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JP-2026514625-A - ＥＳＦＱＲのマッチングを改善するための、ベアウエハ計測ツール上での角度平均較正

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Abstract

本発明は、ツール補正マップを生成するための方法およびシステムに関する。１つの方法は、複数のウエハ回転角度で第１および第２較正ウエハの前面および後面の表面高さを測定することである。較正ウエハは、測定装置から見たときに互いに反対の形状を有する低形状ウエハであり、それらは単一のウエハであってもよいが、第２の測定中に測定装置において反転される。この方法はまた、第１および第２の較正ウエハの前面および後面のそれぞれで測定された表面高さから、複数の回転角度で第１の補正マップ（非反転）および第２の補正マップ（反転）を生成することからなる。さらに、本方法は、非反転補正マップおよび反転補正マップの平均を計算することによってツール補正マップを生成するステップと、テストされるウエハの厚さマップの較正に使用するためのツール補正マップを記憶するステップとを含む。

Inventors

  • ワン ハイフェン

Assignees

  • ケーエルエー コーポレイション

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240404
Priority Date
20240310

Claims (19)

  1. ツール補正マップを生成するように構成されたシステムであって、 計測サブシステムであって、 計測サブシステムと、 コンピュータサブシステムと、 を含み、 前記計測サブシステムは、 複数のウエハ回転角度で第１および第２の較正ウエハの前面および後面の表面高さを測定するように構成され、前記第１および第２の較正ウエハは、前記計測サブシステムによって見たときに互いに反対の形状を有する低形状ウエハであり、 前記コンピュータサブシステムは、 複数のウエハ回転角における第１の較正ウエハの前面および後面の測定された表面高さから第１の補正マップを生成し、 複数のウエハ回転角における第２の較正ウエハの前面および後面の測定された表面高さから第２の補正マップを生成し、 前記第１および前記第２の補正マップを平均化することによってツール補正マップを生成し、 前記計測サブシステムによって測定されたテストウエハの前面及び後面の表面高さから生成されたテストウエハの厚さマップを較正する際に使用するためのツール補正マップを記憶する、 ように構成される、 システム。
  2. 前記ツール補正マップは、ツール固有の系統誤差を含む、 請求項１に記載のシステム。
  3. 前記ツール補正マップは、ツール固有の角度依存の系統誤差を含む、 請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第１及び前記第２の補正マップの平均化は、前記第１及び前記第２の較正ウエハに対するツール補正マップの依存性を低減する、 請求項１に記載のシステム。
  5. 前記システムは、複数のシステムのうちの１つであり、 テストウエハの厚さマップを複数のシステムの各々の記憶されたツール補正マップを用いて較正することは、複数のシステムの各々の系統的誤差の低減に起因して、複数のシステム間の整合を改善する、 請求項１に記載のシステム。
  6. 低形状ウエハは、６σが９５００ｎｍ未満の形状を有し、前記第１および前記第２の較正ウエハの形状マップの合計の６σは、２２００ｎｍ未満である、 請求項１に記載のシステム。
  7. 前記第１および前記第２の較正ウエハは、標準ベアウエハである、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記コンピュータサブシステムは、ウエハの単一のバッチから、かつ単一のバッチ内のウエハの形状に基づいて、前記第１および前記第２の較正ウエハを選択するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記コンピュータサブシステムは、ウエハの異なる対の形状マップから差分形状マップを決定し、差分形状マップのうちの１５００ｎｍ未満の６σを有する異なる対のうちの１つを選択することによって、前記第１および前記第２の較正ウエハを選択するようにさらに構成される、 請求項１に記載のシステム。
  10. 前記コンピュータサブシステムは、前記第１および前記第２の較正ウエハとして選択されたウエハの対を、前記ウエハの対のうちの１つの形状マップをフリップした後にウエハの対の形状マップの合計を決定し、ウエハの対の形状マップの合計の６σが２２００ｎｍ未満であるかどうかを決定することによって、検証するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  11. 前記コンピュータサブシステムは、 複数のウエハ回転角のうちの第１のウエハ回転角で測定された第１の較正ウエハの前面および後面の表面高さから第１の較正ウエハの第１の厚さマップを生成し、 複数のウエハ回転角で測定された前記第１の較正ウエハの前面および後面の表面高さから前記第１の較正ウエハの角度平均厚さマップを生成し、 前記第１の厚さマップから角度平均厚さマップを減算することによって、第１の補正マップを生成するようにさらに構成される、 請求項１に記載のシステム。
  12. 前記コンピュータサブシステムは、 複数のウエハ回転角のうちの第１のウエハ回転角で測定された前記第２の較正ウエハの前面および後面の表面高さから前記第２の較正ウエハの第１の厚さマップを生成し、 複数のウエハ回転角で測定された前記第２の較正ウエハの前面および後面の表面高さから前記第２の較正ウエハの角度平均厚さマップを生成し、 前記第１の厚さマップから角度平均厚さマップを減算することによって、第２の補正マップを生成するようにさらに構成される、 請求項１に記載のシステム。
  13. 前記コンピュータサブシステムはさらに、 前記平均化（アベレイジング）の結果からその平均（ミーン）を決定し、平均化（アベレイジング）の結果から平均（ミーン）を減算することによって、ツール補正マップを生成するように構成される、 請求項１に記載のシステム。
  14. 前記コンピュータサブシステムはさらに、 前記厚さマップから記憶されたツール補正マップを減算し、それによって、テストウエハのための補正された厚さマップを生成することによって、テストウエハの厚さマップを較正するように構成される、 請求項１に記載のシステム。
  15. 前記計測サブシステムはさらに、 前記第１および前記第２の較正ウエハの前面および後面の表面高さを標準分解能で測定するように構成される、 請求項１に記載のシステム。
  16. 前記コンピュータサブシステムは、 前記第１および前記第２の較正ウエハの形状マップを生成し、 前記第１および前記第２の較正ウエハの形状マップと、前記第１および前記第２の較正ウエハの形状マップから生成された差分形状マップと、前記第１および前記第２の較正ウエハの形状マップの合計とのうちの１つまたは複数とをユーザに表示するようにさらに構成される、 請求項１に記載のシステム。
  17. 前記コンピュータサブシステムは、 記憶されたツール補正マップを用いてテストウエハの厚さマップを較正し、較正された厚さマップからテストウエハのエッジ表面平坦度商範囲（ＥＳＦＱＲ）を計算し、テストウエハの厚さマップからテストウエハの追加のメトリックを決定するようにさらに構成される、 請求項１に記載のシステム。
  18. ツール補正マップを生成するためのコンピュータ実装方法を実行するためのコンピュータシステム上で実行可能なプログラム命令を記憶する、コンピュータ可読媒体であって、 前記コンピュータ実装方法は、 計測サブシステムを用いて第１および第２の較正ウエハの前面および後面の表面高さを複数のウエハ回転角度で測定するステップであって、前記第１および第２の較正ウエハは、計測サブシステムによって見たときに互いに反対の形状を有する低形状ウエハであるステップと、 前記複数のウエハ回転角における第１の較正ウエハの前面および後面の測定された表面高さから第１の補正マップを生成するステップと、 前記複数のウエハ回転角における第２の較正ウエハの前面および後面の測定された表面高さから第２の補正マップを生成するステップと、 前記第１および前記第２の補正マップを平均化することによってツール補正マップを生成するステップと、 前記計測サブシステムによって測定されたテストウエハの前面及び後面の表面高さから生成されたテストウエハの厚さマップを較正する際に使用するためのツール補正マップを記憶する、 コンピュータ可読媒体。
  19. ツール補正マップを生成するためのコンピュータ実装方法であって、 計測サブシステムを用いて第１および第２の較正ウエハの前面および後面の表面高さを複数のウエハ回転角度で測定するステップであって、第１および第２の較正ウエハは、計測サブシステムによって見たときに互いに反対の形状を有する低形状ウエハである、ステップと、 複数のウエハ回転角における第１の較正ウエハの前面および後面の測定された表面高さから第１の補正マップを生成するステップと、 複数のウエハ回転角における第２の較正ウエハの前面および後面の測定された表面高さから第２の補正マップを生成するステップと、 前記第１および前記第２の補正マップを平均化することによってツール補正マップを生成するステップと、 計測サブシステムによって測定されたテストウエハの前面および後面の表面高さから生成されたテストウエハの厚さマップを較正する際に使用するためのツール補正マップを記憶するステップであって、前記第１の補正マップ、前記第２の補正マップ、およびツール補正マップを生成し、ツール補正マップを記憶するステップは、コンピュータサブシステムによって実行される、ステップと、 を含む、コンピュータ実装方法。

Description

本発明は、概して、ベアウエハ計測ツール上のエッジ表面平坦度商（比率）範囲（ＥＳＦＱＲ：ｅｄｇｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｌａｔｎｅｓｓ ｑｕｏｔｉｅｎｔ ｒａｎｇｅ）を改善するための角度平均較正のための方法およびシステムに関する。 以下の説明および例は、このセクションに含まれることによって先行技術であるとは認められるものではない。 論理デバイスおよびメモリデバイスなどの半導体デバイスの製造は、通常、半導体デバイスのさまざまな特徴および複数のレベルを形成するためにいくつかの半導体製造プロセスを使用して半導体ウエハなどの試料（スペシメン：ｓｐｅｃｉｍｅｎ）を処理することを含む。例えば、リソグラフィは、典型的には、半導体ウエハ上に配置されたレジストにパターンを転写することを含む半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスのさらなる例は、化学機械研磨、エッチング、堆積（デポジション）、およびイオン注入を含むが、これらに限定されない。複数の半導体デバイスは、半導体ウエハ上に配置されて製造され、次いで個々の半導体デバイスに分離され得る。 計測（メトロロジー）プロセスは、プロセスを監視および制御するために、半導体製造プロセス中の様々なステップで使用される。計測プロセスは、試料上で欠陥が検出される検査プロセスとは異なり、現在使用されている検査ツールを使用して判定することができない試料の１つまたは複数の特性を測定するために計測プロセスが使用される点で検査プロセスとは異なる。例えば、メトロロジープロセスを使用して、ベアウエハの場合の表面平坦度などの試料の１つまたは複数の特性を測定し、その１つまたは複数の特性からベアウエハ製造プロセスの性能を判定することができる。さらに、試料の１つまたは複数の特性が許容できない場合（例えば、特性の所定の範囲外である）、試料の１つまたは複数の特性の測定値を使用して、プロセスで製造される追加試料が許容できる特性を有するようにプロセスの１つまたは複数のパラメータを変更する。 メトロロジープロセスはまた、検査によって検出された欠陥が欠陥レビューにおいて再訪される欠陥レビュープロセスとは異なり、メトロロジープロセスが、欠陥が検出されていない位置で実行され得るという点で、欠陥レビュープロセスとは異なる。言い換えると、欠陥レビューとは異なり、試料上で計測プロセスが実行される場所は、試料上で実行される検査プロセスの結果とは無関係である。特に、計測プロセスが実行される場所は、検査結果とは無関係に選択され得る。加えて、計測を行う試料上の位置は、検査結果とは無関係に選択することができるので、試料に対する検査結果が生成されて使用に利用可能になるまで欠陥レビューを行う試料上の位置を決定することができない欠陥レビューとは異なり、計測処理を行う位置は、試料に対して検査処理を行う前に決定することができる。 エッジ表面平坦度商範囲（ＥＳＦＱＲ）は、ウエハの様々な角度セクタにおけるエッジロールオフ（平面からのズレや傾き）を記述するウエハ計測における測定基準である。従来、デュアルサイド（両面）ウエハメトロロジー装置では、ウエハの両面の表面高さマップを測定することにより生成される。次いで、２つのウエハ表面マップを加算し、測定装置に関連する見かけの距離変動を除去することによって、ウエハ厚さマップが計算される。いくつかの計測ツールでは、「空洞（キャビティ）マップ」（すなわち、デュアルサイド干渉計における２つの基準平面間の距離マップである）を除去しなければならない。 ＥＳＦＱＲを計算するために、ウエハの厚さマップは、定義された角度セクタにおける２Ｄ厚さプロファイルを抽出するように処理されなければならない。角度セクタは、ウエハエッジ付近の極座標における矩形領域である。いくつかのベアウエハ計測ツールでは、それは、ウエハエッジから３０ｍｍの半径方向長さおよび５度の極角幅で画定される。加えて、エッジ排除（ＥＥ）は、通常、ウエハエッジにおける低品質データを除去するために適用される。１ｍｍ縁部排除（１ＥＥ）及び０．５ｍｍ縁部排除（０．５ＥＥ）が最も一般的な選択である。最後に、各角度セクタにおいて、ＥＳＦＱＲは、傾きを除去した後の２Ｄ厚さプロファイルの「ピーク－（マイナス）バレー（谷）」距離として計算される。直感的に、ＥＳＦＱＲは、ウエハ厚さがエッジ付近でどれだけ速く下降しているかを記述する。 ５度の角度幅では、ウエハは７２個の角度セクタを有し、したがって７２個のＥＳＦＱＲ値が各測定によって生成され、各角度セクタに対して１つである。実際のＥＳＦＱＲ値は、ＥＥの選択、および厚さマップの分解能にも依存する。いくつかのベアウエハ計測ツールでは、ＥＳＦＱＲは、通常、標準分解能（ＳｔｄＲｅｓ）および高分解能（ＨｉＲｅｓ）で計算される。ＥＥおよび分解能の異なる組み合わせを用いて、ＥＳＦＱＲの異なるグループを生成することができる。 米国特許出願公開２０２０／００３３１１７ ツール補正マップを生成するように構成されたシステムの一実施形態の側面を示す概略図である。ツール補正マップを生成するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。本明細書で説明するように生成されたツール補正マップを使用するためのコンピュータ実施方法の一実施形態を示すフローチャートである。第２のウエハが反転される（フリップされる：ｆｌｉｐｐｅｄ）前の、同様の形状を有する有効なウエハ対の例を示す概略図である。ツール補正マップを生成するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。有効な較正ウエハ対の一例を示す概略図である。本明細書で説明するように生成されたツール補正マップを使用するためのコンピュータ実施方法の一実施形態を示すフローチャートである。コンピュータシステムに本明細書に記載のコンピュータ実装方法を実行させるためのプログラム命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体の一実施形態を示すブロック図である。 本発明は、さまざまな修正形態および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態が例として図面に示され、本明細書において詳細に説明される。図面は縮尺通りではない場合がある。しかしながら、図面およびその詳細な説明は、本発明を開示される特定の形態に限定することを意図するものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲内に入る全ての修正、均等物、および代替を網羅することを意図することを理解されたい。 ここで図面を参照すると、図は縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。特に、図の要素のいくつかの縮尺は、要素の特性を強調するために大きく誇張されている。図面は同じ縮尺で描かれていないことにも留意されたい。同様に構成され得る複数の図に示される要素は、同じ参照番号を使用して示されている。本明細書において別段の注記がない限り、説明および図示される要素のいずれも、任意の好適な市販の要素を含み得る。 概して、本明細書で説明される実施形態は、エッジ表面平坦度商範囲（ＥＳＦＱＲ）整合改善のための計測ツール上の角度平均化較正のために構成される。ＥＳＦＱＲマッチング誤差の調査中に、本明細書では「角度平均化（ａｖｅｒａｇｉｎｇ）較正」とも呼ばれる、メトロロジツール上の標準分解能（「ＳｔｄＲｅｓ」）厚さマップにおけるツール固有の角度依存系統（システマティック：ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ）誤差を除去する較正方法が開発されている。この較正方法は、ＥＳＦＱＲ ＳｔｄＲｅｓ、１ｍｍエッジ排除（「ＩＥＥ」）マッチングの改善にうまく働き、また、この方法をＥＳＦＱＲ高分解能（「ＨｉＲｅｓ」）０．５ｍｍエッジ排除（「０．５ＥＥ」）に拡張することにも関心がある。この較正方法の原理を以下に説明する。 ツール補正マップを生成するように構成されたシステムの一実施形態は、複数のウエハ回転角度で第１および第２の較正ウエハの前面および後面の表面高さを測定するように構成された計測サブシステムを含む。例えば、図１に示すように、システム１００は、複数のウエハ回転角でウエハ１４の前面および後面の表面高さを測定するように構成された干渉計ベースの測定システム１０を含む。干渉計ベースの測定システム１０は、フィゾー干渉計タイプの測定システムとして構成することができる。例えば、測定システムは、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる米国特許出願公開２０２０／００３３１１７（Ｈｕａｎｇら、２０２０年１月３０日）で説明されているように構成することができる。計測サブシステムは、この公報に記載されているようにさらに構成することができる。計測サブシステムはまた、ＫＬＡ Ｃｏｒｐ．，カリフォルニア州ミルピタスから市販されているＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ（商標）ツールのような市販の計測サブシステムを含んでもよい 計測サブシステムは、本明細書に記載される測定のいずれかの前に、例えば、補正マップの測定の前に、当技術分野で公知の任意の好適な方法でウォームアップされてもよい。度での複数のウエハ回転角は、例えば、０，３０，６０，１２０，１５０，１８０，２１０，２４０，３００，及び３３０とすることができる。したがって、合計で１０個の角度が存在し得る。しかしながら、任意の好適なウエハ回転角度および任意の好適な数のそのような角度が、本明細書に説明される実施形態において使用されてもよい。計測サブシステムは、当技術分野で知られている任意の適切な方法で、ウエハ回転角で表面高さを測定することができる。 計測サブシステムはまた、測定が行われるウエハ上の位置を変更し、場合によっては測定中にウエハを走査するように構成された走査サブシステムを含むことができる。例えば、計測サブシステムは、計測中にウエハ１４が配置されるステージ２２を含むことができる。図１に示すように、ステージは、ウエハの後面を計測サブシステムによって測定できるように、ウエハの中央部分ではなく、ウエハのエッジの近くでウエハを支持することができる。ステージは、ウエハの周縁部全体にわたって、またはウエハの周縁部の周りの特定の離間領域においてのみ、ウエハの縁部と接触することができる。走査サブシステムは、測定がウエハ上の異なる位置で実行され得るようにウエハを移動させるように構成され得る任意の適切な機械的および／またはロボットアセンブリ（ステージ２２を含む）を含み得る。加えて、または代替として、計測サブシステムは、計測サブシステムの１つ以上の光学要素が、ウエハのいくらかの走査を行うように構成されてもよい。 システムはまた、計測サブシステムによって生成される出力を使用して、本明細書で説明される１つ以上の機能を行うように構成される、コンピュータサブシステム、例えば、コンピュータサブシステム３６を含む。例えば、コンピュータサブシステム３６は、コンピュータサブシステムが検出器によって生成された出力を受信することができるように、任意の好適な様式（たとえば、「有線」および／または「無線」伝送媒体を含み得る１つまたは複数の伝送媒体を介して）で計測サブシステムの検出器（図示せず）に結合されてもよい。コンピュータサブシステム３６は、本明細書に記載されるようにさらに構成され得る。 コンピュータサブシステム３６は、本明細書ではコンピュータシステムと呼ぶこともできる。コンピュータサブシステムは、パーソナルコンピュータシステム、画像コンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワークアプライアンス、インターネットアプライアンス、または他のデバイスを含む、種々の形態を成してもよい。一般に、「コンピュータサブシステム」という用語は、メモリ媒体からの命令を実行する１つまたは複数のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得る。コンピュータサブシステムはまた、並列プロセッサ等の当技術分野で公知の任意の好適な