PL123001B1 - Method of optical checking of transverse dimensions of elements of semiconductor chips - Google Patents

Method of optical checking of transverse dimensions of elements of semiconductor chips Download PDF

Info

Publication number
PL123001B1
PL123001B1 PL1978211454A PL21145478A PL123001B1 PL 123001 B1 PL123001 B1 PL 123001B1 PL 1978211454 A PL1978211454 A PL 1978211454A PL 21145478 A PL21145478 A PL 21145478A PL 123001 B1 PL123001 B1 PL 123001B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
intensity
diffraction grating
scattered
beams
light
Prior art date
Application number
PL1978211454A
Other languages
English (en)
Other versions
PL211454A1 (pl
Inventor
Hans P Kleinknecht
Wolfram A Bosenberg
Original Assignee
Rca Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rca Corp filed Critical Rca Corp
Publication of PL211454A1 publication Critical patent/PL211454A1/xx
Publication of PL123001B1 publication Critical patent/PL123001B1/pl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób optycznego sprawdzania wymiarów poprzecznych elementów struktur pólprzewodnikowych.Przy wytwarzaniu ukladów elektronicznych w technologii ukladów scalonych oraz masek, sto¬ sowanych w tej technologii, wykonuje sie wiele operacji, polegajacych na wytworzeniu róznych struktur z róznych materialów, osadzanych na po¬ dlozu. Takim typowym materialem, osadzanym na podlozu, jest warstwa maskujaca z materialu fo¬ torezystywnego, która to warstwa poddawana jest selektywnemu naswietlaniu przez odpowiednie ma¬ ski a nastepnie wytrawianiu pokrywajacej war¬ stwy, co w sposób ostateczny okresla wymiary po¬ przeczne elementów ukladu scalonego uksztalto¬ wanego na podlozu.I chociaz uklady scalone moga byc wytwarzane z superdokladnym sprawdzeniem wymiarów gru¬ bosciowych, a mianowicie z dokladnoscia do czesci mikrona (w kierunku osi Z), wymiary poprzeczne (w kierunku osi x i y) poszczególnych elementów struktury moga sie jednak zmieniac w granicach kilku mikronów na skutek zmian czasu naswietla¬ nia przy wykonywaniu masek, zmian nalozenia warstwy materialu fotorezystywnego, - naswietla¬ nia i wytrawiania, oraz na skutek zmian w pod- trawianiu poprzecznym.Nowsze uklady scalone maja bardziej sztywne granice dopuszczalnych rozrzutów wymiarów po¬ przecznych elementów struktur, co wymaga spraw- 10 15 25 30 dzania tych wymiarów w róznych studiach reali¬ zacji procesów maskowania i obróbki podloza. Na przyklad, wymiary poprzeczne musza byc spraw¬ dzone po wytrawieniu warstwy materialu fotore¬ zystywnego w tym celu, aby okreslic i skorygo¬ wac zmiany wymiarów przed tym, jak stanie sie koniecznym pracochlonna ponowna obróbka ma¬ terialu.Obecnie sprawdzanie wymiarów elementów struktury ukladów scalonych realizowane jest w sposób reczny przy zastosowaniu mikroskopu, wy¬ posazonego w specjalna nasadke optyczna. Wy¬ maga to zatrudnienia pracowników o wysokich kwalifikacjach, a czynnosc sprawdzania staje sie bardzo pracochlonna i czasochlonna, przy czym dokladnosc sprawdzania zalezy od indywidualnych mozliwosci operatora i stad problem zmeczenia operatora.System kontroli automatycznej wyeliminowalby takie .niedokladnosci i pozwolilyby sprawdzic wiek¬ sza liczbe skomplikowanych struktur pólprzewod¬ nikowych, realizowanych w technologii ukladów scalonych, szybko i dokladnie. Niniejszy wynala¬ zek daje do dyspozycji technike sprawdzenia wy¬ miarów poprzecznych elementów struktur ukladów scalonych bez wykorzystywania mikroskopu.Przedmiotem wynalazku jest sposób optycznego sprawdzania wymiarów poprzecznych elementów struktur pólprzewodnikowych, wytworzonych z ma¬ terialu nalozonego na podloze, polegajacy na nalo- 123 001123 3 zeniu tego materialu zarówno na podlozu, jak i na powierzchni kontrolnej.Zgodnie . z wynalazkiem selektywnie usuwa sie ten material zarówno z podloza jak i z powierzchni kontrolnej jednoczesnie celem uksztaltowania od¬ powiednio struktury ukladu scalonego na podlo¬ zu i siatki dyfrakcyjnej na powierzchni kontrol¬ nej, która to siatka dyfrakcyjna sklada sie z prze¬ strzennie usytuowanych pasków tego materialu, majacych szerokosc W i okresowosc d, oswietla sie siatke dyfrakcyjna wiazka swiatla monochro¬ matycznego, która to siatka dyfrakcyjna i powie¬ rzchnia kontrolna funkcjonuja jako struktura wy¬ pukla, rozpraszajaca wiazke swiatla monochroma¬ tycznego, w wyniku czego tworza sie wiazki swia¬ tla rozproszonego róznego rzedu, mierzy sie nate¬ zenie dwóch rozproszonych wiazek celem uzyska¬ nia sygnalów, odwzorowujacych natezenia swiatla tych 'wiazek, przekazuje sie sygrialy odwzorowu- "jaccTnatezenie swiatla wiazek do urzadzenia prze¬ znaczonego do przetwarzania danych, celem okre¬ slenia szerokosci pasków W i porównuje sie zmie¬ rzona szerokosc W z uprzednio ustalona warto¬ scia, celem otrzymania sygnalu róznicowego, przy czym wartosc zmierzonego sygnalu róznicowego jest mierzona celem ustalenia odchylek wymia¬ rów poprzecznych struktury pólprzewodnikowej.Pierwsze natezenie wiazki rozproszonej jest na¬ tezeniem wiazki rozproszonej pierwszego rzedu, drugie natezenie wiazki rozproszonej jest nateze¬ niem wiazki rozproszonej drugiego rzedu, siatka dyfrakcyjna stanowi prostokatna strukture wypu¬ kla, a urzadzenie do przetwarzania danych jest przeznaczone do okreslania szerokosci pasków W w oparciu o wzór przyblizony: W=—cos-i i/—.V ll Wiazka swiatla monochromatycznego oswietla sie strukture prostokatna równomiernie pod katem ostrym do plaszczyzny tej struktury wypuklej.Kat ostry jest katem padania 0, równym kato¬ wi Brewstera, okreslonego równaniem tan ©i=n, gdzie n — wspólczynnik zalamania materialu., Sygnaly odwzorowujace natezenia swiatla w wiazkach rozproszonych, mierzy sie za pomoca fo¬ todetektorów, umieszczonych pod odpowiednimi ka¬ tami celem odebrania wiazek rozproszonych pierw¬ szego rzedu i drugiego rzedu.Jako fotodetektory wykorzystuje sie krzemowe diody ostrzowe^ Jako wiazke swiatla monochromatycznego wy¬ korzystuje sie swiatlo lasera.Jako podloze wykorzystuje sie plytke krzemo¬ wa, przy czym szerokosc W pasków wynosi okolo 5 jxm, a okresowosc d wynosi okolo 20 jim.Na rysunku figury 1 i figury 2 stanowia wido¬ ki w przekroju poprzecznym przedstawiajace je¬ den z przykladów realizacji siatki dyfrakcyjnej, wykorzystywanej w nowym sposobie wedlug wy¬ nalazku, fig. 3 stanowi widok w przekroju po¬ przecznym, pokazanym na fig. 2, przedstawiajacy w sposób schematyczny wiazke swiatla, padajaca na siatke dyfrakcyjna z boku i rozproszonego tak, iz utworzone zostaly wiazki rzedu zerowego, pierw- 001 ¦ 4 szego i drugiego, fig. 4 jest schematem, przedsta¬ wiajacym jeden z przykladów realizacji aparatu¬ ry, stosowanej do praktycznej realizacji nowego sposobu. 5 Pierwszy etap (fig. 1) realizacji sposobu wedlug wynalazku polega na nalozeniu warstwy 10 mate¬ rialu na powierzchnie kontrolna 12 podloza 1-1.Zwykle na podlozu 14 wydziela sie powierzchnie kontrolna 12, bedaca czescia wiekszej plytki pól- io przewodnikowej lub maski, z wykonanymi elemen¬ tami struktury pólprzewodnikowej z tego samego materialu, jaki jest, nalozony na podloze, których to elementów struktury wymiary poprzeczne pod¬ dawane sa sprawdzeniu nowym sposobem wedlug 15 wynalazku. Elementy struktury, poddawane spraw¬ dzaniu, moga zawierac warstwy 10 trawionego tlenku krzemu, azotek krzemu, krzem polikrysta¬ liczny lub metal.W przedstawianym przykladzie realizacji mate- 20 rialem takim jest warstwa maskujaca 10 materia¬ lu fotorezystywnego, a podloze 14 stanowi czesc plytki krzemowej. Taka czesc moze zwykle zawie¬ rac wytloczona czesc -plytki krzemowej, to znaczy niewykorzystywana sekcje w srodku plytki, a na- 25 wet moze byc dopasowana z boku kazdego ze stopni i odtwarzac elementy ukladu scalonego. Re¬ prezentowany sposób moze sie nadawac równiez do zastosowania przy sprawdzaniu wymiarów po¬ przecznych elementów struktury ukladów scalo- 30 nych, wykonanych z emulsji lub tlenków metali, osadzonych na szklanych maskach, z których po¬ moca wytwarzane sa uklady scalone.Material nastepnie zostaje w sposób selektywny usuniety zarówno z plytki pólprzewodnikowej i z 35 mniejszych powierzchni kontrolnych 12 jednocze¬ snie, aby uksztaltowac odpowiednio strukture u- kladu scalonego na plytce i siatke dyfrakcyjna 16 na powierzchni kontrolnej 12, jak zostalo pokaza¬ ne na fig. 2. Siatke dyfrakcyjna 16 tworza roz- 40 mieszczone przestrzennie paski 18 materialu o sze¬ rokosci W i okresowosci d.W przykladzie eksperymentalnym siatka 16 ma wymiary okolo 0,5X0,5 mm, szerokosc W paska wy¬ nosi okolo. 5 jiim, a okresowosc d wynosi okolo 45 230 |un. W przedstawionym przykladzie, gdy nalozonym materialem: jest material fotorezystywny, ta war¬ stwa materialu fotorezystywnego poddawana jest naswietleniu selektywnemu przy zastosowaniu ma- 50 ski szablonowej, a nastepnie jest wytrawiana przy zastosowaniu powszechnie znanej technologii foto¬ litograficznej.Poniewaz material fotorezystywny zarówno z plytki jak i z powierzchni kontrolnej 12 usuwany 55 jest jednoczesnie przy zastosowaniu identycznych parametrów krytycznych obróbki takich, jak czas naswietlania i czas trawienia, siatki dyfrakcyjna 16 moze byc wykorzystywana jako wzorzec kon¬ trolny do sprawdzenia optycznego wymiarów po- 60 przecznych* elementów struktury ukladu scalonego.Innymi slowy ostateczna szerokosc W pasków 18 siatki dyfrakcyjnej 16 bedzie mierzona — celem okreslenia szerokosci pasków z materialu fotorezy¬ stywnego w sasiednich elementach struktury na 65 tej samej plytce i, w konsekwencji, moze byc wy-123 001 5 6 korzystywana do kontroli parametrów obróbki (grubosci materialu fotorezystywnego, czasu na¬ swietlania, czasu wytrawiania itd.) z punktu wi¬ dzenia odchylek wymiarów poprzecznych.W drugim przykladzie realizacji wynalazku ele¬ menty struktury, poddawane sprawdzaniu, oraz paski 18 siatki dyfrakcyjnej 16 moga byc wykona¬ ne z innych materialów takich jak dwutlenek krze¬ mu, azotek krzemu, krzem polikrystaliczny lub metal.Na figurze 3 pokazano siatke dyfrakcyjna 16 oswietlona wiazka 20 swiatla monochromatyczne¬ go, którego zródlem moze byc, na przyklad, laser.Siatka dyfrakcyjna 16 i powierzchnia kontrolna 12 spelniaja funkcje struktury wypuklej, rozprasza¬ jacej swiatlo monochromatyczne zgodnie z zasa¬ dami rozpraszania swiatla siatkami dyfrakcyjny¬ mi tak, iz Utworzone zostaja nastepujace wiazki swiatla rozproszonego: wiazka rzedu zerowego 22, wiazka rzedu pierwszego 24 i wiazka rzedu dru¬ giego Z6. W jednym z przykladów eksperymental¬ nych wiazka swiatla 20 ma srednice równa okolo 2 mm i oswietla siatke dyfrakcyjna równomier¬ nie, tak wiec wszystkie czesci tej siatki beda na¬ swietlone równomiernie padajaca wiazka swiatla 20.Korzystnym jest zastosowanie lasera helowo- -neonowego, emitujacego swiatlo o dlugosci fali równej 0,6328 jam, dzieki temu, ze takie zródlo jest stosunkowo tanie, dostepne i latwe w zasto¬ sowaniu. Emitowane przez niego swiatlo jest latwo wykrywalne za pomoca diody krzemowej lub fo¬ totranzystora, a material fotorezystywny jest czuly na taka dlugosc fali.Struktura reliefowa, przedstawiona na fig. 3 jest wykorzystywana jako odbijajaca siatka fazowa, która rozszczepia odbita wiazke na wiazki swiatla rozproszonego róznych rzedów, których maitezenia sa zalezne od wyniku nalozenia róznych odbitych i rozproszonych promieni swietlnych. Polozenie ka¬ towe róznych rzedów rozproszenia zaleza tylko od okresowosci siatki dyfrakcyjnej d i od dlugosci fali X. Kat rozproszenia 0 dla siatki dyfrakcyjnej jest funkcja X i d i moze byc wyliczony z rów¬ nania: Sin 0=Sin0i+mX/d gdzie 0i — kat padania wiazki swiatla 20, jak po¬ kazano na fig. 3, d — okresowosc, a m — rzad dyfrakcji. W niniejszym przykladzie realizacji sa wykorzystywane wiazki rozproszone 24 i 26 pierw¬ szego i drugiego rzedu, dla których m jest rów¬ ne 1 i 2 odpowiednio. Powyzsze równanie przy¬ biera wówczas postac: Sin 0i=Sin+X/d Sin 0B=Sin+2 X/d, gdzie 0i i 02 katy dyfrakcji dla wiazek swiatla 24 i 36 pierwszego i drugiego rzedu odpowiednio, jak. pokazano na fig. 3. Wykorzystujac wiazke swiatla laserowego, które oswietla siatke dyfrak¬ cyjna 16 równomiernie i którego dlugosc fali X równa jest 0,63(28 (nm, mozna obserwowac, dla przy¬ padku siatki dyfrakcyjnej okresowosci 20 jim, ze kat dyfrakcji @i pierwszego rzedu jest równy 1,8°, a kat dyfrakcji G2 drugiego rzedu jest rówmy 3,6°.Mozna nastepnie zmierzyc natezenie wiazek 24 i 26 Ij i I2 pierwszego i drugiego rzedu odpowiednio przy korzystaniu- fotodetektorów, umieszczonych pod odpowiednimi katami dyfrakcji S\ i 02 tak, aby odbieraly wiazki 24 i 26 pierwszego i drugiego rzedu odpowiednio.Czesc wiazki swietlnej 20, która oswietla siatke dyfrakcyjna 12 zostaje odbita od górnej powierz¬ chni siatki, tymczasem gdy druga czesc (nie po¬ kazana) wiazki 20 przenika do wewnatrz pasków 18 materialu fotorezystywnego, a nastepnie przez jed¬ na lub wiecej wewnetrznych plaszczyzn odbijaja¬ cych, które odbijaja te wiazke. Mierzone nateze¬ nia wiazek rozproszonych jest wynikiem interfe¬ rencji tych wiazek czesciowych. Natezenie wiazek rozproszonych bedzie zmienialo sie, jezeli zmienia sie szerokosc W pasków 18 — w wyniku interfe¬ rencji wiazek swiatla rozproszonego i odbitego.Po zmierzeniu natezenia wiazek 24 i 26 swiatla rozproszonego pierwszego i drugiego rzedu odpo¬ wiednio, oblicza sie nastepnie stosunek sygnalów I2/I1 zwykle za pomoca elektronicznego dzielnika analogowego, który realizuje, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, dzielenie wartosci natezenia wiazki pierwszego rzedu przez wartosc natezenia wiazki drugiego rzedu. Dla przypadku siatki dyfrakcyjnej o elementach prostokatnych szerokosc paska W jest funkcja tego stosunku sygnalów Vii, która to funkcja moze byc, zgodnie z niniejszym wyna¬ lazkiem, przedstawiona przyblizonym równaniem: gdzie d— znana okresowosc siatki dyfrakcyjnej 16.Chociaz w niniejszym opisie wynalazku ujawnio¬ ne jest wykorzystanie prostokatnej wypuklej siatki dyfrakcyjnej 16, poniewaz taka siatke szczególnie jest latwo wykonac i zrealizowac, mozna wyko¬ rzystac siatke dyfrakcyjna, uksztaltowana w inny sposób. Nalezy miec tylko na uwadze przy tym, ze siatke trudniej wykonac, a ponadto jest wy¬ magana bardziej skomplikowana interpretacja ma¬ tematyczna zachodzacych zjawisk.Nastepnym etapem przedstawionego nowego spo¬ sobu jest porównanie zmierzonej wartosci szero¬ kosci W pasków siatki dyfrakcyjnej, z uprzednio ustalona wartoscia i wyznaczenie róznicy sygna¬ lów, która to róznica sygnalu jest mierzona celem okreslenia odchylki wymiarów struktury ukladu scalonego od wymiarów zadanych.W przedstawionym przykladzie realizacji ten etap porównywania aktualnie realizowany przy wykorzystaniu urzadzen do przetwarzania danych, w których sklad wchodzi maszyna cyfrowa, za której pomoca realizowane sa operacje obliczeniom we w bardzo krótkim czasie, w których wyniku otrzymywana jest, na podstawie stosunku sygna¬ lów Ij/li, wartosc stosunku W/d, to znaczy wartosc dzielenia szerokosci paska przez stala okresowo¬ sci. Ten stosunek W/d nastepnie jest porównywa¬ ny z wymaganym uprzednio ustalonym stosunkiem W/d. Przy realizacji aktualnych operacji koiitroK nych ustala sie dolna i górna granice stosunku 10 15 20 25 30 35 40 49 50 55 607 W/d, wprowadzane w sposób zaprogramowany do maszyny cyfrowej, na których podstawie mozna realizowac automatyczna selekcje plytek pólprze¬ wodnikowych wedlug ustalonych kryteriów selek¬ cji.W tym celu przystosowalismy urzadzenie kon¬ trolne do pólautomatycznej selekcji do naszego la¬ serowego urzadzenia kontrolnego. W przypadku realizacji niniejszego nowego sposobu ta maszyna jest zdolna do sprawdzenia jednej plytki pólprze¬ wodnikowej w ciagu siedmiu sekund.Niniejszy sposób zapewnia szybki obiektywny pomiar wielkosci W (jezeli znana jest okresowosc siatki dyfrakcyjnej) bez zastosowania mikrosko¬ pu. Ta nowa technika daje szerokosc W pasków materialu fotorezystywnego usredniona z calej po¬ wierzchni siatki dyfrakcyjnej. Jest ona nieczula na defekty struktury kontrolnej, poniewaz mierzo¬ ne natezenia stanowia wynik z calej siatki dy¬ frakcyjnej oswietlonej swiatlem laserowym.Sposób moze byc zastosowany przy sprawdzaniu masek jak i przy sprawdzaniu plytek pólprzewod¬ nikowych na róznych etapach procesu ich wytwa¬ rzania.Nasza technika jest szczególnie przydatna do sprawdzania masek, poniewaz tutaj dyfrakcyjna struktura kontrolna ma ksztalty idealnie kwadra¬ towe.Wiele opinii swiadczy o tym, ze technika lasero¬ wa w danym przypadku jest bardziej dokladna i bardziej nadajaca sie do zastosowania, niz na¬ sze mozliwosci pomiaru szerokosci pasków siatki dyfrakcyjnej za pomoca mikroskopu, a mianowi¬ cie zapewnia dokladnosc pomiaru lepsza niz±0,5 H-m. Chociaz elementy s4ruktury sa sprawdzane w przedstawionym przykladzie realizacji, przewi¬ dujacym zastosowanie materialu fotorezystywne¬ go, sposób wedlug wynalazku w równym stopniu moze byc zastosowany do optycznej kontroli wy¬ miarów elementów struktury, wytworzonych z in¬ nych materialów takich, jak na przyktad, dwutle¬ nek krzemu, azotek krzemu, krzem polikrystalicz¬ ny oraz rózne metaliczne przewodniki pradu elek¬ trycznego.W naszej pracy okreslilismy, ze d=(20 (Jim sta¬ nowi dobry kompromisowy wybór stalej dyfrak¬ cji elementów struktury kontrolnej. Rózniczkujac wyzej podane równanie, okresla sie, ze najwieksza czulosc i dokladnosc pomiarów, to znaczy naj¬ wieksze zmiany stosunku Vii dla danej zmiany stosunku W/d otrzymuje sie dla WM=0,25 (Ia/In=0,5).Jednoczesnie jest pozadanym, aby uczynic sze¬ rokosc paska W w siatce dyfrakcyjnej 16 równa szerokosci najmniejszego elementu struktury ukla¬ du scalonego. Przy obecnym stanie techniki naj¬ mniejsza szerokosc wytwarzanego elementu struk¬ tury pólprzewodnikowej moze zwykle wynosic 5 firn, co daje W=Gi |im i d=ao ^m. Siatka dy¬ frakcyjna daje bardzo dobry obraz dyfrakcji w przypadku, gdy powierzchnia tej siatki wynosi 0,5X0,5 mm2 (20 milicali X 20 milicali).Przy dokladnosci pomiaru równej ±10*/o otrzy- 001 8 muje sie dokladnosc bezwzgledna rzedu zb& ^m, która to dokladnosc jest wystarczajaca dla obec¬ nie produkowanych ukladów scalonych.Korelacja miedzy wynikami pomiaru stosunku W/d przy zastosowaniu naszego urzadzenia lasero¬ wego i wartosciami zmierzonymi za pomoca mi¬ kroskopu wynosi 10% dla egzemplarzy z materia¬ lem fotorezystywnym. j Jednakze dla pewnych grubosci warstw i wspól¬ czynników zalamania swiatla w strukturze siat¬ ki dyfrakcyjnej 16 takich, jak na przyklad sza¬ blony kontrolne negatywowych materialów fotore- zystywnych, charakterystyki dyfrakcji staja sie nieprostokatne, co przejawia sie w tendencji do naruszania powyzszego stosunku miedzy szeroko¬ scia liniowa W i stosunkiem natezen h/h. Dla tych przypadków, czyniono próby pomiaru w za¬ kresie katów padania, odpowiadajacych warun¬ kom Brewster'a. Wiazka swiatla monochromatycz¬ nego jest wycelowana tak, aby trafiala w prosto¬ katny wypukly szablon równomiernie pod katem padania 6i równym katowi Brewster'a, wyzna¬ czonego równaniem tan 6i=n, gdzie n — wspól¬ czynnik zalamania materialu.Plaszczyzna padania w tym przypadku powinna byc równolegla do pasków 18 siatki dyfrakcyjnej, a polaryzacja (wektor elektryczny) padajacej wiaz¬ ki swiatla powinna znajdowac sie w plaszczyznie padania. W tych warunkach charakterystyka kon¬ trolnej siatki dyfrakcyjnej staje sie bardziej zbli¬ zona do przyblizonego wzoru prostokatnego. Jest to tak, poniewaz w tych warunkach odbicie przez powierzchnie podzialu powietrza-material fotore- zystywny jest tlumione, co eliminuje wielokrotna interferencje wiazek swiatla wewnatrz materialu fotorezystywnego. W wyniku mamy czysta dy¬ frakcje fazowa, dla której warunki nieprostopa- dlosci moga byc pominiete. 40 Na figurze 4 przedstawiony jest jeden z przy¬ kladów realizacji urzadzenia, wykorzystywanego w praktyce zastosowania nowego sposobu. Zródlo swiatla monochromatycznego takie, jak na przy¬ klad laser 28 helowo-neonowy, jest ustawione tak, 45 aby jego wiazka swiatla 20 padala na pólprzezro¬ czyste lustro 30, które odcina czesc swiatla w kie¬ runku usytuowania swiatloczulego elementu krze¬ mowego 31, który pracuje jako detektor odniesie¬ nia. Korzjjgtriym jest zastosowac filtr 32, który w 50 omawianym przykladzie realizacji wyodrebnia swia¬ tlo o dlugosci fali, odpowiadajacej czestotliwosci 26 Hz.Przy zastosowaniu filtru 32 zmniejsza sie tlo szumowe, jezeli wzmacniacz jest zestrojony na 55 wychwytywanie tylko sygnalu pradu przemienne¬ go, generowanego przez odfiltrowana wiazke swia¬ tla 20. Kolejne lustra 34, 36 i 38 kieruja nastep¬ nie wiazke 20 swiatla laserowego na siatke dy¬ frakcyjna 16, nalozona na powierzchnie kontrolna 60 12. Lustra 36 i 38 moga byc obracane za pomoca ukladu zdalnego sterowania, co ulatwia korekcje polozenia wiazki 20 swiatla laserowego na podlo¬ zu 14.Wiazki 24 i 26 swiatla rozproszonego sa odbija- 65 ne przez nastepne lustro 40 tak, ze natezenie wiaz-9 ki 24 swiatla rozproszonego i natezenie Wiazki 26 swiatla rozproszonego moga byc mierzone przy za¬ stosowaniu fotodetektorów 42, umieszczonych pod pewnymi odpowiednimi katami, umozliwiaja[cymi odbiór wiazek 24 i 26 swiatla rozproszonego. Trze¬ ci detektor 44 jest wykorzystywany jako detektor kwadranta, który wyznacza polozenie wiazki 22 rzedu zerowego i który za" pomoca serwomecha¬ nizmu steruje odchyleniem lustra 40 tak, aby wiaz¬ ka 22 rzedu zerowego zawsze trafiala w srodek detektora kwadranta 44.W opisywanym przykladzie realizacji fotodetek¬ tory 42 i 44 zawieraja krzemowe diody ostrzowe (polaryzacja wsteczna wynosi 10 V), które sa wy¬ korzystywane w polaczeniu ze wzmacniaczami (nie pokazanymi na rysunku), celem wytworzenia sy¬ gnalu z mniejszym tlem szumowym.W opisywanym przykladzie realizacji mierzy sie dwie wartosci natezenia IA i I2 swiatla, a nastep¬ nie wyniki tego pomiaru sa przetwarzane przez analogowe urzadzenie dzielace 46, zapewniajace otrzymywanie wartosci W szerokosci pasków, po¬ równanie zmierzonej szerokosci W pasków z uprzednio ustalona wartoscia i wyznaczenie ró¬ znicy miedzy tymi wartosciami.W rozwiazaniach typowych stosunek Ij/Ij jest wyswietlany dla celów kontrolnych na mierniku analogowym, który jest wycechowany w jednost¬ kach WA1 — zgodnie z podanym powyzej równa¬ niem. Dla dodatkowej kontroli obraz dyfrakcyjny moze byc czesciowo odbity przez plytke szklana 50 na przezroczysty ekran 52. To odwzorowanie obra¬ zu dyfrakcji moze byc wykorzystane do celów ko¬ rekcji poczatkowego ustawienia lustra 36 oraz do okreslenia okresowosci dyfrakcyjnej d w przy¬ padkach, gdy rózne kontrolne siatki dyfrakcyjne sa nakladane na podloze 14.Niniejszy nowy sposób wedlug wynalazku sta¬ nowi obiektywny i jakosciowy sposób optycznej kontroli wymiarów poprzecznych elementów struk¬ tury ukladów scalonych, wytworzonych z materia¬ lów, nalozonych na podloze, który nie wymaga dokonywania obserwacji przez mikroskop i elimi¬ nuje koniecznosc dotykania podloza, co mogloby spowodac uszkodzenie struktury lub wprowadzic zanieczyszczenia. Odpowiedni uklad elektroniczny zapewnia bezposredni odczyt wartosci W/d i poma¬ ga w podejmowaniu decyzji „dobry •— zly" przy realizacji operacji kontrokio-brakarskich. Wymia¬ ry szablonu kontrolnego moga byc uczynione na tyle malymi, rzedu, na przyklad 0,5X0,5 mm, ze umozliwia wybór takiej dlugosci fali swiatla lase¬ rowego wiazki 20, która nie bedzie powodowala interferencji w procesach, zwiazanych z obróbka materialów fotorezystywnych.Przy zastosowaniu technologii obróbki plytek pólprzewodnikowych, która to technologia obejmu¬ je zastosowanie materialów fotorezystywnych, sy¬ stemy produkcji tasmowej oraz przy zastosowaniu mikroprocesorów w tym systemie, opisana tech¬ nologia pozwala na szybkie i obiektywne spraw¬ dzenie wymiarów poprzecznych elementów struk¬ tury ukladów scalonych, co w wyniku w znacznej mierze zmniejsza czasochlonnosc operacji kontrol¬ nych. 001 10 Zastrzezenia pate-ntowe 1. Sposób1 optycznego sprawdzania wymiarów po¬ przecznych elementów struktur pólprzewodniko- 5 wych, wytworzonych z materialu nalozonego na podloze, polegajacy na nalozeniu tego* materialu zarówno na podlozu, jak i na powierzchni kon¬ trolnej, znamienny tym, ze selektywnie usuwa sie ten material zarówno z podloza (14), jak i z po- 10 wierzchni kontrolnej (12) jednoczesnie celem u- ksztaltowania odpowiednio struktury ukladu sca¬ lonego na podlozu (14) i siatki dyfrakcyjnej (16) na powierzchni kontrolnej (12), która to siatka dy¬ frakcyjna (16) sklada sie z przestrzennie usytuo- 15 wanych pasków (18) tego materialu, majacych sze¬ rokosc W i okresowosc d, oswietla sie siatke dy¬ frakcyjna (16) wiazka (20) swiatla monochromaty¬ cznego, która to siatka dyfrakcyjna (16) i powierz¬ chnia kontrolna (12) funkcjonuja jako struktura 20 wypukla, rozpraszajaca wiazke swiatla monochro¬ matycznego, w wyniku czego tworza sie wiazki (22, 24, 26) swiatla rozproszonego róznego rzedu, mierzy sie natezenie dwóch rozproszonych wiazek (24, 26), celem uzyskania sygnalów di, I2), odwzo- 25 rowujacych natezenia swiatla tych wiazek, prze¬ kazuje sie sygnaly (Ii, I2), odwzorcowujace nate¬ zenie swiatla wiazek do urzadzenia (48), przezna¬ czonego do przetwarzania danych, celem okresle¬ nia szerokosci pasków W i porównuje sie zmie- 30 rzona szerokosc W z uprzednio ustalona wartoscia, celem otrzymania sygnalu róznicowego, przy czym wartosc zmierzonego sygnalu róznicowego jest mie¬ rzona celem ustalenia odchylek wymiarów poprze¬ cznych struktury pólprzewodnikowej. » 35 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwsze natezenie (Ij) ^wiazki rozproszonej jest natezeniem wiazki rozproszonej (24) pierwszego rzedu, drugie natezenie (W wiazki rozproszonej jest natezeniem wiazki rozproszonej (26) drugie- 40 go rzedu, siatka dyfrakcyjna (16) stanowi prosto¬ katna strukture wypukla, a urzadzenie (48) do przetwarzania danych jest przeznaczone do okre¬ slania szerokosci pasków W w oparciu o wzór przyblizony: ' ¦ * 1 A" w=ircos yt' gdzie d — znana okresowosc siatki dyfrakcyjnej. 50 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wiazka . swiatla monochromatycznego oswietla sie strukture prostokatna (16) równomiernie pod ka¬ tem ostrym do plaszczyzny tej struktury wypu¬ klej (16). 55 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze kat ostry jest katem padania 0, równym katowi Brewster'a, okreslonego równaniem tan 0i=n, gdzie n — wspólczynnik zalamania materialu. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 60 sygnaly odwzorowujace natezenie swiatla w wiaz¬ kach rozproszonych, mierzy sie za pomoca foto¬ detektorów (42), umieszczonych pod odpowiednimi katami celem odebrania wiazek rozproszonych (24) pierwszego rzedu i (26) drugiego rzedu. 85 6, Sposób wedlug zastrz, 5, znamienny tym, ze123 DOI 11 jako fotodetektory (42) wykorzystuje sie krzemo¬ we diody ostrzowe. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako wiazke (20) swiatla monochromatycznego wy¬ korzystuje sie swiatlo lasera. 12 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako podloze (14) wykorzystuje sie plytke krze¬ mowa, przy czym szerokosc W pasków wynosi okolo 5 |nm} a okresowosc d wynosi okolo 20 [im, Fig.4 Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 600/83 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia pate-ntowe 1. Sposób1 optycznego sprawdzania wymiarów po¬ przecznych elementów struktur pólprzewodniko- 5 wych, wytworzonych z materialu nalozonego na podloze, polegajacy na nalozeniu tego* materialu zarówno na podlozu, jak i na powierzchni kon¬ trolnej, znamienny tym, ze selektywnie usuwa sie ten material zarówno z podloza (14), jak i z po- 10 wierzchni kontrolnej (12) jednoczesnie celem u- ksztaltowania odpowiednio struktury ukladu sca¬ lonego na podlozu (14) i siatki dyfrakcyjnej (16) na powierzchni kontrolnej (12), która to siatka dy¬ frakcyjna (16) sklada sie z przestrzennie usytuo- 15 wanych pasków (18) tego materialu, majacych sze¬ rokosc W i okresowosc d, oswietla sie siatke dy¬ frakcyjna (16) wiazka (20) swiatla monochromaty¬ cznego, która to siatka dyfrakcyjna (16) i powierz¬ chnia kontrolna (12) funkcjonuja jako struktura 20 wypukla, rozpraszajaca wiazke swiatla monochro¬ matycznego, w wyniku czego tworza sie wiazki (22, 24, 26) swiatla rozproszonego róznego rzedu, mierzy sie natezenie dwóch rozproszonych wiazek (24, 26), celem uzyskania sygnalów di, I2), odwzo- 25 rowujacych natezenia swiatla tych wiazek, prze¬ kazuje sie sygnaly (Ii, I2), odwzorcowujace nate¬ zenie swiatla wiazek do urzadzenia (48), przezna¬ czonego do przetwarzania danych, celem okresle¬ nia szerokosci pasków W i porównuje sie zmie- 30 rzona szerokosc W z uprzednio ustalona wartoscia, celem otrzymania sygnalu róznicowego, przy czym wartosc zmierzonego sygnalu róznicowego jest mie¬ rzona celem ustalenia odchylek wymiarów poprze¬ cznych struktury pólprzewodnikowej. » 35 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwsze natezenie (Ij) ^wiazki rozproszonej jest natezeniem wiazki rozproszonej (24) pierwszego rzedu, drugie natezenie (W wiazki rozproszonej jest natezeniem wiazki rozproszonej (26) drugie- 40 go rzedu, siatka dyfrakcyjna (16) stanowi prosto¬ katna strukture wypukla, a urzadzenie (48) do przetwarzania danych jest przeznaczone do okre¬ slania szerokosci pasków W w oparciu o wzór przyblizony: ' ¦ * 1 A" w=ircos yt' gdzie d — znana okresowosc siatki dyfrakcyjnej. 50 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wiazka . swiatla monochromatycznego oswietla sie strukture prostokatna (16) równomiernie pod ka¬ tem ostrym do plaszczyzny tej struktury wypu¬ klej (16). 55 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze kat ostry jest katem padania 0, równym katowi Brewster'a, okreslonego równaniem tan 0i=n, gdzie n — wspólczynnik zalamania materialu. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 60 sygnaly odwzorowujace natezenie swiatla w wiaz¬ kach rozproszonych, mierzy sie za pomoca foto¬ detektorów (42), umieszczonych pod odpowiednimi katami celem odebrania wiazek rozproszonych (24) pierwszego rzedu i (26) drugiego rzedu. 85 6, Sposób wedlug zastrz, 5, znamienny tym, ze123 DOI 11 jako fotodetektory (42) wykorzystuje sie krzemo¬ we diody ostrzowe. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako wiazke (20) swiatla monochromatycznego wy¬ korzystuje sie swiatlo lasera. 12 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako podloze (14) wykorzystuje sie plytke krze¬ mowa, przy czym szerokosc W pasków wynosi okolo 5 |nm} a okresowosc d wynosi okolo 20 [im, Fig.4 Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 600/83 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL
PL1978211454A 1977-12-19 1978-12-04 Method of optical checking of transverse dimensions of elements of semiconductor chips PL123001B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/862,190 US4200396A (en) 1977-12-19 1977-12-19 Optically testing the lateral dimensions of a pattern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL211454A1 PL211454A1 (pl) 1980-04-21
PL123001B1 true PL123001B1 (en) 1982-09-30

Family

ID=25337882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1978211454A PL123001B1 (en) 1977-12-19 1978-12-04 Method of optical checking of transverse dimensions of elements of semiconductor chips

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4200396A (pl)
JP (1) JPS60602B2 (pl)
DE (1) DE2853427A1 (pl)
IN (1) IN150097B (pl)
IT (1) IT1101162B (pl)
PL (1) PL123001B1 (pl)
SE (1) SE438552B (pl)
YU (1) YU41324B (pl)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303341A (en) * 1977-12-19 1981-12-01 Rca Corporation Optically testing the lateral dimensions of a pattern
JPS5587904A (en) * 1978-12-29 1980-07-03 Ibm Scanning type optical apparatus for micromeasurement
US4330213A (en) * 1980-02-14 1982-05-18 Rca Corporation Optical line width measuring apparatus and method
JPS56124003A (en) * 1980-03-06 1981-09-29 Toshiba Corp Measuring device for pattern
US4408884A (en) * 1981-06-29 1983-10-11 Rca Corporation Optical measurements of fine line parameters in integrated circuit processes
JPS6076606A (ja) * 1983-10-03 1985-05-01 Nippon Kogaku Kk <Nikon> マスクの欠陥検査方法
US4806457A (en) * 1986-04-10 1989-02-21 Nec Corporation Method of manufacturing integrated circuit semiconductor device
FR2603379B1 (fr) * 1986-08-26 1988-12-02 Tissier Annie Procede de mesure du fluage d'un materiau et appareil de mise en oeuvre
JPS6426102A (en) * 1988-07-08 1989-01-27 Toshiba Corp Shape measuring instrument
US4964726A (en) * 1988-09-27 1990-10-23 General Electric Company Apparatus and method for optical dimension measurement using interference of scattered electromagnetic energy
DE3926199A1 (de) * 1989-08-08 1991-02-14 Siemens Ag Vorrichtung zur fehlererkennung in komplexen, relativ regelmaessigen strukturen
US5044750A (en) * 1990-08-13 1991-09-03 National Semiconductor Corporation Method for checking lithography critical dimensions
US5337146A (en) * 1992-03-30 1994-08-09 University Of New Orleans Diffraction-grating photopolarimeters and spectrophotopolarimeters
US5361137A (en) * 1992-08-31 1994-11-01 Texas Instruments Incorporated Process control for submicron linewidth measurement
US5805285A (en) * 1992-09-18 1998-09-08 J.A. Woollam Co. Inc. Multiple order dispersive optics system and method of use
US5666201A (en) * 1992-09-18 1997-09-09 J.A. Woollam Co. Inc. Multiple order dispersive optics system and method of use
JPH06296141A (ja) * 1993-03-02 1994-10-21 Murata Mach Ltd キャリア検出装置
DE19713362A1 (de) * 1997-03-29 1998-10-01 Zeiss Carl Jena Gmbh Konfokale mikroskopische Anordnung
US5984493A (en) * 1997-04-14 1999-11-16 Lucent Technologies Inc. Illumination system and method
US6483580B1 (en) 1998-03-06 2002-11-19 Kla-Tencor Technologies Corporation Spectroscopic scatterometer system
US20020030813A1 (en) * 1999-03-29 2002-03-14 Norton Adam E. Spectroscopic measurement system using an off-axis spherical mirror and refractive elements
US6057249A (en) * 1998-04-21 2000-05-02 Vanguard International Semiconductor Corp. Method for improving optical proximity effect in storage node pattern
US6184984B1 (en) 1999-02-09 2001-02-06 Kla-Tencor Corporation System for measuring polarimetric spectrum and other properties of a sample
US6429943B1 (en) * 2000-03-29 2002-08-06 Therma-Wave, Inc. Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements
US7382447B2 (en) * 2001-06-26 2008-06-03 Kla-Tencor Technologies Corporation Method for determining lithographic focus and exposure
AU2002360738A1 (en) * 2001-12-19 2003-07-09 Kla-Tencor Technologies Corporation Parametric profiling using optical spectroscopic systems
US20030184769A1 (en) * 2002-03-27 2003-10-02 Houge Erik Cho Patterned implant metrology
US7515253B2 (en) 2005-01-12 2009-04-07 Kla-Tencor Technologies Corporation System for measuring a sample with a layer containing a periodic diffracting structure
DE102011121532A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Carl Zeiss Sms Gmbh Verfahren zur Charakterisierung einer Struktur auf einer Maske und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
KR20170092522A (ko) * 2014-09-08 2017-08-11 더 리서치 파운데이션 포 더 스테이트 유니버시티 오브 뉴욕 금속 격자 및 이의 측정 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756695A (en) * 1970-07-14 1973-09-04 Minolta Camera Kk Optical low-pass filter
US3988564A (en) * 1972-07-17 1976-10-26 Hughes Aircraft Company Ion beam micromachining method
US4039370A (en) * 1975-06-23 1977-08-02 Rca Corporation Optically monitoring the undercutting of a layer being etched
US4030835A (en) * 1976-05-28 1977-06-21 Rca Corporation Defect detection system

Also Published As

Publication number Publication date
YU41324B (en) 1987-02-28
YU292878A (en) 1982-06-30
JPS60602B2 (ja) 1985-01-09
IT1101162B (it) 1985-09-28
US4200396A (en) 1980-04-29
DE2853427C2 (pl) 1988-06-23
SE438552B (sv) 1985-04-22
IN150097B (pl) 1982-07-17
JPS5492286A (en) 1979-07-21
DE2853427A1 (de) 1979-06-21
IT7829828A0 (it) 1978-11-15
PL211454A1 (pl) 1980-04-21
SE7812035L (sv) 1979-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL123001B1 (en) Method of optical checking of transverse dimensions of elements of semiconductor chips
US4303341A (en) Optically testing the lateral dimensions of a pattern
US6753972B1 (en) Thin film thickness measuring method and apparatus, and method and apparatus for manufacturing a thin film device using the same
US8363219B2 (en) Lateral shift measurement using an optical technique
JP3980613B2 (ja) 検査装置、サンプル、及び検査方法
US5361137A (en) Process control for submicron linewidth measurement
US6327035B1 (en) Method and apparatus for optically examining miniature patterns
JP2008199050A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
EP0595020B1 (en) Process control for submicron linewidth measurement
WO2016020925A1 (en) Metrology test structure design and measurement scheme for measuring in patterned structures
CN112729133A (zh) 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置
US4179622A (en) Method and system for in situ control of material removal processes
JPH09237812A (ja) 加工寸法測定方法、半導体装置の製造方法および品質管理方法
JP3762784B2 (ja) 測定方法、測定装置および品質管理方法
Braga et al. Optical monitoring of the end point in thin film plasma etching
JP3725538B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP4641890B2 (ja) 測定方法、および半導体装置の製造方法
JP2005354098A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP3698266B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置
JP3762786B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置
JP3762785B2 (ja) 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法
JP3725537B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05102268A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3712722B2 (ja) 測定方法、測定装置および品質管理方法
US20090153882A1 (en) Measuring Dimensional Parameters of Structures