(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工ツールにより誘導された平坦度のエラーを分析する方法において、
ウェハ表面のウェハ形状測定値を取得するステップと、
ウェハ表面のウェハ形状測定値の中の正面側ウェハ表面特徴を特定するステップと、
ウェハ表面のウェハ形状測定値の中の背面側ウェハ表面特徴を特定するステップと、
ウェハ表面のウェハ形状測定値の中の正面側ウェハ表面特徴により誘導された正面側平坦度エラーを、ウェハ表面のウェハ形状測定値の中の背面側ウェハ表面特徴により誘導された背面側平坦度エラーから分離するステップと、
加工ツールに対応する特徴の有無を確認することで、正面側平坦度エラーおよび背面側平坦度エラーのうち少なくとも一方が加工ツールにより誘導されたか否かを判断するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
ウェハ表面のウェハ形状測定値は、加工ツールによってウェハを加工する前に取得される第１のウェハ表面のウェハ形状測定値であり、
ウェハ表面のさらなるウェハ形状測定値は、加工ツールによってウェハを加工した後に取得される
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
正面側ウェハ表面特徴が、加工ツールを使ってウェハを加工する前と後に取得された正面側高さ測定値に基づいて特定され、背面側ウェハ表面特徴が、加工ツールを使ってウェハを加工する前と後に取得された背面側高さ測定値に基づいて特定されることを特徴とする方法。
【請求項４】
リソグラフィフォーカスエラーを制御する方法において、
リソグラフィスキャニングの前に、ウェハ表面のウェハ形状測定値を取得するステップと、
ウェハ表面のウェハ形状測定値から少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを特定するステップであって、
少なくとも１つのリソグラフィチャックにより誘導された平坦度エラーを推定するステップと、
少なくとも１つのリソグラフィチャックにより誘導された平坦度エラーと、ウェハ形状測定値に含まれるウェハ平坦度測定値に基づいて全体のウェハ平坦度エラーを計算するステップと、
を含むステップと、
リソグラフィスキャニング中にその少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを補償するための補正が過剰又は不足の何れかにならないようにリソグラフィスキャナを制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
少なくとも１つのリソグラフィチャックにより誘導された平坦度エラーは、チャックで支持されていない状態で測定された参照ウェハのウェハ形状を、参照ウェハがチャックで支持されている状態でリソグラフィスキャナから得られた参照ウェハの水平化マップから差し引くことによって推定されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、
リソグラフィスキャニングの後にフォーカスエラーとクリティカルディメンション均一性のうちの少なくとも一方を取得するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記リソグラフィスキャナを制御するステップがリソグラフィスキャニング中に少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを補償する有効性を、リソグラフィスキャニングの後に得られたフォーカスエラーとクリティカルディメンション均一性のうちの前記少なくとも一方に基づいて判断するステップと、
リソグラフィフォーカスを、リソグラフィスキャニングの後に得られたフォーカスエラーとクリティカルディメンション均一性のうちの前記少なくとも一方に基づいて調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項４に記載の方法において、
少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを特定するステップは、
ウェハレベルの厚さばらつきマップを取得するステップと、
ウェハレベルの厚さばらつきマップを複数の均一な大きさの区画に分割するステップと、
複数の区画の中の各区画を個別に水平化するステップと、
各区画を複数の長方形領域にさらに分割するステップであって、各長方形領域がリソグラフィスキャナのスリットサイズに概して対応する、ステップと、
複数の区画の中の各区画の複数の長方形領域の中の各長方形領域を個別に水平化するステップと、
複数の区画の中の各区画の複数の長方形領域を組み合わせて、ウェハ全体の測定値メトリクスを取得するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
複数の区画の中の各区画を個別に水平化するステップは、各区画への単独の最小二乗平面のフィッティングを行うステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、
複数の区画の中の各区画の複数の長方形領域の中の各長方形領域を個別に水平化するステップは、各長方形領域への単独の最小二乗平面のフィッティングを行うステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、
測定メトリクスは平坦度測定メトリクスを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
区画平坦度平均値を、組み合わせたウェハ全体の平坦度測定メトリクスに基づいて計算するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
区画平坦度平均値を、組み合わせたウェハ全体の平坦度測定メトリクスから差し引くことにより、区画間ばらつきを得るステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
区画間ばらつきをフィードバックコントロールとして提供することによって、加工ツールにより誘導される平坦度エラーを削減するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
パターン付ウェハ形状測定ツールと、
命令セットを実行可能に構成される１つ又は複数のプロセッサと、を備え、
前記命令セットが、前記１つ又は複数のプロセッサに、
ウェハ表面のウェハ形状測定値を、リソグラフィスキャニングの前に、前記パターン付ウェハ形状測定ツールから取得させ、
ウェハ表面のウェハ形状測定値から少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを特定させ、
リソグラフィスキャニング中にその少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを補償するための補正が過剰又は不足の何れかにならないようにリソグラフィスキャナを制御させる、
ように構成され、
前記１つ又は複数のプロセッサは、
少なくとも１つのリソグラフィチャックにより誘導された平坦度エラーを推定し、
少なくとも１つのリソグラフィチャックにより誘導された平坦度エラーと第一のウェハ平坦度測定値に基づいて全体のウェハ平坦度エラーを計算することで、少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを特定することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
少なくとも１つのリソグラフィチャックにより誘導された平坦度エラーは、チャックで支持されていない状態で測定された参照ウェハのウェハ形状を、参照ウェハがチャックで支持されている状態でリソグラフィスキャナから得られた参照ウェハの水平化マップから差し引くことによって推定されることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
前記１つ又は複数のプロセッサは、さらに、リソグラフィスキャニングの後にフォーカスエラーとクリティカルディメンション均一性のうちの少なくとも一方を取得するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記１つ又は複数のプロセッサは、さらに、
リソグラフィスキャニングの後に得られたフォーカスエラーとクリティカルディメンション均一性のうちの前記少なくとも一方に基づいて、リソグラフィスキャニング中に少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを補償するようにリソグラフィスキャナを制御することの有効性を判断し、かつ、
リソグラフィスキャニングの後に得られたフォーカスエラーとクリティカルディメンション均一性のうちの前記少なくとも一方に基づいてリソグラフィフォーカスを調整するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
前記１つ又は複数のプロセッサは、さらに、
ウェハレベルの厚さばらつきマップを取得し、
ウェハレベルの厚さばらつきマップを大きさが均一である複数の区画に分割し、
複数の区画の中の各区画を個別に水平化し、
分割された各区画を、リソグラフィスキャナのスリットサイズに概して対応する複数の長方形領域にさらに分割し、
複数の区画の中の各区画に対して、複数の長方形領域の中の各長方形領域を個別に水平化し、
複数の区画の中の各区画における複数の長方形領域を組み合わせて、ウェハ全体の測定値メトリクスを取得することで、
前記少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを特定することを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、
各区画を個別に水平化することは、各区画への単独の最小二乗平面のフィッティングを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１９に記載のシステムにおいて、
各長方形領域を個別に水平化することは、各長方形領域への単独の最小二乗平面のフィッティングを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１９に記載のシステムにおいて、
測定メトリクスは、平坦度測定メトリクスを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムにおいて、
前記１つ又は複数のプロセッサは、さらに、
区画平坦度平均値を、組み合わせたウェハ全体の平坦度測定メトリクスに基づいて計算するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムにおいて、
前記１つ又は複数のプロセッサは、さらに、
区画平坦度平均値を、組み合わせたウェハ全体の平坦度測定メトリクスから差し引くことにより、区画間ばらつきを得るように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項２４に記載のシステムにおいて、
前記１つ又は複数のプロセッサは、さらに、
区画間ばらつきをフィードバックコントロールとして提供することによって、加工ツールにより誘導される平坦度エラーを削減するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２６】
ウェハ研磨プロセスをモニタおよび制御する方法において、
ウェハの研磨プロセスの前に、ウェハ表面のウェハ形状測定値の第一の集合を取得するステップであって、ウェハ形状測定値の第一の集合が第一の正面側高さ測定値、第一の背面側高さ測定値、および第一のウェハ平坦度測定値を含む、ステップと、
ウェハのためのウェハ研磨プロセスを最適化するステップであって、ウェハの領域ごとに異なる圧力レベルを割り当てて、目標の平坦状態を実現し、ウェハの目標の平坦状態がウェハ研磨プロセス前に取得した第一の正面側高さ測定値、第一の背面側高さ測定値、および第一のウェハ平坦度測定値に基づいて計算される、ステップと、
最適化されたウェハ研磨プロセスに基づき割り当てられた圧力レベルでウェハに圧力をかけた状態でウェハを研磨するステップと、
ウェハ研磨プロセスの後に、ウェハ表面のウェハ形状測定値の第二の集合を取得するステップであって、ウェハ形状測定値の第二の集合が第二の正面側高さ測定値、第二の背面側高さ測定値、および第二のウェハ平坦度測定値を含む、ステップと、
ウェハ研磨プロセスの後に取得した第二のウェハ平坦度測定値と、計算された目標の平坦状態とを比較するステップと、
比較に基づくフィードバック制御を用いてウェハ研磨プロセスを調整するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
第一の正面側高さ測定値を第二の正面側高さ測定値と比較し、第一の背面側高さ測定値を第二の背面側高さ測定値と比較するステップと、
ウェハ研磨プロセスによって誘導されたウェハ形状ばらつきを評価するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、
ウェハ形状ばらつきがウェハ研磨プロセスにより誘導された場合に、ウェハ研磨プロセスを調整するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２６に記載の方法において、
ウェハ研磨プロセスは、化学機械研磨を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、半導体の分野に関し、特にウェハ形状測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２０１４年４月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／９８２，７３１号の利益を請求するものである。前記米国仮特許出願第６１／９８２，７３１号の全体を、参照によって本願に援用する。
【０００３】
半導体装置の製造には一般に、半導体ウェハ等の基板を、様々な半導体製造プロセスを使って加工することが含まれる。例えば、リソグラフィは、その中でレティクルから半導体ウェハ上に配置されたレジストにパターンを転写する半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスのその他の例としては、化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）（ＣＭＰ）、エッチング、蒸着、およびイオン注入があるが、これらに限定されない。複数の半導体装置が１枚の半導体ウェハ上に配置されたものとして製造され、その後、個々の半導体装置に分離されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２５５６１０号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０１８６６２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体製造プロセス中の様々な段階において、計測プロセスを使って、半導体層に対する１つまたは複数のプロセスがモニタおよび制御される。これらの特性の中には、ウェハの平坦度と厚さの均一性が含まれる。従来の計測システムでもこれらの特性をモニタおよび制御できるかもしれないが、これらは一般に、パターンなしの／ベアウェハを取り扱うために使用される。そこに、パターン付のウェハを含むあらゆるウェハに適した、上述の欠点のないウェハ形状測定のためのシステムと方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、ウェハ研磨プロセスをモニタおよび制御する方法に関する。この方法は、ウェハ研磨プロセスの前に、あるウェハのウェハ形状測定値の第一の集合を取得するステップであって、ウェハ形状測定値の第一の集合が第一の表面高さ測定値、第一の裏面高さ測定値、および第一のウェハ平坦度測定値を含むようなステップと、ウェハのためのウェハ研磨プロセスを最適化するステップであって、ウェハの領域ごとに異なる圧力レベルを割り当てて、最善の平坦状態を実現し、ウェハの最善の平坦状態がウェハ研磨プロセス前に取得した第一の表面高さ測定値、第一の裏面高さ測定値、および第一のウェハ平坦度測定値に基づいて計算されるようなステップと、最適化されたウェハ研磨プロセスに基づいてウェハを研磨するステップと、を含む。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、加工ツールにより誘導された平坦度のエラーを分析する方法に関する。この方法は、あるウェハのウェハ形状測定値を取得するステップであって、ウェハ形状測定値が少なくとも表面高さ測定値と裏面高さ測定値を含むようなステップと、表面高さ測定値に基づいて表面ウェハ表面特徴を特定するステップと、裏面ウェハ測定値に基づいて裏面ウェハ表面特徴を特定するステップと、表面ウェハ表面特徴により誘導された平坦度エラーを裏面ウェハ表面特徴により誘導された平坦度エラーから分離するステップと、表面ウェハ表面特徴により誘導された平坦度エラーと裏面ウェハ表面特徴により誘導された平坦度エラーに基づいて、加工ツールが単独で平坦度エラーを誘導したかを判断するステップと、を含む。
【０００８】
本開示の他の実施形態は、リソグラフィフォーカスエラーを制御する方法に関する。この方法は、リソグラフィスキャニングの前に、あるウェハのウェハ形状測定値の第一の集合を取得するステップであって、ウェハ形状測定値の第一の集合が第一の表面高さ測定値、第一の裏面高さ測定値、および第一のウェハ平坦度測定値を含むようなステップと、少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを特定するステップと、リソグラフィスキャニング中にその少なくとも１つのウェハ平坦度エラーを補償するようにリソグラフィスキャナを制御するステップと、を含む。
【０００９】
本開示の他の実施形態は、ウェハのばらつきを計算する方法に関する。この方法は、ウェハレベルの厚さばらつきマップを取得するステップと、ウェハレベルの厚さばらつきマップを複数の均一な大きさの区画に分割するステップと、複数の区画の中の各区画を個別に水平化するステップと、各区画を複数の長方形領域にさらに分割するステップであって、各長方形領域がリソグラフィスキャナのスリットサイズに概して対応するようなステップと、複数の区画の中の各区画の複数の長方形領域の中の各長方形領域を個別に水平化するステップと、複数の区画の中の各区画の複数の長方形領域を組み合わせて、ウェハ全体の測定値メトリクスを取得するステップと、を含む。
【００１０】
当然のことながら、上の一般的な説明文と以下の詳細な説明文はどちらも例示的、説明的にすぎず、必ずしも本開示を限定していない。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本開示の主旨を示している。説明文と図面は一体で本開示の原理を説明する役割を果たす。
【００１１】
当業者であれば、下記のような添付の図面を参照することによって本開示の様々な利点をよりよく理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】パターン付ウェハ形状測定ツールで測定されたウェハ平坦度を示す図である。
【図２】ウェハ研磨プロセスを示す図である。
【図３】ウェハ研磨プロセスのためのウェハ形状測定値に基づく制御ループを示すブロック図である。
【図４】リソグラフィスキャナのためのウェハ形状測定値に基づく制御ループを示すブロック図である。
【図５】リソグラフィチャックの平坦度特徴を考慮に入れた平坦度エラー推定方法を示すフロー図である。
【図６】区画に基づく平坦度ばらつき計算プロセスを示す図である。
【図７】引き続き区画に基づく平坦度ばらつき計算プロセスを説明する図である。
【図８】引き続き区画に基づく平坦度ばらつき計算プロセスを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、添付の図面に示されている本開示の主旨について詳しく述べる。
【００１４】
本開示の実施形態は、リソグラフィフォーカス、ＣＭＰ、およびその他の半導体プロセス制御スキャナ補正を提供するシステムと方法に関する。本開示の中のウェハ形状という用語は、表面高さ、裏面高さ、厚さばらつき、平坦度、およびそれに付随する形状、トポグラフィ、またはその他の派生物を指す点に留意されたい。また、本開示の実施形態によるシステムと方法は、パターン付ウェハを含むあらゆる種類のウェハを、従来の計測システムの欠陥を発生させずに取り扱うことに適している点にも留意されたい。
【００１５】
図１を参照すると、パターン付ウェハ形状（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｗａｆｅｒ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）（ＰＷＧ）測定ツールで測定されたウェハ平坦度が示されている。本開示により利用されるパターン付ウェハ形状測定ツールは、ウェハの表面高さ、裏面高さ、および厚さばらつきを測定できる。このような情報を取得することにより、平坦度エラーの原因を表面および裏面成分の間で分離し、どちらに属するかを特定できる。
【００１６】
平坦度エラーの原因を特定できることが重要である。例えば、図２を参照すると、ウェハ２００を研磨ツール（例えば、ＣＭＰ）で研磨している様子を示す簡略化された図が示されている。ウェハ２００の、研磨プロセスを受ける前の形状が図のように僅かに湾曲していると仮定すると、研磨ツールは上面の隆起部分を除去し、その結果、研磨後のウェハ２０２はその表面が平坦となる。しかしながら、この研磨後のウェハ２０２は、その平坦度分布が最適とは言えないため、望ましくない。
【００１７】
単純に上面の隆起部分を取り除く代わりに、ウェハ形状と平坦度データを測定し、研磨プロセスのために考慮するべきである。図３は、このような制御ループを示す図である。より具体的には、別々の表面と裏面のトポグラフィ測定データを取得し、制御ループに供給して研磨プロセスを最適化することができる。例えば、制御ループは、ウェハが特定の方法で研磨された場合に達成しうる最善の平坦状態を計算してもよい。その後、ウェハの領域によって異なる圧力レベルをかけることができ、それによって、図２に示されるように単純に平坦の上面２０２を提供することと対照的に、最終的な結果として最善の平坦状態を達成できる。それに加えて、ウェハ形状測定値を研磨プロセス後に再び取得でき、必要な調整を判断し、研磨プロセスに相応に適用することができる。
【００１８】
このように研磨ツールを構成することによって、最善の平坦状態を得るように最適化することは、下流のプロセスにとって有利であると想定される。例えば、研磨後のウェハは、リソグラフィプロセスツールまたはその他による加工中に、真空または力を利用するチャックで支持される。ウェハが力を利用するチャックで支持される場合、ウェハの裏面はだいたい平坦であればよいとされ、ウェハを単純に研磨して、上面を平坦にしただけであると、ウェハがチャックで支持された時に上面が平坦でなくなるかもしれない。その結果、フォーカスエラーが生じる。ウェハ平坦度のエラーはリソグラフィの露光中のフォーカスエラーに直接つながるため、上述のように平坦状態の最適化に基づいて研磨ツールを構成することにより、リソグラフィ加工ツールのフォーカスが有効に改善される。
【００１９】
ウェハをチャックで支持すると、ウェハの裏面により誘導される１０４および１０６等の特徴（図１に示される）は、表面に押し付けられ、ウェハ表面により誘導される特徴と共にリソグラフィ加工ツールに影響する。リソグラフィ加工ツールの中にはウェハの平坦度に基づく調整によってエラーを補正できるものもあるが、このような調整は、表面誘導の平坦度エラーと裏面誘導の平坦度エラーを区別せずに行われる点に留意されたい。したがって、このように行われる調整は、ウェハがチャックから外されると、ウェハがチャックで支持されていた間に行われた補償が補正過剰または補正不足の何れかになり得るため、理想的ではない。
【００２０】
図１に示されるような表面トポグラフィを裏面トポグラフィと区別できれば、平坦度エラーの原因を特定できる。図１に示される例において、裏面に顕著な特徴（ピン状のマーク）１０４および１０６があることが観察されると、後続の加工ステップにこの観察結果が（例えば、フィードフォワード方式で）伝えられてもよく、その後続の加工ステップでは、そのような平坦度エラーを相応に補償する（または回避する）ことが選択されてもよい。
【００２１】
表面トポグラフィを裏面トポグラフィと区別することは、よりよい補償制御機構を提供するだけでなく、製造プロセス中に表面および／または裏面平坦度エラーの原因となったかもしれない加工ステップを特定するのにも役立ち得る。図１に示される例において、特徴（ピン状のマーク）１０４および１０６が裏面により誘導されたと判断されると、そのような特徴の原因を見つけるための分析プロセスが開始されてもよい。１つの実施形態において、この分析プロセスは（原因分析または根本原因分析と呼ばれることがある）、製造プロセス中のどの加工ステップがこれらのエラーの原因となり、またその程度がどれだけであるかを特定しようとしてもよい。例えば、この分析プロセスは、疑われる加工ステップにおいてウェハ形状測定を行い、裏面の特徴の原因となった加工ステップを特定してもよい。このプロセスはまた、表面エラーの分析にも利用されてよいと想定され、これも本開示の主旨と範囲から逸脱しない。
【００２２】
図３および４は、様々な種類の加工ステップによって誘導されるウェハ形状のばらつきを分析／評価するために使用可能な制御ループを示す図である。２つの時点、すなわち関心対象のプロセスの前後においてウェハ形状を測定することにより、特定の加工ステップにより誘導されるばらつきを評価できる。ウェハ形状における測定された変化は、リソグラフィのフォーカスまたはオーバレイエラー等の重要な半導体製造パラメータに対する影響と、区画平坦度、面内変位、およびその他、測定されたウェハ形状の変化から計算されうるメトリクスによる収率に関係がある。
【００２３】
このような分析プロセスは、製造プロセス中のすべての重要加工ステップにおいて、潜在的エラーをできるだけ早く把握するために利用されてもよいことが想定される。その代わりに、またはそれに加えて、この分析プロセスは、表面または裏面の何れかに特定の特徴が検出されたときに条件付きで起動されてもよい。前述のように、図１に示される例において、特徴（ピン状のマーク）１０４および１０６がウェハ１００の裏面で検出されると、この検出によってそのような特徴の原因を発見するためにさらに分析するように促される。さらに、特定の加工ツールのための工程ステップの条件を手作業および／または自動で調整するように構成し、それによって特定の加工ツールがウェハ形状と特定の重要な半導体製造パラメータに与える影響を最小化するように構成されてもよい。
【００２４】
平坦度のエラーを特定し、補償できるようにするだけでなく、チャックにより誘導される平坦度の特徴はまた、供給されるウェハの平坦度エラー全体を計算／推定するために抽出し、使用することもできる。より具体的には、図５はウェハ形状測定ツールを使って取得したウェハ平坦度の測定値とリソグラフィスキャナから取得したスキャナ平坦化測定値を使って平坦度エラーを計算／推測する方法を示す。ステップ５０２で、パターン付またはパターンなしベアウェハ（参照ウェハとなる）を使って、あるチャックにより誘導される平坦度の特徴を抽出してもよい。このチャックの平坦度の特徴が抽出されたら、同じチャックで支持されるその後のウェハのために、リソグラフィ露光中に平坦度エラー全体が推定されてもよい。例えば、新しいウェハを受けると、ステップ５０４で、ウェハ形状測定ツールを使用し、その平坦度測定値を含めたそのウェハの形状を取得できる。その後、抽出されたチャック平坦度の特徴をそのウェハの平坦度測定値に加えることによって、ステップ５０６で、平坦度エラー全体（ウェハがチャックで支持されるときの平坦度エラーを表す）を計算できる。このようにして、ウェハをチェックに押し付けた時の影響を定量化でき（例えば、フィードフォワード制御の一環）、これは良好なフォーカス水平化補正を提供するのに役立つ。
【００２５】
この計算はまた、完全に逆転させることができる点に留意されたい。すなわち、ウェハが特定のチャックに支持されているときに（例えばスキャナ水平化測定値に基づいて）上面の高さが測定された場合、またウェハがチャックで支持された状態から外されたときにウェハ形状が測定された場合、その特定のチャックの平坦度の特徴は、リソグラフィスキャナから得られた水平化マップからウェハ形状の測定値を差し引くことによって計算できる。前述のように、このプロセスは、参照ウェハを使って比較方式で実行でき、その特定のチャックの抽出された平坦度の特徴は、将来のウェハに対するその影響を予想／推定するために使用できる。それに加えて、この推定プロセスの精度は、フィードバックループ（例えば、図４に示される）を使って改善できる。より具体的には、フォーカスエラーおよび／またはクリティカルディメンションの均一性をリソグラフィ後に測定し、フィードフォワードのフォーカス補正がどれだけ有効であったかを確認できる。フィードフォワードだけではフォーカスおよび／またはクリティカルディメンション均一性のエラーを十分に削減できなかったと判断された場合、次のウェハのためのフォーカス補正を調整するフィードバックループを利用してもよい。
【００２６】
追加の測定メトリクスも制御信号として取得し、提供してもよい。例えば、１つの実施形態において、区画ごとの平坦度ばらつきメトリクスが取得され、これは、根本原因分析を実行するために使用でき、および／または製造プロセスを改善するためにフィードバックとして提供できる。
【００２７】
図６〜８を参照すると、区画ごとの平坦度ばらつき計算プロセス６００を示す一連の図が示されている。ステップ６０２で、ウェハレベルの厚さばらつきマップが取得され、複数の均一な大きさの区画（フィールドとも呼ぶことができる）に分割される。特定の区画の各々の中の厚さばらつきは次に、その特定の区画への単独の最小二乗平面のフィッティングにより水平化される。ステップ６０４では、各区画は、リソグラフィスキャナスリットサイズと略同等の長方形領域にさらに分割される。当然のことながら、区画がスリットサイズによって均等に分割できない場合、その区画の一方の端で部分的スリットを利用してもよく、または区画を均等に分割するために、スリットサイズをわずかに調整してもよい。このように区画を分割することによって提供される利点の１つは、それが、スリットごとに行われるスキャニングプロセスの模倣（シミュレート）となることである。
【００２８】
ここで、ステップ６０６で、各スリット領域は、特定のスリット領域への単独の最小二乗平面のフィッティングにより、さらに個別に水平化でき、ステップ６０８で、各区画内の個別に水平化されたスリット領域を組み合わせて、全体のウェハマップ（例えば、区画の表面最小二乗焦点面、すなわちＳＦＱおよびその他）を形成できる。その後、ステップ６１０で、区画平坦度平均値が、区画平坦度のすべての数値を平均することによって得られる。この区画平坦度平均値は、従来の区画ごとの水平化と上述のスリットごとの水平化（これには、スキャニング工程を模倣（シミュレート）するという利点がある）の両方を利用することによって水平化されることに留意されたい。
【００２９】
このようにして計算された区画平坦度平均値は、あるウェハに関して導き出された各種のメトリクスと情報を計算するために利用できることが想定される。例えば、ステップ６１２に示されるように、区画ごとの数値から平均値を差し引くことにより、ウェハ全体についての区画ごとのばらつきマップを計算できる。また、平坦度の数値を例示的な測定メトリクスとして使用されるが、この区画ごと、スリットごとのばらつき計算プロセスは、平坦度ばらつき、厚さばらつきを含むがこれに限定されない他の様々な測定メトリクスと、ウェハの露光中にリソグラフィスキャナが遭遇する補正不能なフォーカスエラーと相関するその他の様々なウェハトポグラフィのばらつきを計算することに応用可能であると想定される。
【００３０】
これらのばらつきマップは、報告のために使用でき、製造プロセスを改善するために分析できることも想定される。例えば、図８に示される区画ごとばらつきマップにおいて、装置のパターンによるトポグラフィばらつき（システマティックである（相関がある））が除去される。それによって、システマティックトポロジを除去すると、あらゆる加工ばらつき（研磨ツールにより生じる局所的なホットスポット等）が目に見えるようになる。すると、この情報をフィードバック制御として研磨ツールに提供でき、それによってその後のプロセスが改善される。
【００３１】
さらに、平均区画および区画ごとのばらつきマップおよびメトリクスが平坦度測定値に限定されないことも想定される。上述のものと同じ技術は、表面および／または裏面マップに関するその他のメトリクス、このような表および／または裏のナノトポグラフィ、およびその他にも適用可能であり、これらも本開示の主旨と範囲から逸脱しない。
【００３２】
上述の例は研磨ツールとリソグラフィツールに関しているが、本開示によるシステムと方法は、他の種類の加工ツールにも適用可能であることが想定され、これらもまた、ウェハ形状に基づく制御ループの恩恵を受けることができ、それも本開示の主旨と範囲から逸脱しない。さらに、本開示において使用されているウェハという用語は、集積回路およびその他の装置の製造に使用される半導体材料の薄いスライスのほか、磁気ディスク基板、ゲージブロック等のような、他の薄い研磨されたプレートも含んでいてよい。
【００３３】
開示されている方法は、各種のウェハ形状測定ツールの中で、１つまたは複数のプロセッサにより、１つの製造機器を通じて、および／または複数の製造機器を通じて実行される命令セットとして実装されてもよい。さらに、当然のことながら、開示されている方法の中のステップの具体的な順序または序列は例示的な方法の例である。設計の好みに基づいて、当然のことながら、方法の中のステップの具体的な順序または序列を並べ直すこともでき、それでも依然として本開示の主旨と範囲に含まれる。方法に関する付属の特許請求項は、各種のステップの中の要素を例示的な順序で示しており、必ずしも提示されている具体的な順序または序列に限定することは意図されていない。
【００３４】
本開示のシステムと方法および、それに付随する利点の多くは、以上の説明から理解されると考えられ、開示されている主旨から逸脱することなく、またはその実質的な利点のすべてを損なうことなく、構成要素の形式、構成、および配置に様々な変更を加えてもよいことは明らかであろう。記載されている形式は例にすぎない。
【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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