(57)【要約】【課題】限られた測定点数で精度の高い露光重ね合わせ検査を行うことができるようにすること。【解決手段】本発明は、予め、第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得する工程と（ステップＳ１）、検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得する工程と（ステップＳ２）、ｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求める工程と（ステップＳ３）、ｎ点のディストーションマッチングデータと線形成分ずれ量とから検査対象となる基板の１ショット領域のｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出する工程と（ステップＳ４）を備えている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査する方法において、
予め、第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得する工程と、
検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得する工程と、
前記ｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求める工程と、
前記ｎ点のディストーションマッチングデータと前記線形成分ずれ量とから前記検査対象となる基板の１ショット領域の前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出する工程と
を備えることを特徴とする露光ずれ検査方法。
【請求項２】
前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出した後、その位置ずれ量に基づいて新たな線形成分ずれ量を求める
ことを特徴とする請求項１記載の露光ずれ検査方法。
【請求項３】
基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査する装置において、
第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得するデータ入力手段と、
検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段で取得したｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求めるとともに、前記データ入力手段で取得したｎ点のディストーションマッチングデータと前記線形成分ずれ量とから前記検査対象となる基板の１ショット領域の前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする露光ずれ検査装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量から新たな線形成分ずれ量を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の露光ずれ検査装置。
【請求項５】
基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査するプログラムにおいて、
第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得するステップと、
検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得するステップと、
前記ｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求めるステップと、
前記ｎ点のディストーションマッチングデータと前記線形成分ずれ量とから前記検査対象となる基板の１ショット領域の前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出するステップと
を備えることを特徴とする露光ずれ検査プログラム。
【請求項６】
前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出した後、その位置ずれ量に基づいて新たな線形成分ずれ量を求める
ことを特徴とする請求項５記載の露光ずれ検査プログラム。
【請求項７】
基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査するプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体において、
第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得するステップと、
検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得するステップと、
前記ｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求めるステップと、
前記ｎ点のディストーションマッチングデータと前記線形成分ずれ量とから前記検査対象となる基板の１ショット領域の前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出するステップと
を備える露光ずれ検査プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項８】
前記ｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出した後、その位置ずれ量に基づいて新たな線形成分ずれ量を求める
ことを特徴とする請求項７記載の露光ずれ検査プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置による基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査する方法、装置およびプログラムならびにコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィ技術によってウェハ等の基板にパターンを形成していく半導体装置の製造では、下地に合わせて上地をパターニングしていく方法をとる限り、その重ね合わせ精度が重要となる。パターン露光を行う露光装置には、装置自身の揺らぎや各ロットの揺らぎがあるため、リソグラフィプロセス終了後、重ね合わせ精度の測定を行い、各ロットの良否を判定する必要がある。
【０００３】
特に、デバイスの集積化が進み、パターン形成のマージンが小さくなってきており、重ね合わせ精度の実力に対して余裕がなくなっていることから、重ね合わせ測定による検査をより正確に行い、精度良く判定する必要がある。
【０００４】
従来、重ね合わせの測定方法は、マークの配置エリア、検査測定時間などの制限があるため、露光エリア内の一部のみをサンプリング測定し、そのロットの結果としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、露光エリア内の未測定エリアには誤差成分が残留しており、このようなサンプリング測定方法では精度の高い結果を得ることができないという問題が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査する方法において、予め、第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得する工程と、検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得する工程と、ｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求める工程と、ｎ点のディストーションマッチングデータと線形成分ずれ量とから検査対象となる基板の１ショット領域のｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出する工程とを備える。
【０００７】
また、本発明は、基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査する装置において、第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得するデータ入力手段と、検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得するデータ取得手段と、データ取得手段で取得したｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求めるとともに、データ入力手段で取得したｎ点のディストーションマッチングデータと線形成分ずれ量とから検査対象となる基板の１ショット領域のｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出する算出手段とを備えるものでもある。
【０００８】
また、本発明は、基板への第１の露光と、その後に行う第２の露光とで形成されるパターンの位置ずれを検査するプログラムにおいて、第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得するステップと、検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得するステップと、ｍ点の位置ずれ量から線形成分ずれ量を求めるステップと、ｎ点のディストーションマッチングデータと線形成分ずれ量とから検査対象となる基板の１ショット領域のｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出するステップとを備えるものでもある。また、このプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体でもある。
【０００９】
このような本発明では、予め露光装置自体の露光ずれに起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（自然数）取得しておき、検査対象となる基板への第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｎより小さい自然数）して、そこから線形成分ずれ量を算出し、先に取得したｎ点のディストーションマッチングデータに線形成分ずれ量を合わせてｎ点分の位置ずれ量を算出する。これにより、検査対象となる基板の１ショット領域での検査点数はｍ点で済むとともに、ディストーションマッチングデータと線形成分ずれ量とからｎ点分の正確な位置ずれ量を算出できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る露光ずれ検査方法の概略を説明するフローチャートである。本実施形態の露光ずれ検査方法は、例えば半導体ウェハへのパターン形成における第１の露光と、その後に行う第２の露光とで、形成されるパターンの位置ずれを検査する方法である。
【００１１】
先ず、ステップＳ１に示すように、予め、露光装置を用いた第１の露光における露光条件と第２の露光における露光条件との相違に起因するディストーションマッチングデータを１ショット領域当たりｎ点（ｎは自然数）取得し、データベースに蓄積しておく。
【００１２】
次に、ステップＳ２に示すように、露光を行った検査対象の基板を用い、第１の露光および第２の露光後のパターンの位置ずれ量を１ショット領域当たりｍ点（ｍはｎより小さい自然数）取得する。
【００１３】
次いで、ステップＳ３に示すように、先に取得したｍ点の位置ずれ量から露光装置で補正することのできる線形成分ずれ量を求める処理を行う。そして、ステップＳ４に示すように、データベースから読み込んだｎ点のディストーションマッチングデータと線形成分ずれ量とから、検査対象となる基板の１ショット領域のｎ点に対応する各位置の露光での位置ずれ量を算出する処理を行う。
【００１４】
このような流れによって、検査対象となる基板について１ショット領域当たりｍ点の測定のみで、ｎ点分の正確なデータを算出することができ、限られた時間で精度の高い露光位置ずれを検証できるようになる。
【００１５】
ここで、第１の露光と第２の露光でのパターンの位置ずれを測定するマークについて説明する。図２は、測定用マークを説明する模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。すなわち、第１の露光によって形成される第１マークＰ１は、例えば平面視略正方形から成り、基板Ｓ上に形成される。また、第２の露光によって形成される第２マークＰ２は、例えば、第１マークＰ１より小さな平面視略正方形から構成され、第１マークＰ１を覆う絶縁層Ｉ上に形成される。
【００１６】
設計上では、この第１マークＰ１の中心と第２マークＰ２の中心とが一致していれば第１の露光と第２の露光での露光ずれは発生していないことになる。したがって、第１マークＰ１と第２のマークＰ２との中心位置を各々算出することで、そのずれ量（例えば、Ｘ方向およびＹ方向のずれ量）が第１の露光と第２の露光との露光ずれ量になる。
【００１７】
図３は、測定用マークの配置を説明する模式図である。測定用マーク（図中×印参照）はウェハ等の基板Ｓにおける１回の露光（１ショット）領域内に数カ所配置されている。例えば、１ショット領域の中心および四隅の計５カ所に設けられている。検査対象となる基板Ｓの露光ずれ量を測定する場合には、１枚の基板Ｓのうち数ショット（例えば、図中斜線で示すショット）を選択して、各ショット内の測定用マークを用いて各々露光ずれ量を算出する。通常、１枚の基板Ｓで合計数百の露光ずれ量が算出される。
【００１８】
本実施形態では、このように実際に測定・算出した各露光ずれ量のほか、予め１ショット領域で取得したディストーションマッチングデータの測定点での露光ずれ量をも算出し、短時間で精度の高い露光ずれ検証を行う点に特徴がある。
【００１９】
次に、本実施形態の露光ずれ測定方法の具体例を説明する。先ず、図４に基づきディストーションマッチングデータの取得方法を説明する。すなわち、ディストーションマッチングデータを取得するには、露光エリア内に多数の重ね合わせ検査マークを配置した専用のマスクにて、第１の露光（１ｓｔ工程）を処理する装置、照明条件にて露光を行う。
【００２０】
次に第２の露光（２ｎｄ工程）を処理する装置、照明条件にてそのウェハに重ね合わせ露光し、１ｓｔと２ｎｄの露光エリア内の重ね合わせずれ量残留分を測定してディストーションマッチング（Ｘ，Ｙ）＝（Ａ１，Ｂ１）、（Ａ２，Ｂ２）、…、（Ａｎ，Ｂｎ）を計測する。ディストーションマッチングデータは、１ショット領域当たりｎ点取得しておく。
【００２１】
ディストーションマッチングデータは露光装置自体がもつ露光ずれを表すもので、この計測を定期的に行うことにより常に最新のマッチング結果を算出しておく。
【００２２】
次に、検査対象となる基板の露光ずれの測定を図５に基づき説明する。ここでは、検査対象となる基板Ｓの図中上下左右中央の５つのショットについて、第１の露光と第２の露光でのパターンの重ね合わせずれの検査の結果を求め、ここから線形成分のずれ量（Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｍ、Ｑ１、Ｑ２、…、Ｑｍ）を算出する。
【００２３】
ここで、線形成分ずれ量とは、露光装置側で補正できるずれ量であり、例えばオフセットＸ，Ｙ、ウェハ倍率Ｘ，Ｙ、ウェハローテーション、直交度、ショット倍率Ｘ，Ｙ、ショットローテーションＸ，Ｙなどが挙げられる。
【００２４】
検査対象となる基板Ｓの重ね合わせずれの検査は、１ショット領域当たりｍ点（図５に示す例では４点）測定する。ｍはｎより小さい自然数であり、これによって測定時間の短縮化を図ることができる。
【００２５】
次に、図６に示すように、予め取得した最近のディストーションマッチングデータ（Ａ１，Ｂ１）〜（Ａｎ，Ｂｎ）のｎ点について、先に算出したｍ点での線形成分ずれ量を用いて線形補正をほどこし、ｎ点の各位置での露光位置ずれ量を計算する。
【００２６】
例えば、（Ａ１，Ｂ１）ポイントの配置座標を（Ｃ１，Ｄ１）、（Ａ２，Ｂ２）の座標を（Ｃ２，Ｄ２）、…、（Ａｎ，Ｂｎ）の座標を（Ｃｎ，Ｄｎ）とすると、露光位置ずれ値（Ｅ１，Ｆｎ）〜（Ｅｎ，Ｆｎ）は以下の式で表される。
【００２７】
Ｅ１＝Ａ１＋ｈ１×Ｃ１×Ｐ１＋…＋ｈｍ×Ｃ１×Ｐｍ＋ｋ１×Ｄ１×Ｐ１＋…＋ｋｍ×Ｄ１×Ｐｍ
Ｅ２＝Ａ２＋ｈ１×Ｃ２×Ｐ１＋…＋ｈｍ×Ｃ２×Ｐｍ＋ｋ１×Ｄ２×Ｐ１＋…＋ｋｍ×Ｄ２×Ｐｍ
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・
・
Ｅｎ＝Ａｎ＋ｈ１×Ｃｎ×Ｐ１＋…＋ｈｍ×Ｃｎ×Ｐｍ＋ｋ１×Ｄｎ×Ｐ１＋…＋ｋｍ×Ｄｎ×Ｐｍ
Ｆ１＝Ａ１＋ｒ１×Ｃ１×Ｐ１＋…＋ｒｍ×Ｃ１×Ｐｍ＋ｓ１×Ｄ１×Ｐ１＋…＋ｓｍ×Ｄ１×Ｐｍ
Ｆ２＝Ａ２＋ｒ１×Ｃ２×Ｐ１＋…＋ｒｍ×Ｃ２×Ｐｍ＋ｓ１×Ｄ２×Ｐ１＋…＋ｓｍ×Ｄ２×Ｐｍ
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Ｆｎ＝Ａｎ＋ｒ１×Ｃｎ×Ｐ１＋…＋ｒｍ×Ｃｎ×Ｐｍ＋ｓ１×Ｄｎ×Ｐ１＋…＋ｓｍ×Ｄｎ×Ｐｍ
ここでｈ１〜ｈｍ、ｋ１〜ｋｍ、ｒ１〜ｒｍ、ｓ１〜ｓｍは係数とする。
【００２８】
上記の計算によって求めた（Ｅ１，Ｆｎ）〜（Ｅｎ，Ｆｎ）の結果を用い、そのロットの良否を判定する。
【００２９】
次に、図７に示すように、（Ｅ１，Ｆｎ）〜（Ｅｎ，Ｆｎ）の結果から実ロットの線形成分ずれ量を再度算出する。この結果を（Ｕ１、Ｕ２、…、Ｕｍ、Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｍ）とする。そして、この値を次ロットにフィードバック（重ね合わせずれ補正）する。
【００３０】
前ロットの使用補正値を（Ｗ１、Ｗ２、…、Ｗｍ、Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚｍ）とすると、新補正値（Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍ、Ｈ１、Ｈ２、…、Ｈｍ）は以下の計算で求まる。
【００３１】
Ｇ１＝Ｗ１−Ｕ１　　Ｈ１＝Ｚ１−Ｖ１
Ｇ２＝Ｗ２−Ｕ２　　Ｈ２＝Ｚ２−Ｖ２
・
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Ｇｍ＝Ｗｍ−Ｕｍ　　Ｈｍ＝Ｚｍ−Ｖｍ
【００３２】
また、上記は過去１ロットの計算結果だが、複数ロットの結果から決定してもよい。この値を使用して露光することにより、次ロットもより精度良く露光ができることになる。なお、各ロットの良否判定は、算出されたずれ量の最大（Ｗｏｒｓｔ）または平均値と標準偏差（ａｖｅ＋ｎσ）で判定することができる。
【００３３】
次に、この露光ずれ検査方法を実現する装置（露光ずれ検査装置）について説明する。この装置では、上記説明した露光ずれ検査方法を全て自動で行うことができる。図８は、本実施形態に係る露光ずれ検査装置を説明する構成図である。
【００３４】
すなわち、この露光ずれ検査装置は、ホストコンピュータ１を中心として構成されており、データベースＤ／Ｂからディストーションマッチングデータを取得するデータ入力手段と、検査対象となる基板での露光位置ずれ量を取得するデータ取得手段と、取得したディストーションマッチングデータおよび露光位置ずれ量に基づき１ショット領域内での各点の位置ずれ量を算出する算出手段とを備えている。なお、本実施形態では、データ入力手段、データ取得手段および算出手段はホストコンピュータ１で実行されるプログラムによって実現されている。
【００３５】
先ず、１ｓｔと２ｎｄの重ね合わせずれ量残留分（ディストーションマッチング）を重ね合わせ測定機４で計測し、その結果（Ａ１，Ｂ１）、（Ａ２，Ｂ２）、…、（Ａｎ，Ｂｎ）を定期的にシステム上のデータベースＤ／Ｂに保存しておく。この結果は固定値でも良いし、定期的に更新しても良い。
【００３６】
次に、露光機２で製品ロットを露光し、重ね合わせ測定機３で重ね合わせ検査を行う。検査終了時に得られた結果（Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｍ、Ｑ１、Ｑ２、…、Ｑｍ）をホストコンピュータ１に計上する。計上すると同時に、ホストコンピュータ１にて補正計算を自動で行い、露光位置ずれ量（Ｅ１，Ｆｎ）〜（Ｅｎ，Ｆｎ）を算出する。そこで、その結果が予め設定された規格内がどうかの判定を自動で行う。（ロット良否自動判定）スペック内であれば、次工程へ、スペック外であれば、再生処理を行う。
【００３７】
次に、（Ｅ１，Ｆｎ）〜（Ｅｎ，Ｆｎ）の結果から実ロットの線形成分のずれ量（Ｕ１、Ｕ２、…、Ｕｍ、Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｍ）を算出する。各ロットの算出結果をホストにて保持しておく。
【００３８】
そして、次ロットがリソグラフィ工程処理開始時に、新補正値（Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍ、Ｈ１、Ｈ２、…、Ｈｍ）を算出する。得られた、新補正値をロット処理時にホストから送信しその値にて、ロットの処理を行う。これにより、線形成分ずれ量を高精度に補正でき、次ロットの露光ずれを減少させることが可能となる。
【００３９】
なお、上記説明した露光位置ずれ測定装置はホストコンピュータ１で実行されるプログラムのほか、ハードウェアとして構成してもよく、またプログラムを格納したＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されたり、ネットワークを介して配信されるよう構成してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、限られた測定点数でも精度の高い露光位置ずれ量を算出でき、短時間でも高精度な重ね合わせ検査を行うことが可能となる。これにより、少ない測定点数で製品の良否判定を的確に行うことができ、露光位置ずれ測定装置の処理能力の向上および構成の簡素化によるコストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る露光ずれ検査方法の概略を説明するフローチャートである。
【図２】測定用マークを説明する模式図である。
【図３】測定用マークの配置を説明する模式図である。
【図４】ディストーションマッチングデータの取得方法を説明する図である。
【図５】検査対象となる基板の露光ずれの測定を説明する図である。
【図６】各位置における露光位置ずれの算出を説明する図である。
【図７】新たな線形成分ずれ量の算出を説明する図である。
【図８】本実施形態に係る露光ずれ検査装置を説明する構成図である。
【符号の説明】
１…ホストコンピュータ、２…露光機、３…重ね合わせ測定機、４…重ね合わせ測定機、Ｐ１…第１マーク、Ｐ２…第２マーク、Ｓ…基板
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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