(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ内に光学近接効果またはマイクロローディング効果を補正するための補正手段の有効性を評価するように設計される１組のテストパターンを形成し、  光学計測装置を使用して前記１組のテストパターンからスペクトルデータを取得し、
マクロ格子プロファイルライブラリ内の最もよく合致する算出されたスペクトルデータに関連付けられた前記プロファイルデータにアクセスする、
ことを含むマクロ格子テストパターンにおけるテストパターンプロファイルデータの非破壊取得方法。
【請求項２】
前記ウェーハ内の前記１組のテストパターンは幾つかのクラスタ化されたテストパターン線と幾つかの単独のテストパターン線とからなる請求項１に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータの取得方法。
【請求項３】
前記光学計測装置は、楕円偏光計測器、反射率計測器、単一波長可変入射角光学計測装置、単一波長可変入射角光学計測装置と多重波長固定入射角光学計測装置との組み合わせ、又は多重波長入射角光学計測装置である、請求項１に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータの取得方法。
【請求項４】
前記スペクトルデータを取得すること及び前記プロファイルデータにアクセスすることは、製造ラインにおいてリアルタイムで行われる、請求項１に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータの取得方法。
【請求項５】
前記プロファイルデータはテストパターン線の幅とテストパターン線の相互間の距離を含む、請求項１に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータの取得方法。
【請求項６】
マクロ格子テストパターンのテストパターン線のプロファイルデータを取得するシステムであって、
プロファイルデータ及び算出されたスペクトルデータとを有するマクロ格子プロファイルライブラリを生成するプロファイルライブラリジェネレータと、
前記マクロ格子テストパターンからスペクトルデータを測定する光学計測装置と、
前記算出されたスペクトルデータと前記光学計測装置からの前記測定されたスペクトルデータとを比較するためのプロファイラアプリケーションサーバとを有し、
前記プロファイラアプリケーションサーバは、マクロ格子プロファイルライブラリインスタンスの中の最もよく合致する算出されたスペクトルデータを選択し、その次に前記マクロ格子プロファイルライブラリインスタンスの中の関連付けられたプロファイルデータにアクセスする、システム。
【請求項７】
前記光学計測装置は、楕円偏光計測器、反射率計測器、単一波長可変入射角光学計測装置、単一波長可変入射角光学計測装置と多重波長固定入射角光学計測装置との組み合わせ、又は多重波長入射角光学計測装置である、請求項６に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータ取得システム。
【請求項８】
さらに、幾つかのクラスタ化されたテストパターン線と幾つかの単独のテストパターン線とからなるテストパターンを設計するためのマクロ格子テストパターンデザイナを有する、請求項６に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータ取得システム。
【請求項９】
前記最もよく合致するマクロ格子プロファイルライブラリインスタンスと関連付けられたプロファイルデータは、テストパターン線の幅とテストパターン線の相互間の距離を含む、請求項６に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータ取得システム。
【請求項１０】
前記マクロ格子テストパターンからの前記スペクトルデータを測定する光学計測装置と前記プロファイラアプリケーションサーバは、製造ラインにおいてリアルタイムモードで動作する、請求項６に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータ取得システム。
【請求項１１】
前記マクロ格子テストパターンは、
テストパターン線の第１のクラスタと、
テストパターン線の少なくとも第２のクラスタとを有し、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタが間隔で分離され、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタの該テストパターン線がある距離で分離され、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタを分離する前記間隔が、テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタの前記テストパターン線を分離する前記距離よりも大きい、請求項６に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータ取得システム。
【請求項１２】
前記マクロ格子テストパターンは、
第１の距離で分離されるテストパターン線の第１のクラスタと、
第２の距離で分離されるテストパターン線の第２のクラスタと、
独立したテストパターン線とを有し、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記独立したテストパターン線が第１の間隔で分離され、
前記第１の間隔は前記第１の距離よりも大きく、
且つテストパターン線の前記第２のクラスタと前記独立したテストパターン線が第２の間隔で分離され、
前記第２の間隔は前記第２の距離よりも大きい、請求項６に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータ取得システム。
【請求項１３】
前記１組のテストパターンは、
テストパターン線の第１のクラスタと、
テストパターン線の少なくとも第２のクラスタとを有し、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタが間隔で分離され、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタの該テストパターン線がある距離で分離され、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタを分離する前記間隔が、テストパターン線の前記第１のクラスタと前記少なくとも第２のクラスタの前記テストパターン線を分離する前記距離よりも大きい、請求項１に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータの取得方法。
【請求項１４】
前記１組のテストパターンは、
第１の距離で分離されるテストパターン線の第１のクラスタと、
第２の距離で分離されるテストパターン線の第２のクラスタと、
独立したテストパターン線とを有し、
テストパターン線の前記第１のクラスタと前記独立したテストパターン線が第１の間隔で分離され、
前記第１の間隔は前記第１の距離よりも大きく、
且つテストパターン線の前記第２のクラスタと前記独立したテストパターン線が第２の間隔で分離され、
前記第２の間隔は前記第２の距離よりも大きい、請求項１に記載のマクロ格子テストパターンのプロファイルデータの取得方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願に関する参照〕
本出願は、本出願の譲受人によって所有されておりかつ本明細書に引例として組み入れてある、２０００年１１月２８日付で出願されたＪａｋａｔｄａｒ他による標題「格子プロファイルのリアルタイムライブラリ生成のためのシステムおよび方法」の同時係属中の米国特許出願番号０９−７２７５３０に関連する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造におけるプロセス計測の分野に関し、さらに特に、先進的なリソグラフィおよびエッチング技術におけるパターンプロセスのキャラクタリゼーション（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）に関する。
【０００３】
【従来の技術】
半導体産業では、より小さな限界寸法を特徴（ｆｅａｔｕｒｅｓ）とする要望がますます高まっている。この要望に対処するために、リソグラフィプロセスは、当業者が遠紫外リソグラフィの寿命をサブウェーブレングスバリア（ｓｕｂ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｂａｒｒｉｅｒ）を超えて延長させることを可能にし、光学近接補正（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）、位相シフト、散乱バー（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｂａｒ）、および、オフアクシスイルミネーション（ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）のような技術によって拡張されなければならなかった。
【０００４】
先進的なリソグラフィでは、光学近接効果が顕著であり非常に深刻である。光学近接効果は、ポジまたはネガのレジストが使用されるかどうかに応じて線の末端が短くなったり長くなったりし、線の幅が局所的な密度パターンに基づいて増減し、および、角が直角ではなく丸められるという形で特徴に表れる。光学近接効果を生じさせる要因の幾つかが、隣接するパターンを通過して送られる光ビームの干渉、レジストの品質とウェーハ焼成の焼成温度および焼成の長さと、レジスト現像時間とによって影響されるレジストプロセスのばらつき、基板からの反射、および、基板の凹凸といった光学的要因である。光学近接効果補正（ＯＰＣ）は、隣接する特徴の有無を補正するためにリソグラフィで使用される補正方法のセットである。例えば、短くかつ丸くなった構造線の場合には、ＯＰＣ方法は、その線を延長すること、および／または、ハンマー頭またはセリフ（ｓｅｒｉｆ）のように末端で拡大処理を使用することを含んでもよい。あるいは、パターンの別々の部分が、予測される光学近接効果を補正するために、その幅を広げられるか狭められてもよい。
【０００５】
マイクロローディング効果（ｍｉｃｒｏ  ｌｏａｄｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）が、パターン構成要素の密度に応じてチップまたはウェーハ内で変化するエッチング速度によって引き起こされる。パターンの一区域または一部分が、付近のパターン構成要素の数およびタイプに基づいて過剰にエッチングされるかまたは過少にエッチングされることがある。ダミーパターンが、マイクロローディング効果を補正するために使用される。
【０００６】
位相シフトマスクは、フォトレジストパターンの非対称な変位を生じさせるために焦点設定を制御する目的で光の強さ特性を変化させるという先進的なリソグラフィプロセスである。このマスクは、形成されるべきパターンに応じてマスクを介した様々な度合いの位相シフトを使用している。レジストのタイプ、光遮断パターンの両側における光の複数の位相における相違、および、露光の焦点と長さのすべてが、所望のパターン形成結果を実現するために集合的に調整されることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
テストパターンが、光学近接効果、マイクロローディング効果、および、他のプロセス効果をキャラクタライズするために使用される。例えば、５本指状バーパターン（ｆｉｖｅ−ｆｉｎｇｅｒ−ｂａｒ  ｐａｔｔｅｒｎ）が、プロセス効果とパターン設計の補正効果とを調べるために使用される。ＯＰＣ方法、マイクロローディング効果を補正するためのダミーパターン、または、位相シフトマスクのどれを使用しようとも、これらの補正方法の効果を評価するためにテストパターン格子の特徴に関するより多くの２次元プロファイルまたは３次元プロファイルを得るための計測方法が必要である。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）および光学顕微鏡のような線幅測定のための様々な非破壊的方法が存在するが、こうした方法はどれも完全なプロファイル情報を提供することができない。プロファイル情報を提供するアトミック  フォース  マイクロスコープ（ＡＦＭ）および透過電子顕微鏡のような断面プロファイル計測ツールは、緩慢すぎるかまたは破壊的であり、したがって、これらの計測装置はインライン／現場用途のための要件を満たしていない。
【０００８】
２つの光学計測機構、すなわち、分光反射率法（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）による光学計測機構と、分光楕円偏光法（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）による光学計測機構とが、非破壊的な方法でテストパターンを測定するために光学プロファイル計測で使用されることが可能である。分光反射率法では、反射光の強さが広帯域の波長範囲内で測定される。ほとんどの装置では、偏光されていない光が通常の入射光として使用される。分光反射率法の最大の利点はその単純さとコストである。
【０００９】
反射率法においては、光の強さだけが測定される。Ｒ＝｜ｒ｜2が反射率Ｒと複合反射係数ｒとの間の関係である。
【００１０】
楕円偏光法では、入射平面に対して平行（ｐまたはＴＭ）または垂直（ｓまたはＴＥ）に振動する電界によって線形に偏光された入射光の成分波が、反射時に異なる形で挙動する。成分波は、反射時に異なる振幅減衰と異なる絶対位相ずれとを被る。したがって、偏光の状態が変化させられる。楕円偏光法は、反射境界の特性を調べるために反射前と反射後の偏光の状態の測定を意味する。この測定は一般的に次式として表現され、
【００１１】
【数１】
0003774153.tif 000002
【００１２】
ここで、ｒpとｒsはＴＭおよびＴＥの複合反射係数である。
【００１３】
楕円偏光法は、極度に薄い膜が存在する時でも反射境界の偏光変化特性が大きく変化させられるという事実からその感度を得ている。したがって、楕円偏光法は薄膜をキャラクタライズする主要な手段となっている。
【００１４】
反射率法を上回る楕円偏光法の利点はその精度である。第１に、楕円偏光法は、反射光の絶対的な強さではなくて値の比率を調べることによって、光の偏光状態を測定する。第２に、楕円偏光法は、反射率情報に加えて位相情報を集めることが可能である。位相情報は薄膜変化に対しより高い感度を提供する。使用される方法には関わりなく、製造ラインにおいてリアルタイムで実施することが可能なテストパターンに対する非破壊的で高スループットでかつ正確なプロファイル抽出ツールが必要とされている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、製造ラインにおけるリアルタイムでの使用のために実行できるテストパターンの正確なプロファイルのデータ取得のための方法およびシステムにある。
【００１６】
本発明の一実施態様は、マクロ格子テストパターンにおけるテストパターン線のプロファイルデータを取得するための非破壊的な方法であり、この方法は、ウェーハ内に１組のテストパターンを作成することと、光学計測装置を使用してその１組のテストパターンからスペクトルデータを得ることと、マクロ格子プロファイルライブラリの中の最もよく合致する算出されたスペクトルデータに関連付けられたプロファイルデータにアクセスすることとからなる。マクロ格子テストパターンにおける１組のテストパターンは、幾つかのクラスタ化されたテストパターン線と幾つかの単独のテストパターン線とからなる。ウェーハ内の１組のテストパターンは、光学近接効果とマイクロローディング効果と他のプロセス効果とを評価するために設計することができる。
【００１７】
一実施態様では、光学計測装置は楕円偏光計測器または反射率計測器からなる。本発明の幾つかの適用例は、製造現場においてリアルタイムでスペクトルデータを得ることとプロファイルデータにアクセスすることとからなる。プロファイルデータは、テストパターン線の幅、テストパターン線の相互間の距離、および／または、マクロ格子テストパターンにおける特徴の高さといったマクロ格子の副次的特徴の各々の詳細な幾何学的情報からなる。
【００１８】
本発明は、さらに、マクロ格子テストパターンのテストパターンのプロファイルデータを得るためのシステムも含み、このシステムは、プロファイルデータと算出されたスペクトルデータとからなるマクロ格子プロファイルライブラリを生成するためのマクロ格子プロファイルライブラリジェネレータと、マクロ格子テストパターンからスペクトルデータを測定するための光学計測装置と、プロファイラ  アプリケーション  サーバ（ｐｒｏｆｉｌｅｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｅｒｖｅｒ）とからなる。このプロファイラ  アプリケーション  サーバは、光学計測装置からの測定されたスペクトルデータに対して算出されたスペクトルデータを比較し、測定されたスペクトルデータに比較されたマクロ格子プロファイル  ライブラリ  インスタンス中の最もよく合致する算出されたスペクトルデータを得て、マクロ格子プロファイル  ライブラリ  インスタンス中の関連付けられたプロファイルデータにアクセスする。
【００１９】
【発明の実施形態】
図１（ａ）は、従来技術の５本指状バーテストパターンの断面図である。５本指状バーテストパターンのようなマスク内の従来の単純なテストパターン構造が、プロファイル寸法に対する光学近接効果を測定するために使用される。特徴または線が、隣接する線の密度または存在にしたがって、例えば、多くの隣接線を有する密集した線、単独の線、および、幾つかの隣接線を有する中間の線のように分類される。図１（ａ）では、中央の線３が密集した線として分類され、その中央の線の両側の２つの線１、２、４、５が中間の線であるだろう。
【００２０】
図１（ｂ）は、５本指状バーテストパターンに関する光学近接効果を示す特徴プロファイルの断面図である。５本指状バーテストパターンマスクの結果として生じる特徴は、他の特徴の近接性と密度とに応じて異なるプロファイルを有する。例えば、中央の特徴８は、テストパターンの端縁の特徴６、１０よりも大きな高さと底部幅を有する。このマスクにおける光学近接効果補正と他の製造変数の微調整とが、すべての特徴を特徴の寸法の許容可能な範囲により近づけるために必要とされる。
【００２１】
異なるテストパターンプロフィールをモデル化するために、これらの特徴が、高さおよび幅だけでなくより多くの寸法によってキャラクタライズされる。図２（ａ）は、頂部の丸みと底部の脚部とを含む台形のプロファイル形状を有するテストパターン特徴の断面図である。図２（ｂ）は、特徴の脚部の底部幅ｗ１と、台形底部幅ｗ２と、丸い頂部幅ｗ３と、台形頂部幅ｗ３と、丸い頂部幅ｗ４と、底部脚部高さｐ１と、頂部丸み到達前の高さｐ２と、全高ｈとを含む、関連の特徴寸法である。頂部の丸みと底部の脚部とを含む台形特徴に関する２つの重要な寸法統計値が、式（ｐ１／ｈ）＊１００で算出される底部脚部パーセント高さと、式（ｐ２／ｈ）＊１００で算出される頂部丸みパーセント高さである。
【００２２】
幾つかの応用例は、Ｔ形の頂部、丸み、アンダカット、凹形の側壁、凸形の側壁、および、下部の厚さを計算に入れるための他のプロファイル測定値を含んでよく、一方、他の応用例は、より単純な特徴プロファイル寸法を使用してもよい。本発明の原理を例示するために、特徴の頂部幅と隣接する特徴の相互間の距離とを、後述する数学モデルで考察する。しかし、本発明の原理と着想は複雑な特徴プロファイルのキャラクタリゼーションにも適用される。
【００２３】
図３は、反復する５本指状バーテストパターンを示すマクロ格子テストパターンの平面図である。マクロ格子は、テストパターン線クラスタと単独テストパターン線との様々な組合せがマスク内で繰り返されるテストパターンに対して使用される術語である。図３に示されているように、５線テストパターン１２が、２つの他の５線テストパターン１４、１６を伴い、何度か反復される。テストパターン線セットの反復が、テストパターンにおける光学近接効果と光学近接補正結果とを決定することにおいて重要である。
【００２４】
図４は、テストパターン線クラスタと単独テストパターン線との反復セットを示すマクロ格子テストパターンの平面図である。この図に示されているように、単独テストパターン線２２から一定の距離を置いて隔てられている３線テストパターン線クラスタ２０が幾度か反復されるセットを形成し、別の隣接セットが、単独テストパターン線２６から一定の距離を置いて隔てられている同様の３線テストパターン２４から成る。
【００２５】
本発明の目的の１つは、ＯＰＣ方法の使用、マイクロローディング効果を補正するためのダミーパターン、または、位相シフトマスクの使用の効果を評価するために、テストパターンの格子特徴のより多くの２次元または３次元寸法プロファイルを得るための方法およびシステムである。残りの図が、マスク設計と格子製造プロセスとにおける補正方法の効果を評価するために幾つかの構成のマクロ格子テストパターンのプロファイル寸法を抽出する目的で算出スペクトルデータを使用する方法およびシステムを例示する。図５（ａ）、図５（ｂ）、および、図５（ｃ）の目的は、マクロ格子テストパターンにおける個々の特徴のプロファイル寸法が楕円偏光計測装置とスペクトルデータ照合プロセスとによって求めることができることを示すことである。図６（ａ）と図６（ｂ）は、異なるマクロ格子テストパターンにおける個々の特徴が反射率計測装置と同様のスペクトルデータ照合プロセスとによって求めることができる同様のプロセスを示す。楕円偏光計測装置、反射率計測装置、または、他の光学計測装置が使用可能である。図７と図８は、算出されたスペクトルデータを含むプロファイルライブラリが、マクロ格子の特徴寸法を得るためにマクロ格子のテストパターンの測定スペクトルデータに対して照合される方法およびシステムを示す。
【００２６】
図５（ａ）は、３線テストパターン線クラスタと間隔と別の３線テストパターン線クラスタという構成を示すマクロ格子テストパターンの断面図である。第１のテストパターン線クラスタでは、中間のテストパターン線３２が変数Ｌ０によって表される線幅を有し、中間テストパターン線３２とその次のパターン線３３との間の距離が変数Ｌ１によって表され、その次のテストパターン線３３の幅が変数Ｌ２である。Ｌ３は、第１のクラスタのテストパターン線３３と第２のクラスタのテストパターン線３４の間の可変距離である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のテストパターンからの反射スペクトルの計算で使用される変数の値の表である。ナノメートル（ｎｍ）単位の３組の値が、図５（ａ）におけるマクロ格子テストパターンの変数Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に対して選択された。
【００２７】
図５（ｃ）と図５（ｄ）は、３組の寸法変数値に対応し算出された反射スペクトルデータの楕円偏光計測グラフを示す。図５（ｃ）のＸ軸はナノメートル単位の波長であり、Ｙ軸はｔａｎ（ψ）を示す。図５（ｃ）のグラフに見て分るように、回折ビームの波長の関数としてのｔａｎ（ψ）の３つのグラフが、互いに識別可能である。これら３つのグラフが互いに識別可能なので、算出されたスペクトルデータは、マクロ格子テストパターンからの測定されたスペクトルデータに対して照合され、それによってテストパターン全体のプロファイルデータを得るための方法を提供することが可能である。図５（ｄ）は、Ｘ軸においてナノメートル単位の波長と、Ｙ軸においてＣＯＳ（Δ）とを有する。この場合にも同様に、グラフから明らかなように、回折ビームの波長の関数としての３つのグラフＣＯＳ（Δ）は互いに識別可能である。
【００２８】
図６（ａ）は、テストパターン線クラスタと単独テストパターン線と別のテストパターン線クラスタとを有するマクロ格子テストパターンを示す断面図であり、これらの３つのテストパターン線グループは互いに間隔を置いている。第１のテストパターン線クラスタでは、中間のテストパターン線４１が、１５０ｎｍの一定の線幅を有し、中間のテストパターン線４１とその次のパターン線４２との間の距離が１５０ｎｍの一定の値であり、その次のテストパターン線４３の幅が１５０ｎｍの一定の線幅であり、第１のテストパターン線クラスタと第２のテストパターンクラスタとの間の距離が１，６５０ｎｍである。Ｌが単独テストパターン線４３の可変幅を表す。
【００２９】
図６（ｂ）は、単独テストパターン線４３の可変幅Ｌに関する値の表である。図６（ｃ）は、単独テストパターン線４３の可変幅Ｌに関する３組の値に対応する算出された反射スペクトルデータの反射率計測グラフを示す。このグラフはＸ軸にナノメートル単位の波長を有し、Ｙ軸に反射率Ｒを有する。図６（ｃ）のグラフから見てとれるように、波長の関数としての反射率Ｒの３つのグラフは互いに識別可能である。
【００３０】
図７は、本発明の一実施形態における、測定スペクトルデータからマクロ格子特徴寸法をキャラクタライズする操作ステップのフローチャートである。最初に、マクロ格子テストパターンのための設計が展開される（２００）。マクロ格子テストパターン線の形状と配置は、測定される格子プロセス効果のタイプに依存する。その次に、プロファイルライブラリが、１組のパラメータと各パラメータに対する分解能とに基づいてマクロ格子テストパターンに対して生成される（２１０）。プロファイル生成の詳細は、本出願の譲受人によって所有されておりかつ本明細書に引例として組み入れてある、２０００年１１月２８日付で出願されたＪａｋａｔｄａｒ他による標題「格子プロファイルのリアルタイムライブラリ生成のためのシステムおよび方法」の同時係属中の米国特許出願番号０９−７２７５３０に記載されている。
【００３１】
例えば、マクロ格子テストパターンは図５（ａ）に示されているものと同様であり、変数Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、そのライブラリに必要とされているナノメートル単位で測定された、分解能にしたがって変化させられることが可能なパラメータであってよい。選択される幾つかのパラメータが、図２（ｂ）に示されている頂部丸みおよび底部脚部プロファイルを有する台形の特徴に対してリストされている寸法のようなより多くの特徴寸法を含んでよい。考慮すべき主要な問題は、プロファイルライブラリを生成する際に厳密な数学モデルを使用してスペクトルデータを計算するために必要とされる時間の長さとコンピュータリソースである。
【００３２】
その次に、マクロ格子テストパターンを有するウェーハが製造される（２２０）。マクロ格子テストパターンは、基準サンプル中に作られてもよく、または、ウェーハの生産区域とは別個の検査区域内に作られてもよい。ウェーハ内のマクロ格子テストパターンは、スペクトルデータを得るために光学計測装置によって測定される（２３０）。得られたスペクトルデータが、マクロ格子プロファイルライブラリ内の算出されたスペクトルデータと比較され（２４０）、プロファイルライブラリ中の最もよく合致するインスタンスが選択され、それに対応するプロファイルデータがアクセスされる（２５０）。このプロファイルデータは、テストパターンの各特徴の幅、高さ、および、他のプロファイル寸法を含む、マクロ格子テストパターンの特徴の寸法を含む。例えば、測定されたマクロ格子テストパターンが図５（ａ）に示されているマクロ格子テストパターンと同様である場合には、このステップで得られるプロファイルデータはナノメートル単位のＬ０、Ｌ１、Ｌ２、および、Ｌ３の値である。このマクロ格子プロファイルライブラリモデルが特徴３２、３４の高さも含む場合には、このステップは特徴３２、３４のナノメートル単位の高さも提供する。上述のように、マクロ格子プロファイルライブラリモデルは多くの重要な寸法変数を含むことが可能であり、そのプロセスは、最もよく合致するプロファイル  ライブラリ  インスタンスからこれらの重要な寸法変数の値を提供する。このステップで得られたプロファイルデータはディスプレイに表示され、および／または、後で使用するために記憶される（２６０）。さらに、プロファイルデータは、製造操業のために設定された許容範囲と比較され、そのプロファイルデータがその許容範囲外である場合には警報が生じさせられてもよい。この同じデータが、マクロ格子テストパターン設計を微調整するために、および／または、ウェーハ製造環境条件を調整するために使用されてもよい。
【００３３】
図８は、本発明の一実施形態におけるマクロ格子テストパターンをキャラクタライズするためのシステムの構成図である。最初に、マクロ格子テストパターンマスクデザイナ（ｍａｃｒｏ−ｇｒａｔｉｎｇ  ｔｅｓｔ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｍａｓｋ  ｄｅｓｉｇｎｅｒ）５０が、光学近接効果、マイクロローディング効果、または、他のプロセス効果を補正するために必要とされるマスクを制作するために使用される。マクロ格子マスクが、マクロ格子テストパターンを含むウェーハを作るためにテストパターンウェーハ製造装置（ｔｅｓｔ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｗａｆｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｏｒ）５２で使用される。テストパターン領域に加えて、このウェーハは製品領域内に生産チップを含んでもよい。同時並行プロセスにおいては、マクロ格子テストパターンマスクに関連付けられた寸法データが、プロファイル  ライブラリ  ジェネレータ５４を使用してプロファイルライブラリを生成するためのパラメータとして使用される。上述のように、マクロ格子プロファイルライブラリ６０を生成するためのパラメータとパラメータ分解能とを規定するプロセスは、本出願の譲受人によって所有されておりかつ本明細書に引例として組み入れてある、２０００年１１月２８日付で出願されたＪａｋａｔｄａｒ他による標題「格子プロファイルのリアルタイムライブラリ生成のためのシステムおよび方法」の同時係属中の米国特許出願番号０９−７２７５３０に記載されている。
【００３４】
マクロ格子テストパターン５８は、入射ビームを投射する計測照明器５６と回折ビームを処理する計測分析器６２とを含む光学計測装置５７において測定される。この光学計測装置５７によって得られたスペクトルデータはプロファイラ  アプリケーション  サーバ６４に伝送される。プロファイラ  アプリケーションサーバ６４は、光学計測装置５７から得られたマクロ格子テストパターン５８の測定スペクトルデータに「最もよく合致している」算出されたスペクトルデータを選択するために、マクロ格子プロファイルライブラリ６０を使用する。プロファイラ  アプリケーション  サーバ６４を使用してマクロ格子プロファイルライブラリ６０中の最もよく合致するインスタンスを得るプロセスは、本出願の譲受人によって所有されておりかつ本明細書に引例として組み入れてある、２０００年１１月２８日付で出願されたＪａｋａｔｄａｒ他による標題「格子プロファイルのリアルタイムライブラリ生成のためのシステムおよび方法」の同時係属中の米国特許出願番号０９−７２７５３０に含まれている。マクロ格子プロファイルライブラリ６０の最もよく合致するインスタンスに関連付けられているプロファイルデータはアクセスされて、即時処理またはバッチ処理のためにファイル６６内に記憶される。マクロ格子テストパターンのテストパターン線クラスタまたは単独テストパターン線における特定の特徴の幅、高さ、および、他のプロファイル寸法を含むプロファイルデータは、製造操業のために設定されている許容範囲に対して比較されてもよい。プロファイルデータがこの許容範囲外である場合には警報が発生させられてディスプレイ装置６８に表示される。さらに、同じプロファイルデータが、マクロ格子テストパターンマスクデザイナ５０におけるマクロ格子テストパターン設計を微調整するために使用されてもよく、または、ウェーハ製造環境条件を調整するために使用されてもよい。
【００３５】
光学計測装置５７によるマクロ格子テストパターンの測定はリアルタイムで行われ、測定されたスペクトルデータが直ちに処理されるか、または、後続のバッチ処理のために収集される。マクロ格子テストパターン５８に関するプロファイルデータ６６を得るプロセスは、製造操業の開始時に前もって生成されたマクロ格子プロファイルライブラリを用いてリアルタイム／現場で行われてもよい。プロファイルデータ６６は、自動化されたウェーハ製造設備におけるウェーハ製造環境因子を自動的に調整するために使用されてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の利点は、この方法およびシステムが非破壊的であり、かつ、マクロ格子テストパターンに関するプロファイルデータを提供するためにリアルタイム／現場に配備されることが可能であるということである。本発明は、さらに、プロファイルライブラリを生成するためモデルに含まれる全てのテストパターン線に関するプロファイルデータのキャラクタリゼーションを可能にする。図と実例では比較的単純な特徴寸法が使用されたが、頂部丸みと底部脚部とを有する台形の特徴のようなより詳細な特徴寸法をプロファイルライブラリ生成ステップに含んでもよい。１組のテストパターンの算出されたスペクトルデータが互いに識別されうる限りは、本発明の原理と方法とがやはり適用されうる。
【００３７】
楕円偏光計測器および反射率計測器に加えて、他の光学計測装置が使用されてもよく、本発明の原理と方法とがやはり適用されうる。他の光学計測装置の例が、単一波長可変入射角光学計測装置（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ａｎｇｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｄｅｖｉｃｅ）と、単一波長可変入射角光学計測装置と多重波長固定入射角光学計測装置（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｆｉｘｅｄ  ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ａｎｇｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｄｅｖｉｃｅ）とのあらゆる組合せと、多重波長多重入射角光学計測装置（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ａｎｇｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｄｅｖｉｃｅ）である。
【００３８】
本発明の上述の実施形態は例示と説明のために示されている。これらの実施形態は、これらの実施形態に説明されている形態に本発明を限定することは意図されていない。特に、本明細書で説明した本発明の機能実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／または、他の使用可能な機能構成要素すなわちビルディングブロックの形で同等に実現されてもよい。
【００３９】
他の変型と実施形態とが上述の開示内容に基づいて実現可能であり、したがって、本発明の範囲が、この詳細な説明によっては限定されず特許請求項によって限定されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、従来技術の５本指状バーテストパターンの断面図であり、（ｂ）は、５本指状バーテストパターンの場合の光学近接効果を示す格子特徴プロファイルの断面図である。
【図２】（ａ）は、頂部丸みと底部脚部とを有する台形の特徴プロファイルを有する格子プロファイル形態の断面図であり、（ｂ）は、頂部丸みと底部脚部とのプロファイルを有する台形の特徴の重要な寸法をリストした表である。
【図３】反復する従来の５本指状テストパターンを示すマクロ格子テストパターンの平面図である。
【図４】テストパターン線クラスタと単独のテストパターン線との反復セットを示すマクロ格子テストパターンの平面図である。
【図５】（ａ）は、３線テストパターンと間隔と別の３線テストパターンとからなる構成を示すマクロ格子テストパターンの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のテストパターンからの反射スペクトルのシミュレーションで使用される変数の値の表であり、（ｃ）と（ｄ）は、（ｂ）の３組の寸法変数値に対応する算出された反射スペクトルデータの楕円偏光計測グラフである。
【図６】（ａ）は、テストパターン線クラスタと単独のテストパターン線と別のテストパターン線クラスタとを有するマクロ格子テストパターンを例示する断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるテストパターンからの反射スペクトルのシミュレーションで使用される変数の値の表であり、（ｃ）は、単独のテストパターンの可変幅に関する３組の値に対応する算出された反射スペクトルデータの反射率計測グラフである。
【図７】本発明の一実施形態における測定スペクトルからマクロ格子特徴寸法を得るための操作ステップのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態におけるマクロ格子テストパターンをキャラクタライズするためのシステム構成図（ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ  ｃｈａｒｔ）である。
【符号の説明】
１〜５，１２，１４，１６…５本指状テストパターン
６〜１０…光学近接効果を示す特徴プロファイル
２０，２４，２８…クラスタテストパターン線
２２，２６…単独テストパターン線
３０，３２，３３，３４〜３６，４０〜４６…テストパターン線
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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