DE602006000256T2

DE602006000256T2 - Kennzeichnungsverfahren für ein Substrat, Verfahren zur Kennzeichnung eines Arbeitsganges, Geräteherstellungsverfahren und Computerprogramm

Info

Publication number: DE602006000256T2
Application number: DE602006000256T
Authority: DE
Inventors: Christianus Gerardus Maria De Mol
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: US7649614B2; SG128581A1; KR100801272B1; TW200707118A; KR20060128692A; EP1731968A3; EP1731968A2; CN1892431B; EP1731968B1; US20060279722A1; JP4578435B2; JP2006344947A; TWI335493B; DE602006000256D1; CN1892431A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kennzeichnungsverfahren für ein Substrat, Verfahren zur Kennzeichnung eines Arbeitsganges und Geräteherstellungsverfahren unter Verwendung eines lithographischen Apparates.
Ein lithographischer Apparat ist ein Gerät, das ein gewünschtes Muster auf einen Zielabschnitt eines Substrates aufbringt. Lithographische Projektionsapparate können beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet werden. In einem solchen Fall kann eine Bemusterungsstruktur, wie beispielsweise ein Maske, verwendet werden, um ein Schaltkreismuster zu erzeugen, das einer einzelnen Schicht des integrierten Schaltkreises (ICs) entspricht, und dieses Muster kann dann auf einen Zielabschnitt (beispielsweise mit einem Teil eines Plättchens, einem Plättchen oder mehreren Plättchen) auf einem Substrat (beispielsweise ein Silizium-Wafer) abgebildet werden, das eine Schicht aus strahlungsempfindlichem Material (Resist) aufweist. Im allgemeinen besitzt ein einzelnes Substrat ein ganzes Netz aneinander angrenzender Zielabschnitte, die nacheinander belichtet werden. Bekannte lithographische Apparate umfassen sogenannte Stepper, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt wird, indem ein ganzes Muster in einem Durchgang dem Zielabschnitt ausgesetzt wird, und sogenannte Scanner, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das Muster durch den Projektionsstrahl in einer bestimmten Richtung (der Abtastrichtung) bestrahlt wird, während gleichzeitig das Substrat parallel oder antiparallel zu dieser Richtung abgetastet wird.
Die Herstellung eines typischen Bausteins durch ein lithographisches Verfahren umfasst meistens eine Vielzahl von Zyklen mit verschiedenen Schritten. Zu diesen Schritten kann der Überzug des Substrates mit einem lichtempfindlichen Material (oder die anderweitige Aufbringung eines lichtempfindlichen Materials auf eine Oberfläche oder mehrere Oberflächen des Substrates), die Projektion eines Bildes auf das lichtempfindliche Material, das Entwickeln des lichtempfindlichen Materials und die Bearbeitung des Substrates gehören, was das Bedecken des Substrates mit einer neuen Materialschicht einschließen kann. Eines der Probleme, die bei einem lithographischen Verfahren auftreten können, besteht darin, dass aufeinanderfolgende Schichten nicht genau aufeinander abgebildet werden, so dass es zu einem sogenannten Überlagerungsfehler kommt. Um zu vermeiden, dass man mit den nachfolgenden Schritten fortfährt, wenn ein Überlagerungsfehler bereits existiert, was der Leistung des Bauteils abträglich wäre, kann der Überlagerungsfehler nach jedem Zyklus gemessen werden. Wenn der Überlagerungsfehler zu groß ist, kann die letzte Schicht entfernt werden, und dieser Schritt wird wiederholt, bevor man zu dem nächsten Schritt weitergeht.
Um die Überlagerungsfehler zu minimieren, werden Substrate im allgemeinen mit einer Vielzahl von Referenzmarken versehen, so dass die Position des Substrates auf einem Substrattisch in einem Projektionsapparat vor der Belichtung sehr genau gemessen werden kann. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Genauigkeit der Belichtung zu maximieren, weil die relativen Positionen des Substrates, die zuvor aufgebrachte, bemusterte Schicht und die Maske in dem lithographischen Apparat bekannt sind.
Ein weiteres Problem bei lithographischen Verfahren mit mehreren Zyklen ist die Verformung des Substrates, die bei der Anwendung bestimmter Schichten und/oder bestimmter Muster auftreten kann. Die Verformung umfasst beispielsweise topographische, dreidimensionale Verformung, Verformung der Referenzmarken (Form oder Tiefe) oder Veränderung der Schichteigenschaften oder Schichtstärken, die auf den Wafer aufgebracht wurden. Chemisch-mechanisches Polieren ist bekannt dafür, dass es eine Verformung des Substrates verursacht. Bei der Verwendung von Substrat-Wafern mit einem Durchmesser von 300 mm oder mehr ist zu erwarten, dass die Wafer-Verformung ein noch bedeutenderer Faktor wird. Um die Verformung zu minimieren, kann es wünschenswert sein, die Verfahren über den gesamten Substratbereich so einheitlich wie möglich zu halten. Eine Verformung des Substrat-Wafers kann zu Fehlern in der Abbildung des Wafers führen, was die Wiederholung eines bestimmten Arbeitsganges erforderlich macht. Während der Entwicklung eines Verfahrens für ein bestimmtes Bauteil, das durch Lithographie hergestellt wurde, kann das Verfahren auch optimiert werden, um das Ausmaß der Substratverformung zu minimieren oder zumindest innerhalb bestimmter Grenzen zu halten. Die Reduzierung von Überlagerungsfehlern oder Fehlern aufgrund von Substratverformung oder zumindest die frühe Entdeckung dieser Fehler kann zu erhöhter Ergiebigkeit führen.
US 2003/0158701A offenbart ein Verfahren der Ausrichtung einer Vielzahl von Bearbeitungsbereichen auf einem Substrat, bei dem die Position einer Vielzahl von Markierungen gemessen wird, und die/esst squares fit -Methode (Anpassung mit Hilfe der Fehlerquadratmethode) verwendet wird, um die Drehung und Vergrößerungsfehler zu bestimmen.
EP 1 477 857 A1 offenbart ein Verfahren zur Kennzeichnung eines Verfahrensschrittes, bei dem die Verformung des Substrates durch Messung der Position von Referenzmarken überwacht wird.
Gemäß der Erfindung wird folgendes bereitgestellt: ein Kennzeichnungsverfahren für ein Substrat gemäß Anspruch 1, ein Kennzeichnungsverfahren für eine Charge von Substraten gemäß Anspruch 9, ein Verfahren zur Überwachung der Qualität eines Modells zur Messung von Positionen an einem Substrat gemäß Anspruch 13, ein Herstellungsverfahren für einen Baustein gemäß Anspruch 14, und ein Computerprogramm, wie in Anspruch 15 definiert.
Ausführungsarten der Erfindung werden nun lediglich anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen lithographischen Projektionsapparat, der verwendbar ist, um eine Ausführungsart der Erfindung auszuführen;
2 beschreibt ein Substrat-Wafer mit einem typischen Muster von Referenzmarken;
3 ist eine schematische Veranschaulichung, die verschiedene Operationen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsart der Erfindung zeigt;
4 zeigt die Verwendung von cycle fingerprint- Daten und Substrat-Daten, um Vorhersagen zu treffen;
5a und 5b zeigen Verteilungen des Messgeräusches bei einem simulierten Experiment gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
6a und 6b sind Standardabweichungs-Plots des Messgeräusches bei einem Experiment gemäß einer Ausführungsart der Erfindung;
7a und 7b sind residuelle Plots für Wafer aus der Gruppe von 6a und 6b;
8a und 8b sind Plots des Messgeräusches für Wafer-Chargen, die gemäß einer Ausführungsart der Erfindung gemessen und analysiert werden;
9 ist ein Plot des mittleren quadratischen Fehlers (root mean squared error) für eine Anzahl von Feldern, die gemäß einer Ausführungsart der Erfindung gemessen und analysiert werden;
10 ist ein Plot des mittleren quadratischen Fehlers (root mean squared error) für eine Anzahl von Feldern, die gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemessen und analysiert werden;
11 ist ein Plot des mittleren quadratischen Fehlers (root mean squared error) für eine Anzahl von Feldern, die gemäß einer Ausführungsart der Erfindung gemessen und analysiert werden;
12 ist ein Wafer-Bild des Wafers, das in den 9 bis 11 gemessen wurde; und
13 veranschaulicht das Messgeräusch für den Wafer, der in den 9 bis 12 gemessen wurde.
In den Figuren bezeichnen die jeweiligen Referenzsymbole die entsprechenden Teile.
Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung umfassen Verfahren zur Herstellung von Bausteinen, die die Ergiebigkeit verbessern.
Auch wenn in diesem Text speziell auf die Verwendung des lithographischen Apparates bei der Herstellung von ICs (integrierten Schaltungen) Bezug genommen wird, so wird darauf hingewiesen, dass der hierin beschriebene lithographische Apparat auch noch weitere Anwendungsmöglichkeiten besitzt. So kann er beispielsweise bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Führungs- und Erfassungsmodellen für Magnetblasenspeicher, Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Dünnschicht-Magnetköpfen etc. verwendet werden. Der Fachmann wird wissen, dass im Kontext dieser alternativen Anwendungen die Verwendung der Begriffe "Wafer" oder "Chip" in diesem Text als Synonyme für die allgemeineren Begriffe "Substrat" oder "Zielabschnitt" angesehen werden können. Das hierin in Bezug genommene Substrat kann vor oder nach der Belichtung beispielsweise in einem track (einem Werkzeug, dass meistens eine Resist-Schicht auf ein Substrat aufbringt und den belichteten Resist entwickelt) oder in einem Mess- oder Prüfwerkzeug bearbeitet werden. Wo zutreffend, kann diese Offenlegung auf dieses und andere Substrat-Verarbeitungswerkzeuge angewendet werden. Außerdem kann das Substrat mehr als ein Mal bearbeitet werden, beispielsweise, um eine integrierte Schaltung (IC) mit mehreren Schichten zu erzeugen, so dass sich der Begriff Substrat, wie er hierin verwendet wird, auch auf ein Substrat beziehen kann, das bereits mehrere, bearbeitete Schichten enthält.
Die hierin verwendeten Begriffe "Strahlung" und "Strahl" umfassen sämtliche Arten elektromagnetischer Strahlung, einschließlich Ultraviolettstrahlung (UV) (z. B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und Extrem-Ultraviolettstrahlung (EUV) (z. B. mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 5 und 20 nm), sowie Teilchenstrahlen wie beispielsweise Ionenstrahlen oder Elektronenstrahlen.
Der Begriff "Bemusterungsstruktur", wie er hier verwendet wird, sollte weitumfassend interpretiert werden als eine Struktur, die dazu verwendet werden kann, einen Projektionsstrahl mit einem Muster in seinem Querschnitt zu versehen, um in einem Zielabschnitt des Substrats ein Muster zu erzeugen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Muster, mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, vielleicht nicht exakt dem gewünschten Muster in dem Zielabschnitt des Substrates entspricht. Im allgemeinen wird das Muster, mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, einer bestimmten Funktionsschicht in einem Baustein entsprechen, der in dem Zielabschnitt erzeugt wird, wie beispielsweise eine integrierte Schaltung.
Die Bemusterungsstruktur kann lichtdurchlässig oder reflektierend sein. Beispiele für Bemusterungsvorrichtungen sind Masken, programmierbare Spiegelanordnungen und programmierbare LCD-Tafeln. Masken sind in der Lithographie wohlbekannt. Sie umfassen Maskenarten wie Binärmasken, alternierende Phasenverschiebung und gedämpfte Phasenverschiebung sowie verschiedene hybride Maskenarten. Ein Beispiel für eine programmierbare Spiegelanordnung verwendet eine Matrixanordnung von kleinen Spiegeln, die jeweils einzeln schräg gestellt oder gekippt werden können, so dass sie einen hereinkommenden Projektionsstrahl der Strahlung in verschiedene Richtungen reflektieren; auf diese Art und Weise wird der reflektierte Strahl bemustert. Bei jedem Beispiel einer Bemusterungsstruktur kann es sich bei der Tragkonstruktion beispielsweise um einen Rahmen oder um einen Tisch handeln, der je nach Bedarf feststehend oder beweglich ist, und der gewährleistet, dass sich die Bemusterungsvorrichtung, beispielsweise in Bezug auf das Projektionssystem, an einer gewünschten Position befindet. Die Verwendung der Begriffe "Retikel" oder "Maske" in diesem Text kann als Synonym für die allgemeinere Bezeichnung "Bemusterungsstruktur" angesehen werden.
Der Begriff "Projektionssystem", wie er hierin verwendet wird, sollte umfassend interpretiert werden und beinhaltet verschiedene Arten von Projektionssystemen, einschließlich lichtbrechende optische Systeme,
reflektierende optische Systeme und katadioptrische optische Systeme, wie sie beispielsweise für die verwendete Belichtungsstrahlung oder für andere Faktoren, wie die Verwendung einer Tauchflüssigkeit oder die Verwendung eines Vakuums, geeignet sind. Die Verwendung des Begriffes "Linse" in diesem Text kann als Synonym für den allgemeineren Begriff "Projektionssystem" angesehen werden.
Das Beleuchtungssystem kann auch verschiedene Arten optischer Komponenten, einschließlich lichtbrechende, reflektierende und katadioptrische optische Komponenten zum Lenken, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung umfassen, und diese Komponenten können nachstehend ebenfalls zusammen oder einzeln als "Linse" bezeichnet werden.
Der lithographische Apparat kann außerdem derart ausgeführt sein, dass er zwei (zweistufig) oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) besitzt. Bei diesen "mehrstufigen" Apparaten können die zusätzlichen Tische parallel genutzt werden oder an einem Tisch oder an mehreren Tischen kann bzw. können Vorbereitungsschritte durchgeführt werden, während ein anderer Tisch oder mehrere andere Tische für die Belichtung verwendet werden.
Der lithographische Apparat kann auch derart ausgeführt sein, dass das Substrat in eine Flüssigkeit mit einem relativ hohen Brechungsindex, z. B. Wasser, getaucht wird, um einen Raum zwischen dem abschließenden Element des Projektionssystems und dem Substrat zu füllen. Tauchflüssigkeiten können auch in anderen Zwischenräumen in dem lithographischen Apparat angewendet werden, beispielsweise zwischen der Maske und dem ersten Element des Projektionssystems. Tauchverfahren sind in dem Fachgebiet zur Erhöhung der Blendenzahl von Projektionssystemen wohl bekannt.
In der europäischen Patentveröffentlichung Nr. EP 0 794 465 A2 wird ein lithographisches Verfahren beschrieben, bei dem ein Ausrichtungskorrekturwert aus Überdeckungs- bzw. Überlagerungsmessungen abgeleitet wird, die an einer Auswahl von Wafers aus einer Charge vorgenommen wurden, und bei der Belichtung anderer Wafers in derselben oder einer nachfolgenden Charge verwendet wurden.
In der US-Patentanmeldung Nr. 2002/102 482 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung und Verwendung von Bezugswafern in einem fab beschrieben, um die Registrierungsleistung im Waferstadium zu bestimmen.
In dem US-Patent Nr. 5,252,414 wird ein Verfahren zur Beurteilung eines Resistüberzugs beschrieben, bei dem eine zweite Resistschicht auf eine erste, bemusterte Resistschicht aufgebracht wurde. Die Überdeckungsgenauigkeit zwischen den Mustern der ersten und zweiten Resistschicht führt zu einer quantitativen Beurteilung des Resistüberzugs.
In dem US-Patent Nr. 5,863,680 wird ein Verfahren zur Herstellung von Bausteinen beschrieben, bei dem Informationen in Bezug auf Überdeckungsfehler zwischen früheren Verarbeitungsschichten und Belichtungsbedingungen verwendet werden, um die Ausrichtung nachfolgender Schichten zu korrigieren.
1 zeigt in schematischer Form einen lithographischen Apparat, der dazu verwendet werden kann, eine bestimmte Ausführungsart der Erfindung auszuführen. Der Apparat umfasst:

– ein Beleuchtungssystem (Illuminator) IL zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls der Strahlung PB (z. B. UV-Strahlung oder EUV-Strahlung);
– eine erste Tragkonstruktion (z. B. einen Maskentisch) MT zum Tragen einer Bemusterungsstruktur (z. B. einer Maske) MA, die mit einer ersten Positioniervorrichtung PM verbunden ist, um das Substrat in Bezug auf das Teil PL genau zu positionieren; und
– einen Substrattisch (z. B. einen Wafertisch) WT zum Halten eines Substrates (z. B. eines Wafers mit Resistüberzug) W, das mit einer Positioniervorrichtung PW verbunden ist, um das Substrat in Bezug auf Teil PL richtig zu positionieren; und
– ein Projektionssystem (z. B. eine reflektierende Projektionslinse) PL zum Abbilden eines Musters, mit dem der Projektionsstrahl der Strahlung PB versehen wurde, und zwar durch Bemustern der Struktur MA auf einen Zielabschnitt C (z. B. mit einem oder mehreren Plättchen) des Substrates W.

Wie hier dargestellt, handelt es sich um einen reflektierenden Apparat (z. B. mit einer reflektierenden Maske oder einer programmierbaren Spiegelanordnung der oben genannten Art). Alternativ kann es sich um einen lichtdurchlässigen Apparat handeln (z. B. mit einer lichtdurchlässigen Maske).
Der Illuminator IL empfängt einen Projektionsstrahl der Strahlung von einer Strahlungsquelle SO. Bei der Quelle und dem lithographischen Apparat kann es sich um separate Gebilde handeln, beispielsweise, wenn es sich bei der Quelle um eine Plasma-Entladequelle handelt. In diesen Fällen wird die Quelle nicht so angesehen, als wäre sie ein Teil des lithographischen Apparates und der Projektionsstrahl der Strahlung wird im allgemeinen mit Hilfe eines Strahlungskollektors von der Quelle SO zu dem Illuminator IL geleitet, wobei der Strahlungskollektor beispielsweise geeignete Kollektorspiegel und/oder einen Spektral-Reinheitsfilter besitzt. In anderen Fällen kann die Quelle ein integrierter Bestandteil des Apparates sein, beispielsweise, wenn es sich bei der Quelle um eine Quecksilberlampe handelt. Die Quelle SO und der Illuminator IL können zusammen als Strahlungssystem bezeichnet werden.
Der Illuminator IL kann Verstellstrukturen- für die Einstellung der Winkelintensitätsverteilung des Strahls besitzen. Im allgemeinen kann zumindest die äußere und/oder innere radiale Reichweite (im allgemeinen als σ-outer bzw. σ-inner bezeichnet) der Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene des Illuminators verstellt werden. Der Illuminator liefert einen aufbereiteten Projektionsstrahl der Strahlung, der als Projektionsstrahl PB bezeichnet wird, und der eine gewünschte Gleichmäßigkeit und Intensitätsverteilung in seinem Querschnitt besitzt.
Der Projektionsstrahl PB fällt auf die Maske, die auf dem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er von der Maske MA reflektiert worden ist, verläuft der Projektionsstrahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrates W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positioniervorrichtung PW und des Positionssensors IF2 (beispielsweise einer
interferometrischen Vorrichtung) kann der Substrattisch WT exakt bewegt werden, z. B. um verschiedene Zielabschnitte C in dem Strahlengang PB zu positionieren. In ähnlicher Art und Weise können die erste Positioniervorrichtung PM und der Positionssensor IF1 dazu verwendet, um die Maske MA in Bezug auf den Strahlengang PB korrekt zu positionieren, beispielsweise nach einem mechanischen Abruf aus einer Maskenbibliothek oder während einer Abstastung. Im allgemeinen erfolgt die Bewegung der Objekttische MT und WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (grobe Positionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung), die Teil der Positioniervorrichtung oder der Positioniervorrichtungen PM und PW sind. Doch im Falle eines Stepper (im Gegensatz zu einem Scanner) kann der Maskentisch MT auch nur mit einem kurzhubigen Stellantrieb verbunden sein oder er kann feststehend sein. Die Maske MA und das Substrat können unter Verwendung von Maskenausrichtungsmarkierungen M1, M2 und Substratausrichtungsmarkierungen P1, P2 ausgerichtet werden.
Der beschriebene Apparat kann in den folgenden bevorzugten Arten verwendet werden:

1. Im Step-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch WT im wesentlichen stationär gehalten, während ein ganzes Muster, mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, in einem Durchgang (d. h. in einer einzigen, statischen Belichtung) auf einen Zielabschnitt C projiziert wird. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C belichtet werden kann. Im Step-Modus begrenzt die maximale Größe des Belichtungsfeldes die Größe des Zielabschnittes C, der in einer einzigen, statischen Belichtung abgebildet wird.
2. Im Scan-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch WT synchron abgetastet, während ein Muster, mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, auf einen Zielabschnitt C (d. h. in einer einzigen, dynamischen Belichtung) projiziert wird. Die Geschwindigkeit und Richtung des Substrattisches WT in Bezug auf den Maskentisch MT werden durch die Vergrößerung (Verkleinerung) und die Bildumkehrmerkmale des Projektionssystems PL bestimmt. Im Scan-Modus begrenzt die maximale Größe des Belichtungsfeldes die Breite des Zielabschnittes (in Nichtabtastrichtung) in einer einzelnen, dynamischen Belichtung, während die Länge der Abtastbewegung die Höhe des Zielabschnittes (in Abtastrichtung) bestimmt.
3. In einem weiteren Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten und hält eine programmierbare Bemusterungsstruktur, und der Substrattisch WT wird bewegt oder abgetastet, während ein Muster, mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, auf einen Zielabschnitt C projiziert wird. Bei diesem Modus wird im allgemeinen eine gepulste Strahlungsquelle verwendet und die programmierbare Bemusterungsstruktur wird bei Bedarf nach jeder Bewegung des Substrattisches WT oder zwischen aufeinanderfolgenden Strahlungsimpulsen während einer Abtastung aktualisiert. Dieses Verfahren kann gut in der maskenlosen Lithographie angewendet werden, bei der eine programmierbare Bemusterungsstruktur verwendet wird, wie beispielsweise eine programmierbare Spiegelanordnung der oben genannten Art.

Kombinationen und/oder Variationen zu den oben beschriebenen Verwendungsarten oder völlig andere Verwendungsarten können ebenfalls angewendet werden.
2 veranschaulicht in der Draufsicht ein Substrat W mit einer Vielzahl von Referenzmarkierungen 20, die auf der Oberseite angebracht worden sind. In einem zweistufigen lithographischen Projektionsapparat kann die Anzahl von Referenzmarkierungen 20 in dem Bereich von 25 je Substrat W liegen. Für den Messvorgang steht genügend Zeit zur Verfügung, wenn dieser Apparat für die präzise Messung der relativen Positionen jede der Referenzmarkierungen 20 an dem Substrat W verwendet wird.
3 veranschaulicht die Arbeitsgänge des Verfahrens. Bei dem ersten Arbeitsgang handelt es sich um einen Messschritt S1, bei dem die relativen Positionen einiger oder aller Referenzmarkierungen 20 an dem Substrat W gemessen werden. Dieser Arbeitsgang kann in dem lithographischen Projektionsapparat durchgeführt werden, in dem die Position der Referenzmarkierungen 20 auf jeden Fall für Substrat W zur Ausrichtung und Nivelliermessung von Substrattisch WT gemessen werden kann, oder er kann in einem separaten Apparat durchgeführt werden. Bei dem Apparat, der in dem Messschritt S1 verwendet wird, kann es sich um dieselbe Maschine handeln, wie der Apparat, der für die Überdeckungsprüfung verwendet wird, welcher die Ausrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schichten auf dem Substrat W misst. Dieser Schritt der Überdeckungsprüfung S3 wird weiter unten beschrieben.
Während des Messschrittes S1 misst ein Messsystem die relativen Positionen der Vielzahl der Referenzmarkierungen 20 auf dem Substrat W unter der Kontrolle eines Controllers. Für den Vergleich der Messergebnisse S1 mit Informationen/Werten in einer Datenbank wird ein Prozessor verwendet.
Mehrere Veränderungen in dem Verfahren sind je nach den Ergebnissen des Vergleichs zwischen den Messergebnissen mit den in der Datenbank gespeicherten Informationen möglich. Beispielsweise kann ein Warngerät aktiviert werden, dass den Bedienungsmann informiert, wenn der Vergleich ergibt, dass das Substrat W über vorher festgelegte Grenzen hinaus verformt ist. Ein solches Warngerät kann beispielsweise ein Licht oder eine Geräuschanzeige oder einen Computermonitor oder eine Kontrollstation umfassen. Alternativ kann das Ergebnis des Vergleichs von dem Controller verwendet werden, um die nachfolgende Belichtung des Substrates W zu kontrollieren. In beiden Fällen können das Ergebnis des Messschrittes und das Ergebnis des Vergleichsschrittes automatisch in der Datenbank gespeichert werden, um eine Statistik darüber aufzubauen, wie sich die Substratverformung während der Verarbeitung verändert, und sie den Informationen hinzuzufügen. Dies ist nützlich sowohl als Statistik für dieses spezielle Substrat als auch für die Verwendung beim Vergleich, wie sich verschiedene Substrate im Laufe der Zeit verformt haben.
Nach dem Messschritt S1 wird der Wafer in einem lithographischen Projektionsapparat belichtet und anschließend entwickelt (Arbeitsgang S2 in 3). Meistens sind die Referenzmarkierungen 20 am Ende des Belichtungs- und Entwicklungsschrittes S2 unbedeckt (oder können bedeckt bleiben, wenn sie durch die überlagerten Schichten sichtbar sind), so dass eine weitere Messung unter Verwendung dieser Referenzmarkierungen 20, einschließlich Überdeckungsprüfung S3, bei der die Überdeckungsgenauigkeit geprüft wird, durchgeführt werden kann.
Bei dem nächsten Arbeitsgang S4 handelt es sich um einen Musterübertragungsschritt, bei dem es um das Aufbringen einer Schicht auf Bereiche oder das Dotieren (beispielsweise durch Ionenstrahlung) oder Ätzen von Bereichen des Substrates geht, die nicht durch lichtempfindliches Material (d. h. das während der Entwicklung entfernt wurde) bedeckt sind. Vor der nächsten Belichtung in dem lithographischen Projektionsapparat kann die Position und Ausrichtung des Substrates W unter Verwendung von Referenzmarkierungen 20 in Bezug auf die Tragkonstruktion gemessen werden, die die Bemusterungsstruktur trägt (die selbst dazu dient, einen Projektionsstrahl mit einem gewünschten Muster zu bemustern, der durch ein Strahlungssystem erzeugt wurde). Der Projektionsstrahl kann von einem Projektionssystem auf einen Zielabschnitt des Substrates W projiziert werden.
In einer Ausführungsart wird ein Feed Forward Loop FF verwendet, um den Belichtungsschritt des Belichtungs- und Entwicklungsschrittes S2 zu kontrollieren und die gemessene Verformung und das Ergebnis des Vergleichs in Arbeitsschritt S1 zu berücksichtigen.
Nach dem Belichtungs- und Entwicklungsschritt S2 wird ein Arbeitsschritt S3 der Ausrichtungsmessung durchgeführt, bei dem die Ausrichtung von zwei aufeinanderfolgenden Schichten, die auf dem Substrat W aufgebracht sind, während aufeinanderfolgender Zyklen gemessen wird. Dieses Verfahren gewährleistet, dass keine unnötigen Anstrengungen für das Aufbringen weiterer, nachfolgender Schichten auf das Substrat W aufgewendet werden, selbst wenn die festgestellte Fehlausrichtung zwischen den Schichten ein solches Substrat nutzlos machen würde.
3 zeigt einen alternativen oder zusätzlichen Messschritt S5, bei dem die Positionen der Referenzmarkierungen 20 in Bezug zueinander gemessen werden, und die Ergebnisse werden mit Informationen in einer Datenbank verglichen. Es kann bei bestimmten Arten von Apparaten zweckmäßig sein, den Schritt der Ausrichtungsmessung S3 und den Messschritt S5 gleichzeitig durchzuführen, um den lithographischen Projektionsapparat freizumachen für die Belichtung von Substraten, die bereits gemessen worden sind (in gestrichelter Linie gezeigt). Alternativ kann der Messschritt S3 nach dem Schritt S4, aber unabhängig von Schritt S5 durchgeführt werden. Eine Feed Forward Control des Belichtungsschrittes S2 ist ebenfalls möglich (in 3 mit AFF bezeichnet). Es mag dann ausreichen, nur einige der Referenzmarkierungen 20 in Schritt S1 zu messen, um die Position des Substrates W in Bezug auf die Maske in dem Projektionsapparat auszurichten.
Die Schritte der Messung, Belichtung, Entwicklung, Ausrichtungsmessung und Musterübertragung S1, S2, S3, S4 bilden einen Zyklus, der viele Male durchgeführt werden kann, wie dies nach der gewünschten Struktur auf dem Substrat W erforderlich ist. Die Ergebnisse jedes Messschrittes S1, S5 können durch eine automatische Speichereinrichtung automatisch in der Datenbank gespeichert werden. Auf diese Art und Weise kann während der Verarbeitung eine Statistik über die Verformung des Substrates W erstellt werden. Dies ermöglicht es den Prozessingenieuren, festzustellen, welche der Vielzahl von Schritten wie Belichten, Entwickeln und Verarbeiten S2, S4 zu nicht zulässigen Beträgen an Verformung des Substrates W führt.
Der erste Messschritt, bevor das Substrat W belichtet wurde, kann ohne einen Vergleich mit einer Datenbank durchgeführt werden. In diesem Fall wäre aufgrund der Belichtung oder des Prozesses keine Verformung des Substrates W aufgetreten, da noch keine Belichtung und kein Prozess stattgefunden hat.
In manchen Fällen kann es bei dem Vergleichsschritt vorteilhaft sein, nur in der Datenbank gespeicherte Werte zu vergleichen, die von Substraten W derselben Charge von Substraten W stammen. Es kann sein, dass Substrate verschiedener Chargen unterschiedlich auf bestimmte Belichtungs-, Entwicklungs- und Verarbeitungsschritte reagieren, so dass nur Werte derselben Charge von Substraten einen gültigen Vergleich bilden würden. Die Aktivierung des Warngerätes für den Bedienungsmann könnte dem Bedienungsmann entweder einen Drift in den Einstellungen des lithographischen Projektionsapparates oder ein Substrat W anzeigen, das einer zu großen Verformung ausgesetzt worden ist.
Bei den Werten in der Datenbank kann es sich um Werte aus früheren Messschritten S1, S5 an dem betreffenden Substrat W handeln. Wenn ein Vergleich eine Verformung zwischen Zyklen oder insgesamt über einen vorbestimmten Wert hinaus zeigt, kann das Warngerät für den Bedienungsmann aktiviert oder der Belichtungsschritt S2 kann von dem Controller kontrolliert werden, um die Verformung zu berücksichtigen.
Der Controller kann den Belichtungsschritt S2 kontrollieren, um den Positionsversatz oder die nicht orthogonale Verformung (automatisch oder durch Hinweis/Warnen des Bedienungsmannes, eine manuelle Korrektur vorzunehmen) oder Verformungen höherer Ordnung (d. h. nicht lineare Verformungen) zu berücksichtigen.
4 zeigt, wie fingerprint-Daten, die sich auf einen bestimmten Zyklus (z. B. Zyklus n) beziehen, und über eine Anzahl von Chargen gemittelt wurden, und Substratdaten, die über das Substrat einer bestimmten Charge (z. B. Los m) gemittelt wurden, verwendet werden können, um die Ergebnisse des bestimmten Zyklus an der bestimmten Charge vorherzusagen.
Eine statistische Methode der Kennzeichnung diskrepanter Substrate verwendet die lineare Regressionsanalyse auf der Grundlage des folgenden Modells: Δ = β0 + β1x + β2y + residualwobei Δ die Differenz zwischen einer Messposition und der erwarteten Position in (x, y, z) ist. Im allgemeinen ist der model fit nicht perfekt, was zu einem Residuum bei jeder Messung führt. Dieses Residuum kann als aus zwei Komponenten bestehend angesehen werden: eine sogenannte nicht korrigierbare Komponente und eine zufällige Komponente. Die nicht korrigierbare Komponente ist eine Konstante, die per Definition nicht durch das angewendete Modell beschrieben werden kann. Die zufällige Komponente, die auch als Messgeräusch bezeichnet werden kann, besteht aus einem echten, auf das Messgerät bezogenen, Geräusch, und beispielsweise aus willkürlicher Veränderung in der Qualität der Messziele.
Eine Varianz (σ²) des Messgeräusches kann als Messung der Zuverlässigkeit der geschätzten Modellparameter verwendet werden. Außerdem beeinflusst der Geräuschpegel auch die Qualität der Messungen. Demzufolge hat der Erfinder entschieden, dass man durch Schätzung der Varianz und Festlegung einer Sensitivität der Varianz gegenüber sich verändernden Bedingungen eine nützliche Metrik erhalten kann.
In der Praxis wird die multiple, lineare Regression auf eine Reihe von Entitäten angewendet, wobei es sich bei einer Entität um ein Substrat handeln kann, das mehrere Ausrichtungsmessungen mehrerer Substrate je Charge enthält. Deshalb führt die Modellierung von Substratdaten zu einem Residuum für jede Messposition. Durch Mitteln der Residua für jede Messung über allen Substraten erhält man eine Schätzung des nicht korrigierbaren Fehlers dieser Position. Im Falle einer Prozessänderung, eines Fehlers, wie beispielsweise einem Partikel auf dem Substrattisch oder einer Interaktion zwischen Schichten, verändert sich das Muster der nicht korrigierbaren Fehler und kann festgestellt werden.
In einer speziellen Ausführungsart kann man eine Schätzung der Varianz des Messgeräusches erhalten. Diese Größe kann beispielsweise durch Addieren residueller Varianzen aus jeweils einer Reihe von Messpositionen (n) in jedem Messfeld (m) und Dividieren des Ergebnisses durch n – (k + 1) geschätzt werden, wobei die Größe k + 1 eine Anzahl von Parametern ist, die in dem Modell verwendet werden. Wenn man res_ij als ein Residuum an der Position i in dem Feld j definiert, lautet eine Formel für die Schätzung von δ² wie folgt:
Die Zuverlässigkeit oder das Konfidenzintervall der geschätzten Standardabweichung (die Quadratwurzel der geschätzten Varianz) kann wie folgt ausgedrückt werden:
wobei σ ^ die geschätzte Standardabweichung ist, α den Vertrauensgrad repräsentiert (z. B. α= 0,05 für 95% Vertrauensgrad), z_α/2 der z-Wert ist, für den die Wahrscheinlichkeit P (z ≤ z_α/2) 1 – α/2 entspricht, wobei man die Wahrscheinlichkeit aus der normalen Standard-Distributionstabelle erhalten kann und c bestimmt wird durch
Die obigen Ausdrücke gelten für Situationen, in denen die Zufallskomponente fast normal ist. Doch wenn die Verteilungen platykurtisch werden (d. h. die Verteilungen weichen von normal ab, doch die Kurtosis ist relativ gering, wenn es sich bei der Kurtosis um einen Parameter handelt, der von dem Durchschnitt und von δ abgeleitet ist), tendiert c dazu kleiner zu sein und die oben definierte Verlässlichkeit tendiert näher zu 1.
Bei 44 Messfeldern, 25 Punkten pro Feld und drei Modellparametern ist c beispielsweise ungefähr gleich 0,023.
Durch Verwendung eines Verfahrens gemäß mindestens einer Ausführungsart der Erfindung in einem zweistufigen lithographischen Projektionsapparat, in dem die Messung eines ersten Substrates gleichzeitig mit der Belichtung auf einem zweiten Substrat durchgeführt wird, kann die Substratverformung während der Herstellung ohne eine Verringerung im Durchsatz durchgeführt werden, weil das Messen der relativen Positionen der Referenzmarkierungen weniger Zeit benötigt als die Belichtung und in manchen Fällen muss es auf jeden Fall durchgeführt werden, um die Positionierung des Substrates in Bezug auf das Protokoll zu messen, das bei der Belichtung verwendet wird. Ein solches Verfahren kann verwendet werden, um zu ermöglichen, dass die Wirkungen der Prozessoperationen, die an anderen Werkzeugen ausgeführt werden, in dem lithographischen Apparat, der für die Bemusterung verwendet wird, überwacht werden.
Wenn das Ergebnis des Vergleichs größer ist als ein vorher festgelegter Höchstwert, kann ein Bedienungsmann alarmiert werden. Dies kann die Ergiebigkeit für den Kunden erhöhen, da Substrate, die sich über einen bestimmten Betrag hinaus verformt haben, zurückgewiesen werden, bevor die weiteren Schritte der Belichtung, des Entwickelns und Verarbeitens ausgeführt werden. Außerdem können während der Entwicklung eines Prozesses mit mehreren Schritten zur Herstellung eines Bausteins unter Verwendung der Lithographie jene Schritte, die eine nicht akzeptable Substratverformung verursachen, in einem frühen Stadium erkannt werden. Ausführungsarten der Erfindung können verwendet werden, um einen Benutzer des Apparates zu alarmieren, wenn der Apparat derart abweicht, dass minderwertige Substrate hergestellt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass in den folgenden Beispielen von Ausführungsarten der Erfindung Daten, die in den 5a und 5b gezeigt sind, simuliert und/oder modelliert sind und nicht unbedingt die tatsächliche Messung und Tests widerspiegeln.
Beispiel 1
Wie in den 5a und 5b gezeigt, kann die geschätzte Varianzmethode der vorliegenden Erfindung gegenüber geringfügigen Änderungen in den gemessenen Werten recht empfindlich sein. 5a veranschaulicht eine Charge mit 10.000 simulierten Experimenten, bei der jedes Experiment die Messung von 44 Feldern, 25 Messpunkten je Feld und drei Modellparametern umfasst. Wie in der Figur zu sehen ist, beträgt die Standardabweichung δ ungefähr 1 nm und c beträgt ungefähr 0,0229. In 5b wurde die Charge modifiziert und umfasst einen Fehler von 25 nm infolge unerwünschter Abweichung in jedem Experiment. Wie man aus der Figur sehen kann, hat die zweite Charge eine δ von ungefähr 1,26 nm und c beträgt ungefähr 0,0269. Folglich können die beiden Chargen leicht unterschieden werden und die beiden Kurven überlappen tatsächlich überhaupt nicht. Somit zeigt dieses Beispiel, dass die Auflösung von für die Lösung der Testergebnisse angemessen ist, wenn man das geeignete Testdesign voraussetzt (d. h. Auswahl entsprechender Anzahl von Feldern, Punkte je Feld und Modellparameter).
Beispiel 2
Die 6a und 6b veranschaulichen die Standardabweichung bei X bzw. Y für eine Charge von 25 Wafern, bei denen 44 Felder an 25 Punkten je Feld gemäß einer Ausführungsart der Erfindung gemessen wurden. Für jeden Punkt, der in den 6a und 6b dargestellt ist, ist ein Fehlerbalken angezeigt, der 3 δ oder einem Konfidenzintervall von 99,7% entspricht. Die Wafer 4, 6 und 22 erscheinen von den X-Plots ausgehend weit außerhalb der Norm, während die Wafer 4, 6, 9 und 22 auf den V-Plots weit außerhalb der Norm liegen. Diese Feststellungen werden durch die in den 7a und 7b gezeigten residuellen Plots bestätigt.
7a veranschaulicht einen residuellen Plot für Wafer 1. Wie man sehen kann, sind die residuellen Vektoren an Wafer 1 relativ kurz und weisen auf eine gute Überdeckungsleistung hin. 7b dagegen veranschaulicht einen ähnlichen Plot für Wafer 22. Wie man sehen kann, besteht in dem Bereich von X = 100 nm und Y = 25 nm eine Diskontinuität, bei der es sich beispielsweise um einen Kontaminationspunkt auf dem Wafer oder ein Überdeckungsproblem anderen Ursprungs handeln kann. In jedem Fall kann die in den 6a und 6b gezeigte Metrik den guten Wafer 1 von dem schlechten Wafer 22 leicht quantitativ unterscheiden und einem Bedienungsmann oder einem Computer-Controller ein entsprechendes Prozess-Feedback liefern.
Beispiel 3
In einer alternativen Ausführungsart kann die vorliegende Erfindung in einer Produktionsumgebung angewendet werden. In dieser Umgebung kann die Waferausrichtung mit der Messung und dem Modellieren eines Überdeckungsfeldes verglichen werden und eine Charge bestehend aus mehreren Wafer-Ausrichtungen kann mit einem Überdeckungswafer verglichen werden. So kann das Messgeräusch je Charge geschätzt werden. Um diese Analyse zu erleichtern, sollten die gemessenen Ausrichtungsmarkierungen von Wafer zu Wafer gleichbleibend sein. Wie in 8a gezeigt, liegen die Werte (innerhalb eines Konfidenzintervalles) bei 11 Chargen mit jeweils 25 Wafern und 12 scribeline primary mark pairs (SPM pairs), der Auswahl eines 3-Parameter-Modelles und der Einstellung c = 0,048 innerhalb von ca. 0,1 nm einer best fit line. Wie in 8b gezeigt, erlaubt dagegen ein Versatz von 30 nm, der einer Markierung eines Wafers in Charge Nummer 7 hinzugefügt ist, dass diese Charge eindeutig und leicht von den anderen unterschieden werden kann, da sie ungefähr 0,5 nm von der Linie entfernt liegt, die einen Durchschnittswert für die 11 Chargen repräsentiert.
Eine Art von Produktionsfehler wäre das Vorhandensein eines Partikels an einem Spannfutter des Wafertisches. Ein solcher Partikel würde zu einer systematischen Abweichung oder Schwankung in der Waferausrichtung führen, wodurch sich die Effektivität der hierin beschriebenen, varianzbasierten Analyse reduziert. Doch durch Verfolgen der Veränderungen in den systematischen Schwankungen könnte man theoretisch die Quelle jener Fehler bestimmen oder sich verändernde Prozessbedingungen überwachen.
Beispiel 4
Die Qualität des Modells selbst lässt sich unter Verwendung einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung überwachen. Insbesondere kann
für einen bestimmten Parameter β_i ein Konfidenzintervall
definiert werden, wobei der Standardfehler
des geschätzten Parameters eine Funktion von der σ ^ Anzahl von Messpunkten je Feld und der Position jener Punkte (bei x und y), ist. Den anderen Koeffizienten des Konfidenzintervalles t_v,α/2
erhält man entweder aus einer Tabelle oder dem Kalkulator für die t-Verteilung und er variiert je nach Freiheitsgrad (v) und dem gewünschten Vertrauensgrad (α). Bei einem Konfidenzintervall von 95% und einer großen Anzahl von Punkten je Feld beträgt t_v,α/2 beispielsweise ungefähr 2 (d. h. das Konfidenzintervall ist etwa zwei Mal der Standardfehler). Wenn man die Konfidenzgrenzen
verwendet, lässt sich feststellen, ob der geschätzte Parameter statistisch gleich (oder nicht gleich) null ist. Diese Information kann beispielsweise zur Aktualisierung von Maschinenkonstanten in der Lithographievorrichtung verwendet werden.
Mit einer korrekten Schätzung oder Messung des Messgeräusches erhält man somit das Konfidenzintervall des Parameters β. Wenn man die Konfidenzintervalle der verschiedenen Parameter kennt, so kann man dann bestimmte Parameter beispielsweise als unzuverlässig verwerfen, oder es kann – wie oben erwähnt – dazu führen, dass festgestellt wird, dass systematische Fehler untersucht werden sollten und/oder Maschinenkonstante geändert werden sollten.
Außerdem kann auf der Grundlage der Schätzergebnisse je Feld für jeden Parameter eine Standardabweichung berechnet werden. Wenn bei der Durchführung dieser Berechnung eine bedeutende Abweichung von dem entsprechenden Standardfehler festgestellt wird, können diese Informationen verwendet werden, um festzustellen, ob ein anderer, bedeutender Mechanismus vorhanden ist, der die Schwankung bzw. Abweichung verursacht. Ein willkürlicher Belichtungsfehler würde beispielsweise eine erhöhte Standardabweichung in Bezug auf den erwarteten Wert der Standardabweichung aufgrund des Messgeräusches erzeugen.
Beispiel 5
Unter Verwendung einer anderen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung können Waferbilddaten qualifiziert werden. In dieser Ausführungsart wird – wie bei den vorhergehenden Ausführungsarten – eine Reihe von Messungen je Feld durchgeführt. Die gemessenen Felder können Belichtungsfeldern der Lithographievorrichtung entsprechen, doch dies ist nicht erforderlich. Außerdem sollte das Layout der Markierungen innerhalb eines jeden. Feldes gleichbleibend sein. Diese Bedingungen gewährleisten, dass nicht korrigierbare Fehler von Feld zu Feld im wesentlichen konstant sind, wobei sichergestellt ist, dass σ ^ ein gültiger Beurteilungsparameter für den gewünschten Zweck ist.
Eine mögliche Lösung für das Problem der Varianz nicht korrigierbarer Fehler ist eine Erweiterung des Regressionsmodells durch Verwendung der residuellen Analyse.
9 liefert ein Beispiel, bei dem fünf Wafer an einem gemeinsamen Spannfutter gemessen werden. Der mittlere quadratische Fehler
bei nm ist auf der y-Achse des Schaubildes von 9 dargestellt.
Wie man in dem Diagramm sehen kann, besitzen die Felder 7, 28, 36 und 57 jeweils große Unregelmäßigkeiten. Sobald diese Felder entfernt sind, können neue durchschnittliche Residua unter Berücksichtigung quadratischer und cross terms in dem Regressionsmodell berechnet werden, wodurch man zur Entfernung der nicht korrigierbaren Fehler gemäß Δ = β₀ + β₁x + β₂y + β₃x² + β₄y² + β₅xy + Residuum tendiert. 10 zeigt die gleichen Daten, die gemäß dem erweiterten Modell graphisch dargestellt sind. Wie man sehen kann, sind die Daten im allgemeinen ausgeglichener, die großen Unregelmäßigkeiten stechen besser hervor als in 9 und der Durchschnittswert ist kleiner als in 9. Im vorliegenden Beispiel bezieht sich die größte Unregelmäßigkeit – Feld 28 – auf eine Wafer-Kennzeichnungsmarkierung, Wenn die Geometrie des zweiten, abgetasteten Bereichs geändert wird, um diese Markierung zu vermeiden, beispielsweise durch Beschränken des abgetasteten Radius auf beispielsweise 140 nm, werden die Daten sogar noch gleichmäßiger. Wie man in 11 sehen kann, sticht mit dieser Änderung eine einzelne, große Unregelmäßigkeit von dem Rest bei Feld 57 hervor. 12 ist ein Waferbild, das Feld 57 umfasst, das in der oberen, rechten Ecke der Figur zu sehen ist, und im allgemeinen bei 100 angegeben ist, wo ein 250 nm hoher focus spot lokalisiert wird. Was die vorhergehenden Beispiele angeht, so ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen leicht zu unterscheidenden Indikator dafür, dass sich in einem bestimmten Feld ein Fehler befindet. Wie zuvor erwähnt, ermöglicht diese Feststellung es nun einem Bedienungsmann oder einem Kontrollsystem, weitere Untersuchungen anzustellen, um mögliche Quellen für den Fehler festzustellen oder den Lithographieprozess dahingehend zu kontrollieren, dass dies berücksichtigt wird.
13 veranschaulicht das Messgeräusch mit und ohne den focus spot (obere bzw. untere Linien). Der Erfinder hat festgestellt, dass die Differenz in den Standardabweichungen teilweise auf die Höhe des spots und teilweise auf andere, im allgemeinen kleinere Unregelmäßigkeiten zurückzuführen ist.
Die gemessenen Informationen können jede beliebige Art von Daten in Bezug auf das Substrat im allgemeinen und/oder die jeweilige betreffende Schicht sowie statis tische Messgrößen umfassen. Die Informationen können beispielsweise Rohpositionsdaten umfassen, Rohsensordaten umfassen, die Substratmarker anzeigen und/oder Kalkulationen aus den Daten umfassen wie Vergrößerung, Verschiebung, Drehung oder Differenzen der einzelnen Messungen in Bezug auf ein Bezugsgitter, das von Parametern beschrieben wird.
Wenn die in der Datenbank gespeicherten Informationen Ergebnisse früherer Messschritte umfassen, kann ein Substrat je nach Abweichung von den durchschnittlichen Messergebnissen akzeptiert oder zurückgewiesen werden oder eine Veränderung in den Verarbeitungsbedingungen oder ein Problem mit dem Apparat oder den Verarbeitungsbedingungen kann hervorgehoben werden. In einem solchen Fall umfassen die Informationen vorzugsweise die Ergebnisse früherer Messschritte an Substraten derselben Charge von Substraten, so dass bekannt ist, dass diese Substrate allesamt derselben Verarbeitung unterzogen worden sind. Selbstverständlich können auch andere Vergleiche durchgeführt werden. Bei den Informationen in der Datenbank, de für den Vergleich verwendet worden sind, kann es sich beispielsweise um Werte aus derselben Schicht in einer anderen Charge von Wafern handeln. Bei einer Charge oder einem Los handelt es sich um einen Satz Wafer, die denselben Arbeitsgängen unterzogen worden sind.
Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsart der Erfindung umfasst vorzugsweise den Arbeitsgang des automatischen Speicherns des Ergebnisses der Mess- bzw. Vergleichsoperationen in der Datenbank, so dass eine Ergebnisstatistik abgespeichert ist. Dies kann hilfreich sein als Diagnosewerkzeug für Ingenieure, die einen bestimmten Prozess im Hinblick auf die Optimierung der Ergiebigkeit untersuchen.
Je nach den Ergebnissen des Vergleichsschrittes des vorhergehenden Zyklus kann man auch den Belichtungsschritt kontrollieren. So kann der Belichtungsschritt kontrolliert werden, um die Verformung des Substrates, das gemessen wurde, zu berücksichtigen, um dadurch zu gewährleisten, dass der Belichtungsschritt das Substrat so belichtet, dass die Verformung, die in dem Substrat vorhanden ist, berücksichtigt wird.
Während oben spezifische Ausführungsarten der Erfindung beschrieben worden sind, so wird man doch verstehen, dass die Erfindung auch in anderer Art und Weise als der beschriebenen verwendet werden kann. Ausführungsarten der Erfindung können auch Computerprogramme (z. B. einen Satz oder mehrere Sätze oder Sequenzen von Instruktionen) umfassen, um einen lithographischen Apparat oder ein Messgerät zu steuern, mit dem ein hierin beschriebenes Verfahren ausgeführt wird, sowie Speichermedien (z. B. Disketten, Halbleiterspeicher), die ein solches Programm oder mehrere solcher Programme in maschinenlesbarer Form speichern. Mit der Beschreibung soll die Erfindung, die durch die angehängten Ansprüche definiert wird, nicht eingeschränkt werden.

Claims

Kennzeichnungsverfahren für ein Substrat (W), wobei das Verfahren folgendes umfasst: die Messung von Positionen an dem Substrat (W) für mehrere Messfelder und mehrere Messpositionen je Feld; gekennzeichnet durch: die Berechnung einer geschätzten Varianz des Messgeräusches auf der Grundlage von mindestens der mehreren Messfelder, der mehreren Messpositionen je Feld und mehrerer Modellparameter, die in einem Modell verwendet werden, das für die Positionen geeignet ist; und den Vergleich der berechneten, geschätzten Varianz mit einem Schwellenwert, um einen Status des Substrates zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes umfasst: die Bestimmung des Schwellenwertes durch die Durchführung der Messung und Berechnung für eine Vielzahl von Substraten, um eine Vielzahl jeweiliger geschätzter Varianzen zu bestimmen; und wobei der Vergleich darin besteht, eine der jeweiligen geschätzten Varianzen mit einer durchschnittlichen geschätzten Varianz der Vielzahl von Substraten zu vergleichen.
Verfahren nach Anspruch 2, das weiterhin folgendes umfasst: die Berechnung eines Vertrauensintervalles für jede geschätzte Varianz; und wobei der Vergleich weiterhin die Addition und Substraktion des Vertrauensintervalles zu bzw. von einer der jeweiligen geschätzten Varianzen umfasst, um einen geschätzten Varianzbereich zu erzeugen, und Vergleich des geschätzten Varianzbereichs mit dem Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, das weiterhin folgendes umfasst: wenn die berechnete, geschätzte Varianz den Schwellenwert überschreitet, Ergreifen einer Maßnahme, die aus der Gruppe ausgewählt wird, und aus folgendem besteht: Erzeugen eines Alarmsignals, Änderung einer Prozessvariablen, weitere Untersuchung eines entsprechenden Substrates und/oder Verwerfen des entsprechenden Substrates.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die gemessenen Positionen Positionen von Strukturen entsprechen, die in einem lithographischen Herstellungsverfahren auf das Substrat gedruckt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Strukturen Ausrichtungsmarkierungen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Strukturen Teile eines mikroelektronischen Bausteins umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der mikroelektronische Baustein aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus integrierten Schaltungen, integrierten optischen Systemen, Magnetblasenspeichern, Flüssigkristallanzeigen (LCD-Anzeigen) und/oder Dünnfilm-Magnetköpfen besteht.
Kennzeichnungsverfahren für eine Charge von Substraten, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Messen von Positionen an jedem Substrat von jeweils einer aus einer Vielzahl von Substratchargen für zahlreiche Messfelder und zahlreiche Messpositionen pro Feld; die Berechnung einer geschätzten Varianz des Messgeräusches für jede Charge auf der Grundlage von mindestens zahlreicher Messfelder, zahlreicher Messpositionen je Feld und zahlreicher Modellparameter, die in einem Modell verwendet werden, das für die Positionen geeignet ist; und den Vergleich der berechneten, geschätzten Varianz mit einem Schwellenwert, um einen Status des Substrates zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schwellenwert ein Durchschnittswert der geschätzten Varianzen für die Chargen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Vergleich den Vergleich der geschätzten Varianz für jede Charge plus oder minus ein Vertrauensintervall gegenüber dem Schwellenwert umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, das weiterhin in der Kennzeichnung einer Charge besteht, für die die geschätzte Varianz sich um mehr als ein ausgewähltes Vertrauensintervall von dem Schwellenwert unterscheidet.
Verfahren zur Überwachung der Qualität eines Modells zur Messung von Positionen an einem Substrat, das folgendes umfasst: Auswahl eines zu überwachenden Parameters, eines Freiheitsgrades und eines gewünschten Vertrauensgrades; Messen von Positionen an dem Substrat für zahlreiche Messfelder und zahlreiche Messpositionen je Feld; gekennzeichnet durch: die Berechnung einer geschätzten Varianz des Messgeräusches auf der Grundlage von mindestens der zahlreichen Messfelder und der zahlreichen Messpositionen je Feld; die Bestimmung eines Vertrauensgrades für den Parameter auf der Grundlage des Freiheitsgrades, des gewünschten Vertrauensgrades und der geschätzten Varianz; den Vergleich des Vertrauensintervalles mit einem Schwellenwert; und die Steuerung eines lithographischen Apparates auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren zur Herstellung eines Bausteins, das folgendes umfasst: die Verwendung einer Bemusterungsstruktur, um einen Strahl mit einem Muster in seinem Querschnitt zu versehen, wobei das Muster Ausrichtungsmarkierungen und Funktionsteile einer Bausteinschicht aufweist; die Projektion des bemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt eines Substrates, um ein latentes Muster zu erzeugen; die Entwicklung des latenten Musters; die Bearbeitung des Substrates; die Messung relativer Positionen von Abschnitten des Musters auf dem Substrat für zahlreiche Messfelder und zahlreiche Messpositionen je Feld; gekennzeichnet durch: die Berechnung einer geschätzten Varianz des Messgeräusches auf der Grundlage von mindestens der zahlreichen Messfelder, der zahlreichen Messpositionen je Feld und zahlreicher Modellparameter, die in einem Modell verwendet werden, das für die Positionen geeignet ist; und den Vergleich der berechneten, geschätzten Varianz mit einem Schwellenwert, um einen Status des Substrates zu bestimmen.
Computerprogramm mit Programmcode-Einrichtungen, die bei Ausführung durch ein Messgerät oder durch einen lithographischen Apparat den Apparat anweisen, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.