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  • 权利要求
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Angleichen eines ersten Messverfahrenszum Messen von Strukturbreiten von sich trapezförmig verjüngenden Strukturen auf einerSubstratscheibe an ein zweites Messverfahren zur Messung der Strukturbreiten,um miteinander vergleichbare Messwerte für die Strukturbreite zu erhalten,wobei das zweite Messverfahren geeignet ist, eine zweite Strukturbreitein einer unbekannten zweiten Höhe über derOberflächedes Substrats zu messen, und wobei das erste Messverfahren geeignetist, um eine erste Strukturbreite in einer ersten Höhe zu messen,wobei die erste Höheeinstellbar ist, mit folgenden Schritten:- Messen der erstenStrukturbreite einer Teststruktur mit dem ersten Messverfahren beieiner vorbestimmten ersten Höhe;-Bestimmen mindestens eines weiteren Parameters mit dem ersten Messverfahren,um die Trapezform der Teststruktur vollständig zu beschreiben;-Messen der zweiten Strukturbreite der Teststruktur mit dem zweitenMessverfahren;- Bestimmen der zweiten Höhe aus der ersten Strukturbreite,der vorbestimmten Höhe,der zweiten Strukturbreite sowie aus dem mindestens einen weiterenParameter;- Einstellen der ersten Höhe des ersten Messverfahrensauf den Wert der zweiten Höhe,um das erste Messverfahren an das zweite Messverfahren anzugleichen.
    公开号:DE102004006258A1
    申请号:DE200410006258
    申请日:2004-02-09
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Thomas Dr. Hingst；Manfred Mört
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G01B11-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Angleichen von zwei Messverfahrenzur Messung von Strukturbreiten, insbesondere zur Messung von Strukturbreitenvon sich trapezförmigverjüngenden Strukturen.
    [0002] Beider Messung von Strukturbreiten von einer auf einer Substratoberfläche einesSubstrats aufgebrachten Struktur mit integrierten Schaltungen kommtes zu Abweichungen, wenn Strukturbreiten mit verschiedenen Messverfahrenbzw. Messgeräte gemessenwerden. Der Grund hierfürliegt darin, dass die Strukturbreiten bei verschiedenen Höhen bzgl.der Substratoberflächegemessen werden. Dies führtneben dem verfahrensspezifischen bzw. gerätespezifischen Messwertunterschiedin der Regel zu einem voneinander abweichenden Verhalten des Messwertzuwachses,insbesondere bei den trapezförmigenStrukturen, wenn der Seitenwandwinkel der trapezförmigen Strukturvon der Strukturbreite abhängt.Dies erweist sich als besonders nachteilig für die notwendige Übereinstimmungbei einer Vielzahl von unterschiedlichen Messgeräten und Messverfahren innerhalbeiner hochvolumigen Produktion, wobei die erhaltenen Messwerte miteinandervergleichbar sein sollen.
    [0003] Insbesonderetreten Messwertunterschiede auf, wenn Strukturbreiten mit Hilfeeines Elektronenstrahlverfahrens und mit Hilfe eines optischen Verfahrensermittelt werden.
    [0004] Bisherkonnte der systematische Messwertabgleich durch Vergleichen mitQuerschnitts-Aufnahmen der Struktur durchgeführt werden, z.B. mittels Rasterelektronenmikroskopie.Hierbei ist nachteilig, dass der hohe Präparationsaufwand für die Anfertigungvon Querschnitten der zu untersuchenden Struktur zeitaufwendig ist.Zudem kann es bei kleinen Strukturbreiten (un ter 100 nm) beim Messender durch das Rasterelektronenmikroskop erstellten Querschnitts-Aufnahmenzu Auswertefehlern kommen.
    [0005] Esist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zumAngleichen von zwei unterschiedlichen Messverfahren zur Messungvon Strukturgrößen zurVerfügungzu stellen, das auf einfache Weise durchgeführt werden kann.
    [0006] DieseAufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
    [0007] Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
    [0008] Gemäß einemersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Angleicheneines ersten Messverfahrens zum Messen von Strukturbreiten von sichtrapezförmigverjüngendenStrukturen auf einer Substratscheibe an ein zweites Messverfahrenzur Messung der Strukturbreiten vorgesehen. Dies dient dazu, miteinandervergleichbare Messwerte fürdie Strukturbreite zu erhalten. Das zweite Messverfahren ist geeignet,eine zweite Strukturbreite in einer unbekannten zweiten Höhe über der Oberfläche desSubstrats zu messen. Das erste Messverfahren ist dagegen geeignet,eine erste Strukturbreite in einer ersten Höhe zu messen, wobei die ersteHöhe einstellbarist. Zunächstwird mit dem ersten Messverfahren bei einer vorbestimmten erstenHöhe, dieeingestellt wird, die erste Strukturbreite einer Teststruktur gemessen.Bei diesem Messverfahren kann mindestens ein weiterer Parameterbestimmt werden, mit dessen Hilfe die Trapezform der Teststrukturvollständigbeschrieben wird. Mit Hilfe des zweiten Messverfahrens wird diezweite Strukturbreite der Teststruktur bei einer unbekannten Höhe bzgl.der Substratoberfläche,auf der die Messstruktur aufgebracht ist, gemessen. Die zweite Höhe wird ausder ersten Strukturbreite, der vorbestimmten Höhe der zweiten Strukturbreitesowie aus mindestens einem weite ren Parameter bestimmt. Die erste Höhe des erstenMessverfahrens wird auf den Wert der zweiten Höhe eingestellt, um das ersteMessverfahren an das zweite Messverfahren anzugleichen.
    [0009] Daserfindungsgemäße Verfahrensieht vor, ein Messverfahren, bei dem eine Strukturbreite in einerbestimmten, einstellbaren Höhegemessen werden kann, an ein Messverfahren, dass die Strukturbreitein einer unbekannten Höhemisst, anzugleichen. Dies dient dazu, beide Messverfahren parallel ineiner hochvolumigen Produktion zu verwenden, so dass nicht für alle Messungendasselbe Messverfahren verwendet werden muss. Es wird dabei dieMesshöhedes ersten Messverfahrens, bei dem die Strukturhöhe eingestellt werden kann,so angeglichen, dass die Messhöhe,bei der das erste Messverfahren misst, an die Messhöhe des zweitenMessverfahrens angeglichen wird. Zuvor wird die zweite Höhe aus denbei den zuvor durchgeführtenersten und zweiten Messverfahren ermittelten Strukturbreiten bestimmt.
    [0010] AlsErgebnis erhältman zwei Messverfahren, bei denen die Messhöhe, bei denen das erste Messverfahrenmisst, eingestellt werden kann, so dass das erste Messverfahrenan das zweite Messverfahren angeglichen ist. Sind beide Messverfahren aneinanderangeglichen, so sind die mit ihnen gemessenen Strukturbreiten vergleichbar,so dass diese nebeneinander fürdie Messung und Kontrolle von Strukturbreiten in einer hochvolumigenProduktion verwendet werden können.
    [0011] Vorzugsweiseist das erste Messverfahren ein optisches Messverfahren, insbesondereein auf Reflektometrie oder Ellipsometrie basierendes scatterometrischesMessverfahren, das die Messung einer Strukturbreite in einer bestimmtenHöhe erlaubt unddas zweite Messverfahren ein elektronenstrahlmikroskopisches Messverfahren,dass die Strukturbreite in einer unbekannten Höhe über der Substratoberfläche misst.
    [0012] Dermindestens eine Parameter zum Bestimmen der Trapezform der Teststrukturkann zweckmäßigerweiseden Seitenwandwinkel und/oder die Strukturbreite einer weiterenHöhe umfassen.Wesentlich bei dem Bestimmen des weiteren Parameters ist, dass dieserParameter geeignet ist, die Trapezform eindeutig zu bestimmen. Durchdie bekannte Trapezform der zu vermessenden Struktur ist es möglich, dieHöhe, beider das zweite Messverfahren die zweite Strukturbreite gemessenhat, zu bestimmen.
    [0013] DasBestimmen des mindestens einen weiteren Parameters in dem erstenMessverfahren kann auf einem zugrundeliegenden Modell basieren,das geeignet ist, von einem oder mehreren Messwerten bei einer bestimmtenMesshöheauf die zugrundeliegende Querschnittsstruktur der zu messenden Teststrukturzu schließen.
    [0014] BevorzugteAusführungsformender Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungennäher erläutert. Eszeigen:
    [0015] 1 eineVeranschaulichung der Messung einer Strukturbreite einer trapezförmigen Strukturauf einem Substrat mit Hilfe eines optischen Verfahrens;
    [0016] 2 eineVeranschaulichung der Messung der Strukturbreite mit Hilfe einesElektronenstrahlmikroskopverfahrens;
    [0017] 3 eineDarstellung einer Korrelationsfunktion, mit der die mit Hilfe desElektronenmikroskopmessverfahrens und die mit Hilfe des optischen Messverfahrensgemessenen Strukturbreiten ineinander umgerechnet werden können;
    [0018] 4 dieVeränderungdes Seitenwandwinkels in Abhängigkeitvon der Strukturbreite; und
    [0019] 5 eineVeranschaulichung der Anpassung des optischen Messverfahrens andas Elektronenmikroskopmessverfahren.
    [0020] Beiden Herstellungsverfahren der Halbleitertechnologie werden auf einemSubstrat Strukturen erzeugt, die integrierte Schaltungen bilden.Bei der Herstellung von Strukturen, die sich auf der Substratoberfläche befindenund von dieser abstehen, bilden sich üblicherweise trapezförmige Querschnitteder Strukturen aus, d. h. Strukturen, die sich mit zunehmender Höhe über derSubstratoberflächeverjüngen.
    [0021] Zur Überwachungder Herstellungsprozesse ist die Messung der Strukturbreiten solcherStrukturen essenziell und daher werden die Strukturbreiten von Teststrukturenregelmäßig durchMessen überprüft. DieMessergebnisse dienen zur Bewertung eines der vorangehenden Prozessschritteund sind entscheidende Eingangsparameter für nachfolgende Prozesse bzgl.der Lithographie- und Ätztechnik.
    [0022] Dabei der Herstellung von integrierten Schaltungen eine große Anzahlvon Wafern parallel prozessiert wird, kann es vorkommen, dass dieMessung der Strukturbreiten mit verschiedenen Messverfahren bzw.mit verschiedenen Messeinrichtungen durchgeführt wird. Obwohl die verwendetenMessverfahren im Einzelnen sehr genau sind, treten hinsichtlichder HöhenlageAbweichungen zwischen den Messverfahren auf. Die Höhenlagegibt an, in welcher Höheder Struktur überder Substratoberfläche dieStrukturbreite gemessen wird. Wird eine Struktur in verschiedenenHöhen vermessen,so kommt es aufgrund des trapezförmigenQuerschnitts der Struktur zu unterschiedlichen Messergebnissen.
    [0023] Soist in 1 die Messung der Strukturbreite mit Hilfe einesoptischen Verfahrens, z. B. mit Hilfe eines Scatterometrie-Verfahrendargestellt. Der Doppelpfeil, der mit XCD (1) beschriftet ist, gibt die Strukturbreitebei einer ersten Höheh1 an.
    [0024] In 2 istdie Messung der Strukturbreite XCD (2) an einer zweiten Höhe h2 dargestellt,wobei die Messung mit Hilfe ei nes Elektronenstrahlmikroskopie-Verfahren,z. B. CDSEM, durchgeführtwird. Mit der Messung mit dem Elektronenstrahlmikroskopie-Verfahrenkann üblicherweisedie Strukturbreite XCD (2) beieiner bestimmten Höheh2 bestimmt werden, wobei die Höhe h2 nicht exakt bekannt ist. Es sei daraufhingewiesen, dass die hochgestellten Indizes (1) und (2) die unterschiedlichen Messverfahren kennzeichnen.
    [0025] Dieerste und die zweite Höheh1, h2 sind meistensunterschiedlich, so dass bei derselben vermessenen Struktur unterschiedlicheWerte fürdie Strukturbreite ermittelt werden.
    [0026] BeiStrukturen unterschiedlicher Breite ergibt sich bei Vergleichender Strukturbreiten, die mit unterschiedlichen Messverfahren gemessenwurden, neben einem Offset, der sich u.a. aus der unterschiedlichenMesshöheder Messverfahren ergibt, auch eine Abweichung der linearen Korrelationzwischen den beiden Messwerten. Dies ist in der Funktionsdarstellungder 3 dargestellt. Man erkennt, dass entgegen denErwartungen der Anstieg der Korrelationsgeraden für die Messwerte,die mit den beiden Messverfahren aufgenommen worden sind, eine Steigungungleich 1 ergibt, die durch die Veränderung der trapezförmigen Struktur,abhängigvon der Strukturbreite bedingt ist.
    [0027] Wiein 4 dargestellt, erkennt man, dass der Seitenwandwinkel α umso größer ist,je kleiner die Strukturbreite XCD der zuvermessenden Struktur ist. So beträgt bei der Strukturbreite XCD1 der Seitenwandwinkel α1 undbei einer Strukturbreite XCD2 der Seitenwandwinkel α2.Häufigbeobachtete Prozessvariationen ergeben auch Strukturen, bei denendie obere Seitenlängekonstant bleibt und die untere Seitenlänge des Trapezes gestrecktwird. Die tiefgestellten Ziffern 1 und 2 kennzeichnen unterschiedliche Strukturbreiten.
    [0028] Vergleichtman die Messwerte der beiden Messverfahren und trägt diesegegeneinander auf, so ergibt sich ein lineares Verhalten, sowieeine Veränderungdes Seitenwandwinkels α.
    [0029] DieSteigung k hängtdabei von der Höhendifferenzh der Messhöheh1 des ersten Messverfahrens gegenüber derMesshöheh2 des zweiten Messverfahrens ab. Es ergibtsich: xCD (2) =k·xCD (1) + x0,wobei x0 ein prinzipieller Offsetzwischen beiden Messverfahren ist, der beispielsweise durch Aufladungenbeim Elektronenstrahlmikroskopmessverfahren hervorgerufen wird,und wobei k ein Korrelationsfaktor zwischen den beiden Messverfahrenist.
    [0030] EinAbgleich ist erfolgt, wenn man die Messlage so angepasst hat, dassder Korrelationsfaktor, d. h. die Steigung der Geraden nahezu k= 1 beträgtund nur noch der konstante Offset X0 auftaucht.Die Differenz zwischen den mit den unterschiedlichen Verfahren gemessenenStrukturbreiten ist nicht mehr abhängig von der vorhandenen Strukturbreite,sondern stets konstant.
    [0031] Beimoptischen Messverfahren kann man neben der Strukturbreite auch zusätzlicheInformationen überden Seitenwandwinkel α unddergleichen erhalten, um die trapezförmige Struktur vollständig geometrischzu beschreiben. Daraus lässtsich der Lageunterschied in der Messhöhe h1,h2 zwischen beiden Messverfahren ermitteln,und anschließend über Veränderungder Auswertungsparameter systematisch anpassen.
    [0032] DerKotangens des Seitenwandwinkels α hängt wiefolgt von der mit dem ersten Messverfahren gemessenen Strukturbreiteab:
    [0033] Ausder in der obigen Gleichung beschriebenen Linearität erhält man:
    [0034] Beider oben beschriebenen Art der Transformation von Strukturen unterschiedlicherStrukturbreite ergibt sich also eine neue direkte Proportionalität zwischendem Kotangens α unddem Wert der mit dem ersten Messverfahren gemessenen StrukturbreitexCD (1).
    [0035] DurchAuswertung der Steigung und/oder des Ordinatenabschnitts y0 lässtsich der Höhenunterschiedder Messlage berechnen.
    [0036] Somitist es möglich,aus Kenntnis des Zusammenhangs zwischen dem Kotangens α und dem Wertdes mit dem ersten Messverfahren gemessenen Strukturbreite xCD (1) den Höhenunterschiedh zwischen den Messwerten fürdie Strukturbreiten, die mit dem ersten und dem zweiten Messverfahrengemessen worden sind, zu ermitteln.
    [0037] Umdie beiden Messverfahren aneinander anzugleichen, ist es daher,wie in 5 anschaulich gemacht, möglich, das erste Messverfahren,das ein optisches Messverfahren ist, so einzu stellen, dass das optischeMessverfahren in der gleichen Messhöhe h1 =h2 die Strukturbreite xCD (1) misst, in der auch das zweite Messverfahren,das Elektronenmikroskopmessverfahren, die Strukturbreite xCD (2) misst. Durchdas Angleichen der beiden Messverfahren ist es möglich, diese parallel bei derHerstellung von integrierten Bausteinen zu verwenden, z. B. zurKontrolle von einzelnen Prozessschritten und dergleichen.
    [0038] Dieoben beschriebene Vorgehensweise kann als Software realisiert werden,die das Angleichen der Messverfahren unterstützt.
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Verfahren zum Angleichen eines ersten Messverfahrenszum Messen von Strukturbreiten von sich trapezförmig verjüngenden Strukturen auf einerSubstratscheibe an ein zweites Messverfahren zur Messung der Strukturbreiten,um miteinander vergleichbare Messwerte für die Strukturbreite zu erhalten, wobeidas zweite Messverfahren geeignet ist, eine zweite Strukturbreite(xCD (2)) in einerunbekannten zweiten Höhe(h2) überder Oberflächedes Substrats zu messen, und wobei das erste Messverfahrengeeignet ist, um eine erste Strukturbreite (xCD (1)) in einer ersten Höhe (h1) zumessen, wobei die erste Höhe(h1) einstellbar ist, mit folgenden Schritten: – Messender ersten Strukturbreite einer Teststruktur mit dem ersten Messverfahrenbei einer vorbestimmten ersten Höhe(h1); – Bestimmen mindestens einesweiteren Parameters mit dem ersten Messverfahren, um die Trapezform derTeststruktur vollständigzu beschreiben; – Messender zweiten Strukturbreite (xCD (2))der Teststruktur mit dem zweiten Messverfahren; – Bestimmender zweiten Höhe(h2) aus der ersten Strukturbreite (xCD (1)), der vorbestimmtenHöhe, der zweitenStrukturbreite (xCD (2)),sowie aus dem mindestens einen weiteren Parameter; – Einstellender ersten Höhe(h1) des ersten Messverfahrens auf den Wertder zweiten Höhe(h2), um das erste Messverfahren an daszweite Messverfahren anzugleichen.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Messverfahrenein Elektronenstrahlmikroskopisches Verfahren und/oder das ersteMessverfahren ein optisches Messverfahren, insbesondere ein aufEllipsometrie oder Reflek tometrie basierendes scatterometrischesMessverfahren, ist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestenseine Parameter zum Bestimmen der Trapezform der Teststruktur, denSeitenwandwinkel und/oder die Strukturbreite bei einer weiterenHöhe umfasst.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bestimmendes mindestens einen weiteren Parameter in dem ersten Messverfahrenauf einem zugrundeliegenden Modell basiert.
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    引用文献:
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    法律状态:
    2005-08-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-01-31| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-01-08| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
    2009-12-17| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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