JP5199539B2 - 焦点ずれ検出のためのマルチスペクトル技術 - Google Patents
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Description
1)レチクル(すなわち、マスタパターン)のマウントが傾く場合がある。これにより、全視野の焦点の問題が引き起こされる。
2)ステッパの自動焦点に、問題が生じる場合があり、それにより、全視野の焦点ずれが生じうる。これらの問題のいずれでも、約1インチの寸法の焦点ずれ領域が生じる。
3)ウエハの局所的な変形(例えば、ウエハの裏側における汚染または表側の構造への汚染によるもの)が、ホットスポットとして知られる局所的な焦点ずれを引き起こす場合がある。これらは、50ないし100ミクロンの直径を有しうる。
sin(θ)−sin(θ1)=nλ/D (1)
ここで、
θ=法線に対する観察の角度
θ1=法線に対する照射の角度
n=整数の次数
λ=波長
D=回折格子のピッチ
集積回路上の繰り返しの構造は回折格子として機能し、上述のように、焦点のずれた領域は縁部を不鮮明にしているため、焦点ずれの領域が、色の変化によって示される。オペレータは、パターニングの詳細を解明することができない。すなわち、単に、パターニングされたレジストの領域の集合的な回折効果を検出しているに過ぎない(すなわち、マクロ検査)。式(1)から、角度あるいは波長の変化が格子の外観に影響することがわかる。
第1の実施形態は、照射または検出中に、広帯域ソースから特定の狭い波長帯を選択する一連のフィルタを用いる。
スペクトル情報は、KLA−Tencor製造のSpectra CDシステムなど、点測定システムを用いて取得可能であり、次いで、空間情報が、走査画像作成法を用いて取得される必要がある。Spectra CDシステムの詳細は、データ分析およびデータベースとのシグニチャマッチングを含めて、2002年11月19日に発行された米国特許No.6,483,580に記載されており、その特許は、参照によって本明細書に組み込まれる。あるいは、Filmetrics製造のST Mapperシステムなどの画像分光計を用いて、空間およびスペクトル情報の両方を提供してもよい。
この方法は、干渉計からの干渉信号が、スペクトル強度曲線のフーリエ変換を引き起こすことから、一般にフーリエ変換分光法と呼ばれる。サンプルのスペクトル画像を形成するための干渉計の利用は、1998年11月10日に発行された米国特許No.5,835,214に記載されており、その明細書は、参照によって本明細書に組み込まれる。波長の選択のためのファブリペロまたはマイケルソン干渉計や、一次元波長分散のためのサニャクまたは一般的な「ウィスクブルーム(whiskbroom)」または「プッシュブルーム(pushbroom)」型干渉計など、多くの種類の干渉計が用いられてよい。頑丈さと動きの影響を受けにくいことから、本願では、サニャク干渉計の利用が望ましい。
偏光解析情報I(x,y,λ,P,P’)を収集することにより、分光反射率測定をさらに強化できる。ここで、Pは、照射光の偏光であり、P’は、反射光の偏光である。この目的で利用可能なシステムの一例としては、KLA−TencorのArcher分光偏光解析器が挙げられる。
Claims (25)
- サンプル表面の広域焦点ずれ欠陥を検出するための方法であって、
コヒーレントな単色光で前記サンプル表面を照射する工程と、
前記サンプル表面からの出射光の遠視野強度画像を観察する工程であって、前記遠視野強度画像は前記サンプル表面の空間フーリエ変換である、工程と、
前記遠視野強度画像を参照遠視野強度画像と比較する工程と、
前記比較から、前記サンプル表面の広域焦点ずれ欠陥の位置を特定する工程と、を備える、方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記サンプル表面からの出射光の遠視野強度画像を観察する前記工程は、前記遠視野パターンを観察するために前記サンプル表面から十分に遠い距離に結像面を準備する工程を含む、方法。 - 請求項2記載の方法であって、さらに、
前記結像面をカメラによって画像化する工程を備える、方法。 - 請求項3記載の方法であって、さらに、
前記画像化から得られたデータを二値化すると共に、前記二値化されたデータをコンピュータで解析する工程を備える、方法。 - 請求項2記載の方法であって、さらに、
画像平面を含む前記結像面に前記出射光を中継する工程を備える、方法。 - 請求項5記載の方法であって、
画像平面を含む前記結像面に前記出射光を中継する工程は、出射する光束を大口径のレンズで直接的に捕らえる工程と大型の折り曲げられた鏡を用いる工程と内のいずれかを利用して行われる、方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記遠視野強度画像を参照遠視野強度画像と比較する工程は、
サンプル視野から、前記視野のシグニチャを含む1つの画像を生成する工程と、
前記画像を他の同様の視野から生成された他の同様の画像と比較する工程と、を含む、方法。 - 請求項4記載の方法であって、
前記二値化されたデータをコンピュータで解析する前記工程は、パターンを単純に減算した後に閾値化を行う工程を含む、方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記参照遠視野強度画像は、焦点露出マトリクスウエハを用いて収集されたフーリエシグニチャのライブラリから選択されたフーリエシグニチャである、方法。 - サンプル表面の広域焦点ずれ欠陥を検出するための装置であって、
サンプルを保持するためのホルダと、
前記サンプル表面に入射光を供給するよう構成されたコヒーレント単色光源と、
前記サンプル表面からの出射光の遠視野パターンを観察するために、前記サンプル表面から十分に遠い距離に配置された結像面と、
前記結像面を画像化するための画像化装置と、
前記画像化により得られる画像を参照画像と比較する手段と、
前記比較の結果に基づき前記サンプル表面の広域焦点ずれ欠陥の位置を特定する手段と、を備える、装置。 - 請求項10記載の装置であって、
前記サンプルホルダは、x−yステージを含む、装置。 - 請求項10記載の装置であって、
前記画像化装置は、前記出射光を前記結像面に向けるよう配置されたレンズと、カメラと、を含む、装置。 - 請求項10記載の装置であって、さらに、
画像平面を含む前記結像面に前記出射光を中継するためのリレーを備える、装置。 - 請求項13記載の装置であって、
前記リレーは、出射する光束を直接的に捕らえるための大口径レンズと、大型の折り曲げられた鏡と、のいずれかである、装置。 - 請求項10記載の装置であって、さらに、
前記画像化装置に接続されてデータを解析する解析器を備える、装置。 - 請求項15記載の装置であって、
前記解析器は、コンピュータである、装置。 - 請求項15記載の装置であって、
前記解析器は、サンプル視野から前記視野の遠視野パターンのシグニチャを含む1つの画像を生成すると共に、前記画像を他の同様の視野から生成された他の同様の画像と比較するよう構成されている、装置。 - 請求項17記載の装置であって、
前記解析器は、さらに、パターンを単純に減算した後に閾値化を行うことにより、前記画像を他の同様の視野から生成された他の同様の画像と比較するよう構成されている、装置。 - コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
コヒーレントの単色光で照射されたサンプル表面に由来するサンプル視野から画像を生成する機能であって、前記画像は前記視野の遠視野パターンのシグニチャを含む、機能と、
前記画像を他の同様の視野から生成された他の同様の画像と比較する機能と、
前記比較の結果に基づき前記サンプル表面の広域焦点ずれ欠陥の位置を特定する機能と、を実行するためのコンピュータ実行可能なコードを備える、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - サンプル表面の局所的および広域の焦点ずれ欠陥を検出するための方法であって、
コヒーレントな単色光で前記サンプル表面を照射する工程と、
前記サンプル表面からの出射光の遠視野強度画像を観察する工程であって、前記遠視野強度画像は前記サンプル表面の空間フーリエ変換である、工程と、
前記遠視野強度画像を参照遠視野強度画像と比較する工程と、
さらに、分光反射率測定技術を用いて、前記サンプル表面の部分からの出射光の強度画像I(x,y,λ)を形成する工程であって、前記強度画像I(x,y,λ)は複数の波長λを含む、工程と、
前記強度画像を参照強度画像と比較する工程と、
前記比較から、前記サンプル表面の局所的および広域の焦点ずれ欠陥の両方の位置を特定する工程と、を備える、方法。 - 請求項20記載の方法であって、
コヒーレントな単色光で前記サンプル表面を照射する前記工程と、前記サンプル表面からの出射光の遠視野強度画像を観察する前記工程と、前記遠視野強度画像を参照遠視野強度画像と比較する工程と、は、全体的な欠陥検出のために実行され、
分光反射率測定技術を用いて前記サンプル表面の部分からの出射光の強度画像I(x,y,λ)を形成する工程と、前記強度画像を参照強度画像と比較する工程と、は、詳細な欠陥検出のために、前記サンプル表面上の選択されたスポットに対して実行される、方法。 - 請求項20記載の方法であって、
前記分光反射率測定技術は、
e)複数の波長を有する狭帯域光で前記サンプル表面を連続的に照射して、前記サンプル表面からの出射光を解析する工程と、
f)広帯域光で前記サンプル表面を照射して、出射光の内の複数の狭い波長帯を選択し、少なくとも1つの帯域通過フィルタを用いて検出および分析を行う工程と、
g)広帯域光で前記サンプル表面を照射して、前記サンプル表面から出射する波長の異なる光を分散素子を用いて角度で分離し、前記サンプル表面から出射する前記光を解析する工程と、
h)広帯域光で前記サンプル表面を照射し、干渉計を用いて、前記サンプル表面からの出射光の波長を観察対象として選択する動作と、前記サンプル表面からの出射光の前記波長を一次元のみに分散させる動作と、の内のいずれかを実行する工程と、を含むグループから選択される、方法。 - サンプル表面の局所的および広域の焦点ずれ欠陥を検出するための装置であって、
照射されるサンプルを保持するためのサンプルホルダと、
前記サンプル上に第1の入射光を供給するよう構成された照明器と、
前記照射されたサンプル表面からの出射光を検出するための検出器と、
前記照射されたサンプル表面からの第1の出射光の強度画像I(x,y,λ)を形成するよう構成されたハイパースペクトル画像化装置と、
前記強度画像を参照強度画像と比較するよう構成された解析器と、
前記サンプル表面に第2の入射光を供給するよう構成されたコヒーレント単色光源と、
前記サンプル表面からの第2の出射光の遠視野パターンを観察するために、前記サンプル表面から十分に遠い距離に配置された結像面と、
前記結像面を画像化するための遠視野画像化装置と、
前記画像化により得られる画像を参照遠視野強度画像と比較する手段と、
前記比較の結果に基づき前記サンプル表面の広域焦点ずれ欠陥の位置を特定する手段と、を備える、装置。 - 請求項23記載の装置であって、
前記照明器は、広帯域照明器であり、
前記結像面は、前記第1の入射光が前記サンプル表面上に入射することを可能にするための開口を有するスクリーンである、装置。 - 請求項24記載の装置であって、
前記ハイパースペクトル画像化装置は、画像化分光計であり、
前記装置は、さらに、前記画像化分光計が前記結像面に対する前記遠視野画像化装置の視野を妨げないように、前記第1の出射光を屈折させるよう配置された鏡を備える、装置。
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