説明

複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果を検証する方法

【課題】複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果を検証する方法を提供する。
【解決手段】SEMの据付基部全体にわたる一貫した測定結果を保証するためにCD−SEMをマッチする方法が開示され、フィールドごとの変動並びにレチクル及び露光ツールの非画一性がマッチング結果において効率よく抑制されるように、基板上の少なくとも2つの位置でレジストのフィーチャのフィーチャ・サイズを複数の走査電子顕微鏡のそれぞれを用いて測定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、複数のCD計測ツール(CD−Metrology tools)を使用した相関測定法(method of correlatingmeasurements)に関する。
【背景技術】
【0002】
リソグラフィ装置は、基板、通常は基板のターゲット部分に、所望のパターンを焼き付ける機械である。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路(ICs)の製造に使用することができる。その場合、二者択一的にマスク又はレチクルと呼ばれるパターニング装置を使用して、ICの個々の層上に形成される回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板(たとえばシリコン・ウェハ)上のターゲット部分(たとえば1つ又は複数のダイを構成する部分)に転写することができる。パターンの転写は、通常、基板上に備えられた放射線感応材料(レジスト)の層上への画像投影システムによる画像の投影によって行われる。放射線のビームを使用してレチクルを照射し、パターン化された放射線のビームが(レチクルを通過した後で)、基板上の放射線感応材料を露光する。一般に、個々の基板は、連続的にパターン化された隣接するターゲット部分のネットワークを含む。知られているリソグラフィ装置には、ターゲット部分にパターン全体を一度に露光することによって各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、及び、パターンを放射線ビームによって指定の方向(「スキャニング」方向)にスキャンし、基板をこの方向と平行に又は非平行(anti−parallel)に同時にスキャンすることによって、各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナがある。また、パターンを基板上にインプリントすることによって、パターンをパターニング装置から基板に転写することも可能である。
【0003】
マイクロチップの製造には、フィーチャ(features)間の間隔又はフィーチャの幅、及び/又は、たとえばフィーチャの2つの縁部などフィーチャの要素間の距離の許容差の制御が必要である。特に、デバイス又はICの層の製造に許容されるそのような間隔、幅、及び/又は距離の最小のものの寸法許容差の制御が重要である。上記の最小の間隔及び/又は最小の幅は、一般に、クリティカル・ディメンション(critical dimension:「CD」)と呼ばれる。
【0004】
リソグラフィ装置は非常に高機能であり、顧客に約束した厳しい動作規準を満たすことを検査し保守するために検定(qualification)及びモニタリング(monitoring)を要求される。リソグラフィ装置の検定及びモニタリングは、フィーチャ間のクリティカル・ディメンション及び/又は他の間隔、幅、及び距離の制御を測定するために、CD計測ツール(たとえば走査電子顕微鏡(SEM))を使用して機械の外で部分的に実行される。このために、リソグラフィ装置機械製造業者及びリソグラフィ装置機械のユーザは、リソグラフィ装置によって画像を投影された試験用基板を試験するために使用されるいくつかのCD計測ツールを有していてもよい。これらの試験は、様々なタイプのフィーチャ(複数の線、分離された線、コンタクト・ホール、ズレ試験のフィーチャ(aberration test features)など)のクリティカル・ディメンションCDを測定することを含む。これらのCDの測定結果は使用される特定のCD計測ツールに依存しないことが好都合であり、したがってCD計測ツールが同じサイズのフィーチャのサイズを許容された誤差の範囲内で測定することを保証するようにCD計測ツールのマッチング(matching)を行なう。たとえば、総許容差、すなわちリソグラフィ装置及び試験測定結果の許容差は、100nmノード(node)では通常8nm、65nmでは約4nmであり、分離された線と複数の線の1つとの間の差など特定の試験のフィーチャに対する許容差はさらに小さい。このため、SEMのマッチングは、通常総許容差の1/5の許容差で行われることが必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の一態様によれば、予め決められたフィーチャ・サイズの予め決められたフィーチャを有する複数のフィールドで照射された感光性の層を有する基板を提供するステップと、複数のCD計測ツールの第1のものを用いて、前記基板上の第1フィールドの中の第1エリア内の前記フィーチャ・サイズを第1に測定するステップと、前記複数のCD計測ツールの第2のものを用いて、第2エリアの第2フィールドに関する位置が第1エリアの第1フィールドに関する位置と同じである、第2フィールドの第2エリア内にある前記フィーチャ・サイズを第2に測定するステップと、前記第1の測定と第2の測定の結果を比較して前記複数のCD計測ツール間に一貫した測定結果(consistent measurement)が存在するかどうか判定するステップとを含む、複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果を検証する方法が提供される。
【0006】
本発明の他の態様によれば、予め決められたフィーチャ・サイズの予め決められたフィーチャを有する複数のフィールドで照射された感光性の層を有する基板を提供するステップと、前記複数のCD計測ツールのそれぞれを用いて、前記基板上の2つのフィールドのそれぞれの中の少なくとも2つのエリア内の前記フィーチャ・サイズを測定するステップと、前記測定の結果を比較して前記複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果が存在するかどうか判定するステップとを含む、複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果を検証する方法が提供される。
【0007】
本発明の他の態様によれば、予め決められたフィーチャ・サイズの予め決められたフィーチャを有する複数のフィールドで照射された感光性の層を有する基板を提供するステップと、前記複数のCD計測ツールのそれぞれを用いて、前記基板上の2つのフィールドのそれぞれの中の少なくとも2つのエリア内の前記フィーチャ・サイズを測定するステップと、前記複数のCD計測ツールの第2のものを用いて、第2エリアの第2フィールドに関する位置が第1エリアの第1フィールドに関する位置と同じである、第2フィールドの第2エリア内の前記フィーチャ・サイズを第2に測定する、前記複数の測定間の一貫した測定結果であるか判定するために前記測定の結果を比較するステップと、前記第1測定と第2測定の結果を比較して前記複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果が存在するかどうか判定するステップとを含む、複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果を検証する方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【0008】
ここで、本発明の実施例は、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の図面を参照しながら、例としてのみ説明される。
【0009】
リソグラフィ装置のクリティカル・ディメンション(CD)検定に使用される走査電子顕微鏡(SEM)である、いわゆるCD−SEMsは、CD−SEMsの据付基部(installed base)全体にわたって一貫した測定結果を保証するために、互いにマッチされていなければならない。マッチング検証には、据付基部のCD−SEMs全てによる同じ組及びサイズのフィーチャの測定結果の比較が必要である。たとえば、複数のラインのフィーチャを、複数の異なるピッチ(クリティカル・ディメンション)に関して測定することができる。本発明は、どんな特定のタイプのフィーチャにも、どんな特定のタイプのフィーチャ・サイズにも限定されず、CD−SEMsをどんなサイズ及びタイプのフィーチャに関して評価するために使用されることができる。
【0010】
他のタイプのCD計測ツール、特にスキャッタロメータもまた、CD検定のために使用され、本発明はまた、それらのツールにも適用される。本発明は、以下で、CD−SEMsに関して説明される。
【0011】
SEMの電子ビームは、基板の表面でレジスト(感光性層)と相互作用し、この相互作用がいわゆる「収縮(shrinking)」を引き起こすので、レジスト・フィーチャ(すなわち、放射線ビームによってレジスト上に照射されて現像されたフィーチャ)は、直接的なやり方では何回も測定することはできない。それに反して、パターン化されたSiフィーチャを有するウェハ(すなわち、基板にフィーチャを転写するために、パターン化された放射線のビームによる露光に引き続いてフォトレジスト層を露光し現像した後で基板が処理されている場合)には、この問題がない。
【0012】
リソグラフィ装置の検定及びモニタリング中は、SEMはパターン化されたSi基板と、レジストとは違うように相互作用するので、レジストに投影され現像されたフィーチャのクリティカル・ディメンションを測定するほうが好ましい。したがって、マッチングのためにパターン化されたSi基板を使用することによって、正しくないオフセットが発生する可能性があり、マッチングは、実際の測定のために使用されたのとは異なるCD−SEMの動作条件で行われる必要があり得る。しかし、SEMの電子ビームはレジストと相互作用するので、同じレジスト・フィーチャが繰り返し測定されると様々な結果が生じることになり、したがって、レジスト・フィーチャを有する基板を使用して直接的に複数のCD−SEMsをマッチすることはできない。収縮を回避する1つの方法は、基板上の複数のフィールド内で露光された対応するフィーチャを測定することである。しかし、この方法は、露光及び特に処理(すなわち非画一的な露光後焼き付け(bake))から生じるウェハ全体にわたる複数のフィールド内の対応するフィーチャのCDの変動が、マッチング検証の結果に影響を与える可能性がある。
【0013】
以下で説明される方法は、処理変動及びレチクル・パターン・エラーによる変動の影響、並びに従来技術の少なくとも5分の1(a factor of 5)に露光変動の影響を低減することができることが分かっている。したがって、この方法を使用することによって、CD−SEMマッチング、すなわち、パターンが予め決められたフィーチャ・サイズの予め決められたフィーチャをそれによって備える、パターン化されたビームで、複数のフィールドで露光された感光性層を有する基板を使用して、複数の走査電子顕微鏡間の一貫した測定結果の検証を行うことが可能である。
【0014】
この方法は、図1から図3を参照しながら、より詳しく説明される。
【実施例】
【0015】
図1は、複数のフィールド10内にフォトレジストが露光されている基板Wを示す。図1の実施例では、基板は、各フィールド内で、クリティカル・ディメンションすなわち限界寸法に対応するサイズすなわち大きさの1つの寸法を有するフィーチャを1つだけ備えた同じレチクルを使用して露光されており、その結果、露光された各フィールド内のパターンは同じフィーチャとフィーチャ・サイズを有する。しかし、必ずしもこうであるわけではなく、個々のウェハが、様々なフィーチャ及び/又は様々なサイズのフィーチャを有する様々なフィールドで照射されることもあり得る。また、各フィールドが1つ以上のサイズの1つ以上のフィーチャを含むことも可能である。CD−SEMマッチングでは、様々なタイプのフィーチャ用の、及び様々なサイズのフィーチャ用のSEMsにマッチすることが好ましいことは明らかである。
【0016】
複数のSEMが全てのフィールドでフィーチャ・サイズを測定すれば、レジストの収縮によって結果は大きくばらつくであろう。各SEMが、同じCDのものであるように設計された同じフィールド内の隣接するエリアを測定する場合、レチクル又はマスクの製造工程での変動及び/又は露光ステップでの体系的な非画一性によって結果は大きくばらつく可能性がある。各SEMが基板上の様々なフィールド内の対応するエリアを測定する場合(「対応する」は、フィールド内の同じ関係する位置にあり、したがって、レチクル又はマスクの同じ部分を使用して露光されることを意味する)、ウェハ上の処理(塗布、焼付け、及び/又は現像の各ステップ)の変動によって結果がばらつく可能性がある。
【0017】
レジスト・プロファイルの変動による測定されたフィーチャ・サイズの変動を抑制することができる。
【0018】
以下の説明は、2つのSEMをマッチするために使用される方法に基づく。ただし、マッチされているどんな数のSEMに対しても同じ原理を使用することができる。図2は、第1SEMによって測定されたエリア20、40が右から左へ下がる斜線で示され、第2SEMによって測定されたエリア30、50が左から右へ下がる斜線で示されている最も簡単な実施例を示す。第1フィールド101で、第1SEMは、図示されているようにフィールド101の上部に配置されている第1エリア内のフィーチャ・サイズを測定することが分かる。第2フィールド102で、第2SEMは、第1フィールドで第1SEMによって測定されたエリアに相当するエリア40内のフィーチャ・サイズを測定する。第2SEMはまた、フィールドの下半分にあり、第1SEMによって測定されたエリア20とは異なるエリア30にある第1フィールド101内のフィーチャ・サイズも測定する。第2フィールド102で、第1SEMは、第1フィールド101で第2SEMによって測定されたエリア30に相当するエリア50内のフィーチャ・サイズを測定する。
【0019】
図2で、第1エリア20、40及び第2エリア30、50は、両方とも、フィールドの中の全く同じ相対的な位置にあることが示されているが、これは必ずしもこうである必要はなく、これらのエリアは少し異なるように配置されてもよい。各SEMは同じ変動を受けるエリアを測定するので、エリアのインターレース(interlacing)を使用してフィールドの変動内に抑制することができる。
【0020】
このパターンは拡大することができ、図3では、フィールド101、102は全て、陰影をつけられたエリア及び陰影をつけられていないエリアを有する仮想グリッドに分割さているように示されている。グリッドの陰影をつけられていないエリア201は第1SEMによって測定され、陰影をつけられているエリア301は第2SEMによって測定される。図から分かるように、パターンは完全にインターレースすなわち組み合わされていて、第1フィールド101で第1SEMによって測定されたエリアは、第2フィールド102で第2SEMによって測定される。したがって、複数の走査電子顕微鏡はそれぞれ、少なくとも2つのフィールドそれぞれの少なくとも2つの位置にあるフィーチャ・サイズを測定する。複数の走査電子顕微鏡のうちの第1のものは、2つのフィールドのうちの第1フィールド101の第1エリア201内のフィーチャ・サイズを測定し、複数の電子顕微鏡のうちの第2のものは、第1エリアに相当する、ただし2つのフィールドのうちの第2フィールドにある、エリア301内のフィーチャ・サイズを測定し、逆の場合も同じである。その結果、複数のSEMそれぞれのこれらの測定結果の平均値は、体系的なレチクル及び露光システムの変動の全く同じ影響を受け、これらの変動はもはやマッチング結果に影響を与えない。また、複数のSEMはそれぞれ各フィールド内のほとんど同じ位置にある各フィールド内の同じ数のフィーチャを測定するので、マッチング結果に対するフィールドごとの変動の影響も効果的に抑制される。
【0021】
複数のフィーチャはそれぞれの位置で測定することができ、個々の基板Wは、全てのフィールド10内にただ1つのタイプのフィーチャを与えられてもよく、或いは、様々なタイプのフィーチャ及び/又はフィーチャ・サイズの様々なフィールドを与えられてもよい。図示された実施例では、2つのフィールド101、102は、隣接しているように示されているが、これは必ずしもこうである必要はなく、間に間隔が置かれていてもよい。また、3つ以上のフィールドを測定する場合にも、フィールドごとの変動を抑制することができる。
【0022】
マッチング結果は、同じタイプのフィーチャ/間隔/幅に関するCD−SEMsの平均読み値の間の差である。
【0023】
新しい手順が0.36nmのような低い3σを有する一貫した測定結果になることは、80nmノードでのセルフマッチングによって実験的に(1つのSEMの結果を同じSEMによる第2の一組の測定結果と比較して)分かっている。2つのフィールド内のフィーチャがSEM1によって測定され、2つの隣接するフィールド内のフィーチャがSEM2によって測定される手順は、2.0nmのような高い3σのセルフマッチングで残余を有する。
【0024】
本明細書では、リソグラフィ装置のIC製造での使用について具体的に述べることがあるが、本明細書に記載されたリソグラフィ装置は、磁気ドメインメモリ(magnetic domain memories)、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッドなど用の集積光システムやガイダンス及び検出パターンの製造のような、他の用途を有してもよいことを理解されたい。そのような代替用途に関連して、本明細書中の用語「ウェハ」又は「ダイ」のどんな使用でも、それぞれ、より一般的な用語「基板」又は「ターゲット部分」と同義語と考えられることができることを当業者は理解するであろう。本明細書中で言及される基板は、露光の前又は後で、たとえばトラック(通常、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール)、計測ツール及び/又は検査ツール内で、処理されてよい。適切な場合は、本明細書中の開示は、そのような又は他の基板処理ツールに適用されることができる。さらに、基板は、たとえば、多層ICを生成するために何回も処理されてよく、その結果、本明細書中で使用される用語、基板はまた、複数の処理済み層をすでに含む基板を指してもよい。
【0025】
上記で、光リソグラフィに関連する本発明の実施例の使用について具体的に述べたが、本発明はリソグラフィの他の分野で使用されてもよいことが理解されるであろう。
【0026】
用語「放射線」及び「ビーム」は、(たとえば、ちょうど又はおよそ365、355、248、193、157又は126nmの波長を有する)紫外(UV)線、及び(たとえば、5nmから20nmの範囲の波長を有する)超紫外(EUV)線、並びに、イオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含む全てのタイプの電磁放射線を包含する。
【0027】
上記で本発明の特定の諸実施例が説明されてきたが、本発明は、説明されたのとは違う別の方法で実施されてもよいことが理解されるであろう。たとえば、本発明は、上記で開示された方法を記載した1つ以上の文字列の機械可読命令が入っているコンピュータ・プログラム、或いは、そのようなコンピュータ・プログラムを記憶しているデータ記憶メディア(たとえば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク)の形態を取ることができる。
【0028】
上記の説明は、例示を意図するものであって、限定を意図するものではない。したがって、添付の特許請求の範囲に記載された諸請求項の範囲を逸脱することなく、説明された本発明に変更が加えられてよいことは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】基板の上面を示す平面図である。
【図2】本発明の測定技法を示す図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【0030】
10 フィールド
20 エリア
30 エリア
40 エリア
50 エリア
101 第1フィールド
102 第2フィールド
201 エリア
301 エリア

【特許請求の範囲】
【請求項1】
予め決められたフィーチャ・サイズの予め決められたフィーチャをもつ複数のフィールドに照射された感光性層を有する基板を供給するステップと、
複数のCD計測ツールの第1のもので、前記基板上の第1フィールドの中の第1エリアにある前記フィーチャ・サイズを第1に測定するステップと、
前記複数のCD計測ツールの第2のもので、第2フィールドの第2エリアにある前記フィーチャ・サイズを第2に測定するステップであって、前記第2フィールドに関する前記第2エリアの位置が、前記第1エリアの前記第1フィールドに関する位置と同じであるステップと、
第1の測定と第2の測定の結果を比較して前記複数のCD計測ツール間に一貫した測定結果が存在するかどうか判定するステップと
を含む、複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果を検証する方法。
【請求項2】
前記第1CD計測ツールが前記第2フィールドの中の第3エリアにある前記フィーチャ・サイズを測定し、前記第3エリアが、前記第1エリアの前記第1フィールドに関する前記位置より、前記第2フィールドに関して異なる位置にある、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記第2CD計測ツールが第4エリアにある前記第1フィールド内の前記フィーチャ・サイズを測定し、前記第4エリアが前記第3エリアの前記第2フィールドに関する位置と同じ前記第1フィールドに関する位置にある、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記第1及び第2CD計測ツールがそれぞれ、前記第1及び第2フィールドの中の複数のエリア内の前記フィーチャ・サイズを測定し、前記第1CD計測ツールによって前記第1フィールドで測定された前記エリアが前記第2CD計測ツールによって測定されたエリアの前記第2フィールドに関する位置と同じ前記第1フィールドに関する位置にある、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
前記エリアがインターレースされる、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記2つのフィールドが隣接している、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記2つのフィールドの間に間隔が置かれている、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
複数のフィーチャが各エリアで測定される、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記複数のCD計測ツールが複数の走査電子顕微鏡又は複数のスキャッタロメータである、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
予め決められたフィーチャ・サイズの予め決められたフィーチャをもつ複数のフィールド内で照射された感光性層を有する基板を提供するステップと、
複数のCD計測ツールそれぞれを用いて、前記基板上の2つのフィールドのそれぞれの中の少なくとも2つのエリア内の前記フィーチャ・サイズを測定するステップと、
前記測定結果を比較して前記複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果が存在するかどうか判定するステップと
を含む、複数のCD計測ツール間の一貫した測定結果を検証する方法。
【請求項11】
前記複数のCD計測ツールの第1のものが、前記2つのフィールドの第1フィールドの第1エリア内の前記フィーチャ・サイズを測定し、前記複数のCD計測ツールの第2のものが、前記第1エリアと同じそのフィールドに関する位置にあるエリア内の、ただし前記2つのフィールドのうちの第2フィールド内の、前記フィーチャ・サイズを測定する、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
前記複数のCD計測ツールの第1のものが、前記2つのフィールドのうちの第1フィールドの第2エリア内の前記フィーチャ・サイズを測定し、前記複数のCD計測ツールの第2のものが、前記第2エリアと同じそのフィールドに関する位置にあるエリア内の、ただし前記2つのフィールドのうちの第2フィールド内の、前記フィーチャ・サイズを測定する、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
前記複数のCD計測ツールの連続するものが測定する前記少なくとも2つのエリアが、インターレースされる、請求項10に記載の方法。
【請求項14】
前記複数のCD計測ツールの第1のものが、前記2つのフィールドのうちの第1フィールド内の前記少なくとも2つのエリアのうちの第1エリアにある前記フィーチャ・サイズを測定し、前記複数のCD計測ツールのうちの第2のものが、前記第1エリアが前記第1フィールドに関するのと同じ又はほぼ同じ第2フィールドに関する位置にあるフィールド内の位置で、前記2つのフィールドのうちの第2フィールド内の前記フィーチャ・サイズを測定する、請求項10に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−57531(P2007−57531A)
【公開日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−225962(P2006−225962)
【出願日】平成18年8月23日(2006.8.23)
【出願人】(504151804)エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. (1,856)
【Fターム(参考)】