JP2019537272A - エッチングパラメータを変更する方法 - Google Patents

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Abstract

基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法であって、該方法は、エッチングされる前に、基板上の構造に関連する第１のメトリックの第１の測定を行い、エッチングされた後の基板上の構造に関連する第２のメトリックの第２の測定を行い、第１の測定と第２の測定との間の差に基づいてエッチングパラメータを変更する、方法。【選択図】図３

Description

本出願は、２０１６年１２月２日に出願された欧州特許出願第１６２０１８４８．５号及び２０１７年７月１８日に出願された欧州特許出願第１７１８１８１６．４号の優先権を主張し、その全体を参照により本明細書に組み入れる。
本発明は、リソグラフィプロセスで使用するための方法に関し、特に基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更するための方法に関する。本発明はさらに、そのような方法の一部を実施するためのコンピュータプログラム製品に関する。
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常は基板の目標部分上に付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用される。その場合、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェハ）上のターゲット部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）に転写される。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層への結像による。一般に、単一の基板は、連続的にパターン形成されている隣接するターゲット部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体を一度にターゲット部分上に露光することによって各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパと、各ターゲット部分を、放射ビームを通してパターンをスキャンすることによって照射するいわゆるスキャナとを含む。この方向に対して平行又は逆平行に基板を同期スキャンしながら、所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンする。
リソグラフィプロセスの重要な性能パラメータはオーバーレイエラーである。単に「オーバーレイ」と呼ばれることが多いこのエラーは、前の層に形成された特徴に対して製品特徴を正しい位置に配置する際のエラーである。デバイス構造がますます小さくなるにつれて、オーバーレイ仕様はさらに厳しくなる。
オーバーレイエラーは、基板上の構造の開発のいくつかの段階のうちの１つ以上において導入され得る。例えば、リソグラフィ装置内での照射中に、リソグラフィ装置内の基板の位置ずれによってオーバーレイエラーが発生する可能性がある。オーバーレイエラーはまた、照射の後の工程、例えばエッチング工程においても導入され得る。基板上のオーバーレイエラーを測定するための計測ツールが利用可能である。オーバーレイエラーを非破壊的に測定するメトロロジーツール、例えば回折測定に基づくメトロロジーツールは、基板上にさらなる層をエッチング及び／又は堆積する前にオーバーレイエラーが検出された場合に基板の再加工を可能にする。
最新のエッチング装置によって適用されるエッチングは、１つ又は複数のエッチングパラメータを設定してエッチングの態様を制御することを可能にする。試行錯誤を用いて、所与の状況に対して最適なエッチングパラメータを設定することができる。
本発明は、基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法を提供することによってエッチング誘起オーバーレイを低減することを目的としている。
本発明の一態様によれば、基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法であって、エッチング前に基板上の構造に関連する第１のメトリックの第１の測定を行い、エッチング後の基板上の構造に関連する第２のメトリックの第２の測定を行い、第１の測定及び第２の測定の差に基づいてエッチングパラメータを変更することを含み、第１のメトリック及び第２のメトリックは、基板上の２つ以上の層の間のオーバーレイエラー、基板の１つの層の特徴の縁に対する基板の別の層の特徴の縁に対する配置のエラー、基板上の１つ以上の位置で測定された特徴の特性の非対称性の１つ以上を含む方法が提供される。
本発明の一態様によれば、基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを制御する方法であって、エッチング誘起効果を表す第１の変数とエッチングパラメータとの間の関係を提供し、エッチングパラメータの初期値を決定し、エッチングパラメータの初期値を用いて基板の第１のセットに対して基板エッチング処理を実行し、第１セットの基板の基板上の実際の第１変数を決定し、その関係によって予測される量だけ後続の基板に対する基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更して、所望の基板エッチングプロセスをもたらす方法が提供される。
本発明の一態様によれば、基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法であって、基板のエッチング構造を測定し、測定結果の非対称性に基づいてエッチングパラメータを変更する方法が提供される。
本発明の実施形態は、添付の概略図を参照して、ほんの一例として説明される。
本発明の一実施形態に従って動作するように構成されたリソグラフィ装置を示す図である。 半導体デバイスの製造設備を形成する他の装置と共に図１のリソグラフィ装置を使用することを概略的に示す図である。 エッチング誘起オーバーレイエラーの原因を概略的に示す図である。 右側に、エッチング前に行われた第１の測定（左側）とエッチング後に行われた第２の測定（中央）との間の差を示す図である。 本発明に従って変更することができるエッチングパラメータを概略的かつ斜視図で示している。 左側に、ｘ軸に沿った基板縁部からの距離の関数としてのｙ軸上のオーバーレイ誤差のモデルを示し、右側に、ｘ軸上にプロットされたエッチングパラメータによって変化するｙ軸上のモデルに関連する変数間の関係を示す。 左側のエッチングパラメータを変更する前と、右側のエッチングパラメータを変更した後の同じ測定値との、平面図における関連する重ね合わせ誤差をプロットした図である。 測定レイアウトと分布の例を示す。
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示的な環境を提示することは有益である。
図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、紫外線又はＥＵＶ放射線）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
パターニングデバイス（例えばマスク又はレチクル）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
基板（例えば、レジストでコーティングされたウエハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウエハテーブル）ＷＴと、
パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
照明システムは、放射を指向し、整形し、又は制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電又は他の種類の光学部品、又はそれらの任意の組み合わせなどの様々な種類の光学部品を含み得る。
支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されているかどうかなどの他の条件に応じた方法でパターニングデバイスを保持する。支持構造は、例えば投影システムに対してパターニングデバイスが確実に所望の位置にくることを保証する。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。
本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを作成するなど、放射ビームの断面にパターンを付与するのに使用できる任意のデバイスを指すものとして広く解釈されるべきである。例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、放射ビームに付与されたパターンは基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意すべきである。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作成されているデバイス（又は多数のデバイス）内の特定の機能層に対応することになる。パターニングデバイスは透過型又は反射型であり得る。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。
本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射又は液浸液若しくは真空の使用のような他の要素に適切な、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気及び静電気光学システム、又はそれらの任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを含むと広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
本明細書に示されているように、装置は透過型のもの（例えば透過型マスクを採用しているもの）である。あるいは、装置は反射型でもよい（例えば、上で言及したような型のプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射型マスクを使用する）。
リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものとすることができる。そのような「多段」機械では、追加のテーブルを並行して使用することができ、又は１つ若しくは複数の他のテーブルを露光に使用しながら１つ又は複数のテーブルで準備ステップを実行することができる。
リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板との間の空間を満たすために、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われることができる種類のものとすることができる。液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間にも適用することができる。液浸技術は、投影システムの開口数を増大させるための技術分野において周知である。本明細書で使用される用語「液浸」は、基板などの構造が液体に浸されなければならないことを意味するのではなく、むしろ露光中に液体が投影システムと基板との間に位置することを意味するだけである。
イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。そのような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成せず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビームエキスパンダを含むビーム送出システムＢＤの助けを借りて放射源ＳＯから照明器ＩＬに通過する。他の場合では、例えば放射源が水銀灯であるとき、放射源はリソグラフィ装置の一体部分であり得る。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ぶことができる。
イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれσ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々な構成要素を含むことができる。イルミネータを使用して放射ビームを調整し、その断面に所望の均一性及び強度分布を持たせることができる。
放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを通過した後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に集束させる。第２ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計、線形）を用いてエンコーダ又は容量センサ）を使用して、基板テーブルＷＴを、例えば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路上に正確に移動させる。同様に、第１ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、経路に対してマスクＭＡを放射ビームＢに対して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後、又はスキャン中に正確に位置決めする。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微位置決め）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータのみに接続されてもよく、又は固定されてもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示の基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めているが、それらはターゲット部分（フィールド）間及び／又はターゲット部分内のデバイス領域（ダイ）間のスペースに配置されてもよい。個々の製品ダイは最終的にこれらの線に沿ってスクライブすることによって互いに切り取られるので、これらはスクライブレーンアライメントマークとして知られている。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイが設けられている状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置することができる。
図示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用することができる。
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは本質的に静止した状態に保たれ、放射ビームに付けられたパターン全体が一度にターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃが露光されるようにＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに付けられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが単一動的露光における目標部分の幅（非スキャン方向）を制限するのに対して、スキャン運動の長さは対象部分の（スキャン方向の）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴをプログラム可能なパターニングデバイスを保持して本質的に静止させたままにし、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンしながら放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、
一般的にパルス放射源が使用され、プログラム可能なパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後、又はスキャン中の連続する放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
上述の使用モードの組合せ及び／又はバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
この例のリソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂと、それらの間で基板テーブルを交換することができる２つのステーション（露光ステーションと測定ステーション）とを有する、いわゆるデュアルステージタイプのものである。一方の基板テーブル上の一方の基板が露光ステーションＥＸＰで露光されている間に、別の基板が測定ステーションＭＥＡで他方の基板テーブル上にロードされ、それによって様々な準備ステップを実行することができる。準備ステップは、高さセンサＬＳを使用して基板の表面高さをマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを使用して基板上のアライメントマークの位置を測定することとを含むことができる。測定は時間がかかり、２つの基板テーブルを設けることは装置のスループットの実質的な増加を可能にする。位置センサＩＦが露光ステーションと同様に測定ステーションにある間に基板テーブルの位置を測定することができない場合、第２位置センサを設けて両方のステーションで基板テーブルの位置を追跡することができる。
装置は、説明された様々なアクチュエータ及びセンサのすべての動き及び測定を制御するリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵ２０６をさらに含む。ＬＡＣＵはまた、装置の動作に関連した所望の計算を実行するための信号処理及びデータ処理能力を含む。実際には、制御ユニットＬＡＣＵは、各々が装置内のサブシステム又は構成要素のリアルタイムデータ取得、処理及び制御を取り扱う多数のサブユニットのシステムとして実現されるであろう。例えば、１つの処理サブシステムは、基板ポジショナＰＷのサーボ制御専用にすることができる。別々のユニットで、粗アクチュエータと細アクチュエータ、又は異なる軸を扱うことができる。他のユニットが位置センサＩＦの読み出し専用であってもよい。装置の全体制御は、これらのサブシステム処理装置と、オペレータと、そしてリソグラフィ製造プロセスに関与する他の装置と通信する中央処理装置によって制御することができる。
図２の２００は、半導体製品用の工業生産施設におけるリソグラフィ装置ＬＡを示している。リソグラフィ装置（又は略して「リソツール」２００）内では、２０２で測定ステーションＭＥＡが示され、２０４で露光ステーションＥＸＰが示されている。制御装置ＬＡＣＵは２０６で示されている。製造設備内で、装置２００は、装置２００によるパターニングのために感光性レジスト及び他のコーティングを基板Ｗに塗布するためのコーティング装置２０８も含む「リソセル」又は「リソクラスタ」の一部を形成する。装置２００の出力側には、露光パターンを物理的レジストパターンに現像するためのベーキング装置２１０及び現像装置２１２が設けられている。
パターンが適用され現像されると、パターン化された基板２２０は、２２２、２２４、２２６で示されるような他の処理装置に転写される。典型的な製造設備内の様々な装置によって広範囲の処理工程が実施される。この実施形態における装置２２２はエッチングステーションであり、装置２２４はポストエッチクリーニング及び／又はアニーリングステップを実行する。さらなる物理的及び／又は化学的処理工程がさらなる装置２２６などに適用される。実際のデバイスを製造するためには、材料の堆積、表面材料特性の修正（酸化、ドーピング、イオン注入など）、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）などの多くの種類の操作が必要となる可能性がある。装置２２６は、実際には、１つ又は複数の装置で実行される一連の異なる処理ステップを表してもよい。
よく知られているように、半導体デバイスの製造は、基板上に層ごとに適切な材料及びパターンを有するデバイス構造を構築するために、そのような処理の多くの繰り返しを含む。したがって、リソクラスタに到達する基板２３０は、新しく準備された基板であり得るか、又はそれらは、このクラスタ内で又は別の装置で完全に処理された基板であり得る。同様に、必要な処理に応じて、装置２２６を出る際の基板２３２は、同じリソクラスタ内の後続のパターニング作業のために戻されてもよく、異なるクラスタ内のパターニング作業に向けられてもよく、又はダイシング又は包装のために送られる完成品（基板２３４）でもよい。
製品構造の各層は異なるセットの工程段階を必要とし、各層で使用される装置２２６はタイプが完全に異なっていてもよい。さらに、異なる層は、エッチングされる材料の詳細に従って、例えば化学エッチング、プラズマエッチングなどの異なるエッチングプロセスを必要とし、かつ例えば異方性エッチングなどの特別な要件を必要とする。
直前のプロセス及び／又は後続のプロセスは、今述べたように他のリソグラフィ装置内で実行することができ、異なるタイプのリソグラフィ装置内で実行することができる。例えば、解像度及びオーバーレイなどのパラメータにおいて非常に要求の厳しいデバイス製造プロセスのいくつかの層は、それほど要求の厳しくない他の層よりも高度なリソグラフィツールで実行することができる。したがって、いくつかの層は液浸型リソグラフィツールで露光され、他の層は「ドライ」ツールで露光される。いくつかの層はＤＵＶ波長で動作するツールで露光されてもよく、他の層はＥＵＶ波長の放射を使用して露光される。
施設全体は、計測データ、設計データ、プロセスレシピなどを受け取る監視制御システム２３８の制御下で動作することができる。監視制御システム２３８は、各装置にコマンドを発行して、基板の１つ又は複数のバッチに対して製造プロセスを実施する。
製造プロセスの所望の段階で製品のパラメータの測定を行うために提供される計測装置２４０も図２に示されている。現代のリソグラフィ製造設備における計測装置の一般的な例はスキャトロメータ、例えば角度分解スキャトロメータ又は分光スキャトロメータであり、装置２２２でのエッチングの前に２２０で現像された基板の特性を測定するために適用することができる。計測装置２４０を使用して、例えば、オーバーレイ又は限界寸法（ＣＤ）のような重要な性能パラメータが、現像されたレジストにおいて指定された精度要件を満たさないことが決定され得る。エッチングステップの前に、現像されたレジストを剥離し、リソクラスタを通して基板２２０を再処理する機会がある。またよく知られているように、装置２４０からの計測結果２４２を高度プロセス制御（ＡＰＣ）システム２５０で使用して、制御ユニットＬＡＣＵ２０６によって、リソクラスタ内のパターニング動作の正確な性能を維持するための信号２５２を生成することができ、時間の経過とともにわずかな調整が行われるため、製品が規格外になり、再作業が必要になるリスクが最小限に抑えられる。
計測装置２４０及び／又は他の計測装置（図示せず）を適用して処理済み基板２３２、２３４及び入ってくる基板２３０の特性を測定することができる。
高度プロセス制御（ＡＰＣ）システム２５０は、例えば、個々のリソグラフィ装置を較正し、異なる装置をより互換的に使用することを可能にするように構成することができる。装置の焦点及びオーバーレイ（層間アライメント）の均一性に対する改善は、安定性モジュールの実装によって最近達成されており、所与の特徴サイズ及びチップ用途に対して最適化されたプロセスウィンドウをもたらし、より小さく、より高度なチップの創作の継続を可能にする。一実施形態における安定性モジュールは、定期的に、例えば毎日、所定のベースラインにシステムを自動的にリセットする。安定性モジュールを組み込んだリソグラフィ及び計測方法のさらなる詳細は、ＵＳ２０１２００８１２７Ａ１に見出すことができる。既知の例のＡＰＣシステムは３つの主要なプロセス制御ループを実行する。第１のループは、安定性モジュール及びモニタウエハを使用してリソグラフィ装置の局所制御を提供する。第２のＡＰＣループは、製品上のローカルスキャナ制御（製品ウエハ上の焦点、線量、及びオーバーレイの決定）用である。
エッチングステーション２２２に少なくとも１つのエッチングパラメータを入力するために、エッチングコントローラ２２３が設けられている。少なくとも１つのエッチングパラメータは、基板にわたる所望の熱パターン、エッチングプロセスで使用されるプラズマ中の所望の化学濃度パターン、エッチングプロセス中に基板を取り囲む所望の電界パターン、エッチングプロセス中に１つ又はそれ以上の電極に印加される電圧のうちの１つ以上であり得る。これらのエッチングパラメータの各々は、エッチング方向及び／又はエッチング速度及び／又は他のエッチングファクタが位置依存的に変化するように変化させることができる。エッチングパラメータの少なくとも１つを変えることによって、エッチングプロセスを最適化して、オーバーレイエラー及び／又はエッチングプロセスに導入されたターゲット及び／又はアライメントマークの非対称性を低減又は排除することが可能である。
図３は、エッチングプロセスがオーバーレイエラーをどのように導入し得るかを示す。図３は、オーバーレイエラーが基板の縁部にどのように導入され得るかを具体的に示している。しかしながら、エッチングプロセスは、基板全体にわたって、又は基板の縁部領域以外の領域に、又はそれに加えて、オーバーレイエラーを引き起こす可能性がある。オーバーレイエラーは、エッチングプロセスによって非対称的に導入される可能性がある。
図３の左上に示されているように、基板２２０は典型的にはパターンが埋め込まれた下層３１０を含む。下層３１０の上には、１つ又は複数のデバイス層３２０が塗布されている。装置２００によってパターンが照射され、現像装置２１２によって物理的レジストパターンに現像されるフォトレジスト層３４０が塗布される前に、１つ以上のさらなる層３３０が塗布されてもよい。図示のように、物理的レジストパターンと下層３１０内のパターンとの間にオーバーレイエラーはない。
エッチングステーション２２２の化学薬品、例えばプラズマで、フォトレジスト層３４０の物理的レジストパターンの間隙内のデバイス層３２０及び任意のさらなる層３３０をエッチングする。図３の中央上部に示すように、矢印３５０で示すエッチング方向が基板２２０の上面に対して完全に垂直ではない場合、層３２０、３３０は長方形としてエッチングされず、平行四辺形としてエッチングされる。平行四辺形はそれらの上端で物理的レジストパターンに位置的に対応するが、物理的レジストパターンと下層３１０内のパターンとの間にオーバーレイエラーがないとしても、平行四辺形は下端で下層３１０のパターンと位置的に一致しない。したがって、層３３０、３４０が（さらなる装置２２６によって）除去されて、さらなる基板を適用するための最終基板２３４又は基板２３２に到達すると、図３の右側の図に示されるように、下層３１０のパターンとパターンとの間にオーバーレイエラーが導入され、デバイス層３２０にエッチングされる。
したがって、図３の右側に示されているオーバーレイは、エッチング方向３５０が基板２２０の上面に対して完全に垂直である場合には存在しないであろうエッチングステーション２２２誘起のオーバーレイエラーである。図３の中央下部図は、不完全なエッチング方向３５０がどのように誘導される可能性があるかを示している。例えば、基板２２０の縁部では、エッチングプロセス中に使用される電界３６０は、基板２２０の表面で完全に垂直（それは基板２２０の中心にある）から基板２２０の縁部で基板の上面に垂直な方向に対して傾斜しているまで変化し得る。
電界の方向（従ってエッチング方向３５０）を変えるために変化させることができる１つのエッチングパラメータは、基板２２０の外縁を囲む電極に印加することができる電圧である（図５及び以下の関連説明を参照）。これは、オーバーレイエラーを低減するためにエッチングプロセス（すなわち、基板２２０の外縁部におけるエッチング方向３５０）を変えるために変えることができるエッチングパラメータの一例である。同様の概念が、例えば、エッチング中に基板を囲む温度制御フォーカスリングに関する米国特許第６，７６７，８４４号、及び基板の表面全体に対して均一なエッチング速度を達成するためのエッジリング部材を開示する米国特許第２００６／００１６５６１号に開示されている。
エッチング誘起オーバーレイエラーの他の理由は、エッチング中に基板２２０の表面上の化学エッチング剤の濃度、エッチング中に基板２２０に存在する熱パターンの局所的な変動などを含み得る。エッチングパラメータを変えることによって、基板２２０の表面にわたるエッチング方向の変動を低減又は排除することができる。本発明は、エッチングパラメータを調整又は変更し、それによってエッチング誘起オーバーレイエラーを減少させる方法を提供する。
本発明は、エッチングステーション２２２上の少なくとも１つのエッチングパラメータを最適化することによって、オーバーレイエラー（非対称性及び／又は変位）におけるエッチングの寄与を大幅に低減（又はさらには排除）することを目的としている。この目的のために、基板２２０をエッチングする前後の測定値（例えばオーバーレイ）間の差のマップを使用することが考えである。このマップは、いかなるリソグラフィ装置２００及びマスクＭＡオーバーレイエラーの寄与から自由であり、エッチングステーション２２２からの寄与のみを含む。エッチングステーション２２０の補正能力に応じて、マップ内の差は減少及び／又は最小化されるか、又は（可能であれば）ゼロに減少される。結果として、ターゲットの非対称性ならびに基板２２０を横切る誘導シフトの両方を排除することができ、その結果、エッジ配置エラー性能が改善される。
本発明では、現像された基板２２０はエッチングステーション２２２に移動する前に計測装置２４０を通過する（経路４１０）。第１の測定は、エッチング前の基板２２０上の構造に関連する第１の測定基準の計測装置２４０を使用して行われる。第１の測定基準は、基板上の２つ以上の層の間の（例えば、下層３１０のパターンと物理的レジストパターン３４０の間の）オーバーレイエラー、基板２２０の１つの層の特徴（例えば下層３１０のパターン内の特徴の縁）と他の層の特徴（例えば物理的レジストパターン３４０の特徴）の縁との差に関するエッジの配置のエラー、特徴の所望の寸法と特徴の測定寸法（例えば限界寸法（ＣＤ））との間、又は基板２２０上の１つ以上の位置で測定される特性の非対称性のうちの１つ以上を示し得る。
第１の測定基準の単一の測定のみが行われてもよく、又は基板２２０上の異なる位置における第１の測定基準の複数の測定が行われてもよい。一実施形態では、基板２２０上の同じ位置で複数の測定を行うことができる。一実施形態では、第１の測定基準は、複数の個々の測定値に関する統計値である。統計量は、第１の測定基準のモデルへの第１の測定基準の適合、複数の個別測定の平均、複数の個別測定の標準偏差、複数の個々の測定値に適合した数学関数の１つ又はそれ以上であり得る。第１の測定は、基板２２０上の複数の構造上の第１の測定基準に対してなされてもよい。
一実施形態では、計測装置２４０からの計測結果２４２は、上述のように高度プロセス制御（ＡＰＣ）システム２５０で使用することができ、又は計測結果２４２が望ましいことを示す場合、製品を再加工のために流用することができる。そうでなければ、基板２２０はエッチングステーション２２２に進み、そこでエッチング制御装置２２３の制御下で基板２２０がエッチングされる。基板がエッチングされた後（エッチングステーション２２２を出た直後（経路４２０）、又はエッチング後洗浄及び／又はアニーリングステーション２２４を出た後（経路４２１）、又はさらに下流の処理装置２２６（経路４２２）の後、エッチングされた基板２３２／２３４は再び計測装置２４０に渡される。
次に、エッチング後の基板２３２／２３４上の構造に関連する第２の測定基準の第２の測定値が作られる。一実施形態では、第２の測定値は第１の測定値と同じ種類の測定値である。一実施形態では、第２のメトリックは、第１のメトリックと同じ種類のメトリックである。一実施形態では、第２の測定が行われる構造は、第１の測定が行われる構造と同じである。代替実施形態では、第２の測定が行われる構造は、第１の測定が行われる構造とは異なる構造である。第２の測定が第１の測定が行われる構造とは異なる構造で行われる場合、第１の測定と第２の測定での基板の位置は全く同じではないので、基板上の位置として第２の測定から第１の測定を差し引く前に、測定に関数を適合させることが必要であり得る。（第１の測定のために計測装置２４０内に配置されたときと、第２の測定のために計測装置２４０内に配置されたときとで基板の回転アライメントが異なるかもしれないので）第１の測定と第２の測定が同じ構造上で行われる場合であっても、追加的又は代替的に、第１及び第２の測定位置を共通のグリッドにマッピングすることが望ましい。
一実施形態では、第１の測定値は、下層３１０内のパターンと物理的レジストパターン３４０との間のオーバーレイエラーを示す測定値である。第２の測定値は、下層３１０内のパターンとデバイス層３２０内のパターンとの間のオーバーレイエラーの測定値である。測定は、第１の測定と第２の測定の両方について下層３１０内のパターンの同じ特徴に対して行われてもよく、又は下層３１０内のパターンの異なる特徴に対して行われてもよい。
一実施形態では、下層３１０内、物理的レジストパターン３４０内、及びデバイス層３２０内のパターン内の両方の特徴は、オーバーレイエラー（又は異なるメトリック）の測定のために特別に設計されたターゲット部分のパターンである。一実施形態では、第１及び第２の測定で使用される下層３１０、物理的レジストパターン３４０、及びデバイス層３２０内のパターンの両方における特徴は格子である。
好ましくは、第１及び第２の測定は同一基板上で行われるので、オーバーレイエラーにおける基板間のばらつきを考慮する必要はない。しかし、そうである必要はなく、エッチングの上流のプロセスから生じるオーバーレイエラーがエッチングから生じるオーバーレイエラーと比較して小さい場合、第１及び第２の測定は異なる基板上で行われ得る。これは、少なくとも１つのエッチングパラメータにおける粗い改善に特に適しているかもしれない。これは、第１の測定が行われる基板の後ろの基板がエッチングされる前に保持されずに第２の測定が第１の基板上で行われるので、スループットを増加させるという利点を有する。第１及び第２の測定が異なる基板上で行われる場合、第１及び第２の測定間の差が基板間のばらつきの結果であるかどうか、又はそれがエッチングステーションでのエッチングプロセスの影響に起因するかどうかを判断するためのさらなるステップを含むことが望ましい。
第２の測定の結果は、基板２２０が最初に計測ステーション２４０に渡される前に（すなわち、第１の測定で測定されるように）基板２２０に適用されるステップの影響、及びエッチングステーション２２０内でのエッチングプロセス（及び、上述のように基板が計測装置２４０に戻る前に通過する装置２２４、２２６内での任意のさらなる下流ステップ）によって導入されるそのメトリックに対する何らかの変化を含む。したがって、第１の測定値と第２の測定値との間の差は、第１の測定値と第２の測定値との間で基板に適用されるプロセスの影響を示し、特にエッチングステーション２２０におけるエッチングプロセスの測定基準への影響を示す。
一実施形態が図４に示されており、そこでは、オーバーレイエラーを示す第１の測定が、現像装置２１２を離れた後に基板２２０上で行われる（図４の最も左側の結果）。線の長さは、基板２２０上のその位置におけるオーバーレイエラーを示す。次に、基板２２０がエッチングステーション２２２でエッチングされた後に、第２の測定が基板２３２、２３４に対して行われる（図４の中央の結果）。2番目の測定から1番目の測定を削除することによって、図4の右側の結果が得られる。これらの結果は、現像装置２１２を出た後でかつ計測装置２４０に２回目に到達する前（すなわちエッチングされた後）に基板２２０上で実行されたプロセスのオーバーレイエラーに対する効果を示す。
第１の測定値と第２の測定値との間の差に基づいて、エッチング制御部２２３によって使用される少なくとも１つのエッチングパラメータは、後続の基板２２０上でエッチングを実行するために変更することができる。これは、計測装置２４０が第１の測定と第２の測定の結果（代替的に又は追加的に第１の測定と第２の測定の差又は少なくとも１つのエッチングパラメータの変更方法の指示）を、信号を介してエッチングコントローラ２２３に渡すことによって達成される。計測装置２４０からエッチングコントローラ２２３への信号は、ＡＰＣ２５０を介して及び／又は監視制御システム２３８を介して直接的又は間接的に経路指定されてもよい。
上述の方法は、第１の測定及び第２の測定を行うのに非破壊的な計測装置２４０を使用する。好ましくは、全プロセスは、例えば監視制御システム２３８の制御下で自動的に実行される。第１及び第２の測定は、（ハイスループットのために）多くの基板のうちの第１の基板に対してのみ行われてもよく、又は多かれ少なかれ実行されてもよい。一実施形態では、行われる第１及び第２の測定の頻度は、最新の第１及び第２の測定の間の差、及びその差が所定の最大の望ましい差を下回るかどうかに依存する。
この技術は、利用可能なエッチングパラメータを動的に調整し、それによってエッチングステーション２２２の構成要素のドリフト及び／又は磨耗の影響を軽減することによって、第１の測定値と第２の測定値との差を経時的に最小に保つために適用できる。
エッチングパラメータの変化の基礎となる第１及び第２の測定値間の差は、第１及び第２の測定値間の差の大きさ、第１及び第２の測定値間の非対称性、第１及び第２の測定の位置の差であってもよい。
第１の測定値及び第２の測定値は、回折ベースのオーバーレイ測定値であり得る。回折に基づくオーバーレイ測定の結果は、回折に基づくオーバーレイ測定が行われる基板の断面のＳＥＭ分析に基づいて較正されてもよい。
一実施形態では、計測装置は、入射放射の一次及び／又は高次回折パターンを測定することによって第一の測定及び第二の測定を行う。この目的のために、基板に１つ以上のテスト格子を設けてもよく、この格子において第１及び第２の測定基準の測定を計測装置によって行うことができる。第１の測定及び第２の測定は、同じ又は異なる波長の放射及び／又は同じ又は異なる偏光状態を使用して実行することができる。波長及び／又は偏光状態を変更することにより、異なるタイプの測定基準を測定することが可能になり得、例えば、非対称性は第１の波長及び／又は偏光で測定可能であり、第２の波長及び／又は偏光では測定できない。ゼロオーバーレイの場合、第１の測定値と第２の測定値との間の差は、あらゆる波長及びあらゆる偏光状態に対してゼロに向かう傾向があると予想される。
上記の方法では、第１及び第２の測定は非破壊的である。これは、プロセスが完全に自動化され得、そして基板の破壊を必要としないので好ましい。しかし、エッチングステーション２２０内のエッチングプロセスによって導入されたいくつかの種類の欠陥は、非破壊的な方法では検出できない可能性がある。例えば、縁部配置エラーは、それぞれの基板の断面の寸法及び／又は幾何学的測定値によって最もよく決定され得る。その場合、寸法及び／又は幾何学的測定を行うために、基板の断面を取り、顕微鏡、例えばスキャン型電子顕微鏡の下でそれを見ることが必要であり得る。
図４の例では、図４の右側に示されているように、第１の測定値（左側）と第２の測定値（中央）との間の差は、図４の右側で基板の縁で測定されたオーバーレイエラーの増加した差である。これは、図３を参照して説明したタイプのエッチング誘起オーバーレイエラーの結果であり得る。この差を減らす１つの方法は、例えば、エッチングステーション２２０でのエッチングプロセス中に基板Ｗの縁部の周りに配置された電極に印加される電圧を示すエッチングパラメータを変えることであり得る。
第１の測定値と第２の測定値との間の差に基づいてエッチングパラメータを変更する方法は、任意の方法で決定することができる。例えば、第１と第２の測定値との間の観察された差、並びに変更するエッチングパラメータ及び／又はエッチングパラメータの変更方法に関する規則は、複数の基板に対して第１と第２の測定を繰り返し、エッチングパラメータを変え第１の測定と第２の測定の差の変化を観察することによって実験的に決定できる。追加的又は代替的に、規則は１つ又は複数の理論的に基づく規則であり得る。
方法は、１つ以上のエッチングパラメータを変えることができ、エッチングパラメータを変えるための規則は、例えば差の大きさ若しくは位置、又は測定された非対称性の観点から例えば第１の測定値と第２の測定値との間の観察された差に応じて変わるエッチングパラメータについての規則を含むことができる。第１の測定基準及び第２の測定基準は、例えば複数の個々の測定値に関して統計的に基づいてもよい。
エッチングパラメータの変動を第１の測定と第２の測定との間の差に基づかせることに対する代替として、任意の適切な構造の特性に関連するエッチング後測定の排他的使用を使用することができる。例えば、リソグラフィ装置を使用した露光及びレジストの現像の後に、格子構造が基板上のレジストの層に形成される。エッチャーを用いた次のエッチング工程の後、格子構造が基板上の１つ以上の層に形成される。エッチングされた格子構造に対して行われた測定は、エッチングステップに関連したエッチングパラメータが正しいかどうか、又は適応が必要かどうかを明らかにすることができる。例えば、エッチングプロセス中に使用される電界３６０は、基板２２０の表面に完全に垂直なもの（基板２２０の中心にあるもの）から、基板２２０の縁において基板２２０の上面に対して垂直な方向に対して傾斜しているものまで様々であり得る。これは、長方形ではないエッチングされた格子構造の形成を引き起こし得、基本的に格子を形成する要素の側面（図３参照）は、基板の上面に対して垂直でない。これは、（上述したように）基板の異なる層内にある特徴の間のオーバーレイエラーを引き起こす。エッチングされた格子構造の非対称性を表す測定値を使用して、エッチングステップの１つ又は複数のパラメータを変更することができる。この場合の非対称性は、エッチングされた構造の長方形からのずれに関連している。例えば、エッチングされた格子構造の断面の幾何学的形状の測定は、電界３６０の方向を示す、基板の縁部における（プラズマ）エッチングの方向を明らかにすることができる。あるいは、エッチングされた格子構造に入射する放射の一次及び／又は高次回折パターンを測定することは、非対称性を決定するために使用され得る（スキャトロメトリと呼ばれる方法）。典型的には、エッチングされた構造の非対称性は、エッチングされた構造から回折された放射の回折次数（例えば、一次とマイナス一次との間）の間で強度の非対称を引き起こす。しかしながら、利用される測定方法は、回折パターン及び／又は断面の幾何学的形状の決定に限定されず、エッチング構造と関連する非対称測定値の再構成に適した任意の適切な測定方法及び／又は測定方法の結果が使用されてもよい。エッチングされた構造は典型的には格子構造であるが、任意の適切な構造、例えば、絶縁線、絶縁接点、構造の二次元アレイ、製品構造のいずれでもよい。
測定は、１つのエッチング構造のみに限定されず、基板上の複数の位置及び／又は複数の種類のエッチング構造（例えば、異なるピッチを有するエッチング格子構造）で行われる測定を含み得る。これにより、エッチング装置を制御する精度を向上させることができ、エッチングパラメータの決定された変化は、関心のある基板及び／又は関心のある構造に対して典型となる。
一実施形態では、基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法が開示され、この方法は、基板上のエッチングされた構造の測定を行うこと、及び測定結果の非対称性に基づいてエッチングパラメータを変更することを含む。
さらなる実施形態では、測定はスキャトロメトリに基づく。
図５〜図８及び以下の関連説明は、エッチングパラメータを変更するために規則を使用することができる１つの方法を説明している。実際、図５〜図８に関連して説明した方法は、第１の測定及び第２の測定を行う上述の方法と組み合わせて使用することができ、あるいは上述とは異なる方法で、測定ステップを必要とするエッチングパラメータを変更する方法に適用することができる。いずれにせよ、規則は、上述のように、差とエッチングパラメータとの間の所定の関係に関係し得る。一実施形態では、これらの規則は、後述するようにエッチングパラメータの変動に伴うエッチング誘起効果に関連する第１の変数の変動における傾向に関する。
図４に示されるように、スループットを増加させるために、第１及び第２の測定を主に又は排他的に基板の縁部分の周り、例えばエッチング誘起オーバーレイエラーが観察されると予想される場所で行うことが望ましい場合がある。
一実施形態では、エッチングパラメータは、第１の測定値と第２の測定値との間の差が所定の最小差よりも大きい場合にのみ変更される。
上記のプロセスは、必要に応じて何度も繰り返すことができる。一実施形態では、第１の測定値と第２の測定値との間の差が所定のレベル（ゼロに近い）に近づくまでプロセスが繰り返される。安定したエッチングステーション２２２の性能を保証するために、エッチングステーション２２０の（予想される）安定性に応じて所定の間隔（例えば時間ベース、又は基板数ベース）でのみプロセスを繰り返すことができる。所定の間隔は、第１の測定値と第２の測定値との間の最後に測定された差に応じて変わり得る。代替的に又は追加的に、所定の間隔は、統計的方法に基づいて、例えば第１の測定値と第２の測定値との間の差の経時的傾向に基づいて減少させることができる。追加又は代替の実施形態では、所定の間隔は、エッチングステーションのドリフトの直接的又は間接的な測定など、完全に異なる測定に基づいている。このようにして、エッチングステーション２２０内の構成要素の劣化を監視し、構成要素の劣化を補償するため、又は構成要素を交換する必要があることをオペレータに警告するためのステップをとることができる。そのような構成要素の１つは、限られた寿命を有する基板の外縁を囲む電圧リングである。
この方法を使用して、複数のエッチングパラメータを最適化することができる。例えば、第１の測定値と第２の測定値との間の差の性質を用いて、複数のエッチングパラメータのうちの特定のエッチングパラメータを変えるべきであり、残りのエッチングパラメータは変えないか異なる量だけ変えるべきである。
図５は、例えば基板Ｗの縁部における電界の方向を変えてエッチング方向を変えるために変えることができる１つのエッチングパラメータを概略的に示す（図３参照）。図５に示されているのは、基板Ｗと電極５００である。電極５００はリングの形をしている。電極５００は基板Ｗの縁部を囲む。電極５００には電気的バイアスが印加されてもよい。
図５の構成において変化し得る１つのエッチングパラメータは、基板Ｗの上面の平面に垂直な方向に基板Ｗから離れる電極５００の距離Ｈである。電極５００が使用中に摩耗するにつれて、最適距離Ｈは変わる。変えることができる他の又は代替のエッチングパラメータは、電極５００に印加される電気的バイアスである。
一実施形態では、エッチングパラメータを変更するときに、上述の第１の測定値と第２の測定値との差とエッチングパラメータとの間の所定の関係を使用することができる。この所定の関係を確立する一方法を以下に説明する。実際に、例えば電極５００の磨耗後に、エッチングパラメータを変更するために確立された関係を使用する方法が記載されている。
本発明者らは、距離Ｈの最適でない選択によって導入されたオーバーレイエラーをモデル化することが可能であると判断した。図６は、左側からの距離ｄの関数としてｙ軸上のオーバーレイエラーＯＶのモデルを示す。すなわち、エッチングプロセスから生じるオーバーレイエラーＯＶは、例えば図４を参照して上述した方法に従って測定され、測定されたオーバーレイエラーＯＶは、基板Ｗの縁部からの距離ｄの関数としてグラフ上にプロットされる。関数は、ｘ軸上の縁部からの距離ｄのグラフ上にプロットされたこのデータ及びｙ軸上のオーバーレイエラーＯＶにフィットし得る。関数は、１対ｅ距離（ｄ０）距離及び振幅ａを有する形態を有することができる。本発明者らは、１対ｅ距離が距離Ｈの関数として変化しないのに対して、振幅ａはＨと共に線形に変化することを見出した。これは、図６の右側のグラフの実験結果によって示される。
エッチングプロセスから生じる測定オーバーレイエラーＯＶをモデル化するために他のモデルを使用することができる。例えば、双曲線エッジモデルや３次Ｂスプラインモデルを用いてもよい。関数は指数関数的減衰である。一実施形態では、関数は、第１の変数を変えることによってデータに適合される。このようにして、第１の変数はエッチング誘起効果を表す（例えば、第１の変数はエッチング誘起効果の指紋を特徴付ける）。一実施形態では、第１の変数は振幅ａであり、これは基板Ｗ上の構造のメトリック（例えば、エッチングプロセスによって引き起こされるオーバーレイエラーＯＶ）の大きさを示す。
図６の右側からの図中の情報を使用して、エッチングパラメータの初期値（距離Ｈ１）を決定して、第１の変数の所望の値（振幅ａ）を得ることができる。図６のモデルの場合、これはゼロオーバーレイを示すのでゼロの振幅が望ましい。
関係を決定するために、エッチング前に第１の測定を行い、エッチング後に距離Ｈの異なる値で第２の測定を行う。これらのサンプルのそれぞれについて、第１の測定と第２の測定との差の結果を、基板Ｗの縁部からの距離ｄの関数としてエッチング誘起オーバーレイＯＶエラーを示すためにグラフ上にプロットすることができる（図６の左側のものと同じ）。モデルをこれらの実験結果に当てはめて、各基板についての（したがって、エッチングパラメータの様々な値、すなわち距離Ｈについての）最初の変数（振幅（ａ））を決定することができる。距離Ｈの異なる値における各測定の結果は、図６の右側に従ってグラフ上にプロットすることができる。
いくつかのエッチングプロセスが完了した後、電極５００が磨耗していることが予想される。そのような摩耗は、エッチングプロセスの変更によるオーバーレイエラーの組み込みをもたらすと予想される。意外にも、本発明者らは、電極５００の磨耗から生じるエッチング誘起オーバーレイエラーを補正するために、エッチング誘起オーバーレイエラーＯＶと非摩耗電極５００との間の所定の関係の結果を使用することが可能であることを見出した。これが行われる方法は、エッチングパラメータ（距離Ｈ）の変動と共に第１の変数（振幅ａ）（当然ながらエッチング誘起オーバーレイエラーの量に関連する）の変動における傾向を確立することによるものである。一実施形態では、傾向は、図６の右側のグラフにおける線の傾きであり得る。エッチング誘起オーバーレイエラーａＮの振幅が測定されと、距離Ｈを値Ｈｉ（Ｈパラメータの初期値）マイナス距離ＨＡ（これは未測定の電極５００を用いて新たに測定された振幅ａＮの結果として得られるはずの距離Ｈである）だけ増加すると仮定される。すなわち、距離ＨはＨＩ−ＨＡだけ増加する。したがって、電極フープ５００の磨耗によって引き起こされるオーバーレイエラーが減少する。したがって、後続の基板に対する基板エッチングプロセスのためのエッチングパラメータは、傾向によって予測される量（この場合は傾き）だけ変更されて、実際の第１の変数（振幅ａ）が第１の変数（オーバーレイ振幅の場合はゼロ）の所望の値に変化する。このプロセスは、例えば、所定の最大値を超える（エッチング誘起）オーバーレイエラーが測定されたときに追跡することができる。このプロセスが繰り返されると、電極５００が磨耗したにもかかわらず図６の関係（すなわち傾向又は勾配）が維持されると仮定される。
図7は、このアプローチで達成可能な成功を示す。図７の左側は、磨耗する前に最初は低い測定オーバーレイで動作していた磨耗電極５００を用いて距離Ｈに補正を適用する前に行われたオーバーレイ測定を示す。左側のプロットは、平面図で、第１の測定と第２の測定との間の差を示し（すなわち、図４の右側と同様のプロットである）、図７の左側のグラフは、プロットされたオーバーレイ測定値を基板Ｗの縁部からの距離ｄの関数（すなわち、図６の左側のグラフと同じであり、これもまた当てはめ関数を含む）を示す。第１の変数（振幅ａ）を計算し、その関係によって予測される量だけ次の基板に対する基板エッチングプロセスのための実際のパラメータを変化させて実際の第１の変数の変動がゼロになるようにすることにより、図7の右側の結果を得られた。図７の右側の平面図及びグラフの両方から分かるように、オーバーレイエラーは、以前に確立された関係に基づいてパラメータが変更される前と比較してはるかに減少している。
したがって、本発明者らは、経時的なエッチング誘起オーバーレイ誤差を補償する方法を見出した。
関数をオーバーレイデータに適合させるために、基板の縁部から離れるよりも基板の縁部に近い距離でより多くの測定が行われる場合、良好な結果が効率的に達成され得ることが分かった。図４は、本発明において使用され得る典型的な測定レイアウト及び分布を示す。
関係を確立し、その関係を使用してエッチングパラメータを変更する方法を、エッチングパラメータが電極５００から基板Ｗまでの距離Ｈであることに関連して説明したが、同じ方法を、電極５００に適用される電圧バイアス、基板Ｗにわたる熱パターン、エッチングプロセスで用いられるプラズマの化学濃度パターンを含むがこれに限定されない、他のエッチングパラメータに使用できる。
上述のように、（図４を参照して上述したように）それぞれエッチングの前後に第１及び第２の測定を用いてエッチング誘起オーバーレイエラーを決定し、第１及び第２の測定の間の差を計算する方法を用いて関係を確立できる。しかしながら、変数は、例えば基板の層の縁の特徴の他の層の縁の特徴に対する配置のエラー、特徴の所望の寸法と特徴（例えば限界寸法）の測定された寸法の間の差、基板上の一つ又はそれ以上の位置で測定された特性の非対称性、及び構造の第１層のエッチングによって引き起こされる所望の形状からの偏差、エッチング後にのみ測定、例えば限界寸法及び／又は非対称性の測定のような異なるエッチング誘起エラーを示し得る。
図６の実施形態では、関係は線形であると仮定されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、エッチングパラメータの変動を伴う基板上の構造のエッチングに関連する第１の変数の変動は他の任意の関数としてモデル化されてもよい。
一実施形態では、エッチングパラメータは、測定された実際の第１の変数が第１の変数の所望の値と所定の最大値を超えて異なる場合にのみ変更される。
エッチングパラメータの初期値Ｈｉ（距離Ｈ）を用いて次のエッチングと同じエッチングチャンバ内で、また関係に基づいてエッチングパラメータを変更した後のエッチングとして、関係を決定するためのエッチングを行うとして説明したが、必ずしもそうである必要はない。例えば、関係は所与のエッチングチャンバ内で決定され、他のエッチングチャンバ内に適用され得る。関係（すなわち、傾向又は勾配）は他のエッチングチャンバでも成り立つが、所与のエッチングパラメータに対する振幅はそうではないかもしれない。これは、所望のエッチングパラメータを達成するための関係を使用してエッチングパラメータの初期値を選択することが正確には不可能であり得ることを意味する。しかしながら、この関係は、第１の変数の所望の値をもたらすようにエッチングパラメータを調整するために使用することができる。
基板Ｗの結像中にリソグラフィ装置によってもたらされる効果を補償するためにエッチングプロセスを使用することができることが理解されよう。この場合、目標はエッチング効果をできるだけ低減することではなく、結像中にリソグラフィ装置によってもたらされる効果の少なくとも部分的な補正をもたらす所望のエッチングプロセスを得ることである。したがって、この方法は必ずしもエッチング誘発エラーを補償してそれらをできるだけ小さくするわけではないが、結像工程及びエッチング工程の両方から生じる基板Ｗの誤差を低減するために使用することができる。
本発明のさらなる実施形態は、以下の番号付けされた実施形態のリストに開示されている。
１．基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法であって、該方法は、
エッチングされる前に、基板上の構造に関連する第１のメトリックの第１の測定を行い、
エッチングされた後の基板上の構造に関連する第２のメトリックの第２の測定を行い、
第１の測定と第２の測定との間の差に基づいてエッチングパラメータを変更する、方法。
２．前記第１のメトリック及び前記第２のメトリックが、前記基板上の２つ以上の層の間のオーバーレイエラー、前記基板における前記１つの層の特徴の縁の基板の他の層の特徴に対する配置のエラー、特徴の所望の寸法と特徴の測定寸法との差、基板上の１つ以上の位置で測定された特性の非対称性のうちの１つ以上を示すメトリックである、実施形態１に記載の方法。
３．第１の測定及び第２の測定が主に基板の縁部の周囲で行われ、好ましくは第１の測定及び第２の測定が基板の縁部の周囲で排他的に行われる、実施形態１又は２に記載の方法。
４．エッチングパラメータが、基板にわたる熱パターン、エッチングプロセスで使用されるプラズマ中の化学物質濃度パターン、エッチングプロセス中に基板を囲む電界パターン、エッチングプロセス中に１つ以上の電極に印加される電圧のうちの１つ又は複数である、実施形態１、２又は３に記載の方法。
５．第１の測定及び第２の測定が非破壊的である、実施形態１〜４のいずれかに記載の方法。
６．第１の測定及び第２の測定が同じ基板上で行われる、実施形態１〜５のいずれかに記載の方法。
７．第１の測定及び第２の測定が異なる構造に対して行われる、実施形態１〜６のいずれかに記載の方法。
８．第１の測定が基板にわたる第１の複数の測定を含み、第２の測定が基板にわたる第２の複数の測定を含む、実施形態１〜７のいずれかに記載の方法。
９．機能を第１の複数の測定に適合させること、及び／又は機能を第２の複数の測定に適合させることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
１０．前記第１の複数の測定を共通グリッドに置き換えることと、前記第２の複数の測定を前記共通グリッドに置き換えることとをさらに含む、請求項８又は９に記載の方法。
１１．前記第１及び第２の測定が、入射放射線の第１及び／又は高次回折パターンを測定することを含む、実施形態１〜１０のいずれかに記載の方法。
１２．入射放射線の波長が第１の測定及び／又は第２の測定中に変化し、第１のメトリック及び／又は第２のメトリックが異なる時点での第１及び／又は高次回折パターンの差及び／又は入射放射の波長及び／又は偏光に基づいて決定される、実施形態１１の方法。
１３．第１及び第２の測定が、それぞれの基板の断面の寸法測定値及び／又は幾何学的測定値を含む、実施形態１〜１０のいずれかに記載の方法。
１４．差が所定の最小差よりも大きい場合、エッチングパラメータが変更される、実施形態１〜１３のいずれかに記載の方法。
１５．第１のメトリック及び／又は第２のメトリックが、複数の個々の測定に関する統計値である、実施形態１〜１４のいずれかに記載の方法。
１６．差が所定の最大差未満である場合、エッチングパラメータは変更されず、好ましくは、第１の測定と第２の測定との間に差がない場合、エッチングパラメータは変更されない、実施形態１〜１５のいずれかに記載の方法。
１７．変化が、差とエッチングパラメータとの間の所定の関係に基づいて行われる、実施形態１〜１６のいずれかに記載の方法。
１８．前記所定の関係が実験的に決定される、請求項１７に記載の方法。
１９．基板エッチングプロセスを使用して多数の基板をエッチングする方法であって、
エッチングパラメータを変更するために、多数の基板のうちの第１の基板を使用して実施形態１〜１８のいずれかに記載の方法を実行し、
変更されたエッチングパラメータを使用して、多数の基板のうちの残りの基板をエッチングする、エッチング方法。
２０．実施形態１９の基板エッチングプロセスを使用して多数の基板をエッチングする方法であって、さらに、間隔の後に２回目の実施形態１〜１８のいずれかの方法を実行することを含む方法。
２１．前記間隔は、予め決定された時間、予め決定されたエッチングする基板の数、測定により決定された期間、差に応じた期間の少なくとも何れか１つである、実施形態２０に記載の方法。
２２．第１の測定と第２の測定との間の差がエッチングパラメータの変更をもたらす場合には、第２の測定が行われる基板上でさらなるステップを実行することをさらに含む、実施形態１〜２１のいずれかに記載の方法。
２３．前記さらなるステップが、前記構造を再成形するステップである、請求項２２に記載の方法。
２４．実施形態１〜２３のいずれかに従って、１つ又は複数のプロセッサに測定システムを制御させて第１及び第２の測定を行い、基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更させるための機械可読命令を含むコンピュータプログラム製品。
２５．基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを制御する方法であって、
エッチング誘起効果を表す第１の変数とエッチングパラメータとの間の関係を提供し、
エッチングパラメータの初期値を決定し、
エッチングパラメータの初期値を用いて基板の第１のセットに対して基板エッチング処理を実行し、
第１セットの基板の基板上の実際の第１変数を決定し、その関係によって予測される量だけ後続の基板に対する基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更して、所望の基板エッチングプロセスをもたらす、方法。
２６．前記エッチングパラメータは、前記エッチングパラメータに対する前記対象の縁を囲む電極の位置、基板エッチングプロセス中の基板、基板エッチングプロセス中に基板の縁部を囲む電極に印加される電圧バイアス、を含む群から選択されたものである、実施形態２５に記載の方法。
２７．関係を提供することが、エッチング前に複数の基板について基板上の構造に関連する第１のメトリックを測定することと、エッチングパラメータの異なる値を用いて基板エッチングプロセスの後、複数の基板のそれぞれについて基板上の構造に関連する第２のメトリックを測定することと、各基板の第１の測定値と第２の測定値との差に関数を当てはめることとを含み、関数が変数として第１の変数を含む、実施形態２５又は２６に記載の方法。
２８．第１の測定及び第２の測定の各々が複数の個別の測定を含み、基板の縁部から測定位置までの半径方向距離が関数内の変数である、実施形態２７に記載の方法。
２９．測定値が主に基板の縁部の周囲で行われ、好ましくは測定値の数が基板の中心からの距離の増加に伴って増加する、実施形態２７又は２８に記載の方法。
３０．関数が、基板の縁部から測定位置までの半径方向距離ｄにわたって１で乗算された第１の変数の形を有する、実施形態２７、２８又は２９に記載の方法。
３１．前記第１のメトリックが、前記基板上の２つ以上の層の間のオーバーレイエラー、前記基板の１つの層の前記特徴の縁に対する前記基板の他の層の特徴の縁の配置におけるエラー、特徴の所望の寸法と特徴の測定寸法との間の差、基板上の複数の位置で測定された特性の非対称性、望ましい形からの偏差のうちの１つ以上を示すメトリックである、実施形態２７、２８、２９又は３０に記載の方法。
３２．提供するステップの基板エッチングプロセスによるエッチングが、実行するエッチングプロセスが行われるエッチングチャンバとは異なるエッチングチャンバ内で行われる、実施形態２７から３１のいずれかに記載の方法。
３３．関係が線形であると仮定される、実施形態２５から３２のいずれかに記載の方法。
３４．基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法であって、
基板のエッチング構造を測定し、
測定結果の非対称性に基づいてエッチングパラメータを変更する、方法。
３５．測定がスキャトロメトリに基づく、実施形態３４に記載の方法。
〔結論〕
上述の異なるステップは、パターニングシステム内の１つ又は複数のプロセッサ上で動作するそれぞれのソフトウェアモジュールによって実施することができる。これらのプロセッサは、既存のリソグラフィ装置制御ユニットの一部、又はこの目的のために追加された追加のプロセッサであり得る。一方、ステップの機能は、必要に応じて単一のモジュール又はプログラムに組み合わせることができ、あるいはそれらを異なるサブステップ又はサブモジュールに細分するか又は組み合わせることができる。
本発明の一実施形態は、アライメントセンサによって得られた位置データ内の特性を認識し、上述のように補正を適用する方法を記述する１つ又は複数の一連の機械可読命令を含むコンピュータプログラムを使用して実施することができる。このコンピュータプログラムは、例えば図２の制御装置ＬＡＣＵ２０６内、又は他の何らかの制御装置内で実行することができる。そのようなコンピュータプログラムを記憶させたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）を提供することもできる。
本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）、紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、及びイオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含むすべての種類の電磁放射を包含する。
「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々な種類の光学部品のいずれか１つ又はその組合せを指すことができる。
本発明の広さ及び範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。

Claims (15)

  1. 基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法であって、
    エッチング前に基板上の構造に関連する第１のメトリックの第１の測定を行い、
    エッチング後の基板上の構造に関連する第２のメトリックの第２の測定を行い、
    第１の測定及び第２の測定の差に基づいてエッチングパラメータを変更することを含み、
    第１のメトリック及び第２のメトリックは、基板上の２つ以上の層の間のオーバーレイエラー、基板の１つの層の特徴の縁に対する基板の別の層の特徴の縁に対する配置のエラー、基板上の１つ以上の位置で測定された特徴の特性の非対称性の１つ以上を含む、方法。
  2. 第１の測定及び第２の測定が主に基板の縁部の周囲で行われ、好ましくは第１の測定及び第２の測定が基板の縁部の周囲で排他的に行われる、請求項１に記載の方法。
  3. エッチングパラメータが、基板にわたる熱パターン、エッチングプロセスで使用されるプラズマ中の化学物質濃度パターン、エッチングプロセス中に基板を囲む電界パターン、エッチングプロセス中に１つ以上の電極に印加される電圧のうちの１つ又は複数である、請求項１に記載の方法。
  4. 第１の測定が基板にわたる第１の複数の測定を含み、第２の測定が基板にわたる第２の複数の測定を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記第１及び第２の測定が、入射放射線の第１及び／又は高次回折パターンを測定することを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 入射放射線の波長が第１の測定及び／又は第２の測定中に変化し、第１のメトリック及び／又は第２のメトリックが異なる時点での第１及び／又は高次回折パターンの差及び／又は入射放射の波長及び／又は偏光に基づいて決定される、請求項５に記載の方法。
  7. 第１及び第２の測定値が、それぞれの基板の断面の寸法測定値及び／又は幾何学的測定値を含む、請求項１に記載の方法。
  8. 第１のメトリック及び／又は第２のメトリックが、複数の個々の測定に関する統計値である、請求項１に記載の方法。
  9. 差が所定の最大差未満である場合、エッチングパラメータは変更されず、好ましくは、第１の測定と第２の測定との間に差がない場合、エッチングパラメータは変更されない、請求項１に記載の方法。
  10. 基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを制御する方法であって、
    エッチング誘起効果を表す第１の変数とエッチングパラメータとの間の関係を提供し、
    エッチングパラメータの初期値を決定し、
    エッチングパラメータの初期値を用いて基板の第１のセットに対して基板エッチング処理を実行し、
    第１セットの基板の基板上の実際の第１変数を決定し、その関係によって予測される量だけ後続の基板に対する基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更して、所望の基板エッチングプロセスをもたらす、方法。
  11. 前記エッチングパラメータは、前記エッチングパラメータに対する前記対象の縁を囲む電極の位置、基板エッチングプロセス中の基板、基板エッチングプロセス中に基板の縁部を囲む電極に印加される電圧バイアス、を含む群から選択されたものである、請求項１０に記載の方法。
  12. 関係を提供することが、エッチング前に複数の基板について基板上の構造に関連する第１のメトリックを測定することと、エッチングパラメータの異なる値を用いて基板エッチングプロセスの後、複数の基板のそれぞれについて基板上の構造に関連する第２のメトリックを測定することと、各基板の第１の測定値と第２の測定値との差に関数を当てはめることとを含み、関数が変数として第１の変数を含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 第１の測定及び第２の測定の各々が複数の個別の測定を含み、基板の縁部から測定位置までの半径方向距離が関数内の変数である、請求項１２に記載の方法。
  14. 基板エッチングプロセスのエッチングパラメータを変更する方法であって、
    基板のエッチング構造を測定し、
    測定結果の非対称性に基づいてエッチングパラメータを変更する、方法。
  15. 測定値がスキャトロメトリに基づく、請求項１４に記載の方法。
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