JP2003347377A - 測定波形の信号プロセスによる変則フォトレジスト線／間隔プロファイル検出 - Google Patents
測定波形の信号プロセスによる変則フォトレジスト線／間隔プロファイル検出Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体層上に形成されたパターン・フィーチ
ャを解析するための半導体製造自動化手法を提供する。 【解決手段】 少なくとも１つのパターン・フィーチャ
は、振幅変調波形信号および近接間隔特性を生成するた
めに走査される。信号処理は、振幅変調波形信号のプロ
ファイルに基づいて、既知のパターン・フィーチャを抽
出するために、インライン計算情報によって、この波形
上で自動的に実行される。前記抽出された波形セグメン
トは、前記波形が、半導体層の正規または変則パターン
・フィーチャを示すか否かを決定するために、既知の幾
何学形状を条件とする。
ャを解析するための半導体製造自動化手法を提供する。 【解決手段】 少なくとも１つのパターン・フィーチャ
は、振幅変調波形信号および近接間隔特性を生成するた
めに走査される。信号処理は、振幅変調波形信号のプロ
ファイルに基づいて、既知のパターン・フィーチャを抽
出するために、インライン計算情報によって、この波形
上で自動的に実行される。前記抽出された波形セグメン
トは、前記波形が、半導体層の正規または変則パターン
・フィーチャを示すか否かを決定するために、既知の幾
何学形状を条件とする。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は概して、半導体製造分野に関す
る。具体的には、本発明は線幅度量衡（線幅メトロジ
ー）を用いたパターンフィーチャを伴う半導体表面解析
方法に関する。
る。具体的には、本発明は線幅度量衡（線幅メトロジ
ー）を用いたパターンフィーチャを伴う半導体表面解析
方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】半導体の製造は、ウェーハ・ロット上で
実行される多くの重要な処理ステップから成っている。
組立プロセスは、フレームワークまたはネットワークの
製造において通信するツールを使用する。このネットワ
ークは、製造モデルスクリプトソフトウェアにともない
プロセス制御システムを確立する。このシステムにおけ
るプロセスを通じて半導体材料が組み立てられることに
よって、品質に関するデータが収集される。このシステ
ムにおいて、たびたび起こるプロセスのエラーは典型的
なものであり、このエラーは、半導体材料の臨界寸法に
おいてかなりの不整合を起こす。
実行される多くの重要な処理ステップから成っている。
組立プロセスは、フレームワークまたはネットワークの
製造において通信するツールを使用する。このネットワ
ークは、製造モデルスクリプトソフトウェアにともない
プロセス制御システムを確立する。このシステムにおけ
るプロセスを通じて半導体材料が組み立てられることに
よって、品質に関するデータが収集される。このシステ
ムにおいて、たびたび起こるプロセスのエラーは典型的
なものであり、このエラーは、半導体材料の臨界寸法に
おいてかなりの不整合を起こす。
【０００３】ウェーハが一旦、パターン・フィーチャ
（パターンの形状的特徴）を有すると、半導体表面の品
質解析は線幅度量衡を用いて実行される。製造の問題は
たびたび、フィーチャの側壁の低品質に帰着される。さ
らに、フィーチャの底の残留物、およびスカムの量が必
要最低限になるのが望ましい。基板上のフィーチャの数
およびフィーチャの複雑さが増大することによって、こ
の方法はユーザが特定する臨界寸法が一貫性と正確性が
達成されることを保証するために開発されなければなら
ない。エラーの減少の必要性は、また、半導体デバイス
のためのより小さな臨界寸法の技術促進の実質的な増進
となる。
（パターンの形状的特徴）を有すると、半導体表面の品
質解析は線幅度量衡を用いて実行される。製造の問題は
たびたび、フィーチャの側壁の低品質に帰着される。さ
らに、フィーチャの底の残留物、およびスカムの量が必
要最低限になるのが望ましい。基板上のフィーチャの数
およびフィーチャの複雑さが増大することによって、こ
の方法はユーザが特定する臨界寸法が一貫性と正確性が
達成されることを保証するために開発されなければなら
ない。エラーの減少の必要性は、また、半導体デバイス
のためのより小さな臨界寸法の技術促進の実質的な増進
となる。
【０００４】1つのアプローチは、逸脱したプロファイ
ルの既知のマスターデータベースと波形プロファイルの
臨界寸法とを比較するためにソフトウェアを利用するこ
とである。このアプローチでは、臨界寸法の起こりうる
全ての欠陥は、スケールおよび形状両方の完全な範囲を
データベース内に記録し保管されなければならない。各
波形は、使用される技術および測定ツールに特有のもの
である。 データベースは、各構造および基板のために
積極的に維持される。ソフトウェアは、データベース内
にあるものと、全ての信号プロファイルとの間で任意の
相関関係を識別することができる。検出は、全ての信号
相関を必要とし、復元された形状と同じようにスケール
における変動に一致しなくても良い。この解決法は、高
度の間違った検出を出す結果となる。不適当な実行によ
り、この方法は製造設備には導入されない。
ルの既知のマスターデータベースと波形プロファイルの
臨界寸法とを比較するためにソフトウェアを利用するこ
とである。このアプローチでは、臨界寸法の起こりうる
全ての欠陥は、スケールおよび形状両方の完全な範囲を
データベース内に記録し保管されなければならない。各
波形は、使用される技術および測定ツールに特有のもの
である。 データベースは、各構造および基板のために
積極的に維持される。ソフトウェアは、データベース内
にあるものと、全ての信号プロファイルとの間で任意の
相関関係を識別することができる。検出は、全ての信号
相関を必要とし、復元された形状と同じようにスケール
における変動に一致しなくても良い。この解決法は、高
度の間違った検出を出す結果となる。不適当な実行によ
り、この方法は製造設備には導入されない。
【０００５】他の伝統的なイン・ライン測定は、半導体
プロファイルに関係なく、フォトレジスト線幅を測定す
る。しかしながら、プロファイルは、パターン移動に強
く影響を及ぼし、小型デバイス構造の中で明らかにされ
る必要がある。本発明は、変則プロファイルの評価を可
能にし、偏差マグニチュードのランクを付け、そして、
本発明は、ロットがエッチングに委ねられる前に、ルー
トを修正するイン・ライン測定システムを可能にする。
プロファイルに関係なく、フォトレジスト線幅を測定す
る。しかしながら、プロファイルは、パターン移動に強
く影響を及ぼし、小型デバイス構造の中で明らかにされ
る必要がある。本発明は、変則プロファイルの評価を可
能にし、偏差マグニチュードのランクを付け、そして、
本発明は、ロットがエッチングに委ねられる前に、ルー
トを修正するイン・ライン測定システムを可能にする。
【０００６】
【発明の概要】本発明の目的は、半導体製造プロセスの
合理化し、生産歩留まり率を増加させ、より高い精度の
必要性を解決し、そして、人間の関与の必要性を少なく
するように、自動プロセスによってプロセス信頼性／再
現性を誘導することである。
合理化し、生産歩留まり率を増加させ、より高い精度の
必要性を解決し、そして、人間の関与の必要性を少なく
するように、自動プロセスによってプロセス信頼性／再
現性を誘導することである。
【０００７】本発明の第２の目的は、線幅度量衡信号プ
ロセスを利用したパターン・フィーチャを有する半導体
表面の受容性を自動的に決定する方法を提供することで
ある。
ロセスを利用したパターン・フィーチャを有する半導体
表面の受容性を自動的に決定する方法を提供することで
ある。
【０００８】本発明の第３の目的は、線間の間隔が十分
にクリアにならないスカムの欠陥を認知し、対応するも
のである。
にクリアにならないスカムの欠陥を認知し、対応するも
のである。
【０００９】本発明の第４の目的は、広範囲の技術に対
する普遍的な適用可能性、測定ツールを供給し、そし
て、形状およびスケール両方のプロセス変動から独立し
た既知の信号特性へのカーブ・フィット関数の適用を記
述した方法の適用を介したプロセス制御システムを提供
するものである。
する普遍的な適用可能性、測定ツールを供給し、そし
て、形状およびスケール両方のプロセス変動から独立し
た既知の信号特性へのカーブ・フィット関数の適用を記
述した方法の適用を介したプロセス制御システムを提供
するものである。
【００１０】また、本発明の他の目的は、 特殊なフィ
ーチャの存在を決定するために既知の幾何学形状を利用
することによって、特殊なフィーチャを検出するスケー
ル独立数値的関与に依存した正規の波形プロファイルを
「修得」することが必要でない解決法を提供することで
ある。
ーチャの存在を決定するために既知の幾何学形状を利用
することによって、特殊なフィーチャを検出するスケー
ル独立数値的関与に依存した正規の波形プロファイルを
「修得」することが必要でない解決法を提供することで
ある。
【００１１】本発明によって記載された方法は、線幅度
量衡を利用した半導体表面の品質を解析するために既知
のカーブ・フィット関数のような幾何学形状を採用する
ことによって半導体製造のためのプロセスの自動化を可
能することである。これは、半導体層上に作られたパタ
ーン・フィーチャを解析することで実現される。少なく
とも１つのパターン・フィーチャは線の振幅変調波形信
号および近接間隔特性を生成するために走査される。信
号プロセスは、振幅変調波形信号のプロファイルに基づ
いた既知のパターン・フィーチャを抽出するためのイン
・ライン計算ソースによって、この波形上に自動的に実
行される。ソフトウェアが分類を実行することによっ
て、プロセスが自動化される。抽出された波形セグメン
トは、パターン・フィーチャ品質の受容性に直接的に関
係する半導体層上の正規または変則のパターン・フィー
チャを示すか否かを決定するために、カーブ・フィット
関数を条件とする。いったん波形が処理されている多く
のウェーハを分類することは、次のプロセスまたは再加
工に配置されることとなる。
量衡を利用した半導体表面の品質を解析するために既知
のカーブ・フィット関数のような幾何学形状を採用する
ことによって半導体製造のためのプロセスの自動化を可
能することである。これは、半導体層上に作られたパタ
ーン・フィーチャを解析することで実現される。少なく
とも１つのパターン・フィーチャは線の振幅変調波形信
号および近接間隔特性を生成するために走査される。信
号プロセスは、振幅変調波形信号のプロファイルに基づ
いた既知のパターン・フィーチャを抽出するためのイン
・ライン計算ソースによって、この波形上に自動的に実
行される。ソフトウェアが分類を実行することによっ
て、プロセスが自動化される。抽出された波形セグメン
トは、パターン・フィーチャ品質の受容性に直接的に関
係する半導体層上の正規または変則のパターン・フィー
チャを示すか否かを決定するために、カーブ・フィット
関数を条件とする。いったん波形が処理されている多く
のウェーハを分類することは、次のプロセスまたは再加
工に配置されることとなる。
【００１２】
【発明の詳細な記述】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）およ
び相似線幅度量衡ツール（相似線幅メトロジーツール）
は、半導体製造プロセスにおいて臨界寸法（ＣＤ：ｃｒ
ｉｔｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）データを得るため
に、一般的に利用されている。いったんデータが得られ
ると、処理されている半導体材料の性質に対して、正確
に解析されなければならない。測定ツールから得られた
簡単な表示データによって、オペレータが問題を検出す
ることは難しく、非効率的である。デバイスの小型化、
構成の制限が厳しくなるにつれて、製造プロセス中にウ
ェーハをテストするための方法は重要となってきてい
る。効率化、およびよりよい精度の要求は、本発明にお
いて半導体表面評価プロセスについて記述することによ
って表現される。
び相似線幅度量衡ツール（相似線幅メトロジーツール）
は、半導体製造プロセスにおいて臨界寸法（ＣＤ：ｃｒ
ｉｔｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）データを得るため
に、一般的に利用されている。いったんデータが得られ
ると、処理されている半導体材料の性質に対して、正確
に解析されなければならない。測定ツールから得られた
簡単な表示データによって、オペレータが問題を検出す
ることは難しく、非効率的である。デバイスの小型化、
構成の制限が厳しくなるにつれて、製造プロセス中にウ
ェーハをテストするための方法は重要となってきてい
る。効率化、およびよりよい精度の要求は、本発明にお
いて半導体表面評価プロセスについて記述することによ
って表現される。
【００１３】ＳＥＭは、走査されている表面の各増分か
らのイオン・ビーム反射で表示されるデータを形成す
る。このデータは、イオン反射の強度を示す信号の振幅
を示す図３に示されるタイプのアナログ信号に変換され
る。反射強度変動は、材料および表面上のフィーチャの
深さに依存する。イオンは、コーナの上部および側表面
の両方から逃げるので、平坦な表面は、コーナよりも反
射が少ない傾向にある。凹の側壁内のイオンの捕捉によ
り、凹内の反射は衰える。
らのイオン・ビーム反射で表示されるデータを形成す
る。このデータは、イオン反射の強度を示す信号の振幅
を示す図３に示されるタイプのアナログ信号に変換され
る。反射強度変動は、材料および表面上のフィーチャの
深さに依存する。イオンは、コーナの上部および側表面
の両方から逃げるので、平坦な表面は、コーナよりも反
射が少ない傾向にある。凹の側壁内のイオンの捕捉によ
り、凹内の反射は衰える。
【００１４】本明細書記載の方法は、イオン・ビーム反
射強度のアナログ信号の代表値に適用される線幅度量衡
（線幅メトロジー）を利用した半導体表面品質を解析す
るための、既知の幾何学形状の数学的表現を採用するこ
とによって、半導体製造プロセスを自動化する方法であ
る。フォトレジストのようなパターン・フィーチャを有
する半導体表面は、少なくとも１つのパターン・フィー
チャを走査して、走査された波形信号を生成することに
よって解析される。波形信号のセグメントは、パターン
・フィーチャの特徴的表面部分に対応する。これらの信
号セグメントは、複数の既知の幾何学形状の内の一つの
既知の幾何学形状を利用して処理されて、パターン・フ
ィーチャの受容性が解析される。このことにより、半導
体材料の表面品質を決定するプロセスを自動的に行うこ
とができる。受容性は、「正規」の状態の受け入れられ
るべき波形のケースに合致する。反対に、受容性は、受
け入れられるべきでないものとして、「変則」波形のケ
ースと合致する。既知の幾何学形状はカーブ・フィット
関数として見なされる。正規波形の検出は、ウェーハ・
ロットを有効にし、製造を継続させる、受け入れられる
べき品質を有していることとなる。変則波形が検出され
ると、劣った品質のウェーハのウェーハ・ロットは、次
のプロセス・リソースの運用に先立って中断されること
となり、品質装置の製造歩留まりは増加することとな
る。
射強度のアナログ信号の代表値に適用される線幅度量衡
（線幅メトロジー）を利用した半導体表面品質を解析す
るための、既知の幾何学形状の数学的表現を採用するこ
とによって、半導体製造プロセスを自動化する方法であ
る。フォトレジストのようなパターン・フィーチャを有
する半導体表面は、少なくとも１つのパターン・フィー
チャを走査して、走査された波形信号を生成することに
よって解析される。波形信号のセグメントは、パターン
・フィーチャの特徴的表面部分に対応する。これらの信
号セグメントは、複数の既知の幾何学形状の内の一つの
既知の幾何学形状を利用して処理されて、パターン・フ
ィーチャの受容性が解析される。このことにより、半導
体材料の表面品質を決定するプロセスを自動的に行うこ
とができる。受容性は、「正規」の状態の受け入れられ
るべき波形のケースに合致する。反対に、受容性は、受
け入れられるべきでないものとして、「変則」波形のケ
ースと合致する。既知の幾何学形状はカーブ・フィット
関数として見なされる。正規波形の検出は、ウェーハ・
ロットを有効にし、製造を継続させる、受け入れられる
べき品質を有していることとなる。変則波形が検出され
ると、劣った品質のウェーハのウェーハ・ロットは、次
のプロセス・リソースの運用に先立って中断されること
となり、品質装置の製造歩留まりは増加することとな
る。
【００１５】図１の半導体ウェーハ処理システムの簡単
なブロック図１００は、本発明のプロセス自動化のため
の少なくともいくつかの説明である。コンピュータ・シ
ステム１０５、１０７は、プロセスと連動しており、半
導体ウェーハとしての測定ツールが処理される。ステッ
パまたはエッチ・プロセス・ツールのようなプロセス・
ツール１０１、１０３および臨界寸法測定ツール（例え
ば、走査電子顕微鏡）のような測定ツール１０２、１０
４は、ネットワーク通信リンク１０６を介して、コンピ
ュータ・システム１０５と連動している。通信は、複数
の制御入力信号およびデータを包含している。コンピュ
ータ・システム１０５は、製造プロセスを制御するた
め、および適切なデータを収集するためのソフトウェア
を利用する。
なブロック図１００は、本発明のプロセス自動化のため
の少なくともいくつかの説明である。コンピュータ・シ
ステム１０５、１０７は、プロセスと連動しており、半
導体ウェーハとしての測定ツールが処理される。ステッ
パまたはエッチ・プロセス・ツールのようなプロセス・
ツール１０１、１０３および臨界寸法測定ツール（例え
ば、走査電子顕微鏡）のような測定ツール１０２、１０
４は、ネットワーク通信リンク１０６を介して、コンピ
ュータ・システム１０５と連動している。通信は、複数
の制御入力信号およびデータを包含している。コンピュ
ータ・システム１０５は、製造プロセスを制御するた
め、および適切なデータを収集するためのソフトウェア
を利用する。
【００１６】このシステムの代用的な製造フローは、プ
ロセス・ツールＡ１０１を対象としたライン１０６上の
制御入力信号をサポートする。このステージにおけるウ
ェーハ製造の一部において、測定ツールＡ１０２は、通
信リンク１０６を介してコンピュータ・システム１０５
（例えば、制御装置）にデータを入力提供する。望まし
い実施例では、コンピュータ・システム１０５は、測定
ツールＡ１０２および任意の先行プロセスによって要求
されたプロセスデータに応答して、プロセス・ツールＡ
１０１によって、製造プロセスが実行されることに対し
てフィードバック制御調整を生成する能力がある制御ア
ルゴリズムを使用する。製造フローは、測定ツールｎ１
０４と結びついているプロセス・ツールｎ１０３によっ
て示されたウェーハ製造の追加ステージのための反復的
な方法において継続する。
ロセス・ツールＡ１０１を対象としたライン１０６上の
制御入力信号をサポートする。このステージにおけるウ
ェーハ製造の一部において、測定ツールＡ１０２は、通
信リンク１０６を介してコンピュータ・システム１０５
（例えば、制御装置）にデータを入力提供する。望まし
い実施例では、コンピュータ・システム１０５は、測定
ツールＡ１０２および任意の先行プロセスによって要求
されたプロセスデータに応答して、プロセス・ツールＡ
１０１によって、製造プロセスが実行されることに対し
てフィードバック制御調整を生成する能力がある制御ア
ルゴリズムを使用する。製造フローは、測定ツールｎ１
０４と結びついているプロセス・ツールｎ１０３によっ
て示されたウェーハ製造の追加ステージのための反復的
な方法において継続する。
【００１７】半導体ウェーハ処理システム１００の次の
検査は、図２に示される。本発明の望ましい実施例で
は、臨界寸法（ＣＤ）測定ツールとして、走査電子顕微
鏡が用いられる。走査電子顕微鏡２０２は、電子ビーム
チャネル２０１を成形し、プロセスが実行されるための
特殊なレンズ２０４、２０６を含むハウジング２０３を
包含する。高圧供給装置２００は、電子ビーム・コラム
を介して電力を供給する。レンズ用電源装置２０５は、
電子ビームを制御して、電子制御装置２０８上に配置さ
れているウェーハ２０７に衝突させる。真空システム２
０９を介して、ハウジング２０３内が真空に保たれる。
電子は、収集され、回路２１０を通して、像を形成する
制御装置１０５内に送られる。制御装置１０５は、像を
処理し、形状およびスケールを計算する。プロセス・ツ
ールＡ１０１への調整は、識別されて、制御装置１０５
を介して通信され得ることとなる。制御装置１０５は、
走査回路２１２および倍率制御装置２１１をも制御す
る。
検査は、図２に示される。本発明の望ましい実施例で
は、臨界寸法（ＣＤ）測定ツールとして、走査電子顕微
鏡が用いられる。走査電子顕微鏡２０２は、電子ビーム
チャネル２０１を成形し、プロセスが実行されるための
特殊なレンズ２０４、２０６を含むハウジング２０３を
包含する。高圧供給装置２００は、電子ビーム・コラム
を介して電力を供給する。レンズ用電源装置２０５は、
電子ビームを制御して、電子制御装置２０８上に配置さ
れているウェーハ２０７に衝突させる。真空システム２
０９を介して、ハウジング２０３内が真空に保たれる。
電子は、収集され、回路２１０を通して、像を形成する
制御装置１０５内に送られる。制御装置１０５は、像を
処理し、形状およびスケールを計算する。プロセス・ツ
ールＡ１０１への調整は、識別されて、制御装置１０５
を介して通信され得ることとなる。制御装置１０５は、
走査回路２１２および倍率制御装置２１１をも制御す
る。
【００１８】当業者に良く知られているように、パター
ン・コンダクタの線幅および線間隔度量衡のような線幅
臨界寸法またはＣＤ測定は、スケーリングとして知られ
る、フィーチャの実際のサイズに対して振幅変調波形ま
たは強度信号に対応するかどうか試みるものである。振
幅変調波形信号の形式の強度信号は、通常可視化され、
プロファイルまたは波形として処理される。ＣＤ線幅度
量衡は、半導体層上に生成されたフォトレジスト・フィ
ーチャのようなパターン・フィーチャの実際のスケール
またはサイズを、線幅度量衡装置から生成された強度信
号に適応させる。このことは、パターン・フィーチャを
走査することおよび、線のようにパターン・フィーチャ
から反射された検出電子の関数としての振幅変調波形信
号を生成することを遂行させる。伝統的な線幅度量衡
は、概して、パターン・フィーチャ形状変動によって起
こされる影響を無視する。しかしながら、形状は、半導
体ウェーハの次のプロセスにおける逆の影響によって、
しばしば決定されてしまうことがある。
ン・コンダクタの線幅および線間隔度量衡のような線幅
臨界寸法またはＣＤ測定は、スケーリングとして知られ
る、フィーチャの実際のサイズに対して振幅変調波形ま
たは強度信号に対応するかどうか試みるものである。振
幅変調波形信号の形式の強度信号は、通常可視化され、
プロファイルまたは波形として処理される。ＣＤ線幅度
量衡は、半導体層上に生成されたフォトレジスト・フィ
ーチャのようなパターン・フィーチャの実際のスケール
またはサイズを、線幅度量衡装置から生成された強度信
号に適応させる。このことは、パターン・フィーチャを
走査することおよび、線のようにパターン・フィーチャ
から反射された検出電子の関数としての振幅変調波形信
号を生成することを遂行させる。伝統的な線幅度量衡
は、概して、パターン・フィーチャ形状変動によって起
こされる影響を無視する。しかしながら、形状は、半導
体ウェーハの次のプロセスにおける逆の影響によって、
しばしば決定されてしまうことがある。
【００１９】図３および４は、決定されるパターン・フ
ィーチャのＣＤ線幅の走査プロファイルを描いた適切に
調整された波形信号である。図３および４は、「正規」
な強度トレース波形を示している。この波動トレース・
セグメント３０１は、コンダクタ・ライン・フィーチャ
を表し、波動トレース・セグメント３０２は、線間の間
隔フィーチャを表している。実際のウェーハ・フィーチ
ャの寸法は、通常はミクロンであるが、描画寸法は、ｘ
軸３０３、４０２はインチで描画されている。正規強度
トレース波形は、垂直に近い波形セグメント３００によ
って、間隔の側壁を完全に形成しているように描画され
ている。各間隔の底は、理想的にフラットであり、この
場合は既知の幾何学形状を含む円４００の円弧に相当す
る凸の形状を有する波形セグメント４０３によって特徴
づけられている。この、既知の幾何学形状は、波形を解
析するために利用される。正規波形における既知の特徴
的な例は、次のものを含む。 ・例えば、垂直に近く形成し、擬似的に平行である間隔
フィーチャ側壁波形セグメント３００。 ・円と関連づけられるか、適切な形状およびサイズを示
す動径ベクトル４０１によって定義される凸の円弧の特
性がある間隔フィーチャ底波形セグメント４０３。
ィーチャのＣＤ線幅の走査プロファイルを描いた適切に
調整された波形信号である。図３および４は、「正規」
な強度トレース波形を示している。この波動トレース・
セグメント３０１は、コンダクタ・ライン・フィーチャ
を表し、波動トレース・セグメント３０２は、線間の間
隔フィーチャを表している。実際のウェーハ・フィーチ
ャの寸法は、通常はミクロンであるが、描画寸法は、ｘ
軸３０３、４０２はインチで描画されている。正規強度
トレース波形は、垂直に近い波形セグメント３００によ
って、間隔の側壁を完全に形成しているように描画され
ている。各間隔の底は、理想的にフラットであり、この
場合は既知の幾何学形状を含む円４００の円弧に相当す
る凸の形状を有する波形セグメント４０３によって特徴
づけられている。この、既知の幾何学形状は、波形を解
析するために利用される。正規波形における既知の特徴
的な例は、次のものを含む。 ・例えば、垂直に近く形成し、擬似的に平行である間隔
フィーチャ側壁波形セグメント３００。 ・円と関連づけられるか、適切な形状およびサイズを示
す動径ベクトル４０１によって定義される凸の円弧の特
性がある間隔フィーチャ底波形セグメント４０３。
【００２０】図５および６は、変則トレース波形のＣＤ
線幅が決定することができるプロファイルを描画する変
則トレース波形のセグメントを示している。ｘ軸に沿っ
た描画寸法５０３はインチで示される。波形は、現在の
状態をコンダクタ線の間が十分にクリアでない間隔の欠
陥である「スカム」または「フッティング」として当業
者に良く知られているように示される。波形セグメント
は、コンダクタ線に相当する時間間隔５０１によって表
される。間隔５０１間の波形セグメントは、ラインの形
状を生成するためにエッチングされたコンダクタ線間の
間隔に相当する。ここで留意すべきは、プロファイルセ
グメント５０４は、細い底セグメント５０２に向かうに
従って細くなるので、５００の幅は、底の５０２の幅よ
りも広い。さらに、図６によって更に明らかなことは、
各間隔セグメント・プロファイルの底は、凹であり、Ｕ
の形状のプロファイル６００によって特徴づけられる。
線幅が決定することができるプロファイルを描画する変
則トレース波形のセグメントを示している。ｘ軸に沿っ
た描画寸法５０３はインチで示される。波形は、現在の
状態をコンダクタ線の間が十分にクリアでない間隔の欠
陥である「スカム」または「フッティング」として当業
者に良く知られているように示される。波形セグメント
は、コンダクタ線に相当する時間間隔５０１によって表
される。間隔５０１間の波形セグメントは、ラインの形
状を生成するためにエッチングされたコンダクタ線間の
間隔に相当する。ここで留意すべきは、プロファイルセ
グメント５０４は、細い底セグメント５０２に向かうに
従って細くなるので、５００の幅は、底の５０２の幅よ
りも広い。さらに、図６によって更に明らかなことは、
各間隔セグメント・プロファイルの底は、凹であり、Ｕ
の形状のプロファイル６００によって特徴づけられる。
【００２１】間隔および線のパターンの種類のための変
則波形における既知の特性の例は、以下のもの包含す
る。 ・間隔フィーチャが、正の放物線形状のような既知の幾
何学形状６００に適合すること。 ・間隔セグメント・プロファイルの底の幅５０２が、典
型的に、間隔セグメントプロ・ファイル上部の幅５００
に相当するものよりも極めて小さいこと。 ・幅５０２が、変則のマグニチュードの測度であるこ
と。 ・間隔幅５００よりも狭い幅５０２が、スカムまたはフ
ッティングを表すこと。
則波形における既知の特性の例は、以下のもの包含す
る。 ・間隔フィーチャが、正の放物線形状のような既知の幾
何学形状６００に適合すること。 ・間隔セグメント・プロファイルの底の幅５０２が、典
型的に、間隔セグメントプロ・ファイル上部の幅５００
に相当するものよりも極めて小さいこと。 ・幅５０２が、変則のマグニチュードの測度であるこ
と。 ・間隔幅５００よりも狭い幅５０２が、スカムまたはフ
ッティングを表すこと。
【００２２】本発明は、ロットの収容に先立って半導体
ウェーハの品質を次のプロセスへ分類するのに、既知の
波形特性を識別して用いることができる、という事実を
活用する。本発明の望ましい実施例は、半導体デバイス
の品質が処理されることを拒否するべきか受け入れられ
るかを決定するために、カーブ・フィット関数のような
既知の「正規」および「変則」特性を数学的に表すもの
を含むアルゴリズムを採用する為にソフトウェアを使用
する。ソフトウェアのフロー図は、図７に示される波形
測定プロセスのための制御装置１０５に属する。線間隔
プロファイル波形が生成されることによって、ブロック
７０１の関連ＣＤ測定プロセスに従って、ブロック７０
０でイン・ライン半導体のプロセスが実行される。信号
処理ブロック７０２は、それらの属性を解析するため
に、それらの波形上で実行される。チェックはブロック
７０３において、「正規」属性の保有について現在解析
されているかどうかを決定するために実行される。も
し、「正規」属性ならば、波形は、「正規」として分類
され、ウェーハ・ロットは、次の処理ステップのブロッ
ク７０４（例えば、エッチング）で処理されることを提
示される。しかしながら、波形が「正規」として分類さ
れなければ、「変則」属性を保有するかどうかを決定す
るために次の処理に提示される。もし、波形が「変則」
属性を保有していたならば、「変則」として分類され、
ブロック７０５において、ウェーハ・ロットは再加工さ
れる。
ウェーハの品質を次のプロセスへ分類するのに、既知の
波形特性を識別して用いることができる、という事実を
活用する。本発明の望ましい実施例は、半導体デバイス
の品質が処理されることを拒否するべきか受け入れられ
るかを決定するために、カーブ・フィット関数のような
既知の「正規」および「変則」特性を数学的に表すもの
を含むアルゴリズムを採用する為にソフトウェアを使用
する。ソフトウェアのフロー図は、図７に示される波形
測定プロセスのための制御装置１０５に属する。線間隔
プロファイル波形が生成されることによって、ブロック
７０１の関連ＣＤ測定プロセスに従って、ブロック７０
０でイン・ライン半導体のプロセスが実行される。信号
処理ブロック７０２は、それらの属性を解析するため
に、それらの波形上で実行される。チェックはブロック
７０３において、「正規」属性の保有について現在解析
されているかどうかを決定するために実行される。も
し、「正規」属性ならば、波形は、「正規」として分類
され、ウェーハ・ロットは、次の処理ステップのブロッ
ク７０４（例えば、エッチング）で処理されることを提
示される。しかしながら、波形が「正規」として分類さ
れなければ、「変則」属性を保有するかどうかを決定す
るために次の処理に提示される。もし、波形が「変則」
属性を保有していたならば、「変則」として分類され、
ブロック７０５において、ウェーハ・ロットは再加工さ
れる。
【００２３】図８は、波形が正規波形として分類された
属性を保有するか否かを決定するための波形処理を詳細
に示すものである。波形フィーチャはブロック８００に
おいて、既知の特性（例えば、間隔セグメント、線セグ
メント）に分離される。次の処理のために、ブロック８
０１において、波形間隔セグメントが抽出される。ブロ
ック８０２において、カーブ・フィット関数を、抽出さ
れた波形のセグメント要素に適用することによって、間
隔セグメントの特性は決定される。カーブ・フィットア
ルゴリズムは、生成された半径（図４に描かれている正
または凸の弧）を、波形の抽出された間隔セグメントに
相関させることを試みる。カーブ・フィット関数が、半
径値を定義することが成功すれば、図３に定義されてい
る幅３０２のような間隔幅と比較される。ブロック８０
３において、半径が間隔幅と比較して大きければ、ブロ
ック８０４において、波形の特性は正規として分類され
る。次に、ブロック７０４において、ロットが次の処理
をされるように自動的に許可される。しかしながら、カ
ーブ・フィットアルゴリズムが成功しなければ（例え
ば、間隔幅と関連する大きな凸の半径特性が、解析され
た波形に存在しない場合）、ブロック８０５において、
変則波形状態のチェックが実行される。
属性を保有するか否かを決定するための波形処理を詳細
に示すものである。波形フィーチャはブロック８００に
おいて、既知の特性（例えば、間隔セグメント、線セグ
メント）に分離される。次の処理のために、ブロック８
０１において、波形間隔セグメントが抽出される。ブロ
ック８０２において、カーブ・フィット関数を、抽出さ
れた波形のセグメント要素に適用することによって、間
隔セグメントの特性は決定される。カーブ・フィットア
ルゴリズムは、生成された半径（図４に描かれている正
または凸の弧）を、波形の抽出された間隔セグメントに
相関させることを試みる。カーブ・フィット関数が、半
径値を定義することが成功すれば、図３に定義されてい
る幅３０２のような間隔幅と比較される。ブロック８０
３において、半径が間隔幅と比較して大きければ、ブロ
ック８０４において、波形の特性は正規として分類され
る。次に、ブロック７０４において、ロットが次の処理
をされるように自動的に許可される。しかしながら、カ
ーブ・フィットアルゴリズムが成功しなければ（例え
ば、間隔幅と関連する大きな凸の半径特性が、解析され
た波形に存在しない場合）、ブロック８０５において、
変則波形状態のチェックが実行される。
【００２４】変則波形処理は、図９のフロー図により定
義される。解析された波形に変則間隔セグメントプロフ
ァイルが存在するか否かを決定するために、放物線状の
カーブ・フィット関数は、ブロック９００（図６参照）
において、抽出された間隔セグメントに関係づけられ
る。放物線状のカーブ・フィットは下記の式で表され
る：
義される。解析された波形に変則間隔セグメントプロフ
ァイルが存在するか否かを決定するために、放物線状の
カーブ・フィット関数は、ブロック９００（図６参照）
において、抽出された間隔セグメントに関係づけられ
る。放物線状のカーブ・フィットは下記の式で表され
る：
【数１】
ここで、Ｆは、図３の寸法３０２、または図５の寸法５
０２によって示される幅である。
０２によって示される幅である。
【００２５】テストは、ブロック９０１において、処理
されている間隔セグメント内に正の放物線特性が存在す
るか否かを決定するために実行される。このテストはさ
らに、放物線形状の幅を間隔幅と比較する。もし、間隔
形状が、間隔長さと比較して小さい場合、および図６に
示されている正の放物線形状を保有すれば、ブロック９
０２（図５参照）において、焦点長さが計算される。も
し、ブロック９０３において、焦点長さが、間隔幅より
短い、または同じと判断された場合は、ブロック９０４
において、波形は「変則」として分類される。それによ
り、ロットは、ブロック７０５において、再加工される
ために自動的に分類される。もし、変則波形状態が、こ
の処理中に存在しなければ、ブロック９０５において、
波形データは記録され、ロットは再加工されるために自
動的に分類される。
されている間隔セグメント内に正の放物線特性が存在す
るか否かを決定するために実行される。このテストはさ
らに、放物線形状の幅を間隔幅と比較する。もし、間隔
形状が、間隔長さと比較して小さい場合、および図６に
示されている正の放物線形状を保有すれば、ブロック９
０２（図５参照）において、焦点長さが計算される。も
し、ブロック９０３において、焦点長さが、間隔幅より
短い、または同じと判断された場合は、ブロック９０４
において、波形は「変則」として分類される。それによ
り、ロットは、ブロック７０５において、再加工される
ために自動的に分類される。もし、変則波形状態が、こ
の処理中に存在しなければ、ブロック９０５において、
波形データは記録され、ロットは再加工されるために自
動的に分類される。
【００２６】本発明は、広範囲の技術、測定ツールおよ
びプロセス制御システムに対して普遍的な適用可能性を
持っている。この幾何学形状またはカーブ・フィットア
ルゴリズムを採用した手法は、処理の自動化を可能にす
る処理の変動、形状偏差および寸法変動に対して独立す
る。本発明は、カーブ・フィット関数を採用することに
より、「正規」および「変則」プロファイル特性の全て
の事例を「学ぶ」必要はない。示された方法を適用する
プロセス自動化はより有効な製造に関する問題解決を産
出する。
びプロセス制御システムに対して普遍的な適用可能性を
持っている。この幾何学形状またはカーブ・フィットア
ルゴリズムを採用した手法は、処理の自動化を可能にす
る処理の変動、形状偏差および寸法変動に対して独立す
る。本発明は、カーブ・フィット関数を採用することに
より、「正規」および「変則」プロファイル特性の全て
の事例を「学ぶ」必要はない。示された方法を適用する
プロセス自動化はより有効な製造に関する問題解決を産
出する。
【００２７】本発明の好ましい特徴だけが実施例で示さ
れたが、多くの修正や変形は当業者によって考案され
る。よって、本願の請求項はそのような全ての修正およ
び変形を網羅することを、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で意図されることが理解される。
れたが、多くの修正や変形は当業者によって考案され
る。よって、本願の請求項はそのような全ての修正およ
び変形を網羅することを、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で意図されることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造システムを説明するブロック図である。
【図２】製造システム内のサブシステムを説明するブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】認識された特性を持つ正規強度トレース波形の
図である。
図である。
【図４】カーブ・フィット関数に関連する認識された特
性形状を持つ正規強度トレース波形の図である。
性形状を持つ正規強度トレース波形の図である。
【図５】認識された特性を持つ変則強度トレース波形の
図である。
図である。
【図６】放物線上の特性を示す変則強度トレース波形セ
グメントの図である。
グメントの図である。
【図７】波形を分類するプロセスのフロー図である。
【図８】正規の状態のための波形測定プロセスのフロー
図である。
図である。
【図９】変則状態のための波形測定プロセスのフロー図
である。
である。
１００ 半導体ウェーハ処理システム
１０５ コンピュータ・システム、制御装置
１０６ 通信リンク、ライン
１０７ コンピュータ・システム
２０１ 電子ビームチャネル２０１
２０２ 走査電子顕微鏡
２０３ ハウジング
２０４ 特殊なレンズ
２０６ 特殊なレンズ
２０７ ウェーハ２０７
２０８ 電子制御機器
３００ 間隔フィーチャ側壁波形セグメント
３０１ 波動トレース・セグメント
３０２ 波動トレース・セグメント
３０３ ｘ軸
４００ 幾何学形状を含む円
４０１ 動径ベクトル
４０２ ｘ軸
４０３ 凸の形状を有する波形セグメント
５００ 間隔セグメントプロファイル上部の幅
５０１ 時間間隔
５０２ 間隔セグメントプロファイルの底の幅
５０３ 寸法
５０４ プロファイルセグメント
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 スコット ジェセン
アメリカ合衆国 32821 フロリダ，オー
ランド，ナンバー8202，バンナー レイク
サークル 6622
(72)発明者 ジョン マーチン マックイントッシュ
アメリカ合衆国 32819 フロリダ，オー
ランド，シュガーベンド ドライヴ 7431
(72)発明者 キャサリーン ヴァーチュリ
アメリカ合衆国 34786 フロリダ，ウイ
ンダーメアー，サバル パルム サークル
9244
(72)発明者 フレッド アンソニー スチヴィー
アメリカ合衆国 32836 フロリダ，オー
ランド，ロース コート 10219
Ｆターム(参考） 4M106 AA01 BA02 CA39 DB05 DB20
DB21 DJ11 DJ17 DJ18 DJ20
Claims (11)
- 【請求項１】 製造中の半導体ウェーハを解析するため
のコンピュータ化された方法であって、 フィーチャの表面特性を表す振幅変調波形信号を生成す
るために、半導体ウェーハ表面上の複数のパターン・フ
ィーチャの内の少なくとも１つを走査するステップと、 前記フィーチャの選択されたいくつかのものに対応する
前記波形信号の要素を抽出し、および前記フィーチャの
受容性を決定するために、前記抽出された要素に関連し
た所定の望ましい幾何学特性と前記抽出された要素とを
比較するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記走査するステップは、表面画像を生
成するために、走査電子ビーム顕微鏡（ＳＥＭ）で走査
するステップを含み、前記生成するステップは前記ＳＥ
Ｍ画像を振幅変調波形に変換するステップを含む請求項
１記載の方法。 - 【請求項３】 前記表面特性は、線幅および線間隔を含
む請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記幾何学形状は、放物線または円の形
状を含む請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 最も狭いポイントの辺りのフィーチャの
幅と最も広いポイントの辺りの線間隔に相当する前記波
形フィーチャの幅とを比較するステップをさらに含む請
求項３記載の方法。 - 【請求項６】 前記比較するステップは、前記抽出され
た波形要素を理想的な表面フィーチャの波形要素特性に
カーブ・フィットさせるステップを含む請求項３記載の
方法。 - 【請求項７】 前記カーブ・フィットさせるステップ
は、ユニフォームおよび擬似平行フィーチャ側壁を評価
するために、線間隔に対応する波形フィーチャを解析す
ることを含む請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記カーブ・フィットさせるステップ
は、凸の最も狭いポイントのために、線間隔に対応する
波形フィーチャを解析することを含む請求項６記載の方
法。 - 【請求項９】 前記少なくとも１つの前記パターン・フ
ィーチャは、パターン・コンダクタ間のエッチ間隔、お
よび前記間隔内部からのイオン・ビーム反射を表す前記
抽出された要素を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 フィーチャの受容性を決定するため
に、上部および底のレベルにおける前記振幅変調波形の
セグメントの間隔の幅の比を識別するステップをさらに
含む請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 フィーチャの受容性を決定するため
に、パターン・コンダクタ間の間隔に対応するフィーチ
ャ要素の底と円とを比較するステップをさらに含む請求
項９記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/156,242 US6708574B2 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Abnormal photoresist line/space profile detection through signal processing of metrology waveform |
| US10/156242 | 2002-05-24 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003347377A true JP2003347377A (ja) | 2003-12-05 |
| JP2003347377A5 JP2003347377A5 (ja) | 2006-07-13 |
| JP4964400B2 JP4964400B2 (ja) | 2012-06-27 |
Family
ID=22558716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003145567A Expired - Fee Related JP4964400B2 (ja) | 2002-05-24 | 2003-05-23 | 測定波形の信号プロセスによる変則フォトレジスト線／間隔プロファイル検出 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6708574B2 (ja) |
| JP (1) | JP4964400B2 (ja) |
| KR (1) | KR101003958B1 (ja) |
| GB (1) | GB2392310B (ja) |
| TW (1) | TWI279872B (ja) |
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| JP2011192837A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Toshiba Corp | 評価装置および評価方法 |
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| JP6461279B2 (ja) | 2017-05-12 | 2019-01-30 | 株式会社 ベアック | フィルム部材貼り付け装置、フィルム部材貼り付け方法及び静電気除去部材 |
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-
2003
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