JP3361153B2 - サブミクロンライン幅測定プロセス制御方法及び製作ライン幅を監視する試験装置 - Google Patents
サブミクロンライン幅測定プロセス制御方法及び製作ライン幅を監視する試験装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製造プロセスの制御方
法及びその試験装置に関し、特に塗布又は除去された物
質の表面に作成されたラインのライン幅を測定する方
法、及びこのようなラインを作成する際にそのライン幅
を監視するための試験装置に関する。
法及びその試験装置に関し、特に塗布又は除去された物
質の表面に作成されたラインのライン幅を測定する方
法、及びこのようなラインを作成する際にそのライン幅
を監視するための試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の製作は、ウェーハ上に作成さ
れた複数機能の幅に精密公差を必要としている唯一の製
造プロセス例である。例えば、レジスト処理中にエッチ
ング・ラインの幅を一定の寸法限界内に制御すること
は、重要なことである。
れた複数機能の幅に精密公差を必要としている唯一の製
造プロセス例である。例えば、レジスト処理中にエッチ
ング・ラインの幅を一定の寸法限界内に制御すること
は、重要なことである。
【０００３】今日のウェーハの作成プロセスには、製造
プロセスの一部として複数のリアル・タイム・プロセス
制御工程が含まれる。これは、適当な調整の実行を可能
にさせるものである。ライン幅の監視は、理想的には、
ウェーハ上でウェーハに基づくものであって、現場で実
行される。
プロセスの一部として複数のリアル・タイム・プロセス
制御工程が含まれる。これは、適当な調整の実行を可能
にさせるものである。ライン幅の監視は、理想的には、
ウェーハ上でウェーハに基づくものであって、現場で実
行される。
【０００４】ライン幅の測定を実行するために、多数の
既存の技術を用いることができる。通常の顕微鏡に基づ
く技術は、ライン幅が約１. ５ミクロン又はそれ以上の
ときは、利用しても満足なものとなる。サブミクロン測
定の場合に、従来の方法は走査電子顕微鏡を使用してい
る。この方法による問題は、リアル・タイムでもイン・
ラインでもないので、ウェーハ毎のプロセス制御を促す
ものではないことである。
既存の技術を用いることができる。通常の顕微鏡に基づ
く技術は、ライン幅が約１. ５ミクロン又はそれ以上の
ときは、利用しても満足なものとなる。サブミクロン測
定の場合に、従来の方法は走査電子顕微鏡を使用してい
る。この方法による問題は、リアル・タイムでもイン・
ラインでもないので、ウェーハ毎のプロセス制御を促す
ものではないことである。
【０００５】最近開発されたライン幅の測定方法は、ウ
ェーハの試験領域に配置された回折格子状の試験パター
ンを使用する。入射光は、試験中の基板が透明であるか
否かに従って、反射又は透過されて屈折ビームを発生さ
せる。製造中は、単色光、例えばレーザ・ビームによっ
て回折格子を照射することにより、回折格子を監視し、
その結果の回折図形を解析してそのライン幅を判断す
る。回折格子のラインが残りのウェーハ上のラインと同
じように作成されているのであれば、回折格子のライン
幅の測定を用いてウェーハ上の他のラインのライン幅を
推定することが可能である。
ェーハの試験領域に配置された回折格子状の試験パター
ンを使用する。入射光は、試験中の基板が透明であるか
否かに従って、反射又は透過されて屈折ビームを発生さ
せる。製造中は、単色光、例えばレーザ・ビームによっ
て回折格子を照射することにより、回折格子を監視し、
その結果の回折図形を解析してそのライン幅を判断す
る。回折格子のラインが残りのウェーハ上のラインと同
じように作成されているのであれば、回折格子のライン
幅の測定を用いてウェーハ上の他のラインのライン幅を
推定することが可能である。
【０００６】回折格子を用いるライン幅測定装置は、ク
ラインクネヒト（Ｋｌｅｉｎｋｎｅｃｈｔ）ほかに対す
る米国特許第４, ３３０, ２１３号明細書に記載されて
いる。この装置は１次光及び２次光の強度を獲得し、下
記の式を用いてライン幅ｌｗを判断する。即ち、
ラインクネヒト（Ｋｌｅｉｎｋｎｅｃｈｔ）ほかに対す
る米国特許第４, ３３０, ２１３号明細書に記載されて
いる。この装置は１次光及び２次光の強度を獲得し、下
記の式を用いてライン幅ｌｗを判断する。即ち、
【数１】ｌｗ＝ｄ／π ｃｏｓ-1（Ｉ２／Ｉ１)1/2
ただし、ｄは格子周期（ライン幅＋スペース幅）であ
り、Ｉ１及びＩ２は１次及び２次回折の測定強度であ
る。
り、Ｉ１及びＩ２は１次及び２次回折の測定強度であ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】強度比を用いる利点
は、強度に影響する多くの係数が式から消えることであ
る。しかし、実際に、前の段落における近似のようなも
のは、正確な測定には不十分である。強度比はライン〜
スペースの反射率の比にも依存しているので、これら
は、ライン及びスペースが非常に高いコントラストで測
定されない限り、正確ではない。
は、強度に影響する多くの係数が式から消えることであ
る。しかし、実際に、前の段落における近似のようなも
のは、正確な測定には不十分である。強度比はライン〜
スペースの反射率の比にも依存しているので、これら
は、ライン及びスペースが非常に高いコントラストで測
定されない限り、正確ではない。
【０００８】従来の多くの回折方法が有する問題は、反
射率のような係数を考慮する問題に加えて、１次以上の
回折を測定しなければならないことである。これらの強
度測定が適用できるかどうかは、測定しているラインの
ピッチの幅と、照射光の波長とに関係している。従来の
方法は、可視光又は近赤外線のような通常の光源を使用
するのであれば、大きなピッチ値が必要である。
射率のような係数を考慮する問題に加えて、１次以上の
回折を測定しなければならないことである。これらの強
度測定が適用できるかどうかは、測定しているラインの
ピッチの幅と、照射光の波長とに関係している。従来の
方法は、可視光又は近赤外線のような通常の光源を使用
するのであれば、大きなピッチ値が必要である。
【０００９】ピッチ値の小さなライン幅を測定する方法
に対する要求が存在する。この方法は、製造プロセス制
御の一部として現場監視が可能でなければならない。
に対する要求が存在する。この方法は、製造プロセス制
御の一部として現場監視が可能でなければならない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの特徴は、
異なる透過率若しくは反射率、又は他の回折を発生する
特性のライン及びスペースを有する表面上の未知のライ
ン幅を判断する方法である。一組の少なくとも２つの試
験格子が前記表面上に作成される。これらの格子は、そ
れぞれ同一の未知のライン幅、かつ異なる未知のピッチ
幅を有する。各格子は入射光により照射されて１次回折
図形を発生させる。各格子からの回折図形の１次強度値
を検出する。各強度値は対応する格子からのピッチ幅に
関連しており、その極値はそのピッチ幅が未知のライン
幅の２倍である格子を表わしている。補間を用いて当該
極値のピッチ幅を見出すことができ、次いでこれを２に
より割算して未知のライン幅を判断することができる。
異なる透過率若しくは反射率、又は他の回折を発生する
特性のライン及びスペースを有する表面上の未知のライ
ン幅を判断する方法である。一組の少なくとも２つの試
験格子が前記表面上に作成される。これらの格子は、そ
れぞれ同一の未知のライン幅、かつ異なる未知のピッチ
幅を有する。各格子は入射光により照射されて１次回折
図形を発生させる。各格子からの回折図形の１次強度値
を検出する。各強度値は対応する格子からのピッチ幅に
関連しており、その極値はそのピッチ幅が未知のライン
幅の２倍である格子を表わしている。補間を用いて当該
極値のピッチ幅を見出すことができ、次いでこれを２に
より割算して未知のライン幅を判断することができる。
【００１１】同一の試験格子を用いる他の方法は、検出
した二次強度値に関連する。１次強度値のように、これ
らの２次強度値を一つの曲線に合わせることができる。
その曲線の極値はそのピッチ幅が未知のライン幅の２倍
である格子に対応している。
した二次強度値に関連する。１次強度値のように、これ
らの２次強度値を一つの曲線に合わせることができる。
その曲線の極値はそのピッチ幅が未知のライン幅の２倍
である格子に対応している。
【００１２】この方法は、狭いあるライン幅を持たなけ
ればならないライン及びスペースを有する製作品を製作
する際に、特に有用である。前記一組の試験格子を製作
品の試験領域に配置して、製作者の製作品上のラインと
同じように、格子のラインを作成してもよい。
ればならないライン及びスペースを有する製作品を製作
する際に、特に有用である。前記一組の試験格子を製作
品の試験領域に配置して、製作者の製作品上のラインと
同じように、格子のラインを作成してもよい。
【００１３】本発明の技術的な利点は、サブミクロンの
ライン幅を現場で監視できることである。この方法は、
所望の幅が得られるまで幅を漸次的に増減することに関
連したライン作成プロセス中に、測定値を取り込み、所
望のライン幅が得られると、このライン作成プロセスを
停止させることができるという意味で、「リアル・タイ
ム」で実行することができる。更に、前記測定値を、特
定の工程を制御するために用いるばかりでなく、次の工
程のフィードフォワード制御、及び前の工程のフィード
バック制御に用いることもできる。
ライン幅を現場で監視できることである。この方法は、
所望の幅が得られるまで幅を漸次的に増減することに関
連したライン作成プロセス中に、測定値を取り込み、所
望のライン幅が得られると、このライン作成プロセスを
停止させることができるという意味で、「リアル・タイ
ム」で実行することができる。更に、前記測定値を、特
定の工程を制御するために用いるばかりでなく、次の工
程のフィードフォワード制御、及び前の工程のフィード
バック制御に用いることもできる。
【００１４】
【実施例】固定ライン幅可変ピッチの格子セット
図１は半導体ウェーハのような製作品１０の表面を示す
ものであり、この表面上にライン１１が作成される。製
作品１０は本発明による２つの格子セット１２を有す
る。更に、製作品１０は唯一の格子セット１２、又は２
以上の格子セット１２を備えることができる。図２及び
図３に関連して以下で説明するように、各格子セット１
２は一組の固定ライン幅可変ピッチの回折格子であり、
そのラインはライン１１の幅と同じような幅を有する。
ものであり、この表面上にライン１１が作成される。製
作品１０は本発明による２つの格子セット１２を有す
る。更に、製作品１０は唯一の格子セット１２、又は２
以上の格子セット１２を備えることができる。図２及び
図３に関連して以下で説明するように、各格子セット１
２は一組の固定ライン幅可変ピッチの回折格子であり、
そのラインはライン１１の幅と同じような幅を有する。
【００１５】典型的な応用では、格子セット１２は製作
品１０の表面上にライン１１を作成することに関連した
製作段階で作成される。図１において、ライン１１は製
作品１０に対して大きく拡大されており、典型的には１
ミクロン又は未満程度のものとなる。
品１０の表面上にライン１１を作成することに関連した
製作段階で作成される。図１において、ライン１１は製
作品１０に対して大きく拡大されており、典型的には１
ミクロン又は未満程度のものとなる。
【００１６】格子セット１２を作成することになると思
われる製作段階例は、半導体の製造において、レジスト
の形成、エッチング、又はメタライゼーション中にライ
ンを正確な幅に作成する際に存在する。関連する応用で
は、マスク製作中にマスク上に格子セット１２を作成し
てマスク・ラインの幅を測定することもできる。いずれ
にしろ極めて一般的な意味において、１ミクロン又は１
未満程度の幅を有するラインを作成中の製作品１０上
に、物質を堆積又はこれを除去することにより、格子セ
ット１２を配置することもできる。
われる製作段階例は、半導体の製造において、レジスト
の形成、エッチング、又はメタライゼーション中にライ
ンを正確な幅に作成する際に存在する。関連する応用で
は、マスク製作中にマスク上に格子セット１２を作成し
てマスク・ラインの幅を測定することもできる。いずれ
にしろ極めて一般的な意味において、１ミクロン又は１
未満程度の幅を有するラインを作成中の製作品１０上
に、物質を堆積又はこれを除去することにより、格子セ
ット１２を配置することもできる。
【００１７】以下で説明するように、格子セット１２は
製作品１０の残りの表面にライン１１と同じように作成
されたラインを有する。格子ラインを何時又はどのよう
に作成するかにかかわらず、格子セット１２上のライン
の幅は、ライン１１の幅と十分に類似していて、格子ラ
インの測定値を用いてライン１１の幅を推定することが
できるものと仮定する。典型的には、格子ラインを用い
て製作品１０上のライン１１を測定する。通常、格子セ
ット１２は製作品１０の残りの表面と同一表面上に作成
される。しかし、この場合はそのようなものでないと考
えてもよい。例えば、残りの表面が反射面をなすウェー
ハにおける透過性の「窓」上に、格子セット１２を配置
してもよい。しかし、このような相違は、回折光の強度
に影響するものであり、考慮されなければならない。
製作品１０の残りの表面にライン１１と同じように作成
されたラインを有する。格子ラインを何時又はどのよう
に作成するかにかかわらず、格子セット１２上のライン
の幅は、ライン１１の幅と十分に類似していて、格子ラ
インの測定値を用いてライン１１の幅を推定することが
できるものと仮定する。典型的には、格子ラインを用い
て製作品１０上のライン１１を測定する。通常、格子セ
ット１２は製作品１０の残りの表面と同一表面上に作成
される。しかし、この場合はそのようなものでないと考
えてもよい。例えば、残りの表面が反射面をなすウェー
ハにおける透過性の「窓」上に、格子セット１２を配置
してもよい。しかし、このような相違は、回折光の強度
に影響するものであり、考慮されなければならない。
【００１８】製作品１０上の格子セット１２の位置は本
発明にとって重要ではない。即ち、格子セット１２を適
当な位置に配置することができる。製作品１０が半導体
ウェーハである場合には、これらを例えば実際の製作チ
ップの隅に配置してもよく、又は実際の製造チップ間の
プロセス制御領域、若しくはチップ自体の製造に使用さ
れない他の領域に配置してもよい。更に、格子セット１
２は、ラインを作成する作成層で用いられてもよく、一
組以上の格子セット１２は異なる層の異なる段階で用い
られてもよい。集積回路の製造用語では、格子セット１
２を１型式の「試験装置」として呼んでもよい。
発明にとって重要ではない。即ち、格子セット１２を適
当な位置に配置することができる。製作品１０が半導体
ウェーハである場合には、これらを例えば実際の製作チ
ップの隅に配置してもよく、又は実際の製造チップ間の
プロセス制御領域、若しくはチップ自体の製造に使用さ
れない他の領域に配置してもよい。更に、格子セット１
２は、ラインを作成する作成層で用いられてもよく、一
組以上の格子セット１２は異なる層の異なる段階で用い
られてもよい。集積回路の製造用語では、格子セット１
２を１型式の「試験装置」として呼んでもよい。
【００１９】格子セット１２の寸法は、測定すべき製作
品１０の寸法及びライン１１の幅に従って変更可能であ
る。製作品１０が今日使用している程度の寸法のウェー
ハであるならば、典型的な格子セット１２は寸法が５ｍ
ｍ×１ｍｍとなるであろう。
品１０の寸法及びライン１１の幅に従って変更可能であ
る。製作品１０が今日使用している程度の寸法のウェー
ハであるならば、典型的な格子セット１２は寸法が５ｍ
ｍ×１ｍｍとなるであろう。
【００２０】格子セット１２は、製作品１０の性質及び
作成するラインの種類に従って、異なる種類の回折格子
のモデルであってもよい。例えば格子セット１２をマス
ク・ガラス上に作成してマスク・ラインを測定するとき
のように、そのライン及びスペースが異なる透過率を示
すときは、透過回折格子をモデル化する。例えば格子セ
ット１２を使用中で半導体ウェーハ上のエッチング・ラ
インを測定するときのように、そのライン及びスペース
が異なる反射率を示すときは、反射回折格子をモデル化
する。最後に、反射率及び透過率が同一又はほぼ同一で
あるが、ライン及びスペースからの反射間で位相シフト
が発生するときは、格子セット１２は位相シフトをモデ
ル化する。
作成するラインの種類に従って、異なる種類の回折格子
のモデルであってもよい。例えば格子セット１２をマス
ク・ガラス上に作成してマスク・ラインを測定するとき
のように、そのライン及びスペースが異なる透過率を示
すときは、透過回折格子をモデル化する。例えば格子セ
ット１２を使用中で半導体ウェーハ上のエッチング・ラ
インを測定するときのように、そのライン及びスペース
が異なる反射率を示すときは、反射回折格子をモデル化
する。最後に、反射率及び透過率が同一又はほぼ同一で
あるが、ライン及びスペースからの反射間で位相シフト
が発生するときは、格子セット１２は位相シフトをモデ
ル化する。
【００２１】図１の例の場合に、格子セット１２は反射
回折格子をモデル化する。光源１４からの光は製作品１
０の表面に入射する。典型的には、測定計算を簡単にす
るために、入射光は単色光とする。この単色光は格子セ
ット１２の表面に対して垂直であるとして示されている
が、これは必須ではない。格子セット１２は光センサ１
６へ光を反射し、光センサ１６は格子セットの領域に沿
った種々の角度で強度を検出する。光センサ１６は、回
折格子によるライン幅測定の技術分野において知られて
いるどのような受光手段であってもよい。以下、図４に
関連し、本発明の方法に従って用いる完全な装置を説明
する。
回折格子をモデル化する。光源１４からの光は製作品１
０の表面に入射する。典型的には、測定計算を簡単にす
るために、入射光は単色光とする。この単色光は格子セ
ット１２の表面に対して垂直であるとして示されている
が、これは必須ではない。格子セット１２は光センサ１
６へ光を反射し、光センサ１６は格子セットの領域に沿
った種々の角度で強度を検出する。光センサ１６は、回
折格子によるライン幅測定の技術分野において知られて
いるどのような受光手段であってもよい。以下、図４に
関連し、本発明の方法に従って用いる完全な装置を説明
する。
【００２２】図２は格子セット１２の回折格子２０のう
ちの一つの断面図であり、この場合は図１の線Ａ−Ａに
沿った断面図である。回折格子２０を５つの格子ライン
２１のみにより示しているが、典型的な回折格子２０は
更に多くの格子ライン２１を有するものとなる。典型的
な格子セット１２が１ｍｍ幅のものであるならば、格子
セット１２は、例えば約５００本のラインを有し得る。
ちの一つの断面図であり、この場合は図１の線Ａ−Ａに
沿った断面図である。回折格子２０を５つの格子ライン
２１のみにより示しているが、典型的な回折格子２０は
更に多くの格子ライン２１を有するものとなる。典型的
な格子セット１２が１ｍｍ幅のものであるならば、格子
セット１２は、例えば約５００本のラインを有し得る。
【００２３】前述のように、回折格子２０の格子ライン
２１は、製作品１０上のライン１１のライン幅と同じよ
うなライン幅ｌｗを有する。典型的には、格子ライン２
１はライン１１と同じように作成されるので、これらは
「同一」であって、これが測定されたライン２１とライ
ン１１との間の直接中間面となる。従って、
２１は、製作品１０上のライン１１のライン幅と同じよ
うなライン幅ｌｗを有する。典型的には、格子ライン２
１はライン１１と同じように作成されるので、これらは
「同一」であって、これが測定されたライン２１とライ
ン１１との間の直接中間面となる。従って、
【数２】ｌｗgrating ＝＞ｌｗproduction
【００２４】ライン２１間のスペースは均一なスペース
幅ｓｗを有する。回折格子２０は、ラインの幅と隣接す
るスペースの幅との和に等しいピッチ幅ｐｗを有する。
ライン幅ｌｗgrating は測定しようとするパラメータで
ある。ピッチ幅ｐｗは既知であると仮定される。ライン
幅は未知であるので、スペース幅は未知である。
幅ｓｗを有する。回折格子２０は、ラインの幅と隣接す
るスペースの幅との和に等しいピッチ幅ｐｗを有する。
ライン幅ｌｗgrating は測定しようとするパラメータで
ある。ピッチ幅ｐｗは既知であると仮定される。ライン
幅は未知であるので、スペース幅は未知である。
【００２５】高くした回折格子２０の部分を指すために
用語「ライン」及び「ライン幅」を使用することは、い
くらか恣意的なものである。ここで、「ライン」を測定
することに関する説明は、スペース及び他の特性の測定
にも等しく適用可能である。ここでは、常に、高くした
ラインか、又はセットイン・スペースを指すために「ラ
イン」及び「ライン幅」が用いられている。実際に、ご
く一般的な意味で、「ライン」は、交互的な反射率、透
過率、若しくは位相シフト、又は他の回折格子特性を有
する機構を指すために用いられている。
用語「ライン」及び「ライン幅」を使用することは、い
くらか恣意的なものである。ここで、「ライン」を測定
することに関する説明は、スペース及び他の特性の測定
にも等しく適用可能である。ここでは、常に、高くした
ラインか、又はセットイン・スペースを指すために「ラ
イン」及び「ライン幅」が用いられている。実際に、ご
く一般的な意味で、「ライン」は、交互的な反射率、透
過率、若しくは位相シフト、又は他の回折格子特性を有
する機構を指すために用いられている。
【００２６】第３図は格子セット１２の平面図であり、
格子セット１２は５つの回折格子２０を有する。格子セ
ット１２は、一組の可変ピッチ幅固定ライン幅の回折格
子２０として説明されてもよい。その代りに、ラインで
はなくスペースを測定しているときは、格子セット１２
は、可変ピッチ幅固定ライン幅の回折格子からなるもの
でもよい。
格子セット１２は５つの回折格子２０を有する。格子セ
ット１２は、一組の可変ピッチ幅固定ライン幅の回折格
子２０として説明されてもよい。その代りに、ラインで
はなくスペースを測定しているときは、格子セット１２
は、可変ピッチ幅固定ライン幅の回折格子からなるもの
でもよい。
【００２７】以下で説明するように、各回折格子２０を
用いて１次又は２次強度値を獲得し、これを用いて強度
曲線を決定する。従って、各格子セット１２における多
数の回折格子２０、及び格子セット１２における回折格
子２０間の小さなピッチの変動は、精度を高めようとす
るものである。しかし、格子セット１２には２本程度の
回折格子２０を用いることもよい。例えば、ライン１１
の幅が細か過ぎ、利用可能なピッチ幅によってここで説
明したプロセスが制限されるときは、２本のみの回折格
子２０を用いれることもできる。曲線の形状を実験的又
は理論的に前もって知らなければならないので、２つの
回折格子２０により、ライン幅を判断するための外挿は
更に困難である。好ましい実施例は、少なくとも３本組
の回折格子２０を用い、かつ少なくとも一つの格子が予
測スペース幅に等しい予測ライン幅を有する。各格子セ
ット１２内で固定ライン幅の可変ピッチ・パターンが続
く限り、回折格子２０の数は重要ではない。
用いて１次又は２次強度値を獲得し、これを用いて強度
曲線を決定する。従って、各格子セット１２における多
数の回折格子２０、及び格子セット１２における回折格
子２０間の小さなピッチの変動は、精度を高めようとす
るものである。しかし、格子セット１２には２本程度の
回折格子２０を用いることもよい。例えば、ライン１１
の幅が細か過ぎ、利用可能なピッチ幅によってここで説
明したプロセスが制限されるときは、２本のみの回折格
子２０を用いれることもできる。曲線の形状を実験的又
は理論的に前もって知らなければならないので、２つの
回折格子２０により、ライン幅を判断するための外挿は
更に困難である。好ましい実施例は、少なくとも３本組
の回折格子２０を用い、かつ少なくとも一つの格子が予
測スペース幅に等しい予測ライン幅を有する。各格子セ
ット１２内で固定ライン幅の可変ピッチ・パターンが続
く限り、回折格子２０の数は重要ではない。
【００２８】各回折格子２０のライン２１は、他の全て
の回折格子２０のライン幅と同一のライン幅ｌｗ
grating を有する。ライン幅は測定している値であるの
で、ｌｗgr ating は未知である。しかし、典型的には、
回折格子２０のライン２１は「予測」幅を有し、回折格
子２０のライン２１を作成するためにどのような製造プ
ロセスを使用しているものであっても、回折格子２０の
ライン２１が少なくともほぼ予測ライン幅となるよう
に、ある種のライン幅制御が存在する。
の回折格子２０のライン幅と同一のライン幅ｌｗ
grating を有する。ライン幅は測定している値であるの
で、ｌｗgr ating は未知である。しかし、典型的には、
回折格子２０のライン２１は「予測」幅を有し、回折格
子２０のライン２１を作成するためにどのような製造プ
ロセスを使用しているものであっても、回折格子２０の
ライン２１が少なくともほぼ予測ライン幅となるよう
に、ある種のライン幅制御が存在する。
【００２９】ライン２１間のスペース幅ｓｗは回折格子
２０により変化する。しかし、各回折格子２０内で、ラ
イン２１の間のスペースは均一なスペース幅ｓｗであ
る。
２０により変化する。しかし、各回折格子２０内で、ラ
イン２１の間のスペースは均一なスペース幅ｓｗであ
る。
【００３０】スペース幅が異なる結果、各回折格子２０
は異なるピッチ幅ｐｗを有する。従って、ピッチ幅は、
格子毎に変動するが、各回折格子２０内ではスペース幅
のように均一である。
は異なるピッチ幅ｐｗを有する。従って、ピッチ幅は、
格子毎に変動するが、各回折格子２０内ではスペース幅
のように均一である。
【００３１】各回折格子２０のピッチ幅は既知であると
仮定するが、ライン幅及びスペース幅は既知ではない。
実際に、本発明を半導体製作の測定に用いる場合は、所
望のピッチ幅を正確に作成可能なマスク値からピッチ幅
を知ることもできる。又は、ピッチ幅は、最大強度のピ
ーク間の距離を測定し、当該技術分野では正確であるこ
とが良く知られている回折計算を用いることにより、計
算されてもよい。
仮定するが、ライン幅及びスペース幅は既知ではない。
実際に、本発明を半導体製作の測定に用いる場合は、所
望のピッチ幅を正確に作成可能なマスク値からピッチ幅
を知ることもできる。又は、ピッチ幅は、最大強度のピ
ーク間の距離を測定し、当該技術分野では正確であるこ
とが良く知られている回折計算を用いることにより、計
算されてもよい。
【００３２】図３の例では、一つの回折格子２０は複数
のライン２１を有し、その予測ライン幅は既知のピッチ
幅の１/ ２であると仮定している。換言すれば、ライン
幅はスペース幅に等しい。この回折格子２０の場合は、
のライン２１を有し、その予測ライン幅は既知のピッチ
幅の１/ ２であると仮定している。換言すれば、ライン
幅はスペース幅に等しい。この回折格子２０の場合は、
【数３】ｌｗ＝ｓｗ
この回折格子２０の場合は、当然の帰結として
【数４】ｐｗ＝ｌｗ＋ｓｗ
かつ
【数５】ｌｗ＝ｐｗ/ ２
となる。格子セット１２の他の回折格子２０では、スペ
ース幅は、ある増分により増減したある値の予測ライン
幅である。図３における例として、スペース幅は値＋＼
−ｎαの周辺で変化する。ただし、ｎ＝＋＼−１、２、
３、、…。５つの区間が存在するので、各回折格子２０
はスペース幅
ース幅は、ある増分により増減したある値の予測ライン
幅である。図３における例として、スペース幅は値＋＼
−ｎαの周辺で変化する。ただし、ｎ＝＋＼−１、２、
３、、…。５つの区間が存在するので、各回折格子２０
はスペース幅
【数６】ｓｗ＝ＬＷ＋＼−ｎα
ｎ＝＋＼−１又は２
を有する。
【００３３】図３は固定ライン幅可変ピッチの格子セッ
ト１２の一例に過ぎない。スペース幅の増分は均一であ
る必要はない。即ち、予測ライン幅値近傍で変動するｓ
ｗの値を使用してもよい。更に、スペース幅の変動は予
測ライン幅を中心とする必要はない。即ち、スペース幅
は予測ライン幅の片側で全て正又は全て負の増分により
変化し得る。最後に、本発明の特徴は、以下で説明する
ように、予測ライン幅が実際のライン幅に特に近い必要
はないということであり、必要とするのは、所望の回折
強度曲線を形成するために十分なデータだけである。
ト１２の一例に過ぎない。スペース幅の増分は均一であ
る必要はない。即ち、予測ライン幅値近傍で変動するｓ
ｗの値を使用してもよい。更に、スペース幅の変動は予
測ライン幅を中心とする必要はない。即ち、スペース幅
は予測ライン幅の片側で全て正又は全て負の増分により
変化し得る。最後に、本発明の特徴は、以下で説明する
ように、予測ライン幅が実際のライン幅に特に近い必要
はないということであり、必要とするのは、所望の回折
強度曲線を形成するために十分なデータだけである。
【００３４】１次強度方法
本発明の基本的な考え方は、各回折格子２０による回折
イメージの１次強度の測定値を用いてライン２１の実際
のライン幅を判断できることにある。動作では、回折図
形を得るために反射率又は透過率に関して、ラインとス
ペースとの間に十分なコントラストが存在すると仮定す
る。ここでの説明はフラウンホーファー回折に関するも
のであるが、フラウンホーファー回折の限界が成立しな
いときは、更に完全な回折理論を用いてもよい。
イメージの１次強度の測定値を用いてライン２１の実際
のライン幅を判断できることにある。動作では、回折図
形を得るために反射率又は透過率に関して、ラインとス
ペースとの間に十分なコントラストが存在すると仮定す
る。ここでの説明はフラウンホーファー回折に関するも
のであるが、フラウンホーファー回折の限界が成立しな
いときは、更に完全な回折理論を用いてもよい。
【００３５】格子セット１２を用いる方法の概説とし
て、各回折格子２０は単色の光源により照射される。そ
の結果の回折図形がイメージ・スクリーン上に現われ
る。各回折格子２０によるピーク１次強度の測定値が検
出されて記録される。各強度値はその回折格子２０のピ
ッチ幅に関連される。これらの強度値は、対応するピッ
チ幅値に対してプロットされると、極値の周辺に曲線を
形成する。この極値は、そのスペース幅に等しいライン
幅を有する格子から回折された光の強度を表わしてい
る。
て、各回折格子２０は単色の光源により照射される。そ
の結果の回折図形がイメージ・スクリーン上に現われ
る。各回折格子２０によるピーク１次強度の測定値が検
出されて記録される。各強度値はその回折格子２０のピ
ッチ幅に関連される。これらの強度値は、対応するピッ
チ幅値に対してプロットされると、極値の周辺に曲線を
形成する。この極値は、そのスペース幅に等しいライン
幅を有する格子から回折された光の強度を表わしてい
る。
【００３６】以下の説明の理論的な部分は、「スリッ
ト」が検出面へ光を伝送する透過型格子に関するもので
ある。このスリットは格子セット１２上の格子ライン２
１に類似している。同一の原理は、透過型のスリット型
格子に関する限り、格子セット１２が反射性の場合に成
立する。
ト」が検出面へ光を伝送する透過型格子に関するもので
ある。このスリットは格子セット１２上の格子ライン２
１に類似している。同一の原理は、透過型のスリット型
格子に関する限り、格子セット１２が反射性の場合に成
立する。
【００３７】回折格子では、任意の次数ｍで回折イメー
ジの強度Ｉを簡単なモデル、即ち
ジの強度Ｉを簡単なモデル、即ち
【数７】
と表わすことができる。ただし、Ｃは定数であり、θは
法線と回折次数の角度位置との間の角度であり、Ｎは格
子におけるライン数であり、１はライン幅であり、ｐは
ピッチ幅であり、ｒ1 及びｒs はライン及びスペースか
らの反射係数の振幅であり、φ1 及びφs はライン及び
スペースからの反射係数の位相である。
法線と回折次数の角度位置との間の角度であり、Ｎは格
子におけるライン数であり、１はライン幅であり、ｐは
ピッチ幅であり、ｒ1 及びｒs はライン及びスペースか
らの反射係数の振幅であり、φ1 及びφs はライン及び
スペースからの反射係数の位相である。
【００３８】１次強度の場合は、ｍ＝１、また前記式は
１＝ｐ／２で最大値を有する。従って、ピッチ幅が最大
１次強度に対応する格子は、その１／２ピッチ幅に等し
いライン幅を有する。
１＝ｐ／２で最大値を有する。従って、ピッチ幅が最大
１次強度に対応する格子は、その１／２ピッチ幅に等し
いライン幅を有する。
【００３９】図４は格子セット１２を用いてライン幅を
測定する例を示す。固定ライン幅可変ピッチの格子セッ
ト１２は５つの回折格子２０を有する。予測ライン幅は
０.４ミクロンであった。ピッチ幅は、０. ０５ミクロ
ンの増分により、予測ピッチ幅の２倍である約０. ８ミ
クロンのピッチ幅で変化した。従って、５つの回折格子
２０は０. ７、０. ７５、０. ８、０. ８５、及び０.
９ミクロンのピッチ幅を有する。入射光は回折格子２０
に対して垂直な単色光であり、４４２. ５ナノメートル
の波長を有する。
測定する例を示す。固定ライン幅可変ピッチの格子セッ
ト１２は５つの回折格子２０を有する。予測ライン幅は
０.４ミクロンであった。ピッチ幅は、０. ０５ミクロ
ンの増分により、予測ピッチ幅の２倍である約０. ８ミ
クロンのピッチ幅で変化した。従って、５つの回折格子
２０は０. ７、０. ７５、０. ８、０. ８５、及び０.
９ミクロンのピッチ幅を有する。入射光は回折格子２０
に対して垂直な単色光であり、４４２. ５ナノメートル
の波長を有する。
【００４０】各回折格子２０について、１次強度を対応
するピッチ幅に対してプロットした。図４に示す単位は
任意である。曲線はピッチ幅の機能として、これらの強
度値と一致した。曲線の最大値は、ライン幅がスペース
幅と同一のピッチ幅に対応する、即ちｐｗ＝２×ｌｗ。
この場合に、曲線の最大値は約ｐｗ＝０. ８ミクロンで
発生する。従って、格子ライン２１の幅は約０. ４ミク
ロンである。
するピッチ幅に対してプロットした。図４に示す単位は
任意である。曲線はピッチ幅の機能として、これらの強
度値と一致した。曲線の最大値は、ライン幅がスペース
幅と同一のピッチ幅に対応する、即ちｐｗ＝２×ｌｗ。
この場合に、曲線の最大値は約ｐｗ＝０. ８ミクロンで
発生する。従って、格子ライン２１の幅は約０. ４ミク
ロンである。
【００４１】図４もこの方法が入射光のビーム寸法にお
ける変化に不感動であることを示している。ビーム径が
強度を測定している回折格子２０からはみだすように選
択され、かつ付加的な回折格子２０を部分的に照射する
ときは、多数の１次が同時に得られた。
ける変化に不感動であることを示している。ビーム径が
強度を測定している回折格子２０からはみだすように選
択され、かつ付加的な回折格子２０を部分的に照射する
ときは、多数の１次が同時に得られた。
【００４２】図４の例では、回折格子２０が予測ライン
幅の２倍であるピッチ幅近傍で変化するように選択され
たピッチ幅値を有し、その結果の強度曲線は１次最大値
を見事に確定した。更に、予測ライン幅が格子ライン２
１の真のライン幅と同一なので、最大値は回折格子２０
のうちの一つのピッチ幅に対応する。これは必ずしも成
立し得ない。即ち、曲線の最大値が回折格子２０に対応
しないときは、補間、当てはめ、又は他の数学的な方法
を用いて最大値に対応するピッチ幅を見出す。これは、
格子ライン２１のライン幅の２倍である格子のピッチ幅
となる。
幅の２倍であるピッチ幅近傍で変化するように選択され
たピッチ幅値を有し、その結果の強度曲線は１次最大値
を見事に確定した。更に、予測ライン幅が格子ライン２
１の真のライン幅と同一なので、最大値は回折格子２０
のうちの一つのピッチ幅に対応する。これは必ずしも成
立し得ない。即ち、曲線の最大値が回折格子２０に対応
しないときは、補間、当てはめ、又は他の数学的な方法
を用いて最大値に対応するピッチ幅を見出す。これは、
格子ライン２１のライン幅の２倍である格子のピッチ幅
となる。
【００４３】以上の説明は１次の最大値に関するもので
あるが、強度曲線を反転させ、かつその極値が最小であ
る場合に同一方法を適用することができる。１次の最小
値又は最大値が決定されていても、他の要素、例えば反
射率の関数がある。例えば、反射率比が図４の反射率の
逆数であれば、曲線は反転されることになる。
あるが、強度曲線を反転させ、かつその極値が最小であ
る場合に同一方法を適用することができる。１次の最小
値又は最大値が決定されていても、他の要素、例えば反
射率の関数がある。例えば、反射率比が図４の反射率の
逆数であれば、曲線は反転されることになる。
【００４４】２次強度方法
格子セット１２を用いる他の方法には１次最大強度値の
検出が関連する。以下で説明するように、ライン幅がそ
のピッチ幅の１／２に等しい格子は、ライン幅がそのピ
ッチ幅の１／２近傍で変化する他の格子に比較すると、
極値にある２次強度を有する。
検出が関連する。以下で説明するように、ライン幅がそ
のピッチ幅の１／２に等しい格子は、ライン幅がそのピ
ッチ幅の１／２近傍で変化する他の格子に比較すると、
極値にある２次強度を有する。
【００４５】単一スリットの回折の場合に、検出面上の
回折図形に沿った位置に到達する光の強度Ｉは、以下の
式により表わされる。即ち、
回折図形に沿った位置に到達する光の強度Ｉは、以下の
式により表わされる。即ち、
【数８】Ｉ α ｓｉｎ2 β／β2
ただし、βは（πＤ／λ）ｓｉｎ θである。角度θは
出力回折角度であり、Ｄはスリット幅であり、λは入射
光の波長である。上式は、
出力回折角度であり、Ｄはスリット幅であり、λは入射
光の波長である。上式は、
【数９】ｓｉｎ θ＝λ／Ｄ
のときに０となる。
【００４６】回折格子では、回折次数がθの項で表わさ
れた「オン軸」又は「オフ軸」で発生する。即ち、
れた「オン軸」又は「オフ軸」で発生する。即ち、
【数１０】ｓｉｎ θ＝ｍλ／ｐｗ
ただし、ｐｗは格子のピッチ幅である。２次（ｍ＝２）
は、
は、
【数１１】ｓｉｎ θ＝２λ／２Ｄ
又は
【数１２】ｓｉｎ θ＝λ／Ｄ
で発生し、これは強度が０であるθの単一スリット値と
同一である。
同一である。
【００４７】上式におけるＤ値は、ライン幅がそのピッ
チの１／２である回折格子２０のライン幅に対応する。
スリット幅がスペース幅に等しい格子の場合は、ｐｗ＝
２Ｄである。従って、２次強度が他の格子の強度の極値
に近付く格子のピッチ幅は、格子ライン２１のライン幅
の２倍である。
チの１／２である回折格子２０のライン幅に対応する。
スリット幅がスペース幅に等しい格子の場合は、ｐｗ＝
２Ｄである。従って、２次強度が他の格子の強度の極値
に近付く格子のピッチ幅は、格子ライン２１のライン幅
の２倍である。
【００４８】図５は格子セット１２を用いてライン幅を
測定する例を示す。固定ライン幅可変ピッチの格子セッ
ト１２は５本の回折格子２０を有する。予測ライン幅は
１.１ミクロンであった。ピッチ幅は、約２. ２ミクロ
ンのピッチ幅近傍で０. １ミクロンの増分により変化
し、この２. ２ミクロンのピッチ幅は予測ライン幅の２
倍である。従って、５つの回折格子２０は、２. ０、
２. １、２. ２、２. ３、及び２. ４ミクロンのピッチ
幅を有する。曲線は強度の任意の単位により理論的に予
測された曲線である。しかし、実際において、この曲線
は実験的に決定されることになるであろう。
測定する例を示す。固定ライン幅可変ピッチの格子セッ
ト１２は５本の回折格子２０を有する。予測ライン幅は
１.１ミクロンであった。ピッチ幅は、約２. ２ミクロ
ンのピッチ幅近傍で０. １ミクロンの増分により変化
し、この２. ２ミクロンのピッチ幅は予測ライン幅の２
倍である。従って、５つの回折格子２０は、２. ０、
２. １、２. ２、２. ３、及び２. ４ミクロンのピッチ
幅を有する。曲線は強度の任意の単位により理論的に予
測された曲線である。しかし、実際において、この曲線
は実験的に決定されることになるであろう。
【００４９】各回折格子２０について、２次強度のピー
クが対応するピッチ幅に対してプロットされる。そのと
きは、曲線をこれらの強度値と合わせることができる。
この曲線の最小値は、ライン幅がスペース幅と同一のピ
ッチ幅に対応する。即ち、ｐｗ＝２×ｌｗ。この例で
は、曲線の最小値は約ｐｗ＝２. ２ミクロンで発生す
る。従って、格子ライン２１の幅は約１. １ミクロンで
ある。
クが対応するピッチ幅に対してプロットされる。そのと
きは、曲線をこれらの強度値と合わせることができる。
この曲線の最小値は、ライン幅がスペース幅と同一のピ
ッチ幅に対応する。即ち、ｐｗ＝２×ｌｗ。この例で
は、曲線の最小値は約ｐｗ＝２. ２ミクロンで発生す
る。従って、格子ライン２１の幅は約１. １ミクロンで
ある。
【００５０】図５の例では、図４の例のように、回折格
子２０は、予測ライン幅の２倍であるピッチ幅近傍で変
化するように選択されたピッチ幅値を有する。その結
果、曲線は２次最小値を見事に確定する。更に、予測ラ
イン幅は格子ライン２１の真のライン幅と同一であった
ので、その最小値は回折格子２０のうちの一つのピッチ
幅に対応する。しかし、この曲線の最小値が回折格子２
０に対応しないときは、種々の数学的な方法を用いて最
小２次強度値に対応するピッチ幅を見出すことができ
る。これは、ピッチ幅が格子ライン２１のライン幅の２
倍である格子のピッチ幅となる。
子２０は、予測ライン幅の２倍であるピッチ幅近傍で変
化するように選択されたピッチ幅値を有する。その結
果、曲線は２次最小値を見事に確定する。更に、予測ラ
イン幅は格子ライン２１の真のライン幅と同一であった
ので、その最小値は回折格子２０のうちの一つのピッチ
幅に対応する。しかし、この曲線の最小値が回折格子２
０に対応しないときは、種々の数学的な方法を用いて最
小２次強度値に対応するピッチ幅を見出すことができ
る。これは、ピッチ幅が格子ライン２１のライン幅の２
倍である格子のピッチ幅となる。
【００５１】以上の説明は１次の方法のように２次最小
値に関するものであるが、２次の方法は強度曲線を反転
する場合に適用されてもよい。この場合に、曲線の極値
は最大値となる。例えば、反射率比が図５のものの逆で
あったならば、曲線は反転されることになる。
値に関するものであるが、２次の方法は強度曲線を反転
する場合に適用されてもよい。この場合に、曲線の極値
は最大値となる。例えば、反射率比が図５のものの逆で
あったならば、曲線は反転されることになる。
【００５２】本発明の他の方法では、各回折格子２０か
らの回折角度値に対して最大強度値をプロットすること
ができる。曲線の極値に関連した回折角度は、前記回折
式を用いてピッチ幅に容易にマップされ得る。
らの回折角度値に対して最大強度値をプロットすること
ができる。曲線の極値に関連した回折角度は、前記回折
式を用いてピッチ幅に容易にマップされ得る。
【００５３】現場ライン幅の測定装置
図６は、半導体ウェーハの製作中に、本発明の方法の特
徴に従って使用するライン幅測定装置を示す。少なくと
も一つの格子セット１２を有する製作品１０は、現場で
は製作室６２内にある。単色の光源６４は格子セット１
２を照射する光を供給する。適当な光源６４の１例は、
４４２．５ナノメートルの光を発生するＨｅＣｄレーザ
である。いずれにしろ、光源６４は前述の計算に用いる
一定かつ既知の波長値λを有する光を供給し、前述の計
算に用いる。
徴に従って使用するライン幅測定装置を示す。少なくと
も一つの格子セット１２を有する製作品１０は、現場で
は製作室６２内にある。単色の光源６４は格子セット１
２を照射する光を供給する。適当な光源６４の１例は、
４４２．５ナノメートルの光を発生するＨｅＣｄレーザ
である。いずれにしろ、光源６４は前述の計算に用いる
一定かつ既知の波長値λを有する光を供給し、前述の計
算に用いる。
【００５４】ビーム・スティアラ（ｓｔｅｅｒｅ）６５
は光源６４からの光を受光し、格子セット１２の選択し
たセクションに導く。製作品１０が一つの格子セット１
２を備え、かつその回折格子２０が線状の列にあるとき
のように、簡単な応用においては、ビーム・スティアラ
６５は１方向に沿って、即ち格子セット１２の上下にビ
ームを導くことのみを必要とする。しかし、いくつかの
応用では、製作品１０上に１以上の格子セット１２が存
在するときのように、２次元のビーム・スティアラ６５
を備えることが望ましいであろう。
は光源６４からの光を受光し、格子セット１２の選択し
たセクションに導く。製作品１０が一つの格子セット１
２を備え、かつその回折格子２０が線状の列にあるとき
のように、簡単な応用においては、ビーム・スティアラ
６５は１方向に沿って、即ち格子セット１２の上下にビ
ームを導くことのみを必要とする。しかし、いくつかの
応用では、製作品１０上に１以上の格子セット１２が存
在するときのように、２次元のビーム・スティアラ６５
を備えることが望ましいであろう。
【００５５】回折格子２０からの回折光は、製作室６２
の透明な壁を介して回折イメージ・スクリーン６６に伝
送される。各回折格子２０は回折イメージ・スクリーン
６６上に明確なイメージを発生する。これらのイメージ
は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラであってもよい
イメージ捕捉装置６７により捕捉される。
の透明な壁を介して回折イメージ・スクリーン６６に伝
送される。各回折格子２０は回折イメージ・スクリーン
６６上に明確なイメージを発生する。これらのイメージ
は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラであってもよい
イメージ捕捉装置６７により捕捉される。
【００５６】イメージ捕捉装置６７の出力は、前述の方
法に従って処理するプロセッサ６８に転送される。プロ
セッサ６８は、回折図形の獲得及び測定をするイメージ
処理アルゴリズムによりプログラムされている。プロセ
ッサ６８は、ピッチ幅又は与えられた波長λのθの値を
ライン幅値に関連させるために用いられてもよい。プロ
セッサ６８は、測定中にどのような製作プロセスが実行
されていようとも、アクチュエータ６２ｂ、又はライン
幅を制御する他の装置を制御するために用いられてもよ
い。
法に従って処理するプロセッサ６８に転送される。プロ
セッサ６８は、回折図形の獲得及び測定をするイメージ
処理アルゴリズムによりプログラムされている。プロセ
ッサ６８は、ピッチ幅又は与えられた波長λのθの値を
ライン幅値に関連させるために用いられてもよい。プロ
セッサ６８は、測定中にどのような製作プロセスが実行
されていようとも、アクチュエータ６２ｂ、又はライン
幅を制御する他の装置を制御するために用いられてもよ
い。
【００５７】他の実施例
特定の実施例を参照して本発明を説明したが、この説明
は限定する意味で解釈されることを意図するものではな
い。開示した実施例と共に、他の実施例の種々の変更
は、当該技術分野において習熟する者にとって明らかで
あろう。従って、請求の範囲は本発明の真の範囲内に入
る全ての変形を含むことになると理解されるべきであ
る。
は限定する意味で解釈されることを意図するものではな
い。開示した実施例と共に、他の実施例の種々の変更
は、当該技術分野において習熟する者にとって明らかで
あろう。従って、請求の範囲は本発明の真の範囲内に入
る全ての変形を含むことになると理解されるべきであ
る。
【００５８】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。
る。
【００５９】（１）異なる透過率若しくは反射率、又は
他の回折を発生する特性のライン及びスペースを有する
表面上の未知のライン幅を判断する方法において、前記
表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作成する工
程であって、前記各格子が未知の同一ライン幅、かつ異
なる既知のピッチ幅を有する工程と、入射光により前記
各格子を照射する工程と、前記各格子から回折図形の一
次強度値を検出する工程と、対応する前記格子のピッチ
幅に対してプロットされた前記最大強度値をそれぞれ表
わす曲線の極値を計算する工程と、前記極値におけるピ
ッチ幅を判断する工程と、前記未知のライン幅を判断す
るために２により前記ピッチ幅を割算する工程とを含む
ことを特徴とする未知のライン幅を判断する方法。
他の回折を発生する特性のライン及びスペースを有する
表面上の未知のライン幅を判断する方法において、前記
表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作成する工
程であって、前記各格子が未知の同一ライン幅、かつ異
なる既知のピッチ幅を有する工程と、入射光により前記
各格子を照射する工程と、前記各格子から回折図形の一
次強度値を検出する工程と、対応する前記格子のピッチ
幅に対してプロットされた前記最大強度値をそれぞれ表
わす曲線の極値を計算する工程と、前記極値におけるピ
ッチ幅を判断する工程と、前記未知のライン幅を判断す
るために２により前記ピッチ幅を割算する工程とを含む
ことを特徴とする未知のライン幅を判断する方法。
【００６０】（２）更に、前記未知のライン幅の予測値
を判断する工程を含み、少なくとも一つの前記格子が前
記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有することを特徴
とする第１項記載の未知のライン幅を判断する方法。
を判断する工程を含み、少なくとも一つの前記格子が前
記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有することを特徴
とする第１項記載の未知のライン幅を判断する方法。
【００６１】（３）少なくとも一つの他の前記格子が小
さな増分値により増減した前記予測ライン幅の２倍にほ
ぼ等しいピッチ幅を有することを特徴とする第２項記載
の未知のライン幅を判断する方法。
さな増分値により増減した前記予測ライン幅の２倍にほ
ぼ等しいピッチ幅を有することを特徴とする第２項記載
の未知のライン幅を判断する方法。
【００６２】（４）更に、前記未知のライン幅の予測値
を判断する工程を含み、前記格子は異なる増分値により
増減した前記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有する
ことを特徴とする第１項記載の未知のライン幅を判断す
る方法。
を判断する工程を含み、前記格子は異なる増分値により
増減した前記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有する
ことを特徴とする第１項記載の未知のライン幅を判断す
る方法。
【００６３】（５）一連の試験格子を作成する前記工程
は、前記格子のライン幅から前記他のラインのライン幅
を推定できるように、前記表面上の他の複数のラインと
同じように前記格子上に複数のラインを作成する工程を
含むことを特徴とする第１項記載の未知のライン幅を判
断する方法。
は、前記格子のライン幅から前記他のラインのライン幅
を推定できるように、前記表面上の他の複数のラインと
同じように前記格子上に複数のラインを作成する工程を
含むことを特徴とする第１項記載の未知のライン幅を判
断する方法。
【００６４】（６）前記極値を計算する前記工程は最大
の１次強度を計算する工程を含むことを特徴とする第１
項記載の未知のライン幅を判断する方法。
の１次強度を計算する工程を含むことを特徴とする第１
項記載の未知のライン幅を判断する方法。
【００６５】（７）前記極値を計算する前記工程は最小
の１次強度を計算する工程を含むことを特徴とする第１
項記載の未知のライン幅を判断する方法。
の１次強度を計算する工程を含むことを特徴とする第１
項記載の未知のライン幅を判断する方法。
【００６６】（８）異なる透過率若しくは反射率、又は
他の回折を発生する特性のラインを有する表面上の未知
のライン幅を目標のライン幅と比較する方法において、
前記表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作成す
る工程であって、前記各格子が同一の未知のライン幅、
かつ異なる既知のピッチ幅を有し、前記格子のうちの少
なくとも一つが予測ライン幅の２倍に等しい格子ピッチ
幅を有する工程と、入射光により前記各格子を照射する
工程と、前記各格子から回折図形の一次強度値を検出す
る工程と、対応する前記格子のピッチ幅に対してプロッ
トされた前記強度値をそれぞれ表わす曲線の極値を計算
する工程と、前記極値におけるピッチ幅を判断する工程
と、前格子のピッチ幅に対して前記極値における前記ピ
ッチ幅を比較する工程とを含むことを特徴とする未知の
ライン幅を比較する方法。
他の回折を発生する特性のラインを有する表面上の未知
のライン幅を目標のライン幅と比較する方法において、
前記表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作成す
る工程であって、前記各格子が同一の未知のライン幅、
かつ異なる既知のピッチ幅を有し、前記格子のうちの少
なくとも一つが予測ライン幅の２倍に等しい格子ピッチ
幅を有する工程と、入射光により前記各格子を照射する
工程と、前記各格子から回折図形の一次強度値を検出す
る工程と、対応する前記格子のピッチ幅に対してプロッ
トされた前記強度値をそれぞれ表わす曲線の極値を計算
する工程と、前記極値におけるピッチ幅を判断する工程
と、前格子のピッチ幅に対して前記極値における前記ピ
ッチ幅を比較する工程とを含むことを特徴とする未知の
ライン幅を比較する方法。
【００６７】（９）異なる透過率若しくは反射率、又は
他の回折を発生する特性のライン及びスペースを有する
表面上の未知のライン幅を判断する方法において、前記
表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作成する工
程であって、前記各格子が未知の同一ライン幅、かつ異
なる既知のピッチ幅を有する工程と、入射光により前記
各格子を照射する工程と、前記各格子から回折図形の２
次強度値を検出する工程と、対応する前記格子のピッチ
幅に対してプロットされた前記強度値をそれぞれ表わす
曲線の極値を計算する工程と、前記極値におけるピッチ
幅を判断する工程と、前記未知のライン幅を決定するよ
うに、２により前記ピッチ幅を割算する工程とを含むこ
とを特徴とする未知のライン幅を判断する方法。
他の回折を発生する特性のライン及びスペースを有する
表面上の未知のライン幅を判断する方法において、前記
表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作成する工
程であって、前記各格子が未知の同一ライン幅、かつ異
なる既知のピッチ幅を有する工程と、入射光により前記
各格子を照射する工程と、前記各格子から回折図形の２
次強度値を検出する工程と、対応する前記格子のピッチ
幅に対してプロットされた前記強度値をそれぞれ表わす
曲線の極値を計算する工程と、前記極値におけるピッチ
幅を判断する工程と、前記未知のライン幅を決定するよ
うに、２により前記ピッチ幅を割算する工程とを含むこ
とを特徴とする未知のライン幅を判断する方法。
【００６８】（１０）更に、前記未知のライン幅の予測
値を判断する工程を含み、少なくとも一つの前記格子は
前記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有することを特
徴とする第９項記載の未知のライン幅を判断する方法。
値を判断する工程を含み、少なくとも一つの前記格子は
前記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有することを特
徴とする第９項記載の未知のライン幅を判断する方法。
【００６９】（１１）少なくとも一つの他の前記格子が
小さな増分値により増減された前記予測ライン幅の２倍
にほぼ等しいピッチ幅を有することを特徴とする第１０
項記載の未知のライン幅を判断する方法。
小さな増分値により増減された前記予測ライン幅の２倍
にほぼ等しいピッチ幅を有することを特徴とする第１０
項記載の未知のライン幅を判断する方法。
【００７０】（１２）更に、前記未知のライン幅の予測
値を判断する工程を含み、前記格子は異なる増分値によ
り増減された前記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有
することを特徴とする第９項記載の未知のライン幅を判
断する方法。
値を判断する工程を含み、前記格子は異なる増分値によ
り増減された前記予測値のほぼ２倍であるピッチ幅を有
することを特徴とする第９項記載の未知のライン幅を判
断する方法。
【００７１】（１３）一連の試験格子を作成する前記工
程は、前記他のラインのライン幅を前記格子のライン幅
から推定できるように、前記表面上の他の複数のライン
と同じように前記格子上に複数のラインを作成する工程
を含むことを特徴とする第９項記載の未知のライン幅を
判断する方法。
程は、前記他のラインのライン幅を前記格子のライン幅
から推定できるように、前記表面上の他の複数のライン
と同じように前記格子上に複数のラインを作成する工程
を含むことを特徴とする第９項記載の未知のライン幅を
判断する方法。
【００７２】（１４）前記極値を計算する前記工程は第
２強度の最大値を計算する工程を含むことを特徴とする
第９項記載の未知のライン幅を判断する方法。
２強度の最大値を計算する工程を含むことを特徴とする
第９項記載の未知のライン幅を判断する方法。
【００７３】（１５）前記極値を計算する前記工程は第
２強度の最大値を計算する工程を含むことを特徴とする
第９項記載の未知のライン幅を判断する方法。
２強度の最大値を計算する工程を含むことを特徴とする
第９項記載の未知のライン幅を判断する方法。
【００７４】（１６）異なる透過率若しくは反射率、又
は他の回折を発生する特性のラインを有する表面上の未
知のライン幅を目標のライン幅と比較する方法におい
て、前記表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作
成する工程であって、前記各格子が未知の同一ライン
幅、かつ異なる既知のピッチ幅を有し、少なくとも一つ
の前記格子が予測ライン幅の２倍に等しい格子ピッチ幅
を有する工程と、入射光により前記各格子を照射する工
程と、前記各格子からの回折図形の２次強度値を検出す
る工程と、対応する前記格子のピッチ幅に対してプロッ
トされた前記各強度値を表わす曲線の極値を計算する工
程と、前記極値におけるピッチ幅を判断する工程と、前
格子のピッチ幅に対して前記ピッチ幅を比較する工程と
を含むことを特徴とする未知のライン幅を比較する方
法。
は他の回折を発生する特性のラインを有する表面上の未
知のライン幅を目標のライン幅と比較する方法におい
て、前記表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作
成する工程であって、前記各格子が未知の同一ライン
幅、かつ異なる既知のピッチ幅を有し、少なくとも一つ
の前記格子が予測ライン幅の２倍に等しい格子ピッチ幅
を有する工程と、入射光により前記各格子を照射する工
程と、前記各格子からの回折図形の２次強度値を検出す
る工程と、対応する前記格子のピッチ幅に対してプロッ
トされた前記各強度値を表わす曲線の極値を計算する工
程と、前記極値におけるピッチ幅を判断する工程と、前
格子のピッチ幅に対して前記ピッチ幅を比較する工程と
を含むことを特徴とする未知のライン幅を比較する方
法。
【００７５】（１７）製作面上の製作ラインの幅を監視
する試験装置において、格子ラインが同一の未知のライ
ン幅を有し、かつそのピッチ幅が異なる少なくとも２つ
の格子を有する一組の試験格子であって、前記ピッチ幅
が既知である前記一組の試験格子を備え、前記格子ライ
ンは、前記製作ラインの幅を前記格子ラインのライン幅
から推定できるように、前記製作ラインと同じように前
記製作面上に作成されることを特徴とする試験装置。
する試験装置において、格子ラインが同一の未知のライ
ン幅を有し、かつそのピッチ幅が異なる少なくとも２つ
の格子を有する一組の試験格子であって、前記ピッチ幅
が既知である前記一組の試験格子を備え、前記格子ライ
ンは、前記製作ラインの幅を前記格子ラインのライン幅
から推定できるように、前記製作ラインと同じように前
記製作面上に作成されることを特徴とする試験装置。
【００７６】（１８）少なくとも一つの前記格子ライン
は、所定の予測ライン幅の２倍に近いピッチ幅を有する
ことを特徴とする請求項１７記載の試験装置。
は、所定の予測ライン幅の２倍に近いピッチ幅を有する
ことを特徴とする請求項１７記載の試験装置。
【００７７】（１９）前記一組の試験格子は３つの格子
を備えると共に、第１の格子はある予測ライン幅近傍の
スペース幅を有し、第２及び第３の格子は前記予測ライ
ン幅近傍であって、かつそれぞれある増分値により増減
したスペース幅を有することを特徴とする請求項１７記
載の試験装置。
を備えると共に、第１の格子はある予測ライン幅近傍の
スペース幅を有し、第２及び第３の格子は前記予測ライ
ン幅近傍であって、かつそれぞれある増分値により増減
したスペース幅を有することを特徴とする請求項１７記
載の試験装置。
【００７８】（２０）前記一組の試験格子は５つの格子
を備えると共に、第１の格子はある予測ライン幅近傍の
スペース幅を有し、第２及び第３の格子は前記予測ライ
ン幅近傍であって、かつそれぞれある増分値により増減
したスペース幅を有し、第４及び第５の格子は前記予測
ライン幅近傍であって、かつそれぞれ異なる増分値によ
り増減したスペース幅を有することを特徴とする請求項
１７記載の試験装置。
を備えると共に、第１の格子はある予測ライン幅近傍の
スペース幅を有し、第２及び第３の格子は前記予測ライ
ン幅近傍であって、かつそれぞれある増分値により増減
したスペース幅を有し、第４及び第５の格子は前記予測
ライン幅近傍であって、かつそれぞれ異なる増分値によ
り増減したスペース幅を有することを特徴とする請求項
１７記載の試験装置。
【００７９】（２１）回折格子を用いて、サブミクロン
のライン幅を測定する方法及び装置。一組の「固定ライ
ン幅可変ピッチ」試験格子」は多数の格子を有するもの
であって、各格子が同一のライン幅を有し、かつ異なる
ピッチ幅を有する。これらの格子は回折図形を形成する
ように照射される。各格子から１次又は２次回折イメー
ジの一組のピーク強度を記録する。これらの強度の値の
いずれかは極値近傍に一つの曲線を形成し、この曲線は
ピッチ幅がライン幅の１／２に等しい格子からの強度を
表わす
のライン幅を測定する方法及び装置。一組の「固定ライ
ン幅可変ピッチ」試験格子」は多数の格子を有するもの
であって、各格子が同一のライン幅を有し、かつ異なる
ピッチ幅を有する。これらの格子は回折図形を形成する
ように照射される。各格子から１次又は２次回折イメー
ジの一組のピーク強度を記録する。これらの強度の値の
いずれかは極値近傍に一つの曲線を形成し、この曲線は
ピッチ幅がライン幅の１／２に等しい格子からの強度を
表わす
【図１】本発明による２つの格子パターンを有し、ライ
ンを作成する製作品の表面を示す概略図。
ンを作成する製作品の表面を示す概略図。
【図２】図１の格子セットのうちの一つの格子の断面
図。
図。
【図３】図１の格子セットの平面図。
【図４】格子セットを用いて１次強度値を獲得し、ライ
ン幅を判断する一例を示す特性図。
ン幅を判断する一例を示す特性図。
【図５】格子セットを用いて２次強度値を獲得し、ライ
ン幅を判断する一例を示す特性図。
ン幅を判断する一例を示す特性図。
【図６】現場で使用するライン幅測定装置を示すブロッ
ク図。
ク図。
１０ 製作品
１１ ライン
１２ 格子セット１２
１４、６４ 光源
２０ 回折格子
６２ 製作室
６２ｂ アクチュエータ
６５ ビーム・スティアラ
６６ 回折イメージ・スクリーン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジミィ ダブリュ．ホスク
アメリカ合衆国テキサス州ダラス，ウィ
ンターウッド レーン 6631
(72)発明者 アジット ピー．パランジプ
アメリカ合衆国テキサス州プラノ，ラウ
ンドロック トレイル 3205
(56)参考文献 特開 昭63−308507（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−92286（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/02
Claims (2)
- 【請求項１】 異なる透過率若しくは反射率、又は他の
回折を発生する特性のライン及びスペースを有する表面
上の未知のライン幅を判断する方法において、 前記表面上に一組の少なくとも２つの試験格子を作成す
る工程であって、前記各格子が未知の同一ライン幅、か
つ異なる既知のピッチ幅を有する工程と、 入射光により前記各格子を照射する工程と、 前記各格子から回折図形の一次強度値を検出する工程
と、 対応する前記格子のピッチ幅に対してプロットされた前
記最大強度値をそれぞれ表わす曲線の極値を計算する工
程と、 前記極値におけるピッチ幅を判断する工程と、 前記未知のライン幅を判断するために２により前記ピッ
チ幅を割算する工程とを含むことを特徴とする未知のラ
イン幅を判断する方法。 - 【請求項２】 製作面上の製作ラインの幅を監視する試
験装置において、 格子ラインが同一の未知のライン幅を有し、かつそのピ
ッチ幅が異なる少なくとも２つの格子を有する一組の試
験格子であって、前記ピッチ幅が既知である前記一組の
試験格子を備え、 前記格子ラインは、前記製作ラインの幅を前記格子ライ
ンのライン幅から推定できるように、前記製作ラインと
同じように前記面上に作成されることを特徴とする試験
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US938078 | 1992-08-31 | ||
| US07/938,078 US5361137A (en) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | Process control for submicron linewidth measurement |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174427A JPH06174427A (ja) | 1994-06-24 |
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| JP (1) | JP3361153B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-08-31 US US07/938,078 patent/US5361137A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-08-27 EP EP93113746A patent/EP0585839B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-27 DE DE69317083T patent/DE69317083T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-30 JP JP21455493A patent/JP3361153B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-24 TW TW082107857A patent/TW227599B/zh not_active IP Right Cessation
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