(57)【要約】【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
2020008762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８３２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態１にかかるパターニング支援システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態１にかかるホストコンピュータの機能を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態１にかかるパターニング支援システム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４】図４は、実施形態１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の概略構成を示す斜視図である。
【図５】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に適用されるウェハのショット領域の配置例を示す平面図であり、図５（ｂ）はショット領域に配置されるチップ領域の配置例を示す平面図であり、図５（ｃ）はチップ領域内のパターンの配置例を示す平面図である。
【図６】図６は、実施形態１にかかるパターニング支援システムに適用されるウェハのメモリセルアレイ領域および周辺回路におけるパターニングの様子を示す断面図である。
【図７】図７は、実施形態１にかか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の手順の一例を示すフロー図である。
【図８】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の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
［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。
【００１０】
（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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
（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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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）。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
［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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【符号の説明】
【０１０７】
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。
【図１】
2020008762.tif 000003
【図２】
2020008762.tif 000004
【図３】
2020008762.tif 000005
【図４】
2020008762.tif 000006
【図５】
2020008762.tif 000007
【図６】
2020008762.tif 000008
【図７】
2020008762.tif 000009
【図８】
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