JP6418744B2

JP6418744B2 - パターン形成方法、リソグラフィ装置およびシステム、ならびに物品製造方法

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Publication number: JP6418744B2
Application number: JP2014010735A
Authority: JP
Inventors: 亮彦川村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: US20150205211A1; JP2015138917A; KR101755088B1; US9377702B2; KR20150088187A

Description

本発明は、パターン形成方法、リソグラフィ装置およびシステム、ならびに物品製造方法に関する。

露光装置（荷電粒子線描画装置を含む）やインプリント装置等のリソグラフィ装置では、ウエハ毎にアライメントマークの計測を行い、計測結果に基づいてウエハを位置決めしてパターン形成を行いうる。このアライメント計測では、一般的に、一部のショット領域のマークが計測され、その計測値から全ショット領域それぞれの位置が算出される。この算出過程では、ショット領域の位置（さらにショット領域の寸法や形状を含みうる）が一定のアルゴリズムを使って算出される。ここで、例えば、ショット領域の形状がランダムに異なるような場合には、全てのショット領域に関してマークを計測する必要が発生する。このような場合には、アライメント計測に非常に時間がかかるため、一度計測したデータを次のプロセスで使用するという手法で計測時間が短縮されている。

特許文献１には、アライメント計測の結果を他のプロセスに適用することが開示されている。特許文献１記載の技術では、使用する露光装置やレシピの点で計測結果が適用されるプロセスとは同一または類似のプロセスでの計測結果を検索して適用している。

特開２０００−３２３３８３号公報

しかし、従来技術で計測結果を適用する場合、アライメント計測に要する時間を短縮できるものの、計測結果を得たプロセスとそれを適用するプロセスとの間での条件の相違を考慮すると、重ね合わせ精度に関しては改良の余地があった。

本発明は、例えば、スループットと重ね合わせ精度との両立の点で有利なリソグラフィ装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの側面は、パターン形成を基板に行うパターン形成方法であって、第１基板上に形成された、第１ショットレイアウトにおける複数の第１ショット領域の全てに関するアライメントマークを計測して前記第１ショット領域の位置ずれに関する第１位置ずれ値を求める第１アライメント工程と、前記複数の第１ショット領域の一部に関するアライメントマークを計測して前記第１ショット領域の位置ずれのシフト成分および回転成分のうち少なくとも１つに関する第２位置ずれ値を求める第２アライメント工程と、前記第１位置ずれ値と前記第２位置ずれ値との差分から前記第１ショット領域の位置ずれの倍率成分および直交度成分のうち少なくとも１つに関する第１補償値を取得する第１取得工程と、前記第１基板上に形成された、前記第１ショットレイアウトとは異なる第２ショットレイアウトにおける複数の、前記第１ショット領域とは大きさの異なる第２ショット領域の一部に関するアライメントマークを計測して前記第２ショット領域の位置ずれのシフト成分および回転成分のうち少なくとも１つに関する第３位置ずれ値を求める第３アライメント工程と、前記第１ショット領域の大きさおよび前記第２ショット領域の大きさに基づいて前記第１補償値を変換して、前記第２ショット領域の位置ずれの倍率成分および直交度成分のうち少なくとも１つに関する第２補償値を取得する第２取得工程と、前記第３位置ずれ値と前記第２補償値とを加算して求めた情報に基づいて前記第２ショット領域にパターン形成を行うパターン形成工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、スループットと重ね合わせ精度との両立の点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。

デバイス製造システムの一例を示す図。補正値の生成、露光の一例を示すフローチャート。補正値の変換の他例を示すフローチャート。補正値の生成、露光の別例を示すフローチャート。レンズ倍率が縦横２倍になった場合のショットレイアウト例を示す図。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る半導体デバイス等のデバイスを製造するためのリソグラフィシステムの一例を示す。図１のリソグラフィシステムは露光装置１を複数含む。複数の露光装置１のそれぞれは、基板上に供給されたレジストを露光してパターン形成を基板（ウエハ）に行う。露光装置１は、露光を制御する制御部Ｃと補正値を格納する格納部Ｓとを含む。露光装置１は、基板に荷電粒子線で描画してパターン形成を行う荷電粒子線露光装置（荷電粒子線描画装置）を含むリソグラフィ装置であり得る。複数の塗布現像装置３のそれぞれは、ウエハの上にレジストを塗布し、露光されたウエハを現像する。なお、本実施形態では、塗布現像装置３を使用するが、塗布装置と現像装置とは別体であってもよい。塗布現像装置３と露光装置１とは、インラインと呼ばれる接続形態で直接接続される。制御装置４は、例えばホストコンピュータで構成され、塗布現像装置３、露光装置１を制御する。

マシンコントローラ２は、制御装置４と露光装置１、塗布現像装置３との通信を行い、制御装置４からの各処理の指示を露光装置１、塗布現像装置３に伝える。制御装置４、マシンコントローラ２、露光装置１、塗布現像装置３は、互いにネットワークを介して接続される。マシンコントローラ２、露光装置１、塗布現像装置３は、図１に示されるように、それらの複数組を工場内に配置し得る。露光装置１は、露光を行うウエハの複数のショット領域のうち少なくとも一部のサンプルショット領域についてアライメント計測（第２アライメント計測）を行う。露光装置１は、サンプルショット領域のそれぞれにおけるアライメント計測の結果に基づいてショット領域毎の位置ずれのデータを取得する。

ウエハの複数のショット領域それぞれの位置ずれは、複数のショット領域のそれぞれについてのアライメント計測（第１アライメント計測）の計測結果から生成し得る。すなわち、第２アライメント計測で計測されるアライメントマークの数は、第１アライメント計測で計測されるアライメントマークよりも少ない。全ショット領域を対象とする第１アライメント計測結果に基づく第１の位置ずれ値と、サンプルショット領域を対象とする第２アライメント計測結果に基づく第２位置ずれ値とは異なる。第１の位置ずれ値と第２の位置ずれ値との差分を第１補償値とすると、第１の位置ずれ値は、第２の位置ずれ値と第１補償値とを加算したものとなる。露光装置１は、第１、第２アライメント計測の結果にそれぞれ基づいて生成した第１の位置ずれ値および第２の位置ずれ値の差分をとることによって第１補償値をショット領域毎に生成する。露光装置は、生成された第１補償値を露光条件（パターン形成に関する条件）またはそれを特定するための情報とともに格納装置５に送信する。格納装置５は、露光装置１から送信された第１補償値を露光条件とともに格納する。この実施形態では、格納装置５が第１補償値を格納するが、露光装置１内の格納部Ｓが第１補償値を格納してもよい。パターン形成に関する条件は、第１補償値を求めた第１パターン形成が並行して行われた基板上の範囲と、これから行われる第２パターン形成が並行して行われる基板上の範囲との相違に関するもので有り得る。

第２の位置ずれ値は、パターン形成が行われる各ショット領域の位置を求めるための情報であり、第１補償値は、パターン形成が行われる各ショット領域の寸法および形状のうちの少なくとも一方であってもよい。例えば、第２の位置ずれ値は、例えば、シフト成分、回転成分であり、第１補償値は、倍率成分、直交度成分であってもよい。

第２の位置ずれ値は、主として露光装置１等に起因する装置固有の位置ずれを示す値であり、第１補償値は、主として、ウエハに起因するショット配列の位置ずれを示す値であるともいうことができる。格納装置５は、第１補償値を、第１および第２の位置ずれ値を生成するために使用したウエハまたはその種類を識別する識別記号と、第１および第２の位置ずれ値を生成するために使用したウエハの露光条件（パターン形成に関する条件）とともに記憶する。

図２に、第１補償値の生成、及び、第１補償値を用いて位置ずれを補正しながら行う露光の一例を示すフローチャートを示す。この第１補償値の生成、露光は、図１に示されるシステムに属する各装置によって実行される。システムが処理を開始するとき、露光装置１は、露光処理の対象とするウエハについての第１補償値が格納装置５に記憶されているか否かを確認する（Ｓ１０１）。Ｓ１０１で第１補償値が格納装置５に記憶されていることが確認された場合、露光装置１は、格納装置５から第１補償値を露光条件（第２パターン形成に関する条件）とともに取得する（Ｓ１２１）。露光装置１は、Ｓ１２１の工程を、後述するＳ１０２〜Ｓ１０３の工程と並行して行う。

露光装置１は、ステージに保持されたウエハ上に形成された複数のショット領域の内の一部のサンプルショット領域についてアライメント計測（第２アライメント計測）を行う（Ｓ１０２）。Ｓ１０２のアライメント計測は、Ｓ１０１の確認結果にかかわらず行われる。露光装置１は、サンプルショット領域についてのアライメント計測の結果を用いて第２の位置ずれ値を生成する（Ｓ１０３）。

露光装置１は、第１補償値が格納装置５に記憶されているか否かを再度確認する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４で第１補償値が格納装置５に記憶されていることが確認された場合、露光装置１は、第１補償値を露光条件とともに格納装置５からＳ１２１ですでに取得している。したがって、図２のフローチャートでは、Ｓ１２１の工程を、Ｓ１０２〜Ｓ１０３の工程と並行して行うことによって、Ｓ１２１の実行時間を節約することができる。

第１補償値は、それを生成するために使用したウエハの露光条件によって変化する。第１補償値を変化させる露光条件は、後述するように、例えば、これから行われるパターン形成（第２パターン形成）における投影光学系ＰＯの投影倍率、型Ｍの寸法、基板上の範囲（ショット領域のサイズ、配置等のショットレイアウト）である。

露光装置１は、Ｓ１２１で取得した先に行われたパターン形成（第１パターン形成）の第１補償値を、今回のパターン形成の条件に合わせて変換して第２補償値を生成する（Ｓ１０５）。例えば、格納装置５によって記憶されている第１補償値が１：４のレンズ倍率で生成されたショット領域であり、今回の露光処理のショット領域を生成するレンズ倍率が１：２であるとする。このような場合、露光装置１は、Ｓ１２１で取得した第１補償値を、レンズ倍率が１：２用のショットレイアウトに即した第２補償値に変換する（Ｓ１０５）。その後、露光装置１は、今回の露光処理の対象とするウエハについてＳ１０３で生成された第２の位置ずれ値とＳ１０５で生成された第２補償値とを加算して、位置ずれ補正値を生成する（Ｓ１０６）。この位置ずれ補正値は、第１の位置ずれ値に対応する値である。露光装置１は、Ｓ１０６で取得した位置ずれ補正値を使って位置決めの補正を行い（Ｓ１０７）、次いで、露光処理を行う（Ｓ１０８）。Ｓ１０８の露光処理が全ショット領域に対して終了したウエハは、塗布現像装置３へ搬送され、塗布現像装置３により現像処理がなされる。

一方、Ｓ１０４で格納装置５に第１補償値が記憶されていなかった場合、露光装置１は、サンプルショット領域以外の他の全てのショット領域についてアライメント計測を計測する（Ｓ１１５）。露光装置１は、Ｓ１０２とＳ１１５とで行った露光処理の対象とするウエハの全てのショット領域のそれぞれについて第１の位置ずれ値を生成する（Ｓ１１６）。露光装置１は、Ｓ１１６で算出されたショット領域毎の第１の位置ずれ値を用いてショット領域毎に位置決めの補正を（Ｓ１０７）、次いで、露光処理を行う（Ｓ１０８）。

Ｓ１１６と並行して、露光装置１は、全ショット領域に対するアライメント計測結果から得た位置ずれ成分からサンプルショット領域に対するアライメント計測結果から得た第２の位置ずれ成分を減算する（Ｓ１１７）。露光装置１は、Ｓ１１７で取得した位置ずれ成分を用いて第１補償値を生成し（Ｓ１１８）、生成された第１補償値を、第１補償値の生成に使用したウエハの識別記号、露光条件とともに格納装置５へ送信する（Ｓ１２２）。格納装置５は、露光装置１から送信された第１補償値、第１補償値の生成に使用したウエハの識別記号、露光条件を記憶する。格納装置５に記憶された第１補償値は、第１補償値の生成に使用したウエハと同一のウエハに対する他のプロセスを施すとき、同一の種類の他のウエハに対して露光処理を行うときに使われる。

Ｓ１２１、Ｓ１０５を露光装置１以外の装置、例えば、格納装置５で行う場合のフローチャートの例を図３に示す。格納装置５は、露光装置１から第１補償値を取得し（Ｓ２０１）、第１補償値の変換条件である露光条件を決定する（Ｓ２０２）。例えば、次のプロセスのショットレイアウトが第１補償値を取得したプロセスのレイアウトと異なることが予想される場合、格納装置５は、予想されるショットレイアウトを使って第１補償値を変換して第２補償値を生成する（Ｓ２０３）。格納装置５は、生成された第２補償値を記憶する（Ｓ２０４）。

図４に、露光装置１が、第２補償値を生成するのではなく、格納装置５から第２補償値を取得する場合のフローチャートの例を示す。露光装置１で処理を開始すると、露光装置１は露光処理の対象のウエハ用の第２補償値が格納装置５に存在するかをチェックする（Ｓ１０１）。格納装置５上に第２補償値が存在していた場合、露光装置１は、その第２補償値を格納装置５から取得する（Ｓ２２１）。露光装置１がＳ２２１で格納装置５から取得する第２補償値は、露光条件の違いに伴う変換がすでになされた値である。したがって、露光装置１は、Ｓ２２１で取得した第２補償値を変換することなく、Ｓ１０３で生成された第２の位置ずれ値に加算して今回の露光処理の対象とするウエハのショット領域毎の第１の位置ずれ値に相当する補正値を得る（Ｓ１０６）。次いで、露光装置１は、Ｓ１０６で求められたショット領域毎の補正値を用いてショット領域毎に位置ずれを補正し（Ｓ１０７）、露光処理を行う（Ｓ１０８）。

格納装置５上に第５の補正値が存在していなかった場合のフローは、図２と同じである。

図５にレンズ倍率が縦横それぞれ２倍になった時のショットレイアウト例を示す。点線で描画したのがレンズ倍率４：１の装置で露光したショットレイアウトである。実線で示したのがレンズ倍率２：１の装置で露光したショットレイアウトである。

１枚のウエハのショット領域の形状が複数のプロセス間で変化しない場合、従来、プロセス毎に計測し、取得していた補正値の処理が簡素化され、装置の処理効率が大幅に向上する。更に、本発明のように第１補償値を保持していれば、例えばショットレイアウト等の露光条件の変更が発生しても、それに対応した位置ずれの補正値を計算することができ、それに加えて第１補償値を複数の露光装置間で共有することが可能になる。このことで、露光装置の処理時間を大幅に短縮することができ、露光装置の処理効率が大幅に向上する。

本発明の一側面としての物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布されたレジストに露光装置又は荷電粒子線描画装置を用いてパターン（潜像パターン）を転写する工程と、かかる工程で潜像パターンが転写された基板を現像（加工）する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims

パターン形成を基板に行うパターン形成方法であって、
第１基板上に形成された、第１ショットレイアウトにおける複数の第１ショット領域の全てに関するアライメントマークを計測して前記第１ショット領域の位置ずれに関する第１位置ずれ値を求める第１アライメント工程と、
前記複数の第１ショット領域の一部に関するアライメントマークを計測して前記第１ショット領域の位置ずれのシフト成分および回転成分のうち少なくとも１つに関する第２位置ずれ値を求める第２アライメント工程と、
前記第１位置ずれ値と前記第２位置ずれ値との差分から前記第１ショット領域の位置ずれの倍率成分および直交度成分のうち少なくとも１つに関する第１補償値を取得する第１取得工程と、
前記第１基板上に形成された、前記第１ショットレイアウトとは異なる第２ショットレイアウトにおける複数の、前記第１ショット領域とは大きさの異なる第２ショット領域の一部に関するアライメントマークを計測して前記第２ショット領域の位置ずれのシフト成分および回転成分のうち少なくとも１つに関する第３位置ずれ値を求める第３アライメント工程と、
前記第１ショット領域の大きさおよび前記第２ショット領域の大きさに基づいて前記第１補償値を変換して、前記第２ショット領域の位置ずれの倍率成分および直交度成分のうち少なくとも１つに関する第２補償値を取得する第２取得工程と、
前記第３位置ずれ値と前記第２補償値とを加算して求めた情報に基づいて前記第２ショット領域にパターン形成を行うパターン形成工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
パターン形成を基板に行う、制御部を有するリソグラフィ装置であって、
前記制御部は、
第１基板上に形成された、第１ショットレイアウトにおける複数の第１ショット領域の全てに関するアライメントマークを計測して前記第１ショット領域の位置ずれに関する第１位置ずれ値を求め、
前記複数の第１ショット領域の一部に関するアライメントマークを計測して前記第１ショット領域の位置ずれのシフト成分および回転成分のうち少なくとも１つに関する第２位置ずれ値を求め、
前記第１位置ずれ値と前記第２位置ずれ値との差分から前記第１ショット領域の位置ずれの倍率成分および直交度成分のうち少なくとも１つに関する第１補償値を取得し、
前記第１基板上に形成された、前記第１ショットレイアウトとは異なる第２ショットレイアウトにおける複数の、前記第１ショット領域とは大きさの異なる第２ショット領域の一部に関するアライメントマークを計測して前記第２ショット領域の位置ずれのシフト成分および回転成分のうち少なくとも１つに関する第３位置ずれ値を求め、
前記第１ショット領域の大きさおよび前記第２ショット領域の大きさに基づいて前記第１補償値を変換して、前記第２ショット領域の位置ずれの倍率成分および直交度成分のうち少なくとも１つに関する第２補償値を取得し、
前記第３位置ずれ値と前記第２補償値とを加算して求めた情報に基づいて前記第２ショット領域にパターン形成を行う、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
前記制御部は、格納部を含み、前記第１補償値を前記格納部に格納することを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
前記格納部は、前記第１ショット領域の大きさの情報とともに前記第１補償値を格納することを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
請求項２乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
前記工程で前記パターン形成が行われた前記基板を処理する工程と、
を含み、前記処理された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
請求項２乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置と、
前記第１補償値および前記第２補償値のうち少なくとも一方を格納する格納装置と、
を含むリソグラフィシステム。
前記格納装置は、前記第１ショット領域の大きさの情報とともに前記第１補償値を格納することを特徴とする請求項６に記載のリソグラフィシステム。
前記格納装置は、前記第２ショット領域の大きさの情報とともに前記第２補償値を格納することを特徴とする請求項６または７に記載のリソグラフィシステム。
前記リソグラフィ装置を複数含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のリソグラフィシステム。