JP4716993B2 - マイクロエレクトロニクスにおける寸法検査のための光学フーリエ変換の使用 - Google Patents
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Description
Chris C.およびBaumら著「Scatterometry for Post-etch Polysilicon Gate Metrology」、SPIE Metrology, inspection and Process control for monolithography、1999年 J. Ailgairら著「Implementation of Spectroscopic Critical Dimension for gate CD Control and Stepper Characterisation in SPIE Metrology」、inspection and Process control for monolithography、2001年 M.G. Moharamら著、「Formulation for stable and efficient implementation of the rigourous coupled-wave analysis of binary gratings」、Journal of Optical Society of America、1995年12(5):1068〜1076頁 M. Neviereら著、「Grating Electromagnetic Theory User Guide」、Journal of imaging science and technology、1997年41(4):315〜323頁
-構成要素または検出手段の平面上、あるいは検出手段によって用意された平面上に物体の基本的な(根本的な、または基礎的な、または本質的な)表面の光学フーリエ変換像を形成する手段と、
-検出手段によって提供された情報から、少なくとも1つの物体の寸法的および/または構造的な特徴に関連するデータを生成するための、またはそのような特徴を特定するための処理手段と、
を有することを特徴とする装置に関する。
-例えばフーリエ像焦点面において、そして検出手段を備えている平面上または平面内において、検出手段上の物体の基本的な表面の光学フーリエ変換像を形成する段階と、
-物体の少なくとも1つの寸法的および/または構造的な特徴に関連する少なくとも1つのデータを生成するために、検出手段によって提供されたデータを処理する段階と、
を有することを特徴とする方法にも関する。
-格子に関しては、1μmまたは10μmまたは100μmの間、または50nmと10nmであり、
-そして、層に関しては、100μmと10nmの間、1nmでさえありうる。
-第1の対物レンズ、または第1の集光対物レンズを形成する手段であって、その第1の対物レンズの像焦点面において物体の基本的なゾーンのフーリエ変換像を形成するもの
-第2の集光対物レンズまたは第2の集光対物レンズを形成する第2の手段であって、この像を二次元検出装置に向けてまたはそこの上に投影または伝達するもの
-第2の対物レンズに近接して位置させることができる手段であって、ダイアフラムを絞るか、または基本の表面を規定するためのものであり、好ましくは、これらの手段は、第1の対物レンズの開口数か開口角、または第1の対物レンズを形成する手段とは独立に調整することができる。
-ミラーまたは分離立方体などのビーム分離装置、
-第2の平面、いわゆる照明フーリエ面上にFT(フーリエ変換)像を再描像するための対物レンズ(上記で示したように既に2つの対物レンズを含むならば第3の)、
-場合によって、サンプル上の照明の角度を選択するためのマスク、
-照明フーリエ面における光源であって、好ましくは、全フーリエ面を照明するもの。
図4は格子の全体的な照明の結果を示し、円は方位角(φが0から360°)および放射方向(θが0から80°)の角度の表面を表し、灰色のレベルは回折された光の強度を表す。
上述のように、本発明の特徴の1つは、厳密に必要なデータだけを選択することを可能にする選択マスクの使用である。
f:充填因子(fill factor)=格子におけるラインの幅
H:ラインの高さ
GOF:X2の関数として計算された適合度(goodness of fit)または性能指数(figure of merit)であって、X2はシミュレーションと測定の間の誤差(X2=(P0exp−P0)2+(P90exp−P90)2)である(GOF=1−X2)。係数GOFが1に近付くほど、回帰がより良好になる。
この実施例を図6Aから図6Cに示す。これは、プロフィールが図6Aに示されている樹脂の格子の特徴付けに関連する。この格子は、理論的に、周期500nmに対する250nmのライン幅(250/500nm)を有する。この測定は、θ=70°に対して、そして2つの異なった偏光子により行った。図6Bおよび図6Cは、φの関数としてのP90とP0それぞれの変化を示し、曲線Iはシミュレート曲線、曲線IIは測定曲線である。これら2つの形状においては、2つの格子共鳴ピークP1、P2を明確に見ることができる。2つの曲線IとIIの間には、きわめて明らかに一致が現れている。
f(1)=212.2;h(1)=223.9
GOF(X2)=0.99983
この実施例を図7Aから図7Cに示す。これは70nm幅と240nm周期を持った樹脂の格子の特徴付けに関連する(そのプロフィールが図7Aに示されている)。この測定はφ=0°でθを8から68°に変化させて行われた。図7Bおよび図7Cでは、φの関数としてのRPおよびRSそれぞれの変化を示し、曲線Iはシミュレート曲線、曲線IIは測定曲線である。これらの2つの形状を図6Bおよび図6Cで比較すると、得られた感度と精度が、パラメータP0とP90を使ってより良好になっていることが明らかにわかる。
f(1)=53.8;h(1)=212.1;シータ(1)=86.5
GOF(X2)=0.99997
この実施例を図8Aから図8Cに示す。これは130nm幅と320nm周期を持った樹脂の格子の特徴付けに関連する。すなわち、この測定は、φ=0°でθを8から62°に変化させて行われた。
f(1)=108.7;h(1)=221.9;シータ(1)=87.9
GOF(X2)=0.99988
この実施例を図9Aおよび図9Bに示す。これはシリカ(silica)(1870nm)上の窒化シリコン(silicon nitride:シリコンナイトライド)(142nm)の二重層の特徴付けに関連する。
h(1)=1853.4;h(2)=155.5
GOF(X2)=0.99989
この実施例を図10Aおよび図10Bに示す。これは基板がシリコンであるシリカ(10μm)の単一層の特徴付けに関連する。
h(2)=9869.3;GOF(X2)=0.99936
この実施例を図11Aおよび図11Bに示す。これも単一層構造で、特にシリコン基板上のシリカ(1248nm)の単一層の特徴付けに関連する。
h(2)=1242.6;
GOF(X2)=0.99991
この実施例を図12Aから図12Cに示す。これは400nmの理論的な幅と800nmの理論的な周期をもつ樹脂の格子の特徴付けに関連する。この測定は、2つの異なった偏光子(P0とP90に対する)を用いて、θ=70°で直径150μmのサンプルに対して行われた。図12Bおよび図12Cは、φの関数としてのP90とP0を示す。
f(1)=358.7;h(1)=228.7
GOF(X2)=0.99947
この実施例を図13Aから図13Cに示す。これは600nmの理論的な周期に対する300nmの理論的な幅をもつ樹脂の格子の特徴付けに関連する。この測定は(θ=70°に対し)直径150μmのサンプルに対して行われた。図13Bおよび図13Cは、φの関数としてのP90とP0を示す。この場合もやはり、格子共鳴の2つのピークP1、P2の特徴がある。
f(1)=276.4;h(1)=229.9
GOF(X2)=0.99966
2 対物レンズ
4 フーリエ変換像
5 光軸
6 基本的な表面
8 像焦点面
10、12 レンズ
14 センサ(CCDカメラ;検出手段;検出装置)
16 ダイアフラム
18 フーリエ面
22 レンズ
24 放射源
26 計算手段(データ処理手段)
28 偏光子
30、40、50 マスク
42、52 スロット
56 シグネチャー(形跡)
60 構造パラメータ
θ 角度(開口角)
φ 角度(方位角)
Claims (41)
- 物体の少なくとも1つの特徴を測定するための装置であり、前記特徴が寸法的な特徴および構造的な特徴から選択されるような装置であって、
−フーリエ像焦点面における前記物体の測定される表面の少なくとも一部の光学フーリエ変換像を形成する手段と、
−前記フーリエ像焦点面と検出手段との間に設けられていると共に、該検出手段上に前記測定される表面の少なくとも一部の前記光学フーリエ変換像を形成するための伝達手段であって、2つの対物レンズを含む伝達手段と、
−前記検出手段によって提供された情報から、少なくとも前記物体の特徴に関連するデータを生成するための、または前記特徴を特定するための処理手段と、
−前記2つの対物レンズの間に設けられており、前記表面によって反射又は回折された光を絞ることで前記光学フーリエ変換像のサイズを規定するダイアフラムと、
を有し、
前記データ処理手段は、所与の入射光、および所与の前記物体の寸法的および/または構造的な特徴のために理論上測定された反射強度分布を計算し、次に、前記理論上測定された分布と反射した測定された強度分布とを比較し、前記比較の結果が十分なものでないならば、前記物体の所与の寸法的および/または構造的な特徴を変更し、前記比較の結果が十分なものとなるまで前記理論上測定された分布の計算から前記物体の所与の寸法的および/または構造的な特徴の変更までを反復することを特徴とする装置。 - 検出手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記ダイアフラムは40μmと500μmの間の直径のアパーチャを有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記物体の前記表面の前記少なくとも一部を照明するための放射源をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記放射源は弱い空間コヒーレンス(干渉性)を持っていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記放射は100mWと500mWの間のパワーを持っていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記放射源は小さなスペクトル幅であることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記放射源は10nm以下のスペクトル幅を持っていることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記物体の前記表面の前記少なくとも一部はフーリエ面から照明されることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記物体の前記表面を選択的に照明する手段を追加的に有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記物体の前記表面を選択的に照明する前記手段は放射状のスロットを持ったマスクを有することを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 選択的に照明する前記手段は円弧状のスロットを持ったマスクを有することを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記スロットは180°の角度が張る弧に沿って照明を許容することを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記処理手段はRCWA演算を使用することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記表面の前記少なくとも一部の前記光学フーリエ変換像のサイズは、前記伝達手段の開口数とは独立に規定されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 少なくとも一部の表面が放射によって照明されるような表面を有する物体の寸法的な特徴および構造的な特徴のうちから選択される特徴を測定するための方法であって、
−フーリエ像焦点面における前記照明された前記表面の一部の光学フーリエ変換像を形成する段階と、
−2つの対物レンズと、前記2つの対物レンズの間に設けられていると共に前記表面によって反射又は回折された光を絞ることで前記光学フーリエ変換像のサイズを規定するダイアグラムとを用いて検出手段に前記像を伝達する段階であって、前記2つの対物レンズ及び前記ダイアグラムが前記フーリエ像焦点面と前記検出手段との間に設けられている段階と、
−前記物体の少なくとも1つの寸法的および/または構造的な特徴に関連する少なくとも1つのデータを生成するために、前記検出手段によって提供されたデータを処理する段階と、
を有し、
前記検出手段によって提供されたデータは、所与の入射光、および所与の前記物体の寸法的および/または構造的な特徴に対して理論上測定された反射強度分布が計算され、次に、前記理論上測定された分布と反射した測定された強度分布とが比較されることにより処理され、前記比較の結果が十分なものでないならば、前記物体の所与の寸法的および/または構造的な特徴が変更され、前記比較の結果が十分なものとなるまで前記理論上測定された分布の計算から前記物体の所与の寸法的および/または構造的な特徴の変更までが反復されることを特徴とする方法。 - 前記物体は、一次元または二次元の格子、もしくは、単層または層スタック、もしくは、少なくとも1つの単格子または二周期性の格子あるいは生体模倣膜か、横方向のずれを持つ少なくとも2つの重ね合わせた格子を追加的に有する層スタック膜、であることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記物体は、一方では10nmまたは50nm、他方では1μmまたは10μmの間の線幅を有する格子であることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記物体は、一方では10nmまたは50nm、他方では1μmまたは10μmまたは100μmの間の厚さを有する単一層であることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記物体の前記表面は、100mWと500mWの間のパワーを有する放射源で照明されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記物体の前記表面は、選択的に照明されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記物体の前記表面は、選択的かつ角度をつけて照明されることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記物体の前記表面の前記照明された部分は、前記表面の平面内において、500μm未満の最大寸法または最大直径を有することを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記物体の前記表面は、可変の方位角方向から照らされることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記検出手段によって提供されたデータは、検査される前記物体の少なくとも1つの寸法的および/または構造的な特徴を特定するために処理されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記検出手段によって提供されたデータは、RCWA演算を使って処理されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記検出手段に形成された像は、少なくとも1つの0次成分を有することを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記検出手段に形成された前記像は、少なくとも1つの他の次数の成分を追加的に有することを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記物体の前記表面の前記少なくとも一部は、フーリエ面から照明されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記物体の前記表面の前記少なくとも一部の前記光学フーリエ変換像のサイズは、前記光学フーリエ変換像を形成するために使用される開口数とは独立に規定されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 物体の少なくとも1つの特徴を測定するための装置であり、前記特徴が寸法的な特徴および構造的な特徴から選択されるような装置であって、
−フーリエ像焦点面における前記物体の表面の少なくとも一部の光学フーリエ変換像を形成する測定対象と、
−前記フーリエ像焦点面と検出手段との間に設けられていると共に、該検出手段上に前記表面の少なくとも一部の前記光学フーリエ変換像を形成するための伝達対象であって、2つの対物レンズを含む伝達対象と、
−前記2つの対物レンズの間に設けられており、前記表面によって反射又は回折された光を絞ることで前記光学フーリエ変換像のサイズを規定するダイアフラムと、
−前記検出手段によって提供された情報から、少なくとも前記物体の前記特徴に関連するデータを生成する、または前記特徴を特定するための処理手段であって、
前記データ処理手段は、所与の入射光、および所与の前記物体の寸法的および/または構造的な特徴のために前記検出手段上で理論上測定された反射強度分布を計算し、次に、前記理論上測定された分布と反射した測定された強度分布とを比較し、前記比較の結果が十分なものでないならば、前記物体の所与の寸法的および/または構造的な特徴を変更し、前記比較の結果が十分なものとなるまで前記理論上測定された分布の計算から前記物体の所与の寸法的および/または構造的な特徴の変更までを反復する処理手段と、
−検出手段と、
−前記物体の前記表面の前記少なくとも一部を照明するための放射源と、
−前記物体の前記表面を選択的に照明するマスクと、
を有することを特徴とする装置。 - 前記ダイアフラムは、40μmと500μmの間の直径を有するアパーチャを持っていることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記放射源は弱い空間コヒーレンス(干渉性)を持っていることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記放射は100mWと500mWの間のパワーを持っていることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記放射源は小さなスペクトル幅であることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記放射源は10nm以下のスペクトル幅を持っていることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記物体の前記表面の前記少なくとも一部はフーリエ面から照明されることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記マスクは放射状のスロットを持つことを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記マスクは円弧状のスロットを持つことを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記スロットは180°の角度が張る弧に沿って照明を許容することを特徴とする請求項39に記載の装置。
- 前記処理手段はRCWA演算を使用することを特徴とする請求項39に記載の装置。
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