(57)【要約】本発明は、一般的に、半導体素デバイス上の構造の寸法を測定するために使用される、非破壊光波測定に基づいた測定学ツール（７４）を較正する方法および構造に関する。ある実施形態の１つにおいては、この方法は、非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、ウェーハ（３１）上に形成された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを測定するステップと、非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、このウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップと、この少なくとも１つのグレーティング構造（６０）の測定に基づいて、測定された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを修正するステップと、を含む。さらなる実施形態においては、この方法は、ウェーハ（３１）上に複数の製品構造を形成するステップと、このウェーハ（３１）上に複数のグレーティング構造（６０）（このグレーティング構造（６０）の各々は、それぞれがターゲット・クリティカルディメンションを有している複数の構造（３８Ａ）を有しており、これにより、そのグレーティング構造（６０）のクリティカルディメンションを定義する。このグレーティング構造（６０）のそれぞれは、異なるクリティカルディメンションを有している。）を形成するステップと、非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、複数の製品構造のうちの少なくとも１つのクリティカルディメンションを測定するステップと、少なくとも１つのグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つの構造の測定されたクリティカルディメンションを決定すべく、非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップと、少なくとも１つのグレーティング構造（６０）上の少なくとも１つの構造（３８Ａ）の測定されたクリティカルディメンションと、この少なくとも１つのグレーティング構造（６０）上の構造（３８Ａ）のターゲット・クリティカルディメンションとの比較に基づいて、少なくとも１つの製品構造の測定されたクリティカルディメンションを修正するステップと、を含む。
2005521261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、ウェーハ（３１）上に形成された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを測定するステップと、
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップと、
前記少なくとも１つのグレーティング構造（６０）の前記測定に基づいて、前記少なくとも１つの製品構造の前記測定されたクリティカルディメンションを修正するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、ウェーハ（３１）上に形成された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを測定するステップにおいて、
前記製品構造は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造および電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップにおいて、
前記複数のグレーティング構造（６０）の各々は、異なるクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０）の１つ目は、第１サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０）の少なくとも１つは、前記第１サイズよりも大きい第２サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０）の残りは、前記第１サイズよりも小さいクリティカルディメンションを有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップにおいて、
前記グレーティング構造（６０）の前記クリティカルディメンションは、一定の増加量分だけ互いに異なる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップは、
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する５つのグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップにおいて、
前記グレーティング構造（６０）のそれぞれの前記クリティカルディメンションは、前記グレーティング構造（６０）を含む構造（３８Ａ）のクリティカルディメンションによって定義される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
ウェーハ（３１）上に複数の製品構造を形成するステップと、
前記ウェーハ（３１）上にそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０）を形成するステップであって、この複数のグレーティング構造（６０）の各々は、ターゲット・クリティカルディメンションをその各々が有する複数の構造（３８Ａ）を有しており、これによってそのグレーティング構造（６０）のクリティカルディメンションが定義されるステップと、
非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記複数の製品構造のうちの少なくとも１つのクリティカルディメンションを測定するステップと、
前記少なくとも１つのグレーティング構造（６０）の少なくとも１つの構造（３８Ａ）の測定されたクリティカルディメンションを決定すべく、前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、複数のグレーティング構造（６０）のうちの少なくとも１つを測定するステップと、
前記少なくとも１つのグレーティング構造（６０）上の少なくとも１つの構造（３８Ａ）の測定されたクリティカルディメンションと、前記少なくとも１つのグレーティング構造（６０）上の前記構造のターゲット・クリティカルディメンションとの比較に基づいて、少なくとも１つの製品構造の測定されたクリティカルディメンションを修正するステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
ウェーハ上に複数の製品構造を形成するステップにおいて、
前記複数の製品構造は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造、電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記複数のグレーティング構造の各々は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造、電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のグレーティング構造は、一定の増加量分だけ互いに異なる、異なるクリティカルディメンションを有する、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記複数の製品構造のうちの少なくとも１つのクリティカルディメンションを測定するステップにおいて、
前記複数の製品構造は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造、電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のグレーティング構造（６０）の１つ目は、第１サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０）の少なくとも１つは、前記第１サイズよりも大きい第２サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０）の残りは、前記第１サイズよりも小さいクリティカルディメンションを有する、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
前記ウェーハ（３１）上に複数のグレーティング構造（６０）を形成するステップは、前記ウェーハ（３１）上に少なくとも５つのグレーティング構造（６０）を形成するステップを含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、半導体製造技術に関し、より詳しくは、半導体デバイス上の構造の寸法を測定するために使用される、非破壊光波測定（scatterometry）に基づいた測定ツールを較正する（キャリブレートする）方法と構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業内には、例えばマイクロプロセッサ、メモリ装置およびこれに類するもののような集積回路素子の処理速度をあげるという、不変の要望がある。
この要望は、消費者がますます高い速度で作動するコンピュータおよび電子デバイスを要求することによって強まる。
この高い速度に対する要求は、例えばトランジスタのような半導体デバイスのサイズを継続的に減少させることになる。
つまり、一般的なＦＥＴ（field effect transistor）の複数の構成要素（例えばチャネル長さ、接合深さ、ゲート絶縁膜の厚みおよびこれに類するもの）のサイズが減少した。
例えば、他の条件が全て同じであれば、トランジスタのチャネル長が短い方が、トランジスタはより速く作動する。
したがって、トランジスタの全面的な速度と同様に、このようなトランジスタが組込まれた集積回路素子の速度を上げるべく、一般的なトランジスタの構成要素のサイズ、すなわちスケールを減少する不変の要望がある。
【０００３】
背景技術として、図１に示される例示的なＦＥＴ１０は、ドープされたシリコンで構成された半導体の基板またはウェーハ１１の表面１１Ａ上に形成される。
集積回路素子を形成するプロセスにおいて、図１に示される例示的なトランジスタ１０のような何百万ものトランジスタが、半導体の基板上に形成される。
基板１１は、例えばＮ型またはＰ型ドーパント材料のいずれかでドープされてもよい。
このトランジスタ１０は、ゲート絶縁層１６上に形成された、ドープされた多結晶のシリコン（ポリシリコン）ゲート電極１４を有する。
絶縁側壁スペーサ２０は、ゲート電極１４およびゲート絶縁層１６をトランジスタ１０のドープされたソース／ドレイン領域２２から分離する。
トランジスタ１０におけるソース／ドレイン領域２２は、ドーパント原子、例えばＮＭＯＳデバイスについてのヒ素、リン、ＰＭＯＳデバイスについてのホウ素を基板中に注入すべく、１つ以上のイオン注入プロセスを実行することによって形成されてもよい。
浅いトレンチ分離領域１８は、他のトランジスタのような（図示されない）、近隣の半導体デバイスからトランジスタ１０を電気的に分離すべく、提供される。
さらに、図１には記載されていないが、一般的な集積回路デバイスは、電気配線（conductive line）および導電性のコンタクトまたはビアのような、複数の導電性の配線（conductive interconnection）で構成される。
これらの導電性の配線は、基板上に形成されたトランジスタ間に電気信号が伝達できるようにする。
【０００４】
このような集積回路デバイスを製造する間に、様々な構造（例えば、ゲート電極、電気配線、絶縁材料の層の開口部等）が非常に正確に制御された寸法で形成される。
このような寸法は、時にはその構造のクリティカルディメンション（ＣＤ）と呼ばれる。
このような最近の装置における構造のサイズの減少により、現在の半導体プロセスにおいてはできるだけ正確に構造を形成することが非常に重要である。
ゲート電極１４は、トランジスタ１０が稼働中の場合、デバイスのチャネル長１３におよそ相当するクリティカルディメンション１２、すなわちゲート電極１４の幅を有する。
ゲート電極１４は、現在、約１８０ｎｍである幅１２にパターン化することができ、将来にはさらに例えば１２０ｎｍに縮小されることが予定されている。
トランジスタ１０が稼働中の場合、ゲート電極１４の幅１２はこのトランジスタ１０のチャネル長１３にほぼ一致するので、製造された際におけるゲート電極１４のクリティカルディメンション１２のずれが僅かであっても、装置の性能に悪影響を及ぼし得る。
さらに、ウェーハのある段階において、構造、例えばゲート電極は、様々な異なるクリティカルディメンションに形成される。
さらに、ある段階におけるゲート電極および（または）浅いトレンチ分離構造は、異なるクリティカルディメンションを有する。
【０００５】
構造を非常に正確な寸法に形成することが重要であることを考慮すれば、半導体製造業者は、製造作業においてあらかじめ定められた許容できる範囲内の寸法を有する構造が製造させることを保証すべく、一般的に、製造された構造のクリティカルディメンションを測定する。
非破壊光波測定（scatterometry）に基づいた測定ツールは、様々な寸法を決定する際に使用することができる。
しかしながら、様々な異なるクリティカルディメンションを有する構造を測定する必要がある状況においては、これらの構造を測定する間に得られた測定学データが正確であると共に、この非破壊光波測定ツールは、全体的な測定学プロセスの一部として正確に較正できることが重要である。
【０００６】
本発明は、上述した問題の少なくとも一部の問題点を、克服または少なくともその影響を減少させるためのものである。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、一般的に、半導体素デバイス上の構造の寸法を測定するために使用される、非破壊光波測定に基づいた測定学ツールを較正する方法および構造に関する。
ある実施形態の１つにおいては、この方法は、非破壊光波測定ツールを使用して、ウェーハ上に形成された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを測定するステップと、非破壊光波測定ツールを使用して、このウェーハ上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造のうちの少なくとも１つを測定するステップと、この少なくとも１つのグレーティング構造の測定に基づいて、測定された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを修正するステップと、を含む。
【０００８】
別の実施形態の１つにおいては、この方法は、ウェーハ上に複数の製品構造を形成するステップと、このウェーハ上に複数のグレーティング構造（このグレーティング構造の各々は、それぞれがターゲット・クリティカルディメンションを有している複数の構造を有しており、これにより、そのグレーティング構造のクリティカルディメンションを定義する。このグレーティング構造のそれぞれは、異なるクリティカルディメンションを有している。）を形成するステップと、非破壊光波測定ツールを使用して、複数の製品構造のうちの少なくとも１つのクリティカルディメンションを測定するステップと、少なくとも１つのグレーティング構造の少なくとも１つの構造の測定されたクリティカルディメンションを決定すべく、非破壊光波測定ツールを使用して、複数のグレーティング構造のうちの少なくとも１つを測定するステップと、少なくとも１つのグレーティング構造上の少なくとも１つの構造の測定されたクリティカルディメンションと、この少なくとも１つのグレーティング構造上の構造のターゲット・クリティカルディメンションとの比較に基づいて、少なくとも１つの製品構造の測定されたクリティカルディメンションを修正するステップと、を含む。
【０００９】
本発明は、添付の図面と共に、詳細な説明を参照することによって理解することができる。図面中、類似する参照符号は、類似する要素を示す。
本発明は、様々な変形および代替形態をとることが可能であるが、この中の特定の実施例を図面に記載した例で示し、詳細に説明する。  
しかしながら、本図面および詳細な説明は、発明を開示された特定の形式に制限するものではない。それどころか、添付の請求項によって定義されるような本発明の趣旨およびその範囲内にある修正例、均等物および代替物に及ぶ。
【発明の実施の形態】
【００１０】
本発明の一例となる実施形態について、以下に説明する。
明確化のために、実製品のすべての特徴点が、この明細書に記述されるとは限らない。
このような実製品の開発では、開発者の特別の目的を達成するために、実施の度に変化する、システムおよびビジネスに関連するような制限に応じて、実施に特有の多数の決定を下さなければならない。
さらに、そのような開発努力は、複雑で時間を消費する可能性があるが、それにも拘わらず、この開示から利益を受ける技術分野における当業者にとってはそれが定例のことである。
【００１１】
本発明を、添付の図面を参照しながら以下に説明する。
半導体デバイスの様々な領域および構造は、図面では、非常に正確ではっきりとした配置および分布を有するものとして記載されるが、実際には、当業者は、これらの領域および構造が図面に記載されているほど正確ではないことを認識する。
さらに、図面中に記載された様々な構造およびドープされた領域の相対的なサイズは、製造された装置における構造または領域のサイズよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
しかしながら、添付した図面は、本発明の実施形態の一例を記載し、説明するために含まれている。
ここで使用される用語およびフレーズは、これらの用語およびフレーズについての当業者による理解と一致する意味を有するように理解され、解釈されるべきである。
用語またはフレーズが特別な定義（すなわち、当業者によって理解される通常の、一般的な意味と異なる定義）がなければ、ここでの用語またはフレーズの一貫した使用による意味であることになる。
用語またはフレーズが特別な意味（すなわち、当業者によって理解される以外の意味）を有する限り、このような特別の定義は、用語またはフレーズについて特別の定義を直接かつ明白に提供するように、明細書において説明される。
【００１２】
一般的に、本発明は、半導体デバイス上の構造の寸法を測定するために使用される、非破壊光波測定に基づいた測定ツールを較正する方法と構造に関する。
本願を読んだ際に当業者が容易に理解するであろうように、本発明の方法は、例えば、ゲート電極構造のクリティカルディメンション、浅いトレンチ分離領域の幅、電気配線の幅等のような、集積回路デバイス中に形成された莫大な種類の異なる構造についての測定学データを取得する際に適用することができる。
したがって、添付された請求項においてこのような制限が記載されなければ、半導体デバイス上で測定された特別の構造が、本発明の制限と考えられるべきではない。
【００１３】
図２に示すように、ウェーハ３１上に複数の製品に係るダイ４２が形成される。
このダイ４２は、製品に係る集積回路素子（例えばマイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、メモリ装置等）が形成されるウェーハ３１の領域を定義する。
ウェーハ３１毎のダイ４２のサイズ、形および数は、製造すべき装置の種類による。
例えば、数百のダイが、直径８インチのウェーハ１３上に形成されてもよい。製品に係るダイ４２は、スクライブ・ライン４２Ａによって互いに分離される。
製造プロセスが終わった後、ウェーハ３１はスクライブ・ライン４２Ａに沿ってカットされ、その上に形成される集積回路素子を含む製品に係るダイ４２は、パッケージ化され、販売される。
【００１４】
集積回路素子を製造する際に、多くの構造がウェーハ３１上に形成される。
このような構造は、浅いトレンチ分離構造（ＳＴＩ）、ゲート電極構造、金属またはポリシリコンの電気配線等を含んでいてもよいが、これに限られるものではない。
さらに、このような構造は、完成した集積回路素子の様々な段階で形成されてもよい。
例えば、導電性の金属配線がウェーハ３１上の複数の段階で形成され得る一方、浅いトレンチ分離およびゲート電極構造は一番初期の段階（lowest level）（すなわち、デバイス段階）で形成される。
さらに、各段階において、その段階に構築された複数の構造は、異なるクリティカルディメンションを有していてもよい。例えば、複数のゲート電極構造のクリティカルディメンションが異なっていてもよいし、ＳＴＩ構造が同じ段階で形成されたゲート電極構造とは異なるクリティカルディメンションを有していてもよい。
例えば、デバイス段階において、ゲート電極構造を約１８０ｎｍのクリティカルディメンションを有するように形成するのに対して、浅いトレンチ分離を約２５０ｎｍの幅を有するように構成してもよい。
さらに、同じ種類の複数の構造（例えば電気配線）は、ある段階において、物理的なプロット・スペース制限または設計選択のような様々な要因により、異なる呼び幅（nominal widths）を有していてもよい。
【００１５】
本発明は、一般に、これらの様々な構造のクリティカルディメンションを測定するために使用される、非破壊光波測定に基づいた測定ツールの較正に使用される、様々な方法および構造に関する。
一般的な説明として、このような方法論は、ウェーハ３１上に形成された複数のグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅからなる、一連の配列６１（図２および３を参照）の使用を含む。
参照し易くするため、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅは、その各々および（または）その全体が、参照符号６０によって示される。
本願を最後まで読んだ当業者によって認識されるであろうように、このグレーティング構造６０のサイズ、形、数、位置および向き（orientation）は、発明が使用される状況と、測定されるべき構造によって変えてもよい。
さらに、図示したグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅは直線的な配列で記載されるが、これらのグレーティング構造は、異なる態様で方向づけられていてもよいし、または任意の態様でウェーハ３１の表面中に、それぞれ分散していてもよい。
グレーティング構造６０は、ウェーハ３１のスクライブ・ライン４２Ａ中に形成してもよい。
最後に、デバイスのある段階において、二つ以上のこのような配列６１が形成されてもよい。また、このような複数の配列６１は、異なる構造上の呼び寸法（nominal feature size）を有する構造を測定するための非破壊光波測定ツールを較正する際に有用である。
例えば、第１のこのような配列は、第１の公称範囲（例えば２２０から２８０ｎｍ）で測定用の非破壊光波測定ツールを較正できるように構成される一方、第２のこのような配列は、７０から１１０ｎｍの範囲中の寸法を測定するための、このような非破壊光波測定ツールを較正できるように構成される。
【００１６】
図３は、あるグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅにより構成される、配列６１の一例を示す。
グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅのそれぞれは、複数の構造３８により構成されている。
このグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅのそれぞれの構造３８は、異なるクリティカルディメンションを有する。
前述したように、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅのサイズ、形および構成は、非破壊光波測定ツールを使用して測定される構造に応じて変えてもよい。
このグレーティング構造６０は、例えば金属配線、ＳＴＩ構造、ゲート電極構造等のような、任意のタイプの構造３８により構成することができる。
複数の構造がウェーハ３２上に１００ｎｍの公称値のクリティカルディメンションとなるように形成されることが分かっている場合、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅは、既知量分（すなわち、一定のオフセット（fixed offset））だけこの呼び値と異なるクリティカルディメンションを有する構造から構成されてもよい。
例えば、その構造のクリティカルディメンションの公称値が１００ｎｍである、図３に記載される実施形態のうちの一例（例えば、ゲート電極構造）においては、配列６１は、５つのグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅで構成されてもよい。このグレーティング構造の各々は、それぞれ１１０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍおよび７０ｎｍのクリティカルディメンションを有する。
すなわち、各グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅのクリティカルディメンションは、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅに含まれる構造３８のサイズによって定義される。
グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅに含まれる構造３８のクリティカルディメンションの特定のサイズと、グレーティング構造６０に含まれる構造３８のクリティカルディメンションにおける増分（インクリメント）の差は、変化し得る。
図３に記載の実施形態において、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅは、隣接するグレーティング構造毎に１０ｎｍの寸法上のオフセットを有する。
【００１７】
図４Ａおよび図４Ｂに記載されたグレーティング構造６０の一例は、複数のゲート電極構造３８Ａを含む。
グレーティング構造６０に含まれるゲート電極構造３８Ａは、厚み６５と、（基板の表面４３に垂直な方向に関して）ある角度６３をなして配置される側壁６２を有する。 
ゲート電極構造３８Ａはクリティカルディメンション５２を有する。
この厚み６５、側壁の角度６３、ゲート電極構造３８Ａのピッチ６４、およびゲート電極構造３８Ａのクリティカルディメンション５２は、設計事項である。  グレーティング構造６０は、例えば、約１００μｍ×１２０μｍの寸法を有する領域中に形成されてもよい。また、このグレーティング構造は、約１５０から２００のゲート電極構造３８Ａ（選択されたピッチによる）を含んでいてもよい。
もちろん、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅを含む構造は、測定されるべき構造によって変わる。
【００１８】
このグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅの各々、またはこのグレーティング構造６０を含む配列６１は、ウェーハ３１のスクライブ・ライン４２Ａによって定義された領域中に形成される分離したテスト構造として形成されてもよい。
グレーティング構造６０の構造の一部は、他の同様の構造が、ウェーハ３１上に形成された製品デバイスについて形成されるのと同時に形成されてもよい。
すなわち、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅについてのパターンは、ダイ４２内に製品に係る集積回路素子を形成する過程において使用されるレチクル中に形成される。
代替的に、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅを含む構造を形成するために、独立したレチクルが使用されてもよい。
【００１９】
一般的に、様々なグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅに含まれる構造３８のクリティカルディメンション５２は、複数のグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅのうちのいくつかが、製品デバイスを製造する際に形成されるべき構造の意図された、またはクリティカルディメンションの公称値に相当するクリティカルディメンションを有する構造３８を含むように構成される。
すなわち、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅのグループは、集積回路デバイス上に形成され得る構造３８（少なくともあるタイプの構造について）のクリティカルディメンションの範囲を提供する。
【００２０】
ある実施形態の１つにおいては、５つのグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅにより配列６１を構成することができる。
この実施形態では、第１グレーティング構造（例えば６０Ａ）は、構造上の呼び寸法を一定の量だけインクリメントした構造３８を有しており、第２グレーティング構造６０Ｂは、構造上の呼び寸法に近い寸法の構造３８により構成され、グレーティング構造６０Ｃ、６０Ｄは、構造上の呼び寸法よりも連続的に小さい構造３８により構成されるようにしてもよい。
例えば、２５０ｎｍの構造上の呼び寸法については（例えば金属配線について）、配列６１は、それぞれ２６０ｎｍ、２５０ｎｍ、２４０ｎｍ、２３０ｎｍ、および２２０ｎｍの構造サイズを有するグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅにより構成することができる。
もちろん、例示したこの配列パターンを変えてもよい。例えば、配列６１をそれぞれ２８０ｎｍ、２７５ｎｍ、２５０ｎｍ、２３５ｎｍ、および２２０ｎｍの構造サイズを有するグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅにより構成することができる。
したがって、配列６１の特定のパターンまたは配置は、各グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅの構造サイズのインクリメントの差と同様に、設計事項である。
【００２１】
本発明の使用を通じて、非破壊光波測定に基づいた測定学ツールを、このようなツールによって得られるクリティカルな測定学データの正確さを高めるべく、正確に、確実に較正することができる。
例えば、現在の半導体処理ツールの複雑さにより、サイズ（例えばウェーハ上に形成される構造のクリティカルディメンション）にばらつきが生じる。
既知の呼び値と異なる構造サイズを測定する際に、非破壊光波測定ツールがこの呼び値に正確に較正される一方、不適当なエラーが測定プロセスに入り込む可能性がある。
すなわち、非破壊光波測定ツールが１００ｎｍのターゲット値を有するクリティカルディメンションを測定するために較正されるとすると、この非破壊光波測定に基づいたツールがこの値からかなりの量だけ上回るか下回るクリティカルディメンションを測定するために使用される場合に、不適当なエラーが測定プロセスに入り込む可能性がある。
本発明は、このようなエラーの効果を除去または少なくとも低減すべく、このようなツールを較正する際において有用である構造および様々な方法を提供する。
【００２２】
単なる例示として、測定されるべき構造が１００ｎｍの公称値のクリティカルディメンションを有するものと仮定した場合、非破壊光波測定に基づいたツールは、クリティカルディメンションが９８から１０１ｎｍではないことを発見するために、多くの構造を測定することができる。
しかしながら、構造のいくつかはまた、当初、例えば９３ｎｍのクリティカルディメンションを有するように測定されてもよい。
この時、非破壊光波測定に基づいたツールを、ここに示されたグレーティング構造６０Ａないし６０Ｅの配列６１を使用して較正することができる。
さらに詳しくは、非破壊光波測定ツールは、その測定された寸法のターゲット構造サイズに最も近いターゲット構造サイズを有している、グレーティング構造６０Ａないし６０Ｅのうちの１つを測定するために使用されてもよい。
この場合、非破壊光波測定に基づいたツールは、既知のまたは９０ｎｍのターゲット構造サイズを有しているグレーティング構造６０Ｃを測定するために使用されてもよい。
このグレーティング構造６０Ｃの測定に基づいて、非破壊光波測定ツールを較正することができる。
すなわち、（既知の値９０ｎｍの）グレーティング構造６０Ｃを測定する際、そのツール・データが９１の値を示した場合、その後このツールを、測定された構造についての測定データにグレーティング構造６０Ｃの測定データに基づく補正係数をかけることによって、このデータに基づいて較正することができる。
すなわち、９３ｎｍの測定値は、９３ｎｍ×（９１／９０）＝９４．０３ｎｍに、適切に較正されることとなる。
測定におけるそのようなエラーが、絶対項（absolute terms）において非常に小さいこともあるが、現在の装置の寸法に対する集積回路デバイスを形成する枠内において、生成される構造のサイズまたはクリティカルディメンションを正確に決定し、このようなデバイスを製造するのにしようされるプロセスの効率性を決定することは、非常に重要である。
【００２３】
様々な非破壊光波測定ツール７４（例えば、いわゆる２０型システムおよびレンズ型非破壊光波測定ツール）を、本発明と共に使用してもよい。
この非破壊光波測定ツール７４は、実施形態によって、白色光、または他の波長、または複数の波長の組み合わせを使用することができる。
一般的に、非破壊光波測定ツール７４は、広い分光組成を有する入射光線を生成し、その光の強度は、波長の変化に比べてゆっくり変化する。
この光の入射角はまた、実施形態によって変化し得る。
非破壊光波測定ツール７４によって生成される光学の特有の跡は、波長に対する光の強さの比較（白色光、角度が固定されたタイプの非破壊光波測定ツールについて）または投射角に対する強度の比較（単一の光源を使用する、角度分解システムについて）に基づく。
さらに、光源７３および検知器７５は、垂直方向（例えば反射率計）からグレーティング構造６０Ａを照らす光源７３と共に、同心円構造中に配置されてもよい。
反射光の強度は、複数の角度によって、または複数の波長で、Ｓ偏光およびＰ偏光として測定することができる。
【００２４】
一般的には、非破壊光波測定ツール７４（図４Ａを参照）は、楕円偏光計か反射率計のようなオプティカル・ハードウェア、および、オプティカル・ハードウェアによって収集されたデータの処理のために、非破壊光波測定ソフトウェア・アプリケーションがロードされたデータ処理ユニットを含んでいる。
例えば、オプティカル・ハードウェアは、カリフォルニア州フレモントのサーマウェーブ（Thermawave）社によって提供された分光器の楕円偏光計を備えたモデルＯＰ５２３０またはＯＰ５２４０を含んでいてもよい。
データ処理ユニットは、サーマウェーブ社によって配布された、テキサス州オースティンの東京エレクトロン・アメリカ社の全額出資の子会社である、ティンバー（Timbre）テクノロジーズによって製造されたプロファイル・アプリケーション・サーバを含んでいてもよい。
【００２５】
本発明および対応する詳細な説明のある部分は、ソフトウェア、つまりアルゴリズムおよびコンピュータ・メモリ内のデータ・ビットによるオペレーションのシンボリックな表現の形式で説明される。
これらの記載と表現は、当業者が他の当業者に、効率的に作用の内容を伝達するものである。
ここで使用されている用語であるアルゴリズムは、一般的に、所望の結果に結びつくステップの自己矛盾がないシーケンスと考えられる。
このステップとは、物理量の物理的な操作を伴うものである。
必ずではないが、通常、これらの量は格納すること、転送すること、組み合わせること、比較すること、または操作することができる光学的な信号、電気的な信号、または磁気信号の形式をとる。
主に慣用的な理由により、これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数またはその他同種のものとして呼ぶことは、時に便利である。
【００２６】
しかし、これらの言葉および同類語は、適切な物理量に対応付けられており、これらの量に使用された単に便利な標識である。
もし、特に提示されなかったならば、または議論から明白なように、「処理すること」または「コンピュータで計算すること」または「計算すること」、または「決定すること」または「表示すること」または同種の用語は、コンピュータシステムまたはその他の情報記憶装置のレジスタおよびメモリ内の物理的電子量として表されるデータを、コンピュータシステムメモリまたはレジスタ、送信装置、または表示装置内の物理量として同様に表わされる他のデータに操作、変換するコンピュータシステムまたは同様の電子計算機の動作およびプロセスに関連する。
【００２７】
本発明は、一般的に、半導体素デバイス上の構造の寸法を測定するために使用される、非破壊光波測定に基づいた測定学ツールを較正する方法および構造に関する。
ある実施形態の１つにおいては、この方法は、非破壊光波測定ツールを使用して、ウェーハ上に形成された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを測定するステップと、非破壊光波測定ツールを使用して、このウェーハ上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造のうちの少なくとも１つを測定するステップと、この少なくとも１つのグレーティング構造の測定に基づいて、測定された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを修正するステップと、を含む。
【００２８】
別の実施形態の１つにおいては、この方法は、ウェーハ上に複数の製品構造を形成するステップと、このウェーハ上に、複数のグレーティング構造（このグレーティング構造の各々は、それぞれがターゲット・クリティカルディメンションを有している複数の構造を有しており、これにより、そのグレーティング構造のクリティカルディメンションを定義する。このグレーティング構造のそれぞれは、異なるクリティカルディメンションを有している。）を形成するステップと、非破壊光波測定ツールを使用して、複数の製品構造のうちの少なくとも１つのクリティカルディメンションを測定するステップと、少なくとも１つのグレーティング構造のうちの少なくとも１つの構造の測定されたクリティカルディメンションを決定すべく、非破壊光波測定ツールを使用して、複数のグレーティング構造のうちの少なくとも１つを測定するステップと、少なくとも１つのグレーティング構造上の少なくとも１つの構造の測定されたクリティカルディメンションと、この少なくとも１つのグレーティング構造上の構造のターゲット・クリティカルディメンションとの比較に基づいて、少なくとも１つの製品構造の測定されたクリティカルディメンションを修正するステップと、を含む。
【００２９】
本発明を使用することによって、集積回路デバイスの製造中により良い測定学データを得ることができる。
本発明はまた、集積回路デバイスを製造する際に実行される様々なプロセスの効率性を決定する際に有用である。
一般に、本発明は、デバイス性能を向上し、また、生産能力をあげることができる。
【００３０】
上記に示された特定の実施形態は、専ら説明のためのものであり、ここに記載された教示の利益を有する当業者には、異なるが均等な方式で修正の上、実施可能であることは明らかである。例えば、上述したプロセス手順は、異なる順序で実行してもよい。
更に、添付の請求項に記載されている他は、ここに示された構造または設計の詳細に本発明を制限するものではない。
従って、上述の特定の実施形態は、代替または修正をすることができ、このような全ての変形例は、発明の要旨及び範囲内のものとして考えられる。
従って、本願で要求する保護は、添付の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来のあるトランジスタの断面図。
【図２】ウェーハ上に形成された複数の製品ダイおよび複数のグレーティング構造の平面図。
【図３】本発明と共に使用することができるグレーティング構造の配列の一例を示す拡大図。
【図４Ａ】本発明と共に使用することができるグレーティング構造の具体例の一例を示す図。
【図４Ｂ】本発明と共に使用することができるグレーティング構造の具体例の一例を示す図。
【図１】
2005521261.tif 000003
【図２】
2005521261.tif 000004
【図３】
2005521261.tif 000005
【図４Ａ】
2005521261.tif 000006
【図４Ｂ】
2005521261.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月17日(2004.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、ウェーハ（３１）上に形成された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを測定するステップと、
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）のうちの少なくとも１つを測定するステップと、
前記少なくとも１つのグレーティング構造（６０）の測定に基づいて、補正係数（correction factor）を決定するステップと、を含んでおり、
前記較正された非破壊光波測定ツール（７４）は、前記少なくとも１つの製品構造の前記クリティカルディメンションを決定する際に、前記少なくとも測定されたクリティカルディメンションに前記補正係数を使用する、
非破壊光波測定ツールを較正する方法。
【請求項２】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、ウェーハ（３１）上に形成された少なくとも１つの製品構造のクリティカルディメンションを測定するステップにおいて、
前記製品構造は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造および電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）のうちの少なくとも１つを測定するステップにおいて、
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の各々は、異なるクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の１つ目は、第１サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の少なくとも１つは、前記第１サイズよりも大きい第２サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の残りは、前記第１サイズよりも小さいクリティカルディメンションを有する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成された、それぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）のうちの少なくとも１つを測定するステップにおいて、
前記グレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の前記クリティカルディメンションは、一定の増加量分だけ互いに異なる、請求項１ないし３のいずれかの項記載の方法。
【請求項５】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）のうちの少なくとも１つを測定するステップは、
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する５つのグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）のうちの少なくとも１つを測定するステップを含む、請求項１ないし４のいずれかの項記載の方法。
【請求項６】
前記非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記ウェーハ（３１）上に形成されたそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）のうちの少なくとも１つを測定するステップにおいて、
前記グレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）のそれぞれの前記クリティカルディメンションは、前記グレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）を含む構造（３８Ａ）のクリティカルディメンションによって定義される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
ウェーハ（３１）上に複数の製品構造を形成するステップと、
前記ウェーハ（３１）上にそれぞれ異なるクリティカルディメンションを有する複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）を形成するステップであって、この複数のグレーティング構造（６０）の各々は、ターゲット・クリティカルディメンションをその各々が有する複数の構造（３８Ａ）を有しており、これによってそのグレーティング構造（６０）のクリティカルディメンションが定義されるステップと、
前記製品構造の少なくとも１つ（３８Ａ）および前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の少なくとも１つを使用して、請求項１記載の方法を実行するステップと、を含んでおり、
前記補正係数は、前記少なくとも１つのグレーティング構造（６０）上の前記少なくとも１つの構造（３８Ａ）の前記測定されたクリティカルディメンションと、前記少なくとも１つのグレーティング構造（６０）上の前記構造の前記ターゲット・クリティカルディメンションの間の比較に基づいて決定される、
半導体製造方法。
【請求項８】
ウェーハ上（３１）に複数の製品構造を形成するステップにおいて、
前記複数の製品構造は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造、電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の各々は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造、電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）は、一定の増加量分だけ互いに異なる、異なるクリティカルディメンションを有する、請求項７ないし９のいずれかの項記載の方法。
【請求項１１】
非破壊光波測定ツール（７４）を使用して、前記複数の製品構造のうちの少なくとも１つのクリティカルディメンションを測定するステップにおいて、
前記複数の製品構造は、シャロー・トレンチ分離領域、ゲート電極構造、電気配線のうちの少なくとも１つからなる、請求項７ないし１０のいずれかの項記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の１つ目は、第１サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の少なくとも１つは、前記第１サイズよりも大きい第２サイズのクリティカルディメンションを有しており、
前記複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）の残りは、前記第１サイズよりも小さいクリティカルディメンションを有する、請求項７ないし１１のいずれかの項記載の方法。
【請求項１３】
前記ウェーハ（３１）上に、複数のグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）を形成するステップは、前記ウェーハ（３１）上に少なくとも５つのグレーティング構造（６０Ａないし６０Ｅ）を形成するステップを含む、請求項７ないし１２のいずれかの項記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
国際公開番号第０２／１３２３２号は、Ｘ線で基板表面上のテストパターンを照射する（irradiating）ことにより、クリティカルディメンションを測定する方法を示す。ある実施形態においては、照射ビームを平行にすべく、コリメータが使用される。このコリメータは、テストパターン中のリッジ（ridge）の傾斜度（以下、ピッチとする。）（pitch）と等しいピッチを有するリッジのグレーティング（回折格子）（grating）を含む。
コリメータからのＸ線ビームがテストパターン上に投射する場合、干渉が生じる。また、コリメータとテストパターンは互いに関して並進する（translate）一方で、検知器によってこの干渉パターンを測定することができる。
半導体産業内には、例えばマイクロプロセッサ、メモリ装置およびこれに類するもののような集積回路素子の処理速度をあげるという、不変の要望がある。
この要望は、消費者がますます高い速度で作動するコンピュータおよび電子デバイスを要求することによって強まる。
この高い速度に対する要求は、例えばトランジスタのような半導体デバイスの大きさを、継続的に減少することとなる。
すなわち、一般的なＦＥＴ（field effect transistor）の複数の構成要素（例えばチャネル長さ、接合深さ、ゲート絶縁膜の厚みおよびこれに類するもの）の大きさが減少した。
例えば、他の条件が全て同じであれば、トランジスタのチャネル長が短い方が、トランジスタをより速く作動する。
したがって、トランジスタの全面的な速度と同様に、このようなトランジスタが組込まれた集積回路素子の速度を上げるべく、一般的なトランジスタの構成要素のサイズ、すなわちスケールを減少する不変の要望がある。


【国際調査報告】
2005521261.tif 000008
2005521261.tif 000009
2005521261.tif 000010