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技術 電子顕微鏡における可変速度スキャニング

出願人 アプライドマテリアルズイスラエルリミテッド
発明者 アミアーショハムベンジョンセンダーアロンリトマン
出願日 2009年9月24日 (10年6ヶ月経過) 出願番号 2009-219081
公開日 2010年4月30日 (9年10ヶ月経過) 公開番号 2010-097940
状態 特許登録済
技術分野 半導体等の試験・測定 電子顕微鏡1 電子顕微鏡2 電子顕微鏡(3)
主要キーワード スキャニングステップ 予想電流 収束要素 金属導体線 複数導体 カルテシアン座標 長方形エリア ターゲット物体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

荷電粒子ビーム照射により表面を像形成する方法及び装置を提供する。

解決手段

表面を像形成する方法は、表面の第1領域を一次荷電粒子ビームで第1スキャン速度においてスキャニングして、その第1領域から第1の二次荷電粒子ビームを発生し、表面の第2領域を一次荷電粒子ビームで上記第1スキャン速度よりも速い第2スキャン速度においてスキャニングして、その第2領域から第2の二次荷電粒子ビームを発生することを含む。また、この方法は、第1の二次荷電粒子ビーム及び第2の二次荷電粒子ビームを、それに応答して信号を発生するように構成された検出器受け取り、その信号に応答して第1領域及び第2領域の像を形成することも含む。

概要

背景

概要

荷電粒子ビーム照射により表面を像形成する方法及び装置を提供する。 表面を像形成する方法は、表面の第1領域を一次荷電粒子ビームで第1スキャン速度においてスキャニングして、その第1領域から第1の二次荷電粒子ビームを発生し、表面の第2領域を一次荷電粒子ビームで上記第1スキャン速度よりも速い第2スキャン速度においてスキャニングして、その第2領域から第2の二次荷電粒子ビームを発生することを含む。また、この方法は、第1の二次荷電粒子ビーム及び第2の二次荷電粒子ビームを、それに応答して信号を発生するように構成された検出器受け取り、その信号に応答して第1領域及び第2領域の像を形成することも含む。

目的

背景

[0002]表面、特に、半導体ウェハの表面を像形成するための標準的な方法の1つは、電子顕微鏡において電子ビームで表面を照射することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

表面を像形成する方法において、表面の第1領域を一次荷電粒子ビームで第1スキャン速度においてスキャニングして、その第1領域から第1の二次荷電粒子ビームを発生するステップと、上記表面の第2領域を上記一次荷電粒子ビームで上記第1スキャン速度よりも速い第2スキャン速度においてスキャニングして、その第2領域から第2の二次荷電粒子ビームを発生するステップと、上記第1の二次荷電粒子ビーム及び上記第2の二次荷電粒子ビームを、それに応答して信号を発生するように構成された検出器で受け取るステップと、上記信号に応答して上記第1領域及び第2領域の像を形成するステップと、を備えた方法。

請求項2

上記第1領域及び第2領域は、共通の境界を有する、請求項1に記載の方法。

請求項3

上記表面は、高重要性要素及び低重要性要素を含み、上記方法は、更に、上記第1領域が高重要性要素、及び低重要性要素の一部を含むように上記共通の境界を画成するステップを備えた、請求項2に記載の方法。

請求項4

上記第1領域をスキャニングし且つ上記第2領域をスキャニングする前に上記表面の事前のスキャンを遂行し、更に、上記第1領域をスキャニングし且つ上記第2領域をスキャニングする前に上記事前のスキャンに応答して上記第1領域及び第2領域を画定するステップを更に備えた、請求項1に記載の方法。

請求項5

像を形成する上記ステップは、上記第1領域の像を、上記第2領域の像より高い解像度で形成することを含む、請求項1に記載の方法。

請求項6

上記第1領域の像の第1解像度と上記第2領域の像の第2解像度との比は、上記第1スキャン速度及び第2スキャン速度の関数である、請求項1に記載の方法。

請求項7

上記関数は、上記第2スキャン速度と第1スキャン速度の比である、請求項6に記載の方法。

請求項8

上記第1領域をスキャニングし上記第2領域をスキャニングする前記ステップは、上記第1領域の第1区分の第1スキャンを上記第1スキャン速度において、更に上記第2領域の第2区分の第2スキャンを上記第2スキャン速度において遂行する段階と、上記第1スキャンに応答して上記第1の二次荷電粒子ビームの第1電流を決定する段階と、上記第2スキャンに応答して上記第2の二次荷電粒子ビームの第2電流を決定する段階と、上記第1電流及び第2電流に応答して上記第1領域の第3区分及び上記第2領域の第4区分を画定する段階と、上記第3区分の第3スキャンを上記第1スキャン速度において、更に上記第4区分の第4スキャンを上記第2スキャン速度において遂行する段階と、を含む請求項1に記載の方法。

請求項9

上記表面は、上記第1領域をスキャニングした後で且つ上記第2領域をスキャニングする前に並進移動される、請求項1に記載の方法。

請求項10

上記並進移動は、ラスタスキャンを含む、請求項9に記載の方法。

請求項11

表面を像形成する装置において、上記表面の第1領域を一次荷電粒子ビームで第1スキャン速度においてスキャニングして、その第1領域から第1の二次荷電粒子ビームを発生すると共に、上記表面の第2領域を上記一次荷電粒子ビームで上記第1スキャン速度よりも速い第2スキャン速度においてスキャニングして、その第2領域から第2の二次荷電粒子ビームを発生するように構成された照射モジュールと、上記第1の二次荷電粒子ビーム及び上記第2の二次荷電粒子ビームを受け取って、それに応答して信号を発生するように構成された検出器と、上記信号に応答して上記第1領域及び第2領域の像を形成するように構成されたプロセッサと、を備えた装置。

請求項12

上記第1領域及び第2領域は、共通の境界を有する、請求項11に記載の装置。

請求項13

上記表面は、高重要性要素及び低重要性要素を含み、上記プロセッサは、上記第1領域が高重要性要素、及び低重要性要素の一部を含むように、上記共通の境界を画成するよう構成された、請求項12に記載の装置。

請求項14

上記照射モジュールは、上記第1領域をスキャニングし且つ上記第2領域をスキャニングする前に上記表面の事前のスキャンを遂行するように構成され、更に、上記プロセッサは、上記照射モジュールが上記第1領域をスキャニングし且つ上記第2領域をスキャニングする前に上記事前のスキャンに応答して上記第1領域及び第2領域を画定するように構成された、請求項11に記載の装置。

請求項15

上記像の形成は、上記第1領域の像を、上記第2領域の像より高い解像度で形成することを含む、請求項11に記載の装置。

請求項16

上記第1領域の像の第1解像度と上記第2領域の像の第2解像度との比は、上記第1スキャン速度及び第2スキャン速度の関数である、請求項11に記載の装置。

請求項17

上記関数は、上記第2スキャン速度と第1スキャン速度の比である、請求項16に記載の装置。

請求項18

上記第1領域をスキャニングし上記第2領域をスキャニングすることは、上記第1領域の第1区分の第1スキャンを上記第1スキャン速度において、更に上記第2領域の第2区分の第2スキャンを上記第2スキャン速度において遂行し、上記第1スキャンに応答して上記第1の二次荷電粒子ビームの第1電流を決定し、上記第2スキャンに応答して上記第2の二次荷電粒子ビームの第2電流を決定し、上記第1電流及び第2電流に応答して上記第1領域の第3区分及び上記第2領域の第4区分を画定し、上記第3区分の第3スキャンを上記第1スキャン速度で及び上記第4区分の第4スキャンを上記第2スキャン速度で遂行する、ことを含む請求項11に記載の装置。

請求項19

上記第1領域及び第2領域のスキャニングを受け入れるために上記表面を並進移動するよう構成された並進移動ステージを更に備えた、請求項11に記載の装置。

発明の分野

0001

[0001]本発明は、一般に、表面の像形成に関し、より詳細には、荷電粒子ビーム照射することによる表面の像形成に関する。

背景

0002

[0002]表面、特に、半導体ウェハの表面を像形成するための標準的な方法の1つは、電子顕微鏡において電子ビームで表面を照射することである。表面からの二次電子収集し、これを使用して、照射表面の像を形成することができる。典型的に、ウェハの完全な表面を像形成するために、表面を横切って電子ビームがスキャンされると共に、そのスキャンされる電子の方向に直交するように表面が移動される。

0003

[0003]工業上の設定においては、像を形成するのに要する時間を短縮することが有用である。これを行うために、典型的に、電子ビームのスキャン速度及び表面の移動の両方ができるだけ高速にセットされる。

0004

[0004]ここに参考として開示が援用されるベリアン氏等の米国特許第4,922,106号は、イオンビームスキャニングシステムを説明している。このシステムは、選択されたビーム電流ターゲット物体で達成することが述べられている。

0005

[0005]ここに参考として開示が援用されるプロクシュ氏等の米国特許出願第2007/0176101号は、スキャニングプローブ計器においてスキャン速度を変化させることを説明している。

0006

[0006]参考としてここに開示が援用されるハセガワ氏の米国特許出願第2007/0272857号は、スキャニング電子顕微鏡を説明しており、検査スピードのような条件をユーザが直感的に吟味できることが述べられている。

0007

[0007]本発明の一実施形態では、表面、典型的に、半導体ウェハの表面が、スキャニング荷電粒子ビーム顕微鏡において像形成される。表面を像形成するために、表面上の領域が、最初に、2つ以上の異なる重要性ベル分類される。ここでは、2つの形式の領域があると仮定し、第1の形式は高い重要性レベルを有し、第2の形式は低い重要性レベルを有する。高重要性領域は、高解像度の像を発生するために第1の低いスキャン速度でスキャンされ、また、低重要性領域は、低解像度の像を発生するために第2の速いスキャン速度でスキャンされる。表面を、高重要性レベル及び低重要性レベルをもつ領域へ画定し、且つ領域を異なる解像度で像形成することで、高重要性領域の解像度を犠牲にすることなく、完全な表面を像形成することができる。

0008

[0008]典型的に、荷電粒子ビームは、一次元の線に沿ってスキャンされ、表面は、その一次元に直交するように移動され、顕微鏡により行われるスキャンが、表面の移動で定義される方向をもつ表面のカラムに沿って、鋸歯状スキャンの形態となるようにする。一実施形態では、高重要性領域は、典型的に、平行線のセット、例えば、表面上の導通コネクタ線のセットを含む。鋸歯状スキャンのカラムを、平行線のセットの方向と同じ方向に整列させて、1つのカラムが少なくとも1つの高重要性領域及び1つ以上の低重要性領域を含むようにすることができる。典型的に、複数の高重要性領域は、それに隣接する低重要性領域により分離されるか、又はそれら低重要性領域をインターリーブする。一次元スキャン速度は、低重要性領域の区分が像形成されるときには高速にセットされ、高重要性線の区分が像形成されるときには低速にセットされる。

0009

[0009]別の実施形態では、荷電粒子ビームが二次元エリアにわたってスキャンされる。スキャンは、典型的に、エリアにわたるラスタスキャンの形態であり、像形成周期及び非像形成周期を含む。後者は、ラスタスキャンのケースでは、垂直フライバック周期に対応する。表面は、その第1領域が像形成周期中に像形成されると共に、第1領域を分離又はインターリーブしている表面の第2領域が全く像形成されないように、エリアに対して移動される。第1及び第2の領域は、エリアに対する表面の移動により定義される方向を有するカラムを形成する。

0010

[0010]第1の領域は、典型的に、高重要性領域にセットされ、第2の領域は、典型的に、低重要性領域にセットされる。導体線のような平行線の形態の高重要性領域が絶縁領域のような低重要性領域により分離されている表面の場合に、表面は、移動が平行線に直交するように方向付けされる。二次元スキャンパラメータ、及び表面の移動速度は、導体線が像形成され、絶縁領域が全く像形成されないように、調整することができる。

0011

[0011]その表面の一定エリアのみを像形成するが、他のエリアは像形成しないことにより、完全な表面の所要領域を効率的に像形成するのに必要な時間が大に短縮される。

0012

[0012]本発明は、添付図面を参照したその実施形態の以下の詳細な説明から、より完全に理解されよう。

図面の簡単な説明

0013

本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム収束システムの概略図である。
本発明の一実施形態によるウェハの表面の概略図である。
本発明の一実施形態によりウェハの表面を検査するためのスキャニングプロセスのフローチャートである。
本発明の一実施形態による図3のスキャニングプロセスに対応するグラフである。
本発明の別の実施形態によるウェハの表面の区分の概略図である。
本発明の別の実施形態による荷電粒子ビーム収束システムの概略図である。
本発明の一実施形態による図6のシステムの窓内をスポット45がたどる経路の概略図である。
本発明の一実施形態によりウェハを像形成するための方法を示す概略図である。

詳細な説明

0014

[0021]本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム収束システム10の概略図である図1を参照する。このシステム10は、荷電粒子ビーム照射モジュール22を備え、これは、例えば、荷電粒子銃12のアパーチャー44から単一の一次荷電粒子ビーム41を発生すると仮定する。しかしながら、本発明の範囲は、単一の荷電粒子ビームの発生に限定されず、モジュール22は、複数のビームを発生するように構成されてもよい。

0015

[0022]更に、本発明の範囲は、特定形式荷電粒子を収束することに限定されず、ガリウム又は他の金属イオンのような電子及びイオンを含む実質的に全ての形式の荷電粒子を含む。例えば、以下の説明は、一次荷電粒子ビームが電子を含むと仮定する。

0016

[0023]モジュール22は、1つ以上のイルミネーションレンズ14と、ビームスプリッタ16と、対物レンズ18とを備え、これらのレンズは、収束要素として作用する。典型的に、1つ以上のレンズ14及びビームスプリッタ16は、磁気的に動作するが、レンズ及び/又はビームスプリッタは、静電動作のような他の形式の動作を組み込んでもよい。

0017

[0024]ビーム41は、モジュール22を通る照射経路42をたどり、軸48に沿ってウェハ39の表面38へ進み、軸48は、典型的に、表面に直交する。図2は、ウェハ39の表面を詳細に示す。ウェハ39は、可動ステージ36上にマウントされ、この可動ステージは、3つの直交軸x、y及びzに平行にウェハを並進移動できると仮定し、xy平面は、水平であると仮定する。1つ以上のレンズ14、ビームスプリッタ16及び対物レンズ18は、ビーム41を、表面38におけるアパーチャー44の収束像45へと成形し、収束像45は、以下、スポット45とも称される。図2に示すように、ウェハ39は、複数の実質的に同様のダイ49を含み、これらのダイは、実質的に合同レイアウトを有する。これらのダイは、ここでは、その側部がx及びy軸に平行な長方形ダイであると仮定する。

0018

[0025]スポット45は、反射、二次、及び/又は後方散乱電子を、電子の二次荷電粒子ビーム35として発生し、このビームは、対物レンズ18及びビームスプリッタ16を通過する。スポット45からの二次ビームは、像形成路46をたどり、像形成レンズ24を経て電子検出器28へ進む。電子検出器28、典型的に、シンチレータ結晶又は粒状シンチレータ粉末より構成される燐光スクリーンは、電子の二次ビーム35を光学的放射へ変換し、これは、電荷結合検出器(CCD)アレイのような像形成装置30により像形成される。検出器28及び像形成装置30は、典型的に、1つのユニットとして結合され、二次ビームの像形成検出器31として作用して、ビーム電流を表す信号を発生する。或いは又、像形成検出器31は、光に変換せず、二次ビーム35を直接検出するアバランシェホトダイオードアレイで構成されてもよい。レンズ18及び24、ビームスプリッタ16及び像形成検出器31は、システム10の像形成モジュール47を構成する。像形成モジュール47により発生される信号は、メモリ33に結合されたプロセッサ32へ転送される。

0019

[0026]プロセッサ32は、12、レンズ14、ビームスプリッタ16、対物レンズ18、像形成レンズ24、及び像形成検出器31へ結合されて、それらの動作及びスポット45の焦点を制御すると共に、システム10の全体的なコントローラとしても作用する。

0020

[0027]典型的に、プロセッサ32は、ダイ49を横切ってx方向にスポット45をスキャンする一方、並進移動ステージ36によりy方向にウェハを移動させる。以下に詳細に説明するように、スポットは、正のx方向と仮定される1つのx方向に、実質的に固定の異なるスキャン速度で進行し、その間に表面38が像形成される。従って、スポットは、挿入図43に示すように、1つの像形成段階に、初期のx値xiから最終のx値xf値へスキャンする。軸48と表面38の交点は、xi及びxfからほぼ等距離にある。最終のx値において、プロセッサは、水平フライバック段階中に、スポットを初期のx値へ高速で戻す。このフライバック段階中に、プロセッサは、スポットが表面38に当たるのを防止するように照射モジュールをセットして、水平フライバック段階が非像形成段階であるようにする。

0021

[0028]従って、プロセッサ32は、スポット45を初期のx値と最終のx値との間で一次元の線に沿って並進移動する。スポットの直線的なxスキャン運動とウェハのy方向の移動との結合は、表面38が鋸歯状にスキャンされることを意味する。スポットが並進移動する一次元の線の有効巾は、装置410に関して以下に詳細に説明するように、ピクセルの寸法に対応する。

0022

[0029]以下、プロセッサ32は、システムのオペレータからユーザインターフェイス40を経て動作パラメータ受け取り、これで、オペレータは、上述したシステムコンポーネント及び以下に述べるシステム10の他のコンポーネントの設定を調整できると仮定する。また、プロセッサ32は、位置コントローラ34にも結合されて、これを動作する。プロセッサのコマンドのもとで、コントローラ34は、ステージ36を垂直方向に調整することができる。

0023

[0030]二次ビーム電流の測定から発生される像の解像度は、スポット45のスキャン速度の関数である。スキャン速度が高くなるにつれて、像の解像度が低下する。逆に、スキャン速度が低くなるにつれて、像の解像度が高くなる。換言すれば、表面の所定領域が分割されるところのピクセルの数は、その表面にわたるスキャン速度が低下するにつれて増加する。

0024

[0031]図2は、本発明の一実施形態によるウェハ39の表面38の概略図である。挿入図52は、1つのダイ49の区分54を詳細に示し、区分54の一部分をスキャンするために図3及び図4を参照して以下に説明する。区分54は、異なる形式の領域を含み、各々の異なる形式の領域は、異なるビーム電流をもつ二次ビーム35を発生すると仮定する。典型的に、このような多数の異なる領域があって、導体半導体及び/又は絶縁体特性を有するウェハ39の1つ以上の水平層から形成されている。その上、各層は、更に区別化されてもよい。例えば、導体層は、異なる金属から、又は異なる寸法の同じ種類の金属から形成されてもよく、半導体層は、異なる種類のドーピング及び/又は異なる寸法を有することが可能であり、また、絶縁層は、異なる絶縁体から、又は異なる寸法の同じ絶縁体から形成されてもよい。加えて、表面38の特定の領域は、異なる幾何学的配列の1つ以上の層を含んでもよい。例えば、第1領域は、第1金属が、ドープされた半導体の上に横たわり、次いで、この半導体が第2金属の上に横たわるものから形成されてもよく、第2領域は、金属が絶縁体の上に横たわるものから形成されてもよく、更に、第3領域は、第1金属を絶縁体で第2金属から分離させたもので形成され、3つのコンポーネントが同じ水平レベルにあるようにしてもよい。

0025

[0032]以下に例示する実施形態では、区分54が画定される領域は、ここでは、高重要性領域56及び低重要性領域58を含むと仮定する。高重要性領域56は、未処理の半導体基板62の上に横たわる金属線導体60を含むと仮定する。また、高重要性領域は、導体の縁に隣接し且つその各側にある未処理基板の縁部分64を含むと仮定する。低重要性領域58は、高重要性領域の各側にある未処理基板の区分66を含むと仮定する。高重要性領域に含ませられる線導体の典型的な特性は、線導体の縁の粗さ、導体の表面特性の変化、導体の巾(縁と縁との間)の変化、及び/又は導体の厚みの変化でよい。

0026

[0033]ウェハ39は、導体60が装置10のy軸と平行になり、且つ導体の第1の縁が公称のx値x2を有すると共に導体の第2の縁が公称のx値x3を有するように、整列されると仮定する。ウェハは、上述したように、鋸歯形態でスキャンされ、この鋸歯スキャンは、初期のx値x0及び最終のx値x5を有すると仮定する。

0027

[0034]高重要性領域56は、次の式により定義される名目上のエリアを含む。

0028

{(x、y)|x1<x<x4} (1)
[0035]{(x、y)|x2<x<x3}により定義される領域に名目上ある導体60は、高重要性領域に含まれる。

0029

[0036]低重要性領域58は、次の式により定義される名目上のエリアを含む。

0030

{(x、y)|x0<x<x1又はx4<x<x5} (2)
[0037]式(1)及び(2)は、鋸歯スキャンを低重要性領域及び高重要性領域へ画定する。フローチャート100を参照して以下に詳細に述べるように、2つの領域は、高重要性領域56の高解像度の像が形成され且つ低重要性領域58の低解像度の像が形成されるように、スキャンされる。

0031

[0038]図3は、本発明の実施形態により、ウェハの表面を検査するためのスキャニングプロセスのフローチャート100であり、また、図4は、スキャニングプロセスに対応するグラフである。スキャニングプロセスは、上述したダイ49の区分54を参照して説明する。

0032

[0039]初期ステップ102において、システム10のオペレータは、表面38に形成された異なる形式の領域に対して二次ビーム35の電流を決定するようにプロセッサ32を構成し、各形式の領域は二次ビーム電流の特性値を発生する。表面38の全部又は一部分の事前のスキャンを行うプロセッサ32により異なる電流が決定されてもよい。典型的に、事前のスキャンは、スキャンされるエリアの像を発生するのに使用され、その像は、ユーザインターフェイス40に含まれたスクリーンにおいてオペレータに提示される。

0033

[0040]設定ステップ104において、オペレータは、表面38の、高い重要性がある領域と、低い重要性がある領域とを決定する。ここに仮定する実施例では、オペレータは、高重要性領域に含まれるべき金属線導体を選択し、その金属線導体に隣接して基板未処理領域を追加する。低重要性領域は、高重要性領域に隣接する基板の未処理領域であると仮定する。オペレータは、典型的に、初期ステップ102で発生された像において高重要性と考えられる表面38上の位置又はエリア、及び低重要性である位置又はエリアをポインティング装置で指示することにより、2つの領域のカルテシアン座標をプロセッサに与える。ここに考慮される実施例において、オペレータは、式(1)に基づいて高重要性領域を、また、式(2)に基づいて低重要性領域を定義するものと仮定し、これらの式に対応する座標がプロセッサに与えられる。

0034

[0041]典型的に、x2及びx3の公称値がオペレータに利用可能である。式(1)及び(2)から明らかなように、低重要性領域と高重要性領域との間の遷移部、即ち境界は、x値x1及びx4により与えられる(但し、x1<x2、及びx4>x3である)。典型的に、オペレータは、x2及びx3に基づいてx1及びx4の値を決定する。

0035

[0042]例えば、縁部分64の面積は、等しく、合計で、導体60の面積になると仮定する。この場合、次の式が成り立つ。

0036

0037

[0043]以下、オペレータは、プロセッサ32を使用して、式(3)及び(4)に基づきx1及びx4の値を決定して、高重要性領域及び低重要性領域を画定するものと仮定する。

0038

[0044]電流決定ステップ106において、プロセッサ32は、オペレータの援助で、高重要性領域及び低重要性領域の追跡に使用される二次ビーム電流を決定する。ここに使用される実施例では、高重要性領域は、金属導体を含み、導体の一方の側には未処理基板の縁部分がある。金属導体により発生される二次ビーム電流が、ここで高重要性電流IHとも称される高重要性領域追跡電流としてオペレータにより選択されるように、式(3)及び(4)によって定義される縁部分は金属導体の寸法に関して定義される。

0039

[0045]未処理の基板によって発生される二次ビーム電流が、ここで低重要性電流ILとも称される低重要性領域追跡電流として選択されるように、低重要性領域は未処理基板しか含まない。

0040

[0046]典型的に、プロセッサ32は、ステップ102で測定された電流から、金属導体及び未処理基板により発生される電流の多数の値へアクセスする。プロセッサは、これら電流から適切な値を平均化し、高重要性電流IH及び低重要性電流ILの平均電流値を決定することができる。ある実施形態において、例えば、所定領域の電流が異常に分布したことにオペレータが気付く場合、オペレータは、プロセッサをオーバーライドし、更に/又はプロセッサがIH及びILの値をセットするよう助けることができる。

0041

[0047]初期化ステップ108において、オペレータは、導体60がy軸に平行となり、また、スポット45の公称x値がx0となるように、ウェハを整列する。オペレータは、高重要性領域及び低重要性領域に対する各々のxスキャン速度と、ウェハをy方向に移動すべきyスキャン速度とをセットする。

0042

[0048]本発明の幾つかの実施形態において、低重要性領域のxスキャン速度vLは、スキャニング電子装置帯域巾限界によって決定される。このような1つの実施形態において、帯域巾制限される速度は、約450m/秒である。高重要性領域のスキャン速度vHは、所望のピクセルサイズ及び速度に依存し、典型的に、約1m/秒から約50m/秒の範囲内である。

0043

[0049]更に、オペレータは、異なるxスキャン速度が適用されるべき初期xパラメータをセットし、ここに考慮される実施例では、vLに対する初期xパラメータが式(2)により与えられると仮定し、また、vHに対する初期xパラメータが式(1)により与えられると仮定する。ステップ108の設定がグラフ200(図4)に示されている。グラフ202は、二次電流に対する対応予想電流を示す。

0044

[0050]図3に戻ると、第1のスキャニングステップ110において、プロセッサ32は、ステップ108の初期パラメータを使用して、x方向にx0からx5へのスキャニングを開始する。従って、式(1)により与えられる領域では、スキャン速度が低く、また、式(2)により与えられる領域では、スキャン速度が高い。スキャン中に、プロセッサは、測定された二次ビーム電流と、電流が記録されるx及びy位置とを記録する。電流は、スキャン領域の像を発生するのに使用され、スキャン速度が低い位置に対して高解像度の像が発生され、スキャン速度が高いところでは低解像度の像が発生される。

0045

[0051]更に、プロセッサ32は、測定された電流を使用して、二次ビーム電流が低重要性領域の値から高重要性領域の値へと遷移するところの第1の実際のx値Ax2と、逆の遷移、即ち高重要性領域の値から低重要性領域の値への遷移に対する第2の実際のx値Ax3とを識別する。スキャンの終了、即ちx=x5に到達すると、プロセッサは、上述した水平フライバック段階においてスポット45をx0へ戻す。

0046

[0052]その後のスキャンステップ112において、プロセッサは、yの値をyスキャン速度に基づいて増加すると共に、式(3)及び(4)と、ステップ110からの実際の値Ax2及びAx3とを使用して、ここではAx1及びAx2と称されるx1及びx2の更新された実際の値を計算する。この更新された値Ax1及びAx2は、典型的に公称値x1及びx2に各々近いものである。スキャンに対して、プロセッサ32は、その更新された値Ax1及びAx2を使用して、高いスキャン速度から低いスキャン速度への遷移、及びその逆の遷移を行う。ステップ110においては、プロセッサは、受け取った二次ビーム電流及びスポットの位置を使用して、スキャン領域の像を形成するための電流を発生する。

0047

[0053]形成される像は、スキャン速度が低く高重要性領域の高解像度の像と、スキャン速度が高く低重要性領域の低解像度の像とを含む。2つの解像度の比は、2つのスキャン速度の関数であり、典型的に、2つの速度の比に等しい。

0048

[0054]線114で示すように、プロセッサ32は、スキャニングプロセス112を繰り返す。プロセッサは、1つ以上の手前のスキャンの電流遷移(高レベルから低レベル及びその逆)の実際のx値を使用して、現在スキャンのスキャン速度を変化させるべき遷移点即ちx値を決定する。従って、プロセッサは、先のスキャンのx値をフィードバックメカニズムとして使用して、それら公称値からの遷移点のx値の変化を補償する。

0049

[0055]典型的に、フィードバックメカニズムは、平滑化コンポーネントを組み込んでいる。例えば、2つ以上の先のスキャンの遷移x値の重み付けされた平均値を使用してもよく、重み付けは、先のスキャンと現在のスキャンが時間的にどれほど接近しているかに基づいてセットされる。しかしながら、プロセッサ32は、他の適当な平滑化方法を使用してもよい。

0050

[0056]フローチャート100のプロセスは、表面38上のカラムの全部又は一部の鋸歯スキャンを使用する。典型的に、オペレータは、カラムの開始及び終了のy値をプロセッサ32に与える。例えば、導体60が表面38の全体に沿って延びる幾つかの実施形態では、開始及び終了のy値がウェハ39の縁に対応してもよい。例えば、導体60が表面の一部分に沿って延びるだけである他の実施形態では、開始及び終了のy値が、導体の端に対応するようにセットされてもよい。これらのy値の外側では、オペレータは、カラムの残部を、鋸歯状に、しかも、オペレータにより決定された単一のxスキャン速度でスキャンするようにプロセッサ32を構成してもよい。

0051

[0057]一般的に、オペレータは、フローチャート100のプロセスを使用してスキャンされるべき表面38のどの領域も、適当なカルテシアン座標をプロセッサ32に与えることにより定義できることが明らかであろう。このような定義は、高い速度でスキャンされて低解像度の像を形成する領域のエリアを画定し、また、低い速度でスキャンされて高解像度の像を形成するエリアを画定することを含む。加えて、スキャンされる1つのカラムは、フローチャート100を参照して述べた実施例のように、2つの低重要性領域を一方の側にもつ1つの隣接する高重要性領域を含む必要はない。例えば、1つのスキャンされるカラムは、y軸に平行な2つ以上の薄い金属導体が、これら導体間の未処理の基板領域で分離されたものを含んでもよい。この場合に、xスキャンは、導体を個別の高重要性領域として、また、未処理の基板領域を個別の低重要性領域としてスキャンするように構成されてもよい。複数の高重要性領域が低重要性領域で分離されたもので構成されるスキャン型カラムの実施例を、図5を参照して以下に説明する。

0052

[0058]図5は、本発明の別の実施形態によるウェハ39の表面38の区分250の概略図である。この区分250は、典型的に、区分54(図2)よりも大きく、ここでは、低重要性領域により分離された複数の高重要性領域を含むと仮定する。

0053

[0059]以下の説明において、例えば、区分250は、y方向に平行な特性方向を有する複数の金属線導体を含み、これらの導体は、未処理の基板により分離されると仮定する。複数の導体は、実質的に一定のピッチ、又は可変ピッチで互いに分離されてもよい。幾つかの実施形態において、ピッチは、約4μmから約10μmの範囲である。複数の導体は、等しい巾を有してもよいし、異なる巾を有してもよい。

0054

[0060]区分250は、スキャニングスポット45によってx方向に繰り返し照射される領域254を含む。この領域254は、200μmの巾を有すると仮定する。領域254内で、図5は、4つの例示的導体256、258、260、及び262を示しているが、上述したピッチの値が与えられると、領域内に約20から約50の導体が存在し得ることが理解されよう。導体258及び260は、互いに隣接すると仮定する。以下の説明において、導体256、258、260及び262は、(x6、x7)、(x8、x9)、(x10、x11)及び(x12、x13)の各下限及び上限x値を有すると仮定する。

0055

[0061]上述したフローチャート100(図3)のスキャニングプロセスは、必要な変更を加えて、領域254をスキャンするのに使用される。フローチャートに戻ると、初期ステップ102は、一般的に上述した通りである。設定ステップ104において、オペレータは、スキャンによってカバーされる全ての金属導体及びこの導体に隣接するエリアが高重要性領域に含まれるべきであり、且つ高重要性領域間の未処理の基板領域が低重要性領域とみなされるべきであると判断すると仮定する。オペレータは、上述したものと一般的に同様の仕方で、式(3)及び(4)と同様の式を、スキャンされるべき金属導体の境界に適用して、高重要性領域及び低重要性領域を画定することができる。或いは又、画定は、他の便利な手段により行われてもよい。例えば、導体262のような導体が、スキャニングされる他の導体より巾の広いものである場合には、金属導体に隣接する基板の未処理領域が、より狭い導体に対する定義を使用して画定されてもよい。

0056

[0062]高重要性電流IH及び低重要性電流ILの値を決定するための電流決定ステップ106、及び初期化ステップ108は、一般的に、上述した通りである。ステップ108の設定は、グラフ300に示されている。グラフ302は、二次ビームに対する対応予想電流を示す。

0057

[0063]第2のスキャニングステップ110において、プロセッサ32は、ステップ108の初期パラメータを使用して、x方向にスキャニングを開始する。ここに述べる複数の金属導体線の実施例の場合に、スポット45の1つの200μmスキャンの間に、スキャン速度が低い周期が各々複数あることを理解されたい。これらの周期は、スキャン速度が高い周期によって分離される。スキャニングステップ110において、プロセッサ32は、スキャンされる複数導体の数に対応する複数対の実際のx値を見出す

0058

[0064]その後のスキャニングステップ112及びその繰り返しは、一般的に、上述した通りであるが、ここに説明される実施例の場合、プロセッサは、高重要性領域と低重要性領域との間の遷移に対応する複数対の実際のx値を決定する。

0059

[0065]1つの導体について上述した実施例と同様に、複数導体の実施例について形成される像は、スキャン速度が低く高重要性領域の高解像度の像と、スキャン速度が高く低重要性領域の低解像度の像とを含む。

0060

[0066]前述した説明は、2つのスキャン速度が表面のスキャンに適用されて、2つの各々の解像度をもつ像を発生すると仮定した。しかしながら、表面の異なる領域に3つ以上の異なるスキャン速度を使用することにより、本発明の原理を使用して、3つ以上の異なるスキャン速度に各々が対応する解像度を有する異なる領域の像を発生できることが明らかであろう。

0061

[0067]図6は、本発明の別の実施形態による荷電粒子ビーム収束システム410の概略図である。以下に述べる相違点を除いて、装置410の動作は、装置10(図1)の動作と一般的に同様であり、両装置10及び410において同じ参照番号で示される要素は、一般的に、構造及び動作が同様である。プロセッサ32がスポット45を一次元に直線的にスキャンする装置10とは異なり、装置410において、プロセッサは、スポットを二次元にスキャンするので、スポットは、挿入図411に示されたように、窓412とも称される長方形エリア412を横断する。

0062

[0068]図7は、本発明の一実施形態により窓412においてスポット45がたどる経路の概略図である。典型的に、窓412の長方形寸法は、スポット45を焦点に維持するためのモジュール22の能力により定義される範囲内である。例えば、窓412は、軸48と表面38との交点を中心として長方形であると仮定する。図中、y軸及びx軸は、異なるスケールで描かれている。

0063

[0069]プロセッサ32は、実質的に一定の全周期Tでスポット45を繰り返しスキャンする。例えば、スキャンは、スポット45が位置Iにある状態で開始すると仮定し、ここで、Iは、窓412における左上の点である。また、一例として、図示明瞭化のため、7つの経路414があると仮定するが、実際に、典型的に、窓412には著しく多くの経路414がある。幾つかの実施形態では、窓には約10から約100の経路がある。プロセッサは、スポット45を、水平に、x軸に平行に、初期x値xiから最終x値xfまで、経路414に沿ってスキャンする。スキャンは、典型的に、固定のスキャニング速度で行われる。各経路414は、有効巾yw及び異なるy値を有し、プロセッサ32は、経路ごとにy値を値δyだけ順次に増加する。典型的に、ywの値は、モジュール22の特性によって制限され、ywは、モジュールにより測定されるピクセルの寸法に対応する。しかしながら、プロセッサ32は、以下に述べるように、ywとは独立して、δyの値を任意の便利な値にセットすることができる。

0064

[0070]スポット45が横断する各経路414は、スポットが当たる表面の像を発生するのに使用でき、また、経路414は、ここでは、像形成経路と称される。ここでの説明において、必要に応じて、経路414は、サフィックス文字の追加により区別され、図7に示す7つの経路は、414A、414B、・・・414Gと別々に称される。

0065

[0071]特定の像形成経路414の最終x値に到達した後に、プロセッサは、荷電粒子ビーム41が投射されるのを阻止する。次いで、プロセッサは、スポット45が収束される位置を初期x値へ戻し、y値を増加する。ここでは水平フライバック経路416とも称される経路416は、ビーム41が阻止されるときにスポット位置がたどる経路を示す。ビーム41は、経路416の横断中に阻止されるので、経路416は、像の形成には使用できない。経路416は、ここでは、非像形成経路416とも称される。

0066

[0072]最も下の経路414、414Gの終わりに、即ち窓412の右下の隅において、プロセッサ32は、荷電粒子ビーム41が投射されるのを阻止し、次いで、位置を、垂直フライバック経路418に沿って、スポットが収束される位置、即ち初期スキャニングポイントIへ戻す。経路416と同様に、経路418は、像の形成には使用できず、非像形成経路418とも称される。窓412内をスポット45がたどった又はたどる完全な経路を、ここでは、ラスタスキャンと称される。

0067

[0073]幾つかの実施形態では、経路414Gと414Aとの間の時間を含めて、各経路414間の時間は、定数Δtである。しかしながら、プロセッサ32は、経路と経路との間のタイミングを制御し、それらの間の時間が一定である必要はない。例えば、プロセッサ32は、垂直フライバック経路418に対する時間を、隣接経路414間の時間とは異なるようにセットしてもよい。

0068

[0074]ラスタスキャンの全周期Tは、2つの周期、即ち像形成周期及び非像形成周期に分割される。像形成周期は、第1の像形成経路414Aの始めから最後の像形成経路414Gの終わりまでスキャンするのに要する時間に対応し、この周期は、ラスタスキャンの像形成段階とも称される。非像形成周期は、垂直フライバック経路418、即ち最後の像形成経路の終わりから最初の像形成経路の始めまで横断するのに要する時間に対応する。この非像形成周期は、垂直フライバック段階とも称される。

0069

[0075]図7を考察すれば、末端効果を無視すると、ラスタスキャンの高さ、即ち窓412の全y寸法Ywindowとδyとの間の関係は、次式で与えられることが示される。

0070

Ywindow=Nδy (5)
但し、Nは、像形成経路414の数である。

0071

[0076]ラスタスキャンの高さYwindowの典型的な値は、1μmであり、また、スキャンの巾(xf−xi)の典型的な値は、200μmである。

0072

[0077]図8は、本発明の一実施形態によりウェハを像形成する方法を示す概略図である。この方法は、図7を参照して上述したラスタスキャンにおいて窓412内でスポット45をスキャニングしながら、窓に対してウェハを並進移動させることを含む。並進移動は、ステージ36で遂行される。以下に詳細に述べるように、スポット45のラスタスキャンと、窓に対するウェハの並進移動との組み合わせで、装置410のオペレータは、高い解像度で高重要性領域を像形成しながら、高重要性領域と高重要性領域との間の低重要性領域を完全にスキップし、即ちそれを全く像形成しないようにすることができる。

0073

[0078]図5を参照して上述した装置10の説明では、ウェハ表面38の高重要性領域が連続的な導体線であり、それら高重要性領域と高重要性領域との間に低重要性領域があると仮定した。更に、それらの線は、y軸に平行に整列されて、ステージ36がウェハをy方向に並進移動するとも仮定した。装置410の動作の以下の説明では、ウェハの一般的レイアウトが、図5を参照して使用されたものと同じであると仮定する。しかしながら、連続的な導体線は、ここでは、x軸に平行に整列されると仮定するが、ステージ36は、装置10と同様に、ウェハをy方向に並進移動する。従って、装置410では、導体線の特性方向の整列は、並進移動方向に非平行で、典型的に、それに直交するようにセットされる。

0074

[0079]図8は、時間が変化するにつれて、表面38の区分430の一連の「スナップショット」A1、A2、・・・C2を示す。区分430は、y軸に平行な表面38のカラムの一部分であり、また、ここでカラム430とも称される区分は、2つの高重要性領域432及び3つの低重要性領域434を有すると仮定する。エリア432及び434は、典型的に、区分430の各側でx方向に続く表面の領域であり、エリア432は、典型的に、x軸に平行に整列された金属線導体の一部分である。

0075

[0080]全てのスナップショットにおいて、窓412は、図6及び図7に示すように、窓の中心である軸48に対して位置が固定される。線y=0は、軸48の位置に対応する。ステージ36がウェハ39を負のy方向に一定のy速度で並進移動し、次々のスナップショットの間にΔyの固定変位及びΔtの固定時間があると仮定して、異なるスナップショットが示されている。

0076

[0081]スナップショットは、1つの完全なラスタスキャンを各々構成するシーケンスにおいてグループ化されると仮定する。1つの完全なラスタスキャンに対する全周期Tも図8に示されている。N番目のシーケンスの第1スナップショットA1において、プロセッサ32は、窓412の頂部を高重要性領域432の下部と整列し、図7を参照して上述したラスタスキャンが開始すると仮定する。スナップショットA1は、第1の像形成経路414Aを示す。

0077

[0082]スナップショットA1の時間Δt後に生じる第2のスナップショットB1において、ステージ36は、ウェハ39をΔyだけ並進移動し、第2の像形成経路414Bが生じる。図7を参照して上述したように、像形成経路414Bは、経路414Aからδyだけ変位される。その後のスナップショットC1、D1、E1、F1及びG1は、時間Δtだけ各々分離され、ウェハ39は、Δyだけ並進移動される。その後のスナップショットの各々に対して、各像形成経路414C、414D、414E、414F及び414Gが生じる。各像形成経路は、δyだけ変位される。

0078

[0083]プロセッサ32は、変位δy及びΔyを異なるものにセットする。ここに述べる実施例では、次の関係が成り立つ。

0079

|δy|<|Δy| (6)
[0084]図8を検討すると、式(6)の適用で、表面38に対して順次スキャンの逆移動が生じることが分かる。表面38がy方向に下降するにつれて、像形成経路のスキャン414も、僅かな量ではあるが、y方向に下降し、その結果、スキャンが表面を上昇させる。

0080

[0085]式(6)で与えられる変位の差は、1つの完全なラスタスキャンの過程にわたり、次式で表されるy寸法Yを有する表面38の領域がスキャンされることを意味する。

0081

Y=f(yw、δy、Δy) (7)
但し、fは、関数である。

0082

[0086]一般的な場合、1つの完全なラスタスキャンは、yw、δy、Δyの値に基づいて、順次経路414間にオーバーラップを、又は経路間にギャップを有してもよいことが理解されよう。

0083

[0087]一実施形態において、プロセッサ32は、yw、δy、Δyに対して次の条件をセットする。

0084

|Δy|−|δy|=yw (8)
[0088]式(8)の条件は、1つの完全なラスタスキャン中に表面38上にスポット45のギャップも重畳もないことを意味する。

0085

[0089]この場合、1つの完全なラスタスキャンにN個の像形成経路414があると仮定すれば、像形成される表面28の領域のy寸法Yimageは、次式で表される。

0086

Yimage=Nyw (9)
[0090]典型的にyw<δyであるから、式(5)及び(9)から、Yimage<Ywindowである。

0087

[0091]N番目のシーケンスの完全なラスタスキャンは、スナップショットG1で終り、その後に、スナップショットA2は、(N+1)番目のシーケンスの新たなラスタスキャンを開始する。スナップショットA1、B1、・・・G1のシーケンスでスキャンされた表面38の領域は、長方形436として示されている。図8に示すように、長方形436は、ステージ36がウェハを負のy方向に移動し続けるときに、この方向に前進する。また、図8から明らかなように、スナップショットA2で始まる(N+1)番目のシーケンスの第1スキャンは、N番目のシーケンスの最後のスキャン、スナップショットG1から、Ywindowだけ空間的に分離される。

0088

[0092]図433は、(N+1)番目のシーケンスが完了した後のカラム430の像形成区分及び非像形成区分を示す。カラム430において、長方形436により画成され且つスナップショットA1、・・・G1に対応する第1の像形成区分436(N)と、第2の像形成区分436(N+1)がある。像形成区分は、像形成されない区分413が先行し、それにより分離され、更に、それが後続する。図433、第1のラスタスキャンに対するスナップショットの完全セット、及び第2のラスタスキャンに対するスナップショットの部分的セットにより示された繰り返しプロセスは、カラム430がスキャンされ続けるときに、継続する。像形成区分436(N)、436(N+1)、・・・は、ここでは、像形成区分436iとも称される。明瞭化のため図433には示されていないが、像形成区分436iは、エリア432を含み、非像形成区分413は、エリア434を含む。

0089

[0093]非像形成区分413は、この非像形成区分のy寸法が窓412のy寸法によって定義されるので、式(5)により与えられるy寸法Ywindowを有する。像形成区分436iは、式(9)によって与えられるy寸法Yimageを有する。従って、これらの式から、式(8)を適用すると、像形成区分と非像形成区分の高さの比は、次式により表される。

0090

0091

[0094]運動のピッチP、即ち1つの完全な像形成区分436i及び1つの完全な非像形成区分413に対するy値は、次式により表される。

0092

P=Ywindow+Yimage (11)
[0095]1ピッチPの場合に、装置410は、N回の像形成スキャンを遂行し、従って、スポット45の非像形成運動に要する時間が実際上ゼロであると仮定すれば、完全なピッチに要する時間は、全ラスタスキャン周期Tに対応し、これは、次式により表される。

0093

T=NΔt (12)
[0096]式(11)及び(12)を結合すると、ステージ36の速度Vrは、次のように表される。

0094

0095

[0097]装置10(図1)の場合、スキャンのx寸法及び1つのxスキャンの時間は、装置410についてここに述べる実施例の場合と同じであると仮定するので、ステージ36の速度Vsは、次式で表される。

0096

0097

但し、ywは、ピクセル寸法である。

0098

[0098]比yw/Δtに対して次の式を導出することもできる。

0099

0100

[0099]式(13)と(15)を比較し、式(14)を使用すると、2つのシステム、即ち装置410及び装置10におけるステージ36の速度の比は、次式で表される。

0101

0102

[0100]式(16)において、分数分子及び分母に対して同じ数のスキャンが遂行されるので、式(16)は、2つのシステムのスループットの比に対応する。

0103

[0101]装置10及び410を参照して上述した特定の実施形態に対して多数の変更が考えられることが明らかである。例えば、装置410のケースでは、垂直フライバック時間、像形成スキャン時間及び/又は速度、像形成スキャン間の分離、及び水平フライバック時間のようなラスタスキャンのパラメータは、全て、表面38のどの領域を像形成し、どの領域を像形成しないか調整するようにプロセッサ32によって変更することができる。このような変更は、異なるステージ速度をセットするプロセッサ32の能力と組み合わされたときに、「マークスペース」値、即ち像形成y寸法と非像形成y寸法との比が広く変化するスキャンをプロセッサが発生できるようにする。

0104

[0102]上述した説明では、一例として、ウェハ39が特定の向きにセットされると仮定した。ここに説明される実施例では、ウェハは、ステージ36の進行方向が、ウェハにおける導体線の特性方向と平行であるか又はそれに直交するようにセットされる。ウェハ39のこのような特定の向きは必要とされず、ウェハは、ステージ36の進行方向が、表面38上の当該要素の特性方向に対して45°のような便利な角度となるように、方向付けされればよい。

0105

[0103]本発明の幾つかの実施形態では、装置10及び410のスキャニングプロセスが結合される。前の説明では、像形成経路414のスキャンの速度が一定であると仮定された。別の実施形態では、プロセッサ32は、図2又は図5を参照して上述したのと同様の仕方で、ラスタスキャンの像形成経路のスキャン速度を変化させるようにセットする。この場合、ラスタスキャンにより像形成される領域は、区分436i(図8)内に高重要性領域及び低重要性領域を含み、これらの領域は、全く像形成されない区分413により互いに分離される。

0106

[0104]従って、以上の実施形態は、一例として取り上げられたもので、本発明は、特に図示して説明したものに限定されないことが明らかであろう。むしろ、本発明の範囲は、上述した種々の特徴の組み合せ及びサブ組み合せを包含すると共に、前記説明を読んだときに当業者に明らかとなる及び従来技術に開示されていない変更や修正も包含する。

0107

10…荷電粒子ビーム収束システム、12…荷電粒子銃、14…レンズ、16…ビームスプリッタ、18…対物レンズ、22…荷電粒子ビーム照射モジュール、24…像形成レンズ、28…電子検出器、30…像形成装置、31…像検出器、32…プロセッサ、33…メモリ、34…位置コントローラ、35…二次荷電粒子ビーム、36…可動ステージ、38…表面、39…ウェハ、40…ユーザインターフェイス、41…一次荷電粒子ビーム、42…照射経路、44…アパーチャー、45…スポット、46…像形成経路、47…像形成モジュール、48…軸、49…ダイ、54…区分、56…高重要性領域、58…低重要性領域、60…金属線導体、62…半導体基板、64…縁部分、66…区分、410…装置

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