JPH04306857A - ワークピースの検査方法 - Google Patents
ワークピースの検査方法Info
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- JPH04306857A JPH04306857A JP3285418A JP28541891A JPH04306857A JP H04306857 A JPH04306857 A JP H04306857A JP 3285418 A JP3285418 A JP 3285418A JP 28541891 A JP28541891 A JP 28541891A JP H04306857 A JPH04306857 A JP H04306857A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4788—Diffraction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ワークピースにエ
ッチングされた線の断面、深さ、勾配、及び線幅等の性
状の差を識別する光学的査方法に関する。
ッチングされた線の断面、深さ、勾配、及び線幅等の性
状の差を識別する光学的査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の製造では、エッチングされた
ウェハ・ワークピースの線幅、線断面、エッチング深さ
の変化を定期的に検査することが一般的かつ必要な作業
である。従来、そのような検査は技能者が光学顕微鏡を
使用することにより迅速にかつ非破壊的に実行すること
ができた。しかし半導体技術がミクロン、サブミクロン
の線幅に進んで来ているので、光学顕微鏡を用いた検査
は最早適切ではなくなっている。
ウェハ・ワークピースの線幅、線断面、エッチング深さ
の変化を定期的に検査することが一般的かつ必要な作業
である。従来、そのような検査は技能者が光学顕微鏡を
使用することにより迅速にかつ非破壊的に実行すること
ができた。しかし半導体技術がミクロン、サブミクロン
の線幅に進んで来ているので、光学顕微鏡を用いた検査
は最早適切ではなくなっている。
【０００３】今日のサブミクロン・パターンにあっては
、一般的な検査は処理ロットからウェハのサンプルを抜
き取り、これらのウェハを分割し、分割されたウェーハ
を走査電子顕微鏡を用いて検査することによって行なわ
れている。しかし、この方法では検査に時間がかかり、
被検体を損傷し、ウェハ・ロットのうちの僅かな部分の
検査に限定されるという欠点がある。
、一般的な検査は処理ロットからウェハのサンプルを抜
き取り、これらのウェハを分割し、分割されたウェーハ
を走査電子顕微鏡を用いて検査することによって行なわ
れている。しかし、この方法では検査に時間がかかり、
被検体を損傷し、ウェハ・ロットのうちの僅かな部分の
検査に限定されるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そのような、時間が掛
かり、被検体を損傷するという欠点を有する検査工程を
改善する努力が続けられているなかで、ワークピースの
表面に当てた光ビームの散乱に基づく検査方法及び監視
方法の開発に種々の実験的努力がなされてきた。このよ
うな技術には、狭い範囲の散乱角、代表的には反射光度
及び一次散乱のみが用いられている。有望な実験結果が
報告されているが、これらの技術にはエッチング深さの
サブミクロンの変動とエッチング断面の変動とを峻別す
る能力を立証しているものがなかった。本発明は、半導
体ワークピース等を迅速かつ非破壊的に検査ができるワ
ークピースの検査方法を提供することを目的とする。
かり、被検体を損傷するという欠点を有する検査工程を
改善する努力が続けられているなかで、ワークピースの
表面に当てた光ビームの散乱に基づく検査方法及び監視
方法の開発に種々の実験的努力がなされてきた。このよ
うな技術には、狭い範囲の散乱角、代表的には反射光度
及び一次散乱のみが用いられている。有望な実験結果が
報告されているが、これらの技術にはエッチング深さの
サブミクロンの変動とエッチング断面の変動とを峻別す
る能力を立証しているものがなかった。本発明は、半導
体ワークピース等を迅速かつ非破壊的に検査ができるワ
ークピースの検査方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、エッチング
されたワークピースは次のステップで検査される。 １）ワークピースをコヒーレント光ビームに露光するス
テップ。 ２）このワークピースからの散乱光の光度を複数の回折
度に対応する空間周波数範囲にわたり測定するステップ
。 ３）一以上の主成分について光度包絡線の主成分量を得
るステップ。 ４）主成分量が所定の規準を満たすか否かによって、ワ
ークピースを合格とするかまたは不合格とするステップ
。主成分の決定は、例えば、複数回の基準測定結果につ
いての特異値分解を計算することにより行われる。
されたワークピースは次のステップで検査される。 １）ワークピースをコヒーレント光ビームに露光するス
テップ。 ２）このワークピースからの散乱光の光度を複数の回折
度に対応する空間周波数範囲にわたり測定するステップ
。 ３）一以上の主成分について光度包絡線の主成分量を得
るステップ。 ４）主成分量が所定の規準を満たすか否かによって、ワ
ークピースを合格とするかまたは不合格とするステップ
。主成分の決定は、例えば、複数回の基準測定結果につ
いての特異値分解を計算することにより行われる。
【０００６】
【実施例】エッチングされたワークピースからの散乱光
を複数の回折度を包含する空間周波数範囲にわたって測
定すると、このエッチングされたワークピースの重要な
特性が光度特性の主成分量と相関を持つことを発見した
。この発見により、エッチングされた半導体ワークピー
スのようなワークピースの検査を、散乱光の光度の包絡
線を測定し、この包絡線の主成分について座標を決定す
ることによって迅速かつ非破壊的に行なうことが可能と
なる。
を複数の回折度を包含する空間周波数範囲にわたって測
定すると、このエッチングされたワークピースの重要な
特性が光度特性の主成分量と相関を持つことを発見した
。この発見により、エッチングされた半導体ワークピー
スのようなワークピースの検査を、散乱光の光度の包絡
線を測定し、この包絡線の主成分について座標を決定す
ることによって迅速かつ非破壊的に行なうことが可能と
なる。
【０００７】以下、本発明の一実施例による半導体ワー
クピースの検査方法について説明する。この検査方法は
、主成分を計算する準備ステップと、主成分についての
座標を使用するステップとの二つのステップにより説明
することができる。
クピースの検査方法について説明する。この検査方法は
、主成分を計算する準備ステップと、主成分についての
座標を使用するステップとの二つのステップにより説明
することができる。
【０００８】図１に示されるように、この検査の準備ス
テップでは、（１）検査されるべき種類の基準ワークピ
ースからの一以上の主成分の計算、及び（２）主成分の
座標値と検査されるべきワークピースの特性との相関計
算が行なわれる。単純な場合では主成分を理論的に算出
することができるが、ほとんどの実際的な適用では既知
の特性を持つワークピースの光散乱特性の測定を行なう
準備ステップが必要である。
テップでは、（１）検査されるべき種類の基準ワークピ
ースからの一以上の主成分の計算、及び（２）主成分の
座標値と検査されるべきワークピースの特性との相関計
算が行なわれる。単純な場合では主成分を理論的に算出
することができるが、ほとんどの実際的な適用では既知
の特性を持つワークピースの光散乱特性の測定を行なう
準備ステップが必要である。
【０００９】この準備工程の第一ステップである図１中
のステップ１０１では、既知の特性、例えばオーバーカ
ット、アンダーカット、垂直な断面のエッチング特性を
持つワークピースを選択し、このワークピースをコヒー
レント光ビームに露光する。次のステップ１０２では、
このワークピースからの散乱光の光度を複数の回折度に
わたって測定し、各光度測定毎に空間周波数Ｆを計算す
る。
のステップ１０１では、既知の特性、例えばオーバーカ
ット、アンダーカット、垂直な断面のエッチング特性を
持つワークピースを選択し、このワークピースをコヒー
レント光ビームに露光する。次のステップ１０２では、
このワークピースからの散乱光の光度を複数の回折度に
わたって測定し、各光度測定毎に空間周波数Ｆを計算す
る。
【００１０】このような測定及び計算を行なうための装
置について説明する。図２において、既知の特性（例え
ばエッチング断面）を持つ基準ワークピース１０が、傾
動可能な支持体２０に取り付けられる。レーザ３０がコ
ヒーレント光ビーム３１を基準ワークピース１０に照射
するような向きに設置されており、フォトダイオード４
０が基準ワークピース１０からの散乱光３３を受光する
ような向きに可動的に設置されている。このフォトダイ
オード４０の出力は散乱光３３の光度を表わす電気信号
となる。この出力はリード線４１を介して位相依存型増
幅器５０の一つの端子に与えられる。レーザ３０からの
コヒーレント光ビーム３１はチョッパー３２を通され、
コヒーレント光ビーム３１がこのチョッパー３２を通る
期間を表わす電気信号がチョッパー３２からリード線３
４を介して位相依存型増幅器５０の第二の端子に与えら
れる。この構成により、位相依存型増幅器５０はコヒー
レント光ビーム３１がチョッパー３２を通過するときに
限りフォトダイオード４０によって受光される光の光度
を表わす電気信号を出力することになる。この結果、通
常の周囲光の影響を無視することができる。位相依存型
増幅器５０の出力はリード線５１を介してコンピュータ
７０に与えられる。
置について説明する。図２において、既知の特性（例え
ばエッチング断面）を持つ基準ワークピース１０が、傾
動可能な支持体２０に取り付けられる。レーザ３０がコ
ヒーレント光ビーム３１を基準ワークピース１０に照射
するような向きに設置されており、フォトダイオード４
０が基準ワークピース１０からの散乱光３３を受光する
ような向きに可動的に設置されている。このフォトダイ
オード４０の出力は散乱光３３の光度を表わす電気信号
となる。この出力はリード線４１を介して位相依存型増
幅器５０の一つの端子に与えられる。レーザ３０からの
コヒーレント光ビーム３１はチョッパー３２を通され、
コヒーレント光ビーム３１がこのチョッパー３２を通る
期間を表わす電気信号がチョッパー３２からリード線３
４を介して位相依存型増幅器５０の第二の端子に与えら
れる。この構成により、位相依存型増幅器５０はコヒー
レント光ビーム３１がチョッパー３２を通過するときに
限りフォトダイオード４０によって受光される光の光度
を表わす電気信号を出力することになる。この結果、通
常の周囲光の影響を無視することができる。位相依存型
増幅器５０の出力はリード線５１を介してコンピュータ
７０に与えられる。
【００１１】フォトダイオード４０は、ワークピース１
０の目標領域に整列されている回転軸を持つ回転台６０
の回転アーム６１に設けられる。この回転台６０はコン
ピュータ７０によりリード線７１を介して制御される。 この結果、コンピュータ７０によってフォトダイオード
４０の角度ずれが制御される。
０の目標領域に整列されている回転軸を持つ回転台６０
の回転アーム６１に設けられる。この回転台６０はコン
ピュータ７０によりリード線７１を介して制御される。 この結果、コンピュータ７０によってフォトダイオード
４０の角度ずれが制御される。
【００１２】例えば、レーザ３０としてメラス・グリオ
ット（Ｍｅｌｌａｓ Ｇｒｉｏｔ）社のヘリウム・ネ
オン・レーザを使用し、チョッパー３２としてレーザ・
プレシジョン（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）社
のチョッパーを使用し、フォトダイオード４０としてセ
ントロニック（Ｃｅｎｔｒｏｎｉｃ）社の５ｍｍ径の凸
レンズを持つフォトダイオードＯＳＤＩ５−Ｂを使用す
ることができる。また、回転台６０としてニューポート
・リサーチ（Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社
のモデル４９５光学的符号化回転台（Ｍｏｄｅｌ ４
９５ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｅｎｃｏｄｅｄ Ｒ
ｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｇｅ）及びモデル８５５
Ｃコントーラ（Ｍｏｄｅｌ ８５５Ｃ Ｃｏｎｔｏ
ｌｌｅｒ）を使用し、増幅器５０としてプリンストン・
アプライド・リサーチ（ＰｒｉｎｃｅｔｏｎＡｐｐｌｉ
ｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社のモデルＨＲ−８位相依
存型増幅器（ＭｏｄｅｌＨＲ−８ ｐｈａｓｅ ｓ
ｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を使用する
ことができる。
ット（Ｍｅｌｌａｓ Ｇｒｉｏｔ）社のヘリウム・ネ
オン・レーザを使用し、チョッパー３２としてレーザ・
プレシジョン（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）社
のチョッパーを使用し、フォトダイオード４０としてセ
ントロニック（Ｃｅｎｔｒｏｎｉｃ）社の５ｍｍ径の凸
レンズを持つフォトダイオードＯＳＤＩ５−Ｂを使用す
ることができる。また、回転台６０としてニューポート
・リサーチ（Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社
のモデル４９５光学的符号化回転台（Ｍｏｄｅｌ ４
９５ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｅｎｃｏｄｅｄ Ｒ
ｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｇｅ）及びモデル８５５
Ｃコントーラ（Ｍｏｄｅｌ ８５５Ｃ Ｃｏｎｔｏ
ｌｌｅｒ）を使用し、増幅器５０としてプリンストン・
アプライド・リサーチ（ＰｒｉｎｃｅｔｏｎＡｐｐｌｉ
ｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社のモデルＨＲ−８位相依
存型増幅器（ＭｏｄｅｌＨＲ−８ ｐｈａｓｅ ｓ
ｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を使用する
ことができる。
【００１３】コンピュータ７０のプログラムは、（ａ）
広範囲の角度に亘って散乱光の光度を測定して記録する
プログラム、（ｂ）各測定毎にその空間周波数Ｆを計算
して記録するプログラム、（ｃ）その光度対周波数特性
曲線に関連する包絡線関数を求めるプログラム、及び（
ｄ）複数のサンプルの測定後にそれらの光度包絡線の一
以上の主成分を求めるプログラムからなる。
広範囲の角度に亘って散乱光の光度を測定して記録する
プログラム、（ｂ）各測定毎にその空間周波数Ｆを計算
して記録するプログラム、（ｃ）その光度対周波数特性
曲線に関連する包絡線関数を求めるプログラム、及び（
ｄ）複数のサンプルの測定後にそれらの光度包絡線の一
以上の主成分を求めるプログラムからなる。
【００１４】実際には、まず、コヒーレント光ビーム３
１の入射角Θｉ（例えば約９０°）及びレーザ３０の波
長λ（例えば約０．６３２８μｍ）をコンピュータ７０
に記憶する。また、フォトダイオード４０を反射光ビー
ム中で空間周波数が零になる位置に置くことにより、フ
ォトダイオード４０の位置を初期化する。次に、回転ア
ーム６１をコンピュータ制御の下で、約９０°から１８
０°の角度範囲に亘って回転させ、その間に数百回の光
度測定行い測定結果を記憶する。測定は空間周波数が約
１μｍ−１よりも大きい範囲まで行われ、光度は３０以
上の局部的な極大値を包含することになる。コンピュー
タ７０は、各光度Ｉとともに、Ｆ＝（ｓｉｎΘｓ−ｓｉ
ｎΘｉ）／λにより計算された対応する空間周波数Ｆを
記憶する。なお、Θｓはワークピースの法線方向に対す
る散乱光の角度であり、Θｉは入射角である。λはマイ
クロメーター（μｍ）の単位のレーザ光の波長であり、
空間周波数Ｆはマイクロメーターの逆数（μｍ−１）で
与えられる。
１の入射角Θｉ（例えば約９０°）及びレーザ３０の波
長λ（例えば約０．６３２８μｍ）をコンピュータ７０
に記憶する。また、フォトダイオード４０を反射光ビー
ム中で空間周波数が零になる位置に置くことにより、フ
ォトダイオード４０の位置を初期化する。次に、回転ア
ーム６１をコンピュータ制御の下で、約９０°から１８
０°の角度範囲に亘って回転させ、その間に数百回の光
度測定行い測定結果を記憶する。測定は空間周波数が約
１μｍ−１よりも大きい範囲まで行われ、光度は３０以
上の局部的な極大値を包含することになる。コンピュー
タ７０は、各光度Ｉとともに、Ｆ＝（ｓｉｎΘｓ−ｓｉ
ｎΘｉ）／λにより計算された対応する空間周波数Ｆを
記憶する。なお、Θｓはワークピースの法線方向に対す
る散乱光の角度であり、Θｉは入射角である。λはマイ
クロメーター（μｍ）の単位のレーザ光の波長であり、
空間周波数Ｆはマイクロメーターの逆数（μｍ−１）で
与えられる。
【００１５】この測定の結果、種々のワーク・ピースに
ついて得られる散乱光の光度ー空間周波数特性曲線は、
例えば図４及び図５に示すようになる。図４及び図５は
、線幅が１．５μｍ、線の間隔が３２μｍにエッチング
されたシリコンのテストグリッドにおける散乱光の光度
を示している。光度は、法線方向入射ビームと接線方向
入射ビームの双方について測定した。図４中の特性曲線
Ａは、ビームの入射が法線方向であり、グリッドの線が
垂直断面を持つ場合の特性曲線である。特性曲線Ｃは、
同じグリッドでビームの入射が接線方向である場合の特
性曲線である。特性曲線Ｂは、ビームの入射が法線方向
であり、グリッドの線がオーバーカットされている場合
の特性曲線である。特性曲線Ｄは、同じグリッドでビー
ムの入射が接線方向である場合の特性曲線である。
ついて得られる散乱光の光度ー空間周波数特性曲線は、
例えば図４及び図５に示すようになる。図４及び図５は
、線幅が１．５μｍ、線の間隔が３２μｍにエッチング
されたシリコンのテストグリッドにおける散乱光の光度
を示している。光度は、法線方向入射ビームと接線方向
入射ビームの双方について測定した。図４中の特性曲線
Ａは、ビームの入射が法線方向であり、グリッドの線が
垂直断面を持つ場合の特性曲線である。特性曲線Ｃは、
同じグリッドでビームの入射が接線方向である場合の特
性曲線である。特性曲線Ｂは、ビームの入射が法線方向
であり、グリッドの線がオーバーカットされている場合
の特性曲線である。特性曲線Ｄは、同じグリッドでビー
ムの入射が接線方向である場合の特性曲線である。
【００１６】図５中の特性曲線Ａは、エッチング深度が
浅い垂直断面を持つグリッドへの法線方向入射ビームに
対する光度特性を示し、特性曲線Ｃは、同じグリッドへ
の接線方向入射ビームに対する光度特性を示している。 特性曲線Ｂは、エッチング深度が深い垂直断面のグリッ
ドへの法線方向入射ビームに対する光度特性を示し、特
性曲線Ｄは、同じグリッドへの接線方向入射ビームに対
する光度特性を示している。
浅い垂直断面を持つグリッドへの法線方向入射ビームに
対する光度特性を示し、特性曲線Ｃは、同じグリッドへ
の接線方向入射ビームに対する光度特性を示している。 特性曲線Ｂは、エッチング深度が深い垂直断面のグリッ
ドへの法線方向入射ビームに対する光度特性を示し、特
性曲線Ｄは、同じグリッドへの接線方向入射ビームに対
する光度特性を示している。
【００１７】次の図１中のステップ１０３では、こうし
て測定された光度Ｉ対空間周波数関数Ｆの包絡線の近似
が行なわれる。まず、光度対空間周波数の５００個の対
からなる関数Ｓ１＝［（Ｉ１，Ｆ１），（Ｉ２，Ｆ２）
，・・・，（Ｉ５００，Ｆ５００）］を、局部的な光度
極大値（Ｉｍ，Ｆｍ）に対応する点（Ｉ，Ｆ）を決定す
ることによって包絡線関数Ｓ２に変換する。このための
適切な規準は、両側の四個の対のうちで光度Ｉが最大で
ある対の（Ｉ，Ｆ）を局部的な極大値として選択するこ
とである。この処理によって、約５０対の包絡線関数Ｓ
２＝［（Ｉｍ１，Ｆｍ１），（Ｉｍ２，Ｆｍ２），・・
・，（Ｉｍ５０，Ｆｍ５０）］が得られる。なお、空間
周波数が零及びその近傍である部分の極大値は、包絡線
関数Ｓ２から取り除かれている。
て測定された光度Ｉ対空間周波数関数Ｆの包絡線の近似
が行なわれる。まず、光度対空間周波数の５００個の対
からなる関数Ｓ１＝［（Ｉ１，Ｆ１），（Ｉ２，Ｆ２）
，・・・，（Ｉ５００，Ｆ５００）］を、局部的な光度
極大値（Ｉｍ，Ｆｍ）に対応する点（Ｉ，Ｆ）を決定す
ることによって包絡線関数Ｓ２に変換する。このための
適切な規準は、両側の四個の対のうちで光度Ｉが最大で
ある対の（Ｉ，Ｆ）を局部的な極大値として選択するこ
とである。この処理によって、約５０対の包絡線関数Ｓ
２＝［（Ｉｍ１，Ｆｍ１），（Ｉｍ２，Ｆｍ２），・・
・，（Ｉｍ５０，Ｆｍ５０）］が得られる。なお、空間
周波数が零及びその近傍である部分の極大値は、包絡線
関数Ｓ２から取り除かれている。
【００１８】包絡線関数Ｓ２中の各周波数は各基準ワー
クピースにおいて異なるので、図１中のステップ１０４
では、固定の周波数の集合（Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆ４
０）に対して直線的に補間された光度値を持つ約４０対
から成る補間包絡線関数Ｓ３＝（Ｉ１，Ｉ２，・・・，
Ｉ４０）を生成する。
クピースにおいて異なるので、図１中のステップ１０４
では、固定の周波数の集合（Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆ４
０）に対して直線的に補間された光度値を持つ約４０対
から成る補間包絡線関数Ｓ３＝（Ｉ１，Ｉ２，・・・，
Ｉ４０）を生成する。
【００１９】ステップ１０５では、既知の特性を持つＮ
個の領域についての測定のために上述の処理を反復して
行う。実験では、８個のワークピースからの３５回の基
準測定が使用された。この処理の結果、第ｎ包絡線が（
Ｉｎ１，Ｉｎ２，・・・，Ｉｎ４０）であり、Ｎ×４０
のマトリックスとして表わすことができる複数の補間包
絡線関数が得られる。
個の領域についての測定のために上述の処理を反復して
行う。実験では、８個のワークピースからの３５回の基
準測定が使用された。この処理の結果、第ｎ包絡線が（
Ｉｎ１，Ｉｎ２，・・・，Ｉｎ４０）であり、Ｎ×４０
のマトリックスとして表わすことができる複数の補間包
絡線関数が得られる。
【００２０】次のステップ１０６では、このマトリック
スの一つまたは複数の主成分を得る。この処理はコンピ
ュータにより二つのステップで行なうことができる。最
初のステップでは各列内の各成分からそれぞれの列内の
成分の平均値が減算される。これは「マトリックスのセ
ンタリング」と呼ばれ、このときの各行を「センタリン
グされた補間包絡線」と言う。第二のステップでは、セ
ンタリングされたマトリックスに特異値分解アルゴリズ
ムが適用される。この特異値分解アルゴリズムの詳細な
説明及びその動作については、次の文献を参照すること
ができる。
スの一つまたは複数の主成分を得る。この処理はコンピ
ュータにより二つのステップで行なうことができる。最
初のステップでは各列内の各成分からそれぞれの列内の
成分の平均値が減算される。これは「マトリックスのセ
ンタリング」と呼ばれ、このときの各行を「センタリン
グされた補間包絡線」と言う。第二のステップでは、セ
ンタリングされたマトリックスに特異値分解アルゴリズ
ムが適用される。この特異値分解アルゴリズムの詳細な
説明及びその動作については、次の文献を参照すること
ができる。
【００２１】１．「数理ソフトウエアに関する計算機協
会会報（ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ
Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｓｏｆｔｗｅｒｅ）
」、第８巻、第１号、７２〜８３頁（１９８２年）に掲
載されているティ・エフ・チャン（Ｔ．Ｆ．Ｃｈａｎ）
の論文「特異値分解計算のための改良アルゴリズム（Ａ
ＣＭＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｔｈｅ
ｍａｔｉｃａｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ）」。
会会報（ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ
Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｓｏｆｔｗｅｒｅ）
」、第８巻、第１号、７２〜８３頁（１９８２年）に掲
載されているティ・エフ・チャン（Ｔ．Ｆ．Ｃｈａｎ）
の論文「特異値分解計算のための改良アルゴリズム（Ａ
ＣＭＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｔｈｅ
ｍａｔｉｃａｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ）」。
【００２２】２．「数理数学（Ｎｕｍｅｒｉｓｃｈｅ
Ｍａｔｈｅｍａｔｉｋ）誌」、１４号、４０３〜４２
０頁（１９７０年）に掲載されているジー・エイチ・ゴ
ループ（Ｇ．Ｈ．Ｇｏｌｕｂ）とシー・ラインシュ（Ｃ
．Ｒｅｉｎｓｃｈ）の論文「特異値分解及び最小二乗解
法（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａ
ｒｅｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）」。
Ｍａｔｈｅｍａｔｉｋ）誌」、１４号、４０３〜４２
０頁（１９７０年）に掲載されているジー・エイチ・ゴ
ループ（Ｇ．Ｈ．Ｇｏｌｕｂ）とシー・ラインシュ（Ｃ
．Ｒｅｉｎｓｃｈ）の論文「特異値分解及び最小二乗解
法（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａ
ｒｅｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）」。
【００２３】３．「数理ソフトウエアに関する計算機協
会会報」、第５巻、第４号、４４２〜４５０頁（１９７
９年）に掲載されているエル・コーフマン（Ｌ．Ｋａｕ
ｆｍａｎ）の論文「疎行列への濃密ハウスホルダー変換
の適用（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｎｓ
ｅ Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ａｔｉｏｎ ｔｏ ａ Ｓｐａｒｓｅ Ｍａｔ
ｒｉｘ）」。
会会報」、第５巻、第４号、４４２〜４５０頁（１９７
９年）に掲載されているエル・コーフマン（Ｌ．Ｋａｕ
ｆｍａｎ）の論文「疎行列への濃密ハウスホルダー変換
の適用（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｎｓ
ｅ Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ａｔｉｏｎ ｔｏ ａ Ｓｐａｒｓｅ Ｍａｔ
ｒｉｘ）」。
【００２４】この処理の結果、種々の線形結合において
全ての基準測定のセンタリングされた補間包絡線の最良
の近似を行なうことができる主成分（Ｐ１，Ｐ２，・・
・，Ｐｎ）からなる行を有する新たなＮ×４０のマトリ
ックスが得られる。
全ての基準測定のセンタリングされた補間包絡線の最良
の近似を行なうことができる主成分（Ｐ１，Ｐ２，・・
・，Ｐｎ）からなる行を有する新たなＮ×４０のマトリ
ックスが得られる。
【００２５】予備処理における最終のステップ１０７で
は、一つ以上の主成分について、基準ワークピースの既
知の特性と包絡線の座標とを相互的に関連させる。実験
の結果、エッチング特性に関する有益な相関は、最初の
二個の主成分に関してセンタリングされた補間包絡線関
数を解析することによって得られることがわかった。す
なわち、あるワークピースに関して、もしセンタリング
された補間包絡線関数が線形結合Ｅ＝Ｃ１Ｐ１＋Ｃ２Ｐ
２により近似されれば、Ｃ１及びＣ２がこのワークピー
スのエッチング特性に関する有益な情報を持っているこ
とになる。なお、Ｃ１及びＣ２は座標で用いられる定数
である。
は、一つ以上の主成分について、基準ワークピースの既
知の特性と包絡線の座標とを相互的に関連させる。実験
の結果、エッチング特性に関する有益な相関は、最初の
二個の主成分に関してセンタリングされた補間包絡線関
数を解析することによって得られることがわかった。す
なわち、あるワークピースに関して、もしセンタリング
された補間包絡線関数が線形結合Ｅ＝Ｃ１Ｐ１＋Ｃ２Ｐ
２により近似されれば、Ｃ１及びＣ２がこのワークピー
スのエッチング特性に関する有益な情報を持っているこ
とになる。なお、Ｃ１及びＣ２は座標で用いられる定数
である。
【００２６】上述したようなワークピースについての３
５個の基準測定の結果について、［Ｃ１，Ｃ２］をプロ
ットして、この相関を図６に示している。図６において
、円の領域の大きさは既知のエッチング深度（最大で２
．８μｍの深さ）に比例している。アンダーカットされ
たエッチング断面はマイナス記号を中に持つ円で表わさ
れ、オーバーカットされたエッチング断面はプラス記号
を中に持つ円で表わされ、垂直のエッチング断面は空白
の円で表わされている。図からわかるように、同様の特
性を持つ断面が一群となっているので検査のための明確
な規準が得られる。垂直断面の場合、Ｃ１が−０．２乃
至−０．１でＣ２が−０．１乃至０．０の範囲にあり、
オーバーカット断面の場合、Ｃ１が０．１５乃至０．３
でＣ２が−０．３乃至−０．１５の範囲にある。これよ
りも簡単な領域または複雑な領域を検査規準として使用
することもできる。
５個の基準測定の結果について、［Ｃ１，Ｃ２］をプロ
ットして、この相関を図６に示している。図６において
、円の領域の大きさは既知のエッチング深度（最大で２
．８μｍの深さ）に比例している。アンダーカットされ
たエッチング断面はマイナス記号を中に持つ円で表わさ
れ、オーバーカットされたエッチング断面はプラス記号
を中に持つ円で表わされ、垂直のエッチング断面は空白
の円で表わされている。図からわかるように、同様の特
性を持つ断面が一群となっているので検査のための明確
な規準が得られる。垂直断面の場合、Ｃ１が−０．２乃
至−０．１でＣ２が−０．１乃至０．０の範囲にあり、
オーバーカット断面の場合、Ｃ１が０．１５乃至０．３
でＣ２が−０．３乃至−０．１５の範囲にある。これよ
りも簡単な領域または複雑な領域を検査規準として使用
することもできる。
【００２７】このようにして予備処理が完了すると、次
にワークピースの迅速な非破壊検査を行なうための手順
を実行する。図３中のステップ３０１では、検査される
べきワークピースを図２に示すように光ビームで露光し
、次のステップ３０２で、散乱光の光度Ｉを測定し、上
述したように計算で求められた空間周波数Ｆと共に記憶
する。
にワークピースの迅速な非破壊検査を行なうための手順
を実行する。図３中のステップ３０１では、検査される
べきワークピースを図２に示すように光ビームで露光し
、次のステップ３０２で、散乱光の光度Ｉを測定し、上
述したように計算で求められた空間周波数Ｆと共に記憶
する。
【００２８】次のステップ３０３では、一つ以上の主成
分、例えばＰ１及びＰ２に関してセンタリングされた補
間光度包絡線の座標を決定する。このセンタリングされ
た補間包絡線関数は上記方法と同様の方法で生成され、
Ｃ１Ｐ１＋Ｃ２Ｐ２がその包絡線関数の最良の最小二乗
近似となるようにＣ１及びＣ２が決定される。この決定
は、線形回帰アルゴリズム或いはこの技術分野で周知な
他の技法により行うようにしても良い。
分、例えばＰ１及びＰ２に関してセンタリングされた補
間光度包絡線の座標を決定する。このセンタリングされ
た補間包絡線関数は上記方法と同様の方法で生成され、
Ｃ１Ｐ１＋Ｃ２Ｐ２がその包絡線関数の最良の最小二乗
近似となるようにＣ１及びＣ２が決定される。この決定
は、線形回帰アルゴリズム或いはこの技術分野で周知な
他の技法により行うようにしても良い。
【００２９】この検査方法の最終のステップ３０４では
、得られた座標が所定の規準に適合するかどうかによっ
て、例えば［Ｃ１，Ｃ２］が矩形領域のような所定の領
域内に入るかどうかによって、ワークピースの合格また
は不合格の判定を行う。この結果、図６に示された種類
のワークピースでは、垂直断面に相当するＣ１が−０．
２乃至−０．１でＣ２が−０．１乃至０．０の範囲にあ
る場合には合格と判定され、オーバーカット断面に相当
するＣ１が０．１５乃至０．３でＣ２が−０．３乃至−
０．１５の範囲にある場合には不合格と判定される。
、得られた座標が所定の規準に適合するかどうかによっ
て、例えば［Ｃ１，Ｃ２］が矩形領域のような所定の領
域内に入るかどうかによって、ワークピースの合格また
は不合格の判定を行う。この結果、図６に示された種類
のワークピースでは、垂直断面に相当するＣ１が−０．
２乃至−０．１でＣ２が−０．１乃至０．０の範囲にあ
る場合には合格と判定され、オーバーカット断面に相当
するＣ１が０．１５乃至０．３でＣ２が−０．３乃至−
０．１５の範囲にある場合には不合格と判定される。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、エッ
チングされた半導体ワークピース等の検査すべきワーク
ピースを、散乱光の光度の包絡線を測定し、この包絡線
の主成分についての座標を得ることによって迅速にかつ
非破壊的に検査ができる。
チングされた半導体ワークピース等の検査すべきワーク
ピースを、散乱光の光度の包絡線を測定し、この包絡線
の主成分についての座標を得ることによって迅速にかつ
非破壊的に検査ができる。
【図１】本発明の一実施例によるワークピースの検査方
法の予備処理方法を示すフローチャートである。
法の予備処理方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施に使用される散乱光の光度を空間
周波数の関数として測定する装置の一例を示す構成図で
ある。
周波数の関数として測定する装置の一例を示す構成図で
ある。
【図３】本発明の一実施例によるワークピースの検査方
法を示すフローチャートである。
法を示すフローチャートである。
【図４】ある基準ワークピースについての散乱光の光度
の測定結果を空間周波数の関数として示す図である。
の測定結果を空間周波数の関数として示す図である。
【図５】別の基準ワークピースについての散乱光の光度
の測定結果を空間周波数の関数として示す図である。
の測定結果を空間周波数の関数として示す図である。
【図６】基準測定結果の光度包絡線から第一及び第二の
主成分についての座標をプロットした図である。
主成分についての座標をプロットした図である。
１０ 基準ワークピース
２０ 支持体
３０ レーザ
３１ コヒーレント光ビーム
３２ チョッパー
３３ 散乱光
３４ リード線
４０ フォトダイオード
４１ リード線
５０ 位相依存型増幅器
５１ リード線
６０ 回転台
６１ 回転アーム
７０ コンピュータ
７１ リード線
Claims (6)
- 【請求項１】ワークピースをコヒーレント光ビームに露
光するステップと、このワークピースからの散乱光の光
度を複数の回折度に対応する空間周波数範囲にわたり測
定するステップと、一以上の主成分について光度包絡線
の主成分量を得るステップと、前記主成分量が所定の規
準を満たすか否かにより前記ワークピースを受容するか
排除するステップと、からなるワークピースの検査方法
。 - 【請求項２】 一以上の主成分に関して光度包絡線の
係数を決定することによって光度包絡線の主成分量を得
ることを特徴とする請求項１記載のワークピースの検査
方法。 - 【請求項３】 最初の二つの主成分に関して光度包絡
線の係数を決定することによって光度包絡線の主成分量
を得ることを特徴とする請求項２記載のワークピースの
検査方法。 - 【請求項４】 主成分量を複数回の基準測定結果につ
いての特異値分解により得ることを特徴とする請求項１
記載のワークピースの検査方法。 - 【請求項５】 ワークピースがエッチングされた半導
体ワークピースであることを特徴とする請求項１または
請求項２または請求項３または請求項４記載のワークピ
ースの検査方法。 - 【請求項６】 ワークピースが、エッチングされた線
によるテストグリッドを有するエッチングされた半導体
ワークピースであり、ワークピースを露光するステップ
がコヒーレント光ビームを前記テストグリッド上に照射
するステップを有することを特徴とする請求項１または
請求項２または請求項３または請求項４記載のワークピ
ースの検査方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/594,774 US5114233A (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Method for inspecting etched workpieces |
| US594774 | 1990-10-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04306857A true JPH04306857A (ja) | 1992-10-29 |
| JPH0779119B2 JPH0779119B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=24380353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3285418A Expired - Fee Related JPH0779119B2 (ja) | 1990-10-09 | 1991-10-07 | ワークピースの検査方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5114233A (ja) |
| EP (1) | EP0480620B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0779119B2 (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5653894A (en) * | 1992-12-14 | 1997-08-05 | Lucent Technologies Inc. | Active neural network determination of endpoint in a plasma etch process |
| US5737496A (en) * | 1993-11-17 | 1998-04-07 | Lucent Technologies Inc. | Active neural network control of wafer attributes in a plasma etch process |
| US5739909A (en) * | 1995-10-10 | 1998-04-14 | Lucent Technologies Inc. | Measurement and control of linewidths in periodic structures using spectroscopic ellipsometry |
| US5658423A (en) * | 1995-11-27 | 1997-08-19 | International Business Machines Corporation | Monitoring and controlling plasma processes via optical emission using principal component analysis |
| DE19602445A1 (de) * | 1996-01-24 | 1997-07-31 | Nanopro Luftlager Produktions | Vorrichtung und Verfahren zum Vermessen von zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen eines Körpers |
| US6483580B1 (en) | 1998-03-06 | 2002-11-19 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Spectroscopic scatterometer system |
| US6728663B2 (en) | 2000-09-13 | 2004-04-27 | Accent Optical Technologies, Inc. | Structure identification using scattering signatures |
| US7515279B2 (en) * | 2001-03-02 | 2009-04-07 | Nanometrics Incorporated | Line profile asymmetry measurement |
| KR100536646B1 (ko) | 2001-03-02 | 2005-12-14 | 액센트 옵티칼 테크놀로지스 인코포레이티드 | 산란 측정법을 이용한 라인 프로파일 비대칭 측정 |
| JP3647378B2 (ja) * | 2001-03-02 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | マルチプローブを用いた形状測定装置及び測定方法 |
| JP4938219B2 (ja) | 2001-12-19 | 2012-05-23 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 光学分光システムを使用するパラメトリック・プロフィーリング |
| US8171567B1 (en) | 2002-09-04 | 2012-05-01 | Tracer Detection Technology Corp. | Authentication method and system |
| EP2131315A3 (en) | 2004-03-12 | 2011-01-26 | Ingenia Technology Limited | Authenticity verification by large scale illumination |
| BRPI0508635A (pt) | 2004-03-12 | 2007-08-07 | Ingenia Technology Ltd | dispositivo de impressão, e, aparelhos e métodos para criar artigos autenticáveis e para verificar a autenticidade de artigos |
| GB2411954B (en) * | 2004-03-12 | 2006-08-09 | Ingenia Technology Ltd | Authenticity verification methods,products and apparatuses |
| GB2417592B (en) | 2004-08-13 | 2006-07-26 | Ingenia Technology Ltd | Authenticity verification of articles |
| RU2417448C2 (ru) | 2005-07-27 | 2011-04-27 | Инджениа Холдингс Лимитед | Верификация аутентичности |
| EP1969525A1 (en) | 2005-12-23 | 2008-09-17 | Ingenia Holdings (UK)Limited | Optical authentication |
| US8145357B2 (en) * | 2007-12-20 | 2012-03-27 | Zodiac Pool Systems, Inc. | Residential environmental management control system with automatic adjustment |
| GB2466311B (en) | 2008-12-19 | 2010-11-03 | Ingenia Holdings | Self-calibration of a matching algorithm for determining authenticity |
| GB2476226B (en) | 2009-11-10 | 2012-03-28 | Ingenia Holdings Ltd | Optimisation |
| DE102011014866A1 (de) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Anordnung zur Prozessüberwachung und Steuerung beim Plasma-Ätzen |
| CN103293169B (zh) * | 2012-02-27 | 2016-04-13 | 高雄应用科技大学 | 元件影像检测方法及其系统 |
| US10386828B2 (en) * | 2015-12-17 | 2019-08-20 | Lam Research Corporation | Methods and apparatuses for etch profile matching by surface kinetic model optimization |
| US9792393B2 (en) | 2016-02-08 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Methods and apparatuses for etch profile optimization by reflectance spectra matching and surface kinetic model optimization |
| US10032681B2 (en) | 2016-03-02 | 2018-07-24 | Lam Research Corporation | Etch metric sensitivity for endpoint detection |
| US10197908B2 (en) | 2016-06-21 | 2019-02-05 | Lam Research Corporation | Photoresist design layout pattern proximity correction through fast edge placement error prediction via a physics-based etch profile modeling framework |
| US10254641B2 (en) | 2016-12-01 | 2019-04-09 | Lam Research Corporation | Layout pattern proximity correction through fast edge placement error prediction |
| US10534257B2 (en) | 2017-05-01 | 2020-01-14 | Lam Research Corporation | Layout pattern proximity correction through edge placement error prediction |
| US10572697B2 (en) | 2018-04-06 | 2020-02-25 | Lam Research Corporation | Method of etch model calibration using optical scatterometry |
| WO2019199697A1 (en) | 2018-04-10 | 2019-10-17 | Lam Research Corporation | Resist and etch modeling |
| KR102708927B1 (ko) | 2018-04-10 | 2024-09-23 | 램 리써치 코포레이션 | 피처들을 특징화하기 위한 머신 러닝의 광학 계측 |
| US10977405B2 (en) | 2019-01-29 | 2021-04-13 | Lam Research Corporation | Fill process optimization using feature scale modeling |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4039370A (en) * | 1975-06-23 | 1977-08-02 | Rca Corporation | Optically monitoring the undercutting of a layer being etched |
| US4180830A (en) * | 1977-06-28 | 1979-12-25 | Rca Corporation | Depth estimation system using diffractive effects of the grooves and signal elements in the grooves |
| US4155098A (en) * | 1977-06-28 | 1979-05-15 | Rca Corporation | Groove depth estimation system using diffractive groove effects |
| US4141780A (en) * | 1977-12-19 | 1979-02-27 | Rca Corporation | Optically monitoring the thickness of a depositing layer |
| US4303341A (en) * | 1977-12-19 | 1981-12-01 | Rca Corporation | Optically testing the lateral dimensions of a pattern |
| US4330213A (en) * | 1980-02-14 | 1982-05-18 | Rca Corporation | Optical line width measuring apparatus and method |
| US4363118A (en) * | 1980-09-22 | 1982-12-07 | Rca Corporation | Sound carrier amplitude measurement system |
| US4408884A (en) * | 1981-06-29 | 1983-10-11 | Rca Corporation | Optical measurements of fine line parameters in integrated circuit processes |
-
1990
- 1990-10-09 US US07/594,774 patent/US5114233A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-10-02 EP EP91309019A patent/EP0480620B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-07 JP JP3285418A patent/JPH0779119B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0779119B2 (ja) | 1995-08-23 |
| US5114233A (en) | 1992-05-19 |
| EP0480620B1 (en) | 1994-12-28 |
| EP0480620A2 (en) | 1992-04-15 |
| EP0480620A3 (en) | 1992-09-30 |
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