スキャタロメトリとは

THEME 05 検査・計測・歩留まり · 検査・計測Scatterometry

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スキャタロメトリとは、入射角や波長を変えながら散乱されるデータを解析し、線幅と断面形状を求める光学的な計測手段です。 像を写す代わりに、形を逆算します。

断面を割って写せば形は確実に判明します。しかしその一枚は出荷の対象を離れるため、量産の中で全数を調べるのは無理があります。

散乱の分布をモデルと照らし、形を逆算する

仕組み

入射角あるいは波長を変えて散乱されるデータを解析すると、CD や断面形状がわかります。

スキャタロメトリは光学的計測手段のひとつで、入射角あるいは波長を変えて散乱されるデータに含まれる情報を解析することにより、CD や断面形状がわかります¹。周期的なパターンへ光を当てると、形に応じた散乱の分布が生まれます。この分布には、線幅も側壁の角度も高さも織り込まれています。

計算で作った形の候補と、測った分布を照らし合わせます。もっとも合う候補が、求める形になります。

占有面積が小さく、加工装置の中に組み込める

位置づけ

占有面積が小さいので装置へのインテグレーションが可能で、スループットも高くなります。

スキャタロメトリは、占有面積の小ささから装置へのインテグレーションが可能で、スループットが高いことに特長があります¹。加工した装置の中で測れれば、外へ運ぶ時間が消え、測った結果をその場で次の一枚へ返せます。断面を割って写す手は形を直に示しますが、その試料は失われます。量産の中で回すには、壊さずに済む計測が要ります。

測った寸法は、CD制御と歩留まり管理の入力になる

CD 制御とは、エッチング前のマスク寸法に対するエッチング後のパターン寸法のシフト量を制御することで¹、その面内差と疎密差を制御して特性のそろったデバイスを量産することでもあります。測った寸法は、この制御の入力になります。

歩留まり管理システムは、APCによる装置レシピへのフィードフォワードなどの処置を行う統合システムです²。計測は、その輪の一部です。

モデルの枠が、そのまま限界になる

散乱の分布から形を求めるには、側壁の角度や丸みをどこまで自由にするか、形の枠組みをあらかじめ定めておく必要があります。想定した枠を離れた断面については、求まる値が信用しにくくなり、新しい構造を測るときはモデルの側から作り直すことになります。周期的なパターンを前提にするため、単独の構造や不規則な配置は守備範囲の外へ出ます。波長と角度を多く振れば情報は増えるものの、測る時間と計算の負担が伸びます。

ラインエッジラフネスはリソグラフィとエッチングの両方に原因があり、線幅の不確定性に関係します¹。周期の中の揺らぎは、平均へ畳まれた形で出てきます。

よくある質問（FAQ）

スキャタロメトリとは何ですか？

入射角あるいは波長を変えて、散乱されるデータに含まれる情報を解析し、CD や断面形状を求める光学的計測手段です。

何が分かるのですか？

CD や断面形状です。

像を写すのですか？

像を写す代わりに、散乱のデータをモデルと照らして形を逆算します。

利点は何ですか？

占有面積が小さいので装置へのインテグレーションが可能で、スループットが高いことです。

どんな対象に向きますか？

周期的なパターンです。繰り返しがあるからこそ、散乱の分布に形の情報が乗ります。

断面を割って写す手とは何が異なりますか？

試料を壊さずに済む点です。割る手は形を直に写せますが、そのウェーハは出荷の対象を離れます。

何を払いますか？

モデルへの依存です。想定した形の枠を離れた断面では、求まる値が信用しにくくなります。

比較・違いを学ぶ

バーチャルメトロロジとは── 装置データから推定する手
ラインエッジラフネスとは── 平均に埋もれる揺らぎ
プロセスウィンドウとは── 寸法が収まる範囲
APCとは── 測った値の行き先

出典

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