JP2004501355A - Real-time evaluation of stress field and characteristics of line structure formed on substrate - Google Patents
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Abstract
基板上に形成されたライン構造の応力を評価する方法とシステム。応力は、測定された曲率の情報から、単純な解析関数に基づいて計算することができる。該曲率の情報は、例えば照射領域の全界測定を行えるコヒーレント・グラジエント・センシング法によって光学的に得ることができる。A method and system for evaluating the stress of a line structure formed on a substrate. The stress can be calculated from the information of the measured curvature based on a simple analytical function. The curvature information can be obtained optically by, for example, a coherent gradient sensing method capable of performing a full-field measurement of an irradiation area.
Description
【0001】
本願は、2000年4月27日付けで出願された米国特許願第09/560,719号の特典を主張するものである。
【0002】
背景
本願は、基板上に形成されたライン構造(line feature)の応力場と特性の評価に関する。
【0003】
基板及びその基板上に形成された構造の各種特性の測定値には重要な用途がある。例えば特定の装置を製造するには、基板(例えば半導体又はガラスの基板)上に各種の構造及び要素を製造することが必要である。このような基板ベースの集積装置としては、とりわけ、超小形回路素子が半導体の基板の上に形成されている集積電子回路;超小形光学的要素が基板上に製造されている集積光学装置;超小形アクチュエータなどの機械要素が半導体の基板の上に製造されている超小型電気機械システム;発光素子、薄膜トランジスタなどの素子が透明基板の上に製造されているフラットパネル表示システム[例えば、素子は透明基板(例えばガラス)上に製造される];又はこれら装置の二つ以上の組合せがある。
【0004】
異なる材料と異なる構造体が、通常、基板の上に形成されて互いに接触している。またいくつかの装置は複雑な多層形態を利用する。したがって、異なる材料と異なる構造体を界接させると、異なる製造方法と環境要因(例えば温度の変動又は揺らぎ)下で、相互接続部における材料特性と構造特性の差によって、各構造内に複雑な応力状態が起こりうる。集積回路を製造する場合、例えば相互接続導電ラインの応力状態は、製造工程中の薄膜堆積、短時間熱エッチング、化学−機械研磨、及び不活性化(passivation)によって影響を受ける。
【0005】
装置の性能と信頼性を高めることができるように、装置構造の設計、材料の選択、製造工程、及び装置の他の側面を改善するため、基板上に形成された各種構造にかかる応力を測定することが望ましい。これら応力測定値を利用して、エレクトロマイグレーション、応力ボイディング及びヒロック形成などの現象に基づいた故障を防ぐ材料の信頼性を査定又は評価することができる。また、これら応力測定値を利用して、ウェーハ製造工場で大規模生産中の回路チップダイの機械的完全性と電気機械的機能の品質管理を行いやすくすることもできる。さらに、これら応力測定値を利用して、各種の熱処理[例えば不活性化中の温度回遊(temperature excursion)]及び化学−機械処理(例えば研磨)を改良し、最終製品の装置の残留応力に対するこれら処理の寄与を減らすことができる。
【0006】
概要
本発明の一実施態様のシステムは、基板上に形成されたライン構造を有する基板ベース装置の表面曲率の情報を得るための光学的検出モジュール、及び上記曲率の情報に基づいてライン構造の応力情報を生成するための処理モジュールを備えている。上記光学的検出モジュールは、光学的プローブの反射ビームの波面における位相情報に基づいて、表面の表面グラジエントを測定するコヒーレント・グラジエント・センシングシステム(coherent gradient sensing system)を備えていてもよい。
【0007】
一実施態様の一方法は、基板上の一つの位置に形成されたライン構造の縦方向に沿って、その位置における基板の第一曲率をまず測定し、次に前記縦方向に直角の横方向に沿って同じ位置における基板の第二曲率を測定することを含んでいる。次に、解析関数を利用し、測定された上記第一と第二の曲率に基づいて、該ライン構造にかかる応力を計算する。
【0008】
あるいは、ライン構造の応力は、そのライン構造が形成される前に確認してもよい。この方法では、基板の曲率は、薄膜が堆積される前に測定される。この場合、該薄膜が基板上に堆積され、次いでその曲率が測定される。次に、その堆積された薄膜の応力情報が得られ、これを利用し、ライン構造にかかる応力を確認し、解析関数に基づいて、該薄膜からパターン化される。この方法は、ライン構造が、基板上に位置する二つ若しくはそれ以上の薄膜の上に形成される構造体にまで広げることができる。
【0009】
別の方法は、基板上に形成された層のトレンチ内に埋めこまれたライン構造の応力情報を確認する。その埋めこまれたライン構造の曲率を、光学的プローブビームを使用して測定し、反射光ビーム中の空間グラジエント情報(spatial gradient information)に基づいて照射領域の曲率マップが得られる。次に、測定された曲率を、解析関数から計算したライン構造の曲率と比較する。次に、その偏差を利用して、残留応力の存在を確認する。
【0010】
さらに別の方法は、ライン構造及び該ライン構造が形成されている薄膜の曲率を温度の関数として測定して、該ラインと薄膜が、それらの曲率の温度との依存関係を、直線方式から非直線方式に変える降伏温度を確認する。次に、それぞれの降伏温度における、ライン構造の降伏応力と薄膜の降伏応力の比率を解析関数から確認することができる。
【0011】
本発明のこれらの及び他の特徴と、これに伴う利点は、以下の説明と図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【0012】
詳細な説明
本願の方法とシステムは、基板の上に形成されたライン構造の曲率のパラメータを測定する少なくとも一つの光学的検出機構及び上記測定された曲率のパラメータから、該ライン構造の応力の情報を引き出す処理機構を備えている。該光学的検出機構は、ライン構造が配置されている1又は2以上の領域の曲率を、従来の点から点への走査測定を行うことなしに、同時に測定する全界(full−field)測定能力を提供できる。該処理機構は、前記曲率の情報だけを使用して分析公式に基づいて応力を直接計算し、複雑な数値計算を除くことができる。したがって、その応力情報は短い処理時間内で得ることができる。前記全界光学的検出と前記処理を組み合わせることによって、応力の変化が該処理時間より遅い限り、測定中の領域における応力分布の空間マップを、事実上リアルタイムでつくることができる。
【0013】
図1は、該光学的検出機構を実行する光学的検出モジュール102及び該処理機構を実行するデータ処理モジュール105を備えている一実施態様の応力測定システム100を示す。その光学的検出モジュール102は、試料基板130の表面に対する照射光ビーム103を生成し、次いでその反射ビーム104を検出する。その照射ビーム103は、測定中のライン構造を有する1又は2以上の領域を含む領域を照射するように向けられる。次に、試料基板130からの反射ビーム104が光学的に処理されて、全照射領域の曲率情報を有する光学的パターンを生成する。この光学的パターンは曲率信号106に変換される。この信号は、電子プロセッサなどのプロセッサを備えていてもよい処理モジュール105に送られる。その曲率信号106は該光学的パターンを表す電子信号でもよい。次に、この信号が処理され、基板130上の全照射領域の曲率データを生成する。該処理モジュール105は、基板130上の照射領域の1又は2以上の所望の位置に形成されたライン構造に対する所望の応力データを、それぞれの曲率データに基づいて生成する。
【0014】
図2は、光学的検出モジュール102の一実例として、コヒーレントグラジエントセンシング(「CGS」)システム200の一実施態様を示す(Rosakisらの米国特許第6,031,611号参照)。このCGSシステム200は、光源110からのコリメート・コヒーレント・光ビーム112を光学的プローブとして使用して、事実上任意の材料製の正反射面130を示す曲率情報を得る。ビームスプリッタなどの光学的素子120を使って、ビーム112を面130に向けることができる。反射面130が湾曲していると、反射されるプローブビーム132の波面が歪むので、反射されるプローブビーム132は、測定下の面130の曲率に関連する光学距離の差又は相変化を獲得する。このシステムは、面130上の照射領域内の各ポイントの「スナップショット」を生成するので、該照射領域内の任意の方向に沿った任意のポイントの曲率の情報を得ることができる。これによって、走査システムを使用して順次行う方式で、一回に一つずつポイントを測定する必要がなくなる。
【0015】
互いに間隔を置いた二つのグレーティング140と150を、前記反射されたプローブビーム132の経路内に配置して、前記歪んだ波面をマニプュレートして曲率を測定する。第一グレーティング140が生成した二つの異なる回折成分を回折する第二グレーティング150が生成する二つの回折成分が、レンズなどの光学的素子160を使って結合されて、互いに干渉する。二つのグレーティング140と150による回折が、二つの選択された回折成分間の相対空間変位(relative spatial displacement)すなわち移相を引き起こす。この移相は、他のグレーティングパラメータが固定されているとき、二つのグレーティング140と150の間の間隔の関数である。空間フィルター170が、光学的素子160に対して配置されて、選択された回折成分の干渉パターンを透過して、第二グレーティング150からの他の回折オーダー(different order)をブロックする。
【0016】
その透過された干渉パターンは、次に、CCDアレイなどの感知画素のアレイを備えていてもよい画像形成センサ180に獲得され、その干渉パターンを表す電気信号を生成する。図1に示す処理モジュール105の一部である信号プロセッサ190が、前記電気信号を処理して、反射面130の曲率によって生じる位相の歪みの空間グラジエントを引き出す。この空間グラジエントは続いて、さらに処理されて曲率の情報を得ることができるので、面130の照射領域の曲率マップを得ることができる。単一空間微分(single spatial differentiation)を、前記干渉パターンに実施して、前記面グラジエントを測定する。この方法は、面の曲率の変動がゆるやかな変動である場合、すなわち平面外の変位(out−of−plane displacement)が、薄膜、ライン又は基板の厚さより小さいときに、面の曲率を正確に測定することができる。この方法は、いくつかの他の干渉法と比べて、剛性体の運動に対して反応しない。このデータ処理操作の詳細は、先に引用したRosakisらの米国特許第6,031,611号に記載されている。
【0017】
上記二つのグレーティング140と150は一般に、異なるグレーティング周期を有しかつ互いに任意の角度で配向されているグレーティングであればよい。これら二つのグレーティングは、好ましくは、互いに同じ方向に配向されかつデータ処理を単純化するため同じグレーティング周期をもっている。この場合、グレーティングの方向は、グレーティング140と150による二重回折による、前記二つの選択された回折成分間の相対的空間変位(「シャリング」)の方向によって事実上設定される。
【0018】
特定の用途が、全界の二次元曲率の測定を行うため二つの異なる方向の空間シャリングを要求することがある。これは、CGSシステム200を使用して、試料面130が第一配向方向に向いているとき第一測定を行い、続いて、試料面130が第二配向方向(例えば第一配向方向に対して直角の方向)まで回転したとき第二測定を実施することによって行うことができる。あるいは、別個の2組の、二つの異なる方向の二重グレーティングを有し、二つの異なる空間シャリング方向の干渉パターンを同時に生成する、図3に示す2アームCGSシステムが提供される。したがって、両方の空間シャリング方向の曲率分布の時間で変動する効果を得ることができる。
【0019】
上記CGSシステムを使用して、基板の上に形成された各種の構造と要素の曲率を、直接に又は間接的に測定することができる。直接に測定する場合、CGSのプローブビームは、これら装置の頂面に直接送られて、曲率の情報を得ることができる。これを行うには、表面の構造と要素及びそれらを囲む領域が好ましくは平滑でかつ光を反射することが通常必要である。その上に、前記構造や要素及びそれらを囲む領域の、それらの曲率以外の特性が、波面の歪に対して有意に寄与しないことが望ましい。したがって、その波面の歪は、光学的プローブビームが照射する領域の曲率の指標として使用できる。例えば、いくつかの完成した集積回路は、基板上の回路素子の上に通常、非導電性の絶縁材料製の頂部不活性化層を有し、下側の回路を保護する。不活性化層の表面は、一般に滑らかでありかつCGS測定を行うため充分に反射性である。
【0020】
しかし、上記条件は、いくつかの他の基板ベースの装置には適合しない。例えば、基板のおもて面に形成された構造や要素又はそれらを囲む領域は光反射性でないことがある。おもて面のこれら構造や要素は、曲率以外の要因、例えば該構造又は要素の高さがそれらを囲む領域とは異なっていることなどによって、その反射された波面を歪ませることがある。このような場合、該構造又は要素の曲率は、基板の裏面の反対側の面の対応する位置の曲率測定値から、推定によって間接的に測定できる。これは可能である。なぜならば、基板上に形成された不連続の構造や要素の応力は基板を変形させ、そして基板の上に形成される薄膜は一般に基板表面に合致するからである。
【0021】
特定の構造の高さがそれらの周囲と異なっている場合、各構造の反射プローブビームの波面の位相歪は、高さの差からもたらされる部分と曲率からもたらされる部分を少なくとも含んでいる。CGSによる測定のために基板の裏面を用いることに加えて、CGSによる測定は、おもて面を照射することによって実施することができる。したがって、曲率の情報は、高さの情報が分かっている場合、曲率を計算する際に、高さの差の効果を除くことによって引き出すことができる。
【0022】
完成した基板ベースの装置の曲率を測定することに加えて、CGS法は、基板ベースの各製造ステップ中に、基板及び各層もしくは構造の系内での曲率測定を実施するのに利用することもできる。CGS法は、照射された領域内のすべての位置の曲率をその全界にわたって同時に測定できることによって、上記のことを達成できる。それ故、各測定は、製造の連続操作を中断することなく、短時間で実施し完了することができる。CGS法は、光学的プローブビームをプローブとして使用して曲率の情報を得るので、その測定は、非侵襲性であるから、該光学的プローブビームの強度が許容レベルより低く適正に保持されると、製造工程を妨げない。その上に、該光学的プローブビームとそのビームの基板からの反射ビームは、処理チャンバーの1又は2以上の光学的ウィンドウを通じて、処理チャンバー内の基板へ及びその基板から便利に案内することができる。
【0023】
それ故、各層内に薄膜層及び各種の構造を製造中、各層中に形成された各層と各構造の曲率及び関連する応力は、CGS法によって監視することができる。この現場での応力監視機構は、基板製造の各種側面に適用することができる。
【0024】
例えば、この現場での応力監視機構を利用して、製造中の中間段階にある欠陥バッチの加工基板を、全製造工程が完了する前に除外することができる。製造工程及び関連する熱サイクリングは、製造される構造に応力を導入することがあることは知られている。例えば、各種の金属化法は高温で実施される。また、これらの層は異なる機械的特性、物理的特性及び熱的特性を示し、これら異なる特性は、例えば異なる材料間の熱による膨張と収縮の大きさのミスマッチによって、相互接続構造体中に高い応力をもたらすことがある。これらの応力は、とりわけ、応力が起こす望ましくないボイディングや界面のひびわれを生じてエレクトロマイグレーションに寄与することがある。その上に、これらの応力は基板のひびわれを起こすことがある。ボイディング、エレクトロマイグレーション及び基板のひびわれは、集積回路の主な故障要因である。
【0025】
これら欠陥のうちいくつかは、製造中の中間ステップの後、応力によって起こる。装置は、各種の部品の応力が予め定められた許容値を超えると欠陥装置になる。上記の系内応力監視を利用して、製造中、選択された段階で又は連続して応力を測定することができる。その測定された応力は、許容値と比較される。応力測定値がその許容値より大きいと欠陥が発見される。その最終製品の装置は欠陥装置であろうから、その製造工程は停止される。したがって、残りの製造ステップは実施する必要がない。この方法によって、製造された装置の欠陥が、全製造工程が完了した後にしか検査されないいくつもの従来の製造方法の不経済で効率の悪いプラクチスが回避される。
【0026】
この現場での応力監視機構のもう一つの代表的な用途は、製造時の処理パラメータで処理条件の調節と最適化を行って基板の応力を減らす用途である。CGS法を利用して製造中に現場で応力を監視できるので、応力に対する異なる処理ステップからの寄与は、各処理ステップにおいて応力を監視することによって確認することができる。その上に、各処理ステップの処理パラメータ(例えば、温度、期間又はデューティサイクル)は、他の処理ステップの処理パラメータとは無関係に又は該パラメータを参照して調節されて応力を減らすことができる。各調節の応力に対する効果はCGS法で測定することができ、その結果、該パラメータと応力の関係を確立できる。処理パラメータを調節し次に生成した応力を測定するステップは、生成した応力が満足すべきレベルまで低下するまで反復法で実施できる。したがって、その処理ステップを制御して、製造の総歩留まりを高めることができる。
【0027】
CGS法のさらに別の用途は、平面外変位が該ライン及び基板の厚さより大きい、大きな表面変形を監視する用途である。表面変形が該ライン及び基板の厚さに比べてもはや小さくなくなれば、CGS測定値の正確さは低下するが、CGS測定値の予測曲率値からの偏差は、CGSシステムが現場での監視に使用される場合、均一な大きい表面変形が存在することの指標として使用できる。
【0028】
図1を再び見ると、曲率マップが得られた後、処理モジュール105は曲率マップを処理して、試料表面の照射領域の対応する応力マップをつくる。これは、図1に示すシステム100の重要な側面でありかつ簡単な分析式を使って、構造にかかる応力を、曲率のデータ及び基板と構造の材料の材料パラメータから計算することによって達成される。
【0029】
一実施態様では、前記処理は、以下に説明するような厚い基板上に形成された薄い反復ライン構造(thin periodic line feature)の熱弾性モデルに基づいている。綿密な計算ステップを含む熱弾性モデルの特定の側面は、Wikstrom、Gudmundson及びSuresh、「Thermoelastic Analysis of Periodic Thin Lines Deposited on A Substrate」、Journal of the Mechanics and Physics of Solids、47巻1113−1130頁1999年5月に開示されている。
【0030】
図4Aと4Bは、一実施態様の熱弾性モデルの構造を、模式的に示す。複数の同じライン構造402が基板400の表面の上に形成されている。そのライン構造402は各々、幅がbで厚さすなわち高さがtであり、互いに間隔dをとって等間隔に位置して反復パターンを形成している。基板400の寸法(例えば直径)が、基板400の厚さhよりはるかに大きいと仮定する。例えば、いくつかの装置では、基板の寸法(例えば直径)がhの少なくとも10倍又は好ましくは50倍であれば実用上充分であろう。また、各ライン構造402の厚さtと幅bが共に基板400の縦方向の長さlと厚さhよりはるかに小さく、少なくとも1/10で、例えば1/25以下であると仮定する。モデルの正確さはこれらの仮定によって決まり、すなわち一般に、これらの倍率及び縮小率が増大するにつれて高くなる。これらの仮定に基づいて、基板400は均質化された異方性プレートとして処理できる。
【0031】
デカルト座標系(x1、x2、x3)が、熱弾性モデルに対して図4Aと4Bに示されている。x1とx2で標示した方向はそれぞれ、基板400の平面内にあって、ライン構造に沿った方向と横切る方向を表す。x3で標示した方向は、基板400の平面に対し垂直の方向を表す。ある容積Vを越える容積量Aの容積平均値は下記式で定義される。
【0032】
【数1】
【0033】
前掲Wikstromらの分析法に基づいて、各ライン構造402の容積平均応力は、基板400のx1方向(すなわち縦方向)に沿った曲率k1、x2方向(すなわち横方向)に沿った曲率k2によって下記式で表すことができる。
【0034】
【数2】
【0035】
上記式中、σαβは応力テンソル成分(α、β=1、2)を表し、そしてESとνSはそれぞれ、基板400のヤング率とポアソン比である。剪断応力σ12の容積平均値はこの場合ゼロである。式(1)の負の符号「−」は、選ばれた符号規約を実行するために使用する。すなわち、正の値は一方向の曲率を表し、一方、負の値は逆方向の曲率を表す。とりわけ、各応力成分は、f1(ES、νS、h、t、d、b)・k1+f2(ES、νS、h、t、d、b)・k2で表される線形合計(linear sum)である。なお式中の係数f1とf2はES、νS、h、t、d及びbの関数である。したがって、各ライン構造の応力は、基板の弾性特性及びライン構造の形態に基づいて計算することができる。
【0036】
したがって、基板400の各ライン構造402における曲率の測定値は、基板400と各ライン構造402の寸法パラメータ、基板400の弾性特性(例えばヤング率とポアソン比)に基づいて、簡単な解析関数で、容積平均弾性応力を求めることができるようにする。この方法の一つの特徴は、式(1)による応力計算が、ライン構造自体の材料組成、機械的特性などの特性に関する詳細な情報を必要としないことである。ライン構造のこれらの特性は、ライン構造の応力挙動を決定する主要な要因であるが、これら特性の効果は、ライン構造に沿った曲率k1とライン構造を横切る曲率k2の測定値に含まれている。
【0037】
この方法のもう一つの特徴は、式(1)が単純な分析式であるので、測定された曲率k1とk2に基づいた応力の計算を、プロセッサによって、短時間で行えることである。例えば、マイクロプロセッサを使用してコンピュータルーチンを行い、式(1)に示す計算を実施することができる。したがって、複雑で時間がかかる数値計算は事実上回避される。その上に、式(1)で表される単純な分析式は、無限要素分析法(前掲Wikstromの文献)に基づいた複雑な数値計算と比べて正確であることが分かった。データ処理モジュールの、CGS光学的検出モジュールの全界並行処理と組み合わせたときのこの特徴によって、図1に示す応力測定システム100は、比較的高い速度で、ある位置の曲率を測定してそれぞれの応力を生成することができる。したがって、システム100を使用して、ライン構造の曲率及び関連する応力の時間的変化を、半導体製造の多数の工程についてリアルタイムで測定することができる。
【0038】
式(1)に関する上記応力計算方法は、ライン構造が形成されている薄膜の情報を利用できない場合に、基板上のライン構造の応力データを得る方法を提供する。この状況の例は、完成したIC回路などの、ライン構造が薄膜で製造された後の装置の応力を確認する場合である。
【0039】
図5は、式(1)に基づいた上記応力測定法のフローチャートである。この応力測定は、基板の製造が完了した後又は製造中に、系内監視機構として実施できる。
【0040】
基板及び薄膜の曲率がパターン化の前に測定できるならば、本願の別法を利用して、基板上の薄膜からパターン化されたライン構造の応力を、ライン構造が形成される前でも確認することができる。この状況の一例は、図1に示す曲率測定システム100を使用することによる、製造中の系内測定である。
【0041】
第一に、層が基板上に形成される前に、裸の基板の曲率マップを測定する(したがって関連する応力のマップが測定される)。基板及びそののち基板上に堆積された連続薄膜が事実上等方性である場合、いずれの位置の曲率もあらゆる方向に沿って同一であるはずである。次に、薄膜が基板上に堆積された後、その連続膜の曲率マップが測定される。対象の位置のパターン化されていない連続膜の応力は下記Stoneyの式で求めることができる。
【0042】
【数3】
【0043】
上記式中、kfilmとkSはそれぞれ、同じ対象位置の、堆積された膜と裸の基板の曲率の測定値である。ここで、膜が堆積される基板表面が凸面である場合、曲率が正の値であり、該表面が凹面の場合負の値であるように符号規約が選ばれる。
【0044】
反復ライン構造(periodic line feature)がこの膜上に形成された場合、各ライン構造を横切る曲率k1と各ライン構造に沿った曲率k2は、その膜と基板の弾性特性及びライン構造の形態から、下記分析式によって求めることができる。
【0045】
【数4】
【0046】
上記式中、νfilmは該薄膜のポアソン比であり、χは下記式で表される。
【0047】
【数5】
【0048】
そして係数djは下記表1に示す。t/b→0の場合χ→0であり、そしてt/b→∞の場合χ→1であることに留意せよ(前掲のWikstromらの文献参照)。ここでkfilmからk1及びk2への曲率の変化は、単に、膜のライン構造へのパターン化による形態の変化から起こると仮定する。また、ライン構造の弾性特性は膜とほとんど同じであると仮定する。
【0049】
【表1】
【0050】
したがって、各ライン構造の容積平均弾性応力は下記式から得ることができる。
【0051】
【数6】
【0052】
この方法は、先に述べた方法と同様に、式(2)、(3)及び(4)の単純な分析式を利用して、各ライン構造の応力を計算する。しかし、先に述べた方法と異なり、式(2)に必要な基板の曲率は該膜が堆積される前に測定され、一方、式(1)に必要な基板の曲率k1とk2はライン構造が基板上に形成された後に測定される。したがって、この方法は、形成されるライン構造の応力を予測するのに利用できる。図6は、式(4)に基づいて行う応力測定のフローチャートを示す。
【0053】
さらに、式(2)、(3)及び(4)の分析式は、基板上の1又は2以上の薄膜の上に形成されたラインに適用することもできる。この場合、式(2)のパラメータkSは、ライン形成膜が堆積される前の下側の膜と基板によって形成される構造体の総曲率である。この総曲率はCGS法を使用して直接測定することができる。一次近似として、前記総曲率は、個々の層各々がそれ自体によって基板上に堆積されるならば誘発されるであろう曲率の合計である。
【0054】
上記応力測定法は、2以上の方向に例えば互いに直角の方向に配向されているライン構造を有する基板を測定するのに適用できる。基板上の対象の全領域は、基板上に形成されたパターンに応じて2以上のサブディビジョン領域に分割して、各サブディビジョン領域が単に、一方向に沿って互いに平行なライン構造を有するようにすることができる。したがって、図4Aと4Bに示す一方向のライン構造のモデルは、個々のサブディビジョン領域に適用して、CGSによる測定由来の曲率データに基づいて対応する応力を計算することができる。したがって、非直線の単一導電ラインは、異なるサブディビジョン領域内に2以上の異なるセグメントを含んでいることがある。このラインの応力は、CGSの曲率データに基づいて、異なるセグメントの応力を計算することによって得られる。
【0055】
図7は基板上に形成されたライン構造の一部分を示し、同部分は二つのサブディビジョン領域AとBを含んでいる。各サブディビジョン領域のライン構造の方向は同じである。サブディビジョン領域AとBは、各領域の端縁から、ラインが方向を変える最も近い鋭角のかどまでの距離が、各ライン構造の一ラインの幅b又は厚さtより少なくとも大きい値である方式で選択される。この条件は、図4Aと4Bに示すモデルに基づいた応力計算の正確さを維持することができる。サブディビジョン領域AとBは、光学的プローブビームが領域AとBを同時に示すように導かれると、図1に示すシステム100を使って同時に測定できる。
【0056】
多くの実用装置において、基板上に形成されるライン構造は、異なる材料中に埋めこまれることが多い。例えば導電ラインは、酸化物などの絶縁性導電材料(insulating conductive material)中に埋めこまれることが多い。図4Aと4Bに示すモデルは、このような構造体の曲率と応力の分析にもはや適用できない。事実、このような埋めこまれたライン構造の応力を、複雑な数値計算なしで計算することは困難である。しかし、新しいモデルを利用して、埋めこまれたライン構造の曲率を、構造設計、埋めこまれたライン構造の材料特性及びまわりの材料に基づいて計算できる。
【0057】
図8Aは、基板800上に形成された層820のトレンチ内に埋めこまれたライン構造810の曲率を計算するためのモデルを示す。図4Aと4Bに示すモデルと同様に、基板800の横方向の寸法は、その厚さhよりはるかに大きいと仮定する。ライン構造810は平行でかつ、基板800上に間隔dの等間隔でx2方向に沿って位置している。また、各ライン構造810の幅bと厚さtも、x1方向に沿ったその縦方向の長さ及び基板800の厚さhよりはるかに小さいと仮定する(Park及びSuresh、「Effects of Line and Passivation Geometry on Curvature Evolution during Processing and Thermal Cycling in Copper Interconnect Lines」、Acta Materialia、2000年4月参照)。
【0058】
さらに、ライン構造810のアスペクト比:f0=t/b及びまわりの層820に形成されたラインのアスペクト比:f1=t/(d−b)は、1に等しいか1より大きくそして、ライン構造810に沿った曲率とライン構造810を横切る曲率は互いに弾性変形に影響しないと仮定する。ParkとSureshの前掲文献によれば、ライン方向x1のライン構造810の曲率k1及び弾性領域内の温度変化ΔTによって起こるライン方向x1に直角の方向の曲率k2は下記式で表すことができる。
【0059】
【数7】
【0060】
【数8】
【0061】
上記式中次のとおりである。
【0062】
【数9】
【0063】
【数10】
【0064】
【数11】
【0065】
【数12】
【0066】
そしてE1、ν1及びα1はそれぞれ、ライン構造810のヤング率、ポアソン比及び熱膨張係数であり、及びE0、ν0、α0はそれぞれ層820のヤング率、ポアソン比及び熱膨張係数である。複合体であると類推して、ライン構造810(例えば銅ライン)とまわりの層820(二酸化ケイ素などの酸化物)を含む層は、ラインの方向のヤング率がE1でラインの方向を横切る方向のヤング率がE2でかつ、ラインの方向の熱膨張係数がα1でラインの方向を横切る方向の熱膨張係数がα2の異方性複合層として均質化される。
【0067】
この簡単な分析結果の予測は、より綿密な無限要素シミュレーションの結果と適度に近いことを示し、偏差は約3〜約17%であった。酸化物トレンチ内のCuラインのいくつかの実用的配置構成の場合、誤差は一般に17%より小さい。
【0068】
図8Bは、キャッピング不活性化層830が、ライン構造810と層820の上に形成されている別のモデルを示す。不活性化層830の厚さが基板800の厚さよりはるかに薄いと仮定すると、不活性化されたライン構造810の、温度の変化ΔTで起こる弾性変形による曲率は下記式で表すことができる。
【0069】
【数13】
【0070】
【数14】
【0071】
上記式中、EP、νP、αPはそれぞれ、不活性化層830のヤング率、ポアソン比及び熱膨張係数である。
【0072】
図8Aと8Bに示す上記モデルを利用し、基板ベース装置の特定の既知のパラメータに基づいて、基板上に埋めこまれたラインの曲率を計算することができる。上記埋めこまれたラインの応力は、式(5)〜(12)から直接計算することはできないが、これらモジュールは、図1に示すシステム100の処理モジュール105で実行させて、残留応力がこれら装置に残っているかどうかを確認することができる。
【0073】
図9は、CGS測定値を、図8Aと8Bに示すモデルに基づいた曲率の推定と結びつけて、埋めこまれたラインの応力情報を確認する方法のフローチャートである。第一に、装置の埋めこまれたラインの曲率をCGS法で測定し次いで図8Aと8Bに示すモデルに基づいて計算する。上記CGS測定値はラインの実際の曲率を提供するが、上記曲率計算値は単に弾性変形によって起こる曲率だけである。次にその曲率計算値と曲率の実測値を比較する。これらの値の差は、上記計算値には含まれていない残留応力によって起こる曲率を示す。この残留応力は、装置の正常な作動と望ましい寿命を保証するため、許容レベルより低く保たねばならない。したがって、ラインに沿った方向又はラインを横切る方向の上記差が許容レベルを超えると、装置の信頼性又は性能は許容できないとみなされる。
【0074】
CGS法は現場で測定できるので、上記の方法を利用して、製造工程中の、埋めこまれたラインの応力を監視することができる。上記分析とCGS測定による曲率の差は、設計時には明らかでない、応力/曲率の発生について実際に進行していることの指標を提供する。したがって、これら装置の製造又は設計の1又は2以上の側面を検査し改変して、残留応力を許容範囲内に減らすことができる。さらに、その系内測定値を利用して、該残留応力が中間ステップにおいて許容レベルを超えた場合、全工程を完了する前に、製造を停止することができる。この監視機構によって、コストを下げかつ製造効率を上げることができる。
【0075】
式(5)、(6)及び(11)、(12)を利用して曲率の測定データをあてはめ、基板又はライン構造のヤング率、熱膨張係数及びポアソン比などのライン構造又は基板の特性を確認することができる。例えば、不活性化層830を有する装置において、曲率のCGS測定値を利用し、式(11)と(12)に基づいて、不活性化層830の特性を確認することができる。不活性化層830の二軸モジュラス(biaxial modulus):EP , B=EP/(1−νP)は、不活性化層が堆積される前後の工程中に行ったCGS測定による測定値k1 passとk2 passから計算することができる。
【0076】
埋めこまれたラインを測定する上記方法は、酸化物のトレンチ中に銅の導電ラインをつくる新しい製造法「ダマシーン法(Damascene process)」に適用できる。この技法では、Si基板上に形成される回路内の銅の相互接続ラインの形態に合致するように、トレンチが酸化物の層中にエッチングされる。そのエッチングはドライエッチング法を利用して実施される。次いで、これら酸化物のトレンチに、気相化学成長法(CVD)又は電気メッキ法を利用してCuを充填する。次に、トレンチの上にはみだした余分の銅は、化学−機械研磨法(CMP)によって除去し、次いで不活性化層すなわちキャッピング層を該相互接続構造体の最上面の上に堆積させる。
【0077】
ダマシーン法は研磨による材料の除去を含んでいるので、研磨及びその後の処理を行っている間に曲率が生じたことを知ることは、各種の問題点に対して不可欠である。例えば、CGS法を利用する曲率の系内監視は、層が堆積される研磨面の「平坦度」の情報を提供することができる。これは、品質管理に不可欠のステップである。また、曲率発生の知見は、製造中の内部応力の発生の指標も提供する。
【0078】
さらに、非不活性化ライン及び不活性化ラインの上記分析値を利用して熱サイクリング中の弾性応力の発生をシミュレートすることができ、そしてCGS測定値とすぐに比較することができる。このような計算の例は、ParkとSureshの文献に記載されており、そして無限要素シミュレーション値と比較することによって確認される。
【0079】
図1に示すシステム100は、弾性変化によって起こる応力を測定することに加えて、図4Aと4Bに示すモデルに基づいて配置構成し、基板上に形成されたライン構造のいくつかの塑性特性を確認することもできる。基板上に形成されたライン構造は、特定の熱機械的処理によって永久塑性変形を受けることがある。一般に、ライン構造と前記薄膜は、温度が、これらそれぞれのしきい降伏温度T1 Y及びTf Yより低い場合、弾性変形を受ける。弾性変形による曲率は温度によって直線的に変化する。しかし、温度がしきい降伏温度T1 YとTf Yより高いと、塑性変形が起こり、そして曲率は、温度によって、非線形態様で変化する。例えば、塑性変型は、導電ラインに、不活性化中に降伏温度を超える温度で加熱されると起こる。このような塑性変形によって起こった応力を確認することが望ましい。
【0080】
ライン構造及びそのライン構造が基板上にパターン化されている連続薄膜それぞれの初期の応力なし温度(initial stress−free temperature)をT1 0とTf 0と仮定する。ライン/基板系及び薄膜/基板系の応力なし温度範囲は、CGS法を利用し曲率を温度の関数として測定して、実験で確認することができる。未処理の連続薄膜の曲率は上記式(2)に基づいて確認できる。ライン及び薄膜それぞれが、初期応力なし温度から塑性降伏を始める温度への温度変化は下記式で表すことができる。
【0081】
【数15】
【0082】
【数16】
【0083】
上記式中Zeは下記式で表される。
【0084】
【数17】
【0085】
上記式中、T1 YとTf Yはそれぞれ、永久塑性変形が、ライン構造と連続薄膜に起こり始まる温度である。T1 Y及びTf Yを超える温度で、ラインと薄膜の曲率は、温度によって非線形で変化し始める。式(13)〜(15)は、Gouldstone, Wikstrom, Gudmundson及びSuresh、”Onset of Plastic Yielding in Thin Metal Lines Deposited on Substrates”、Scripta Materialia, 41巻3号297〜304頁(1999年8月)による分析法に基づいて、図4Aと4Bに示すモデルによって誘導することができる。
【0086】
式(13)と(14)から下記式を得ることができる。
【0087】
【数18】
【0088】
上記温度差の比率はCGS法を利用して測定することができ、かつパラメータZeは式(4)に基づいて計算できるので、ライン構造と薄膜の降伏応力の比率は式(16)から求めることができる。したがって、CGS法は上記分析と共同して、パターン化されたラインの降伏開始を確認するのに役立つ手段を提供する。
【0089】
上記方法とシステムを利用して、基板、ライン構造又はそれらの上に形成された薄膜の応力の履歴と空間変動(spatial variation)をリアルタイムで測定することができる。特に、コヒーレント・グラジエント・センシング法で得た測定値は、分析計算によって、迅速に処理して、応力と塑性歪の空間変動と時間による変動を得ることができる。基板上のライン構造と膜の塑性変形に関する情報も測定できる。
【0090】
本発明のいくつもの実施態様を説明してきた。しかし、各種の変型と改善を、本願の特許請求の範囲から逸脱することなく行えることは分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様の応力測定システムのブロック図である。
【図2】コヒーレント・グラジエント・センシング・システムの一実施態様を示す。
【図3】二つの独立した光学的アームを有し、二つの異なる方向の空間シャリング(spatial shearing)を同時に得るコヒーレント・グラジエント・センシング・システムを示す。
【図4A】本発明の一実施態様の熱弾性モデルの代表的構造体の上面図を示す。
【図4B】図4Aに示す構造体の断面図を示す。
【図5】光学的全界表面曲率の測定値に基づいてライン構造の応力を測定する二つの方法を示すフローチャートである。
【図6】光学的全界表面曲率の測定値に基づいてライン構造の応力を測定する二つの方法を示すフローチャートである。
【図7】基板上のパターン化されたライン構造の二つの代表的サブディビジョン領域を示す。
【図8A】基板上の層中に埋めこまれたライン構造のモデル及び基板上の層に埋めこまれて不活性化層でキャップされたライン構造のモデルを示す。
【図8B】基板上の層中に埋めこまれたライン構造のモデル及び基板上の層に埋めこまれて不活性化層でキャップされたライン構造のモデルを示す。
【図9】図1に示すシステムを用いて、基板上の層に埋めこまれたライン構造の曲率を測定する方法を示すフローチャートである。[0001]
This application claims the benefit of US Patent Application Serial No. 09 / 560,719, filed April 27, 2000.
[0002]
background
The present application relates to the evaluation of stress fields and characteristics of line features formed on a substrate.
[0003]
There are important uses for measuring various properties of a substrate and the structures formed on the substrate. For example, manufacturing a particular device requires manufacturing various structures and components on a substrate (eg, a semiconductor or glass substrate). Such substrate-based integrated devices include, inter alia, integrated electronic circuits in which microcircuit elements are formed on a semiconductor substrate; integrated optical devices in which microscopic optical elements are manufactured on the substrate; A micro electromechanical system in which mechanical elements such as small actuators are manufactured on a semiconductor substrate; a flat panel display system in which elements such as light emitting devices and thin film transistors are manufactured on a transparent substrate [for example, the device is transparent Manufactured on a substrate (eg, glass)]; or a combination of two or more of these devices.
[0004]
Different materials and different structures are typically formed on the substrate and in contact with each other. Also, some devices utilize complex multilayer configurations. Thus, when different materials and different structures are brought into contact, complex structures within each structure due to differences in material and structural characteristics at the interconnect under different manufacturing methods and environmental factors (eg, temperature fluctuations or fluctuations). Stress states can occur. When fabricating integrated circuits, for example, the stress state of interconnect conductive lines is affected by thin film deposition, short thermal etching, chemical-mechanical polishing, and passivation during the fabrication process.
[0005]
Measures stress on various structures formed on a substrate to improve device design, material selection, manufacturing processes, and other aspects of the device to improve device performance and reliability. It is desirable to do. These stress measurements can be used to assess or evaluate the reliability of materials that prevent failure based on phenomena such as electromigration, stress voiding, and hillock formation. These stress measurements can also be used to facilitate quality control of the mechanical integrity and electromechanical functions of circuit chip dies during large-scale production at wafer fabs. In addition, these stress measurements can be used to improve various heat treatments (eg, temperature excursion during passivation) and chemical-mechanical treatments (eg, polishing) to reduce the residual stress of the final product equipment. The contribution of processing can be reduced.
[0006]
Overview
The system according to an embodiment of the present invention includes an optical detection module for obtaining surface curvature information of a substrate base device having a line structure formed on a substrate, and stress information of the line structure based on the curvature information. Is provided. The optical detection module may include a coherent gradient sensing system that measures a surface gradient of the surface based on phase information in a wavefront of the reflected beam of the optical probe.
[0007]
One method of an embodiment is to first measure a first curvature of the substrate at a location along a longitudinal direction of a line structure formed at a location on the substrate, and then to measure a transverse direction perpendicular to said longitudinal direction. Measuring the second curvature of the substrate at the same location along. Next, a stress applied to the line structure is calculated based on the measured first and second curvatures using an analytical function.
[0008]
Alternatively, the stress of the line structure may be checked before the line structure is formed. In this method, the curvature of the substrate is measured before the thin film is deposited. In this case, the thin film is deposited on a substrate, and then its curvature is measured. Next, stress information of the deposited thin film is obtained, and using this, the stress applied to the line structure is confirmed, and the thin film is patterned based on an analytical function. This method can be extended to structures where the line structure is formed on two or more thin films located on the substrate.
[0009]
Another method confirms stress information of a line structure embedded in a trench of a layer formed on a substrate. The curvature of the embedded line structure is measured using an optical probe beam and a curvature map of the illuminated area is obtained based on the spatial gradient information in the reflected light beam. Next, the measured curvature is compared with the curvature of the line structure calculated from the analytical function. Next, the existence of the residual stress is confirmed using the deviation.
[0010]
Yet another method is to measure the curvature of the line structure and the thin film on which the line structure is formed as a function of temperature so that the line and the thin film can determine the dependence of their curvature on the temperature from a linear system to a non-linear method. Check the yield temperature to change to the linear method. Next, the ratio between the yield stress of the line structure and the yield stress of the thin film at each yield temperature can be confirmed from the analytical function.
[0011]
These and other features of the present invention, and the attendant advantages thereof, will be apparent from the description and drawings, and from the claims.
[0012]
Detailed description
The method and system of the present application provide at least one optical detection mechanism for measuring a parameter of a curvature of a line structure formed on a substrate and a process for deriving stress information of the line structure from the measured curvature parameter. It has a mechanism. The optical detection mechanism is a full-field measurement that simultaneously measures the curvature of one or more regions where the line structure is located, without performing conventional point-to-point scanning measurements. Can provide the ability. The processing mechanism can directly calculate the stress based on the analytical formula using only the curvature information, and can eliminate complicated numerical calculations. Therefore, the stress information can be obtained within a short processing time. By combining the whole-field optical detection with the process, a spatial map of the stress distribution in the area under measurement can be created in virtually real time as long as the change in stress is slower than the process time.
[0013]
FIG. 1 illustrates an embodiment of a
[0014]
FIG. 2 illustrates one embodiment of a coherent gradient sensing (“CGS”)
[0015]
Two spaced
[0016]
The transmitted interference pattern is then acquired by an
[0017]
Generally, the two
[0018]
Certain applications may require two different directions of spatial shearing to make a two-dimensional curvature measurement across the world. This uses the
[0019]
The CGS system can be used to directly or indirectly measure the curvature of various structures and elements formed on a substrate. When measuring directly, the CGS probe beam can be sent directly to the top of these devices to obtain curvature information. To do this, it is usually necessary that the surface structures and elements and the area surrounding them are preferably smooth and reflective. In addition, it is desirable that the characteristics of the structure or element and the region surrounding them other than their curvature do not significantly contribute to the distortion of the wavefront. Therefore, the distortion of the wavefront can be used as an index of the curvature of the region irradiated by the optical probe beam. For example, some completed integrated circuits have a top passivation layer, typically of a non-conductive insulating material, over the circuit elements on the substrate to protect the underlying circuitry. The surface of the passivation layer is generally smooth and sufficiently reflective to perform CGS measurements.
[0020]
However, the above conditions are not compatible with some other substrate-based devices. For example, structures or elements formed on the front surface of the substrate or regions surrounding them may not be light reflective. These structures and elements on the front surface may distort the reflected wavefront due to factors other than curvature, such as different heights of the structures or elements from the area surrounding them. In such a case, the curvature of the structure or element can be measured indirectly by estimation from the curvature measurements at the corresponding position on the opposite side of the back side of the substrate. This is possible. This is because the stress of discontinuous structures and elements formed on the substrate will deform the substrate, and the thin film formed on the substrate will generally conform to the substrate surface.
[0021]
If the heights of the particular structures are different from their surroundings, the phase distortion of the wavefront of the reflected probe beam of each structure will include at least a portion resulting from the height difference and a portion resulting from the curvature. In addition to using the back surface of the substrate for measurement by CGS, measurement by CGS can be performed by illuminating the front surface. Therefore, the curvature information can be derived by removing the effect of the height difference when calculating the curvature, if the height information is known.
[0022]
In addition to measuring the curvature of the completed substrate-based device, the CGS method can also be used to perform curvature measurements within the system of the substrate and each layer or structure during each manufacturing step of the substrate base. it can. The CGS method achieves this by being able to simultaneously measure the curvature of all locations within the illuminated area over its entire field. Therefore, each measurement can be performed and completed in a short time without interrupting the continuous operation of the production. Since the CGS method uses the optical probe beam as a probe to obtain curvature information, the measurement is non-invasive, so that if the intensity of the optical probe beam is properly maintained below an acceptable level. Does not hinder the manufacturing process. In addition, the optical probe beam and the reflected beam of the beam from the substrate can be conveniently guided to and from the substrate in the processing chamber through one or more optical windows of the processing chamber. .
[0023]
Therefore, during fabrication of the thin film layers and various structures in each layer, the curvature and associated stress of each layer and each structure formed in each layer can be monitored by the CGS method. This on-site stress monitoring mechanism can be applied to various aspects of substrate manufacturing.
[0024]
For example, the in-situ stress monitoring mechanism can be used to exclude a defective batch of processed substrates at an intermediate stage during manufacturing before the entire manufacturing process is completed. It is known that the manufacturing process and associated thermal cycling can introduce stresses into the manufactured structure. For example, various metallization methods are performed at elevated temperatures. Also, these layers exhibit different mechanical, physical and thermal properties, which are high in the interconnect structure, for example, due to mismatches in the magnitude of thermal expansion and contraction between different materials. May cause stress. These stresses can contribute to electromigration, among other things, by causing undesirable voiding and interface cracking caused by the stress. In addition, these stresses can cause the substrate to crack. Voiding, electromigration, and substrate cracking are major failure factors for integrated circuits.
[0025]
Some of these defects are caused by stress after an intermediate step during manufacturing. The device becomes a defective device when the stress of various components exceeds a predetermined allowable value. The in-system stress monitoring described above can be used to measure stress during manufacturing, at selected stages, or continuously. The measured stress is compared to a tolerance. A defect is found if the stress measurement is greater than its tolerance. The manufacturing process is stopped because the device of the final product will be a defective device. Therefore, the remaining manufacturing steps need not be performed. In this way, the uneconomic and inefficient practice of some conventional manufacturing methods, in which defects in the manufactured devices are checked only after the entire manufacturing process has been completed, is avoided.
[0026]
Another typical application of this in-situ stress monitoring mechanism is to adjust and optimize processing conditions with manufacturing processing parameters to reduce substrate stress. Because the CGS method can be used to monitor stress in situ during manufacturing, the contribution of different processing steps to stress can be ascertained by monitoring the stress at each processing step. In addition, the processing parameters (eg, temperature, duration or duty cycle) of each processing step can be adjusted independently of or with reference to the processing parameters of other processing steps to reduce stress. The effect of each adjustment on stress can be measured by the CGS method, so that a relationship between the parameter and the stress can be established. Adjusting the processing parameters and then measuring the generated stress can be performed in an iterative manner until the generated stress falls to a satisfactory level. Therefore, the processing steps can be controlled to increase the total production yield.
[0027]
Yet another application of the CGS method is for monitoring large surface deformations where the out-of-plane displacement is greater than the line and substrate thickness. If the surface deformation is no longer small compared to the thickness of the line and the substrate, the accuracy of the CGS measurement will decrease, but the deviation of the CGS measurement from the expected curvature value will cause the CGS system to be used for on-site monitoring. If so, it can be used as an indicator that there is a uniform large surface deformation.
[0028]
Referring again to FIG. 1, after the curvature map is obtained, the
[0029]
In one embodiment, the process is based on a thermoelastic model of a thin periodic line feature formed on a thick substrate as described below. Specific aspects of the thermoelastic model, including in-depth computation steps, are described in Wikstrom, Gudmundson and Suresh, "Thermoelastic Analysis of Periodic Thin Thines Deposited on a Substantial Subsidiary of a Substantial Subsidiary." It was disclosed in May.
[0030]
4A and 4B schematically illustrate the structure of a thermoelastic model of one embodiment. A plurality of
[0031]
Cartesian coordinate system (x1, X2, X3) Is shown in FIGS. 4A and 4B for the thermoelastic model. x1And x2The directions indicated by, respectively, are in the plane of the substrate 400, and represent the direction along and across the line structure. x3The direction denoted by represents a direction perpendicular to the plane of the substrate 400. The volume average value of the volume amount A exceeding a certain volume V is defined by the following equation.
[0032]
(Equation 1)
[0033]
Based on the analysis method of Wikstrom et al., Supra, the volume average stress of each
[0034]
(Equation 2)
[0035]
In the above equation, σαβRepresents the stress tensor components (α, β = 1, 2), and ESAnd νSAre the Young's modulus and Poisson's ratio of the substrate 400, respectively. Shear stress σ12Is zero in this case. The negative sign "-" in equation (1) is used to implement the chosen sign convention. That is, positive values represent curvature in one direction, while negative values represent curvature in the opposite direction. In particular, each stress component is f1(ES, ΝS, H, t, d, b) · k1+ F2(ES, ΝS, H, t, d, b) · k2Is the linear sum represented by Note that the coefficient f in the equation1And f2Is ES, ΝS, H, t, d and b. Therefore, the stress of each line structure can be calculated based on the elastic characteristics of the substrate and the form of the line structure.
[0036]
Therefore, the measured value of the curvature in each
[0037]
Another feature of this method is that, since equation (1) is a simple analytical equation, the measured curvature k1And k2The calculation of the stress based on can be performed in a short time by the processor. For example, a computer routine can be performed using a microprocessor to perform the calculations shown in equation (1). Thus, complicated and time-consuming numerical calculations are virtually avoided. In addition, it has been found that the simple analytical expression represented by the expression (1) is more accurate than a complicated numerical calculation based on the infinite element analysis method (Wikstrom, supra). This feature of the data processing module, when combined with the global parallel processing of the CGS optical detection module, allows the
[0038]
The above-described stress calculation method relating to equation (1) provides a method for obtaining stress data of a line structure on a substrate when information on a thin film on which a line structure is formed cannot be used. An example of this situation is when checking the stress of a device, such as a completed IC circuit, after the line structure has been manufactured in thin film.
[0039]
FIG. 5 is a flowchart of the stress measurement method based on the equation (1). This stress measurement can be performed as an in-system monitoring mechanism after or during the manufacture of the substrate.
[0040]
If the curvature of the substrate and the thin film can be measured before patterning, another method of the present application is used to confirm the stress of the patterned line structure from the thin film on the substrate even before the line structure is formed. be able to. One example of this situation is in-system measurement during manufacturing by using the
[0041]
First, before the layer is formed on the substrate, the curvature map of the bare substrate is measured (and therefore the associated stress map is measured). If the substrate and subsequently the continuous thin film deposited on the substrate are virtually isotropic, the curvature at any location should be the same along all directions. Next, after the thin film is deposited on the substrate, the curvature map of the continuous film is measured. The stress of the unpatterned continuous film at the target position can be obtained by the following Stoney equation.
[0042]
(Equation 3)
[0043]
In the above formula, kfilmAnd kSAre the measurements of the curvature of the deposited film and the bare substrate at the same target location, respectively. Here, the code rule is selected such that the curvature is a positive value when the surface of the substrate on which the film is deposited is convex, and a negative value when the surface is concave.
[0044]
If a periodic line feature is formed on this film, the curvature k across each line structure1And the curvature k along each line structure2Can be determined from the elastic properties of the film and the substrate and the form of the line structure by the following analytical formula.
[0045]
(Equation 4)
[0046]
In the above formula, νfilmIs the Poisson's ratio of the thin film, and χ is represented by the following equation.
[0047]
(Equation 5)
[0048]
And the coefficient djIs shown in Table 1 below. Note that χ → 0 for t / b → 0 and χ → 1 for t / b → ∞ (see Wikstrom et al., supra). Where kfilmTo k1And k2It is assumed that the change in curvature to 起 こ る simply results from a change in morphology due to patterning of the film into a line structure. It is also assumed that the elastic properties of the line structure are almost the same as the membrane.
[0049]
[Table 1]
[0050]
Therefore, the volume average elastic stress of each line structure can be obtained from the following equation.
[0051]
(Equation 6)
[0052]
In this method, the stress of each line structure is calculated using the simple analytical formulas of Expressions (2), (3) and (4), similarly to the method described above. However, unlike the previously described method, the curvature of the substrate required for equation (2) is measured before the film is deposited, while the curvature k of the substrate required for equation (1) is measured.1And k2Is measured after the line structure is formed on the substrate. Therefore, this method can be used to predict the stress of the formed line structure. FIG. 6 shows a flowchart of the stress measurement performed based on the equation (4).
[0053]
Further, the analytical equations of equations (2), (3) and (4) can also be applied to lines formed on one or more thin films on a substrate. In this case, the parameter k in equation (2)SIs the total curvature of the structure formed by the lower film and the substrate before the line forming film is deposited. This total curvature can be measured directly using the CGS method. As a first approximation, the total curvature is the sum of the curvatures that would be induced if each individual layer were deposited on the substrate by itself.
[0054]
The stress measurement method described above can be applied to measure a substrate having a line structure oriented in two or more directions, for example, directions perpendicular to each other. The entire region of interest on the substrate is divided into two or more subdivision regions according to the pattern formed on the substrate, such that each subdivision region simply has a line structure parallel to one another along one direction. Can be Thus, the unidirectional line structure models shown in FIGS. 4A and 4B can be applied to individual subdivision regions to calculate corresponding stresses based on curvature data derived from CGS measurements. Thus, a non-linear single conductive line may include two or more different segments in different subdivision areas. The stress of this line is obtained by calculating the stress of different segments based on the CGS curvature data.
[0055]
FIG. 7 shows a part of a line structure formed on a substrate, and the part includes two subdivision areas A and B. The direction of the line structure in each subdivision area is the same. The subdivision areas A and B are such that the distance from the edge of each area to the nearest acute corner where the line changes direction is at least a value greater than the width b or thickness t of one line of each line structure. Is selected. This condition can maintain the accuracy of the stress calculation based on the model shown in FIGS. 4A and 4B. The subdivision areas A and B can be measured simultaneously using the
[0056]
In many practical devices, line structures formed on a substrate are often embedded in different materials. For example, conductive lines are often embedded in an insulating conductive material, such as an oxide. The models shown in FIGS. 4A and 4B can no longer be applied to the curvature and stress analysis of such structures. In fact, it is difficult to calculate the stress of such an embedded line structure without complicated numerical calculations. However, utilizing the new model, the curvature of the embedded line structure can be calculated based on the structural design, the material properties of the embedded line structure, and the surrounding materials.
[0057]
FIG. 8A shows a model for calculating the curvature of a
[0058]
Further, the aspect ratio of the line structure 810: f0= T / b and the aspect ratio of the line formed in the surrounding layer 820: f1= T / (db) is equal to or greater than 1 and it is assumed that the curvature along the
[0059]
(Equation 7)
[0060]
(Equation 8)
[0061]
In the above equation, it is as follows.
[0062]
(Equation 9)
[0063]
(Equation 10)
[0064]
(Equation 11)
[0065]
(Equation 12)
[0066]
And E1, Ν1And α1Are the Young's modulus, Poisson's ratio and coefficient of thermal expansion of the
[0067]
The prediction of this simple analysis result was reasonably close to the result of a more infinite element simulation, with a deviation of about 3 to about 17%. For some practical arrangements of Cu lines in oxide trenches, the error is typically less than 17%.
[0068]
FIG. 8B shows another model in which a
[0069]
(Equation 13)
[0070]
[Equation 14]
[0071]
In the above formula, EP, ΝP, ΑPAre the Young's modulus, Poisson's ratio, and coefficient of thermal expansion of the
[0072]
Using the above model shown in FIGS. 8A and 8B, the curvature of a line embedded on a substrate can be calculated based on certain known parameters of the substrate-based device. Although the stress of the embedded line cannot be calculated directly from equations (5)-(12), these modules are executed by the
[0073]
FIG. 9 is a flow chart of a method for combining CGS measurements with curvature estimates based on the models shown in FIGS. 8A and 8B to confirm stress information for embedded lines. First, the curvature of the embedded line of the device is measured by the CGS method and then calculated based on the model shown in FIGS. 8A and 8B. While the CGS measurement provides the actual curvature of the line, the calculated curvature is simply the curvature caused by elastic deformation. Next, the calculated curvature value is compared with the actually measured curvature value. The difference between these values indicates the curvature caused by residual stress not included in the above calculated values. This residual stress must be kept below an acceptable level to ensure proper operation and desired life of the device. Thus, if the difference along the line or across the line exceeds an acceptable level, the reliability or performance of the device is considered unacceptable.
[0074]
Since the CGS method can be measured in the field, the above method can be used to monitor the stress of the embedded line during the manufacturing process. The difference in curvature from the above analysis and the CGS measurement, which is not apparent at design time, provides an indication that stress / curvature development is actually in progress. Accordingly, one or more aspects of the manufacture or design of these devices may be inspected and modified to reduce residual stress to an acceptable level. Further, utilizing the in-system measurements, if the residual stress exceeds an acceptable level in an intermediate step, the production can be stopped before completing the entire process. This monitoring mechanism can reduce costs and increase manufacturing efficiency.
[0075]
Using the equations (5), (6) and (11) and (12), the curvature measurement data is fitted to determine the characteristics of the line structure or the substrate such as the Young's modulus, thermal expansion coefficient and Poisson's ratio of the substrate or the line structure. You can check. For example, in a device having the
[0076]
The above method of measuring buried lines is applicable to a new manufacturing method, the "Damascene process", which creates copper conductive lines in oxide trenches. In this technique, a trench is etched into a layer of oxide to match the morphology of the copper interconnect lines in the circuit formed on the Si substrate. The etching is performed using a dry etching method. Next, the trenches of these oxides are filled with Cu using a chemical vapor deposition (CVD) method or an electroplating method. Next, the excess copper that has run over the trenches is removed by chemical-mechanical polishing (CMP), and then a passivation or capping layer is deposited over the top surface of the interconnect structure.
[0077]
Since the damascene method involves removal of material by polishing, knowing that curvature has occurred during polishing and subsequent processing is essential for various problems. For example, in-system monitoring of curvature using the CGS method can provide information on the "flatness" of the polished surface on which the layer is deposited. This is an essential step in quality control. Knowledge of the occurrence of curvature also provides an indication of the occurrence of internal stress during manufacturing.
[0078]
In addition, the above analysis of the non-passivated and passivated lines can be used to simulate the generation of elastic stress during thermal cycling and can be readily compared to CGS measurements. Examples of such calculations are described in the Park and Suresh literature and are confirmed by comparison to infinite element simulation values.
[0079]
The
[0080]
The initial stress-free temperature of each of the line structure and the continuous thin film in which the line structure is patterned on the substrate is T.1 0And Tf 0Assume that The stress-free temperature ranges of the line / substrate system and the thin film / substrate system can be confirmed experimentally by measuring the curvature as a function of temperature using the CGS method. The curvature of the untreated continuous thin film can be confirmed based on the above equation (2). The temperature change from the initial stress-free temperature to the temperature at which plastic yielding starts for each of the line and the thin film can be expressed by the following equation.
[0081]
(Equation 15)
[0082]
(Equation 16)
[0083]
Z in the above formulaeIs represented by the following equation.
[0084]
[Equation 17]
[0085]
In the above formula, T1 YAnd Tf YIs the temperature at which permanent plastic deformation begins to occur in the line structure and continuous film, respectively. T1 YAnd Tf YAt temperatures above, the curvatures of the lines and films begin to change non-linearly with temperature. Equations (13)-(15) are described by Gouldstone, Wikstrom, Gummundson and Suresh, "Onset of Plastic Yielding in Thin Metal Lines Deposited," Vol. Based on the analytical method, it can be derived by the model shown in FIGS. 4A and 4B.
[0086]
The following expression can be obtained from Expressions (13) and (14).
[0087]
(Equation 18)
[0088]
The temperature difference ratio can be measured using the CGS method, and the parameter ZeCan be calculated based on equation (4), so that the ratio between the line structure and the yield stress of the thin film can be obtained from equation (16). Thus, the CGS method, in conjunction with the above analysis, provides a means to help identify the onset of breakdown of patterned lines.
[0089]
Using the above method and system, the stress history and spatial variation of a substrate, a line structure, or a thin film formed thereon can be measured in real time. In particular, measured values obtained by the coherent gradient sensing method can be processed quickly by analytical calculation to obtain spatial and temporal variations in stress and plastic strain. Information about the line structure on the substrate and the plastic deformation of the film can also be measured.
[0090]
A number of embodiments of the invention have been described. Nevertheless, it will be understood that various modifications and improvements may be made without departing from the scope of the claims herein.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a stress measurement system according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates one embodiment of a coherent gradient sensing system.
FIG. 3 shows a coherent gradient sensing system having two independent optical arms and simultaneously obtaining spatial shearing in two different directions.
FIG. 4A shows a top view of a representative structure of a thermoelastic model of one embodiment of the present invention.
FIG. 4B shows a cross-sectional view of the structure shown in FIG. 4A.
FIG. 5 is a flow chart illustrating two methods for measuring the stress of a line structure based on a measurement of optical whole-surface curvature.
FIG. 6 is a flow chart illustrating two methods for measuring the stress of a line structure based on a measurement of optical whole-surface curvature.
FIG. 7 shows two representative subdivision regions of a patterned line structure on a substrate.
FIG. 8A shows a model of a line structure embedded in a layer on a substrate and a model of a line structure embedded in a layer on a substrate and capped with a passivation layer.
FIG. 8B shows a model of a line structure embedded in a layer on the substrate and a model of a line structure embedded in a layer on the substrate and capped with a passivation layer.
FIG. 9 is a flowchart showing a method for measuring a curvature of a line structure embedded in a layer on a substrate using the system shown in FIG. 1;
Claims (39)
前記基板上の各ライン構造の応力を、ライン構造の位置に対応する基板の二つの異なる方向の曲率の解析関数から計算する処理モジュールと
を備えてなるシステム。An optical detection module for directing an optical probe beam to a reflection surface of a processed substrate having a line structure and generating a reflection probe beam, wherein the curvature signal having information on a curvature of a region of the reflection surface is provided. An optical detection module operative to generate based on the reflected probe beam;
A processing module for calculating the stress of each line structure on the substrate from an analytical function of the curvature of the substrate in two different directions corresponding to the position of the line structure.
前記反射プローブビーム中の表面空間グラジエント情報を処理して、基板上の一つの位置に形成されたライン構造のその位置における縦方向の基板の第一曲率、及び該縦方向に直角の横方向の同じ位置における基板の第二曲率を同時に測定し、次いで
解析関数を利用して、測定された第一と第二の曲率に基づいて、ライン構造にかかる応力を計算する
ことを含んでなる方法。Irradiating the substrate with an optical probe beam to generate a reflected probe beam acquiring information on the surface space gradient of the irradiated area on the substrate,
Processing the surface space gradient information in the reflected probe beam, the first curvature of the longitudinal substrate at that position of the line structure formed at one position on the substrate, and the lateral curvature perpendicular to the longitudinal direction. A method comprising simultaneously measuring a second curvature of a substrate at the same location, and then utilizing an analytical function to calculate a stress on the line structure based on the measured first and second curvatures.
第二部分の応力を該解析関数に基づいて求める
ことをさらに含む請求項12に記載の方法。Measure the curvature along the line structure and the curvature across the line structure of the second portion at a position at least a selected distance from the position where the line structure changes from the first line direction to the second line direction, and then measure the curvature. The method of claim 12, further comprising determining a two-part stress based on the analytical function.
弾性変形モデルに基づいて、温度の変化によって起こる弾性変形によるライン方向に沿った及びライン方向を横切るライン構造の曲率を計算し、
計算された曲率を測定された曲率と比較して曲率の差を求め、次いで
ライン構造に関する情報を上記曲率の差に基づいて引き出す
ことを含む請求項9に記載の方法。The line structure is embedded in a thin film layer deposited on the substrate,
Based on the elastic deformation model, calculate the curvature of the line structure along and across the line direction due to elastic deformation caused by a change in temperature,
10. The method of claim 9, comprising comparing the calculated curvature with the measured curvature to determine a difference in curvature, and then extracting information about the line structure based on the difference in curvature.
基板上に薄膜を堆積し、
光学的プローブビームをその薄膜に照射して、該薄膜の照射領域の曲率を、反射プローブビーム中の空間グラジエント情報に基づいて同時に測定し、
堆積した薄膜の応力情報を、薄膜及び基板の測定された曲率に基づいて求め、次いで
解析関数を利用して、薄膜からパターン化されるライン構造にかかる応力を求める
ことを含んでなる方法。The substrate before the thin film is deposited is irradiated with an optical probe beam, and the curvature of the irradiated area of the substrate is simultaneously measured based on the spatial gradient information in the reflected probe beam,
Deposit a thin film on the substrate,
Irradiating the thin film with an optical probe beam, simultaneously measuring the curvature of the irradiated area of the thin film based on spatial gradient information in the reflected probe beam,
A method comprising determining stress information of a deposited thin film based on measured curvatures of the thin film and the substrate, and then utilizing an analytical function to determine stress on a line structure patterned from the thin film.
ことをさらに含む請求項22に記載の方法。Compare the measured stress on the line structure to the maximum allowable stress and then stop further processing of the substrate when the measured stress on the line structure exceeds the maximum allowable stress 23. The method of claim 22, further comprising:
グレーティング方向が第一方向とは異なる第二方向に沿って平行である第二反射プローブビームの光路に間隔をおいて配置された第三と第四のグレーティングを利用して、移相を起こさせ、次いで
該反射プローブビーム及び該第二反射プローブビーム中の移相を処理して、基板と薄膜の曲率を生成する
ことをさらに含む請求項26に記載の方法。Generating a second reflected probe beam by dividing a portion of the reflected probe beam,
Using the third and fourth gratings spaced apart in the optical path of the second reflected probe beam, where the grating direction is parallel along the second direction different from the first direction, a phase shift occurs. 27. The method of claim 26, further comprising processing the phase shifts in the reflected probe beam and the second reflected probe beam to produce substrate and thin film curvature.
その温度を、薄膜の曲率が、温度に対して線形依存関係から非線形依存関係に変わるように制御し、
線形依存関係が非線形依存関係に変化する薄膜の降伏温度を求め、
薄膜をパターン化してライン構造を形成させ、
ある範囲の温度下で、光ビームを照射してライン構造の曲率を同時に測定し、
その温度を、ライン構造の曲率が温度に対して線形依存関係から非線形依存関係に変わるように制御し、
線形依存関係が非線形依存関係に変化するラインの降伏温度を求め、
薄膜の降伏温度と、この薄膜の降伏温度より低い薄膜の温度との第一温度差を求め、
ラインの降伏温度と、このラインの降伏温度より低いラインの温度との第二温度差を求め、
第一温度差と第二温度差及び解析関数にしたがって、ラインの降伏温度と薄膜の降伏温度にそれぞれ対応して、ライン構造の降伏応力と薄膜の降伏応力の比率を計算する
ことを含んでなる方法。Under a certain range of temperature, irradiate a light beam and simultaneously measure the curvature of the thin film deposited on the substrate,
Controlling the temperature so that the curvature of the thin film changes from linear to non-linear with respect to temperature;
Find the yield temperature of the thin film where the linear dependence changes to a nonlinear dependence,
Pattern the thin film to form a line structure,
Under a certain range of temperature, irradiate a light beam and simultaneously measure the curvature of the line structure,
Controlling the temperature so that the curvature of the line structure changes from linear to non-linear dependence on temperature;
Find the yield temperature of the line where the linear dependence changes to a nonlinear dependence,
Determine the first temperature difference between the yield temperature of the thin film and the temperature of the thin film lower than the yield temperature of the thin film,
Find the second temperature difference between the yield temperature of the line and the temperature of the line that is lower than the yield temperature of this line,
Calculating the ratio of the yield stress of the line structure to the yield stress of the thin film corresponding to the yield temperature of the line and the yield temperature of the thin film, respectively, according to the first temperature difference and the second temperature difference and the analysis function. Method.
ライン構造の曲率を、解析関数から、弾性変形に基づいて計算し、
ライン構造の曲率の計算値をその測定値と比較して曲率の差を得て、次に
ライン構造の残留応力に関する情報を、該曲率の差によって求める
ことを含んでなる方法。A substrate having a line structure formed in a thin film trench is irradiated with an optical probe beam, and the curvature of the line structure is simultaneously measured based on spatial gradient information in the reflected probe beam,
The curvature of the line structure is calculated from the analytical function based on the elastic deformation,
A method comprising: comparing a calculated value of the curvature of a line structure to its measured value to obtain a difference in curvature, and then determining information about the residual stress of the line structure by the difference in curvature.
そのライン構造の応力を、前記測定された曲率に基づいて評価し、
前記応力が許容値より低いとき、1又は2以上のその後の製造工程を実施し、次いで
前記応力が許容値を超えたとき、製造を停止する
ことを含んでなる方法。Irradiating the optical probe beam to the substrate on which the line structure is formed before the manufacturing is completed, and simultaneously measuring the curvature of the line structure based on the spatial gradient information in the reflected probe beam;
The stress of the line structure is evaluated based on the measured curvature,
Performing said one or more subsequent manufacturing steps when said stress is below an acceptable value, and then terminating production when said stress exceeds an acceptable value.
ライン構造の応力を上記測定された曲率に基づいて評価し、次いで
製造のパラメータを調節して、応力を許容値より低くする
ことを含んでなる方法。Irradiating the optical probe beam onto the substrate on which the line structure is formed in an intermediate step of manufacturing, and simultaneously measuring the curvature of the line structure based on the spatial gradient information in the reflected probe beam;
Evaluating the stress of the line structure based on the measured curvature, and then adjusting manufacturing parameters to reduce the stress below an acceptable value.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013120935A (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Ultratech Inc | Method of characterizing semiconductor light-emitting device on the basis of features of product wafer |
JP2015052607A (en) * | 2008-09-29 | 2015-03-19 | サイファイ メドテック エッセ.エッレ.エッレ. | System and method for designing and transplanting customized biometric intraocular lens |
JP2017122716A (en) * | 2015-12-07 | 2017-07-13 | ウルトラテック インク | Systems and methods of characterizing process-induced wafer shape for process control using cgs interferometry |
KR20200047791A (en) * | 2013-10-29 | 2020-05-07 | 케이엘에이 코포레이션 | Process-induced distortion prediction and feedforward and feedback correction of overlay errors |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5227641A (en) * | 1989-05-26 | 1993-07-13 | Frontier Semiconductor Measurements, Inc. | System for measuring the curvature of a semiconductor wafer |
JPH03228347A (en) * | 1990-02-02 | 1991-10-09 | Hitachi Ltd | Method of controlling internal stress of semiconductor element |
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JPH06349917A (en) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Hitachi Ltd | Stress evaluation method and specimen |
US6031611A (en) * | 1997-06-03 | 2000-02-29 | California Institute Of Technology | Coherent gradient sensing method and system for measuring surface curvature |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015052607A (en) * | 2008-09-29 | 2015-03-19 | サイファイ メドテック エッセ.エッレ.エッレ. | System and method for designing and transplanting customized biometric intraocular lens |
JP2013120935A (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Ultratech Inc | Method of characterizing semiconductor light-emitting device on the basis of features of product wafer |
KR20200047791A (en) * | 2013-10-29 | 2020-05-07 | 케이엘에이 코포레이션 | Process-induced distortion prediction and feedforward and feedback correction of overlay errors |
KR102579588B1 (en) * | 2013-10-29 | 2023-09-15 | 케이엘에이 코포레이션 | Process-induced distortion prediction and feedforward and feedback correction of overlay errors |
US11761880B2 (en) | 2013-10-29 | 2023-09-19 | Kla Corporation | Process-induced distortion prediction and feedforward and feedback correction of overlay errors |
JP2017122716A (en) * | 2015-12-07 | 2017-07-13 | ウルトラテック インク | Systems and methods of characterizing process-induced wafer shape for process control using cgs interferometry |
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