(57)【要約】【解決手段】露光システム群においてアライメント性能を最適化するための方法は、露光システム群の中の各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルのセットを生成するために、各露光システムを特徴付けることをともなう。特徴的ディストーションプロファイルのセットは、データベースに格納される。さらなるパターン作成のために、上に基準パターンを形成されたウエハが用意され、そのウエハ上に次の層を作成するために、露光システム群の中から露光システムが選択される。選択された露光システムの線形パラメータおよびより高次のパラメータは、基準パターンのディストーションをモデリングするために、特徴的ディストーションプロファイルを使用して調整される。露光システムは、ひとたび調整されると、ウエハ上にリソグラフィパターンを形成するために使用される。【選択図】図３
2009530824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ツール群のアライメント性能および生産性を最適化するための方法であって、
露光システム群の中の各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルのセットを生成するために、各露光システムを特徴付けることと、
各特徴的ディストーションプロファイルをデータベースに保存することと、
リソグラフィによってパターンがその上に形成されたウエハを用意することと、前記リソグラフィによって形成されたパターンは、ディストーションパターンを有する基準パターンを含み、
選択された露光システムが、前記基準パターンのディストーションパターンをモデリングすることを可能にするために、前記選択された露光システムの線形パラメータおよびより高次のパラメータを調整することと、
前記選択された露光システムを使用して、前記ウエハ上にリソグラフィパターンを形成することと、
を備える方法。
【請求項２】
露光ツール群のアライメント性能および生産性を最適化するための方法であって、
ａ）露光システム群の中の各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルのセットを生成するために、各露光システムを特徴付けることと、
ｂ）各特徴的ディストーションプロファイルをデータベースに保存することと、
ｃ）リソグラフィによってパターンがその上の形成されたウエハを用意することと、前記リソグラフィによって形成されたパターンは、ディストーションパターンを有する基準パターンを含み、
ｄ）前記ウエハ上に次の層を作成するために、前記露光システム群から選択される露光システムを決定することと、
ｅ）前記基準パターンのディストーションパターンをモデリングするために、前記選択された露光システムの線形パラメータおよびより高次のパラメータを調整することと、
ｆ）前記選択された露光システムを使用して、前記ウエハ上にリソグラフィパターンを形成することと、
を備える方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記特徴付けることａ）は、前記露光システムを、第１の高次ディストーション特性パターンを示す第１の露光システムセットを含む第１のグループと、第２の高次ディストーション特性パターンを示す第２の露光システムセットを含む第２のグループと、に分類することを含み、前記第１および第２のディストーション特性パターンは、同じではなく、
前記ウエハを用意することｃ）は、前記第１のグループの露光システムによって前記基準パターンを形成され、したがって第１の高次ディストーション特性パターンを示す、ウエハを用意することを含み、
前記選択される露光システムを決定することｄ）は、前記第２の高次ディストーション特性パターンに関連したディストーションを有する前記第２の露光ツールセットから露光システムを選択することを含み、
前記調整することｅ）は、前記第２の露光ツールセットからの前記選択された露光システムを調整することによって、前記第１の高次ディストーション特性パターンをモデリングするようなディストーションを、前記選択された露光システムに故意に導入させることを含む、方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、さらに、
ｇ）前記ウエハ上に形成された前記リソグラフィパターンに関する生産計測情報を取得すること、前記計測情報は、前記計測ツールの少なくとも１つを使用して生産ウエハを測定することによって取得され、
ｈ）前記取得された生産計測情報に基づいて、前記露光システムに関する前記ディストーションプロファイル情報を更新することと、
を備える方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することは、ｇ）において取得された前記生産計測情報および前記基準パターンを形成するために使用されたレチクル中の誤差を補償するように調整された前記計測情報を使用してディストーションプロファイルを更新することを含む、方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することは、ｇ）において取得された前記生産計測情報および前記ウエハ上に前記リソグラフィパターンを形成することｆ）のために使用されたレチクル中の誤差を補償するように調整された前記計測情報を使用してディストーションプロファイルを更新することを含む、方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することは、ｇ）において取得された前記生産計測情報および前記ウエハ上にリソグラフィパターンを形成することｆ）のために使用された露光マシン中の誤差を補償するように調整された前記計測情報を使用してディストーションプロファイルを更新することを含む、方法。
【請求項８】
請求項４に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することは、ｇ）において取得された前記生産計測情報および前記ウエハ表面上に先に形成された層の存在を補償するように調整された前記計測情報を使用してディストーションプロファイルを更新することを含む、方法。
【請求項９】
請求項４に記載の方法であって、
前記ウエハ上に形成された前記リソグラフィパターンに関する生産計測情報を取得することｇ）は、統合型計測ツールを使用して実現される、方法。
【請求項１０】
請求項４に記載の方法であって、さらに、
ｉ）露光システムサーバと計測サーバとの間の直接リンクを介して、前記更新されたディストーションプロファイル情報を前記露光システムに伝えることを備える方法。
【請求項１１】
請求項２に記載の方法であって、
露光システム群の中の各露光システムを特徴付けることａ）は、各露光システムを所定の仕様に合うように較正すること、および各較正された露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルを生成することを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルを生成することは、各露光システムによってパターンを形成するために使用される各特定のレチクルによってもたらされるディストーションを捉えることを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記パラメータを調整することｅ）は、前記基準パターンを形成するために先の露光マシンによって使用される先のレチクル中のディストーションによってもたらされる前記基準パターン中のディストーションを捉えるために前記ディストーションプロファイルを使用すること、および前記ウエハ上に現行のリソグラフィパターンをプリントするために使用されるレチクル中のディストーションを捉えるために前記ディストーションプロファイルを使用すること、を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、
各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルを生成することは、各露光システムによって用いられる各特定のステージ要素の動作によってもたらされるディストーションを捉えることを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、
各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルを生成することは、前記露光システムによって使用される各特定の照明条件によってもたらされるディストーションを捉えることを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、
各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルを生成することは、各露光システムについて特徴的ディストーションプロファイルを生成するために使用されるテストウエハを選択的にサンプリングすることを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
各露光システムについて特徴的ディストーションプロファイルを生成するために使用されるテストウエハを選択的にサンプリングすることは、前記特徴的ディストーションプロファイルを生成するために最良適合ウエハからの結果が使用されるようにサンプリングすることを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
各露光システムについて特徴的ディストーションプロファイルを生成するために使用されるテストウエハを選択的にサンプリングすることは、前記特徴的ディストーションプロファイルを生成するために使用されるステージ要素の移動の方向を結果の考慮に入れるようにサンプリングすることを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
各露光システムについて特徴的ディストーションプロファイルを生成するために使用されるテストウエハを選択的にサンプリングすることは、前記特徴的ディストーションプロファイルを生成するために、選択されたテストウエハのセットからの結果を平均することを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１１に記載の方法であって、
各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルを生成することは、前記関連した露光システムによってパターンを形成するために使用される各特定のレチクルによってもたらされるディストーションを捉えることを含む、方法。
【請求項２１】
請求項２に記載の方法であって、
各特徴的ディストーションプロファイルを保存することｂ）は、前記プロファイルをデータベースに保存することを含み、前記保存されたプロファイルは、レチクルの相違に起因するディストーション、露光システムの相違に起因するディストーション、露光システムのステージの相違に起因するディストーション、走査方向の相違に起因するディストーション、チャックシステムの相違に起因するディストーション、および照明条件の相違に起因するディストーション、の少なくとも１つに起因する、線形ディストーション効果ならびに高次ディストーション効果を含む、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、
ディストーションパターンをともなう基準パターンを含む、リソグラフィによって形成されたパターンをともなうウエハを用意することｃ）は、前記データベースに格納されたパターンディストーション情報を参照することによって、前記基準パターン中の前記ディストーションパターンを決定することを含む、方法。
【請求項２３】
請求項２に記載の方法であって、さらに、
前記露光システム群の中の露光システムの、後続の再特徴付けに基づいて、前記ディストーションプロファイル情報を定期的に更新し、各更新された露光システムに関連した調整されたディストーションプロファイルを生成することを備える方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を定期的に更新することは、所定のスケジュールにしたがって行われる、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を定期的に更新することは、ウエハパターンアライメントに関する生産後の計測解析が、製作されたウエハパターン中に指定の閾値を超えるドリフトを示す場合に行われる、方法。
【請求項２６】
請求項４に記載の方法であって、
生産計測情報を取得することｇ）は、パターンアライメントのドリフトの閾値を提供すること、および露光システムにおける経時的なパターンアライメントの変化の程度を示す計測情報を取得すること、を含み、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することｈ）は、前記パターンアライメント中の変化の程度が前記ドリフトの閾値を超える場合に、前記影響を受けた露光システムについて、前記ディストーションプロファイル情報を更新することを含む、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することｈ）は、前記影響を受けた露光システムについて、テストウエハを使用して新しいディストーションプロファイルを取得することを含む、方法。
【請求項２８】
請求項４に記載の方法であって、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することｈ）は、計測を経た生産ウエハから得られる計測情報を使用して、前記影響を受けた露光システムについて、前記ディストーションプロファイルを更新することを含む、方法。
【請求項２９】
請求項２に記載の方法であって、
前記ウエハ上に次の層を作成するために、前記露光システム群の中から選択される露光システムを決定することｄ）は、前記露光ステム群の中から利用可能な最適一致を選択することを含み、前記最適一致は、前記ウエハ上の前記基準パターンの前記ディストーションパターンに最も厳密に一致するディストーションプロファイルを有する露光システムを選択することを含む、方法。
【請求項３０】
請求項２に記載の方法であって、
前記ウエハ上に次の層を作成するために、前記露光システム群の中から選択される露光システムを決定することｄ）は、
前記露光システム群の中から露光システムを選択することと、
製作されるパターン中に、前記ウエハ上の前記基準パターンの前記ディストーションパターンをモデリングするある程度のディストーションをもたらすように、前記選択された露光システムの高次ディストーションパラメータを調整することと、
を含む、方法。
【請求項３１】
請求項２に記載の方法であって、
前記特徴付けることａ）は、
複数のテストウエハを含むウエハロットを用意し、前記ウエハを前記露光ツール群の前記露光システムによってパターン形成することと、
関連の露光システムに対する各テストウエハのアライメントの程度を決定することと、
前記アライメントを、上回るアライメントは第１のグループに、下回るアライメントは第２のグループに属するようなアライメント閾値を使用して評価することと、
前記第１および第２のグループのうちの１つのグループから取得されるデータのみを使用して、前記露光ツールを特徴付けることと、
を含む、方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、
前記第１のグループのアライメントは、満足のいくアライメントを示すウエハを含み、前記第２のグループのアライメントは、満足のいかないアライメントを示す逸脱ウエハを含み、
前記露光ツールを特徴付けることは、前記満足のいくアライメントを示すテストウエハから取得されるデータのみを使用して行われる、方法。
【請求項３３】
請求項４に記載の方法であって、
生産計測情報を取得することｇ）は、
複数のウエハを含む生産ウエハロットを用意し、前記ウエハを前記露光ツール群の前記露光システムによってパターン形成することと、
測定された各生産ウエハについて、関連の露光システムにおけるアライメントの程度を決定することと、
アライメント閾値に基づいて生産ウエハを選択することと、
前記露光ツールについてのディストーションプロファイル情報を、前記選択された生産ウエハから取得されるデータのみを使用して測定することと、
を含み、
前記ディストーションプロファイル情報を更新することｈ）は、前記選択された生産ウエハから取得される生産計測情報を使用してなされる、方法。
【請求項３４】
より高次のディストーションパラメータのリアルタイム調整を可能にするように配された露光システムおよび検査ツールのコンピュータ制御ネットワークであって、
ウエハ上にリソグラフィパターンを形成するように構成された露光システムのグループであって、前記露光システムは、前記露光システムの各自の制御を可能にする露光システム制御サーバにリンクされる、露光システムのグループと、
前記露光システムの各自に特有の蓄積されたディストーションプロファイル特性のデータベースを有する計測システム制御サーバにリンクされた計測ツールのグループと、
より高次のディストーションモデルによって特徴付け可能な露光システムディストーション情報を格納するためのデータベースのセットであって、前記データベースは、前記露光システム制御サーバおよび前記計測システム制御サーバの少なくとも１つに格納される、データベースのセットと、
前記露光システム制御サーバと前記計測システム制御サーバとの間の直接リンクであって、前記露光システム制御サーバと前記計測システム制御サーバとの間における露光システムディストーションプロファイル情報の伝送を可能にする直接リンクと、
を備えるネットワーク。
【請求項３５】
請求項３４に記載のネットワークであって、
前記ディストーション情報を格納する前記データベースは、各露光システムによってパターンを形成するために使用される各特定のレチクルによってもたらされるディストーション、前記露光システムのステージ要素によってもたらされるディストーション、および露光システムによって使用される各特定の照明条件によってもたらされるディストーションに関する情報を含むように構成される、ネットワーク。
【請求項３６】
パターン製作制御システムにおいてデータを伝送するためのコンピュータプログラムコードを含む、コンピュータ可読媒体に実装されたコンピュータプログラム製品であって、前記パターン作成制御システムは、露光システム制御サーバにリンクされた露光システムのグループと、計測システム制御サーバにリンクされた計測ツールのグループと、前記露光システムに関するディストーションプロファイル情報を格納するための、前記サーバの少なくとも１つに格納されたデータベースと、前記露光システム制御サーバと前記計測システム制御サーバとの間の直接リンクと、を含み、前記コンピュータプログラム製品は、
露光システム群の中の各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルのセットを生成するために、各露光システムを特徴付けるための、コンピュータプログラムコード命令と、
各特徴的ディストーションプロファイルを前記データベースに保存するための、コンピュータプログラムコード命令と、
基準パターンを上に形成されたウエハ上に次の層を作成するために、前記露光システム群の中から選択される露光システムを決定するための、コンピュータプログラムコード命令と、
前記選択された露光システムが高次ディストーションパターンをモデリングすることを可能にするために、前記選択された露光システムのより高次のパラメータをリアルタイムで調整するための、コンピュータプログラムコード命令と、
前記選択された露光システムが、前記選択された露光システムを使用して前記ウエハ上にリソグラフィパターンを形成することを可能にするための、コンピュータプログラムコード命令と、
を備えるコンピュータプログラム製品。
【請求項３７】
請求項３６に記載のコンピュータプログラム製品であって、さらに、
前記ウエハ上に形成された前記リソグラフィパターンに関する生産計測情報を取得するための、コンピュータプログラムコード命令であって、前記計測情報は、前記計測ツールの少なくとも１つによって取得される、コンピュータプログラムコード命令と、
前記取得された生産計測情報に基づいて、前記露光システムに関する前記ディストーションプロファイル情報を更新するための、コンピュータプログラムコード命令と、
を備えるコンピュータプログラム製品。
【請求項３８】
請求項３７に記載のコンピュータプログラム製品であって、さらに、
前記露光システム制御サーバと前記計測システム制御サーバとの間の直接リンクを介して、前記更新されたディストーションプロファイル情報を前記計測ツールから前記露光システムに伝えるための、コンピュータプログラムコード命令を備えるコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において説明される発明は、半導体製作設備のリソグラフィセルにおいて露光ツール群のアライメント性能および生産性を最適化するために使用される方法ならびにアプローチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超小型回路の密度および複雑度が増すにつれ、回路パターンのプリントに使用されるフォトリソグラフィプロセスは、ますます難しさを増していく。当該分野におけるこれまでの技術および考えは、より小さいパターン要素をよりぎっしり詰め合わせてなるより高密度の回路を形成するために、より高密度でかつより複雑なパターンを必要としてきた。このようなパターンは、使用可能なリソグラフィツールおよびプロセスの解像限界を押し広げ、半導体ウエハ設計パターンの多層形成に使用されるフォトリソグラフィプロセスに対してかつてないほどの負担を強いている。
【０００３】
高生産性の半導体製造プラントのリソグラフィセルにおいて着手されるタスクのうち、最も時間を食いなおかつ最も労働集約的なタスクは、ツール群の生産性に対する影響を最小限に抑えつつステッパまたはスキャナのアライメント性能を高品質に保証することである。基本的な問題は、たとえ最先端のパターン形成露光ツールでも、ウエハ全体のレベル（グリッドレベルと称されこともある）および個別のフィールドレベル（ショットレベルと称されることもある）の両レベルにおいて、固有のパターン配置誤差の形跡を内在させている、という事実にある。これは、パターン形成ツール（本明細書においては露光システムとも称される）の光学系および機械系の両方に残留する不完全性に起因する。これらの不完全性は、ツールの特色、ツールのモデル、ツールの世代、ツールのベンダ、ならびにひいてはツールのコンポーネントおよび照明条件に応じてツールごとに異なる。かつてないほどに縮小したアライメント制御要件を満足させるには、露光ツールは、よりいっそう洗練された制御方法を必要とする。これらの要求を満足させるために、露光システムは、より多くの自由度をともなう、かつてない多さの調整特徴配列を含んでおり、これらは、いずれも誤差の補償を目的としている。
【０００４】
通常のプロセスでは、露光システムは、最終使用者によって取得され、次いで、メーカ仕様内で機能するように較正される。このようなシステムは、そうして初めて、製造群内の所定置をとることができる。しかしながら、発明者の指摘によると、このようなシステムは、メーカ仕様に合うように較正されるものの、各ツールは、ある程度のパターンディストーション（ゆがみ、反り、湾曲、歪み）およびミスアライメントを示しており、これが、各ツールを不完全なものにする。このような不完全性は、通常は、特に問題にならない。しかしながら、特徴サイズを縮小し続けるというプレッシャー、およびそれに関連して求められるさらなる精密さゆえに、このようなシステムは、精密さを向上させるというプレッシャー下にある。このため、メーカ仕様に合うように較正されたシステムですら、忠実度をより高めるというさらなるプレッシャー下にある。これらの残余誤差の存在は、自身の固有誤差を有するその他のツールと組み合わされたときに、さらに度合いを増す可能性がある。
【０００５】
したがって、当該分野においては、現在のところ、各露光システム中の誤差、ディストーション、およびミスアライメントを測定ならびに定量化するための計測ツールが使用されている。通常、露光システムは、多くのアライメント標的と無比の表面とを特色とする高度に精密なウエハを使用して較正される。露光システムは、テストウエハ上にリソグラフィパターンを形成するために使用される。テストウエハは、次いで、各露光システムによって可能となる忠実度の程度を決定するために、計測テスト（オーバーレイアライメント計測など）に通される。各マシン中に存在する誤差の程度が決定される。
【０００６】
マシンは、いくつかの一般的カテゴリの誤差伝播を示すことがわかっている。したがって、類似の誤差伝播特性を有するマシンは、パターンアライメントを妥当な程度に維持可能であるようにグループにまとめられるのが通常である。この原理は、図１の、極端に簡略化された図に示されている。ここでは、目標パターン１０１が、四角のパターンとして示されている。露光システム群（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）もまた、示されている。各露光システムは、各自のディストーション形跡を含み、そのため、目標パターン１０１の完全なる複製からずれている。上述のように、システムは、互いに似たディストーション形跡を示すことがしばしばある。例えば、グループ１の露光システムＡ，Ｂ，Ｃは、いくぶん似たディストーション形跡を有している。また、グループ２の露光システムＤ，Ｅ，Ｆもまた、いくぶん似たディストーション形跡を有している。ただし、グループ１のシステムの形跡は、グループ２のシステムの形跡からかなり異なっていることに留意せよ。その結果、グループ１のシステムは、大抵一緒に使用され、グループ２のシステムは、一緒に使用される。例えば、とあるロットのウエハ上にリソグラフィ層を製作するにあたり、層１はシステムＡを使用して形成され、次いで、層２はシステムＢを使用して形成され、次いで、層３はシステムＣを使用して形成される。このため、このようにグループにまとめられたシステムを使用すれば、比較的優れたアライメントを維持することができる。このようなシステムには、いくつかの欠点がある。例えば、４番目の層を形成したい場合は、ウエハは、再びシステムＡに装填され、４番目の層が形成される。しかしながら、もしグループ１のツールがいずれも使用不可（すなわち使用中）であると、プロセスに障害が生じる。グループ２のツールは、グループ１のシステムとグループ２のシステムとの間の形跡の差ゆえに、使用することができない。このため、プロセスは、一時停止される可能性があり、さらに、グループ２のシステムは、長期間にわたって使用されないままになる。これは、表面上は比較的小さな問題に思えるが、ここで、露光システムが、しばしば１台あたり＄４０，０００，０００またはそれを上回るコストであることを考慮しなければならない。このような高価なツールを遊ばせておくのは、天文学的に費用がかさむ。これが、現時点における当該分野の現状である。
【０００７】
各マシンによって引き起こされるディストーションを可能な限り調和させ、露光ツール郡の中の異なる露光ツール間の固有な不一致を克服するため、場合によっては、設定段階での調整を使用することができる。一部の既存の方法では、製造環境において、露光システムをラインに載せる前またはそれと平行する時点における露光群の初期立ち上げ中に、いわゆる「ミックスアンドマッチ」活動を実施してよい。個々の露光ツールの相対的変位を照らし合わせることができる「絶対的な」グリッド基準は存在しないので、「黄金露出ツール」、「黄金レチクル」、またはその両方が選択されてよく、次いで、その黄金ツールおよび黄金レチクルは、黄金露出ツールに対する各露出ツールの相対的相違のミックスアンドマッチデータベースを生成するために、様々な筋書きで使用される。この技術は、一般に、テストウエハの露光およびその後続の処理からなる延々と続く一連の処理を必要とし、次いで、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒによって製造されたＡｒｃｈｅｒ  ＡＩＭオーバーレイ計測ツールなどのツールを使用した、テストウエハに対する集中的な高密度オーバーレイ計測が続く。このような手順の説明は、次の参考文献：S. J. DeMoor, J. M. Brown, J. C. Robinson, S. Chang, and C. Tan, “Scanner overlay mix and match matrix generation: capturing all sources of variation” Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 5375, 66 (2004)にあり、該文献は、あらゆる目的のために、参照によってその全体を本明細書に組み込まれるものとする。この行為は、時間を食う労働集約的な非自動化解析、誤差のリスク、およびデータベースが時間の経過とともにドリフトまたはメインテナンス起因の変更ゆえにツール設定の現状の正確な反映でなくなる恐れがあることを含む、数々の欠点に見舞われる。
【０００８】
露光システム群においてアライメントを最適化するための改善された方法が必要とされている。本開示は、とりわけ、この問題に対する解決策を提供しようと試みる。したがって、本発明の実施形態は、既存の方法と比べて大幅な進歩を提示し、既存のパターン製作技術に見られる多くの限界を克服する。本発明のこれらのおよびその他の発明の態様は、本明細書において以下で説明される。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の原理にしたがって、リソグラフィ露光システム群において最適化アライメント性能を実現するための方法およびシステムが開示される。
【００１０】
以下の説明および後述の図面において、本発明の数々の態様が詳細に説明される。
【００１１】
一実施形態において、露光システム群のアライメント性能および生産性を最適化するための方法が開示される。該方法は、露光システム群の中の各露光システムに関連した特徴的ディストーションプロファイルのセットを生成するために、各露光システムを特徴付けることをともなう。特徴的ディストーションプロファイルのセットは、データベースに格納される。さらなるパターン製作のために、基準パターンを上に形成されたウエハが用意され、そのウエハ上に次の層を製作するために、露光システム群から露光システムが選択される。基準パターンのディストーションおよび／または基準パターンの作成に使用されたシステムをモデリングするために、選択された露光システムの線形パラメータおよびより高次のパラメータが調整される。露光システムは、ひとたび調整されると、ウエハ上にリソグラフィパターンを形成するために使用される。
【００１２】
本発明の実施形態は、ディストーションプロファイル情報の更新も可能にする。例えば、ウエハ上に形成されたリソグラフィパターンに関する生産計測情報は、計測ツールを使用して生産ウエハを測定することによって取得できる。計測情報を用いることによって、露光システムに関するディストーションプロファイル情報を更新できる。
【００１３】
本発明の方法の実施形態は、コンテキスト情報の取得および格納を含む。このような情報は、生産開始前の特徴付けプロセス中に得ることができ、レチクルの相違に起因するディストーション、露光システムの相違に起因するディストーション、露光システムのステージの相違に起因するディストーション、露光システムによって層を製作する際の走査方向の相違に起因するディストーション、露光システムとともに用いられるチャックシステムの相違に起因するディストーション、および照明条件の相違に起因するディストーションの少なくとも１つに起因する、線形ディストーション効果ならびにより高次のディストーション効果を含む、特徴的ディストーションプロファイルを生成するために使用される。
【００１４】
別の実施形態は、本明細書において説明される方法を実行するために使用されるコンピュータプログラム製品を含む。
【００１５】
また、より高次のディストーションパラメータのリアルタイム調整を可能にするように配された露光システムおよび検査ツールのコンピュータ制御ネットワークが開示される。この種のアーキテクチャの一実施形態は、露光システムの制御を可能にする露光システム制御サーバにつながれたリソグラフィ露光システムのグループと、計測システム制御サーバにつながれた計測ツールのグループとを含む。また、アーキテクチャは、各露光システムに特有の蓄積されたディストーションプロファイルのデータベースを含む。データベースは、より高次のディストーションモデルによって特徴付け可能であるまたはデータベースに格納されたルックアップテーブルに含まれる露光システムディストーション情報を格納する。このようなデータベースは、上記サーバの１つに格納することができる。アーキテクチャは、さらに、露光システム制御サーバと計測システム制御サーバとの間における露光システムディストーションプロファイル情報の伝送を可能にする直接リンクを、露光システム制御サーバと計測システム制御サーバとの間に含むように構成される。この直接リンクは、生産中に、露光システムについての高次パラメータまたはルックアップテーブル情報のリアルタイム調整を可能にすることができる。
【００１６】
本発明のこれらのおよびその他の態様は、後述される図面の詳細な説明において、より詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の詳細な説明は、添付の図面と併せることによって、より容易に理解される。
【００１８】
図中、類似の番号は、類似の構成要素を指すことを理解されるべきである。また、図中の描写は、必ずしも縮尺通りではないことを理解されるべきである。
【００１９】
本発明は、とりわけ特定の実施形態およびそれらの具体的特徴について図示および説明されている。本明細書において後述される実施形態は、限定的ではなく例示的であると解釈される。当該分野の通常の技術を有する者ならば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく形態および詳細に対して各種の変更および変形を加えられることが容易に明らかである。
【００２０】
以下の詳細な説明は、露光システム群の露光システム間のアライメントを最適化するための方法およびアプローチを説明する。方法は、大量生産製造環境において存在する出荷時設定などのリアルタイム検討材料に基づく、露光の迅速な選択および調整を、本明細書において開示している。
【００２１】
開示された発明は、選択されたツールに対してパラメータ調整を行って、群から選択されたシステムを必要に応じて製作プロセスで用いることを可能にするために、初期特徴付け情報を使用することを可能にする。本明細書において開示されるシステムおよびアプローチは、柔軟で、高速で、なおかつ露光システム群における実用性の最適化を可能にする。本明細書では、多くの実施形態が開示されるものの、本発明は、開示された実施形態にのみ限定されることを意図していない。
【００２２】
上で示唆されているように、現在の製作技術（とりわけフォトリソグラフィ）が目下直面している問題の１つは、それらの技術が、現在の群管理アプローチの精度に挑むレベルの製作精度に近づいていることである。本明細書において開示される本発明は、これらの問題の一部に対する解決策を提供するとともに、当該分野における大きな進歩を示すものである。
【００２３】
製作システムによって引き起こされるディストーションは、当該分野においてよく研究されていることに留意するべきである。一般に、このような誤差およびディストーションは、線形ディストーションおよびより高次のディストーションとして特徴付けることができる。通常、ウエハ層が製作されるとき、製作されたその層は、その忠実度を決定するために、計測（例えばオーバーレイ計測など）プロセスを経る。このような計測は、層製作の適切性を決定するために、多くの特徴を検査する。特徴の１つは、アライメント精度である。層製作プロセスの精度を決定するために、製作された層に対して一連の測定がなされ、一連のアライメント標的およびその他の関連の特徴と比較される。これらの計測測定によって受け取られた情報は、露光システムの性能のモデルを作成するために、マッピングおよびモデリングを施すことができる。このようなモデルは、フィールドレベルおよびウエハレベルの両レベルにおける露光システムの性能を記述することができる。モデリングは、製作アライメントディストーションを線形項およびより高次の項で記述するために使用することができる。あるいは、ディストーションは、ルックアップテーブルのアプローチで記述されてよく、この場合、例えば、各フィールドについての線形フィールドディストーション項は、フィールドごとに独立して記述される。線形項は、ｘ方向またはｙ方向へのパターン遷移、パターン回転、スケーリング問題などの単純なものを記述し、モデリングされた表面全体を通して（モデリングされた表面の範囲に応じてそれがフィールドであれウエハであれ）概して同じ桁の大きさである。
【００２４】
図２は、線形ディストーションすなわち変位誤差の簡単な一実施形態を表している。変位後パターン２０２（点線で表される）は、所望位置２０１の上に重ねて示されている。変位は、ｘ方向およびｙ方向の両方向への並進であり、通常は、既存の技術を使用して補正することができる。
【００２５】
しかしながら、リソグラフィパターンは、数々の「より高次の」ディストーションも孕んでいる。このような「より高次の」ディストーションは、非線形のふるまいを示すディストーションパターンである。一般的な「より高次の」ディストーションは、二次元ディストーション（ディストーションが距離の二乗で変化する）、三次元ディストーション（ディストーションが距離の三乗で変化する）、台形ディストーションパターン、ｓ字型およびｃ字型のディストーションパターン、四次元、五次元、および六次元のディストーション、ならびにさらに多くの基本的にあらゆる非線形のディストーションパターンを、非限定的に含む。このようなディストーションパターンを非排他的に挙げたものが、図５Ａ〜５Ｄにおいて提供されている。
【００２６】
ここで指摘されるべき重要な点は、現代の露光システムの大半が、これらの効果を捉えるように変更可能な可調整パラメータを含むことにある。先行技術において、このような調整は、マシンが工場現場に到着し、メーカ仕様を満足させるように調整される際に、一度だけ行われる。先の技術において行われなかったのは、露光ツールパラメータをさらに最適化し、システム群全体を最大性能に最適化するようにシステムを調整可能にすることである。ここで、本発明の具体的な一実施形態について言及する。この実施形態の一例が、添付の図面に示されている。本発明は、この具体的な一実施形態との関連で説明されるが、これは、発明を一実施形態に限定することを意図したものではないことを理解される。反対に、本発明は、添付の特許請求に定められた発明の趣旨および範囲に含まれうる代替、変更、および等価の形態を網羅することを意図している。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定される。本発明は、これらの詳細の一部または全部を特定しなくても実施可能である。また、本発明を不必要に不明瞭化する事態を避けるため、周知のプロセス動作の詳細な説明は省略される。
【００２７】
一アプローチにおいて、群の露光システムを最適化するための方法が説明される。ここでは、図３の例示的な流れ図について言及される。群への露光システムの導入に際し、システムは特徴付けされる（ステップ３０１）。通常、これは、所望のマスクレチクルを使用して標的ウエハ上に層を製作するために、露光システムを使用することをともなう。この標的ウエハは、もちろん、高品質の計測測定を得ることを可能にするために、多くの計測標的およびその他のアライメントサイトを有する、特別に用意されたウエハである。層は、次いで、極めて詳細なアライメント情報を得るために、多くの計測測定を経る。例えば、カリフォルニア州センノゼのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒによって生産されたＡｒｃｈｅｒ  ＡＩＭオーバーレイ計測ツールが使用される。本発明の原理のとりわけ有用な一実施形態は、それらの原理を統合型計測ツールに応用することに関する。このような統合型計測ツールは、製作ツール（スキャナやステッパなど）に統合された計測ツール（例えばオーバーレイツール）を含むことができる。このように、これらの統合型計測ツールは、本発明の原理を最大限に活かすのにとりわけ良く適している。このような統合型計測ツールは、カリフォルニア州サンノゼのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒによって生み出されたｉＡｒｃｈｅｒオーバーレイ計測ツールなどのツールに組み込まれるような概念を含む、新しいものである。また、レチクル中の誤差を決定するために、レチクル自体を解析することができる（これは、レチクルによってもたらされたパターンディストーションを補正するために、プロセス中のどの時点でも使用することができる）。計測情報は、次いで、表面上のディストーションパターンをモデリングするために使用される。このモデルは、レチクル中に存在する誤差について補正することができる。また、計測情報は、露光システムによって生じるディストーションをモデリングするために使用することができる。先行技術で知られている方法と異なり、露光システムについて多くの異なる態様をモデリングして、個別にストックすることが可能である。例えば、同じ露光システムを使用して、照明条件を変えて層を形成することができる。例えば、環状照明や４重極照明などを使用して形成された層に対して測定を行うことができる。こうして、システムについて各関連の照明条件をモデリングすることができる。一露光システムについて、ディストーションを生じる各可変パラメータごとに個別のデータファイルを生成することができる（ステップ３０３）。例えば、露光システムの各照明条件についてディストーションプロファイルを生成および格納することができる。具体的に言うと、データベースをより細分に作成することができる。多段式の露光システムでは、露光システムの各ステージで形成された層に対して測定を行うことができる。また、露光システムにおいて使用される各チャックについて層および関連の測定を行うこともできる。また、露光システムにおいて使用される各走査方向について層および関連の測定を行うこともできる。このように、データベースは、露光ツールにおける走査方向の変動によって生じるディストーション効果を捉えたディストーションプロファイ���を含むように強化することができる。また、これらの層および測定の各自は、上で挙げられた変数および関連していると思われるその他の任意の変数の、各組み合わせについて繰り返すことができる。また、測定は、フィールド単位またはウエハ単位でモデリングすることができる。この情報は、各露光システムを特徴付ける特徴的ディストーションプロファイルのセットとして格納することができる。ディストーションプロファイルは、各特定のレチクルに導入されるディストーションの量を含むレチクル情報を含むこともできる。データベースは、また、基本的に、先述の１つまたは複数の交絡因子の存在によってもたらされる変化の量を定める差分情報（「デルタ」）である、ディストーションプロファイルとして格納することもできる。また、データは、本特許中の他の箇所でより詳細に説明される動的サンプリングによって強化することもできる。このため、メーカ仕様に合わせる初期較正もまた、露光システムを各システムおよびそのサブシステム（照明、ステージ移動特性、チャック効果など）に特有な複数の露光プロファイルで特徴付けるように拡張される。
【００２８】
初期の特徴付けが完了すると、さらなる製作のために、ウエハが用意される（ステップ３０５）。露光システムについて格納されたディストーションプロファイルは、ウエハパターンの製作を向上させるために使用することができる。（システムによって追跡される既知の製作条件下で）指定の露光ツールによってウエハ上にパターンが形成されると、ディストーションプロファイルは、特定の露光システムによって形成されるパターン中のディストーションの程度（レチクルディストーション効果、照明ディストーション効果、ステージ効果などを含む）を決定するために使用することができる。このため、先行するパターン形成ステップのディストーションパターンについて、多くの履歴が知られている。
【００２９】
ウエハが受け取られ、基準パターン（基準パターンは、続いて形成されるその他の層の位置合わせ対象となるパターンである）が識別されると、さらなる製作のために使用される露光システムが、露光システム群から選択される（ステップ３０７）。この露光システムは、（例えば図１に示されるように、）ウエハ上に既に形成された基準パターンのディストーションパターンに概ね類似したディストーションパターンを有するシステムであることが可能である。あるいは、それは、群の中の任意の露光システムであることが可能である。例えば、それは、最初に使用可能なシステムであることが可能である。露光システムの選択は、いわゆる「最良適合」システムによることが可能であり、これによれば、元の較正仕様情報が既知であり、基準層のディストーション特性に最も良く一致するツールが選択される。本発明によって可能となる細分度のより高い調整を使用すれば、このような最良適合システムは、照明条件、ステージＩＤ、チャックＩＤ、ステージ走査運動方向、および場合によっては使用されるレチクルをも非限定的に含む、多くのディストーション因子を考慮に入れることができる。このため、所望のディストーション形跡を最も良くモデリングするシステムを使用することができる。しかしながら、多くの状況では、選択される露光システムは、単に、最初に使用可能なツールである。
【００３０】
先行技術では、露光ツールをメーカ仕様に合わせて較正したら、それで調整は終わりであった。本発明では、そうでない。発明者らは、選択された露光システムの可調整パラメータを、さらに調整することによって、選択された露光システムのディストーションに、先に形成された基準パターン中に存在するディストーションをモデリングさせることを、具体的に考えている（ステップ３０９）。通常、これは、選択された露光システムの一次ディストーションを、基準パターン中に存在する一次ディストーションに類似させるように、パターンを、一次ディストーションおよび誤差について調整可能であることを意味している。よりいっそう重要なのは、高次パラメータを調整することによって、選択された露光システムに、先に形成された基準パターンの高次ディストーションパターンをモデリングする（またはそれに類似する）高次ディストーションを持たせることである。これは、露光ツールに、故意にディストーションを導入することによって、そのディストーションに、基準パターンの形成に使用されたツールのディストーションをモデリングさせることを、含むことができる。これは、新しいことである。また、高次パラメータに対するこれらの変更は、使用される露光ツールの選択に際し、必要に応じて「リアルタイム」でなすことができる。システムアーキテクチャの態様は、このようなリアルタイムの実行を容易にするものであり、本明細書において、図４との関連で後述される。
【００３１】
パラメータがひとたび適切に調整されると、選択された露光システムは、ウエハ上に所望のリソグラフィパターンを形成する（ステップ３１１）。このプロセスは、必要枚数の層を製作するために、必要なだけ繰り返すことができる。
【００３２】
図４は、本発明の実施形態を実施するのに適したネットワークアーキテクチャを、簡単なブロック図で示している。レチクル、ステージ、チャック、およびリソグラフィパターン形成のためのその他の全ての付属品を適切に備えた露光システム４１１，４１２，４１３の群（本発明の実施形態は、任意の数のシステムを有する群を組み込むことができる）は、露光システム制御サーバ４０１と通信を行う。このような通信は、任意の数のリンク技術（インターネット、イントラネット、ＷＡＮ、ＬＡＮ、ワイヤレス接続、ワイヤ接続など）によって確立することができる。また、計測ツール４２１，４２２，４２３のグループ（本発明の実施形態は、任意の数のツールを考えている）は、計測システム制御サーバ４０２と通信を行う。また、（各露光システムを特徴付ける）蓄積されたディストーションプロファイル情報のデータベース４０４は、サーバ４０１，４０２の少なくとも１つに格納される。計測システム制御サーバ４０２は、露光システム制御サーバ４０１と直接的に通信４０３を行う。これは、２つのサーバ間における高速通信を可能にし、また、データベースと露光ツールおよび計測ツールとの間における高速通信も可能にする。したがって、このようなアーキテクチャは、露光ツール群へのリアルタイムな情報伝送を可能にし、そうして、高次のディストーションパラメータのリアルタイムな調整を可能にする。ユーザインターフェース４０５は、必要に応じて、データの制御およびシステムに対するデータの入力を可能にする。
【００３３】
本発明の別の態様が、図３に開示された任意選択のステップ（ステップ３１３，３１５）に関連してさらに開示される。システムは、テストウエハの使用のみによって提供される特徴付け情報に依存することを強制されるものではない。システムは、計測デバイスを用いて生産ウエハを継続的にテストするので（ステップ３１３）、パラメータ調整に影響を及ぼすのに使用することができる生産データを豊富に有している。生産ウエハに対するこの一連の継続的な計測測定は、測定値の経時的なドリフトを評価するために使用することができる情報を提供することができる。このため、アライメントから大きく外れはじめた露光システムを認識することができる。ひとたび認識されると、これらのツールは、再特徴付けのプロセスを経ることができる。このプロセスでは、初期のディストーション補正パラメータの設定が正しいかどうかを決定するために、疑わしい露光ツールに対してテストウエハが用いられる。あるいは、このような再特徴付けは、システムパラメータを調整してディストーションプロファイルを再較正し、その露光システムを、再び満足のいく出力を提供可能なものにする（ステップ３１５）必要があることを、明らかにすることができる。
【００３４】
その他の一実装形態では、テストウエハを使用した再特徴付けを必要とせずにプロファイルを更新するために、生産計測データを使用することができる。生産ウエハ計測から得られるデータは、通常、レチクル誤差、基準パターン中に存在する誤差、および既存の表面層の存在によって生じる表面トポロジー関連の誤差について補正される。また、生産ウエハ情報を使用する際に遭遇する低い信号対雑音比に対処するために、特定の補正を行う必要もある。
【００３５】
発明者らは、提案された方法の一具体例において、ディストーションプロファイルのミックスアンドマッチデータベースが、経時的に一定である固定の補正可能値のセットを残す代わりに経時的に動的に更新可能であることを指摘している。一実装形態において、これは、データベースコンテンツをリフレッシュするために生産ウエハについて収集されたオーバーレイデータを使用することによって実現することができる。一シナリオにおいて、ミックスアンドマッチ（Ｍ＆Ｍ）データベースは、最大Ｌ2×Ｎ2の補正可能値セットからなる配列を含有している。ここで、Ｎは、露光ツールの数であり、Ｌは、露光ツール群の中の照明条件の数である。このため、データベースの一基本要素は、露光ツールと照明条件との組み合わせであり、これは、特定の露光イベントを表す特定の露光ツールと照明条件ではなく、後続の一連の層露光を示すものである。これは、データベースのサイズを大幅に拡大するものの、データベースの機能性を大幅に向上させ、後続の一連の２つの露光中のどのスキャナがドリフトすなわち変化に対して責任を負うかを知る必要を排除する。上述のとおり、データベースの緻密さの向上は、異なるレチクルセットすなわち異なる製品からのデータを別々に格納するようにデータベースを拡張する。これに代わる案が、レチクル誤差について以下の章で説明される。このような技術を適時にかつ効率的に実装する実用的な態様は、計測サーバと露光ツール群制御サーバとの間において直接的なデータ交換リンクを用いることを含む。
【００３６】
先に簡単に指摘されたように、生産データは、データベース内のディストーションプロファイルを更新するために使用することができる。しかしながら、このようなデータの使用にともなう問題の１つに、生産レチクル中の誤差およびディストーションを考慮に入れるまたは補償する必要があるということがある。なぜならば、これらの効果は、露光ツール列に関係なく、レチクルごとに、そしてウエハロットごとに変化しうるからである。したがって、一実装形態では、使用される各レチクル中のディストーションおよび誤差が、代替の方法によって独自に特徴付けされる。例えば、露光列に参与している全てのレチクルに対して直接的なレチクル特徴配置計測を実施することができる。このような計測は、例えば、ヴァージニア州、シャンティイのＬｅｉｃａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＬｅｉｃａ  ｉＰＲＯシステムなどのレチクル計測ツールを使用して行うことができる。ひとたびレチクルが特徴付けされたら、生産計測データ中から得られた情報をデータベースに組み込む前に、そのデータからレチクル誤差を除去することができる。また、目下パターン形成中のレチクルによって導入された誤差のみを考慮するのではなく、先の製品露光に使用された製品レチクル中の特徴配置誤差の存在を考慮に入れることによって、生産データを、より正確にすることができる。このため、補償データは、現行の層の製作に使用されているレチクル中の誤差はもちろん、その下位の基準パターン中の誤差（例えば基準パターンの形成に使用されたレチクル中のレチクル誤差）を捉えることができる。このようなレチクル誤差データは、このようなデータを全てディストーションプロファイルデータベースの一部として含むレチクルデータベースにアクセスすること、またはレチクルデータを直接的にファイル入力すること、または製作設備のホストコンピューティングシステムにアクセスすることを含む数々の方法によって、使用可能にすることができる。
【００３７】
余談として、発明者らは、異なるスキャナ間における線形誤差の相違性が容易に補正可能であることを指摘している。後続の露光ステップ間の線形オーバーレイ誤差を定期的に補正し、より高次の項を異なる戦略によって管理するべきものとして残すことは、今日においてよく行われていることである。ここで言う線形誤差は、（上述のように、）ウエハのフィールド上またはウエハ上における空間的位置の線形関数としてモデリングすることができる、後続の２つのパターン形成ステップ間のオーバーレイ誤差を意味する。これらは、線形補正の実施後に残る高次のディストーション情報によって補完される。
【００３８】
図３についてさらに言及すると、ステップ３１３，３１５として識別される動作は、ディストーションプロファイルの発展データベースを生成することを可能にする。例えば、初期のディストーションプロファイルセットは、標的ウエハを使用した生産開始前の特徴付けによって取得される。このデータは、次いで、必要に応じて全ての組み合わせからの結果を差し引いて、初期の差分ミックスアンドマッチデータベースを生成するために使用することができる。当業者には、このようなデータを用いるその他の多くの方法が明らかである。一実施形態において、この初期データベースは、次いで、新しい生産データが使用可能になるとともに発展データベースを生成する基礎として使用することができる。更新されたデータベースは、後続の生産に適用可能な着実に改善された補正パラメータセットを使用可能にすることができる。発明者らの指摘によると、生産ウエハのオーバーレイは、先の層および現行の層のレチクル誤差によっても影響されるので、それらも捉える必要がある。一実装形態において、これらの誤差は、露光システムに適用される前に、データベースからの改善された補正パラメータセットに重ね合わされる。露光後は、さらなるオーバーレイ計測が実施され、データは、データベースを更新するために使用される。しかしながら、このデータは、一般に不完全であり、先のおよび現在のレチクルディストーションによって「汚染」されている可能性がある。データは、データベースに入力される前に、レチクルによってもたらされるこれらのディストーションを捉えるように「補正」することができる。また、もし必要であれば、２つの別々のデータベース、すなわち、データベース中の各要素がウエハ上におけるオーバーレイ計測によって生成された特定の露光ツール／照明の組み合わせであるようなミックスアンドマッチデータベースと、レチクルに対する直接的な特徴配置計測によって生成されるレチクル誤差データベースと、を使用することができる。生産データの正確さおよび精密さは有限であるので、計測ツールによって生成された生産「補正可能値」（すなわち補正データ）を、データベース中に維持する一方で、雑音低減技術を使用して、変更された補正可能値を生成することも望ましいであろう（一例は、生産データの「移動平均」を使用することである）。
【００３９】
また、発明者らは、ディストーションプロファイルデータベースの正確さを向上させるため、およびその他のかたちでデータを強化するために、サンプリングの手法を用いることを考えている。このようなサンプリングは、露光システムが特徴付けされた初期の段階において、そして生産ステージ中に得られた計測データに対して用いることができる。生産データから高次パラメータ補正データを抽出可能にするために、標準的な生産手法において現在使用されているサンプリングを超える高度なサンプリングが実施される。標準的なオーバーレイ計測のサンプリングプランは、線形モデルを可能にするように設計され、したがって、通常は、フィールドごとに４〜５のアライメントサイト（例えばオーバーレイ標的）を、そしておそらくはウエハごとに最多で９フィールドを使用するにすぎない。本明細書において説明されるように、本明細書において開示される方法は、高次のディストーションを補正する。生産データをこのような高次のディストーションのモデリングに対して有用にするには、一般に、より多くのオーバーレイ計測（例えばミスレジストレーション監視）サイトが必要とされる。例えば、３次元の多項式空間的行為がモデリングされる場合は、高次のディストーション行為のモデルにおいて使用される２０いくつの自由パラメータを可能にするために、フィールドごとに最少でも１０のサイトが使用されるのが通常である。実際は、高次モデルにおいて妥当なレベルの統計的不確実性を実現するために、より高密度のサンプリングが使用されることになる。類似の状況が、ウエハレベルの高次のサンプリングの場合も存在する。ただし、オーバーレイデータ中の変動のソースに関して事前に特定の具体的情報が入手可能である場合は、これを使用して最適なサンプリングプランを生成し、これらの変動のソースを最も良く特徴付けることができる。例えば、スキャナについて、もしオーバーレイの高次のフィールド依存性が走査方向ごとに異なる場合は、サンプリングプランは、後続の２つの露光ステップにおいてあらゆる組み合わせの走査方向でプリントされたフィールドを、確実に網羅することが望ましい。また、この場合もやはり、走査方向に関する情報、およびサンプリングプランの決定に際して重要なその他のリソグラフィデータを、データベースデバイスと露光ツール群管理システムとの間の直接リンクによって入手可能にすることができる。
【００４０】
一実施形態において、サンプリングは、選択されたウエハグループからのみデータを取得するために使用することができる。例えば、初期の特徴付けで使用される場合は、テストウエハのグループが用意され、露光ツールを使用してそれらの上にパターンが形成される。ウエハは、次いで、露光システム（レチクル、ステージ、チャック、照明条件など）中のディストーションの程度を決定するために計測される。しかしながら、特徴付けデータを取得するにあたって単にランダムにウエハを選択するのではなく、選択されたウエハのみがこのような解析で使用される。例えば、オーバーレイ標的とのアライメントの程度を決定することができる。一例において、ウエハのセットは、標的との間に様々な程度のアライメントを示す。第１のウエハは、標的の９９％に対してアライメントを示し、第２のウエハは、標的の９９％に対してアライメントを示し、以下同様にして、ロット内の全てのウエハが特徴付けられた。以下の例では、とあるグループのウエハのアライメントは、９９％、９８％、９９％、８１％、６５％、および９９％のアライメント率を含む。閾値は、プロセスエンジニアが選択することができる。例えば、閾値は、９９％またはそれを超える標的に対してアライメントを示すウエハのみを受け付けるように設定することができる。あるいは、異なるアライメント基準を使用することができる（例えば、悪いケースのシナリオが望まれる場合は、８５％またはそれ未満のアライメントを有するウエハのみ）。こうして、閾値の基準を満足させるために、第１のウエハグループが選択される。次いで、閾値の基準を満足するウエハのみが評価される。このため、上記のケースでは、露光システムのディストーションに関して高度に正確なデータを提供するために、高度なアライメントを示すウエハを使用することができる。このような状況下では、９９％グループが、満足のいくアライメントを有するウエハグループとなる。また、（標的ウエハの代わりに）生産データが使用される場合は、使用される生産ウエハを選択するために、類似の閾値の概念を使用することができる。これは、例えば、上記のように、生産ウエハが多数のアライメント標的を有すると有利であるような場合である。したがって、最も代表的なディストーション情報を取得するために、最も優れたウエハが使用される。また、最悪のケースのディストーションシナリオの指標とするために、アライメントの低い生産ウエハを使用することもできる。
【００４１】
スキャナ照合データベースの経時的な発展を監視することによって、露光ツールの安定性を監視すること、およびこのデータを使用して、特定のパラメータが制御限界を超えたときに予防保全を生成することが可能である。生産データは、後続の２つの露光の結果としてのオーバーレイ形跡を常に含有しているものの、単一の露光ツールからの全てのデータを合計（またはその他の任意の妥当な代数的演算を）することによって、一般に、異なるツールからの効果を差別化すること、および問題のある露光システムを識別することが可能である。一アプローチでは、ディストーションプロファイル情報を、所定のスケジュールにしたがって更新することができる。ことによると、３ヵ月ごとに、新しいバッチのテストウエハの解析を使用して、露光システムの再特徴付けが行われる。また、製作されたウエハパターン中の時間ベースのドリフトを識別するために、ウエハパターンアライメントの生産後計測解析を使用することができる。ドリフトがひとたび指定の閾値を超えると、再特徴付けを行うことができる。また、発明者らは、このような状況下では、生産計測情報を使用してディストーションプロファイル情報を更新できると考えている。
【００４２】
生産ウエハからの計測データを使用する際の懸念の１つは、計測データの質が、テストウエハと比べてウエハに対して余分に加えられる大きな処理に影響されることである。このリスクを和らげるための選択肢は、１つには、重み関数を適用すること、またはひいては計測診断データに基づいて生産データを拒絶することである。このようなプロセスの一例が、Ｓｅｌｉｇｓｏｎらによって２００５年８月９日付けで発行された、標的診断に関する米国特許第６，９２８，６２８号に開示されている。上記の特許は、あらゆる目的のために、参照によってその全体を本明細書に組み込まれるものとする。
【００４３】
本発明は、ハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントとの組み合わせを用いる。ソフトウェアは、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コード（またはコンピュータプログラムコード）として実装することができる。コンピュータ可読媒体は、後にコンピュータシステムによって読み出し可能なデータを格納することができる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ可読媒体の例は、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、および光データ記憶装置を含む。コンピュータ可読媒体は、また、コンピュータ可読コードが分散方式で格納および実行されるように、ネットワーク結合されたコンピュータシステムにわたって分散される。一実装形態において、コンピュータ可読媒体は、図４のサーバーシステム４０１，４０２のメモリを含む。
【００４４】
記載された説明から、本発明の多くの特徴および利点が明らかになるので、添付の特許請求の範囲は、本発明のこのような全ての特徴および利点を網羅することを意図している。さらに、当業者ならば、数々の変更および変形に容易に思い至るので、例示および説明された構成および動作に本発明を厳密に限定することは望ましくない。したがって、適切なあらゆる変更および等価の形態が、本発明の範囲に含まれるものと見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】基板もしくはウエハをパターン形成するために使用されるステッパまたはスキャナなどのリソグラフィ露光システムにおける誤差の突き合わせを比喩的に示した簡略な図である。
【図２】リソグラフィ露光システムによって生成される線形ディストーションを示した簡単な説明図である。
【図３】本発明の実施形態にしたがってプロセス動作を実行する方法の実施形態を示した簡単な流れ図である。
【図４】本発明の原理を実現するための代表的なシステムアーキテクチャの実施形態を示した簡単な図である。
【図５Ａ】リソグラフィパターンの、より高次のディストーションおよび非線形ディストーションを示した図である。
【図５Ｂ】リソグラフィパターンの、より高次のディストーションおよび非線形ディストーションを示した図である。
【図５Ｃ】リソグラフィパターンの、より高次のディストーションおよび非線形ディストーションを示した図である。
【図５Ｄ】リソグラフィパターンの、より高次のディストーションおよび非線形ディストーションを示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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