(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングしたウェハの特徴部の特性を監視する方法であって、
高コリメート光源（１２）を利用して第一のウェハ（２０）の領域（２１）を照射するステップであって、照射領域（２１）上に入射する光源（１２）からの光（２２）が広帯域の多重スペクトル光であり且つ照射領域（２１）から散乱して様々な散乱角で散乱光（２８）を形成し、光源（１２）からの入射光（２２）が第一のウェハの照射領域（２１）から散乱する時、第一のウェハ（２０）の大規模構造によって発生する振幅が抑制され、光源（１２）が少なくとも一つの入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送るステップと、
第一のウェハ（２０）の照射領域（２１）から散乱した光（２８）の強度を少なくとも第一の散乱角で測定するステップであって、
多数の入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送る照射ステップを実行し、それぞれの入射角毎に第一の散乱角で測定ステップを実行する第一の実行動作と、
少なくとも前記一つの入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送る照射ステップを実行し、第一のウェハ（２０）の照射領域（２１）から散乱した光（２８）の強度を多数の散乱角で測定する測定ステップを実行する第二の実行動作と、
多数の入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送る照射ステップを実行し、第一のウェハ（２０）の照射領域（２１）から散乱した光（２８）の強度を多数の散乱角で測定する測定ステップを実行する第三の実行動作と、
のうちのいずれか一つの動作を実行することによって、照射ステップと測定ステップとを調和させるステップと、
第一のウェハ（２０）に対応する散乱シグネチャ（５２）を作成するステップであって、前記散乱シグネチャ（５２）が、
多数の入射角に対する散乱光（２８）の強度のグラフと、
多数の散乱角に対する散乱光（２８）の強度のグラフと、
のうちの少なくとも一方のグラフを含むステップと、
第一のウェハ（２０）の散乱シグネチャ（５２）を第二のウェハ（２０）の既知の散乱シグネチャ（５２）と比較するステップと、
を備え、
前記照射ステップの際に、入射光（２２）が多数の入射角で照射領域（２１）に送られ、前記入射角がウェハ表面の垂線に対して０°ないしウェハ表面に対して７０°の範囲内に入る、方法。
【請求項２】
エッチングしたウェハの特徴部の特性を監視する方法であって、
高コリメート光源（１２）を利用して第一のウェハ（２０）の領域（２１）を照射するステップであって、照射領域（２１）上に入射する光源（１２）からの光（２２）が広帯域の多重スペクトル光であり且つ照射領域（２１）から散乱して様々な散乱角で散乱光（２８）を形成し、光源（１２）からの入射光（２２）が第一のウェハの照射領域（２１）から散乱する時、第一のウェハ（２０）の大規模構造によって発生する振幅が抑制され、光源（１２）が少なくとも一つの入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送るステップと、
第一のウェハ（２０）の照射領域（２１）から散乱した光（２８）の強度を少なくとも第一の散乱角で測定するステップであって、
多数の入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送る照射ステップを実行し、それぞれの入射角毎に第一の散乱角で測定ステップを実行する第一の実行動作と、
少なくとも前記一つの入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送る照射ステップを実行し、第一のウェハ（２０）の照射領域（２１）から散乱した光（２８）の強度を多数の散乱角で測定する測定ステップを実行する第二の実行動作と、
多数の入射角で照射領域（２１）上に入射光（２２）を送る照射ステップを実行し、第一のウェハ（２０）の照射領域（２１）から散乱した光（２８）の強度を多数の散乱角で測定する測定ステップを実行する第三の実行動作と、
のうちのいずれか一つの動作を実行することによって、照射ステップと測定ステップとを調和させるステップと、
第一のウェハ（２０）に対応する散乱シグネチャ（５２）を作成するステップであって、前記散乱シグネチャ（５２）が、
多数の入射角に対する散乱光（２８）の強度のグラフと、
多数の散乱角に対する散乱光（２８）の強度のグラフと、
のうちの少なくとも一方のグラフを含むステップと、
第一のウェハ（２０）の散乱シグネチャ（５２）を第二のウェハ（２０）の既知の散乱シグネチャ（５２）と比較するステップと、
を備え、
前記測定ステップの際に、第一のウェハ（２０）の照射領域（２１）から散乱した光（２８）の強度が、ウェハ表面に対して−７０°から＋７０°の範囲内に入る多数の散乱角で測定される、方法。
【請求項３】
前記照射ステップが、２００ｎｍから９００ｎｍの範囲内の広帯域多重スペクトル光（２２）の供給源としての光源（１２）を提供する請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記照射ステップが、照射領域（２１）の寸法が第一のウェハ（２０）の大規模構造の寸法と同程度の値を有するように、第一のウェハ（２０）を照射する請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
第一のウェハ（２０）の大規模構造が第一のウェハ（２０）上のダイであり、照射領域（２１）の寸法の値が前記ダイの寸法の５０％〜１００％の範囲内にある請求項４記載の方法。
【請求項６】
第一のウェハ（２０）の大規模構造が入射光（２２）によって照射される表面上の複数のダイを含み、前記照射ステップが、照射領域（２１）の寸法が第一のウェハ（２０）の表面上にあるダイの寸法の平均値ないし第一のウェハ（２０）表面上にあるダイの寸法の平均値の半分の範囲内に入る値を有するように、第一のウェハ（２０）を照射する請求項１又は２記載の方法。
【請求項７】
前記照射ステップが、照射領域（２１）の半分を第一のダイに配置し、照射領域（２１）の残りの半分を第二のダイに配置する請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第三の実行動作の際に、それぞれの特定の入射角と散乱角との間に固定オフセットが存在する請求項１又は２記載の方法。
【請求項９】
前記固定オフセットが０°である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
エッチングしたウェハの特徴部の特性を監視する装置であって、
ウェハの大規模構造によって生じる振幅が散乱光（１８）において抑制されるように、照射表面から散乱して散乱光（２８）を形成する広帯域多重スペクトル光線（２２）により、第一のウェハ（２０）表面の照射領域（２１）を照射するよう構成された広帯域コリメート光源（１２）と、
散乱光（２８）を検知するよう構成された光検出器（１４）と、
光検出器（１４）が第一のウェハ（２０）の散乱シグネチャ（５２）を生成するデータを検出するように、第一のウェハ（１８）の特徴部の特性に関する広帯域多重スペクトル光線（２２）及び散乱光（２８）のうち少なくとも一方を角度走査させるコントローラ（１８）と、
第一のウェハの散乱シグネチャ（５２）を第二のウェハ（２０）の既知の散乱シグネチャと比較するように構成されたコンピュータ（１８）と、
コントローラ（１８）に応答して、光線（２２）がウェハ（２０）の表面と交差する入射角を変更するモータ（１６）と、
を備える装置。
【請求項１１】
エッチングしたウェハの特徴部の特性を監視する装置であって、
ウェハの大規模構造によって生じる振幅が散乱光（１８）において抑制されるように、照射表面から散乱して散乱光（２８）を形成する広帯域多重スペクトル光線（２２）により、第一のウェハ（２０）表面の照射領域（２１）を照射するよう構成された広帯域コリメート光源（１２）と、
散乱光（２８）を検知するよう構成された光検出器（１４）と、
光検出器（１４）が第一のウェハ（２０）の散乱シグネチャ（５２）を生成するデータを検出するように、第一のウェハ（１８）の特徴部の特性に関する広帯域多重スペクトル光線（２２）及び散乱光（２８）のうち少なくとも一方を角度走査させるコントローラ（１８）と、
第一のウェハの散乱シグネチャ（５２）を第二のウェハ（２０）の既知の散乱シグネチャと比較するように構成されたコンピュータ（１８）と、
コントローラ（１８）に応答して、ウェハ（２０）の照射面から散乱した光（２８）が感知される散乱角を変更するモータ（１６）と、
を備える装置。
【請求項１２】
第一のウェハ（２０）の大規模構造が第一のウェハ（２０）上のダイであり、照射領域（２１）の寸法の値が、前記ダイの寸法の５０％〜１００％の範囲内にある請求項１０又は１１記載の装置。
【請求項１３】
第一のウェハ（２０）の大規模構造が、入射光線（２２）によって照射される第一のウェハ（２１）表面上の複数のダイを含み、
光源（１２）は、照射領域（２１）の寸法が第一のウェハ（２０）表面上にあるダイの寸法の平均値ないし第一のウェハ（２０）表面上にあるダイの寸法の平均値の半分の範囲内に入る値を有するように、第一のウェハ（２０）を照射する請求項１０又は１１記載の装置。
【請求項１４】
前記光源が、第一のダイを照射領域（２１）の半分で照射し、第二のダイを照射領域（２１）の残りの半分で照射する請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
監視された特徴部の特性を有する集積回路構造を作成する方法であって、
ある入射角で照射領域（２１）上に光線（２２）を送ることにより、高コリメート光源（１２）を利用して第一のウェハ（２０）の領域（２１）を照射するステップであって、光源（１２）からの光線（２２）が広帯域多重スペクトル光（２２）であり且つ照射領域（２１）から散乱して様々な散乱角で散乱光（２８）を形成し、前記照射光（２２）が照射領域（２１）から散乱する時に、ウェハの大規模構造により生成される振動であって単色光の場合には散乱の際に生じるであろう振動が抑制されるステップと、
第一のウェハ（２０）の照射領域から散乱した散乱光（２８）の強度を測定するステップと、
測定ステップが第一のウェハ（２０）の特徴部の特性の散乱シグネチャ（５２）を生成するデータを提供するように、第一のウェハ（１８）の特徴部の特性に関する広帯域の多重スペクトル光線（２２）及び散乱光（２８）の少なくとも一方を角度走査させるステップと、
第一のウェハ（２０）の特徴部の特性品質を判断するために、第一のウェハ（２０）の散乱シグネチャ（５２）を第二のウェハ（２０）の既知の散乱シグネチャ（５２）と比較するステップと、
を備え、
前記照射ステップが、ウェハ表面の垂線に対して０°ないし表面に対して７０°の範囲内に入る固定角度（２４）で照射領域（２１）上に光線（２２）を送り、前記走査ステップが、−７０°から＋７０°の範囲にわたって散乱光（２８）を走査する、方法。
【請求項１６】
前記比較ステップが、第二のウェハ（２０）の既知の散乱シグネチャ（５２）を使用し、前記既知の散乱シグネチャが、良好な品質の散乱シグネチャ（５２）の包含範囲を画定する品質境界を含み、
前記比較ステップが、第一のウェハ（２０）の特徴部の特性品質を判断するために、第一のウェハ（２０）の散乱シグネチャ（５２）を前記品質境界と比較する請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第一のウェハ（２０）の大規模構造が第一のウェハ（２０）上のダイであり、照射領域（２１）の寸法の値が前記ダイの寸法の５０％〜１００％の範囲内にある請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は半導体集積回路（ＩＣ）の製造に関する。特に、本発明は、ＩＣ上の超微細特徴部の品質の特性を判断する方法及び装置に関する。
【０００２】
集積回路の製造では、求められる回路素子にパターン化されてデバイスを構成する様々な材料が必要となる。このパターン化工程は、望ましい材料の均一な膜層の堆積によって達成される場合が最も多い。その後、感光性材料を利用して「マスク」が膜上に形成され、最後に、露出した材料がエッチングによって取り除かれ、望ましい回路素子が残る。
【０００３】
集積回路の歩留まりと性能は、エッチングされた回路素子すなわち特徴部の微細な特徴部特性に応じて決定的に変化する。こうした重要な特徴部特性としては、線幅のロス（アンダカット又は「バイアス」）と、側壁角度（スロープ）と、表面の起伏と、ステップエッジ（「フェンス」又は「ストリンガ」）での残留材料の存在と、エッチングされた形状部分（「フット」）の基部での接触角度と、がある。こうしたエッチング特性は、エッチング化学と、プラズマ物理と、エッチングシステムの設計及び維持との複雑な相互作用によって生じる。
【０００４】
半導体機器製造業者の役割は、望ましいエッチング後の特徴部特性を生成するのに必要な特定の条件セットを、確実に再現可能に生成することが可能なハードウェア、プロセス、及び制御システムを開発することである。エッチングプロセス及びハードウェアを開発及び最適化する能力は、こうした重要な特性を測定することが可能なセンサ及び器具の能力に応じて決定的に変化する。測定不可能なものは、最適化すること又は確実に再現することは不可能である。
【０００５】
更に、エッチングが行われる時点とエッチング特性が測定される時点との間の時間遅延が非常に重要となる。エッチングが実行されている間に行われる測定（エンドポイント検知によるエッチング速度等）は一般に、直接のプロセスフィードバックを提供するために使用され、最適な結果が維持される。エッチングプロセスの直後に実行される測定は通常、欠陥検出に使用され、プロセスのドリフト又はハードウェアの経年変化に対して「実行間」での補正を提供する。大幅な時間遅延又は人間の相互作用及び解釈を必要とする測定は、基本プロセス及びハードウェア開発に使用されるのが普通だが、一般に、プロセスの最適化及び維持にとって有効ではない。
【０００６】
微細だが決定的なエッチング特性の多く（側壁角度、ストリンガ形成、残留物、その他）は、今のところ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はその他の複雑な器具の使用によってのみ監視できる。こうした手法は時間がかかり、非常に局所的であり、ウェハに損傷を与える頻度が高く、人間による相当量の評価及び解釈が必要になる。そのため、ＳＥＭ特性判断はプロセス及びハードウェア開発中に集中的に使用されるが、プロセスを最適な状態に維持する際には使用が限られている。集積回路製造におけるＳＥＭの主な用途は、歩留まりの減少等、他の何らかの手段によって検出された問題の詳細な分析及び評価である。エッチング特性の微細な変化は、通常は歩留まりの悪化を生み出し、一般には積極的に監視されないため、相当数のウェハが危険に晒される。
【０００７】
ウェハ品質を分析する別の手法にはスキャタロメータがある。スキャタロメータは、評価されるウェハの表面で反射又は散乱された光の分析に基づいている。今のところ、スキャタロメータに基づくセンサが利用可能であり、これは平均的な表面起伏の測定と、形状部分プロフィールの推定と、形状部分の間隔、周期性、及び高さの決定とが可能である。こうしたセンサでは通常、特別に設計された周期的な回折格子状の構造から反射した単色レーザ光線を利用して、特徴部の特性を監視する。ウェハ状の特別なテスト構造の要件により、プロセス制御及び又はリアルタイム欠陥検出を目的とするこうした機器の使用は大幅に制限され、複雑になる。更に、異なる特徴部の特質を測定するには、別の特定の構成が必要になる。
【０００８】
前記の観点から、時間がかからず、ウェハに損傷を与えず、人間による相当量の評価及び解釈を必要とせずに、ウェハ品質の表示を提供する方法及びシステムが必要とされる。加えて、この方法は特別なテスト構造を必要とせず、経済的に実行可能なものにするべきである。
【０００９】
【発明の概要】
本発明は、広帯域白色光を利用して、超微細特徴部の品質の特性を判断するシステム及び方法を提供することで、この必要性に対処する。一実施形態においては、高コリメート光源により、多重スペクトル光を使用して、第一のウェハの領域を照射する。好ましくは、この高コリメート光源は、±１°未満、更に好ましくは±０．５°未満の角度幅を有する。次に、第一のウェハから散乱した光の角度分布が測定される。一般には、光源、検出器、又は両方の角度を変更し、それぞれの角度で角度分布の測定を行い、第一のウェハの散乱シグネチャを生成する。最後に、第一のウェハの散乱シグネチャを、良質な第二のウェハの既知である散乱シグネチャと比較し、第一のウェハの品質を判断する。
【００１０】
別の実施形態においては、広帯域白色光を利用して、超微細特徴部の品質の特性を判断する装置が開示される。この装置は広帯域のコリメート光源を含み、この光源は第一のウェハの表面を光線により照射するのに適している。この装置は更に光検出器を含み、この光検出器は、照射された第一のウェハの表面から散乱した光を感知するのに適している。最後に、第一のウェハの散乱シグネチャを、良質な第二のウェハの既知である散乱シグネチャと比較するコンピュータが含まれる。
【００１１】
本発明の更に別の実施形態においては、特徴部の特性が監視された集積回路構造を作成する方法が開示される。この方法は、高コリメート光源を使用して第一のウェハの領域を照射することで開始され、この光源は広帯域の多重スペクトル光を生成する。好ましくは、この高コリメート光源は、±１°未満、更に好ましくは±０．５°未満の角度幅を有する。次に、第一のウェハから散乱した光の角度分布が測定される。一般には、光源、検出器、又は両方の角度を変更し、それぞれの角度で角度分布の測定を行い、第一のウェハの散乱シグネチャを生成する。次に、第一のウェハの散乱シグネチャを、良質な第二のウェハの既知である散乱シグネチャと比較し、第一のウェハの品質を判断する。最後に、このウェハは一連の半導体プロセスによって処理され、集積回路が形成される。
【００１２】
有利なことに、本発明は、時宜を得た方法でウェハ品質の表示を提供する。加えて、本発明では、コンピュータシステム上で散乱シグネチャを容易に分析できるため、人間による相当量の評価及び解釈を必要としない。最後に、本発明は複雑な機器を必要とせずにウェハ品質データを提供するため、システムのコストは比較的低く抑えられる。
【００１３】
角度を成して分散する広帯域白色光を使用した超微細特徴部の品質の特性判断に関する発明を開示する。以下の説明においては、本発明の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細について述べる。しかしながら、当業者にとって明白となるように、本発明はこうした特定の詳細の一部又は全部がなくとも実施可能である。また、本発明を不必要に曖昧にしないために、周知の処理ステップについては詳細に説明していない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による、広帯域白色光を使用して超微細特徴部分の品質の特性を判断するシステムを示す図である。このシステム１０は、光源１２と、光検出器１４と、モータ１６と、コンピュータ制御データ収集及び走査角度制御部１８とを含む。好ましくは、光源１２は、入射角を狭い範囲にするために十分にコリメートされ、これについては下で詳細に説明する。
【００１５】
使用時において、コリメート光源１２は、ウェハ２０の領域２１を光線２２で照射する。好ましくは、光源１２によって生成された光線２２はスペクトルが広いものである。以前に説明したように、一般に従来のスキャタロメータ測定は、通常はレーザから生じる単色光を使用して実行される。本発明は、好ましくは、約２００ｎｍないし９００ｎｍの範囲内で、スペクトルが広帯域に渡る光源を使用し、入射する照射のコヒーレンス長を短くする。これにより、大規模構造（回路パターンの詳細構造など）に対応するウェハ上の空間情報が、散乱プロフィールの中で抑制される。
【００１６】
次に、光検出器１４を使用して、ウェハ２０の表面から散乱した光の強度を測定する。一実施形態では、モータ１６を使用して、ウェハ２０に対する入射角２４及び散乱角２６をスイープする。光源１２を移動させることで、光線２２とウェハ２０の表面との間の入射角２４を変更できる。同様に、光検出器１４を移動させることで、散乱光線２８とウェハ２０の表面との間の散乱角２６を変更できる。
【００１７】
モータ１６は、コンピュータ制御データ収集及び走査角度制御部１８によって制御される。加えて、コンピュータ制御データ収集及び走査角度制御部１８は、光検出器１４によって散乱光から収集した光度データの分析にも使用される。
【００１８】
前述のように、光線２２は、好ましくは、照射領域２１の一方の側からの散乱角２６が、照射領域２１の他方の側からの散乱角２６と基本的に同じになるように、十分にコリメートされる。好ましくは、この高コリメート光源１２は、±１°未満、更に好ましくは±０．５°未満の角度幅を有する。光線２２の光線は、好ましくは、ウェハ上のすべての特徴部を等しく照射するために、光源２１から照射領域２１まで平行に進む。同様に、検出される散乱光２８の光線は、好ましくは、それぞれの特徴部からの光を単一の角度で測定するために、照射領域２１から光検出器１４まで平行に進む。それぞれの特徴部が光とどのように相互作用するかの分布を測定したものが結果となる。
【００１９】
加えて、光源１２によって生成される光線は、スペクトルが広い。以前に説明したように、一般に従来のスキャタロメータ測定は、通常はレーザから生じる単色光を使用して実行される。本発明は、好ましくは、スペクトルが広帯域に渡る光源を使用し、入射する照射のコヒーレンス長を短くする。これにより、大規模構造（回路パターンの詳細構造等）に対応するウェハ上の空間情報が、散乱シグネチャの中で抑制される。
【００２０】
更に、ウェハ２０内の相対的なダイの位置に関係なく光度測定を行うために、照射領域２１を大きくするこのが好ましい。加えて、大きなスポット寸法により、実用的で費用効率に優れた生産ツールとしての本発明の実施が大幅に簡素化される。小さな照射エリア２１では、特定の照射領域２１においてどの特定の特徴部が照射されるかに対して非常に敏感な散乱光が生じる。加えて、特徴部寸法の変化が平均化されない。
【００２１】
ウェハ２０上において、適切な度合いの空間的平均がなされることが望ましい。したがって、照射領域２１は、好ましくは、ウェハ２０上に存在する平均的なダイの寸法と同程度にする。これにより、照射エリア２１がウェハ２０上で移動する際に、照射領域２１内の特徴部は変化しない。好ましくは、照射領域２１はウェハ上の繰り返し単位サイズの５０％以上である。
【００２２】
加えて、ウェハ２０上のダイ間のスクライブ線が平均化されていることが望ましく、これを行わない場合、プロセスは照射領域２１の正確な配置に対して敏感になる。スクライブ線をまったく含むことなく、ダイ領域内に照射領域２１を配置する必要がある場合、このプロセスは、事前に定められた寸法のダイでの使用に制限される。こうしたプロセスでは、小さなダイのときにはスクライブ線を含むが、スクライブ線は平均化されていないので、測定結果は悪影響を受ける。したがって、本発明の使用において、スクライブ線は平均化されていることが好ましい。
【００２３】
これを達成するために、照射領域２１の約半分は一般に第一のダイに配置され、照射領域２１の他の部分は第二のダイに配置される。これにより、スクライブ線が測定に含まれ、これは光検出器によって記録される散乱信号全体の比較的小さな部分となる。加えて、大きな照射領域２１を使用することで、スクライブ線である散乱信号の部分と、実際の回路である散乱信号の部分との比率は、測定プロセスを通じて一定に維持される。したがって、大きな照射領域２１の使用により、ウェハ上のダイに関する照射領域２１の配置において必要な精度が低減されるため、照射の配置のための高価な画像認識システムの必要性が低減又は排除される。
【００２４】
次に図２では、本発明の別の実施形態によるウェハの表面から散乱した光の散乱シグネチャ５２のグラフ５０を示している。散乱シグネチャ５０は、散乱角の関数としての散乱光の振幅である。表示される強度は、ウェハの表面から散乱した光の強度のログである。更に、散乱角０°はウェハの表面と平行であり、散乱角９０°はウェハの表面と垂直である。加えて、図２の散乱シグネチャ５２は、入射角を約９０°に固定し、散乱角を変化させて作成したものである。
【００２５】
好ましくは、散乱シグネチャ５２は、最初に、良質な既知のサンプルウェハに関して作成される。既知のサンプルウェハの品質は、ＳＥＭ等の何らかの独立した検証手段によって、別個に検証するべきである。これを行った後、その後のウェハの散乱シグネチャを既知のサンプルウェハの散乱シグネチャ５２と比較することができる。
【００２６】
図３は、本発明の別の実施形態による、関連する品質境界６４が付いた散乱シグネチャ６２のグラフ６０である。この境界６４は、既知の許容可能なウェハサンプルでの変化量を観察することで、統計的に確立することができる。その結果、良質な既知であるサンプルウェハの散乱シグネチャ６２の上下に、一組の品質境界６４が得られる。
【００２７】
これを行った後、その後のウェハの散乱シグネチャを、既知のサンプルウェハの散乱シグネチャ６２と比較することができる。その後のウェハの散乱シグネチャが品質境界６４の間に入る場合、そのウェハが良質であることの明確な表示が得られる。加えて、本発明のように広帯域光源を使用することで、散乱光データの解釈が遙かに容易になる。
【００２８】
図４は、「白色」光源の散乱シグネチャ８２及び単色光源の散乱シグネチャ８４を示すグラフ８０である。「白色」光源と単色光源の散乱シグネチャ８２，８４は、散乱角の関数としての散乱光の振幅である。表示される強度は、ウェハの表面から散乱した光の強度のログである。更に、散乱角０°はウェハの表面と平行であり、散乱角９０°はウェハの表面と垂直である。
【００２９】
グラフ８０が示すように、単色光源の散乱シグネチャ８４では、ウェハ上に位置する特徴部の最上部及び底部での回折による回折効果によって発生する大きな揺れが含まれる。特徴部の最上部及び底部（つまりエッチング深度）は、堆積した膜の厚さによって分かるため、エッチング深度はエッチング品質測定において重要な特性ではない。単色光を使用することで、ウェハ上の特徴部により発生する非常に大きな信号振幅がバックグラウンド信号に追加される。こうした信号振幅により、散乱データの解釈と、シグネチャが品質境界に入るかどうかの決定とは非常に困難になる。そのため、本発明では広帯域入射光を使用して、ウェハ上の大規模な特徴部分によって発生する空間情報を抑制する。
【００３０】
本発明は実際の製品ウェハでの測定結果を収集するものであることに留意されたい。従来のスキャタロメータでは、特別なテストウェハ及びパターンを使用し、分析的な回折モデルによって、測定の解釈を簡略化する。「実際」の集積回路上のパターンの複雑性から、このアプローチは実際的ではなくなる。本発明では、広帯域照射を使用して大きな領域での積分を行うことで、古典的な回折効果を意図的に抑制する。本発明の中心的な構成要素は、開示する方法及び装置による測定が、実際的重要性を有するエッチング特性の変化を明らかにする上で十分に敏感で再現可能であるという発見である。
【００３１】
次に図５Ａないし図５Ｄでは、本発明の様々な構成を示す図が提示されている。図５Ａは、本発明の第一の態様による、固定光源構成１００を示す図である。この固定光源構成１００は、光検出器１１０と、光源１１２とを含む。固定光源構成１００において、光源１１２は検出プロセスを通じて一定の入射角１１４に固定される。光検出器１１０は、その後、散乱光データを取り込むために、一連の散乱角１１６をスイープする。好ましくは、この光検出器は約−７０°ないし＋７０°でスイープし、それぞれの散乱角１１６で一回の散乱光測定が行われる。
【００３２】
図５Ｂは、本発明の別の態様による、固定検出器構成１０２を示す図である。この固定検出器構成１０２は、光検出器１１０と、光源１１２とを含む。固定検出器構成１０２において、光検出器１１０は検出プロセスを通じて一定の散乱角１１６に固定される。光源１１２は、その後、入射角を変えるために、一連の入射角１１４をスイープする。好ましくは、この光源は約７０°から０°（ウェハ表面に垂直）近くまでスイープし、それぞれの入射角１１４で一回の散乱光測定が行われる。
【００３３】
図５Ｃは、本発明の別の態様による、可変構成１０４を示す図である。この可変構成１０４は、光検出器１１０と、光源１１２とを含む。可変構成１０４において、光検出器１１０及び光源１１２は両方とも一連の角度をスイープし、入射角１１４及び散乱角１１６の両方を変化させる。好ましくは、光源及び検出器の両方は、表面に対して垂直約０°から７０°までスイープし、それぞれの散乱角１１６で一回の散乱光測定が行われる。別の実施形態においては、それぞれの散乱角１１６に加え、それぞれの入射角１１４で一回の散乱光測定が行われる。更に別の実施形態においては、それぞれの入射角１１４でのみ一回の散乱光測定が行われる。入射角１１４と散乱角１１６との間のオフセット角１１８は変化させることができる。
【００３４】
図５Ｄは、本発明の別の態様による、固定可変構成１０６を示す図である。この固定可変構成１０６は、光検出器１１０と、光源１１２と、ビームスプリッタ１１５とを含む。固定可変構成１０６において、光検出器１１０及び光源１１２は両方とも一連の角度をスイープし、入射角１１４及び散乱角１１６の両方を変化させる。好ましくは、光源及び検出器の両方は、約−７０°から＋７０°までスイープし、それぞれの入射角１１６で一回の散乱光測定が行われる。しかしながら、可変構成１０４とは異なり、入射角１１４と散乱角１１６との間のオフセット角は常に０°に維持される。
【００３５】
図６Ａは、本発明の一実施形態による、広帯域白色光を使用した超微細特徴部分の品質特性判断に関するシステム図２００を示す説明図である。このシステム図２００は、システムの平面図２００と、システムの側面図２０４（図６Ｂ）と、システムの前面図２０６（図６Ｃ）とを含む。このシステムは、光源アーム２１２に取り付けられた十分にコリメートされた光源２１０と、検出器アーム２１６に取り付けられた光検出器２１４とを含む。更に、光源アーム２１２及び検出器アーム２１６は両方ともウェハ２２０の周囲で移動可能である。
【００３６】
使用時において、光源アーム２１２は、光源２１０をウェハの周囲で移動させるために使用される。同様に、検出器アーム２１６は、検出器２１４をウェハの周囲で移動させるために使用される。有利なことに、システム図２００に示す装置は、光源２１０をウェハ２００の表面の周囲で移動させると同時に、光検出器２１４をウェハ２２０の表面に対して固定された角度に維持することが可能であり、その逆も可能である。更に、システム図２００に示す装置は、光源２１０及び光検出器２１４の両方を、固定オフセット角又は可変オフセット角を付けて、ウェハ２２０の表面の周囲で同時に動かすことが可能である。したがって、図６の装置は、ウェハ２２０の表面からの散乱光の測定において大きな自由度を提供する。
【００３７】
次に図７では、本発明の実施形態による同軸構成を表示している。この同軸構成３００は、光源３０２と、光検出器３０４と、ビームスプリッタ３０６と、コリメータ３０８と、回転鏡３１０と、回転鏡３１０に取り付けられたモータ３１２とを含む。同軸構成３００は、実際の光源３０２又は光検出器３０４を移動させる必要なく、ウェハ３１４の表面から散乱データを収集するのに使用される。
【００３８】
動作時において、光は光源３０２から光線スプリッタ３０６を通り、この光をコリメートするコリメータ３０８に達する。コリメートされた光はその後、回転鏡３１０へと進み、回転鏡３１０はウェハ３１４の表面への光とウェハ３１４の表面からの光とを反射する。回転鏡３１０は、モータ３１２を利用して、軸線の周りで回転することができる。回転鏡３１０は軸線の周りで回転できることから、回転鏡３１０はウェハ３１４の表面全体へ光線を送るために使用される。これにより、光源３０２及び光検出器３０４は、静止状態を維持したままでも、様々な入射角及び散乱角での散乱光データを収集することができる。これが望ましいのは、光源３０２及び光検出器３０４を移動可能にする必要がある場合には、光源３０２及び光検出器３０４が電源、冷却要件、及びシステムの複雑性を増加させるその他のシステムを有するためである。
【００３９】
加えて、同軸構成３００では一基のコリメータ３０８の使用が可能になる。光線及び散乱信号は同一の光学装置を通過し、この同一の光学装置を二度使用する。最初は、ウェハ３１４へ向かう光の光線形成器として使用し、二度目は、ウェハ３１４から光検出器３０４へ向かう散乱信号のための望遠光学装置として使用する。これにより、二つの発散は自動的に一致する。
【００４０】
加えて、高い信号対ノイズ比率を達成し、暗電流その他のノイズを無効化するために、この光は、好ましくは特定の周波数で遮断される。その後、この周波数と同期させて検出を行い、位相固定ループと同等のものを利用する。
【００４１】
図８は、本発明の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法４００を示すフローチャートである。初期動作４０２において、前処理工程が実行される。前処理工程にはエッチングするウェハの準備と、ウェハのエッチングとが含まれる。
【００４２】
固定角度動作４０４において、十分にコリメートされた光源の光角度が固定される。このコリメート光源の光角度は、ウェハ表面との所定の角度で固定される。この光源はその後、ウェハ表面の領域を照射するのに使用される。上で説明したように、この光源はウェハ表面を直接照射することが可能であり、或いは鏡を使用してウェハ表面を間接的に照射することができる。
【００４３】
加えて、光源によって生成された光線は、スペクトルが広い。以前に説明したように、一般に従来のスキャタロメータ測定は、通常はレーザから生じる単色光を使用して実行される。本発明は、好ましくは、スペクトルが広帯域に渡る光源を使用し、入射する照射のコヒーレンス長を短くする。これにより、大規模構造（回路パターンの詳細構造等）に対応するウェハ上の空間情報が、散乱シグネチャの中で抑制される。
【００４４】
更に、ウェハ内の相対的なダイの位置に関係なく光度測定を行うために、照射領域を大きくすることが好ましい。加えて、大きなスポット寸法により、実用的で費用効率に優れた生産ツールとしての本発明の実現が大幅に簡素化される。小さな照射エリアでは、特定の照射領域において照射される特定の特徴部に対して非常に敏感な散乱光が生じ、特徴部寸法の変化が平均化されない。したがって、照射領域は、好ましくは、ウェハ上に存在する平均的なダイの寸法と同程度にして、照射エリアがウェハ上で移動する際に、照射領域内の特徴部の分布が変化しないようにする。
【００４５】
加えて、ウェハ上のダイ間のスクライブ線を平均化しておくことが望ましく、これを行わない場合、プロセスは照射領域の正確な配置に対して敏感になる。スクライブ線をまったく含むことなく、ダイ領域内に照射領域を配置する必要がある場合、このプロセスは、特定の寸法のダイでの使用に制限される。こうしたプロセスで小さなダイを用いると、測定結果にスクライブ線が含まれることになり、測定結果が悪影響を受ける。したがって、本発明の使用において、スクライブ線は平均化されることが好ましい。
【００４６】
これを達成するために、照射領域の約半分は一般的に第一のダイに配置され、照射領域の他の部分は第二のダイに配置される。これにより、スクライブ線が測定に含まれ、これが光検出器によって記録される散乱信号全体の比較的小さな部分となる。大きな照射領域を使用することで、スクライブ線である散乱信号の部分と、実際の回路である散乱信号の部分との比率は、測定プロセスを通じて一定に維持される。したがって、大きな照射領域の使用により、ウェハ上のダイに関する照射領域の配置において必要な精度が低減されるため、照射の配置のための画像認識システムの必要性が低減又は排除される。
【００４７】
次に、収集動作４０６において、光検出器がウェハの表面から散乱した光を収集する。好ましくは、この光は、照射領域の一方の側から進む散乱光線が、照射領域の他方の側から進む散乱光線と平行になるように、十分にコリメートされる。光源と同じく、光検出器はウェハ表面からの散乱光を直接検出することが可能であり、或いは鏡を使用して間接的に検出することができる。
【００４８】
次に、決定動作４０８において、ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されたかどうかが判断される。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集された場合、方法４００は分析動作４１０へ進む。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合、方法４００はステップ動作４１２へ進む。
【００４９】
ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合は、ステップ動作４１２において、この検出器の角度は次の検出角へと段階的に進む。光検出器は、好ましくは、一連の散乱角をスイープし、ウェハの散乱シグネチャを作成するための散乱光を取り込む。好ましくは、この検出器は約−７０°から＋７０°までスイープする。上で説明したように、光検出器は、好ましくは、望ましい検出角と実際の検出角との正確な相関関係を提供するコンピュータ制御システムに取り付けられたモータによって移動する。この検出器の角度が段階的に進んだ後、方法４００は収集動作４０６へ進む。
【００５０】
分析動作４１０においては、収集された散乱データが分析される。この散乱データは、本発明により、ウェハの散乱シグネチャを作成するのに使用される。この散乱シグネチャは複数の目的で使用できる。第一に、この散乱シグネチャは既知の良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの例として使用できる。好ましくは、既知の良好な品質のウェハは、ＳＥＭ等の別の手法によって、別個に検証される。第二に、この散乱シグネチャは、良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの境界を示す包含範囲を形成する品質境界を作成するために使用できる。第三に、この散乱シグネチャは、現在のウェハの品質を判断するために、良好な品質のウェハの散乱シグネチャと比較することができる。好ましくは、この比較は、良好な品質のウェハの統計的分析によって形成された品質境界を使用して行われる。現在のウェハの散乱シグネチャが品質境界内にある場合、この現在のウェハは良好な品質であるとみなすことができる。
【００５１】
最後に、この分析結果は、動作４１４において、ウェハ又はダイのその後の処理を支援するために使用できる。こうしたその後の処理には、この品質情報を使用して、エッチングプロセスを修正すること、或いはプロセスが要求通りに実行されているかを検証することが含まれる。
【００５２】
図９は、本発明の別の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法５００を示すフローチャートである。初期動作５０２において、前処理工程が実行される。前処理工程にはエッチングするウェハの準備と、ウェハのエッチングとが含まれる。
【００５３】
固定角度動作５０４において、光検出器の光角度が固定される。好ましくは、検出される光は、照射領域の一方の側から進む散乱光線が、照射領域の他方の側から進む散乱光線と平行になるように、十分にコリメートされる。上で説明したように、光検出器はウェハ表面からの散乱光を直接検出することが可能であり、或いは鏡を使用して間接的に検出することができる。
【００５４】
次に、収集動作５０６において、十分にコリメートされた光源がウェハの表面を照射し、光検出器が散乱光データを収集する。このコリメート光源の光角度はウェハ表面との所定の角度で開始される。この光源はその後、ウェハ表面の領域を照射するのに使用される。上で説明したように、この光源はウェハ表面を直接照射することが可能であり、或いは鏡を使用してウェハ表面を間接的に照射することができる。
【００５５】
好ましくは、この光は、照射領域の一方の側から進む散乱光線が、照射領域の他方の側から進む散乱光線と平行になるように、十分にコリメートされる。光源と同じく、光検出器はウェハ表面からの散乱光を直接検出することが可能であり、或いは鏡を使用して間接的に検出することができる。
【００５６】
加えて、光源によって生成された光線は、スペクトルが広い。以前に説明したように、一般に従来のスキャタロメータ測定は、通常はレーザから生じる単色光を使用して実行される。本発明は、好ましくは、スペクトルが広帯域に渡る光源を使用し、入射する照射のコヒーレンス長を短くする。これにより、大規模構造（回路パターンの詳細構造等）に対応するウェハ上の空間情報が、散乱シグネチャの中で抑制される。
【００５７】
更に、ウェハ内の相対的なダイの位置に関係なく光度測定を行うために、照射領域を大きくすることが好まし。加えて、大きなスポット寸法により、実用的で費用効率に優れた本生産ツールとしての本発明の実現が大幅に簡素化される。小さな照射エリアでは、特定の照射領域においてどの特定の特徴部が照射されるか、に対して散乱光が非常に敏感になり、特徴部寸法の変化が平均化されない。したがって、照射領域は、好ましくは、ウェハ上に存在する平均的なダイの寸法と同程度にして、照射エリアがウェハ上で移動する際に、照射領域内の特徴部の分布が変化しないようにする。
【００５８】
加えて、ウェハ上のダイ間のスクライブ線を平均化することが望ましく、これを行わない場合、プロセスは照射領域の正確な配置に対して敏感になる。スクライブ線をまったく含むことなくダイ領域内に照射領域を配置する必要がある場合、このプロセスは、特定の寸法のダイでの使用に制限される。こうしたプロセスでは、小さなダイの場合に測定結果にスクライブ線が含まれることになり、測定結果が悪影響を受ける。したがって、本発明の使用において、スクライブ線は平均化されていることが好まし。
【００５９】
これを達成するために、照射領域の約半分は一般的に第一のダイに配置され、照射領域の他の部分は第二のダイに配置される。これにより、スクライブ線が測定に含まれ、これが光検出器によって記録される散乱信号全体の比較的小さな部分となる。大きな照射領域を使用することで、スクライブ線である散乱信号の部分と、実際の回路である散乱信号の部分との比率は、測定プロセスを通じて一定に維持される。したがって、大きな照射領域の使用により、ウェハ上のダイに関する照射領域の配置において必要な精度が低減されるため、照射の配置のための画像認識システムの必要性が低減又は排除される。
【００６０】
次に、決定動作５０８において、ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されたかどうかが判断される。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集された場合、方法５００は分析動作５１０へ進む。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合、方法５００はステップ動作５１２へ進む。
【００６１】
ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合は、ステップ動作５１２において、照射入射角は次の入射角へと段階的に進む。この光源は、好ましくは、一連の入射角をスイープし、ウェハの散乱シグネチャを作成するために、それぞれの入射角で散乱光測定が行われる。好ましくは、この光源は約７０°から０°（ウェハ表面に対して垂直）近くまでスイープする。上で説明したように、この光源は、好ましくは、望ましい照射角と実際の照射角との正確な相関関係を提供するコンピュータ制御システムに取り付けられたモータによって移動する。この照射角が段階的に進んだ後、方法５００は再度、収集動作５０６へ進む。
【００６２】
分析動作５１０においては、収集された散乱データが分析される。この散乱データは、本発明により、ウェハの散乱シグネチャを作成するのに使用される。この散乱シグネチャは複数の目的で使用できる。第一に、この散乱シグネチャは既知の良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの例として使用できる。好ましくは、既知の良好な品質のウェハは、ＳＥＭ等の別の手法によって、別個に検証される。第二に、この散乱シグネチャは、良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの境界を示す包含範囲を形成する品質境界を作成するために使用できる。第三に、この散乱シグネチャは、現在のウェハの品質を判断するために、良好な品質のウェハの散乱シグネチャと比較することができる。好ましくは、この比較は、良好な品質のウェハの統計的分析によって形成された品質境界を使用して行われる。現在のウェハの散乱シグネチャが品質境界内にある場合、この現在のウェハは良好な品質であるとみなすことができる。
【００６３】
最後に、この分析結果は、動作５１４において、ウェハ又はダイのその後の処理を支援するために使用できる。こうしたその後の処理には、この品質情報を使用して、エッチングプロセスを修正すること、或いはプロセスが要求通りに実行されているかを検証することが含まれる。
【００６４】
図１０は、本発明の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法６００を示すフローチャートである。初期動作６０２において、前処理工程が実行される。前処理工程にはエッチングするウェハの準備と、ウェハのエッチングとが含まれる。加えて、コリメート光源及び光検出器に、事前に定められた初期角度が設定される。上で説明したように、この光源及び光検出器は、ウェハ表面を直接照射し、ウェハ表面からのデータを直接収集することが可能であり、或いは鏡を使用して、これを間接的に行うことができる。
【００６５】
光源によって生成された光線は、スペクトルが広い。以前に説明したように、一般に従来のスキャタロメータ測定は、通常はレーザから生じる単色光を使用して実行される。本発明は、好ましくは、スペクトルが広帯域に渡る光源を使用し、入射する照射のコヒーレンス長を短くする。これにより、大規模構造（回路パターンの詳細構造等）に対応するウェハ上の空間情報が、散乱シグネチャの中で抑制される。
【００６６】
更に、ウェハ内の相対的なダイの位置に関係なく光度測定を行うために、照射領域を大きくすることが好ましい。加えて、大きなスポット寸法により、実用的で費用効率に優れた生産ツールとしての本発明の実現が大幅に簡素化される。小さな照射エリアでは、特定の照射領域においてどの特定の特徴部が照射されるか、に対して散乱光が非常に敏感になり、特徴部寸法の変化が平均化されない。したがって、照射領域は、好ましくは、ウェハ上に存在する平均的なダイの寸法と同程度にして、照射エリアがウェハ上で移動する際に、照射領域内の特徴部の分布が変化しないようにする。
【００６７】
加えて、ウェハ上のダイ間のスクライブ線を平均化することが望ましく、これを行わない場合、プロセスは照射領域の正確な配置に対して敏感になる。スクライブ線をまったく含むことなく、ダイ領域内に照射領域を配置する必要がある場合、このプロセスは、特定の寸法のダイでの使用に制限される。こうしたプロセスでは、小さなダイの場合に測定結果にスクライブ線が含まれることになり、測定結果が悪影響を受ける。したがって、本発明の使用において、スクライブ線が平均化されることが好ましい。
【００６８】
これを達成するために、照射領域の約半分は一般的に第一のダイに配置され、照射領域の他の部分は第二のダイに配置される。これにより、スクライブ線が測定に含まれ、これが光検出器によって記録される散乱信号全体の比較的小さな部分となる。大きな照射領域を使用することで、スクライブ線である散乱信号の部分と、実際の回路である散乱信号の部分との比率は、測定プロセスを通じて一定に維持される。したがって、大きな照射領域の使用により、ウェハ上のダイに関する照射領域の配置において必要な精度が低減されるため、照射の配置のための画像認識システムの必要性が低減又は排除される。
【００６９】
収集動作６０４において、光源はウェハの表面上の領域を照射し、光検出器は照射領域から散乱した光を収集する。好ましくは、この光は、照射領域の一方の側から進む散乱光線が、照射領域の他方の側から進む散乱光線と平行になるように、十分にコリメートされる。
【００７０】
次に、決定動作６０６において、ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されたかどうかが判断される。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集された場合、方法６００は分析動作６０８へ進む。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合、方法６００はステップ供給源動作６１０へ進む。
【００７１】
ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合は、ステップ供給源動作６１０において、照射入射角は次の入射角へと段階的に進む。この光源は、好ましくは、一連の入射角をスイープし、ウェハの散乱シグネチャを作成するために、それぞれの入射角で散乱光測定が行われる。好ましくは、この光源は表面に対して垂直約０°から７０°までスイープする。上で説明したように、この光源は、好ましくは、望ましい照射角と実際の照射角との正確な相関関係を提供するコンピュータ制御システムに取り付けられたモータによって移動する。
【００７２】
次に、ステップ検出器動作６１２において、この検出器の角度は次の検出角へと段階的に進む。光検出器は、好ましくは、一連の散乱角をスイープし、ウェハの散乱シグネチャを作成するための散乱光を取り込む。好ましくは、この検出器は約−７０°から＋７０°までスイープする。光源と光検出器との間のオフセット角は、ウェハ散乱シグネチャを作成するために変化させることができる。光源と同じく、光検出器は、好ましくは、望ましい検出角と実際の検出角との正確な相関関係を提供するコンピュータ制御システムに取り付けられたモータによって移動する。この検出器の角度が段階的に進んだ後、方法６００は再度、収集動作６０４へ進む。
【００７３】
分析動作６０８においては、収集された散乱データが分析される。この散乱データは、本発明により、ウェハの散乱シグネチャを作成するのに使用される。この散乱シグネチャは複数の目的で使用できる。第一に、この散乱シグネチャは既知の良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの例として使用できる。好ましくは、既知の良好な品質のウェハは、ＳＥＭ等の別の手法によって、別個に検証される。第二に、この散乱シグネチャは、良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの境界を示す包含範囲を形成する品質境界を作成するために使用できる。第三に、この散乱シグネチャは、現在のウェハの品質を判断するために、良好な品質のウェハの散乱シグネチャと比較することができる。好ましくは、この比較は、良好な品質のウェハの統計的分析によって形成された品質境界を使用して行われる。現在のウェハの散乱シグネチャが品質境界内にある場合、この現在のウェハは良好な品質であるとみなすことができる。
【００７４】
最後に、この分析結果は、動作６１４において、ウェハ又はダイのその後の処理を支援するために使用できる。こうしたその後の処理には、この品質情報を使用して、エッチングプロセスを修正すること、或いはプロセスが要求通りに実行されているかを検証することが含まれる。
【００７５】
図１１は、本発明の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法７００を示すフローチャートである。初期動作７０２において、前処理工程が実行される。前処理工程にはエッチングするウェハの準備と、ウェハのエッチングとが含まれる。更に、コリメート光源及び光検出器に、事前に定められた初期角度が設定される。好ましくは、コリメート光源及び光検出器には、互いからの固定オフセット角が設定される。加えて、このオフセット角は好ましくは、光源及び光検出器の両方で同一の光学装置を使用するために０°に設定される。上で説明したように、この光源及び光検出器は、ウェハ表面を直接照射し、ウェハ表面からのデータを直接収集することが可能であり、或いは鏡を使用して、これを間接的に行うことができる。
【００７６】
光源によって生成された光線は、スペクトルが広い。以前に説明したように、一般に従来のスキャタロメータ測定は、通常はレーザから生じる単色光を使用して実行される。本発明は、好ましくは、スペクトルが広帯域に渡る光源を使用し、入射する照射のコヒーレンス長を短くする。これにより、大規模構造（回路パターンの詳細構造等）に対応するウェハ上の空間情報が、散乱シグネチャの中で抑制される。
【００７７】
更に、ウェハ内の相対的なダイの位置に関係なく光度測定を行うために、照射領域を大きくすることが好ましい。加えて、大きなスポット寸法により、実用的で費用効率に優れた生産ツールとしての本発明の実現が大幅に簡素化される。小さな照射エリアでは、特定の照射領域においてどの特定の特徴部が照射されるかに対して非常に敏感な散乱光が生じ、特徴部寸法の変化が平均化されない。したがって、照射領域は、好ましくは、ウェハ上に存在する平均的なダイの寸法と同程度にして、照射エリアがウェハ上で移動する際に、照射領域内の特徴部の分布が変化しないようにする。
【００７８】
加えて、ウェハ上のダイ間のスクライブ線が平均化されていることが望ましく、これを行わない場合、プロセスは照射領域の正確な配置に対して敏感になる。スクライブ線をまったく含むことなく、ダイ領域内に照射領域を配置する必要がある場合、このプロセスは、特定の寸法のダイでの使用に制限される。こうしたプロセスでは、小さなダイの場合に測定結果にスクライブ線が含まれることになり、測定結果が悪影響を受ける。したがって、本発明の使用において、スクライブ線は平均化されることが好ましい。
【００７９】
これを達成するために、照射領域の約半分は一般的に第一のダイに配置され、照射領域の他の部分は第二のダイに配置される。これにより、スクライブ線が測定に含まれ、これは光検出器によって記録される散乱信号全体の比較的小さな部分となる。大きな照射領域を使用することで、スクライブ線である散乱信号の部分と、実際の回路である散乱信号の部分との比率は、測定プロセスを通じて一定に維持される。したがって、大きな照射領域の使用により、ウェハ上のダイに関する照射領域の配置において必要な精度が低減されるため、照射の配置のための画像認識システムの必要性が低減又は排除される。
【００８０】
収集動作７０４において、光源はウェハの表面上の領域を照射し、光検出器は照射領域から散乱した光を収集する。好ましくは、この光は、照射領域の一方の側から進む散乱光線が、照射領域の他方の側から進む散乱光線と平行になるように、十分にコリメートされる。
【００８１】
次に、決定動作７０６において、ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されたかどうかが判断される。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集された場合、方法７００は分析動作７０８へ進む。ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合、方法７００はステップ供給源動作７１０へ進む。
【００８２】
ウェハの有効な散乱シグネチャを作成するのに十分な散乱データが収集されていない場合は、ステップ供給源動作７１０において、照射入射角と検出角とは次の角度へ段階的に進む。心に留めておくべき点として、方法７００において、光源と光検出器との間のオフセット角は常に一定である。
【００８３】
更に、光源及び光検出器は、好ましくは、一連の角度をスイープし、ウェハの散乱シグネチャを作成するために、それぞれの入射角で散乱光測定が行われる。好ましくは、光源及び光検出器は、約−７０°から＋７０°までスイープする。上で説明したように、この光源及び光検出器は、好ましくは、望ましい照射角及び検出角と実際の角度との正確な相関関係を提供するコンピュータ制御システムに取り付けられたモータによって移動する。この検出器の角度が段階的に進んだ後、方法７００は再度、収集動作７０４へ進む。
【００８４】
分析動作７０８においては、収集された散乱データが分析される。この散乱データは、本発明により、ウェハの散乱シグネチャを作成するのに使用される。この散乱シグネチャは複数の目的で使用できる。第一に、この散乱シグネチャは既知の良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの例として使用できる。好ましくは、既知の良好な品質のウェハは、ＳＥＭ等の別の手法によって、別個に検証される。第二に、この散乱シグネチャは、良好な品質のウェハにおける散乱シグネチャの境界を示す包含範囲を形成する品質境界を作成するために使用できる。第三に、この散乱シグネチャは、現在のウェハの品質を判断するために、良好な品質のウェハの散乱シグネチャと比較することができる。好ましくは、この比較は、良好な品質のウェハの統計的分析によって形成された品質境界を使用して行われる。現在のウェハの散乱シグネチャが品質境界内にある場合、この現在のウェハは良好な品質であるとみなすことができる
【００８５】
最後に、この分析結果は、動作６１４において、ウェハ又はダイのその後の処理を支援するために使用できる。こうしたその後の処理には、この品質情報を使用して、エッチングプロセスを修正すること、或いはプロセスが要求通りに実行されているかを検証することが含まれる。
【００８６】
本発明をいくつかの好適な実施形態の観点から説明してきたが、本発明の範囲に含まれる多数の変形例、置換例、及び均等物が存在する。本発明の方法及び装置を実施する多数の代替方法が存在する点にも注意すべきである。したがって、前記特許請求の範囲は、本発明の本来の趣旨及び範囲内にあるこうしたすべての変形例、置換例、及び均等物を含むものと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態による、広帯域白色光を使用して超微細特徴部品質の特性を判断するシステムを示す図である。
【図２】  本発明の実施形態による、ウェハの表面から散乱した光の散乱シグネチャのグラフである。
【図３】  本発明の別の実施形態による、関連する品質境界が付いた散乱シグネチャのグラフである。
【図４】  本発明の実施形態による、「白色」光源及び単色光源の散乱シグネチャを示すグラフである。
【図５Ａ】  本発明の第一の態様による固定光源構成を示す図である。
【図５Ｂ】  本発明の別の態様による固定検出器構成を示す図である。
【図５Ｃ】  本発明の別の態様による可変構成を示す図である。
【図５Ｄ】  本発明の更に別の態様による固定可変構成を示す図である。
【図６Ａ】  本発明の一実施形態による、広帯域白色光を使用した超微細特徴部品質の特性判断に関するシステム図を示す説明図である。
【図６Ｂ】  本発明の一実施形態による、広帯域白色光を使用した超微細特徴部品質の特性判断に関するシステム図を示す説明図である。
【図６Ｃ】  本発明の一実施形態による、広帯域白色光を使用した超微細特徴部品質の特性判断に関するシステム図を示す説明図である。
【図７】  本発明の別の実施形態による、同軸構成を示す図である。
【図８】  本発明の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法を示すフローチャートである。
【図９】  本発明の別の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法を示すフローチャートである。
【図１０】  本発明の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法を示すフローチャートである。
【図１１】  本発明の実施形態による、エッチングしたウェハの特徴部特性を監視する方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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【図１１】
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