JP5719843B2 - 設計データおよび欠陥データを使用したスキャナ性能の比較およびマッチング - Google Patents

設計データおよび欠陥データを使用したスキャナ性能の比較およびマッチング Download PDF

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Description

本願は、２００９年７月１７日に出願された「Ｓｃａｎｎｅｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｎｄ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄａｔａ」と題する米国仮特許出願第６１／２２６，６５４号の優先権を主張する。
本発明は、設計データおよび欠陥データを使用したスキャナ性能の比較およびマッチングの方法およびシステムに関する。さらに詳細には、本発明は、プロセスウィンドウが多様なスキャナにわたって均一になり、それによって複数のスキャナおよびプラットフォームにわたって半導体素子の重大な構造体（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）の印刷可能性の整合性を提供することを保証するために、生産環境での設計レイアウトおよび欠陥検査データを使用して複数のスキャナを適合させる方法に関する。
生産環境において、多様なスキャナの間で性能を適合させることは、類似するプロセスウィンドウで動作し、半導体ウェハ上の構造体の反復される正確な印刷可能性を保証するために重要である。従来、かかるウェハの限界寸法（ＣＤ）計測は、複数のツールにわたってプロセスウィンドウを識別するために使用されていた。ＣＤ計測は、ウェハ上の構造体の線および／または空間内での変動を測定するために使用できる。しかしながら、半導体ウェハ上での多様なパターンにまつわる全ての問題にこの方法で対処し得るわけではない。
例えば、標準的なＣＤ計測は、限られた固定されたサンプリングサイトを使用する。その結果として、サンプリングサイトは、レチクルまたはウェハ全体にわたって、プロセス反復におけるプロセス相互作用の微妙な変動に敏感ではない場合がある。さらに、サンプリングサイトは、所与の素子内の最も重大な構造体を表していない場合がある。したがって、ＣＤが、固定サンプリングがカバーしていない領域で変動するとき、重要な偏移運動は見逃される。重要な偏移運動の分析は、４５ｎｍを超えるプロセス開発にとって重大である。限られた固定サイトサンプリングのため、追加の補完的な手法を提供し、それによって、スキャナプロセスウィンドウの整合性の正確な評価を可能にするために、欠陥検出の走査対象範囲が必要となる場合がある。
一般に、例えば露光ツールまたは縮小投影露光装置等の半導体製造ツールは、多くのウェハ上で一式の処理ステップを実行する。これらのステップを実行するために、製造ツールは、装置／マシンインタフェースを介して、製造フレームワークまたは処理モジュールのネットワークと通信する。通常、装置／マシンインタフェースは、先進的プロセス制御（ＡＰＣ）システムの一部を形成できる。ＡＰＣシステムは、製造プロセスを実行するために必要とされるデータを自動的に取り出すソフトウェアプログラムである場合がある、製造モデルに基づいた制御スクリプトを開始する。
ウェハは、通常、処理された半導体素子の品質に関するデータを生成するために複数のプロセスのための複数の製造ツールを通して段階付けられる。残念なことに、これらのウェハの処理中に発生する誤差、すなわちプロセス変動によって、処理された半導体素子上の特長のＣＤに多大な不整合が引き起こされることがある。ＣＤ変動は、使用時に、関連する素子の誤動作、または故障さえ引き起こすことがある。したがって、製造ツールの性能の微調整は、今度は以後の製造プロセスの設定を調整し、ＣＤ変動を減少させるために使用できる正確な製造データを入手する上で重要である。
生産環境で成功したマッチングスキャナは、半導体ウェハ上の構造体の反復される正確な印刷可能性を保証できる。設計レイアウトおよび欠陥データを使用してスキャナを比較するための改善された方法が提供される。この方法では、黄金ウェハは黄金ツール（例えば、事前に適格化されたスキャナ（ｐｒｅ−ｑｕａｌｉｆｉｅｄ ｓｃａｎｎｅｒ））を使用して処理できる。この処理は、焦点および露光の調節を含む。黄金ウェハ上の欠陥は、設計データを使用して識別できる。類似したパターンを有する欠陥は、ともにビニングできる。重大な構造体（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）は、ビニングされた欠陥をレビューすることによって識別できる。一実施形態では、重大な構造体を識別することが、欠陥のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像のユーザレビューを含む場合がある。識別された重大な構造体のウェハレベルの空間シグナチャが生成できる。ウェハレベル空間シグナチャは、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および／または特殊化シグナチャを含むことがある。数値シグナチャは、設計からの、パターンの名目形状または意図された形状のどちらかからのパターン逸脱を示す測定基準である場合がある。ウェハレベルの空間シグナチャおよび特定の構造体パターンは、パターンライブラリに記憶できる。
この方法は、第２のツールを使用して第２のウェハを処理することをさらに含むことができる。再度、第２のウェハ上の欠陥が、設計データを使用して識別できる。第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャは、識別された重大な構造体を使用して生成できる。この点で、第２のツールが黄金ツールと一致するかどうかを判断するために、黄金ウェハおよび第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャが比較できる。一実施形態では、シグナチャは特定の割合の範囲内で一致しなければならないか、または第２のツールが「不一致」として特徴付けられる。一実施形態では、第２のツールは、実際には後の時点で黄金ツールになり、それによってそれ自体に対して黄金ツールまたはどのようなツールも監視できるようにする。
スキャナを比較するためのシステムも提供される。このシステムは、黄金ツールを使用して黄金ウェハを処理するために黄金ツールプロセッサを含むことがある。黄金ツールプロセッサが、黄金ウェハに対する露光および焦点の調節を制御することに留意されたい。ビニング生成器は、黄金ウェハの欠陥データを受け取り、パターンに基づいたビンに欠陥を分類できる。第１の空間シグナチャ生成器は、黄金ウェハ上の重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成できる。これらの重大な構造体は、パターンを使用して識別される。システムの二次ツールプロセッサは、二次ツールを使用して第２のウェハを処理できる。二次ツールプロセッサは、黄金ツールプロセッサと同様に、露光および焦点の調節を制御する。第２の空間シグナチャ生成器は、第２のウェハの欠陥データを受け取り、重大な構造体を使用して第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを生成できる。有利なことに、コンパレータは、黄金ウェハおよび第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを比較できる。
一実施形態では、第１の空間シグナチャ生成器が、選択された欠陥のＳＥＭ画像を受け取ることができる。選択された欠陥は、多様な焦点および露光の条件下での所定の構造体の限界に基づいて自動的に選択できる。一実施形態では、第１の／第２の空間シグナチャ生成器が、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および／または特殊シグナチャであることがある空間シグナチャを生成できる。
レチクルを比較するための方法も提供される。この方法では、黄金ウェハが黄金レチクル（例えば、事前適格化されたレチクル）を使用して処理できる。この処理は、焦点および露光の調節を含む。黄金ウェハ上の欠陥は、設計データを使用して識別できる。類似するパターンを有する欠陥は、ともにビニングできる。重大な構造体は、ビニングされた欠陥をレビューすることによって識別できる。一実施形態では、重大な構造体を識別することは、欠陥のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像のユーザレビューを含むことがある。識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャが生成できる。ウェハレベル空間シグナチャは、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および／または特殊シグナチャを含むことがある。ウェハレベル空間シグナチャは、パターンライブラリに記憶できる。
この方法は、第２のレチクルを使用して第２のウェハを処理することをさらに含むことがある。再び、第２のウェハ上の欠陥は、設計データを使用して識別できる。第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャは、識別された重大な構造体を使用して生成できる。この点で、第２のレチクルが黄金レチクルに一致するかどうかを判断するために、黄金ウェハおよび第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャが比較できる。一実施形態では、シグナチャは、特定の割合内で一致しなければならないか、または第２のレチクルは「不一致」として特徴付けられる。
レチクルのプロセスウィンドウを自動的に推定するための方法も提供される。この方法では、レチクルによって形成されるウェハ上の欠陥が識別できる。類似するパターンを有する欠陥は、ともにビニングできる。重大な構造体は、ビニングされた欠陥をレビューすることによって識別できる。識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャが生成できる。この点で、ウェハ上の清潔領域、汚染領域、および遷移領域が、ウェハレベル空間シグナチャに基づいて識別できる。有利なことに、プロセスウィンドウの外側限界はここで画定することができ、外側限界は遷移領域（複数の場合がある）の範囲内にある。
一実施形態では、方法は、外側限界の微調整のために、遷移領域（複数の場合がある）からＳＥＭ画像をサンプリングすることをさらに含むことがあり、ＳＥＭ画像は、重大な構造体の場所に相当する。このサンプリングが無作為またはユーザ指定である場合があることに留意されたい。一実施形態では、サンプリングは欠陥密度に基づいて偏向される。例えば、サンプリングは少なくとも２つの欠陥密度範囲に基づいたマルチレベルサンプリングを含むことがある。
なお、本願発明は、以下の形態として実現することも可能である。
[形態１]
スキャナを比較するための方法であって、
黄金ツールを使用して黄金ウェハを処理することであって、焦点および露光の調節を含む前記処理することと、
設計データおよび検査データを使用して前記黄金ウェハ上の欠陥を識別することと、
類似するパターンを有する欠陥をビニングすることと、
ビニングされた欠陥をレビューすることによって重大な構造体を識別することと、
識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
第２のツールを使用して第２のウェハを処理することと、
前記設計データを使用して前記第２のウェハ上の欠陥を識別することと、
前記識別された重大な構造体を使用して前記第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
前記黄金ウェハおよび前記第２のウェハの前記ウェハレベル空間シグナチャを比較し、前記第２のツールが前記黄金ツールに一致するかどうかを判断することと、
を含む方法。
[形態２]
前記第２のツールが後の時点で前記黄金ツールとなり、それによって前記黄金ツールの監視を可能にする、形態１に記載の方法。
[形態３]
前記重大な構造体を識別することが、前記欠陥のＳＥＭ画像のユーザレビューを含む、形態１に記載の方法。
[形態４]
前記ウェハレベル空間シグナチャが、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つを含む、形態１に記載の方法。
[形態５]
スキャナを比較するためのシステムであって、
黄金ツールを使用して黄金ウェハを処理するための黄金ツールプロセッサであって、前記黄金ウェハに対する露光および焦点を調節する前記黄金ツールプロセッサと、
前記黄金ウェハの欠陥データを受け取り、パターンに基づいて、前記黄金ウェハ上の欠陥をビンの中にグループ化するためのビニング生成器と、
前記黄金ウェハの重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成するための第１の空間シグナチャ生成器であって、前記重大な構造体が、前記パターンを使用して識別される第１の空間シグナチャ生成器と、
二次ツールを使用して第２のウェハを処理するための二次ツールプロセッサであって、前記黄金ツールプロセッサと同様に露光および焦点を調整する前記二次ツールプロセッサと、
前記第２のウェハの欠陥データを受け取り、前記重大な構造体を使用して前記第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを生成するための第２の空間シグナチャ生成器と、
前記黄金ウェハおよび前記第２のウェハの前記ウェハレベル空間シグナチャを比較するためのコンパレータと、
を備えるシステム。
[形態６]
前記第１の空間シグナチャ生成器が選択された欠陥のＳＥＭ画像を受け取る、形態５に記載のシステム。
[形態７]
前記選択された欠陥が、多様な焦点および露光の条件下で所定の構造体の限界に基づいて自動的に選択される、形態６に記載のシステム。
[形態８]
前記第１の空間シグナチャ生成器が、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つである空間シグナチャを生成する、形態５に記載のシステム。
[形態９]
前記第２の空間シグナチャ生成器が、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つである空間シグナチャを生成する、形態５に記載のシステム。
[形態１０]
レチクルを比較するための方法であって、
黄金レチクルを使用して黄金ウェハを処理することであって、焦点および露光の調節を含む前記処理することと、
設計データを使用して前記黄金ウェハ上の欠陥を識別することと、
類似するパターンを有する欠陥をビニングすることと、
ビニングされた欠陥をレビューすることによって重大な構造体を識別することと、
識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
第２のレチクルを使用して第２のウェハを処理することと、
前記設計データを使用して、前記第２のウェハ上の欠陥を識別することと、
前記識別された重大な構造体を使用して、前記第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
前記黄金ウェハおよび前記第２のウェハの前記ウェハレベル空間シグナチャを比較し、前記第２のレチクルが前記黄金レチクルに一致するかどうかを判断することと、
を含む方法。
[形態１１]
前記重大な構造体を識別することが、前記欠陥のＳＥＭ画像のユーザレビューを含む、形態１０に記載の方法。
[形態１２]
前記ウェハレベル空間シグナチャが、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つを含む、形態１０に記載の方法。
[形態１３]
レチクルのプロセスウィンドウを自動的に推定するための方法であって、
前記レチクルを使用して形成されるウェハ上の欠陥を識別することであって、前記ウェハが前記レチクルによって焦点および露光調節される、識別することと、
類似するパターンを有する欠陥をビニングすることと、
ビニングされた欠陥をレビューすることによって重大な構造体を識別することと、
識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
前記ウェハレベル空間シグナチャに基づいて、前記ウェハ上の清潔領域、汚染領域、および遷移領域を識別することと、
前記プロセスウィンドウの外側限界を推定することであって、前記外側限界が１つまたは複数の遷移領域のなかにある、推定することと、
を含む方法。
[形態１４]
前記外側限界の微調整のために前記１つまたは複数の遷移領域からＳＥＭ画像をサンプリングすることをさらに含み、前記ＳＥＭ画像が重大な構造体の場所に相当する、形態１３に記載の方法。
[形態１５]
前記サンプリングが無作為である、形態１４に記載の方法。
[形態１６]
前記サンプリングがユーザ指定である、形態１４に記載の方法。
[形態１７]
前記サンプリングが欠陥密度に基づいて偏向される、形態１４に記載の方法。
[形態１８]
サンプリングが、少なくとも２つの欠陥密度範囲に基づいたマルチレベルサンプリングを含む、形態１７に記載の方法。
スキャナを適合させる、および／または監視するための例示的な技法を示す図である。
欠陥が示された状態での処理されたウェハの表示を示す図である。
欠陥パターンの例示的なグループ化、および関連パレート図を示す図である。
黄金空間シグナチャを、他の２つのツールからのシグナチャと比較することを示す図である。
複数のスキャナを適合させる、および／または監視するための例示的なシステムを示す図である。
レチクルを適合させる、および／または監視するための例示的な技法を示す図である。
黄金レチクルおよび第２のレチクルと関連付けられた結果のために、露光エネルギーマトリックスに対するダイあたりのパターン不合格率を描くグラフを示す図である。
レチクルのためのプロセスウィンドウを自動的に推定するための例示的な技法を示す図である。
指定された清潔区域、汚染区域、および遷移区域のあるウェハを示す図である。
多様なスキャナの間で性能を適合させることは、類似するプロセスウィンドウで動作し、それによって半導体ウェハ上の構造体の反復される正確な印刷可能性を保証するために重要である。一実施形態では、複数のスキャナが、調節されたウェハと関連付けられた設計データ、および調節されたウェハからの欠陥データを使用して適合化できる。
図１は、スキャナマッチングのための例示的な技法１００を示す。ステップ１０１は、「黄金ツール」を使用して第１のウェハをパターン化できる。黄金ツールは、生産使用のための適切な品質であるとしてすでに識別されたツールである。技法１００で、この黄金ツールは、基準ツールとして特徴付けることができる。
ウェハは、ウェハ上にフォトレジスト表面を露呈するために、光または他の出力光をマスクまたはレチクルに通すことによってパターン化できる。このパターン化に使用されるマスクが、テストマスクまたは生産マスクのどちらかであるが、ステップ１０１から１０７には１つのマスクだけしか使用してはならないことに留意されたい。
図２は、（正方形として示される）複数のダイ（ｄｉｅ）を有するウェハ２００の表示を示す。通常、ウェハは、ダイおよびウェハのサイズに応じて、数百または数千ものダイを含むことがある。簡単にするために、ウェハ２００は、少数のダイしか有していない。
とりわけ、ステップ１０１に関して、第１のウェハはＦＥＭウェハまたはＰＷＱウェハのどちらかである。ＦＥＭ（焦点−露光調節）ウェハは、ウェハ全体で周波数と露光の両方を調節することによって処理されてきた。すなわち、ＦＥＭウェハの各ダイは、その周辺ダイのどれとも徐々に異なる露光および／または焦点を有することがある。ＦＥＭウェハの調節は、放射状に行われる。ＰＷＱ（プロセスウィンドウ適格化）ウェハは、類似する調節変形を使用するが、（放射状ではなく）円柱状にパターン化される。本明細書で使用されるように、用語「調節された」ウェハは、ＦＥＭウェハまたはＰＷＱウェハのどちらかを指すことがある。技法１００は、分析のために、１つのタイプだけの調節されたウェハ、つまりＦＥＭウェハまたはＰＷＱウェハのどちらかを使用する。参照しやすいように、第１のウェハが黄金ウェハとも呼ばれる。
黄金ウェハを実行後、次にステップ１０１は、黄金ウェハ上のあらゆる欠陥を識別できる。例えば、図２は、ウェハ２００上でスポットとして記された欠陥場所２０２を示す。従来の検査ツールはかかる欠陥場所を識別できることに留意されたい。
この点で、設計レイアウトは、欠陥場所２０１と関連付けられたレイアウトパターンを決定するために使用できる。実質的に同じ構造体を有するレイアウトパターンは、ビン内でともにグループ化できる。設計ベースビニング（ＤＢＢ）と呼ばれるこのグループ化は、ステップ１０２で実行できる。パターンが大きいほど、潜在的により多くの雑音が存在することに留意されたい。したがって、一実施形態では、パターン範囲は、１ミクロン以下の構造体によって画定できる。
図３は、例示的なビン３０１、３０２、３０３および３０４を示し、各ビンは特定のＩＣレイアウトパターンと関連付けられている。パレート図３００は、ビン３０１から３０４の欠陥データおよび設計データを使用して形成できる。パレート図３００は、（降順で）ビン３０１から３０４のそれぞれの欠陥頻度を表すバーを有する。つまり、ビン３０３は最高の欠陥頻度を有し、ビン３０１は次に高い欠陥頻度を有する等である。また、パレート図３００は、累積合計を表す線を有する。この場合、ビン３０１から３０４に関連付けられたパターンは、全ての欠陥（１００％）を表す。
欠陥が、素子誤動作を引き起こす、または著しく素子性能を損ねることがある重大な欠陥を含む場合があることに留意されたい。例示的な重大な欠陥は、短絡および／または開路を含むことがある。また、欠陥は、最小のまたはごくわずかな素子性能の劣化を引き起こすことがある周縁欠陥を含む場合もある。例示的な周縁欠陥は、線変形、厚肉化、または薄肉化を含むことがある。
一実施形態では、欠陥場所の１つまたは複数のＳＥＭ画像は、各ビン３０１から３０４に関連付けられ、それによってユーザがこれらのパターンの内のどれが「重大な（ｃｒｉｔｉｃａｌ）」構造体であるのかを指定できるようにする。例えば、ユーザは、実際のサンプリングされた欠陥場所のＳＥＭ画像のレビュー後にビン３０３と関連付けられた欠陥を雑音と特徴付けてよい。したがって、ビン３０３は、最高欠陥の頻度を有していても、重大な構造体として特徴付けられないことがある。
ＤＢＢは、調節コーナーを有利に識別できることに留意されたい。例えば、１つのタイプのレイアウトパターンが欠陥の影響を受けやすくなる場合もあれば、その欠陥がある特定の調節（周波数および露光の組み合わせ）でより顕著になることもある。さらに、ビンの欠陥が周縁として特徴付けられても、ユーザは依然としてそのビンを重大な構造体を有するとして特徴付け得ることにもさらに留意されたい。例えば、周縁欠陥はプロセスノードに依存することがあり、したがってより小さなプロセスノードへの移動によってその周縁欠陥が重大な欠陥に変換されることがある。したがって、先進的プロセスノードへの移動を検討するときに、ユーザは、ビンを、現在のプロセスノードで周縁欠陥として特徴付けられているのにも関わらず、重大な構造体を含むとして特徴付け得る。
図１を参照し直すと、ステップ１０３は、識別された重大な構造体に基づいたウェハレベル空間シグナチャを生成できる。空間シグナチャは、ウェハ上での重大な構造体の空間分布である。一実施形態では、空間シグナチャは、重大な構造体のウェハ上の領域（複数の場合）、それらの領域によって形成されるパターン（複数の場合がある）、および重大な構造体のタイプを示すことがある。空間シグナチャが、異なる重大な構造体（例えば、（両方とも重大な構造体として特徴付けられていると仮定して）赤に着色されたビン３０１の重大な構造体および青に着色されたビン３０４の重大構造体）を示すカラーコード化された領域で、ウェハ表示上に図形で形式化されることに留意されたい。黄金ツール上には、黄金シグナチャを形成するために、空間シグナチャを収集できる。ステップ１０４は、パターンライブラリに黄金シグナチャを記憶できる。
ＦＥＭウェハが分析されている場合、その空間シグナチャは、他のタイプのパターンよりも重大な構造体のより放射状のパターンを提示し得ることに留意されたい。分析されているＰＷＱウェハは、放射状の空間シグナチャ、列方向パターン、または四分円パターンを含んでよい。一実施形態では、黄金ウェハは、使用される調節パターンにも関わらず、レイアウト依存である空間シグナチャを有してよい。任意の調節されたウェハの中心が、通常は、名目条件を表すため、中心においてよりもウェハの周辺部においてより多くの故障した構造体が予想できることに留意されたい。
ステップ１０５は、もう１つの（第２の）ツールを使用してもう１つの調節されたウェハを処理できる。前記に示されたように、この処理は、同じマスク／レチクル、および同種の調節されたウェハ（つまりＦＥＭまたはＰＱ）を含む。また、ステップ１０５は、第２のウェハの欠陥を識別することを含む。黄金ウェハのための重大な構造体はすでに確立されているため、第２のウェハにとってＤＢＢは不必要である。その結果として、パターンライブラリおよび第２のウェハからの欠陥データを使用することによって、ステップ１０６は、第２のウェハ上の重大な構造体のウェハレベルの空間シグナチャを直接的に生成できる。
ステップ１０７で、黄金ツールおよび第２のツールから結果として生じる空間シグナチャが比較できる。図４は、黄金空間シグナチャおよびスコア４１１を有する例示的な黄金ツール４０１、第２の空間シグナチャおよびスコア４１２を有する第２のツール４１２、ならびに第３の空間シグナチャおよびスコア４１３を有する第３のツールを示す。簡単にするために、シグナチャ４１１、４１２、および４１３は、「Ｆ」（故障）と分類された場所である。下付きの数は、意図されたパターンからの、スコア（つまり、逸脱が大きいほど、スコアが高くなる逸脱の重大性）を表す。前述されたように、他の実施形態は、特定の重大な構造体を示すカラーコード化された領域を含むことがある。
一実施形態では、ユーザは、黄金空間シグナチャ４１１からのどれほど多くの相違が、一致条件に許容されるのかを決定できる。別の実施形態では、相違は自動的に設定できる。例示的な相違は、パターン変動の得点または空間分散に基づいて１０から１５％となるだろう。空間シグナチャを比較するための測定基準は、数値空間シグナチャ分析、放射状空間シグナチャ分析、四分円空間シグナチャ分析、または他の特殊空間シグナチャ分析を含んでよい。数値シグナチャは、設計からの、パターンの名目形状または意図された形状のどちらかからのパターン逸脱を示す測定基準である場合がある。図４は、第２の空間シグナチャ４１２が黄金空間シグナチャ４１１に一致しないのに対し、黄金空間シグナチャ４１１に一致するための第３の空間シグナチャ４１３を示す。
一実施形態では、（図４に示される空間シグナチャ等の）空間シグナチャのグラフィック表示が、ユーザレビュー用の出力として生成できる。例えば、空間シグナチャ４１１、４１２、および４１３の視覚的なレビューは、（第２のウェハ４０２を生成した）第２のツールが（黄金ウェハ４０１を生成した）黄金ツールに比較して性能が下回るのに対し、（第３のウェハ４０３を生成した）第３のツールが、黄金ツールに比較して性能が上回ることを示す。さらに、空間シグナチャは（例えば、カラーコード化によって）重大な構造体を示すことができるため、かかるユーザレビューは、重大な構造体の選択がどのように、黄金以外のツールの性能指定に影響を及ぼすのかに関するよりよい理解を生じさせることもある。
図５は、スキャナ等のツールを比較するためのシステム５００のブロック図である。この実施形態では、システム１００は、黄金ツール（処理され、調節されたウェハは黄金ウェハである）を使用して調節されたウェハ（ＦＥＭまたはＰＷＱ）を処理できる黄金ツールプロセッサ５０１を含むことがある。検出器５０２は、黄金ウェハ上の欠陥を識別できる。
ビニング生成器５０３は、設計ベースビニング（ＤＢＢ）を実行するために、欠陥検査データおよび設計レイアウトデータを使用できる。パターングループからのサンプルを使用して選択されたＳＥＭ画像を用いて、ユーザは、重大な構造体を識別するために第１の空間シグナチャ生成器５０３を使用できる。この点で、第１のシグナチャ生成器５０３は、それらの重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成できる。次に、黄金ツールと関連付けられた空間シグナチャは、パターンライブラリ５０５に記憶できる。
二次ツールプロセッサ５１１は、二次ツールを使用して別の調節された（第２の）ウェハを処理できる。二次ツールの場合、空間シグナチャは、特定の割合の中で一致しなければならない。測定基準は、放射状空間シグナチャ分析、四分円空間シグナチャ分析、または他の特殊空間シグナチャ分析を含むことがある。第２のウェハの欠陥が検出器５０２によって識別された後、第２の空間シグナチャ生成器５１２は、（黄金空間シグナチャの部分を形成する）黄金ウェハのために画定された限界構造体および設計レイアウトデータを使用して第２のウェハ上に空間シグナチャを生成できる。一実施形態では、二次ツールと関連付けられて生成された第２の空間シグナチャも、パターンライブラリ５０５に記憶できる。コンパレータ５１４は、黄金ツールおよび二次ツールと関連付けられた空間シグナチャを比較できる。
この構成では、システム５００は、複数のツールの挙動を効率的に評価できる。システム５００は、経時的に単一ツールの性能を監視することもできることに留意されたい。すなわち、第２の調節されたウェハは、後の時点で処理できる。この第２の調節されたウェハの空間シグナチャは、同じツールを使用して、早期に調節されたウェハの空間シグナチャに比較できる。この比較は、ツールが劣化しているかどうか、およびツールがどの程度まで劣化しているのかを判断できる。
複数のツールによって生成される調節されたウェハのためのウェハレベル空間シグナチャは、標準的技法に比較して、ツールマッチング機能およびツール監視機能を著しく改善できる。すなわち、標準的なスキャナマッチング技法は、固定サイトで限られたサンプリングを使用する。したがって、標準的なスキャナマッチング技法は、パターン選択および計測サンプリングの質に制限される。対照的に、設計ベースビニング（ＤＢＢ）は、ウェハレベル空間シグナチャの効率的な生成を容易にできる。これらのウェハレベル空間シグナチャは、追加のパターンタイプのあるウェハにわたるより広域の範囲を含み、それは（ＥＵＶツール等の）最先端ツールの評価に特に重大である。
とりわけ、ウェハレベル空間シグナチャを生成することは、（用語「レチクル」および「マスク」が本明細書で使用されるように互いに交換できることを留意して）レチクル比較のためにも実行できる。例えば、図６は、レチクルマッチングのための例示的な技法６００を示す。ステップ６０１は、「黄金レチクル」を使用して第１のウェハをパターン化できる。黄金レチクルは、生産使用のために適切な品質であるとしてすでに識別されているレチクルである。技法６００で、この黄金レチクルは、基準レチクルとして特徴付けることができる。この第１のウェハは、例えばＰＷＱまたはＦＥＭ等の調節されたウェハである。ステップ６０１から６０７には、ただ１つのスキャナしか使用してはならないことに留意されたい。次に、パターン化されたウェハ上の欠陥を識別できる。
ステップ６０２は、重大な構造体を識別するためにＤＢＢを実行できる。これらの重大な構造体を使用して、第１のウェハのウェハレベル空間シグナチャがステップ６０３で生成できる。ステップ６０４は、ウェハレベル空間シグナチャのパターンライブラリを生成できる。ステップ６０５は、別のレチクルを使用して第２の調節されたウェハを実行できる。一実施形態では、このレチクルは、黄金レチクルの改訂である場合がある。別の実施形態では、このレチクルは、例えば生産環境におけるウェハの並列処理のための潜在的な第２の黄金レチクルとしてレチクル認定のために試験できる。ステップ６０２で識別された重大な構造体を使用して、第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャが、ステップ６０６で生成され、パターンライブラリに記憶できる。ステップ６０７は、黄金レチクルおよび第２のレチクルによって生成される空間シグナチャを比較できる。
例えば、図７は、黄金レチクル（曲線７０１）および第２のレチクル（曲線７０２）と関連付けられた結果のための露光エネルギーに対する、ダイあたりのパターン故障率を描くグラフ７００を示す。パターン故障率／ダイ情報および露光エネルギーは、パターンライブラリに有利に記憶できることに留意されたい。グラフ７００は、それぞれ曲線７０１および７０２に関連付けられた傾き７０３および７０４も示す。傾き７０３および０４は、エネルギー変化（デルタ）に対するパターン故障割合として計算できる。図７では、曲線７０１および傾き７０３に関連付けられたレチクルは、曲線７０２および傾き７０４と関連付けられたレチクルよりも、よりゆっくりとした露光応答およびより幅広いウィンドウを有する。
図８に示される一実施形態では、レチクルのプロセスウィンドウを自動的に推定するための技法８００も提供される。リソグラフィの技術の当業者によって知られているように、プロセスウィンドウは、最終的なフォトレジストプロファイルを仕様内に保つ焦点および露光の区域を画定する。技法８００では、ステップ８０１がレチクルを使用して形成される調節されたウェハ上の欠陥を識別し、ＤＢＢを実行し、空間シグナチャを生成する（全ては、図６に関して詳しく上述された）。次に、ステップ８０２は、ウェハ上のあらゆる清潔領域、「汚染」領域（つまり、所定の高閾値を超える欠陥密度を有する領域）、および遷移領域（つまり、清潔領域または汚染領域以外の領域）を自動的に決定できる。プロセスウィンドウの外側限界が、１つまたは複数の遷移領域の中にある（プロセスウィンドウは清潔領域も含む）ことに留意されたい。プロセスウィンドウが、調節されたウェハの焦点／露光セルによって画定されるように矩形または正方形のどちらかであり、それはリソグラフィの当業者にとって周知であることにもさらに留意されたい。この点で、ステップ８０３は、それらの遷移領域からＳＥＭ画像を自動的に収集できる。
この機能性を実現するために、システム５００（図５）のプロセスウィンドウアナライザ５１５は、パターンライブラリ５０５の情報を使用し、１つまたは複数のウェハのためのプロセスウィンドウを推定できる。また、プロセスウィンドウアナライザ５１５は、遷移領域（複数の場合がある）に画像を取り込むためにＳＥＭ（不図示）をトリガすることもできる。一実施形態では、サンプリングは無作為であることがある。別の実施形態では、サンプリングは、遷移領域（複数の場合がある）内の特定の場所に向けることができる。
一実施形態では、プロセスウィンドウアナライザ５１５は、収集するためのサンプルの分布、つまり偏向を策定できる。例えば、偏向は、欠陥密度に基づいて策定することができ、より多くの欠陥を有する遷移領域が、より少ない欠陥を有する遷移領域よりも多くの収集されたＳＥＭ画像を有するはずである。プロセスウィンドウアナライザ５１５が遷移領域に任意の数のサンプリングレベルを指定できることに留意されたい。
図９は、指定された清潔区域（９０１）、汚染区域（９０２）、および遷移（９０３）区域のあるウェハ９００を示す。これらの区域は放射状として示されているが、他のウェハは異なる密度区域境界（例えば、正方形、矩形、不規則）および特定の欠陥密度に複数の区域を有することがあることに留意されたい。ある実施形態では、欠陥密度は全ての欠陥データを使用する各ショットに基づいて計算できる。ショットは、欠陥密度が上昇し始める区域、つまり遷移区域９０３を識別するために、密度に基づいてランク付けできる。遷移区域に基づいて、欠陥サンプリングを偏向することができ、より多くの欠陥が、遷移区域近くでサンプリングできる。例えば、グラフ９０４は、清潔区域９０１、遷移区域９０３、および汚染区域９０２のために使用できる可変サンプリングレートを示す。一実施形態では、ユーザは、プロセスウィンドウアナライザ５１５によって欠陥密度区域に指定される自動サンプリングレベルを無効にできる。
図８を参照し直すと、ユーザは、収集されたＳＥＭ画像をレビューし、次にステップ８０４で、オフラインでプロセスウィンドウを識別できる。したがって、技法８００は、次にユーザ分析に基づいて調整できる大まかなプロセスウィンドウを客観的に提供できる。有利なことに、技法８００は、手動レビュープロセスに代わり、それによってユーザレビュー時間を節約し、ユーザ主観性を削減できる。
前述されたシグナチャ生成器およびパターン生成器は、データおよび命令を、データ記憶システム、少なくとも１台の入力装置、および少なくとも１台の出力装置から受信し、データおよび命令を、データ記憶システム、少なくとも１台の入力装置、および少なくとも１台の出力装置に送信するために結合される少なくとも１台のプログラマブルプロセッサを含むプログラマブルシステムで実現できる。プログラマブルシステム上で実行するための各コンピュータプログラムは、高レベル手順言語で、またはオブジェクト指向プログラミング言語で、または所望される場合アセンブリ言語またはマシン言語で実装でき、どんな場合でも、言語はコンパイルされたまたは翻訳された言語であることがある。適切なプロセッサは、例として、他のタイプのマイクロコントローラだけではなく、汎用マイクロプロセッサおよび専用マイクロプロセッサの両方も含む。一般に、プロセッサは、読取り専用メモリおよび／またはランダムアクセスメモリから命令およびデータを受け取る。一般に、コンピュータはデータファイルを記憶するために１台または複数の大量記憶装置を含む。かかる装置は、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、および光ディスクを含む。コンピュータプログラムの命令およびデータを有形で実現するために適した記憶装置は、例としてＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリ素子等の半導体メモリ素子、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、およびＣＤＲＯＭディスクを含む全ての形式の不揮発性メモリを含む。前記の全ては、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）によって補足することができる、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）内に組み込むことができる。
明確にするため、実際の実装の全ての特長が前述されるわけではない。任意のかかる実際の実施形態の開発では、ある実装と別の実装で変わるシステム関連の制約および事業関連の制約との準拠等の開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装に特殊な決定が下されなければならないことが理解される。さらに、かかる開発努力は複雑且つ多大な時間を要する可能性があるが、それにも関わらず、本開示の利点を有する当業者のための日常的な仕事となることが理解される。
本発明の好ましい実施形態の前記説明は、図解および説明のために提示された。網羅的となる、または本発明を開示された正確な形式に制限することは意図されていない。明らかな変型または変形が前記教示を鑑みて可能である。実施形態は、本発明の原則およびその実践的な応用の最良の説明を提供し、それによって当業者が多様な実施形態において、および考慮される特定の仕様に適した多様な変型をもって本発明を活用できるようにするために選ばれ、説明される。例えば、スキャナを含む実施形態が本明細書で説明されるが、本発明は焦点および露光を調節できるあらゆるツールだけではなく、縮小投影露光装置にも等しく適用できる。全てのかかる変型および変形は、それらが公平に、合法的に、および公正に資格がある広さに従って解釈されるときに、添付の特許請求の範囲により決定される本発明の範囲内にある。

Claims (18)

  1. スキャナを比較するための方法であって、
    基準ツールを使用して黄金ウェハを処理することであって、焦点および露光の調節を含む前記処理することと、
    設計データおよび検査データを使用して前記黄金ウェハ上の欠陥を識別することと、
    類似するパターンを有する欠陥を、ＩＣレイアウトパターンに関連づけられた複数のビンに分類することと、
    分類された欠陥をレビューすることによって重大な構造体を識別することと、
    識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
    第２のツールを使用して第２のウェハを処理することと、
    前記設計データを使用して前記第２のウェハ上の欠陥を識別することと、
    前記識別された重大な構造体を使用して前記第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
    前記黄金ウェハおよび前記第２のウェハの前記ウェハレベル空間シグナチャを比較し、前記第２のツールが前記基準ツールに一致するかどうかを判断することと、
    を含む方法。
  2. 前記第２のツールが後の時点で前記基準ツールとなり、それによって前記基準ツールの監視を可能にする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記重大な構造体を識別することが、前記欠陥のＳＥＭ画像のユーザレビューを含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ウェハレベル空間シグナチャが、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
  5. スキャナを比較するためのシステムであって、
    基準ツールを使用して黄金ウェハを処理するための基準ツールプロセッサであって、前記黄金ウェハに対する露光および焦点を調節する前記基準ツールプロセッサと、
    前記黄金ウェハの欠陥データを受け取り、パターンに基づいて、前記黄金ウェハ上の欠陥をビンの中にグループ化するためのビニング生成器と、
    前記黄金ウェハの重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成するための第１の空間シグナチャ生成器であって、前記重大な構造体が、前記パターンを使用して識別される第１の空間シグナチャ生成器と、
    二次ツールを使用して第２のウェハを処理するための二次ツールプロセッサであって、前記基準ツールプロセッサと同様に露光および焦点を調整する前記二次ツールプロセッサと、
    前記第２のウェハの欠陥データを受け取り、前記重大な構造体を使用して前記第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを生成するための第２の空間シグナチャ生成器と、
    前記黄金ウェハおよび前記第２のウェハの前記ウェハレベル空間シグナチャを比較するためのコンパレータと、
    を備えるシステム。
  6. 前記第１の空間シグナチャ生成器が選択された欠陥のＳＥＭ画像を受け取る、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記選択された欠陥が、多様な焦点および露光の条件下で所定の構造体の限界に基づいて自動的に選択される、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記第１の空間シグナチャ生成器が、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つである空間シグナチャを生成する、請求項５に記載のシステム。
  9. 前記第２の空間シグナチャ生成器が、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つである空間シグナチャを生成する、請求項５に記載のシステム。
  10. レチクルを比較するための方法であって、
    黄金レチクルを使用して黄金ウェハを処理することであって、焦点および露光の調節を含む前記処理することと、
    設計データを使用して前記黄金ウェハ上の欠陥を識別することと、
    類似するパターンを有する欠陥を、ＩＣレイアウトパターンに関連づけられた複数のビンに分類することと、
    分類された欠陥をレビューすることによって重大な構造体を識別することと、
    識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
    第２のレチクルを使用して第２のウェハを処理することと、
    前記設計データを使用して、前記第２のウェハ上の欠陥を識別することと、
    前記識別された重大な構造体を使用して、前記第２のウェハのウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
    前記黄金ウェハおよび前記第２のウェハの前記ウェハレベル空間シグナチャを比較し、前記第２のレチクルが前記黄金レチクルに一致するかどうかを判断することと、
    を含む方法。
  11. 前記重大な構造体を識別することが、前記欠陥のＳＥＭ画像のユーザレビューを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記ウェハレベル空間シグナチャが、数値シグナチャ、放射状シグナチャ、四分円シグナチャ、および特殊シグナチャの内の少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
  13. レチクルのプロセスウィンドウを自動的に推定するための方法であって、
    前記レチクルを使用して形成されるウェハ上の欠陥を識別することであって、前記ウェハが前記レチクルによって焦点および露光調節される、識別することと、
    類似するパターンを有する欠陥を、ＩＣレイアウトパターンに関連づけられた複数のビンに分類することと、
    分類された欠陥をレビューすることによって重大な構造体を識別することと、
    識別された重大な構造体のウェハレベル空間シグナチャを生成することと、
    前記ウェハレベル空間シグナチャに基づいて、前記ウェハ上の清潔領域、汚染領域、および遷移領域を識別することと、
    前記プロセスウィンドウの外側限界を推定することであって、前記外側限界が１つまたは複数の遷移領域のなかにある外側限界を推定することと、
    を含む方法。
  14. 前記外側限界の微調整のために前記１つまたは複数の遷移領域からＳＥＭ画像をサンプリングすることをさらに含み、前記ＳＥＭ画像が重大な構造体の場所に相当する、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記サンプリングが無作為である、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記サンプリングがユーザ指定である、請求項１４に記載の方法。
  17. 前記サンプリングが欠陥密度に基づいて偏向される、請求項１４に記載の方法。
  18. サンプリングが、少なくとも２つの欠陥密度範囲に基づいたマルチレベルサンプリングを含む、請求項１７に記載の方法。
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