JP2003521813A - スカムが生じた／閉じられたコンタクトホールおよび線を検出するためのｃｄ−ｓｅｍ信号の分析 - Google Patents

スカムが生じた／閉じられたコンタクトホールおよび線を検出するためのｃｄ−ｓｅｍ信号の分析

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シン，バンワー
イェドゥル，サンジェイ・ケイ
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Abstract

(57)【要約】 ウェハ（２６）内のスカムを検出するためのシステム（２０）が提供される。システム（２０）は、ウェハ（２６）の表面部分に対応する信号（１８）を提供するための分析システム（２４）と、分析システム（２４）に作動的に結合される処理システム（４４）とを含む。処理システム（４４）は、信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８ｃ）の形状を判断するように構成され、処理システム（４４）は、信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８ｃ）の形状に基づいてウェハ（２６）内のスカムを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は一般に半導体処理に関し、具体的には、リソグラフィプロセスに関
連してスカムが生じた(scummed)または部分的に開口したウェハ線およびコンタ
クトを検出するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
半導体産業では、より高いデバイス密度に向かう傾向にある。この高密度を実
現するために、（たとえば、サブミクロンレベルで）半導体ウェハ上のデバイス
寸法を縮小する取組みが続いている。このような高密度でのデバイスの実装を実
現するために、より小さな特徴寸法が必要とされている。これは、相互接続の線
の幅と間隔、コンタクトホールの間隔と直径、および種々の特徴の角と縁等のジ
オメトリを含むであろう。
【０００３】 近接する特徴間の間隔が密な、小さな特徴の要件は、高解像度フォトリソグラ
フィプロセスを必要とする。一般に、リソグラフィは、種々の媒体間でのパター
ン転写の工程を指す。それは集積回路の製作に用いられる技術であり、シリコン
スライスおよびウェハを放射線感光性膜（radiation-sensitive film）、レジス
トで一様にコーティングし、さらに（オプティカルライト、ｘ線等の）露光源が
、介在するマスタテンプレート、マスクを通して、表面の選択された区域を特定
のパターンのために照射する技術である。リソグラフィコーティングは一般には
、対象パターンの投影される像を受けるのに好適な放射線感光性コーティングで
ある。像が一旦投影されると、それはコーティング内に永久に形成される。投影
される像は、対象パターンのネガティブ像またはポジティブ像のいずれであって
もよい。フォトマスクを通してコーティングを露光することにより、像区域は、
（コーティングに依存して）特定の溶剤現像液でより可溶性になるか、またはそ
れほど可溶性でなくなるかのいずれかとなる。より可溶性の区域を現像処理で取
除き、それほど可溶性でないポリマーとしてのコーティングのパターン像を残す
。
【０００４】 フォトレジスト上で露光される非常に微細なパターンのために、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）がしばしば用いられてリソグラフィプロセスの結果として得られ
る重要寸法が分析され、測定される。重要寸法は、線幅、間隔、およびコンタク
ト寸法等のウェハ中の最小特徴のサイズを含む。ＳＥＭは、ウェハの重要寸法に
関連する定量測定情報を提供するのには効果的であったが、プロセス関連の問題
点にかかわる定性分析情報を提供するのにはそれほど効果的ではなかった。
【０００５】 ある特定のプロセス関連の問題点はスカムとして知られ、それは一般に像パタ
ーン(image pattern)の解像度に関連し、ネガティブレジストまたはポジティブ
レジストのいずれかで起こり得る。スカムは、以下のような場合に結果として生
じるおそれがある。すなわち、特徴が露光不足であり、特徴の焦点が乏しく、ま
たは単に特徴がプリントするのには小さすぎる場合に（たとえば、マスクの欠陥
または公称以下の(subnominal)テスト構造）、生じるおそれがある。上述の解像
度の問題の結果として、線の縁がうまく規定されないおそれがあり、スカムが線
間またはコンタクトホール内にできるおそれがある。これによって結果として、
線間およびコンタクト開口部内の区域が部分的にのみ開口することになる。
【０００６】 ウェハの重要寸法を測定するための従来の分析的なＣＤ−ＳＥＭシステムはた
いていの場合、スカムが生じ得る、または部分的にのみ開口され得る線およびコ
ンタクト開口部を検出しそこなう。したがって、うまく処理されなかったウェハ
は、適切な重要寸法測定値を提供し得るが、スカムができた線およびコンタクト
の検出を免れることになるおそれがある。たとえば、スカムが生じたコンタクト
開口部は、コンタクト開口部の幅について測定され得る。たとえコンタクト開口
部が部分的に開口しているだけであったとしても、従来のＣＤ−ＳＥＭシステム
はたいていの場合、コンタクト開口部に欠陥があり得る事実にもかかわらず、適
切な幅寸法を示す。
【０００７】 したがって、スカムが生じた線およびコンタクトが重要寸法の測定中に検出さ
れる確率を実質的に高めるシステムおよび／または方法を有することが望まれる
だろう。
【０００８】
【発明の開示】
この発明は、リソグラフィプロセスの結果して生じるスカムができた膜内のコ
ンタクトおよび線を検出するためのシステムおよび方法に関する。重要寸法の測
定中に、ＳＥＭシステムによって信号が提供される。信号に分析的な信号処理技
術を適用することによって、重要寸法測定を受けている、下にある膜の質につい
て判断がなされる。このような技術を採用することによって、種々のリソグラフ
ィプロセスが効果的に特徴付けられ得る。これによって結果として、製造歩留り
を向上させ、かつ集積回路の性能を向上させるリソグラフィプロセスが識別され
る。
【０００９】 より具体的には、この発明は、重要寸法の測定中にＳＥＭシステムから受取る
信号に対する曲線のあてはめ分析を行なう。スカムが生じた線およびコンタクト
は、受取られる信号の一部上で湾曲した、またはほぼ非線形の信号応答を生成す
ることが発見された。対照的に、適切に製造されたウェハは、ほぼ平坦な信号応
答を提供する。数学的回帰分析は、測定された信号内の曲率量または平坦性を判
断するための方法を提供し、重要寸法の測定中に信号の一部が予め定められた曲
率しきい値よりも上にあるか否かを判断することによって、スカムが生じた線お
よびコンタクトが検出され得る。ここで開示される発明は、ウェハ表面の測定ま
たは走査に基づいて形状付けられる信号を提供する実質的にすべてのシステムに
適用され得ることが注目される。
【００１０】 上述および関連の目的を達成するために、この発明は、以下で完全に説明され
る特徴を含む。以下の説明および添付の図は、この発明のある特定の例示的な実
施例を詳細に説明する。しかし、これらの実施例は、この発明の原理が採用され
得る種々の方法のうちのいくつかのみを示しているにすぎない。この発明の他の
目的、利点、および新規の特徴は、図とともに考察されるときこの発明の以下の
詳細な説明から明らかとなるだろう。
【００１１】
【発明の実施の態様】
この発明は、同じ参照番号を用いて全体を通して同様の要素を指す図を参照し
て説明される。
【００１２】 この発明は、処理がうまくなされなかった、および／またはスカムが生じた、
処理された膜内のコンタクトおよび線を検出するためのシステムおよび方法を提
供する。システムは好ましくは、重要寸法走査型電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）の
一部としてソフトウェアシステム内で実現される。ソフトウェアシステムは、重
要寸法（ＣＤ）アルゴリズムと並行して(concurrently)ＳＥＭ信号を分析するた
め、結果としてシステムのスループットに実質的な損失は生じない。この発明は
ＣＤ−ＳＥＭシステムに関して説明されるが、以下で説明されるシステムおよび
方法は、測定されている表面のジオメトリおよび／またはトポロジに基づいて形
状付けられる信号を提供する実質的にすべての分析的システムに適用され得るこ
とが理解されるべきである。
【００１３】 まず図１ａを参照して、プリントされたウェハ１０の断面が示される。プリン
トプロセスの後、薄膜層の２つの線１６ａおよび１６ｂが基板層１６に接触して
残される。種々の特徴を形成するために用いられるリソグラフィプロセスの効果
を特徴付けるために、典型的にはＳＥＭまたは同様のシステムによって測定され
る、ウェハ１０の種々の重要寸法が示される。寸法１６ｃは、たとえば、線１６
ａの線幅測定値を示す。寸法１６ｄは、線１６ａと１６ｂとの間の開口コンタク
ト領域または間隔を示し、ピッチ寸法１６ｅは一般に、基板１６上の線密度を指
す。ウェハ１０は、線１６ａと１６ｂとの間またはそれらの付近にスカムを有さ
ない適切に解像された集積回路の一部を示す。結果して、線１６ａおよび１６ｂ
付近の縁１７がはっきりと規定され、線の間の間隔は実質的に開口している。
【００１４】 図１ｂを参照して、ＳＥＭ信号１８は、ウェハ１０ｂの適切に解像された部分
の間隔１６ｄの表面測定を示す。従来のＳＥＭシステムは、たとえば、１．８ミ
クロンとしての間隔１６ｄの重要寸法測定を提供し得る。間隔１６ｄの重要寸法
の測定中、線１６ａと１６ｂとの間の間隔または領域１６ｄが実質的に開口して
いる場合、ＳＥＭ信号１８の実質的に平坦な部分１８ａが受取られる。図１ｃを
参照して、線１６ａと１６ｂとの間にスカム１９を備えるウェハ１０ｃが示され
る。間隔１６ｄの測定からＳＥＭ信号１８ｂが示される。図１ｂの信号１８とは
対照的に、信号１８ｂは、重要寸法測定が行なわれ、かつスカム１９が存在する
場合のほぼ湾曲した領域１８ｃを示す。しかし、たとえ領域１６ｄが部分的にの
み開口していても、スカムが生じた線および間隔を測定するときの従来のＳＥＭ
システムは、許容できる重要寸法と判断するおそれがある。たとえば、図１ｂで
示される信号１８からの検出された信号幅１８ｄは、図１ｃで示される信号１８
ｂからの信号幅１８ｆに実質的に匹敵する。したがって、従来のＳＥＭシステム
は、コンタクトホールの存在を検出し得るが、コンタクトホールの質に関する情
報を提供しそこなう。それゆえに、従来のＳＥＭシステムは、うまく解像されな
かった(poorly resolved)コンタクトが存在することを頻繁に検出しそこなう。
スカムが検出されないままであると、集積回路の性能、および場合によっては集
積回路の故障が起こるおそれがある。したがって、この発明は、重要寸法の測定
中に信号をベースにした分析を行なってリソグラフィプロセスが引き起こす下に
あるウェハ内の潜在的な欠陥を判断する。
【００１５】 図２を参照して、この発明に従った、スカムが生じた線およびコンタクトを検
出するためのＣＤ−ＳＥＭシステム２０が示される。システムは、ウェハ２６を
収容するためのチャンバ２４を含む。電磁レンズ３０からウェハ２６へと電子ビ
ーム２８が向けられる。電子ビーム２８は、放出要素３４ａを含むビーム生成シ
ステム３４に関連した電力供給３２が供給する高い電圧から作られる。ビーム生
成システム３４内の種々の方向付け要素、焦点合わせ(focusing)要素、および走
査要素（図示せず）が、電子ビーム２８を放出要素３４ａから電磁レンズ３０へ
と導く。電子ビーム粒子は、約５００ｅＶから４０Ｋｅｖまでのエネルギにまで
強められ得る。電子ビーム２８がウェハ２６の表面にあたると、電子およびｘ線
が放出され、これらは検出器３６によって検出され、検出システム３８に提供さ
れる。検出システム３８は、この発明に従って従来の重要寸法測定および信号分
析を行なうための処理システム４４へとデジタル化された検出器信号を提供する
。
【００１６】 重要寸法画像(imaging)に最も有用なウェハ２６の表面から放出される電子は
、２次的な電子として知られ、検出器３６が受取る信号電流(signal current)の
かなりの量を提供する。重要寸法画像はまた、処理システム４４によってディス
プレイ４０へと向けられ得る。処理システム４４は、検出システム３８が受取る
データを分析することに加えて、ディスプレイ４０の走査をウェハ２６の電子ビ
ーム走査と同期させて画像を提供する。表示される画像のコントラストは、検出
器３６に到達する電子の束のばらつき(variations)に関連し、電子ビーム２８か
らの入射電子に対する、ウェハ２６の表面から放出される電子の収率(yield)に
関連する。
【００１７】 図２で示されるウェハ２６は、２つの線２６ａおよび２６ｂを含むウェハのエ
ッチングされた部分の断面図を示す。適切に解像されたウェハでは、線２６ａと
２６ｂとの間の領域には実質的にスカムは存在しないだろう。しかし、図２で示
されるように、スカム残留物２６ｃが線２６ａと２６ｂとの間に残っている。以
下でより詳細に説明されるように、スカムがウェハ上の領域に存在すると、実質
的に湾曲した電子信号が検出器３６から検出システム３８へと提供される。逆に
、線２６ａおよび２６ｂ付近の領域が実質的に開口していると、実質的に平坦な
、または方形の(square)信号が検出および測定システム３８によって受取られる
。
【００１８】 検出システム３８は、検出器３６を介してウェハ表面から電子放出を受取り、
好ましくは処理システム４４のために情報をデジタル化する。加えて、以下でよ
り詳細に説明されるように、検出システム３８はまた受取られた信号のフィルタ
リングまたは他の信号処理を提供し得る。処理システム４４はディスプレイ４０
に重要寸法情報を提供し、ならびに／またはメモリ４６内に情報を記憶する。こ
の発明に従うと、処理システム４４は、スカム残留物２６ｃ等の汚染物質(conta
minants)が線２６ａと２６ｂとの間、またはそれらの付近に存在するか否かを判
断するための曲線のあてはめソフトウェアシステムを含む。プロセッサ（図示せ
ず）が処理システム４４内に含まれ、ビーム生成システム３４が制御され、重要
寸法測定が提供され、さらにはこの発明に従った信号分析が行なわれる。この発
明に従った信号分析を行なうために、ＣＤ−ＳＥＭシステム２０の一部として、
ならびに／またはその外部にあるものとして、複数のプロセッサおよび／または
処理システムが含まれ得ることが理解されるべきである。以下でより詳細に説明
されるように、ウェハ表面測定から受取られた信号は、デジタル化され、データ
セットとして分析される。データを分析することによって、たとえば、データセ
ットに対して回帰数学を採用することによって、データセットの形状が判断され
得ることになり、データセットの形状のために予め定められた基準に基づいて、
スカムが生じたウェハ領域が拒否され得る。
【００１９】 ここで説明される種々の機能を実行するために、処理システム４４内のプロセ
ッサがプログラムされてＣＤ−ＳＥＭシステム２０内の種々の構成要素(compone
nts)が制御され、動作させられる。プロセッサは、ＡＭＤアスロン(Athlon)、Ｋ
６、または他の種類のアーキテクチャプロセッサ等の複数のプロセッサのうちの
いずれであってもよい。プロセッサがプログラムされてこの発明に関する機能を
実行し得る態様は、ここで提供される説明に基づくと当業者には容易に明らかと
なるものであり、簡潔さのためにここでは省略される。
【００２０】 メモリ４６もシステム２０内に含まれる。メモリ４６は、処理システム４４に
作動的に結合され、ここで説明されるようなシステム２０の動作機能を行なうた
めにプロセッサが実行するプログラムコードを記憶するように働く。メモリ４６
はまた、この発明を実施する時に採用され得る曲線のあてはめデータ、重要寸法
データ、統計データ、および他のデータ等の情報を一時的に記憶するための情報
媒体として働く。
【００２１】 電力供給３２はまた、ビーム生成システム３４に高い電圧を提供することに加
えて、ＣＤ−ＳＥＭシステム２０に動作電力を提供する。この発明を実施するた
めに、好適なあらゆる電力供給（たとえば、リニア、スイッチング）が採用され
得る。
【００２２】 図３を参照して、図２の例示的な検出システム３８のより詳細な図が示される
。検出器からの潜在的に雑音のある電気出力信号３６ａが低域フィルタ５０の入
力に結合される。低域フィルタ５０は、例示的な目的のために示され、処理シス
テム４４内のデジタル低域フィルタアルゴリズムの一部として、またはハードウ
ェア内で、実現され得る。信号３６ａは、この発明による後続の形状解析が行な
われる前に低域フィルタによって平滑化される必要があるかもしれない。アナロ
グ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６０が、検出器３６および／または低域フィルタ
５０によって提供されるアナログ信号を受取り、信号をデジタルの形に変換する
。Ａ／Ｄ６０はバイナリデータを処理システム４４に提供し、これはこの発明に
従って重要寸法測定を行ない、信号分析を行なう。バイナリデータは、後続の信
号分析のためにメモリ内に記憶され得るか、または重要寸法測定と並行して分析
され得る。
【００２３】 図４ａから図４ｄを参照して、この発明の好ましい実施例に従った例示的な信
号分析が示される。上述のように、この発明は好ましくはＳＥＭシステムのＣＤ
アルゴリズムとともに動作するソフトウェアシステムとして実現される。しかし
、この発明は別個の処理システムの一部として実現されてもよいことが理解され
るべきである。たとえば、重要寸法信号データが事後または並行(post or concu
rrent)処理システムに送られて測定されたある特定の領域の質が判断されてもよ
い。この発明は、ジオメトリおよび／またはトポロジ測定に基づいて信号を提供
する他のシステムに向けられてもよいことがさらに理解されるべきである。
【００２４】 図４ａと図４ｂとは、適切に解像された領域とうまく解像されなかった領域と
から受取られた信号をそれぞれ示す。信号１８の一部は比較的平坦な部分１８ａ
として示される。図４ｂでは、比較的湾曲した部分１８ｃが信号１８ｂの一部と
して示される。分析されるべき受取られる信号部分のサイズおよび量は、所望で
あり得るならば、予め定められ得る。たとえば、信号１８および１８ｂの全信号
幅は１００サンプルからなり得る。測定される領域の質の判断のために、たとえ
ば、中間の５０サンプルが信号分析システムに提供されることが予め定められ得
る。以下でより詳細に説明されるように、受取られるサンプルの少なくとも一部
の形状を分析することによって、この発明は測定された領域が適切に解像された
か否かを判断することができる。
【００２５】 図４ｃを参照して、平坦な領域１８ａのデータポイントの例示的なセットがグ
ラフおよび表フォーマットで示されてこの発明の分析的な局面が例示される。簡
素化のために、各々がＹ値を有する６つのデータポイントＸ0からＸ5がこの発明
に従って説明される。グラフ８０は、受取られた信号のほぼ平坦な部分１８ａを
示す。０から３の範囲の値を備えるＹ軸に沿って任意の目盛りが示される。Ｙ軸
寸法は実質的にすべてのシステムに対応するように調整されてもよいことが注目
される。この発明では、Ｙ軸は受取られた信号電圧の大きさを示し、Ｘ軸に沿っ
て、サンプルポイントが時間のある特定のポイントで記録される。Ｘ値は、ある
特定のＹ値を有するサンプル電圧(sampled voltages)のための時間ポイントを示
す離散整数であり得る。サンプルポイントは、信号の質判断での所望される精密
度に応じて実質的にいかなる数にまでも増大させられ得る。
【００２６】 この発明に従って、受取られるデータに曲線のあてはめ分析が適用されて測定
される領域における信号の形状（たとえば、平坦な形状、放物形状）が判断され
る。ある特定のデータを線形領域または曲線にあてはめるために多くの技術が利
用可能である。この発明は、線形回帰および／または多項式回帰を適用して所望
の領域内の平坦さ、または曲率の量を判断する。しかし、曲線のあてはめおよび
／または回帰のための他の多くの周知の方法が適用されて受取られたデータの形
状が判断されてもよく、このような方法の各々がこの発明の範囲内にあると企図
されることが理解されるべきである。
【００２７】 図４ｃのグラフ８０で示されるデータが表８２で例示される。所与のＸのポイ
ントでのＹ値が１．０の値に、またはその付近にあることがわかり、受取られた
データ内の平坦性という一般的な傾向が示される。データは好ましくは全データ
セットに関して分析されることが注目される。たとえば、データがエンドポイン
トＸ0またはＸ5で、ある特定の値（たとえば、１．２）よりも下にあるものとし
て分析されるだけであると、値Ｘ3およびＸ4が１よりもずっと小さいものであっ
たとしてもデータの曲率は検出されないだろう。これにより、スカムが生じた領
域が場合によっては検出されないおそれが出てくる。
【００２８】 この発明のある特定の実施例に従って、所与のデータセットが１次方程式によ
って、または多項式によってより綿密にモデル化されるのかを判断するために、
「最適」基準が採用される。最適は、１次方程式または多項式の予測されるデー
タ値とともに実際のデータ上で統計分析を行なうことによって決定され得る。統
計分析の結果に基づいて、データが線形モデルにより関連しているのか、および
／またはより高次数の多項式モデルにより関連しているかについての判断がなさ
れる。たとえば、データが比較的線形（たとえば、平坦な信号応答）であると、
統計分析は、多項式モデルよりも線形モデルに対する実質的により高い相関（た
とえば、以下でより詳細に説明されるように、１により近い最適基準）を示す。
最適基準のために相関のしきい値を選択することによって、相関値が線形モデル
のために予め定められたしきい値よりも上／下にあると、または多項式モデルの
ために予め定められたしきい値よりも上／下にあると、スカムが検出され得る。
【００２９】 方程式のセットがより詳細に説明されてこの発明の働きがさらに示される。デ
ータのセットをあてはめるための１次方程式が式１で示される。 式１： ｙ＝ａ0＋ａ1Ｘ＋ｅ（ｅは数学的モデルと実際のデータとの間の残差または誤差
を示す）。
【００３０】 この式は、式２で示されるようなより高次数の式に適用され得る。 式２： ｙ＝ａ0＋ａ1Ｘ＋ａ2Ｘ2＋...＋ａmＸm＋ｅ 式１および式２に実際のデータをあてはめること（上の式に対する係数を決定
すること）へのアプローチは、式３および式４で示されるような残差の２乗の和
を最小にすることである。
【００３１】
【数１】
【００３２】 式中、Ｓｒは残差の２乗の和を示す。
【００３３】
【数２】
【００３４】 これらの式から、決定係数が決定され得る。次に、決定係数を用いてデータが
１次方程式および／または多項式に最適である(best fit)かが判断される。決定
係数またはｒ2は以下のように決定され得る。
【００３５】
【数３】
【００３６】 式中、Ｓｔは従属変数ｙの平均値付近での２乗の和であり、回帰の前の従属変
数に関連する不確実性(uncertainty)を示す。式５の適用後にｒ2が値１に近いな
らば、実際のデータは上述の１次方程式または多項式に対してぴったりとあては
まるか、または最適である（best fit)。以下の考察は数で表した例に関し、こ
の発明の働きを例示する。
【００３７】 受取られるデータの曲率は、たとえば、式２で示されるようにｍ次多項式を受
け取られるデータにあてはめることによって得られ得る。代替的には、式１を適
用してデータポイントが１次方程式に最適であるかが判断されてもよい。たとえ
ば、（一般に放物または湾曲形状を有する）２次多項式がＸ0からＸ5における受
取られるデータサンプルにあてはめられ得る。式２および式４が処理されてｍ次
多項式の係数を決定するための一組の式が形成されて式６から式８で示されるよ
うに所与のデータがあてはめられ得る。
【００３８】
【数４】
【００３９】
【数５】
【００４０】
【数６】
【００４１】 式中、ｎはあてはめられるべきポイントの数であり、ｍはデータポイントがあ
てはめられ得る度合である。
【００４２】 表８２の所与のデータと、たとえば例示される２次方程式とから、上の式につ
いての以下の決定が得られ得る。
【００４３】
【数７】
【００４４】 ここから、以下の１次方程式が上の式６から式８で示されるように表され得る
。 式９： ６ａ0＋１５ａ1＋５５ａ2＝６ 式１０： １５ａ0＋５５ａ1＋２２５ａ2＝１５ 式１１： ５５ａ0＋２２５ａ1＋９７９ａ2＝５６．２ 式９から式１１は、従来のガウスの消去法技術を採用して解かれ得る。２次方
程式に対する解決策が以下の式１２で示される。 式１２： ｙ＝．０３２Ｘ2−０．１６１Ｘ＋１．１１ 式１３： ｒ2＝０．９６４． 式１２から、表８２からのデータはわずかな(slight)放物曲線を有する２次方
程式にあてはめられ得ることが観察できる。ｒ2またはａ2のためのしきい値を選
択することによって、ウェハサンプルの質について判断がなされ得る。代替的に
は、Ｘ2係数．０３２は非常にわずかであるため、あてはめられた式から高い度
合の平坦さが演繹されて群としての所与のデータは直線を近似することが示され
得る。上のデータポイントは、この発明の働きを示すための例示的な例として与
えられる。適切に処理されたウェハからの所与のデータポイントは、非常にしっ
かりと直線をたどり得る（たとえば、すべてのポイントが同じ値を有する）ため
、式１２のＸ2項は０となるだろう。上の一般化された式から示されるように、
そのように所望されるならば、より高い次数の式が所与のデータポイントにあて
はめられてもよいことも理解されるべきである。
【００４５】 図４ｄを参照して、スカムが生じた、またはうまく解像されなかったウェハか
らのデータポイントのグラフ９０が示される。（表９２で示される）データポイ
ントは、図４ｂで示されるような湾曲した信号を示し得る。上述のように、受取
られたデータセットは曲線にあてはめられて曲率の度合が、最終的には測定され
たウェハ表面がスカムによって損傷したかが、判断され得る。表９２のデータに
対する同様の曲線分析が以下で示される。
【００４６】 表９２の所与のデータから、上の式のための以下の決定が得られ得る。
【００４７】
【数８】
【００４８】 以下の１次方程式は、式１４から式１６で示されるように表わされ得る。 式１４： ６ａ0＋１５ａ1＋５５ａ2＝１１ 式１５： １５ａ0＋５５ａ1＋２２５ａ2＝２７ 式１６： ５５ａ0＋２２５ａ1＋９７９ａ2＝１１１．２ 式１４から式１６は、従来のガウスの消去法技術を採用して解かれ得る。２次
方程式に対する解決策が以下の式１７で示される。 式１７： ｙ＝．３４４Ｘ2−１．７５Ｘ＋３．０５ 式１８： ｒ2＝０．９９０． 式１６から、表９２からのデータは、上の表８２からのデータよりもずっと大
きな放物曲線を有する２次方程式にあてはめられ得ることが観察できる。式１７
で示されるように、ｒ2は１に非常に近く、データが曲線の方程式に非常にぴっ
たりとあてはめられることが示される。式１６のＸ2係数．３４４は、上の式１
１で示されるものよりも約１０倍大きい。したがって、あてはめられた式から高
い度合の曲率が演繹されて群としての所与のデータは曲線を近似することが示さ
れ得る。
【００４９】 所与のいかなるデータセットにおいても許容できる曲率量を予め定めることに
よって、ユーザは所望のしきい値を設定することができ、予め定められた曲率し
きい値よりも下の信号を生成するウェハ領域が受入れられ、予め定められた曲率
しきい値よりも上の信号が拒否される。上述のように、しきい値決定は好ましく
は重要寸法測定と並行して行われる。
【００５０】 上述の実施例の代替として、線形回帰および多項式回帰の両者が所与のデータ
セット上で行われてもよい。各回帰のためにｒ2相関値が決定される。１次方程
式および多項式からの相関係数が密に一致するか否かに基づいて、スカムが判断
される。たとえば、線形回帰および多項式回帰の両者のために相関関数ｒ2を行
なった後、ｒ2の結果が両方とも予め定められた量の同値(predetermined amount
of equivalence)内にあると、スカムは実質的に存在しないという判断がなされ
得る。同様に、ｒ2の結果が実質的に同様のものではない場合には、スカムは実
質的に存在するという判断がなされ得る。
【００５１】 図５は、この発明を実施するための方法を示すフローチャート図である。ステ
ップ１００では、処理システム４４が、ウェハサンプルの一部を測定する準備に
おいてのＣＤ−ＳＥＭシステム２０に対する一般的な初期化を行なう。ステップ
１１０では、処理システムは、ビーム生成システム３４にウェハサンプルを走査
させることによってウェハの走査を開始する。ステップ１２０では、検出器３６
によって信号が受取られ、検出システム３８へと送られる。次に、信号は処理シ
ステム４４へと送られる前に好ましくはデジタル化される。ステップ１３０では
、処理システム４４は、検出および測定システム３８から受取ったデータセット
に曲線をあてはめることによって、受取られた信号の形状を分析する。ステップ
１４０では、データの曲率が予め定められたしきい値よりも下にあるかどうかに
基づいて判断がなされる。下にあれば、ステップ１５０で処理システム４４は現
在測定されているウェハサンプルを受入れ、ステップ１１０に戻って別の測定を
行う。曲率が予め定められたしきい値よりも上にあるならば、ステップ１６０で
ウェハサンプルが拒否され、処理システム４４はステップ１１０に戻って別の測
定を行う。
【００５２】 この発明はある特定の好ましい実施例に関して示され、かつ説明されてきたが
、この明細書および添付の図を読み、さらには理解すると、同等の置換および変
形が当業者に思い浮かぶことが明らかである。（アセンブリ、装置、回路等の）
上述の構成要素が行なう種々の機能に関して特に、このような構成要素を説明す
るために用いられる（「手段」への言及を含む）用語は、特に指示がない限りは
、たとえこの発明のここで示される例示的な実施例での機能を行なう開示された
構造と構造的に同じでなくても、説明された構成要素の特定の機能を行なう（つ
まり、機能的に同じ）すべての構成要素に対応することが意図される。加えて、
この発明のある特定の特徴はいくつかの実施例のうちの１つのみに関して開示さ
れてきたかもしれないが、所望であり、かつあらゆる所与の、またはある特定の
応用に対して有利であり得るならば、このような特徴は他の実施例の他の１つ以
上の特徴と組合せられてもよい。
【００５３】
【産業上の利用可能性】
システムおよび方法は、リソグラフィプロセスを特徴付けるために用いられる
ツール等の、半導体処理の分野で用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 この発明に従った重要寸法測定を例示するウェハの断面図であ
る。
【図１ｂ】 この発明に従ったスカムが生じていないウェハおよび対応する
信号の図である。
【図１ｃ】 この発明に従ったスカムが生じたウェハおよび対応する信号の
図である。
【図２】 この発明に従ってスカムを判断するための例示的なＣＤ−ＳＥＭ
システムの概略ブロック図である。
【図３】 この発明に従った検出システムのより詳細な概略ブロック図であ
る。
【図４ａ】 この発明に従ったほぼ平坦な信号を示す図である。
【図４ｂ】 この発明に従ったほぼ湾曲した信号を示す図である。
【図４ｃ】 この発明に従ったほぼ平坦な信号データを示す図である。
【図４ｄ】 この発明に従ったほぼ湾曲した信号データを示す図である。
【図５】 この発明を実施するための方法を例示するフローチャート図であ
る。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年２月２７日（２００２．２．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】 ＵＳ−Ａ−４，６８９，４９１、ＷＯ ００／０３２３４、ＥＰ−Ａ−０，７
８１，９７６、Yukis Matsuyamaによる論文「局所的摂動パターン整合アルゴリ
ズムによるＬＳＩウェハパターンの精密な外観検査」（“Precise Visual Inspe
ction of LSI Wafer Patterns by Local Perturbation Pattern Matching Algor
ithm”）、（日本のシステムおよびコンピュータ（Systems & Computers in Jap
an）、スクリプタテクニカジャーナル（Scripta Technica Journals）、米国、
ニューヨーク、Vol. 21 No.9. pp99-110）、ＤＥ−Ａ−１９６ １２ ９３９、
ＵＳ−Ａ−４，７４１，０４４、およびＤＥ−Ａ−２７ ００ ２５２は、半導
体ウェハを走査してウェハの表面部分を示す信号を得るための種々の方法と、信
号を処理してウェハの表面内の欠陥を検出または分類するための手段とを開示し
ている。 この発明の１つの局面に従うと、ウェハ内のスカムを検出するためのシステム
が提供され、システムは、ウェハの表面部分のジオメトリおよび／またはトポロ
ジを示す信号を提供する手段と、信号を分析するための処理システムとを含み、
処理システムは、前記信号に対応するデータセット上で曲線のあてはめ分析を行
なって信号の少なくとも一部の形状を検出するための手段と、判断された信号の
形状に基づいてスカムを検出するための手段とを含むことを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】 より具体的には、この発明のある実施例では、重要寸法の測定中にＳＥＭシス
テムから受取られる信号上で曲線のあてはめ分析が行なわれる。スカムが生じた
線およびコンタクトは、受取られる信号の一部上で湾曲した、またはほぼ非線形
の信号応答を生成することが発見された。対照的に、適切に製造されたウェハは
、ほぼ平坦な信号応答を提供する。数学的回帰分析は、測定された信号内の曲率
量または平坦性を判断するための方法を提供し、重要寸法の測定中に信号の一部
が予め定められた曲率しきい値よりも上にあるか否かを判断することによって、
スカムが生じた線およびコンタクトが検出され得る。ここで開示される発明は、
ウェハ表面の測定または走査に基づいて形状付けられる信号を提供する実質的に
すべてのシステムに適用され得ることが注目される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】 この発明の他の目的、利点、および新規の特徴は、図とともに考察されるとき
この発明の以下の詳細な説明から明らかとなるだろう。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月１６日（２００２．４．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チュー，ブライアン・ケイ アメリカ合衆国、94040 カリフォルニア 州、マウンテン・ビュウ、エスキュエラ・ アベニュ、234、ナンバー・74 (72)発明者 シン，バンワー アメリカ合衆国、95037 カリフォルニア 州、モーガン・ヒル、ヘザーウッド・ウェ イ、17127 (72)発明者 イェドゥル，サンジェイ・ケイ アメリカ合衆国、95050 カリフォルニア 州、サンタ・クララ、サラトガ・アベニ ュ、444、ナンバー・27・エイ (72)発明者 パン，コイ・エイ アメリカ合衆国、95136 カリフォルニア 州、サン・ノゼ、サウザンド・オークス・ ドライブ、3841 Ｆターム(参考） 4M106 AA01 CA41 DB05 DB20 DB21 DJ11 DJ19 DJ20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハ（２６）内のスカムを検出するためのシステム（２０
    ）であって、 ウェハ（２６）の表面部分に対応する信号（１８）を提供するための分析シス
    テム（２４）と、 分析システム（２４）に作動的に結合される処理システム（４４）とを含み、 処理システム（４４）は信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８ｃ）の
    形状を判断するように構成され、 処理システム（４４）は信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８ｃ）の
    形状に基づいてウェハ（２６）内のスカムを検出する、システム。
  2. 【請求項２】 処理システム（４４）はさらに、信号（１８）に一般に対応
    するデータセット上で曲線のあてはめを行なうように構成される、請求項１に記
    載のシステム（２０）。
  3. 【請求項３】 処理システム（４４）は、信号（１８）の少なくとも一部（
    １８ａ、１８ｃ）の形状に対応する予め定められた基準に基づいてウェハ（２６
    ）内のスカムを検出する、請求項１に記載のシステム（２０）。
  4. 【請求項４】 予め定められた基準は、多項式回帰および線形回帰からの相
    関基準の同値(equivalence)に基づく、請求項１に記載のシステム（２０）。
  5. 【請求項５】 ウェハ（２６）内のスカムを検出するための方法であって、 ウェハ（２６）の表面に対応する信号（１８）を提供するステップ（１１０、
    １２０）と、 信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８ｃ）の形状を判断するステップ
    （１３０）と、 信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８ｃ）の形状に基づいてウェハ（
    ２６）内のスカム（１４０）を検出するステップとを含む、方法。
  6. 【請求項６】 スカム（１４０）を検出するためのステップはさらに、 数学的回帰を採用することによって信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、
    １８ｃ）の形状に曲線をあてはめるステップと、 数学的回帰からの結果を分析することによって形状の曲率量を判断するステッ
    プと、 曲率量が予め定められたしきい値よりも下にあるか否かを判断するステップと
    を含む、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 曲率量が予め定められたしきい値よりも下にあるか否かを判
    断するためのステップはさらに、 曲率が予め定められた量に等しいか、またはそれよりも大きい場合にはサンプ
    ルを拒否するステップ（１６０）と、 曲率が予め定められた量よりも少ない場合にはサンプルを受入れるステップ（
    １５０）とを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 ウェハ（２６）内のスカムを検出するためのＣＤ−ＳＥＭシ
    ステムであって、 電子（２８）をウェハ（２６）の表面に向けるためのレンズ（３０）と、 ウェハ（２６）の表面から受取る電子に基づいて信号を提供するための検出器
    （３６）とを含み、 システムはさらに、 信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８ｃ）の形状を判断するための処
    理システム（４４）を含み、処理システム（４４）は、信号（１８）の少なくと
    も一部（１８ａ、１８ｃ）の形状に基づいてウェハ（２６）内のスカムを検出す
    ることを特徴とする、ＣＤ−ＳＥＭシステム。
  9. 【請求項９】 形状は、信号（１８）に一般に対応するデータセットを曲線
    あてはめすることによって判断される、請求項８に記載のＣＤ−ＳＥＭシステム
    。
  10. 【請求項１０】 スカムは、信号（１８）の少なくとも一部（１８ａ、１８
    ｃ）からのデータセットの曲率の予め定められた基準に基づいて検出される、請
    求項８に記載のＣＤ−ＳＥＭシステム。
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