特許 7124008 基板上のパターンを測定するシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-15

(45)【発行日】2022-08-23

(54)【発明の名称】基板上のパターンを測定するシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20220816BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20220816BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20220816BHJP

【ＦＩ】

G01N21/64 Z

G03F7/20 521

G01B11/02 Z

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2020083448

(22)【出願日】2020-05-11

(65)【公開番号】P2020187123

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2020-05-11

(31)【優先権主張番号】62/848,211

(32)【優先日】2019-05-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】520163108

【氏名又は名称】チョン サング

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＯＮ Ｓａｎｇｕ

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(72)【発明者】

【氏名】チョン サング

【審査官】吉田 将志

(56)【参考文献】

【文献】特表２００７－５３８２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０９７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２０２４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００６５６２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－１４１４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７４４６６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１４４００６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６０－００１５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３４３００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０９１４８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特表昭６２－５０２２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０３６７９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／６２ － Ｇ０１Ｎ ２１／７４

Ｇ０１Ｂ １１／００ － Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の線を含む有機パターンを表面に有する基板を用意し、
前記有機パターンを励起光でフラッド露光し、前記有機パターンから蛍光を放出させ、
前記有機パターンから放出された前記蛍光の強度を感知し、
感知された前記蛍光の強度に基づいて、前記有機パターンの体積を決定することを含む、基板測定方法。

【請求項2】

前記有機パターンの前記複数の線は、１ミクロン未満の幅を有する線を含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項3】

前記有機パターンに前記励起光でフラッド露光することは、ＵＶビームで前記有機パターンを照明することを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項4】

前記有機パターンの体積は、前記基板の前記表面の所定の空間的位置に対して決定される、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項5】

前記有機パターンの体積は、前記基板の前記表面を横切る複数の空間的位置に対して決定される、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項6】

前記励起光でフラッド露光することは、前記基板の前記表面の全体にフラッド露光を行うことを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項7】

前記励起光でフラッド露光することは、前記基板の前記表面を前記励起光で複数回フラッド露光することを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項8】

前記有機パターンの体積を決定することは、前記基板の前記表面の所定の空間的位置で前記有機パターンの体積を計算することを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項9】

前記有機パターンの体積を決定することは、前記基板の前記表面の所定の空間的位置で前記有機パターンの臨界寸法を計算することを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項10】

前記有機パターンの体積を決定することは、前記基板の前記表面の複数の空間的位置で前記有機パターンの臨界寸法を計算することを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項11】

前記有機パターンのデザイン体積と前記有機パターンの計算された体積とを比較することをさらに含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項12】

前記励起光は、第１強度でフラッド露光される、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項13】

前記基板の前記表面を横切る複数の位置から放出された蛍光の強度を測定することをさらに含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項14】

前記有機パターンの体積を決定することは、前記有機パターンの体積に基づいて、前記複数の線の線幅を計算することを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項15】

前記有機パターンの体積を決定することは、前記基板の前記表面を横切る空間的位置で前記複数の線の線幅を計算することを含む、請求項１に記載の基板測定方法。

【請求項16】

基板の表面に形成された複数の線を含む有機パターンに、第１波長を有する第１光量の光でフラッド露光し、前記有機パターンから蛍光を放出させ、
前記有機パターンから放出された前記蛍光の強度を測定し、
前記有機パターンから放出された前記蛍光の測定された強度に基づいて、前記有機パターンの体積を計算することを含む、基板測定方法。

【請求項17】

複数の線を含む無機物質のレリーフパターンを表面に有する基板を用意し、
前記レリーフパターンによって定義され、前記複数の線の間を含む空間内に有機物質を充填して犠牲有機物質を形成し、
前記犠牲有機物質を励起光でフラッド露光し、
前記犠牲有機物質から放出された蛍光の強度を感知し、
前記感知された蛍光の強度に基づいて、前記犠牲有機物質の体積を計算し、
前記犠牲有機物質の体積を決定することを含む、基板測定方法。

【請求項18】

前記犠牲有機物質の体積を決定することは、前記犠牲有機物質の体積に基づいて、前記レリーフパターンの前記複数の線の線幅を計算することを含む、請求項１７に記載の基板測定方法。

【請求項19】

基板の表面上の有機物質を励起光でフラッド露光するように構成された光源と、
前記励起光で前記有機物質をフラッド露光することよって前記有機物質から放出された光の強度を感知する感知センサーと、
前記放出された光の感知された光の強度、前記有機物質の特性、及び励起光の特性に基づいて、前記有機物質の体積を計算するプロセッサと、を含む、基板測定システム。

【請求項20】

前記感知センサーは、複数の感知器を含む、請求項１９に記載の基板測定システム。

【請求項21】

前記感知センサーに向かう光から前記励起光をフィルタリングするように位置するＵＶフィルターをさらに含む、請求項１９に記載の基板測定システム。

【請求項22】

前記有機物質に至る前に、前記励起光をスプリットするビームスプリッターをさらに含む、請求項１９に記載の基板測定システム。

【請求項23】

前記システムは、半導体製造装備内に位置する、請求項１９に記載の基板測定システム。

【請求項24】

前記システムは、複数の光源及び複数の感知センサーを含む、請求項１９に記載の基板測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板上の構造又はパターンの体積や臨界寸法を測定して制御することに関する。特に、本発明は、半導体ウエハを含む基板上の構造とパターンを計測するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コンピューティングパワー及び情報共有の発展は、高速化した半導体素子の速度及び通信リンクの帯域幅が広がった結果である。プロセッサ及びメモリなどの半導体素子の速度を高めることは、より厳格なデザインルールを要求する。従って、幅が１ミクロン未満及びより小さいパターンが形成されている。同様に、分散フィードバックレーザーなどの光ファイバリンク用送信機は、サブミクロンの体積又は臨界寸法を有する周期的な構造又はパターンの生成を要求する。

【0003】

サブミクロンの体積又は臨界寸法を生成するための加工方法は、典型的にフォトリソグラフィー工程を使用する。フォトリソグラフィー工程は、超高解像度イメージングシステムを用いて素子のイメージを転写する有機感光性物質（通常、フォトレジスト）に潜在パターンを生成する微細製造技術である。このような潜在パターンは、下部の物質内に構造及びパターンを生成するために、構造又はエッチングマスクとして機能するレリーフ（ｒｅｌｉｅｆ）パターンで表される。後の微細加工工程は、プラズマエッチングを用いてフォトレジストのレリーフパターンを永久的又は臨時的構造に伝達して半導体素子パターン又はその一部を形成する。このようなレリーフパターンの寸法は、素子の性能に直接的な影響を与える。従って、このような寸法を正確に制御して、半導体素子が適切に機能するようにできる。寸法制御が不十分であれば、素子の故障が発生する。

【0004】

従来の寸法計測方法は、ウエハ上に所定のパターン幅を測定するために、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用い、１０万～５０万倍率のような非常に高い倍率の電子顕微鏡イメージを用いて行なわれる。個別の素子測定のために、測定用ＳＥＭ又はＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）－ＳＥＭが用いられ得る。実際に、測定用ターゲットパターンイメージは、ローカル領域内で獲得される。測定ポイントの間に、このプロファイル寸法で感知された左右パターンの平均を追加することで得られたイメージプロファイルを生成するために、信号波形パターンを長手方向に生成した後、パターンサイズを距離として計算する。ＳＥＭを用いることは、素子の寸法を測定し、且つあらゆる種類の形状やサイズを測定するのに有用な技術である。

【0005】

しかし、電子顕微鏡イメージングは、非常に遅い工程である。ＳＥＭイメージングと共に真空工程が要求されるという他の問題もある。従って、総測定速度は、フォトリソグラフィー工程の生産速度と比較して非常に遅い。このような問題により、ＳＥＭイメージングは、特に大量生産のために測定される素子の量で非常に限定的である。

【0006】

サンプリング及び測定の限定により、最終的な素子が電気的にテストされるまで隠れて感知できない多くの問題が発生する。素子の寸法制御に失敗すると、性能が悪い素子又は作動しない素子が生産される。従って、ウエハのより広い領域を測定し、より多くの総ウエハを測定するための要求が増えている。

【0007】

他の計測方法は、散乱測定法（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）と呼ばれる光の回折特性を用いるものである。散乱測定法は、線幅を測定するのに使用されていたが、この工程は異なる回折次数を測定するために入射光に対して異なる角度で配列された複数の感知器を要求する。

【0008】

例えば、クラーク（Ｃｌａｒｋ）等の米国特許第５，１１４，２３３号は、干渉光のビームが加工物に照射され、散乱光の強度が複数の回折次数にわたり測定されるエッチングされた加工物を検査する方法を説明している。その後、各強度測定に対して空間周波数が計算される。散乱光は、軸が加工物の目標領域に整列している回転アーム上に正確に装着されたフォトダイオードによって感知される。角度の範囲は、数百回の測定が行なわれて記録され、約９０°～１８０°程である。強度対空間周波数の包絡線は、主成分を決定することによってマトリックスを形成するために近似される。相関関係は、アンダーカットプロファイル又はテーパー状プロファイルのような加工物のエッチング特性からなる。これは非破壊試験であるが、スキャンすべき回折角度の範囲のために、真空チャンバ内でインサイチュ（ｉｎ－ｓｉｔｕ）工程で行うのは困難であろう。

【0009】

散乱測定法は、周期的な構造である小さい構造を測定するのに有用な方法である。しかし、非周期的な構造を測定することは不可能である。また、長周期的な構造を測定することも難しい。実際の素子作製において、素子パターンはモニタリングが必要である。しかし、多くの素子パターンは周期的でない。さらに、下部構造の変動は、散乱測定法でモデル化するためにあまりにも多くの変数を追加する。従って、特別に設計された対象のみが使用できる。

【0010】

他の一般的な計測技術は、楕円測定法（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）であり、多様なフィルムの厚さを測定するために使用されてきた（Ｒ．Ｍ．Ａ．Ａｚｚａｍ ａｎｄ Ｎ．Ｍ．Ｂａｓｈａｒａ，「Ｅｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ」，Ｎｏｒｔｈ Ｈｏｌｌａｎｄ，１９８７）。万が一、通常の白色光が偏光器を介して送られると、その光は電場ベクトルが偏光器の軸と整列する偏光された光で表される。偏光された光は、入射平面に平行且つ垂直な２つのベクトルによって定義され得る。万が一、平行ベクトルが垂直ベクトルと位相が異なる場合、その結果は楕円形に偏光された光である。万が一、２つのベクトルが同じ位相であれば、その結果は円形に偏光された光である。楕円測定法は、偏光された光のビームが媒体から反射されるときに発生する偏光変換に基づく。変換は、位相変化及び振幅変化の２つの部分で構成される。このような変化は、入射平面に垂直に振動する（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ）電気ベクトル（ｓ成分）と比較して、入射平面に振動する電気ベクトル（ｐ成分）と入射放射線（ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）に対して異なる。楕円測定法は、入射ビームから反射ビームの位相変化である角度Δ、及び入射ビームと反射ビームの振幅比率のアークタンジェントと定義される角度Ψによって便宜的に表された、これらの２つの変化の結果を測定する。反射ビームが入射ビームに対して定位置に固定されるので、楕円測定法はチャンバ内で行なわれる工程のインサイチュ制御のための魅力的な技術である。入射角度及び反射角度は等しいが、符号は互いに反対であり、ビームをチャンバ内に当てる際の便宜のために選択できる。例えば、Ｙｕ等の米国特許第５，１３１，７５２号は、加工物上に蒸着されたフィルムの厚さをモニタリングするために楕円測定法を用いることを開示している。この方法は、平面表面に限定される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明が解決しようとする課題は、周期的パターンの寸法、特に１ミクロン未満～数ミクロンの範囲の寸法を有するナノメートルスケール構造であって、より小さい寸法を有するパターンの寸法を正確に測定する方法の測定技術及び工程の制御に対する要求を満たすことである。

【0012】

本発明が解決しようとする課題は、チャンバ内でパターンがエッチングされるとき、非破壊的であり、インサイチュ工程の制御に好適な計測技術を提供することである。

【0013】

本発明が解決しようとする課題は、インサイチュ工程の制御により歩留りを改善し、ウエハ及びロット（ｌｏｔ）全体の均一性に寄与することにより、素子の信頼性を向上させることができるインサイチュ計測技術を提供することである。

【0014】

本発明が解決しようとする課題は、大量生産のフローと両立できる迅速な測定が可能な、非破壊的なインサイチュ計測技術を提供することである。

【0015】

本発明が解決しようとする課題は、有機物質に当てられる励起光の固定された又は予め測定された量から蛍光の総量を測定することにより、有機物質パターンの体積及び臨界寸法を測定するシステム及び方法を提供することである。

【0016】

本発明が解決しようとする課題は、大量生産に使用するのに十分且つ早く測定でき、ウエハ全体の表面を測定できるシステム及び方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の一実施形態による基板測定方法は、有機パターンを有する基板を用意し、前記基板上の前記有機パターンに励起光を当てて前記有機パターンから蛍光を放出させ、前記有機パターンから放出された前記蛍光の強度を感知し、感知された前記蛍光の強度に基づいて、前記基板上の前記有機パターンの体積を決定することを含む。

【0018】

本発明の一実施形態による基板測定方法は、有機パターンを有する基板上に、第１波長を有する第１光量の光を当てて、前記有機パターンから蛍光を放出させ、前記有機パターンから放出された前記蛍光の強度を測定し、前記有機パターンから放出された前記蛍光の測定された強度に基づいて、前記基板上の前記有機パターンの体積を計算することを含む。

【0019】

本発明の一実施形態による基板測定方法は、無機物質のレリーフパターンを有する基板を用意し、前記レリーフパターンによって定義された空間内に有機物質を充填して有機パターンを形成し、前記基板上の前記有機パターンに励起光を当てて、前記有機パターンから放出された蛍光の強度を感知し、前記感知された蛍光の強度に基づいて、前記基板上の前記無機物質の前記レリーフパターンの体積を決定することを含む。

【0020】

本発明の一実施形態による基板測定システムは、基板の加工表面上の有機パターンに励起光を当てる光源と、前記励起光を前記有機パターンに当てて前記有機パターンから放出された光の強度を感知する感知センサーと、前記放出された光の感知された光の強度、有機物質の特性、及び励起光の特性に基づいて、前記有機パターンの体積又は臨界寸法を計算するプロセッサと、を含む。

【発明の効果】

【0021】

本発明の多様な実施形態による基板上のパターン測定方法及びパターン測定システムは、大量生産に使用するのに十分且つ早く、ウエハ全体の表面上のパターンの体積及び臨界寸法を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本発明の図は、実際の比率でない。

【図1】本発明の例示的なシステムにおいて、蛍光の強度を測定する方法を説明する概略図である。

【図2】非有機材料パターンを測定する本発明の例示的なシステムにおいて、蛍光の強度を測定する方法を説明する概略図である。

【図3】本発明の例示的なシステムにおいて、蛍光の強度を測定する方法を説明する概略図である。

【図4】本発明の例示的な高解像度システムにおいて、蛍光の強度を測定する方法を説明する概略図である。

【図5】寸法計測の測定結果表である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年５月１５日付で米国特許庁に出願された米国仮出願第６２／８４８，２１１号の優先権及び利益を主張し、その全体が本明細書に参照として含まれる。

【0024】

有機物質が短波長の光で照明されると、有機物質は長波長の光を放出し、これを蛍光という。蛍光の所定の強度は、励起光の強度、材料の組成、及び有機物質の量に依存する。材料の組成と励起光の強度が固定されると、放出される蛍光の量又は強度は有機材料が十分に透明な場合、有機材料の体積に比例する。半導体パターニングに使用される有機物質の大半は可視波長で透明である。このような材料の選択により、蛍光の強度は基板（ウエハ）上の有機材料の体積に比例する。

【0025】

素子又は特定のパターンの設計特性が分かると、特定の領域で有機物質の所望の体積が計算され得る。また、周知のサイズの物質の蛍光強度が測定され得る。周知のサイズの較正物質は、ブランケットフィルム又は電子顕微鏡で測定された寸法を有するパターンであり得る。

【0026】

有機物質の基準体積による蛍光の強度と、有機パターンから放出された蛍光の測定された強度とを比較して、有機パターンの体積又は臨界寸法が計算され得る。この方法は、有機物質の量を測定するため下部構造の影響を受けない。また、強度測定のみを必要とするため、測定時間が既存の計測方法よりも遥かに早くなり得る。さらに、本発明の計測技術には、複雑なモデリングを必要としない。従って、本発明の技術は、大量生産に使用するのに十分且つ早く測定でき、ウエハ全体の表面を測定できるシステム及び方法を提供する。

【0027】

図１を参照すると、本発明の一実施形態による蛍光寸法の測定方法は、シリコン基板１０１を用意することを含み得る。基板１０１は、有機パターン１０２を含み得る。例えば、有機パターン１０２が基板１０１上に形成され得る。有機パターン１０２は線状であり得る。例えば、有機パターン１０２は平行な複数の線を含み得る。

【0028】

光源１１３から励起光１０３、例えば、強度調節されたＵＶビーム１０３が基板１０１及び有機パターン１０２に照明され得る。励起光１０３は、所定の強度、例えば、第１励起光の強度で基板１０１の有機パターン１０２を照らし得る。励起光１０３で基板１０１及び有機パターン１０２を照らすことは、フラッド露光を行うことを含み得る。例えば、励起光１０３で基板１０１及び有機パターン１０２が表面全体に照明され得る。一実施形態において、前記方法は、基板１０１の上面、例えば、基板１０１の作業表面を励起光１０３でスキャニングすることを含み得る。一実施形態において、光源１１３は複数の単位光源を含み得る。

【0029】

その結果、基板１０１からＵＶ光１０４が反射され、基板１０１の有機パターン１０２から蛍光１０５が放出され得る。感知センサー１０６は、有機パターン１０２から放出された蛍光１０５を感知及びセンシングするように位置し得る。感知センサー１０６は、複数の単位センサーを含み得る。感知された蛍光１０５の量に基づいて、有機パターン１０２の体積又は臨界寸法が計算され得る。一実施形態において、基板１０１上の任意の位置、例えば、基板１０１上の所定の空間的位置に対して放出される蛍光の強度を測定及び感知し、感知された蛍光の強度に基づいて、有機パターン１０２の体積又は臨界寸法が計算及び決定され得る。一実施形態において、有機パターン１０２の体積又は臨界寸法は、基板１０１を横切る複数の空間的位置に対して測定及び計算され得る。体積又は臨界寸法を計算することは、システム内のプロセッサによって行なわれ得る。

【0030】

励起光、即ち、強度調節されたＵＶビーム１０３は、例えば、高次高調波（ｈｉｇｈ ｏｒｄｅｒ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）によって生成され得るＵＶレーザーから供給され得る。蛍光を放出し得る波長が多く存在する。例えば、４５０ｎｍ未満の波長の励起光は、測定できる十分な蛍光を発生させ得る。波長が短いほど蛍光生成効率が向上する。例示的に、励起光の波長は、１９３ｎｍ、２１３ｎｍ、２４８ｎｍ、２６６ｎｍ、又はその他の多様な波長を含み得る。蛍光は全ての方向へ伝搬する。従って、より効率的に獲得するために、大きな角度のセンサーが感知センサー１０６として使用され得る。一実施形態において、蛍光１０５の強度は、照明領域内で有機パターン１０２の平均サイズを表し得る。一実施形態において、前記方法は、デザイン諸元（目標体積又は寸法）を確認し、加工表面上の有機パターン１０２の測定及び計算された体積又は寸法と、加工表面上の有機パターン１０２のデザイン目標体積又は寸法とを比較して、デザイン諸元を修正することをさらに含み得る。

【0031】

一実施形態において、基板１０１上の無機物質パターンの体積又は臨界寸法を測定することが要求される。このような測定は、無機物質パターンの間の空間を有機物質で充填し、有機物質を測定した後、無機物質パターンの体積又は臨界寸法を計算することで行なわれ得る。図２を参照すると、基板２０１上に非有機物質パターン２０１Ａ、例えば、無機物質パターン２０１Ａが形成され得る。非有機物質パターン２０１Ａは、線状のレリーフパターンであり得る。例えば、非有機物質パターン２０１Ａは、複数の平行な線状のレリーフパターンであり得る。犠牲有機物質２０２が、測定のために非有機物質パターン２０１Ａの間に追加又は形成され得る。基板２０１から放出された蛍光２０５の量は、犠牲有機物質２０２によって充填される非有機、例えば、無機物質パターン２０１Ａの間隔のサイズに比例し得る。犠牲有機物質２０２から放出された蛍光２０５の強度をセンシングして、有機物質２０２の体積又は臨界寸法が計算され得る。従って、測定及び計算された有機物質２０２の体積又は臨界寸法に基づいて、無機物質パターン２０１Ａの体積又は臨界寸法が計算され得る。測定が終わった後、犠牲有機物質２０２は、溶媒又はプラズマアッシングを通じて容易に除去され得る。

【0032】

図３は、システムの他の構成を示している。より正確に測定するために、入射角と検出角（放出角）を正確に制御することが有利である。従って、ＵＶビーム３０３は、ビームスプリットミラー３０８（ビームスプリッター）を介して基板３０１の表面をほぼ垂直に照明するように当てられる。ビームスプリットミラー３０８は、ＵＶビーム３０３をスプリットする。例えば、ビームスプリットミラー３０８は、ＵＶビーム３０３を反射し、より長い波長の光を透過させ得る。従って、ＵＶビーム３０３のみを有機パターン３０２に照明するように反射し得る。

【0033】

蛍光強度を正確に測定するには、反射及び放出された光３０５からＵＶビーム３０３の強度が除去されるべきである。従って、選択的ＵＶフィルター３０７は、蛍光３０５がＵＶビーム３０３なしで感知センサー３０６に達するように反射及び放出された光３０４から任意の残りのＵＶビームをフィルタリングするようにビームスプリットミラー３０８と感知センサー３０６との間に位置し得る。

【0034】

図４は、超高解像度の測定のための他の例示的な構成を示している。単一のポイントビーム４０３の代わりに、構造ビーム４０３Ｂが基板４０１に当てられ得る。拡散器４０９及び成形レンズ４１０を用いて、単一のポイントビーム４０３が領域を照明する構造ビーム４０３Ｂで成形され、パターン４０２の比較的広い領域が均一のドーズ（ｄｏｓｅ）で照明され得る。周知の装置構造を用いて、均一でない強度が補正され得る。次いで、領域感知センサー４０６と共にカメラレンズ４１１を用いて、多数の蛍光４０５の強度が迅速に感知及び測定され得る。例えば、所定の照明領域が１×１ｃｍであり、１０００×１０００ピクセルカメラ（又はＣＭＯＳセンサー）を使用する場合、単一のイメージは百万ポイントを測定でき、サンプリングの解像度は１０ｕｍであり得る。この設定を使用すると、比較的短時間に１０億ライン幅のデータが測定できる。

【0035】

図１～図４のシステムは、半導体製造装備内に位置し得る。例えば、図１～図４のシステムは、半導体製造装備のうち１つであり得る。言及した通り、図１～図４のシステムは、プロセッサをさらに含むことができ、プロセッサは感知センサー１０６、２０６、３０６、４０６で感知及びセンシングした蛍光１０５、２０５、３０５、４０５の強度に基づいて、体積又は臨界寸法を計算し得る。

【0036】

図５は、蛍光寸法の測定実験結果を表す。ｘ軸は可変サイズの有機パターンであり、ｙ軸は測定された蛍光の強度である。

【0037】

理解されるように、光源、光指向メカニズム、光フィルター、光成形メカニズム、検出器、及びアレイの多様な構成が本明細書の実施形態と共に使用され得る。本明細書において、有機物質が物質のサイズ及び励起光の強度に比例して蛍光を放出できるということを見出すことで、システム及び方法を使用して多様な微細又はナノ製造構造の体積及び臨界寸法が測定され得る。周知の体積及び有機物質の類型でシステムを較正することで、他のウエハの体積及び／又は臨界寸法を測定するようにシステムが構成され得る。ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ－Ｏｎ－Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によって非有機物質がオーバーコートされ、その後、犠牲有機物質の体積を測定することが残留非有機物質により占められた空間／体積を決定するために用いられ得る。ＳＥＭは、このような初期較正に使用でき、その後、本明細書のシステムは、大量生産において各ウエハを測定するのに使用できる。本明細書のシステムは、ウエハにわたって数個のポイントを測定するか、ウエハにわたって数百万個のポイントを測定するように構成され得る。

【符号の説明】

【0038】

１０１、２０１、３０１、４０１：基板
１０２、２０２、３０２、４０２：有機パターン
１０３、２０３、３０３、４０３：励起光（ＵＶビーム）
１０４、２０４、３０４、４０４：反射されたＵＶ光
１０５、２０５、３０５、４０５：放出された蛍光
１０６、２０６、３０６、４０６：感知センサー
１１３：光源
２０１Ａ：無機物質パターン
２０２：犠牲有機物質
３０７、４０７：ＵＶフィルター
３０８、４０８：ビームスプリットミラー
４０３Ｂ：構造ビーム
４０９：拡散器
４１０：成形レンズ
４１１：カメラレンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】