レジストパターンの形状を高速・安定的に検査できるパターンプロファイル装置ニコン自動パターンプロファイル検査装置「APM-3000シリーズ」の発売について

販売概要

開発の背景

　半導体プロセスの微細化が進み、70ナノメートル世代以降LER（Line Edge Roughness）問題が深刻化して、レジストパターンの稜線や端面が、露光機のフォーカス変動やレジストの機械強度不足などによって、乱れる現象が顕在化しています。また従来通りのCD-SEMによる抜取り/定点検査では、捕捉できないランダムな変動要素が存在するために、その改善を図る目的で検査比率を上げると、結果として量産ラインの検査コスト増大を招いてしまうことが、最先端デバイスメーカーの共通の懸案事項となっています。
　ニコンでは、パターン形状計測・管理を行うPER（Pattern Edge Roughness）検出光学系の原理を応用し、特に半導体の量産プロセスにおいて要望が高い、Shot/Chipレベルにおけるパターンプロファイル変動をインライン検査として高速かつ安定的に実施できる「APM-3000シリーズ」を開発しました。

主な特長

1. PER検査光学系をShot/Chip検査へ応用

   　ニコン自動マクロ検査装置「AMIシリーズ」で好評を博しているPER（Pattern Edge Roughness）検査光学系の波動光学理論を応用することにより、解像限界を上回る領域の変化を捉える技術を開発しました。Shot/Chip面内パターンプロファイル検査を以下の性能で実現します。

   • 検査エリア： φ10～140μmで設定可能
   • 変動検出分解能： 0.2nm
   • スループット： 150WPH（Wafer面内/5Point検査），MAMタイム2秒以下
2. 広い検査エリアと平均化効果を実現

   　「APMシリーズ」の検査エリアは、φ10～140μmとSEM（走査型電子顕微鏡）と比較して、広範囲エリアを一括で検査^※することで、LER（Line Edge Roughness）変動のバラツキを平均化して計測の誤差を抑えながら、Shot/Chip内のパターンプロファイル検査することができます。

   • ※Point当たりの検査面積比；SEM0.35μm角：APMφ140μm= 1：125,000
3. 高い検査捕捉率を実現

   　広い検査エリアでの平均化効果を実現しながらも、SEMと同等以上の1視野あたりの計測（検査）時間である MAM（Move，Acquire，Measure）タイム2秒以下での検査が可能となることにより、単位時間あたりの「APM-3000シリーズ」の検査捕捉率は、SEMの470,000倍を実現しました。
   　このことにより、Shot/Chip面内パターンプロファイル検査をする上でのスループットは飛躍的に向上し、リアルタイムでのインライン検査を可能としました。

4. SEMおよびスキャトロメトリ計測との相関

   　「APMシリーズ」はパターンプロファイル変動を輝度変化として階調出力することができますが、SEMやスキャトロメトリ計測との高い相関を持っています。（ニコン基準標本にて、それぞれに対して0.97以上の相関係数が確認されています。）

5. 少ない工数でレシピ作成が可能

   　SEMやスキャトロメトリ計測のような工数のかかるデータベース設定が不要です。さらにSEM、スキャトロメトリの計測値に基づく変動許容値設定も自動で可能であり、少ないレシピ工数でのパターンプロファイルの変動検査を実現しました。