(57)【要約】ウェハ（４０２）の複数の層の間のオーバーレイ誤差の測定および補正を促進するシステムが開示されている。本システムは、ウェハ（４０２）の３つ以上の層間のオーバーレイを表すオーバーレイターゲット（４０６）と、オーバーレイターゲット（４０６）に存在するオーバーレイ誤差を決定し、その結果、ウェハ（４０２）の３つ以上の層の間のオーバーレイ誤差を決定する測定コンポーネント（４０８）とを含む。隣接する層の間、および、隣接しない層の間のオーバーレイ誤差を補正するために、制御コンポーネント（４１０）が提供されてよく、この補正は少なくとも一部が測定コンポーネント（４０８）が取得した測定値に基づく。
2007528126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの複数の層の間のオーバーレイ測定および補正を促進するシステムであって、
ウェハ（４０２）の３つ以上の層の間のオーバーレイを表すオーバーレイターゲット（４０６）、および、前記オーバーレイターゲット（４０６）においてオーバーレイ誤差の存在を決定し、その結果、前記ウェハ（４０２）の前記３つ以上の層の間のオーバーレイ誤差を決定する測定コンポーネント（４０８）を備える、システム。
【請求項２】
前記ウェハ（４０２）の前記３つ以上の層の間のオーバーレイ誤差を補正するために、前記測定コンポーネント（４０８）によって決定されたオーバーレイ誤差を利用する制御コンポーネント（４１０）をさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記制御コンポーネント（４１０）は、第１次元のオーバーレイ調整の精度が第２次元と比較した場合により重要である場合、前記第１次元においてより一層の補正を施し、前記第２次元にはそれほど補正を施さない、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
第１次元におけるウェハ（４０２）の隣接しない層の間の実質的なオーバーレイ補正は、第２次元におけるウェハ（４０２）の隣接する層の間の実質的なオーバーレイ補正と相関する、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
第１次元におけるウェハ（４０２）の隣接しない層の間の実質的でないオーバーレイ補正は、第２次元におけるウェハ（４０２）の隣接する層の間の実質的でないオーバーレイ補正と相関する、請求項２記載のシステム。
【請求項６】
前記制御コンポーネント（４１０）は、回転オーバーレイ誤差の補正を促進する、請求項２記載のシステム。
【請求項７】
前記オーバーレイターゲット（４０６）は、ボックスインボックス、フレームインフレーム、セグメントフレーム、および周期構造のうちの少なくとも１つの構造を有する、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
ウェハ（４０２）の２つ以上の層におけるオーバーレイ誤差を測定および補正する方法であって、
複数の層のオーバーレイターゲット（４０６）を生成するステップを含み、前記オーバーレイターゲット（４０６）の異なる層は前記ウェハ（４０２）の異なる層を表し、
前記オーバーレイターゲット（４０６）を表す前記層の間のオーバーレイ誤差を測定することによって、前記ウェハ（４０２）の隣接しない層のオーバーレイ誤差を概算するステップを含む、方法。
【請求項９】
少なくとも一部が前記オーバーレイターゲットを表す前記層に存在する測定されたオーバーレイ誤差に基づく、前記ウェハ（４０２）の隣接しない層の間のオーバーレイ誤差を補正する方法をさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ウェハの３つ以上の層の間のオーバーレイ誤差を補正するシステムにおいて、
ウェハ（４０２）の３つ以上の層を表すオーバーレイターゲットを生成する手段と、
前記オーバーレイターゲット（４０６）上のオーバーレイ誤差を測定する手段であって、前記測定値は前記ウェハ（４０２）の隣接しない層の間に存在するオーバーレイ誤差を表す手段と、
前記オーバーレイターゲット（４０６）に関連する前記測定値の少なくとも一部に基づいて、前記ウェハ（４０２）の隣接しない層の間のオーバーレイ誤差を補正する手段を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般的に、本発明は半導体製造プロセスのモニタリングと補正とを行う技術分野に関する。より詳細には、本発明は集積回路上の複数の層のオーバーレイを測定と補正とを行うシステムおよび／または方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業では、引き続き高密度のデバイスが好まれる傾向にある。このような高密度を実現するために、半導体ウェハ上のデバイス寸法を（例えば、サブミクロンレベルで）縮小する努力が続けられている。そのようなデバイスの高密度実装を実現するためには、“ダイ”として一般的に周知の、ウェハの小さな長方形部分に製造された集積回路（ＩＣ）に、非常に小さな加工寸法が必要とされる。これには相互接続線の間隔および幅、コンタクトホールの寸法および間隔、様々なフィーチャのコーナーやエッジなどの表面形状やその他のフィーチャの表面形状など（を非常に小さくすること）を含む。デバイス寸法を縮小するためには、より正確に制御した製造プロセスが求められる。各フィーチャの寸法および各フィーチャ間の寸法は限界寸法（ＣＤ）と呼ぶことができる。ＣＤを縮小し、より正確なＣＤを再生産することによって、デバイス寸法の縮小と包装密度の増加によって、より高密度のデバイスを実現することができる。
【０００３】
通常、半導体あるいはＩＣの製造には、多数のプロセス（例えば、露光、ベーキング、現像）を含む。そのようなプロセス中、単一のウェハ上に、より詳細には、ウェハの各ダイ上に何百もの集積回路のコピーが形成され得る。これらのステップの多くにおいて、特定の位置にある既存の層から材料をオーバーレイ(overlay)し、あるいは取り除いて、所望の回路構造または素子を形成する。通常、製造プロセスにおいて、最終的に完全な集積回路を形成する基板上にあるいは基板内にいくつかのパターン層を形成する。この層化プロセスは半導体ウェハ表面に、および表面上に、電気的にアクティブな領域を形成する。層と層との間のアラインメントおよびそのような電気的にアクティブな領域の絶縁は、ウェハ上に形成した構造の精度に影響を及ぼす。各層が許容範囲内に位置合せされていない場合、オーバーレイ誤差は電気的にアクティブな領域のパフォーマンスを低下させるおそれがあり、また逆に、チップの信頼性に影響を及ぼすおそれがある。
【０００４】
従来のオーバーレイ測定システムおよび／または測定法は、２つの層が許容範囲内に位置しているかどうかを容易に判断する。リソグラフィプロセスにおいての各変動、例えば、ステッパーステージ変動、レンズ変動、レジスト塗布、現像における変動、ウェハの不均一性により、ずれが生じるおそれがある。誤差の大きさを定量化し、また、プロセスを調整するとそのような誤差の大きさが軽減することを証明するために、オーバーレイ測定ツールにより取得した測定値を用いる。
【０００５】
ＩＣ製造に関連して、オーバーレイ測定の主な目的は２つある。それらは、リソグラフィック・アラインメント・プロシージャ（lithographic alignment procedure）の性能を監視することと、リソグラフィプロセスの設定を支援することである。例えば、ウェハロットのオーバーレイ性能を評価するためにサンプルウェハでオーバーレイ測定法を用いてよい。更に、ステッパシステムをオペレーションの前に最適に設定するためにオーバーレイ測定値を利用してよく、また、その後、定期的なオーバーレイ評価を通じて最適なステッパ性能を維持するためにオーバーレイ測定値を用いてよい。
【０００６】
通常、オーバーレイ誤差は、隣接する層の間だけ測定され解析されてきた。図１は、オーバーレイ誤差を測定する従来技術の方法１００を例示する。第１層をウェハに追加すると、オーバーレイターゲット１０４の一部として用いられるスクエア層１０２がウェハ上の様々な場所においてＩＣ設計領域の外側に生成される。第２層をウェハに追加すると、ＩＣの第２層に対応するオーバーレイターゲット１０４の一部として利用される、より小さな第２スクエア層１０６が、オーバーレイターゲット１０４の第１部分１０２上に配置される。また、ウェハの第２層に同様に対応する第２オーバーレイターゲット１１０として用いられる、より大きな層１０８が生成される（例えば、破線はウェハの同じ層を表すオーバーレイターゲットの層を示す）。ウェハの第３層がウェハの第２層上に生成されると、第２のオーバーレイターゲット１１０の一部として利用される、より小さな層１１２は、オーバーレイターゲット１１０のより大きな第２層１０８上に配置される。オーバーレイターゲット１１６の一部として利用されるより大きな第３層１１４も生成される。所定量の層が生成されるまでこのプロセスを継続して行う。従って、各層１０２、１０６、１０８、１１２、及び、１１４はそれぞれ、第１と第２層および第２と第３層間のオーバーレイ誤差（例えば、オーバーレイターゲットの中心点間の距離およびそのようなターゲット間の回転差）を測定することができる。隣接する層の間のオーバーレイ誤差が所定の限界許容範囲（threshold tolerance）を下回る場合、層の生成プロセスは満足のいくものとされる。
【０００７】
しかし、複数の層を有するＩＣでは、複数の層間で繰り返されるオーバーレイ誤差（例えわずかな誤差であっても）は、完成したＩＣの性能を低下させるおそれがある。図２は、２つのオーバーレイターゲット間に生じるおそれがある、許容範囲内のオーバーレイ誤差２００を例示する。オーバーレイターゲット２０２はＩＣの第１層に対応し、オーバーレイターゲット２０４はＩＣの第２層に対応する。オーバーレイターゲット２０２および２０４は、所望の幅ｄ１およびｄ２をそれぞれ有している。破線２０６および２０８で示しているように、オーバーレイターゲット２０２の幅をｄ３のように小さく、オーバーレイターゲット２０４の幅をｄ４のように大きくすることによって、プロセスの変動が説明される。従来のオーバーレイ測定法では、破線２０８と２０８の交差部分は、オーバーレイターゲット２０２と２０４とに対応する２つの層の間で許容できないオーバーレイを示す。距離ｄ５は、オーバーレイターゲット２０２と２０４によって表される各層間のオーバーレイ誤差の量（例えば、オーバーレイターゲット２０２と２０４の中心点間の距離）を示す。さらに、そのようなオーバーレイターゲット２０２と２０４との間の回転αも、αが所定の閾値を下回る場合は許容可能である。オーバーレイターゲット２０２と２０４とがオーバーレイターゲット２０２と２０４とに対応する２つの層の間で許容できない量のオーバーレイ誤差および／あるいは回転を示す場合、そのような２つの層に関して修正措置がとられる。
【０００８】
図３は複数のＩＣデバイスおよび／またはウェハ３００の層を例示する。図２において例証したオーバーレイ誤差が、そのような複数のＩＣデバイスおよび／または層３００のいたるところで繰り返される。例えば、オーバーレイ誤差２００（図２）は、ＩＣデバイス３０２とＩＣデバイス３０４との間に存在する。ＩＣデバイス３０２と３０４とは隣接した層内に設けられる。実質的に同様のオーバーレイ誤差は、ＩＣデバイス３０４と３０６、３０６と３０８、３０８と３１０、および、３１０と３１２との間に存在する。そのようなオーバーレイ誤差を軽減するために、そのようなオーバーレイ誤差２００を生じさせる製造デバイスおよび／またはプロセスが修正されない場合、隣接しない層において隣接しないデバイス間において集積される食い違いが大きくなる。例えば、デバイス３１２は実質的に、デバイス３０２から複数の層を介して、回転し移動する。一方で、そのようなデバイス３０２と３１２とは、理想的には略同心である。層と層との間、および／またはデバイスとデバイスとの間でのそのような実質的な回転および移動は、ＩＣの性能を低下させるおそれがある。従って、ＩＣの複数の層を解析し、そのような層の間のオーバーレイ誤差を修正するための、よりロバストなオーバーレイ測定システムおよび／または測定法は、前述した従来のシステムおよび／または方法の欠点を軽減するために望ましい測定法である。
【０００９】
以下、本発明のいくつかの形態を基本的に理解するために、本発明の概要を説明する。この概要は、本発明の全体像を詳細に説明するものではない。本発明の主要な、または重要な要素を特定しようとするものでも、本発明の範囲を説明しようとするものでもない。ここでの目的は、本発明のいくつかのコンセプトを簡単な形で提供して、後続のより詳細な説明に対する前置きとすることである。
【００１０】
本発明は、ウェハ上の集積回路の複数層間のオーバーレイ誤差測定および補正を促進し、その結果、複数の層上の間で、オーバーレイ誤差が繰り返し生じることを軽減する。さらに、本発明はウェハ内の複数層間のオーバーレイに関連した設計仕様を可能にする。そのような層間のオーバーレイ測定を可能にするために、複数層間のオーバーレイを示すオーバーレイターゲットを提供する。このオーバーレイターゲットは、ボックスインボックス構造、フレームインフレーム構造、セグメントフレーム構造、格子構造のオーバーレイターゲット、あるいはその他の適切な周期構造をしたオーバーレイマーク、あるいは、ウェハの２つ以上の層の間のオーバーレイを示すことができるいずれのその他の適切な構造であってよい。ウェハ上の隣接する層、および、隣接しない層の間に存在するオーバーレイ誤差量を決定するために、オーバーレイターゲットを解析することができる。例えば、複数の層の間のオーバーレイ誤差測定に関連して、光学顕微鏡、散乱測定法、走査電子顕微鏡、および、フーリエ変換赤外散乱を用いてよい。更に、周期構造のオーバーレイマークを用いる場合、そのようなオーバーレイマークのピッチを決定することによってオーバーレイ誤差を算出することができる。このピッチは、リアルタイムでユーザーが定義あるいは測定できる。
【００１１】
複数の層の間のオーバーレイ誤差に関する測定値を用いて、そのようなオーバーレイ誤差を補正することができる。例えば、制御システムを提供してよく、そのような制御システムはオーバーレイ誤差測定値をフィードバックおよび／またはフィードフォーワードデータとして利用することができるので、製造プロセスに関連して用いられる製造コンポーネントを制御することによって、ウェハの複数の層間のオーバーレイ誤差の補正を促進する。例えば、プロセスチャンバ内の温度を操作し、複数の層の間の設計仕様に対して、オーバーレイ誤差の補正を促進することができる。
【００１２】
本発明の別の形態によれば、特定の次元においてオーバーレイの重要性を決定することができ、より一層の補正をそのような次元に施すことができる。例えば、複数の層の間のオーバーレイは、特定の集積回路（ＩＣ）設計においては、特定の次元により関連することがあり、本発明は適宜、補正要素（corrective resource）を提供することができる。より詳細には、複数の層間のオーバーレイが、第２の次元よりも第１の次元においてより重要である場合、より一層の補正を第１の次元において施すことができ、第２の次元ではそれほど補正は施されない。本発明の別の形態によれば、ウェハの複数の層のオーバーレイを補正するために、本発明に関連するモデルを用いることができる。例えば隣接しない層の間の第１の次元における大きな補正は、隣接する層の第１の次元に垂直な次元における大きな補正と相関する。同様に、隣接しない層の間の第１の次元における小さな補正は、ＩＣの隣接する層の間の第２の次元における小さな補正と相関する。
【００１３】
上述の、および関連する目的を達成するために、本発明は、以下に完全に説明され、特許請求の範囲において特に指摘される特徴を有する。以下の説明文および添付の図面は、本発明の特定の実施形態を詳細に説明する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の原理を採用した様々な実施形態のなかのいくつかを例示したものである。本発明のその他の目的、特長、新規な特徴は、添付の図面とともに、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明の詳細な説明】
【００１４】
図面を参照しながら本発明を説明する。図面を通して、同様の要素を参照するために同じ参照符号を用いる。以下の解説において、説明のために、本発明を完全に理解するために様々な具体的な詳細を説明している。しかし、このような具体的な詳細がなくとも本発明を実施できることは明らかであろう。その他の例では、本発明の説明を容易にするために、周知の構造とデバイスとをブロック図で示す。
【００１５】
本願で用いているように、用語“コンピュータコンポーネント”はコンピュータに関連する要素（エンティティ）を指すことを意図し、そのような要素としては、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、あるいは実行中のソフトウェアのいずれであってもよい。例えば、コンピュータコンポーネントとしては、プロセッサ上で実行中のプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル（executable）、実行のスレッド、プログラム、及び／またはコンピュータが挙げられるが、コンピュータコンポーネントはこれらに限定されない。例として、サーバー上で実行中のアプリケーションとそのサーバーは両方ともコンピュータコンポーネントであってよい。１つ以上のコンピュータコンポーネントはプロセス及び／または実行のスレッド内に存在してよく、コンポーネントは１つのコンピュータ上に局所化されてよく、及び／または２つ以上のコンピュータ間に分散されてよい。
【００１６】
本発明の様々な形態は、制約なし最適化の促進および／またはエラーコスト（error cost）の最小化に関連する技術を用いることができることは明らかであろう。従って、非線形トレーニングシステム／トレーニング法（例えば、誤差逆伝搬法、ベイズ理論(Bayesian)、ファジー集合、非線形回帰、あるいは、mixture of experts（異なる専門性を持つ複数のエクスパートを混合したもの）、小脳演算モデル（ＣＭＡＣＳ：Cerebella Model Arithmetic Computer）、放射基底関数、ディレクテッドサーチネットワーク(directed search network)、および、機能リンクネットワークを含むその他のニューラルネットワークパラダイム）を用いてよい。さらに、用語“オーバーレイターゲット”は、ウェハの単一の層を表すターゲット、および、ウェハの複数の層を表すターゲットを指す。
【００１７】
図４は、多層ウェハ（ダイ）におけるオーバーレイを測定し修正する例示的システム４００を示す。システム４００は１つ以上の多層ウェハ４０２を含み、このウェハは同様に多層化した複数のダイ４０４を含む。１つ以上のダイ４０４をオーバーレイターゲット４０６に関連づけてよく、これは複数（例えば、２つ以上）のダイ４０４の層に対応する。例えば、オーバーレイターゲット４０４はボックスインボックス(box-in-box)構造であってよく、各ボックスはダイ４０４の層に対応し、オーバーレイターゲット４０６は２つ以上のボックスを含む。本発明によって、その他の類似するオーバーレイターゲット構造、例えば、フレームインフレームやセグメントフレーム構造も考慮されてよい。
【００１８】
オーバーレイターゲット４０６を測定および／または解析するために、測定システム４０８を用いる。例えば、測定システム４０８は、ダイの隣接する層およびダイの隣接しない層を表すオーバーレイターゲットの測定および／または解析を行ってよい。より具体的な例では、オーバーレイターゲット４０６は４つのボックスを含んでよく、各ボックスはダイ４０４の異なる層に関連づけられる。この測定システム４０８は、隣接する層のオーバーレイを測定および／または解析でき、また、第１および第３層、第１および第４層、第２および第４層の間のオーバーレイを測定および／または解析できる。前述の例では層の数として４を用いたが、この測定システム４０８を、２以上のいずれの数の層を表すオーバーレイターゲットの測定および／または解析のために用いてよいことは明らかであろう。この測定システム４０８は、オーバーレイターゲット４０６から情報を取得するために、いずれの適切な測定法および／または解析法を用いることができる。例えば、本発明に関連して、光学顕微鏡法を用いて、オーバーレイターゲット４０６の測定および／または解析を促進する。別の実施形態では、本発明によって、走査電子顕微鏡、散乱測定法、フーリエ変換赤外散乱（ＦＴＩＲ）、および、その他の適切な顕微鏡を用いた測定および／または解析技術が考慮されてよい。特に、オーバーレイを軽減するよう、および／または限界寸法を許容範囲内に収めるよう、フィードバックおよび／またはフィードフォーワードデータを生成するためにこれらの測定を利用してよい。データの収集に干渉計を使用し、また、デジタルフーリエ変換を用いてデータの処理を行うものがＦＴＩＲ技術である。半導体製造に関連して、ＩＲ照射はウェハサンプルを通過する。赤外線の一部はサンプル材料によって吸収され、赤外線の一部は通過（透過）する。その結果生じるスペクトルは分子の吸収と透過とを表し、ウェハサンプルの分子の指紋を生成する。指紋と同様に、同じ赤外線スペクトルを作り出す分子構造は２つとない。これによって、様々なタイプの解析に赤外線分光法が有益になる。
【００１９】
測定システム４０８が取得した測定値を、オーバーレイターゲット４０６が表す３つ以上の層の間のオーバーレイ誤差補正を促進する制御システム４１０が受信してよい。例えば、３つ以上の層の間のオーバーレイを、設計基準要件に従って修正してよく、また、最適な製造デバイスパフォーマンスのために修正してよい。さらに、この制御システム４１０は、測定システム４０８を通じて取得した測定値を用いて、層を形成している次元に従った適切な調整法を決定することができる。例えば、制御システム４１０は、ウェハ４０２に関連する測定値および設計基準要件を用いて、修正が最も重要な次元を決定する。より詳細には、（隣接した、あるいは隣接していない）２つの層の間で、ｘ次元のオーバーレイ補正がｙ次元のオーバーレイ補正よりも重要である場合、制御システム４１０はｙ次元よりもｘ次元により一層の補正を施す。さらに、制御システム４１０は測定システム４１２から取得した測定値を利用して、回転オーバーレイ誤差を補正するために用いる制御コマンドを生成する。
【００２０】
その後、制御システム４１０は、所望の補正を行う制御コマンドを、エッチングステップ、リソグラフィステップなどの特定のプロセスステップ４１２へ中継する。さらに、プロセスステップ４１２は製造コンポーネントを利用するので、制御システム４１０はオーバーレイ誤差の補正に関連して、特定の製造コンポーネント４１４を直接的に制御することができる。いずれの様々な製造コンポーネントおよび／またはそれに関連付けられたオペレーションパラメータは、少なくとも一部が測定システム４０８からの読み出しに基づいて選択的に制御される。例として、これには、プロセスステップ４１２に関連付けられた温度、プロセスステップ４１２に関連付けられた圧力、プロセスステップ４１２内のガスと化学物質の濃度、プロセスステップ４１２内のガス、化学物質、および／またはその他の成分の組成物、プロセスステップ４１２内のガス、化学物質、および／またはその他の成分の流量、プロセスステップ４１２に関連づけられたタイミングパラメータ、および、プロセスステップ４１２に関連付けられた励起電圧、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。更なる例として、小さな密接した個別フィーチャを備えたＩＣを現像するために用いる高解像度のフォトリソグラフィコンポーネントに関連づけられるパラメータを、オーバーレイ誤差を補正するために制御してよい。通常、リソグラフィは、様々な媒体間にパターンを転送するためのプロセスを指し、半導体製造においては、シリコンスライスであるウェハは、放射線感受性膜であるフォトレジストで均一にコーティングされる。フォトレジストコーティングされた基板はベーキングされ、フォトレジスト組成のどのような溶剤も蒸発させて、フォトレジストコーティングを基板上に定着させる。特定のパターンに対して、マスターテンプレートを介在させて選択した膜表面領域を照射するものが露光源（例えば、光、ｘ線、あるいは電子ビーム）である。通常、フォトレジストコーティングは、対象となるパターンの投影されたイメージの受信に適した放射感光性コーディングである。介在させたマスターテンプレートからのイメージがフォトレジストに投影されると、そのイメージは消えないようにその中に形成される。
【００２１】
フォトリソグラフィ中にフォトレジスト層に投影された光は、様々な部分（例えば、フォトレジストの種類に応じて、照射された部分、あるいは照射されていない部分）が次のプロセスステップで操作されるよう、層の特性（例えば、溶解度）を変える。例えば、ネガ型フォトレジスト領域は、露光源によって照射された場合に不溶性になり、その結果、次の現像ステージ中に溶剤をフォトレジストに塗布すると、照射されていないフォトレジスト領域だけが取り除かれる。従って、ネガ型フォトレジストに形成されたパターンは、不透明なテンプレート領域によって形成されるネガ型パターンである。これに対して、ポジ型フォトレジストに関して、照射されたフォトレジスト領域は、溶性になり、現像中に溶剤を塗布することによって取り除かれる。従って、ポジ型フォトレジストに形成されたパターンは、テンプレート上の不透明領域のポジ型イメージである。フォトレジストが照射にさらされる程度を制御することによって、少なくとも部分的にオーバーレイ誤差を補正することができる。
【００２２】
隣接する層間および隣接しない層間のオーバーレイ誤差を補正するために、イメージをウェハに転送するために用いられる照射タイプの制御もできる。例えば、加工寸法がだんだんと小さくなるにつれ、光学的照射の波長による限界が近づいている。そのために、パターンの転送に用いる照射の種類および波長を制御し、オーバーレイ誤差を補正してよい。例えば、より小型化した加工寸法を正確に実現するために、リソグラフィイメージングに対して、より伝導性の高い波長の照射（例えば、波長が５ｎｍ〜２００ｎｍの超紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet）と遠紫外線（ＤＵＶ：Deep Ultraviolet））を用いてよい。しかしそのような照射はフォトレジスト材料が大いに吸収するおそれがある。その結果、フォトレジストへ照射が浸透する深度が制限される。制限された浸透深度は極薄のフォトレジストを用いることが求められ、その結果、照射はフォトレジストの深度深さ全体に浸透することができ、パターニングを実現できる。その結果、フォトリソグラフィプロセスを通じて形成された回路の性能も、フォトレジスト層の厚みによって影響を受ける。フォトレジスト層の厚みを化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）によって軽減することができる。一般に、ＣＭＰは平坦化技術を用い、表面は研磨性および非研磨性の液状スラリーの存在下で、研磨パッドによって処理される。用いられたスラリーは、表面／表面下の範囲において、フォトレジストと反応する。好ましくは、反応度は、フォトレジストを急速にあるいは測定可能に分解（例えば、化学エッチング）させるほどに大きくはないが、加えられた機械的応力（例えば、ＣＭＰ研磨パッドの使用を介して）によって表面層の除去を促進することに適したフォトレジストの化学結合をわずかに変形させるには十分な程度である。従って、オーバーレイ誤差は、濃度、流量、および、ＣＭＰプロセス中に塗布されるスラリーの研磨度を制御することによって、また、そのようなプロセス中に、研磨パッドとウェハの間にかけられる圧力量によって補正することができる。
【００２３】
利用するレジストシステムに応じて、フォトレジストの化学反応を活性化し、イメージの転写に影響を及ぼすよう、露光後ベーキングを用いてもよい。ウェハの一部が特定の温度にさらされる温度および／または時間を制御して、フォトレジストの硬化の均一性を調整してよい（例えば、定在波効果を低減することによって、および／または、イメージを増幅する化学反応を熱的に触媒するために）。高温の場合はベーキングと硬化が速く、一方で低温の場合はベーキングが遅く、また、それに応じて硬化が遅くなる。例えば、線幅の堅さを変えることにより、フォトレジストの硬化の速度および均一性はオーバーレイ誤差に影響を及ぼし得る。そのため、露光後ベーキング中に、時間と温度パラメータとを制御し、オーバーレイ誤差に影響を及ぼすことができる。
【００２４】
所望の限界寸法を実現し、かつ、２つ以上の層の間のオーバーレイ誤差を軽減するために、エッチングステージのパラメータ操作も同様に制御してよい。照射後、エッチングステージにおいてフォトレジストコーティングからウェハにパターンイメージを転送する。エッチング液およびその他の材料は励起電圧あるいは別の方法でウェハの表面に施される。エッチング液は、現像プロセス中にさらされているウェハの部分を取り除き、あるいはエッチングする。溶解性が小さいフォトレジスト領域下のウェハの部分はエッチング液から保護される。溶解性が小さいフォトレジスト部分は、現像プロセス中に現像液による影響を受けない部分であり、また、エッチングプロセス中にエッチング液による影響を受けない部分である。これらの不溶性のフォトレジスト部分は次のプロセスステージで取り除かれ、ウェハとその中に形成されたパターンとを完全にさらす。従って、エッチングに用いる材料の濃度を制御して所望の限界寸法を実現し、また、オーバーレイを、例えば、ウェハの選択した部分がウェハの選択した部分がエッチングされる精度に影響を及ぼすことによって、軽減することができる。
【００２５】
イメージをウェハに転送するために用いるテンプレートの種類に関連するパラメータを制御して、オーバーレイ誤差を補正することもできる。テンプレートがレチクルの場合、パターンは１度の露光で１つのダイだけに転送される。これに対して、テンプレートがマスクの場合、ウェハ上のすべての（あるいはほとんどの）ダイは一度に露光される。レチクルを介しての複数の露光は多くの場合、ステップアンドスキャン方式(step and scan fashion)で実施される。各露光後、ウェハが実装されたステージは移動あるいはステッピングされ、次のダイを合わせてレチクルを介した露光を行う。また、このプロセスは繰り返し行われる。ウェハにダイがあるだけ何度でもこのプロセスを実施する必要がある。従って、オーバーレイ誤差を補正するために（例えば、ステッパモータにフォーワードおよび／またはバックワード測定値を送ることによって）ステッパ移動を制御することができる。レチクル内に形成されたパターンは多くの場合、ウェハに転送されるパターンを拡大したものである。これにより、レチクル内により詳細なフィーチャを設計することができる。しかし、レチクルを通過した光からのエネルギーは、イメージがウェハに露光されるとレチクルを熱くする。これにより、レチクルの熱拡張および／または収縮によって、機械的変形がレチクルに生じるおそれがある。そのような変形は、（例えば、線を狭くすることによって）複雑なフィーチャの形状を変形させるおそれがあり、および／または、イメージがウェハ上に転送される場合に、結果として作り出される回路が予定通りのオペレーションを行わないという程度まで層と層の重ね合わせに影響を及ぼすおそれがある。さらに、通常パターンはウェハに転送されるパターンを拡大したものであるので、通常はパターンをリソグラフィプロセス中に縮小する必要がある（例えば、レンズ系を縮小することによって）。すでに変形したフィーチャ（例えば、狭くした線）を縮小する場合は、限界寸法とオーバーレイとに悪影響を及ぼすおそれがある。従って、より複雑なパターン設計を転送するために、そのようなテンプレートは実効的であるが、オーバーレイ誤差を補正し、限界寸法を許容範囲内に維持するためには、非常に正確な位置合せとイメージングとが求められる。そのために、温度制御を用いて、熱によって生じるレチクルの機械的変形を軽減することができる。
【００２６】
さらに、オーバーレイ誤差を補正するために、膜成長あるいは蒸着成分に関連するパラメータ（例えば、金属、酸化物、窒化物、ポリ、酸窒化ケイ素、あるいは絶縁体の生成）を制御してよい。そのような膜は単結晶シリコンおよびポリシリコンの熱酸化および熱窒化、蒸着金属および基板の直接反応によるシリサイドの形成、化学蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、物理蒸着（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ：Low Pressure CVD）、プラズマエンハンスドＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced CVD）、高速熱ＣＶＤ（ＲＴＣＶＤ：Rapid Thermal CVD）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic CVD）および、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Pulsed Laser Deposition）によって形成してよい。従って、流速、温度、圧力、濃度、半導体製造プロセス中に供給される材料の種類を制御できるので、オーバーレイに影響する膜の形成を管理できる。
【００２７】
さらに本発明は、様々なプロセス変動に関する複数のターゲット間のオーバーレイ補正を同時に行うことを促進する。例えば、プロセスステップ４１２を制御する制御コンポーネント４１０を介して、ツールがもたらすずれをツールツーツール(tool-to-tool)オーバーレイで同時に補正することができる。さらに、測定システム４０８によって取得した測定値をフィードバックおよびフィードフォーワード情報として同時に利用し、複数のウェハのオーバーレイを同時に補正することができる。
【００２８】
図５は例示的なボックスインボックスオーバーレイターゲット５００を例示する。このオーバーレイターゲット５００はボックス５０２−５０８を含み、各ボックスはＩＣの層に関連付けられている。より具体的には、ボックス５０２はＩＣの第１層と、ボックス５０４はＩＣの第２層と、ボックス５０６はＩＣの第３層と、ボックス５０８はＩＣの第４層と関連付けられている。各ボックス５０２−５０８は対応する層と同時に生成される（例えば、ボックス５０２は第１層の生成時に生成される）。オーバーレイターゲット５００を生成することによって、ＩＣに隣接する層の間、および隣接しない層の間のオーバーレイ誤差を測定し補正することができる。オーバーレイ誤差は、１ボックスの中心から別のボックスの中心までの平面距離として定義される。また、各ボックスの対称性を利用し、エッジ判定に関わる誤差をボックスの各サイドから打ち消すよう、オーバーレイ誤差を決定する。従って、ボックス５０２とボックス５０６間のオーバーレイ誤差を算出するために、ボックス５０２の中心部を最初に決定し、その後にボックス５０６の中心部を決定する。そのような中心部間の距離および角度は、ボックス５０２とボックス５０６間のオーバーレイ誤差であり、従って、そのような中心部間の距離および角度が、そのようなボックス５０２と５０６によって表される層と層との間のオーバーレイ誤差である。
【００２９】
さらに具体的な例では、ｘ方向とｙ方向のオーバーレイ誤差は回転オーバーレイ誤差と同様、ボックス５０８とボックス５０６との間で測定することができる。その後、ボックス５０８とボックス５０４間のオーバーレイ誤差を実質的に同様の方法で決定することができる。従って、オーバーレイターゲット５００のいずれの２つのボックス間でオーバーレイ誤差を決定できることが分かり、ボックス５０２−５０８はそれぞれ、ＩＣの層を表す（例えば、各ボックス間のオーバーレイ誤差は各層間のオーバーレイ誤差を表す）。オーバーレイ誤差の決定後、第１層（５０２）に対して第３層（ボックス５０６によって示す）の補正がｘ方向においてより重要である場合、ｘ方向においてより一層の補正が施され、ｙ方向においてはそれほど補正が施されない。さらに、隣接しない層のｘ方向において大きな補正が施される場合、隣接する層のｙ方向において大きな補正が施されることになる。例えば、大きなオーバーレイ補正を層５０２と層５０８間にｘ方向に沿って施すことが望ましい場合、ｙ方向において、層５０６と５０８間に大きなオーバーレイ補正を施すことが望ましいであろう。同様に、隣接しない層のｘ方向において小さな補正が施される場合は、隣接する層のｙ方向において小さな補正が施されることになる。
【００３０】
図６および図７において、オーバーレイターゲット６００および７００を例示する。このオーバーレイターゲットはフレームインフレームターゲットであり、各フレームは異なるＩＣの層を表す。例えば、例えば、フレーム６０２は第１層を、フレーム６０４は第２層を、フレーム６０６は第３層を、フレーム６０８は第４層を示す。しかし、本発明に関連して、オーバーレイターゲットが４つ以上の層を示してよい。オーバーレイターゲット７００（図７）はセグメントフレームターゲットである。左右対称の各セグメントは、ＩＣの別々の層を示す（例えば、セグメント７０２は第１層を、セグメント７０４は第２層を、セグメント７０６は第３層を、セグメント７０８は第４層を表す）。セグメントフレームオーバーレイターゲット構造は角がないために有益であり、これにより、セグメントフレーム構造をレジストフローあるいは粘度に関係するビルドアップ(viscosity-related buildup)に左右されないものにする。オーバーレイターゲット６００および７００のセグメントとフレームとは、セグメントの層が生成されるのと実質的に同時に生成される。例えば、セグメント７０４はＩＣの第２層が生成されるのと実質的に同時に生成される。従って、各フレーム６０２−６０８と各セグメント７０２−７０８はＩＣの層間に生じるオーバーレイ誤差を正確に描く。ボックスインボックス構造のオーバーレイ誤差を決定するために用いられた方法と実質的に同様の方法で、フレームインフレームとセグメントフレームオーバーレイターゲットのオーバーレイ誤差を決定することができる（例えば、中心点を決定するために、フレームおよびセグメントの対称性を用いる）。
【００３１】
本発明の１つの形態によれば、隣接する層の間、および隣接しない層の間のオーバーレイ誤差を判断するために、オーバーレイターゲット６００および７００を測定および／あるいは解析してよい。ｘ次元とｙ次元における適切なオーバーレイ補正を決定するために制御システム（図示せず）を提供してもよく、製造基準とオーバーレイ誤差の許容差とはこの制御システムによって説明されてよい（例えば、特定の層の間、特定の方向において、正確なオーバーレイが一層重要である場合は、その特定の層の特定の方向により一層の補正を施す）。ボックスインボックス構造と同様に、隣接しない層間のｘ方向においての大きなオーバーレイ補正は、隣接する層間のｙ方向においての大きなオーバーレイ補正と相関する。同様に、隣接する層間のｙ方向においての小さなオーバーレイ補正は、ｘ方向においての小さなオーバーレイ補正と相関する。
【００３２】
図８は、例示的な周期構造オーバーレイマーク８００、８０２、および８０４（例えば、周期格子マーク）を例示する。これらのオーバーレイマーク８００、８０２、および８０４はウェハの異なる層を示す。各々は隣接して示されているが、各周期構造オーバーレイマーク８００、８０２、および８０４は通常、同軸に生成され（例えば、ボックスインボックスおよびフレームインフレーム構造と同様に）、また、オーバーレイ誤差はそのようなオーバーレイマーク８００、８０２、および８０４の対称性の中心間の位置のずれを測定することによって決定される。各オーバーレイマーク８００、８０２、および８０４は、従来のボックスインボックスおよびフレームインフレーム構造と比較した場合に、複数の層間のより正確なオーバーレイ誤差測定と補正とを促進する。例えば、通常、オーバーレイ誤差は、ボックスインボックス構造を用いる場合に、デジタルイメージ内の隣接するボックスの中心と中心との間のピクセル数を求めることによって測定される。これに対して、各オーバーレイマーク８００、８０２、および８０４のピッチは、オーバーレイ誤差を決定するための測定単位であり、これはリアルタイムでユーザーが定義でき、および／または、測定できる。
【００３３】
本発明の１つの形態によれば、各オーバーレイマーク８００、８０２、および８０４は粗いセグメンテーション、細かいセグメンテーション、および／または、粗いセグメンテーションと細かいセグメンテーションの組合せを含んでよい。本発明により、隣接する、および、隣接しない周期構造オーバーレイマーク８００、８０２、および、８０４双方の間のオーバーレイ誤差を測定することができる。例えば、オーバーレイマーク８００は第１層を、オーバーレイマーク８０２は第２層を、および、オーバーレイマーク８０４は第３層を表す。オーバーレイ誤差は隣接した、および、隣接しないオーバーレイマーク双方の間で測定することができる（例えば、オーバーレイ誤差を、オーバーレイマーク８００および８０２、８００および８０４、８０２および８０４間で測定してよい）。その後、そのような測定値をウェハの隣接する層および隣接しない層の双方の間のオーバーレイ誤差を補正するために用いてよい。
【００３４】
図９は、２つ以上のＩＣ層のオーバーレイを測定し補正する方法論９００を示す。説明を簡単にするために、この方法論を一連のアクションとして示し説明しているが、本発明に従い、いくつかのアクションは本文中に示し説明しているものとは異なる順序で発生してよく、および／または、他のアクションと同時に発生してもよいことから、本発明はアクションの順序に制限されないことを理解されたい。例えば、当業者であれば、方法は例えば状態図においての一連の相関状態あるいはイベントとして選択的に表すことができることを理解し、またそのようなことは当業者にとって明らかであろう。さらに、本発明に従って方法論を実装するために、例示した全てのアクションが必要とされる訳ではない。
【００３５】
９０２において、ＩＣの複数の層を表すオーバーレイターゲットが生成される。例えば、オーバーレイターゲットはボックスインボックス構造であってよく、サイズが縮小している基板材料の各ボックスは相互に上に配置される。より詳細には、ボックスインボックス構造の大きなボックスはウェハ上の下層に、小さなボックスはウェハ上の上層に対応する。さらに、本発明に関連してその他のオーバーレイターゲット構造を生成してよい。例えば、２つ以上のＩＣの層を表すために、フレームインフレーム構造およびセグメントフレーム構造を生成してよい。
【００３６】
９０４において、隣接する層の間、および、隣接しない層の間のオーバーレイ誤差が測定される。例えば、オーバーレイターゲット構造が４つの層を含む場合、オーバーレイ誤差を隣接する層（例えば、第１と第２、第２と第３）間において測定してよく、同様に、第１と第３層間、第１と第４層間、および、第２と第４層間において測定してよい。オーバーレイ誤差を、光学顕微鏡法、走査電子顕微鏡、散乱測定法、フーリエ変換赤外散乱、および、その他の適切な顕微鏡測定および／または解析技術によって測定してよい。
【００３７】
９０６において、ケーブル、ワイヤレスネットワークなどを介してシステムを制御するために、複数の層の間のオーバーレイに関連する測定値をリレーする。９０８において、少なくとも一部が９０４において測取得した測定値に基づくＩＣの設計仕様およびデバイスの許容誤差を維持するために、オーバーレイ誤差を補正する。例えば、第１と第２層とに関連する測定値を、ｘ次元およびｙ次元において解析し、その後、両方向において、第１と第３層とに関連するオーバーレイを解析してよい。様々なその他の層の間のオーバーレイも解析してよく、また、それに応じて、制御システムは複数の層の間のオーバーレイ誤差を補正することができる（例えば、ｘ次元においてオーバーレイがより重要である場合、その次元においてより一層の補正を施してよい）。
【００３８】
図１０は、複数の層におけるオーバーレイ誤差を測定し補正するために、光学顕微鏡を用いた例示的システム１０００を例示する。システム１０００は複数のダイ１００４を含むウェハ１００２を含む。ウェハ１００２と、従って、ダイ１００４は２つ以上の層から作られる。ウェハ上には１つ以上のオーバーレイターゲット（図示せず）が設けられ、オーバーレイターゲットを含む少なくとも一部のウェハ１００２を照射するために、光源１００６を用いる。その後、光学顕微鏡１００８は、そのような照射されたオーバーレイターゲットのイメージを取得し、そのイメージをイメージ比較コンポーネント１０１０にリレーする。このイメージ比較コンポーネント１０１０は、そのイメージをデータストア１０１２に記録されたイメージと比較する。比較コンポーネント１０１０は、少なくとも一部が取り込んだイメージとデータストア１０１２からの１つ以上のイメージとの間の比較結果に基づいたオーバーレイ誤差を決定することができる。
【００３９】
その後、解析されたオーバーレイを制御システム１０１４にリレーする。この制御システム１０１４は特定のプロセスステップ１０１６の制御を実現し、ダイ１００４の複数の層間のオーバーレイ誤差を補正する。この制御システム１０１４は、ウェハ製造環境内の様々な製造コンポーネント１０２０を制御しオペレーションを行うためにプログラミングされたプロセッサ１０１８を含む。本発明に関連する機能を実行するためにプロセッサ１０１８がプログラミングされてよい方法は、本文中に提供されている説明に基づいて、当該技術分野における通常の知識を有する者にとっては容易に明らかになるであろう。プロセッサ１０１８に動作可能に結合されたメモリ１０２２も制御システム１０１４に含まれてよく、該メモリ１０２２は、本文に説明されている製造コンポーネント１０２０のオペレーション機能を実行するためにプロセッサ１０１８によって実行されるプログラムコードを記録するよう機能する。例えばメモリ１０２２はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。ＲＡＭはオペレーションシステムとアプリケーションプログラムとがロードされるメインメモリである。メモリ１０２２もオーバーレイや、複数の層の間のオーバーレイの測定および補正に関係付けられるその他のデータに関連する測定値を一時的に記録するための記録媒体として機能する。電源１０２４はシステム１０００に動作電力を提供する。本発明を実装するために、いずれの適切な電源（例えば、バッテリー、電力線）を用いてよい。
【００４０】
ウェハ１００２はｘ方向とｙ方向とに移動可能はウェハステージ１０２８上のウェハホルダー１０２６によって、所望の位置に保持される。ウェハホルダー１０２６はウェハ１００２を真空吸収し、また、ステージ１０２８に対してわずかに回転する。ウェハホルダー１０２６とステージ１０２８とは制御システム１０１４によって制御され、光学顕微鏡１００８に対してウェハ１００２を適切に位置決めする。システム１０００はスタンドアローン型の測定システムであってよく、あるいは、複数の層のインサイチュ(in situ)オーバーレイ測定を提供することができることを理解されたい。
【００４１】
図１１は本発明の別の形態によるシステム１１００を例示しており、散乱測定技術により複数の層の間のオーバーレイを測定し制御することができる。ウェハホルダー１１０４およびウェハステージ１１０６によって、ウェハ１１０２を所望の位置に保持する。光源１１０８は、ウェハ１１０２上に生成された特定のオーバーレイターゲット（図示せず）において、入射光１１１０を放射する。オーバーレイターゲットは１つ以上のＩＣ１１１２の複数の層を示す。反射した（あるいは通過した）光１１１４は特定のシグニチャ(signature)を生成し、光受信器１１１６はそのようなシグニチャを集める。
【００４２】
その後、このシグニチャを、データストア１１２０に記録されている既知のオーバーレイシグニチャと比較するシグニチャ比較コンポーネント１１１８が受信する。生成された信号と既知の信号との間のそのような比較は、正確でないにしても、複数の層の間の実際のオーバーレイ測定の概略的測定値を提供する。その後、解析したオーバーレイを、特定のプロセスステップ１１２４を制御し、ＩＣ１１１２の複数の層の間のオーバーレイ誤差補正を実現する制御システム１１２２へリレーする。この制御システム１１２２には、ウェハ製造環境内において様々な製造コンポーネント１１２８の制御とオペレーションとを行うようにプログラムされたプロセッサ１１２６を含む。この制御システム１１２２には、プロセッサ１１２６と動作可能に結合されたメモリ１１３０も含み、また、メモリ１１３０は、製造コンポーネント１１２８のオペレーション機能を実行するためにプロセッサ１１２６によって実行されるプログラムコードを記録するように機能する。さらに、この制御システム１１２２は、ウェハホルダー１１０４とウェハステージ１１０６とを制御し、オーバーレイターゲット（図示せず）を入射光１１１０と正確に合わせる。さらに、このシステム１１００は、スタンドアローン型測定システムであってよく、また、複数の層の間のオーバーレイ誤差のインサイチュ(in situ)測定を促進するよう、特定のプロセスステップと一体化されたシステムであってよい。
【００４３】
図１２−１４を参照すると、本発明の１つ以上の形態によれば、ステージ１２０４上に位置するウェハ１２０２（あるいは、その上に設けられた１つ以上のダイ）は論理的にグリッドブロックに分けられ、ウェハが半導体製造プロセスに入ると、オーバーレイ誤差の測定を促進する。これによって選択的に、（製造調整が必要な場合）どの程度の製造調整必要であるかについての決定を促進する。そのような情報の取得は、製造プロセスに関連する問題領域の決定にも役立つ。図１２は、ウェハ１２０２を支えるストッパブルステージ１２０４の斜視図を示す。図１３に示すように、ウェハはグリッドパターンに分けられてよい。グリッドパターンの各グリッドブロック（ＸＹ）は、ウェハ１２０２の特定の部分（例えば、ダイあるいはダイの一部）に対応する。光学顕微鏡、散乱測定法、ＳＥＭ、フーリエ変換赤外散乱、あるいはいずれのその他の適切な測定技術でオーバーレイ誤差を測定することによって、製造プロセスのためにグリッドブロックを個々に監視する。
【００４４】
これをウェハツーウェハおよびロットツーロット変動を評価するためにも適用できる。例えば、第１ウェハ（図示せず）の部位Ｐ（図示せず）を、第２ウェハの対応の部位Ｐ（図示せず）と比較してよい。従って、ウァハーツーウェハおよび／あるいはロットツーロット変動の調整に必要な製造コンポーネントへの調整を算出するためにウェハとロットとの間の偏差を決定してよい。
【００４５】
図１３において、光学顕微鏡、散乱測定法、ＳＥＭ、フーリエ変換赤外散乱、あるいはいずれのその他の適切な測定技術を用いて、オーバーレイ誤差に対し、ウェハ１２０２（Ｘ１Ｙ１．．．Ｘ １２Ｙ１２）の１つ以上の対応する部位をモニタリングする。各グリッドブロックの製造中に生成された例示的な測定値を対応するプロットとして例示する。例えば、このようなプロットは、オーバーレイ誤差のシグニチャを合成した値（composite valuation）であってよい。別の形態では、オーバーレイ誤差をそれぞれの許容限度と別々に比較してよい。
【００４６】
図からわかるように、座標Ｘ７Ｙ６における測定値は、その他の部位ＸＹの測定値よりも実質的に高いプロットをもたらす。これはオーバーレイ、オーバーレイ誤差、および／または許容範囲外の１つ以上の限界寸法を示してよい。そのようなものとして、それに関連づけられる製造コンポーネントおよび／またはオペレーションパラメータを適宜調整し、この異常な測定値が繰り返し発生するのを低減することができる。ウェハ１２０２および／またはその上に設けられた１つ以上のダイを、いずれの適切な数および／または配列のグリッドブロックにマッピングしてよく、所望のモニタリングと制御とを実現する。
【００４７】
図１４は、対応するグリッドブロックにマッピングされたウェハ１２０２の様々な部分における、同時に測定された限界寸法およびオーバーレイの代表テーブルである。テーブルの測定値は、例えば、それぞれの限界寸法およびオーバーレイ信号を混合したものであってよい。図からわかるように、グリッドブロックＸ７Ｙ６以外の全てのグリッドブロックは、許容値（ＶＡ）（例えば、どのようなオーバーレイ誤差も示さない、および／または、複数の層に関連するオーバーレイ測定値は許容範囲内である）に対応する測定値を有しており、一方で、グリッドブロックＸ７Ｙ６は望ましくない値（ＶＵ）（例えば、複数の層の間のオーバーレイ誤差は許容範囲内でない）を有する。従って、望ましくない製造状態がグリッドブロックＸ７Ｙ６によってマッピングされたウェハ１２０２の部分に存在すると既に判断されている。そのため、この受入れ難い状態が再発生あるいは誇張されるのを低減するために、製造プロセスを適宜適応させるよう、製造プロセスコンポーネントおよびパラメータを本文中に説明しているように調整してよい。
【００４８】
他の形態では、問題のある１つのグリッドブロックがウェハ全体をスクラップしないよう、十分な数のグリッドブロックが望ましいオーバーレイ測定値を有してよい。所望に応じて、ウェハ１２０２の対応する部分の製造を維持、増加、低減、および、質的に変えるよう、製造ポロセスパラメータを適用させてよいことは明らかであろう。例えば、製造プロセスが所定の閾値に到達すると（例えば、Ｘ％のグリッドブロックは複数の層間で許容されるオーバーレイ層を有する）、製造ステップを終了してよい。
【００４９】
図１５は、本発明の１つ以上の形態とともに実装に適した例示的な散乱測定システム１５００を例示する。レーザー１５０２からの光は、ビーム１５０４を形成するために、いずれの適切な方法で集束される。ウェハ１５０６のようなサンプルがビーム１５０４およびいずれの適切な構造の光検出器あるいは光電子倍増管１５０８のパスに配置される。散乱光および／または反射光を決定するために、様々な検出法および配置を用いてよい。マイクロプロセッサ、あるいは、いずれの適切な設計を、検出器の読み出し処理のために用いてよく、そのような適切な設計としては、反射光の強度特性、反射光の偏光特性、および、異なる回折オーダの角度位置（angular locations）が挙げられるがこれらに限定されるものではない。従って、サンプル１５０６から反射した光を正確に測定できる。
【００５０】
本発明の様々な形態に付加的なコンテキストを提供するために、図１６および以下の議論は本発明の様々な形態を実装できる簡潔で適切なコンピューティング環境１６１０の通常の説明を提供することを意図する。１つ以上のコンピュータ上で実行してよいコンピュータが実行可能な命令の通常のコンテキストにおいて本発明を上記に説明してきたが、当業者であれば、本発明はその他のプログラムモジュールとの組合せで実装してよくおよび／あるいはハードウェアとソフトウェアとの組合せとして実装してよい。通常、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行する、あるいは、特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造などを含んでよい。さらに、当業者であれば、この創意に富んだ方法はその他のコンピュータシステム構造とともに実行してよいことが明らかであろう。その他のコンピュータシステム構造としては、シングルプロセッサあるいはマルチプロセッサコンピュータシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータデバイス、マイクロプロセッサベースの、あるいはプログラム可能な消費家電などが挙げられ、これらの各々を１つ以上の関連するデバイスと動作可能に結合してよい。例示した本発明の形態は、分散型コンピュータ環境でも実行でき、その分散型のコンピュータ環境では、通信ネットワークを通じてリンクされている遠隔処理デバイスによって特定のタスクが実行される。分散型コンピュータ環境では、プログラムモジュールは局所メモリ記録デバイスおよび遠隔メモリ記録デバイスの双方に設けられてよい。
【００５１】
図１６を参照すると、本発明の様々な形態を実装するための例示的な環境１６１０はコンピュータ１６１２を含み、該コンピュータ１６１２は処理ユニット１６１４、システムメモリ１６１６およびシステムバス１６１８を含む。システムバス１６１８は、システムメモリを含む様々なシステムコンポーネントを処理ユニット１６１４に結合する。この処理ユニット１６１４はいずれの様々な商用プロセッサであってよい。デュアルマイクロプロセッサおよびその他のマルチプロセッサアーキテクチャも処理ユニット１６１４として用いてよい。
【００５２】
システムバス１６１８は、メモリバスあるいはメモリコントローラ、周辺バス、および、いくつかの例を挙げると、ＰＣＩ、ＶＥＳＡ、Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ、ＩＳＡおよびＥＩＳＡなどのいずれの様々な従来のバスアキテクチャを用いたローカルバスなどの、いずれの様々な種類のバス構造であってよい。システムメモリ１６１６はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１６２０およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１６２２を含む。スタートアップの間などのコンピュータ１６１２内のエレメント間の情報転送を支援するベーシックルーチンを含むベーシック入力／出力システム（ＢＩＯＳ：Basic Input/Output System）を、ＲＯＭ１６２０に記録する。
【００５３】
コンピュータ１６１２はさらにハードディスクドライブ１６２４、例えばリムーバブルディスク１６２８からの読み出しとリムーバブルディスク１６２８への書き込みを行う磁気ディスクドライブ１６２６、例えばＣＤ−ＲＯＭディスク１６３２からの読み出しを行い、あるいは、その他の光学媒体からの読み出しとその他の光学媒体への書き込みを行う光学ディスクドライブ１６３０を含む。ハードディスクドライブ１６２４、磁気ディスクドライブ１６２６、および光学ディスクドライブ１６３０は、ハードディスクドライブインターフェース１６３４、磁気ディスクドライブインターフェース１６３６、および光学ドライブインターフェース１６３８によってそれぞれシステムバス１６１８に接続されている。これらのドライブおよびそれらに関連するコンピュータに読み込み可能な媒体は、適切なデジタル形式において放送プログラムのストレージを含む、コンピュータ１６１２のデータ、データ構造、コンピュータが実行可能な命令などの不揮発性ストレージ(nonvolatile storage)を提供する。上記のコンピュータに読み込み可能な媒体の説明はハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、およびＣＤについて言及しているが、当業者であれば、コンピュータによって読み込み可能な媒体、例えば磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉカートリッジなどのその他の種類の媒体もこの例示的なオペレーション環境において用いてよく、またさらに、いずれのその他の媒体は本発明の方法を実施するために、コンピュータが実行できる命令を含んでよい。
【００５４】
多数のプログラムモジュールをオペレーションシステム１６４０、１つ以上のアプリケーションプログラム１６４２、その他のプログラムモジュール１６４４、およびプログラムデータ１６４６を含むドライブおよびＲＡＭ１６２２に記録してよい。例示のコンピュータのオペレーションシステム１６４０は、例えば、“Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ  ＮＴ”オペレーションシステムである。しかし、本発明はその他のオペレーションシステムあるいはＵＮＩＸ、ＬＩＮＵＸなどのオペレーションシステムの組合せであってよいことは明らかであろう。
【００５５】
ユーザーはキーボード１６４８およびマウス１６５０などのポインティングデバイスを介して命令および情報をコンピュータ１６１２に入力してよい。その他の入力デバイス（図示せず）としては、マイクロフォン、ＩＲリモートコントロール、ジョイスティック、ゲームパッド、パラボラアンテナ、スキャナなどが挙げられる。これらの、およびその他の入力デバイスは多くの場合、システムバス１６１８に結合されているシリアルポートインターフェース１６５２を介して処理ユニット１６１４へ接続されるが、そのようなデバイスは、パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＲインターフェースなどのインターフェースによって接続されてよい。モニタ１６５４あるいはその他の種類のディスプレイデバイスもビデオアダプタ１６５６などのインターフェースを介してシステムバス１６１８に接続されてよい。モニタに加えて、コンピュータは通常、スピーカ、プリンタなどのその他の周辺出力デバイス（図示せず）を含む。
【００５６】
コンピュータ１６１２は、リモートコンピュータ１６５８などの１つ以上のリモートコンピュータへの論理接続を用いたネットワーク環境においてオペレーションを行ってよい。このリモートコンピュータ１６５８は、ワークステーション、サーバーコンピュータ、ルータ、パーソナルコンピュータ、マイクロプロセッサを用いた娯楽器具（例えば、ＷＥＢＴＶクライアントシステム）、ピアデバイス、あるいはその他共通のネットワークノードであってよく、また通常、コンピュータ１６１２に関連して説明した多くの、あるいはすべての要素を含む。しかし、簡素化のために、メモリストレージデバイス１６６０だけを例示する。描かれている論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１６６２および広域ネットワーク（ＷＡＮ：Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１６６４を含む。そのようなネットワーク環境は、オフィス、企業規模のコンピュータネットワーク、イントラネット、およびインターネットにおいては一般的である。
【００５７】
ＬＡＮネットワーク環境で用いる場合、コンピュータ１６１２はネットワークインターフェースあるいはアダプタ１６６６を介してローカルネットワーク１６６２に接続される。ＷＡＮネットワーク環境で用いる場合、コンピュータ１６１２は通常モデムを含む、あるいは、ＬＡＮ上の通信サーバーに接続される、あるいは、ＷＡＮ１６６４を越えて通信を確立するためのその他の手段、例えば、インターネットを有する。モデム１６６８は内蔵モデムあるいは外付けモデムであってよく、シリアルポートインターフェース１６５２を介してシステムバス１６１８に接続され、例えばＰＯＴＳを介しての通信を可能にする。他の実施形態においては、このモデム１６６８をネットワークアダプタ１６６６に接続しても、例えばＤＳＬあるいはケーブルを介しての通信を可能にする。ネットワーク環境において、コンピュータ１６１２あるいはその一部分に関連して書かれたプログラムモジュールは、リモートメモリストレージデバイス１６６０に記録される。図示されているネットワーク接続は例示的なものであり、コンピュータ間に通信リンクを確立するためのその他の手段を用いてもよいことは明らかであろう。
【００５８】
これまでの上記の説明には、本発明の各例を含む。当然、本発明を記載するため、考えられる全ての構成要素や方法論を記載することは不可能であるが、当業者は、本発明の多くの別の組合せや置換が可能であることを理解するであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨ならびに範囲内に含まれるこのような変更、修正、および変形を含むことが意図される。また、特許請求の範囲で接続詞として用いられると“含む（comprising）”と解釈されるため、詳細な説明または特許請求の範囲で「含む（include）」との用語が使用される限り、この用語は「含む（comprising）」との用語と同じように用いられることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来技術のオーバーレイ測定システムで用いられたオーバーレイターゲットの説明図。
【図２】隣接する層の間に生じ得るオーバーレイ誤差の例示的説明図。
【図３】従来技術のオーバーレイ誤差測定および補正システムおよび／あるいは方法論を利用した、複数の層の間に生じ得るオーバーレイ誤差の例示的説明図。
【図４】本発明の一形態に従うオーバーレイ測定および補正システムのブロック図。
【図５】本発明の一形態に従って用いることができるオーバーレイターゲットの例示的説明図。
【図６】本発明の一形態に従って用いることができる例示的オーバーレイターゲットの説明図。
【図７】本発明の一形態に従って用いることができる例示的オーバーレイターゲットの説明図。
【図８】本発明の一形態に従って用いることができる例示的オーバーレイターゲットの説明図。
【図９】本発明の一形態に従うウェハの複数の層の間のオーバーレイ誤差測定および補正を例示した代表的なフロー図。
【図１０】光学顕微鏡技術を介して複数の層の間のオーバーレイを測定し補正する例示的システムの説明図。
【図１１】散乱測定技術を介して、複数の層の間のオーバーレイを測定し補正する例示的システムの説明図。
【図１２】本発明の１つ以上の形態によるグリッドマップウェハの斜視図。
【図１３】本発明の１つ以上の形態に従うウェハ上のグリッドマップ位置における測定値のプロットを例示した説明図。
【図１４】本発明の１つ以上の形態に従うウェハ上のそれぞれのグリッドマップ位置における測定値に対応する入力を含むテーブルを例示した説明図。
【図１５】本発明に関連して用いることができる散乱測定システムを例示した説明図。
【図１６】本発明の様々な形態の例示的コンピューティング環境の概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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