JP4557791B2 - アラインメントマークを選択する方法およびリソグラフィ装置 - Google Patents
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Description
− 放射線(例えば可視光線、UV放射線またはさらに低い周波数の放射線)の投影ビームPBを供給する照明システム(照明装置)ILと、
− パターニングデバイス(例えばマスク)MAを支持し、かつ、品目PLに対して正確にパターニングデバイスの位置決めを行う第一位置決め装置PMに連結を行った第一支持構造(例えばマスクテーブル)MTと、
− 基板(例えばレジスト塗布したウェハ)Wを支持し、かつ、品目PLに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め装置PWに連結を行った基板テーブル(例えばウェハテーブル)WTと、
− パターニングデバイスMAによって投影ビームPBに与えられたパターンを基板Wの目標部分C(例えば、1つあるいはそれ以上のダイから成る)に描像する投影システム(例えば屈折性投影レンズ)PLを有する。
1.ステップモードにおいては、マスクテーブルMTおよび基板テーブルWTは基本的に静止状態に保たれている。そして、投影ビームに与えたパターン全体が1回の作動(すなわち1回の静止露光)で目標部分Cに投影される。次に基板テーブルWTがX方向および/あるいはY方向にシフトされ、異なる目標部分CがビームPBにより照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、1回の静止露光で描像される目標部分Cのサイズを制限する。
2.走査モードにおいては、マスクテーブルMTおよび基板テーブルWTを同期走査する一方、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Cに投影する(つまり1回の動的露光)。マスクテーブルMTに対する基板テーブルWTの速度および方向は、投影システムPLの拡大(縮小)および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、1回の動的露光で目標部分の(非走査方向における)幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の(走査方向における)高さを決定する。
3.別のモードでは、マスクテーブルMTが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Cに投影する間に、基板テーブルWTが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルWTを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。
− マークに基づく選択。ここでは、基板W上で使用可能な個々のマークに作用する選択規則(またはアルゴリズム)のセットを使用する。選択規則のセットは、基板上でマークを1回露光するフィールドの先験的知識を有さない。
− フィールドに基づく選択。ここでは、基板上でマークを1回露光するフィールドに主に作用する選択規則のセットを使用する。1つまたは複数の最適フィールドを選択した後、各最適フィールドに伴う基板アラインメントマークの全て(またはセット)を、位置合わせに使用する。これらの選択規則からの利点は、2つ以上の層で、同じフィールドに関連する基板アラインメントマークを使用するが、使用する個々のマークは、高い方のプロセス層でマークを再画定するので、層ごとに異なってよく、個々のアラインメントマークの位置は、フィールドにおけるその位置に連結され、したがってフィールドの縮尺およびフィールドの回転のようなフィールド特性を決定できることである。
マークに基づく規則は、以下のレイアウトのうち1つを使用してよい。
1.ウェハ捕捉レイアウト
2.円形レイアウト
3.一様なレイアウト
マークに基づく規則は、基板テーブルWT上の基板Wのウェハ捕捉中に使用できるので有利である。以下の特性が適用可能である。
− 選択規則はマークに基づく。一緒になって対を形成するxスクライブライン16xの基板アラインメントマークとyスクライブライン16yの基板アラインメントマークとの間の距離は、最小限でなければならない。XY対のXマークとYマークとの間の小さい距離は、基板テーブルWTに基板を装填する時に初期基板回転が大きい場合、モデリングアルゴリズムの堅牢性を保証する。
− マーク対の予め決定された数、例えば4は、生産性の理由から、つまり予め決定されたスループットの要件に適合するために、基板テーブルのアラインメントマーク6、8を通して対角線34に可能な限り近づくよう選択する。この予め決定された数は固定してよいが、代替的にオペレータから受信した入力パラメータでもよい。予め決定された数のマーク対は、2個組でよい。各目標位置で第1および第2マーク対のグループを有するという概念は、1つまたは2つのマークが位置合わせに失敗した場合に、第2対がバックアップマーク対として働くということである。
− 基板アラインメントマークは、最小半径Rminの外側でなければならない。この場合もこのパラメータは固定するか、オペレータから受信すべき入力パラメータでよい。パラメータRminが入力パラメータである場合、基板半径Rsubの30%と90%の間、例えば70%のデフォルト値を有してよい。基板アラインメントマークをRsubの例えば70%という半径の外側にするという概念は、個々のマークの位置は極めて高い精度では分からないが、高精度で基板の回転を測定するということである。
− 基板アラインメントマークは、最大半径Rmaxの外側であってはならない。この場合も、このパラメータは固定するか、オペレータから受信すべき入力パラメータでよい。パラメータRmaxが入力パラメータである場合、基板半径Rsubの50%と100%の間、例えば95%のデフォルト値を有してよい。マークが外径Rmaxの外側にないという概念は、基板の縁部における処理の不均質性に対する感受性が低い。
円形レイアウトでは以下の特性が適用可能である。
− 選択されるマークは、目標半径に可能な限り近くなければならない。目標半径は入力パラメータでよく、その値はオペレータによって入力される。デフォルトの目標半径はRsubの30%と90%の間、例えば70%でよい。基板アラインメントマークを可能な限り目標半径に近づけるという概念は、経験上処理による変形が最小であることが分かっている基板の位置にてマーク上で位置合わせすることである。理論的観点から、Rsubの70%の円の囲まれた基板面積は、この円の外側にある基板の面積と等しく、したがって内挿面積と外挿面積とを釣り合わせる。それと同時に、最大外挿距離(Rsubの30%)は、最大内挿距離(Rsubの70%)よりはるかに小さく、したがって外挿に対する内挿入の優れた精度を補償する。
− 選択されるマークは、1)Xおよび/またはY方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または2)基板上で同数のXおよびY座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのX−Y座標のレイアウトは、ウェハテーブルWT位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
− 選択されるマークは、最大半径の外側にあってはならない。この場合も、最大半径は入力パラメータでよい。適切なデフォルト値は、Rsubの50%と100%の間、例えば90%でよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
− 選択されるマークは、基板W全体に均等な角度で分布しなければならない。均質な角度で分布する円形レイアウトでは、測定される全てのマークが、ウェハのモデルパラメータ(特に基板の回転および基板の拡大)に同等に寄与するが、他のレイアウトでは、分布の外側に位置するマークが、分布の内側に位置するマークより、実際に基板の回転および基板の拡大を支配する。
− 選択されるマークの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが入力するか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
− 円形分布の中心にある1つまたは複数のマークを、余分な測定値として追加することができる。基板の中心に位置するこのマークは、基板上の点対称位置によるマークの非対称性を引き起こすプロセスの効果からの影響が最も少ないからである。
一様なレイアウトでは、以下の特性が適用可能である。
− 選択されるマークは、相互から可能な限り遠くに隔置しなければならない。これは、基板全体への一様な広がりを保証し、局所的な基板の変形が、使用するウェハモデルの支配的要因である場合に、特に有用である。局所的ウェハ変形モデルは、不均質なウェハ温度プロフィールの効果、さらにRTP処理による基板の応力効果を補償することができる。理論的観点から、最大内挿距離は、一様な分布にて最小になる。
− 選択されるマークは、1)Xおよび/またはY方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または2)基板上で同数のXおよびY座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのX−Y座標のレイアウトは、ウェハテーブルWT位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
− 選択されるマークは、最大半径の外側にあってはならない。これは、Rsubの50%と100%の間、例えば90%のデフォルト値を有する入力パラメータでよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
− 選択されるマークの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが指定する入力パラメータであるか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
フィールドに基づく規則は、以下のレイアウトのうち1つを使用することができる。
1.円形レイアウト
2.一様なレイアウト
円形レイアウトでは、以下の特性が適用可能である。
− 規則はフィールドに基づく。個々のマーク位置は、選択されるフィールドの結果に影響しない。
− 選択されるフィールドは、可能な限り目標半径に近くなければならない。目標半径は入力パラメータでよく、その値はオペレータによって入力される。デフォルトの目標半径はRsubの30%と90%の間、例えば70%でよい。理論的観点から、Rsubの70%の円の囲まれた基板面積は、この円の外側にある基板の面積と等しく、したがって内挿面積と外挿面積とを釣り合わせる。それと同時に、最大外挿距離(Rsubの30%)は、最大内挿距離(Rsubの70%)よりはるかに小さく、したがって外挿に対する内挿入の優れた精度を補償する。
− 選択されるフィールドは、1)Xおよび/またはY方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または2)基板上で多数のXおよびY座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのX−Y座標のレイアウトは、ウェハテーブルWT位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
− 選択されるフィールドは、最大半径の外側にあってはならない。この場合も、最大半径は入力パラメータでよい。適切なデフォルト値は、Rsubの50%と100%の間、例えば90%でよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
− 選択されるフィールドは、基板W全体に均等な角度で分布しなければならない。均質な角度で分布する円形レイアウトでは、測定される全てのマークが、ウェハのモデルパラメータ(特に基板の回転および基板の拡大)に同等に寄与するが、他のレイアウトでは、分布の外側に位置するマークが、分布の内側に位置するマークより、実際に基板の回転および基板の拡大を支配する。
− 選択されるフィールドの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが入力するか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
− 円形分布の中心にあるフィールドを、余分な測定値として追加することができる。基板の中心に位置するこのフィールドは、基板上の点対称位置によるマークの非対称性を引き起こすプロセスの効果からの影響が最も少ないからである。
一様なレイアウトでは、以下の特性が適用可能である。
− 選択規則はフィールドに基づく。個々のマーク位置は結果に影響しない。
− 選択されるフィールドは、相互から可能な限り遠くに隔置しなければならない。これは、基板全体への一様な広がりを保証し、局所的な基板の変形が、使用するウェハモデルの支配的要因である場合に、特に有用である。局所的ウェハ変形モデルは、不均質なウェハ温度プロフィールの効果、さらにRTP処理による基板の応力効果を補償することができる。理論的観点から、最大内挿距離は、一様な分布にて最小になる。
− 選択されるフィールドは、1)Xおよび/またはY方向に鏡面対称で、基板上に対称形パターンにて、または2)基板上で多数のXおよびY座標がカバーされるような構成にて配置することができる。対称形レイアウトの結果、個々に測定したマークの精度が有限であるので、モデリングされた基板パラメータはさらに安定する。多くのX−Y座標のレイアウトは、ウェハテーブルWT位置決めシステムの校正およびドリフトのエラーを平均する。
− 選択されるフィールドは、最大半径の外側にあってはならない。これは、Rsubの50%と100%の間、例えば90%のデフォルト値を有する入力パラメータでよい。マークをこの半径の外側にしないという概念は、基板縁部にあるマークは、プロセスの不均質性のためにさらに変形するということである。基板の平縁または基板切り欠きの位置で、またはその周囲では、縮小した最大半径を使用するか、マスクを選択できない基板の平縁または基板切り欠きの周囲の排除ゾーンを、特にその区域にウェハ番号を配置する場合に使用する必要があることもある。
− 選択されるフィールドの数は、最大生産性に影響せずに、オペレータが指定する入力パラメータであるか、予め決定するか、例えば精度の最適化を使用して計算することができる。
− 基板Wの全層に関連するプロセスの積み重ね全体を通して、1つの物理的ダイに関連した基板アラインメントマークの使用を保証するが、位置合わせに実際に使用する基板アラインメントマークは、引き続く層で一新し、したがってプロセスの積み重ねを通して上昇するにつれて変更することができる。
− 生産性も考慮に入れ、元になる基板変形モデルに応じて選択された基板アラインメントマークの最善のセットを提供する。
− 2つのマーク間の距離が最小になるように、自身のxおよびyスクライブライン16x、16yに基板アラインメントマークの対の組み合わせを提供する。
− 高速のマーク選択を提供する。
− 基板Wの全層に関連するプロセスの積み重ね全体を通して、1つの物理的ダイに関連したオーバレイ計量目標の使用を保証するが、位置合わせに実際に使用する基板アラインメントマークは、引き続く層で一新し、したがってプロセスの積み重ねを通して上昇するにつれて変更することができる。
− 元になる基板変形モデルに応じて達成されたオーバレイを表す、最善のセットの選択した基板オーバレイ計量目標を提供する。
− 生産性を考慮に入れ、フィールド間およびフィールド内パラメータの両方を正確に決定できるように、オーバレイ計量目標の組み合わせを提供する。
− 高速のオーバレイ計量目標選択を提供する。
Claims (15)
- リソグラフィ装置の基板上のアラインメントマークを自動的に選択する配置構成であって、
プロセッサと、
プロセッサに動作可能な状態で相互接続したメモリと、を有し、
メモリは、選択に使用可能な少なくとも1セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも1つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則と、を含む、機械で読み取り可能な情報を含み、選択規則は、1つまたは複数の選択基準に基づいて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも1つに基づき、
前記選択規則が、マークに基づき、基板で使用可能な個々のマークに作用し、かつ、基板上で、その間の距離が最小であるxスクライブラインの基板アラインメントマークおよびyスクライブラインの基板アラインメントマークを選択することを含み、さらに、前記基板を支持する基板テーブル上で使用可能な基板テーブルアラインメントマークを通る対角線に可能な限り近くで前記基板の最小半径の外側および最大半径の内側で第1及び第2のマーク対を選択することを含み、前記マーク対を形成するxスクライブラインおよびyスクライブラインにおける2つの基板アラインメントマークを、これらマーク間の相対的位置が全マーク対で同一になるように選択することを含み、
プロセッサは、前記選択規則を使用することによって前記適切な基板アラインメントマークを選択するように構成される、
配置構成。 - 前記1つまたは複数の選択基準が、前記リソグラフィ装置によって前記基板上に生成されるその後の層で可能な最善のオーバレイを含む、
請求項1に記載の配置構成。 - 前記1つまたは複数の選択基準が、リソグラフィ装置の生産性およびリソグラフィ装置の信頼性のうち少なくとも1つを含む、
請求項1に記載の配置構成。 - メモリがさらに、複数セットの選択規則を記憶し、プロセッサが、どのセットを使用するかに関する命令をオペレータから受信するように構成される、
請求項1に記載の配置構成。 - 前記選択規則のセットが、値をオペレータが手動で決定できるパラメータを含む、
請求項1に記載の配置構成。 - 前記選択規則が、基板変形モデルに基づく、
請求項1に記載の配置構成。 - 前記最小半径が基板半径の30%と90%の間であり、前記最大半径が前記基板半径の50%と100%の間である、
請求項1に記載の配置構成。 - 前記選択規則が、基板上の目標半径に可能な限り近くで基板アラインメントマークを選択することを含み、かつ、基板全体に均質な角度で分布する基板アラインメントマークを選択することを含む、
請求項1に記載の配置構成。 - 前記選択規則が、相互から可能な限り離れている基板アラインメントマークを選択することを含む、
請求項1に記載の配置構成。 - 前記選択規則が、XおよびY方向の鏡面対称を有する基板の対称パターンで、または基板上で同数のXおよびY座標がカバーされるような構成で、前記基板アラインメントマークを選択することを含む、
請求項8又は9に記載の配置構成。 - 前記基板が平縁または切り欠きを有し、前記選択規則が、前記平縁または切り欠きから予め画定したゾーンの基板アラインメントマークを選択しないことを含む、
請求項8又は9に記載の配置構成。 - リソグラフィ装置であって、
放射線の投影ビームを供給する照明システムと、
パターニングデバイスを支持する支持構造と、を有し、パターニングデバイスが、投影ビームの断面にパターンを与える働きをし、さらに、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、
プロセッサと、
プロセッサに動作可能な状態で相互接続したメモリと、を有し、
メモリは、選択に使用可能な少なくとも1セットの基板アラインメントマークの位置と、この少なくとも1つのセットから適切な基板アラインメントマークを選択する選択規則と、を含む、機械で読み取り可能な情報を有し、選択規則は、1つまたは複数の選択基準に応じて基板アラインメントマークの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも1つに基づき、
前記選択規則が、マークに基づき、基板で使用可能な個々のマークに作用し、かつ、基板上で、その間の距離が最小であるxスクライブラインの基板アラインメントマークおよびyスクライブラインの基板アラインメントマークを選択することを含み、さらに、前記基板を支持する基板テーブル上で使用可能な基板テーブルアラインメントマークを通る対角線に可能な限り近くで前記基板の最小半径の外側および最大半径の内側で第1及び第2のマーク対を選択することを含み、前記マーク対を形成するxスクライブラインおよびyスクライブラインにおける2つの基板アラインメントマークを、これらマーク間の相対的位置が全マーク対で同一になるように選択することを含み、
プロセッサは、前記選択規則を使用することによって前記適切な基板アラインメントマークを選択するように構成され、配置される、
リソグラフィ装置。 - 前記リソグラフィ装置が、前記プロセッサに接続されて、前記選択された基板アラインメントマークを検出するように配置構成された検出器を有し、
前記リソグラフィ装置が、前記検出器で検出されたような前記選択された基板アラインメントマークを使用することにより、前記基板テーブル上で前記基板を位置合わせするように配置構成される、
請求項12に記載のリソグラフィ装置。 - リソグラフィ装置の基板上の基板アラインメントマークを自動的に選択する方法であって、
選択規則を評価することを含み、規則は、1つまたは複数の選択基準に基づいて基板アラインメントマークのグループの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも1つに基づき、さらに、評価した選択規則に基づき、選択に使用可能な少なくとも1セットの基板アラインメントマークから適切な基板アラインメントマークを選択することを含み、
前記選択規則が、マークに基づき、基板で使用可能な個々のマークに作用し、かつ、基板上で、その間の距離が最小であるxスクライブラインの基板アラインメントマークおよびyスクライブラインの基板アラインメントマークを選択することを含み、さらに、前記基板を支持する基板テーブル上で使用可能な基板テーブルアラインメントマークを通る対角線に可能な限り近くで前記基板の最小半径の外側および最大半径の内側で第1及び第2のマーク対を選択することを含み、前記マーク対を形成するxスクライブラインおよびyスクライブラインにおける2つの基板アラインメントマークを、これらマーク間の相対的位置が全マーク対で同一になるように選択することを含む、
方法。 - デバイス製造方法であって、
基板テーブル上に基板を設けることと、
選択規則を評価することと、を含み、規則は、1つまたは複数の選択基準に基づいて基板アラインメントマークのグループの位置が最適になる実験的および理論的知識のうち少なくとも1つに基づき、
前記選択規則が、マークに基づき、基板で使用可能な個々のマークに作用し、かつ、基板上で、その間の距離が最小であるxスクライブラインの基板アラインメントマークおよびyスクライブラインの基板アラインメントマークを選択することを含み、さらに、前記基板を支持する基板テーブル上で使用可能な基板テーブルアラインメントマークを通る対角線に可能な限り近くで前記基板の最小半径の外側および最大半径の内側で第1及び第2のマーク対を選択することを含み、前記マーク対を形成するxスクライブラインおよびyスクライブラインにおける2つの基板アラインメントマークを、これらマーク間の相対的位置が全マーク対で同一になるように選択することを含み、
さらに、
評価した選択規則に基づき、選択に使用可能な少なくとも1セットの基板アラインメントマークから適切な基板アラインメントマークを選択することと、
前記選択された基板アラインメントマークを検出器で検出することと、
前記選択された基板アラインメントマークを使用することにより、前記基板テーブル上で前記基板を位置合わせすることと、
照明システムを使用して放射線の投影ビームを供給することと、
投影ビームの断面にパターンをパターン形成することと、
パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影することと、
を含む、
方法。
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