DE102004004597A1 - Method for measuring a structure formed on semiconductor wafer e.g. for manufacture of integrated circuits, involves use of raster electron microscope with electron beam source and detector - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung einer Struktur auf einem Halbleiterwafer mit einem Rasterelektronenmikroskop. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Anordnung zur Vermessung einer Struktur mit einem Rasterelektronenmikroskop und einem Halbleiterwafer.The The invention relates to a method for measuring a structure a semiconductor wafer with a scanning electron microscope. The invention concerns about it In addition, an arrangement for measuring a structure with a scanning electron microscope and a semiconductor wafer.
Zur Herstellung integrierter Schaltungen werden üblicherweise auf Halbleiterwafern mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften versehene Schichten aufgebracht und jeweils lithographisch strukturiert. Ein lithographischer Strukturierungsschritt kann darin bestehen, einen photoempfindlichen Resist aufzutragen, diesen mit einer gewünschten Struktur für die betreffende Ebene zu belichten und zu entwickeln, sowie anschließend die somit entstandene Resist-Maske in die unterliegende Schicht in einem Ätzschritt zu übertragen.to Integrated circuit fabrication is commonly done on semiconductor wafers provided with different electrical properties layers applied and each lithographically structured. A lithographic Structuring step may consist of a photosensitive Apply Resist, this with a desired structure for the relevant Level to illuminate and develop, and then the thus resulting resist mask in the underlying layer in an etching step transferred to.
Mit den stetig ansteigenden Integrationsdichten integrierter Schaltungen erhöhen sich auch die Anforderungen an die Maßhaltigkeit einer auf das Halbleitersubstrat zu projizierenden Struktur. Insbesondere dann, wenn bereits Vorebenen in unterliegenden Schichten, z. B. in einem lithographischen Projektionsschritt, übertragen wurden, müssen immer striktere Toleranzgrenzen bezüglich der gegenseitigen Ausrichtung der aktuell auf das Substrat zu projizierenden Struktur relativ zu den Strukturen der genannten Vorebenen berücksichtigt werden, um die Funktionsfähigkeit der Schaltung zu gewährleisten.With the ever increasing integration densities of integrated circuits increase also the requirements for dimensional accuracy of a on the semiconductor substrate to be projected structure. Especially if already pre-levels in underlying layers, eg. In a lithographic projection step have to ever stricter tolerance limits with respect to mutual alignment the structure currently being projected onto the substrate relative to the structures of the aforementioned preliminary levels are taken into account to the functioning to ensure the circuit.
Die fortschreitende Miniaturisierung in der Halbleitertechnologie erlaubt auch die Herstellung immer leistungsfähigerer elektronischer Bausteine. So können heutzutage beispielsweise dynamische Zugriffsspeicher (DRAM) hergestellt werden, die eine Vielzahl von Speicherzellen enthalten. Speicherzellen von DRAMs werden üblicherweise in Form einer Matrix auf einem Halbleiterwafer angeordnet. Die Speicherzellen bestehen normalerweise aus je einem Speicherkondensator und je einem Auswahltransistor. Bei einem Lese- bzw. Schreibvorgang wird der Speicherkondensator mit einer elektrischen Ladung, die einen jeweiligen Datenwert anspricht, über den Auswahltransistor be- bzw. entladen. Hierzu wird der Auswahlwahltransistor mit Hilfe einer Bit- und einer Wortleitung adressiert.The progressive miniaturization in semiconductor technology also the production of increasingly powerful electronic components. So can For example, dynamic random access memory (DRAM) is nowadays being manufactured which contain a plurality of memory cells. Memory cells of DRAMs usually become arranged in the form of a matrix on a semiconductor wafer. The memory cells usually consist of one storage capacitor and one each Selection transistor. In a read or write operation is the Storage capacitor with an electrical charge, which is a respective Data value responds via the Loading or discharging selection transistor. For this purpose, the selection selection transistor addressed with the aid of a bit line and a word line.
Im Zuge immer kleiner werdender Strukturauflösungen hat sich bei der Ausbildung der Speicherzellen ein Aufbau etabliert, bei dem die innere und äußere Kondensatorelektrode des Speicherkondensators in einem tiefen Graben angeordnet werden. Die innere Kondensatorelektrode bildet den Speicherknoten der Speicherzelle und wird üblicherweise durch Auffüllen des tiefen Grabens mit einem leitfähigen Füllmaterial hergestellt. Bei diesem als sogenannter Grabenkondensator bekannten Aufbau wird mittels einer leitfähigen Brücke ein Anschluss der inneren Kondensatorelektrode zum Auswahltransistor erzeugt. Der Auswahltransistor ist häufig als planarer Transistor zwischen den tiefen Gräben des Speicherzellenfeldes ausgebildet.in the The ever-decreasing pattern resolution has become more and more important during the training the memory cells established a structure in which the inner and outer capacitor electrode of the storage capacitor can be arranged in a deep trench. The inner capacitor electrode forms the storage node of the memory cell and becomes common by filling up the deep trench made with a conductive filler. at this known as a so-called trench capacitor construction is by means of a conductive bridge a connection of the inner capacitor electrode to the selection transistor generated. The selection transistor is often a planar transistor between the deep trenches the memory cell array formed.
Dichte Linien-Spalten-Muster, wie sie etwa im Bereich der Herstellung von dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) gebildet werden, weisen beispielsweise Linienbreiten von 70, 90 oder 110 nm auf. Für den lithographischen Projektionsschritt eines solchen Schaltungsmusters wird üblicherweise ein Waferscanner oder Waferstepper verwendet.density Line-column patterns, such as those in the field of manufacture of dynamic random access memories (DRAM) are formed, have, for example, line widths of 70, 90 or 110 nm. For the lithographic projection step of such a circuit pattern becomes common a wafer scanner or wafer stapler used.
Bei fortschrittlichen Technologien mit hoher Strukturauflösung, beispielsweise bei der 90 nm oder 70 nm Prozesslinie, weisen der Bereich, der dem Auswahltransistor zugeordnet ist, und der Bereich der tiefen Gräben häufig die gleichen Abmessungen auf. Während der Herstellung eines Speicherzellenfeldes werden oftmals die für die photolithographische Projektion charakteristischen Parameter, wie z. B. die Belichtungsdo sis, die Schärfeeinstellung oder der Beleuchtungsmodus des Projektionsapparates, sehr genau kontrolliert, um eine hohe Maßhaltigkeit bei der Projektion des Musters der tiefen Gräben auf die Oberfläche des Substrats zu erreichen. Um die Zahl der Speicherzellen auf einem DRAM zu steigern, werden das Muster der Gräben, oder allgemein von Linien-Spalten-Mustern, mit minimalen Abmessungen ausgeführt. Zur Überwachung der Herstellungsqualität werden diese als kritische Abmessungen (critical dimension, CD) bezeichnete Strukturen regelmäßig, beispielsweise mit einem Rasterelektronenmikroskop, kontrolliert.at advanced technologies with high structural resolution, for example at the 90nm or 70nm process line, assign the range to the select transistor is assigned, and the area of the deep trenches often the same dimensions. While The production of a memory cell array are often those for the photolithographic Projection characteristic parameters, such. B. the Exposure Do you sis, the sharpness setting or the illumination mode of the projection apparatus, very accurate controlled to a high dimensional accuracy Projection of a pattern of deep trenches on a surface of Reach substrate. To the number of memory cells on one To increase DRAM, the pattern of the trenches, or in general of line-column patterns, will be minimal Dimensions executed. For monitoring the manufacturing quality these are called critical dimensions (CD) designated structures regularly, for example with a scanning electron microscope, controlled.
Bei einem Rasterelektronenmikroskop werden die von einer Elektronenquelle emittierten Elektronen, die von der Oberfläche des Halbleiterwafers gestreut werden, in einem Detektor nachgewiesen. Dadurch erhält man ein unterschiedliches Intensitätsprofil, je nachdem, ob die Elektronen an einer ebenen oder einer strukturierten Oberfläche gestreut werden. Allgemein erzeugen Teile von Oberflächen, die jeweils einen gleichen Winkel zum einfallenden Elektronenstrahl aufweisen, ein nahezu identisches Intensitätsprofil im Detektor. Üblicherweise erfolgt die Auswertung der so gewonnenen Intensitätsprofile mit Hilfe einer Mustererkennungsvorrichtung, die das vom Detektor zur Verfügung gestellte Intensitätsprofil nach bekannten Strukturen absucht und vermisst. Diese vollautomatische Vermessung wird üblicherweise mit einem Computer, beispielsweise einem Mikroprozessor, durchgeführt.at In a scanning electron microscope, those from an electron source emitted electrons scattered from the surface of the semiconductor wafer be detected in a detector. This gives you one different intensity profile, depending on whether the electrons are on a plane or a textured one surface be scattered. Generally, parts of surfaces that produce each an equal angle to the incident electron beam have a nearly identical intensity profile in the detector. Usually the evaluation of the intensity profiles thus obtained takes place with the help of a pattern recognition device, that of the detector to disposal Asked intensity profile after searches and misses known structures. This fully automatic Surveying is usually with a computer, such as a microprocessor performed.
Ein in diesem Zusammenhang bisher wenig beachtetes Problem besteht darin, dass bei einem Speicherzellenfeld, dessen Linien-Spalten-Muster gleiche Abmessungen aufweisen, eine automatische Zuordnung von Gräben und Spalten nur sehr schwierig durchzuführen ist. Insbesondere weisen der Bereich des Bodens der Spalten und der Bereich der ebenen Oberseiten außerhalb der Spalten nahezu das gleiche Intensitätssignal auf, da diese Bereiche jeweils den gleichen Winkel zur Elektronstrahlquelle aufweisen. Um die Signale aus Bereichen innerhalb und außerhalb der Spalten unterscheiden zu können, muss der Halbleiterwafer relativ zum Elektronenstrahl sehr präzise ausgerichtet werden. Damit bewirkt man, dass ein Messfenster des Elektronenstrahlmikroskops in einem genau definierten Bereich liegt und keine Verschiebung relativ zu den Spalten aufweist. Bei fortschrittlichen Herstellungsverfahren, beispielsweise bei Strukturauflösungen kleiner als 100 nm, ist dies jedoch schwierig.One problem that has received little attention in this context is that in the case of a memory cell array, its line-column pattern have the same dimensions, an automatic assignment of trenches and columns is very difficult to perform. In particular, the area of the bottom of the columns and the area of the flat tops outside the columns have almost the same intensity signal, since these areas each have the same angle to the electron beam source. In order to distinguish the signals from areas inside and outside the columns, the semiconductor wafer must be aligned very precisely relative to the electron beam. This causes a measuring window of the electron microscope to lie in a precisely defined area and has no displacement relative to the gaps. However, in advanced manufacturing processes, such as pattern resolutions less than 100 nm, this is difficult.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Probleme zu überwinden und ein Verfahren anzugeben, sowie eine Anordnung zu schaffen, die eine zuverlässige Vermessung einer periodischen Struktur auf einem Halbleiterwafer ermöglichen.It It is therefore an object of the invention to overcome the above-mentioned problems and to provide a method and an arrangement to provide a reliable one Measuring a periodic structure on a semiconductor wafer enable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Vermessung einer periodischen Struktur auf einem Halbleiterwafer mit einem Rastelektronenmikroskop gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit einer Struktur, umfassend mehrere äquidistant beabstandete Vorsprünge, zwischen denen Spalten auf der Vorderseite des Halbleiterwafers ausgebildet sind, wobei die Spalten, die alle eine im wesentlichen gleiche Breite aufweisen, im wesentlichen parallel zueinander in einem jeweiligen Abstand ausgeführt sind, der im wesentlichen gleich der Breite der Spalten ist;
- – Bereitstellen eines Rasterelektronenmikroskops, das eine Elektronenstrahlquelle und einen Detektor umfasst;
- – Bereitstellen eines Substrathalters, der geeignet ist, den Halbleiterwafer aufzunehmen, und der geeignet ist, den Halbleiterwafer im Rasterelektronenmikroskop relativ zur Elektronenstrahlquelle auszurichten;
- – Ablegen des Halbleiterwafers auf dem Substrathalter;
- – Bestrahlen der Vorderseite des Halbleiterwafers in einem Messfenster mit einem Elektronenstrahl aus einer ersten Richtung;
- – Detektieren der an der Struktur im Messfenster gestreuten Elektronen mit dem Detektor, um ein erstes Intensitätsprofil der gestreuten Elektronen als erstes Messergebnis zu bestimmen;
- – Kippen des Elektronenstrahls in eine zweite Richtung, die mit der ersten Richtung einen Kippwinkel einschließt;
- – Bestrahlen der Vorderseite des Halbleiterwafers mit der Struktur mit dem Elektronenstrahl aus der zweiten Richtung;
- – Detektieren der gestreuten Elektronen im Detektor, um ein zweites Intensitätsprofil der gestreuten Elektronen als zweites Messergebnis zu bestimmen; und
- – Bestimmen der Kanten der Spalten aus dem Unterschied des erstes Intensitätsprofils und des zweiten Intensitätsprofils.
- Providing a semiconductor wafer having a structure comprising a plurality of equidistant spaced protrusions between which gaps are formed on the front side of the semiconductor wafer, the gaps all having a substantially equal width being substantially parallel to each other at a respective pitch; is substantially equal to the width of the columns;
- Providing a scanning electron microscope comprising an electron beam source and a detector;
- - Providing a substrate holder, which is adapted to receive the semiconductor wafer, and which is adapted to align the semiconductor wafer in the scanning electron microscope relative to the electron beam source;
- - depositing the semiconductor wafer on the substrate holder;
- - irradiating the front side of the semiconductor wafer in a measuring window with an electron beam from a first direction;
- Detecting the electrons scattered on the structure in the measuring window with the detector in order to determine a first intensity profile of the scattered electrons as a first measurement result;
- Tilting the electron beam in a second direction including a tilt angle with the first direction;
- - irradiating the front side of the semiconductor wafer with the structure with the electron beam from the second direction;
- Detecting the scattered electrons in the detector to determine a second intensity profile of the scattered electrons as the second measurement result; and
- Determining the edges of the columns from the difference of the first intensity profile and the second intensity profile.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich zwei Messergebnisse, wobei das erste Messergebnis durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl aus einer ersten Richtung und das zweite Messergebnis durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl aus einer zweiten Richtung erzielt wird. Die erste Richtung und die zweite Richtung schließen einen Kippwinkel ein, was dazu führt, dass die Kanten des Linien-Spalten-Musters unter verschiedenem Winkel von dem Elektronenstrahl getroffen werden. Damit ergeben sich unterschiedliche Intensitätsprofile zwischen dem ersten und dem zweiten Messergebnis, so dass aus dem Unterschied beider Intensitätsverläufe auf die Lage der Kanten des Linien-Spalten-Musters zurückgeschlossen werden kann. Dadurch ergibt sich eine ambiguitätsfreie Vermessung der Kanten des Spaltenmusters.By the inventive method result in two measurement results, with the first measurement result Irradiate with an electron beam from a first direction and the second measurement result by irradiation with an electron beam is achieved from a second direction. The first direction and close the second direction a tilt angle, which causes the edges of the line-column pattern are at different angles from be hit by the electron beam. This results in different intensity profiles between the first and the second measurement result, so that from the Difference of both intensity gradients the location of the edges of the line-column pattern has been deduced can be. This results in an ambiguity-free measurement of the edges of the column pattern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt des Kippens des Elektronenstrahls dadurch ausgeführt, dass der Substrathalter relativ zum Elektronenstrahl um den Kippwinkel gekippt wird.According to one preferred embodiment the step of tilting the electron beam is performed by the substrate holder relative to the electron beam by the tilt angle is tilted.
Gemäß dieser Vorgehensweise läßt sich auf einfache Weise ein Elektronenstrahl aus einer ersten und einer zweiten Richtung erzeugen, da Rasterelektronenmikroskope häufig einen kippbaren Elektronenstrahl aufweisen.According to this Procedure can be in a simple way, an electron beam of a first and a generate second direction, since scanning electron microscopes often a have tiltable electron beam.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt des Kippens des Elektronenstrahls dadurch ausgeführt, dass die Elektronenstrahlquelle relativ zum Substrathalter um den Kippwinkel gekippt wird.According to one another preferred embodiment For example, the step of tilting the electron beam is performed by the electron beam source relative to the substrate holder by the tilt angle is tilted.
Gemäß dieser Vorgehensweise lässt sich das Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl aus einer ersten Richtung und aus einer zweiten Richtung auf einfache Weise dadurch erreichen, dass der Substrathalter mit einem einfachen Kippmechanismus versehen wird. Ein auf diese Weise modifizierter Aufbau kann nahezu mit allen kommerziell erhältlichen Rasterelektronenmikroskopen kombiniert werden.According to this Course of action the irradiation with an electron beam from a first Direction and from a second direction in a simple way Achieve that substrate holder with a simple tilting mechanism is provided. A structure modified in this way can be almost with all commercially available Scanning electron microscopes are combined.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt des Kippens des Elektronenstrahls so ausgeführt, dass der Kippwinkel weniger als 2° beträgt.According to another preferred embodiment, the step of tilting the electron beam is carried out so that the tilt angle Weni ger than 2 °.
Gemäß dieser Vorgehensweise wird die Einfallsrichtung des auf das Substrat des Halbleiterwafers treffenden Elektronenstrahls nur geringfügig geändert. Damit sind keine Modifikationen, beispielsweise in der Elektronenstrahloptik, die die Tiefenschärfe der Abbildung des Elektronenstrahls auf die Oberseite des Halbleiterwafers beeinflussen können, notwendig.According to this Proceeding will be the direction of incidence of the substrate on the Semiconductor wafer striking electron beam only slightly changed. In order to are not modifications, for example in electron beam optics, the depth of field the image of the electron beam on the top of the semiconductor wafer can influence, necessary.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt des Kippens des Elektronenstrahls so ausgeführt, dass der Kippwinkel ungefähr 0,5° beträgt.According to one another preferred embodiment For example, the step of tilting the electron beam is performed so that the tilt angle about 0.5 °.
Gemäß dieser Vorgehensweise wird sichergestellt, dass nur kleine Verschiebungen des Elektronenstrahls in die zweite Richtung ausgeführt werden müssen. Dadurch müssen keine Justiersequenzen der Elektronenstrahlquelle zum Substrathalter nach dem Kippen ausgeführt werden, insbesondere kann sichergestellt werden, dass das Messfenster der ersten und der zweiten Messung übereinstimmen.According to this Procedure ensures that only small shifts of the electron beam in the second direction must be performed. Thereby have to no adjustment sequences of the electron beam source to the substrate holder executed after tilting In particular, it can be ensured that the measurement window the first and second measurements match.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Richtung senkrecht zur Vorderseite des Halbleiterwafers gewählt.According to one preferred embodiment the first direction perpendicular to the front side of the semiconductor wafer selected.
Eine Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, der senkrecht zur Oberfläche des zu bestrahlenden Objekts ausgeführt wird, ist eine übliche Anordnung bei einem Rasterelektronenmikroskop. Somit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise durchführen.A Irradiation with an electron beam perpendicular to the surface of the executed to be irradiated object is is a common one Arrangement with a scanning electron microscope. Thus can be the inventive method perform in a simple manner.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens des Halbleiterwafers das Bereitstellen eines auf der Vorderseite des Halbleiterwafers angeordneten Speicherzellenfeldes mit Gräben für Grabenkondensatoren und Kontaktlöchern, wobei das Speicherzellenfeld im Bereich der Grabenkondensatoren und/oder Kontaktlochebenen die Struktur mit Spalten bildet.According to one another preferred embodiment The step of providing the semiconductor wafer comprises Providing one arranged on the front side of the semiconductor wafer Memory cell array with trenches for trench capacitors and contact holes, wherein the memory cell array in the region of the trench capacitors and / or contact hole planes forming the structure with columns.
Gemäß dieser Vorgehensweise lässt sich das Verfahren für einen dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff anwenden, bei dem bei fortschrittlichen Herstellungsverfahren häufig Grabenkondensatoren eingesetzt werden, die äquidistant beabstandet sind.According to this Course of action the procedure for apply dynamic random access memory trench capacitors commonly used in advanced manufacturing processes be used, the equidistant are spaced.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Spalten mit einer Breite von kleiner als 110 nm vorgesehen.According to one another preferred embodiment the columns are provided with a width of less than 110 nm.
Gemäß dieser Vorgehensweise lässt sich das Verfahren bei Speicherzellenfeldern anwenden, deren Strukturauflösung so gering ist, dass eine Positionierung des Substrathalters in einem Messfenster nur mit sehr großen Schwierigkeiten durchführbar ist.According to this Course of action the method applies to memory cell arrays whose structure resolution is so low is that a positioning of the substrate holder in one Measuring window only with very large Difficulties are feasible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Spalten mit einer Breite von ungefähr 70 nm vorgesehen.According to one another preferred embodiment For example, the columns are provided with a width of about 70 nm.
Gemäß dieser Vorgehensweise lässt sich das Verfahren bei modernsten Herstellungsverfahren von Speicherzellenfeldern anwenden.According to this Course of action The process is based on state-of-the-art production processes of memory cell arrays apply.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden nach dem Schritt des Bestimmens der Kanten der Spalten folgende Schritte ausgeführt:
- – Zurückkippen des Elektronenstrahls um den Kippwinkel;
- – Verschieben des Halbleiterwafers auf dem Substrathalter, um den Halbleiterwafer in einem weiteren Messfenster auszurichten;
- – Bestrahlen der Oberfläche des Halbleiterwafers in dem anderen Messfenster mit dem Elektronenstrahl aus der ersten Richtung;
- – Detektieren der Spalten im weiteren Messfenster gestreuten Elektronen mit dem Detektor, um ein drittes Intensitätsprofil der gestreuten Elektronen als drittes Messergebnis zu bestimmen; und
- – Bestimmen der Abmessungen der Struktur anhand des dritten Intensitätsprofils.
- - tilt back the electron beam by the tilt angle;
- - Moving the semiconductor wafer on the substrate holder to align the semiconductor wafer in another measuring window;
- - irradiating the surface of the semiconductor wafer in the other measurement window with the electron beam from the first direction;
- - Detecting the columns scattered in the further measurement window scattered electrons with the detector to determine a third intensity profile of the scattered electrons as the third measurement result; and
- - Determining the dimensions of the structure based on the third intensity profile.
Gemäß dieser Vorgehensweise wird das erste Messergebnis und das zweite Messergebnis dazu verwendet, den Halbleiterwafer in einem weiteren Messfenster auszurichten. Dieses weitere Messfenster kann so gewählt werden, dass es dem durch die Lageungenauigkeit beim Verschieben des Halbleiterwafers auf dem Substrathalter ursprünglich angepeilten Messfenster entspricht. Das Vermessen der Abmessungen der Struktur mit den Spalten erfolgt anhand des dritten Intensitätsprofils. Dies kann besonders vorteilhaft bei einer automatischen Mustererkennung eingesetzt werden, da die automatische Mustererkennung oftmals von einem vorherbestimmten Referenzmuster ausgeht, das innerhalb des Messfensters angeordnet werden muß.According to this The procedure becomes the first measurement result and the second measurement result used the semiconductor wafer in another measurement window align. This additional measurement window can be chosen that it is due to the inaccuracy of position when moving the semiconductor wafer originally on the substrate holder corresponds to the targeted measurement window. Measuring the dimensions The structure with the columns is based on the third intensity profile. This can be particularly advantageous in automatic pattern recognition be used, since the automatic pattern recognition often of assumes a predetermined reference pattern within the measuring window must be arranged.
Die Aufgabe wird auch durch eine Anordnung zur Vermessung einer periodischen Struktur mit einem Rasterelektronenmikroskop und einem Halbleiterwafer gelöst, die folgendes umfasst:
- – einen Halbleiterwafer mit einer Struktur umfassend mehrere äquidistant beabstandete Spalten, die auf der Vorderseite des Halbleiterwafers ausgebildet sind, wobei die Spalten, die alle eine im wesentlichen gleiche Breite aufweisen, im wesentlichen parallel zueinander in einem jeweiligen Abstand ausgeführt sind, der im wesentlichen gleich der Breite der Spalten ist;
- – ein Substrathalter auf dem der Halbleiterwafer abgelegt ist, wobei der Substrathalter geeignet ist, den Halbleiterwafer aufzunehmen und den Halbleiterwafer in einem Rasterelektronenmikroskop relativ zu einem Elektronenstrahl;
- – ein Rasterelektronenmikroskop, das Mittel zum Bestrahlen der Vorderseite des Halbleiterwafers in einem Messfenster mit dem Elektronenstrahl und Mittel zum Detektieren der an der Struktur in dem Messfenster gestreuten Elektronen umfasst; und
- – Mittel zum Kippen des Elektronenstrahls.
- A semiconductor wafer having a structure comprising a plurality of equidistantly spaced columns formed on the front side of the semiconductor wafer, the columns all having a substantially equal width being substantially parallel to each other at a respective pitch substantially equal to that of FIG Width of the columns is;
- A substrate holder is deposited on which the semiconductor wafer, wherein the substrate holder is adapted to receive the semiconductor wafer and the half conductor wafer in a scanning electron microscope relative to an electron beam;
- A scanning electron microscope comprising means for irradiating the front side of the semiconductor wafer in a measuring window with the electron beam and means for detecting the electrons scattered on the structure in the measuring window; and
- - Means for tilting the electron beam.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.preferred Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In show the drawing:
Das
Verfahren zur Vermessung einer periodischen Struktur auf einem Halbleiterwafer
mit einem Rasterelektronenmikroskop nach der Erfindung wird im Folgenden
anhand eines Flussdiagramms, das in
Ausgangspunkt
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist ein Halbleiterwafer mit einer periodischen Struktur, wie in
Der
Halbleiterwafer
Eine
Ausführungsform
dieser Struktur
Ebenso
weisen Speicherzellenfelder von DRAMs Kontaktlöcher auf, die beispielsweise
zum Anschluss des Auswahltransistors an eine darüber liegende Metall-Leitung
vorgesehen sind. Das Speicherzellenfeld bildet somit als weiteres
Beispiel im Bereich der Kontaktlochebenen die Struktur
Das
Rasterelektronenmikroskop
Der
Substrathalter
In
einem ersten Schritt
Im
nächsten
Schritt
Im
nächsten
Schritt
Anschließend erfolgt
im nächsten
Schritt
Danach
werden im nächsten
Schritt
In
Eine
Bestimmung der Abmessung der Struktur wäre anhand dieses Messergebnisses
für eine periodische
Struktur sehr schwierig. Insbesondere führt – wie eingangs erwähnt – eine geringe
Fehljustage des Substrathalters
Im
nächsten
Schritt
Das
Kippen des Elektronenstahls kann auf mehrere Arten durchgeführt werden.
Zum einen ist es möglich,
den Substrathalter
Unabhängig davon,
wie das Kippen des Elektronenstrahls durchgeführt wird, ist es jedoch wichtig,
dass das Messfenster nicht verschoben wird. Dazu ist es notwendig,
dass sich der gedachte Drehpunkt auf der Oberseite des Halbleiterwafers
befindet. Andernfalls würde
das Kippen auch zu einer Verschiebung des Messfensters führen. Kommerzielle Rasterelektronenmikroskop
weisen oftmals eine Möglichkeit
auf, die Elektronenstrahlquelle
Im
nächsten
Schritt
Nachfolgend
werden als nächster
Schritt
In
Im
nächsten
Schritt
Wie
oben erwähnt,
wird das Messfenster zur Bestimmung des ersten Intensitätsprofils
Das
Verfahren gemäß der Erfindung
ermöglicht
eine einfache Bestimmung der Abmessungen der Spalten
In
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens werden nach dem Schritt
Das
Messfenster zur Bestimmung des erstes Intensitätsprofils
Zuerst
erfolgt, wie in
Durch
Verschieben des Halbleiterwafers
Nachfolgend
wird im Schritt
Anschließend werden
im Schritt
Das
in Zusammenhang mit der
Durch
das Verfahren gemäß
- 55
- HalbleiterwaferSemiconductor wafer
- 1010
- Strukturstructure
- 1212
- Spaltecolumn
- 1414
- Breite der Spaltewidth the column
- 1616
- Abstand der Spaltedistance the column
- 1818
- SeitenwandSide wall
- 2020
- Rasterelektronenmikroskopscanning Electron Microscope
- 2222
- Elektronenstrahlquelleelectron beam source
- 2424
- Detektordetector
- 2525
- Fokussiereinrichtungfocusing
- 2626
- Substrathaltersubstrate holder
- 2828
- Elektronenstrahlelectron beam
- 3030
- erstes Intensitätsprofilfirst intensity profile
- 3232
- Kippwinkeltilt angle
- 3434
- zweites Intensitätsprofilsecond intensity profile
- 3636
- gestreute Elektronenscattered electrons
- 38,38
- 38', 38" Intensitätsmaximum38 ', 38 "intensity maximum
- 4040
- Bereich des BodensArea of the soil
- 4242
- Bereich der ebenen OberseiteArea the flat top
- 100100
- bis 128 Verfahrensschritteto 128 process steps
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004004597A DE102004004597B4 (en) | 2004-01-29 | 2004-01-29 | Method for measuring a structure on a semiconductor wafer with a scanning electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
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