(57)【要約】アンダカット多層構造のモデルに基づいてシミュレート回折信号が生成される、放射に基づくツールを用いて取得された回折シグネチャ分析を利用した、アンダカット多層回折構造の計測のための方法。一方法においては、ライブラリとの比較が利用される。別の方法においては、回帰分析が利用される。アンダカットパラメータは、限界寸法及び材料要素を含め、モデルにおいて変更可能である。
2005523581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィプロセスを利用して半導体基板上に作成され且つ半導体計測において使用される回折構造のアンダカット多層モデルパターンを指定する方法であって
第一の層モデル構造を指定するステップと、
前記第一の層モデル構造上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で前記第一の層モデル構造を越えて延び、前記回折構造のアンダカットモデルパターンを生成する少なくとも一つの第二の層モデル構造を指定するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
半導体基板上に作成されたアンダカット多層回折構造のシミュレート回折信号を作成する方法であって、
第一の層モデル構造を指定するステップと、
前記第一の層モデル構造上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で前記第一の層モデル構造を越えて延び、アンダカットモデルパターンを画定する少なくとも一つの第二の層モデル構造を指定するステップと、
前記回折構造の前記アンダカットモデルパターンからシミュレート回折信号を生成するステップと、
を備える方法。
【請求項３】
半導体基板上に作成され且つ半導体計測において使用されるアンダカット多層回折構造のシミュレート回折信号のライブラリを作成する方法であって、
少なくとも一つの第一の層モデル構造を指定し、少なくとも一つの第二の層モデル構造が前記第一の層モデル構造上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で前記第一の層モデル構造を越えて延び、回折構造の第一のアンダカットモデルパターンを画定するステップと、
前記第一の層モデル構造又は前記第二の層モデル構造に関連する少なくとも一つのパラメータを変化させることで、回折構造の少なくとも一つの第二のアンダカットモデルパターンを指定するステップと、
前記多層回折構造の前記アンダカットモデルパターンの構成要素からシミュレート回折信号を生成するステップと、
を備える方法。
【請求項４】
半導体基板上に作成され且つ半導体計測において使用されるアンダカット多層回折構造のシミュレート回折信号のライブラリを作成する方法であって、
少なくとも一つの第一の層モデル構造を指定し、少なくとも一つの第二の層モデル構造がその上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で第一の層モデル構造を越えて延び、回折構造の第一のアンダカットモデルパターンを画定するステップと、
前記第一の層モデル構造又は前記第二の層モデル構造に関連する少なくとも一つのパラメータを変化させることで、回折構造の少なくとも一つの第二のアンダカットモデルパターンを指定するステップと、
前記多層回折構造の前記アンダカットモデルパターンの構成要素からシミュレート回折シグネチャを生成するステップと、
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップと、
前記回折構造の前記回折シグネチャを、前記回折構造の前記アンダカット多層モデルパターンの構成要素の前記シミュレート回折シグネチャと比較するステップと、
を備える方法。
【請求項５】
近接して一致するシミュレート回折信号を生成するモデルパターンに関連するパラメータを修正するステップを備える、請求項４記載の方法。
【請求項６】
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップは、放射源に基づくツールの使用を含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記放射源に基づくツールは、光源に基づくツールを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記光源に基づくツールは、入射レーザビームソースと、前記レーザビームの焦点を合わせ、ある程度の範囲の入射角度で走査する光学システムと、前記結果的に生じた測定角度に渡って前記結果的に生じた回折シグネチャを検出する検出器とを備える、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記光源に基づくツールは、角度分解スキャタロメータを備える、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記光源に基づくツールは、複数のレーザビームソースを備える、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
光源に基づくツールは、入射広域スペクトル光源と、前記光の焦点を合わせ、ある程度の範囲の入射波長で照射する光学システムと、前記結果的に生じた測定波長に渡って前記結果的に生じた回折シグネチャを検出する検出器とを備える、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記光源に基づくツールは、入射光源と、Ｓ及びＰ偏光の振幅及び位相を変化させるコンポーネントと、前記光の焦点を合わせ、ある程度の範囲の入射位相で照射する光学システムと、前記結果的に生じた回折シグネチャの前記位相を検出する検出器とを備える、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップは、固定角度、可変角度Θ、又は可変角度Φで動作する、広域スペクトル放射源に基づくツールソースを用いた位相測定を含む、請求項４記載の方法。
【請求項１４】
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップは、固定角度、可変角度Θ、又は可変角度Φで動作する、単一波長放射源に基づくツールソースを用いた位相測定を含む、請求項４記載の方法。
【請求項１５】
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップは、多数の個別の波長の放射源に基づくツールソースを用いた位相測定を含む、請求項４記載の方法。
【請求項１６】
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップは、反射回折シグネチャを取得するステップを含む、請求項４記載の方法。
【請求項１７】
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップは、透過回折シグネチャを取得するステップを含む、請求項４記載の方法。
【請求項１８】
前記回折構造の前記回折シグネチャは、鏡面反射次数回折シグネチャである、請求項４記載の方法。
【請求項１９】
前記回折構造の前記回折シグネチャは、高次数回折シグネチャである、請求項４記載の方法。
【請求項２０】
前記回折構造の多層モデルパターンの構成要素のシミュレート回折シグネチャを生成するステップは、コンピュータネットワーク上のリモートコンピュータへの提出を含む、請求項４記載の方法。
【請求項２１】
前記ステップの結果は、前記リモートコンピュータから検索されるか、前記リモートコンピュータによって戻される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
半導体基板上に作成されたアンダカット多層回折構造に関連する少なくとも一つのパラメータを決定する方法であって、
少なくとも一つの第一の層モデル構造を指定し、少なくとも一つの第二の層モデル構造がその上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で前記第一の層モデル構造を越えて延び、回折構造のアンダカットモデルパターンを画定するステップと、
前記多層回折構造の前記アンダカットモデルパターンからシミュレート回折シグネチャを生成するステップと、
半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップと、
前記回折構造の前記回折シグネチャを、前記回折構造の前記アンダカット多層モデルパターンの前記シミュレート回折シグネチャと比較するステップと、
前記アンダカット多層モデルパターンの前記第一の層モデル構造又は前記第二の層モデル構造に関連する少なくとも一つのパラメータを変化させ、最良一致モデルパターンを取得するために、回帰分析を利用するステップと、
を備える方法。
【請求項２３】
放射に基づくツールを用いて半導体基板上に作成されたアンダカット多層回折構造に関連する少なくとも一つのパラメータを測定する方法であって、
少なくとも一つの第一の層モデル構造を指定し、少なくとも一つの第二の層モデル構造がその上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で前記前記第一の層モデル構造を越えて延び、回折構造の第一のアンダカットモデルパターンを画定するステップと、
前記第一の層モデル構造又は前記第二の層モデル構造に関連する少なくとも一つのパラメータを変化させることで、回折構造の少なくとも一つの第二のアンダカットモデルパターンを指定するステップと、
前記多層回折構造の前記アンダカットモデルパターンの構成要素からシミュレート回折シグネチャを生成するステップと、
放射に基づくツールを用いて、半導体基板上の前記回折構造の回折シグネチャを取得するステップと、
前記多層回折構造の前記回折シグネチャを、前記回折構造のアンダカット多層モデルパターンの前記シミュレート回折シグネチャと比較し、近接して一致するシミュレート回折シグネチャを選択するステップと、
近接して一致するシミュレート回折シグネチャを生成する前記モデルパターンの検査により、前記多層回折構造に関連する少なくとも一つのパラメータを導くステップと、
を備える方法。
【請求項２４】
更に、近接して一致するシミュレート回折シグネチャを生成するモデルパターンに関連する一つ以上のパラメータを修正し、その前記シミュレート回折シグネチャを、前記回折構造の前記回折シグネチャと比較するステップを備える、請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本願は、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする２００２年４月１７日提出の米国仮特許出願第６０／３７３，４８７号「アンダカット回折格子構造の測定」の出願の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、計測学と、半導体、及びハードドライブ媒体を含むその他の薄膜媒体の製造におけるプロセス制御とに関し、特に、二重層を含むアンダカット多層回折構造のモデルパターンに関する。
【背景技術】
【０００３】
以下の説明では、多数の刊行物を（複数の）著者及び刊行年別に参照しており、特定の刊行物は、最近の刊行日であるため、本発明に対する従来技術とはみなされないことに留意されたい。こうした刊行物の説明は、本明細書において、より完全な背景として提示され、特許性の決定を目的とする、こうした刊行物が従来技術であることの承認としては解釈されない。
【０００４】
リソグラフィは、ウェーハ上に形成される集積回路と、フラットパネルディスプレイ、ディスクリードヘッド、及びその他とのような、半導体デバイスを製造するために使用される。例えば、リソグラフィは、空間的に変調された光を介して、マスク又はレチクル上のパターンを基板上のレジスト層に転送するのに使用される。その後、このレジスト層を現像し、露光したパターンをエッチングで取り去ること（ポジティブレジスト）又は残すこと（ネガティブレジスト）により、レジスト層に三次元画像パターンを形成する。しかしながら、フォトレジストリソグラフィに加えて、リソグラフィのその他の形態も利用されている。
【０００５】
半導体産業において使用されるリソグラフィの一形態では、ウェーハステッパが利用され、ウェーハステッパは、通常、縮小レンズ及び照明器と、エキシマレーザ光源と、ウェーハステージと、レチクルステージと、ウェーハカセットと、オペレータワークステーションとを含む。現在のステッパデバイスは、ポジティブ及びネガティブレジスト法を共に利用し、独自のステップアンドリピート形式又はステップアンドスキャン形式のいずれか或いは両方を利用する。半導体ウェーハ処理において、ウェーハ基板材料は、通常は特にドーピングと、酸化と、堆積と、リソグラフィと、エッチングと、化学機械研磨（ＣＭＰ）とを含んだ一連の処理ステップを受ける。こうしたステップにより、成形パターンが基板の表面に生じる。成形パターンは、通常、半導体デバイス構成要素であり、デバイスが機能するためには、精密許容差内で忠実に複製される必要がある。したがって、最終製品のデバイスで必須仕様を満足させるために、望ましいパターンがウェーハ表面上でどのくらい忠実に形成されているかを判定する必要がある。望ましいパターンの仕様内での形成は、立ち替わって、大部分がパラメータの関数である。形成済みパターンを測定するために、計測ツールが利用される。測定されたパターンは、次に、望ましいパターンと比較され、プロセスエンジニアは、直接的に、或いはコンピュータに基づくプロセス制御システムを用いて、望ましい仕様を満たすパターンを得るために、プロセスステップを調節する方法を判断する。
【０００６】
パターン面の測定は、限界寸法（ＣＤ）と、プロフィール特性と、その他のパラメータとを含む。一部の半導体計測機器は、パターン化表面を直接的に測定し、他の機器は、パターン化表面を推論する。直接測定ツールは、パターン形成を直接的に測定する手法を使用する。推論ツールは、パターンに関連する測定信号を生成し、その後、パターン形成を推論する。
【０００７】
直接測定ツールは、通常、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）と、原子間力顕微鏡と、その他の電子顕微鏡と、光学顕微鏡と、同様のデバイスとによるものである。しかしながら、ＳＥＭ計測は、０．１ミクロン未満の特徴を解像できるが、プロセスはコストが高く、高真空チャンバが必要であり、動作が相対的に低速であり、自動化が困難である。光学顕微鏡を利用可能だが、サブミクロン構造に必要な解像能力を有していない。
【０００８】
測定値を推論するツールの一つは、光学スキャタロメータである。その他の推論測定ツールは、偏光解析器と、反射率計と、一般には、任意の形態の電磁放射を利用した任意の分光回折に基づく手法とを含む。様々なスキャタロメータと関連デバイス及び測定値とを使用して、マイクロエレクトロニクス及びオプトエレクトロニクス半導体材料と、コンピュータハードディスクと、光ディスクと、微細研磨光学コンポーネントと、数十ミクロン乃至十分の一ミクロン未満の範囲の横寸法を有するその他の材料との微細構造を特徴付けることができる。例えば、Ａｃｃｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｉｎｃ．が製造販売するＣＤＳ２００スキャタロメータは、全自動非破壊的限界寸法（ＣＤ）測定及び断面プロフィール分析システムであり、米国特許第５，７０３，６９２号において部分的に開示されている。このデバイスは、１００ｎｍ未満の限界寸法の再現性のある解像が可能であり、同時に、断面プロフィールを決定し、層の厚さの評価を実行する。このデバイスは、単一の回折次数の強度を、照射光ビームの入射角度の関数としてモニタする。試料からの０次又は鏡面反射次数と、更に高い回折次数との強度の変化は、この方法によりモニタ可能であり、これによって、照射された試料ターゲットの特性を決定するのに有用な情報が提供される。試料ターゲットを作成するのに使用された処理が試料ターゲットの特性を決定するため、この情報は、プロセスの間接的なモニタとしても有用である。この方法は、半導体処理の文献において説明されている。スキャタロメータ分析のための多数の方法及びデバイスは、米国特許第４，７１０，６４２号と、第５，１６４，７９０号と、第５，２４１，３６９号と、第５，７０３，６９２号と、第５，８６７，２７６号と、第５，８８９，５９３号と、第５，９１２，７４１号と、第６，１００，９８５号と、第６，１３７，５７０号と、第６，４３３，８７８号とに記載されるものを含め、教示されており、これらはそれぞれ参照により本明細書に組み込むものとする。
【０００９】
スキャタロメータ及び関連デバイスは、様々な異なる動作方法を利用することができる。一方法では、単一の公知の波長のソースが使用され、入射角度Θは、決定された連続的な角度で変化させる。別の方法では、多数のレーザビームソースを利用し、それぞれを随意的に異なる入射角度Θにする。更に別の方法では、入射広域スペクトル光源を使用し、入射光を、ある程度の範囲の波長と、随意的に一定に維持した入射角度Θとにより照射する。広範な入射位相を生成する光学部品とフィルタとを利用する可変位相光コンポーネントも、結果的に生じる回折位相を検出する検出器と共に知られている。更に、光学部品及びフィルタを利用して、光の偏光をＳからＰコンポーネントに変化させる可変偏光状態光コンポーネントを利用することが可能である。更に、ターゲットエリアを中心に光源又はその他の放射源を回転させるか、或いは代替として、ターゲットを光源又はその他の放射源と相対的に回転させるようにして、入射角度を範囲Φで調節することが可能である。こうした様々なデバイスのいずれか、及びその組み合わせ又は置換を利用することで、周期構造の回折シグネチャを取得できることが知られている。
【００１０】
スキャタロメータデバイスに加えて、周期構造での反射又は透過が可能な光に基づくソースを使用して、検出器によって捕捉した光により、０次又はそれ以上の回折次数での回折シグネチャを決定できるその他のデバイス及び方法が存在する。こうしたその他のデバイスは、偏光解析器及び反射率計を含む。更に、例えばＸ線のような他の放射源を使用して、光に基づかない回折シグネチャを取得し得ることが知られている。
【００１１】
回折格子又はその他のターゲット周期構造は、通常、ウェーハ上のダイの内部で、公知のパターンで分散している。ＣＤは、回折格子からの回折シグネチャを、ＣＤに関する情報をもたらす回折格子シグネチャの理論モデルライブラリと比較することで決定してよい。実際の回折の測定結果は、ＣＤ値が導かれたモデルと比較される。回折格子又はその他の周期構造の光応答は、マクスウェル方程式から厳密にシミュレートできるため、最も一般的な方法は、モデルに基づく分析である。こうした手法は、測定散乱シグネチャを、理論モデルから生成されたシグネチャと比較することに依存する。微分モデルと積分モデルとの両方が探求されている。こうした回折モデルは計算集約的であるため、標準回帰手法は、現在のところ、一般には、回帰の性能による誤差を持ち込まずに利用することはできないが、誤差が小さい場合、或いは許容可能である場合には、回帰のアプローチが使用できる。しかしながら、一般に、モデルは、格子線の厚さ及び幅といった様々な格子パラメータの別個の反復に対応する一連のシグネチャを生成するために先験的に使用される。ある程度の範囲の値で全てのパラメータが反復される時に生じるシグネチャのセットは、シグネチャライブラリとして知られている。散乱シグネチャが測定される時には、最も近接した一致を求めるために、ライブラリとの比較が行われる。平均二乗誤差（ＭＳＥ）又は二乗平均平方根（ＲＭＳＥ）を最小化すること等、標準的なユークリッド距離尺度を使用して、最も近接した一致を特定する。測定シグネチャと最も近接して一致するモデル化シグネチャのパラメータは、測定シグネチャのパラメータとして取り出される。
【００１２】
Ｎｉｕ及びＪａｋａｔｄａｒの米国特許出願公報第２００２／００３５４５５号は、周期構造のシミュレート回折信号のライブラリを生成するために利用される、モデルに基づくシステムの典型的なものである。一般的方法において、ライブラリは、周期構造の仮定理論プロフィールに基づいており、周期構造の膜スタックの特性と、周期構造を形成するのに使用した材料の光学特性と、仮説的パラメータの仮定範囲と、ライブラリ構成要素を生成するのに使用した分解能と、その他とのようなパラメータを随意的に考慮に入れる。しかしながら、従来技術の典型である米国特許出願公報第２００２／００３５４５５号の方法は、周期構造の形状及びその他のパラメータを仮定することでプロセスを開始する。他の同様の開示は、米国特許出願公報第２００２／０１１２９６６号と、第２００２／０１３１０４０号と、第２００２／０１６５６３６号とを含む。
【００１３】
推論ツールは、通常、未知のパターンの回折信号を公知のパターンの測定回折信号又は仮説パターンから数学的に導いた回折信号と比較すること以外では、未知のパターンを測定すること、即ち、関連するＣＤ又はその他のパラメータを決定することができない。期待パターンを含む、或いは機器の正確さ及び任意の期待パターンの精度内にあるモデルパターンを含む、一組のモデルパターン及び対応する回折信号を設計することが知られている。測定信号の分析は、近接して一致する回折信号からのパターンとの比較に導かれ、結果として実際のパターン形成の推論をもたらす。
【００１４】
分析における主な問題は、関連パターンを決定することである。ユーザがパターンを描くグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様の方法を利用することができる。例えば、ＧＵＩは、望ましいパターンに組み込んでよい所定のパターンのセットをユーザに供給できる。ユーザは、各形状を作成する材料を指定してもよい。これにより、複雑なモデルパターンを構築し得る。提出時、モデルパターンは、物理的な合理性についてチェックする必要がある。モデルパターンのセットが望ましい場合、ユーザは、形状をどのように変えてよいか指定する必要がある。例えば、矩形は、幅及び高さにより指定される。モデルパターンセットを作成するために、ユーザは、幅及び高さの範囲と、範囲内での段階とを入力できる。
【００１５】
モデルパターン又はモデルパターンセットが決定されると、ここからモデル回折信号のライブラリを導いてよい。モデル信号ライブラリは、マクスウェル方程式を利用したモデルパターンのシミュレーションに基づいて構築される。シミュレーションは複雑になる場合があり、ＣＤと、関連ピッチと、焦点と、露出と、レジストタイプと、レジスト厚と、温度と、開口数と、基板組成と、材料組成と、その他とのような要素を含んでもよい。
【００１６】
単一のモデルパターンが提出された場合、利用される分析には、通常、何らかのタイプの誤差最小化アルゴリズムが組み込まれる。誤差とは、測定信号とモデル信号との間の差である。モデル信号は、モデルパターンと測定パターンが同じである場合にモデル信号と測定信号が同じになるように、モデルパターンから導かれる。誤差の最小化は、通常、分析アルゴリズムが誤差を計算し、その後、誤差と以前の誤差計算とを使用して新しいモデルパターンを生成する反復プロセスである。
【００１７】
例えば二層構造のような、多数の層を有する構造（多層構造）を作成することが知られている。例えば、米国特許第６，５３１，３８３号では、ＧａＮ緩衝層が配置され、ＧａＮ緩衝層上にｎタイプの半導体層が形成され、ｎタイプの半導体層上に電極構造が形成された基板で構成される半導体デバイスを開示している。電極構造は、チタン層と、チタン層上に形成されたアルミニウム層と、チタン層上に形成された白金層と、白金層上に形成された金層とを含む。電極構造は、これにより、区別可能な四つの異なる層を含む。米国特許第６，５０９，１３７号では、望ましい厚さの複合フォトレジスト層を形成するように積み重ねた「殆ど同じ」パターンのフォトレジスト薄層の方法を開示している。
【００１８】
したがって、構造は、二つ以上の層を有し得る。更に、上層と下層とが異なる材料で作成され、順番にウェーハ上を被覆する二層プロセスを使用することが知られている。上部フォトレジスト層は、パターン形成され、その後、下層がドライエッチングされる。上部のパターン化フォトレジスト層は、下層との組み合わせにおいて、厚い複合フォトレジスト層を形成する。更に別の例において、二層構造は、リードヘッド等のハードドライブメディア上に配置される。例えば、二層構造は、ハードディスクドライブ用の磁気抵抗（ＭＲ）及び巨大磁気抵抗（ヘッド）の製造中に形成される。プロセスの特定のステップでは、通常、リフトオフレジスト（ＬＯＲ）が、ＮｉＦｅ等の基板の最上部にある多層薄膜スタック上に配置される。ＬＯＲのプリベーキング後、構造は、結像レジストにより被覆され、続いて、結像レジストがプリベーキングされる。イメージング及びリフトオフレジストが露出される。現像プロセス中には、結像レジストが現像され、リフトオフレジストは、その特性に応じて、別個の処理ステップにおいて現像或いはエッチングしてよい。結果として生じた構造は、リフトオフレジスト層より大きなＣＤを備えた結像レジスト層を有する。
【００１９】
化学反応及び／又はイオン衝撃を介して表面から材料を除去するエッチングステップは、様々な材料で様々な結果を生み出すことが知られている。即ち、ウェーハ表面上の様々な材料は、様々なエッチング速度及び／又は様々なエッチング特性を経験し、結果としてアンダカットを発生させる。加えて、温度と、ガス流量と、ガス組成と、電源出力と、電力変調と、処理チャンバの真空のレベルと、エッチングプロセスの反応産物と、処理継続時間と、その他とのようなパラメータも、エッチングプロセスに影響する。したがって、多層又は二層構造において、材料の除去速度と、それによるストリップステップの結果とは、様々な層の様々な材料で変化する。したがって、正確な重ね合わせを想定しても、結果として生じる構造は、それでもなお、第一の層の材料が幅ａを有し、第二の層の材料が幅ｂを有し、ｂがａより大きいといった、不均一な幅を有する場合がある。通常、最上層又は層群が、下方の層よりも大きな幅を有するが、考えられる任意の幾何学的形状が可能である。
【００２０】
回折シグネチャを生成するために使用される従来技術のモデルでは、図１、２、及び３に図示したような単純な構造を利用してきた。図１は、最も単純なモデルであって、基板１６上に位置決めされた矩形構造１０、１０’、１０’’を表している。基板１６上に位置決めされた台形オーバカット構造１２、１２’、１２’’或いは基板１６上に位置決めされた台形アンダカット構造１４、１４’、１４’’のような、幾分複雑なモデルも利用される。一部の従来技術のモデルでは、米国特許第６，４８３，５８０号において開示されるように、構造の下にある膜の膜厚及び屈折率を考慮しているが、こうしたモデルは、それにもかかわらず、従来の単層矩形又は台形構造しか利用していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、実際に取得できる可能性のある構造の範囲を表し、こうした構造をより正確にモデル化するのに利用し得る、二層又は多層構造の周期構造モデルに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
一実施形態において、本発明は、半導体計測において使用する、半導体基板上に作成されたアンダカット多層回折構造のシミュレート回折信号のライブラリを作成する方法を提供する。方法は、
少なくとも一つの第一の層モデル構造を指定し、少なくとも一つの第二の層モデル構造がその上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で第一の層モデル構造を越えて延び、回折構造の第一のアンダカットモデルパターンを画定するステップと、
第一の層モデル構造又は第二の層モデル構造に関連する少なくとも一つのパラメータを変化させることで、回折構造の少なくとも一つの第二のアンダカットモデルパターンを指定するステップと、
多層回折構造のアンダカットモデルパターンの構成要素からシミュレート回折シグネチャを生成するステップと、
半導体基板上の回折構造の回折シグネチャを取得するステップと、
回折構造の回折シグネチャを、回折構造のアンダカット多層モデルパターンの構成要素のシミュレート回折シグネチャと比較するステップと、を利用する。
【００２３】
この方法において、近接して一致するシミュレート回折シグネチャを生成するモデルパターンに関連するパラメータは、より優れた又は最良の一致となるモデルパターンを決定するために修正できる。
【００２４】
方法の実行においては、半導体基板上の回折構造の回折シグネチャは、光源に基づくツール等、放射源に基づくツールの使用を含むことができる。光源に基づくツールは、入射レーザビームソースと、レーザビームの焦点を合わせ、ある程度の範囲の入射角度で走査する光学システムと、結果的に生じた測定角度に渡って結果的に生じた回折シグネチャを検出する検出器とを含む。したがって一実施形態において、光源に基づくツールは、角度分解スキャタロメータである。別の実施形態において、光源に基づくツールは、複数のレーザビームソースを含む。光源に基づくツールは、更に、入射広域スペクトル光源と、光の焦点を合わせ、ある程度の範囲の入射波長で照射する光学システムと、結果的に生じた測定波長に渡って結果的に生じた回折シグネチャを検出する検出器とを含む。この方法において、光源に基づくツールは、入射光源と、Ｓ及びＰ偏光の振幅及び位相を変化させるコンポーネントと、光の焦点を合わせ、ある程度の範囲の入射位相で照射する光学システムと、結果的に生じた回折シグネチャの位相を検出する検出器とを含む。
【００２５】
半導体基板上の回折構造の回折シグネチャを取得するステップは、固定角度、可変角度Θ、又は可変角度Φで動作する、広域スペクトル放射源に基づくツールソースを用いた位相測定を含むことができる。代替として、固定角度、可変角度Θ、又は可変角度Φで動作する、単一波長放射源に基づくツールソースを用いた位相測定にできる。更に、多数の個別の波長の放射源に基づくツールソースを用いた位相測定を含むことが可能であり、或いは、更に別の代替においては、反射回折シグネチャを取得すること又は透過回折シグネチャを取得することにできる。回折構造の回折シグネチャは、鏡面反射次数回折シグネチャ又は高次数回折シグネチャにしてよい。
【００２６】
回折構造の多層モデルパターンの構成要素のシミュレート回折シグネチャを生成するステップは、コンピュータネットワーク上のリモートコンピュータへの提出を含み、随意的に、結果はリモートコンピュータから検索されるか、リモートコンピュータによって戻される。
【００２７】
別の実施形態において、半導体基板上に作成されたアンダカット多層回折構造に関連する少なくとも一つのパラメータを決定する方法が提供され、方法は、ステップとして、
少なくとも一つの第一の層モデル構造を指定し、少なくとも一つの第二の層モデル構造がその上に位置決めされ、少なくとも一つの寸法で第一の層モデル構造を越えて延び、回折構造のアンダカットモデルパターンを画定するステップと、
多層回折構造のアンダカットモデルパターンからシミュレート回折シグネチャを生成するステップと、
半導体基板上の回折構造の回折シグネチャを取得するステップと、
回折構造の回折シグネチャを、回折構造のアンダカット多層モデルパターンのシミュレート回折シグネチャと比較するステップと
アンダカット多層モデルパターンの第一の層モデル構造又は第二の層モデル構造に関連する少なくとも一つのパラメータを変化させ、最良一致モデルパターンを取得するために、回帰分析を利用するステップと、を含む。
【００２８】
本発明の主な目的は、アンダカット多層パターン又はパターン群を利用して、随意的に多層回折構造の製造パラメータに基づいて、アンダカット多層回折構造に関連する回折シグネチャ又はその他の推論電磁測定パラメータのライブラリを提供することである。
【００２９】
本発明の別の目的は、一つ以上のアンダカット多層構造パターンを形成するためにグラフィックユーザインタフェースを利用して、回折シグネチャ又はその他の推論電磁測定パラメータのライブラリを構築のための方法を提供することである。
【００３０】
本発明の別の目的は、多層回折構造をモデル化したライブラリを利用して、アンダカット回折構造に関連するパラメータを決定又は測定する方法を提供することである。
【００３１】
本発明の別の目的は、モデル化アンダカット多層回折構造についてのリアルタイム回帰分析を利用して、アンダカット回折構造に関連するパラメータを決定又は測定する方法を提供することである。
【００３２】
本発明の別の目的は、０次又は鏡面反射回折次数或いは任意の高次数での、反射又は透過角度分解、可変波長、可変位相、可変偏光、或いは可変方向性回折、又はその組み合わせを一部として含む、回折構造を形成する任意の方法と、これにより得られた結果とアンダカット多層回折構造をモデル化したライブラリとの比較と、を利用して、回折シグネチャを取得することで、リソグラフィデバイスに関連するパラメータを決定又は測定する方法を提供することである。
【００３３】
本発明の別の目的は、０次又は鏡面反射回折次数或いは任意の高次数での、反射又は透過角度分解、可変波長、可変位相、可変偏光、或いは可変方向性回折、又はその組み合わせを一部として含む、回折構造を形成する任意の方法を利用し、その後、モデル化アンダカット多層回折構造に基づいたリアルタイム回帰分析を利用して、回折シグネチャを取得することで、リソグラフィデバイスに関連するパラメータを決定又は測定する方法を提供することである。
【００３４】
本発明の別の目的は、アンダカット多層回折構造をモデル化したライブラリを用いて、焦点、線量、又はその他のプロセスパラメータの関数として、リソグラフィデバイスに関連するパラメータを決定又は測定する方法及びデバイスを提供することである。
【００３５】
本発明の別の目的は、正又は負のいずれかの０次又は鏡面反射次数或いは任意の高次数の回折を含め、回折構造の任意の次数の回折シグネチャを用いて、アンダカット多層構造を含むリソグラフィデバイスに関連するパラメータを決定又は測定する方法及びデバイスを提供することである。
【００３６】
本発明の主な利点は、光学、ＳＥＭ、又は同様の顕微鏡計測ツールを使用することなく、アンダカット多層構造に関連するパラメータを測定できることである。
【００３７】
本発明の別の利点は、実際に作成された構造をモデル化したアンダカット多層回折構造に基づいて、構造のライブラリと、結果的に生じる回折シグネチャの対応ライブラリとの生成を可能にする方法を提供することである。
【００３８】
本発明のその他の目的と、利点及び新規の特徴と、適用性の更なる範囲とは、添付図面と併せて、以下の詳細な説明において一部が述べられており、一部は以下を調べることにより当業者に明らかとなり、或いは、本発明の実施によって学習し得る。本発明の目的及び利点は、付記する請求項において特に指摘する手段及び組み合わせを用いて実現及び達成し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本願で説明するように、アンダカット多層デバイスの最下層の限界寸法を決定及び定量化するために、スキャタロメトリと、その拡張として、本明細書で説明するようなその他の放射源に基づくツールとを利用可能な、方法及びデバイスが提供される。これは、アンダカット二層デバイスに関連するパラメータを測定する特定の用途を有する。本発明は、更に、アンダカット多層デバイスのためのアンダカット多層モデル構造、或いはアンダカット二層デバイスのためのアンダカット二層モデルといった、仮定的に作成された実際の構造に基づくモデルアンダカット構造を提供する。
【００４０】
本発明は、二層デバイス、即ち、二つの別個の層が存在し、一定の構造がこうした二つの構成要素を有するようになるデバイスにおいて、特に有用である。しかしながら、本発明は、多層デバイスのような二つ以上の層を含むデバイスにも応用され、二層は多層の一タイプと理解される。
【００４１】
本発明の実施においては、測定回折シグネチャが取得される。測定回折シグネチャは、本明細書で画定するようなモデル構造又はスタックのシミュレーション又は複数のシミュレーションに基づいて、シミュレートされた或いは理論的に生成された回折シグネチャと比較される。これにより、構造又はスタックのプロフィールを決定できる。
【００４２】
二層アンダカットスタック又は構造は、基礎を成す薄膜の有無を問わず、回折格子を形成し、回折シグネチャを取得するのに適した周期配列として製造することが可能である。各構造は、最終的なプロセススタックを模倣するように設計できる。放射は、スタックと基礎を成す薄膜とを通過して、後方に反射されるか、透過するか、或いは、これら二つの組み合わせとなる。最上層を通って第二の層へ伝播する放射の能力により、各層の幅及び一般的なプロフィールを特徴付けることができる。これは、ディスクヘッド製造中のアンダカットプロセスの制御が非常に重要であるディスクストレージ産業にこいて、特に重要である。下の図４乃至９では、アンダカットスタックの特徴付けに使用可能ないくつかのモデルを提示している。図１０は、底部格子層の下方ＣＤを変化させた際の様々なサンプル回折シグネチャを提示している。
【００４３】
本発明について更に説明を進める前に、以下の定義を行う。
【００４４】
リソグラフィデバイスとは、パターンを基板及び随意的に基板内部へ転送するために、マスク等の画像を利用する任意のデバイスを指す。したがって、これはフォトレジストリソグラフィ等の従来の光学リソグラフィだけでなく、その他のリソグラフィの方法を含む。フォトリソグラフィとも呼ばれるフォトレジストリソグラフィでは、回路パターンをマスク又はレチクルと呼ばれるマスタ画像からウェーハへ転送するために、光学的方法が使用される。このプロセスでは、レジストと呼ばれる一つ以上の専用の材料が、回路を作成するウェーハ上にコーティングされる。レジストコートは、必要に応じて付加され、ウェーハは、必要に応じて、ソフトベーク等により更に処理される。ポジティブ又はネガティブのいずれかのフォトレジスト材料を利用してよい。ポジティブレジストは、通常、レジスト現像剤として使用される化学物質において不溶性だが、露光することで溶解性となる。ネガティブレジストは、通常、レジスト現像剤として使用される化学物質において溶解性だが、露光することで不溶性となる。レジストの一部の範囲を選択的に露光させ、他の部分を露光させないことで、回路又はその他の構造のパターンが、レジスト膜において形成される。光学リソグラフィにおいて、選択的露光は、マスクを結像すること、通常は、マスク上を光で照射し、透過した画像をレジスト膜上に投射することによって達成される。
【００４５】
本発明において参照するリソグラフィデバイスは、ウェーハステッパとしても知られるステッパを含み、ステッパは、回路又はその他の構造の画像をフォトマスクからレジストコーティングウェーハ上へ投射するのに使用される。ステッパは、通常、縮小レンズ及び照明器と、エキシマレーザ光源と、ウェーハステージと、レチクルステージと、ウェーハカセットと、オペレータワークステーションとを含む。ステッパは、ポジティブ及びネガティブレジスト法を共に利用し、ステップアンドリピート形式又はステップアンドスキャン形式のいずれか或いはその組み合わせを利用する。本発明の一方法においては、リソグラフィデバイスを用いて一連の多層周期構造が作成されたウェーハ又はその他の基板が利用される。多層周期構造の一形態は、入射照明に対する屈折率の周期的な変化を生成する、リソグラフィ手段によって作成された任意の構造又は画像を含む回折格子である。こうした反射率における変化は、物理的な差異又は化学的な差異によるものにしてよい。物理的な差異は、通常の刻み目が付いた光学回折格子のような、空気と結合して一つの屈折率を有する材料、或いは異なる材料に結合された材料を利用すること等、フォトレジスト又はその他のリソグラフィにより生成された変化を含む。化学的な差異は、レジストがまだ現像されていないフォトレジスト露光済み回折格子を有するウェーハを含む。この場合、レジストは全て存在しているが、露光した部分は、露光していないレジスト部分とは異なる屈折率を有し、これにより、レジストにおける屈折率の周期的な変化で構成された回折格子が形成される。周期的な差異は、構造的又は化学的要素の周期性によって得られる。したがって、これは、一連の平行線で構成される従来の回折格子だけでなく、ポスト又はホールの三次元配列といった格子を含み、この場合、Ｘ方向及びＹ方向の両方における周期性が存在する。したがって、回折格子は、フォトレジスト格子と、エッチングされた膜スタック格子と、金属格子と、この技術で公知の他の格子とを含む。周期構造の幅及びピッチは、主にリソグラフィデバイスの分解能に応じて、任意の実現可能なサイズにしてよい。
【００４６】
本発明の実施において、周期構造は、回折シグネチャを生成するために使用される。回折シグネチャは、スキャタロメータ、偏光解析器、又は反射率計といった、多数の機器のいずれかによって生成できる。回折シグネチャを生成するために放射を利用する任意のデバイスは、本明細書において、放射源に基づくツールと呼ばれる。通常は、光源に基づくツールのような、可視光放射源に基づくツールが利用されるが、放射源は、可視光放射以外のものにしてもよく、したがって、Ｘ線ソースにより得られるような放射を含め、任意の形態の電磁放射にしてよい。一実施形態において、回折シグネチャは、反射の形態で形成され、この場合は、光等の放射が反射される。したがって、回折シグネチャは、角度分解スキャタロメータを用いて生成してもよく、この場合は、単一の公知の波長ソースが使用され、入射角度Θは、画定された連続的な範囲で変化させる。結果として生じた回折シグネチャは、入射及び反射角度Θに対してプロットした光の強度を有してよい。
【００４７】
別の方法では、多数のレーザビームソースを利用し、それぞれを随意的に異なる入射角度Θにする。更に別の方法では、入射広域スペクトル光源を使用し、この入射光を、ある程度の範囲の波長と、随意的に一定に維持した入射角度Θとにより照射する。広範な入射位相を利用する可変位相光源も、結果的に生じる回折位相を検出する検出器と共に知られている。ＳからＰコンポーネント又はＰからＳコンポーネントへの偏光の範囲を利用する可変偏光光源も知られている。更に、回折格子を中心に光源を回転させるか、或いは代替として回折格子を光源に対して回転させるようにして、入射角度を範囲Φで調節することが可能である。こうした様々なデバイスのいずれか、及びその組み合わせ又は置換を利用することで、サンプルターゲットの回折シグネチャを取得できることが知られている。一般に、検出された光度は、入射角度Θ、入射光の波長、入射光の位相、掃過角度Φ、又はその他といった、少なくとも一つの可変パラメータに対してプロットされる。回折シグネチャは、０次数又は鏡面反射回折次数を表してもよく、これより高い任意の回折次数を表してもよい。更に、放射源に基づくツールのコンポーネントとしてＸ線放射源を使用すること等により、回折シグネチャを生成するために、透過形態を利用することもできると考えられる。
【００４８】
本発明の一実施形態では、ウェーハが提供され、ウェーハ上には一連のダイが配置される。各ダイは、通常、ステッパ等のリソグラフィデバイスの露光領域を表すウェーハの部分を表している。ステップアンドリピートシステムでは、シャッタが開いた時に、露光対象のマスク又はレチクルの全面積が照射され、これにより、ダイの露光領域全体を同時に露光させる。ステップアンドスキャンシステムでは、シャッタが開いた時に、レチクル又はマスクの一部のみ、したがって、ダイの露光領域の一部のみが露光される。いずれの場合でも、レチクル又はマスクは、回折格子セットが生成されるように移動させてよく、この回折格子セットは、一連の、随意的に焦点が異なった、異なる回折格子で構成され、これにおいて、格子は二層等の多層構造となる。回折格子セットは、一連の同じ回折格子で構成すること、或いは、焦点、線量、又はその他といった一つ以上のプロセスパラメータが変化する一連の回折格子で構成することもできる。ウェーハ上のダイ毎に、線量の範囲又は焦点設定の範囲、或いはその両方といった、一つ以上のプロセスパラメータを変化させることもできる。従来的には、線量又は焦点を一定の増分ステップで変化させ、これにより、その後の分析を容易にする。したがって、焦点は、例えば、画定された範囲において、５０乃至１００ｎｍステップで変化させ、線量な、例えば、画定された範囲において、１又は２ｍＪの増分で変化させてよい。
【００４９】
回折構造は、通常、望ましい回折格子の望ましい形状、サイズ、及び構成に対応した不透明及び透明エリアを備えたマスクを作成することにより、レジスト材料において作成される。その後、放射源を、マスクの一方の側に当て、これにより、マスクの形状及びスペースをレジスト層に投射し、このレジスト層はマスクの反対側に位置する。一つ以上のレンズ又はその他の光学システムを、マスクとレジスト層との間に挿入してよく、更に随意的に放射源とマスクとの間に挿入してもよい。放射に晒す時、或いはレジスト内での変化を発生させるのに十分なレベルで励起させる時、レジスト内には潜像が形成される。潜像は、レジスト材料内の化学変化を表し、レジスト層の反射率の変化を発生させるため、上で述べたような回折シグネチャを生成するために利用してもよい。その後、第二のレジスト層を付加し、露光ステップを繰り返してもよい。
【００５０】
一実施形態において、レジスト内に潜像を有するウェーハには、追加的な化学反応を駆動するために、或いはレジスト層内のコンポーネントを拡散させるために使用される、露光後ベーク処理を施してもよい。更に別の実施形態において、レジストは、現像プロセス、随意的には化学現像プロセスによって現像してもよく、これによりレジストの一部分は除去され、こうした一部分はポジティブレジスト又はネガティブレジストのどちらが利用されたかによって決定される。この現像プロセスは、エッチングプロセスとも呼ばれ、結果として、レジスト層と、随意的には、こうしたレジスト層が配置される他の膜等の基板材料とに、エッチングエリア又はスペースが生じる。
【００５１】
本発明の方法及びデバイスでは、実際の回折格子は、露光させて現像しなくてもよく、或いは代替として、現像してもよい。同様に、上記は回折格子を生成する従来の方法を全般的に説明しているが、位相シフトマスク、電子ビーム露光を含む様々な放射源のいずれか、及びその他の使用を含め、任意のプロセス方法ステップを利用してもよい。任意のプロセス方法ステップのためには、本明細書で説明したように、こうしたステップをモデル化することのみが必要であることは容易に理解し得る。
【００５２】
本発明の一実施形態では、アンダカット多層回折構造の理論ライブラリと、回折シグネチャ等の対応するシミュレート又は理論回折シグネチャとが生成され、理論アンダカット多層回折構造に基づく理論回折シグネチャは、測定回折シグネチャと比較される。これは、任意の数の異なる方法で実行してよい。アプローチの一つでは、理論出力信号の実際のライブラリが、変数に割り当てたパラメータに基づいて生成される。このライブラリは、回折シグネチャの実際の測定の前に生成してもよく、或いは、測定回折シグネチャを理論回折シグネチャに一致させるプロセスにおいて生成してもよい。
【００５３】
したがって、本明細書での使用において、理論ライブラリは、測定回折シグネチャから独立して生成されるライブラリと、最良の一致を決定するために変化させたパラメータ構造との反復比較により、測定アンダカット多層構造のジオメトリの理論上の「最善の推測」、及び結果的に生じる理論回折シグネチャの計算に基づいて生成されるライブラリとの両方を含む。このライブラリは、基準セット内の他の信号からの補間を介して正確に表現し得る信号を除去することで、随意的に切り詰めてもよい。ライブラリのインデックスは、一つ以上のインデックス関数により各シグネチャを相関させ、その後、相関の大きさに基づいてインデックスを順序付けることで、同様に生成できる。
【００５４】
このタイプのライブラリの構築又は生成と、ライブラリを最適化するための方法とは、この技術において周知である。アプローチの一つでは、回折シグネチャ等、回折構造の予測光信号特性を、回折構造パラメータの関数として計算するために、マクスウェルの方程式に基づく厳密な理論モデルが利用される。このプロセスでは、回折構造パラメータの試験値のセットが選択される。その後、こうした値に基づいて、回折構造のコンピュータで表現可能なモデルが、光学材料及びジオメトリを含め、構築される。回折構造と放射の照射との間の電磁相互作用は、予測回折シグネチャを計算するために、数値によりシミュレートされる。様々な一致最適化アルゴリズムのいずれかを利用して、測定及び予測回折シグネチャ間の不一致を最小化し、これにより最良の一致を取得する反復的に繰り返されるプロセスにより、回折構造パラメータ値を調整してもよい。米国公開特許出願第ＵＳ２００２／００４６００８号では、構造の特定のためのデータベース法の一つを開示しており、一方、米国公開特許出願第ＵＳ２００２／００３８１９６号では、別の方法を開示している。同じように、米国公開特許出願第ＵＳ２００２／０１３５７８３号では、様々な理論ライブラリアプローチを開示しており、米国公開特許出願第ＵＳ２００２／００３８１９６号も同様である。
【００５５】
この技術において周知であるモデルパターンからのライブラリの生成は、特に米国特許出願第２００２／００３５４５５号、第２００２／０１１２９６６号、第２００２／０１３１０４０号、第２００２／０１３１０５５号、及び第２００２／０１６５６３６号といった、多数の参考文献において開示されている。こうした方法の初期の参考文献は、R. H. Krukar、S. S. H. Naqvi、J. R. McNell、J. E. Franke、T. M. Nismczyk、及びD. R. Hush「エッチングされたシリコン格子の計測のための新たな回折手法」ＯＳＡ年次大会テクニカルダイジェスト（アメリカ光学会、ワシントンＤＣ、１９９２）、Ｖｏｌ．２３、ｐ．２４と、R. H. Krukar、S. M. Gaspar、及びJ. R. McNell「散乱光を使用したウェーハ検査及び限界寸法推定」文字認識及び工業検査におけるマシンビジョンの応用、Donald P. D'Amato, Wolf-Ekkehard Blanz, Byron E. Dom, Sargur N. Srihari編、Proc SPIE, 1661, pp 323-332 (1992)とを含む。
【００５６】
リアルタイム回帰分析を含め、その他の一致のためのアプローチを同様に利用してもよい。こうした方法は、この技術において公知であり、アンダカット多層回折構造における置換等のモデルの置換に基づいて、回折シグネチャのような、「最も適合する」理論回折信号を決定するために利用してよい。反復回帰として一般に説明される手法では、一つ以上のシミュレート回折シグネチャを、測定回折シグネチャと比較し、これにより、誤差信号の差を形成し、その後、別のシミュレート回折信号を計算し、測定回折シグネチャと比較する。このプロセスは、誤差が指定された値に低減されるまで、即ち、回帰されるまで、繰り返し又は反復される。反復回帰の一方法は、非線形回帰であり、随意的に「リアルタイム」又は「オンザフライ」モードで実行してよい。当業者によく知られている様々な反復回帰アルゴリズムを、モデル構造プロフィールに基づいたシミュレート回折シグネチャとの比較を介して、測定回折シグネチャの解釈に応用してよい。
【００５７】
アンダカット多層パターンに関連するパラメータに加えて、理論ライブラリにおいて利用し得る回折構造パラメータは、モデル化し得る任意のパラメータを含み、格子の周期と、構造の様々な層のパラメータを含む、構造の材料パラメータと、構造の下の膜の膜厚及び屈折率といった、構造が配置される基板の材料パラメータと、指定位置でのＣＤ、構造及び基板の相対的寄与を加重した値、又はその他といった、様々な加重値又は平均値とを含む。
【００５８】
図４は、本発明において使用する単純なケースのモデル構造を提示している。図４において、基板１６は、例えば、ウェーハ基板であり、Ａｌ２Ｏ３等の薄膜１８が上に配置される。図示した二層構造は、二つの層で構成され、第一の層２２、２２’、２２’’はＰＭＧＩに基づくリフトオフレジスト等であり、その上に結像レジスト等の第二の層２４、２４’、２４’’が位置決めされる。この場合、第一の層２２、２２’、２２’’と第二の層２４、２４’、２４’’との両方が矩形の断面を有し、第二の層２４、２４’、２４’’の幅（ＣＤ）は、第一の層２２、２２’、２２’’の幅よりも大幅に大きい。モデル化の目的から、ライブラリは、第二の層２４、２４’、２４’’の幅に対する第一の層２２、２２’、２２’’の幅の比が可能と判断された範囲で変化するように構成できる。増分としては、こうしたモデル構造に由来する回折シグネチャ等のシミュレート又は理論回折信号に基づく必要な一致能力を提供するようなものが要求される。同様に、第一の層２２、２２’、２２’’及び第二の層２４、２４’、２４’’の両方のそれぞれの高さは、可能と判断された範囲で変化させることが可能であり、第二の層２４、２４’、２４’’に対する第一の層２２、２２’、２２’’の比は、同じく必要に応じた増分で、同様に変化させることができる。
【００５９】
図５は、基板１６上に位置決めされた矩形の第一の層２６、２６’、２６’’上に位置決めされる台形の第二の層２８、２８’、２８’’を提示している。ここでも、第一の層２６、２６’、２６’’及び第二の層２８、２８’、２８’’のそれぞれの幅及び高さは、絶対的に、更には比を介して、変化させることができる。しかしながら、第二の層２８、２８’、２８’’の台形の形状を形成する内角も、台形の形状が可能と判断された範囲で変化するように、変化させることができる。
【００６０】
図６は、基板１６上に位置決めされた、薄膜１８上に位置決めされた、薄膜２０上に位置決めされた、矩形の第一の層３０、３０’、３０’’上に位置決めされた、丸い上隅部を含む追加的なプロフィールの特徴を有する台形の第二の層３２、３２’、３２’’を提示している。図５の場合のように、第一の層３０、３０’、３０’’及び第二の層３２、３２’、３２’’のそれぞれの幅及び高さは、絶対的に、更には比を介して、変化させることが可能であり、第二の層３２、３２’、３２’’の台形の形状を形成する内角も変化させることができる。しかしながら、第二の層３２、３２’、３２’’の丸い上隅部も、隅部が円弧、楕円弧、又はその他の幾何学的形状として丸くできるように、更に変化させることが可能であり、同様に、円、楕円、又はその他の幾何学的形状は、曲率が可能と判断された範囲で、こうしたモデル構造に由来する回折シグネチャ等のシミュレート又は理論回折信号の生成に関連して、変化させることができる。
【００６１】
図７は、第一の層３４、３４’、３４’’と第二の層３６、３６’、３６’’との間の追加的なインタフェースモデリングを備えた、図６と同様のモデル構造を表している。図８は、第一の層３８、３８’、３８’’と第二の層４０、４０’、４０’’との間の追加的なインタフェースモデリングを備えた、同じく図６と同様の別のモデル構造を表している。それぞれの場合において、上で説明したパラメータの全てを変化させることが可能であり、追加的なインタフェースモデリングを、同様のパラメータで変化させることができる。図９は、同じく第一の層４２、４２’４２’’と第二の層４４、４４’、４４’’との間の追加的なインタフェースモデリングを備え、第一の層４２、４２’４２’’の複合形状を発生させる、図６と同様だが薄膜２０が除外されたモデル構造を開示している。
【００６２】
図１０は、図４乃至図９のいずれかのような、二層モデル構造の基礎を成すＣＤにおける変化によるシミュレート回折シグネチャ応答を表しており、限定的に関連するモデルにおける比較的小さな変化が、ここではシミュレート又は理論回折シグネチャ応答であるシミュレート回折信号応答における差異をどのように発生させ、より精度が高く正確な一致を生成できるようになるかを示している。図１０において、ＣＤ１、ＣＤ２、及びＣＤ３は、例えば、アンダカットの量が変更されている等、（例えば図４の第一の層２２、２２’、２２’’のような）第一の層の限界寸法が変更されている点においてのみ異なっている。したがって、例えば、アンダカットの様々な量は、断面ＳＥＭ又は集束イオンビームといった、これまで利用されてきた破壊的計測手法を利用する必要なく、容易にモデル化できる。したがって、アンダカットである第一の層のＣＤにおける何らかの変化は、回折シグネチャ等の回折信号における有意の変化を発生させるため、多層構造の計測に利用し得る。
【００６３】
図１０において、回折シグネチャは、入射角度０°乃至４７°でのＳ偏光の角度応答としてプロットされている。しかしながら、固定角度、可変角度Θ、又は可変角度Φで動作する任意の形態のスペクトル放射源に基づくツールソース、反射回折シグネチャ、透過回折シグネチャ、鏡面反射次数回折シグネチャ、又は高次数回折シグネチャの使用を含め、シミュレート又は理論回折信号又はシグネチャを決定する他の関連する方法からも、同様の結果が得られる。
【００６４】
本発明の方法は、任意のアンダカット二層回折構造を含め、任意のアンダカット多層回折構造で利用してよい。一実施形態において、方法は、ハードディスクリードヘッドの計測に利用される。こうしたヘッドは、通常、基板層上に堆積させた少なくとも二層の構造を利用し、基板は通常金属であり、二重層の上層及び下層のレジストは、差別的に除去され、上層は少なくとも一つの寸法において、底層のＣＤより大きなＣＤを有するようになり、これによりアンダカットが定められる。通常、結果的に生じた構造は、その後の金属堆積のためのマスクとして利用され、金属堆積後に残存レジストを除去することで、「階段」形状を有する金属構造が残る。本明細書で説明した方法は、現像済みレジスト構造の計測に利用できる。したがって、方法は、ＧＭＲ又はトンネルＭＲ等の様々なＭＲ技術と、非磁性半導体−金属複合リードヘッドのために利用されるもの等の代替技術とを制限なく含む、応用可能な任意のタイプのリードヘッドジオメトリで利用してよい。
【００６５】
別の実施形態において、本明細書で開示した方法は、フォトマスクの計測において使用してよい。例えば、特定のマスクでは、ガラス又は石英等の基板上に堆積させた、クローム等の金属を利用し、その後、基板がエッチングにより部分的に取り除かれ、結果として、アンダカット二層構造が生じる。関連する実施形態では、様々な位相シフトマスク及びレチクルが、アンダカット構造を利用し、アンダカットに重なる部分は、位相シフトに関連する減衰又は周波数倍化を示す。したがって、本明細書で開示した方法は、こうしたデバイスがアンダカット二層又は多層構造を利用することのみを条件として、マスク又はレチクルの品質管理試験のために使用してよい。
【００６６】
以上、これらの好適な実施形態を特に参照して本発明を詳細に説明してきたが、他の実施形態も同様の結果を達成し得る。本発明の変更及び変形は、当業者にとっては自明であり、こうした全ての変形例及び等価物は、付記する特許請求の範囲に包含される。引用した全ての参考文献、出願、特許、及び刊行物の開示内容全体は、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
添付図面は、本明細書に組み込まれてその一部を形成すると共に、本発明の一つ以上の実施形態を例示して説明と併せて本発明の原理を明らかにするものである。これらの図面は、本発明の一つ以上の好適な実施形態を例示する目的のみを有し、本発明を限定するものではない。
【図１】基板１６上に位置決めされた従来技術のモデル矩形構造１０、１０’、１０’’を示す図
【図２】基板１６上に位置決めされた従来技術のモデル台形オーバカット構造１２、１２’、１２’’を示す図
【図３】基板１６上に位置決めされた従来技術のモデル台形アンダカット構造１４、１４’、１４’’を示す図
【図４】二層基板上に位置決めされたアンダカット二層モデル矩形構造の模式図
【図５】基板上に位置決めされたアンダカット二層モデル台形及び矩形構造の模式図
【図６】三層基板上に位置決めされた、矩形の第二の層上に追加的なプロフィールの特徴を備えた台形最上層を有するアンダカット二層モデル構造の模式図
【図７】三層基板上に位置決めされた、矩形の第二の層上に追加的なプロフィールの特徴と追加的なインタフェースモデリングとを備えた台形最上層を有するアンダカット二層モデル構造の模式図
【図８】三層基板上に位置決めされた、追加的なインタフェースモデリングを備えた矩形の第二の層上に、追加的なプロフィールの特徴を備えた台形最上層を有するアンダカット二層モデル構造の模式図
【図９】二層基板上に位置決めされた、複合形状の第二の層上に追加的なプロフィールの特徴と追加的なインタフェースモデリングとを備えた台形最上層を有するアンダカット二層モデル構造の模式図
【図１０】入射角度０°乃至４７°でのＳ偏光の角度応答である数字をプロットした、アンダカット二層構造の底層のＣＤにおける変化によるサンプル回折シグネチャ応答を示す図
【図１】
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【図２】
2005523581.tif 000004
【図３】
2005523581.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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