荷電粒子感応性レジストの為のシステム及び方法
パターンを走査する為の装置および方法。方法は、（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用する等の為に荷電粒子ビームを導くステップと、（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用する等の為に荷電粒子ビームを導くステップと、を含む。ビームとの相互作用の結果、パターンは、その特性の一つを変える。第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子径より大きくてもよい。第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを含み、第１走査路と第２走査路との間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きくてもよい。走査路の位置は、測定間、特に、測定セッション間で変更してもよい。荷電粒子ビームの横断面は、楕円面でもよい。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
[0001]本願は、２００２年２月４日に出願された"A system and method for reducing resist layer shrinkage resulting from charged particle beam"と題する米国仮出願第６０／３５４２６０号の優先権を主張する。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は、回路製造中に半導体ウエハを検査する為の装置および方法に関し、特に、荷電粒子ビームに感応するレジスト材料を検査する為の装置および方法に関する。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]集積回路は、非常に複雑なデバイスであり、多層を含む。各層は、導電材及び／又は絶縁材を含み、他の層は、半導体材料を含んでもよい。これらの様々な材料は、通常、集積回路の予想される機能性に応じて、パターン内で並べられる。これらのパターンは、集積回路の製造プロセスにも影響する。
【０００４】
[0004]集積回路は、複雑な複数段階のプロセスにより製造される。これらの複数段階のプロセス中、レジスト材料は、（ｉ）基板／層上に堆積され、（ｉｉ）フォトリソグラフィ・プロセスにより露光され、（ｉｉｉ）後でエッチングされる一部の領域を画成するパターンを生成する為に現像される。
【０００５】
[0005]レジスト材料は、通常、狭い範囲の所定周波数（波長）で、光に対して感応するように選択される。通常利用されるレジスト材料は、ＡｒＦ光源から放出される１９３ｎｍ光に感応する。このレジスト材料は、１９３ｎｍレジストと呼ばれている。
【０００６】
[0006]製作段階中、及び連続した製造段階の間の両方で、製造プロセスとの組合せ（インライン検査という。）又は組合せ以外（オフラインプロセスという。）で、集積回路を検査する為に、様々な検査及び不良分析技術が発展した。様々な光学及び荷電粒子ビーム検査用工具、更に、点検用工具が当該技術分野で知られており、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の工具VeraSEM（商標）, Compluss（商標）, SEMVision（商標）がある。
【０００７】
[0007]製造不良は、集積回路の電気特性に影響する。これらの不良の一部は、パターンの要求寸法からの不必要なズレから生じる。「限界寸法」は、パターン化された線の幅又はパターン化された２本の線間の距離である。
【０００８】
[0008]検査プロセスの目標の一つは、検査されたウエハが、これらの限界寸法からずれているかを決定することである。この検査は、通常、前記ズレを測定する為に必要な高解像度を提供する荷電粒子ビーム結像により行われる。
【０００９】
[0009]様々なレジスト材料は、同様に、電子顕微鏡（ＳＥＭ）結像中に放出される電子ビームのような荷電粒子ビームに感応性を有する。例えば、１９３ｎｍレジストは、電子ビームとの相互作用の結果、収縮する。収縮は、量子効果（化学結合の破壊）と局所的加熱効果による。そのため、ＳＥＭ結像は、半導体上に転写されたパターンに不要な変化を引き起こす。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]本発明は、前記結像及び測定の不必要な副作用を減じる一方、荷電粒子結像を可能にする、様々な走査方式を提供する。
【００１１】
[0011]本発明の一態様によると、レジストの収縮は、電子ビームとレジスト材料の間の相互作用から生じる結像電荷密度の減少により減じられる。
【００１２】
[0012]本発明の一実施形態によると、第１走査方式は、複数の平行走査路に沿って電子ビームで走査することであるが、２つの隣接する走査路間の距離を電子ビーム径より、かなり大きいものを含む。
【００１３】
[0013]本発明の他の実施形態によると、走査路は、走査用ウインドウ内に含まれる。走査用ウインドウは、互いに間隔を開けて配置され、線幅変動のスペクトル分析に感応して画成可能である。本発明の更なる態様によると、走査用ウインドウ内の、隣接する走査路の間隔は、前記線幅変動の高空間周波数の構成要素に感応する。換言すると、線（線粗さ）に沿ったサンプリングは、線（線粗さ）に沿って線変動を満足し、疑似ライン効果による精度ロスを発生するかもしれない粗さ情報を失うことなく、線変動の決定を容易にする。
【００１４】
[0014]本発明の更なる態様によると、走査用ウインドウの幅は、線幅変動を持った低空間周波数の構成要素に感応する。
【００１５】
[0015]多くの走査用デバイスにおいて、走査路は、画素を画成し−各走査路は複数のサンプルを含み−各サンプルは、画素として画成される。そのような画素は、２本の隣接した走査路間の距離と実質的に等しい長さを有し、２つの連続したサンプル間の、電子ビームが通過する距離に対応する幅を持つ。したがって、２つの連続したサンプル間の、電子ビームが通過する距離より２本の隣接した走査路間の距離が大きい場合、画素は矩形になる。
【００１６】
[0016]そのため、レジスト材料を矩形画素で走査することにより、走査方向に直交する方向において電子ビーム束が減少し、よって、収縮が減少する。矩形画素は、また、画像を提供する為に配置されてもよい。
【００１７】
[0017]そのため、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子径より大きい、上記ステップと；を含む。
【００１８】
[0018]本発明は、また、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の更なる方法を提供するが、当該方法は、（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい、上記ステップと；を含む。
【００１９】
[0019]本発明の他の実施形態によると、隣接した走査路間の距離は、ＳＥＭ結像プロセス中に変更される。したがって、もし、パターンが再結像されるとき、電子ビームは、先の電子ビームと同一軌跡を辿らない。矩形画素内の異なるビーム位置は、測定再訪の場合、減少された縮小を考慮に入れる。
【００２０】
[0020]本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の方法も提供するが、当該方法は：（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；（ｉｉｉ）第１走査路と第２走査路間の距離を変更し、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返すステップと；を含む。
【００２１】
[0021]本発明の更なる実施形態によると、電子ビームは（好ましくは、所定画素の限界内で）焦点がずらされる。焦点ずれは、レジスト層と相互作用する比較的に大きなスポットが生じる。
【００２２】
[0022]そのため、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の方法を提供するが、当該方法は：（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変え、その荷電粒子ビームの横断面は、楕円形である、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；を含む。
【００２３】
[0023]さらに、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供するが、当該装置は：荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くように動作可能であり、第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子ビーム径より大きい。
【００２４】
[0024]本発明は、また、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供するが、当該装置は：荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くように動作可能である。第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい。
【００２５】
[0025]本発明は、更に、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供するが、当該装置は：荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く為に動作可能であり、第１走査路及び第２走査路の位置を変える為に動作可能であり、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返す。
【００２６】
[0026]さらに、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供する。この装置は、横断面が楕円形の荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く為に動作可能である。
【００２７】
[0027]少なくとも一部の実施形態は、組み合わされてもよい。例えば、走査は、再訪の為に矩形画素内の異なるビーム位置において実施されてもよく、更に／又は、ビームの集束により、２つの矩形画素の幅を覆うスポットが生じてもよい。
【００２８】
[0028]本発明を理解し、実用的に、それがどのように実行されるかを知る為に、以下、限定されない実施例により、添付図面を参照しつつ、好適な実施形態を説明する。
【図面の詳細な説明】
【００２９】
[0034]以下の説明は、ステップと反復型ＳＥＭを含む荷電粒子型顕微鏡（例えば、ＳＥＭ）に関し、ウエハは、繰り返しのステップ（ウエハのエリア（ＳＥＭの視野により規定されるエリア）を走査するステップと、ウエハとＳＥＭ間の運動を機械的に導入し、他のエリアの走査を容易にするステップ）により走査される。前記運動は、レンズ、デフレクタ等の様々な静電素子及び／又は磁性素子により導かれた静電界及び／又は磁界により実施可能である。他の荷電粒子、或いはフォトンでさえ、電圧対比の為に利用可能であることに注意されたい。さらに、本発明は、ＳＥＭとウエハ間の実質的な一定運動を導入することにより実施可能である点にも注意されたい。この運動は、直線、さらに回転、及び／又は、両方の運動の組合せでもよい。
【００３０】
[0035]図１を参照すると、本発明の一実施形態に従って構成されたＳＥＭ１０が例示されている。ＳＥＭ１０は、様々な電圧（例えば、例示的に加速電源１４として説明される加速電圧）に晒される電子銃１２、第１電子レンズ１６、磁性静電型対物レンズ１８、検出器２０、コントローラ／プロセッサ２２、ステージ２４を含む。レンズ１６，１８は、荷電粒子を集束、案内、走査する為にコントローラ／プロセッサ２２により制御される。これらは、技術的に知られる方式で荷電粒子を形成する為に動作可能であってもよい。これらの構成要素／ユニットの各々は、技術的に周知なので、詳細な説明は不用である。要約すると、ＳＥＭ１０は、（特に、電子銃１２と電源１４により）荷電粒子ビームを発生させ、そのビームを試料（例えば、ステージ２４上に配置されてもよいウエハ３０）に当該ビームを案内し、集束し、荷電粒子を走査する。
【００３１】
[0036]図２を参照すると、ウエハ３０の部分４０が例示されている。部分４０には、アライメント用十字形ターゲット４２、複数の垂直線４４〜５０が含まれる。一定の線４４の幅、線間距離は、以下に掲げられる方式の一つにより測定可能である。通常、一定の線の幅が測定される前に、その一定の線が位置決めされていなければならない。前記位置決めは、予め大まかに知られていてもよいが、ターゲット４２は、一定の線を位置決めすることを援助する。都合のよいことに、位置を決定することは、部分４０の低解像度画像を発生させることを含む。例えば、部分４０は、０．５×０．５平方ミクロン画素を持つ４８０×４８０画素により結像可能であるが、限界寸法測定用の画素寸法幅は、約数ナノメートルである。
【００３２】
[0037]図３を参照すると、線４４と線幅変動のスペクトル表示（線幅粗さとも呼ばれる。）が、本発明の一実施態様に従って、詳細に例示されている。前記スペクトル表示は、線４４の複数線幅測定値を高速フーリエ変換により変換することにより発生可能であるが、前記変換を実施する為の他の手段（例えば、相互相関関数法）も適用可能である。
【００３３】
[0038]線４４の幅は、複数の測定６０（ｊ,ｋ）、ここで、ｋは、測定セッションを識別する正の整数、ｊは１とＪの間の範囲であり、Ｊは、様々な精度、信号対ノイズ比及び／又は一貫性の要求に従って定義可能な所定値を有する。線数は、使用者により定義可能であるが、数本から千本の範囲でもよい。線数は、走査用ウインドウの長さと２つの隣接した線間の垂直変位との間の比により定義可能である。走査路当たりの画素数は、変更可能であることに注意されない。典型的な線は、２４０から９６０画素を含む。
【００３４】
[0039]曲線７０は、線幅粗さのスペクトル表示を例示し、低空間周波数（Ｄlow）構成要素７８、高空間周波数（Ｄhigh）構成要素７４のような多くの空間周波数構成要素を含むが、各構成要素は、かなりの量のスペクトルエネルギを含む。高空間周波数構成要素７４は、隣接した走査路間の距離を定義するが、低空間周波数構成要素７８は走査用ウインドウ８０の幅を定義し、反復性の限界寸法測定を可能にする。
【００３５】
[0040]多くの場合、高空間周波数の閾値（例えば、閾値７２）が与えられる。これは、製造プロセス限界、より具体的には、非常に高い空間周波数線幅変動を補償する限界能力を表示する。したがって、閾値を超える周波数は、無視される。通常、高い空間周波数の閾値は、約５０ナノメートルに設定されるが、将来の製造技術は、その閾値を減少させることが期待されている。
【第１実施形態】
【００３６】
[0041]図４を参照すると、本発明の実施形態が例示されている。線４４のセッションは、走査路６０（１，１）−６０（３，１）のような水平走査路により走査される。走査路６０（１，１）の連続した画素６１（１，１，１）−１００（１，１，ｍ）間の水平変位は、走査路６０（１，１）と、隣接した走査路６０（２，１）間の垂直変位より、かなり小さくなる。換言すると、画素６１（１，１，１，）のような各画素は、矩形であり、画素６１（１，１，１）の幅ＷＤは、およそ数ナノメートルの長さより小さくてもよいが、その長さＬ（高さ）は、数百ナノメートルを超えてもよい。更なる画素が例示されることに注意されたい。
【００３７】
[0042]通常、画素の幅ＷＤは、必要なＳＥＭ解像度に応じて定義される。それは、実質的にはビームスポット径に等しくてもよい。画素の長さは、（Ｌに反比例の）所定の縮小減少レベル、線幅粗さスペクトル、特に、低い周波数構成要素、他のファクタのような様々なファクタに感応してもよい。通常、画素幅ＷＤは、約数ナノメートルであるが、高さは約２５ナノメートルから数ミクロンでもよい。
【００３８】
[0043]線幅の変動を突き止める為には、２つの連続した走査路間の距離（画素の幅）が、線（線粗さ）に沿った線変動、特に、高空間周波数の構成要素に感応すべきである。Ｄhighによる高い空間周波数構成要素７４の空間周波数を表示する場合、各画素の長さはＤhigh／２以下になる。画素の幅は、システム要求解像度に応じて定義される。
【００３９】
[0044]本発明の態様に従って、走査路は、走査用ウインドウ（例えば、走査用ウインドウ９０）内に含まれる。走査用ウインドウの高さは、低空間周波数の構成要素７８の空間周波数Ｄlowに応答可能である。限界寸法測定の反復性は、低い空間周波数構成要素７８の空間周波数より大きいか実質的に等しい幅を選択することにより、増加される。
【００４０】
[0045]図７〜図８を参照すると、本発明の態様に従う方法１２０、１４０が例示されている。方法１２０は、都合良く、測定される寸法の一つを有する検査されるパターンを配置するステップ１２２により開始する。以前の実施例を参照すると、線４４のセクション４５は、線４４の幅を測定する為に検査されるものである。
【００４１】
[0046]ステップ１２２の後には、第１走査路６０（１，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１２４が続く。パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える。以前の例示的な図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（１，１）に沿って線４４のセクション４５と相互作用するようにウエハ３０に向かって荷電粒子ビームを導く。走査路６０（１，１）は、更に、部分４０の他の線と相互作用することに注意されたい。特性の変更は、線４４を形成するレジストの縮小である。
【００４２】
[0047]荷電粒子とレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１２６が、ステップ１２４の後に続く。
【００４３】
[0048]ステップ１２６の後には、第２走査路のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１２８が続く。第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子ビーム径より大きい。以前に例示した図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（２，１）に沿って線４４のセクション４５と相互作用するように荷電電子ビームをウエハ３０に導く。荷電粒子ビーム径は、約３ナノメートルであるが、走査路６０（１，１）と６０（２，１）間の距離は、約２５ナノメートルである。これらの数値は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更可能であることに注意されたい。
【００４４】
[0049]荷電粒子ビームとレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、他の幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１３０が、ステップ１２８の後に続く。
【００４５】
[0050]ステップ１２４−ステップ１３０は、多数回（走査ウインドウ当たり、数百回または数千回）繰り返すことが可能であり、少なくとも一つの限界測定結果を与える為に、これらの幅測定が処理されることに注意されたい。
【００４６】
[0051]図８に示された方法１４０は、方法１２０に似ているが、第１走査路と第２走査路が複数の連続したサンプルを含めることにより特徴付けられ、第１走査路と第２走査路間の距離は、（方法１２０によると、第１走査路と第２走査路間の距離が荷電粒子ビーム径より大きいが、）隣接したサンプル間の距離より大きい。したがって、この違いがステップ１２８と１４８で例示されている点に注意されたい。走査路間の距離は、約２５ナノメートルであるが、連続したサンプル間の距離は、約１．５ナノメートルである点に注意されたい。これらの数値は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更可能であることに注意されたい。
【第２実施形態】
【００４７】
[0052]パターンの一区分は、いろいろな理由（例えば、先の測定不良、測定精度の向上、精度検査などの実行があるが、これらに限定されない。）から、再審査されてもよい。前記繰り返しは、前記区分の収縮効果を加重するかもしれない。
【００４８】
[0053]本発明の一態様によると、走査路の位置は、審査セッション間で変更される。審査セッションは、限界寸法表示を与えるように処理される複数の審査が含まれる。例示的な審査セッションは、単一の走査ウインドウの測定を含んでもよい。この第２実施形態によると、走査路の位置は、たとえ、走査ウインドウが重複しても、一の走査用ウインドウは他の走査用ウインドウと異なる。
【００４９】
[0054]走査路の位置の変更または走査用ウインドウの位置の変更でさえ、所定パターンに感応するが、ランダム（無作為）またはセミランダムでもよい。所定パターンは、走査路間で所定の垂直シフトを導入してもよいが、セミランダム及び／又はランダム方式は、いろいろなシフトを提供可能である。
【００５０】
[0055]図５を参照すると、３つの別個の測定セッション間に走査される３本の走査路６０（１，１）、６０（１，２）、６０（１，３）と、幾つかの対応する画素６１（１，１，１）−６１（１，１，６）、６１（１，２，７）−６１（１，２，１２）、６１（１，３，１３）−６１（１，３，１８）が例示されている。走査路６０（１，１）は、第２測定セッション中に追従され、走査路６０（１，２）は第２測定セッション中に追従され、走査路６０（１，３）は第３測定セッション中に追従される。走査路６０（１，２）と６０（１，３）は、反復性測定セッションが同一の検査セッションの更なる収縮を発生させないように別個の位置で、荷電粒子に線４４と相互作用させる。
【００５１】
[0056]図９を参照すると、本発明の一態様による方法１６０が例示されている。方法１６０の間、走査路の位置は、測定間、特に測定セッション間で変更される。
【００５２】
[0057]方法１６０は、測定される寸法の一つを都合良く有するように、検査されるべきパターンを配置するステップで開始する。線４４の、先の例示セッション４５を参照すると、線４４は、線４４の幅を測定する為に検査されるものである。
【００５３】
[0058]ステップ１６２の後には、走査路６０（１，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１６４が続く。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。先の例示された図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（１，１）に沿って線４４の区分４５と相互作用するように荷電電子ビームをウエハ３０の方に導く。走査路６０（１，１）は、部分４０の他の線と更に相互作用する点に注意されたい。特性の変更は、線４４を形成するレジストの収縮である。
【００５４】
[0059]ステップ１６４の後には、荷電粒子ビームとレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１６６が続く。
【００５５】
[0060]ステップ１６６の後には、第２走査路６０（２，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１６８が続く。第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電電子ビーム径より大きい。先に例示された図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（２，１）に沿って線４４の区分４５と相互作用するように荷電電子ビームをウエハ３０の方に導く。荷電粒子ビーム径は、約３ナノメートルであるが、走査路６０（１，１）と６０（２，１）間の距離は約２５ナノメートルである。これらの数値は、本発明の範囲を逸脱することなく変更可能であることに注意されたい。
【００５６】
[0061]ステップ１６８の後には、荷電粒子ビームとレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、他の幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１７０が続く。
【００５７】
[0062]ステップ１７０の後には、測定セッションが終了したかを決定するステップ１７２が続く。測定セッションが終了していないとき、ステップ１７２の後にはステップ１６４が続く。ステップ１６４−１７０は、多数回（走査ウインドウ当たり数百回または数千回）、繰り返されてもよいこと、これらの幅測定は、少なくとも一つの限界測定結果を与える為に（通常、統計的分析により）処理されることに注意されたい。もし、測定セッションが終了し、実質的に同一区分を再審査する必要性がある場合、ステップ１７２の後に、走査路の位置を変更し、ステップ１６４に飛ぶステップ１７４が続く。走査路の位置は将来の使用（例えば、測定の繰り返し）の為に保存可能であることに注意されたい。走査路の位置は、当該方法が走査パターンの位置を変更し、走査ステップを繰り返す時期を決めなければならない場合、測定セッションに拘わらず変更可能であることに更に注意されたい。
【第３実施形態】
【００５８】
[0063]多くの場合、システム解像度は、線幅粗さ帯域より、かなり小さい。前記別個の要求に応じて荷電粒子ビームを形成することにより、低い荷電粒子ビーム濃度は、システム性能を減じることなく、達成可能である。
【００５９】
[0064]換言すれば、円形ビームの代わりに楕円形ビームがウエハの方に導かれてもよい。例えば、図６を参照すると、画素６１（１，１，１）の幅は、約３ナノメートルであること、画素の長さが約２５ナノメートルであり、ビーム９９は約２５ナノメートルの主軸と約３ナノメートルの副軸を有する楕円として形成可能である。
【００６０】
[0065]楕円形ビームは、軸状、特に経線の非点収差を（抑制することなく）導入することにより発生可能である。
【００６１】
[0066]図１０を参照すると、本発明の一態様による方法１８０が例示されている。方法１８０は、測定される寸法の一つを都合よく有する、検査すべきパターンを配置するステップ１８２により開始する。先の実施例を参照すると、線４４の区分４５は、線４４の幅を測定する為に検査される。
【００６２】
[0067]ステップ１８２の後には、第１走査路６０（１，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１８４が続く。このビームは、矩形画素形状に従って形成される。都合のよいことに、ビームは、検査されるパターンの軸に実質的に沿った主軸と、その検査されるパターン軸と実質的に直交する副軸を有する楕円として、形成されている。当該パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つが変化する。先の例示された図を参照すると、ＳＥＭ１０は、線４４の区分４５と相互作用するようにウエハ３０の方に荷電電子ビームを導く。走査路６０（１，１）は、部分４０の他の線と更に相互作用することに注意されたい。特性の一つは、線４４を形成するレジストの収縮である。線４４は、垂直なので、そのパターン軸である。
【００６３】
[0068]ステップ１８４の後には、荷電粒子とレジストとの相互作用の結果、散乱された電子を収集し、幅測定を与える為に検出電子を処理するステップ１８６が続く。
【００６４】
[0069]ステップ１８６の後には、第２走査路のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１８８が続く。
【００６５】
[0070]ステップ１８８の後には、荷電粒子とレジストとの相互作用の結果、散乱された電子を収集し、他の幅測定を与える為に検出電子を処理するステップ１９０が続く。
【００６６】
[0071]ステップ１８４−１９０は、多数回（走査用ウインドウ当たり数百回または数千回）繰り返してもよく、それらの幅測定は、少なくとも一つの限界測定結果を与える為に（通常、統計的分析を適用することにより）処理される点に注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】[0029]図１は、本発明の実施形態に従う、走査型電子顕微鏡を例示する概略図である。
【図２】[0030]図２は、本発明の実施形態に従う、検査されるウエハの一部を例示する概略図である。
【図３】[0031]図３は、本発明の実施形態に従う、図２の一部の一定の線の、線幅のスペクトル表示を例示する概略図である。
【図４】[0032]本発明の実施形態に従う、様々な走査方式を例示する図である。
【図５】[0032]本発明の実施形態に従う、様々な走査方式を例示する図である。
【図６】[0032]本発明の実施形態に従う、様々な走査方式を例示する図である。
【図７】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである。
【図８】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである
【図９】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである
【図１０】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである
【符号の説明】
【００６８】
１０…ＳＥＭ、１２…電子銃、１４…加速電源、１６…第１電子レンズ、１８…磁性静電型対物レンズ、２０…検出器、２２…コントローラ／プロセッサ、２４…ステージ、３０…ウエハ。
【関連出願】
【０００１】
[0001]本願は、２００２年２月４日に出願された"A system and method for reducing resist layer shrinkage resulting from charged particle beam"と題する米国仮出願第６０／３５４２６０号の優先権を主張する。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は、回路製造中に半導体ウエハを検査する為の装置および方法に関し、特に、荷電粒子ビームに感応するレジスト材料を検査する為の装置および方法に関する。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]集積回路は、非常に複雑なデバイスであり、多層を含む。各層は、導電材及び／又は絶縁材を含み、他の層は、半導体材料を含んでもよい。これらの様々な材料は、通常、集積回路の予想される機能性に応じて、パターン内で並べられる。これらのパターンは、集積回路の製造プロセスにも影響する。
【０００４】
[0004]集積回路は、複雑な複数段階のプロセスにより製造される。これらの複数段階のプロセス中、レジスト材料は、（ｉ）基板／層上に堆積され、（ｉｉ）フォトリソグラフィ・プロセスにより露光され、（ｉｉｉ）後でエッチングされる一部の領域を画成するパターンを生成する為に現像される。
【０００５】
[0005]レジスト材料は、通常、狭い範囲の所定周波数（波長）で、光に対して感応するように選択される。通常利用されるレジスト材料は、ＡｒＦ光源から放出される１９３ｎｍ光に感応する。このレジスト材料は、１９３ｎｍレジストと呼ばれている。
【０００６】
[0006]製作段階中、及び連続した製造段階の間の両方で、製造プロセスとの組合せ（インライン検査という。）又は組合せ以外（オフラインプロセスという。）で、集積回路を検査する為に、様々な検査及び不良分析技術が発展した。様々な光学及び荷電粒子ビーム検査用工具、更に、点検用工具が当該技術分野で知られており、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の工具VeraSEM（商標）, Compluss（商標）, SEMVision（商標）がある。
【０００７】
[0007]製造不良は、集積回路の電気特性に影響する。これらの不良の一部は、パターンの要求寸法からの不必要なズレから生じる。「限界寸法」は、パターン化された線の幅又はパターン化された２本の線間の距離である。
【０００８】
[0008]検査プロセスの目標の一つは、検査されたウエハが、これらの限界寸法からずれているかを決定することである。この検査は、通常、前記ズレを測定する為に必要な高解像度を提供する荷電粒子ビーム結像により行われる。
【０００９】
[0009]様々なレジスト材料は、同様に、電子顕微鏡（ＳＥＭ）結像中に放出される電子ビームのような荷電粒子ビームに感応性を有する。例えば、１９３ｎｍレジストは、電子ビームとの相互作用の結果、収縮する。収縮は、量子効果（化学結合の破壊）と局所的加熱効果による。そのため、ＳＥＭ結像は、半導体上に転写されたパターンに不要な変化を引き起こす。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]本発明は、前記結像及び測定の不必要な副作用を減じる一方、荷電粒子結像を可能にする、様々な走査方式を提供する。
【００１１】
[0011]本発明の一態様によると、レジストの収縮は、電子ビームとレジスト材料の間の相互作用から生じる結像電荷密度の減少により減じられる。
【００１２】
[0012]本発明の一実施形態によると、第１走査方式は、複数の平行走査路に沿って電子ビームで走査することであるが、２つの隣接する走査路間の距離を電子ビーム径より、かなり大きいものを含む。
【００１３】
[0013]本発明の他の実施形態によると、走査路は、走査用ウインドウ内に含まれる。走査用ウインドウは、互いに間隔を開けて配置され、線幅変動のスペクトル分析に感応して画成可能である。本発明の更なる態様によると、走査用ウインドウ内の、隣接する走査路の間隔は、前記線幅変動の高空間周波数の構成要素に感応する。換言すると、線（線粗さ）に沿ったサンプリングは、線（線粗さ）に沿って線変動を満足し、疑似ライン効果による精度ロスを発生するかもしれない粗さ情報を失うことなく、線変動の決定を容易にする。
【００１４】
[0014]本発明の更なる態様によると、走査用ウインドウの幅は、線幅変動を持った低空間周波数の構成要素に感応する。
【００１５】
[0015]多くの走査用デバイスにおいて、走査路は、画素を画成し−各走査路は複数のサンプルを含み−各サンプルは、画素として画成される。そのような画素は、２本の隣接した走査路間の距離と実質的に等しい長さを有し、２つの連続したサンプル間の、電子ビームが通過する距離に対応する幅を持つ。したがって、２つの連続したサンプル間の、電子ビームが通過する距離より２本の隣接した走査路間の距離が大きい場合、画素は矩形になる。
【００１６】
[0016]そのため、レジスト材料を矩形画素で走査することにより、走査方向に直交する方向において電子ビーム束が減少し、よって、収縮が減少する。矩形画素は、また、画像を提供する為に配置されてもよい。
【００１７】
[0017]そのため、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子径より大きい、上記ステップと；を含む。
【００１８】
[0018]本発明は、また、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の更なる方法を提供するが、当該方法は、（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい、上記ステップと；を含む。
【００１９】
[0019]本発明の他の実施形態によると、隣接した走査路間の距離は、ＳＥＭ結像プロセス中に変更される。したがって、もし、パターンが再結像されるとき、電子ビームは、先の電子ビームと同一軌跡を辿らない。矩形画素内の異なるビーム位置は、測定再訪の場合、減少された縮小を考慮に入れる。
【００２０】
[0020]本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の方法も提供するが、当該方法は：（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；（ｉｉｉ）第１走査路と第２走査路間の距離を変更し、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返すステップと；を含む。
【００２１】
[0021]本発明の更なる実施形態によると、電子ビームは（好ましくは、所定画素の限界内で）焦点がずらされる。焦点ずれは、レジスト層と相互作用する比較的に大きなスポットが生じる。
【００２２】
[0022]そのため、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の方法を提供するが、当該方法は：（ｉ）第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、当該パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変え、その荷電粒子ビームの横断面は、楕円形である、上記ステップと；（ｉｉ）第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；を含む。
【００２３】
[0023]さらに、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供するが、当該装置は：荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くように動作可能であり、第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子ビーム径より大きい。
【００２４】
[0024]本発明は、また、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供するが、当該装置は：荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くように動作可能である。第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい。
【００２５】
[0025]本発明は、更に、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供するが、当該装置は：荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く為に動作可能であり、第１走査路及び第２走査路の位置を変える為に動作可能であり、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返す。
【００２６】
[0026]さらに、本発明は、荷電粒子ビームでパターンを走査する為の装置を提供する。この装置は、横断面が楕円形の荷電粒子ビームを発生させる手段と；第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；を含む。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える。導く手段は、更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く為に動作可能である。
【００２７】
[0027]少なくとも一部の実施形態は、組み合わされてもよい。例えば、走査は、再訪の為に矩形画素内の異なるビーム位置において実施されてもよく、更に／又は、ビームの集束により、２つの矩形画素の幅を覆うスポットが生じてもよい。
【００２８】
[0028]本発明を理解し、実用的に、それがどのように実行されるかを知る為に、以下、限定されない実施例により、添付図面を参照しつつ、好適な実施形態を説明する。
【図面の詳細な説明】
【００２９】
[0034]以下の説明は、ステップと反復型ＳＥＭを含む荷電粒子型顕微鏡（例えば、ＳＥＭ）に関し、ウエハは、繰り返しのステップ（ウエハのエリア（ＳＥＭの視野により規定されるエリア）を走査するステップと、ウエハとＳＥＭ間の運動を機械的に導入し、他のエリアの走査を容易にするステップ）により走査される。前記運動は、レンズ、デフレクタ等の様々な静電素子及び／又は磁性素子により導かれた静電界及び／又は磁界により実施可能である。他の荷電粒子、或いはフォトンでさえ、電圧対比の為に利用可能であることに注意されたい。さらに、本発明は、ＳＥＭとウエハ間の実質的な一定運動を導入することにより実施可能である点にも注意されたい。この運動は、直線、さらに回転、及び／又は、両方の運動の組合せでもよい。
【００３０】
[0035]図１を参照すると、本発明の一実施形態に従って構成されたＳＥＭ１０が例示されている。ＳＥＭ１０は、様々な電圧（例えば、例示的に加速電源１４として説明される加速電圧）に晒される電子銃１２、第１電子レンズ１６、磁性静電型対物レンズ１８、検出器２０、コントローラ／プロセッサ２２、ステージ２４を含む。レンズ１６，１８は、荷電粒子を集束、案内、走査する為にコントローラ／プロセッサ２２により制御される。これらは、技術的に知られる方式で荷電粒子を形成する為に動作可能であってもよい。これらの構成要素／ユニットの各々は、技術的に周知なので、詳細な説明は不用である。要約すると、ＳＥＭ１０は、（特に、電子銃１２と電源１４により）荷電粒子ビームを発生させ、そのビームを試料（例えば、ステージ２４上に配置されてもよいウエハ３０）に当該ビームを案内し、集束し、荷電粒子を走査する。
【００３１】
[0036]図２を参照すると、ウエハ３０の部分４０が例示されている。部分４０には、アライメント用十字形ターゲット４２、複数の垂直線４４〜５０が含まれる。一定の線４４の幅、線間距離は、以下に掲げられる方式の一つにより測定可能である。通常、一定の線の幅が測定される前に、その一定の線が位置決めされていなければならない。前記位置決めは、予め大まかに知られていてもよいが、ターゲット４２は、一定の線を位置決めすることを援助する。都合のよいことに、位置を決定することは、部分４０の低解像度画像を発生させることを含む。例えば、部分４０は、０．５×０．５平方ミクロン画素を持つ４８０×４８０画素により結像可能であるが、限界寸法測定用の画素寸法幅は、約数ナノメートルである。
【００３２】
[0037]図３を参照すると、線４４と線幅変動のスペクトル表示（線幅粗さとも呼ばれる。）が、本発明の一実施態様に従って、詳細に例示されている。前記スペクトル表示は、線４４の複数線幅測定値を高速フーリエ変換により変換することにより発生可能であるが、前記変換を実施する為の他の手段（例えば、相互相関関数法）も適用可能である。
【００３３】
[0038]線４４の幅は、複数の測定６０（ｊ,ｋ）、ここで、ｋは、測定セッションを識別する正の整数、ｊは１とＪの間の範囲であり、Ｊは、様々な精度、信号対ノイズ比及び／又は一貫性の要求に従って定義可能な所定値を有する。線数は、使用者により定義可能であるが、数本から千本の範囲でもよい。線数は、走査用ウインドウの長さと２つの隣接した線間の垂直変位との間の比により定義可能である。走査路当たりの画素数は、変更可能であることに注意されない。典型的な線は、２４０から９６０画素を含む。
【００３４】
[0039]曲線７０は、線幅粗さのスペクトル表示を例示し、低空間周波数（Ｄlow）構成要素７８、高空間周波数（Ｄhigh）構成要素７４のような多くの空間周波数構成要素を含むが、各構成要素は、かなりの量のスペクトルエネルギを含む。高空間周波数構成要素７４は、隣接した走査路間の距離を定義するが、低空間周波数構成要素７８は走査用ウインドウ８０の幅を定義し、反復性の限界寸法測定を可能にする。
【００３５】
[0040]多くの場合、高空間周波数の閾値（例えば、閾値７２）が与えられる。これは、製造プロセス限界、より具体的には、非常に高い空間周波数線幅変動を補償する限界能力を表示する。したがって、閾値を超える周波数は、無視される。通常、高い空間周波数の閾値は、約５０ナノメートルに設定されるが、将来の製造技術は、その閾値を減少させることが期待されている。
【第１実施形態】
【００３６】
[0041]図４を参照すると、本発明の実施形態が例示されている。線４４のセッションは、走査路６０（１，１）−６０（３，１）のような水平走査路により走査される。走査路６０（１，１）の連続した画素６１（１，１，１）−１００（１，１，ｍ）間の水平変位は、走査路６０（１，１）と、隣接した走査路６０（２，１）間の垂直変位より、かなり小さくなる。換言すると、画素６１（１，１，１，）のような各画素は、矩形であり、画素６１（１，１，１）の幅ＷＤは、およそ数ナノメートルの長さより小さくてもよいが、その長さＬ（高さ）は、数百ナノメートルを超えてもよい。更なる画素が例示されることに注意されたい。
【００３７】
[0042]通常、画素の幅ＷＤは、必要なＳＥＭ解像度に応じて定義される。それは、実質的にはビームスポット径に等しくてもよい。画素の長さは、（Ｌに反比例の）所定の縮小減少レベル、線幅粗さスペクトル、特に、低い周波数構成要素、他のファクタのような様々なファクタに感応してもよい。通常、画素幅ＷＤは、約数ナノメートルであるが、高さは約２５ナノメートルから数ミクロンでもよい。
【００３８】
[0043]線幅の変動を突き止める為には、２つの連続した走査路間の距離（画素の幅）が、線（線粗さ）に沿った線変動、特に、高空間周波数の構成要素に感応すべきである。Ｄhighによる高い空間周波数構成要素７４の空間周波数を表示する場合、各画素の長さはＤhigh／２以下になる。画素の幅は、システム要求解像度に応じて定義される。
【００３９】
[0044]本発明の態様に従って、走査路は、走査用ウインドウ（例えば、走査用ウインドウ９０）内に含まれる。走査用ウインドウの高さは、低空間周波数の構成要素７８の空間周波数Ｄlowに応答可能である。限界寸法測定の反復性は、低い空間周波数構成要素７８の空間周波数より大きいか実質的に等しい幅を選択することにより、増加される。
【００４０】
[0045]図７〜図８を参照すると、本発明の態様に従う方法１２０、１４０が例示されている。方法１２０は、都合良く、測定される寸法の一つを有する検査されるパターンを配置するステップ１２２により開始する。以前の実施例を参照すると、線４４のセクション４５は、線４４の幅を測定する為に検査されるものである。
【００４１】
[0046]ステップ１２２の後には、第１走査路６０（１，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１２４が続く。パターンは、荷電粒子との相互作用の結果、その特性の一つを変える。以前の例示的な図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（１，１）に沿って線４４のセクション４５と相互作用するようにウエハ３０に向かって荷電粒子ビームを導く。走査路６０（１，１）は、更に、部分４０の他の線と相互作用することに注意されたい。特性の変更は、線４４を形成するレジストの縮小である。
【００４２】
[0047]荷電粒子とレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１２６が、ステップ１２４の後に続く。
【００４３】
[0048]ステップ１２６の後には、第２走査路のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１２８が続く。第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子ビーム径より大きい。以前に例示した図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（２，１）に沿って線４４のセクション４５と相互作用するように荷電電子ビームをウエハ３０に導く。荷電粒子ビーム径は、約３ナノメートルであるが、走査路６０（１，１）と６０（２，１）間の距離は、約２５ナノメートルである。これらの数値は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更可能であることに注意されたい。
【００４４】
[0049]荷電粒子ビームとレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、他の幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１３０が、ステップ１２８の後に続く。
【００４５】
[0050]ステップ１２４−ステップ１３０は、多数回（走査ウインドウ当たり、数百回または数千回）繰り返すことが可能であり、少なくとも一つの限界測定結果を与える為に、これらの幅測定が処理されることに注意されたい。
【００４６】
[0051]図８に示された方法１４０は、方法１２０に似ているが、第１走査路と第２走査路が複数の連続したサンプルを含めることにより特徴付けられ、第１走査路と第２走査路間の距離は、（方法１２０によると、第１走査路と第２走査路間の距離が荷電粒子ビーム径より大きいが、）隣接したサンプル間の距離より大きい。したがって、この違いがステップ１２８と１４８で例示されている点に注意されたい。走査路間の距離は、約２５ナノメートルであるが、連続したサンプル間の距離は、約１．５ナノメートルである点に注意されたい。これらの数値は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更可能であることに注意されたい。
【第２実施形態】
【００４７】
[0052]パターンの一区分は、いろいろな理由（例えば、先の測定不良、測定精度の向上、精度検査などの実行があるが、これらに限定されない。）から、再審査されてもよい。前記繰り返しは、前記区分の収縮効果を加重するかもしれない。
【００４８】
[0053]本発明の一態様によると、走査路の位置は、審査セッション間で変更される。審査セッションは、限界寸法表示を与えるように処理される複数の審査が含まれる。例示的な審査セッションは、単一の走査ウインドウの測定を含んでもよい。この第２実施形態によると、走査路の位置は、たとえ、走査ウインドウが重複しても、一の走査用ウインドウは他の走査用ウインドウと異なる。
【００４９】
[0054]走査路の位置の変更または走査用ウインドウの位置の変更でさえ、所定パターンに感応するが、ランダム（無作為）またはセミランダムでもよい。所定パターンは、走査路間で所定の垂直シフトを導入してもよいが、セミランダム及び／又はランダム方式は、いろいろなシフトを提供可能である。
【００５０】
[0055]図５を参照すると、３つの別個の測定セッション間に走査される３本の走査路６０（１，１）、６０（１，２）、６０（１，３）と、幾つかの対応する画素６１（１，１，１）−６１（１，１，６）、６１（１，２，７）−６１（１，２，１２）、６１（１，３，１３）−６１（１，３，１８）が例示されている。走査路６０（１，１）は、第２測定セッション中に追従され、走査路６０（１，２）は第２測定セッション中に追従され、走査路６０（１，３）は第３測定セッション中に追従される。走査路６０（１，２）と６０（１，３）は、反復性測定セッションが同一の検査セッションの更なる収縮を発生させないように別個の位置で、荷電粒子に線４４と相互作用させる。
【００５１】
[0056]図９を参照すると、本発明の一態様による方法１６０が例示されている。方法１６０の間、走査路の位置は、測定間、特に測定セッション間で変更される。
【００５２】
[0057]方法１６０は、測定される寸法の一つを都合良く有するように、検査されるべきパターンを配置するステップで開始する。線４４の、先の例示セッション４５を参照すると、線４４は、線４４の幅を測定する為に検査されるものである。
【００５３】
[0058]ステップ１６２の後には、走査路６０（１，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１６４が続く。パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性を変える。先の例示された図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（１，１）に沿って線４４の区分４５と相互作用するように荷電電子ビームをウエハ３０の方に導く。走査路６０（１，１）は、部分４０の他の線と更に相互作用する点に注意されたい。特性の変更は、線４４を形成するレジストの収縮である。
【００５４】
[0059]ステップ１６４の後には、荷電粒子ビームとレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１６６が続く。
【００５５】
[0060]ステップ１６６の後には、第２走査路６０（２，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１６８が続く。第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電電子ビーム径より大きい。先に例示された図を参照すると、ＳＥＭ１０は、走査路６０（２，１）に沿って線４４の区分４５と相互作用するように荷電電子ビームをウエハ３０の方に導く。荷電粒子ビーム径は、約３ナノメートルであるが、走査路６０（１，１）と６０（２，１）間の距離は約２５ナノメートルである。これらの数値は、本発明の範囲を逸脱することなく変更可能であることに注意されたい。
【００５６】
[0061]ステップ１６８の後には、荷電粒子ビームとレジスト間の相互作用の結果、散乱された電子を収集し、他の幅測定を与える為に検出された電子を処理するステップ１７０が続く。
【００５７】
[0062]ステップ１７０の後には、測定セッションが終了したかを決定するステップ１７２が続く。測定セッションが終了していないとき、ステップ１７２の後にはステップ１６４が続く。ステップ１６４−１７０は、多数回（走査ウインドウ当たり数百回または数千回）、繰り返されてもよいこと、これらの幅測定は、少なくとも一つの限界測定結果を与える為に（通常、統計的分析により）処理されることに注意されたい。もし、測定セッションが終了し、実質的に同一区分を再審査する必要性がある場合、ステップ１７２の後に、走査路の位置を変更し、ステップ１６４に飛ぶステップ１７４が続く。走査路の位置は将来の使用（例えば、測定の繰り返し）の為に保存可能であることに注意されたい。走査路の位置は、当該方法が走査パターンの位置を変更し、走査ステップを繰り返す時期を決めなければならない場合、測定セッションに拘わらず変更可能であることに更に注意されたい。
【第３実施形態】
【００５８】
[0063]多くの場合、システム解像度は、線幅粗さ帯域より、かなり小さい。前記別個の要求に応じて荷電粒子ビームを形成することにより、低い荷電粒子ビーム濃度は、システム性能を減じることなく、達成可能である。
【００５９】
[0064]換言すれば、円形ビームの代わりに楕円形ビームがウエハの方に導かれてもよい。例えば、図６を参照すると、画素６１（１，１，１）の幅は、約３ナノメートルであること、画素の長さが約２５ナノメートルであり、ビーム９９は約２５ナノメートルの主軸と約３ナノメートルの副軸を有する楕円として形成可能である。
【００６０】
[0065]楕円形ビームは、軸状、特に経線の非点収差を（抑制することなく）導入することにより発生可能である。
【００６１】
[0066]図１０を参照すると、本発明の一態様による方法１８０が例示されている。方法１８０は、測定される寸法の一つを都合よく有する、検査すべきパターンを配置するステップ１８２により開始する。先の実施例を参照すると、線４４の区分４５は、線４４の幅を測定する為に検査される。
【００６２】
[0067]ステップ１８２の後には、第１走査路６０（１，１）のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１８４が続く。このビームは、矩形画素形状に従って形成される。都合のよいことに、ビームは、検査されるパターンの軸に実質的に沿った主軸と、その検査されるパターン軸と実質的に直交する副軸を有する楕円として、形成されている。当該パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つが変化する。先の例示された図を参照すると、ＳＥＭ１０は、線４４の区分４５と相互作用するようにウエハ３０の方に荷電電子ビームを導く。走査路６０（１，１）は、部分４０の他の線と更に相互作用することに注意されたい。特性の一つは、線４４を形成するレジストの収縮である。線４４は、垂直なので、そのパターン軸である。
【００６３】
[0068]ステップ１８４の後には、荷電粒子とレジストとの相互作用の結果、散乱された電子を収集し、幅測定を与える為に検出電子を処理するステップ１８６が続く。
【００６４】
[0069]ステップ１８６の後には、第２走査路のような走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップ１８８が続く。
【００６５】
[0070]ステップ１８８の後には、荷電粒子とレジストとの相互作用の結果、散乱された電子を収集し、他の幅測定を与える為に検出電子を処理するステップ１９０が続く。
【００６６】
[0071]ステップ１８４−１９０は、多数回（走査用ウインドウ当たり数百回または数千回）繰り返してもよく、それらの幅測定は、少なくとも一つの限界測定結果を与える為に（通常、統計的分析を適用することにより）処理される点に注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】[0029]図１は、本発明の実施形態に従う、走査型電子顕微鏡を例示する概略図である。
【図２】[0030]図２は、本発明の実施形態に従う、検査されるウエハの一部を例示する概略図である。
【図３】[0031]図３は、本発明の実施形態に従う、図２の一部の一定の線の、線幅のスペクトル表示を例示する概略図である。
【図４】[0032]本発明の実施形態に従う、様々な走査方式を例示する図である。
【図５】[0032]本発明の実施形態に従う、様々な走査方式を例示する図である。
【図６】[0032]本発明の実施形態に従う、様々な走査方式を例示する図である。
【図７】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである。
【図８】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである
【図９】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである
【図１０】[0033]本発明の実施形態に従う、荷電粒子感応性レジストを結像する為の方法を例示するフローチャートである
【符号の説明】
【００６８】
１０…ＳＥＭ、１２…電子銃、１４…加速電源、１６…第１電子レンズ、１８…磁性静電型対物レンズ、２０…検出器、２２…コントローラ／プロセッサ、２４…ステージ、３０…ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路との間の距離は、荷電粒子径より大きい、前記ステップと；
を備える、前記方法。
【請求項２】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項４記載の方法。
【請求項６】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項５記載の方法。
【請求項７】
パターンを配置する予備ステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項８】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい、前記ステップと；
を備える、前記方法。
【請求項９】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
パターンを配置する予備ステップを更に備える、請求項８記載の方法。
【請求項１５】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；
第１走査路と第２走査路の位置を変え、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返すステップと；
を備える、前記方法。
【請求項１６】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
パターンを配置する予備的なステップを更に備える、請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、荷電粒子ビームの横断面は楕円面である、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；
を備える、前記方法。
【請求項２３】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
パターンを配置する予備ステップを更に備える、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子ビームを発生させる手段と；
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段であって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、前記導く手段は更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子を導く為に動作可能であり、第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子径より大きい、前記手段と；
を備える、前記装置。
【請求項３０】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子ビームを発生させる手段と；
第１走査路および第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段であって、第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備える、前記手段と；
を備え、
パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい、前記装置。
【請求項３１】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子を発生させる手段と；
第１走査路および第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；
を備え、
パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、前記導く手段は、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返すときに第１走査路と第２走査路の位置を変える、前記装置。
【請求項３２】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子ビームを発生させる手段と；
第１走査路および第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；
を備え、
パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記装置。
【請求項１】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路との間の距離は、荷電粒子径より大きい、前記ステップと；
を備える、前記方法。
【請求項２】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項４記載の方法。
【請求項６】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項５記載の方法。
【請求項７】
パターンを配置する予備ステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項８】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい、前記ステップと；
を備える、前記方法。
【請求項９】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
パターンを配置する予備ステップを更に備える、請求項８記載の方法。
【請求項１５】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；
第１走査路と第２走査路の位置を変え、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返すステップと；
を備える、前記方法。
【請求項１６】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
パターンを配置する予備的なステップを更に備える、請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
荷電粒子ビームでパターンを走査する方法であって：
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップであって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、荷電粒子ビームの横断面は楕円面である、前記ステップと；
第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導くステップと；
を備える、前記方法。
【請求項２３】
パターンは、実質的にレジストで形成されている、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
パターンとの相互作用から生じる荷電粒子を収集するステップを更に備える、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
収集された荷電粒子を処理するステップを更に備える、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
処理するステップは、パターンの限界寸法表示を提供する工程を備える、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
パターンを配置する予備ステップを更に備える、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子ビームを発生させる手段と；
第１走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段であって、パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、前記導く手段は更に、第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子を導く為に動作可能であり、第１走査路と第２走査路間の距離は、荷電粒子径より大きい、前記手段と；
を備える、前記装置。
【請求項３０】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子ビームを発生させる手段と；
第１走査路および第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段であって、第１走査路と第２走査路の各々は、複数の連続したサンプルを備える、前記手段と；
を備え、
パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、第１走査路と第２走査路間の距離は、隣接したサンプル間の距離より大きい、前記装置。
【請求項３１】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子を発生させる手段と；
第１走査路および第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；
を備え、
パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変え、前記導く手段は、荷電粒子ビームを導くステップを繰り返すときに第１走査路と第２走査路の位置を変える、前記装置。
【請求項３２】
荷電粒子ビームでパターンを走査する装置であって：
荷電粒子ビームを発生させる手段と；
第１走査路および第２走査路に沿ってパターンと相互作用するように荷電粒子ビームを導く手段と；
を備え、
パターンは、荷電粒子ビームとの相互作用の結果、その特性の一つを変える、前記装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００６−５０５０９３（Ｐ２００６−５０５０９３Ａ）
【公表日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−５６６８９６（Ｐ２００３−５６６８９６）
【出願日】平成１５年１月２７日（２００３．１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／００２４１５
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０６７６５２
【国際公開日】平成１５年８月１４日（２００３．８．１４）
【出願人】（５０４２７３７８２）アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド (18)
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１月２７日（２００３．１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／００２４１５
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０６７６５２
【国際公開日】平成１５年８月１４日（２００３．８．１４）
【出願人】（５０４２７３７８２）アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド (18)
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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