JP2007510312A - 半導体ウェハ上に形成された構造の方位角走査 - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照すると、光学測定システム100を用いて、半導体ウェハ上に形成された3−D構造を検査し、解析することが可能である。例えば、光学測定システム100を用いて、ウェハー104上に形成された格子アレイ102の形状を求めることが可能である。上述したように、格子アレイ102は、ウェハー104上に形成されたデバイスに隣接した、ウェハー104の試験領域に形成することが可能である。あるいは、格子アレイ102は、デバイスの動作を妨害しないデバイスの領域内、又は、ウェハー104のスクライブ・ラインに沿って形成することも可能である。図1において、格子アレイ102はコンタクトホールアレイとして示されているが、格子アレイ102は様々な2−D構造及び3−D構造を含むことができる。
図1を参照すると、上述したように、入射光線108は、入射角θi、方位角φで格子アレイ102に向けられる。図2を参照すると、一つの典型的な実施態様において、方位角の走査は、方位角の範囲202全体にわたって入射光線108を走査することによって行われる。方位角の範囲202全体にわたって入射光線108が走査されるので、回折光線110、特に回折光線110の交差偏光項の測定値(すなわち、測定信号値)は、検出器112を用いて取得される。上記のように、測定信号値は、反射率、0次の交差偏光効率/振幅、tan(Ψ)、cos(Δ)、フーリエ係数などを含み得る。
光学測定は、代表的に、測定回折信号と構造の仮想プロファイルと関連付けられたシミュレーション回折信号の比較を含む。測定回折信号がシミュレーション回折信号と一致する場合、又は測定回折信号とシミュレーション回折信号の差がプリセット若しくは一致基準内である場合、その一致するシミュレーション回折信号と関連する仮想プロファイルが、構造の実際のプロファイルを表すと推定される。
上記のように、半導体の製造では、光学測定が品質保証のために代表的に使用される。例えば、半導体の製造では、代表的にリソグラフィックプロセスが、ウェハ上に構造を形成するために、マスクから半導体ウェハ上へパターンを転写するよう使用される。しかし、リソグラフィックプロセスにおいて、収差がウェハに転写されたパターンに不正確さを生じ、その結果ウェハ上に形成される構造に不正確さを生じる可能性がある。例えば、非点収差のようなレンズ収差のために、マスク上の円形のコンタクトホールは、ウェハ上で楕円形のホールとなることもある。
図9を参照すると、リソグラフィックプロセスにおける収差が、半導体ウェハ上に形成される構造の回転を生じる可能性がある。特に、図9に示されるように、円形のコンタクトホールを形成する場合、楕円形のホールのように形成されるコンタクトホールに加えて、ホールの実際の軸902が、意図された軸904と比較して回転角α分回転する可能性がある。
Claims (25)
- 半導体ウェハ上に形成された構造を検査する方法であって、
一つの入射角及び一つの方位角で前記構造に入射光線を向けるステップと、
方位角の走査をするために方位角の範囲全体にわたって前記入射光線を走査するステップと、
前記方位角の走査中に回折光線の交差偏光成分を測定するステップと、
を含む方法。 - 前記入射光線は、偏光角が0°又は90°に偏光される、請求項1に記載の方法。
- さらに、前記方位角の走査に基づいて、前記交差偏光成分がゼロとなる方位角のゼロ点位置を求めるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方位角の範囲は、前記方位角のゼロ点位置の周囲である、請求項3に記載の方法。
- さらに、前記構造の光学測定において使用される方位角を用いて測定回折信号を取得するステップであって、該測定回折信号が取得される以前に前記方位角の走査が行われるステップと、
前記求めた方位角のゼロ点位置に基づいて、前記測定回折信号とシミュレーション回折信号の方位角のずれを検出するステップとを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記シミュレーション回折信号は、仮定された方位角のゼロ点位置を用いて生成され、且つ前記測定回折信号の方位角のずれは、前記求めた方位角のゼロ点位置と前記仮定された方位角のゼロ点位置が異なる場合に検出される、請求項5に記載の方法。
- 前記構造はコンタクトホールアレイであり、さらに前記方位角の走査に基づいて該コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールは非対称であるか否かを決定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記コンタクトホールは、45°、135°、225°及び315°の方位角の一つ以上で前記交差偏光成分がゼロでない場合に非対称であると決定される、請求項7に記載の方法。
- さらに、前記コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールが非対称であるか否かの決定に基づいて、リソグラフィで使用されるレンズをテストするステップを含む、請求項7に記載の方法。
- さらに、前記方位角の走査に基づいて、前記構造の回転を求めるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記構造の回転は、前記交差偏光の項が最小値に達してもゼロでなく、且つ該交差偏光の項が該最小値について対称でない場合に求められる、請求項10に記載の方法。
- さらに、前記最小値について対称な二つの方位角でスペクトルを取得するステップと、
前記二つの方位角で取得されたスペクトルに基づいて差分信号を求めるステップとを含み、
前記構造の回転は、前記差分信号がゼロでない場合に求められ、且つ前記回転の方向は前記差分信号の符号に基づいて求められる、請求項11に記載の方法。 - 半導体ウェハ上に形成された3次元構造を検査するシステムであって、
方位角の走査をするために方位角の範囲全体にわたって走査される入射光線を、一つの入射角及び一つの方位角で前記構造に向ける光源と、
前記方位角の走査中に回折光線の交差偏光成分を測定する検出器と、
を有するシステム。 - 前記入射光線は、偏光角が0°又は90°に偏光される、請求項13に記載のシステム。
- 前記方位角の走査に基づいて、前記交差偏光成分がゼロとなる方位角のゼロ点位置を求める、請求項13に記載のシステム。
- 前記方位角の範囲は、前記方位角のゼロ点位置の周囲である、請求項15に記載のシステム。
- 前記構造の光学測定において使用される方位角を用いて測定回折信号が取得され、前記方位角の走査は該測定回折信号が取得される以前に行われ、且つ前記求めた方位角のゼロ点位置に基づいて、前記測定回折信号とシミュレーション回折信号の方位角のずれが検出される、請求項15に記載のシステム。
- 前記シミュレーション回折信号は、仮定された方位角のゼロ点位置を用いて生成され、且つ前記測定回折信号の方位角のずれは、前記求めた方位角のゼロ点位置と前記仮定された方位角のゼロ点位置が異なる場合に検出される、請求項17に記載のシステム。
- 前記3次元構造はコンタクトホールアレイであり、前記コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールは前記方位角の走査に基づいて非対称であるか決定される、請求項13に記載のシステム。
- 前記コンタクトホールは、45°、135°、225°及び315°の方位角の一つ以上で前記交差偏光成分がゼロでない場合に非対称であると決定される、請求項19に記載のシステム。
- 前記コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールが非対称であるか否かの決定に基づいて、リソグラフィで使用されるレンズがテストされる、請求項19に記載のシステム。
- 前記構造の回転が、前記方位角の走査に基づいて求められる、請求項13に記載のシステム。
- 前記構造の回転は、前記交差偏光の項が最小値に達してもゼロでなく、且つ該交差偏光の項が該最小値について対称でない場合に求められる、請求項22に記載のシステム。
- 前記最小値について対称な二つの方位角でスペクトルが取得され、前記二つの方位角で取得されたスペクトルに基づいて差分信号が求められ、前記構造の回転は、前記差分信号がゼロでない場合に求められ、且つ前記回転の方向は前記差分信号の符号に基づいて求められる、請求項23に記載のシステム。
- 半導体ウェハ上に形成される構造を検査する方法であって、
方位角の走査をするために方位角の範囲全体にわたって入射光線を走査するステップと、
前記方位角の走査中に回折光線の交差偏光成分を測定するステップと、
前記方位角の走査に基づいて、
a)前記交差偏光成分がゼロとなる方位角のゼロ点位置、
b)コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールの対称性、
c)前記構造の回転、
を含む1以上の条件を求めるステップと、
を含む方法。
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