KR101440630B1

KR101440630B1 - 중첩 관리 방법 및 장치, 처리 장치, 측정 장치 및 노광 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법, 및 정보 기록 매체

Info

Publication number: KR101440630B1
Application number: KR1020087018355A
Authority: KR
Inventors: 신이치 오키타
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2014-09-15
Also published as: KR20080096520A; TWI455176B; US7718327B2; WO2007086316A1; US20080286667A1; TW200746253A; JP5194800B2; JPWO2007086316A1

Abstract

로트 처리에서의 반복 공정(단계 201∼단계 213) 중에서, 단계 211에 있어서, 분석 장치(500)로, 중첩의 이상, 즉 중첩 정밀도의 악화를 검출하고, 그 이상을 해소시키도록(중첩 정밀도가 개선되도록), 노광 장치(100)의 장치 파라미터의 최적화를 행하며, 그 최적화 결과를 신속히, 노광 장치(100) 또는 측정 검사기(120)에 반영한다. 이 최적화는 로트 처리를 정지하지 않고 행해지기 때문에, 디바이스의 생산성이 저하되지 않는다.

Description

중첩 관리 방법 및 장치, 처리 장치, 측정 장치 및 노광 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법, 및 정보 기록 매체{SUPERPOSITION MANAGEMENT METHOD AND APPARATUS, PROCESSING APPARATUS, MEASUREMENT APPARATUS AND EXPOSURE APPARATUS, DEVICE FABRICATION SYSTEM AND DEVICE FABRICATION METHOD, AND PROGRAM, AND INFORMATION RECORDING MEDIUM}

본 발명은, 중첩 관리 방법 및 장치, 처리 장치, 측정 장치 및 노광 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법, 및 프로그램 및 정보 기록 매체에 관한 것이며, 더 자세히는, 물체 상에 중첩하여 전사 형성하는 패턴의 중첩을 관리하는 중첩 관리 방법 및 중첩 관리 장치, 이 중첩 관리 장치를 구비하는 처리 장치, 측정 장치 및 노광 장치, 상기 중첩 관리 장치를 구비하는 디바이스 제조 시스템 및 상기 중첩 관리 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법, 및 상기 중첩 관리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램 및 이 프로그램을 기록한 정보 기록 매체에 관한 것이다.

반도체 소자, 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스(마이크로 디바이스)의 제조 공정에서는, 반도체 기판(웨이퍼) 또는 액정 기판(유리 플레이트) 상의 복수 영역 각각에 레티클(마스크) 상의 회로 패턴을 중첩하여 전사하고 있다. 이 때, 디바이스 패턴을 정확히 기판 상의 각 영역에 중첩시키기 위해서는, 전사하는 디바이스 패턴의 상(像)과 기판을 정밀도 좋게 위치 맞춤해야 한다. 그래서, 종래 노광 전에 웨이퍼의 위치 맞춤, 소위 웨이퍼 얼라인먼트가 행해지고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

웨이퍼 얼라인먼트에서는, 예컨대 기판 상에 이미 형성된 복수의 영역 각각에 부설된 웨이퍼 마크를 광전 검출하고, 검출된 마크 파형에 기초하여 소정의 파형 처리 알고리즘을 이용하여, 마크의 위치 정보를 검출한다. 그리고, 그 위치 정보의 검출 결과에 기초하여, 기판 상의 패턴 배열을 통계 연산으로 구하고, 그 패턴 배열로부터 추정되는 패턴 위치를 새로운 패턴의 중첩 전사 위치로 하고 있다. 웨이퍼 얼라인먼트에서는, 기판 상의 웨이퍼 마크의 계측으로부터, 패턴의 중첩 전사 위치의 산출에 이를 때까지는, 여러 가지의 파형 검출 처리 및 연산 처리가, 그 처리를 규정하는 처리 파라미터 하에서 행해진다.

각종 처리에서는, 처리 파라미터의 설정값이 적절하게 설정되어 있지 않으면, 중첩 정밀도의 저하에 결부되기 때문에, 처리 파라미터의 설정값은, 필요에 따라서 변경된다. 종래에는, 설정값을 변경할 때마다, 디바이스의 제조 프로세스를 일단 정지하고, 테스트 웨이퍼에 의한 테스트 노광 및 현상 등을 행하여, 기판 상에 형성된 패턴(예컨대 레지스트상)의 중첩 오차를 계측하여, 그 파라미터가 적절하게 설정되어 있는지의 여부를 확인하고 있었다. 이 확인을 위해 많은 시간과 비용이 소비되고 있었다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 소61-44429호 공보

본 발명은, 제1 관점으로는, 물체 상의 제1 패턴과 전사하는 제2 패턴과의 위치 맞춤 처리를 행한 후에, 상기 제1 패턴에 대하여 상기 제2 패턴을 중첩하여 전사하는 전사 공정을 포함하는 일련의 공정을 복수의 물체 각각에 대하여 순차 행하는 동안에, 임의의 타이밍으로, 상기 물체 상에서의 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴과의 중첩 오차를 측정기를 이용하여 실측하고, 그 실측 결과에 기초하여 이들의 중첩 정밀도가 악화되었다고 판단된 경우에, 상기 위치 맞춤 처리의 처리 조건을 정보 처리 장치를 이용하여 최적화하는 최적화 공정을 포함하는 제1 중첩 관리 방법이다.

이것에 의하면, 일련의 공정을 정지시키지 않고, 위치 맞춤의 처리 조건을 최적화하기 때문에, 중첩 정밀도가 악화되어도, 그것이 신속히 개선된다.

본 발명은, 제2 관점으로는, 물체 상의 복수의 영역 각각에 형성된 제1 패턴과 전사 대상의 제2 패턴과의 위치 맞춤 처리를 행한 후에, 상기 제1 패턴에 대하여 상기 제2 패턴을 중첩하여 전사하는 전사 공정을 포함하는 일련의 공정을, 복수의 물체 각각에 대하여 순차 행하는 동안에, 임의의 타이밍으로, 상기 물체 상에서의 상기 제1 패턴의 패턴 요소와 상기 제2 패턴의 패턴 요소와의 중첩 오차를 측정기를 이용하여 실측하고, 그 실측 결과에 기초하여 이들의 중첩 정밀도가 악화되었다고 판단된 경우에, 상기 일련의 공정에서의 처리 조건을 정보 처리 장치를 이용하여 최적화하는 최적화 공정을 포함하는 제2 중첩 관리 방법이다.

이것에 의하면, 일련의 공정을 정지시키지 않고, 그 일련 공정의 처리 조건을 최적화하기 때문에, 패턴 내의 패턴 요소의 중첩 정밀도가 악화되어도, 그것이 신속히 개선된다.

본 발명은, 제3 관점으로는, 복수의 물체 각각에 대한 중첩 노광을 관리하는 중첩 관리 장치에서, 본 발명의 제1, 제2 중첩 관리 방법을 이용하여, 상기 복수의 물체에서의 패턴의 중첩을 관리하는 중첩 관리 장치이다. 이것에 의하면, 본 발명의 중첩 관리 방법을 이용하여 패턴의 중첩이 관리되기 때문에, 디바이스의 생산성이 향상한다.

본 발명은, 제4 관점으로는, 물체 상에 패턴을 형성하는 일련의 프로세스 중 적어도 일부를 실행하는 처리 장치에서, 본 발명의 중첩 관리 장치를 포함하는 처리 장치이다. 이것에 의하면, 본 발명의 중첩 관리 장치에 의해 패턴의 중첩이 관리되기 때문에, 디바이스의 생산성이 향상한다.

본 발명은, 제5 관점으로는, 물체 상에 형성된 패턴의 중첩 오차에 관한 정보를 측정하는 측정 장치에서, 본 발명의 중첩 관리 장치를 포함하는 측정 장치이다. 이것에 의하면, 본 발명의 중첩 관리 장치에 의해 패턴의 중첩이 관리되기 때문에, 디바이스의 생산성이 향상한다.

본 발명은, 제6 관점으로는, 물체 상에 패턴을 전사하는 노광 장치에 있어서, 본 발명의 중첩 관리 장치를 포함하는 노광 장치이다. 이것에 의하면, 본 발명의 중첩 관리 장치에 의해 패턴의 중첩이 관리되기 때문에, 디바이스의 생산성이 향상한다.

본 발명은, 제7 관점으로는, 물체 상의 복수의 상이한 영역 각각에 패턴을 중첩하여 전사하는 노광 장치와; 상기 패턴의 전사 후에, 상기 패턴의 중첩 오차에 관한 정보를 측정하는 사후 측정기와; 상기 노광 장치에 관한 정보와, 상기 사후 측정기의 측정 결과에 기초하여, 상기 물체 상의 패턴의 중첩을 관리하는 본 발명의 중첩 관리 장치를 포함하는 디바이스 제조 시스템이다. 이것에 의하면, 본 발명의 중첩 관리 장치에 의해 패턴의 중첩이 관리되기 때문에, 디바이스의 생산성이 향상한다.

본 발명은, 제8 관점으로는, 물체 상의 복수의 상이한 영역 각각에 패턴을 전사하는 노광 공정과; 상기 노광 공정이 실행된 후에, 상기 패턴의 중첩 오차에 관한 정보를 측정하는 사후 측정 공정과; 본 발명의 제1, 제2 중첩 관리 방법 중 어느 하나를 이용하여, 상기 노광 공정에 관한 정보와, 사후 측정 공정의 측정 결과에 관한 정보에 기초하여, 상기 물체 상의 패턴의 중첩을 관리하는 중첩 관리 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법이다. 이것에 의하면, 본 발명의 제1, 제2 중첩 관리 방법 중 어느 하나를 이용하여 패턴의 중첩을 관리하기 때문에, 디바이스의 생산성이 향상한다.

본 발명은, 제9 관점으로는, 본 발명의 제1, 제2 중첩 관리 방법 중 어느 하나를 이용하여, 물체 상의 복수의 상이한 영역 각각에 패턴을 중첩하여 형성할 때의 상기 물체와 상기 패턴과의 위치 맞춤에서의 위치 맞춤 처리의 처리 조건의 분석 처리를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이다. 이 프로그램을 컴퓨터에 인스톨함으로써, 컴퓨터에 의해 본 발명의 제1, 제2 중첩 관리 방법 중 어느 하나를 이용하여 패턴의 중첩이 관리되기 때문에, 디바이스의 생산성이 향상한다. 또한, 본 발명의 프로그램은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 정보 기록 매체에 기록할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 또 다른 관점으로는, 본 발명의 프로그램이 기록된 컴퓨터에 의해 판독이 가능한 정보 기록 매체라고도 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 디바이스 제조 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.

도 2는 웨이퍼의 일례를 도시하는 도면이다.

도 3은 프로세스의 흐름을 도시하는 흐름도이다.

도 4는 프로세스 중의 웨이퍼 및 데이터의 흐름을 도시하는 흐름이다.

도 5는 분석 처리 A를 도시하는 흐름도이다.

도 6은 분석 처리 B를 도시하는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도 1∼도 6에 기초하여 설명한다.

도 1에는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 디바이스 제조 시스템의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 디바이스 제조 시스템(1000)은 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 기술함)를 처리하여, 마이크로 디바이스를 제조하기 위해 디바이스 제조 공장 내에 구축된 시스템이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 이 디바이스 제조 시스템(1000)은 노광 장치(100)와, 그 노광 장치(100)에 인접하여 배치된 트랙(200)과, 관리 컨트롤러(160)와, 분석 장치(500)와, 호스트 시스템(600)과, 디바이스 제조 처리 장치군(900)을 구비하고 있다.

[노광 장치]

노광 장치(100)는, 디바이스 패턴을 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에 전사하는 장치이다. 노광 장치(100)는 노광용 조명광을 사출하는 조명계, 그 조명광에 의해 조명되는 디바이스 패턴 등이 형성된 레티클을 유지하는 스테이지, 조명광에 의해 조명된 디바이스 패턴 등을 투영하는 투영 광학계, 노광 대상이 되는 웨이퍼를 유지하는 스테이지 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 노광 장치(100)는, 노광용 조명광에 대하여, 상기 각 스테이지를 구동하여, 레티클과 웨이퍼와의 동기 주사와, 웨이퍼의 스테핑을 교대로 반복함으로써, 레티클 상의 디바이스 패턴을 웨이퍼 상의 복수의 상이한 영역에 전사한다. 즉, 노광 장치(100)는 주사 노광(스텝·앤드·스캔) 방식의 노광 장치이다.

도 2의 (A)에는, 디바이스 제조에 이용되는 기판, 즉 노광 장치(100)에서 노광 대상이 되는 웨이퍼(W)의 일례가 도시되어 있다. 도 2의 (A)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에는 디바이스 패턴이 형성된 복수의 쇼트(shot) 영역(SA_P)이 노광 공정에 의해 이미 형성되어 있다. 도 2의 (B)에 도시되는 바와 같이, 각 쇼트 영역(SA_P)에는 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)가 부설되어 있다. 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)는, 그 형상 등으로부터 그 위치 정보를 검출하는 것이 가능한 마크이다. 예컨대 도 2의 (B)에서는, 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)는, 라인·앤드·스페이스·마크로서 도시되어 있다. 웨이퍼 마크의 형상으로서는, 그 외에도 박스 마크, 십자 마크 등을 채용할 수 있다.

노광 장치(100)에서는, 이 웨이퍼(W) 상의 쇼트 영역(SA_P)에 대하여, 레티클 상의 디바이스 패턴을 정확히 중첩 노광해야 한다. 정확한 중첩 노광을 실현하기 위해서는, 웨이퍼(W) 상의 각 쇼트 영역(SA_P)의 위치를 정확히 파악해야 한다. 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)는 각 쇼트 영역(SA_P)의 위치[예컨대 도 2에서의 중심 C_P의 위치]를 파악하기 위해 설치되어 있다. 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)는, 그것이 부설된 쇼트 영역(SA_P)의 디바이스 패턴과 함께 전사 형성된 것이기 때문에, 웨이퍼(W) 상에서의 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)와 디바이스 패턴과의 위치 관계는 거의 고정이며, 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)의 위치를 알면, 그 쇼트 영역의 중심 위치(C_P)를 인식할 수 있다.

또한, 도 2의 (A), 도 2의 (B)에 도시되는 웨이퍼(W), 쇼트 영역(SA_P), 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)는, 어디까지나 일례로서, 그 사이즈, 쇼트 영역 하나당의 수, 웨이퍼 마크의 배치 위치, 형상 등은 적절하게 변경될 수 있는 것이다. 특히, 쇼트 영역 자체의 변형도 고려하여 웨이퍼 얼라인먼트를 행하는 경우에는, 쇼트 영역 하나당 웨이퍼 마크의 수는 1축당 복수가 되고, 이들 복수의 웨이퍼 마크 중 적어도 일부는, 쇼트 영역(SA_P)의 중심(C_P)에 대응하는 위치 이외의 위치에도 배치된다.

웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)의 위치를 계측하기 위해, 노광 장치(100)에는 이 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)의 위치를 계측하기 위한 오프액시스의 얼라인먼트계가 설치되어 있다. 이 얼라인먼트계에서는, 내부에 구비하는 광학계를 이용하여, 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)가 포함되는 웨이퍼면을 조명하여, 그 웨이퍼면으로부터의 반사광을 그 광학계를 이용하여, 내부에 구비하는 얼라인먼트 센서로 유도하며, 이 얼라인먼트 센서를 이용하여 그 반사광에 대응하는 신호를 광전 검출한다. 검출된 신호는, 예컨대 그 웨이퍼면의 요철 또는 반사율의 분포에 대응하는 파형이 된다. 얼라인먼트계에서는, 검출한 파형 데이터로부터, 마크에 대응하는 파형(마크 파형)을 추출하고, 그 추출 결과에 기초하여 얼라인먼트 센서의 검출 시야 내에서의 마크 파형의 위치 좌표를 검출한다. 얼라인먼트계에서는, 검출된 마크 파형의 위치 좌표와, 얼라인먼트 센서의 검출 시야 자체의 위치 좌표에 기초하여, XY 좌표계에서의 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)의 위치를 산출한다. 노광 장치(100)에서는, 그 산출 결과에 기초하여, 디바이스 패턴의 전사 위치가 결정된다.

또한, 디바이스 패턴의 정확한 중첩 노광을 행하기 위해서는, 웨이퍼 상의 모든 쇼트 영역(SA_P)의 위치 정보를 계측하여도 좋지만, 그러면, 작업 처리량에 영향을 미칠 우려가 있다. 그래서, 노광 장치(100)에서는, 실제로 계측하는 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)를 한정하고, 계측된 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)의 위치의 계측 결과로부터, 웨이퍼 상의 쇼트 영역(SA_P)의 배열을 통계적으로 추정하는 글로벌 얼라인먼트 기술이 채용되어 있다. 노광 장치(100)에서는, 이 글로벌 얼라인먼트로서, 설계 상의 쇼트 배열에 대한 실제의 쇼트 배열의 어긋남을, X축, Y축에 각각 평행으로, 예컨대 웨이퍼(W)의 중심을 원점으로 하는 좌표 축(Wx, Wy) 및/또는 예컨대 쇼트 영역(SA_P)의 중심을 원점으로 하는 좌표 축(Sx, Sy)의 다항식으로 표현하고, 통계 연산을 행하여 그 다항식에서의 타당한 계수를 구하는, 소위 EGA(Enhanced Global Alignment) 방식의 웨이퍼 얼라인먼트가 채용되어 있다. EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트에서는, 우선 계측 대상의 웨이퍼 마크(MX_P, MY_P)를 계측하는 쇼트 영역(SA_P)을 몇 개 선택한다. 선택된 쇼트 영역을 샘플 쇼트라고 한다. 얼라인먼트계에서는, 샘플 쇼트에 부설된 웨이퍼 마크(샘플 마크)(MX_P, MY_P)의 위치를 계측한다. 이러한 계측 동작을, 이하에서는 EGA 계측이라고 부른다.

이 EGA 계측에서는, 계측된 파형 데이터가 마크 파형을 추출하는 데이터로서 적절한지 여부의 판단을 행하고 있다. 구체적으로는 파형 데이터로부터, 그 마크 파형을 어느 정도 정확히 검출할 수 있는지의 여부를, 파형 데이터의 형상으로부터 구하고, 그 정도를 수치화하여, 검출 결과 스코어로서 산출하고 있다. 이 검출 결과 스코어가 소정의 임계값보다 양호한 경우에는, 샘플 마크를 검출할 수 있는 것으로 하여, 샘플 마크의 마크 검출 결과를 OK로 하고, 상기 검출 결과 스코어가 소정의 임계값을 초과하는 경우에는, 샘플 마크를 검출할 수 없는 것으로 하여, 샘플 마크의 마크 검출 결과를 NG로 하고 있다.

EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트에서는, 이 EGA 계측의 결과, 즉 몇 개의 샘플 마크의 위치 정보에 기초하는 통계 연산에 의해, 각 쇼트 영역(SA_P)의 XY 위치 좌표의 보정량을 추정한다. 이러한 연산을, 이하에서는 EGA 연산이라고 부른다. 또한, EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트에 대해서는, 예컨대 일본 특허 공개 소61-44429호 공보 및 이에 대응하는 미국 특허 제4,780,617호 명세서 등에 상세히 개시되어 있고, 본 국제 출원으로 지정한 지정국(또는 선택한 선택국)의 국내 법령이 허용하는 한에서, 상기 공보 및 대응하는 상기 미국 특허 명세서에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.

이 다항식에 의해 구하는, 각 쇼트 영역 위치의 XY 보정량을, EGA 보정량이라고 한다. EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트로 구하는 다항식의 계수는, 최소 제곱법으로 구한 것이기 때문에, 마크 위치의 실측값과, EGA 보정량에 의해 보정된 마크 위치 사이에는 어긋남(비선형 성분의 오차)이 남는다. 이 어긋남을 잔차라고 한다. 이 잔차는, 중첩 정밀도의 관점으로는, 작은 편이 바람직한 것은 물론이다.

잔차를 작게 하기 위한 수단 중 하나가, EGA 다항식 모델의 고차화이다. 예컨대 EGA 다항식 모델을, 쇼트 영역(SA_P)의 배열의 선형 성분[웨이퍼(W)의 중심을 기준으로 했을 때의 웨이퍼(W)의 스케일링, 회전(쇼트 배열의 X축 상당, Y축 상당 성분의 직교도도 고려한 회전), 오프셋의 각 성분], 쇼트 영역(SA_P) 자체의 변형의 선형 성분[쇼트 영역(SA_P)의 중심을 기준으로 한 쇼트 영역(SA_P)의 스케일링, 회전(쇼트 영역의 X축 상당, Y축 상당의 성분의 직교도를 고려한 회전), 및 오프셋의 각 성분]을 고려한 (Wx, Wy) 또는 (Sx, Sy)의 1차식이 아니라, 쇼트 영역(SA_P) 배열의 2차 성분까지를 고려한 (Wx, Wy)의 2차식, 또는 쇼트 영역 배열의 3차 성분까지를 고려한 (Wx, Wy)의 3차식으로 하는 편이 이 잔차는 당연히 작아진다. 일반적으 로, EGA 다항식 모델을 고차화하면 할수록, 전체적인 잔차는 작아지지만, 과보정이 되지 않도록 주의할 필요가 생긴다. 또한, EGA 다항식 모델을 고차화하는 경우에는, 그에 맞춰 샘플 마크의 수를 늘려야 한다. 또한 (Sx, Sy)의 고차 성분을 고려한 모델을 채용할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 어떤 일부의 샘플 마크의 계측 결과가, 실제의 쇼트 배열로부터 현저히 어긋나 있는 경우에는, 전체의 잔차가 커지는 경향이 있다. 따라서, 이러한 샘플 마크의 위치의 계측 결과에 대해서는, EGA 연산에 이용하지 않도록 리젝트하는 것이 바람직하다. 즉, EGA 계측에 의해 계측된 샘플 마크의 위치 정보 중 몇 개를, EGA 연산에 이용하지 않도록 하여, 쇼트 영역(SA_P)의 위치 추정 정밀도를 높여 가는 것도 가능하다. 이와 같이, 샘플 마크의 수 및/또는 배치의 선택은, EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트에 있어서 중요한 요인이 된다.

[얼라인먼트 관련 파라미터]

노광 장치(100)에서는, 상기 얼라인먼트계에 의한 EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트에 관련되는 동작을 규정하는 요인 몇 개가 파라미터화되어 있다. 노광 장치(100)에서는, 이들 파라미터(얼라인먼트 관련 파라미터라고 부름)에 설정값을 설정한 상태로, 그 설정값 하에서 웨이퍼 얼라인먼트가 행해지고 있다. 얼라인먼트 관련 파라미터는 EGA 계측 또는 EGA 연산의 처리 조건으로서 이용되는 얼라인먼트 처리 파라미터와, EGA 보정량, 또는 웨이퍼(W) 상의 쇼트 영역(SA_P)의 배열의 비선형 성분에 대응한 중첩 전사 위치의 보정량 등의 중첩 노광 보정 조건 파라미터로 대별된다.

얼라인먼트 처리 파라미터로서는, 전술과 같은, 샘플 마크에 관한 것, 얼라인먼트계에 관한 것, 얼라인먼트 센서에 관한 것, 파형 처리에 관한 것, 또는 EGA 다항식 모델에 관한 것 등이 있다. 샘플 마크에 관한 얼라인먼트 처리 파라미터로서는, 샘플 마크의 수, 그 웨이퍼 상의 배치, 그 마크의 형상에 관한 것이 있다. 또한, 얼라인먼트계에 관한 얼라인먼트 처리 파라미터로서는, 샘플 마크의 조명 조건, 얼라인먼트 센서, 얼라인먼트계의 광학계의 포커스 등에 관한 것이 있다. 또한, 조명 조건의 파라미터에는, 조명광의 파장, 샘플 마크로부터의 0차 광을 선택할지 여부의 명암 시야의 선택, 조명광의 강도, 위상차 조명의 유무 등을 선택하기 위한 파라미터가 포함되어 있다. 또한 얼라인먼트 센서의 파라미터에는, 예컨대 FIA(Field Image Alignment) 방식, LSA(Laser Step Alignment) 방식, LIA(Laser Interferometric Alignment) 방식 등의 각종 센서를 선택하는 파라미터 등이 포함되어 있다. 또한, 광학계의 포커스의 파라미터로서는, 포커스 조정시에 가산되어야 하는 오프셋 성분(얼라인먼트 포커스 오프셋) 등이 포함되어 있다.

또한, 파형 처리에 관한 파라미터에는, 신호 처리 알고리즘(에지 추출법, 템플릿 매칭법, 접힘(折リ返し) 자기 상관법등, 슬라이스 레벨 등), 전술한 마크 검출 결과 스코어의 OK/NG의 임계값, 콘트라스트 리미트, 슬라이스 레벨 등이 포함되어 있다. 또한 EGA 다항식 모델에 관한 파라미터에는, EGA 다항식 모델의 종류[6 파라미터 모델, 10 파라미터 모델, 쇼트 내 평균화 모델, 쇼트 요인 간접 적용 모델, 고차 EGA 처리 조건(사용 차수와 사용 보정 계수) 등], 가중 EGA 파라미터, EGA 옵션 기능의 확장 EGA 처리 조건(쇼트 내 다점 EGA 실시 조건, EGA 계산 모델, 쇼트 성분 보정 조건 등), 샘플 마크 단위·샘플 쇼트 단위에서의 샘플 마크의 리젝트 유무의 지정, 샘플 마크를 검출했을 때의 리젝트 리미트값(샘플 마크를 EGA 연산으로부터 리젝트할지 여부의 기준이 되는 임계값) 등이 포함되어 있다.

한편, 중첩 노광 조건 보정 파라미터에는, EGA 연산에 의해 구하는 EGA 다항식 모델의 계수, 고차의 EGA 다항식 모델의 계수 등, EGA 다항식 모델로부터 얻어지는 보정량, 쇼트 배열의 비선형 성분(웨이퍼 그리드)을 보정하기 위한 보정량과 웨이퍼(W) 상의 위치를 관련시킨 보정량 맵 등이 포함된다.

얼라인먼트 관련 파라미터는, 전술한 것에 한정되지 않는다. 또한 얼라인먼트 관련 파라미터는 기본적으로 모두 가변이지만, 모든 얼라인먼트 관련 파라미터를 가변으로 하지 않고, 그 일부 얼라인먼트 관련 파라미터를 불변(고정)으로 해 두도록 설정할 수도 있게 되어 있다.

이상 진술한 바와 같이, 노광 장치(100)에는 장치 파라미터로서 얼라인먼트 관련 파라미터를 설정 가능하게 되어 있다. 이들 파라미터의 설정값은, 레티클 상의 디바이스 패턴이 웨이퍼(W) 상에 정밀도 좋게 중첩 전사되도록, 미리 조정해 놓아야 한다.

또한, 웨이퍼(W) 상에서는, 쇼트 영역(SA_P)의 배열과 마찬가지로, 쇼트 영역(SA_P) 자체도 변형하는 경우가 있다. 이 변형에 의한 왜곡 성분을 쇼트 디스토션이라고도 한다. 이 쇼트 디스토션은, 쇼트 영역(SA_P) 내의 디바이스 패턴의 부분적 인 중첩 오차의 원인이 된다. 쇼트 디스토션의 원인으로서는, 레티클을 유지하는 스테이지와 웨이퍼를 유지하는 스테이지와의 동기 오차, 투영 광학계의 투영상의 왜곡 등이 있다. 노광 장치(100)에서는, 스테이지의 동기 주사 제어 상태를 보정하기 위한 동기 보정 파라미터 등도 설정 가능하게 되어 있어, 투영 광학계의 결상 성능(디스토션 등의 수차 성분)을, 어느 정도 미조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이 쇼트 디스토션도 X, Y의 다항식으로 표현할 수 있다. 이 다항식의 계수도 파라미터화되어 있고, 본 실시형태에서의 최적화의 대상이 된다. 본 실시형태에서는 이들 다항식의 계수의 파라미터를 설정함으로써, 쇼트 디스토션을 3차 성분까지 보정 가능한 것으로 한다. 또한, 이러한 투영 광학계의 구성은, 예컨대 일본 특허 공개 제2005-174959호 공보 등에 개시되어 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 노광 장치(100)에서는, 레티클과 웨이퍼와의 동기 주사와, 웨이퍼의 스텝핑을 반복함으로써, 레티클 상의 디바이스 패턴을 웨이퍼 상의 복수의 상이한 영역에 전사하고 있다. 이 때문에 동기 주사 또는 스텝핑 동작을 행하는 스테이지의 이동 특성 등에 의해, 스텝핑에 의한 패턴의 중첩 어긋남(스텝핑 어긋남), 또는 동기 주사에 기인하는 패턴의 중첩 어긋남(스캐닝 어긋남)이 발생하는 경우가 있다. 예컨대 스테이지의 +방향으로의 스캔과 -방향으로의 스캔으로, 웨이퍼(W) 상의 패턴의 전사 위치가 어긋나거나, 스테이지의 스텝핑 방향으로도, 패턴의 전사 위치가 어긋나거나 하는 것이다. 노광 장치(100)에서는, 이와 같이 스텝핑 어긋남, 스캐닝 어긋남을 보정하기 위한 보정 파라미터(양 스테이지의 상대 위치를 보정하는 파라미터 등)도, 장치 파라미터로서 설정 가능하게 되어 있 다.

또한, 노광 장치(100)에는, 웨이퍼를 유지하는 스테이지가 2대 설치되어 있다. 계속하여 처리되는 웨이퍼는, 양 스테이지에 교대로 로드되어 순차 노광된다. 이와 같이 하면, 한쪽 스테이지에 유지된 웨이퍼에 대한 노광을 행하고 있는 중에, 다른 쪽 스테이지 상에 웨이퍼를 로드하고, 얼라인먼트 등을 행해 놓을 수 있기 때문에, 1대의 스테이지에서 웨이퍼 교환→얼라인먼트→노광을 반복하여 행하는 것보다 작업 처리량이 향상한다. 도 1에서는, 한쪽 스테이지에 유지된 웨이퍼에 대하여 주사 노광을 행하는 부분이 처리부 1로서 도시되어 있고, 다른 쪽 스테이지에 유지된 웨이퍼에 대하여 주사 노광을 행하는 부분이 처리부 2로서 도시되어 있다.

[트랙]

트랙(200) 내에는, 노광 장치(100)에서의 웨이퍼의 노광 전후(즉 사전, 사후)에 있어서, 그 웨이퍼에 대한 여러 가지 측정 검사를 행하는 것이 가능한 복합적인 측정 검사기(120)와, 웨이퍼에 대하여 레지스트(감광제)를 도포하고, 노광 후의 웨이퍼를 현상하는 코터·디벨로퍼(이하, C/D라고 약술함)(110)가 설치되어 있다.

[측정 검사기]

측정 검사기(120)는, 노광 장치(100) 및 C/D(110)와는 독립적으로 동작 가능하다. 또한 측정 검사기(120)는, 그 측정 검사 결과를, 시스템 내의 통신 네트워크를 통해 외부에 데이터 출력할 수 있다. 측정 검사기(120)는, 노광 전의 측정 검사인 사전 측정 검사와, 노광 후의 측정 검사인 사후 측정 검사를 행한다.

측정 검사기(120)는, 사전 측정 검사에서는, 웨이퍼(W) 상의 이물 검사 외, 웨이퍼(W)가 노광 장치(100)에 반송되기 전에, 노광 장치(100)에서의 처리 조건, 예컨대 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화에 관한 측정을 행한다. 측정 검사기(120)는, 웨이퍼(W) 상에 형성된 웨이퍼 마크의 위치 계측(EGA 계측)을 행한다. 이 사전 측정에 의해, 그 웨이퍼 마크가 샘플 마크로서 어울리는지 여부를 판단하도록 하면, 노광 장치(100)의 EGA 계측을 효율적인 것으로 할 수 있다. 측정 검사기(120)는, 노광 장치(100)의 얼라인먼트계와 동등한 웨이퍼(W) 상의 웨이퍼 마크의 위치 계측 기능을 갖고 있다. 즉 측정 검사기(120)는, 노광 장치(100)의 얼라인먼트계와 매칭이 취해진 얼라인먼트계를 갖고 있다. 측정 검사기(120)의 얼라인먼트계에서는, 노광 장치(100)의 얼라인먼트계와 마찬가지로 얼라인먼트 관련 파라미터를 설정할 수 있다. 측정 검사기(120)의 얼라인먼트계에서는, 노광 장치(100)의 얼라인먼트계와 동일한 상태로 샘플 마크를 계측하는 것이 가능하고, 이 EGA 계측의 결과에 기초하여, EGA 연산을 행하는 것도 가능하게 되어 있다. 즉, 측정 검사기(120)의 얼라인먼트계와 노광 장치(100)의 얼라인먼트계는, 거의 같은 상태로, 웨이퍼 얼라인먼트를 실행하는 것이 가능하고, 서로의 매칭이 취해져 있다.

한편, 측정 검사기(120)의 사후 측정 검사에 있어서는, 웨이퍼(W) 상의 결함·이물 검사 외, 노광 장치(100)에서 전사되고 C/D(110)에서 현상된 노광 후(사후)의 웨이퍼(W) 상의 디바이스 패턴의 중첩 오차의 측정을 행한다. 레티클 상의 전사용의 패턴 내에는, 복수의 상이한 지점에 중첩 계측용 마크가 형성되어 있다. 이 중첩 계측용 마크는 노광 장치(100)에서의 노광시에, 디바이스 패턴과 함께 웨이 퍼(W) 상에 전사된다. 측정 검사기(120)는, 각 층의 중첩 계측용 마크의 위치 어긋남량을 계측하여, 쇼트 영역(SA_P) 내의 각 지점에서의 중첩 오차를 계측한다. 이 측정 결과에 의해, 그 쇼트 영역(SA_P) 내의 패턴 요소의 중첩 오차 분포를 취득하는 것이 가능하다. 또한, 쇼트 영역(SA_P) 내의 중첩 오차의 평균이, 그 쇼트 영역(SA_P)의 중첩 오차의 실측값이 된다.

[분석 장치]

분석 장치(500)는, 노광 장치(100)와, C/D(110)와, 측정 검사기(120)와는 독립적으로 동작하는 장치이다. 분석 장치(500)는, 각종 장치로부터 각종 데이터(예컨대 그 장치의 처리 내용)를 수집하고, 웨이퍼(W)에 대한 일련의 프로세스에 관한 데이터의 분석을 행한다. 이러한 분석 장치(500)를 실현하는 하드웨어로서는, 예컨대 퍼스널 컴퓨터(이하, 적절하게 「PC」라고 약술함)를 채용할 수 있다. 이 경우, 분석 처리는 분석 장치(500)의 CPU(도시 생략)에서 실행되는 분석 프로그램의 실행에 의해 실현된다. 이 분석 프로그램은, CD-ROM 등의 미디어(정보 기록 매체)에 기록되고, 이 미디어로부터 PC에 인스톨된 상태로 실행된다.

분석 장치(500)는, 측정 검사기(120)의 측정 결과에 기초하여, 노광 장치(100)의 웨이퍼 얼라인먼트에 관한 시뮬레이션을 행하고, 얼라인먼트 관련 파라미터, 동기 주사 제어의 보정 파라미터, 및 투영 광학계의 조정 파라미터 등을 최적화한다.

그런데, 노광 장치(100)와, C/D(110)와, 측정 검사기(120)는, 서로 인라인 접속되어 있다. 여기서 인라인 접속이란, 장치간 및 각 장치 내의 처리 유닛간을, 로봇 아암 및/또는 슬라이더 등의 웨이퍼(W)를 자동 반송하는 반송 장치를 통해 접속하는 것을 의미한다. 이 인라인 접속에 의해 노광 장치(100)와 C/D(110) 사이에서의 웨이퍼(W)의 전달 시간을 특히 짧게 할 수 있다.

인라인 접속된 노광 장치(100)와 C/D(110)와 측정기(120)는, 이것을 일체로 하여, 하나의 기판 처리 장치(100, 110, 120)로 간주할 수도 있다. 기판 처리 장치(100, 110, 120)는 웨이퍼(W)에 대하여, 포토레지스트 등의 감광제를 도포하는 도포 공정과, 감광제가 도포된 웨이퍼(W) 상에 마스크 또는 레티클의 패턴을 전사하는 노광 공정과, 노광 공정이 종료된 웨이퍼를 현상하는 현상 공정 등을 행한다.

즉, 디바이스 제조 시스템(1000)에서는, 노광 장치(100)와, C/D(110)와, 측정 검사기(120)가 복수대 설치되어 있다. 각 기판 처리 장치(100, 110, 120), 디바이스 제조 처리 장치군(900)은, 온도 및 습도가 관리된 클린룸 내에 설치되어 있다. 또한 각 장치 사이에서는, 소정의 통신 네트워크(예컨대 LAN: Local Area Network)를 통해, 데이터 통신을 행할 수 있다. 이 통신 네트워크는 고객의 공장, 사업소 또는 회사에 대하여 설치된 소위 인트라네트라고 불리는 통신 네트워크이다.

기판 처리 장치(100, 110, 120)에서는, 웨이퍼는 복수개(예컨대 25개)를 1단위(로트라고 함)로 하여 처리한다. 디바이스 제조 시스템(1000)에서는, 웨이퍼는 1로트를 기본 단위로서 처리하여 제품화되어 있다.

또한, 이 디바이스 제조 시스템(1000)에서는, 측정 검사기(120)는 트랙(200) 내에 놓이고, 노광 장치(100) 및 C/D(110)와 인라인 접속되어 있지만, 측정 검사기(120)를, 트랙(200) 외에 배치하고, 인접하여 인라인 접속하여도 좋으며, 또는 노광 장치(100) 및 C/D(110)는 오프라인으로 구성하여도 좋다.

[디바이스 제조 처리 장치군]

디바이스 제조 처리 장치군(900)으로서는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치(910)와, 에칭 장치(920)와, 화학적 기계적 연마를 행하여 웨이퍼를 평탄화하는 처리를 행하는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장치(930)와, 산화·이온 주입 장치(940)가 설치되어 있다. CVD 장치(910)는, 웨이퍼 상에 박막을 생성하는 장치이고, CMP 장치(930)는 화학 기계 연마에 의해 웨이퍼 표면을 평탄화하는 연마 장치이다. 또한 에칭 장치(920)는, 현상된 웨이퍼에 대하여 에칭을 행하는 장치이고, 산화·이온 주입 장치(940)는, 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하며, 또는 웨이퍼 상의 소정 위치에 불순물을 주입하기 위한 장치이다. CVD 장치(910), 에칭 장치(920), CMP 장치(930) 및 산화·이온 주입 장치(940)에도, 2개의 처리부(처리부 1, 2)가 설치되어 있어, 작업 처리량의 향상이 도모되어 있다. 또한, CVD 장치(910), 에칭 장치(920), CMP 장치(930) 및 산화·이온 주입 장치(940)에도, 노광 장치(100) 등과 마찬가지로, 상호간에 웨이퍼를 반송 가능하게 하기 위한 반송 경로가 설치되어 있다. 디바이스 제조 처리 장치군(900)에는, 도시되지 않지만, 이 외에도, 다이싱 처리, 패키징 처리, 본딩 처리 등을 행하는 장치도 포함되어 있다.

관리 컨트롤러(160)는, 노광 장치(100)에서 행해지는 노광 공정을 제어·관리하고 있고, 노광 장치(100)의 스케줄링을 관리하고 있다. 또한 호스트 시스 템(600)[이하, 호스트(600)라고 약술함]은 디바이스 제조 시스템(1000) 전체를 통괄 관리한다.

다음에, 디바이스 제조 시스템(100)에서의 디바이스 제조 공정의 일련의 프로세스에 대해서 설명한다. 도 3에는, 이 일련의 프로세스의 흐름도가 도시되고, 도 4에는, 이 일련의 프로세스에서의 반복 공정에 따른 부분의 웨이퍼(W)의 흐름과 데이터의 흐름이 도시되어 있다. 이 디바이스 제조 시스템(1000)에서의 디바이스 제조 공정의 일련의 프로세스는, 호스트(600) 및 관리 컨트롤러(160)에 의해 스케줄링되고, 관리되어 있다. 전술한 바와 같이 웨이퍼(W)는 로트 단위로 처리되지만, 도 3, 도 4는 모두, 1개의 웨이퍼(W)에 대한 일련의 처리로 되어 있다. 실제로는, 로트 단위로, 웨이퍼마다, 도 3, 도 4에 도시되는 처리가 반복된다.

도 3, 도 4에 도시되는 바와 같이, 우선 CVD 장치(910)에서 웨이퍼(W) 상에 막을 생성하고(단계 201), 그 웨이퍼(W)를 C/D(110)에 반송하여, C/D(110)에서 그 웨이퍼(W) 상에 레지스트를 도포한다(단계 202). 다음에, 웨이퍼(W)를 측정 검사기(120)에 반송하고, 측정 검사기(120)에서, 사전 측정 검사 처리, 즉 웨이퍼(W) 상의 이물의 검사, 및 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화(예컨대 샘플 마크의 선택) 등을 행한다(단계 203). 이 측정 및 최적화에 있어서, 측정 검사기(120)는 노광 장치(100)로부터, 사전 측정에 필요한 데이터, 예컨대 노광 장치(100)에 설정되어 있는 얼라인먼트 관련 파라미터(샘플 마크의 수 및 배치, EGA 계측 또는 EGA 연산에 요하는 파라미터 등)에 관한 데이터를 수취하고, 이물의 검사 결과 및 최적화된 파라미터에 관한 데이터를 노광 장치(100)에 대하여 보낸다. 이와 같이, 측정 검사기(120)로, 사전에 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화를 행하면, 노광 장치(100)의 얼라인먼트계에서 그것을 행하는 것보다 작업 처리량의 면에서 우위이다. 또한, 후술하는 바와 같이, 노광 장치(100)에서, 웨이퍼(W) 상의 EGA 계측 부적합한, 예컨대 형상이 무너진 마크를 계측한다고 하는 얼라인먼트 불량을 회피할 수 있다.

계속해서, 웨이퍼(W)를 노광 장치(100)에 반송하고, 노광 장치(100)로써 얼라인먼트계를 이용하여, 웨이퍼(W)에 대한 웨이퍼 얼라인먼트를 행한 후, 스텝·앤드·스캔 동작을 행하여, 레티클 상의 회로 패턴을 웨이퍼(W) 상에 전사한다(단계205). 이 웨이퍼 얼라인먼트에서는, 상기 단계 203에서의 사전 측정 검사 결과에 의해, 최적화된 얼라인먼트 관련 파라미터 하에서, 웨이퍼 얼라인먼트가 행해진다.

다음에, 웨이퍼(W)를 C/D(110)에 반송하여, C/D(110)로써 현상을 행한다(단계 207). 이 레지스트상과 그 기준층의 디바이스 패턴과의 중첩 오차[쇼트 영역(SA_P) 내의 각 지점의 중첩 오차 계측용 마크의 상대 위치 어긋남량]는, 측정 검사기(120)로 측정된다(단계 209). 분석 장치(500)로부터의 전송 요구에 의해, 측정 검사기(120)의 측정 결과(중첩 오차 데이터)는 분석 장치(500)에 보내진다. 또한 분석 장치(500)로부터의 전송 요구에 의해, 노광 장치(100) 또는 측정 검사기(120)의 장치 파라미터의 설정값 등의 데이터가 분석 장치(500)에 보내진다. 분석 장치(500)는, 노광 장치(100) 또는 측정 검사기(120)로부터 보내진 데이터에 기초하여, 얼라인먼트 관련 파라미터에 관한 분석을 행한다(단계 211). 도 4에 도시되는 바와 같이, 분석 장치(500)는 분석의 결과, 필요에 따라서, 측정 검사기(120) 및/또는 노광 장치(100)에 대하여, 그 분석 결과에 관한 데이터(분석 정보)를 보낸다. 노광 장치(100) 또는 측정 검사기(120)는, 그 정보에 기초하여, 필요에 따라서 장치 파라미터를 갱신하는 등의 처리를 행한다. 또한, 이 분석 장치(500)에서의 단계 211의 분석 처리의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 분석 장치(500)가 각종 데이터를 취득한 후, 노광 장치(100)는 내부에 기억하는 트레이스 데이터 등을 신속히 삭제하도록 해도 좋다.

한편, 웨이퍼(W)는 측정 검사기(120)로부터 에칭 장치(920)에 반송되어, 에칭 장치(920)에서 에칭을 행하며, 불순물 확산, 알루미늄 증착 배선 처리, CVD 장치(910)로써 성막, CMP 장치(930)로써 평탄화, 산화·이온 주입 장치(940)에서의 이온 주입 등을 필요에 따라서 행한다(단계 213). 그리고 전체 공정이 완료되고, 웨이퍼(W) 상에 모든 패턴이 형성되었는지 여부를, 호스트(600)에서 판단한다(단계 215). 이 판단이 부정되면 단계 201로 복귀하고, 긍정되면 단계 217로 진행한다. 이와 같이, 성막·레지스트 도포 ~ 에칭 등이라는 일련의 프로세스가 공정 수만큼 반복 실행됨으로써, 웨이퍼(W) 상에 회로 패턴이 적층되어 가고, 반도체 디바이스가 형성된다.

반복 공정 완료 후, 프로빙 처리(단계 217), 리페어 처리(단계 219)가 디바이스 제조 처리 장치군(900)에서 실행된다. 이 단계 217에 있어서, 불량을 검출한 경우에는, 예컨대 단계 219에서, 용장 회로로 치환하는 처리가 행해진다. 분석 장치(500)는 검출한 중첩의 이상이 발생한 개소 등의 정보를, 프로빙 처리, 리페어 처리를 행하는 장치에 보내도록 할 수도 있다. 도시되지 않는 검사 장치에서는, 웨이퍼(W) 상의 선폭 이상이 발생한 개소에 대해서는, 칩 단위로, 프로빙 처리, 리페어 처리의 처리 대상으로부터 제외할 수 있다. 그 후, 다이싱 처리(단계 221), 패키징 처리, 본딩 처리(단계 223)가 실행되고, 최종적으로 제품칩이 완성된다. 또한 단계 209의 사후 측정 처리는 단계 213의 에칭 후에 행하여도 좋다. 이 경우에는, 웨이퍼 에칭 후에 형성되는 상에 대하여 중첩 오차의 측정이 행해지도록 된다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 디바이스 제조 시스템에 의하면, 로트 처리에서의 반복 공정 중에서, 중첩의 이상, 즉 중첩 정밀도의 악화를 검출하고, 그 이상을 해소시키도록(중첩 정밀도가 개선되도록), 분석 장치(500)에서, 노광 장치(100)의 장치 파라미터의 최적화를 행하며, 그 최적화 결과를 신속히, 노광 장치(100) 및/또는 측정 검사기(120)에 반영할 수 있다. 이 최적화는 로트 처리를 정지하지 않고 행할 수 있기 때문에, 디바이스의 생산성이 저하되지 않는다.

[분석 처리]

단계 211에서 분석 장치(500)는, 이하에 나타내는 2개의 분석 처리를 실행할 수 있다.

(A) 쇼트 영역 전체의 중첩 오차만 고려한 중첩의 분석 처리(이하, 분석 처리 A)

(B) 쇼트 영역 내의 중첩 오차의 분포도 고려한 중첩의 분석 처리(이하, 분석 처리 B)

우선, 분석 처리 A에 대해서 상세히 설명한다. 도 5에는 분석 장치(500)에서의 분석 처리의 흐름도가 도시되어 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 우선 단계 301에서 초기 설정을 행한다. 구체적으로는, 미리 최적화 대상이 되는 얼라인먼트 관련 파라미터의 ON/OFF의 지정, 중첩 오차의 계측 결과에 대한 어긋남 이상 검출을 위한 임계값 설정, 웨이퍼(W)간의 중첩 오차의 변동을 산출할 때의 웨이퍼 개수의 지정 등을 행한다. 최적화 대상의 파라미터로서는, 전술한 얼라인먼트 처리 파라미터 및 중첩 노광 조건 보정 파라미터 등이 있다. 이들 파라미터 모두를 최적화의 대상으로 하면, 그 최적화에 요하는 연산량이 방대해져 연산에 시간을 요하도록 되기 때문에, 사용자 설정에 의해, 최적화 대상의 파라미터를 제한 가능으로 하고 있다.

또한, 상기 중첩 오차의 계측 결과에 대한 어긋남 이상 검출을 위한 임계값으로서는, 그 중첩 오차의 계측 결과의 평균, 변동(표준 편차의 3배, 즉 3σ 등), 평균의 절대값 +변동(3σ 등) 중 어느 것에 대응하는 것으로 할지를 여기서 설정한다. 또한, 이 단계 301은 도 3의 단계 211이 시작될 때까지 실행되도록 하는 것이 바람직하다.

다음 단계 303에서는 처리 시작 지령이 올 때까지 대기한다. 처리 시작 지령이 오면, 우선 단계 305에서, 측정 검사기(120)에 대하여, 그 측정 결과의 전송 요구를 발하고, 측정 검사기(120)로부터 중첩 오차의 실측값을 취득한다. 단계 307에서, 웨이퍼(W)에서의 중첩 오차의 실측값의 통계값이 그 임계값을 초과하는지 여부의 판정 처리를 행한다. 여기서의 통계값이란, 웨이퍼(W) 상의 각 쇼트 영역의 지점에서의 중첩 오차의 통계값이고, 상기 단계 301에서 지정된 임계값에 대응하도록 하는, 평균, 변동, 평균의 절대값 +변동 중 어느 하나이다.

여기서, 중첩 오차의 실측값의 통계값이 임계값을 초과하지 않는, 즉 웨이퍼(W) 내에서 중첩 어긋남이 작다고 판단된 경우는, 단계 303으로 복귀하고, 다음의 처리 시작 지령이 올 때까지 대기한다. 반대로, 중첩 오차의 실측값의 통계값이 임계값을 초과한, 즉 웨이퍼(W) 내에서 중첩 어긋남이 크고, 중첩에 이상이 발생하였다고 판단된 경우에는, 단계 309로 진행하며, 노광 장치(100)로부터 단계 301에서 ON으로 설정된 얼라인먼트 관련 파라미터(얼라인먼트 처리 파라미터, 중첩 노광 보정 조건 파라미터)와, 그 파라미터 하에서의 얼라인먼트 결과를 취득한다.

다음 단계 311에서는, 중첩 오차의 실측값의 통계값의 웨이퍼간 변동이 임계값을 초과했는지의 여부를 판정한다. 여기서, 중첩 오차의 실측값의 통계값의 웨이퍼간 변동이 임계값을 초과하지 않는, 즉 웨이퍼간에서 중첩 어긋남의 경향이 일치되어 있는 경우는, 단계 319로 진행한다. 단계 319에서는, 웨이퍼간에서 공통으로 되어 있는, 중첩 어긋남을 보정하는 중첩 노광 조건 보정 파라미터의 설정값을, 노광 장치(100)에 송신하여 최적화한다.

반대로, 중첩 오차의 실측값의 통계값의 웨이퍼간 변동이 임계값을 초과한 경우, 즉, 웨이퍼간에서 중첩 오차의 경향이 일치하지 않는 경우는, 단계 313으로 진행하고, 측정 검사기(120)의 측정 결과(사전 측정 결과)를, 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화에 이용하는지의 여부를 판단한다. 이 판단이 긍정되면, 단계 315로 진행하고, 측정 검사기(120)로부터 사전 측정 결과를 취득한다.

여기서, 사전 측정 결과란, 노광 장치(100)와는 상이한 얼라인먼트 관련 파라미터로 실행된 데이터이다. 이러한 얼라인먼트 관련 파라미터에는, 전술한 바와 같이, 측정 검사기(120)에서는, 전술한 바와 같이, 노광 장치(100)의 설정 상태와는 상이한 얼라인먼트 관련 파라미터의 설정 상태 하에서, 웨이퍼 얼라인먼트를 행하고 있고, 여기서는 이들의 상이한 설정의 얼라인먼트 관련 파라미터와, 그 파라미터 하에서의 얼라인먼트 결과가 취득된다.

다음에, 단계 317로 진행하고, 웨이퍼간의 잔차 성분(EGA 랜덤 성분) 및 EGA 보정량의 변동이 가장 작아지는 EGA 파라미터를 시뮬레이션에 의해 도출한다. 이 시뮬레이션에는, 이하에 나타내는 2개의 방법 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

<시뮬레이션 제1 방법>

측정 검사기(120)의 사전 측정 처리에서, 복수의 상이한 얼라인먼트 관련 파라미터 하에서 그 웨이퍼(W)에 대하여 행해진 각각의 얼라인먼트 결과를 사용하는 방법이다. 노광 장치(100)에서의 실제의 얼라인먼트 관련 파라미터 하에서의 그 웨이퍼(W)에 대한 얼라인먼트 결과와, 측정 검사기(120)로 측정된 중첩 오차의 실측값과의 상관 관계에 기초하여, 그 중첩 오차를 저감할 수 있는 얼라인먼트 관련 파라미터의 설정 상태를, 이 복수 취득된 측정 검사기(120)에서의 얼라인먼트 결과 중으로부터 선택하거나, 최적의 얼라인먼트 관련 파라미터를 추정하는 방법이다.

<시뮬레이션 제2 방법>

노광 장치(100) 또는 측정 검사기(120)로부터 취득한 얼라인먼트 관련 파라미터 및 얼라인먼트 결과에 기초하여, 측정 검사기(120)로 측정된 중첩 오차가 저감되도록 하는 얼라인먼트 관련 파라미터를 추정하는 방법이다. 노광 장치(100)에서, 변경 후의 얼라인먼트 관련 파라미터에 의한 얼라인먼트 결과를 추정하고, 그 웨이퍼(W)에 대한 웨이퍼 얼라인먼트시에 이용된 얼라인먼트 관련 파라미터에 의한 얼라인먼트 결과와 추정된 얼라인먼트 결과와의 차분(변화분)이, 측정된 중첩 오차를 상쇄하도록 하는, 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적값이 추정된다.

어느 시뮬레이션 방법을 채용한 경우라도, 측정 검사기(120)에서의 중첩 오차의 실측값에 기초하여, 그 중첩 오차가 저감되도록 하는, 노광 장치(100)의 얼라인먼트 관련 파라미터의 설정값이 구해진다. 최적화에 의해 구한 얼라인먼트 관련 파라미터의 설정값에 관한 데이터는 분석 장치(500)로부터 노광 장치(100) 및/또는 측정 검사기(120)에 분석 정보로서 송신된다. 노광 장치(100)에서는, 이 데이터에 기초하여, 얼라인먼트 관련 파라미터의 설정 상태를 변경한다.

즉, 단계 317에서의 EGA 파라미터의 최적화에서는, 웨이퍼마다의 개별 파라미터만이 최적화되도록 된다. 단계 317 또는 단계 319 종료 후에는, 단계 303으로 복귀하고, 다음의 처리 시작 명령이 올 때까지 대기한다.

[분석 처리 B]

다음에, 분석 처리 B에 대해서 상세히 설명한다. 도 6에는 분석 장치(500)에서의 분석 처리의 흐름도가 도시되어 있다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 우선 단계 401에서, 도 5의 단계 301과 마찬가지로, 초기 설정으로서, 미리 최적화 대상이 되는 얼라인먼트 관련 파라미터의 ON/OFF의 지정, 중첩 오차의 계측 결과에 대한 어긋남 이상 검출을 위한 임계값 설정, 웨이퍼(W)간의 중첩 오차의 변동을 산출할 때의 웨이퍼 개수의 지정 등을 행한다. 상기 최적화 대상의 파라미터는 분석 처리 A와 마찬가지로 제한이 가능하다.

다음 단계 403에서는, 처리 시작 지령이 올 때까지 대기한다. 처리 시작 지령이 오면, 단계 405로 진행하여, 중첩 오차의 측정 데이터를 측정 검사기(120)로부터 취득한다. 단계 407에서는, 쇼트 영역(SA_P) 내의 중첩 오차의 측정 결과가 임계값을 초과하였는지의 여부를 판정한다. 여기서, 중첩 오차의 실측값의 통계값이 임계값을 초과하지 않는, 즉 중첩이 정상인 경우에는, 단계 403으로 복귀하여, 다음의 처리 시작 지령이 올 때까지 대기한다.

반대로, 중첩 오차의 실측값의 통계값이 임계값을 초과한, 즉 중첩 이상인 경우에는 단계 409로 진행하고, 노광 장치(100)로부터, 레티클 제조 오차, 레티클 로테이션 오차, 투영 광학계의 조정 파라미터, 스테이지 제어계의 파라미터에 관한 데이터를 취득한다.

다음 단계 411에서는 레티클 제조 오차, 레티클 로테이션 오차 제거 후의 중첩 오차의 실측값의 통계값의 웨이퍼(W) 상의 쇼트 영역(SA_P)간에서의 변동이 임계값을 초과하였는지의 여부를 판정한다. 여기서, 중첩 오차의 실측값의 통계값의 쇼트 영역(SA_P)간의 변동이 임계값을 초과하지 않는, 즉 쇼트 영역(SA_P)간에서 중첩 오차의 실측값 분포의 경향이 일치하고 있는 경우는, 단계 419로 진행하고, 레티클 제조 오차, 레티클 로테이션 오차 제거 후의 쇼트간 평균의 계측 결과를 이용하여, 투영 광학계의 조정 파라미터, 스테이지의 제어계 파라미터 등에 기초하여, 그 중첩 오차의 쇼트 영역의 분포를 보정하기 위한 쇼트 디스토션의 보정 파라미터를 산 출하고, 노광 장치(100)에 송신하여 최적화한다. 또한 이러한 보정 파라미터의 산출 방법은, 예컨대 일본 특허 공개 제2005-174959호 공보 등에 개시되어 있다.

반대로, 중첩 오차의 실측값의 통계값의 쇼트 영역(SA_P)간의 변동이 임계값을 초과한, 즉 쇼트 영역(SA_P) 사이에서의 중첩 오차 분포(어긋남의 경향)에 변동이 있는 경우에는, 단계 413으로 진행하고, 측정 검사기(120)의 사전 계측 결과를 사용하는지의 여부를 판단한다. 사용하는 경우는 단계 415에서, 도 5의 단계 315와 마찬가지로, 측정 검사기(120)로부터 얼라인먼트 관련 파라미터 및 그 파라미터 하에서의 얼라인먼트 결과를 취득한다.

단계 417에서는, 고차 EGA 다항식 모델(쇼트 내 EGA 포함함)의 계수 등, 비선형인 웨이퍼 그리드에 대응할 수 있는 얼라인먼트 관련 파라미터 등의, 쇼트간에서, 패턴의 전사 위치의 보정량이 상이한 파라미터를 최적화한다. 이들 파라미터의 최적화에 대해서는, 예컨대 일본 특허 공개 제2002-353121호 공보 및 이에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제2002/0042664호 명세서 등에 개시되어 있다. 본 국제 출원으로 지정한 지정국(또는 선택한 선택국)의 국내 법령이 허용하는 한에서, 상기 공보 및 대응하는 상기 미국 특허 출원 공개 명세서에서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.

최적화된 얼라인먼트 관련 파라미터에 관한 데이터는, 측정 검사기(120) 및/또는 노광 장치(100)에 송신된다. 그 후, 단계 403으로 복귀하여, 다음 처리 시작 명령이 올 때까지 대기한다.

또한, 분석 처리 A와, 분석 처리 B에 대해서는, 임의로 조합하여 사용할 수 있다. 예컨대 웨이퍼마다, 분석 처리 A, B를 모두 실행하도록 해도 좋고, 로트 내의 웨이퍼에 대하여, 홀수개 째의 웨이퍼(W)에 대해서는 분석 처리 A를 행하고, 짝수개 째의 웨이퍼(W)에 대해서는 분석 처리 B를 행하도록 해도 좋으며, 로트 선두의 웨이퍼만 분석 처리 A, B를 행하고, 뒤에는 분석 처리 A만을 실행하도록 해도 좋다. 이것에 의해, 웨이퍼 단위에서의 쇼트 디스토션 보정, 더 나아가서는 고차 EGA(쇼트 내 고차 EGA 포함함)도 포함한 최적화한 중첩이 가능해진다.

또한, 이들 분석 처리 A, B에서는 모두, 전술한 스텝핑 어긋남 및 스캐닝 어긋남 등의 보정 파라미터가 적절하게 설정되고, 이들 어긋남이 중첩 오차에 영향을 부여하지 않도록 해 놓아야 한다.

또한, 측정 검사기(120)는 2개의 처리부(처리부 1, 2)를 갖고 있지만, 본 실시형태에서는, 동일한 웨이퍼(W)에 대해서는, 동일한 처리부에서, 사전 측정 처리와 사후 측정 처리 양쪽 모두가 행해지도록 처리부를 관리하고 있다. 이와 같이 하면, 처리부끼리의 상태의 어긋남(매칭 어긋남)에 의해, 상기 시뮬레이션에 오차가 생기는 것을 방지할 수 있다. 이러한 제한을 마련했다고 하여도, 로트 내의 웨이퍼를 파이프 라인적으로 처리하는 경우(즉, 후속 웨이퍼에 대하여, 선행하는 웨이퍼가 현재 행하고 있는 공정 직전의 공정을 끊임없이 처리하는 경우)에는, 측정 검사기(120)에 처리부가 2개 설치되어 있기 때문에, 작업 처리량의 저하가 방지된다.

또한, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)마다, 사전 측정 처리, 사후 측정 처리를 행하는 것으로 하였지만, 그렇게 할 필요는 없다. 예컨대 수개 간격, 또는 일정 한 시간 간격(한시간 간격, 하루 간격, 일주일 간격 등)으로, 사전 측정 처리, 사후 측정 처리를 행하도록 해도 좋다. 이 간격은 고정이어도 좋고, 가변이어도 좋다. 예컨대 중첩 오차의 이상이 검출된 경우에는, 사전 측정 처리, 사후 측정 처리를 행하는 간격을 짧게 하고, 중첩 오차의 이상이 연속하여 검출되지 않은 경우에는, 사전 측정 처리, 사후 측정 처리를 행하는 간격을 길게 하도록 해도 좋다. 즉, 과거의 사전 측정 처리, 사후 측정 처리의 이력에 기초하여, 중첩 정밀도가 안정되어 있는 경우에는, 이들 측정 처리의 빈도를 줄이고, 중첩 이상이 검출되어, 중첩 정밀도가 악화된 경우에는, 이들 측정 처리의 빈도를 늘리도록 하는 것이 가능하다.

예컨대, 통상은 로트 선두의 웨이퍼만, 측정 검사기(120)에서 중첩 오차의 측정을 행하여, 그 실측값에 기초하여 중첩 정밀도가 악화되었다고 판단된 경우에는, 분석 장치(500)에서 얼라인먼트 관련 파라미터를 최적화한다. 이 후에는 웨이퍼 1개마다 중첩 오차의 계측을 행하고, 연속하여 중첩의 이상이 검출되지 않으면, 웨이퍼 3개 간격→웨이퍼 10개 간격→로트 선두 웨이퍼만이라고 하는 바와 같이, 사전 측정 처리, 사후 측정 처리의 측정 빈도를 줄여 가도록 하면 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 중첩 이상의 판정 레벨(임계값)은 하나였지만, 판정 레벨을 복수 단계 설치하는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 각각의 판정 레벨에 따라서, 그 후에 실행되는 각종 장치의 처리 상태를 변경하는 것이 가능해진다. 예컨대 임계값을 고저 2개 설정하고, 중첩 오차의 실측값의 통계값이 2개의 임계값 중간에 있는 경우에는, 노광 장치(100)의 얼라인먼트 관련의 파라미터의 최적화만를 행하여, 패턴 리젝트는 행하지 않도록 하고, 중첩 오차의 실측값의 통계값이 높은 임계값도 초과한 경우에는, 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화와 그 부분의 리젝트 양쪽 모두를 행하도록 할 수 있다. 또한, 이것에 한하지 않고, 노광 장치(100) 외, C/D(110), 측정 검사기(120), 디바이스 제조 처리 장치군(900)의 각 장치 등의 처리 내용을 단계적으로 조정하는 것이 가능해진다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 노광 장치(100)에서의, 웨이퍼 얼라인먼트 및 그 후의 노광 공정을 포함하는, 일련의 디바이스 제조 공정을, 1로트를 단위로 하는 복수개의 웨이퍼(W) 각각에 대하여 순차 행하는 동안에, 웨이퍼(W)마다, 웨이퍼(W) 상의 복수의 쇼트 영역(SA_P) 각각에 형성된 디바이스 패턴에 중첩하여 전사 형성된 디바이스 패턴과의 중첩 오차를, 측정 검사기(120)를 이용하여 실측하고, 그 실측 결과에 기초하여 이들의 중첩 정밀도가 악화되었다고 판단된 경우에, 웨이퍼 얼라인먼트의 얼라인먼트 관련 파라미터를 분석 장치(500)를 이용하여 최적화한다. 즉, 이 디바이스 제조 시스템에서는, 일련의 디바이스 제조 공정을 정지시키지 않고, 분석 장치(500)에서, 위치 맞춤의 처리 조건을 최적화하기 때문에, 로트 처리중에 중첩 정밀도가 악화되어도, 신속히 그 개선을 도모할 수 있다.

분석 장치(500)에서는, 웨이퍼(W) 상의 복수의 쇼트 영역에 형성된 디바이스 패턴과, 그 패턴에 중첩하여 전사된 디바이스 패턴과의 중첩 오차의 실측값[측정 검사기(120)의 측정 결과]에 기초하여, 중첩 정밀도의 이상을 검출한다. 그리고, 그 이상이 검출된 경우에만, 중첩 오차의 실측값과, 웨이퍼 얼라인먼트의 얼라인먼트 관련 파라미터와의 상관 관계에 기초하여, 그 얼라인먼트 관련 파라미터를 최적화한다. 즉, 본 실시형태에 의하면, 중첩 이상이 검출된 경우에만 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화를 행하기 때문에, 불필요한 처리가 실행되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 분석 장치(500)에서는 얼라인먼트 관련 파라미터를 최적화하는 복수의 상이한 최적화 처리를 실행할 수 있고, 그 처리는 측정 검사기(120)의 측정 결과, 즉 중첩 오차의 실측값에 기초하여 선택된다.

예컨대, 분석 처리에서는, 중첩 오차의 실측값의 웨이퍼(W)간의 변동 정도가 임계값 이상이면, 웨이퍼(W)간에서 개별로 상(上) 웨이퍼 얼라인먼트의 얼라인먼트 관련 파라미터를 최적화하는 처리(단계 317)를 행한다. 한편, 중첩 오차의 실측값의 웨이퍼(W)간의 변동 정도가 임계값보다 작으면, 웨이퍼(W)간에서 공통의 얼라인먼트 처리 파라미터를 최적화하는 처리(단계 319)를 행한다. 이와 같이 하면, 웨이퍼(W)의 실제 중첩 상태에 맞춰 최적화 처리를 행할 수 있기 때문에, 중첩 정밀도가 향상한다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 노광 장치(100)에서는, EGA 방식의 얼라인먼트가 채용되어 있기 때문에, 단계 317에서는 EGA 모델에서의 쇼트 영역의 EGA 보정량과, 그 실측 위치와의 잔차 성분이 복수의 웨이퍼(W)에 걸쳐 최소가 되도록 한다. 이 값이, 통계적으로 봤을 때, 가장 타당한 파라미터의 설정값이기 때문이다. 그러나, 본 발명은 통계적인 글로벌 얼라인먼트 방식에 한하지 않고, 예컨대 다이·바이·다이 방식의 얼라인먼트의 파라미터의 최적화에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 쇼트 영역(SA_P)의 중첩뿐만 아니라, 쇼트 영역(SA_P) 내의 부분적인 중첩에 대해서도, 그 중첩에 관련되는 파라미터의 최적화를 행하고 있다. 이 경우도, 웨이퍼(W)마다, 그 웨이퍼(W) 상에 전사 형성된 쇼트 영역(SA_P)과, 그 하층의 쇼트 영역(SA_P) 내의 각 지점에서의 패턴의 중첩 오차를 실측하고, 그 실측 결과에 기초하여, 이들의 중첩 정밀도가 악화되었다고 판단된 경우에, 노광 장치(100)의 장치 파라미터를 최적화한다. 이와 같이 하면, 디바이스 제조 공정을 정지시키지 않고, 노광 장치(100)에서의 웨이퍼(W) 상의 쇼트 영역(SA_P) 내의 중첩 오차를 저감할 수 있기 때문에, 쇼트 영역(SA_P) 내의 각 패턴의 중첩 정밀도가 악화되어도, 신속히 그 개선을 도모할 수 있다.

이 경우에도, 쇼트 영역(SA_P) 내에서, 중첩 이상이 검출된 경우에만 노광 장치(100)의 장치 파라미터의 최적화를 행하기 때문에, 불필요한 처리가 실행되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 분석 장치(100)에서는, 중첩 오차의 실측값에 기초하여, 실제로 실행하는 최적화 처리를 선택하고 있다. 예컨대 물체 상의 쇼트 영역(SA_P) 내의 중첩 계측용 마크와, 새롭게 전사 형성된 레지스트상의 중첩 계측 마크와의 쇼트 영역(SA_P) 내의 중첩 오차 분포의 변동이 쇼트 영역(SA_P)간에서 임계값 이상인 경우에는, 쇼트간에서 개별 파라미터, 예컨대 웨이퍼(W)의 쇼트 영역(SA_P)의 배열(웨이퍼 그리드)의 비선형 성분을 보정할 수 있는 얼라인먼트 관련 파라미터 등의 쇼트간에서 보정량이 상이하도록 한 파라미터를 최적화하는 단계 417을 실행한다.

한편, 쇼트 영역(SA_P)의 중첩 오차의 분포의 변동이 쇼트 영역(SA_P)간에서 임계값보다 작은 경우에는, 쇼트 영역(SA_P)간에서 공통의 파라미터를 최적화하는 단계 419의 최적화 처리를 실행한다. 보다 구체적으로는, 이 처리에서는, 최적화하는 처리 조건에, 웨이퍼(W) 상에 투영되는 상의 형성 상태에 관한 처리 조건, 예컨대 투영 광학계의 결상 특성을 변경하는 조정 파라미터를 포함할 수 있다.

또한, 단계 419에서 조정 가능으로 하는 것은, 투영 광학계의 조정 파라미터에는 한정되지 않고, 스캔중인 웨이퍼(W)와 레티클과의 상대 위치를 보정하는 보정 파라미터 등을 포함하여도 좋다. 상기 단계 417에서는, 각 쇼트 영역(SA_P)에서의 중첩 오차의 분포가 상이하기 때문에, 쇼트 영역(SA_P)마다 이들 보정 파라미터를 변경하였지만, 이 단계 419에서, 쇼트 영역(SA_P)에서의 중첩 오차의 분포가 쇼트 영역(SA_P)간에서 공통이기 때문에, 쇼트 영역(SA_P)간에서, 이들 파라미터의 설정값을 동일하게 하면 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 중첩의 이상이 검출된 패턴의 검출 빈도에 따라서, 그 측정 검사기(120)에서의 중첩 오차의 측정과, 분석 장치(500)에서의 노광 장치(100) 및/또는 측정 검사기(120)의 장치 파라미터의 최적화를 행하는 간격을 증감시킨다. 이것에 의해, 디바이스 제조 시스템(1000)의 디바이스의 제조 공정의 신뢰성이 높게 유지되어 있는 것이 확인된 경우에는, 그 신뢰성을 확인하는 공정을 간략화하고, 시스템 전체를 효율화함으로써, 디바이스의 생산성이 보다 향상하게 된다.

또한, 중첩 이상이라고 판단된 패턴의 검출 빈도에 따라서, 패턴의 결함을 검사하는 간격도 변경시키도록 하여도 좋다. 이와 같이 하여도, 디바이스 제조 시스템(1000)의 디바이스 제조 공정의 신뢰성이 높게 유지되고 있는 것이 확인된 경우에는, 그 신뢰성을 확인하는 공정을 간략화하여, 시스템 전체를 효율화할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 중첩의 실측값의 통계값에 기초하여, 중첩의 이상을 검출하고 있다. 이것에 의해, 통계적으로 봤을 때 타당한 형태로, 중첩의 이상을 검출하는 것이 가능해진다. 통계값은 중첩 오차의 실측값의 평균값, 변동, 평균값과 변동의 합 중 적어도 하나로 하였지만, 중첩 정밀도의 악화를 검출하는 통계값이면, 다른 통계값을 채용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시형태에서는, 중첩의 이상이 검출된 패턴을, 그 후의 처리 대상으로부터 제외하는 패턴으로서 지정하는 것도 가능하게 하고 있다. 예컨대 중첩 이상이라고 판단된 패턴을 포함하는 칩을, 칩 단위, 쇼트 단위, 웨이퍼 단위, 로트 단위로, 처리 대상으로부터 제외할 수 있다. 이와 같이 하면, 제품의 수율을 저하시키는 부분을, 재빨리 검출하여, 그 후의 처리로부터 제외할 수 있기 때문에, 전체적인 수율의 저하를 막을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 패턴의 중첩 이상의 판정 레벨을 복수 단계로 마련하고, 그 패턴의 중첩의 각 판정 레벨에 따라서, 그 후의 처리 상태를 변경 가능하게 하고 있다. 예컨대 판정 레벨에 따라서, 파라미터의 최적화, 또는 그 부분의 리젝트 등을 선택적으로 실행할 수 있다. 이것에 의해, 디바이스 제조 시스템에서의, 그 프로세스의 상태에 따른 융통성있는 운용이 가능해진다.

또한, 패턴의 중첩 이상이 검출된 것을, 노광 장치(100), C/D(110), 측정 검사기(120)에 통지하도록 하여도 좋은 것은 물론이다. 이 통지에 의해, 노광 장치(100), C/D(110), 측정 검사기(120)에서는, 그 후의 처리를 변경할 수 있도록 되어, 각 장치의 융통성있는 운용이 가능해진다.

상기 실시형태에 따른 디바이스 제조 시스템(1000)은, 노광 장치(100)에 관한 데이터와, 사후 측정 검사 처리의 측정 결과에 기초하여, 웨이퍼(W) 상의 디바이스 패턴의 중첩을 관리하는 중첩 관리 장치로서의 분석 장치(500)를 구비하는 디바이스 제조 시스템으로 간주할 수 있다. 이 분석 장치(500)를 구비함으로써, 웨이퍼에서의 디바이스 패턴의 중첩 정밀도가 향상하여, 디바이스의 생산성이 향상한다.

또한, 이 디바이스 제조 시스템(1000)은, 노광 장치(100)에의 반입 전에, 웨이퍼(W)에 대한 웨이퍼 얼라인먼트의 측정 및 그 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화를 행하는 측정 검사기(120)를 더 구비하고 있고, 분석 장치(500)는 웨이퍼(W) 상의 패턴의 중첩을 관리할 때에, 측정 검사기(120)의 측정 결과 및 최적화의 결과도 고려할 수 있게 되어 있다. 즉, 본 발명에 의하면 웨이퍼(W)에 대한 사전 측정 검사 결과를 패턴의 중첩 관리에 반영할 수 있다.

더 나아가서 본 실시형태에서는, 분석 장치(500)는 주로, 노광 장치(100)에서의 처리 조건을 최적화하였지만, 얼라인먼트 관련 파라미터의 최적화를 행하는, 즉 사전 측정 검사 처리를 행하는 측정 검사기(120)의 처리 조건을, 예컨대 단독으로 최적화의 대상으로 하여도 좋은 것은 물론이다.

또한, 디바이스 제조 시스템(1000) 내에서는, 분석 장치는, 각종 디바이스 제조 처리 장치로부터 독립된 별개의 장치인 것으로 하였지만, 본 발명은 이것에는 한정되지 않는다. 예컨대 시스템 중 어느 하나의 디바이스 제조 처리 장치 내에, 분석 장치(500)가 갖는 분석 기능을 갖게 하도록 해도 좋다. 예컨대 측정 검사기(120) 내, 노광 장치(100) 내, 호스트(600), 관리 컨트롤러(160) 내 등에 분석 기능을 갖게 하여도 좋다.

또한, 디바이스 제조 시스템(1000)에서의 디바이스 제조 공정은, 노광 장치(100)에서의 노광 처리(단계 205)와, 그 노광 처리가 실행된 후에, 웨이퍼(W) 상의 패턴의 중첩 오차를 측정하는 사후 측정 검사 처리(단계 209)와, 분석 장치(500)에서의, 노광 처리에 관한 데이터와, 사후 측정 처리의 측정 데이터에 기초하여, 웨이퍼(W) 상의 패턴의 중첩을 관리하는 중첩 관리 처리로서의 분석 처리(단계 211)를 포함하는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 노광 처리에 앞서서 행해지는, 웨이퍼(W)의 위치 맞춤에 관한 정보를 측정하는 사전 측정 검사 처리(단계 203)를 더 포함하고 있다. 웨이퍼(W) 상의 패턴의 중첩을 관리할 때에는, 이 사전 측정 검사 처리에서의 처리 결과를 고려할 수 있고, 노광 처리에서의 처리 조건과, 사전 측정 검사 처리에서의 처리 조건 중 적어도 하나를 최적화 대상으로 할 수 있다.

또한, 측정 검사기(120)에서는 2개의 처리부를 구비하고 있었지만, 사전 측정 검사 처리를 행하는 처리부와, 사후 측정 검사 처리를 행하는 처리부를 동일하게 할 수 있다. 이와 같이 하면, 사전과 사후 사이의 측정기간의 매칭 어긋남에 의한 오차의 혼입을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 분석 장치(500)를 컴퓨터로 하고, 분석 기능을 그 컴퓨터에 실행시키는 프로그램에 의해 실현하는 것으로 하였다. 이 프로그램은 인터넷으로부터 다운로드되거나, CD-ROM과 같은 정보 기록 매체에 기록된 상태로부터 인스톨되거나 하기 때문에, 분석 기능 자체의 추가, 변경, 수정이 용이해진다.

본 실시형태에서는, 측정 검사기(120)를 노광 장치(100) 등과 인라인으로 접속하는 것으로 하였지만, 측정 검사기(120)는, 노광 장치(100) 및 트랙(200)이 인라인으로 접속되어 있지 않은 오프라인의 측정기여도 좋은 것은 전술한 바와 같다. 또한, 사전 측정 검사 처리를 행하는 측정 검사기와 사후 측정 검사 처리를 행하는 측정 검사기는, 별개로 설치되어 있어도 좋고, 어느 하나가 인라인이 아닌 오프라인으로 되어도 좋다.

본 실시형태에서는, 노광 장치(100)를, 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치로 하였지만, 이에 한하지 않고, 스텝·앤드·리피트 방식, 또는 다른 방식의 노광 장치여도 좋다. 이에 대표되는 바와 같이, 각종 장치에 대해서도, 그 종류에는 한 정되지 않는다. 또한, 본 발명은 반도체 제조 공정에 한하지 않고, 액정 표시 소자 등을 포함하는 디스플레이의 제조 공정에도 적용 가능하다. 또한, 디바이스 패턴을 유리 플레이트 상에 전사하는 공정, 박막 자기 헤드의 제조 공정, 및 촬상 소자(CCD 등), 마이크로 머신, 유기 EL, DNA 칩 등의 제조 공정 외, 모든 디바이스 제조 공정에서의 중첩 관리에 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 상기 실시형태에서는, 분석 장치(500)를, 예컨대 퍼스널 컴퓨터로 하였다. 즉 분석 장치(500)에서의 분석 처리는, 분석 프로그램이 PC에서 실행됨으로써 실현되고 있다. 이 분석 프로그램은, 전술한 바와 같이 미디어를 통해 PC에 인스톨 가능하게 되어 있어도 좋고, 인터넷 등을 통해 PC에 다운로드 가능하게 되어 있어도 좋은 것은 전술한 바와 같다. 또한, 분석 장치(500)가 하드웨어로 구성되어 있어도 상관없는 것은 물론이다.

전술한 디바이스 제조 처리 장치에 한하지 않고, 물체의 위치 맞춤을 행하는 장치이면, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 중첩 관리 방법, 중첩 관리 장치, 디바이스 제조 시스템, 처리 장치, 측정 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 프로그램 및 정보 기록 매체는, 디바이스를 제조하는 데 적합하다.

Claims

물체 상의 제1 패턴과 전사하는 제2 패턴과의 위치 맞춤 처리를 행한 후에, 상기 제1 패턴에 대하여 상기 제2 패턴을 중첩하여 전사하는 전사 공정을 포함하는 일련의 공정을 복수의 물체 각각에 대하여 순차 행하는 동안에,

임의의 타이밍으로, 상기 물체 상에서의 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴과의 중첩 오차를 측정기를 이용하여 실측하고, 그 실측 결과에 기초하여, 중첩 정밀도의 이상(異常)을 검출하는 제1 부공정과, 이상이 검출된 경우에, 상기 중첩 오차의 실측값과, 상기 위치 맞춤 처리의 처리 조건과의 상관 관계에 기초하여, 그 처리 조건을 최적화하는 제2 부공정을 포함하는 최적화 공정을 포함하고,

상기 제2 부공정에서는,

상기 제1 패턴에 대한 상기 제2 패턴의 중첩 오차의 실측값의 물체간의 변동 정도가 정해진 레벨 이상이면, 물체간에서 개별로 상기 위치 맞춤 처리의 처리 조건을 최적화하는 제1 최적화 처리를 행하고,

상기 제1 패턴에 대한 상기 제2 패턴의 중첩 오차의 실측값의 물체간의 변동 정도가 정해진 레벨보다 작으면, 물체간에서 공통의 상기 위치 맞춤 처리의 처리 조건을 최적화하는 제2 최적화 처리를 행하는 것인 중첩 관리 방법.
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제1항에 있어서, 상기 위치 맞춤 처리는,

상기 물체 상의 복수 영역 각각에 형성된 제1 패턴의 배열 모델에 따라서 상기 제2 패턴을 위치 맞춤하는 처리이고,

상기 제1 최적화 처리에서는,

상기 배열 모델에서의 그 각 영역의 위치와, 그 실측 위치와의 잔차 성분이, 상기 복수의 물체에 걸쳐 최소가 되도록, 상기 위치 맞춤 처리의 처리 조건을 최적화하는 것인 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 상기 위치 맞춤 처리에서의 처리 조건은,

상기 물체 상에 형성된 제1 패턴에 부설된 복수의 마크 중 위치 계측 대상이 되는 마크의 수, 배치, 형상, 그 마크의 위치를 계측하는 계측 장치에서의 계측 조건과, 그 계측 결과에 기초하여 실행되는 연산 처리의 연산 조건을 포함하는 처리 파라미터군과,

상기 계측 장치에 의한 상기 마크의 위치 계측 결과에 기초하여 산출되며, 상기 물체 상의 제2 패턴의 전사 위치를 보정하기 위한 중첩 노광 보정 조건 파라미터군

을 포함하는 것인 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 중첩의 이상이 검출된 패턴의 검출 빈도에 따라서, 상기 최적화 공정을 행하는 간격을 증감시키는 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 상기 중첩의 실측값에 관한 통계값에 기초하여, 중첩의 이상을 검출하는 중첩 관리 방법.
제8항에 있어서, 상기 통계값은, 상기 중첩 오차의 실측값의 평균값, 변동, 평균값과 변동의 합 중 적어도 하나인 것인 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 중첩의 이상이 검출된 패턴을, 그 후의 처리 대상으로부터 제외하는 패턴으로서 지정하는 중첩 관리 방법.
제10항에 있어서, 상기 물체는 반도체 기판이고,

중첩 이상이라고 판단된 패턴을 포함하는 칩을, 칩 단위로, 처리 대상으로부터 제외하는 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 패턴의 중첩 이상의 판정 레벨을 복수 단계로 마련하고,

그 패턴의 중첩의 각 판정 레벨에 따라서, 그 후의 처리 상태를 변경하는 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 중첩 이상이라고 판단된 패턴의 검출 빈도에 따라서, 패턴의 중첩에 관한 정보를 측정하는 간격과, 패턴의 결함에 관한 정보를 검사하는 간격 중 적어도 하나를 변경시키는 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 패턴의 중첩 이상이 검출된 것을, 상기 일련의 공정 중 적어도 일부를 행한 장치에 통지하는 중첩 관리 방법.
제1항에 있어서, 상기 임의의 타이밍은, 물체마다, 정해진 수의 물체가 처리될 때마다 및 정해진 시간 간격 중 어느 하나인 것인 중첩 관리 방법.
물체 상의 복수의 영역 각각에 형성된 제1 패턴과 전사하는 제2 패턴과의 위치 맞춤 처리를 행한 후에, 상기 제1 패턴에 대하여 상기 제2 패턴을 중첩하여 전사하는 전사 공정을 포함하는 일련의 공정을, 복수의 물체 각각에 대하여 순차 행하는 동안에,

임의의 타이밍으로, 상기 물체 상에서의 상기 제1 패턴의 패턴 요소와 상기 제2 패턴의 패턴 요소와의 중첩 오차를 측정기를 이용하여 실측하고, 그 실측 결과에 기초하여, 상기 중첩의 이상을 검출하는 제1 부공정과, 그 이상이 검출된 경우에, 상기 중첩 오차의 실측값과, 상기 일련의 공정에서의 처리 조건과의 상관 관계에 기초하여, 그 처리 조건을 최적화하는 제2 부공정을 포함하는 최적화 공정을 포함하고,

상기 제2 부공정에서는,

상기 제1 패턴의 패턴 요소와 상기 제2 패턴의 패턴 요소와의 중첩 오차의 분포의 변동이 영역간에서 정해진 레벨 이상인 경우에는, 상기 물체 상의 복수의 영역의 각각에서 개별로 상기 위치 맞춤 처리의 처리 조건을 최적화하는 제1 최적화 처리를 실행하고,

상기 제1 패턴의 패턴 요소와 상기 제2 패턴의 패턴 요소와의 중첩 오차의 분포의 변동이 영역간에서 정해진 레벨보다 작은 경우에는, 상기 물체 상의 복수의 영역간에서 공통의 처리 조건을 최적화하는 제2 최적화 처리를 실행하는 것인 중첩 관리 방법.
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제16항에 있어서, 상기 제2 최적화 처리에서는,

상기 최적화하는 처리 조건에, 상기 물체 상(上)에 대한 상기 제2 패턴의 상(像)의 형성 상태에 관한 처리 조건이 포함되는 것인 중첩 관리 방법.
제20항에 있어서, 상기 전사 공정은,

상기 제1 패턴에 대하여 상기 제2 패턴을 투영 광학계를 통해 중첩하여 전사하는 공정을 포함하고,

상기 물체 상에 대한 상기 제2 패턴의 상의 형성 상태에 관한 처리 조건에 는, 상기 투영 광학계의 결상 특성을 조정하기 위한 처리 조건이 포함되는 것인 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 상기 제1 최적화 처리에서는,

상기 최적화하는 처리 조건에, 상기 물체 상의 각 패턴 요소의 배열에 대한 비선형인 성분을 보정할 수 있는 파라미터가 포함되는 것인 중첩 관리 방법.
제22항에 있어서, 비선형인 성분을 보정할 수 있는 파라미터에는,

위치 맞춤 처리의 고차 계산식 모델, 고차의 위치 보정 파라미터 중 어느 하나가 포함되는 것인 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 상기 위치 맞춤 처리에서의 처리 조건은,

상기 물체 상에 형성된 제1 패턴에 부설된 복수의 마크 중 위치 계측 대상이 되는 마크의 수, 배치, 형상, 그 마크의 위치를 계측하는 계측 장치에서의 계측 조건과, 그 계측 결과에 기초하여 실행되는 연산 처리의 연산 조건을 포함하는 처리 파라미터군과,

상기 계측 장치에 의한 상기 마크의 위치 계측 결과에 기초하여 산출되며, 상기 물체 상의 제2 패턴의 전사 위치를 보정하기 위한 중첩 노광 보정 조건 파라미터군

을 포함하는 것인 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 중첩의 이상이 검출된 패턴의 검출 빈도에 따라서, 상기 최적화 공정을 행하는 간격을 증감시키는 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 상기 중첩의 실측값에 관한 통계값에 기초하여, 중첩의 이상을 검출하는 중첩 관리 방법.
제26항에 있어서, 상기 통계값은, 상기 중첩 오차의 실측값의 평균값, 변동, 평균값과 변동의 합 중 적어도 하나인 것인 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 중첩의 이상이 검출된 패턴을, 그 후의 처리 대상으로부터 제외하는 패턴으로서 지정하는 중첩 관리 방법.
제28항에 있어서, 상기 물체는 반도체 기판이고,

중첩 이상이라고 판단된 패턴을 포함하는 칩을, 칩 단위로, 처리 대상으로부터 제외하는 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 패턴의 중첩 이상의 판정 레벨을 복수 단계로 마련하고,

그 패턴의 중첩의 각 판정 레벨에 따라서, 그 후의 처리 상태를 변경하는 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 중첩 이상이라고 판단된 패턴의 검출 빈도에 따라서, 패턴의 중첩에 관한 정보를 측정하는 간격과, 패턴의 결함에 관한 정보를 검사하는 간격 중 적어도 하나를 변경시키는 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 패턴의 중첩 이상이 검출된 것을, 상기 일련의 공정 중 적어도 일부를 행한 장치에 통지하는 중첩 관리 방법.
제16항에 있어서, 상기 임의의 타이밍은, 물체마다, 정해진 수의 물체가 처리되는 때, 물체 상의 패턴 요소마다, 정해진 수의 물체 상의 패턴 요소가 처리되는 때, 및 정해진 시간 간격 중 어느 하나인 것인 중첩 관리 방법.
복수의 물체 각각에 대한 중첩 노광을 관리하는 중첩 관리 장치에 있어서,

제1항, 제5항 내지 제16항, 제20항 내지 제33항 중 어느 한 항에 기재한 중첩 관리 방법을 이용하여, 상기 복수의 물체에서의 패턴의 중첩을 관리하는 중첩 관리 장치.
물체 상에 패턴을 형성하는 일련의 프로세스 중 적어도 일부를 실행하는 처리 장치에 있어서,

제34항에 기재한 중첩 관리 장치를 포함하는 처리 장치.
물체 상에 형성된 패턴의 중첩 오차에 관한 정보를 측정하는 측정 장치에 있어서,

제34항에 기재한 중첩 관리 장치를 포함하는 측정 장치.
물체 상에 패턴을 전사하는 노광 장치에 있어서,

제34항에 기재한 중첩 관리 장치를 포함하는 노광 장치.
물체 상의 복수의 상이한 영역 각각에 패턴을 중첩하여 전사하는 노광 장치와;

상기 패턴의 전사 후에, 상기 패턴의 중첩 오차에 관한 정보를 측정하는 사후 측정기와;

상기 노광 장치에 관한 정보와, 상기 사후 측정기의 측정 결과에 기초하여, 상기 물체 상의 패턴의 중첩을 관리하는 제34항에 기재한 중첩 관리 장치

를 포함하는 디바이스 제조 시스템.
제38항에 있어서, 상기 노광 장치에의 반입 전에, 상기 물체의 위치 맞춤에 관한 정보를 측정하는 사전 측정기를 더 포함하고,

상기 중첩 관리 장치는,

상기 물체 상의 패턴의 중첩을 관리할 때에, 상기 사전 측정기의 측정 결과 를 고려하는 것인 디바이스 제조 시스템.
제39항에 있어서, 상기 중첩 관리 장치는,

상기 노광 장치에서의 처리 조건과, 상기 사전 측정기에서의 처리 조건 중 적어도 하나를 최적화하는 것인 디바이스 제조 시스템.
물체 상의 복수의 상이한 영역 각각에 패턴을 전사하는 노광 공정과;

상기 노광 공정이 실행된 후에, 상기 패턴의 중첩 오차에 관한 정보를 측정하는 사후 측정 공정과;

제1항, 제5항 내지 제16항, 제20항 내지 제33항 중 어느 한 항에 기재한 중첩 관리 방법을 이용하여, 상기 노광 공정에 관한 정보와, 사후 측정 공정의 측정 결과에 관한 정보에 기초하여, 상기 물체 상의 패턴의 중첩을 관리하는 중첩 관리 공정

을 포함하는 디바이스 제조 방법.
제41항에 있어서, 상기 노광 공정에 앞서서,

상기 물체의 위치 맞춤에 관한 정보를 측정하는 사전 측정 공정을 더 포함하고,

상기 중첩 관리 공정에서는,

상기 물체 상의 패턴의 중첩을 관리할 때에, 상기 사전 측정 공정의 측정 결과를 고려하는 것인 디바이스 제조 방법.
제42항에 있어서, 상기 중첩 관리 공정에서는,

상기 노광 공정에서의 처리 조건과, 상기 사전 측정 공정에서의 처리 조건 중 적어도 하나를 최적화하는 것인 디바이스 제조 방법.
제42항에 있어서, 상기 사전 측정 공정을 행하는 측정기와, 상기 사후 측정 공정을 행하는 측정기를 동일하게 하는 디바이스 제조 방법.
제1항, 제5항 내지 제16항, 제20항 내지 제33항 중 어느 한 항에 기재한 중첩 관리 방법을 이용하여, 물체 상의 복수의 상이한 영역 각각에 패턴을 중첩하여 형성할 때의 상기 물체와 상기 패턴과의 위치 맞춤에서의 위치 맞춤 처리의 처리 조건의 분석 처리를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 정보 기록 매체.
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