(57)【要約】【課題】  露光装置の転写精度を損なうことなく、複数の転写パターンの合わせズレの低減を可能とする露光装置補正システムを提供する。【解決手段】  転写された第1検査パターンと第1検査パターンに位置合わせして転写された第2検査パターンの合わせズレを算出するズレ算出部320、合わせズレと第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似する近似部322、複数のパラメータを、第2検査パターンを転写した露光装置が制約する有効範囲内に丸める丸め部325、丸められた値を推定量として用いて、第1検査パターンと第2検査パターンの算出ズレを逆算する逆算部324、合わせズレから算出ズレを差し引く残差算出部327、推定量を保存する推定量記憶部206、及び推定量記憶部206に保存された推定量の総和に基づいて露光装置を補正し、合わせズレを低減させる制御装置151を備える。【選択図】    図1
2007027429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写された前記第1検査パターンと前記第1検査パターンに位置合わせして転写された第2検査パターンの合わせズレを算出するズレ算出部と、
前記合わせズレと前記第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似する近似部と、
前記複数のパラメータを、前記第2検査パターンを転写した露光装置が制約する有効範囲内に丸める丸め部と、
前記丸められた値を推定量として用いて、前記第1検査パターンと前記第2検査パターンの算出ズレを逆算する逆算部と、
前記合わせズレから前記算出ズレを差し引く残差算出部と、
前記推定量を保存する推定量記憶部と、
前記推定量記憶部に保存された前記推定量の総和に基づいて前記露光装置を補正し、前記合わせズレを低減させる制御装置
とを備えることを特徴とする露光装置補正システム。
【請求項２】
転写された第1検査パターンと、前記第1検査パターンに位置合わせして転写された第2検査パターンとを測定するステップと、
前記第1検査パターンと前記第2検査パターンの合わせズレを算出するステップと、
前記合わせズレと前記第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似するステップと、
前記複数のパラメータを、前記第2検査パターンを転写した露光装置が制約する有効範囲内に丸めるステップと、
前記丸められた値を推定量として用いて、前記第1検査パターンと前記第2検査パターンの算出ズレを逆算するステップと、
前記合わせズレから前記算出ズレを差し引くステップと、
前記近似するステップ、前記丸めるステップ、前記逆算するステップ、及び前記差し引くステップを繰り返すことにより算出される前記推定量の総和に基づいて前記露光装置を補正し、前記合わせズレを低減させるステップ
とを含むことを特徴とする露光装置補正方法。
【請求項３】
前記複数のパラメータのうち、前記値が丸められたパラメータは、前記近似するステップの処理対象から除外するステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の露光装置補正方法。
【請求項４】
第１の露光装置で被処理基体に塗布された第１製品レジスト上に第１配線パターンを転写するステップと、
前記第１製品レジストの前記第１配線パターンをマスクとして前記被処理基体を加工するステップと、
前記第1の露光装置で検査ウェハ上に転写された第1検査パターンと、第2の露光装置で前記第1検査パターンに位置合わせして前記検査ウェハ上に転写された第2検査パターンとを測定するステップと、
前記第1検査パターンと前記第2検査パターンの合わせズレを算出するステップと、
前記合わせズレと前記第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似するステップと、
前記複数のパラメータを、前記第2の露光装置が制約する有効範囲内に丸めるステップと、
前記丸められた値を推定量として用いて、前記第1検査パターンと前記第2検査パターンの算出ズレを逆算するステップと、
前記合わせズレから前記算出ズレを差し引くステップと、
前記近似するステップ、前記丸めるステップ、前記逆算するステップ、及び前記差し引くステップを繰り返すことにより算出される前記推定量の総和に基づいて前記第2の露光装置を補正し、前記合わせズレを低減させるステップと、
前記補正された第2の露光装置で前記被処理基体に塗布された第2製品レジスト上に前記第1配線パターンに位置合わせして第2配線パターンを転写するステップと、
前記第2製品レジストの第2配線パターンをマスクとして前記被処理基体を加工するステップ
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記複数のパラメータのうち、前記値が丸められたパラメータは、前記近似するステップの処理対象から除外するステップを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置の補正技術に係り、特に、露光装置補正システム、露光装置補正方法、及び半導体装置の製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
積層構造を有する半導体装置を製造する場合、積層構造の各層に露光装置を用いてパターンを転写するリソグラフィ工程が実施される。精度の高い半導体装置を製造するには、各層に転写されるパターンを同一平面領域上に重ね合わせる必要がある。しかし異なる露光装置で一連の製造工程を進めた場合、それぞれの露光装置の有する精度誤差により、各層に転写されるパターンのショット形状が全く同一とならない場合がある。したがって、下層に転写された第1検査パターンと、上層に転写される第2検査パターンとの「合わせズレ」を解消する補正技術がリソグラフィ工程に採用されている（例えば、特許文献１参照。）。従来の補正技術では、x-y座標系が定義された平面に第1及び第2検査パターンが転写されるものとして、下記(1)及び(2)式を用いて座標(x, y)と座標(x, y)における第1及び第2検査パターンのx方向の合わせズレex及びy方向の合わせズレeyとの関係を近似していた。
【０００３】
ex = k1 + k3x + k5y   …(1)
ey = k2 + k4y + k6x    …(2)
(1)及び(2)式のパラメータk1〜k6のそれぞれの最小二乗推定量（以下、推定量とする。）に基づいて、露光装置の精度誤差を補正することが可能である。しかし、半導体装置の微細化が進むにつれて、(1)及び(2)式のような1次の近似関数で用いられるパラメータk1〜k6のみに基づいては、充分に露光装置の補正を行えなくなってきた。そのため下記(3)及び(4)式のように、より高次の近似関数で座標(x, y)と合わせズレex, eyを近似する方法が近年採用されている。
【０００４】
ex = k1 + k2x + k5y + k7x2 + k9xy + k11y2 + k13x3 + k15x2y + k17xy2 + k19y3  …(3)
ey = k2 + k4y + k6x + k8y2 + k10xy + k12x2 + k14y3 + k16xy2 + k18x2y + k20y3   …(4)
ここで、露光装置の光学系の精度誤差は、(3)及び(4)式の2次以上の項に係るパラメータk7〜k20のそれぞれの推定量に基づいて補正することができる。しかし光学系の補正は、第1及び第2検査パターンのショット形状の歪み補正に効果的である反面、焦点ズレや収差の変動等の副作用を伴う。したがって(3)及び(4)式のパラメータk7〜k20のそれぞれの推定量をそのまま用いて露光装置を補正すると、第2検査パターンの転写精度が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−３３８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、露光装置の転写精度を損なうことなく、複数の転写パターンの合わせズレの低減を可能とする露光装置補正システム、露光装置補正方法、及び半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の第1の特徴は、（イ）転写された第1検査パターンと第1検査パターンに位置合わせして転写された第2検査パターンの合わせズレを算出するズレ算出部と、（ロ）合わせズレと第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似する近似部と、（ハ）複数のパラメータを、第2検査パターンを転写した露光装置が制約する有効範囲内に丸める丸め部と、（ニ）丸められた値を推定量として用いて、第1検査パターンと第2検査パターンの算出ズレを逆算する逆算部と、（ホ）合わせズレから算出ズレを差し引く残差算出部と、（ヘ）推定量を保存する推定量記憶部と、（ト）推定量記憶部に保存された推定量の総和に基づいて露光装置を補正し、合わせズレを低減させる制御装置とを備える露光装置補正システムであることを要旨とする。
【０００７】
本発明の第2の特徴は、（イ）転写された第1検査パターンと、第1検査パターンに位置合わせして転写された第2検査パターンとを測定するステップと、（ロ）第1検査パターンと第2検査パターンの合わせズレを算出するステップと、（ハ）合わせズレと第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似するステップと、（ニ）複数のパラメータを、第2検査パターンを転写した露光装置が制約する有効範囲内に丸めるステップと、（ホ）丸められた値を推定量として用いて、第1検査パターンと第2検査パターンの算出ズレを逆算するステップと、（ヘ）合わせズレから算出ズレを差し引くステップと、（ト）近似するステップ、丸めるステップ、逆算するステップ、及び差し引くステップを繰り返すことにより算出される推定量の総和に基づいて露光装置を補正し、合わせズレを低減させるステップとを含む露光装置補正方法であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第３の特徴は、（イ）第１の露光装置で被処理基体に塗布された第１製品レジスト上に第１配線パターンを転写するステップと、（ロ）第１製品レジストの第１配線パターンをマスクとして被処理基体を加工するステップと、（ハ）第1の露光装置で検査ウェハ上に転写された第1検査パターンと、第2の露光装置で第1検査パターンに位置合わせして検査ウェハ上に転写された第2検査パターンとを測定するステップと、（ニ）第1検査パターンと第2検査パターンの合わせズレを算出するステップと、（ホ）合わせズレと第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似するステップと、（ヘ）複数のパラメータを、第2の露光装置が制約する有効範囲内に丸めるステップと、（ト）丸められた値を推定量として用いて、第1検査パターンと第2検査パターンの算出ズレを逆算するステップと、（チ）合わせズレから算出ズレを差し引くステップと、（リ）近似するステップ、丸めるステップ、逆算するステップ、及び差し引くステップを繰り返すことにより算出される推定量の総和に基づいて第2の露光装置を補正し、合わせズレを低減させるステップと、（ル）補正された第2の露光装置で被処理基体に塗布された第2製品レジスト上に第1配線パターンに位置合わせして第2配線パターンを転写するステップと、（ヤ）第2製品レジストの第2配線パターンをマスクとして被処理基体を加工するステップとを含む半導体装置の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、露光装置の転写精度を損なうことなく、複数の転写パターンの合わせズレの低減を可能とする露光装置補正システム、露光装置補正方法、及び半導体装置の製造方法を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお以下の示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
実施の形態に係る第1の露光装置3a及び第2の露光装置3bに接続可能な露光装置補正システムは、図1に示すように、第1検査ウェハ上に転写された第1検査パターンと、第1検査パターンに位置合わせして第2検査ウェハ上に転写された第2検査パターンとを測定する測定装置333、及び中央演算処理装置(CPU)300を有する。CPU300は、ズレ算出部320、近似部322、丸め部325、逆算部324、残差算出部327、及び加算部303を有する。CPU300にはデータ記憶装置200が接続され、データ記憶装置200は推定量記憶部206を有する。
【００１２】
ズレ算出部320は、第1検査パターンと第2検査パターンの合わせズレを算出する。近似部322は、合わせズレと第2検査パターンを含む座標系との関係を、複数のパラメータを用いて近似する。丸め部325は、複数のパラメータを、第2検査パターンを転写した第2の露光装置3bが制約する有効範囲内に丸める丸め処理を実行する。逆算部324は、丸められた値を推定量として用いて、第1検査パターンと第2検査パターンの算出ズレを逆算する。残差算出部327は、合わせズレから算出ズレを差し引く。推定量記憶部206は推定量を保存する。加算部303は、推定量記憶部206に保存された推定量の総和を算出する。CPU300には推定量の総和に基づいて第2の露光装置3bの光学系等を補正し、合わせズレを低減させる制御装置151が接続されている。制御装置151に第1の露光装置3a及び第2の露光装置3bが接続されている。
【００１３】
第1の露光装置3aは、図2に示すように、照明光学系14を有する。照明光学系14は、例えば波長193nmのフッ化アルゴンレーザ等の照明光を発する照明光源41、照明光源41の下部に配置される開口絞りホルダ58、照明光源41より照射された照明光を偏光にする偏光子59、照明光を集光する集光光学系43、及び集光光学系43の下部に配置されるスリットホルダ54を有する。第1の露光装置3aはさらにスリットホルダ54の下部に配置されるレチクルステージ51、レチクルステージ51の下部に配置される投影光学系42、投影光学系42の下部に配置されるウェハステージ32を備える。偏光子59には偏光子調節機構70が接続される。偏光子調節機構70は偏光子59の配置位置を調節し、照明光の偏光方向を調節する。
【００１４】
投影光学系42には、図3に示すように、複数のレンズエレメント142, 242, 342が含まれている。ここでレンズエレメント142にはピエゾ素子等のレンズ駆動部24a, 24bが接続されている。レンズ駆動部24a, 24bのそれぞれは加えられる駆動電圧によって独立して制御され、レンズエレメント142を光軸に直交する面に対して任意の角度に傾け、あるいはレンズエレメント142を光軸方向に移動させる。
【００１５】
図2に示すレチクルステージ51は、レチクル用XYステージ81、レチクル用XYステージ81上部に配置されたレチクル用可動軸83a, 83b、レチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれでレチクル用XYステージ81に接続されるレチクル用Z傾斜ステージ82を備える。レチクルステージ51にはレチクルステージ駆動部97が接続される。レチクルステージ駆動部97はレチクル用XYステージ81を水平方向に走査する。またレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、レチクル用Z傾斜ステージ82はレチクル用XYステージ81によって水平方向に位置決めされ、かつレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。レチクル用Z傾斜ステージ82端部にはレチクル用移動鏡98が配置される。レチクル用Z傾斜ステージ82の配置位置はレチクル用移動鏡98に対向して配置されたレチクル用レーザ干渉計99で計測される。
【００１６】
ウェハステージ32は、ウェハ用XYステージ91、ウェハ用XYステージ91上部に配置されたウェハ用可動軸93a, 93b、ウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれでウェハ用XYステージ91に接続されるウェハ用Z傾斜ステージ92を備える。ウェハステージ32にはウェハステージ駆動部94が接続される。ウェハステージ駆動部94はウェハ用XYステージ91を水平方向に走査する。またウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、ウェハ用Z傾斜ステージ92はウェハ用XYステージ91によって水平方向に位置決めされ、かつウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。ウェハ用Z傾斜ステージ92端部にはウェハ用移動鏡96が配置される。ウェハ用Z傾斜ステージ92の配置位置はウェハ用移動鏡96に対向して配置されたウェハ用レーザ干渉計95で計測される。なお、図1に示す第2の露光装置3bも図2及び図3に示す第1の露光装置3aと同様の構造を有する。
【００１７】
図1に示す測定装置333には、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、及び原子間力顕微鏡(AFM)等が使用可能である。測定装置333は、第1の露光装置3aによって、設計上図4に示す第1検査ウェハ15上の複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)のそれぞれをターゲットに転写された複数の第1検査パターン45a, 45b, 45c, …, 45nが、実際に転写された第1検査ウェハ15上の複数の第1座標(xa1, ya1), (xa2, ya2), (xa3, ya3), …, (xan, yan)を測定する。ここで複数の第1検査パターン45a, 45b, 45c, …, 45nのそれぞれの形状及び大きさは任意であり、円形あるいは矩形の検査パターン、若しくは任意の半導体集積回路パターンが使用可能である。また測定装置333は、第2の露光装置3bによって、設計上図5に示す第2検査ウェハ115上の複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)のそれぞれをターゲットに転写される複数の第2検査パターン145a, 145b, 145c, …, 145nが、実際に転写された第2検査ウェハ115上の複数の第2座標(xb1, yb1), (xb2, yb2), (xb3, yb3), …, (xbn, ybn)を測定する。複数の第2検査パターン145a, 145b, 145c, …, 145nのそれぞれも形状及び大きさは任意であり、複数の第1検査パターン45a, 45b, 45c, …, 45nと各々同じ形状であってもよい。
【００１８】
図4及び図5に示すように、第1の露光装置3aと第2の露光装置3bの装置間誤差により、第1検査ウェハ15上の第1のショット形状25aと第2検査ウェハ115上の第2のショット形状125aは異なる形状となっている。図1に示すCPU300のズレ算出部320は、複数の第2座標(xb1, yb1), (xb2, yb2), (xb3, yb3), …, (xbn, ybn)から複数の第1座標(xa1, ya1), (xa2, ya2), (xa3, ya3), …, (xan, yan)を各々差し引いた複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)を算出する。図6に一例として第2座標(xb2, yb2)から第1座標(xa2, ya2)を差し引いた合わせズレ(ex2, ey2)を示す。またズレ算出部320は、複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)と、複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)との各々を組み合わせたテーブルである図7に示す測定値テーブルを生成する。
【００１９】
図１に示すCPU300は、さらに補正管理部321及び初期化部301を有する。補正管理部321は、第2の露光装置3bの仕様に基づいて、上記(3)及び(4)式の複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれが第2の露光装置3bの補正に使用することが「可能」であるか、あるいは「不可能」であるかを判定する。例えば、第2の露光装置3bがザイデル収差又はゼルニケ収差を補正する収差補性機構を有さないが、ウェハステージ32が駆動可能であり照明光源41から射出される光の波長が可変である場合は、補正管理部321はパラメータk7, k12について使用することが「不可能」と、パラメータk10について使用することが「可能」と判定する。判定結果に基づき、補正管理部321は複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれについて第2の露光装置3bの補正に使用が「可能」であるか「不可能」であるかを記録した図8に示すパラメータマスタを生成する。また図1に示す補正管理部321は、第2の露光装置3bの図2に示すレチクルステージ駆動部97、レチクル用可動軸83a, 83b、ウェハステージ駆動部94、ウェハ用可動軸93a, 93b、及び図3に示すレンズ駆動部24a, 24b等の駆動可能範囲等の制約で規定される複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの上限値と下限値を記録した図9に示す有効範囲マスタを生成する。
【００２０】
図１に示す初期化部301は複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」を記録するための図10に示す作業テーブルを生成する。なお、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」の初期値は、総て0に設定する。また図１に示す初期化部301は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「修正値」を記録するための図11に示す集計テーブルを生成する。「修正値」については、後述する。なお、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「修正値」の初期値は、総て0に設定する。さらに図1に示す初期化部301は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれが近似部322の処理対象として「有効」であるか「無効」であるかを記録する図12に示すフラグテーブルを生成する。なお、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のうち、補正管理部321で「可能」と判定されたパラメータについては、「有効」を初期設定とし、「不可能」と判定されたパラメータについては、「無効」を初期設定とする。
【００２１】
図1に示す近似部322は、複数のパラメータk7〜k20のうち図12のフラグテーブルで「有効」のフラグを付されたパラメータを用いて、複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)と、複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)との関係を、上記(3)及び(4)式で近似する。また近似部322は、関係を近似することによって複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれに割り当てられた推定量の値を、図10に示す作業テーブルに登録する。
【００２２】
図1に示す丸め部325は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の値が、図9に示す有効範囲マスタに登録されている「上限値」以上「下限値」以下の有効範囲内であるか否かを判断する。図1に示す丸め部325は、図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の値で「上限値」より大きいものは「上限値」と同じ値に丸め、丸められた値を「推定量」として作業テーブルに再登録する丸め処理を実施する。また図1に示す丸め部325は、図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の値で「下限値」より小さいものは「下限値」と同じ値に丸め、丸められた値を「推定量」として作業テーブルに再登録する丸め処理を実施する。
【００２３】
図1に示す逆算部324は、図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」を、上記(3)及び(4)式に代入する。さらに図1に示す逆算部324は、複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)のそれぞれを上記(3)及び(4)式に代入し、算出ズレ(hx1, hy1), (hx2, hy2), (hx3, hy3), …, (hxn, hyn)を逆算する。残差算出部327は、図7に示す測定値テーブルに登録されている合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)から算出ズレ(hx1, hy1), (hx2, hy2), (hx3, hy3), …, (hxn, hyn)を各々差し引く。
【００２４】
図1に示す加算部303は図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」を、図11に示す集計テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「修正値」に各々加算する。したがって、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「修正値」のそれぞれは、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の各々の総和と等しくなる。
【００２５】
図1に示すCPU300はさらにリセット部329を有する。リセット部329は、加算部303による加算が行われた際に、図9に示す有効範囲マスタに登録されている、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「上限値」から複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」を各々差し引く。同様にリセット部329は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「下限値」から複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」を各々差し引く。さらに図1に示すリセット部329は、図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」を、初期化して0にする。またリセット部329は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のうち、「推定量」が丸め部325で丸められたものについて、図12に示すフラグテーブルに保存されているフラグを「有効」から「無効」に変更する。
【００２６】
図1に示す制御装置151は、第1及び第2の露光装置3a, 3bのそれぞれに露光条件に合った露光環境を設定する。例えば図2に示す照明光源41から照射される照明光の照射量の調整をする。またレチクルステージ駆動部97及びウェハステージ駆動部94を駆動してレチクルステージ51及びウェハステージ32を移動させ、それぞれの配置位置、走査方向、走査速度等をレチクル用レーザ干渉計99及びウェハ用レーザ干渉計95で監視することにより、ステップアンドスキャン露光の環境を設定する。さらに図1に示す制御装置151は、図11に示す集計テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「修正値」に基づいてレチクルステージ駆動部97、レチクル用可動軸83a, 83b、ウェハステージ駆動部94、ウェハ用可動軸93a, 93b、及び図3に示すレンズ駆動部24a, 24b等を駆動し、合わせズレを低減させる。図1に示す制御装置151には生産管理システム152が接続される。生産管理システム152は、第1及び第2の露光装置3a, 3b等の装置の処理開始指示を制御装置151に与える。
【００２７】
データ記憶装置200は、仕様記憶部207、近似関数記憶部210、測定値記憶部204、パラメータ記憶部202、有効範囲記憶部201、作業値記憶部205、及びフラグ記憶部203をさらに有する。図1に示す仕様記憶部207は、第1及び第2の露光装置3a, 3bの仕様を保存する。「仕様」には、図2に示すレチクルステージ駆動部97、レチクル用可動軸83a, 83b、ウェハステージ駆動部94、ウェハ用可動軸93a, 93b、及び図3に示すレンズ駆動部24a, 24b等の駆動可能範囲が含まれる。図1に示す近似関数記憶部210は、上記(3)及び(4)式に示す近似関数を保存する。測定値記憶部204は、図7に示す測定値テーブルを保存する。図1に示すパラメータ記憶部202は、図8に示すパラメータマスタを保存する。図1に示す有効範囲記憶部201は、図9に示す有効範囲マスタを保存する。図1に示す作業値記憶部205は、図10に示す作業テーブルを保存する。図1に示す推定量記憶部206は、図11に示す集計テーブルを保存する。図1に示すフラグ記憶部203は、図12に示すフラグテーブルを保存する。
【００２８】
CPU300には、入力装置312、出力装置313、プログラム記憶装置330、及び一時記憶装置331がさらに接続される。入力装置312としては、例えばキーボード、及びマウス等のポインティングデバイス等が使用可能である。出力装置313には液晶ディスプレイ、モニタ等の画像表示装置、及びプリンタ等が使用可能である。プログラム記憶装置330は、CPU300を制御するオペレーティングシステム等を保存する。一時記憶装置331は、CPU300による演算結果を逐次格納する。プログラム記憶装置330及び一時記憶装置331としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープなどのプログラムを記録する記録媒体等が使用可能である。
【００２９】
次に図13に示すフローチャートを用いて実施の形態に係る露光装置補正方法について説明する。
【００３０】
(a) ステップS90で、図4に示す第1検査ウェハ15上に第1検査レジストをスピン塗布し、図5に示す第2検査ウェハ115上に第2検査レジストをスピン塗布する。第1及び第2検査ウェハ15, 115のそれぞれにはシリコン(Si)ウェハ等が使用可能である。第1及び第2検査レジストのそれぞれにはポジ型あるいはネガ型のフォトレジスト等の感光剤が使用可能である。なお、第1及び第2検査レジストのそれぞれには同等の感光剤を使用する。
【００３１】
(b) ステップS91の第1の工程で、図1及び図2に示す第1の露光装置3aで、図4に示すように複数の第1検査パターン45a〜45nのそれぞれを第1検査ウェハ15上の第1検査レジストに転写する。第1検査レジストを露光後加熱(PEB)処理した後、第1検査レジストを現像処理する。設計上、複数の第1検査パターン45a〜45nのそれぞれは第1検査ウェハ15上の複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)に転写される。ステップS92の第2の工程で、第2の露光装置3bで、図5に示すように複数の第2検査パターン145a〜145nのそれぞれを第2検査ウェハ115上の第2検査レジストに転写する。第2検査レジストを露光後加熱(PEB)処理した後、第2検査レジストを現像処理する。設計上、複数の第2検査パターン145a〜145nのそれぞれは第2検査ウェハ115上の複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)に転写される。
【００３２】
(c) ステップS93で、図4において第1検査ウェハ15上の複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)のそれぞれをターゲットに転写された複数の第1検査パターン45a〜45nが、実際に転写された第1検査ウェハ15上の複数の第1座標(xa1, ya1), (xa2, ya2), (xa3, ya3), …, (xan, yan)を測定装置333で測定する。次に、図5において第2検査ウェハ115上の複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)のそれぞれをターゲットに転写された複数の第2検査パターン145a〜145nが、実際に転写された第2検査ウェハ115上の複数の第2座標(xb1, yb1), (xb2, yb2), (xb3, yb3), …, (xbn, ybn)を測定装置333で測定する。
【００３３】
(d) ステップS100で、ズレ算出部320は、複数の第2座標(xb1, yb1), (xb2, yb2), (xb3, yb3), …, (xbn, ybn)から複数の第1座標(xa1, ya1), (xa2, ya2), (xa3, ya3), …, (xan, yan)を各々差し引いた複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)を算出する。算出後、ズレ算出部320は複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)と、複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)との各々の組み合わせを図7に示す測定値テーブルを生成する。図1に示すズレ算出部320は、生成した測定値テーブルを測定値記憶部204に保存する。
【００３４】
(e) ステップS101で、図１に示す補正管理部321は仕様記憶部207から第2の露光装置3bの仕様を読み出し、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれが図1及び図2に示す第2の露光装置3bの補正に使用することが「可能」であるか、あるいは「不可能」であるかを記録した図8に示すパラメータマスタを生成する。図1に示す補正管理部は、生成したパラメータマスタをパラメータ記憶部202に保存する。
【００３５】
(f) ステップS102で、図１に示す補正管理部321は仕様記憶部207から図1及び図2に示す第2の露光装置3bの仕様を読み出し、レチクルステージ駆動部97、レチクル用可動軸83a, 83b、図3に示すレンズ駆動部24a, 24b、図2に示すウェハステージ駆動部94、及びウェハ用可動軸93a, 93b等の駆動可能範囲で決定される複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの上限値と下限値とを読み出す。次に図１に示す補正管理部321は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの上限値と下限値とを記録した図9に示す有効範囲マスタを生成する。図1に示す補正管理部321は、生成した有効範囲マスタを有効範囲記憶部201に保存する。なお、第2の露光装置3bの補正に使用が不可能なパラメータについては、上限値と下限値の記録を行わない。
【００３６】
(g) ステップS103で、図１に示す初期化部301は複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」を総て0に初期化した図10に示す作業テーブルを生成し、作業値記憶部205に保存する。また図１に示す初期化部301は複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「修正値」を総て0に初期化した図11に示す集計テーブルを生成し、集計テーブルを推定量記憶部206に保存する。ステップS104で、図1に示す初期化部301は図8に示すパラメータマスタを読み出し、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれについて、「可能」のフラグが付されたパラメータは「有効」のフラグを付し、「不可能」のフラグが付されたパラメータは「無効」のフラグを付した図12に示すフラグテーブルを生成する。図１に示す初期化部301は生成したフラグテーブルをフラグ記憶部203に保存する。
【００３７】
(h) ステップS200で、近似部322は図7に示す測定値テーブルから複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)と、複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)との各々の組み合わせを読み出す。また近似部322は図12に示すフラグテーブルから複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のうち「有効」のフラグを付されたパラメータを読み出す。次に近似部322は複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)と、複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)との関係を、「有効」のフラグを付されたパラメータを用いて上記(3)及び(4)式で近似する。次に近似部322は、関係を近似することによって複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれに割り当てられた推定量を、図10に示す作業テーブルに登録する。
【００３８】
(i) ステップS201で、図1に示す丸め部325は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の値が、図9に示す有効範囲マスタに登録されている「上限値」以上「下限値」以下の有効範囲内であるか否かを判断する。複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の値のうち、有効範囲外の無効な値のものがある場合は、ステップS202に進む。複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の総ての値が、有効範囲内の有効な値である場合は、ステップS301に進む。
【００３９】
(j) ステップS202で、図1に示す丸め部325は複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の値の総てが、無効な値であるか否かを判定する。複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」の値のうち、有効な値の推定量がある場合は、ステップS203に進む。複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」の総ての値が無効な値である場合は、エラー終了する。
【００４０】
(k) ステップS203で、丸め部325は図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のうち、「推定量」の値が無効な値であるパラメータを検索する。ステップS204で、図1に示す丸め部325は「推定量」の値が「上限値」より大きい場合は、値を「上限値」に丸め、丸められた値を図10に示す作業テーブルに「推定量」として登録し直す。また図1に示す丸め部325は「推定量」の値が「下限値」より小さい場合は、値を「下限値」に丸め、図10に示す作業テーブルに「推定量」として登録し直す。
【００４１】
(l) ステップS205で図1に示す逆算部324は、図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」を図1に示す近似関数記憶部210に保存されている上記(3)及び(4)式に代入する。次に図1に示す逆算部324は、図7に示す測定値テーブルから複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)を読み出す。図1に示す逆算部324は、複数の設計座標(xD1, yD1), (xD2, yD2), (xD3, yD3), …, (xDn, yDn)のそれぞれを上記(3)及び(4)式に代入し、複数の算出ズレ(hx1, hy1), (hx2, hy2), (hx3, hy3), …, (hxn, hyn)を逆算する。ステップS206で、残差算出部327は図7に示す測定値テーブルに登録されている複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)から複数の算出ズレ(hx1, hy1), (hx2, hy2), (hx3, hy3), …, (hxn, hyn)を各々差し引く。
【００４２】
(m) ステップS207で図1に示すリセット部329は、図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」を、図11に示す集計テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「修正値」に各々加算する。ステップS208で図1に示すリセット部329は、図9に示す有効範囲マスタに登録されている、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「上限値」から複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」を各々差し引く。同様にリセット部329は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「下限値」から複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」を各々差し引く。
【００４３】
(n) ステップS209で図1に示すリセット部329は、図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」を、初期化して0にする。ステップS210で図1に示すリセット部329は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のうち、「推定量」がステップS204で丸められたものについて、図12に示すフラグテーブルに保存されているフラグを「有効」から「無効」に変更する。その後、再びステップS108に戻る。
【００４４】
(o) ステップS301で、図1に示す加算部303は図10に示す作業テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「推定量」を、図11に示す集計テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「修正値」に各々加算する。この時点で、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20の「修正値」のそれぞれは、ステップS201乃至S210を繰り返す毎に算出される複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「推定量」の各々の総和となる。
【００４５】
(p) ステップS302で、図1に示す制御装置151は図11に示す集計テーブルに登録されている複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「修正値」を読み出す。次に図1に示す制御装置151は、複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「修正値」を用いて第2の露光装置3bを補正し、以後の露光から「合わせズレ」を低減させる。具体的には、レチクルステージ駆動部97、レチクル用可動軸83a, 83b、図3に示すレンズ駆動部24a, 24b、図2に示すウェハステージ駆動部94、及びウェハ用可動軸93a, 93b等を複数のパラメータk1, k2, k3, …, k20のそれぞれの「修正値」に基づいて駆動させることにより、以後の露光から「合わせズレ」を低減させ、実施の形態に係る露光装置補正方法を終了する。
【００４６】
以上、図1及び図13に示した露光装置補正システム及び露光装置補正方法によれば、第1の露光装置3aと第2の露光装置3bとの装置間誤差に基づく「合わせズレ」を効果的に低減することが可能となる。通常、図3に示すレンズ駆動部24a, 24bの駆動範囲は、図2に示すレチクルステージ駆動部97、レチクル用可動軸83a, 83b、ウェハステージ駆動部94、及びウェハ用可動軸93a, 93b等の駆動範囲に比して非常に狭い。したがって、上記(3)及び(4)式の低次の項に係るパラメータk1〜k6に比して、高次の項に係るパラメータk7〜k20のそれぞれの有効範囲は狭い範囲に制限される。そのため、ステップS200で算出されるパラメータk7〜k20のいずれかの「推定量」が有効範囲外である場合には、ステップS204で有効範囲内に丸める必要がある訳である。しかし丸められる前後の「推定量」の残差は、補正誤差をもたらす。補正誤差は、ステップS206における複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)から複数の算出ズレ(hx1, hy1), (hx2, hy2), (hx3, hy3), …, (hxn, hyn)を各々差し引いた残差として現れる。これに対し実施の形態では、ステップS201乃至S210を繰り返すことにより、補正誤差を低減するように、丸め処理がされなかったパラメータの「推定量」を有効範囲内で変化させることが可能である。したがって、実施の形態に係る露光装置補正システム及び露光装置補正方法によれば、図2に示すレチクルステージ駆動部97、レチクル用可動軸83a, 83b、ウェハステージ駆動部94、及びウェハ用可動軸93a, 93b、及び図3に示すレンズ駆動部24a, 24b等の第2の露光装置3bに含まれる複数の駆動部のそれぞれの駆動範囲を有効に活用し、「合わせズレ」を効果的に低減させ、なおかつ焦点ズレや収差の変動等の副作用を抑制することを可能とする。
【００４７】
なお実施の形態においては、第1の露光装置3aと第2の露光装置3bの2台の露光装置の装置間誤差を補正した。これに対し、例えば同一の露光装置で経時変化により生ずる「合わせズレ」を低減させることも可能である。この場合は、図13に示した露光装置補正方法において、第1の露光装置と第2の露光装置が同一の露光装置であるとして実施すればよい。またステップS91及びS92で、複数の第1検査パターン45a〜45nのそれぞれを第1検査ウェハ15上の第1検査レジストに転写した後、第2検査パターン145a〜145nのそれぞれをさらに第1検査レジストに転写し、その後第1検査レジストを露光後加熱(PEB)処理及び現像処理してもよい。つまり、第1検査ウェハと第2検査ウェハは同一のものでもかまわない。さらに実施の形態においては、ステップS100で算出された複数の合わせズレ(ex1, ey1), (ex2, ey2), (ex3, ey3), …, (exn, eyn)を直接利用したが、例えばステップS91の第1の工程とステップS92の第2の工程をそれぞれ複数回繰り返し、平均化された複数の合わせズレを以後の計算に利用してもよい。
【００４８】
次に図14に示すフローチャートを用いて実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００４９】
(A) ステップS501で、製品ウェハを被処理基体として用意し、被処理基体上に第1製品レジストをスピン塗布する。ここで製品ウェハにはSiウェハ等が使用可能であり、第1製品レジストにはフォトレジスト等が使用可能である。ステップS502で、製品ウェハを第1の露光装置3aの図2に示すウェハステージ32上に配置する。また、半導体集積回路の第1配線パターンを有する第1フォトマスクをレチクルステージ51上に配置する。
【００５０】
(B) ステップS503で、照明光源41から照明光を射出し、第1製品レジスト上に第1配線パターンを転写する。その後、第1製品レジストをPEB処理及び現像処理することにより、第1配線パターンに対応する第1レジストパターンを第1製品レジストに加工する。次に第1レジストパターンをマスクにして第1製品ウェハ上に銅(Cu)等の導電膜を堆積し、被処理基体上に第1配線パターンを有する第1配線層を形成して新たな被処理基体を構成する。即ち、「被処理基体」は製造工程の進行と共に、随時「新たな被処理基体」に変化するものであり、現在対象とする処理プロセスがなされる基体という意味に定義される。第1配線層上には、二酸化ケイ素(SiO2)、炭素或いはフッ素を添加した一酸化ケイ素(SiOC, SiOF)等の無機系絶縁材料を用いた絶縁層を堆積させる。
【００５１】
(C) ステップS504で、図13に示したステップS90乃至S302と同様の方法によって、図1に示す第1の露光装置3aと第2の露光装置3bの装置間誤差を補正する。ステップS505で、被処理基体の絶縁層上に第2製品レジストをスピン塗布する。ここで第2製品レジストには第1製品レジストと同様にフォトレジスト等が使用可能である。ステップS506で、第2製品レジストを第2の露光装置3bの図2に示すウェハステージ32上に配置する。また、半導体集積回路の第2配線パターンを有する第2フォトマスクをレチクルステージ51上に配置する。
【００５２】
(D) ステップS507で、照明光源41から照明光を射出し、第2製品レジスト上に第1配線パターンに位置合わせをして第2配線パターンを転写する。その後、第2製品レジストをPEB処理及び現像処理することにより、第2配線パターンに対応する第2レジストパターンを第2製品レジストに加工する。次に第2レジストパターン上部から銅(Cu)等の導電膜を堆積し、第1配線層上部に第2配線パターンを有する第2配線層を形成して新たな被処理基体を構成する。以後、被処理基体上に絶縁層及び配線層の形成を繰り返し、実施の形態に係る半導体装置の製造方法を終了する。
【００５３】
以上、図14に示した実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、図1に示す第1の露光装置3aと第2の露光装置3bとの装置間誤差に基づく第1配線パターンと第2配線パターンの「合わせズレ」を低減することが可能となる。そのため、高い精度で半導体装置を製造することが可能となり、また歩留まりの向上も可能となる。さらに複数の露光装置から任意の露光装置を選択し、第1配線パターンを転写した露光装置との装置間誤差を補正することも可能である。そのため、生産現場における複数の露光装置のそれぞれの稼働率の向上が可能であり、半導体装置の生産効率の向上をも可能とする。
【００５４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば上述した露光装置補正方法は、時系列的につながった一連の処理あるいは操作として表現可能である。したがって、露光装置補正方法を図1に示す露光装置補正システムで実行するために、CPU300内のプロセッサなどが果たす複数の機能を特定するコンピュータプログラム製品で図13に示した露光装置補正方法を実現可能である。ここで、コンピュータプログラム製品は、コンピュータシステムに入出力可能な記録媒体あるいは記録装置等をいう。記録媒体としては、メモリ装置、磁気ディスク装置、光ディスク装置、その他のプログラムを記録することができるような装置が含まれる。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置補正システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る第１の露光装置を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る第１の露光装置のレンズエレメントを示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る第１の露光装置による第１のショット形状の上面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る第２の露光装置による第２のショット形状の上面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る第１のショット形状と第２のショット形状の合わせズレを示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る合わせズレを記録する測定値ケーブルである。
【図８】本発明の実施の形態に係る第２の露光装置で使用可能なパラメータを記録するパラメータマスタである。
【図９】本発明の実施の形態に係る第２の露光装置で使用可能なパラメータの有効範囲を記録するパラメータマスタである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るパラメータの推定量を記録する作業テーブルである。
【図１１】本発明の実施の形態に係るパラメータの修正値を記録する作業テーブルである。
【図１２】本発明の実施の形態に係るパラメータに付すフラグを記録する作業テーブルである。
【図１３】本発明の実施の形態に係る露光装置補正方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
151…制御装置
303…加算部
320…ズレ算出部
322…近似部
324…逆算部
325…丸め部
327…残差算出部
【図１】
2007027429.tif 000003
【図２】
2007027429.tif 000004
【図３】
2007027429.tif 000005
【図４】
2007027429.tif 000006
【図５】
2007027429.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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