TWI461853B - Object processing method and apparatus, display method and apparatus, processing apparatus, measuring apparatus and exposure apparatus, substrate processing system, and computer-readable information recording medium - Google Patents

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Description

物體處理條件決定方法及裝置、顯示方法及裝置、處理裝置、測定裝置及曝光裝置、基板處理系統、以及記錄有程式之電腦可讀取資訊記錄媒體
本發明係關於處理條件決定方法及裝置、顯示方法及裝置、處理裝置、測定裝置及曝光裝置、基板處理系統、以及程式與資訊紀錄媒體，更詳言之，係關於用來決定對各製程分別層積形成於物體上之圖案之處理條件的處理條件決定方法及裝置、用來顯示對各製程分別積層形成於物體上之圖案之處理條件的顯示方法及裝置、具備前述處理條件決定裝置或顯示裝置的處理裝置、具備測定裝置及曝光裝置、前述處理裝置、測定裝置及曝光裝置等之基板處理系統、以及用來實現處理條件決定方法或顯示方法之程式與記錄有該程式之資訊記錄媒體。
將電路圖案以分層方式堆疊於基板上之元件製程中，需高度維持各層電路圖案的重疊精度及線寬精度，而適切地管理此等則成為重要之課題。為管理重疊及線寬，以往係在實際流程開始前對測試晶圓進行先行曝光，測量其曝光結果之重疊誤差及線寬誤差，再根據該測量結果調整曝光裝置中與對準相關之參數、曝光量、同步精度、以及與焦點控制相關之控制系統參數。
一般而言，重疊係僅以截至目前為止所形成之任一層(有時會依座標軸而不同)作為重疊之基準來管理，而線寬則係就各層分別獨立來管理。於此情形下，須於所有之層將重疊誤差之容許等級作極嚴格之設定，俾在隨著逐一積層元件圖案而使該轉印位置緩緩往一方向偏移時，亦不致使整體元件成為不良。然而，重疊誤差之容許等級由於係依層而異，因此於上述方式之管理下，即使對重疊誤差容許度相對較大之層亦進行了較所需程度更嚴格的對位。又，各層之元件圖案有很多係透過連接孔等對複數層作電氣接觸之情形，於此情形下，僅進行對其中之任一層的管理係不夠充分的。
根據本發明之第1觀點，為一種處理條件決定方法，係對依各製程分別積層形成於物體上的各圖案決定其處理條件，其特徵在於：包含決定步驟，其係使用資訊處理裝置，並根據過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊，來決定對作為處理對象之層之圖案的處理條件。
據此，由於根據過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊，來決定對作為處理對象之層之圖案的處理條件，因此可使該處理對象之層的圖案相較跨複數層之製程中之圖案形成資訊形成為更妥適。
根據本發明之第2觀點，為一種處理條件決定裝置，其特徵在於：係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件。據此，由於使用本發明之處理條件決定方法來決定該處理條件，因此可使該處理對象之層的圖案相較跨複數層之製程中之圖案形成資訊形成為更妥適。
根據本發明之第3觀點，為一種顯示方法，係顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件，其特徵在於：包含顯示步驟，其係使用資訊處理裝置，針對已積層於該物體上之複數層的圖案，跨複數層顯示與依各層動態變更之處理條件相關的資訊。
據此，由於針對已積層於該物體上之複數層的圖案，跨複數層顯示與依各層動態變更之處理條件相關的資訊，因此只要觀看該顯示即可確認該處理條件對於複數層為妥適。根據本發明之第4觀點，為一種顯示裝置，其特徵在於：係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件。據此，由於使用本發明之顯示方法來顯示該處理條件，因此只要觀看該顯示即可確認該處理條件對於複數層為妥適。
根據本發明之第5觀點，為第1處理裝置，係執行將圖案形成於物體上之製程，其特徵在於：具備本發明之處理條件決定裝置。據此，由於具備有本發明之處理條件決定裝置，因此可作出考量到複數層之處理條件的決定。
根據本發明之第6觀點，為第2處理裝置，係執行將圖案形成於物體上之製程，其特徵在於：具備本發明之顯示裝置。據此，由於具備本發明之顯示裝置，因此可確認考量到複數層之處理條件。
根據本發明之第7觀點，為第1測定裝置，係測定與形成於物體上之圖案相關的資訊，其特徵在於：具備本發明之處理條件決定裝置。據此，由於具備本發明之處理條件決定裝置，因此可作出考量到複數層之處理條件的決定。
根據本發明之第8觀點，為第2測定裝置，係測定與形成於物體上之圖案相關的資訊，其特徵在於：具備本發明之顯示裝置。據此，由於具備本發明之顯示裝置，因此可確認考量到複數層之處理條件。
根據本發明之第9觀點，為第1曝光裝置，係將圖案轉印於物體上，其特徵在於：具備本發明之處理條件決定裝置。據此，由於具備本發明之處理條件決定裝置，因此可作出考量到複數層之處理條件的決定。
根據本發明之第10觀點，為第2曝光裝置，係將圖案轉印於物體上，其特徵在於：具備本發明之顯示裝置。據此，由於具備本發明之顯示裝置，因此可確認考量到複數層之處理條件。
根據本發明之第11觀點，為第1基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關的資訊；曝光裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以將圖案轉印於物體上。
根據本發明之第12觀點，為第2基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關之資訊；曝光裝置，其具備該顯示裝置且用以將圖案轉印於物體上。根據本發明之第13觀點，為第三基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該顯示裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關的資訊；曝光裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以將圖案轉印於物體上。
根據本發明之第14觀點，為第四基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該顯示裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關之資訊；曝光裝置，其具備該顯示裝置且用以將圖案轉印於物體上。
根據本發明之第15觀點，為第五基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該顯示裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關之資訊；曝光裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以將圖案轉印於物體上。
根據本發明之第16觀點，為第六基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該顯示裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關之資訊；曝光裝置，其具備該顯示裝置且用以將圖案轉印於物體上。
根據本發明之第17觀點，為第七基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該顯示裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該顯示裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關之資訊；曝光裝置，其具備該處理條件決定裝置且用以將圖案轉印於物體上。
根據本發明之第18觀點，為第八基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：處理條件決定裝置，其係使用本發明之處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；顯示裝置，其係使用本發明之顯示方法，來顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件；處理裝置，其具備該顯示裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備該顯示裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關之資訊；曝光裝置，其具備該顯示裝置且用以將圖案轉印於物體上。
根據此等第1至第8之基板處理系統，由於具備上述各種裝置，因此可決定及/或確認考量到複數層之處理條件。
根據本發明之第19觀點，為第九基板處理系統，係依各製程分別將圖案形成於物體上，其特徵在於：具有資料管理部，用來統籌管理過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊。若具備此種資料管理部，即可統籌管理跨複數個製程的處理條件。
根據本發明之第20觀點，為第1程式，該程式係使電腦執行處理，以決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件，其特徵在於：該程式係使電腦執行決定步驟，該決定步驟係根據過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊，來決定對作為處理對象之層之圖案的處理條件。
據此，由於根據過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊，來決定對作為處理對象之層之圖案的處理條件，因此可使該處理對象之層的圖案相較於跨複數層之製程中圖案之形成狀態形成為較妥適。
根據本發明之第21觀點，為第2程式，該程式係使電腦執行步驟，以顯示對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件，其特徵在於：該程式係使電腦執行顯示步驟，該顯示步驟係針對已積層於該物體上之複數層的圖案，跨複數層顯示與依各層動態變更之處理條件相關的資訊。
據此，由於針對已積層於該物體上之複數層的圖案，跨複數層顯示與依各層動態變更之處理條件相關的資訊，因此觀看該顯示即可確認該處理條件對複數層之妥適性。
本發明之第1、第2種程式係可記錄於電腦可讀取之資訊記錄媒體。因此，根據本發明之另一觀點可知，亦可說是記錄有本發明之任一個第1、第2程式之電腦可讀取的資訊記錄媒體。
以下，根據圖1~圖7來說明本發明之實施形態。
圖1係表示可最佳地應用本實施形態之處理條件決定方法之元件製造系統的概略構成。元件製造系統1000，係用來處理基板例如半導體晶圓(以下記述為「晶圓」)並製造微型裝置而建構於元件製造工廠內之系統。如圖1所示般，此元件製造系統1000具備：曝光裝置100、接鄰於該曝光裝置100而配置之台車200、管理控制器160、解析裝置500、主系統600、以及元件製造處理裝置群900。
[曝光裝置]
曝光裝置100係將元件圖案轉印於塗布有光阻之晶圓的裝置。曝光裝置100具備：射出曝光用照明光之照明系統、保持標線片之載台(該標線片形成有供該照明光照明之元件圖案等)、用來投影以照明光所照明之元件圖案等的投影光學系統、用來保持曝光對象之晶圓的載台、以及此等之控制系統等。曝光裝置100係相對曝光用照明光驅動上述各載台，藉由交互重複進行標線片與晶圓之同步掃瞄、以及晶圓之步進動作，藉此將標線片上之元件圖案轉印於晶圓上之複數個不同區域。亦即，曝光裝置100係掃描曝光(步進掃描)方式之曝光裝置。
曝光裝置之控制系統具備：控制照明光之強度(曝光量)的曝光量控制系統、以及進行兩載台之同步控制及使晶圓面與投影光學系統之焦深內一致的自動焦點/調平控制(以下僅稱為焦點控制)等的載台控制系統。
曝光量控制，係根據可檢測曝光量之各種曝光量感測器的檢測值來進行回授控制，以將曝光量控制成與其目標值一致。載台控制系統，係根據用以測量載台位置之干涉儀的測量值來進行回授控制，藉此實現兩載台之位置控制及速度控制。於曝光裝置100設有多點AF(自動焦點)感測器，用來於複數個檢測點檢測晶圓面之焦點/調平偏移。載台控制系統，係藉由進行以下之回授控制來實現焦點控制，亦即此多點AF感測器之複數檢測點中，例如以9個檢測點(9個通道)來檢測晶圓面高度，然後使與曝光區域對應之晶圓面與投影光學系統之像面一致。
此外，曝光裝置100中，以與兩載台之同步控制相關之二維座標系統為XY座標系統(以同步掃瞄方向為Y軸方向)，以與投影光學系統之光軸平行之座標軸為Z軸，在XYZ座標系統下進行載台控制。以下，載台控制系統中，以進行兩載台之同步控制的控制系統為同步控制系統，以控制載台位置(晶圓面)之Z位置及X軸旋轉、Y軸旋轉之旋轉量的控制系統為焦點控制系統而來加以說明。
[控制系統參數]
曝光裝置100中，界定上述各控制系統之動作之因數的其中幾個已被設為控制系統參數，該等值可自由地予以設定。控制系統參數大分為當欲變更該設定值時，須要暫時停止製程以進行裝置調整之調整系統參數、以及無須進行裝置調整之非調整系統參數。
說明幾個關於調整系統參數之代表例。首先，與曝光量控制系統相關之參數中，有用來檢測曝光量之曝光量感測器的調整參數、以及用來測量晶圓面上照明光強度之照度測量感測器的調整參數等。又，與同步控制系統相關之參數中，則有用來修正因移動鏡(為了使來自載台位置測量用干涉儀之雷射光束反射而設於保持晶圓或標線片之載台上)之彎曲所造成之位置誤差的移動鏡彎曲修正用修正函數之係數值等參數、回授控制之位置迴路增益、速度增益、以及積分時間常數等。又，與焦點控制相關之參數中，則有當曝光時使晶圓面與投影透鏡像面一致時之焦點控制偏置調整值的焦點偏置、曝光時用來使晶圓面與投影透鏡像面一致(平行)之調平調整參數、多點AF感測器之各個檢測點之感測器之位置檢測元件(PSD)的線性值、感測器間之偏置、各感測器之檢測再現性、通道間偏置、對晶圓上之AF光束照射位置(亦即檢測點)、以及與其他AF面修正等相關之參數等。此等調整系統參數之值均須藉由裝置之校正或試運轉來加以調整。
其次，說明幾個關於非調整系統參數之代表例。首先，與曝光量控制系統相關之參數中，例如有照明系統中與ND濾光器之選擇相關的參數、以及曝光量目標值等。又，與同步控制系統相關之參數中，例如有載台之掃描(Scan)速度等。又，與焦點控制系統相關之參數中，例如有9個通道之焦點感測器的選擇狀態、與後述之焦點段差修正圖相關之參數、焦點偏置之微調量、晶圓外緣之邊緣照射之掃描方向等。此等參數之設定值均無須進行裝置之校正即可變更其值，且多為以曝光製法來指定者。此外，關於ND濾光器，係當對某晶圓之曝光開始時，根據在已適當地設定曝光量目標值(例如設定成最小)之狀態下、僅進行一次之平均能量檢查的結果來加以選擇。又，隨著此ND濾光器之選擇，掃描速度亦作某種程度之微調。
轉印形成於晶圓上之元件圖案的線寬及轉印位置，會因曝光量、同步精度、以及焦點之各控制誤差而偏離設計值。因此，曝光裝置100中，即登錄從曝光量控制系統所得到之與曝光量誤差相關的控制量之時序資料(曝光量追蹤資料)、得自同步控制系統之與同步精度誤差相關之控制量的時序資料(同步精度追蹤資料)、以及得自焦點控制系統之與焦點誤差相關之控制量的時序資料(焦點追蹤資料)，再將該等資料利用於圖案線寬及/或轉印位置之解析評估。
此外，於曝光裝置100設有2台用來保持晶圓之載台。待連續處理之晶圓，係交互裝載於2載台再依序進行曝光。以此方式，當對保持於其中一載台之晶圓進行曝光時，由於可預先將晶圓裝載於另一載台並進行對準等，因此可較以1台載台來重複進行晶圓更換→對準→曝光更提升產量。圖1中，對保持於其中一載台之晶圓進行掃描曝光的部分以處理部1表示，對保持於另一載台之晶圓進行掃描曝光的部分以處理部2表示。
此外，於晶圓上係有複數個轉印形成有元件圖案的區域。此區域由於係各由一次之曝光用光照射而分別形成之區域，因此亦稱為照射區域。於各照射區域附設有晶圓標記。晶圓標記係可從其形狀等來檢測其位置資訊之標記。例如可使用等間隔線標記作為晶圓標記。晶圓標記之形狀亦可採用其他之箱形標記、以及十字標記等。
曝光裝置100，須將標線片上之元件圖案正確地重疊於晶圓上之照射區域來進行曝光。為正確地實現重疊曝光須掌握各照射區域之位置。晶圓標記係為掌握各照射區域之位置(其中心位置)而設。晶圓標記，由於其係與照射區域所附設之元件圖案一起轉印所形成，因此晶圓上該等之位置關係幾乎是固定，只要知道標記之位置，即知道其照射區域之中心位置。
為測量晶圓標記之位置，於曝光裝置100設有用來測量此晶圓標記之位置的對準系統。此對準系統中，將含有晶圓標記之與晶圓面相關的波形、例如與該晶圓面之凹凸對應的波形，使用內部所具備之對準感測器例如以光電方式來檢測。藉此光電檢測，即可得到相當於含此晶圓標記之晶圓面的波形資料。對準系統，係從所檢測之波形資料抽出與標記對應之波形(標記波形)，然後根據該抽出結果來檢測對準感測器之檢測視野內之標記波形的位置。對準系統，係根據所檢測之標記波形的位置及對準感測器之檢測視野的位置，來算出XY座標系統中晶圓標記的位置。曝光裝置100，係根據該計算結果來決定元件圖案的轉印位置。
此外，為進行元件圖案之正確的重疊曝光，雖可測量晶圓上所有照射區域之位置資訊，但該方式有可能會影響產量。因此，曝光裝置100，係採用整體對準技術，亦即限定實際測量之晶圓標記，從所測量之晶圓標記位置的測量結果以統計方式推估晶圓上照射區域之排列。曝光裝置100，係採用所謂EGA方式之晶圓對準，此整體對準技術係以XY之多項式來表現實際照射排列相對設計上之照射排列的偏移，然後進行統計運算以求出該多項式中之適切係數。EGA方式之晶圓對準，首先係選擇幾個用來測量測量對象之晶圓標記的照射區域。將所選擇之照射區域稱為取樣照射區域。對準系統，係測量附設於取樣照射區域之晶圓標記(取樣標記)的位置。以下將此種測量動作稱為EGA測量。
此EGA測量，係判斷波形資料是否適合當作抽出標記波形的資料。具體而言，係從波形資料之形狀求出能從波形資料正確地檢測出該標記波形至何種程度，並將其數值化，以算出作為檢測結果分數。當此檢測結果分數較既定閾值良好時，即視為能檢測標記，並將取樣標記之標記檢測結果視為OK，當此檢測結果分數在既定閾值以下時，即視為無法檢測標記，並將取樣標記之標記檢測結果視為NG。
EGA方式之晶圓對準，係藉由此EGA測量結果、亦即根據數個取樣標記之位置資訊的統計運算，來推估表現各照射區域之XY位置座標的修正量。以下將此種運算稱為EGA運算。此外，關於EGA方式之晶圓對準已詳細揭示於例如日本特開昭61－44429號公報及與此對應之美國專利第4,780,617號說明書等，在本國際專利申請所指定之指定國(或所選擇之選擇國)之國內法令容許的範圍內，援用上述公報及對應之上述美國專利說明書中之揭示作為本說明書之記載的一部分。
將藉由此多項式所求出之各照射區域之位置的XY修正量稱為EGA修正量。以EGA方式之晶圓對準所求出之多項式係數，由於係以最小二乘法所求出，因此標記位置之實測值與藉由EGA修正量修正後之標記位置間殘留有偏移(非線性成分之誤差)。將此偏移稱為殘差。此殘差從重疊精度的觀點來看，當然希望越小越好。
用來縮小殘差的其中一手段係將EGA多項式模組高次化。例如，將EGA多項式模式採用非一次式而是二次式或三次式時殘差當然變小。但是，將多項式高次化時，則須與其配合將取樣照射區域之數量增加。
又，當某一部分取樣標記之測量結果明顯偏離實際之照射排列時，整體之殘差即有變大之趨勢。因此，此種取樣標記之測量位置最好不要使用於EGA運算而予以排除。亦即，若不將以EGA測量所得之取樣標記之位置中的某幾個用於EGA運算，即可提高推估精度。如此，取樣標記之數量及/或配置之選擇，對EGA方式之晶圓對準而言係很重要之因數。
[與對準相關之參數]
曝光裝置100中，將用來界定藉由上述對準系統所進行之與EGA方式之晶圓對準相關之動作的幾個因數參數化，而可將該設定值設定為與對準相關之參數。與對準相關之參數，係大分為當欲調整該值時無須藉由對準系統再度進行測量之波形處理參數，以及須要再度測量之要實測參數。
關於波形處理參數，例如有使用於實際EGA運算之取樣標記的組合(取樣標記之數目及/或位置)，其係選擇自已測量之取樣標記。亦即，並非將所有已測量之取樣標記使用於EGA運算，而是在以其中之取樣標記之適當組合來進行EGA運算時，將該組合作為波形處理參數。又，波形處理參數亦包含以標記為單位/照射區域為單位之取樣標記之排除的指定、標記檢測時之排除極限值(是否將取樣標記從EGA運算排除之基準的閾值)等。
又，對準系統具備複數種種類之對準感測器，當以所有感測器來進行標記檢測時，波形處理參數亦包含對準感測器之種類(FIA(Field Image Alignment)方式、或LSA(Laser Step Alignment)方式等)，其係用來檢測使用於實際標記位置檢測之波形資料。又，波形處理參數亦包含對波形資料之處理條件，亦即訊號處理條件(訊號處理算法(邊緣抽出法、模板匹配法、循環自相關法等、截剪調平等)。
又，波形處理參數亦包含EGA多項式模組之種類(6個參數模組、10個參數模組、照射區域內平均化模組、照射因數間接適用模組、以及高次EGA處理條件(使用次數及使用修正係數)等)、加權EGA處理條件、EGA選擇功能之擴充EGA處理條件(照射區域內多點EGA實施條件、EGA計算模組、照射成分修正條件等)、應添加於所測量之標記測量位置的修正量(對準修正值等)等。
又，要實測參數包含取樣標記之種類(含不同標記形狀之情形)、數目及/或配置(測量新的取樣點時)、測量標記時照明標記之照明條件(照明波長、明/暗視野、照明強度、以及有無相位差照明等)、檢測標記時之焦點狀態(焦點偏置等)、以及當變更用於標記檢測之對準感測器時對準感測器的指定等。
控制系統參數及與對準相關之參數不限於上述。又，控制系統參數及與對準相關之參數基本上均可改變，但亦可不使與對準相關之參數均設為可變，而將其一部分之對準參數事先設為不變(固定)。於該情形下，究竟要將哪些對準參數設為固定值，使用者可作適當的選擇。
如上述般，對曝光裝置100可設定控制系統參數及與對準相關之參數作為裝置參數。此等設定值則須預先作某種程度之調整，俾使標線片上之元件圖案良好地轉印於晶圓上。
[台車]
於台車200內，設有在曝光裝置100對晶圓曝光之前後可對該晶圓進行各種測定檢查之綜合測定檢查器120、以及塗布顯影器(以下簡稱為C/D)110。
[塗布顯影器]
C/D110係將光阻(感光劑)塗布於晶圓，且使曝光後之晶圓顯影。C/D110係可與曝光裝置100及測定檢查器120獨立動作。C/D110係沿台車200之搬送線配置。因此，可將晶圓搬送於曝光裝置100、C/D110、以及測定檢查器120之間。
[測定檢查器]
測定檢查器120具備進行曝光前測定之事前測定檢查器、以及進行曝光後測定之事後測定檢查器。
事前測定檢查器，係於晶圓搬送至曝光裝置100前，進行用來使曝光裝置100之曝光條件最佳化的測定。事前測定檢查器之其中一測定對象係作為曝光對象之晶圓的表面狀態。事前測定檢查器，係用來測定因形成於晶圓前層之各區域的元件圖案等所產生之各個晶圓之表面形狀(凹凸)或照射平坦度(亦稱為元件形貌或焦點段差)。此照射平坦度若於曝光前為已知時，即將該資訊反映於焦點控制，藉此提高該控制精度。於事前測定器設有例如曝光裝置100之多點AF感測器及已取得匹配之多點AF感測器，藉此以檢測晶圓面並測定照射平坦度。測定檢查器120可與曝光裝置100及C/D110獨立動作。又，測定檢查器120可將事前測定器所測定之該照射平坦度之測定結果，透過系統內之通訊網路將資料輸出至外部。
事前測定檢查器，可於搬入曝光裝置100前，進行其他形成於晶圓上之晶圓標記的測量(EGA測量)。若藉此事前測定來判斷該晶圓標記是否適合作為取樣標記，即可使曝光裝置100之EGA測量更有效率。事前測定檢查器，具有與曝光裝置100之對準系統同等之測量晶圓上晶圓標記位置的功能。亦即，測定檢查器120具有曝光裝置100之對準系統及已取得匹配之對準系統。此對準系統，與曝光裝置100之對準系統同樣地可設定與對準相關之參數，並可以與曝光裝置100之對準系統相同狀態下來測量取樣標記。又，亦可以事前測定檢查器根據此EGA測量之結果來進行EGA運算。亦即，測定檢查器120係搭載有與對準單元相同內容之對準單元庫。此對準單元庫搭載有複數種最佳化對象之曝光裝置之機種及與軟體版本對應者，並為可切換選擇之構成。
測定檢查器120之事後測定檢查器，係於以曝光裝置100轉印且以C/D110顯影之曝光後(事後)，進行晶圓上之光阻圖案等之線寬及重疊精度的測定。又，測定檢查器120，係進行晶圓上各層元件圖案之缺陷/異物檢查、探測處理、以及修復處理等。此外，此C/D110及測定檢查器120中亦設有處理部1、2，可實現處理時間之縮短。
另外，曝光裝置100、C/D110、以及測定檢查器120彼此以線內連接。此處，線內連接係指將裝置間及各裝置內之處理單元間，透過機器人手臂及/或滑動器等自動搬送晶圓之搬送裝置來予以連接。藉此線內連接可大幅縮短曝光裝置100及C/D110之間晶圓的傳遞時間。
經線內連接之曝光裝置100、C/D110、以及測定器120，亦可將其當作一體而視為一個基板處理裝置(100,110,120)。基板處理裝置(100,110,120)，係對晶圓進行塗布光阻等感光劑之塗布步驟、將光罩或標線片之圖案轉印至塗布有感光劑之晶圓上的曝光步驟、以及使完成曝光步驟之晶圓顯影的顯影步驟。
亦即，於元件製造系統1000中設有複數台曝光裝置100、C/D110、以及測定器120。各基板處理裝置(100,110,120)、元件製造處理裝置群900係設置於經溫度及濕度管理之無塵室內。又，各裝置間可透過既定之通訊網路(例如LAN：Local Area Network(區域網路))來進行數據通訊。此通訊網路係設於客戶之工廠、營業處、或公司之被稱為所謂內部網路之網路。
基板處理裝置(100、110、120)中，係以複數片(例如20片、25片、或50片)晶圓為1單位(稱為批量)來處理。元件製造系統1000中，晶圓係以1批量為基本單位來處理並加以產品化。
此外，此元件製造系統1000中，測定檢查器120雖設置於台車200內並與曝光裝置100及C/D110以線內連接，但亦可將測定檢查器120配置於台車200外與之接鄰並以線內連接，或亦可以與曝光裝置100及C/D110離線之方式來構成。
[解析裝置]
解析裝置500，係與曝光裝置100及台車200獨立動作之裝置。解析裝置500收集來自各種裝置之各種資料(例如該裝置之處理內容)，然後進行與對晶圓一連串步驟相關之資料的解析。用來實現此種解析裝置500之硬體，例如可採用個人電腦(以下適當簡稱為「PC」)。此時，解析處理係藉由執行解析裝置500之CPU(未圖示)中所執行之解析程式來予以實現。此解析程式係記錄於CD－ROM等媒體(資訊記錄媒體)，然後從該媒體經安裝於PC之狀態下來執行。解析裝置500具備對準模擬器及線寬模擬器。
對準模擬器係從曝光裝置100取得基準EGA資料，來作為在預設之既定基準對準條件(基準對準參數)下所實施之EGA運算結果(基準運算結果)。此處，所謂基準對準條件(基準對準參數)係指作為測量對象之取樣照射的指定、測量該標記時之照明條件、對所得到之標記訊號之波形處理算法、以及將EGA運算模組等預先預設成既定條件之條件(參數)(含後述之波形處理參數及實測參數)，且係實際應用於曝光裝置100之對準條件。對準模擬器，係從曝光裝置100取得比較EGA資料，以作為變更基準對準條件之一部分或全部後所實施之EGA運算結果(比較運算結果)。對準模擬器，係取得由事後測定檢查器所實測之元件圖案重疊誤差之測量結果，然後根據基準EGA資料、與該基準EGA資料對應之重疊誤差之測量結果、以及比較EGA資料等，來推估出最佳對準條件。
線寬模擬器，可根據曝光裝置100中所取得之曝光量、同步精度、從焦點追蹤資料算出之曝光量、同步精度、以及焦點之各控制誤差的統計值，來算出元件圖案之線寬的模擬值。
[元件製造處理裝置群]
元件製造處理裝置群900，設有CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置910、蝕刻裝置920、進行化學機械研磨並進行晶圓平坦化處理的CMP(Chemical Mechanical Polishing)裝置930、以及氧化/離子植入裝置940。CVD裝置910係於晶圓上產生薄膜之裝置，CMP裝置930係藉由化學機械研磨使晶圓表面平坦化之研磨裝置。又，蝕刻裝置920係對已顯影之晶圓進行蝕刻之裝置，氧化/離子植入裝置940係用來於晶圓表面形成氧化膜或於晶圓上之既定位置植入雜質之裝置。於CVD裝置910、蝕刻裝置920、CMP裝置930、以及氧化/離子植入裝置940亦設有2個處理部(處理部1,2)，以謀求產量之提升。又，與曝光裝置100等同樣地，於CVD裝置910、蝕刻裝置920、CMP裝置930、以及氧化/離子植入裝置940，亦設有用來搬送晶圓於彼此間之搬送路徑。雖未圖示，但於元件製造處理裝置群900尚另外包含進行切割處理、封裝處理、接合處理等之裝置。
[元件製造步驟]
其次，說明藉由主系統600之控制所進行之元件製造步驟之例。於圖2表示元件製造步驟之流程圖，於圖3表示元件製造步驟中與重複步驟相關部分之晶圓的流程及資料的流程。此元件製造系統1000中之元件製造製程，係藉由主機600及管理控制器160來定序及管理。圖2、圖3雖均係對1片晶圓進行之一連串製程，但實際上，係以批量為單位分別對各晶圓重複進行圖2、圖3所示之處理。
如圖2、圖3所示，首先以CVD裝置910於晶圓上產生膜(步驟201)，然後將該晶圓搬送至C/D110，並藉由C/D110於該晶圓上塗布光阻(步驟202)。其次，將晶圓搬送至測定檢查器120，以在測定檢查器120進行事前測量(步驟203)。事前測量，例如係於晶圓上已形成之前層的複數個照射區域中，對選擇為測量對象之照射區域(以下稱為測量照射區域)測定照射平坦度(照射區域之焦點段差)。此測量照射區域之數目及配置雖可任意訂定，但例如可如圖3所示，訂定為晶圓外周部之8個照射區域。此他，事前測量中，係進行了晶圓對準最佳化，亦即進行EGA測量及EGA運算並選別取樣標記等，或進行晶圓上之異物及缺陷等之檢查等
測定檢查器120之測定結果係送至曝光裝置100。此測定結果係利用於曝光裝置100之掃描曝光時之焦點控制、以及晶圓對準等。
此外，當進行事前之EGA測量及EGA運算等之晶圓對準的最佳化等時，曝光裝置100係對測定檢查器120傳送與對準相關之參數等欲進行EGA測量及EGA運算所必要的資料(圖3之[1])。測定檢查器120即根據測定結果將與對準相關之參數之最佳值等有關的資訊傳送(圖3之[2])至曝光裝置100。曝光裝置100係設定與對準相關之參數之最佳值。
接著，將晶圓搬送至曝光裝置100，然後裝載於曝光裝置100內之載台，在進行晶圓對準後以曝光裝置100將標線片上之電路圖案轉印於晶圓上(步驟205)。此時，曝光裝置100，係監測測量照射曝光中之上述曝光量、同步精度、以及焦點追蹤資料，並預先儲存於內部之記憶體。其次，將晶圓搬送至C/D110，然後於C/D110進行顯影(步驟207)。
此後，晶圓被搬送至測定檢查器120。接著，以測定檢查器120進行對晶圓之事後測定檢查(步驟209)。此處，例如測定形成於晶圓上之光阻像的線寬及重疊誤差，或檢查圖案上之異物及缺陷等。
解析裝置500，係根據來自曝光裝置100或測定檢查器120之資訊，進行與線寬或重疊相關之解析(步驟211)。如圖3所示，解析裝置500係於解析途中，視需要對測定檢查器120及/或曝光裝置100發出各種資料(控制追蹤資檢查器120及/或曝光裝置100發出各種資料(控制追蹤資料、控制系統參數、與對準相關之參數、以及對準結果)之傳送要求([1]’)(曝光裝置100及/或測定檢查器120依據該要求而將各種資訊送至解析裝置500([2]’)。解析裝置500依據解析結果將解析資訊發送至各裝置([3]’)。此外，有關此解析裝置500之解析處理及資料流程之詳細將於後述。又，測定檢查器120在取得各種資料後，曝光裝置100亦可迅速刪除儲存於內部之追蹤資料等。
另一方面，晶圓從測定檢查器120被搬送至蝕刻裝置920，視必要情形進行以蝕刻裝置920進行之蝕刻、雜質擴散、配線處理(鋁、銅等)、以CVD裝置910進行之成膜、以CMP裝置930進行之平坦化、以氧化/離子植入裝置940進行之離子植入等的處理(步驟213)。接著，於主系統600判斷(步驟215)是否已完成全部步驟且於晶圓上已形成所有圖案。此判斷若為否定即返回步驟201，若為肯定即進至步驟217。以此方式，藉由重複執行各步驟之成膜/光阻塗布~蝕刻等一連串之製程，元件圖案即逐一積層於晶圓上，形成半導體元件。
完成重複步驟後，即於元件形成裝置群900執行探測處理(步驟217)、修復處理(步驟219)。此步驟219中，當檢測出記憶體不良時，即進行置換成冗餘電路之處理。解析裝置500亦可將所檢測出之線寬或產生重疊異常之處等資訊傳送至進行探測處理、修復處理之裝置。藉由未圖示之檢查裝置，將晶圓上產生重疊異常之處以晶片為單位從割處理(步驟221)、封裝處理、接合處理(步驟223)，最後產品晶片即完成。此外，步驟209之事後測定檢查步驟亦可於步驟213之蝕刻後進行。此種情形下，係對晶圓蝕刻後所形成之像進行線寬及/或重疊誤差之測定。
[解析裝置之處理]
其次，詳細說明步驟211中藉由解析裝置500所進行之解析處理。此解析處理中，係解析測定檢查器120對截至目前為止之步驟的測定結果，然後決定下次步驟(次步驟)中照射區域的目標轉印位置Xt a r g e t 。此處，係設定下式所示之評價函數Φ，然後算出該評價函數Φ之值最接近於0的目標轉印位置Xt a r g e t 。
此處，i係表示晶圓各層之號碼。Vi 為第i層之權重(Weight)且設定為0以上之實數。此權重係表示重疊要求精度之重要性，其係依據該層與對作為目標之次步驟的電氣性關連等所被賦予。此處，與目標絕緣之層例如亦可設定為Vi ＝0。
m係最佳化對象之步驟數。此處，m通常雖為對象層之前一層之號碼，但當包含目標層之其以上之層時，亦可使用相同產品之其他晶圓的測定結果，來預測本晶圓之本步驟以後的重疊，然後算出目標轉印位置Xt a r g e t 。(Xm e a n )i 係以測定檢查器120所測定之第i層的實測轉印位置。亦即，上述式(1)係包含將次一步驟之目標轉印位置Xt a r g e t 與第i層之實測轉印位置(Xm e a n )i 之差分乘上第i層之權重Vi 後之值其1~m層為止的乘積和之項。
又，上述式(1)中，雖定義了2個評價函數Φ(乘積和之項＋ρ 之式及乘積和之項－ρ 之式)，但本實施形態中，係依其中乘積和之值的正或負來選擇作為評價函數Φ使用之式。一般而言，若此乘積之和為正值時即選擇上面之式，若乘積之和為負值時則選擇下面之式。如後述般，由於ρ 之值為0以上之實數，因此ρ 發揮了使評價函數Φ之值趨近於0的作用。
ρ 係表示線寬管理之函數，其值為使用次式所算出。
【數式2】ρ＝u×{(Wt a r g e t )－(Wd e s i g n )}/2………(2)
此處，u係表示依據現步驟中之線寬變動所給予之重疊容許度的權重。式(1)中，當不考量依據線寬偏移之重疊容許度時，設定為u＝0，此情形下自然地即變成ρ ＝0。Wt a r g e t 係目標層之目標線寬值，Wd e s i g n 係該目標層之設計線寬值。亦即，上述式(2)係表示目標層之線寬偏移的值，其係對目標線寬值Wt a r g e t 與設計線寬值Wd e s i g n 之差，考量到以線寬中心為基準之左側及右側後乘上1/2。
但是，{(Wt a r g e t )－(Wd e s i g n )}<0，亦即當目標層之線寬變細時，通常係使ρ ＝0。藉此經常使ρ 之值在0以上。目標層中，當欲使線寬較設計值細時，由於需要將重疊精度作更嚴格之界定，因此使ρ ＝0並依據線寬變動將重疊容許度定為0。另一方面，當欲使目標層之線寬Wt a r g e t 較該設計值Wd e s i g n 粗時，由於依據線寬來擴大重疊誤差之容許範圍，因此將依線寬變動之正值設定為ρ 。此處，亦有依據對目標層之重疊要求來使目標層之線寬Wt a r g e t 較該設計值Wd e s i g n 細，藉此來擴大重疊誤差之容許範圍的情形。
扼要言之，此ρ 係根據目標層之線寬進行重疊誤差容許值調整的值。藉由導入此ρ ，當檢測出重疊異常時，即可亦考量到目標層之線寬。此外，本實施形態中，對目標線寬亦設有上限及下限，在解析處理中，須保證目標線寬不會超過該上限及下限。
此外，評價函數Φ亦可依X軸方向、Y軸方向各別設定。亦即，亦可將同一層之權重依X軸方向、Y軸方向各別設定，然後以與Xt a r g e t 同樣的方式算出Yt a r g e t 。
於圖4、圖5，係表示此解析處理之流程圖。如圖4所示，首先於步驟301中，對測定檢查器120發出測定資料之傳送要求。次步驟303中，即讀入從測定檢查器120送來之現步驟(形成光阻圖案之步驟)之測量照射的各取樣點之重疊誤差等的測定資料(亦即，現步驟之測量照射之重疊誤差的實測值)。次步驟305中，即將與該晶圓之截至現步驟之層為止之重疊或線寬相關的資料，從未圖示之記憶裝置讀入。此處，關於讀入之資料係有截至上一層為止之各層測量照射區域之實測轉印位置(亦即(Xm e a n )i )等。
次步驟307中，即判斷是否使用其他晶圓之資料。此判斷係根據預先設定之資訊來進行。此處，雖將僅與此晶圓相關之資料使用於目標轉印位置Xt a r g e t 之計算時判斷為否定，但將與其他晶圓相關之資料(以截至目前為止之相同製程中依經驗性所獲得之資料)亦使用於目標轉印位置Xt a r g e t 之計算時即判斷為肯定。若此步驟307之判斷為肯定時，即進至步驟309，若為否定時即進至步驟311。步驟309中，將與其他晶圓之重疊相關之資料從未圖示之記憶裝置讀入。此外，於此時點決定評價函數Φ中乘積和之項的乘積和數目m。
次步驟311中，即判斷是否已設定了各層之權重vi 。於此時點將各層權重之設定畫面顯示於解析裝置500之畫面上。操作人員一邊參照該畫面一邊操作滑鼠或鍵盤等，以設定各層之權重vi 。如前述般，各層之權重vi 係考量與目標層(下次曝光之層)的電氣性關連等所決定。此處，除此vi 外，式(2)之u亦一併決定。
此外，此權重vi 亦可以自動方式設定。亦即，亦可依據目標層與各層之電氣關連性預先計算權重，並預先儲存於未圖示之記憶裝置，以將該權重使用於計算。此時即無須於解析裝置500之畫面上顯示權重之設定畫面，且無須進行步驟311。
當步驟311之判斷為肯定時，即進至次一步驟313。步驟313中，係將評價函數Φ之值最接近0之目標層的目標轉印位置Xt a r g e t 與目標層之線寬Wt a r g e t ，例如使用最小二乘法來算出。此時，如前所述，ρ 之處理會依式(1)中之乘積和之項的值而不同。
次步驟315中，即比較所算出之目標線寬Wt a r g e t 之絕對值與閾值。此閾值係預先設定之既定重疊誤差的閾值。此閾值係根據目標層中能容許之線寬之上限及下限值所決定。此處係判斷|Wt a r g e t |是否超過該閾值。此判斷若為肯定即進至步驟317，若為否定則進至圖5之步驟321。步驟317中係顯示目標線寬Wt a r g e t 與閾值。此顯示可以圖表來顯示，或單以數值顯示。此顯示中，亦顯示用來確認此目標轉印位置為是(OK)或非(NG)之按鈕。
操作人員係操作指向裝置來指定OK或NG。步驟319中，即判斷此指定是否為OK(線寬為OK)。此判斷若為肯定即進至進至圖5之步驟321，若為否定則返回步驟313。亦即，上述步驟313中算出之目標線寬Wt a r g e t 若在容許範圍外時，即返回步驟313再計算目標轉印位置Xt a r g e t 及目標線寬Wt a r g e t 。亦即，直到目標線寬Wt a r g e t 在閾值以內或操作人員指定為OK為止，則一直重複步驟313→315→317→319。此外，亦可步驟319之判斷至少一次為NG時即將ρ 之值強制設定為0。如此，由於步驟313之算出對象僅為目標轉印位置，因此可省略步驟315~步驟319之處理。又步驟313中，若|Wt a r g e t |超過該閾值時，亦可將絕對值為該閾值之線寬作為Wt a r g e t (符號係依照原資料)。
圖5之步驟321中，係比較所算出之目標轉印位置Xt a r g e t 之絕對值與閾值。此閾值係預先設定之既定重疊誤差的閾值。此處係判斷|Xt a r g e t |是否超過該閾值。此判斷若為肯定即進至步驟323，若為否定則進至步驟327。步驟323中係顯示目標轉印位置Xt a r g e t 與閾值。此顯示係可以圖表來顯示，或單以數值顯示。此顯示中，亦顯示用來確認此目標轉印位置Xt a r g e t 為是(OK)或非(NG)之按鈕。操作人員操作指向裝置來指定OK或NG。
次步驟325中，依操作人員之指定來判斷是否OK。此判斷若為肯定即進至步驟327，若為否定則返回圖4之步驟313。亦即，以上述步驟313算出之目標轉印位置Xt a r g e t 若在容許範圍外時，即返回步驟313再計算目標轉印位置Xt a r g e t 。亦即，直到目標轉印位置Xt a r g e t 在閾值以內或操作人員指定為OK為止，則一直重複步驟313→315→317→319→321→323→325。
又，亦可將步驟315之目標線寬Wt a r g e t 及步驟321之目標轉印位置Xt a r g e t 的閾值預先設定為步驟313之邊界條件。此時，兩者由於算出之絕對值均在閾值以內，因此無須進行步驟315~步驟319、步驟321~步驟325。
步驟327中，根據所算出之目標轉印位置Xt a r g e t 、目標線寬Wt a r g e t ，以目標層之目標轉印位置僅偏移Xt a r g e t 的方式，使用對準模擬器將與對準相關之參數予以最佳化，並使用線寬模擬器將控制參數予以最佳化，以使所轉印之圖案的線寬成為目標線寬Wt a r g e t 。使用對準模擬器及線寬模擬器使參數最佳化之動作，係根據曝光裝置100中之登錄資料及測定檢查器120中之測定檢查結果來進行。例如將Xt a r g e t 加入作為與對準相關之參數的偏置量，或預先製作用以表示曝光量、同步精度、以及焦點控制誤差與線寬之關係的一覽表，即可根據該一覽表求出與目標線寬對應之曝光量、同步精度、以及焦點控制誤差，以作為實際曝光中產生之控制系統參數等。此與對準相關之參數、以及控制系統參數可依各照射區域予以最佳化。本發明並不限定於此最佳化方法。此外，當未算出目標線寬Wt a r g e t 時，則無需進行控制系統參數之最佳化。
次步驟329中，將經最佳化之與對準相關之參數、以及與控制系統參數相關之資料，通知曝光裝置100及/或測定檢查器120，然後結束處理。
於圖6(A)~圖6(D)，係表示當執行A~E之5個步驟時，實際轉印位置相對以上述解析處理所算出之目標轉印位置Xt a r g e t 之變動情形的例。圖6(A)~圖6(D)中，將設計上之轉印位置以原點0來表示。又，此例中係在不考量其他步驟之情況下算出目標轉印位置Xt a r g e t 。圖6(A)中，以黑點表示最初之步驟A中藉由測定檢查器120所測定之實測轉印位置。依據式(1)(使ρ ＝0)，步驟B之目標轉印位置(圖6(A)中，以×表示)係與該黑點相同位置。又，圖6(A)中，依據此目標轉印位置所轉印之圖案的實際轉印位置則以白點表示。
之後，如圖6(B)、圖6(C)、圖6(D)所示般，若各步驟之權重為相同時，以×所表示之步驟C、D、E之目標轉印位置Xt a r g e t 係相對於以測定檢查器120所測定之先前步驟的實際轉印位置(以黑點表示)為偏移最小之中庸位置。
此外，圖6(A)~圖6(D)中，將以往之目標轉印位置以三角形表示。如圖6(A)~圖6(D)所示般，步驟B~步驟E中，由於僅以正下方之層作為重疊之基準層，因此與正下方之層之實際轉印位置對應的位置即成為目標轉印位置。此時，曝光裝置100中，當具有往＋X偏移之情形時，則越往上層實際轉印位置即逐漸往＋X偏移。綜合圖6(A)~圖6(D)即可知，步驟A~E中實際轉印位置之偏移係被抑制於較小之範圍。
此外，圖4、圖5之流程圖所示之解析處理中，雖算出目標層(下次之曝光層)位置Xt a r g e t ，但解析裝置500中，可藉由與此相同之手法，非以下次之曝光層，而以現步驟作為目標層來解析現步驟之重疊偏移。亦即，可核對藉由測定檢查器120所測定之實測轉印位置是否落在根據到目前為止之層的轉印位置所算出之基準位置的容許範圍內。此時，上式(1)中，只要以形成光阻像之現步驟為光阻層，以(Xm e a n )i 為其他複數層之實測轉印位置，來算出現步驟中重疊誤差之容許範圍的基準位置Xt a r g e t 即可。此處，式(1)中雖亦可使ρ ＝0，但除此以外之情形，可使用藉由測定檢查器120所測定之實測線寬來作為目標線寬Wt a r g e t 。
於圖7(A)~圖7(D)，係示意表示當執行A~E之5個步驟時，核對測定檢查器120所測定之實測轉印位置之容許範圍之情形的例。圖7(A)之最初之步驟A中，以測定檢查器120所測定之目標轉印位置係以黑點表示。依據式(1)(使ρ ＝0)，步驟B之基準位置(圖7(A)中以×表示)係與該黑點同位置。之後，如圖7(B)~圖7(D)所示般，若各步驟之權重相同時，步驟C、D、E之基準位置係相對於以測定檢查器120所測定之先前步驟的實際轉印位置為偏移最小的中庸位置。如圖7(B)、圖7(C)所示般，以白點表示之實際轉印位置，在步驟C、D雖均分別在其容許範圍內，但如圖7(D)所示般，步驟E中由於實際轉印位置則在容許範圍外，因此係重疊錯誤。
當檢測到重疊錯誤時，可採取各種措施。例如，可在檢測到重疊錯誤後才開始進行與對準相關之參數及/或控制參數之最佳化，亦可將檢測出異常之處所予以儲存，然後將該處以晶片單位、照射單位、晶圓單位、批量單位，從其後之處理對象(圖案之缺陷檢查或附著於圖案上之異物檢查)排除。以何種單位從其後之處理對象排除，可依重疊錯誤發生之頻度來決定。
又，亦可依據重疊錯誤發生之頻度，來使測定檢查器120之測定檢查之次數、亦即上述重疊誤差、線寬誤差之測量、以及參數最佳化之處理等之次數，以例如隔3片→隔10片→批量前頭之方式予以減少，或當異常發生時則相反地予以增加。
此外，圖4、圖5所示之流程圖主要雖係進行重疊解析之流程圖，但解析裝置500亦可進行線寬之解析。此時，評價函數係依各步驟(到目前為止對該晶圓進行之曝光步驟、或對其他晶圓進行之下次以後的曝光步驟)之線寬目標值與線寬實測值之差的乘積和，算出使評價函數Φ為最小之下次曝光步驟的線寬目標值。接著，根據算出之線寬目標值來進行與線寬偏移相關之曝光量/同步精度/焦點之各控制系統參數的最佳化。於解析裝置500登錄有用以表示曝光量誤差、同步精度誤差、以及焦點誤差與線寬之相關關係的一覽表，只要參照該一覽表，即可倒算出可獲得所欲線寬之控制系統參數。
如上述般，可在上述目標轉印位置、目標線寬之計算、以及誤差核對中使用過去所得到之資訊。於圖8表示過去所得到之步驟A~步驟J之重疊誤差及線寬變動之圖表的例。此圖表中，重疊誤差及線寬誤差以折線圖表表示，標準差(3 σ)之大小以縱向之兩箭頭表示。可使用各步驟之重疊誤差及線寬作為上述式(1)之(Xm e a n )i 。又，可使用各步驟之重疊誤差及線寬之3 σ作為圖4、圖5之步驟315、321之閾值或容許範圍核對之容許範圍。亦即，本實施形態中，容許範圍雖為一定，但可使用過去所得到之重疊誤差的3 σ作為所判定之值。
此外，解析裝置500可以測定檢查器120所得到之測定結果及上述解析處理，來顯示所算出之目標轉印位置或目標線寬等之資訊。例如，解析裝置500，如圖6(A)~圖6(D)所示般，可直接顯示目標轉印位置與實際轉印位置之關係、以及如圖7(A)~圖7(D)所示之實測轉印位置與重疊誤差之容許範圍的關係。管理元件製造之操作人員觀看此顯示即可確認該等轉印位置或容許範圍在跨整個複數層中是否妥適。
又，亦能以如圖8所示之圖表形態，來顯示目標轉印位置與實際轉印位置之關係、以及實測轉印位置與重疊誤差之容許範圍的關係等。
又，亦可如圖9所示般顯示將重疊誤差及線寬反映於實際元件之截面圖者。圖9中，顯示以5層(1個元件層及5個配線層)所構成之元件截面。此截面圖中，閘極氧化膜、閘極電極、源極、汲極、閘極、矽氧化膜、以及鎢之顯示寬度(以圖9之1~5的兩箭頭所表示之寬度)，除了該等之設計值以外亦已反映了目標轉印位置Xt a r g e t 及目標線寬Wt a r g e t 。亦即，只要觀看此圖像，即可將層間偏移之狀況、各構成元件之大小等以接近實際元件之構造的形式來確認。
此等顯示均顯示了跨複數層之目標轉印位置、容許值等處理條件，而易於層間來比較該等處理條件。
又，根據此等顯示，不但能比較所決定之處理條件，亦可比較預設之處理條件。圖6(A)~圖6(D)中以三角形所示之位置與目標位置的同時顯示即相當於此顯示。又，圖4之步驟317之線寬比較顯示、以及圖5之步驟323之轉印位置比較顯示亦相當於此顯示。又，圖9所示之元件截面，亦可同時顯示為原設計值之截面圖與解析處理中所決定之處理條件的截面圖。
又，依照其處理條件之處理結果亦可與各層之處理條件同時顯示。例如，在圖6(A)~圖6(D)中同時顯示在各步驟以×顯示之轉印目標位置Xt a r g e t 及以黑點顯示之實際轉印位置。
[總結]
如以上之詳細說明，根據本實施形態，當欲決定對依各製程分別層積形成於晶圓上之元件圖案等的處理條件，例如曝光裝置100之目標轉印位置、以及用來實現目標線寬之與對準相關之參數及控制系統參數等時，由於使用過去所執行之跨複數層之製程中與元件圖案等形成狀態相關的資料，例如與已形成於晶圓上之跨複數層圖案之實際轉印位置相關的資料，因此可使該處理對象之層的圖案相對於跨複數層之製程的圖案形成狀態成為取得均衡之妥適者。
此外，以此方法所決定之處理條件，除曝光裝置100中與對準相關之參數、以及控制系統參數外，亦包含例如與測定檢查器120中核對重疊誤差容許值相關者。亦即，將依據截至目前為止之各步驟之重疊偏移所決定之範圍，決定為該步驟之重疊的容許範圍。藉此，即可進行考量到跨複數層之重疊偏移的容許值核對。
又，此情形下，如上式(1)之ρ 般，不僅是重疊誤差，亦可考量線寬偏移作為與過去所執行之跨複數層之製程中元件圖案等形成狀態相關的資料。
又，根據本實施形態，可利用作為與過去所執行之跨複數層之製程中元件圖案等形成狀態相關的資料者，雖為與已形成於作為處理對象之晶圓上之跨複數層圖案之重疊或線寬相關的資料，但此外亦可使用與對其他晶圓所執行之製程中從現在起欲積層於晶圓上之元件圖案之形成相對應的製程，亦即於其他晶圓所進行之同一製程之重疊或線寬相關的資料。藉此，當欲決定執行該製程之晶圓的處理條件時，可將從該製程所得到之所有經驗性資料作有效之運用。
又，當考量與跨複數層之製程中圖案形成狀態相關之資料，來決定對各層之元件圖案的處理條件時，可個別設定複數層各自之重疊偏移及線寬偏移資料的權重。藉此，可對與該層關連性較強的層(例如透過接觸孔作電氣連接之層、形成有使用於對準測量時之對準標記之層等)、以及要求關鍵性精度之層等加重其權重，對關連性較弱之層以及要求精度相對較不嚴密之層等則減輕權重。例如，若將前述關連性較弱之層以及要求精度相對較不嚴密之層等權重設為0，而可僅限定關連性較強之層再決定對各層之元件圖案的處理條件。
此外，當以所決定之處理條件作為測定檢查器120所測定之重疊偏移的容許值時，可考量各層之厚度來決定該容許值。與各層厚度相關之資訊係以設計資訊之方式包含於曝光製法。例如，若該層較厚時，有時會有即使重疊誤差之量相同但該誤差不至於會對元件動作造成影響的情形，此情形下，最好在設定權重時考量到厚度。例如，接觸孔穿過層間之絕緣膜中時，當設定權重時最好亦考量到該層之厚度。如此，藉由在設定權重時考量到厚度，該容許值即可成為亦考量到元件層積方向之在空間上取得均衡的妥適容許值。
又，本實施形態中，雖可於解析裝置500顯示權重設定畫面，並透過人機介面輸入各層權重之設定值，但亦可預先予以設定，或亦可如上述般，根據包含於曝光製法(含上述厚度等)之設計資料來自動計算。
又，根據本實施形態，雖將曝光裝置100中與對準相關之參數、以及會影響元件圖案轉印狀態之控制系統參數予以最佳化，亦即將用來將元件圖案轉印於晶圓上之曝光用照明光的曝光量控制系統參數、將元件圖案投影於晶圓上之投影光學系統(投影透鏡)的焦點控制系統參數、以及與元件圖案及晶圓間之同步控制偏移相關的控制系統參數等予以最佳化，但只要是會影響到重疊或線寬之參數，亦可調整其他參數。亦即，本發明對欲調整之參數並無限制。又，亦可在考量解析裝置500之運算能力後將所要調整之參數預先加以限制。
此外，對參數之最佳化等無須根據測定檢查器120之測定結果，亦可使用對準模擬器及線寬模擬器，從曝光中所取得之曝光量/同步控制/焦點追蹤資料、EGA測量結果、以及EGA運算結果等來推估線寬誤差及重疊誤差等，再根據該推估值，來進行參數之最佳化。
又，根據本實施形態，於決定轉印位置之容許範圍的基準位置時亦考量到線寬。如此，即可靈活調整重疊誤差之容許度。可實現配合各層之精度要求的製程。相反地當欲調整線寬之容許範圍時，當然亦可考量重疊誤差。
又，根據本實施形態，若目標轉印位置或目標線寬等超過閾值，並明顯與預設之設定值相異時，即顯示用來詢問其為是或非之確認畫面。藉此，操作人員可確認目標轉印位置或目標線寬是否妥適。此時，若將預設(設計上之)轉印位置、線寬等與目標轉印位置、目標線寬同時顯示的話，當然更易於確認。
又，本實施形態中，測定檢查器120之事後測量及考量到過去複數層之元件圖案之形成狀態的處理條件之決定，係無須依各層每次來進行。只要依據所決定之處理條件來測量形成於晶圓上之圖案的重疊誤差或線寬誤差，再根據該測量結果來增減用來決定事後測量及/或處理條件的頻度，即無須進行非必要之測量、運算，因此可提高元件的生產性。此外，同樣地亦可增減測定檢查器120之事前測量的測量頻度。
又，本實施形態中，對檢測出異常之晶圓，可以檢測出異常之部位、晶片單位、照射單位、晶圓單位、以及批量單位，將其從後續之檢查處理等之處理對象中排除。藉此，可及早檢測出晶圓之缺陷以實現製程之效率化。
又，本實施形態中，雖於解析裝置500使曝光裝置100之參數最佳化，但當然亦可將測定檢查器120之測定檢查條件予以最佳化。在進行此最佳化後由於係以該測定檢查條件進行測定檢查，因此能提升測量精度。
又，本實施形態中，亦可僅於測定檢查器120之測定檢查結果為異常時，方進行處理條件之最佳化。又，不限於處理條件之最佳化，對測定檢查器120之測定，可依據於處理條件之最佳化，對測定檢查器120之測定，可依據測定檢查結果之異常發生頻度來增減其次數。又，本實施形態中，亦可依據此種測定檢查結果之異常發生頻度，以照射單位、批量內之晶圓單位、批量單位，來增減各層之元件圖案的缺陷或附著於圖案上之異物的檢查次數。藉此，可降低無謂之處理的發生。
又，本實施形態中，雖以此次曝光步驟之轉印目標位置及其他步驟之轉印位置之偏移的乘積和作為評價函數，但亦可以此次曝光步驟之轉印目標位置及其他步驟之轉印位置之偏移的平方和作為評價函數。
又，根據本實施形態，係針對已層積於前述物體上之複數層之圖案，跨複數層來顯示與依各層動態變更之處理條件相關的資訊。如此，操作人員可目視確認處理條件為妥適，該處理條件係考量到前後複數層之圖案的形成狀態後依各層動態決定。
又，根據本實施形態，此顯示，由於係同時顯示與動態變更之處理條件相關之資訊及與預設處理條件相關之資訊，或同時顯示各層之處理條件及與依據該處理條件所執行之處理結果相關的資訊等，因此可從多方之觀點來確認處理條件之妥適性。
又，本實施形態中，雖以解析裝置500來進行此種處理條件之決定及顯示，但亦可以測定檢查器120來進行，或亦可以曝光裝置100、管理控制器160、主系統600等來進行。
測定檢查器120係以線內連接。如此，若各種裝置連接於線內，即可使晶圓製程更有效率。然而，如前述此等亦可為離線。
又，若改變觀點，本實施形態之元件製造系統亦可視為係一種具有資料管理部之系統，用來統籌管理與過去所執行之跨複數層之製程中圖案之形成狀態相關的資訊。若具備此種資料管理部，即可統籌管理複數製程之處理條件。
上述之處理條件的決定及顯示，係藉由資訊處理裝置亦即電腦來執行記述有該等處理步驟之軟體程式來予以實現。此種軟體程式係透過網際網路或公司內部之LAN(內部網路)等通信網路下載於電腦後進行安裝，或透過光碟等記錄媒體亦即資訊記錄媒體等來安裝於電腦。
又，本發明除了可應用於將元件圖案轉印於玻璃板上的步驟、薄膜磁頭之製程、影像元件(CCD等)、微型裝置、有機電激發光、以及DNA晶片之製程外，當然亦可應用於所有元件製程之步驟管理(線寬管理、重疊管理)。
又，本發明亦可應用於處理玻璃板等並製造液晶顯示元件之液晶基板製造系統。又，不限於液晶顯示元件，亦可應用於其他種類之顯示器製程。
本發明亦可應用於曝光步驟以外之只要是以分層方式將元件圖案形成於基板上的元件製程。
如以上所說明，本發明之處理條件決定方法、處理條件決定裝置、顯示方法、顯示裝置、處理裝置、測定裝置、曝光裝置、基板處理系統、程式、以及資訊記錄媒體，係適合於將元件圖案堆疊所形成之具有分層構造的元件製造。
100．．．曝光裝置
110．．．塗布顯影器
120．．．測定檢查器
160．．．管理控制器
200．．．台車
500．．．解析裝置
600．．．主系統
900．．．元件製造處理裝置群
910．．．CVD裝置
920．．．蝕刻裝置
930．．．CMP裝置
940．．．氧化/離子植入裝置
1000．．．元件製造系統
Xt a r g e t ．．．目標轉印位置
Xm e a n ．．．實測轉印位置
圖1係表示本發明一實施形態之元件製造系統之概略構成的圖。
圖2係表示元件製造系統中元件製程的流程圖。
圖3係表示元件製造系統中晶圓之流動及資料之流動的流程。
圖4係表示解析處理的流程圖(其一)。
圖5係表示解析處理的流程圖(其二)。
圖6係表示解析處理中所決定之目標轉印位置變動情形的圖。
圖7係表示核對重疊誤差之情形的圖。
圖8係表示跨複數層之重疊誤差及線寬誤差之變動的圖表。
圖9係表示所顯示之元件截面之圖形影像之例的圖。

Claims (31)

  1. 一種物體處理條件決定方法，係對各製程分別積層形成於物體上的各圖案決定其處理條件，其特徵在於，包含：決定步驟，係使用資訊處理裝置，根據過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊，來決定對作為處理對象層之圖案的處理條件；以及測量步驟，依據在該決定步驟決定之處理條件測量形成於該物體上之圖案之重疊誤差及線寬誤差之至少一者；依據在該測量步驟中所測量之圖案之重疊誤差及線寬誤差之至少一者，決定進行該決定步驟及該測量步驟之頻度。
  2. 如申請專利範圍第1項之物體處理條件決定方法，其中，與該圖案之形成狀態相關的資訊，包含以下至少一者之資訊：與已形成於該物體上之跨複數層之圖案的重疊及線寬之至少一者相關的資訊；以及對另一物體所執行之製程中，與接著積層於該物體上之圖案形成對應之製程的重疊及線寬之至少一者相關之資訊。
  3. 如申請專利範圍第2項之物體處理條件決定方法，其中，在決定該處理條件時，係將複數層各自之重疊偏移及線寬偏移之至少一者予以加權。
  4. 如申請專利範圍第3項之物體處理條件決定方法， 其中，依據與決定處理條件之元件圖案層的關連性來決定複數層各自之權重。
  5. 如申請專利範圍第3項之物體處理條件決定方法，其中，係考量該各層之厚度以決定該層之權重。
  6. 如申請專利範圍第3項之物體處理條件決定方法，其中，該資訊處理裝置，可透過其人機介面來輸入與該各層之權重相關之資訊。
  7. 如申請專利範圍第1項之物體處理條件決定方法，其中，該製程包含將該圖案轉印形成於該物體上之曝光步驟；該處理條件包含該曝光步驟中與該圖案及該物體之對位相關的條件。
  8. 如申請專利範圍第7項之物體處理條件決定方法，其中，與該對位相關之條件包含與該圖案之轉印目標位置相關的條件。
  9. 如申請專利範圍第1項之物體處理條件決定方法，其中，該製程包含將該圖案轉印形成於該物體上之曝光步驟；該處理條件包含該曝光步驟中該圖案之轉印條件。
  10. 如申請專利範圍第9項之物體處理條件決定方法，其中，該轉印條件至少包含一個以下之條件：與用來將圖案轉印於該物體上之能量束的能量相關之條件、與將該圖案投影於該物體上之光學系統的焦點相關之條件、與裝載該圖案之載台及裝載該物體之載台的同步控制相關之條 件、以及與該圖案及該物體間相對位置之偏移相關之條件。
  11. 如申請專利範圍第1項之物體處理條件決定方法，其中，該處理條件包含作為處理對象之層的圖案重疊偏移及線寬偏移之至少一者中與容許值相關之資訊。
  12. 如申請專利範圍第11項之物體處理條件決定方法，其中，與該圖案之形成狀態相關的資訊包含與跨複數層之圖案之重疊相關的資訊、及與線寬相關之資訊的至少一者；至少考量該任一者之與跨複數層之偏移相關的資訊，以決定與重疊偏移及線寬偏移之至少一者之容許值相關的資訊。
  13. 如申請專利範圍第1項之物體處理條件決定方法，其中，當該所決定之處理條件與預設之處理條件相異時，該資訊處理裝置即透過其人機介面來顯示該所決定之處理條件。
  14. 如申請專利範圍第13項之物體處理條件決定方法，其中，係將該所決定之處理條件與該預設之處理條件一起顯示。
  15. 如申請專利範圍第1項之物體處理條件決定方法，其中進一步包含檢測步驟，係根據該測量步驟之測量結果與閾值之比較結果來檢測該層之圖案之重疊異常及線寬異常的至少一者；於檢測出異常時進行該決定步驟。
  16. 如申請專利範圍第15項之物體處理條件決定方 法，其中，將該檢測步驟中檢測出異常之該物體的至少一部分，以既定之處理單位從後續之處理對象中排除。
  17. 如申請專利範圍第15項之物體處理條件決定方法，其中，依據該檢測步驟中異常之發生頻度，來增減該各層圖案之缺陷或附著於圖案上之異物的檢查次數。
  18. 如申請專利範圍第1項之物體處理條件決定方法，其進一步包含顯示步驟，係藉由該決定步驟，針對已積層於該物體上之複數層的圖案，跨複數層顯示與依各層動態變更之處理條件相關的資訊。
  19. 如申請專利範圍第18項之物體處理條件決定方法，其中，該顯示步驟，係同時顯示與動態變更之處理條件相關的資訊、及與預設之處理條件相關的資訊。
  20. 如申請專利範圍第18項之物體處理條件決定方法，其中，該顯示步驟，係同時顯示該各層之處理條件與依據該處理條件所執行之處理結果相關的資訊。
  21. 如申請專利範圍第20項之物體處理條件決定方法，其中，該製程包含將該圖案轉印形成於該物體上之曝光步驟；該各層之處理條件，係與該層之圖案及該物體之對位相關之條件及該層之圖案之轉印條件的至少一者；該處理結果，包含該層與其他層之重疊誤差及線寬誤差的至少一者。
  22. 一種物體處理條件決定方法，係對各製程分別積層形成於物體上的各圖案決定其處理條件，其特徵在於， 包含：決定步驟，係使用資訊處理裝置，根據過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊，來決定對作為處理對象層之圖案的處理條件；測量步驟，依據在該決定步驟決定之處理條件測量形成於該物體上之圖案之重疊誤差及線寬誤差之至少一者；以及檢測步驟，根據該測量步驟之測量結果與閾值之比較結果來檢測該層之圖案之重疊異常及線寬異常的至少一者；於檢測出異常時進行該決定步驟。
  23. 一種物體處理條件決定裝置，其特徵在於：係使用申請專利範圍第1至22項中任一項之物體處理條件決定方法，來決定對依各製程分別積層形成於物體上之圖案的處理條件。
  24. 如申請專利範圍第23項之物體處理條件決定裝置，其具有顯示該處理條件之顯示裝置。
  25. 一種處理裝置，係執行將圖案形成於物體上之製程，其特徵在於：具備申請專利範圍第23或24項之物體處理條件決定裝置。
  26. 一種測定裝置，係測定與形成於物體上之圖案相關的資訊，其特徵在於：具備申請專利範圍第23或24項之物體處理條件決定 裝置。
  27. 一種曝光裝置，係將圖案轉印於物體上，其特徵在於：具備申請專利範圍第23或24項之物體處理條件決定裝置。
  28. 一種基板處理系統，係執行將圖案形成於物體上之一連串製程，其特徵在於，至少具備一種以下之裝置：申請專利範圍第23或24項之物體處理條件決定裝置；處理裝置，其具備申請專利範圍第23或24項之物體處理條件決定裝置且用以執行將圖案形成於物體上之製程；測定裝置，其具備申請專利範圍第23或24項之物體處理條件決定裝置且用以測定與形成於物體上之圖案相關的資訊；以及曝光裝置，其具備申請專利範圍第23或24項之物體處理條件決定裝置且用以將圖案轉印於物體上。
  29. 如申請專利範圍第28項之基板處理系統，其中，具備至少2個連機之該曝光裝置、該處理裝置、以及該測定裝置。
  30. 如申請專利範圍第28或29項之基板處理系統，其進一步具備資料管理部，用來統籌管理過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊。
  31. 一種記錄有程式之電腦可讀取資訊記錄媒體，該程式係使電腦執行一處理，以決定對依各製程分別積層形 成於物體上之圖案的處理條件，其特徵在於：該程式係使電腦執行：決定步驟，係根據過去所執行之跨複數層之製程中與圖案之形成狀態相關的資訊，來決定對作為處理對象之層之圖案的處理條件；以及測量步驟，依據在該決定步驟決定之處理條件測量形成於該物體上之圖案之重疊誤差及線寬誤差之至少一者；且使該電腦執行依據在該測量步驟中所測量之圖案之重疊誤差及線寬誤差之至少一者決定進行該測量步驟及該決定步驟之頻度的決定步驟。
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