特表 2023-529050 位置ずれ測定値に対するウェハ傾斜の影響の補正のためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-07

(54)【発明の名称】位置ずれ測定値に対するウェハ傾斜の影響の補正のためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022555160

(86)(22)【出願日】2020-04-05

(85)【翻訳文提出日】2022-10-20

(86)【国際出願番号】 US2020026794

(87)【国際公開番号】W WO2021206670

(87)【国際公開日】2021-10-14

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】レビンスキ ウラディミル

(72)【発明者】

【氏名】ネグリ ダリア

(72)【発明者】

【氏名】マナッセン アムノン

【テーマコード（参考）】

4M106

【Ｆターム（参考）】

4M106AA01

4M106BA04

4M106CA50

4M106DB04

4M106DB07

4M106DB20

4M106DJ06

4M106DJ12

4M106DJ19

(57)【要約】

半導体ウェハの位置ずれ測定値を、ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して補正する方法であって、方法は、ウェハ上の少なくとも１つの位置に対して、ウェハの表面が計測装置の照射源によって概して垂直に照射される、ウェハに対する第１の照射配置における、計測装置のツールにより誘発されるシフト（ＴＩＳ）と、表面が照射源によって斜めに照射される、ウェハに対する第２の照射配置における、計測装置のＴＩＳとの差を測定することと、位置ずれ測定値から、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の加重値を減算することによって、位置における、ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して、少なくとも１つの位置における計測装置によって測定された位置ずれ測定値を補正することを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体ウェハの位置ずれ測定値を、前記ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して補正する方法であって、
ウェハ上の少なくとも１つの位置に対して、前記ウェハの表面が計測装置の照射源によって概して垂直に照射される、前記ウェハに対する第１の照射配置における、前記計測装置のツールにより誘発されるシフト（ＴＩＳ）と、前記表面が前記照射源によって斜めに照射される、前記ウェハに対する第２の照射配置における、前記計測装置のＴＩＳとの差を測定することと、
前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の加重値を減算することによって、前記位置における、前記ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して、前記少なくとも１つの位置における前記計測装置によって測定された位置ずれ測定値を補正することと
を含む方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差は、前記計測装置のパラメータの関数として変化するシグネチャプロファイルを備える方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、前記計測装置は、多数の波長によって前記ウェハを照射し、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差は、前記多数の波長の関数として測定される方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法であって、ＴＩＳにおける前記差を前記測定することは、前記ウェハ上の複数の位置Ｎ_ｓで行われ、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差は、前記複数の位置のそれぞれに対する前記多数の波長の関数として測定される方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法であって、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の前記加重値は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差に、重み係数を乗算することによって計算される方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、前記重み係数は、前記位置ずれ測定値と、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差との、可変部分のみに基づいて計算される方法。

【請求項7】

請求項６に記載の方法であって、前記重み係数は、

【数1】

に従って計算され、α（Ｎ_ｓ）は、前記重み係数であり、

【数2】

は、前記位置ずれ測定値の前記可変部分であり、

【数3】

は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の前記可変部分である方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法であって、前記位置ずれ測定値の前記可変部分は、

【数4】

に従って計算され、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）は、前記位置ずれ測定値であり、

【数5】

は、前記多数の照射波長にわたって平均化された前記位置ずれ測定値である方法。

【請求項9】

請求項８に記載の方法であって、前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の加重値を前記減算することは、次式に従って行われ、
ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）＝ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）－α（Ｎ_ｓ）・ΔＴＩＳ（λ）
ここでＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）は、前記位置ずれ測定値の補正された値であり、ΔＴＩＳ（λ）は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差である方法。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載の方法であって、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差に基づいて、前記計測装置の動作パラメータを最適化することをさらに含む方法。

【請求項11】

半導体ウェハの位置ずれ測定値を、前記ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して補正するシステムであって、
計測装置の一部を形成する照射源であって、少なくとも、ウェハの表面が前記照射源によって概して垂直に照射される、第１の照射配置と、前記表面が前記照射源によって斜めに照射される、第２の照射配置とにおいて、前記ウェハを照射するように動作可能な照射源と、
前記第１および第２の照射配置における、前記計測装置のＴＩＳの差を見出すように動作可能な、ＴＩＳ計算器と、
前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記計測装置の、前記ＴＩＳの前記差の加重値を減算することに基づいて、前記位置における、前記ウェハの傾斜に起因して生じるその中の誤差に対して、前記ウェハ上の位置における前記計測装置による位置ずれ測定値を補正するように動作可能なウェハ傾斜補正器と
を備えるシステム。

【請求項12】

請求項１１に記載のシステムであって、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差は、前記計測装置のパラメータの関数として変化するシグネチャプロファイルを備えるシステム。

【請求項13】

請求項１２に記載のシステムであって、前記照射源は、多数の波長によって前記ウェハを照射するように動作可能であり、前記ＴＩＳ計算器は、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差を、前記多数の波長の関数として見出すように動作可能であるシステム。

【請求項14】

請求項１３に記載のシステムであって、前記ＴＩＳ計算器は、前記複数の位置のそれぞれに対する前記多数の波長の関数として、前記ウェハ上の複数の位置Ｎ_ｓで、ＴＩＳにおける前記差を見出すように動作可能であるシステム。

【請求項15】

請求項１４に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の前記加重値を、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差に、重み係数を乗算することによって計算するように動作可能であるシステム。

【請求項16】

請求項１５に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記重み係数を、前記位置ずれ測定値と、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差との、可変部分のみに基づいて計算するように動作可能であるシステム。

【請求項17】

請求項１６に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記重み係数を、

【数6】

に従って計算するように動作可能であり、α（Ｎ_ｓ）は、前記重み係数であり、

【数7】

は、前記位置ずれ測定値の前記可変部分であり、

【数8】

は、前記第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの前記差の前記可変部分であるシステム。

【請求項18】

請求項１７に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記位置ずれ測定値の前記可変部分を、

【数9】

に従って計算するように動作可能であり、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）は、前記位置ずれ測定値であり、

【数10】

は、前記多数の照射波長にわたって平均化された前記位置ずれ測定値であるシステム。

【請求項19】

請求項１８に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、次式に従って、前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の加重値を減算するように動作可能であり、
ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）＝ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）－α（Ｎ_ｓ）・ΔＴＩＳ（λ）
ここでＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）は、前記位置ずれ測定値の補正された値であり、ΔＴＩＳ（λ）は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差であるシステム。

【請求項20】

請求項１１～１９のいずれか１項に記載のシステムであって、前記計測装置の動作パラメータは、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差に基づいて最適化されるシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は一般に計測に関し、より詳細には、半導体ウェハ上の位置ずれ測定値に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェハの製造における位置ずれの測定のための様々なシステムおよび方法が、当技術分野では知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第７５２８９５４号

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１３／０２８６３９５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、局在的なウェハ傾斜のそれに対する影響に対して、半導体ウェハに対して行われる位置ずれ測定値の補正のための新規なシステムおよび方法をもたらすことを追求する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

従って、本発明の好ましい実施形態によれば、半導体ウェハの位置ずれ測定値を、ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して補正する方法がもたらされ、方法は、ウェハ上の少なくとも１つの位置に対して、ウェハの表面が計測装置の照射源によって概して垂直に照射される、ウェハに対する第１の照射配置における、計測装置のツールにより誘発されるシフト（ＴＩＳ）と、表面が照射源によって斜めに照射される、ウェハに対する第２の照射配置における、計測装置のＴＩＳとの差を測定することと、位置ずれ測定値から、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の加重値を減算することによって、位置における、ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して、少なくとも１つの位置における計測装置によって測定された位置ずれ測定値を補正することを含む。

【0006】

好ましくは、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差は、計測装置のパラメータの関数として変化するシグネチャプロファイルを含む。

【0007】

好ましくは、計測装置は、多数の波長によってウェハを照射し、計測装置のＴＩＳにおける差は、多数の波長の関数として測定される。

【0008】

好ましくは、ＴＩＳにおける差を測定することは、ウェハ上の複数の位置Ｎ_ｓで行われ、計測装置のＴＩＳにおける差は、複数の位置のそれぞれに対する多数の波長の関数として測定される。

【0009】

好ましくは、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の加重値は、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差に、重み係数を乗算することによって計算される。

【0010】

好ましくは、重み係数は、位置ずれ測定値と、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差との、可変部分のみに基づいて計算される。

【0011】

好ましくは、重み係数は、

【数1】

に従って計算され、α（Ｎ_ｓ）は、重み係数であり、

【数2】

は、位置ずれ測定値の可変部分であり、

【数3】

は、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の可変部分である。

【0012】

好ましくは、位置ずれ測定値の可変部分は、

【数4】

に従って計算され、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）は、位置ずれ測定値であり、

【数5】

は、多数の照射波長にわたって平均化された位置ずれ測定値である。

【0013】

好ましくは、位置ずれ測定値から、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の加重値を減算することは、次式に従って行われ、
ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）＝ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）－α（Ｎ_ｓ）・ΔＴＩＳ（λ）
ここでＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）は、位置ずれ測定値の補正された値であり、ΔＴＩＳ（λ）は、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差である。

【0014】

本発明の方法の１つの好ましい実施形態によれば、方法は、計測装置のＴＩＳにおける差に基づいて、計測装置の動作パラメータを最適化することをさらに含む。

【0015】

また、本発明の他の好ましい実施形態によれば、半導体ウェハの位置ずれ測定値を、ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して補正するシステムがもたらされ、システムは、計測装置の一部を形成する照射源であって、少なくとも、ウェハの表面が照射源によって概して垂直に照射される、第１の照射配置と、表面が照射源によって斜めに照射される、第２の照射配置とにおいて、ウェハを照射するように動作可能な照射源と、第１および第２の照射配置における、計測装置のＴＩＳの差を見出すように動作可能な、ＴＩＳ計算器と、位置ずれ測定値から、第１および第２の照射配置における計測装置の、ＴＩＳの差の加重値を減算することに基づいて、位置における、ウェハの傾斜に起因して生じるその中の誤差に対して、ウェハ上の位置における計測装置による位置ずれ測定値を補正するように動作可能なウェハ傾斜補正器を含む。

【0016】

好ましくは、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差は、計測装置のパラメータの関数として変化するシグネチャプロファイルを含む。

【0017】

好ましくは、照射源は、多数の波長によってウェハを照射するように動作可能であり、ＴＩＳ計算器は、計測装置のＴＩＳにおける差を、多数の波長の関数として見出すように動作可能である。

【0018】

好ましくは、ＴＩＳ計算器は、複数の位置のそれぞれに対する多数の波長の関数として、ウェハ上の複数の位置Ｎ_ｓで、ＴＩＳにおける差を見出すように動作可能である。

【0019】

好ましくは、ウェハ傾斜補正器は、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の加重値を、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差に、重み係数を乗算することによって計算するように動作可能である。

【0020】

好ましくは、ウェハ傾斜補正器は、重み係数を、位置ずれ測定値と、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差との、可変部分のみに基づいて計算するように動作可能である。

【0021】

好ましくは、ウェハ傾斜補正器は、重み係数を、

【数6】

に従って計算するように動作可能であり、α（Ｎ_ｓ）は、重み係数であり、

【数7】

は、位置ずれ測定値の可変部分であり、

【数8】

は、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の可変部分である。

【0022】

好ましくは、ウェハ傾斜補正器は、位置ずれ測定値の可変部分を、

【数9】

に従って計算するように動作可能であり、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）は、位置ずれ測定値であり、

【数10】

は、多数の照射波長にわたって平均化された位置ずれ測定値である。

【0023】

好ましくは、ウェハ傾斜補正器は、次式に従って、位置ずれ測定値から、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差の加重値を減算するように動作可能であり、
ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）＝ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）－α（Ｎ_ｓ）・ΔＴＩＳ（λ）
ここでＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）は、位置ずれ測定値の補正された値であり、ΔＴＩＳ（λ）は、第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの差である。

【0024】

本発明のシステムの好ましい実施形態によれば、計測装置の動作パラメータは、計測装置のＴＩＳにおける差に基づいて最適化される。

【0025】

本発明は、以下の詳細な説明から、図面と併せ読めば、より十分に理解され、認識されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の好ましい実施形態により構築されおよび動作可能な、ウェハ傾斜が及ぼす影響に対する位置ずれ測定値の補正のためのシステムの簡略化された概略的な部分的に絵画図、部分的にブロック図を示す図である。

【図2A】図１に示されるタイプのシステムにおける、位置ずれ測定値の補正のためのデータをもたらすために有用な、半導体ウェハに対する計測装置の第１の照射条件の簡略化された概略図である。

【図2B】図１に示されるタイプのシステムにおける、位置ずれ測定値の補正のためのデータをもたらすために有用な、半導体ウェハに対する計測装置の第２の照射条件の簡略化された概略図である。

【図2C】図２Ａおよび図２Ｂの照射条件の下で取得されたデータの簡略化されたグラフ表示を示す図である。

【図3】本発明の好ましい実施形態による、ウェハ傾斜が及ぼす影響に対する位置ずれ測定値の補正におけるステップを示す簡略化されたフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

次に図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態により構築されおよび動作可能な、ウェハ傾斜が及ぼす影響に対する位置ずれ測定値の補正のためのシステムの簡略化された概略的な部分的に絵画図、部分的にブロック図を示す図である。

【0028】

図１に見られるように、半導体ウェハ１０４など、半導体デバイスの製造における位置ずれを測定するための計測ツール１０２を含む、計測システム１００がもたらされる。計測ツール１０２は、ウェハ１０４の層の間の位置ずれを測定するように、ウェハ１０４の層上に形成された目標構造物の撮像を可能にするために、ウェハ１０４を照射するように動作可能な、照射源１１０としてここでは概略的に表される、照射源を含むことが好ましい。照射源１１０に加えて、計測ツール１０２は、当技術分野では周知であり、ここでは分かりやすくするために省かれている、それによってウェハ１０４の撮像およびウェハ１０４の層の間の位置ずれの測定を容易にするための、様々な追加の構成要素を通常含むことが理解される。

【0029】

本発明の特に好ましい実施形態によれば、計測ツール１０２は、ウェハ１０４に対する多波長測定を行うように動作可能な、米国カリフォルニア州のＫＬＡから市販されている、Ａｒｃｈｅｒ７００ツールなど、多波長ツールとして具体化され得る。計測ツール１０２は、好ましくは、その上の少なくとも１つの測定位置における、ウェハ１０４の層の間の位置ずれを表す、少なくとも１つの位置ずれ測定値を出力するように動作可能である。計測ツール１０２が多波長計器である場合、それによって出力される位置ずれ測定値ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}は、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）として表されることができ、ここでＮ_ｓは、それに関して測定が行われる、ウェハ１０４上の特定の位置を表し、λは照射源１１０によってもたらされる多数の照射波長を表す。

【0030】

ウェハ１０４の表面１２０の傾斜における局所的変化は、位置ずれ測定値に対するウェハ傾斜の影響により、計測ツール１０２によって出力される位置ずれ測定値ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）の精度に影響を及ぼす場合があり、従ってその中に誤差を導入し得ることが理解される。本発明者らによって行われた予備的測定は、目標物位置において局所的ウェハ傾斜は、約±０．５ｍｒａｄだけ変化し得ることを示した。このような局所的ウェハ傾斜は、位置ずれ測定値にかなりの影響を及ぼす場合があり、この影響は、ウェハ積み重ね高さの増加と共にますます著しくなり得る。

【0031】

本発明の好ましい実施形態によれば、ウェハ１０４上の特定の位置での局所的ウェハ傾斜の値が見出されることができ、位置ずれ測定値ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）における誤差に対するその寄与は定量化されることができ、その結果、局所的ウェハ傾斜から生じる誤差に対する位置ずれ測定値の補正を可能にする。これは、ウェハ１０４に対する実際の位置ずれ値をより正確に表す、改善された位置ずれ測定値の計算に繋がるので有利である。本発明の好ましい実施形態によれば、ウェハ傾斜の測定値、およびそれから生じる位置ずれ測定値における誤差の定量化の両方は、位置ずれ測定値ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）に対するウェハ傾斜の効果と、照射源１１０によって照射されるウェハ１０４の表面１２０に対する照射源１１０の傾斜の効果とは、両方の傾斜の同じテレセントリシティ効果により等価であるとの、本発明者らの理解に基づいて、見出される。

【0032】

照射源傾斜は、計測ツール１０２の固有の限られた測定精度に寄与し、この固有の測定精度は、計測ツール１０２の、ツールにより誘発されるシフト（ＴＩＳ）として定量化されることができ、１８０°のウェハ１０４の回転によって変化しない。しかし、ウェハ傾斜は、ＴＩＳが校正された位置ずれ測定値に直接寄与し、１８０°のウェハ１０２の回転によって変化する。この理解に基づいて、意図的に傾斜された照射条件の下での計測ツール１０２のＴＩＳの変化の測定は、傾斜されない照射条件と比較して、等価なウェハ傾斜の結果として、位置ずれ測定値における対応する変化を見出すため、従ってウェハ傾斜を定量化すること、およびそれに対するウェハ傾斜の影響に対して位置ずれ測定値を補正することの両方を行うためのベースとして用いられ得る。

【0033】

図１に見られるように、計測ツール１０２のＴＩＳに対する、傾斜された照射条件の効果は、ＴＩＳ差分計算器１３０によって見出され得る。ＴＩＳ差分計算器１３０の好ましい動作は、図２Ａ～２Ｃをさらに参照して最もよく理解される。

【0034】

図２Ａに見られるように、計測ツール１０２のＴＩＳは、最初に第１の傾斜されない照射配置で測定されることが好ましく、そこでは照射源１１０は、表面１２０が照射源１１０によって、照射軸２００に沿って概して垂直に照射されるように、ウェハ１０４の表面１２０上の照射される位置に対して中心に置かれることが好ましい。計測ツール１０２のＴＩＳは、任意の適切な方法によって見出されることができ、その様々なタイプは当技術分野では周知である。好ましくはＴＩＳは、ウェハ１０４の０°および１８０°の回転における、表面１２０上の同じフィーチャを測定することによって定量化されることができ、ＴＩＳは、各ウェハ方位における測定値の和の半分に等しい。

【0035】

図２Ｂに見られるように、計測ツール１０２のＴＩＳは、第２の、傾斜された照射配置においてさらに測定されることが好ましく、そこでは照射源１１０は、表面１２０が、照射源１１０によって照射軸２００に対して、概して斜めに照射されるように、ウェハ１０４の表面１２０上の照射される位置に対して中心を外れてシフトされることが好ましい。ここで、例として、照射源１１０は、それによってもたらされる照射が約５ｍｒａｄの斜角で表面１２０に入射するように、１０μｍだけシフトされるように示される。

【0036】

ウェハ１０４の表面１２０に対する第１および第２の照射条件の下でのこのような測定は、任意選択で計測ツール１０２に対してその動作の前に行われる事前の訓練手順の一部として、ウェハ１０４上の計測ツール１０２による計測測定の動作の前に実行されることが好ましいことが理解される。このような測定は、ウェハ１０４上の複数の位置に対して、および多波長撮像計測ツールの場合は照射の複数の波長において行われ得る。

【0037】

測定精度の差は、複数の測定位置に対する、ウェハ１０４の表面１２０に対して、図２Ａに示されるなどの、第１の中心に置かれた照射条件の下での、および図２Ｂに示されるなどの、第２の中心を外れた照射条件の下での、計測ツール１０２のＴＩＳにおける差として表されることが好ましく、照射波長の関数としてプロットされ得る。このようなプロットの例は図２Ｃに示され、そこでは図２Ａおよび２Ｂの第１および第２の照射条件の間の計測ツール１０２のＴＩＳにおける差（ΔＴＩＳ）が、１０個の測定位置に対して、照射波長の関数としてプロットされ、各測定位置に対するΔＴＩＳは、図２Ｃのグラフ内の個々の線によって表される。

【0038】

図２Ｃの考察から理解されるように、ΔＴＩＳは、照射波長と共に著しく変化するが、照射される位置に対しては著しく変化しないことが分かる。図２Ｃに示されるような波長の関数としてのΔＴＩＳの変化は、従って、意図的な、制御された、照射傾斜の効果と、従って計測ツール１０２の測定精度に対するウェハ傾斜の等価な効果とを表す、差分シグネチャプロファイルまたは様相に対応すると考えられ得る。このプロファイルに基づいて、計測ツール１０２による位置ずれ測定値に対する局所的ウェハ傾斜の効果は、本明細書の以下でさらに詳述されるように、補正され得る。

【0039】

図２Ｃに示されるタイプのプロファイルは、図２Ａおよび２Ｂに示される条件の下での測定に基づいて、ＴＩＳ差分計算器１３０によって出力され得ることが理解される。このようなプロファイルは、ウェハ１０４と、ウェハ１０４の所与の層との両方に特有であり、従ってこのようなプロファイルは、計測ツール１０２による位置ずれ測定値がそれに対して行われることになる、ウェハ１０４の各層に対して、ＴＩＳ差分計算器１３０によって取得されることが好ましいことが理解される。ＴＩＳ差分計算器１３０によるこのようなプロファイルの出力は、図１では単にΔＴＩＳとして表される。本発明の１つの好ましい実施形態において、ＴＩＳ差分計算器１３０は、ΔＴＩＳプロファイルを見出すために動作可能なコンピュータコードを含んだ、計算モジュールとして具体化され得る。ＴＩＳ差分計算器１３０は、図１では別個のモジュールとして具体化されるように示されるが、これは見やすくするためのみであり、ＴＩＳ差分計算器１３０の機能は、代替として計測ツール１０２内に含められ得ることが理解される。

【0040】

ＴＩＳ差分計算器１３０によって取得されるΔＴＩＳプロファイルは、好ましくは、ここではシステム１００に含まれるウェハ傾斜補正計算器モジュール１４０として具体化されるように示される、ウェハ傾斜補正器に供給される。ウェハ傾斜補正器１４０は、好ましくは、所与の位置でのウェハ１０４の傾斜に起因してその中に生じる誤差に対して、ウェハ１０４上の所与の位置での計測装置１０２によって測定された、少なくとも１つの位置ずれ測定値を補正するように動作可能である。好ましくは、少なくとも１つの位置ずれ測定値は、ＴＩＳ差分計算器１３０によって定量化され、出力されるのに従って、位置ずれ測定値から、第１および第２の照射配置における計測装置１０２のＴＩＳの差の加重値を減算することに基づいて、ウェハ傾斜補正器１４０によって補正される。

【0041】

特定の位置Ｎ_ｓでのウェハ傾斜効果に対して補正された位置ずれ測定値、ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）は、
ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）＝ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）－α（Ｎ_ｓ）・ΔＴＩＳ（λ） （１）
として表されることができ、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）は、少なくとも１つの位置ずれ測定値であり、好ましくは位置ずれの様相としてもたらされ、測定位置Ｎ_ｓおよび照射測定波長λの関数であり、ΔＴＩＳ（λ）は、図２Ａ～２Ｃに関して本明細書で上述されたように測定される、ＴＩＳ差分シグネチャプロファイルを表し、α（Ｎ_ｓ）は、所与の位置での特有の局在的なウェハ傾斜を表す、位置特有の重み係数を表す。重み係数α（Ｎ_ｓ）とＴＩＳ差分シグネチャプロファイルΔＴＩＳ（λ）との積は、ウェハ１０４のウェハ傾斜の局所値の、対応する局所的な測定された位置ずれ値への寄与を表し、従って、局所的ウェハ傾斜によって引き起こされる誤差に対して補正された「クリーンな」位置ずれの様相をもたらすために、測定された位置ずれの様相から減算されなければならないことが理解される。ＴＩＳ差分シグネチャプロファイルΔＴＩＳ（λ）に基づく位置ずれ測定値の補正は、本明細書の上記で詳述されたように、照射傾斜の結果としての、およびウェハ傾斜の結果としてのＴＩＳの変化の間の等価性に基づく。

【0042】

ウェハ傾斜補正計算器モジュール１４０の望ましい出力であるパラメータの、ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）を見出すために、重み係数α（Ｎ_ｓ）が確認されなければならないことが理解される。重み係数α（Ｎ_ｓ）を確認する第１のステップとして、次式に従って、各位置での測定された位置ずれの可変部分のみが考慮され、

【数11】

ここで

【数12】

は、すべての測定波長にわたって平均された測定された位置ずれである。

【0043】

次いで重み係数α（Ｎ_ｓ）は、次式に従ってΔＴＩＳの可変部分によって、各位置での測定された位置ずれの可変部分の投影を計算することによって見出されることができ、

【数13】

ここでΔＴＩＳシグネチャの可変部分は、位置ずれがそれにわたって測定される、多数の波長λの同じセットに対して、ΔＴＩＳシグネチャから、多数の波長にわたって平均されたΔＴＩＳシグネチャの値を減算することによって定義される。これらのパラメータの全部の値ではなく、測定された位置ずれの様相の可変部分、およびＴＩＳにおける差の可変部分のみを用いて、各位置における重み係数を計算することは、各位置における実際の位置ずれ値からの、ウェハ傾斜から生じるこれらのパラメータの成分の分離を可能にすることが理解される。

【0044】

次いで式（２）および（３）により見出される重み係数α（Ｎ_ｓ）は、次式に従ってウェハ傾斜に対して補正された位置ずれ測定値を生じるように、式（１）に代入され得る。

【数14】

【0045】

式（１）～（４）を参照して本明細書で上述された計算は、ウェハ傾斜補正計算器モジュール１４０によって行われることが好ましく、それによって、ウェハ傾斜によりその中に導入された不正確さが取り除かれた、補正された位置ずれ値が出力されることが好ましいことが理解される。本発明の１つの好ましい実施形態において、ウェハ傾斜補正計算器モジュール１４０は、式（１）～（４）に従って計算を実行するように動作可能なコンピュータコードを含んだ、計算モジュールとして具体化され得る。ウェハ傾斜補正計算器モジュール１４０は、図１では別個のモジュールとして具体化されるように示されるが、これは見やすくするためのみであり、ウェハ傾斜補正計算器モジュール１４０の機能は、代替として計測ツール１０２内に含められ得ることが理解される。

【0046】

システム１００によって実行される補正手順は、ウェハ１０４上に形成された任意のタイプの対称な目標物上で行われる、位置ずれ測定値を補正するために実施されることができ、ウェハ１０４の製造における位置ずれの測定のための基準構造物として用いられ得ることが理解される。基準目標物が対称でない場合は、局所的ウェハ傾斜から生じる位置ずれ測定値における不正確さと、目標物の非対称性に起因する位置ずれ測定値の成分とを区別するために、位置ずれ測定値の補正において目標物の非対称性がさらに考慮されなければならない。

【0047】

本発明のいくつかの好ましい実施形態において、波長の関数としてのΔＴＩＳの測定は、例えば、照射源傾斜に対して、および従って局所的ウェハ傾斜に対して、最小の感受性を有する測定波長を選択する目的で、計測ツール１０２の設定を最適化するための用いられ得ることがさらに理解される。このような場合に、図１の計測ツール１０２とＴＩＳ差分計算器１３０との間の任意選択の双方向性通信を示す、両方向矢印によって示されるように、ＴＩＳ差分計算器１３０の出力は、計測ツール１０２にフィードバックされることができ、計測ツール１０２の設定はそれに従って調整され得る。

【0048】

ＴＩＳ差分計算器１３０の動作は、計測照射波長に対する、照射源傾斜の結果としてのＴＩＳの変化の依存性の測定に関連して本明細書で上述されたが、これは例としてのみであることがさらに理解される。本発明の代替的実施形態において、照射源傾斜の結果としてのＴＩＳの変化は、例のみとして、計測ツールの焦点位置など、計測ツールの他のパラメータに関して特徴付けられ得る。

【0049】

次に、本発明の好ましい実施形態による、ウェハ傾斜が及ぼす影響に対する位置ずれ測定値の補正におけるステップを示す簡略化されたフローチャートである、図３を参照する。

【0050】

図３に見られるように、それに対するウェハ傾斜の影響に対する位置ずれ測定値の補正のための方法３００は、第１のステップ３０２で開始することができ、そこで、傾斜されたおよび傾斜されない照射条件の下での計測ツールのＴＩＳにおける差のシグネチャプロファイルが取得される。シグネチャプロファイルは、計測ツールの可変特性の関数として、例えば波長の関数として取得され得る。シグネチャプロファイルは、図１のモジュール１３０など、コンピュータ化されたＴＩＳ差分計算器モジュールによって計算され得る。

【0051】

第２のステップ３０４で分かるように、半導体デバイスの位置ずれは、好ましくは、半導体デバイス上の少なくとも１つの位置に対して、第１のステップ３０２で特徴付けられた計測ツールによって測定される。第１のステップ３０２は通常、第２のステップ３０４の前に行われ得るが、これは必ずしもそうではなく、ステップ３０２と３０４とは逆にされ得ることが理解される。

【0052】

第３のステップ３０６で分かるように、好ましくはＴＩＳにおける差のシグネチャプロファイルの加重値が見出され、この加重値は、好ましくは被試験半導体デバイス上の測定位置における局所的ウェハ傾斜の値に対応する。この対応は、位置ずれ測定値に対するウェハ傾斜の効果が、位置ずれ測定値に対する照射源傾斜の効果と等価であるとの理解に基づく。好ましくは、加重値は、本明細書の上記で詳述された式（２）および（３）に従って見出される。

【0053】

第４のステップ３０８で分かるように、位置ずれ測定値を、局所的ウェハ傾斜によるその中の不正確さに対して補正するために、第３のステップ３０６で見出された加重値が、位置ずれ測定値から減算されることが好ましい。このようにして取得された補正された位置ずれ測定値は、被試験半導体デバイスの層の間の実際の位置ずれを、より正確に表すことが理解される。好ましくは、減算は本明細書の上記で詳述された式（４）に従って行われる。

【0054】

当業者には、本発明は、本明細書の上記で具体的に示され、述べられたものに限定されないことを理解するであろう。本発明の範囲は、そのすべてが先行技術ではない、本明細書で上述された様々な特徴およびそれらの変形の、組み合わせおよび部分的組み合わせの両方を含む。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2023-03-24

【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】

半導体ウェハの位置ずれ測定値を、前記ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して補正する方法であって、
ウェハ上の少なくとも１つの位置に対して、前記ウェハの表面が計測装置の照射源によって概して垂直に照射される、前記ウェハに対する第１の照射配置における、前記計測装置のツールにより誘発されるシフト（ＴＩＳ）と、前記表面が前記照射源によって斜めに照射される、前記ウェハに対する第２の照射配置における、前記計測装置のＴＩＳとの差を測定することと、
前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の加重値を減算することによって、前記位置における、前記ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して、前記少なくとも１つの位置における前記計測装置によって測定された位置ずれ測定値を補正することと
を含む方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差は、前記計測装置のパラメータの関数として変化するシグネチャプロファイルを備える方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、前記計測装置は、多数の波長によって前記ウェハを照射し、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差は、前記多数の波長の関数として測定される方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法であって、ＴＩＳにおける前記差を前記測定することは、前記ウェハ上の複数の位置Ｎ_ｓで行われ、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差は、前記複数の位置のそれぞれに対する前記多数の波長の関数として測定される方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法であって、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の前記加重値は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差に、重み係数を乗算することによって計算される方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、前記重み係数は、前記位置ずれ測定値と、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差との、可変部分のみに基づいて計算される方法。

【請求項7】

請求項６に記載の方法であって、前記重み係数は、

【数1】

に従って計算され、α（Ｎ_ｓ）は、前記重み係数であり、

【数2】

は、前記位置ずれ測定値の前記可変部分であり、

【数3】

は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の前記可変部分である方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法であって、前記位置ずれ測定値の前記可変部分は、

【数4】

に従って計算され、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）は、前記位置ずれ測定値であり、

【数5】

は、前記多数の照射波長にわたって平均化された前記位置ずれ測定値である方法。

【請求項9】

請求項８に記載の方法であって、前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の加重値を前記減算することは、次式に従って行われ、
ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）＝ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）－α（Ｎ_ｓ）・ΔＴＩＳ（λ）
ここでＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）は、前記位置ずれ測定値の補正された値であり、ΔＴＩＳ（λ）は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差である方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法であって、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差に基づいて、前記計測装置の動作パラメータを最適化することをさらに含む方法。

【請求項11】

半導体ウェハの位置ずれ測定値を、前記ウェハの傾斜から生じるその中の誤差に対して補正するシステムであって、
計測装置の一部を形成する照射源であって、少なくとも、ウェハの表面が前記照射源によって概して垂直に照射される、第１の照射配置と、前記表面が前記照射源によって斜めに照射される、第２の照射配置とにおいて、前記ウェハを照射するように動作可能な照射源と、
前記第１および第２の照射配置における、前記計測装置のＴＩＳの差を見出すように動作可能な、ツール誘発シフト（ＴＩＳ）計算器と、
前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記計測装置の、前記ＴＩＳの前記差の加重値を減算することに基づいて、前記位置における、前記ウェハの傾斜に起因して生じるその中の誤差に対して、前記ウェハ上の位置における前記計測装置による位置ずれ測定値を補正するように動作可能なウェハ傾斜補正器と
を備えるシステム。

【請求項12】

請求項１１に記載のシステムであって、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差は、前記計測装置のパラメータの関数として変化するシグネチャプロファイルを備えるシステム。

【請求項13】

請求項１２に記載のシステムであって、前記照射源は、多数の波長によって前記ウェハを照射するように動作可能であり、前記ＴＩＳ計算器は、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差を、前記多数の波長の関数として見出すように動作可能であるシステム。

【請求項14】

請求項１３に記載のシステムであって、前記ＴＩＳ計算器は、前記複数の位置のそれぞれに対する前記多数の波長の関数として、前記ウェハ上の複数の位置Ｎ_ｓで、ＴＩＳにおける前記差を見出すように動作可能であるシステム。

【請求項15】

請求項１４に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の前記加重値を、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差に、重み係数を乗算することによって計算するように動作可能であるシステム。

【請求項16】

請求項１５に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記重み係数を、前記位置ずれ測定値と、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差との、可変部分のみに基づいて計算するように動作可能であるシステム。

【請求項17】

請求項１６に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記重み係数を、

【数6】

に従って計算するように動作可能であり、α（Ｎ_ｓ）は、前記重み係数であり、

【数7】

は、前記位置ずれ測定値の前記可変部分であり、

【数8】

は、前記第１および第２の照射配置におけるＴＩＳの前記差の前記可変部分であるシステム。

【請求項18】

請求項１７に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、前記位置ずれ測定値の前記可変部分を、

【数9】

に従って計算するように動作可能であり、ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）は、前記位置ずれ測定値であり、

【数10】

は、前記多数の照射波長にわたって平均化された前記位置ずれ測定値であるシステム。

【請求項19】

請求項１８に記載のシステムであって、前記ウェハ傾斜補正器は、次式に従って、前記位置ずれ測定値から、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差の加重値を減算するように動作可能であり、
ＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）＝ＭＩＳ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（Ｎ_ｓ，λ）－α（Ｎ_ｓ）・ΔＴＩＳ（λ）
ここでＭＩＳ_{ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（Ｎ_ｓ）は、前記位置ずれ測定値の補正された値であり、ΔＴＩＳ（λ）は、前記第１および第２の照射配置における前記ＴＩＳの前記差であるシステム。

【請求項20】

請求項１１に記載のシステムであって、前記計測装置の動作パラメータは、前記計測装置のＴＩＳにおける前記差に基づいて最適化されるシステム。

【国際調査報告】