JP6278978B2 - スクライビングスロットのストリップ幅を検査するための構造及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程に関し、より具体的にはスクライビングスロットのストリップ幅を検査するための構造及びスクライビングスロットのストリップ幅を検査する方法に関する。

フォトリソグラフィ工程は、現代の半導体製作の重要な段階であり、ストリップ幅は、フォトリソグラフィ工程を特徴付ける重要なパラメータであり、フォトリソグラフィ工程を実施する際には実時間（リアルタイム）モニタリングが必要である。１つのモニタリング法は、フォトリソグラフィ工程を実施することによってスクライビングスロット内の統合検査図形を形成し、これらの検査図形のストリップ幅を検査することである。図１は、ウェーハ上のダイ１１とスクライビングスロット１２とを示す概略図であり、スクライビングスロット１２は、図１でダイ１１を分離している白色の構造である。実際には、スクライビングスロット１２は、図１に示すもの程に幅広ではない。

スクライビングスロット内には、統合検査図形の規則が与えられ、いくつかのレベルの特殊マークが与えられ、これらのマークは確認することが容易であり、検査用の自動検査プログラムが開発される。図２は、スクライビングスロットのストリップ幅の２つのフォトリソグラフィレベルモニタリング図形を示しており、右下コーナにある英文字は、フォトリソグラフィレベルマークであり、ストリップ状構造は、ストリップ幅の検査図形である。一般的に、一本の孤立した線が検査されるか、又は密集したストリップ状構造のうちの１つが検査される。スクライビングスロットのストリップ幅の検査図形は、異なる製品に適用することができ、それによって実時間モニタリングに対して高い利便性がもたらされる。

しかし、スクライビングスロットの検査図形を使用する検査は、あるレベルにおけるいくつかの工程に対しては不十分である。例えば、シリコンの局所酸化（ＬＯＣＯＳ）技術を用いた製品は、ダイ内に大きい段差を有する。ＬＯＣＯＳ工程におけるポリシリコンゲートレベルでは、スクライビングスロットのストリップ幅の検査図形は、一般的にフォトリソグラフィによってシリコン基板上に形成され、シリコン基板は平坦である。しかし、この段差が、ダイ上のポリシリコンゲートレベルに影響を及ぼすことになる。

図３は、ＬＯＣＯＳ構造を有する典型的なデバイスの上面図であり、デバイスは、ソース領域１１０と、フィールド酸化物領域１２０と、ポリシリコンゲート１３０とを含む。図４はデバイスの断面図であり、図５は、フォトリソグラフィ工程を実施する際のデバイスの概略図である。図５によると、段差に起因して、垂直入射光が他の方向に反射することになり、マスク２０によって遮蔽されるフォトレジスト１４０の一部の露光を招くことになる。

図６は、フォトリソグラフィ工程を実施する際の製品の写真であり、この写真から分るように、段差で反射された光に起因して、フォトレジスト図形の局所区域が薄肉で幅狭になる。極端な条件下では、フォトレジストストリップは破損することになり、それによって形態と、エッチングされたポリシリコンゲートのストリップ幅とが影響を受けることになる。そのような影響は、フォトリソグラフィ機械の焦点距離がシフトする時に拡大されることになる。

上述のように、スクライビングスロットのストリップ幅の検査図形は、ダイ内の段差構造の実際のストリップ幅の状況を反映することができない大きい面積を有する平坦なソース領域であり、異常なポリシリコンゲートを有するダイが次の工程に入り込むことになるということを招き、製品の収量が影響を受けることになる。

従って、ダイ内の段差構造のストリップ幅の実際の状況を明らかにすることができるスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造を提供することが必要である。

スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造は、互いに対して垂直な第１の孤立線と第２の孤立線を含み、検査構造は、更に、第１のフィールド領域パターンを含み、第１のフィールド領域パターンは、各々が第１の孤立線の一方の側に位置して互いに対向する２つの図形を含む。

一実施形態によれば、２つの図形から第１の孤立線までの距離は同じである。

一実施形態によれば、第１のフィールド領域パターンの個数は、少なくとも２つであり、異なる第１のフィールド領域パターン内の図形から第１の孤立線までの距離は等しくない。

一実施形態によれば、図形は矩形であり、矩形の１対の対向する辺は、第１の孤立線と平行である。

一実施形態によれば、第１の孤立線と平行であり、かつ第１の孤立線に近い対向する辺の対の一方の辺から第１の孤立線までの距離は、１μｍから５μｍの範囲である。

一実施形態によれば、第１の孤立線と第２の孤立線は、直角折れ線を形成し、スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造は、第２のフィールド領域パターンを更に含み、第２のフィールド領域パターンは、第１の孤立線と第２の孤立線によって形成された直角の内側であり、第２のフィールド領域パターンは、第２の孤立線と平行な１対の矩形図形を含む。

一実施形態によれば、第２のフィールド領域パターンは、第２の孤立線に対して垂直である第２のフィールド領域パターンの矩形図形の辺と平行であるストリップ状図形を更に含む。

一実施形態によれば、第２のフィールド領域パターンの個数は、少なくとも２つであり、第２のフィールド領域パターンの各々において、ストリップ状図形の長さは、矩形の辺に等しく、第２の孤立線までの各第２のフィールド領域パターンの距離は同じである。

スクライビングスロットのストリップ幅のための検査方法は以下の段階を含む。

スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造のマスクを与える段階。

フォトリソグラフィ工程を実施することによってスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造をウェーハ上のスクライビングスロットに転写する段階。

ウェーハ上のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造の線幅を検査する段階。

一実施形態によれば、スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造は、フォトリソグラフィによってウェーハの単結晶シリコンソース領域の面に転写される。

スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造内には、ＬＯＣＯＳ構造を模擬するフィールド酸化物領域の図形が孤立線の２つの側に設けられ、段差が人為的に生成される。フォトリソグラフィによって形成される小さいサイズのソース領域上のポリシリコンゲート図形は、ストリップ幅のオンライン検査、又はストリップ幅のオンライン表示及び検査を通して即時に再現することができ、それによってダイの実際の状況を把握することができ、基板の反射によって引き起こされるストリップ幅及びポリシリコンゲートの形態の異常性を即時に見つけ出すことができる。

ウェーハ上のダイとスクライビングスロットとを示す概略図である。 従来の技術における２つの一般的なフォトリソグラフィレベルのスクライビングスロットのストリップ幅のモニタリング図形である。 ＬＯＣＯＳ構造を有する典型的なデバイスの上面図である。 図３に示すデバイスの断面図である。 フォトリソグラフィ工程を実施する際の図３に示すデバイスの概略図である。 フォトリソグラフィ工程を実施する際の製品の顕微鏡写真である。 一実施形態によるスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造の概略図である。 別の実施形態によるスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造の概略図である。 一実施形態によるスクライビングスロットのストリップ幅のための検査方法の流れ図である。

本発明の上述の目的、特徴、及び利点は、添付図面を参照して本発明の詳細な実施形態に説明することによってより明らかになるであろう。

図７は、一実施形態によるスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造の概略図であり、検査構造は、互いに対して垂直な第１の孤立線２３２と第２の孤立線２３４を含み、かつ第１のフィールド領域パターン２２０を含む。図７に示すように、第１のフィールド領域パターン２２０は、第１の孤立線２３２の２つの側に位置して互いに対向する第１の図形２２２と第２の図形２２４を含み、すなわち、第１の図形２２２と第２の図形２２４は、第１の孤立線２３２の左側と右側にそれぞれ位置する。フィールド領域パターン２２０は、ＬＯＣＯＳ構造のフィールド酸化物領域を模擬するように構成された図形である。

図７に示す図示の実施形態において、第１の図形２２２及び第２の図形２２４は矩形であり、これらの領域は、孤立線２３２まで同じ距離を有する。第１の図形２２２と第２の図形２２４は同じ図形であり、同じ形状及び同じサイズを有する。第１の図形２２２と第２の図形２２４は、異なる図形とすることもできる。図７を参照すると、矩形の２つの辺は、第１の孤立線２３２と平行である。

図７を参照すると、フィールド酸化物領域まで異なる距離を有するポリシリコンゲートの状況を模擬（シミュレート）するために、複数の第１のフィールド領域パターン２２０を設けることができ、異なる第１のフィールド領域パターン２２０内の図形から第１の孤立線２３２までの距離は異なる。

ポリシリコンゲートフォトレジスト図形の異常性をもたらす条件は、段差の高さと、ポリシリコンゲートから段差までの距離とに関連することが見出されている。一般的に、ＬＯＣＯＳ工程の段差の高さは、０．１μｍから０．３μｍの範囲であり、ポリシリコンゲートから段差までの距離は、１μｍから５μｍの範囲であり、そのような異常性は、段差がポリシリコンゲートの両側に位置する場合に発生しやすい。一実施形態において、複数の第１のフィールド領域パターン２２０から第１の孤立線２３２までの距離は、１μｍから５μｍの範囲である。

スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造内には、ＬＯＣＯＳ構造を模擬するフィールド酸化物領域の図形が孤立線の両側に設けられ、段差が生成され、フォトリソグラフィによって形成される小さいサイズのソース領域上のポリシリコンゲート図形は、ストリップ幅のオンライン検査、又はストリップ幅のオンライン表示及び検査を通して表示することができ、それによってダイの実際の状況を把握することができ、基板の反射によって引き起こされるストリップ幅及びポリシリコンゲートの形態の異常性を即時に見つけ出すことができる。

図７を参照すると、一実施形態において、第１の孤立線２３２と第２の孤立線２３４は、直角折れ線を形成し、スクライビングスロットの検査構造は、密集ストリップ構造２１０を更に含む。密集ストリップ構造２１０は、複数の直角折れ線を含み、各直角折れ線の２つの辺は、一方の孤立線と平行であり、各直角折れ線の頂点は、連結されて線分を形成し、第１の孤立線２３２と第２の孤立線２３４の交点は、線分上に位置する。

図８を参照すると、別の実施形態において、第２のフィールド領域パターン２４０が追加される。第２のフィールド領域パターン２４０は、第１の孤立線２３２と第２の孤立線２３４とによって形成される直角の内側にある。第２のフィールド領域パターン２４０は、矩形図形２４２を含み、矩形図形２４２の対向する辺の対は、第２の孤立線２３４と平行である。

図８を参照すると、一実施形態において、第２のフィールド領域パターン２４０は、ストリップ状図形２４４を更に含む。ストリップ状図形２４４は、第２の孤立線２３４に垂直である矩形図形２４２の辺と平行であり、それらは同じ長さを有する。図示の実施形態において、ストリップ状図形２４４の垂直二等分線は、ストリップ状図形２４４と平行な辺（矩形図形２４２の）の垂直二等分線と一致する。

複数の第２のフィールド領域パターン２４０が存在し、各第２のフィールド領域パターン２４０から第２の孤立線までの距離は等しい。異なる第２のフィールド領域パターン２４０内では、ストリップ状図形２４４から対応する矩形図形２４２までの距離は互いに異なる。

スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造は、スクライビングスロットに転写されることになるので、スクライビングスロットのための検査構造のサイズは、スクライビングスロットのものよりも小さい。例えば、４０μｍから１００μｍのサイズを有するスクライビングスロットでは、スクライビングスロットの対応する検査構造は、３０μｍから９０μｍに限定される。

図８に示すスクライビングスロットの検査構造は、ポリシリコンゲートが段差による影響を受けて基板反射を誘起するダイに適用可能であるだけではなく（この状況では第１の孤立線２３２のストリップ幅が検査される）、段差による影響を受けないダイにも適用可能であり（この状況では第２の孤立線２３４のストリップ幅が検査される）、検査は、ダイの実際の構造に従って選択される。第１の孤立線２３２を検査するのに顕微鏡が使用され、第２の孤立線２３４を検査するのには走査電子顕微鏡が使用される。

図７及び図８を参照すると、スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造は、その右下コーナに位置する、フォトリソグラフィレベルコードをマーク付けするのに使用される英文字を更に含む。スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造は、主として、フォトリソグラフィ工程において一般的に反射防止図形が設けられないＬＯＣＯＳ工程のポリシリコンゲートフォトリソグラフィレベルに適用可能である。

図９を参照すると、以下の段階を含むスクライビングスロットのストリップ幅のための検査方法も提供される。

Ｓ４１０において、スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造を有するマスクが提供される。

Ｓ４２０において、マスク上のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造が、フォトリソグラフィを通じてウェーハ上のスクライビングスロットに転写される。

一実施形態において、スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造は、フォトリソグラフィ工程を実施することによってウェーハ上の単結晶シリコンソース領域の面上に形成される。

Ｓ４３０において、ウェーハ上のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造の線幅が検査される。

本発明をその実施形態及びそれを実施するための最良のモードに関連して記述したが、特許請求の範囲によって定められるように意図した本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変形を加えることができることは当業者に明らかである。

２１０ 密集ストリップ構造
２２０ 第１のフィールド領域パターン
２２２ 第１の図形
２３２ 第１の孤立線
２３４ 第２の孤立線

Claims (13)

1. スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造であって、
   互いに垂直である第１の孤立線及び第２の孤立線、
   を含み、
   前記検査構造は更に、
   各々が前記第１の孤立線の一方の側に位置して互いに対向する２つの図形を含む第１のフィールド領域パターン、を含み、
   前記第１のフィールド領域パターンは、シリコンの局所酸化（ＬＯＣＯＳ）構造のフィールド酸化物領域を模擬するように構成された図形であり、前記検査構造のマスクに対して適用されるフォトリソグラフィ工程に応答して、前記検査構造はウェーハ上のスクライビングスロットに転写されるように構成されている、ことを特徴とするスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
2. 前記２つの図形から前記第１の孤立線までの距離が同じであることを特徴とする請求項１に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
3. 前記第１のフィールド領域パターンの個数が、少なくとも２つであり、異なる第１のフィールド領域パターン内の前記図形から前記第１の孤立線までの距離が等しくないことを特徴とする請求項２に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
4. 前記図形は、矩形であり、該矩形の１対の対向する辺が、前記第１の孤立線と平行であることを特徴とする請求項３に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
5. 前記第１の孤立線と平行であり、かつ該第１の孤立線に近い前記対向する辺の対の一方の辺から該第１の孤立線までの距離が、１μｍから５μｍの範囲であることを特徴とする請求項４に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
6. 前記第１の孤立線及び前記第２の孤立線は、直角折れ線を形成し、
   スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造が、第２のフィールド領域パターンを更に含み、該第２のフィールド領域パターンは、前記第１の孤立線と前記第２の孤立線とによって形成される直角の内側であり、該第２のフィールド領域パターンは、該第２の孤立線に平行な１対の矩形図形を含む、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
7. 前記第２のフィールド領域パターンは、前記第２の孤立線に対して垂直である該第２のフィールド領域パターンの矩形図形の辺に平行であるストリップ状図形を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
8. 前記第２のフィールド領域パターンの個数が、少なくとも２つであり、該第２のフィールド領域パターンの各々において、前記ストリップ状図形の長さが、前記矩形図形の辺に等しく、前記第２の孤立線までの各第２のフィールド領域パターンの距離が同じであることを特徴とする請求項７に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
9. スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造であって、
   互いに垂直である第１の孤立線及び第２の孤立線、
   を含み、
   前記検査構造は更に、
   各々が前記第１の孤立線の一方の側に位置して互いに対向する２つの図形を含む第１のフィールド領域パターン、を含み、
   前記第１の孤立線及び前記第２の孤立線は、直角折れ線を形成し、
   スクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造が、第２のフィールド領域パターンを更に含み、該第２のフィールド領域パターンは、前記第１の孤立線と前記第２の孤立線とによって形成される直角の内側であり、該第２のフィールド領域パターンは、該第２の孤立線に平行な１対の矩形図形を含む、
   ことを特徴とするスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
10. 前記第２のフィールド領域パターンは、前記第２の孤立線に対して垂直である該第２のフィールド領域パターンの矩形図形の辺に平行であるストリップ状図形を更に含むことを特徴とする請求項９に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
11. 前記第２のフィールド領域パターンの個数が、少なくとも２つであり、該第２のフィールド領域パターンの各々において、前記ストリップ状図形の長さが、前記矩形図形の辺に等しく、前記第２の孤立線までの各第２のフィールド領域パターンの距離が同じであることを特徴とする請求項１０に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査構造。
12. スクライビングスロットのストリップ幅のための検査方法であって、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の前記スクライビングスロットの前記ストリップ幅のための検査構造のマスクを提供する段階と、
    フォトリソグラフィ工程を実施することにより、前記スクライビングスロットの前記ストリップ幅のための前記検査構造をウェーハ上のスクライビングスロットに転写する段階と、
    前記ウェーハ上の前記スクライビングスロットの前記ストリップ幅のための前記検査構造の線幅を検査する段階と、
    を含むことを特徴とするスクライビングスロットのストリップ幅のための検査方法。
13. 前記スクライビングスロットの前記ストリップ幅のための前記検査構造は、フォトリソグラフィによってウェーハの単結晶シリコンソース領域の面に転写されることを特徴とする請求項１２に記載のスクライビングスロットのストリップ幅のための検査方法。