(57)【要約】【課題】リソグラフィ装置の基板上で基板アラインメントマークを、またはオーバレイ計量装置でオーバレイ計量目標を自動的に選択する配置構成および方法を提供する。【解決手段】メモリは、選択に使用可能な１つまたは複数のセットの基板アラインメントマークまたはオーバレイ計量目標の位置と、この少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマークまたはオーバレイ計量目標を選択する選択規則とを記憶する。選択規則は、１つまたは複数の選択基準に基づいて基板アラインメントマークまたはオーバレイ計量目標の位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づく。【選択図】図１
2005328061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置の基板上のアラインメントマークを自動的に選択する配置構成で、
プロセッサと、
プロセッサに動作可能な状態で相互接続したメモリとを有し、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則とを含む、機械で読み取り可能な情報を含み、
選択規則は、１つまたは複数の選択基準に基づいて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、プロセッサは、前記選択規則を使用することによって前記適切な基板アラインメントマークを選択するように構成される配置構成。
【請求項２】
前記１つまたは複数の選択基準が、前記リソグラフィ装置によって前記基板上に生成されるその後の層で可能な最善のオーバレイを含む、請求項１に記載の配置構成。
【請求項３】
前記１つまたは複数の選択基準が、リソグラフィ装置の生産性およびリソグラフィ装置の信頼性のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の配置構成。
【請求項４】
メモリがさらに、複数セットの選択規則を記憶し、プロセッサが、どのセットを使用するかに関する命令をオペレータから受信するように構成される、請求項１に記載の配置構成。
【請求項５】
前記選択規則のセットが、値をオペレータが手動で決定できるパラメータを含む、請求項１に記載の配置構成。
【請求項６】
前記選択規則が基板変形モデルに基づく、請求項１に記載の配置構成。
【請求項７】
前記選択規則がマークに基づき、基板で使用可能な個々のマークに作用する、請求項１に記載の配置構成。
【請求項８】
前記選択規則が、
基板上で、その間の距離が最小であるｘスクライブラインの基板アラインメントマークおよびｙスクライブラインの基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項７に記載の配置構成。
【請求項９】
前記選択規則が、
前記基板を支持する基板テーブル上で使用可能な基板テーブルアラインメントマークを通る対角線に可能な限り近くで、予め決定した数のマーク対を選択することと、
基板の最小半径の外側で基板アラインメントマークを選択することと、
最大半径の中であるように基板アラインメントマークを選択することと、
間の相対的位置が全マーク対で同一になるように、マーク対を形成するｘスクライブラインおよびｙスクライブラインの２つの基板アラインメントマークを選択することと
のうち少なくとも１つを含む、請求項８に記載の配置構成。
【請求項１０】
前記最小半径が基板半径の３０％と９０％の間であり、前記最大半径が前記基板半径の５０％と１００％の間である、請求項９に記載の配置構成。
【請求項１１】
前記選択規則が、
基板上の目標半径に可能な限り近くで基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項７に記載の配置構成。
【請求項１２】
前記選択規則が、
基板上の最大半径の中で基板アラインメントマークを選択することと、
基板全体に均質な角度で分布する基板アラインメントマークを選択することと
のうち少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の配置構成。
【請求項１３】
前記目標半径が基板半径の３０％と９０％の間であり、前記最大半径が前記基板半径の５０％と１００％の間である、請求項１２に記載の配置構成。
【請求項１４】
前記選択規則が、ＸおよびＹ方向の鏡面対称を有する基板の対称パターンで、または基板上で同数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成で、前記基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項１１に記載の配置構成。
【請求項１５】
前記選択規則が、基板の中心で基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項１１に記載の配置構成。
【請求項１６】
前記基板が平縁または切り欠きを有し、前記選択規則が、前記平縁または切り欠きから予め画定したゾーンの基板アラインメントマークを選択しないことを含む、請求項１１に記載の配置構成。
【請求項１７】
前記選択規則が、
相互から可能な限り離れている基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項７に記載の配置構成。
【請求項１８】
前記選択規則が、基板上の最大半径内で基板アラインメントマークを選択することを含み、前記最大半径が基板半径の５０％と１００％の間である、請求項１７に記載の配置構成。
【請求項１９】
前記基板が平縁または切り欠きを有し、前記選択規則が、前記平縁または切り欠きから予め画定したゾーンの基板アラインメントマークを選択しないことを含む、請求項１７に記載の配置構成。
【請求項２０】
前記選択規則が、ＸおよびＹ方向の鏡面対称を有する基板の対称パターンで、または基板上で同数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成で、前記基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項１７に記載の配置構成。
【請求項２１】
前記選択規則がフィールドに基づく、つまりリソグラフィ装置の露光フィールドに関連する、請求項１に記載の配置構成。
【請求項２２】
前記選択規則が、
基板の目標半径に可能な限り近くにあるフィールドを選択することを含む、請求項２１に記載の配置構成。
【請求項２３】
前記選択規則が、
最大半径内でフィールドを選択することと、
基板の全体に均質な角度で分布するフィールドを選択することと
のうち少なくとも１つを含む、請求項２２に記載の配置構成。
【請求項２４】
前記目標半径が基板半径の３０％と９０％の間であり、前記最大半径が前記基板半径の５０％と１００％の間である、請求項２３に記載の配置構成。
【請求項２５】
前記基板が平縁または切り欠きを有し、前記規則が、前記平縁または切り欠きから予め画定したゾーンの基板アラインメントマークを選択しないことを含む、請求項２２に記載の配置構成。
【請求項２６】
前記選択規則が、ＸおよびＹ方向の鏡面対称を有する基板の対称パターンで、または基板上で同数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成で、前記基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項２２に記載の配置構成。
【請求項２７】
前記選択規則が、基板の中心でフィールドを選択することを含む、請求項２２に記載の配置構成。
【請求項２８】
前記選択規則が、
相互から可能な限り離れているフィールドを選択することを含む、請求項２１に記載の配置構成。
【請求項２９】
前記選択規則が最大半径内でフィールドを選択することを含み、前記最大半径が基板半径の５０％と１００％の間である、請求項２８に記載の配置構成。
【請求項３０】
前記基板が平縁または切り欠きを有し、前記規則が、前記平縁または切り欠きから予め画定したゾーンの基板アラインメントマークを選択しないことを含む、請求項２８に記載の配置構成。
【請求項３１】
前記選択規則が、ＸおよびＹ方向の鏡面対称を有する基板の対称パターンで、または基板上で同数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成で、前記基板アラインメントマークを選択することを含む、請求項２８に記載の配置構成。
【請求項３２】
リソグラフィ装置であって、
放射線の投影ビームを供給する照明システムと、
パターニングデバイスを支持する支持構造とを有し、パターニングデバイスが、投影ビームの断面にパターンを与える働きをし、さらに、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、
プロセッサと、
プロセッサに動作可能な状態で相互接続したメモリとを有し、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則とを含む、機械で読み取り可能な情報を有し、選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、プロセッサは、前記選択規則を使用することによって前記適切な基板アラインメントマークを選択するように構成され、配置されるリソグラフィ装置
【請求項３３】
前記リソグラフィ装置が、前記プロセッサに接続されて、前記選択された基板アラインメントマークを検出するように配置構成された検出器を有し、前記リソグラフィ装置が、前記検出器で検出されたような前記選択された基板アラインメントマークを使用することにより、前記基板テーブル上で前記基板を位置合わせするように配置構成される、請求項３２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３４】
リソグラフィ装置の基板上の基板アラインメントマークを自動的に選択する方法であって、
選択規則を評価することを含み、規則は、１つまたは複数の選択基準に基づいて基板アラインメントマークのグループの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、さらに、
評価した選択規則に基づき、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークから適切な基板アラインメントマークを選択することを含む方法。
【請求項３５】
デバイス製造方法であって、
基板テーブル上に基板を設けることと、
選択規則を評価することとを含み、規則は、１つまたは複数の選択基準に基づいて基板アラインメントマークのグループの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、さらに、
評価した選択規則に基づき、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークから適切な基板アラインメントマークを選択することと、
前記選択された基板アラインメントマークを検出器で検出することと、
前記選択された基板アラインメントマークを使用することにより、前記基板テーブル上で前記基板を位置合わせすることと、
照明システムを使用して放射線の投影ビームを供給することと、
投影ビームの断面にパターンをパターン形成することと、
パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影することとを含む方法。
【請求項３６】
オーバレイ測定システムの基盤上でオーバレイ計量目標を自動的に選択する配置構成であって、
プロセッサと、
プロセッサと動作可能な状態で相互接続するメモリとを有し、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットのオーバレイ計量目標の位置と、この少なくとも１つのセットから適切なオーバレイ計量目標を選択する選択規則とを含む、機械で読み取り可能な情報を含み、
選択規則は、１つまたは複数の選択基準に基づいてオーバレイ計量目標の位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、プロセッサは、前記選択規則を使用することによって前記適切な基板アラインメントマークを選択するように構成される配置構成。
【請求項３７】
前記選択規則が目標に基づき、基板上で使用可能な個々の目標に作用する、請求項３６に記載の配置構成。
【請求項３８】
前記選択規則が、リソグラフィ装置の露光フィールドに関連する、請求項３６に記載の配置構成。
【請求項３９】
オーバレイ測定システムであって、
プロセッサと、
プロセッサと動作可能な状態で相互接続するメモリとを有し、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットのオーバレイ計量目標の位置と、この少なくとも１つのセットから適切なオーバレイ計量目標を選択する選択規則とを含む、機械で読み取り可能な情報を含み、
選択規則は、１つまたは複数の選択基準に基づいてオーバレイ計量目標の位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、プロセッサは、前記選択規則を使用することによって前記適切な基板アラインメントマークを選択するように構成されるシステム。
【請求項４０】
プロセッサおよびプロセッサに接続するメモリを有するオーバレイ測定システムの基板上でオーバレイ計量目標を自動的に選択する方法であって、メモリは、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットのオーバレイ計量目標の位置と、この少なくとも１つのセットから適切なオーバレイ計量目標を選択する選択規則と記憶し、選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じてオーバレイ計量目標の位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、方法が、前記選択規則を使用して、前記適切なオーバレイ計量目標を選択することを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ねアラインメントシステムに、特にリソグラフィ装置またはオーバレイ測定装置でのその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この状況で、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができ、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいは幾つかのダイの一部を有する）に描像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の基準方向（「走査」方向）にマスクパターンを投影ビームで徐々に走査し、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。
【０００３】
このようなリソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、描像ステップにおいて少なくとも部分的に放射線感光材（レジスト）の層で覆われた基板上にパターンが描像される。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種の工程を経る。露光後、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像形体の測定／検査といったような他の工程を通る。この工程の配列は、例えばＩＣといったような素子の個々の層をパターニングするための基準として使用される。このようなパターニングされた層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。これらは全て個々の層を仕上げるためのものである。幾つかの層が必要とされる場合には、工程全体、もしくはその変形態様をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうしたプロセスに関するさらなる情報については、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４が引用される。
【０００４】
上述した製造プロセスでは、特に描像ステップ中に、基板およびマスクを相互に対して高い精度で個々のオブジェクトテーブル上に位置決めする必要がある。そのために、基板上およびマスク内にアラインメントマークを設ける。例えば国際特許第ＷＯ９８／３９６８９号または米国特許第４，７７８，２７５号を引用すればアラインメントシステムを使用して、マスクのマークを基板上の対応するマークと位置合わせすることができる。基板上のマークがマスク内の対応する基準点に正確に位置合わせされていない場合は、このアラインメントエラーが、基板上の連続層に露光された２つのイメージの重ね合わせにエラーを引き起こす。２つの像の重ね合わせのエラーを、通常はオーバレイエラーと呼ぶ。大きいオーバレイエラーが生じると、基板または最終的に基板から切り取られるデバイスが、品質検査中に不合格となることがある。オーバレイエラーは、オーバレイ測定装置にてオーバレイ計量目標のシフトを測定することによって判断される。各目標の１つの部分を第１層に印刷する。各目標の別の部分を、第２層または第１層の隣接する像に印刷する。基板の特定位置におけるオーバレイエラーは、目標の２つの印刷された部分間のシフトと等しい。
【０００５】
リソグラフィ投影装置で新しい基板を製造すべき場合に遂行する最初のステップの一つは、基板上のレジストの第１層上でアラインメントマークを露光することである。このようなマークは、基板上にあるレジストの引き続く層で露光すべき引き続く像を位置合わせするために使用する。これらの引き続く層を仕上げるために必要で追加する層の付着および処理は、アラインメントマークに影響することがあり、したがってアラインメントマークは基板の面でシフトすることがある。これは、基板上の層間にオーバレイエラーを引き起こす。このようなオーバレイエラーを軽減するための産業界の一つの流れは、基板の最上のレジスト層で露光するアラインメントマークを多くすることであり、これは第１レジスト層のアラインメントマークに自動的に位置合わせされる。次に、これらの上方のレジスト層を位置合わせする目的で、上方のレジスト層にあるこれらのアラインメントマークを使用する。
【０００６】
各レジスト層に、多くの、例えば１００、あるいはそれ以上ものこのようなアラインメントマークがあってよい。これらのアラインメントマークを全て使用するわけではない。全てが、例えば使用に適切であるとは限らず、あるいは全てを使用すると、測定の精度が向上せず、しかしてはるかに長い時間がかかるからである。したがって、各レジスト層のマークのセットから、２つ以上の適切なアラインメントマークを選択しなければならない。これまでは、位置合わせの目的で、レジスト層ごとに例えば２対のマーク（マークの対は、相互に非常に近い位置にあるＸマークとＹマークの組み合わせであり、Ｘ位置とＹ位置の両方の測定に使用することができる）を使用していた。現在では、産業界は、ウェハステージ上の基板の実際の位置、およびその実際の形状に関して、さらに正確な情報を獲得するために、基板上で測定するアラインメントマークを増加させる方向にある。デュアルステージの機械では、全体的なスループットに影響せずに、例えば１６対のマークを使用することができる。この情報を露光中に使用して、マークが露光される層への最善のオーバレイを達成する。
【０００７】
産業界のさらなる流れは、製造物ダイ間のスクライブライン内で露光されるアラインメントマークを使用することである。これらのアラインメントマークは、製造物およびオーバレイ計量目標とともに１つのリソグラフィステップで露光される。
【０００８】
このような２つの流れの結果、基板上の周期的なＸ、Ｙパターンにおいて全像の中心に対して固定した位置にアラインメントマークが存在する。リソグラフィ装置のオペレータまたはプロセスエンジニアは、基板に存在するこれらのアラインメントマーク全部からサブセットを選択するという作業を有し、このサブセットは特定の予め決定された基準に適合したものである。しかし、オペレータは幾つかの問題に直面する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
複数の層で、基板の物理的像の同じ位置で露光されたアラインメントマークを選択する方法を知る必要がある。これは、複数の層で同じマーク上で位置合わせしたい、という意味ではない。上記で説明したように、現在では大部分のオペレータが、幾つかのプロセスステップ後に、既に位置合わせした下の方のレジスト層にある以前のマークに近いスクライブラインに小さいオフセットで、新しいマークを露光する。
【００１０】
基板上で使用可能な全マークから、最善のオーバレイを与えるマーク対（Ｘ−マークとＹ−マークで１対）のセットを選択する必要がある。下にあるウェハの変形モデルに応じて、幾つかのマーク分布モデルが可能である。
【００１１】
特別な問題はウェハ捕捉である。ウェハ捕捉の段階では、基板の回転がよく分からず、Ｘ−Ｙマーク対を形成するＸおよびＹマーク（異なるスクライブラインにある）は、可能な限り近くにある必要がある一方、マーク対自体は、可能な限り離れていなければならない。
【００１２】
さらに、オペレータにとって一般的な問題は、最善のオーバレイのため、さらに最高の生産性のために、選択したマークのレイアウトを最適化する必要があることである。つまり、スループットの損失を削減するために、全マークの測定に必要な時間を、可能な限り短くする必要がある。したがって、オペレータは、基板上で選択したアラインメントマークのレイアウトを最適化し、１）オーバレイ、２）生産性、および３）堅牢性（つまり信頼性）の最適なセットを発見するための全ての知識を有していなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、本発明の実施形態の一態様は、予め決定されたアラインメントマークのセットから適切なセットのマーク対を選択するプロセスを単純にすることである。
【００１４】
そのために、本発明は、リソグラフィ装置の基板上のアラインメントマークを自動的に選択する配置構成で、プロセッサおよびプロセッサに接続したメモリを有し、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則とを記憶し、選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、プロセッサは、選択規則を使用することによって適切な基板アラインメントマークを選択するように構成される配置構成を提供する。
【００１５】
したがって、以下で説明する本発明は、使用可能な知識および規則を自動化することによってオペレータを支援する。基板上のアラインメントマークの選択プロセスの自動化は、レシピ生成を頻繁に実行する状況で、特に有用である。ここで「レシピ」とは、リソグラフィ装置の適切なコンピュータに記憶され、基板上の位置、作成するための露光ステップ、使用するアラインメントモデルなど、アラインメントマークに関する全てのデータを有するファイルを指す。
【００１６】
第１実施形態の第１の例では、選択規則はマークに基づき、基板上で使用可能な個々のマークに作用する。
【００１７】
しかし、第１実施形態の第２の例では、選択規則はフィールドに基づく、つまりリソグラフィ装置の露光フィールドに関連する。
【００１８】
第１実施形態に関して、本発明は、放射線の投影ビームを供給する照明システムと、パターニングデバイスを支持する支持構造とを有し、パターニングデバイスが、投影ビームの断面にパターンを与える働きをし、さらに基板を保持する基板テーブルと、パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、プロセッサおよびプロセッサに接続したメモリとを有し、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則とを記憶し、選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、プロセッサは、選択規則を使用することによって適切な基板を選択するように構成されるリソグラフィ装置にも関する。
【００１９】
さらに第１実施形態に関して、本発明は、プロセッサおよびプロセッサに接続するメモリを有するリソグラフィ装置の基板の基板アラインメントマークを自動的に選択する方法で、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則とを記憶し、選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、プロセッサは、選択規則を使用することによって適切な基板を選択するように構成される方法にも関する。
【００２０】
最後に第１実施形態に関して、本発明は、デバイス製造方法で、基板テーブル上に基板を設けることと、プロセッサおよびプロセッサに接続するメモリを有するリソグラフィ装置の前記基板の基板アラインメントマークを自動的に選択することとを含み、メモリは、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則とを記憶し、選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも１つに基づき、方法が、前記選択規則を使用して前記適切な基板アラインメントマークを選択することと、検出器で前記選択された基板アラインメントマークを検出することと、前記選択された基板アラインメントマークを使用して、前記基板テーブル上で前記基板を位置合わせすることと、照明システムを使用して放射線の投影ビームを提供することと、投影ビームの断面にパターンを与えるためにパターニングデバイスを使用することと、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影することとを含む方法に関する。
【００２１】
アラインメントマークとは別に、基板上の周期的Ｘ、Ｙパターンにおける全像の中心に対する固定位置には、オーバレイ計量目標も存在する。オーバレイ計量装置のオペレータは、基板上に存在する全てのこのようなオーバレイ計量目標からサブセットを選択する作業を有する。しかし、オペレータは幾つかの問題に直面することになる。
【００２２】
基板上で達成されるオーバレイを表す正確かつ確実な測定結果を与えるオーバレイ計量目標のセット（Ｘ方向とＹ方向の両方のオーバレイは、同じ目標で測定する）を選択する必要がある。精度および信頼性は、異なるオーバレイ計量目標でより多くのオーバレイ測定を実行することによって向上するが、オーバレイ計量目標の測定数を増加させると、生産性に影響する。つまり、オーバレイ計量マークの測定に必要な時間は、スループットの損失を減少させるために、可能な限り短くなければならない。
【００２３】
フィールド当たりのオーバレイ計量目標の数、およびフィールドにおけるその位置は、一定で、例えばフィールド当たり４つのオーバレイ計量目標があるか、オーバレイ計量目標の数およびその位置は、元となるウェハのモデルに応じてフィールドごとに変化してもよい。この場合、測定すべきオーバレイ計量目標の数を減少させることができる一方、測定の精度にほとんど影響せず、生産性が向上する。
【００２４】
特別な問題はウェハ捕捉である。ウェハ捕捉中に、基板の回転はよく分からず、オーバレイ計量目標は、捕捉するために可能な限り相互から離れている必要がある。
【００２５】
したがって、本発明の実施形態の一態様は、予め決定したオーバレイ計量目標のセットから適切なセットのオーバレイ計量目標を選択するプロセスを単純化することである。
【００２６】
理解されるように、使用可能なマークのセットから基板上のアラインメントマークを選択する問題は、オーバレイ計量目標を選択する問題とほぼ同一である。したがって、以下では本発明を主にアラインメントマークおよびリソグラフィ装置に関して説明するが、その記述は、オーバレイ検査装置と組み合わせたオーバレイ計量目標にも同等に適用可能である。
【００２７】
本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。
【００２８】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。
【００２９】
本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分にパターンを生成するよう、投影ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスまたは構造を指すものとして広義に解釈されるべきである。投影ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００３０】
パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができ、これにより、反射ビームはパターン化される。
【００３１】
支持構造はパターニングデバイスの重量を支持、つまり担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かなどの他の状況に応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持は、機械的締め付け、真空、または他の締め付け技術、例えば真空状況での静電締め付けを使用することができる。支持構造は、例えばフレームまたはテーブルでよく、これは必要に応じて固定式となるか、可動式でよく、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。
【００３２】
本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。
【００３３】
照明システムは、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う屈折、反射、および反射屈折光学構成要素などの様々なタイプの光学構成要素も含むことができ、こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。
【００３４】
リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。
【００３５】
リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸漬するタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの第一要素との間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるため、当技術分野で周知である。
【００３６】
本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ投影装置を概略的に示したものである。この装置は、
−  放射線（例えば可視光線、ＵＶ放射線またはさらに低い周波数の放射線）の投影ビームＰＢを供給する照明システム（照明装置）ＩＬと、
−  パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、かつ、品目ＰＬに対して正確にパターニングデバイスの位置決めを行う第一位置決め装置ＰＭに連結を行った第一支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−  基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持し、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め装置ＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
−  パターニングデバイスＭＡによって投影ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像する投影システム（例えば屈折性投影レンズ）ＰＬを有する。
【００３８】
ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、本装置は反射タイプでよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）。さらに、図示の装置は単一ステージタイプである。デュアルステージタイプを代わりに使用してもよい。
【００３９】
照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線のビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な配光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを有するビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに、放射線システムと呼ぶことができる。
【００４０】
照明装置ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節可能な光学素子を有してよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の様々な構成要素を有する。照明装置は、投影ビームＰＢと呼ばれ、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する、調整された投影ビームを提供する。
【００４１】
投影ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束するレンズＰＬを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴおよびＷＴの運動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けで実現される。しかし、ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。
【００４２】
ここに表した装置は、例えば以下のモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、投影ビームに与えたパターン全体が１回の作動（すなわち１回の静止露光）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢにより照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査する一方、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。
【００４３】
上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。
【００４４】
図２は、基板テーブルＷＴの上面図、投影ビームＰＢの方向で見た図を示す。基板テーブルＷＴが基板Ｗを支持する。基板テーブルＷＴは、少なくとも２つの別個のテーブルアラインメントマーク６、８を有する。これは、アラインメントプレート２、４それぞれに位置する。基板テーブルのアラインメントマーク６、８は、格子を有するように図示されている。格子６、８の下には、図４に関して以下で説明するように、フォトダイオードなどのセンサを設ける。
【００４５】
基板Ｗは一般的に円形の形状であるが、いわゆる「平縁」と呼ばれる小さい平縁１２が設けられる。当業者に知られているように、代わりに切り欠きを使用することができる。基板Ｗはリソグラフィ装置で露光され、幾つかの同一の半導体チップを生成する。そのために、基板Ｗを複数のダイ１４に分割され、これは、それぞれｘおよびｙ方向に延在するスクライブライン１６ｘおよび１６ｙによって相互から分離される（ｙ方向は、リソグラフィ装置が基板Ｗ上で引き続く露光を実行する方向である）。各ダイは１つの半導体チップに相当する。複数のダイは一緒になってフィールドを構成し、これは１マスク像に対応する区域と定義される。スクライブラインは、基板を別個のチップになるようにソーイングまたは切断する位置である。基板Ｗ上には、この区域が小さすぎてチップが生成されない部分１８があってもよい。
【００４６】
平縁１２は、当業者に知られているように、いわゆる「プレアライナ」（図示せず）内で基板テーブルＷＴ上に基板Ｗを配置するために使用される。平縁１２の代わりに、切り欠きのように円形形状の別の物理的に検出可能な偏差を使用してもよい。
【００４７】
しかし、プレアライナが実行する事前アラインメントステップは、規定された公差内でまさに所望の位置で基板テーブルＷＴ上に基板Ｗを配置するには、十分に正確ではない。したがって、基板Ｗはそれ自体に、例えば図１の基準信号Ｐ１、Ｐ２で識別されるような幾つかのアラインメントマークを設ける。このようなアラインメントマークは、あらゆる種類の形状を有してよい。図３ａおよび図３ｂは幾つかの例を示す。図３ａは、チップの形成に無用な基板Ｗの部分１８に設ける基板アラインメントマーク２０の例を示す。図３ｂは、スクライブライン１６ｘ、１６ｙに設ける基板アラインメントマークの例を示す。
【００４８】
特に単一ステージのリソグラフィ装置では、２つまたは恐らく４つのこのようなアラインメントマークを使用することが一般的である。次に、これらの基板アラインメントマークを、例えば米国特許第４，７７８，２７５号および国際特許第ＷＯ９８／３９６８９号で詳細に説明されているように、マスクＭＡ上のマスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２（図１）に直接位置合わせする。
【００４９】
しかし、位置合わせの精度を向上させるために、産業の流れの一つは、２つまたは４つより多いアラインメントマークを使用することである。これは、デュアル（または多）ステージリソグラフィ装置で実行できるので有利であり、ここでは基板Ｗを、正確な位置合わせのためにより多くの時間および空間が得られる、露光中のステージから遠いステージで、基板テーブルＷＴ上に非常に正確に位置合わせすることができる。
【００５０】
デュアルステージリソグラフィ装置での位置合わせについて、図４に関して説明する。図４は、２つのステージを示し、一方は図の左手側にあり、一方は右手側にある。左手側には、露光ステージから遠いステージが図示されている。このステージでは、露光のために基板Ｗを準備し、基板ステージＷＴ上で非常に正確な位置合わせが行われる。そのために、適切なプロセッサ２６によって制御された適切な検出器２５によって、基板アラインメントマークＰ１を検出する。検出器２５によって実行する測定を、プロセッサ２６に送信する。プロセッサ２６は、ｘ、ｙ面で基板テーブルＷＴの厳密な位置を検出する干渉計（図４には図示しないが、図１では「ＩＦ」で図示）にも接続される。これらの干渉計の出力を検出器２５が実行する測定と比較することにより、プロセッサ２６は基板アラインメントマークＰ１の位置を厳密に測定することができる。検出器２５は、他の基板アラインメントマークＰ２を測定し、対応するその測定結果をプロセッサ２６に送信するのにも使用される。これで、プロセッサ２６は、検出器２５からの全ての測定結果を干渉計ＩＦの出力と比較することによって、基板テーブルＷＴ上の基板２の厳密な位置を計算することができる。これはその後の２つのステップ、つまり「ウェハ捕捉」ステップおよび「高精度ウェハ位置合わせ」ステップで実行される。当業者には知られているように、ウェハ捕捉ステップでは、±１μｍの精度が達成され、高精度ウェハ位置合わせステップでは、１ｎｍの精度を達成することができる。
【００５１】
基板テーブルＷＴ上で厳密に位置合わせした後、基板Ｗおよび基板テーブルＷＴを、図４の右手側で示すように、一緒に露光ステージへと移動させる。露光ステージで、基板テーブルＷＴおよび基板Ｗは投影システムＰＬ（ここではレンズとして図示）の下にある。露光ステージでは、基板Ｗおよび基板テーブルＷＴをマスクＭＡと位置合わせする必要がある。そのために、マスクＭＡにマスクマークを設け、その１つがＭ１で示されている。この位置合わせを実行するために、マスクマークＭ１、Ｍ２を基板テーブルのアラインメントマーク６、８と位置合わせする。これで十分であるのは、基板Ｗが基板テーブルＷＴに既に位置合わせされているからである。基板テーブルアラインメントマークの格子の下には、個々のフォトダイオードを設け、そのうち１つ２４が図示されている。フォトダイオード２４はプロセッサ２６に接続される。
【００５２】
位置合わせを実行するために、露光ビームと同じ波長を有してよい放射線ビーム３２を、マスクマークＭ１に向ける。放射線ビーム３２は、マスクマークＭ１によって回折され、投影システムＰＬを介して基板アラインメントマーク８に描像される。像は、投影システムＰＬの逆倍増率で決定された通りに、マスクマークＭ１のサイズと比較してサイズが縮小する。基板アラインメントマーク８を通過し、光検出器２４に当たる像の光の量に応じて、プロセッサは、位置合わせが終了したか否かを結論することができる。
【００５３】
位置合わせの精度を改善するために、産業の流れは、２つまたは４つだけではなく、より多くの基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用することにある。現在では多数の基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２が使用可能である。これは、製造物ダイ間のスクライブラインで露光され、したがって全像の中心に対して固定した位置で、基板の周期的なｘ、ｙパターンで使用可能である。多くの半導体デバイスで、幾つかのプロセスステップ後に、レジスト内で新しいセットの基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２が露光される。新しいセットの基板アラインメントマークは、位置合わせされる以前の層にあるアラインメントマークのセットに対して、わずかにずれる。各層には、１００以上もの基板アラインメントマークがあってよい。
【００５４】
リソグラフィ装置のオペレータは、アラインメントマーク対のセットを選択しなければならず、各対は、スクライブライン１６ｘに１つの基板ライン面とマーク、スクライブライン１６ｙに１つを有する。現在、これは手動のプロセスである。オペレータは、自身の経験および経験則を使用して、最善のセットの基板アラインメント対を選択する。そのために、例えばモニタ（図示せず）がオペレータに対して、それが選択できる全ての可能なアラインメントマークを示す。マウス（図示せず）でクリックすることにより、オペレータは、プロセッサ２６に何を選択したかを通知することができる。その選択は、予想されるオーバレイによって決定される。基板Ｗ上に安定して正確な格子（ｘ、ｙ系）があることが非常に重要である。このｘ、ｙ格子は、例えば温度変化のせいなどで処理中に変化することがある。これは、基板ＷのいわゆるＲＴＥモデル（ＲＴＥ＝回転、平行運動、拡大）で表すことがある。ウェハの形状をさらに正確に述べる別の（より高次の）モデルも、使用することがある。
【００５５】
適切な基板アラインメントマークを選択するために重要な考慮事項は、基板変形モデルから導出することができ、その結果、１つまたは複数の適切なマーク分布モデル、つまり使用に適した基板アラインメントマークのセットになる。基板変形モデルは、マークを露光した後に実行するプロセスステップに応じて、マイクの像、またはマークが印刷される基板を変形する規則を有する。例えば、層をマークに載せ、これは検出器２５がマークを検出するために使用する検出器の光の伝搬路に影響し、その結果、マーク（例えばマークを構成する格子のライン）の位置検出が不正確になる。現在では、引き続くプロセスステップによるマークの不正確な位置検出について、よりよく理解するために多くの研究が実施されている。例えば米国特許公報第２００２１４７５２０号およびＣ．Ｊ．Ｇｏｕｌｄ，ｅ．ａ．の「金属層オーバレイプロセスに適用する先進のプロセス制御」（”Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  Ｍｅｔａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｏｖｅｒｌａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ”）ＳＰＩＥ＿５３７８−４（２００４年１月２２日）を参照されたい。
【００５６】
本発明によると、選択に使用可能な少なくとも１セットの基板アラインメントマーク、およびこの少なくとも１つのセットから適切な基板アラインメントマーク対を選択する選択規則が、メモリ２８に記憶されている。選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じて、どの基板アラインメントマークの位置が最適か、場合によっては何個の所望のマーク対が最適かに関しての実験的および理論的知識に基づく。このような基準は、可能な限り最善のオーバレイでよい。しかし、達成可能な最善のオーバレイに基づく選択は、時間がかかりすぎ、その結果、スループットの損失がある。したがって、実施形態では、予め決定されたオーバレイの要件が与えられると、スループットに対して最適である基板アラインメントマーク対のセットを選択する規則のセットを適用する。他方で、他の実施形態では予め決定されたスループットの要件が与えられると、オーバレイに対して最適である基板アラインメントマーク対のセットを選択する選択規則のセットを使用することができる。選択規則のセット数は固定されていない。これは設計の選択肢に依存する。さらに、任意の規則のセットには、オペレータが手動で決定できるパラメータがある。その場合、プロセッサ２６は、モニタ（図示せず）などを介してオペレータに所望のパラメータ値を入力するよう要求する。このようなパラメータは、オーバレイおよびスループットであるか、それに関連したものでよい。基板変形モデルを使用して、選択規則を定義することができる。
【００５７】
予め画定されたウェハ変形モデルに基づいてアラインメントマークを選択するメカニズムは、オーバレイ計量目標の選択にも適用することができる。このようなオーバレイ計量目標では、ウェハ形状モデリングの精度は、例えばフィールドの縮尺および回転を測定するなどの、基板上のオーバレイ計量目標のレイアウトに依存し、露光したフィールドごとに複数のオーバレイ計量目標を測定しなければならない。通常、フィールドごとに４つのオーバレイ計量目標を、フィールドの４つの隅で測定する。
【００５８】
アラインメントマークの選択規則の例は、以下の通りである。
−  マークに基づく選択。ここでは、基板Ｗ上で使用可能な個々のマークに作用する選択規則（またはアルゴリズム）のセットを使用する。選択規則のセットは、基板上でマークを１回露光するフィールドの先験的知識を有さない。
−  フィールドに基づく選択。ここでは、基板上でマークを１回露光するフィールドに主に作用する選択規則のセットを使用する。１つまたは複数の最適フィールドを選択した後、各最適フィールドに伴う基板アラインメントマークの全て（またはセット）を、位置合わせに使用する。これらの選択規則からの利点は、２つ以上の層で、同じフィールドに関連する基板アラインメントマークを使用するが、使用する個々のマークは、高い方のプロセス層でマークを再画定するので、層ごとに異なってよく、個々のアラインメントマークの位置は、フィールドにおけるその位置に連結され、したがってフィールドの縮尺およびフィールドの回転のようなフィールド特性を決定できることである。
【００５９】
次に、これらの２つの選択規則について、アラインメントマークおよび図５に関してさらに詳細に説明する。
【００６０】
マークに基づく規則
マークに基づく規則は、以下のレイアウトのうち１つを使用してよい。
１．ウェハ捕捉レイアウト
２．円形レイアウト
３．一様なレイアウト
【００６１】
ウェハ捕捉レイアウト
マークに基づく規則は、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗのウェハ捕捉中に使用できるので有利である。以下の特性が適用可能である。
−  選択規則はマークに基づく。一緒になって対を形成するｘスクライブライン１６ｘの基板アラインメントマークとｙスクライブライン１６ｙの基板アラインメントマークとの間の距離は、最小限でなければならない。ＸＹ対のＸマークとＹマークとの間の小さい距離は、基板テーブルＷＴに基板を装填する時に初期基板回転が大きい場合、モデリングアルゴリズムの堅牢性を保証する。
−  マーク対の予め決定された数、例えば４は、生産性の理由から、つまり予め決定されたスループットの要件に適合するために、基板テーブルのアラインメントマーク６、８を通して対角線３４に可能な限り近づくよう選択する。この予め決定された数は固定してよいが、代替的にオペレータから受信した入力パラメータでもよい。予め決定された数のマーク対は、２個組でよい。各目標位置で第１および第２マーク対のグループを有するという概念は、１つまたは２つのマークが位置合わせに失敗した場合に、第２対がバックアップマーク対として働くということである。
−  基板アラインメントマークは、最小半径Ｒｍｉｎの外側でなければならない。この場合もこのパラメータは固定するか、オペレータから受信すべき入力パラメータでよい。パラメータＲｍｉｎが入力パラメータである場合、基板半径Ｒｓｕｂの３０％と９０％の間、例えば７０％のデフォルト値を有してよい。基板アラインメントマークをＲｓｕｂの例えば７０％という半径の外側にするという概念は、個々のマークの位置は極めて高い精度では分からないが、高精度で基板の回転を測定するということである。
−  基板アラインメントマークは、最大半径Ｒｍａｘの外側であってはならない。この場合も、このパラメータは固定するか、オペレータから受信すべき入力パラメータでよい。パラメータＲｍａｘが入力パラメータである場合、基板半径Ｒｓｕｂの５０％と１００％の間、例えば９５％のデフォルト値を有してよい。マークが外径Ｒｍａｘの外側にないという概念は、基板の縁部における処理の不均質性に対する感受性が低い。
【００６２】
マークは、最小半径Ｒｍｉｎの外側および最大半径Ｒｍａｘの内側で、対角線３４に可能な限り近くで選択する。したがって、マークは基板の中心に対してほぼ中心に位置決めされる。理論的分析およびシミュレーションに基づき、このセンタリングしたレイアウトは、信頼性と精度との両方を改善し、これも経験的データによって支援される。このレイアウトでは、他のレイアウトに関して測定値を最も少なく外挿しなければならないという事実が、重要な要因として認識される。
【００６３】
円形レイアウト
円形レイアウトでは以下の特性が適用可能である。
−  選択されるマークは、目標半径に可能な限り近くなければならない。目標半径は入力パラメータでよく、その値はオペレータによって入力される。デフォルトの目標半径はＲｓｕｂの３０％と９０％の間、例えば７０％でよい。基板アラインメントマークを可能な限り目標半径に近づけるという概念は、経験上処理による変形が最小であることが分かっている基板の位置にてマーク上で位置合わせすることである。理論的観点から、Ｒｓｕｂの７０％の円の囲まれた基板面積は、この円の外側にある基板の面積と等しく、したがって内挿面積と外挿面積とを釣り合わせる。それと同時に、最大外挿距離（Ｒｓｕｂの３０％）は、最大内挿距離（Ｒｓｕｂの７０％）よりはるかに小さく、したがって外挿に対する内挿入の優れた精度を補償する。
−  選択されるマークは、１）Ｘおよび／またはＹ方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または２）基板上で同数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのＸ−Ｙ座標のレイアウトは、ウェハテーブルＷＴ位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
−  選択されるマークは、最大半径の外側にあってはならない。この場合も、最大半径は入力パラメータでよい。適切なデフォルト値は、Ｒｓｕｂの５０％と１００％の間、例えば９０％でよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
−  選択されるマークは、基板Ｗ全体に均等な角度で分布しなければならない。均質な角度で分布する円形レイアウトでは、測定される全てのマークが、ウェハのモデルパラメータ（特に基板の回転および基板の拡大）に同等に寄与するが、他のレイアウトでは、分布の外側に位置するマークが、分布の内側に位置するマークより、実際に基板の回転および基板の拡大を支配する。
−  選択されるマークの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが入力するか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
−  円形分布の中心にある１つまたは複数のマークを、余分な測定値として追加することができる。基板の中心に位置するこのマークは、基板上の点対称位置によるマークの非対称性を引き起こすプロセスの効果からの影響が最も少ないからである。
【００６４】
一様なレイアウト
一様なレイアウトでは、以下の特性が適用可能である。
−  選択されるマークは、相互から可能な限り遠くに隔置しなければならない。これは、基板全体への一様な広がりを保証し、局所的な基板の変形が、使用するウェハモデルの支配的要因である場合に、特に有用である。局所的ウェハ変形モデルは、不均質なウェハ温度プロフィールの効果、さらにＲＴＰ処理による基板の応力効果を補償することができる。理論的観点から、最大内挿距離は、一様な分布にて最小になる。
−  選択されるマークは、１）Ｘおよび／またはＹ方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または２）基板上で同数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのＸ−Ｙ座標のレイアウトは、ウェハテーブルＷＴ位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
−  選択されるマークは、最大半径の外側にあってはならない。これは、Ｒｓｕｂの５０％と１００％の間、例えば９０％のデフォルト値を有する入力パラメータでよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
−  選択されるマークの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが指定する入力パラメータであるか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
【００６５】
マークに基づく規則は、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗのウェハ捕捉および高精度ウェハ位置合わせで使用すると有利である。
【００６６】
フィールドに基づく規則
フィールドに基づく規則は、以下のレイアウトのうち１つを使用することができる。
１．円形レイアウト
２．一様なレイアウト
【００６７】
円形レイアウト
円形レイアウトでは、以下の特性が適用可能である。
−  規則はフィールドに基づく。個々のマーク位置は、選択されるフィールドの結果に影響しない。
−  選択されるフィールドは、可能な限り目標半径に近くなければならない。目標半径は入力パラメータでよく、その値はオペレータによって入力される。デフォルトの目標半径はＲｓｕｂの３０％と９０％の間、例えば７０％でよい。理論的観点から、Ｒｓｕｂの７０％の円の囲まれた基板面積は、この円の外側にある基板の面積と等しく、したがって内挿面積と外挿面積とを釣り合わせる。それと同時に、最大外挿距離（Ｒｓｕｂの３０％）は、最大内挿距離（Ｒｓｕｂの７０％）よりはるかに小さく、したがって外挿に対する内挿入の優れた精度を補償する。
−  選択されるフィールドは、１）Ｘおよび／またはＹ方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または２）基板上で多数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのＸ−Ｙ座標のレイアウトは、ウェハテーブルＷＴ位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
−  選択されるフィールドは、最大半径の外側にあってはならない。この場合も、最大半径は入力パラメータでよい。適切なデフォルト値は、Ｒｓｕｂの５０％と１００％の間、例えば９０％でよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
−  選択されるフィールドは、基板Ｗ全体に均等な角度で分布しなければならない。均質な角度で分布する円形レイアウトでは、測定される全てのマークが、ウェハのモデルパラメータ（特に基板の回転および基板の拡大）に同等に寄与するが、他のレイアウトでは、分布の外側に位置するマークが、分布の内側に位置するマークより、実際に基板の回転および基板の拡大を支配する。
−  選択されるフィールドの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが入力するか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
−  円形分布の中心にあるフィールドを、余分な測定値として追加することができる。基板の中心に位置するこのフィールドは、基板上の点対称位置によるマークの非対称性を引き起こすプロセスの効果からの影響が最も少ないからである。
【００６８】
最適フィールドをこのように決定したら、基板アラインメントマークの検出は、選択される全フィールドの全基板アラインメントマークで実行する。しかし、実施形態ではプロセッサ２６がオペレータに、選択されたフィールド内で適切な基板アラインメントマークを選択するように要求することが可能である。オペレータは、１層のみに印刷されるアラインメントマークに選択肢を制限することが非常に多い。各フィールドで層ごとに複数のアラインメントマークを印刷する場合、選択されたフィールドの全マークを選択することができるか、生産性の理由から、全フィールドで等しい、またはフィールドごとに変化するそのサブセットを選択することができる。
【００６９】
一様なレイアウト
一様なレイアウトでは、以下の特性が適用可能である。
−  選択規則はフィールドに基づく。個々のマーク位置は結果に影響しない。
−  選択されるフィールドは、相互から可能な限り遠くに隔置しなければならない。これは、基板全体への一様な広がりを保証し、局所的な基板の変形が、使用するウェハモデルの支配的要因である場合に、特に有用である。局所的ウェハ変形モデルは、不均質なウェハ温度プロフィールの効果、さらにＲＴＰ処理による基板の応力効果を補償することができる。理論的観点から、最大内挿距離は、一様な分布にて最小になる。
−  選択されるフィールドは、１）Ｘおよび／またはＹ方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または２）基板上で多数のＸおよびＹ座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのＸ−Ｙ座標のレイアウトは、ウェハテーブルＷＴ位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
−  選択されるフィールドは、最大半径の外側にあってはならない。これは、Ｒｓｕｂの５０％と１００％の間、例えば９０％のデフォルト値を有する入力パラメータでよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
−  選択されるフィールドの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが指定する入力パラメータであるか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
【００７０】
この場合も、最適フィールドをこのように決定したら、基板アラインメントマークの検出は、選択される全フィールドの全基板アラインメントマークで実行する。しかし、実施形態ではプロセッサ２６がオペレータに、選択されたフィールド内で適切な基板アラインメントマークを選択するように要求することが可能である。
【００７１】
フィールドに基づく規則は、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗの高精度ウェハ位置合わせで、または計量の検証に使用すると有利である。
【００７２】
上記で説明した通りの本発明は、アラインメントマークに関して最新技術に関連する幾つかの問題を解決する。
−  基板Ｗの全層に関連するプロセスの積み重ね全体を通して、１つの物理的ダイに関連した基板アラインメントマークの使用を保証するが、位置合わせに実際に使用する基板アラインメントマークは、引き続く層で一新し、したがってプロセスの積み重ねを通して上昇するにつれて変更することができる。
−  生産性も考慮に入れ、元になる基板変形モデルに応じて選択された基板アラインメントマークの最善のセットを提供する。
−  ２つのマーク間の距離が最小になるように、自身のｘおよびｙスクライブライン１６ｘ、１６ｙに基板アラインメントマークの対の組み合わせを提供する。
−  高速のマーク選択を提供する。
【００７３】
上記で詳述したような選択規則は、一般的にオーバレイ計量目標にも同等に適用可能である。ここで、オーバレイ計量目標への適用に関して、図６から図８ｃに関連して簡単に説明する。
【００７４】
図６は、オーバレイ測定の配置構成を概略的に示す。オーバレイ計量目標３６を設けた基板Ｗを、オーバレイ測定装置３８に設置する。オーバレイ測定装置３８は、図１で示すようなリソグラフィシステムの外側に位置する。オーバレイ測定装置３８は、プロセッサ４２に接続されたセンサ４０を有する。プロセッサ４２は、オーバレイ測定装置３８の内側または外側に位置してよい。プロセッサ４２はメモリ４４に接続される。メモリ４４は、選択に使用可能な少なくとも１セットのオーバレイ計量目標の位置、さらにこのセットから適切なオーバレイ計量目標を選択する選択規則を記憶する。選択規則は、１つまたは複数の選択基準に応じてオーバレイ計量目標の位置が最適になる実験的および理論的知識に基づく。
【００７５】
センサ４０は、これらの選択規則およびオーバレイ計量目標のこれらの位置に基づいて、プロセッサ４２によって制御され（一般的に、これは「レシピ」または「ジョブ」を介して実行される）、オーバレイ計量目標３６を検出して、測定信号からオーバレイのデータを演繹するように構成されたプロセッサ４２に測定信号を送信する。図６のセンサ４０は、メモリ４４（またはその他）に記憶された適切なソフトウェアによって制御される光学ＣＣＤ像センサでよい。ＣＣＤ像センサは、当業者に知られ、詳細な説明は不要と思われる。
【００７６】
図７ａは、オーバレイ計量目標３６を概略的に示す。オーバレイ計量目標３６は、図７ｂで別個に図示された第１オーバレイ計量目標部分３６ａを有し、これは例えば基板Ｗの第１層に配置され、その第１層の金属線として生成される。オーバレイ計量目標３６は、図７ｃで別個に図示された第２オーバレイ計量目標部分３６ｂを有し、これは第２層に配置され、通常は測定時に第１層の頂部にレジストのパターンとして実装される。
【００７７】
図８ａ、図８ｂおよび図８ｃは、オーバレイ測定に使用するためにある全ての可能なオーバレイ計量目標のうち幾つかのみを選択するためにセンサ４０を制御する場合、プロセッサ４２によって適用される選択規則の例を示す。図８ａおよび図８ｂでは、選択規則はフィールドに基づき、図８ｃでは選択規則は目標に基づく。
【００７８】
図８ａの構成では、選択規則は均質なレイアウトに基づく。つまり、フィールドごとのオーバレイ計量目標３６の数が固定され（図８ａでは、この数は４である）、選択されたフィールドが基板Ｗ全体に均質に分布する。
【００７９】
図８ｂの構成では、選択規則は対称のレイアウトに基づく。つまり、フィールドごとのオーバレイ計量目標３６の数が固定され（図８ｂでは、この数は４である）、選択されたフィールドが、基板Ｗの中心の周囲で基板Ｗ全体に対称に分布する。
【００８０】
図８ｃの構成では、選択規則は目標に基づく。これは、上記で説明したマークに基づく選択規則と匹敵するが、オーバレイ計量目標と、それが露光されるフィールドとの関係が、ここではまだ存在する。図８ｃは、この構成で、部分的に基板半径の外側にあるフィールド１４でオーバレイ計量目標３６を選択することが可能であることを示す。
【００８１】
目標選択規則の１つの方法は、フィールドに基づく方法より、フィールドを多くするが、フィールド当たりの目標は少なくすることに基づく。しかし、使用すべき目標３６の数は同じでよく、その結果、オーバレイ測定装置３８での測定時間が同じになる。別の方法は、フィールドに基づく方法の場合と同数のフィールドを使用するが、フィールドごとの目標を少なくすることであり、その結果、同じ時間でより多くの基板Ｗのオーバレイを測定することが可能になる。
【００８２】
本発明をオーバレイ計量目標３６に適用すると、オーバレイ計量目標３６の最新技術に関連する以下の問題が解決される。
−  基板Ｗの全層に関連するプロセスの積み重ね全体を通して、１つの物理的ダイに関連したオーバレイ計量目標の使用を保証するが、位置合わせに実際に使用する基板アラインメントマークは、引き続く層で一新し、したがってプロセスの積み重ねを通して上昇するにつれて変更することができる。
−  元になる基板変形モデルに応じて達成されたオーバレイを表す、最善のセットの選択した基板オーバレイ計量目標を提供する。
−  生産性を考慮に入れ、フィールド間およびフィールド内パラメータの両方を正確に決定できるように、オーバレイ計量目標の組み合わせを提供する。
−  高速のオーバレイ計量目標選択を提供する。
【００８３】
以上、本発明の特定の実施形態を以上で説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。本説明は本発明を制限する意図ではない。
【００８４】
例えば、上述した実施形態では、１つの単位毒プロセッサ２６を参照する。当業者には明白であるように、実行すべき機能は、相互に接続できる幾つかのプロセッサによって実行することができる。さらに、幾つかのメモリがあってよい。１つのウェハステージしかないか、複数のアラインメントセンサがあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。
【図２】図１による配置構成に使用する基板ステージを示したものである。
【図３】基板に使用できるアラインメントマークの例を示したものである。
【図４】基板とマスクを位置合わせするために、基板上のアラインメントマークおよび基板ステージおよびマスクステージ上のマークを使用できる方法を示したものである。
【図５】選択規則の使用を説明するために、基板テーブル上の基板を示したものである。
【図６】オーバレイ測定の配置構成を概略的に示したものである。
【図７】オーバレイ計量目標を概略的に示したものである。
【図８】オーバレイ計量目標の選択規則の幾つかの例を示したものである。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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