上下パターンの重ね合わせ精度を判定する演算手段
    を備える重ね合わせ精度測定装置。
JP30913995A 1995-11-28 1995-11-28 重ね合わせ精度の管理方法およびこれに用いる重ね合わせ精度測定装置 Expired - Fee Related JP3414086B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30913995A JP3414086B2 (ja) 1995-11-28 1995-11-28 重ね合わせ精度の管理方法およびこれに用いる重ね合わせ精度測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30913995A JP3414086B2 (ja) 1995-11-28 1995-11-28 重ね合わせ精度の管理方法およびこれに用いる重ね合わせ精度測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09146285A true JPH09146285A (ja) 1997-06-06
JP3414086B2 JP3414086B2 (ja) 2003-06-09

Family

ID=17989380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30913995A Expired - Fee Related JP3414086B2 (ja) 1995-11-28 1995-11-28 重ね合わせ精度の管理方法およびこれに用いる重ね合わせ精度測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3414086B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007042701A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Nikon Corp 情報表示システム
JP2009164399A (ja) * 2008-01-08 2009-07-23 Renesas Technology Corp 位置ずれ補正装置および半導体装置の製造方法
JP2013545276A (ja) * 2010-09-30 2013-12-19 ケーエルエー−テンカー コーポレイション サブサンプリング方式を使用して装置起因の誤差を提供する方法およびシステム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007042701A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Nikon Corp 情報表示システム
JP2009164399A (ja) * 2008-01-08 2009-07-23 Renesas Technology Corp 位置ずれ補正装置および半導体装置の製造方法
JP2013545276A (ja) * 2010-09-30 2013-12-19 ケーエルエー−テンカー コーポレイション サブサンプリング方式を使用して装置起因の誤差を提供する方法およびシステム
US9606453B2 (en) 2010-09-30 2017-03-28 Kla-Tencor Corporation Method and system for providing tool induced shift using a sub-sampling scheme

Also Published As

Publication number Publication date
JP3414086B2 (ja) 2003-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6735492B2 (en) Feedback method utilizing lithographic exposure field dimensions to predict process tool overlay settings
CN110462536B (zh) 对光刻系统进行建模或执行系统的预测性维护的方法和相关联的光刻系统
KR101450500B1 (ko) 레티클 레이아웃용 메트롤로지 타깃 구조 디자인을 생성하기 위한 컴퓨터 구현방법, 전송매체, 및 시스템
US7383530B2 (en) System and method for examining mask pattern fidelity
US7187429B2 (en) Alignment method, exposure apparatus and device fabrication method
JP4602962B2 (ja) 多重露光プロセスに用いられるモデルベースのジオメトリ分解のための方法、プログラム製品及び装置
US8064681B2 (en) Method and apparatus for inspecting reticle
US20180268093A1 (en) Process based metrology target design
US6954911B2 (en) Method and system for simulating resist and etch edges
US7865865B2 (en) Method, program product and apparatus for performing decomposition of a pattern for use in a DPT process
WO2005040917A2 (en) System and method for lithography simulation
JP2008122929A (ja) シミュレーションモデルの作成方法
JP2004184633A (ja) フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法
JP2002318448A (ja) 露光マスクのパターン補正方法、パターン形成方法およびプログラム
US6562639B1 (en) Utilizing electrical performance data to predict CD variations across stepper field
CN114207527B (zh) 用于控制半导体制造过程的方法
JP2005538425A (ja) 多層レチクル
JP3414086B2 (ja) 重ね合わせ精度の管理方法およびこれに用いる重ね合わせ精度測定装置
TWI440967B (zh) 光罩之製造方法
CN110088689A (zh) 用于图案保真度控制的方法与设备
CN115427894A (zh) 插补器模型的配置
KR20090069095A (ko) 반도체 소자 형성 방법
JP2021527953A (ja) 装置の動作を説明するパラメータ間の重要な関係の決定
TWI791321B (zh) 用於組態採樣架構產生模型之方法及電腦程式
JP2006013178A (ja) 露光方法及び露光システム

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030304

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees