JP2003512738A - レチクル、ウェーハ、測定ステッパおよび予防保守方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予防保守のためのレチクル、ウェハ、測定ステッパおよび装置 【解決手段】 ステッパの全ミスアラインメントエラーの拡大エラー部を決定する方法。一実施形態では、この方法は、ウェハを収容するステップで開始し、ステッパにおいて第１のパターンおよびエラーなしの精アラインメントターゲットを有するステッパの一連のステップを含む。他のステップでは、ウェハはエラーなしの精アラインメントターゲットを使用してステッパで整列される。次に、第２のパターンは、第１のパターンの上に載せるウェハ上に形成される。他のステップでは、全ミスアラインメントエラーの拡大エラー部は、第１のパターンと第２のパターンとの間の半径方向のミスアラインメントによって決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は半導体ウェーハ製造の分野に関するものである。より詳細には、本発
明は、パターン化層をウェーハ上に製造するために使用されるステッパの全ミス
アラインメントの拡大エラー部を決定する方法に関するものである。本発明はＰ
Ｍウェーハ、レチクル、およびステッパにも関するものである。

【０００２】 （背景技術） 集積回路（ＩＣ）は、周知のフォトリソグラフィ技術、エッチング技術、付着
技術および研磨技術を使用して集団でシリコンウェーハ上に製造される。これら
の技術は、ウェーハ上に形成された所与の材料の層内の部品および相互接続部の
サイズおよび形状を形成するために使用される。このＩＣは本来は多数の相互接
続層を使用して形成され、一方が他方の上部に形成される。層が相互接続するた
めに、ウェーハの隣接層上のパターンが正確に形成されることを確実にする要求
が生じる。

【０００３】 フォトリソグラフィを使用するウェーハ上への像の正確な形成はいくつかのエ
ラーを引き起こすいろいろの要素によって決まる。これらのいろいろの要素は、
レチクルとウェーハ間の回転アラインメントエラー、並進アラインメントエラー
、レチクル書き込みエラー、および拡大エラーを含むが、これに限定されない。
拡大エラーは、像をウェーハ上に正確に形成するためのより重要ないろいろの要
素の一つである。各層上に形成された像の正確な拡大はいくつかの理由で重要で
ある。例えば、適正な拡大は、適正な性能のための装置の形状およびサイズを正
確に形成し、ならびに絶縁体および相互接続導体の適切な位置を保証することが
必要である。したがって、ウェーハの層上に形成されたレチクルからの像の正確
な拡大を確実にする要求が生じる。

【０００４】 エラー引き起こすいろいろの要素の各いろいろの要素はステッパの異なる部分
によって補正できる。エラーが別々に分離および測定されない場合、エラー測定
は混同され、各いろいろの要素のための結果として生じる補正は、矛盾し、自滅
的である。したがって、真の拡大エラー測定を生じるように拡大エラーからの他
のエラーを引き起こすいろいろの要素を分離する方法に対する要求が生じる。

【０００５】 次に、従来技術の図１Ａを参照すると、従来のアラインメントレチクルの平面
図が示されている。アラインメントレチクル１２６は、複数のオーバーレイパタ
ーン１１０ａ〜１１０ｅと、アラインメントレチクル１００ｂの外部にある精ア
ラインメントターゲット１３２とを含む。明瞭にするためにオーバーレイパター
ン１１０ａにだけ示されているけれども、各オーバーレイパターン１１０ａ〜１
１０ｅは、第１のオーバーレイボックス１３０ａと、第２のオーバーレイボック
ス１３０ｂとを含む。したがって、精アラインメントターゲット１３２は、小さ
いオーバーレイボックス１３０ａおよび大きなオーバーレイボックス１３０ｂか
ら離れているかなりの距離１３６および１３８にある。大きなオーバーレイボッ
クス１３０ｂは、距離１４０だけ小さいオーバーレイボックス１３０ａからずら
される。

【０００６】 従来のアラインメントレチクルおよび従来の拡大エラー測定方法は、拡大エラ
ー、拡大エラー、および／または並進エラーを有するアラインメントターゲット
を使用することによって損なわれる。従来のレチクルは、従来の図１Ａのレンズ
１２８の外部１２８ｂを通して投影される従来の１Ｂの１３２および従来の１Ａ
の１２６ｂのレチクル像の外部位置のアラインメントターゲットを含む。したが
って、ウェーハ上に形成されたアラインメントターゲットは、拡大エラー、回転
エラーおよび並進エラーならびにレチクル書き込みエラーを受ける。さらに、従
来の拡大エラー測定方法は２つの層の各々上の全視野ショットを比較する。しか
しながら、全視野ショットは拡大以外のエラーを含む。したがって、拡大測定は
、他のこれらの他のエラーと混同される。したがって、拡大測定は、正確でない
可能性もあるので、ウェーハの歩留まりおよびウェーハ上に形成されたＩＣの性
能を弱める。したがって、拡大エラーを測定できるより正確なレチクルおよびウ
ェーハ上のより正確なショットに対する要求が生じる。

【０００７】 さらに、従来の精アラインメントターゲットは同一の拡大エラーを含む。レン
ズひずみのような拡大エラーは、一般的にはレンズ不ぞろいのような要因および
光の特性によりレンズの外部領域の方へ増加する。さらに、ウェーハ上に形成さ
れたアラインメントターゲットは、ステッパの拡大エラーを測定するために使用
されるオーバーレイパターン、例えば１１０ａおよび１１０ｅから離れているか
なりの距離、例えば従来の図１Ｂの１３６および１３８にあるために、レチクル
書き込みエラーを受ける。すなわち、レチクル書き込みエラーは、レチクル上の
２つの像間の距離に対して累積する線形あるいは指数関数的なエラー率を有する
ことができる。したがって、オーバーレイパターンがアラインメントターゲット
からはるかに離れている場合、従来の拡大エラーチェックは、ステッパの拡大エ
ラーとともにアラインメントターゲットの並進ミスアラインメントを測定してい
る。

【０００８】 さらに、オーバーレイパターンとアラインメントターゲットとの間の長い距離
は、アラインメント処理で使用されるステップに対するいかなる処理エラーも拡
大するのに役立つだけである。例えば、ウェーハが、両者が所与の許容差を有す
る、パターンマッチングのための電荷結合素子（ＣＣＤ）およびディジタル信号
処理を使用してステッパで再整列される場合、この許容差はアラインメントター
ゲットから離れている位置で拡大されてもよい。１つの例では、アラインメント
の所与の回転エラーは、アラインメントターゲットからの距離、すなわち半径と
ともに増加する。このシナリオは、下記の図、すなわち従来の図１Ｂに示される
。より詳細には、レチクル書き込みエラー、並進エラー、回転エラー、あるいは
拡大エラーを含まないアラインメントターゲットを使用して拡大エラーを測定す
る方法に対する要求が生じる。

【０００９】 次に、従来の図１Ｂを参照すると、その中に形成されたオーバーレイボックス
を有する予防保守（ＰＭ）ウェーハ１５０の例が図示される。唯一つのショット
、すなわちショット１６０ｂは明瞭にするためにこの図に示されている。ショッ
ト１５０は、小さいオーバーレイボックス１６０ａおよび大きいオーバーレイボ
ックス１６０ｂと、その中に形成された精アラインメントターゲット１６２とを
有する。従来の図１Ａのアラインメントレチクル１２６は、オーバーレイボック
スをウェーハ１５０上に形成するために使用される。しかしながら、この例では
、ステッパが精アラインメントターゲット１６２に正確に整列しなかった場合、
回転エラーが生じる。この状態は、第２のオーバーレイボックス１６０ｂをウェ
ーハ１５０上に形成した処理に対する生じる。たとえアラインメント中回転エラ
ーが小さい角度１６４であったとしても、精アラインメントターゲット１６２と
オーバーレイボックス１６０ａとの間の長い距離１６６は、エラーをかなりのＸ
エラー１６２およびＹエラー１６４に拡大する。精アラインメントターゲットの
この回転エラーならびに精アラインメントターゲットの拡大エラーのような他の
エラーは、ボックス１６０ｂおよび１６０ａとの間の拡大エラーとして解読でき
る。したがって、従来のアラインメントレチクルおよびミスアラインメント測定
方法は、実際ステッパを過補正してもよいし、多分最初に存在するよりも多くの
エラーを生じる。

【００１０】 拡大エラーを混同することも拡大エラー処理のためにウェーハ上に像を形成す
るより前にミスアラインメントの並進部を分離して取り出さないことによって生
じる。拡大エラー測定処理のためのウェーハのアラインメントは固有に並進エラ
ーを含む。従来、並進エラーは拡大エラー測定において明らかにされない。この
エラーが補償されない場合、このエラーは拡大エラー測定の結果に影響を及ぼす
。したがって、アラインメントエラーの並進部を補償するために拡大レベルを使
用することによって、アラインメント精度は多分誤補正により減少され得る。し
たがって、拡大エラー測定における並進エラーを補償する要求が生じる。

【００１１】 従来の拡大測定方法におけるエラーの混同は、バジェットオーバーレイ要求を
考察する場合に重要になる。バジェットオーバーレイは、所与サイズのフォトリ
ソグラフィ転写を製造するための許容限界に関連する値である。例えば、０．２
ミクロン技術は、一般的には０．０８ミクロンバジェットオーバーレイを有する
。しかしながら、ますます小さい像に対する要求は増加するので、バジェットオ
ーバーレイもまた減少されねばならない。例えば、現在の０．１２ミクロン技術
は約０．０５５ミクロンバジェットオーバーレイを可能にするだけである。した
がって、バジェットオーバーレイは減少するので、ミスアラインメント測定にお
けるエラーはより重要になる。したがって、拡大エラー測定の精度を改善する前
述の要求は、より厳しいバジェットオーバーレイ要求として生じる。

【００１２】 要約すると、ウェーハ上に形成された多層の正確なアラインメントを保証する
要求が生じる。より詳細には、レチクルからウェーハの層上に形成された像の正
確な拡大を保証する要求が生じる。さらに、正確な拡大エラー測定を生じるよう
に拡大エラーから他のエラーを引き起こすいろいろの要素を分離する方法に対す
る要求が生じる。レチクル書き込みエラー、並進エラー、および拡大エラーなし
にアラインメントターゲットを使用して拡大エラーを測定する方法に対する要求
も生じる。さらに、拡大エラー測定より前にステッパの並進エラーを補償する要
求が生じる。拡大エラー測定の精度を改善するこれらの要求はより厳しいバジェ
ットオーバーレイ要求として生じる。

【００１３】 （発明の開示） 本発明は、ウェーハ上に形成された多層の正確なアラインメントを保証する方
法および装置を提供する。より詳細には、本発明は、レチクルからウェーハの層
上に形成された像の正確な拡大を行う。本発明は、正確な拡大エラー測定を生じ
るように他のエラーを引き起こすいろいろの要素を分離することによって正確な
拡大を行う。さらに、本発明は、拡大エラー、回転エラー、および並進エラーが
ないアラインメントターゲットを使用して拡大エラーを測定する方法を提供する
。さらに、本発明は、拡大エラー測定より前にステッパの並進エラーを補償する
。したがって、本発明は、拡大エラー測定の精度を改善し、それによってより厳
しいバジェットオーバーレイ要求を十分に満足させる。

【００１４】 特に、本発明は、ステッパの全ミスアラインメントエラーの拡大エラー部を決
定する方法を提供する。一実施形態では、この方法は、ウェーハを受け取るステ
ップで開始して、ステッパにおいて第１のパターンおよびエラーなしの精アライ
ンメントターゲットを有するステッパの一連のステップを含む。次に、このステ
ッパは、他の方法によって測定された全ミスアラインメントの並進エラー部に対
して調整される。他のステップでは、ウェーハは、エラーなしの精アラインメン
トターゲットを使用してステッパで整列される。次に、第２のパターンは、第１
のパターンの上に載せるウェーハ上に形成される。他のステップでは、全ミスア
ラインメントエラーの拡大エラー部は、第１のパターンと第２のパターンとの間
の半径方向のミスアラインメントを測定することによって決定される。２組のパ
ターンを比較することによって、本発明は、ステッパで拡大エラーを分離し、明
らかにできる方法を提供する。一実施形態では、本発明は、拡大エラーを有する
アラインメントパターンが配置されるウェーハ内のエラーなしのアラインメント
パターンの形成とみなされてもよい。２組のパターンを比較することによって、
本発明は、拡大エラーを分離できる方法を提供する。

【００１５】 他の実施形態では、本発明は、プロセッサおよびコンピュータ読取り可能メモ
リを含むステッパを再度引用する。このメモリは、プロセッサを介して実行され
る場合、ステッパの拡大エラーを決定する前述の方法を実行するプログラム命令
およびデータを含む。

【００１６】 本発明のこれらおよび他の目的および長所は、いろいろの図面に示された好ま
しい実施形態の下記の詳細な説明を読んだ後に当業者に明らかになる。

【００１７】 （発明を実施するための最良の形態） 次に、その例が添付図面に示されている本発明の好ましい実施形態に対する参
照が詳細に行われている。本発明は、好ましい実施形態とともに説明されている
が、好ましい実施形態は、本発明をこれらの実施形態に限定されることを目的と
しないことが分かる。これに反して、本発明は、添付された特許請求の範囲によ
って規定されるような本発明の精神および範囲内に含められてもよい代替物、変
更物および等価物をカバーすることを目的としている。さらに、本発明の下記の
詳細な説明では、多数の特定の詳細は、本発明の完全な理解を行うために詳述さ
れる。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細なしに実行できることが当業
者に明らかである。他の例では、周知の方法、手順、構成要素および材料は、本
発明の態様を不必要に不明瞭にしないように詳述されていない。

【００１８】 例えば、方法に従う詳細な説明のいくつかの部分は、パターン化層、例えば、
ＩＣをウェーハ上に製造するための手順、ロジックブロック、処理、および他の
シンボリック表示によって示される。これらの説明および表示は、その成果の内
容を他の当業者に最も有効に伝えるためにウェーハ製造の当業者によって使用さ
れる手段である。手順、ロジックブロック、処理等は、ここでは、および一般的
に所望の結果をもたらす首尾一貫した一連のステップあるいは命令であると考え
られる。このステップは、物理量の物理操作を必要とするステップである。通常
、必要ないけれども、これらの物理操作は、材料を用い、材料を取り除き、ある
いは化学手段、光学手段、および機械手段によってウェーハ上の材料の構造の状
態を変える形式をとる。

【００１９】 しかしながら、これらの用語の全てが物理操作および物理量を参照するものと
して説明され、単に便宜的なラベルであり、当該技術分野で一般に使用される用
語によってさらに説明されるべきである。下記の論議から明らかなように特に別
段に指示されない限り、本発明の論議を通じて「受け取る」、「整列する」、「
作成する」、「測定する」、「補償する」、「露光する」、「投影する」、「形
成する」等のような用語は材料およびパターンをウェーハ上に製造する動作およ
び方法を示すことが分かる。

【００２０】 次に図２を参照すると、ステッパの側面図が示される。ステッパ２００ａは、
光源２０２と、マスキングブレード２０４と、レクチル２０６と、レンズ２０８
と、ステージ２１２とを含む。光源２０２は、光をマスキングブレード２０４の
開口２０６ａを通して、レチクル２０６Ａ上のパターンの透明部を通して、レン
ズ２０８を通してステージ２１２にあるウェーハ２１３上に投影する。このよう
にすることによって、レチクル２０６のパターンは、一般的には５：１の縮小で
ウェーハ２１３上に複写される。しかしながら、いかなる拡大レベルも使用でき
る。レチクル２０６の内部、あるいは中心部２０６ａにあるパターンはレンズ２
０８の中心部２０８ａを通過する。同様に、レチクル２０６の外部、あるいは周
辺部２０６ｂにあるパターンはレンズ２０８の外部２０８ｂを通過する。

【００２１】 次に、図３Ａを参照すると、本発明の一実施形態によるアラインメントレチク
ルが示されている。図３Ａは、平面図のアラインメントレチクル３００を示す。
アラインメントレチクル３００はパターンボックスのマトリックスである。図３
Ａの破線は、パターンボックスがあるマトリックスグリッドを示す。このマトリ
ックスは、一定のピッチ３１０だけずらされるパターンボックス、例えばＥ１〜
Ｅ５の複数の行、例えば行３０８と、一定のピッチ３１２だけずらされるパター
ンボックス、例えばＡ１〜Ｅ１の列、例えば３０６とを含む。このピッチは他の
実施形態では可変であってもよい。一実施形態では、アラインメントレチクル３
００は、パターンボックスＣ３として示される中心部３３３と、パターンボック
スＥ１〜Ｅ５、Ｄ１〜Ｄ５、Ｃ１〜Ｃ２、Ｃ４〜Ｃ５、Ｂ１〜Ｂ５、およびＡ１
〜Ａ５として示される外部とを含む。本実施形態は、パターンボックスＡ１〜Ｅ
５の特定の形状あるいは間隔を示すが、本発明は、他のパターン化形状および間
隔を有するアラインメントレチクルに適している。ショットの外部領域にあるパ
ターンボックスは、例えば、Ｅ３ ３３１、Ｃ５ ３３１ｂ、Ａ３ ３３１ｂ、
およびＣ１ ３３１ｃは後のフローチャートによって使用される。

【００２２】 図３Ａのアラインメントレチクル３００の中心部３３３のパターンボックスＣ
３は、精アラインメントターゲットを有する第１のパターンを含み、第２のパタ
ーンを含み、このパターンの両方とも後の図に示されている。精アラインメント
ターゲットをアラインメントレチクル３００の中心部３３３に置くことによって
、本発明は、並進ミスアラインメント測定処理中精アラインメントターゲットに
より正確に設置できる。より詳細に、本発明は、レンズ歪み、レチクル書き込み
エラーのような他のエラー源およびレチクルの中心に精アラインメントターゲッ
トを置くことによる精アラインメントターゲットからの回転ミスアラインメント
を除去する。

【００２３】 次に、図３Ｂを参照すると、本発明の一実施形態によるアラインメントレチク
ルのパターンボックスの第１の形状が示されている。図３Ｂでは、アラインメン
トレチクル３００の中心部３３３のパターンボックスは、第１のパターンおよび
第２のパターンを含む。本実施形態では、第１のパターンは、大きいオーバーレ
イボックス３３４および精アラインメントターゲット３３８を含む。第２のパタ
ーンは小さいオーバーレイボックス３３６を含む。大きいオーバーレイボックス
３３４は、距離３４０だけ小さいオーバーレイボックス３３６からずらされる。
この距離は用途に応じて変更してもよい。本発明は、大きいオーバーレイボック
ス３３４、小さいオーバーレイボックス３３６、および精アラインメントターゲ
ット３３８に対する特定の位置および寸法を示しているが、本発明は、レチクル
３００の中心部３３３内のこれらの構成要素に対するいろいろのサイズおよび位
置に適している。本発明は、感光の目的で、大きいオーバーレイボックス３３４
を白で、小さいオーバーレイボックス３３６を黒で示している。しかしながら、
本実施形態はオーバーレイボックスの感光的構成をスイッチングするのに適して
いる。下記の図は代替実施形態を提供する。図３Ｂに示されたパターンボックス
形状は、図３Ａに示されたパターン化ボックスＡ１〜Ｅ５のいずれかで使用でき
る。しかしながら、精アラインメントターゲット３３８は、アラインメントレチ
クルの中心部３３３にあるパターンボックス以外のパターンボックスのいずれか
、例えば他の実施形態におけるパターンボックスＣ３に含められない。

【００２４】 次に図３Ｃを参照すると、本発明の一実施形態によるアラインメントレチクル
のパターンボックスの第２の形状が示されている。図３Ｃでは、レチクル３００
の中心部３３３のパターン化ボックスは、第１のパターン３４４および第２のパ
ターン３４６を含む。本実施形態では、第１のパターン３４４は複数の大きいオ
ーバーレイボックス３４５を含む。同様に、本実施形態の第２のパターン３４６
は、複数の小さいオーバーレイボックス３４７を含む。小さいオーバーレイボッ
クス３４７あるいは大きいオーバーレイボックス３４５は、並進ミスアラインメ
ント測定のためのステッパでウェーハを整列するための精アラインメントターゲ
ットとしての使用にも適合できる。したがって、精アラインメントターゲットは
、本来レンズ収差からのエラー、例えば、回転ミスアラインメント、あるいは並
進ミスアラインメントからの拡大エラーを全然有しない。したがって、この実施
形態は、オーバーレイボックスの中の１つは実際アラインメントターゲットであ
るために、レチクルとウェーハとの間の正確な並進ミスアラインメントエラーを
分離する。

【００２５】 本実施形態は、例えば３４５および３４７に対する各種類のオーバーレイボッ
クスの中の３つを示しているが、本発明は、精アラインメントターゲットに対し
て任意の数量の小さいオーバーレイボックスを使用すること、あるいは精アライ
ンメントターゲットに対して任意の数量の大きいオーバーレイボックスを使用す
ることに最適である。本発明は、アラインメントレチクルの中心部３３３内のオ
ーバーレイボックスのいろいろのサイズおよび位置にも最適である。さらに、本
発明は、精アラインメントターゲットおよびオーバーレイボックスに対するプロ
ダクトレチクルの中心部３３３を適合させることにも最適である。本実施形態で
は、レチクルの中心部は、プロダクトウェーハ上の例えばスクライブ線の中のダ
イ間の領域上に投影できる。２つ以上のダイをカバーするレチクルに適用可能な
この代替物は、プロダクトウェーハダイを妨害することなしに並進エラー測定機
能を提供する。

【００２６】 オーバーレイボックスに対して精アラインメントターゲットを使用することは
、弁護士の事件番号ＶＬＳＩ‐３４０９であり、本発明の譲受人に譲渡されたＰ
ｉｅｒｒｅ Ｌｅｒｏｕｘによる名称が「精アラインメントターゲット上のパタ
ーンを使用してウェーハミスアラインメントを決定する方法」であるこれととも
に同時に出願された同時係属の米国特許出願により詳細に記載されている。

【００２７】 図３Ｃに示された実施形態は、アラインメントレチクル３００の中心部３３３
に対するパターンボックス形状として提供されるが、このパターンボックス形状
は、図３Ａに示された任意の他のパターンボックス、例えばＡ１〜Ｅ５での使用
にも最適である。アラインメントレチクルの中心部３３３に対する以外のパター
ンボックスとして使用される場合、オーバーレイボックス３４５および３４７は
、単に精アラインメントターゲットとしてよりもむしろオーバーレイボックスと
して使用できる。

【００２８】 次に、図４Ａを参照すると、本発明の一実施形態によるその中に作成されたパ
ターンを有するいくつかのショットを有するウェーハが示されている。ウェーハ
４３０は、図４Ａの平面図に示されているようにＸ‐Ｙ平面にある。一実施形態
では、ウェーハ４３０は、ステッパの周期的予防保守アラインメント検査のため
に使用できるＰＭウェーハである。一実施形態では、図４Ａに示されるようにウ
ェーハ４３０は、それの中でエッチングされる像を有するシリコン基板である。
あるいは、図４Ａに示される像は、シリコン基板上に配置される材料の層に形成
される。他の実施形態では、図４Ａは、その各々がそれの中に形成された像を有
する材料のいくつかの層を示す。図４Ａに示されたパターンボックスのグリッド
は、明瞭にする目的のためにパターンボックス、例えば４３３ａ内にあるより精
密なパターンの詳細を含まない。この詳細は、後の図に示され、本図および前述
の図を参照して以下に記載される。

【００２９】 図４Ａは、所与の量およびレイアウトのショットを有するウェーハを示すが、
本発明は、ウェーハ上で所与の量およびレイアウトのショットを使用することに
最適である。ウェーハ上の各ショットのグリッド外観は、例えば図３Ａのレチク
ル上の破線グリッドのレチクルのグリッド外観に対応する。

【００３０】 ウェーハ４３０は、複数の周辺ショット、例えば４３６、複数の内部ショット
、例えば４３４および複数の切断領域、例えば４３８に分割される。周辺ショッ
ト、例えば、ショット４３６は、ウェーハ４３０の外径４３２に接触する正方形
の形状の切り取られていないショットである。内部領域、例えば、ショット４３
４は、ウェーハ４３０の外径４３２に接触しない正方形の形状の切り取られてい
ないショットである。切断領域、例えば、切断領域４３８は、ウェーハ４３０上
の全ショット、あるいは正方形形状を有しない領域である。周辺ショットは、明
瞭にし、区別にする目的で内部ショットよりも暗い線として示されている。一実
施形態では、ショットは、レチクル像が投影され、形成されるウェーハ上の領域
として規定される。他の実施形態では、レチクル像はいくつかのショットをカバ
ーできる像を有することができる。本発明は、広範囲の形状および外形を有する
ショットに最適である。

【００３１】 次に、図４Ｂを参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハの１つの層の
アラインメントオーバーレイの１つのショットが示されている。図４Ｂは、周辺
ショット、例えばショット４３６のためのパターンボックス、例えばパターンボ
ックスＡ３ ４３１のＩＤを示している。明瞭にする目的で、各ボックス、例え
ば４３１内およびボックス間のパターン詳細は図４Ｂに示されていない。示され
たショットは、レチクル、例えば図３Ａのアラインメントレチクル３００の全視
野はレチクルの単一露光でウェーハに投影されるために、「全視野」ショットと
呼ばれる。したがって、レチクルの外部、例えば、図３ＡのパターンボックスＡ
３ ３３１は、レンズの外部、例えば図２のレンズ２０８の領域２０８ｂを通し
て、例えば図４ＢのＡ３ ４３１をウェーハ上に形成するためにショットの外部
上に投影される。同様に、レチクルの内部、例えば、図３Ａのパターンボックス
Ｃ３ ３３３は、レンズの中心部、例えば図２のレンズ２０８の領域２０８ａを
通して、例えば図４ＢのＡ３ ４３１をウェーハ上に形成するためにショットの
中心部上に投影される。破線の想像上のグリッドは、図４Ａに示されるように、
ショットのマトリックスグリッドに対する参照を行うように示される。

【００３２】 図４Ａおよび図４Ｂの一実施形態では、全視野ショット４３６は、図４Ａの１
つの周辺ショット位置、例えば４３６だけに形成される。他の実施形態では、全
視野ショットは、全周辺ショット位置、例えばウェーハ４３０の厚く整列された
グリッド位置に形成される。ウェーハ上の複数の位置に全視野ショットを形成す
ることによって、複数のアラインメント検査を実行できる。したがって、測定雑
音は結果を平均化することによって減少できる。他の実施形態では、全視野ショ
ットがＰＭウェーハのために全然使用されない。一実施形態では、図４Ｂに示さ
れたショットはシリコン基板に形成される。他の実施形態では、図４Ｂに示され
たショットは、ウェーハのウェーハ基板上に形成された材料の層で形成される。
一実施形態では、示されたパターンボックスの各々は、図３Ｂあるいは図３Ｃに
示されたパターンと同様なパターンあるいは任意の他のパターンのいずれかを有
することができる。一実施形態では、図４Ｂのセンターボックス、例えば４３３
ｃだけは、従来の図３Ｂに示されたアラインメントターゲットのようなアライン
メントターゲットを含むパターンを有する。他の実施形態では、センターパター
ンボックスは全視野ショットのためのアラインメントターゲットを必要としない
。

【００３３】 次に図４Ｃを参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハの１つの層に代
替のアラインメントオーバーレイを有する他のショットが示されている。図４Ｃ
は、内部ショット、例えばショット４３４のためのパターンボックスのＩＤ、例
えばパターンボックスＣ３ ４３３ａを示している。明瞭にする目的で、各ボッ
クス、例えばパターンボックスＣ３ ４３３ａ内およびパターンボックス間のパ
ターン詳細は図４Ｃに示されていない。図示されたショットは、「ブレードダウ
ン」ショットの反復パターンと呼ばれる。レチクル、例えば図３Ａのアラインメ
ントレチクル３００の視野のわずかな部分だけはショット、例えばショット４３
４上に各パターンボックスを形成するために露光するためにこの用語が生じる。
この処理を繰り返すことによって、図示されたパターンが現像される。すなわち
、レチクルの中心部、例えば、図３ＡのパターンボックスＣ３ ３３３だけは、
レンズの中心部、例えば図２のレンズ２０８の領域２０８ａを通して、例えば図
４ＢのパターンボックスＣ３ ４３１を形成するためにウェーハ上のショットの
領域上に投影される。一列のＣ３パターンボックス、例えばパターンボックス４
４２を形成するために、レチクルあるいはウェーハは、割り出されねばならなく
、レチクルの中心部は、レンズの中心部を通してウェーハ上のショットの異なる
領域上に再投影される。同様に、ウェーハのレチクルはパターンボックスの列を
形成するように割り出される。この処理は、全ショットをＣ３パターンボックス
で充填するように繰り返される。

【００３４】 図４Ｃの一実施形態では、ブレードダウンショット４３４は、図４Ａの１つの
内部ショット位置、例えば４３４だけに形成される。他の実施形態では、ブレー
ドダウンショットは、全内部ショット位置、例えばウェーハ４３０の薄く整列さ
れたグリッド位置に形成される。ブレードダウンショットをウェーハ上の複数の
位置に形成することによって、複数の測定検査を実行できる。したがって、測定
雑音は結果を平均化することによって減少できる。一実施形態では、図４Ｃに示
されたショットはシリコン基板に形成される。他の実施形態では、図４Ｃに示さ
れたショットはウェーハ基板上に形成された材料の層に形成される。一実施形態
では、図４Ｃに示されたショットは図４Ｂからのショットと同じ層に形成される
。他の実施形態では、図４Ｂおよび図４Ｃのショットはウェーハ上の材料の異な
る層に形成される。一実施形態では、図示されたパターンボックスの各々は、図
３Ｂあるいは図３Ｃのいずれかに示されたパターンと同様なパターンを有するこ
とができる。一実施形態では、センターボックスのみ、例えば図４Ｂの４３３ｃ
は、従来の図３Ｂに示されたアラインメントターゲットのようなアラインメント
ターゲットを含むパターンを有する。他の実施形態では、センターパターンボッ
クスはアラインメントターゲットを必要としない。

【００３５】 次に、図４Ｄを参照すると、本発明の一実施形態による拡大エラーを測定する
予防保守（ＰＭ）ウェーハを作成するために実行されるステップのフローチャー
ト４０００が示される。フローチャート実施形態を使用することによって、本発
明は、ステッパレンズの拡大エラーを分離し、ステッパレンズの拡大エラーの非
常に正確な測定を可能にするＰＭウェーハを提供する。本発明は、ステッパ機の
ＰＭウェーハのためにフローチャート４０００を使用するが、本発明は、ウェー
ハアラインメントを必要とする他の種類の装置の他の種類のウェーハに対して本
発明の方法を適合させることに最適である。

【００３６】 一実施形態では、フローチャート４０００のステップは、拡大エラーを有する
アラインメントパターンが配置されるウェーハ内にエラーなしのアラインメント
パターンを作成するものとみなすことができる。２組のパターンを比較すること
によって、本発明は拡大エラーを分離できる方法を提供する。

【００３７】 フローチャート４０００は、ステップ４００２で開始する。本実施形態のステ
ップ４００２では、ウェーハが受け取られる。ステップ４００２は、一実施形態
では、図４Ａ〜図４Ｃのウェーハ４３０で実行されるがその中に少しのＰＭパタ
ーンも形成されずに実行される。すなわち、粗アラインメントマークおよび／ま
たはスクライブ線だけが本実施形態においてウェーハに存在する。一実施形態で
は、受け取られたウェーハは、パターンが形成されるシリコン基板だけを含む。
シリコン層は非常に耐久性があり、ステッパの反復予防保守検査のために再使用
できるために、本実施形態が選択される。さらに、シリコン層は非常に安定して
いる。すなわち、シリコン層は、シリコンの熱膨張率とは異なる熱膨張率のよう
な異なる特性を有する金属のような異なる材料の層の存在から逸脱しない。他の
実施形態では、層はシリコン基板上に存在しない。この後者の層は、その中に形
成された後続のパターンを有する。ステップ４００２に続いて、フローチャート
４０００はステップ４００４に進む。

【００３８】 本実施形態のステップ４００４では、ウェーハおよびレチクルはステッパにお
いて互いに整列される。図２は本ステップ４００４の実施形態について示してい
る。図２では、ウェーハ２１３およびレチクル２０６はステッパ２００ａで互い
に整列される。このステップは、ウェーハを整列させる周知の方法および装置を
使用する。ステップ４００４に続いて、フローチャート４０００はステップ４０
０６に進む。

【００３９】 本実施形態のステップ４００６では、レチクルあるいはウェーハは、ショット
を望まれる位置に割り出しをされる。図２は、本ステップ４００６の実施形態に
ついて示す。図２では、ウェーハ２１３あるいはレチクル２０６のいずれかを、
ショットに対して望まれる位置に対してステッパ２００ａで割り出しをすること
ができる。ステップ４００６は、ウェーハあるいはレチクルを所望のように内部
ショット、例えばショット４３４、あるいは外部ショット、例えばショット４３
６のいずれかに割り出しをすることができる図４Ａに示されるような他の実施形
態で実行される。このステップは、ウェーハあるいはレチクルを割り出しをする
ために周知の方法および装置を使用する。ステップ４００６に続いて、フローチ
ャート４０００はステップ４００８に進む。

【００４０】 本実施形態のステップ４００８では、レチクルの全視野像は露光される。ステ
ップ４００８を実行するいくつかの実施形態は、図２および図３Ａ〜図３Ｃに示
されている。特に、ステップ４００８は、図２に示されたレチクル２０６の全視
野を露光することによって実行できる。全視野は、例えばレチクル２０６の中心
部２０６ａおよび外部２０６ｂを含むレチクルの全視野を含む。レチクルのいく
つかの実施形態は、図３Ａ〜図３Ｃに示される。図３Ａに示された実施形態では
、全レチクル３００、例えばパターンボックスＡ１〜Ｅ５はステップ４００８で
露光される。図示された実施形態は特定のレイアウトおよび幾何学的形状を有す
るが、本発明は、アラインメントレチクルあるいはプロダクトレチクルを含むい
かなるレチクルを使用することに最適である。全視野レチクルを露光する目的は
、アラインメントを評価するために、後続のステップに示されているように、レ
チクルの全パターンをウェーハに形成することにある。他の実施形態では、ステ
ップ４００８はＰＭレチクルを形成するためにこの方法で使用されない。ステッ
プ４００８に続いて、フローチャート４０００はステップ４０１０に進む。

【００４１】 本実施形態のステップ４０１０では、全視野像は、ステッパレンズの全視野を
通してショット上に投影される。ステップ４０１０は、例えば中心部２０８ａお
よび外部２０８ｂを含む２０９のようなステッパレンズの全視野を示す図２で実
行される。ステップ４０１０は、全視野ショットが周辺ショット４３６であって
もよい図４Ａでも実行される。図４Ｂは、全視野ショットがウェーハ上の周辺シ
ョット４３６においてパターンボックス、例えばＡ１〜Ｅ５のパターンを繰り返
した実施形態を示す。図４Ｂのショット４３６のパターンボックスＡ１〜Ｅ５は
、直接図３Ａのレチクル３００上のパターンボックスＡ１〜Ｅ５に対応する。ス
テップ４０１０に続いて、フローチャート４０００はステップ４０１２に進む。

【００４２】 本実施形態のステップ４０１２では、追加全視野ショットがウェーハ上で望ま
れるかどうかの問い合わせを決定する。一実施形態では、本発明は複数のショッ
トを含んでもよいけれども、１つの全視野ショットだけが露光され、ウェーハ上
に投影される。さらに、１つの実施形態は、ウェーハの周辺ショット位置、例え
ば図４Ａの周辺ショット４３６上に全視野像を投影するだけである。しかしなが
ら、本発明は、任意のショット位置の全視野像をウェーハ上に投影することに最
適である。追加ショットがウェーハ上で望まれる場合、フローチャート４０００
はステップ４００６に戻る。しかしながら、付加ショットがウェーハ上で望まれ
ない場合、フローチャート４０００はステップ４０１４に進む。

【００４３】 付加全視野ショットがステップ４０１２毎にウェーハ上で望まれない場合、ス
テップ４０１４が生じる。本実施形態のステップ４０１４では、レチクルの中心
部にある精アラインメントターゲット像が露光される。ステップ４０１４を実行
するいくつかの実施形態は、図２および図３Ａ〜図３Ｃに示される。特に、ステ
ップ４０１４は、図２に示されるようにレチクル２０６の中心部２０６ａを露光
することによって実行される。レチクルのいくつかの実施形態は図３Ａ〜図３Ｃ
に示されている。図３Ａに示された実施形態では、レチクル３００の中心部はパ
ターンボックスＣ３３３３を含む。図３Ｂおよび図３Ｃは、パターンボックスＣ
３ ３３３内にある精アラインメントターゲットのいくつかの実施形態を提供す
る。一実施形態では、レチクルの中心部にあるパターンボックスは、精アライン
メントターゲット３３８に加えてオーバーレイボックス３３４および３３６を含
む。他の実施形態では、大きいオーバーレイボックス３４５および小さいオーバ
ーレイボックス３４７は、精アラインメントターゲットならびにミスアラインメ
ント測定のためのオーバーレイとして使用できる。上記の図３Ｂおよび図３Ｃに
対して示されたこの議論は、ここに含まれる精アラインメントターゲットの形状
の付加情報を提供する。図示された実施形態は特定のレイアウトおよび幾何学的
形状を有するが、本発明は、アラインメントレチクルおよびプロダクトレチクル
を含む任意のレチクルを使用することに最適である。

【００４４】 ステップ４０１４に関しては、レチクルの中心部を露光するだけの目的は、そ
の後のステップに示されているようにほぼエラーなしの精アラインメントターゲ
ットをウェーハ上に提供することにある。レチクルの中心部は、上記の図３Ａ〜
図３Ｃに論議される理由でほぼエラーなしである。ステップ４０１４に続いて、
フローチャート４０００はステップ４０１６に進む。

【００４５】 本実施形態のステップ４０１６では、精アラインメントターゲットは、ステッ
パレンズの中心領域を通してショットの中心領域上に投影される。ステップ４０
１６は、一実施形態において、図４Ａ〜図４Ｃに実行される。特に、ステップ４
０１６は、ステッパレンズ２０８の中心部２０８ａを示す図２で実行される。ス
テップ４０１６は、像が予め露光されないショットの中心領域上で投影できる図
４Ａでも実行される。このステップのためのステッパレンズの中心領域を使用す
ることによって、本発明は、ウェーハで形成される第１のパターン、すなわちほ
ぼエラーなしの第１のパターンに対する拡大エラーあるいは回転エラーから生じ
るいかなるエラーも減少する。この結論は、拡大エラーが一般的には殆ど拡大が
全然生じないレンズの中心で最少にあるために、生じる。同様に、周辺あるいは
回転のオフセットδは、中心からの距離、例えば所与の回転エラーθに対するシ
ョットの半径Ｒとともに直線的に増加する、例えばδ＝Ｒ^＊θである。したがっ
て、最少回転エラーは、レンズおよびレチクルおよびショットの中心で生じる。
一実施形態では、ステップ４０１６から形成された像は、全ミスアラインメント
エラーの拡大部を決定するより前に取り除かれるステッパに対する並進エラーを
決定する後続のフローチャートで使用される。この論議はこの後続のフローチャ
ートで検討される。ステップ４０１６に続いて、フローチャート４０００はステ
ップ４０１８に進む。

【００４６】 本実施形態のステップ４０１８では、付加ショットがウェーハ上で望まれるか
どうかの問い合わせを決定する。付加ショットがウェーハ上で望まれる場合、フ
ローチャート４０００はステップ４０２０に進む。しかしながら、付加ショット
がウェーハ上で望まれない場合、フローチャート４０００はステップ４０２２に
進む。

【００４７】 付加ショットがステップ４０１８毎にウェーハ上で望まれる場合、ステップ４
０２０が生じる。本実施形態のステップ４０２０では、ウェーハのレチクルは、
ウェーハ上の他のショット位置に割り出しをされる。このように、このショット
は、フローチャート４０００に対して示された実施形態のために互いにオーバー
レイしない。ステップ４０２０は、図４Ａの一実施形態で実行される。図４Ａで
は、レチクルあるいはウェーハのいずれかは、一方のショットの中心領域から他
方のショットの中心領域まで移動させるように割り出しをされる。例えば、ウェ
ーハあるいはレチクルは、内部ショット４３４からＹ方向へ下方へ他のショット
に対してウェーハあるいはレチクルの真下のショットまで割り出しをすることが
できる。しかしながら、割り出しは、１つあるいはそれ以上の方向に広い範囲の
距離のためであってもよい。

【００４８】 一実施形態では、ステップ４００６〜４０１２は、全視野像をウェーハ上の少
なくともショット上に形成するために使用される限り、ステップ４０１４〜４０
２０は必要とされない。この後者の実施形態に対する原理は、全視野ショット中
レンズの中心部を通してレチクルの中心部をショットの中心部に本質的に投影す
るステップ４００８および４０１０による。他の実施形態では、図４Ａは、全内
部ショット、例えば内部ショット４３４が各ショット、例えば４３４ｂの中心部
上に投影された像を有することを示している。本実施形態の内部ショットだけは
それの上に投影されたレチクルの中心領域を有するが、内部ショットが全視野像
を投影する前述のステップによって利用されない場合、本発明は周辺ショットに
関するステップ４０１６を同様に実行できる。ステップ４０２０に続いて、フロ
ーチャート４０００はステップ４０１４に戻る。

【００４９】 付加ショットがステップ４０１８毎にウェーハ上に全然望まれない場合、ステ
ップ４０２２は生じる。本実施形態のステップ４０２２では、レチクルの中心領
域にある第１のパターン像が露光される。ステップ４０２２は、一実施形態では
ステップ４０１４と同様に実行される。第１のパターンは、図３Ｂのレチクルに
示されるように、精アラインメントターゲットから離れているどちらかのオーバ
ーレイボックスであってもよい。それとは別に、第１のパターンは、精アライン
メントターゲットとしても使用されるオーバーレイボックス、例えば３４５ある
いは３４７であってもよい。後者の実施形態は、同一の精アラインメントターゲ
ットは本実施形態では特に精アラインメントターゲットとして使用されないけれ
ども、このアラインメントターゲットを投影し、その後形成する効果を有する。
むしろ同一精アラインメントターゲットは、全ミスアラインメントエラーの拡大
部を決定するために使用される。ステップ４０２２に続いて、フローチャート４
０００はステップ４０２４に進む。

【００５０】 本実施形態のステップ４０２４では、ステップ４０２２からの第１のパターン
像は、ステッパレンズの中心領域を通してショットの外部領域上に投影される。
ステップ４０２４は、図４Ａおよび図４Ｃの一実施形態で実行される。特に、一
実施形態は、第１のパターンをショットの外部領域上に投影し、例えば図４Ｃの
パターンボックスＣ３ ４４３を形成する。この実施形態の外部位置は、ショッ
トの中心領域、例えば位置４３３ｂの外側の任意の位置として規定される。ステ
ップ４０２２においてレチクルの中心部を使用する長所およびステップ４０２４
においてステッパレンズの中心部を使用する長所は、ほぼエラーなしの第１のパ
ターンを提供することにある。拡大エラーは一般的には殆ど拡大が全然生じない
レンズの中心で最少にあるために、この結論が生じる。同様に、周辺あるいは回
転のオフセットδは、中心からの距離、例えば所与の回転エラーθに対するショ
ットの半径Ｒとともに直線的に増加する、例えばδ＝Ｒ＊θである。したがって
、最少回転エラーは、レンズおよびレチクルおよびショットの中心で生じる。ス
テップ４０２４に続いて、フローチャート４０００はステップ４０２６に進む。

【００５１】 本実施形態のステップ４０２６では、第１のパターン像がウェーハ上のショッ
トの付加外部領域上に投影されるべきであるかどうかの問い合わせを決定する。
ステップ４０２６は、図４Ａ〜図４Ｃの一実施形態で実行される。第１のパター
ン像をウェーハ上のショットの付加外部領域上に投影されることが望ましい場合
、フローチャート４０００はステップ４０２８に進む。しかしながら、第１のパ
ターン像をウェーハ上のショットの付加外部領域上に投影されることが望ましく
ない場合、フローチャート４０００はステップ４０３０に進む。

【００５２】 付加ショットがステップ４０２６毎にウェーハ上に望まれる場合、ステップ４
０２８が生じる。本実施形態のステップ４０２８では、レチクルあるいはウェー
ハは、ウェーハ上の所与の位置の他の領域に割り出しをされる。ステップ４０２
８は、図２および図４Ａおよび図４Ｃの一実施形態で実行される。特に、図２は
、ウェーハ２１３を保持するステージ２１２が所望のように複数の方向のいずれ
か、例えばＸ方向２１２ａに移動できることを示している。それとは別に、レチ
クル２０６は、所望ならば、他の位置に割り出しをすることができる。したがっ
て、第１のパターンの複数の投影、例えばＣ３ ４３３ａ、およびｃ‐ｅが図４
Ｃに示されるように、ショット、例えば４３４上で望まれる場合、割り出しは、
ウェーハのショット上への所与の第１のパターンの投影を繰り返すように生じ得
る。一実施形態では、ステップ４０２２〜４０２８は、パターンボックスが例え
ば図４Ｃに示されるショット４３４のようなショットの全領域に形成されるまで
繰り返される。一実施形態では、ステップ４０２２〜４０２８によって形成され
たパターンボックスのグリッドは、レチクル、例えば図３Ａのレチクル３００の
全視野露光によって形成されたパターンボックスの位置に対応する。他の実施形
態では、単一Ｃ３位置、例えばパターンボックスＣ３ ４３３ａだけがショット
上に形成される。この後者の実施形態は、拡大ミスアラインメントを得るのに十
分な情報を提供する。しかしながら、他の実施形態は付加長所を与える。さらに
他の実施形態では、ショット、例えばショット４３４の例えばパターンボックス
のための４つの領域４３３ａ、４３３ｃ〜４３３ｅは、図４Ｃに示されるように
第１のパターンの投影を受光するように選択される。選択される４つの外部領域
は、レンズの中心から最大距離を与え、したがって、一実施形態では、ショット
のための拡大エラーの最悪の現れを与える。ショット上への第１のパターンの複
数の投影を使用することによって、本実施形態は、複数の像のアラインメント処
理の結果を平均化することによって測定動作および製造動作の雑音を減少できる
。ステップ４０２８に続いて、フローチャート４０００はステップ４０２２に戻
る。

【００５３】 本実施形態のステップ４０３０では、付加ショットがウェーハ上で望まれるか
どうかの問い合わせを決定する。ステップ４０３０は、図６の一実施形態におい
て実行される。付加ショットがウェーハ上で望まれる場合、フローチャート４０
００はステップ４０３２に進む。しかしながら、付加ショットがウェーハで望ま
れない場合、フローチャート４０００はステップ４０３４に進む。

【００５４】 付加ショットがステップ４０３０毎にウェーハ上で望まれる場合、ステップ４
０３２が生じる。本実施形態のステップ４０３２では、レチクルあるいはウェー
ハはウェーハ上の他のショット位置に割り出しをされる。図２は、ウェーハ２１
３を保持するステージ２１２が所望ならば複数の方向のいずれか、例えばＸ方向
２１２ａに移動できることを示す。それとは別に、レチクル２０６は、所望のよ
うに他の位置に割り出しをすることができる。したがって、図４Ｃに示されるよ
うに複数のショット、例えばショット４３４および４３５が望まれる場合、割り
出しは、ウェーハ４３０上の新しいショットのためにステップ４０２２〜４０２
８を繰り返すように生じる。

【００５５】 一実施形態では、ステップ４０２２〜４０３２は、望まれる全ての内部ショッ
トが形成されるまで繰り返される。一実施形態では、第１のパターンを有する単
一ショットだけがショットの外部領域で形成される。さらに他の実施形態では、
全内部ショット、例えばショット４３４は、図４Ａに示されるようにショットの
外部領域の第１のパターンの投影を受光するように選択される。複数のショット
を使用することによって、本実施形態は、複数の像のアラインメント処理の結果
を平均化することによって測定動作および製造動作の雑音を減少できる。ステッ
プ４０３２に続いて、フローチャート４０００はステップ４０２２に戻る。

【００５６】 付加ショットがステップ４０３０毎にウェーハ上に望まれない場合、ステップ
４０３４が生じる。本実施形態のステップ４０３４では、レイアウトパターンが
ウェーハで形成される。ステップ４０３４は、図４Ａ〜図４Ｃの一実施形態で実
行される。特に、ステップ４０１０、４０１６、および４０２４からウェーハ上
に投影された像は、次に後続の図に示されるように複数の形状に形成される。こ
れは、エッチングおよび化学機械研磨のようなウェーハおよび半導体製造におけ
る周知の技術を使用して行われる。したがって、一実施形態では、本発明は、繰
り返して後続のアラインメント動作のために使用できるほぼエラーなしのアライ
ンメントパターンを有するＰＭウェーハを形成する。より詳細には、ほぼエラー
なしのアラインメントパターンは、本質的に拡大および回転に基づいたエラーが
ない。並進エラーはその後の実施形態において明らかにされる。ステップ４０３
４に続いて、フローチャート４０００は終了する。

【００５７】 本実施形態のフローチャート４０００はステップの特定のシーケンスおよび数
量を示すが、本発明は他の実施形態に適している。例えば、フローチャート４０
００のために提供される全てのステップは本発明に対して全然必要ない。さらに
付加ステップは、示されたステップに付加されてもよい。同様に、ステップのシ
ーケンスは用途に応じて変更されてもよい。さらに、フローチャート４０００は
単一連続処理として示されるが、このフローチャート４０００も連続処理あるい
は並列処理として実行されてもよい。フローチャート４０００のステップのため
の命令およびステップからのデータ入出力の多くは、メモリを使用し、後続の図
に示されたコントローラハードウェアを使用する。

【００５８】 次に、図５Ａを参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハの２つの層に
アラインメントオーバーレイを有する１つのショットの平面図が示されている。
図５Ａのショット５３６は、明瞭にするために互いからずらされるパターンの２
つの層を示している。本実施形態では、パターンボックスの２つの層は、ほとん
ど直接互いにオーバーレイすべきである。第１のパターンのセットは、フローチ
ャート４０００毎に一実施形態においてウェーハのシリコン基板に形成される。
このパターンボックスのセットは、明瞭にするために破線で示される。それに反
して、実線パターンボックスは、一実施形態において、ウェーハのシリコン基板
の上に置かれた材料の層に形成される。一実施形態では、第２の層の材料は、シ
リコン基板に形成されたパターンを損傷しないで容易に形成し、ウェーハから取
り除くことができるフォトレジスト材料である。

【００５９】 一実施形態では、ショット５００ｃは、ウェーハの２つの層に形成されるパタ
ーンのための典型的なレイアウトを示す。ショット５００ｃは、以下、フローチ
ャート５０００に示されているように形成される第１の層パターンおよび第２の
層パターンの両方が全視野パターンである、例えば図４Ａのショット４３６に対
応する周辺ショットを示している。したがって、互いにオーバーレイする各パタ
ーンボックスは同じ種類のものである。例えば、図５Ａに示されるように、シリ
コン基板に形成されたパターンＡ３ ４３１は、シリコン基板の上の材料層に形
成された同じパターン、例えばＡ３ ５３１でオーバーレイされる。同様に、図
５Ａに示されるように、シリコン基板に形成されたパターンＣ５ ４３１ｃは、
シリコン基板の上の材料層に形成された同じパターン、例えばＣ５ ５３１ｃで
オーバーレイされる。２つの層の図は、平面図および側面図として後続の図５Ｃ
および図５Ｄのそれぞれに示される。層の各々はその中に形成された同一の全視
野像を有するために、ウェーハ製造処理のいろいろのエラーは、各層におけるそ
れぞれのオーバーレイパターンボックスに対して適切な程度ある。例えば、ショ
ットの外部領域にあるパターンボックスは、一般により大きい拡大エラーを有し
、次にパターンボックスはショットの中心領域にある。同様に、レンズはレンズ
の中心から同じ半径であるけれども、レンズの１つの領域のパターンボックスは
、レンズの異なる領域のパターンボックスよりも大きい歪みを受ける。

【００６０】 次に図５Ｂを参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハの２つの層の他
のアラインメントオーバーレイを有する他のショットの平面図が示されている。
図５Ｂのショット５３４は、明瞭にするために互いからずらされるパターンの２
つの層を示している。本実施形態では、パターンボックスの２つの層はほとんど
直接に互いにオーバーレイすべきである。第１のパターンのセットは、フローチ
ャート４０００毎に一実施形態においてウェーハのシリコン基板に形成される。
このパターンボックスのセットは、明瞭にするために破線で示される。これに反
して、実線パターンボックスは、一実施形態において、ウェーハのシリコン基板
の上に置かれた材料の層に形成される。本実施形態では、第２の層の材料は、シ
リコン基板に形成されたパターンを損傷しないで容易に形成し、ウェーハから除
去できるフォトレジスト材料である。第２の層の実線パターンボックスは、一実
施形態において、下記に示されるようにフローチャート５０００毎に形成される
。

【００６１】 一実施形態では、ショット５３４は、ウェーハの２つの層に形成されたパター
ンの典型的なレイアウトを示す。ショット５３４は、シリコン基板に形成された
第１の層パターンがレチクル像の中心部の繰り返し、例えばＣ３ ４３３ａ〜４
３３ｃであるウェーハ上の内部ショットを示す。これに反して、第２の層パター
ンは全視野パターンである。したがって、全視野パターンの各パターンボックス
、例えばパターンボックスＡ１〜Ｅ５は、レチクルの中心部およびステッパレン
ズの中心部から形成される殆どエラーなしのパターンボックス、例えばパターン
ボックスＣ３の上に載せる。したがって、図５Ｂのパターンのオーバーレイは、
エラーのあるパターン、例えば殆どエラーのないパターンの１つの層、例えば、
シリコン基板の第１の層の上に載せる材料の第２の層のパターンの１つの層を示
している。したがって、例えば、図５Ａに示されるように、シリコン基板の上の
材料層に形成されたパターンボックスＡ３ ５４３ａは、シリコン基板に形成さ
れたパターンボックスＣ３ ４３３ａの上に載せる。同様に、図５Ａに示される
ように、シリコン基板の上の材料層に形成されたパターンボックスＣ５ ５４３
ｃは、シリコン基板に形成されたパターンボックスＣ３ ４３３ｃの上に載せる
。１つのショットの１つの領域の２つの層の図は、明瞭にするための側面図とし
て後続の図５Ｄに示されている。

【００６２】 図５Ｂの本実施形態は、第１の層に形成された対応するパターンボックスのセ
ットの上に載せる第２の層のパターンボックスの全視野パターンを示しているが
、本発明は多数の代替例に最適である。例えば、一実施形態では、ショットの外
部領域のパターンボックスの上に載せる外部セット５４０ａだけが内部ショット
のために使用される。他の実施形態では、パターンボックスの中心セット５４０
ｂは、上に載せるパターンボックスの外部セット５４０ａに加えてショットの中
心部で使用される。これらの特定の実施形態のほかに、本発明は多数の代替の形
状および配列を使用することに最適である。

【００６３】 次に、図５Ｃを参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハのパターン化
ボックスの２つの層が示されている。図５Ｃは典型的なパターンボックス５００
ｃのセットを提供する。ショット５００ａは、１つの形状において、大きいオー
バーレイボックス５０２と、小さいオーバーレイボックス５０４と、精アライン
メントターゲット５０６とを含む。ウェーハ上のオーバーレイ形状は、図３Ａに
示されたアラインメントレチクルにあるパターンに対応する。他の形状では、オ
ーバーレイボックス５０２および５０４から離れている精アラインメントターゲ
ット５０６が使用されない。この後者の実施形態は図３Ｃのアラインメントレチ
クルに対応する。本実施形態では、大きいオーバーレイボックス５０２は小さい
オーバーレイボックス５０４を含む。しかしながら、本実施形態は、大きいオー
バーレイボックスのいかなる位置も有することおよび代替相対サイズを有するこ
とに最適である。

【００６４】 図５Ｃのパターンボックスのセットはウェーハ上のどちらかの種類のショット
からであってもよい。すなわち、このパターンボックスは、内部ショット、例え
ば図４Ｃのショット４３４、あるいは周辺ショット、例えば図４Ｂのショット４
３６からのいずれかであってもよい。さらに、パターンボックス５００ｃのセッ
トは、ショットの中心領域、例えば図５Ｂに示されたセット５４０ｂのＣ３ ４
３３ｂ上のＣ３ ５４３ｂ、あるいはショットの外部領域、例えばセット５４０
ａのＣ３ ４３３ａの上のＡ３ ５４３ａのいずれかであってもよい。パターン
ボックス５００ｃのセットがアラインメントのために使用される中心ショットと
して使用される場合、このパターンボックスは、本実施形態において、精アライ
ンメントターゲット５０６も含む。精アラインメントターゲット５０６は、アラ
インメントボックス５０２および５０４から離れている構成要素として示されて
いる。図５Ｃに示された本実施形態は、レチクルの対応するパターン、例えば図
３Ｂに示された精アラインメントターゲット３３８の像から形成される。しかし
ながら、一実施形態では、アラインメントボックス５０２および５０４は精アラ
インメントターゲットの役も果たすことができる。この後者の実施形態は、図３
Ｃに示され、ここに記載されているようにレチクルの対応するパターンから形成
される。

【００６５】 図５Ｃは、ショットの中心部の基準となる中心線５２８を示す。ショットの中
心線５２８から、半径線あるいは距離５２２は外側に突き出す。半径方向のオフ
セットは、２つの物体間に存在する拡大エラーを示す。半径線５２２からの回転
オフセット５２４は、２つの物体間の回転ミスアラインメントを示す。本実施形
態では、パターンボックス５０２および５０４は、ショットの中心線５２８から
正のＹ方向５４５にある。したがって、このパターンボックスは、図５Ａに示さ
れたセット５３０ａあるいは図５Ｂに示されたセット５４０ａのようなパターン
ボックスのセットを示す。しかしながら、５００ｃに示されたパターンボックス
のセットは、一般に本発明で使用されたパターンボックスの任意のセットを示す
。

【００６６】 次に図５Ｄを参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハのパターン化ボ
ックスの２つの層が示されている。図５Ｄは、図５Ｃに示された同じ構造の側面
図を提供する。大きいオーバーレイボックス５０２は、大きいオーバーレイボッ
クス５０２の外側の破線として示されるその領域が、例えば、この領域をエッチ
ングで取り除くことによって取り除かれるフォトレジスト材料５１０の層から形
成される。フォトレジスト層５１０は本実施形態におけるウェーハの基板５２０
に隣接して置かれている。しかしながら、本発明は、大きいオーバーレイボック
ス５０２が形成されてもよい基板上の代替の層を使用することに最適である。

【００６７】 これに反して、図５Ｄの小さいオーバーレイボックス５０４および精アライン
メントターゲット５０６は、一実施形態において、ウェーハの耐久性のあるシリ
コン基板５２０に形成される。このように、小さいオーバーレイボックス５０４
および精アラインメントターゲット５０６は、複数のアラインメント測定動作た
めに保存される。すなわち、フォトレジスト層５１０は、繰り返してシリコン基
板上に形成し、シリコン基板から取り除くことができる。したがって、大きいオ
ーバーレイボックス５０２は、繰り返してフォトレジスト層に形成され、基板の
既存の小さいオーバーレイボックス５０４および精アラインメントターゲット５
０６を変えないで後続のミスアラインメント測定のためにエッチングで取り除く
ことができる。

【００６８】 本発明は、オーバーレイボックスがシリコンで形成され、フォトレジスト層に
形成されるスイッチングに適している。本発明は、小さいオーバーレイボックス
５０４および精アラインメントターゲット５０６が形成されてもよい代替材料を
使用することにも最適である。例えば、一方のオーバーレイボックスは、シリコ
ンウェーハの上部にある金属層に形成でき、他方オーバーレイボックスは、金属
層の上に形成された若干の他の層に形成できる。本発明は、ウェーハの幾何学的
および構造上の統一性を保持するためにシリコン層およびフォトレジスト層だけ
を使用する。すなわち、本発明は、違ったふうに生じるかもしれない曲げおよび
歪みが他の種類の材料層および層化処理を使用することを防止する。したがって
、本発明は、非常に正確な測定を行う。

【００６９】 一実施形態では、図５Ｃに示されたパターンボックスは、図５Ｃに示されるよ
うに、新しい層に形成され、パターンボックスＣ３ ４３１ｃの上にあり、シリ
コン基板に形成されたパターンボックスＣ３ ５３３ｃのセット５４１ｂのよう
な任意のパターンボックスのセットを示している。図５Ｃに示されたパターンボ
ックスは、内部ショットのパターンボックス、例えば図５Ｂに示されたショット
５３４、あるいは図５Ａに示された周辺ショット５３６を示すことができる。

【００７０】 次に、図５Ｅを参照すると、本発明の一実施形態による、ステッパ機のための
２つのパターン間の全ミスアラインメントエラーの拡大エラー部を測定するため
に実行されるステップのフローチャートが示されている。フローチャート実施形
態を使用することによって、本発明は、ステッパのレチクルとウェーハとの間の
全アラインメントエラーの拡大部だけの非常に正確な測定を行う。したがって、
本発明は、ウェーハの１つあるいはそれ以上の層に形成されたパターンのより良
い解像度、精度および最終的には歩留まりを提供する。本発明はステッパ機でフ
ローチャート５０００を使用する一方で、本発明は、ウェーハアラインメントを
必要するいかなる装置にも本発明の方法を適合させることに最適である。

【００７１】 本実施形態のステップ５００２では、第１のパターンおよび精アラインメント
ターゲットを有するウェーハが受け取られる。一実施形態では、ウェーハは予防
保守（ＰＭ）ウェーハである。しかしながら、本発明は、任意の種類のＰＭウェ
ーハあるいはミスアラインメント測定に適しているパターンを有するプロダクト
ウェーハさえ使用することに最適である。図４Ａ〜図４Ｃは、ステップ５００２
に使用できるＰＭウェーハのいくつかの実施形態を示している。特に、図４Ａは
、ウェーハ上の複数のショット、例えばショット４３４およびショット４３６を
有するウェーハの平面図を示す。図４Ｂは、周辺ショット、例えばショット４３
６のレイアウトを示すのに対して、図４Ｃは、内部ショット、例えばショット４
３４のレイアウトを示す。本実施形態のショットの各々は、ショット、例えば図
４ＢのＣ３ ４３１ｂおよび図４ＣのＣ３ ４３３ｂの中心領域にある精アライ
ンメントターゲットを有する。しかしながら、精アラインメントターゲットを有
する内部あるいは周辺のいずれかの唯一のショットは他の実施形態で必要とされ
る。さらに、内部ショットの各々は、ショット、例えば図４ＣのＣ３ ４３３ａ
およびＣ３ ４３３ｄの外部領域に複数の第１のパターンを有する。

【００７２】 ステップ５００２のための図４Ａの本実施形態は、複数の内部ショットの各々
の複数の第１のパターンを有するウェーハを示すが、本発明は多数の異なる代替
に最適である。例えば、周辺ショットは一実施形態で第１のパターンを有するこ
とができる。他の実施形態では、単一の内部ショットだけは単一あるいは複数の
第１のパターンのいずれかを有する。最後に、第１のパターンおよび精アライン
メントターゲットは、図３Ｂあるいは図３Ｃに示される像のようなレチクルによ
って発生されたいろいろの像に対応する詳細な形状を有することができる。ステ
ップ５００２に続いて、フローチャート５０００はステップ５００４に進む。フ
ローチャート４０００は、一実施形態においてフローチャート５０００に使用さ
れたＰＭウェーハを生成するために使用される。

【００７３】 本実施形態のステップ５００４では、新しい材料の層はウェーハ上に形成され
る。一実施形態では、新しい層は、アラインメント処理のためにその中に付加パ
ターンを形成するために使用される。本実施形態では、フォトレジスト材料の層
はシリコン基板に塗布される。一実施形態では、付加層は、シリコン基板を損傷
し、曲げ、劣化しないで容易に取り除くことができる材料で作られている。しか
しながら、本発明は、ステップ５００４のための異なる特性を有するいろいろの
材料を使用することに最適である。ステップ５００４に続いて、フローチャート
５０００はステップ５００６に進む。

【００７４】 本発明のステップ５００６では、ウェーハはステッパで精整列される。このス
テップは、一実施形態において、ショットの中心、例えば図４Ｂに示されるよう
な周辺ショット４３６のパターンボックスＣ３ ４３１ｂあるいは図４Ｃに示さ
れるような内部ショット４３４のパターンボックスＣ３ ４３３ｂにある精アラ
インメントターゲットを使用することで実行される。一実施形態では、ウェーハ
上の唯一の精アラインメントターゲットが使用される。他の実施形態では、複数
の周辺ショットの各々、例えば４３６にある８つの精アラインメントターゲット
が使用される。ステッパでウェーハを整列させる複数の精アラインメントターゲ
ットを使用する場合、それによって製造および測定の雑音の若干を取り除く。こ
こに示された精アラインメントステップの特定の実施形態のほかに、本発明は多
数の異なる代替を使用することに最適である。

【００７５】 ステップ５００４のために使用されるウェーハの精アラインメントターゲット
は本来エラーなしの精アラインメントターゲットである。本来エラーなしである
ために、本発明は、並進エラーのためにアラインメント中レンズの中心部を通し
て補償されたウェーハ上に投影されるレチクルの中心部から精アラインメントタ
ーゲットを形成する。レチクルの中心を使用することによって、レチクル書き込
みエラーが減少され、ステッパレンズの中心部を使用することによって、レンズ
歪みが除去された。最後に、それの中に精アラインメントターゲットを形成する
より前にウェーハの並進エラーを補正することによって、精アラインメントター
ゲットは予め存在する並進エラーを全然有しない。ステップ５００６に続いて、
フローチャート５０００はステップ５００７に進む。

【００７６】 本実施形態のステップ５００８では、ステッパにおいてレチクルとウェーハと
の間の並進ミスアラインメントエラーに対する補正が行われる。並進ミスアライ
ンメントエラーを決定する方法は、これとともに同時に出願され、弁護士事件番
号ＶＬＳＩ‐３２３５であり、本発明の譲受人に譲渡されたＰｉｅｒｒｅ Ｌｅ
ｒｏｕｘによる名称が「ステッパのミスアラインメントエラーの並進部を決定す
る方法」である同時係属の米国特許出願により詳細に記載されている。このステ
ップは、一実施形態では、並進ミスアラインメントエラーが拡大エラーに影響を
及ぼされないかあるいは拡大エラーと誤って解釈されるように実行される。した
がって、ウェーハ製造のそれぞれのエラーは、適切な制御機構で隔離し、分離し
、補正される。

【００７７】 本実施形態のステップ５０１０では、レチクルあるいはウェーハは、ウェーハ
上のショットの第１のパターンにレチクルからの第２のパターンを重ねるために
割り出しをされる。本実施形態に関して、レチクルあるいはウェーハは、精アラ
インメントステップのために使用される周辺ショット位置の中心領域から第２の
パターンが用いられる内部ショットの他の領域に割り出しをされなければならな
い。しかしながら、他の実施形態では、第１のパターンが精アラインメントのた
めに使用される同じショットで形成されるために、割り出しは同じショット内で
行われる。ステップ５０１０は、ウェーハ２１３が保持されるステージ２１２を
例えば方向２１２ａに割り出しをすることによって図２に示されるように実行で
きる。それとは別に、レチクル２０６はその代わりに割り出しをすることができ
る。ステップ５０１０に続いて、フローチャート５０００はステップ５０１２に
進む。

【００７８】 ステップ５０１２では、第２のパターンはレチクルの外部領域で露光される。
一実施形態では、第２のパターンは、ウェーハのショット上へのレチクルの全視
野露光である。したがって、例えば、パターンボックスＡ１〜Ａ５、Ｃ１、Ｂ１
〜Ｂ５、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５、Ｄ１〜Ｄ５、およびＥ１〜Ｅ５は全部、レチクルの
外部領域として露光される。他の実施形態では、図３Ａのレチクル３００のパタ
ーンボックスＡ３だけは第２のパターンとして露光できる。本実施形態は第２の
パターンの特定のサイズおよび形状を示すが、本発明は、フローチャート５００
０のステップを満たす第２のパターンの任意のサイズ、形状、あるいは位置を使
用することに最適である。他の斜視図から、図２は、レチクル２０６の外部領域
２０６ｂがいかにステッパ２００ａで露光されるかを示している。

【００７９】 一実施形態では、ステップ５０１０の第２のパターンは、パターンボックス、
例えば図３Ａのレチクル３００のパターンボックスＡ１〜Ｅ５の各々にあるオー
バーレイパターン、例えば大きいオーバーレイボックスである。したがって、例
えば、図３Ｂおよび図３Ｃのそれぞれの大きいオーバーレイボックス３３４ある
いは３４４は、パターンボックス、例えばパターンボックスＡ１〜Ｅ５の各々に
対する第２のパターン形状として使用できる。このように、全視野ショットのた
めのパターンボックスＡ１〜Ｅ５は、ウェーハ上の殆どエラーのない第１のパタ
ーンの上に載せる。ステップ５０１２に続いて、フローチャート５０００はステ
ップ５０１４に進む。

【００８０】 ステップ５０１４では、第２のパターンは、ステッパレンズの外部領域を通し
てウェーハ上の新しい層上に投影される。このステップは、ステッパレンズ２０
８ｂの外部領域がレチクルの外部２０６ｂから像を受像し、伝達する図２に示さ
れるように一実施形態において実行される。第２のパターンを露光する全視野態
様により、レチクルの外部領域上にあるパターンボックス、例えば、ステッパレ
ンズの外部領域を通して投影された図３ＡのＣ３ ３３３以外のいかなるパター
ンボックスも回転および拡大エラーを受ける。したがって、エラーを含む第２の
パターンは、一実施形態では、ウェーハのシリコン基板でエッチングされたほと
んどエラーなしの第１のパターンの上に投影される。これによって、本実施形態
は、後続のステップに示されるように拡大エラーをアラインメント処理にある他
のエラーの複合から隔離できる。一実施形態では、第２のパターンオーバーレイ
のパターンボックスは、所定の位置で第１のパターンのパターンボックスに対応
する。ステップ５０１４に続いて、フローチャート５０００はステップ５０１６
に進む。

【００８１】 本実施形態のステップ５０１６では、ウェーハ上の付加ショットが形成される
かどうかの問い合わせを決定する。一実施形態では、第２のパターンの唯一のシ
ョットがウェーハ上に生成される。他の実施形態では、第２のパターンを有する
多数のショットは、アラインメント結果を平均化することによってこの処理で雑
音を減少させるためにウェーハ上に生成される。したがって、図４Ａに示された
一実施形態は、２１のショットを生成し、２１のショットの中の８つは周辺ショ
ットであり、２１のショットの中の１３は内部ショットである。付加ショットが
ウェーハ上に製造されるべきである場合、フローチャート５０００はステップ５
０１０に戻る。しかしながら、付加ショットがウェーハ上に製造されない場合、
フローチャート５０００はステップ５０１８に進む。

【００８２】 付加ショットがウェーハ上で製造されない場合、ステップ５０１８が生じる。
ステップ５０１８では、本実施形態では、ウェーハレイアウトパターンは新しい
層に形成される。ステップ５０１８は、前述のステップでウェーハ上に投影され
た像の形成を完了するために当該技術分野で周知の必要な処理ステップを含む。
処理ステップは、化学エッチング、化学研磨および第２のパターンを材料の付加
層に形成するのに必要な他のステップを含む。図５Ｃおよび図５Ｄは、第２のパ
ターンが第１のパターン５０４が存在したシリコン基板の上にあるフォトレジス
ト材料の新しい層５１０に形成された大きいオーバーレイボックス５０２として
示される一実施形態を提供する。図３Ｂおよび図３Ｃは、大きいオーバーレイボ
ックス３３４あるいはボックス３４４がエッチングされ、新しい層５１０になる
ステップ５０１８を実行する一実施形態を示している。新しい層に第２のパター
ンを形成することによって、図５Ｄに示される新しい層５１０の破線によって示
されるように、パターンだけが残り、材料の新しいバランスが取り除かれる。一
実施形態では、ステップ５０８を形成することは、ウェーハが後続のアラインメ
ント動作で再使用できる非固定層を生じる。ステップ５０１８に続いて、フロー
チャート５０００はステップ５０２０に進む。

【００８３】 本実施形態のステップ５０２０では、第１のパターンと第２のパターンとの間
の拡大エラーが決定される。一実施形態では、オーバーレイツールは、２つのパ
ターン間のオフセットを決定するために使用される。一実施形態では、新しい層
は透明であるフォトレジスト層である。したがって、２つの層のオーバーレイボ
ックスのエッジが見ることができ、ミスアラインメントのために測定できる。

【００８４】 ステップ５０２０は、一実施形態において、半径方向のオフセット５２２が第
１のパターン５０４と第２のパターン５０２との間のギャップ５１２ａとして示
される図５Ｃに示される。一実施形態は、拡大エラー測定のための半径ミスアラ
インメント測定５１２ａを使用するだけである。これは、拡大がより大きくある
いはより小さくなるとき、その後ウェーハ上に形成されたレチクルの外部領域か
らの像が、拡大レベルに応じて、ウェーハ上のショットの中心にあるいはウェー
ハ上のショットからの離れて引き入れられるためである。ステッパの軸と整列さ
れたパターンボックスのセットあるいは測定形状を選択することによって、本実
施形態は、有利なことには拡大エラー測定を決定するＹ方向オフセットを必要と
するだけである。一実施形態では、正負の符号は、例えば正として外径方向およ
び負として内径方向を使用することによってパターンボックスの半径ミスアライ
ンメントの方向を示すために使用できる。このように、拡大の方向を明らかにす
ることができる。他の実施形態では、この結果は、個別の結果あるいは最終結果
の絶対値を使用することによって正規化できる。

【００８５】 これに反して、拡大エラーは、レンズの中心を通る垂直軸の周りに物体を回転
させない。ギャップ５１２ｂとして示されるこの回転エラーは、回転ミスアライ
ンメントを生じ、一実施形態では、ステッパの異なる部分によって補償される。

【００８６】 ステップ５０２０は、図５Ｃおよび図５Ｄでパターンボックスのセット５００
ｃとともに示されたミスアラインメントを測定することによって一実施形態で実
行される。このパターンボックスのセット５００ｃは、拡大エラー検査のために
使用されるまさに単一のパターンボックスのセットを示す。他の実施形態では、
拡大エラーは、複数のパターンボックスのセット、例えばパターンボックス５０
０ｃを使用して決定される。

【００８７】 図５Ｃによるステップ５０２０の実行において、半径方向のオフセット５２２
は、より最適の円筒あるいは球体座標系よりもむしろデカルト座標系で計算でき
る。しかしながら、測定のために使用されるパターンボックスは、例えばデカル
ト座標系の軸の中の１つと一直線にある有利な位置によって選択される場合、測
定はより容易に行われる。すなわち、半径方向の距離が軸と一致する場合、例え
ば半径方向の距離５２２が本実施形態でＹ軸５４５と一致する場合、半径方向の
ミスアラインメント測定は、単一のデカルト座標、例えば２つのボックスのＹ座
標だけを読み取ることからなる。したがって、半径方向のミスアラインメントに
よって示される拡大エラーは、互いに直接重なることを最初に目的としている２
つのパターン間のＹオフセット、例えばギャップ５１２ａによって単に測定され
る。他の実施形態では、複数のパターンボックスのセットは、拡大エラー測定の
ための削減された雑音結果を得るために一緒に平均化される。

【００８８】 複数のパターンボックスのセットを使用するステップ５０２０の一実施形態は
、ステッパの軸、あるいは測定形状と整列するパターンボックスのセットだけを
含む。したがって、本実施形態のセットは、図５Ｂに示されたセット５４０ａ、
５４０ｃ、５４０ｄおよび５４０ｅを含む。セット５４０ａは、直接整列させる
ことを目的としているパターンボックス間のＹ方向５４５のオフセットによって
拡大ミスアラインメントを示す。セット５４０ｃは、直接整列させることを目的
としているパターンボックス間のＸ方向５４４のオフセットによって拡大ミスア
ラインメントを示す。セット５４０ｄは、直接整列させることを目的としている
パターンボックス間のＹ方向５４５のオフセットによって拡大ミスアラインメン
トを示す。さらにセット５４０ｅは、直接整列させることを目的としているパタ
ーンボックス間のＸ方向５４４のオフセットによって拡大ミスアラインメントを
示す。さらに、これらのパターンボックスのセットはショットの外部エッジ上に
ある。したがって、これらのパターンボックスのセットは、一般に、ステッパレ
ンズによって存在する最も極端な拡大エラーを生じる。本実施形態は特定のパタ
ーンボックスのセットを使用するが、本発明は、このステップに対するショット
のパターンボックスのセットのいずれかを使用することに最適である。

【００８９】 同様に、周辺オフセット、あるいは回転オフセット５２４は、所与の半径線、
例えば図５Ｃの５２２から決定できる。周辺オフセット５２４は、より最適な円
筒あるいは球体の座標系よりもむしろデカルト座標系で計算できる。しかしなが
ら、拡大エラー手順と同様に、軸と整列するパターンボックスのセットは、測定
処理を簡単にするように選択できる。この長所は、軸上の異なる方向を使用する
が、拡大エラー測定と同様である。周辺オフセット、例えば５２４の小さい角度
に対して、例えばＸ方向５４４のオフセット５１２ｂは、所与のパターンボック
ス５０２および５０４のセットに対して周辺オフセットを厳密に近似する。

【００９０】 並進ミスアラインメントエラーに対する補正がフローチャート５０００に実行
されるために、並進エラーは、本ステップ５０２０の拡大測定のエラーの一因と
なっていない。例えば、図５Ｂに示されるように、多数のショットが第１および
第２のパターンで作られている一実施形態では、拡大ミスアラインメント測定は
、用途および所望の結果に応じて、いろいろの平均化方法あるいは重み付け方法
を使用することによって決定できる。一実施形態では、拡大エラーがステッパで
レチクルとウェーハとの間で全然存在しない場合、大きなオーバーレイボックス
５０２は、Ｙ方向に小さいオーバーレイボックス５０４間に等しいギャップを有
し、例えば、ギャップ５１２ａは、２つのボックスの反対側のギャップと同じで
ある。他の実施形態では、公称オフセットは、オーバーレイボックス間に意図的
に生成できる。この場合、並進ミスアラインメント測定あるいは拡大ミスアライ
ンメント測定は公称オフセットを考慮する。ステップ５０２０に続いて、フロー
チャート５０００はステップ５０２２に進む。

【００９１】 本実施形態のステップ５０２２では、ステッパは、ソフトウェア調整で前述の
ステップで測定されたミスアラインメントエラーの拡大部を補償される。ソフト
ウェアを使用することによって、機械の機械設定は調整する必要がない。しかし
ながら、本発明は、ステッパ設定あるいはステッパレンズを機械的に変えること
のような拡大エラーに対する補正を実行する代替の手段に最適である。ステッパ
の補正を実行することによって、像はレチクルからウェーハへ正確に形成できる
ので、プロダクトの歩留まりを増加する。ステップ５０２２に続いて、フローチ
ャート５０００は終了する。本実施形態によって、図５Ｃおよび図５Ｄおよび前
述のステップで述べられるように、フローチャート５０００のステップは、同じ
ウェーハを使用して繰り返すことができる。

【００９２】 本実施形態のフローチャート５０００はステップの特定のシーケンスおよび数
量を示しているが、本発明は代替の実施形態に適している。例えば、フローチャ
ート５０００のために提供された全てのステップは本発明に対して必要とされな
い。さらに、付加ステップは示されたステップに付加されてもよい。同様に、ス
テップのシーケンスはアプリケーションによって変更されてよい。さらに、フロ
ーチャート５０００は単一連続処理として示されてるが、このフローチャートは
連続あるいは並列処理としても実行できる。ステップに対する命令の多くおよび
フローチャート５０００のステップからのデータ入力および出力は、メモリを使
用し、後続の図に示されたコントローラハードウェアを使用する。

【００９３】 次に、図６を参照すると、本発明の一実施形態によるステッパは、改良された
並進測定手順を使用する。ステッパ６００は、ステージ移動装置６０２に結合さ
れたステージ６０８と、プロセッサと、メモリ６０６とを含んでいる。メモリ６
０６は、プロセッサ６０４によって実行される場合、ステッパ６００は、本発明
に使用されたステッパを実行し、ウェーハ上の２つのパターン間のミスアライン
メントエラーの並進部を測定する。

【００９４】 本実施形態のためのメモリ６０６は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）のような
固定メモリあるいはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のような一時メモリのい
ずれかであってもよい。メモリ６０６も、ハードドライブ、ＣＤ ＲＯＭ、ある
いはフラッシュメモリのようなプログラム命令を含むことができる任意の種類の
メモリ記憶装置であってもよい。さらに、プロセッサ６０４は、既存のシステム
プロセッサあるいはマイクロプロセッサ、専用ディジタル信号処理（ＤＳＰ）プ
ロセッサ装置、あるいは専用コントローラあるいはマイクロコントローラのいず
れかであってもよい。それとは別に、この命令は、状態機械の実行を用いて実行
されてもよい。

【００９５】 ステップのための命令の多数およびフローチャート４０００および５０００の
ステップからのデータ入力および出力は、メモリを使用し、図６に示されたコン
トローラハードウェアを使用する。例えば、ステッパブレード２０４、レチクル
位置、ウェーハ位置、および／またはステージ２１２、光源２０２は、フローチ
ャート４０００および５０００の各ステップの要件を達成するためにメモリ６０
６およびプロセッサ６０４によって制御できる。同様に、フローチャート５００
０のステップ５０２２は、並進エラーに対する補正をメモリ６０６に記憶し、プ
ロセッサ６０４を使用することによって後続のウェーハ処理のための並進エラー
に対する補正を実行することによって一実施形態で実行できる。図６の代替の実
施形態は、同様にフローチャート４０００および５０００のステップを実行する
のに適用可能である。

【００９６】 要約すると、本発明は、ウェーハ上に形成された複数の層の正確なアラインメ
ントを確実にする装置および方法を提供する。さらに、本発明は、ステッパのた
めのミスアラインメント測定の精度を改善する。すなわち、ステッパによって引
き起こされた正確なミスアラインメントを測定し、補償するために、本発明は、
ステッパの正確なミスアラインメントより多い付加エラーを付加しないアライン
メント方法をそ提供する。さらに、本発明は、ステッパに対するミスアラインメ
ント測定の精度を改善する。すなわち、ステッパによって引き起こされた正確な
ミスアラインメントを測定し、補償するために、本発明は、ステッパの正確なミ
スアラインメントより多い付加エラーを付加しないアラインメント方法を提供す
る。したがって、本発明は、エラーなしのアラインメントターゲットを形成する
。より詳細には、本発明は、レチクル書き込みエラー、オフセット測定エラー、
およびレンズ歪みエラーなしにアラインメントターゲットを形成する。

【００９７】 本発明の特定の実施形態の前述の説明は、図示および説明の目的で示された。
この実施形態は、完全であることあるいは本発明を開示された正確な形式に限定
することを目的としているのではなく、明らかに多数の修正および変更は前述の
教示に照らして可能である。この実施形態は、本発明の原理およびその実際の用
途を最も有益に説明するために選択され、記載され、それによって当業者は熟考
された特定の使用に適するようないろいろの修正を有する本発明およびいろいろ
の実施形態を最も有益に使用できる。本発明の範囲は、ここに添付された特許請
求の範囲およびこの特許請求の範囲の均等物によって規定されるべきであること
を目的としている。

【図面の簡単な説明】

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の実施
形態を示し、この説明とともに本発明の原理を説明するのに役立つ。この図面で
参照される図面は、特別に示される以外は一定の比率に応じて描画されていない
ものとして理解されるべきである。

【図１Ａ】 図示される従来のアラインメントレチクルの上面図である。

【図１Ｂ】 それの中に形成されたオーバーレイボックスを有する予防保守（ＰＭ）ウェー
ハである。

【図２】 本発明の一実施形態によるステッパの側面図である。

【図３Ａ】 本発明の一実施形態によるアラインメントレチクルの上面図である。

【図３Ｂ】 本発明の一実施形態によるアラインメントレチクルのパターンボックスの上面
図である。

【図３Ｃ】 本発明の一実施形態によるアラインメントレチクルのパターンボックス部の第
２の形状の上面図である。

【図４Ａ】 本発明の一実施形態による図示されたそれの中に形成されたパターンを有する
いくつかのショットを有するウェーハの上面図である。

【図４Ｂ】 本発明の一実施形態によるウェーハの１つの層上のアラインメントオーバーレ
イを有するワンショットの上面図である。

【図４Ｃ】 本発明の一実施形態によるウェーハの１つの層上の他のアラインメントオーバ
ーレイを有する他のショットの上面図である。

【図４Ｄ】 本発明の一実施形態による拡大エラーを測定するための予防保守（ＰＭ）ウェ
ーハを形成するために実行されるステップのフローチャートである。

【図５Ａ】 本発明の一実施形態によるウェーハの２つの層上のアラインメントオーバーレ
イを有するワンショットの上面図である。

【図５Ｂ】 本発明の一実施形態によるウェーハの２つの層上の他のアラインメントオーバ
ーレイを有する他のショットの上面図である。

【図５Ｃ】 本発明の一実施形態によるウェーハの２つの層の重なるパターンボックスの上
面図である。

【図５Ｄ】 本発明の一実施形態によるウェーハの２つの層上の他のアラインメントオーバ
ーレイを有するパターンボックスの側面図である。

【図５Ｅ】 本発明の一実施形態による予防保守（ＰＭ）を使用して全ミスアラインメント
エラーの拡大エラー部を測定するために実行されるステップのフローチャートで
ある。

【図６】 本発明の一実施形態による改善された並進エラー測定手順を有するステッパで
ある。

【符号の説明】

１１０ａ〜１１０ｅ オーバーレイパターン １２６ アラインメントレチクル １３０ａ，１３０ｂ オーバーレイボックス １３２ 精アラインメントターゲット １５０ ウェーハ １６２ 精アラインメントターゲット １６４ Ｙエラー ２００ａ ステッパ ２０２ 光源 ２０４ マスキングブレード ２０６ レクチル ２０６ａ 開口 ２０８ レンズ ２０８ａ 中心部 ２０８ｂ 外部 ２１２ ステージ ２１３ ウェーハ ３１０ ピッチ ３３３ 中心部 ３３４，３３６ オーバーレイボックス ６００ ステッパ ６０２ ステージ移動装置 ６０４ プロセッサ ６０６ メモリ ６０８ ステージ

Claims (46)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッパにおいて、ウェーハのための全ミスアラインメントエラーの拡大エラ
   ー部を決定する方法であって、 ａ）前記ウェーハを受け取るステップであって、前記ウェーハが、第１のパタ
   ーンおよびそれの中に形成された精アラインメントターゲットを有し、前記精ア
   ラインメントターゲットが第１のショットの中心領域に置かれているステップと
   、 ｂ）前記精アラインメントターゲットを使用して前記ウェーハを前記ステッパ
   に整列するステップと、 ｃ）第２のパターンを前記ウェーハ上に形成するステップであって、前記第２
   のパターンが前記第１のパターンの上に重なるステップと、 ｄ）前記第１のパターンと前記第２のパターンとの間の半径方向のミスアライ
   ンメントを測定し、前記全ミスアラインメントエラーの前記拡大エラー部を得る
   ステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記ウェーハの前記精アラインメントターゲットがほぼエラーなしであること
   を特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 ｅ）前記ウェーハのための前記全ミスアラインメントエラーの並進ミスアライ
   ンメント部に対して前記ステッパを補償するステップをさらに含むことを特徴と
   する請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記第１のパターンがいかなるショットの外部領域にもあることを特徴とする
   請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記第１のパターンがほぼエラーなしのオーバーレイであることを特徴とする
   請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 前記第２のパターンが拡大エラーを有するオーバーレイであり、前記第２のパ
   ターンが所定の位置で前記第１のパターンに対応することを特徴とする請求項５
   記載の方法。
7. 【請求項７】 ｅ）材料の層を前記ウェーハ上に形成するステップをさらに含み、前記第２の
   パターンが前記材料の層に形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 前記材料の層がフォトレジスト材料であることを特徴とする請求項７記載の方
   法。
9. 【請求項９】 ステップｃ）が、 ｃ１）前記第２のパターンの像を露光するステップであって、前記第２のパタ
   ーンの前記像がレチクルの外部領域にあることと、 ｃ２）前記第２のパターンの前記像をステッパレンズの外部領域を通して前記
   ウェーハ上に投影するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記ウェーハが予防保守（ＰＭ）ウェーハであることを特徴とする請求項１記
    載の方法。
11. 【請求項１１】 前記第１のパターンが同一の精アラインメントターゲットであることを特徴と
    する請求項１記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記第２のパターンが、前記同一の精アラインメントターゲットの少なくとも
    一部のための合わせオーバーレイであることを特徴とする請求項１１記載の方法
    。
13. 【請求項１３】 前記第１のパターンがほぼエラーなしであることを特徴とする請求項１記載の
    方法。
14. 【請求項１４】 前記ステッパが、 プロセッサと、 コンピュータ読取り可能メモリとを備え、前記コンピュータ読取り可能メモリ
    が、前記プロセッサに結合され、前記コンピュータ読取り可能メモリが、前記プ
    ロセッサに対して実行される場合、ウェーハのための全ミスアラインメントエラ
    ーの拡大エラー部を決定する前記方法を実施する、それの中に記憶されたプログ
    ラム命令を含むことを特徴とする前述の請求項のいずれかの方法。
15. 【請求項１５】 予防保守（ＰＭ）ウェーハ上の全ミスアラインメントエラーの拡大エラー部を
    測定する予防保守（ＰＭ）ウェーハであって、 基板と、 第１のショットの中心領域に形成され、前記基板内に位置する精アラインメン
    トターゲットと、 第１のパターン化形状とを含み、前記第１のパターン化形状が、前記精アライ
    ンメントターゲットから離れた距離で前記基板内にあり、前記第１のパターン化
    形状が前記全ミスアラインメントエラーの前記拡大エラー部を決定するように構
    成されることを特徴とするＰＭウェーハ。
16. 【請求項１６】 前記精アラインメントターゲットがほぼエラーなしであることを特徴とする請
    求項１５記載のＰＭウェーハ。
17. 【請求項１７】 前記第１のパターン化形状が前記第１のショットの外部領域に形成されること
    を特徴とする請求項１５記載のＰＭウェーハ。
18. 【請求項１８】 前記第１のパターン化形状が前記第２のショットの外部領域に形成されること
    を特徴とする請求項１５記載のＰＭウェーハ。
19. 【請求項１９】 複数の精アラインメントターゲットをさらに含み、前記複数の精アラインメン
    トターゲットの各々がそれぞれの複数のショットの中心領域にあることを特徴と
    する請求項１５記載のＰＭウェーハ。
20. 【請求項２０】 複数の第１のパターン化形状をさらに含み、前記複数の第１のパターン化形状
    の各々が所与のショットの外部領域にあることを特徴とする請求項１５記載のＰ
    Ｍウェーハ。
21. 【請求項２１】 複数のショットをさらに含み、前記複数のショットの各々が、前記複数のショ
    ットの各々の複数の外部領域に形成された複数の第１のパターン化形状を有する
    ことを特徴とする請求項２０記載のＰＭウェーハ。
22. 【請求項２２】 前記第１のパターン化形状が矩形形状であることを特徴とする請求項１５記載
    のＰＭウェーハ。
23. 【請求項２３】 前記第１のパターン化形状が同一の精アラインメント形状であることを特徴と
    する請求項１５記載のＰＭウェーハ。
24. 【請求項２４】 前記基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項１５記載のＰＭウェー
    ハ。
25. 【請求項２５】 前記精アラインメントターゲットおよび前記第１のパターンが前記ウェーハの
    前記シリコン基板に形成されることを特徴とする請求項１５記載のＰＭウェーハ
    。
26. 【請求項２６】 前記第１のパターン化形状が、ステッパレンズの中心レンズの中心領域を通し
    てレチクルの中心領域にある第１のパターンの像を投影することによって形成さ
    れることを特徴とする請求項１５記載のＰＭウェーハ。
27. 【請求項２７】 前記精アラインメントターゲットが、ステッパレンズの中心領域を通してレチ
    クルの中心領域にある精アラインメントターゲットの像を投影することによって
    形成されることを特徴とする請求項１５記載のＰＭウェーハ。
28. 【請求項２８】 前記第１のパターン化形状がほぼエラーなしであることを特徴とする請求項１
    ５記載のＰＭウェーハ。
29. 【請求項２９】 ステッパにおいて、全ミスアラインメントエラーの拡大エラー部を決定するよ
    うに構成可能な予防保守（ＰＭ）ウェーハを形成する方法であって、 ａ）前記ウェーハを受け取るステップと、 ｂ）ショットの中心領域の精アラインメントターゲットを前記ウェーハ上に形
    成するステップと、 ｃ）第１のパターン化形状を前記ウェーハ上に形成するステップとを含み、前
    記第１のパターン化形状が、前記全ミスアラインメントエラーの前記拡大エラー
    部を決定するように構成可能であることを特徴とする方法。
30. 【請求項３０】 前記精アラインメントターゲットがほぼエラーなしであることを特徴とする請
    求項２９記載の方法。
31. 【請求項３１】 ステップｂ）が、 ｂ１）前記精アラインメントターゲットの像を露光するステップであって、前
    記精アラインメントターゲットの前記像がレチクルの中心領域にあることと、 ｂ２）前記精アラインメントターゲットの前記像をステッパレンズの中心領域
    を通して前記ウェーハ上に投影するステップとを含むことを特徴とする請求項２
    ９記載の方法。
32. 【請求項３２】 ステップｃ）が、 ｃ１）第１のパターンの像を露光するステップであって、前記第１のパターン
    の前記像がレチクルの中心領域にあることと、 ｃ２）前記第１のパターンの前記像をステッパレンズの中心領域を通して前記
    ウェーハ上に投影するステップとを含むことを特徴とする請求項２９記載の方法
    。
33. 【請求項３３】 前記第１のパターン化形状が第１のショットの外部領域に形成されることを特
    徴とする請求項２９記載の方法。
34. 【請求項３４】 前記第１のパターン化形状が第２のショットの外部領域に形成されることを特
    徴とする請求項２９記載の方法。
35. 【請求項３５】 ｄ）複数の精アラインメントターゲットを形成するステップをさらに含み、前
    記複数の精アラインメントターゲットの各々がそれぞれの複数のショットの中心
    領域にあることを特徴とする請求項２９記載の方法。
36. 【請求項３６】 ｄ）複数の第１のパターン化形状を形成するステップをさらに含み、前記複数
    の第１のパターン化形状の各々がそれぞれの複数のショットの外部領域にあるこ
    とを特徴とする請求項２９記載の方法。
37. 【請求項３７】 前記第１のパターン化形状が矩形形状であることを特徴とする請求項２９記載
    の方法。
38. 【請求項３８】 前記第１のパターン化形状が精アラインメントターゲットであることを特徴と
    する請求項２９記載の方法。
39. 【請求項３９】 前記第１のパターンおよび前記精アラインメントターゲットが前記ウェーハの
    シリコン基板上に形成されることを特徴とする請求項２９記載の方法。
40. 【請求項４０】 前記第１のパターン化形状がほぼエラーなしであることを特徴とする請求項２
    ９記載の方法。
41. 【請求項４１】 全ミスアラインメントエラーの拡大エラー部を決定するのに適合可能なレチク
    ルであって、 第１のパターンであって、前記第１のパターンが前記レチクルの中心領域にあ
    り、前記第１のパターンが精アラインメントターゲットを含む、前記第１のパタ
    ーンと、 第２のパターンとを含み、前記第２のパターンが前記レチクルの外部領域にあ
    り、前記第２のパターンおよび前記第１のパターンが、前記全ミスアラインメン
    トエラーの前記拡大エラー部を測定するために前記ウェーハにオーバーレイ像を
    形成するように構成可能であることを特徴とするレチクル。
42. 【請求項４２】 前記第１のパターンがオーバーレイであることを特徴とする請求項４１のレチ
    クル。
43. 【請求項４３】 前記第１のパターンが同一の精アラインメントターゲットであることを特徴と
    する請求項４１のレチクル。
44. 【請求項４４】 前記第２のパターンが合わせオーバーレイであることを特徴とする請求項４１
    記載のレチクル。
45. 【請求項４５】 前記合わせオーバーレイが精アラインメントターゲットの上に載せるように構
    成されていることを特徴とする請求項４４記載のレチクル。
46. 【請求項４６】 複数の第２のパターンをさらに含み、前記第２のパターンがマトリックスで配
    列されていることを特徴とする請求項４１記載の方法。