(57)【要約】【課題】リソグラフィマージンを高スループットで評価する。【解決手段】一枚のウエハ上に、フォーカス条件とドーズ条件をマトリックス状に変化させた複数のチップを作成し（Ｓ１０，Ｓ１１）、作成された複数のチップの最小線幅を評価する（Ｓ１２）。次いで、評価結果から、フォーカス条件とドーズ条件のラフな適切範囲を決定し（Ｓ１３）、決定された適切範囲内のチップについて、欠陥検査装置を用いて画像を得る（Ｓ１４）。そして、得られた画像に基づいて、フォーカス条件とドーズ条件の許容範囲を求める（Ｓ１５）。欠陥検査装置は、複数のビームを試料上に合焦させ、該ビームの最大間隔より十分大きい距離にわたって、複数のビームを同時に走査し、各走査点から放出された二次電子を拡大光学系で拡大してそれぞれの複数のビームからの二次電子を検出する装置であることが好ましい。【選択図】図１
2005236060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィマージン評価方法において、
一枚のウエハ上に、フォーカス条件とドーズ条件をマトリックス状に変化させた複数のチップを作成するステップと、
作成された複数のチップを、線幅測定器で評価するステップと、
評価結果から、フォーカス条件とドーズ条件のラフな適切範囲を決定するステップと、
決定された適切範囲内のチップについて、欠陥検査装置を用いて画像を得るステップと、
得られた画像に基づいて、フォーカス条件とドーズ条件の許容範囲を求めるステップと
からなることを特徴とするリソグラフィマージン評価方法。
【請求項２】
請求項１記載のリソグラフィマージン評価方法において、欠陥検査装置は、複数のビームを試料上に合焦させ、該ビームの最大間隔より十分大きい距離にわたって、複数のビームを同時に走査し、各走査点から放出された二次電子を拡大光学系で拡大してそれぞれの複数のビームからの二次電子を、対物レンズを通過後、Ｅ×Ｂ分離器で検出器の方向に偏向して検出する装置であることを特徴とするリソグラフィマージン評価方法。
【請求項３】
請求項２記載のリソグラフィマージン評価方法において、欠陥検査装置は、空間電荷制限条件で動作する単一カソード電子銃から放出される電子線を、第１の軸方向へ投影した場合の相互間隔が等間隔の開口で複数のビームとし、走査方向は第１の軸方向と直交する方向であり、第１の軸方向へは試料台を連続移動させながら欠陥検出を行う装置であることを特徴とするリソグラフィマージン評価方法。
【請求項４】
請求項３記載のリソグラフィマージン評価方法において、欠陥検査装置は、走査に同期して、一次電子線または二次電子線の収差を低減する手段を備えていることを特徴とするリソグラフィマージン評価方法。
【請求項５】
請求項２記載のリソグラフィマージン評価方法において、上記欠陥検査装置は、複数の光軸を一枚の試料上に有することを特徴とするリソグラフィマージン評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、０．１μｍ以下の線幅のパターンを形成する場合のリソグラフィマージンを高スループットで評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィマージンを評価するため、従来フォーカス条件とドーズ条件をマトリックス状に変化させたチップを作成し、ＣＤ測定器で線幅を評価することによってマージンを評価していた。なお、ＣＤは、パターンの最小線幅を表している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＤが０．１μｍ以下になり、光近接効果補正が必要な層では、単にＣＤ測定を行ったのみではリソグラフィ条件の最適条件を探すのが困難になり、それにも増して、リソグラフィマージンを評価するのは困難になってきている。そして、欠陥検査装置で設計通りの望ましいパターンになっているかどうかを評価しようとすると、非常に長時間を要するようになっている。
本発明は、このような従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高スループットで高信頼性の欠陥検査装置を使うことにより、リソグラフィマージンを高スループットで評価することができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記した目的を達成するために、本発明のリソグラフィマージン評価方法においては、
一枚のウエハ上に、フォーカス条件とドーズ条件をマトリックス状に変化させた複数のチップを作成するステップと、
作成された複数のチップを、線幅測定器で評価するステップと、
評価結果から、フォーカス条件とドーズ条件のラフな適切範囲を決定するステップと、
決定された適切範囲内のチップについて、欠陥検査装置を用いて画像を得るステップと、
得られた画像に基づいて、フォーカス条件とドーズ条件の許容範囲を求めるステップと
からなることを特徴としている。
【０００５】
上記した本発明に係るリソグラフィマージン評価方法において、欠陥検査装置は、複数のビームを試料上に合焦させ、該ビームの最大間隔より十分大きい距離にわたって、複数のビームを同時に走査し、各走査点から放出された二次電子を拡大光学系で拡大してそれぞれの複数のビームからの二次電子を、クロストーク少なく検出する装置であることが好ましい。このような欠陥検出装置として、空間電荷制限条件で動作する単一カソード電子銃から放出される電子線を、第１の軸方向へ投影した場合の相互間隔が等間隔の開口で複数のビームとし、走査方向は第１の軸方向と直交する方向であり、第１の軸方向へは試料台を連続移動させながら欠陥検出を行うよう構成され、さらに、走査に同期して、一次電子線または二次電子線の収差を低減する手段を備えていることが好ましい。また、欠陥検査装置は、複数の光軸を一枚の試料上に有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、以上のように構成されているので、リソグラフィの許容範囲（マージン）を高精度及び高スループットで評価することができる。
【発明の実施の形態】
【０００７】
図１は、本発明のリソグラフィマージン評価方法を説明するためのフローチャートであり、図２は、該評価方法において、焦点条件及びドーズ条件をマトリックス状に変化させた場合のウエハの模式的平面図である。
図１に示すように、本発明のリソグラフィマージン評価方法においては、まず、ステップＳ１０において、一枚のウエハ上に、フォーカス条件とドーズ条件をマトリックス状に変化させることにより、リソグラフィ条件をそれぞれ異ならせた複数のチップを設定する。このステップＳ１０においては、ＡｒＦレーザによるリソグラフィ装置を用いて、一枚のウエハ１上に、図２に示すように、Ｘ軸方向へは焦点条件を左から順に、０．４μｍオーバフォーカス、０．２μｍオーバフォーカス、ジャスト（０）フォーカス、０．２μｍアンダーフォーカスの条件とし、Ｙ軸方向は、上からドーズを０．８５、０．９、０．９５、１．０、１．０５、１．１（任意単位）に変化させて、リソグラフィ条件をマトリックス状に異ならせたチップＣ１２−Ｃ１４、Ｃ２１−Ｃ２５、Ｃ３１−Ｃ３５、Ｃ４１−Ｃ４５、Ｃ５１−Ｃ５５、及びＣ６２−Ｃ６４を形成する。
上記したフォーカス条件及びドーズ条件は、単なる一例であって、本発明が上記条件に制限されるものではないことは勿論である。
【０００８】
レチクルは光近接効果補正を行い、超解像レンズを用い、あるいは位相シフトマスクを用いているので、実際に露光を行わないと、レチクルから望ましいパターンを予想するのは困難である。
そこで、ステップＳ１１において、ウエハ１を露光及び現像を行い、そしてステップＳ１２において、ＣＤ測定器によって各チップを評価する。このステップＳ１２においては、チップ当たり５点について、ＣＤ（＝パターンの最小線幅）を測定する。次いで、ステップＳ１３において、ＣＤ測定の評価結果から、リソグラフィ条件（フォーカス条件及びドーズ条件）のラフな適性範囲を決定する。
【０００９】
図２に示したフォーカス条件及びドーズ条件の場合、実機テストを行ったところ、図２の上方の３つのチップＣ１２−Ｃ１４と左の４つのチップＣ２１、Ｃ３１、Ｃ４１、及びＣ５１では、線幅が小さすぎて不適であり、右下の６のチップＣ４５、Ｃ５４、Ｃ５５、Ｃ６２−Ｃ６４は、線幅が大きすぎて不適であることがわかった。これらの線幅の適切でないチップを、図２中にハッチングで示した。
【００１０】
そして、ステップＳ１４に進んで、ラフな適性範囲に含まれるチップについて、欠陥検査装置を用いて、各チップの画像を生成し、ステップＳ１５において、得られた画像に基づいて、設計パターンとの比較を行い、設計パターンとの差が規定量を超えた場所を欠陥と定義する。そして、欠陥の少ない条件を、リソグラフィ条件の許容範囲（マージン）として決定する。
ステップＳ１４及びＳ１５においては、各チップの１ストライプ分の欠陥を検査する。この検査では、Ｘ軸方向には１００μ幅、Ｙ軸方向にはチップ寸法分の欠陥検査を行い、ゴミ等のリソグラフィ条件とは無関係な欠陥と、光近接効果補正の不足や過剰、超解像レンズを用いることによる異常パターン発生の有無、位相シフトマスクを用いることによる変形等の有無等のリソグラフィ条件に関係する欠陥とを区別する。
【００１１】
上記したリソグラフィ条件の場合、実機テストを行ったところ、図２中に○印を付したチップＣ３２、Ｃ３３、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ５２及びＣ５３については、リソグラフィ条件に関係する欠陥がなかったチップであり、したがって、リソグラフィマージンとしては、ジャストフォーカス及び０．２μｍオーバフォーカスによるものが良好であり、ドーズマージンとしては、０．９５〜１．０５の範囲によるものが良好であった。
【００１２】
図３は、上記したステップＳ１３における欠陥検査に用いた欠陥検査装置の一実施形態を示している。この欠陥検査装置においては、先端曲率半径が４０μｍのＬａｂ６カソード２１から放出される電子線をコンデンサレンズ２２で集束し、ＮＡ開口２４にクロスオーバを作る。コンデンサレンズ２２の下には、マルチビームを生成するためのマルチ開口板２３が配置されている。マルチ開口板２３には、複数の開口３２、３３が形成されており、これら開口は、図４に示すように、Ｙ軸上に投影した場合の間隔が等間隔でかつ一定値以上離間するように設定されている。また、マルチ開口板２３の開口３２、３３は、中心輝度の９０％以上の軸外輝度に対応する円３１（図４）内に形成されている。マルチ開口板２３の各開口により形成されたビームは、縮小レンズ２５と対物レンズ２６とで縮小され、ウエハ１上にマルチビームを細く絞った状態で照射される。
【００１３】
ウエハ１上でマルチビームが走査されるが、図４中で参照番号３４で示したようにＸ軸方向に走査し、１０２４ピクセルまたは２０４８ピクセル分の走査を行った。この走査は、偏向器３６、２８を用い、対物レンズ２６のすぐ上の、収差が最小になる位置を偏向支点として偏向することによって行った。Ｅ×Ｂ分離器２９、３０はマルチ開口２３の共役点ではない位置に配置され、偏向色収差を小さくするため、電磁偏向器３５でプレ偏向を行い、Ｅ×Ｂ分離器２９、３０で振り戻し、軌道４３すなわち対物レンズ２６の主面近傍で光軸と交わるよう偏向し、ウエハ１に入射させた。走査方向とＥ×Ｂ分離器の電場Ｅによる偏向方向は互いに直交する方向とした。ウエハ１上のマルチビーム照射点から放出された二次電子は、ウエハ１の面に印加された負電圧と対物レンズ２６に印加された正電圧とにより生成される加速電界で加速され、±９０°以内の方向に放出された二次電子は細く集束され、対物レンズ２６で曲げられ、ＥＸＢ分離器２９、３０で偏向されて二次光学系に入射する。
【００１４】
二次光学系では、ウエハ１から放出された二次電子は、拡大レンズ３７、３９、４０で拡大され、ＭＣＰ４２で増倍され、その直後に配置されたマルチアノード４４に流れ、抵抗４５で電圧すなわち電気信号に変換される。得られた電気信号は、マルチ増幅器４６で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ４７でデジタル信号に変換され、画像形成回路４８でウエハ１の表面の画像が形成される。
【００１５】
図５は、本発明の第２の実施形態の欠陥検査装置の概略図を示す。電子銃５１はダブルアノード構造を有し、カソードはＬａＢ６の先端曲率半径２０μｍＲの形状である。第１アノードを正の高電圧とすることで、高輝度を得ている。この電子銃は、空間電荷制限条件で動作させることにより、ショット雑音を、ショットキーカソード電子銃の場合に比較して、１／４以下にできる。したがって、１／１６のビーム電流を照射することにより、同一のクロック周波数で同程度のＳ／Ｎ比の信号が得られる。
【００１６】
図５に示した欠陥検査装置において、電子銃から照射された電子線は、コンデンサレンズ５２で集束され、ＮＡ開口５４上にクロスオーバを作る。ビーム成形開口板５３の開口を正方形とすることにより、ビーム電流を２〜３０％程度同じビーム寸法に対して増加することができる。開口板５３で正方形にされたビームは、縮小レンズ５５と対物レンズ６１とで縮小され、ウエハ１に細いビームを作る。ビームは、ウエハ１の面上に、静電偏向器５６とＥ×Ｂ分離器中の静電偏向器５９とにより、高速走査される。Ｅ×Ｂ分離器は、電場による偏向量が磁場による偏向量の−１／２倍であるので、一次ビームは磁場による偏向量の１／２だけ偏向される。その場合も、レンズ中心を通るように、電磁偏向器５７でプリ偏向を行う。
【００１７】
Ｅ×Ｂ分離器による偏向角αは、二次電子の偏向量３α’の１／３以下であるので、対物レンズ６１への斜入射の問題や、ウエハ１上でわずかに光軸から離れた場所を走査する問題は、ほとんど生じない（すなわち、図５に示したδが小さい）。ただし、Ｅ×Ｂ分離器で偏向される方向は、走査方向と直交する方向としたほうがよい。Ｅ×Ｂ分離器で一次光学系から分離された二次電子は、光軸から十分遠くへ配置された二次電子検出器６３で検出され、そして、画像形成回路６４でウエハ表面の像が形成される。これにより、レジストパターンとＳｉ基板やＳｉＯ２下地との二次電子放出率の差によって生じるパターンが得られる。
【００１８】
得られたパターンは、欠陥判定装置６５において、望ましいパターンすなわち設計パターンと比較され、これらの差から欠陥が検出される。欠陥判定装置６５は、例えば、設計パターンと測定パターンとの差の部分の面積を演算し、得られた面積が所定値以上の場合に、欠陥として判定する。図６は、設計パターン（実線）と測定されたパターン（点線）とを重ね合わせの状態で表示している。図５において、斜線で表した部分６７〜７０は、設計パターンと測定パターンとの差を示している。欠陥判定装置６５では、例えば、面積が小さい部分６８及び６９は欠陥として判定しないが、面積が大きい部分６７及び７０は欠陥として判定する。
このような欠陥判定方法は、図３に示した欠陥検査装置においても同様に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のリソグラフィマージン評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１に示したリソグラフィマージン評価方法のステップにおいて形成される、リソグラフィ条件をマトリックス状に変化させた場合のウエハの模式図である。
【図３】本発明のリソグラフィマージン評価方法で使用可能な第１の実施形態の欠陥検査装置を示す概略図である。
【図４】図３に示した欠陥検査装置における複数の一次ビームの位置関係及び走査方向を説明するための図である。
【図５】本発明のリソグラフィマージン評価方法で使用可能な第２の実施形態の欠陥検査装置を示す概略図である。
【図６】本発明のリソグラフィマージン評価方法において実行される欠陥部位の判定を説明するための図である。
【図１】
2005236060.tif 000003
【図２】
2005236060.tif 000004
【図３】
2005236060.tif 000005
【図４】
2005236060.tif 000006
【図５】
2005236060.tif 000007
【図６】
2005236060.tif 000008