(57)【要約】複数の基板のそれぞれに対する所定の補正、すなわち、各基板に対して異なる補正セットを加える基板アライメント改良方法である。基板に対する実際の補正は、測定と行列を生じさせ複数の方程式を与えるための数学的な処理である。方程式は実際のアライメントに対して正確な補正を与えるために解かれる。
2005500673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板のそれぞれに対してステッパに所定の補正を加えるステップと、
複数の基板のそれぞれに対して加えられた所定の補正から得られる実際の補正を測定するステップと、
応答行列を生じさせ複数の式を与えるために、実際の補正セットを数学的に処理するステップと、
前記ステッパで基板を正確にアライメントするために、複数の式を解いて入力補正セットを獲得するステップと、
を含む、ステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項２】
複数の基板のそれぞれに対して加えられる所定の補正は、複数の個々に加えられるコンポーネントアライメント補正を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
実際の補正を測定するステップは、複数のコンポーネントの実際のアライメント補正を決定するステップを含み、コンポーネントの実際のアライメント補正は、概して、測定された実際の補正を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
数学的処理ステップは、コンポーネントの応答値セットを獲得するために、複数の基板のそれぞれに対して求められた複数のコンポーネントの実際のアライメント補正を回帰するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
数学的処理ステップは、複数の式を与えるための応答行列にコンポーネントアライメント値のセットを配置するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
複数の式のそれぞれの式は、可変コンポーネントアライメント補正の少なくともいくつかの実験一次方程式である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
複数の式のそれぞれの式は、可変コンポーネントアライメント補正の少なくともいくつかの実験二次方程式である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
入力補正のセットをステッパに与えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
入力補正のセットは、コンポーネントアライメント補正を行うための独立コンポーネントオフセット値のセットを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数の基板のそれぞれに対するステッパのアライメントに、独立コンポーネントアライメント補正のセットをそれぞれが含む所定の補正を加えるためのコントローラと、
複数の基板のそれぞれに対して加えられた所定の補正から得られた実際の補正を測定するための測定回路を含む、コントローラと作動的に連通状態にあるフィードバック回路と、
行列を生じさせるために実際の補正を数学的に処理して複数の式を与え、式を解いて、ステッパを正確にアライメントするために、コントローラにより使用可能な入力補正値のセットを得るプロセッサとを含み、
入力補正値のセットの少なくともいくつかが、２つの独立したコンポーネントアライメント補正の線形組み合わせを含む、ステッパでの基板アライメントの改良システム。
【請求項１１】
ステッパアライメントの誤差を表す第１の強制された補正値をステッパに与えるステップと、
第１の強制された補正値に応じてステッパをアライメントするステップと、
第１の強制された補正値に応答したステッパに対して、強制された補正から得られた少なくとも１つの実際の補正のセットを測定するステップと、
他の強制された補正値を結果的に得られる補正された補正値に変換し、他の強制された補正値により関連するステッパアライメントの実際の補正を生じさせる際に使用するための変換を決定するために、少なくとも１つの実際の補正と第１の強制された補正のセットを数学的に処理するステップと、
を含む、ステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項１２】
変換が行列である、請求項１１に記載のステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項１３】
行列内の第１の対角に沿った要素が、ステッパアライメントの単一の測定可能なパラメータ内の誤差を変換するためのものである、請求項１２に記載のステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項１４】
行列内の第１の対角以外の要素が、ステッパアライメントの２つの異なる測定可能なパラメータ内の誤差を変換するためのものである、請求項１３に記載のステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項１５】
行列が、第１の強制された補正値に応答して、ステッパアライメント動作において誤差を補正する、請求項１３に記載のステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項１６】
行列内の第１の対角以外の要素が、ステッパアライメントの２つの異なる測定可能なパラメータ内の誤差を変換するためのものである、請求項１２に記載のステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項１７】
行列が誤差を補正して、強制された補正が適用される測定可能なパラメータ以外の測定可能なパラメータをもたらす、請求項１６に記載のステッパでの基板アライメントの改良方法。
【請求項１８】
強制された補正に関する第１のデータセットを含むデータセットと、強制された補正セットを適用することから得られる実際の補正に関連する第２のデータセットとを受け取るステップと、
複数の式を与えるために応答行列を生じさせるようにデータセットを数学的に処理するステップと、
入力補正セットを得るために複数の式を解いて、前記ステッパで基板を正確にアライメントするステップと、
を実行するための命令を表すデータを格納する、コンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項１９】
複数の基板のそれぞれに対してステッパに所定の補正を加えるステップと、
複数の基板のそれぞれに対して加えられた所定の補正から得られた実際の補正を測定するステップと、
複数の式を与えるために応答行列を生じさせるように実際の補正のセットを数学的に処理するステップと、
入力補正セットを得るために複数の式を解いて、前記ステッパで基板を正確にアライメントすることに関連するデータを与えるステップと、
基板アライメントを改良するために、ステッパにデータを与えるステップと、
前記改良されたアライメントを有するステッパで半導体デバイスを製造するステップと、
を含む、半導体デバイスの製造方法。
【請求項２０】
複数の基板のそれぞれに対してステッパに所定の補正を加え、
複数の基板のそれぞれに対して加えられた所定の補正から得られた実際の補正を測定し、
複数の式を与えるために応答行列を生じさせるように実際の補正のセットを数学的に処理し、
入力補正セットを得るために複数の式を解いて、前記ステッパで基板を正確にアライメントすることに関連するデータを与え、
基板アライメントを改良するために、ステッパにデータを与え、
前記改良されたアライメントを有するステッパで半導体デバイスを製造する方法により形成された、半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（先行出願の優先権）
本発明は、２００１年４月６日に出願された米国特許出願第０９／８２６，８３９号の一部係属出願である。
【０００２】
（背景技術）
本発明は、例えば、半導体回路の製造における基板のアライメント（位置合わせ）の改良に関する。
【０００３】
半導体回路の製造では、パターン化された層を特定の下地の特徴にアライメントさせる必要がある。ミスアライメントの量は、市販されている器具及び手法を用いて容易に測定可能である。ミスアライメントを最小限に抑えることが望ましい。
【０００４】
公知のように、半導体ウェハ上にあるレジスト層をパターン化して、プロセッサ、ＡＳＩＣ及びダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）などの集積回路（ＩＣ）を形成するために、フォトリソグラフィ方法が用いられてきた。半導体ウェハ上にあるＩＣ内の特徴の寸法が小さくなるにつれ、繰り返し可能で高精度のフォトリソグラフィ方法がより重要になる。
【０００５】
現在、最も一般的に使用されているフォトリソグラフィ方法の一つとして、ウェハ上の所望のパターンが像に基づいて露光されるように、像を含むレチクル上のアライメントマークに基づいて移動しウェハをアライメントするステッパ、いわゆるステップアンドリピータがある。ステッパは、放射線を発生する放射ランプと、結像レンズと、レチクルを取り付けて移動させるためのレチクルステージと、ウェハを装填するためのウェハステージとを含む。ステッパにおいて、ウェハステージにウェハが装填された後、レチクルステージは、チップを形成するための所定の位置を検索し、その位置に移動して、アライメントプロセスを実行する。その後、Ｘの位置ずれ、Ｙの位置ずれ、回転及び直交誤差などのミスアライメント誤差の量が測定されて、レチクルステージを所定の位置に正確に位置決めする。次のステップにおいて、放射ランプからの放射線は、レチクルを通過した後、結像レンズに伝播する。ウェハは、ウェハの全体が走査されるまで、ウェハステージを動かして、結像レンズからの放射線により露光される。フォトリソグラフィ、膜成長、堆積及び不純物の注入からなる多数の連続したステップにより、同じウェハ上に多数の同一のコピー又はチップを有する完全なＩＣが得られる。
【０００６】
ステッパなどの従来技術の露光ツールにより、典型的に、測定された補正値を入力して、後続するウェハでのアライメント精度を高めることができる。例えば、測定された誤差が補正値として入力され、ステッパは、測定された誤差により後続するウェハを補正するように命令される。このようにして、典型的に、アライメントを測定し、測定されたコンポーネントのオフセットを反転させることにより、ステッパのアライメントが補正される。例えば、特定のステッパ又はリソグラフィ層に使用される慣行に応じて、技術者等は、測定されたパラメータを入力したり、符号を反転したりすることを理解している。
【０００７】
一つの補正が別のものと相互に作用し合い、また、補正に対する応答が実際にプログラムされた値のごくわずかな場合があるという問題がある。
【０００８】
（発明の概要）
広義に、本発明は、複数の基板のそれぞれに対する所定の補正、すなわち各基板に対する補正セットを加えるステップと、各基板に生じる実際の補正を測定するステップと、行列を生じさせ複数の式を与えるために、実際の補正を数学的に処理するステップと、正確にアライメントするために、式を解いて入力補正セットを与えるステップとを含む、ステッパでの基板アライメントの改良方法に関する。
【０００９】
以下、添付の図面を参照しながら本発明について記載する。
【００１０】
（好適な実施形態の説明）
以下の記載において、以下の用語は、以下の意味を持つように用いられる。
【００１１】
ジョブ入力画面とは、オペレータが、ウェハ処理のジョブを開始する前に、このジョブに特化したデータを入力する入力画面である。典型的に、データ入力フィールドは、ウェハの処理枚数や使用プロセスなどの情報を含む。さらに、焦点、アライメントなどに関するデータの入力が可能である。入力されたすべてのデータは、プロセスごとに個別に使用される。
【００１２】
メンテナンス入力画面とは、予防的なメンテナンスを行うためのシステムにより使用されるオフセットを、メンテナンスユーザーが使用可能な入力画面である。この変更は、より包括的なものであり、ジョブに特化したものではない。
【００１３】
ジョブ・ランとは、ジョブ入力画面から始まり、同様の方法でウェハを処理する単一のプロセスである。
【００１４】
他のウェハ処理システムを使用する際、ユーザーインタフェース画面の異なる用語又は異なる内容及び異なるオプションが利用可能であることは言うまでもない。これらの差は、本発明の実施にほとんど影響を及ぼさない。これらのウェハ処理システムは、コンピュータ制御式のものである場合が多い。結果的に、情報は、本発明から得られる場合、コンピュータ読取り可能な媒体に格納されてもよい。コンピュータ読取り可能な媒体は、メモリ、磁気及び光学媒体、及びネットワーク上にあるリモート記憶域などを含むものであってもよいが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
従来技術の重要な部分の主となるものは、オーバーレイデータをモデリングして、測定誤差を求めることに関する。残念ながら、上述したように、誤差が分かっていても正確な補正ができない場合がある。実際、正確な補正値がステッパに与えられた場合でも、無視できない誤差により、補正が必要なステッパの動きが生じる。これらの無視できない誤差を減少させるために、アライメントに及ぼす補正可能なものの影響の定量化が有益であることが分かっている。
【００１６】
本発明は、パターンアライメントを向上させること、すなわち、ステッパを較正してコンポーネントの応答を測定することにより、パターンのミスアライメントを減少させることに関する。これらの応答は回帰され、応答行列に入力される。その後、関連する連立一次方程式を解くことにより、要求されたコンポーネントのオフセットを予測するために、応答行列が使用される。
【００１７】
例えば、Ｃａｎｏｎ  ＥＸ４ステッパに対して、ウェハ及びフィールドにわたってミスアライメントを線形モデルが適切に表すと仮定すると、式（１ａ）及び式（１ｂ）により、ポテンシャルモデルが得られる。
【００１８】
【数１】
2005500673.tif 000003
式中、Ｒｘ及びＲｙは、それぞれ水平方向及び垂直方向におけるミスアライメントであり、表１に一次係数の定義が示されている。Ｃａｎｏｎ  ＥＸ４ステッパを用いた場合の入力補正値セットであるＸｉｎｐｕｔは以下の通りである。
【００１９】
【数２】
2005500673.tif 000004
さらに、Ｘｉｎｐｕｔを入力した結果得られる測定可能なアライメントコンポーネントはＸｒｅｓｕｌｔである。
【００２０】
【数３】
2005500673.tif 000005
ステッパがＸｉｎｐｕｔに従って正確に移動すると、理想的な場合、Ｘｒｅｓｕｌｔの値は、Ｘｉｎｐｕｔに等しい。Ｘｒｅｓｕｌｔの任意の値に対して、変換行列Ｔが以下のように存在する。
【００２１】
【数４】
2005500673.tif 000006
すべての補正入力値が、結果的に得られる補正値に完全に対応する理想的な場合、Ｔは単位行列であることに留意されたい。非対角要素は、異なる補正可能なコンポーネント間の相互作用を示す。単位元と異なる対角要素は、符合及び／又は大きさ以外で関連する入力値に対応する応答を定量化する。この表記を用いて、入力されるとほぼミスアライメントがなくなり、測定されたミスアライメントの回帰コンポーネントを効果的にゼロにする所望の入力ベクトルＸｉｎｐｕｔは、以下の通りである。
【００２２】
【数５】
2005500673.tif 000007
式中、マイナスの符号は、誤差を補正するために、直感的に、負の誤差量が使用されるということを表している。これは、慣例的なものにすぎず、負号が行列Ｔ−１内に含まれてよいことは言うまでもない。
【００２３】
したがって、Ｔが求められ、Ｔの逆行列であるＴ−１が与えられると、入力補正値のベクトルを求めることができる。Ｔを求めるための単純であるが一般的な方法は、所定の入力補正値で較正ウェハのセットを意図的にミスアライメントし、その結果得られたアライメントコンポーネントに及ぼす影響を回帰させることである。設計手順に従ったバランスのとれた所定のオフセットのセットで一連の較正ウェハが露光され、その結果得られたアライメントコンポーネントが各ウェハから取り出される。表１に概要を示した補正可能なものについて考慮する。
【００２４】
【表１】
2005500673.tif 000008
表１に示した各アライメントコンポーネントに影響を与えるＴの要素を求めるために、８以上の独立した入力条件が使用される。例えば、ＲｙＷａｆＲｏｔに影響を与えるＴの行は、式６に示される形の式のセットを回帰することから得られ、式中、ｉは、ｉ番目の特徴付け条件を示す。
【００２５】
【数６】
2005500673.tif 000009
Ｔのコンポーネントが得られると、他の影響が任意に考慮される。例えば、較正ウェハが既存の外側フレームにフレームを印刷するが、特定の層又は技術がその逆を行うと、これは、補正ベクトルの符合を反転させることにより補償される。
【００２６】
アライメントの相互関係、いわゆる相互作用から生じる問題の解決策は、以下のようにして得られる。
【００２７】
本発明によれば、既知の強制されたオフセットに対するステッパの応答は、統計的に較正される。アライメントに及ぼす８個の補正値の影響を特徴付けた表２に、このような較正の例が示されている。
【００２８】
【表２】
2005500673.tif 000010
表２は、８個の独立したステッパ変数（ｘ移動、ｙ移動、チップ倍率、チップ回転、ｘウェハ倍率、ｙウェハ倍率、ｘウェハ回転及びｙウェハ回転）の影響を較正するために使用される一連の特徴付けランの一例を示す。８個のアライメント変数は、補正値がゼロに設定される基本条件で複製とともに低い値から高い値まで変更される。
【００２９】
【表３】
2005500673.tif 000011
表３に示されている各ランから得られたアライメントは分析され、表４に示されているように、アライメントコンポーネントに分解される。表３の値は、表２に与えられた値に一致しないことに留意されたい。ほぼ反対の値もあれば、ほぼ同じ値もあり、さらにそれらのいずれでもない値もある。
【００３０】
表３からの各データ列に、標準回帰が実行される。データは、列ごとに取られ、表２からのデータで回帰される。ここで、表３からのデータは、応答値をなし、２列目からのデータはｘ値、すなわち条件をなす。その結果は、有意性に関して分析される係数である。有意性のある係数は、その結果得られる変換行列の第１行を占める。変換行列の後続する行を占めるように、後続する各列に対して同じプロセスが実行される。その結果の行列は正方形である（この場合、８×８）。
【００３１】
【表４】
2005500673.tif 000012
さまざまな相関関係の相互作用は明らかである。特に、入力補正値の関数として、測定チップ回転は、以下の式で与えられる。
【００３２】
【数７】
2005500673.tif 000013
プログラムされた補正値に対する応答は、上述したように導き出される。また、上記のものを二次形式に対して導き出すこともできる。二次形式とは、独立変数の少なくとも１つが１より高次のものである。ミラーの反りは二次効果であるため、補正に非線形モデリングが必要である。したがって、二次方程式が使用される。例えば、ミラーの反りの場合、誤差は、ミラーに垂直な方向の誤差の平方に関係する。
【００３３】
（実験結果）
アライメントのアーチファクトを作成し、入力補正値の影響を評価するために、Ｉライン及びＤＵＶ（深紫外線）を用いて、本発明をテストした。ＤＮＳ８０Ｂトラック上のコーティングされた０．８０μｍのＯＩＲ３２ＨＤレジストを用いて、Ｉラインリソグラフィを実行した。Ｃａｎｏｎ  Ｉ４／Ｉ５ステッパで露光を行い、さらに、ＤＮＳ８０Ｂトラック上で現像を行った。ＤＵＶリソグラフィは、ＤＮＳ  Ｄｓｐｉｎ２００コート現像トラックと結合作動させたＣａｎｏｎ  ＥＸ４ステッパを利用した。ＤＵＶリソグラフィに対して、０．４８μｍの厚みにコーティングされたＳｈｉｐｌｅｙ  ＵＶ５レジストを使用した。ＫＬＡ５１００又はＫＬＡ５２００重ね合わせツールのいずれかを用いて、アライメント測定を行った。
【００３４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、５×５レチクルフィールドの中心ダイを完全なウェハにわたってマイクロステッピングすることにより作られたひずみのない較正ウェハを示す。各サブフィールドは、要求されたマークのすべてを含み、第２のパターンをそれにアライメントする。
【００３５】
シリコン較正ウェハのセットを以下の通りに準備した。０．１ｐｐｍ内にベアシリコンウェハ上でのスケーリング及び直交性を減少させるように、Ｉ５ステッパを調節した。開口ブレードを調節することにより、ウェハ全体にわたって５×５チップテストレチクルの中心ダイ（５．２４７ｍｍ×５．２４７ｍｍ）をステッピングした。このステッピング距離は、５×５ダイが、全フィールドに広がり、２６．２３５ｍｍ×２６．２３５ｍｍの増分でステッピングされる同じレチクルと一致するように選択される。これらのウェハを現像した後、Ｌａｍ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（登録商標）からのＬａｍ（登録商標）９４００を用いて、シリコン内を８００Åの深さまでエッチングした。次に、ウェハのレジストを剥離した。このようにして、レンズのゆがみがない第１の層を備えた較正ウェハを作った。次に、３つの中心点を有する表５に示された入力オフセットの複製された一部実施要因計画を用いて、ＥＸ４でこれらの２０枚のアーチファクトウェハを露光した。チップ回転とｘウェハ回転に対してＤＯＥ（実験計画法：Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ）の行列の「エッジ」で４つの追加のバランスをとったランを実行して、この計画を増強する。分析可能な変数の範囲は、一般的に使われるオフセットより広いことに留意されたい。
【００３６】
補正可能な因子の値は、対応する「メンテナンス」画面とは反対に、「ロットラン」画面で変更した。このプロセス後、「ジョブエントリ」又は「メンテナンス」画面へ値を入力したかに応じて、その結果得られたアライメント符合が変わったかを体系的に求めるために、ランのサブセットを実行した。
【００３７】
次に、他のステッパで、このプロセス又はランのサブセットを繰り返した。
【００３８】
上記の特徴付けプロセスにより、ほぼ完全にひずみがないグリッドにアライメントされた場合に、強制された補正値に対するシステムの応答を求めることができる。補足的な特徴づけプロセスは、既知のオフセットでウェハに対して結果的に得られたアライメントを測定することである。
【００３９】
前述のプロセスで使用されたものと同じであるが、個々のダイが、アライメント時にウェハオフセットを含むようにシフトされる５．２４７ｍｍ×５．２４７ｍｍパターンをマイクロステッピングしてウェハを作った。このアプローチを用いる場合、第２のフルフィールドのマスキング層が既知のオフセットでパターンにアライメント可能であり、シフトされないダイに対して測定可能である。例えば、図２は、時計回り（−）のｘウェハ回転を生じさせるためにダイをシフトさせ、シフトしないダイ（Ｍで示す）に対して測定する方法を示す。同様に、シフトされないダイの方向を逆転させることで、時計回り（＋）のｘウェハ回転が生じ、実際のところ、すべての他のウェハ及びチップのオフセットは、選択したダイを適切にシフトすることにより生じる。
【００４０】
原則的に、特定のダイを所定量シフトすることによりあらゆるオフセットを作ることが可能であり、ＥＸ４ソフトウェアにより、丸め誤差を生じる場合がある０．０１μｍの個別増分でシフト入力が可能である。丸み誤差を少なくするために、対称性に基づいてサイトが選択されて、個別シフトの数を最小限に抑える。図２に示されているケースにおいて、ｘ軸の中心線付近にあるダイのシフト量はわずかでよいため、シフトされたサイトは、基本的に、ウェハの中心線から異なる２つの距離である。この代わりとして、丸み誤差を少なくするために、オフセットが選択される。丸みは、特定のシステムに対して知られていると、結果的に得られる誤差をほぼ最適化するように補正値が選択されるように、モデルに含まれる。
【００４１】
図３は、丸み誤差の実効値をオフセットの関数として示したグラフである。図３のグラフから、５×５フィールド及びウェハの中心から２つのフルフィールドの中心から１サイト移動させて、５．２４７ｍｍ×５．２４７ｍｍダイをシフトする特別な場合（すなわち、図２に示された場合）、±０．８５８５ｐｐｍのオフセットが丸み誤差の実効値の和を最小限に抑えることが明らかである。理想的には、５．２４７ｍｍ×５．２４７ｍｍダイで±０．８５８５ｐｐｍのウェハオフセットを作るために、図２に示されているフィールドで、±０．０４０５μｍ及び±０．０４９６μｍのシフトが要求される。それぞれ±０．０４μｍ及び±０．０５μｍへ丸めることにより、結果的に得られる印刷オフセットの均一性に無視できない誤差が生じる。
【００４２】
図４に示す８個の強調したダイは、ｘウェハオフセットを含む。これらの８個のダイに第２のフルフィールドパターンがアライメントされ、シフトされない「Ｍ」サイトで測定されると、ウェハオフセットの影響を定量化できる。回転軸（ｘ）に沿って、シフトされたダイは、ウェハの中心垂直軸から３距離である。この中心線の近くにある２個のダイは、仮想的に「軸上」にあり、シフトを必要としない。最も左側にある３個のダイは、中心軸により近いため、中心から右３つより小さなシフトを要する。
【００４３】
図４は、±０．８５８５ｐｐｍのｘ及びｙウェハ回転で、アーチファクトウェハを作るために使用されるシフトされたダイの配置を示す。ＤＵＢリソグラフィを用いて、このパターンで１２枚のベアシリコンウェハのステッピングを行った。それらに８００Åのシリコンエッチを施した後、フォトレジストを剥離した。微細なアライメントを行うために、図２に示した８個の強調したフルフィールドを使用した。図４に示されているように、±０．８５８５ｐｐｍのｘ及びｙウェハ回転を生じさせるダイにアライメントするように、４つのステッパジョブを書き込む。制御として働くようにシフトされないフィールドの中心にアライメントするように、第５のステッパジョブを与えた。２枚のウェハのそれぞれを各ステッパジョブで露光した。ステッピングと現像後、これらの１２枚のウェハを、図２に「Ｍ」を付したサイトで測定した。これらのサイトはいずれも第１のマスクでシフトされず、第２のマスキングのフィールドの中心にある。
【００４４】
その結果、シフトされたダイへのアライメントの影響は、理想的にひずみのないグリッドに対して定量化可能である。
【００４５】
式（１ａ）及び（１ｂ）に従って、各ラインのアライメントの結果が測定及び分解される。モデルが満足できるものであることを検証するために、予測されたミスアライメントが計算され、生の測定値と比較される。図５に、上記の実験の相関関係が示されている。調節されたｒ２が０．９６であり、データポイント数が２９００の場合、モデルからの平均的な実効値（二乗平均平方根）の偏差は、０．０２μｍであった。この適合性の欠如は、ステージ及び測定の再現誤差も含む。また、生データを調べると、図５に現れている外れ値の大部分は、２つの最外フィールドの１つからのものであり、ステージ又は測定の異常が原因であろうことが分かった。
【００４６】
モデルの有効性を検証した後、強制された補正値の関数として、各コンポーネントを回帰し、応答因子用に分析した。変換行列Ｔは、統計的に有意の因子からなるものである。表５は、Ｃａｎｏｎ  Ｅｘ４ステッパでの変換行列を示す。対角要素は、単位元に近いものであるが、有意性のある非対角要素もいくつかある。これらのうち最上位のものは、ＲｘＷａｆＲｏｔが、ｘ軸ウェハ回転だけでなく、チップ回転も調節したことである。二番目に大きな非対角要素は、Ｒｘ０がＲｙＷａｆＲｏｔに及ぼす影響である。しかしながら、Ｒｘ０が０．１０μｍより大きいことはまれであるため、結果的に得られるＲｙＷａｆＲｏｔに及ぼす付加的な影響は、多くとも０．０４ｐｐｍであり、これは、ステージ精度内のものである。
【００４７】
【表５】
2005500673.tif 000014
Ｔを決定した後、表５に記載されたＤＯＥで使用される強制された入力をほぼゼロに設定するためのオフセットを形成するために、式５を用いた。図６から８は、移動（図６）、チップ倍率及び回転（図７）及びウェハオフセット（図８）の場合の計算された補正値及び強制された入力の比較を示す。表６は、平均偏差と、実際の入力値とその影響を無効にする予測値との間の推定３σを要約したものである。全体的に、平均偏差は、強制された補正値の範囲と比較すると、非常に小さいものであった。図６及び表６の両方から、ｙの移動を補正するための３σは、ｘより著しく小さい。これは、ＥＸ４がウェハを水平方向に横断し、一般的に、ｘよりｙのアライメント変動が小さいため、特別に驚くことではない。しかしながら、他の実験では、この結果が異なることがある。
【００４８】
【表６】
2005500673.tif 000015
別のＥＸ４及びＩ４ステッパで、特徴付けＤＯＥのサブセットを実行した。他のＥＸ４ステッパからの結果により、ＲｘＷＲｏｔ及び結果的に得られたＲＣｈｉｐＲｏｔに入力された値間の相互作用が確認された。しかしながら、これは、Ｉ４ステッパには当てはまらない。さらに、Ｉ４ステッパでは、ロットラン又はメンテナンス画面に補正値が入力されたかに応じて符合規則の差が示されるが、ＥＸ４ステッパでは示されない。また、設計規則による実際の製造ロットでの層から層へのアライメント変化を測定するために、ボックスインボックス構造が使用される。ボックスインボックスとは、現在の露光前に存在した前のボックスへ、現在の露光中にボックスを印刷することを意味する。前のボックスは、内側ボックス又は外側ボックスのいずれであってもよい。また、フレームインフレームも知られている。フレームインフレームでは、現在の露光前に存在した前のフレーム付近又はフレーム内に、現在の露光中フレームが印刷される。前のフレームは、内側フレーム又は外側フレームのいずれであってもよい。
【００４９】
これらの観察を一般モデルに組み込むために、生アライメントデータを分析するためのＥｘｃｅｌマクロを書き込んで、あらゆる状況に対する補正値を生じさせる。補正可能なオフセットを得るための一般化形式は以下の通りである。
【００５０】
【数８】
2005500673.tif 000016
式中、ｎｌａｙｅｒは、アライメントされた層がアライメントされる層の内側にある場合は２であり、外側にある場合は１である。
【００５１】
Ｔｓｔｅｐｐｅｒは、ステッパのタイプに依存する変換行列である。表７は、例のプロセスで定めたＥＸ４ステッパでの変換行列である。
【００５２】
ＩＴｙｐｅは、±１からなる対角行列であり、ジョブ・ランに加えられる入力とメンテナンス入力画面との間の符合規則の差を表す。
【００５３】
例えば、ポリ層で、内側ボックスが印刷層であり、外側が前の層である。メタル層はその反対の設定である（金属が酸化物を完全に被覆する）。したがって、これらの層間で符合が変わる。上記の式により、これとその方法が容易になる。より簡単な方法では、異なる層の符合規則を規定するために、ルックアップテーブルを使用する。
【００５４】
【表７】
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所与のステッパ群に対して共通する変換行列を使用して十分な場合が多い。実際、ＴＥＸ４とＴＩ４／５との間には、ＲＣｈｉｐＲｏｔに及ぼすＲｘＷａｆＲｏｔの影響が後者の場合０に設定されることしか違いがない。
【００５５】
表８は、±０．８５８５ｐｐｍウェハ回転をシミュレートするために、ｘ及びｙシフトされたサイトにアライメントされたウェハ上のシフトされないダイの測定値を要約したものである。公称ｘウェハ回転が、−０．８５８５ｐｐｍから０．８５８５ｐｐｍへ変化すると、予想通り、シフトされないダイでの測定されたｘウェハ回転は、−０．７５ｐｐｍから０．８５ｐｐｍへ変化した。しかしながら、チップ回転も、−０．０２から１．４３ｐｐｍへ変化した。±０．８５８５ｐｐｍのｘウェハ回転でのサイトへのアライメントに対する平均測定応答は、ＲｘＷａｆＲｏｔで±０．８０ｐｐｍ、ＲＣｈｉｐＲｏｔで±０．７２ｐｐｍであった。実際、公称入力値のシフトに対する測定応答の比率は、強制された入力ＤＯＥから決定されたＴＥｘ４のそれぞれの値と極めて一致する。表８に示された結果は、ＴＥｘ４を見出すために使用されたものとは異なるＥＸ４ステッパで得たものである。したがって、デバイス間の変化が小さいかぎり、異なる機械で同じ変換行列を使用可能である。次に、それぞれの正規化された応答とＴＥｘ４との間の表９に示された合意は、この研究でのフィールド及びウェハサイズの場合、２ｎｍ内である。これは、明らかに十分に度量衡及びステージ再現性誤差内のものである。
【００５６】
【表８】
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【表９】
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シフトされたダイへのアライメントから生じる結果により、ステージ補償アルゴリズムが、ｘウェハ回転とチップ回転とを結び付けるという観察が確証される。これは、アライメントされる層がｘウェハ回転を有するか、又はアライメントする層が回転を誘導するかである。
【００５７】
表８及び表９に示されているような結果は、ステージ応答を定量化するために、これらの固定されたオフセットの構成ウェハの使用を示す。ウェハ倍率及びステッパフィールドオフセットへの個々のステッパ応答を定量化するために、同じ手法が有益である。原則的に、変換行列を生じさせ、ステッパアライメント手法のステージの有効性を定量化するために、このようなウェハが有益である。
【００５８】
多くのステッパの場合、設置又はメンテナンス入力画面を介して利用可能である他の調節可能なパラメータがある。一例として、スキャナは、典型的に、走査の揺れ及び走査倍率を表すさらなる用語を有する。本発明は、これらのさらなるパラメータにも同様に応用可能である。
【００５９】
使用前にモデルが検証されることが好ましい。モデルを検証することにより、製造前に補正及びモデルの修正が可能となる。これにより、完全なものより程度が低い、より悪いことには、傷物のモデルを基にした製造を防ぐことができる。任意に、利用可能なものより少ない補正可能なものが採用される。
【００６０】
モデルが検証された後、一連の較正プロセスが実行されて、特定のステッパに対して、変換行列Ｔを求める。上述したプロセスは、一次影響に関するものであるが、必要に応じて、又はより高精度の許容差が要求される場合、非線形及び／又はより高次の相互作用の補正に本発明を適用することができる。
【００６１】
変換行列Ｔの構成により、ミスアライメント及び入力補正に対する特定のステッパの応答を見ることができる。単位元とは異なるＴの対角要素は、それぞれの応答が入力補正値と一対一ではないことを示す。２つのＥＸ４ステッパに対して観察されたｘウェハ回転が一例である。また、対角要素の単位元からの偏差により、任意の最適なステッパ設置又は設定が提案される。本願明細書に略述した方法は、ほぼ一定であり、変換行列が必要な場合に、例えば、周期的に再度計算されるとすると、これらの設定誤差を補償することもできる。
【００６２】
多くの場合、式５及び式６で記述された一般的な方法は、ある補正が別の補正に及ぼす影響を補償するオフセットを発生することができる。しかしながら、他の誤差を生じる補正は、明らかなランダム誤差の根源である場合が多い。例えば、ＥＸ４ステッパの場合に、ＲｘＷａｆＲｏｔがＲＣｈｉｐＲｏｔに及ぼす影響について考えてみる。ステッパは、ｘウェハ回転を実行するたびに、フィールドも回転させる。製造環境では、ウェハ回転を自動的に補償することが一般的であるため、ユーザーは、ＲｘＷａｆＲｏｔを補償するのに必要な補正の大きさに気付かずに、誘導されたチップ回転を測定する。その結果、チップ回転は、自動的に補償されるウェハ条件に単に結び付けられるため、他のパラメータよりも入ってくる材料で変動する傾向にある。傾向表トラッキングＲＣｈｉｐＲｏｔは、前のマスキング層のｘウェハ回転の変動という実際の問題ではなくチップ回転を安定化させるための努力が必要とされていることを意味する。
【００６３】
これらの問題を明らかにすることにより、良好なモデリング、良好な誤差補正値などが得られる。場合によるが、これには、製造環境において変数として自動的に補償される誤差がまだいくつかある。
【００６４】
特に、半導体ウェハからなる基板に関して本発明を記載してきたが、多数の位置決め補正が必要である他の形式の基板に本発明を適用することができる。多数の位置決め補正が部材に適用される場合はどこにでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
５×５レチクルフィールドの中心ダイを完全なウェハにわたってマイクロステッピングすることにより作られたひずみのない較正ウェハを示し、各サブフィールドは、要求されたマークのすべてを含み、第２のパターンをそれにアライメントする。
【図２】
ｘウェハオフセットからなる８個の強調されたダイを示す。
【図３】
丸み誤差の実効値をオフセットの関数として示したグラフである。
【図４】
シフトされたダイの配列を表すレイアウトである。
【図５】
表２に示された実験計画表（ＤＯＥ）の測定と予測のミスアライメントのグラフである。
【図６】
ＤＯＥ特徴付けランの予測移動補正と入力のグラフである。
【図７】
ＤＯＥの予測チップ倍率及び回転オフセット補正と入力値のグラフである。
【図８】
ＤＯＥ特徴付けの予測ウェハ倍率及び回転補正と入力値のグラフである。
【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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