KR101461667B1 - Apparatus for examining a patterned structure and method of managing metrology data - Google Patents

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Abstract

광학 계측 모델을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴화 구조(patterned structure)를 검사하기 위한 장치는 제조 시스템 및 계측 프로세서를 포함한다. 제조 시스템은 제조 클러스터, 계측 클러스터, 계측 모델 옵티마이저(metrology model optimizer), 및 실시간 프로파일 추정기(real time profile estimator)를 포함한다. 제조 클러스터는 웨이퍼를 처리하도록 구성되고, 웨이퍼는 패턴화 및 비패턴화 구조를 갖는다. 패턴화 구조는 하부 막 두께, 임계 치수(critical dimension) 및 프로파일을 갖는다. 계측 클러스터는 하나 이상의 광학 계측 장치를 포함한다. 계측 클러스터는 패턴화 및 비패턴화 구조에서 벗어난 회절 신호를 측정하도록 구성된다. 계측 모델 옵티마이저는 패턴화 구조에서 벗어난 하나 이상의 측정된 회절 신호를 이용하여 그리고 부동(floating) 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터 및 계측 장치 파라미터로, 패턴화 구조의 광학 계측 모델을 최적화하도록 구성된다. 실시간 프로파일 추정기는 계측 모델 옵티마이저로부터의 최적화된 광학 계측 모델, 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호, 및 물질 굴절 파라미터와 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값을 이용하도록 구성된다. 실시간 프로파일 추정기는 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일을 포함하는 출력을 생성하도록 구성된다. 계측 데이터 프로세서는 물질 굴절 파라미터와 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값을 수신, 처리, 저장, 및 전송하도록 구성된다.An apparatus for inspecting a patterned structure formed on a semiconductor wafer using an optical metrology model includes a manufacturing system and a metrology processor. The manufacturing system includes a manufacturing cluster, a metrology cluster, a metrology model optimizer, and a real time profile estimator. The fabrication clusters are configured to process the wafers, and the wafers have a patterned and unpatterned structure. The patterned structure has a lower film thickness, a critical dimension and a profile. The metrology cluster comprises one or more optical metrology devices. The metrology clusters are configured to measure diffracted signals out of the patterned and non-patterned structures. The metrology model optimizer is configured to optimize the optical metrology model of the patterned structure using one or more measured diffraction signals out of the patterned structure and with floating profile parameters, material refraction parameters, and metering device parameters. The real-time profile estimator uses an optimized optical metrology model from a metrology model optimizer, a measured diffraction signal deviating from the patterned structure, and a fixed value within a range of values for at least one parameter of material refraction parameters and metrology parameters . The real-time profile estimator is configured to generate an output that includes the underlying film thickness, critical dimension, and profile of the patterned structure. The metrology data processor is configured to receive, process, store, and transmit a fixed value that is within a range of values for at least one parameter of material refraction parameters and metrology parameters.

광학 계측 모델, 패턴화 구조, 제조 클러스터, 프로파일 파라미터, 회절 신호, 계측 장치, 굴절률 파라미터, 계측 모델 옵티마이저, 계측 데이터 프로세서 An optical metrology model, a patterning structure, a manufacturing cluster, a profile parameter, a diffraction signal, a measuring device, a refractive index parameter, a metrology model optimizer,

Description

패턴화 구조 검사 장치 및 계측 데이터 관리 방법{APPARATUS FOR EXAMINING A PATTERNED STRUCTURE AND METHOD OF MANAGING METROLOGY DATA}Field of the Invention [0001] The present invention relates to a patterning structure inspection apparatus,

본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼 상에 형성된 구조의 광학 계측에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 패턴화 구조의 광학 계측에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates generally to optical metrology of structures formed on semiconductor wafers, and more specifically to optical metrology of patterned structures.

반도체 제조에서, 주기적 격자(periodic grating)는 통상적으로 품질 보장에 이용된다. 예를 들면, 주기적 격자의 한가지 전형적인 사용은 반도체 칩의 동작 구조의 근처에 주기적 격자를 제조하는 것을 포함한다. 주기적 격자는 전자기 방사(electromagnetic radiation)로 조사된다. 주기적 격자에서 편향 이탈하는 전자기 방사는 회절 신호로서 수집된다. 그리고 나서 회절 신호는 주기적 격자, 및 더 나아가 반도체 칩의 동작 구조가 스펙(specification)에 따라 제조되었는 지를 결정하도록 분석된다.In semiconductor fabrication, periodic gratings are typically used for quality assurance. For example, one typical use of a periodic grating involves fabricating a periodic grating in the vicinity of the operating structure of the semiconductor chip. The periodic grating is irradiated with electromagnetic radiation. Electromagnetic radiation deviating from the periodic lattice is collected as a diffraction signal. The diffraction signal is then analyzed to determine whether the periodic lattice, and furthermore the operating structure of the semiconductor chip, has been fabricated according to the specification.

하나의 종래 시스템에서, 주기적 격자의 조사로부터 수집된 회절 신호(측정된 회절 신호)는 모의 회절 신호의 라이브러리와 비교된다. 라이브러리 내의 모의 회절 신호 각각은 가상 프로파일과 연관된다. 라이브러리 내의 모의 회절 신호 중 하나와 측정된 회절 신호 간에 정합이 이루어지는 경우, 모의 회절 신호와 연관된 가상 프로파일은 주기적 격자의 실제 프로파일을 나타내는 것으로 추정된다.In one conventional system, the diffraction signal (measured diffraction signal) collected from the irradiation of the periodic grating is compared to a library of simulated diffraction signals. Each of the simulated diffraction signals in the library is associated with a hypothetical profile. When a match is made between one of the simulated diffraction signals in the library and the measured diffraction signal, the hypothetical profile associated with the simulated diffraction signal is assumed to represent the actual profile of the periodic grating.

모의 회절 신호의 라이브러리는 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis)와 같은 정밀한 방법을 이용하여 생성될 수 있다. 보다 구체적으로, 회절 모델링 기술에서, 모의 회절 신호는 어느 정도 맥스웰 방정식의 해법에 기초하여 계산된다. 모의 회절 신호의 계산은 대량의 복잡한 계산의 이행을 수반하므로, 시간 소비적이며 고가일 수 있다.A library of simulated diffraction signals can be generated using a precise method such as Rigorous Coupled Wave Analysis (RCWA). More specifically, in the diffraction modeling technique, the simulated diffraction signal is calculated to some extent based on a solution of the Maxwell's equation. The calculation of the simulated diffraction signal involves the implementation of a large amount of complex calculations, so it can be time consuming and expensive.

광학 계측 모델을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴화 구조를 검사하는 장치는 제 1 제조 시스템 및 계측 프로세서를 포함한다. 제 1 제조 시스템은 제 1 제조 클러스터, 제 1 계측 클러스터, 제 1 계측 모델 옵티마이저(metrology model optimizer), 및 제 1 실시간 프로파일 추정기(real time profile estimator)를 포함한다. 제 1 제조 클러스터는 웨이퍼를 처리하도록 구성되고, 웨이퍼는 제 1 패턴화 및 제 1 비패턴화 구조를 갖고, 제 1 패턴화 구조는 하부 막 두께, 임계 치수(critical dimension) 및 프로파일을 갖는다. 제 1 계측 클러스터는 제 1 제조 클러스터에 연결된 하나 이상의 광학 계측 장치를 포함한다. 제 1 계측 클러스터는 제 1 패턴화 및 제 1 비패턴화 구조에서 벗어난 회절 신호를 측정하도록 구성된다. 제 1 계측 모델 옵티마이저는 제 1 제조 클러스터 및 제 1 계측 클러스터에 연결된다. 제 1 계측 모델 옵티마이저는 제 1 패턴화 구조에서 벗어난 하나 이상의 측정된 회절 신호를 이용하여 그리고 부동(floating) 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터 및 계측 장치 파라미터로, 제 1 패턴화 구조의 광학 계측 모델을 최적화하도록 구성된다. 제 1 실시간 프로파일 추정기는 제 1 광학 모델 옵티마이저 및 제 1 계측 클러스터에 연결된다. 제 1 실시간 프로파일 추정기는 제 1 계측 모델 옵티마이저로부터의 최적화된 광학 계측 모델, 제 1 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호, 및 물질 굴절 파라미터와 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값을 이용하도록 구성된다. 제 1 실시간 프로파일 추정기는 제 1 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일을 포함 하는 출력을 생성하도록 구성된다. 계측 프로세서는 제 1 제조 시스템에 연결된다. 계측 데이터 프로세서는 물질 굴절 파라미터와 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값을 수신, 처리, 저장, 및 전송하도록 구성된다.An apparatus for inspecting a patterning structure formed on a semiconductor wafer using an optical metrology model includes a first manufacturing system and a metrology processor. The first manufacturing system includes a first manufacturing cluster, a first metrology cluster, a first metrology model optimizer, and a first real-time profile estimator. The first fabrication cluster is configured to process the wafer, and the wafer has a first patterning and a first patterning structure, wherein the first patterning structure has a lower film thickness, a critical dimension and a profile. The first metrology cluster comprises one or more optical metrology devices connected to the first fabrication cluster. The first metrology cluster is configured to measure the diffraction signal out of the first patterning and the first un-patterned structure. The first metrology model optimizer is coupled to the first fabrication cluster and the first metrology cluster. The first metrology model optimizer may optimize the optical metrology model of the first patterned structure using one or more measured diffraction signals out of the first patterned structure and with floating profile parameters, material refraction parameters, and metering device parameters . The first real-time profile estimator is coupled to the first optical model optimizer and the first metrology cluster. The first real-time profile estimator includes an optimized optical metrology model from the first metrology model optimizer, a measured diffraction signal deviating from the first patterning structure, and a range of values for at least one parameter from the material refraction parameter and the metrology parameter Lt; / RTI > The first real-time profile estimator is configured to generate an output comprising a lower film thickness, a critical dimension and a profile of the first patterning structure. The metrology processor is connected to the first manufacturing system. The metrology data processor is configured to receive, process, store, and transmit a fixed value that is within a range of values for at least one parameter of material refraction parameters and metrology parameters.

본 발명의 설명을 용이하게 하기 위해서, 본 개념의 적용을 예시하는데 반도체 웨이퍼가 이용될 수 있다. 반복 구조를 갖는 기타 다른 워크피스(work piece)에 방법 및 프로세스가 동일하게 적용된다. 또한, 본 출원에서, 특정하지 않은 경우에는 용어 "구조"는 패턴화 구조를 가리킨다.In order to facilitate the description of the present invention, semiconductor wafers may be used to illustrate the application of this concept. The method and process are equally applied to other workpieces having a repeating structure. Also, in the present application, the term "structure" refers to a patterned structure, unless otherwise specified.

도 1a는 반도체 웨이퍼 상의 구조의 프로파일을 결정하는데 광학 계측(optical metrology)이 이용될 수 있는 전형적인 실시예를 예시하는 구성도이다. 광학 계측 시스템(40)은 웨이퍼(47)의 타깃 구조(59)에 빔(43)을 투사하는 계측 빔 소스(41)를 포함한다. 계측 빔(43)은 타깃 구조(59)를 향해 입사각(θi)으로 투사되고, 회절각(θd)으로 회절된다. 회절 빔(49)은 계측 빔 수광기(51)에 의해 측정된다. 회절 빔 데이터(57)는 프로파일 애플리케이션 서버(53)에 전송된다. 프로파일 애플리케이션 서버(53)는 측정된 회절 빔 데이터(57)를, 타깃 구조의 임계 치수와 해상도의 조합의 변화를 나타내는 모의 회절 빔 데이터의 라이브러리(60)에 대조한다. 한가지 전형적인 실시예에서는 측정된 회절 빔 데이터(57)와 최상으로 정합하는 라이브러리(60) 인스턴스(instance)가 선택된다. 회절 스펙트럼이나 신호 및 연 관된 가상 프로파일의 라이브러리가 본 개념 및 원리를 예시하는데 종종 이용되지만, 본 발명은 회귀(regression), 신경망(neural net), 및 프로파일 추출에 이용되는 유사한 방법들에서와 같이, 모의 회절 신호 및 연관된 세트의 프로파일 파라미터를 포함하는 데이터 공간에 동일하게 적용됨은 물론이다. 선택된 라이브러리(60) 인스턴스의 가상 프로파일 및 연관된 임계 치수는 타깃 구조(59)의 특징의 실제 단면 프로파일 및 임계 치수에 대응하는 것으로 추정된다. 광학 계측 시스템(40)은 회절 빔이나 신호를 측정하기 위해 반사계(reflectometer), 타원계(ellipsometer), 또는 기타 광학 계측 장치를 이용할 수 있다. 광학 계측 시스템은 2005년 9월 13일자 Niu 등에게 허여된 GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL란 제목의 미국특허 제6,913,900호에 기술되어 있으며, 전반적으로 본원에 참고로 반영되어 있다. 라이브러리의 사용을 필요로 하지 않는 광학 계측에서의 본 발명의 다른 전형적인 실시예들을 아래에서 논의한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure Ia is a schematic diagram illustrating an exemplary embodiment in which optical metrology can be used to determine the profile of a structure on a semiconductor wafer. The optical metrology system 40 includes a metrology beam source 41 that projects a beam 43 onto a target structure 59 of the wafer 47. The measurement beam 43 is projected at an incident angle? I toward the target structure 59 and is diffracted at a diffraction angle? D. The diffraction beam 49 is measured by the measurement beam receiver 51. The diffraction beam data 57 is transmitted to the profile application server 53. The profile application server 53 collates the measured diffraction beam data 57 against a library 60 of simulated diffraction beam data that represents a change in the combination of the critical dimension and resolution of the target structure. In one exemplary embodiment, the library 60 instance that best matches the measured diffraction beam data 57 is selected. Although a library of diffraction spectra or signals and associated hypothetical profiles are often used to illustrate this concept and principle, the present invention is applicable to a variety of applications, such as in similar methods used for regression, neural net, The present invention is equally applicable to a data space including a simulated diffraction signal and an associated set of profile parameters. The hypothetical profile and associated critical dimension of the selected library 60 instance is estimated to correspond to the actual cross-sectional profile and critical dimensions of the features of the target structure 59. The optical metrology system 40 may use a reflectometer, an ellipsometer, or other optical metrology device to measure the diffracted beam or signal. The optical metrology system is described in U.S. Patent No. 6,913,900 entitled GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL, issued on September 13, 2005 to Niu et al., Which is incorporated herein by reference in its entirety. Other exemplary embodiments of the present invention in optical metrology that do not require the use of a library are discussed below.

변형예는 기계 학습 시스템(machine learning system; MLS)을 사용하여 모의 회절 신호의 라이브러리를 생성하는 것이다. 모의 회절 신호의 라이브러리를 생성하기에 앞서, MLS는 알려진 입력 및 출력 데이터를 사용하여 트레이닝된다. 하나의 전형적인 실시예에서, 백-프로퍼게이션(back-propagation), RBF(radial basis function), 서포트 벡터(support vector), 커널 회귀(kernel regression) 등과 같은 기계 학습 알고리즘을 이용하는 기계 학습 시스템(MLS)을 사용하여 모의 회절 신호를 생성할 수 있다. 기계 학습 시스템 및 알고리즘의 보다 상세한 설명을 위해서, 1999년 Prentice Hall의 Simon Haykin 저서 "Neural Networks"를 참조하고, 이 는 전반적으로 본원에 참고로 반영되어 있다. 2003년 6월 27일자 출원된 OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNING SYSTEMS이란 제목의 미국특허출원 제10/608,300호를 또한 참조하고, 이는 전반적으로 본원에 참고로 반영되어 있다.A variation is to generate a library of simulated diffraction signals using a machine learning system (MLS). Prior to generating the library of simulated diffraction signals, the MLS is trained using known input and output data. In one exemplary embodiment, a machine learning system (MLS) using machine learning algorithms such as back-propagation, radial basis function, support vector, kernel regression, ) Can be used to generate a simulated diffraction signal. For a more detailed description of machine learning systems and algorithms, see Simon Haykin in "Neural Networks ", 1999, Prentice Hall, which is incorporated herein by reference in its entirety. See also United States Patent Application Serial No. 10 / 608,300 entitled OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFER USING MACHINE LEARNING SYSTEMS filed June 27,2003, which is incorporated herein by reference in its entirety.

용어 "1차원 구조"는 본원에서 1차원으로만 변화되는 프로파일을 갖는 구조를 가리키는 것으로 사용된다. 예를 들면, 도 1b는 1차원(즉, x 방향)으로 변화되는 프로파일을 갖는 주기적 격자를 나타낸다. 도 1b에 나타낸 주기적 격자의 프로파일은 x 방향의 함수에 따라 z 방향으로 변화된다. 그렇지만, 도 1b에 나타낸 주기적 격자의 프로파일은 실질적으로 y 방향으로 균일하거나 연속적인 것으로 추정된다.The term "one-dimensional structure" is used herein to refer to a structure having a profile that changes only in one dimension. For example, Figure IB shows a periodic grating with a profile that changes in one dimension (i.e., x direction). The profile of the periodic grating shown in Fig. 1B changes in the z direction according to the function in the x direction. However, the profile of the periodic grating shown in Fig. 1B is assumed to be substantially uniform or continuous in the y-direction.

용어 "2차원 구조"는 본원에서 적어도 2차원으로 변화되는 프로파일을 갖는 구조를 가리키는 것으로 사용된다. 예를 들면, 도 1c는 2차원(즉, x 방향 및 y 방향)으로 변화되는 프로파일을 갖는 주기적 격자를 나타낸다. 도 1c에 나타낸 주기적 격자의 프로파일은 y 방향으로 변화된다.The term "two-dimensional structure" is used herein to denote a structure having a profile that varies at least two dimensions. For example, FIG. 1C shows a periodic grating with a profile that changes in two dimensions (i.e., x and y directions). The profile of the periodic grating shown in Fig. 1C changes in the y direction.

아래의 도 2a, 2b 및 2c에 대한 논의는 광학 계측 모델링에 대한 2차원 반복 구조의 특징을 설명한다. 도 2a는 2차원 반복 구조의 단위 셀의 전형적인 직교 그리드(orthogonal grid)의 상면도를 나타낸다. 가상의 라인 그리드는 그리드 라인이 주기성 방향을 따라 도시되는 반복 구조의 상면도에 중첩된다. 가상의 라인 그리드는 단위 셀로 칭하는 영역을 형성한다. 단위 셀은 직교 또는 비직교 구성으로 배열될 수 있다. 2차원 반복 구조는 반복 포스트(repeating post), 콘택트 홀, 비 어(via), 아일랜드(island), 또는 단위 셀 내의 2개 이상의 형상의 조합과 같은 특징들을 포함할 수 있다. 더욱이, 이 특징들은 다양한 형상을 가질 수 있고 오목하거나 볼록한 특징 또는 오목하고 볼록한 특징의 조합일 수 있다. 도 2a를 참조하면, 반복 구조(300)는 구멍이 직교식으로 배열된 단위 셀을 포함한다. 단위 셀(302)은 실질적으로 단위 셀(302)의 중앙에 구멍(304)을 주로 포함하여 단위 셀(302)의 내부에 모든 특징 및 구성요소를 포함한다.The discussion of Figures 2a, 2b and 2c below describes the features of a two-dimensional repeating structure for optical metrology modeling. 2A shows a top view of a typical orthogonal grid of a unit cell of a two-dimensional repeating structure. The imaginary line grid is superimposed on the top view of the repeating structure where the grid lines are shown along the periodicity direction. The imaginary line grid forms an area called a unit cell. The unit cells may be arranged in an orthogonal or non-orthogonal configuration. The two-dimensional repeating structure may include features such as a repeating post, a contact hole, a via, an island, or a combination of two or more features within a unit cell. Moreover, these features may have various shapes and may be concave or convex features or combinations of concave and convex features. Referring to FIG. 2A, the repeating structure 300 includes unit cells in which holes are arranged orthogonally. The unit cell 302 includes substantially all the features and components inside the unit cell 302 mainly including the hole 304 at the center of the unit cell 302. [

도 2b는 2차원 반복 구조의 상면도를 나타낸다. 단위 셀(310)은 오목한 타원형 구멍을 포함한다. 도 2b는 치수가 구멍의 바닥까지 점차로 더 작아지는 타원형 구멍을 포함하는 특징(320)을 갖는 단위 셀(310)을 나타낸다. 구조를 특징화하는데 이용되는 프로파일 파라미터는 X 피치(312) 및 Y 피치(314)를 포함한다. 게다가, 특징(320)의 정상을 나타내는 타원(316)의 주축 및 특징(320)의 바닥을 나타내는 타원(318)의 주축은 특징(320)을 특징화하는데 이용될 수 있다. 더욱이, 특징의 정상과 바닥 사이의 중간 주축은 또한 정상, 중간, 또는 바닥 타원의 임의 부축(도시되지 않음)만큼 잘 이용될 수 있다.2B shows a top view of a two-dimensional repeating structure. The unit cell 310 includes concave elliptical holes. Figure 2b shows a unit cell 310 having a feature 320 that includes an elliptical hole whose dimension gradually becomes smaller to the bottom of the hole. The profile parameters used to characterize the structure include an X pitch 312 and a Y pitch 314. In addition, the major axis of the ellipse 316, which represents the top of the feature 320, and the major axis of the ellipse 318, which represents the bottom of the feature 320, may be used to characterize the feature 320. Moreover, the intermediate spindle between the top and bottom of the feature can also be used as well as any minor axis (not shown) of normal, middle, or bottom ellipse.

도 2c는 2차원 반복 구조의 상면도를 특징화하는 전형적인 기법을 나타내는 도면이다. 반복 구조의 단위 셀(330)은 특징(332), 즉 위에서 본 경우 호두 형상의 아일랜드이다. 한가지 모델링 방법은 변수 또는 타원과 다각형의 조합을 갖는 특징(332)에 근접하는 것을 포함한다. 특징(322)의 상면 형상의 변화성을 분석한 후, 2개의 타원, 즉 Ellipsoid 1과 Ellipsoid 2, 및 2개의 다각형, 즉 Polygon 1과 Polygon 2가 특징(332)을 완전히 특징화하는 것으로 밝혀진 것이 결정되었음을 또 한 가정한다. 다음으로, 2개의 타원과 2개의 다각형을 특징화하는데 필요한 파라미터는 다음과 같은 9개의 파라미터를 포함한다: Ellipsoid 1에 대하여 T1 및 T2; Polygon 1에 대하여 T3, T4 및 θ1; Polygon 2에 대하여 T4, T5 및 θ2; Ellipsoid 2에 대하여 T6 및 T7. 다른 많은 조합의 형상들이 단위 셀(330) 내의 특징(332)의 상면을 특징화하는데 이용될 수 있다. 2차원 반복 구조의 모델링의 상세한 설명에 대해서는, 2004년 4월 27일자 Vuong 등이 출원한 OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPETITIVE STRUCTURES란 제목의 미국특허출원 제11/061,303호를 참조하고, 이는 전반적으로 본원에 참고로 반영되어 있다.2C is a diagram illustrating an exemplary technique for characterizing a top view of a two-dimensional repeating structure. The repeating unit cell 330 is feature 332, a walnut shaped island viewed from above. One modeling method involves approximating a feature or feature 332 having a combination of ellipses and polygons. After analyzing the topographic variation of feature 322, it has been found that two ellipses, Ellipsoid 1 and Ellipsoid 2, and two polygons, Polygon 1 and Polygon 2, fully characterize feature 332 Another assumption is made. Next, the parameters required to characterize two ellipses and two polygons include the following nine parameters: T1 and T2 for Ellipsoid 1; About Polygon 1 T3, T4, and θ 1; About Polygon 2 T4, T5, and θ 2; T6 and T7 for Ellipsoid 2. Many other combinations of shapes may be used to characterize the top surface of feature 332 in unit cell 330. [ For a detailed description of the modeling of a two-dimensional repeating structure, see U.S. Patent Application No. 11 / 061,303, entitled OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPEAT STRUCTURES, filed April 27, 2004 by Vuong et al., Which is incorporated herein by reference in its entirety .

도 3은 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴화 구조를 검사하기 위한 전형적인 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 단계 400에서, 패턴화 구조의 광학 계측 모델이 생성된다. 광학 계측 모델은 패턴화 구조의 프로파일을 특징화하는 파라미터(즉, 프로파일 파라미터), 구조의 층에 사용되는 물질 굴절에 관련된 파라미터(즉, 물질 굴절 파라미터), 및 반복 구조에 대한 조명 빔의 계측 장치 및 각도 설정에 관련된 파라미터(즉, 계측 장치 파라미터)를 포함한다.3 is a typical flow chart for inspecting the patterning structure formed on a semiconductor wafer. Referring to FIG. 3, in step 400, an optical metrology model of the patterned structure is created. The optical metrology model includes parameters (i. E., Profile parameters) that characterize the profile of the patterned structure, material refraction related parameters (i. E., Material refraction parameters) used in the layers of the structure And parameters related to angle setting (i.e., measurement device parameters).

위에서 언급한 바와 같이, 프로파일 파라미터는 높이, 폭, 측벽각, 및 톱 라운딩(top-rounding), T-토핑(T-topping), 푸팅(footing) 등과 같은 프로파일 특징의 특징화를 포함할 수 있다. 또한 언급한 바와 같이, 반복 구조에 대한 프로파일 파라미터는 단위 셀의 X 피치와 Y 피치, 구멍이나 아일랜드 등의 상면 형상을 특징화하는데 이용되는 타원의 주축과 부축 및 다각형의 치수를 포함할 수 있다.As mentioned above, profile parameters may include height, width, sidewall angle, and characterization of profile features such as top-rounding, T-topping, footing, . As also noted, the profile parameters for the repeating structure may include the dimensions of the major and minor axes and polygons of the ellipse used to characterize the X pitch and Y pitch of the unit cell, top surface shape such as holes or islands.

계속해서 도 3을 참조하면, 물질 굴절 파라미터는 다음의 방정식에서 나타낸 바와 같이 굴절률 N 파라미터 및 소멸 계수 K 파라미터를 포함한다:3, the material refraction parameter includes a refractive index N parameter and an extinction coefficient K parameter as shown in the following equation:

Figure 112007054605269-pat00001
Figure 112007054605269-pat00001

식 중, λ는 파장, α는 물질에 대한 굴절률 상수, b는 물질에 대한 소멸 계수 상수이다. 부동(floating)의 N 및 K 대신에, 상수 a 및 b가 광학 계측 모델에서 부동될 수 있다.Where? Is the wavelength,? Is the refractive index constant for the material, and b is the extinction coefficient constant for the material. Instead of floating N and K, the constants a and b can be floated in the optical metrology model.

단계 402에서, 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 계측 장치 파라미터의 범위가 한정된다. 일례에서, 물질 굴절 파라미터(예컨대, N 및 K 파라미터) 및 계측 장치 파라미터(예컨대, 반복 구조의 주기성의 방향에 대한 입사 빔의 입사각 및 방위각)가 한정된다. 위에서 지적한 바와 같이, 상수 a 및 b는 N 및 K 파라미터에 사용될 수 있다.In step 402, a range of profile parameters, material refraction parameters, and metering device parameters is defined. In one example, material refraction parameters (e.g., N and K parameters) and metrology device parameters (e.g., the angle of incidence and azimuth of the incident beam relative to the direction of the periodicity of the repeating structure) are defined. As indicated above, the constants a and b can be used for the N and K parameters.

단계 404에서, 측정된 회절 신호가 얻어지고, 여기서 측정된 회절 신호는 광학 계측 장치를 사용하여 패턴화 구조에서 벗어나 측정되었다. 일례에서, 측정된 회절 신호를 얻기 위해 특정 광학 계측 장치가 선택되어 사용될 수 있다. 광학 계측 장치는 반사계, 타원계, 하이브리드 반사계/타원계 등일 수 있다.In step 404, a measured diffraction signal is obtained, wherein the diffraction signal measured is measured off the patterned structure using an optical measuring instrument. In one example, a specific optical metrology device may be selected and used to obtain the measured diffraction signal. The optical measuring apparatus may be a reflection system, an elliptic system, a hybrid reflection system / an elliptic system, or the like.

단계 406에서, 광학 계측 모델은 측정된 회절 신호와, 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터 및 계측 장치 파라미터의 범위를 이용하여 최적화된다. 예를 들면, 초기의 광학 계측 모델이 한정될 수 있다. 하나 이상의 모의 회절 신호가 단계 402에서 한정된 범위 내의 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 계측 장치 파라미터에 대한 값을 사용하여 초기의 광학 계측 모델에 대하여 생성될 수 있다. 하나 이상의 모의 회절 신호는 측정된 회절 신호에 비교될 수 있다. 이 비교의 결과는 비용 함수(cost function), GOF(goodness of fit) 등과 같은 하나 이상의 종료 기준(termination criteria)을 사용하여 평가될 수 있다. 하나 이상의 종료 기준이 만족되지 않으면, 초기의 광학 계측 모델은 개량된 광학 계측 모델을 생성하도록 변경될 수 있다. 하나 이상의 회절 신호를 생성하여 그 하나 이상의 회절 신호를 측정된 회절 신호와 비교하는 프로세스가 반복될 수 있다. 이 광학 계측 모델 변경 프로세스는 하나 이상의 종료 기준이 최적화된 계측 모델을 얻는데 만족될 때까지 반복될 수 있다. 계측 모델 최적화의 상세한 설명에 대해서는, 2002년 6월 27일자 Vuong 등이 출원한 OPTIMIZATION MODEL AND PARAMETER SELECTION FOR OPTICAL METROLOGY란 제목의 미국특허출원 일련번호 제10/206,491호; 2004년 9월 21일자 Vuong가 출원한 OPTICAL METROLOGY MODEL OPTIMIZATION BASED ON GOALS란 제목의 미국특허출원 제10/946,729호; 및 2004년 4월 27일자 Vuong 등이 출원한 OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPETITIVE STRUCTURES란 제목의 미국특허출원 일련번호 제11/061,303호를 참조하고, 이들 모두는 전반적으로 본원에 참고로 반영되어 있다.In step 406, the optical metrology model is optimized using the measured diffraction signal and a range of profile parameters, material refraction parameters, and metering device parameters. For example, an initial optical metrology model may be limited. One or more simulated diffraction signals may be generated for the initial optical metrology model using values for the profile parameters, material refraction parameters, metering device parameters within a defined range at step 402. One or more simulated diffraction signals may be compared to the measured diffraction signal. The result of this comparison can be evaluated using one or more termination criteria such as a cost function, a goodness of fit (GOF), and the like. If more than one termination criterion is not satisfied, the initial optical metrology model may be modified to produce an improved optical metrology model. The process of generating one or more diffraction signals and comparing the one or more diffraction signals with the measured diffraction signal may be repeated. This optical metrology model change process can be repeated until one or more termination criteria is met to obtain an optimized metrology model. For a detailed description of metrology model optimization, see U.S. Patent Application Serial No. 10 / 206,491 entitled OPTIMIZATION MODEL AND PARAMETER SELECTION FOR OPTICAL METROLOGY filed by Vuong et al. On Jun. 27, 2002; U.S. Patent Application No. 10 / 946,729 entitled OPTICAL METROLOGY MODEL OPTIMIZATION BASED ON GOALS, filed September 21, 2004; And U.S. Patent Application Serial No. 11 / 061,303, entitled OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPEAT STRUCTURES, filed April 27, 2004 by Vuong et al., All of which are incorporated herein by reference in their entirety.

단계 408에서, 물질 굴절 파라미터 및 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대해서, 적어도 하나의 파라미터는 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값으로 설정된다. 도 4a 및 도 4b는 단계 408에서 고정값으로서 사용될 수 있는 광학 계측 모델의 파라미터의 값을 얻기 위한 기법의 전형적인 흐름도이다.At step 408, for at least one parameter among the material refraction parameter and the measuring device parameter, at least one parameter is set to a fixed value that is within a range of values for at least one parameter. Figures 4A and 4B are exemplary flow charts of techniques for obtaining the values of the parameters of the optical metrology model that can be used as fixed values in step 408.

도 4a는 N 및 K 파라미터의 값을 얻기 위한 기법의 전형적인 흐름도이다. 단계 500에서, 상수 a 및 b를 포함하여 N 및 K 파라미터는 동일한 물질, 동일한 레시피의 이전 실행 및 공개물 또는 핸드북으로부터의 이력값을 사용하여 이전 웨이퍼 구조로부터의 유사한 데이터와 같은 실험적 데이터로부터 얻어진다. 단계 510에서, 상수 a 및 b를 포함하여 N 및 K 파라미터는 에칭 또는 트랙 통합 제조 설비 등의 제조 설비와 통합된 광학 계측 장치를 사용한 측정치로부터 얻어진다. 단계 520에서, 상수 a 및 b를 포함하여 N 및 K 파라미터는 오프라인 광학 계측 장치를 사용하여 얻어진다.4A is a typical flow chart of a technique for obtaining the values of the N and K parameters. In step 500, the N and K parameters, including the constants a and b, are obtained from experimental data, such as similar data from previous wafer structures, using the same material, previous runs and publications of the same recipe or history values from the handbook . In step 510, the N and K parameters, including constants a and b, are obtained from measurements using an optical metrology device integrated with the fabrication facility, such as an etch or track integrated fabrication facility. In step 520, the N and K parameters, including constants a and b, are obtained using an off-line optical metrology apparatus.

일 실시예에서, 단계 520에서 측정된 위치는 패턴화 구조에 인접한 비패턴화 영역이다. 또 다른 실시예에서, 측정된 위치는 패턴화 구조에 인접하지 않고 동일한 웨이퍼의 테스트 영역에 또는 테스트 웨이퍼의 영역에 존재할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하나의 위치가 웨이퍼마다 또는 로트마다 측정되고, 얻어진 상수 a 및 b는 동일한 웨이퍼에, 전체 웨이퍼 로트에, 또는 전체 프로세스 이행에 사용된다. 이와 다르게, 층의 두께와 상수 a 및 b의 이전의 상관 관계는 일단 층의 두께가 결정되면 상수 a 및 b의 값을 얻는데 사용될 수 있다.In one embodiment, the position measured in step 520 is an unpatterned area adjacent to the patterned structure. In yet another embodiment, the measured position may be in a test area of the same wafer or in an area of the test wafer, not adjacent to the patterned structure. In another embodiment, one position is measured for each wafer or lot, and the obtained constants a and b are used for the same wafer, for the entire wafer lot, or for the entire process transfer. Alternatively, the previous correlation of the thickness of the layer with the constants a and b can be used to obtain the values of the constants a and b once the thickness of the layer is determined.

도 4a를 참조하면, 단계 540에서, 다양한 소스로부터 얻어지고 다양한 기법을 이용하는 물질 데이터는 패턴화 구조의 프로파일 결정의 이용에 처리된다. 예를 들면, 상수 a 및 b를 결정하는데 몇 가지 측정이 이루어지는 경우, 통계 평균이 계산될 수 있다.Referring to FIG. 4A, in step 540, material data obtained from various sources and using various techniques are processed to utilize the profile determination of the patterning structure. For example, if several measurements are made to determine the constants a and b, a statistical average can be calculated.

도 4b는 계측 장치 파라미터에 대한 값을 얻기 위한 흐름도이다. 일 실시예에서, 단계 600에서, 선택된 계측 장치에 기초하여, 조명 빔의 입사각은 계측 장치가 가변 입사각을 갖는 경우 벤더 스펙(vendor specification)으로부터 또는 애플리케이션에 사용되는 설정으로부터 얻어진다. 마찬가지로, 단계 610에서, 방위각은 선택된 광학 계측 장치 및 웨이퍼 구조 애플리케이션에 기초하여 결정될 수 있다. 단계 640에서, 광학 계측용 프로세스 장치의 스펙 및 설정 데이터가 처리된다. 선택된 계측 장치에 따라 수직 입사를 갖는 반사계 또는 고정각의 입사를 갖는 타원계가 주어지면, 수직 입사 또는 고정각은 광학 계측 모델에 요구되는 포맷으로 변환된다. 계측 장치의 방위각이 광학 계측 모델에 요구되는 포맷으로 또한 변환되는 경우에도 마찬가지이다.4B is a flow chart for obtaining values for the metering device parameters. In one embodiment, at step 600, based on the selected metrology device, the angle of incidence of the illumination beam is obtained from a vendor specification or from a setting used for an application if the metrology apparatus has a variable angle of incidence. Likewise, in step 610, the azimuth can be determined based on the selected optical metrology apparatus and wafer structure application. In step 640, the specifications and setting data of the process apparatus for optical metrology are processed. Given a reflective system with vertical incidence or an elliptical system with incidence of a fixed angle depending on the selected measuring device, the vertical incidence or fixed angle is converted to the format required by the optical metrology model. The same is true when the azimuth angle of the measuring apparatus is also converted into a format required for the optical measurement model.

도 3을 참조하면, 단계 410에서, 패턴화 구조의 프로파일은 단계 408에서 최적화된 광학 계측 모델 및 고정값을 사용하여 결정될 수 있다. 특히, 패턴화 구조의 적어도 하나의 프로파일 파라미터는 단계 408에서 최적화된 광학 계측 모델 및 고정값을 사용하여 결정된다. 이 적어도 하나의 프로파일 파라미터는 회귀 프로세스(regression process) 또는 라이브러리 기반 프로세스를 사용하여 결정될 수 있다.Referring to FIG. 3, in step 410, the profile of the patterning structure may be determined using the optical metrology model and the fixed value optimized in step 408. In particular, at least one profile parameter of the patterned structure is determined using the optimized optical metrology model and the fixed value in step 408. The at least one profile parameter may be determined using a regression process or a library based process.

상술한 바와 같이, 회귀 프로세스에서, 패턴화 구조에서 벗어나서 측정된 측정 회절 신호는 모의 회절 신호와 비교되는데, 이 모의 회절 신호는 측정된 회절 신호에 비교해서 가장 가까운 정합 모의 회절 신호를 생성하는 프로파일 파라미터의 세트에 대한 수렴값을 얻기 위해 프로파일 파라미터의 세트에 기초하여 반복적으로 생성된다. 회귀 기반 프로세스의 보다 상세한 설명에 대해서는, 2004년 8월 31일자 METHOD AND SYSTEM OF DYNAMIC LEARNING THROUGH A REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATION PROCESS란 제목의 미국특허 제6,785,638호를 참조하고, 이는 전반적으로 본원에 참고로 반영되어 있다.As described above, in a regression process, a measured diffraction signal measured off of the patterned structure is compared to a simulated diffraction signal, which is a profile parameter that produces the closest matching simulated diffraction signal as compared to the measured diffraction signal Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > set of profile parameters to obtain a convergence value for the set of profile parameters. For a more detailed description of the regression-based process, see U.S. Patent No. 6,785,638 entitled METHOD AND SYSTEM OF DYNAMIC LEARNING THROUGH REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATION PROCESS, dated August 31, 2004, which is incorporated herein by reference in its entirety .

라이브러리 기반 프로세스에서, 광학 계측 데이터 스토어(store)는 최적화된 계측 모델을 사용하여 생성된다. 광학 계측 데이터 스토어는 모의 회절 신호 및 프로파일 파라미터의 대응 세트의 쌍을 갖는다. 모의 회절 신호 및 프로파일 파라미터의 대응 세트의 라이브러리와 같은 광학 계측 데이터의 생성에 관한 상세한 설명은 2005년 9월 13일자 Niu 등에게 허여된 GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL이란 제목의 미국특허 제6,913,900호에 기술되고, 이는 전반적으로 본원에 참고로 반영되어 있다.In a library-based process, an optical metrology data store is created using an optimized metrology model. The optical metrology data store has a pair of corresponding sets of simulated diffraction signals and profile parameters. A detailed description of the generation of optical metrology data, such as a library of corresponding sets of simulated diffraction signals and profile parameters, can be found in US Patent 6,913,900, titled " GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL "Quot;, which is incorporated herein by reference in its entirety.

일 실시예에서, 패턴화 구조의 프로파일은 단계 408에서 고정값 내에 있는, 계측 데이터 스토어의 서브셋 및 측정된 회절 신호를 사용하여 결정된다. 예를 들면, N 및 K 파라미터의 a 및 b 상수값이 단계 408에서 고정되면, 사용되는 광학 계측 데이터 스토어의 부분은 고정값 a 및 b에 대응하는 프로파일 파라미터의 세트 및 모의 회절 신호이다.In one embodiment, the profile of the patterned structure is determined using a subset of the metrology data store and a measured diffraction signal that are within a fixed value at step 408. For example, if the a and b constant values of the N and K parameters are fixed at step 408, the portion of the optical metrology data store used is a set of profile parameters and simulated diffraction signals corresponding to fixed values a and b.

또 다른 실시예에서, 패턴화 구조의 프로파일은 측정된 회절 신호 및 전체 광학 계측 데이터 스토어를 사용하여, 즉 전체 데이터 공간을 탐색하여 결정된다. 예를 들면, 패턴화 구조의 프로파일은 측정된 회절 신호 및 전체 계측 데이터를 사용하여, 즉 최상의 정합 모의 회절 신호를 탐색하면서 a 및 b 상수를 부동시켜 결정된다.In yet another embodiment, the profile of the patterned structure is determined using the measured diffraction signal and the entire optical metrology data store, i. E. By searching the entire data space. For example, the profile of the patterned structure is determined by using the measured diffraction signal and the total measurement data, i.e., floating the a and b constants while searching for the best matching diffraction signal.

도 5는 실시간 프로파일 추정기의 전형적인 구성도이다. 제 1 제조 클러스터(916)는 계측 클러스터(912)에 연결된다. 제 1 제조 클러스터(916)는 포토리소그래피, 에칭, 열처리 시스템, 금속화, 주입, 화학적 기상 증착(CVD), 화학적 기계 연마(CMP), 또는 기타 다른 제조 유닛 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제 1 제조 클러스터(916)는 하나 이상의 프로세스 단계를 통해서 웨이퍼(도시되지 않음)를 처리한다. 각 프로세스 단계 이후, 웨이퍼는 계측 클러스터(912)에서 측정될 수 있다. 계측 클러스터(912)는 반사계, 타원계, 하이브리드 반사계/타원계, 스캐닝 전자 마이크로스코프, 센서 등과 같은 인라인 또는 오프라인 세트의 계측 장치일 수 있다.5 is a typical configuration diagram of a real-time profile estimator. The first fabrication cluster 916 is connected to the metrology cluster 912. The first fabrication cluster 916 can include one or more of photolithography, etching, thermal processing systems, metallization, implantation, chemical vapor deposition (CVD), chemical mechanical polishing (CMP) The first fabrication cluster 916 processes wafers (not shown) through one or more process steps. After each process step, the wafer can be measured in the metrology cluster 912. The metrology cluster 912 may be an in-line or off-line set of metrology devices such as a reflectometer, an ellipsometer, a hybrid reflectometer / ellipsometer, a scanning electronic microscope, a sensor,

웨이퍼 구조를 측정한 후, 계측 클러스터(912)는 회절 신호(811)를 모델 옵티마이저(904)에 전송한다. 계측 모델 옵티마이저(904)는 제조 레시피 입력 정보와 최적화 파라미터(803), 계측 데이터 스토어(914)로부터의 이전의 실험적 구조 프로파일 데이터(809) 및 계측 클러스터(912)로부터의 측정된 회절 신호(811)를 사용하여, 측정된 구조의 광학 계측 모델을 생성 및 최적화한다. 레시피 데이터(recipe data)(803)는 적층 상태의 패턴화 및 비패턴화 구조의 층에 물질을 포함한다. 최적 화 파라미터(803)는 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 및 광학 계측 모델에서 부동되는 계측 장치 파라미터를 포함한다. 모델 옵티마이저(904)는 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호(811), 레시피 데이터와 최적화 파라미터(803), 계측 데이터 스토어(914)로부터의 실험적 데이터(809)에 기초해 광학 계측 모델을 최적화하여, 실시간 프로파일 추정기(918)에 전송되는 최적화된 광학 계측 모델(815)을 생성한다.After measuring the wafer structure, the metrology cluster 912 transmits the diffraction signal 811 to the model optimizer 904. The metrology model optimizer 904 includes the manufacturing recipe input information and the optimization parameter 803, previous experimental structural profile data 809 from the metrology data store 914 and the measured diffraction signal 811 from the metrology cluster 912 ) Is used to generate and optimize the optical metrology model of the measured structure. Recipe data 803 includes material in layers of the patterned and non-patterned structures in the laminated state. The optimization parameter 803 includes profile parameters, material refraction parameters, and metering device parameters that are floating in the optical metrology model. The model optimizer 904 optimizes the optical metrology model based on the measured diffraction signal 811 deviating from the patterned structure, the recipe data and optimization parameters 803, and the experimental data 809 from the metrology data store 914 And generates an optimized optical metrology model 815 that is transmitted to the real-time profile estimator 918.

도 5를 참조하면, 실시간 프로파일 추정기(918)는 패턴화 구조 프로파일, 임계 치수 및 하부 두께(843)를 결정하기 위해서 최적화된 광학 계측 모델(815), 측정된 회절 신호(817), 및 실험적 계측 데이터(805)를 이용한다. 실험적 계측 데이터(805)는 고정된 프로파일 파라미터(피치(pitch) 등), N 및 K 파라미터(상수 a 및 b 등), 및/또는 계측 장치 파라미터(입사각 및/또는 방위각 등)를 포함할 수 있다. 또한 실시간 프로파일 추정기(918)의 출력은 선택적으로, 데이터(841)로서 제 1 제조 클러스터(916)에, 데이터(827)로서 기억용 계측 데이터 스토어(914)에, 그리고 데이터(845)로서 제 2 제조 클러스터(930)에 전송된다.5, the real-time profile estimator 918 includes an optical metrology model 815 optimized for determining the patterned structural profile, critical dimension and bottom thickness 843, measured diffraction signal 817, Data 805 is used. The experimental metrology data 805 may include fixed profile parameters (such as pitch), N and K parameters (such as constants a and b), and / or metering device parameters (such as angle of incidence and / or azimuth) . The output of the real-time profile estimator 918 may also optionally be stored in the first manufacturing cluster 916 as data 841, in the memory metrology data store 914 as data 827, And transferred to the manufacturing cluster 930.

제 1 제조 클러스터(916)에 전송된 데이터(841)는 하부 막 두께, CD, 및/또는 패턴화 구조의 하나 이상의 프로파일 파라미터의 값을 포함할 수 있다. 하부 막 두께, CD, 및/또는 패턴화 구조의 하나 이상의 프로파일 파라미터의 값은 제 1 제조 클러스터가 포토리소그래피 제조 클러스터를 위한 포커스 및 도우즈(dose) 또는 이온 주입 제조 클러스터를 위한 도펀트 농도와 같은 하나 이상의 프로세스 파라미터를 선택하는데 사용될 수 있다. 제 1 제조 클러스터(930)에 전송된 데이터(845)는 에칭 제조 클러스터에서의 에천트 농도 또는 증착 클러스터에서의 증착 시간을 선택하는데 사용될 수 있는 패턴화 구조 CD를 포함할 수 있다. 계측 데이터 스토어에 전송된 데이터(827)는 다른 애플리케이션을 위한 검색을 용이하게 하기 위해 웨이퍼 식별 정보(ID), 로트(lot) ID, 레시피 및 패턴화 구조 ID 등의 식별 정보와 함께 하부 막 두께, CD, 및/또는 패턴화 구조의 프로파일 파라미터의 값을 포함한다.The data 841 transferred to the first fabrication cluster 916 may include values of one or more profile parameters of the underlying film thickness, CD, and / or patterned structure. The values of the one or more profile parameters of the underlying film thickness, CD, and / or patterned structure may be selected such that the first manufacturing cluster has a focus and dose for the photolithographic manufacturing cluster, or a dopant concentration for the ion- Can be used to select the above process parameters. The data 845 sent to the first fabrication cluster 930 may include a patterning structure CD that may be used to select the etchant concentration in the etch fabrication cluster or the deposition time in the deposition clusters. The data 827 transmitted to the metrology data store may include identification information such as wafer identification information (ID), lot ID, recipe, and patterning structure ID to facilitate searching for other applications, CD, and / or the profile parameter of the patterned structure.

도 5를 참조하면, 상술한 바와 같이, 계측 데이터 스토어(914)는 계측 데이터를 구성 및 인덱싱하기 위한 수단으로서 웨이퍼 ID, 로트 ID, 레시피 및 패턴화 구조 ID 등의 식별 정보를 이용할 수 있다. 계측 클러스터(912)로부터의 데이터(813)는 웨이퍼, 로트, 레시피, 장소 또는 웨이퍼 위치에 대한 식별 정보와 연관된 측정된 회절 신호, 및 패턴화 구조 또는 비패턴화 구조를 포함한다. 계측 모델 옵티마이저(904)로부터의 데이터(809)는 패턴화 구조 프로파일과 연관된 변수, 계측 장치 유형 및 연관 변수, 그리고 모델링에서 부동되는 변수 및 모델링에서 고정되는 변수 값에 이용된 범위를 포함한다. 상술한 바와 같이, 실험적 계측 데이터(805)는 고정된 프로파일 파라미터(피치 등), N 및 K 파라미터(상수 a 및 b 등), 및/또는 계측 장치 파라미터(입사각 및/또는 방위각 등)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, as described above, the measurement data store 914 can use identification information such as wafer ID, lot ID, recipe, and patterned structure ID as means for constructing and indexing measurement data. Data 813 from metrology cluster 912 includes a measured diffraction signal associated with identification information for a wafer, lot, recipe, place or wafer location, and a patterned or non-patterned structure. The data 809 from the metrology model optimizer 904 includes the variables associated with the patterning structure profile, the metering device type and associated variables, and the variables used in the variables that are floating in the modeling and fixed in the modeling. Experimental measurement data 805 may include fixed profile parameters such as pitch, N and K parameters (such as constants a and b), and / or metering device parameters (such as angle of incidence and / or azimuth) .

도 6은 측정된 회절 신호에 대응하는 프로파일을 결정하기 위해 프로파일 서버를 생성 및 이용하는 전형적인 구성도이다. 도 6은 두 가지를 제외하고는 도 5와 동일하다. 첫째로는, 도 6에서의 모델 옵티마이저(904)는 계측 모델을 최적화하는 것에 부가하여 2개의 데이터 세트 중 하나 또는 2개 모두를 생성할 수 있다는 것이다. 제 1 데이터 세트는 프로파일 파라미터의 대응하는 세트와 모의 회절 신호의 쌍의 라이브러리이다. 제 2 데이터 세트는 상술한 제 1 데이터 세트의 라이브러리의 서브 세트로 트레이닝될 수 있는 트레이닝된 기계 학습 시스템(MLS: machine learning system)이다. 제 1 및/또는 제 2 데이터 세트(819)는 계측 데이터 스토어(914)에 기억된다. 두 번째로는, 도 5에서의 실시간 프로파일 추정기(918)가 도 6에서는 프로파일 서버(920)로 대체되었다는 것이다. 프로파일 서버(920)는 계측 모델 옵티마이저(904)로부터 입수 가능한 라이브러리 데이터 세트 또는 트레이닝된 MLS 데이터 세트 중 어느 것이든 사용할 수 있다. 이와 다르게, 프로파일 서버(920)는 계측 데이터 스토어(914)의 기억된 데이터 세트를 액세스할 수 있다. 프로파일 서버(920)는 하부 막 두께, CD, 및 패턴화 구조(843)의 프로파일 파라미터를 결정하기 위해 계측 클러스터(912)로부터의 측정된 회절 신호(817), 라이브러리, 또는 계측 데이터 스토어(914)로부터의 트레이닝된 MLS를 사용한다. 더욱이, 프로파일 서버(920)는 측정된 회절 신호(817)와의 최상의 정합을 찾는데 사용되는 트레이닝된 MLS 또는 라이브러리의 경계를 설정하기 위해, 고정된 프로파일 파라미터(피치 등), N 및 K 파라미터(상수 a 및 b 등), 및/또는 계측 장치 파라미터(입사각 및/또는 방위각 등)를 포함하는 실험적 계측 데이터(805)를 사용할 수 있다.Figure 6 is a typical configuration diagram for creating and using a profile server to determine a profile corresponding to a measured diffraction signal. Fig. 6 is the same as Fig. 5 except for two. First, the model optimizer 904 in Fig. 6 can generate one or both of two data sets in addition to optimizing the metrology model. The first data set is a library of pairs of mapped diffraction signals and a corresponding set of profile parameters. The second data set is a trained machine learning system (MLS) that can be trained as a subset of the library of the first data set described above. The first and / or second data set 819 is stored in the metrology data store 914. Second, the real-time profile estimator 918 in FIG. 5 has been replaced with the profile server 920 in FIG. The profile server 920 may use either a library data set or a training MLS data set available from the metrology model optimizer 904. Alternatively, the profile server 920 may access the stored data set of the metrology data store 914. The profile server 920 may compare the measured diffraction signal 817, library, or metrology data store 914 from the metrology cluster 912 to determine the underlying film thickness, CD, and profile parameters of the patterning structure 843, RTI ID = 0.0 > MLS < / RTI > Moreover, the profile server 920 may use fixed profile parameters (such as pitch), N and K parameters (such as a constant a (e.g., pitch a), etc.) to set the boundaries of the trained MLS or library used to find the best match to the measured diffraction signal 817. [ And / or the like), and / or metrology instrument parameters (such as incident angle and / or azimuth angle).

도 7은 패턴화 구조의 프로파일 파라미터를 결정하기 위해 계측 프로세서 및 계측 데이터 스토어와 2개 이상의 제조 시스템을 연결하기 위한 전형적인 구성도이다. 제 1 제조 시스템(940)은 모델 옵티마이저(942), 실시간 프로파일 추정기(944), 프로파일 서버(946), 제조 클러스터(948), 및 계측 클러스터(950)를 포함한다. 제 1 제조 시스템(940)은 계측 프로세서(1010)에 연결된다. 계측 프로세 서(1010)는 계측 데이터 소스(1000), 계측 데이터 스토어(1040), 제조 호스트 프로세서(1020), 및 프로세스 시뮬레이터(1050)에 연결된다.FIG. 7 is a typical schematic diagram for connecting two or more manufacturing systems with a metrology processor and metrology data store to determine profile parameters of a patterned structure. FIG. The first manufacturing system 940 includes a model optimizer 942, a real time profile estimator 944, a profile server 946, a manufacturing cluster 948, and a metrology cluster 950. The first manufacturing system 940 is coupled to the metrology processor 1010. The metrology processor 1010 is coupled to the metrology data source 1000, metrology data store 1040, manufacturing host processor 1020, and process simulator 1050.

도 7을 참조하면, 제 1 제조 시스템(940)의 구성, 즉 모델 옵티마이저(942), 실시간 프로파일 추정기(944), 프로파일 서버(946), 제조 클러스터(948) 및 계측 클러스터(950)가 도 5 및 도 6에 개시된 대응하는 장치와 동일한 기능을 각각 수행하도록 구성된다. 계측 프로세서(1010)는 오프라인 또는 원격의 계측 데이터 소스(1000)로부터 계측 데이터(864)를 수신한다. 오프라인 계측 데이터 소스(1000)는 반사계(reflectometer), 타원계(ellipsometer), SEM 등의, 제조 위치에서의 계측 장치들의 오프라인 클러스터일 수 있다. 원격의 계측 데이터 소스(1000)는 애플리케이션을 위해 계측 데이터를 제공하는 웹사이트, 원격 데이터 서버 또는 원격 프로세서를 포함할 수 있다. 제 1 제조 시스템(940)으로부터 계측 프로세서(1010)로의 데이터(860)는 구조 프로파일 파라미터를 결정하기 위해, 생성된 데이터 스토어와 최적화된 계측 모델의 프로파일 파라미터 범위를 포함할 수 있다. 데이터 스토어(1040)는 프로파일 파라미터의 대응하는 세트와 모의 회절 신호의 쌍의 라이브러리 또는 입력된 측정 회절 신호에 대한 프로파일 파라미터의 세트를 생성할 수 있는 트레이닝된 MLS 시스템을 포함할 수 있다. 데이터 스토어(1040)로부터 계측 프로세서(1010)로의 데이터(870)는 모의 회절 신호 및/또는 프로파일 파라미터의 세트를 포함한다. 계측 프로세서(1010)로부터 제 1 계측 시스템(940)으로의 데이터(860)는 계측 데이터 스토어(1040)에서의 트레이닝된 MLS 스토어 또는 라이브러리에서 검색될 데이터 공간의 부분을 지정하기 위해서 프로파일 파라미터, 물질 굴 절 파라미터 및 계측 장치 파라미터의 값을 포함한다. 계측 프로세서(1010)에 대하여 제 2 제조 시스템(970)으로 및 이로부터 전송된 데이터(862)는 제 1 제조 시스템(940)으로 및 이로부터 전송된 데이터(860)와 동일하다.7, the configuration of the first manufacturing system 940, i.e., the model optimizer 942, the real-time profile estimator 944, the profile server 946, the manufacturing cluster 948 and the metering cluster 950, 5 and the corresponding device disclosed in Fig. 6, respectively. The metrology processor 1010 receives metrology data 864 from an off-line or remote metrology data source 1000. The offline measurement data source 1000 may be an offline cluster of metrology devices at a manufacturing location, such as a reflectometer, ellipsometer, SEM, and the like. The remote instrumentation data source 1000 may include a website, a remote data server, or a remote processor that provides instrumentation data for the application. The data 860 from the first manufacturing system 940 to the metrology processor 1010 may include a profile parameter range of the generated metrology model and the generated datastore to determine the structural profile parameters. The data store 1040 can include a trained MLS system that is capable of generating a set of profile parameters for a library of input diffraction signals or a pair of simulated diffraction signals and a corresponding set of profile parameters. Data 870 from data store 1040 to metrology processor 1010 includes a set of simulated diffraction signals and / or profile parameters. The data 860 from the metrology processor 1010 to the first metrology system 940 may include a profile parameter to specify the portion of the data space to be searched in the traced MLS store or library in the metrology data store 1040, Section parameter and the value of the measuring device parameter. The data 862 sent to and from the second manufacturing system 970 for the measurement processor 1010 is identical to the data 860 sent to and from the first manufacturing system 940. [

다시 도 7을 참조하면, 제조 프로세서(1020)에 대하여 계측 프로세서(1010)로 및 이로부터 전송된 데이터(866)는 제 1 및 제 2 제조 시스템(940 및 970)에서 계측 클러스터(950, 980)에 의해서 측정된 프로세스 데이터와 애플리케이션 레시피에 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 프로세스 시뮬레이터(1050)를 이용하여 산출된 프로파일 파라미터와 같은 데이터(868)는 계측 모델의 선택 변수를 고정된 값으로 설정하는데 이용하도록 계측 프로세서(1010)로 전송된다. 프로세스 시뮬레이터의 예로는 ProlithTM, RaphaelTM, AthenaTM 등을 들 수 있다. 이와 다르게, 프로파일 파라미터 값은 프로파일 서버(946 및 976)가 계측 데이터 스토어(1040)에서의 트레이닝된 MLS 스토어 또는 라이브러리에서의 검색을 위한 데이터 공간을 규정하기 위해 이용될 수 있다. 도 7에서의 계측 데이터 스토어(1040)는 계측 데이터의 저장소이고 이 계측 데이터는 제 1 및/또는 제 2 제조 시스템(940 및 970)에 이용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 및/또는 제 2 제조 시스템(940 및 970)은 포토리소그래피, 에칭, 열처리 시스템, 금속화, 주입, 화학적 기상 증착(CVD), 화학적 기계 연마(CMP) 또는 다른 제조 유닛 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Referring back to Figure 7, data 866 sent to and from the metrology processor 1010 for the manufacturing processor 1020 are stored in metrology clusters 950 and 980 in the first and second manufacturing systems 940 and 970, And data associated with the application recipe. Data 868, such as profile parameters calculated using process simulator 1050, is transmitted to the metrology processor 1010 for use in setting the selection variable of the metrology model to a fixed value. Examples of process simulators include Prolith TM , Raphael TM , and Athena TM . Alternatively, the profile parameter values may be used by the profile servers 946 and 976 to define a data space for searching in the trained MLS store or library in the metrology data store 1040. The metrology data store 1040 in Figure 7 is a repository of metrology data and this metrology data can be used in the first and / or second manufacturing systems 940 and 970. As described above, the first and / or second manufacturing systems 940 and 970 may be fabricated by any suitable process, such as photolithography, etching, thermal processing systems, metallization, implantation, chemical vapor deposition (CVD), chemical mechanical polishing ≪ / RTI >

도 8은 패턴화 구조 프로파일 결정과, 자동 처리 및 장치 제어를 위한 계측 데이터를 관리 및 이용하기 위한 전형적인 흐름도이다. 단계 1100에서, 광학 계측 모델은 도 3에 개시된 방법을 사용하여 생성 및 최적화된다. 단계 1110에서, 구조 프로파일 파라미터를 결정하기 위한 하나 이상의 데이터 스토어는 최적화된 광학 계측 모델을 이용하여 생성된다. 데이터 스토어는 입력 측정된 회절 신호에 대한 프로파일 파라미터의 세트를 생성할 수 있는 트레이닝된 MLS 시스템, 또는 프로파일 파라미터의 대응하는 세트와 모의 회절 신호의 쌍의 라이브러리를 포함할 수 있다. 단계 1120에서, 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터 및 계측 장치 파라미터용 데이터가 얻어진다. 상술한 바와 같이, 선택된 프로파일 파라미터는 유사 웨이퍼 애플리케이션용 이력 데이터 또는 측정된 값을 사용하여 일정하거나 또는 고정될 수 있는 파라미터이다. 물질 굴절 파라미터의 값은 굴절률 N과 손실 계수 K에 대하여 상수 a 및 b이다. 입사각 등의, 계측 장치 파라미터의 값은 계측 장치의 벤더 스펙(vendor specification)으로부터 얻어진다. 방위각의 값은 회절 측정시 사용되는 설정(setup)으로부터 얻어진다. 단계 1130에서, 프로파일 파라미터, CD(critical dimension) 및 하부 두께가 측정된 회절 신호를 사용하여 판정된다.Figure 8 is a typical flow chart for determining and using patterning structure profile determination and measurement data for automatic processing and device control. At step 1100, the optical metrology model is generated and optimized using the method disclosed in FIG. In step 1110, one or more data stores for determining structural profile parameters are generated using an optimized optical metrology model. The data store may comprise a trained MLS system capable of generating a set of profile parameters for an input measured diffraction signal, or a library of pairs of simulated diffraction signals with a corresponding set of profile parameters. In step 1120, profile parameters, material refraction parameters, and data for metering device parameters are obtained. As discussed above, the selected profile parameters are parameters that can be fixed or fixed using historical data or measured values for similar wafer applications. The value of the material refraction parameter is the constants a and b for the refractive index N and the loss coefficient K. The value of the metering device parameter, such as the angle of incidence, is obtained from the vendor specification of the metering device. The value of the azimuth is obtained from the setup used in the diffraction measurement. In step 1130, profile parameters, critical dimension (CD), and bottom thickness are determined using the measured diffraction signal.

도 8을 참조하면, 단계 1140에서, 구조의 프로파일 파라미터 및 물질 데이터는 식별 정보와 연관된다. 식별 정보는 측정된 구조의 위치, 웨이퍼, 웨이퍼 로트, 런(run), 애플리케이션 레시피 및 다른 제조 관련 데이터를 포함한다. 단계 1150에서, 계측 데이터 및 연관 식별 정보는 계측 데이터 스토어에 기억된다. 계측 데이터 및/또는 연관 식별 정보는 단계 1160에서 이후 또는 이전 제조 프로세스 단계로 전송될 수 있다. 단계 1170에서, 전송된 계측 데이터 및/또는 연관된 식별 정보는 이후 또는 이전 제조 프로세스 단계에서의 적어도 하나의 프로세스 변수, 또는 이 전, 현재 또는 이후 제조 프로세스 단계에서의 장치 제어 변수를 조절하는데 사용된다. 예를 들면, 에칭 프로세스 단계에서 구조의 MCD(Middle Critical Dimension)의 값은 MCD의 값이 포토리소그래피 프로세스 단계에서 스텝퍼(stepper)의 포커스 및/또는 도우즈(dose)를 조절하는데 사용되는 이전 리소그래피 프로세스 단계로 전송된다. 이와 다르게, 구조의 BCD(bottom critical dimension)는 에칭 프로세스 단계로 전송될 수 있고, 에천트의 농도 또는 에칭의 길이를 조절하는데 BCD의 값이 사용된다. 다른 실시예에서, MCD는 MCD의 값이 PEB 프로세스의 온도를 조절하는데 사용되는 PEB(post exposure bake) 프로세스 단계와 같은 현재 프로세스로 전송될 수 있다. 이 MCD는 또한 에칭 프로세스에서의 반응 챔버 압력 등의, 현재 프로세스에서의 프로세스 변수를 조절하는데 사용될 수 있다.Referring to Figure 8, in step 1140, the profile parameters and material data of the structure are associated with the identification information. The identification information includes the location of the measured structures, wafers, wafer lots, runs, application recipes, and other manufacturing related data. In step 1150, the metrology data and association identification information are stored in the metrology data store. The metrology data and / or associated identification information may be transmitted to a later or previous manufacturing process step in step 1160. In step 1170, the transmitted metrology data and / or associated identification information is used to control at least one process variable in a subsequent or previous manufacturing process step, or a device control variable in a previous, current, or subsequent manufacturing process step. For example, the value of the MCD (Middle Critical Dimension) of the structure in the etch process step may be the same as the value of the MCD in the previous lithography process (not shown) where the value of the MCD is used to adjust the focus and / or dose of the stepper in the photolithography process step Step. Alternatively, the bottom critical dimension (BCD) of the structure may be transferred to the etch process step and the value of BCD is used to adjust the etchant concentration or etch length. In another embodiment, the MCD may be sent to the current process, such as a post exposure bake (PEB) process step, where the value of the MCD is used to control the temperature of the PEB process. The MCD can also be used to adjust process parameters in the current process, such as the reaction chamber pressure in the etching process.

특히, 본 명세서에 개시된 본 발명의 기능 구현은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 다른 가용한 기능 구성 또는 빌딩 블록으로 동일하게 구현될 수 있는 것으로 상정한다. 예를 들면, 계측 데이터 스토어는 컴퓨터 메모리에서 또는 실제 컴퓨터 저장 장치 또는 매체에서 이루어질 수 있다. 다른 변형예 및 실시예들은 상기 기술의 견지에서 이루어질 수 있고, 따라서 본 발명의 범주는 본 상세한 설명에 의해서 한정되지 않지 않으며 이하 청구범위에 의해서 한정되는 것을 의도로 한다.In particular, it is contemplated that the functional implementations of the invention disclosed herein may equally be implemented in hardware, software, firmware, and / or other available functional configurations or building blocks. For example, the metrology data store may be in computer memory or in an actual computer storage device or medium. Other variations and embodiments may be made in light of the above teachings, and the scope of the present invention is therefore not to be limited by the details of the description, but is intended to be limited only by the following claims.

도 1a는 반도체 웨이퍼 상의 구조의 프로파일을 결정하는데 광학 계측(optical metrology)이 이용될 수 있는 전형적인 실시예를 예시하는 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure Ia is a schematic diagram illustrating an exemplary embodiment in which optical metrology can be used to determine the profile of a structure on a semiconductor wafer.

도 1b는 전형적인 1차원 반복 구조를 나타내는 도면.Figure 1B shows a typical one-dimensional repeating structure.

도 1c는 전형적인 2차원 반복 구조를 나타내는 도면.Figure 1C shows a typical two-dimensional repeating structure.

도 2a는 2차원 반복 구조의 단위 셀의 전형적인 직교 그리드(orthogonal grid)를 나타내는 도면.2A shows a typical orthogonal grid of unit cells of a two-dimensional repeating structure.

도 2b는 2차원 반복 구조의 상면도.2B is a top view of a two-dimensional repeating structure.

도 2c는 2차원 반복 구조의 상면도를 특징화하는 전형적인 기법을 나타내는 도면.Figure 2c shows a typical technique for characterizing a top view of a two-dimensional repeating structure.

도 3은 광학 계측 변수의 얻어진 값을 이용하여 웨이퍼 구조의 프로파일 파라미터를 결정하는 전형적인 흐름도.3 is a typical flow chart for determining profile parameters of a wafer structure using the obtained values of optical metrology parameters;

도 4a는 웨이퍼 구조에 대한 굴절률을 얻기 위한 기법의 전형적인 흐름도.4A is a typical flow chart of a technique for obtaining refractive index for a wafer structure.

도 4b는 계측 장치 변수에 대한 값을 얻기 위한 전형적인 흐름도.Figure 4b is a typical flow chart for obtaining values for a metering device variable.

도 5는 실시간 프로파일 추정기(real time profile estimator)에 대한 실시예의 전형적인 구성도.5 is a typical configuration diagram of an embodiment of a real time profile estimator;

도 6은 프로파일 서버 데이터 스토어를 생성 및 이용하는 실시예의 전형적인 구성도.6 is an exemplary configuration diagram of an embodiment for creating and using a profile server datastore.

도 7은 패턴화 구조의 프로파일 파라미터를 결정하도록 2개 이상의 제조 시스템을 계측 프로세서와 계측 데이터 스토어와 연결하기 위한 전형적인 구성도.Figure 7 is a typical configuration diagram for coupling two or more manufacturing systems with an instrumentation processor and a metrology data store to determine profile parameters of the patterned structure.

도 8은 자동화 프로세스 및 설비 제어용 계측 데이터를 관리 및 이용하는 전형적인 흐름도.Figure 8 is a typical flow chart for managing and using metrology data for automation processes and equipment control.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

40 : 광학 계측 시스템 40: Optical measurement system

41 : 계측 빔 소스41: Measuring beam source

43 : 빔 43: beam

47 : 웨이퍼47: wafer

49 : 회절 빔 49: Diffraction beam

51 : 계측 빔 수신기51: Measurement beam receiver

53 : 프로파일 애플리케이션 서버 53: Profile Application Server

57 : 회절 빔 데이터57: Diffraction beam data

59 : 타깃 구조59: target structure

Claims (31)

광학 계측 모델을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴화 구조를 검사하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for inspecting a patterned structure formed on a semiconductor wafer using an optical metrology model, 웨이퍼를 처리하도록 구성되는 제 1 제조 클러스터로서, 상기 웨이퍼는 제 1 패턴화 및 제 1 비패턴화 구조를 갖고, 상기 제 1 패턴화 구조는 하부 막 두께, 임계 치수(critical dimension) 및 프로파일을 갖는 것인 상기 제 1 제조 클러스터와;1. A first fabrication cluster configured to process a wafer, the wafer having a first patterning and a first patterning structure, the first patterning structure having a lower film thickness, a critical dimension and a profile Said first manufacturing cluster; 상기 제 1 제조 클러스터에 연결된 하나 이상의 광학 계측 장치를 포함하며, 상기 제 1 패턴화 및 상기 제 1 비패턴화 구조에서 벗어난 회절 신호를 측정하도록 구성되는 제 1 계측 클러스터와;A first metrology cluster comprising at least one optical metrology device coupled to the first fabrication cluster, the first metrology cluster being configured to measure the diffraction signal out of the first patterning and the first non-patterning structure; 상기 제 1 제조 클러스터 및 상기 제 1 계측 클러스터에 연결되며, 상기 제 1 패턴화 구조에서 벗어난 하나 이상의 측정된 회절 신호를 이용하여 그리고 부동(floating) 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 및 계측 장치 파라미터로, 상기 제 1 패턴화 구조의 광학 계측 모델을 최적화하도록 구성되는 제 1 광학 계측 모델 옵티마이저와;And a second measurement cluster, coupled to the first fabrication cluster and the first metrology cluster, wherein the at least one measured diffraction signal deviates from the first patterned structure, and with a floating profile parameter, a material refraction parameter, A first optical metrology model optimizer configured to optimize an optical metrology model of the first patterned structure; 상기 제 1 광학 계측 모델 옵티마이저 및 상기 제 1 계측 클러스터에 연결되며, 상기 제 1 광학 계측 모델 옵티마이저로부터의 최적화된 광학 계측 모델, 상기 제 1 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호, 및 상기 물질 굴절 파라미터와 상기 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값을 이용하도록 구성되고, 상기 제 1 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수, 및 프로파일을 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 제 1 실시간 프로파일 추정기(real time profile estimator)A first optical metrology model optimizer coupled to the first metrology cluster and comprising an optimized optical metrology model from the first optical metrology model optimizer, a measured diffraction signal deviating from the first patterned structure, And to generate an output comprising a lower film thickness, a critical dimension, and a profile of the first patterned structure, the first patterned structure being configured to use a fixed value that is within a range of values for at least one parameter of the refractive parameter and the metrology tool parameter A first real-time profile estimator, 를 포함하는 제 1 제조 시스템과;A first manufacturing system comprising: 상기 제 1 제조 시스템에 연결되며, 상기 물질 굴절 파라미터와 상기 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값을 수신, 처리, 저장, 및 전송하도록 구성되는 계측 데이터 프로세서Processing, storing, and transmitting a fixed value that is within a range of values for at least one parameter of the material refraction parameter and the metrology device parameter, the metrology data processor being configured to receive, process, store, 를 포함하고,Lt; / RTI &gt; 상기 제 1 광학 계측 모델 옵티마이저는 초기의 광학 계측 모델에 대하여 생성된 하나 이상의 모의 회절 신호와, 상기 측정된 회절 신호를 비교하고, 그 비교 결과가 미리 정해진 종료 기준을 만족하지 않는 경우에는, 초기의 광학 계측 모델을 개량된 광학 계측 모델로 변경하는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.The first optical metrology model optimizer compares the measured diffraction signal with one or more simulated diffraction signals generated for an initial optical metrology model and if the comparison result does not satisfy a predetermined end criterion, Wherein the optical metrology model is changed to an improved optical metrology model. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 계측 데이터 프로세서는 상기 최적화된 광학 계측 모델을, 그리고 상기 제 1 패턴화 구조의 하부 막 두께, 프로파일 파라미터, 임계 치수, 물질 굴절 파라미터, 및 계측 장치 파라미터를 수신, 처리, 저장, 및 전송하도록 더 구성되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data processor is further configured to receive, process, store and transmit the optimized optical metrology model and the underlying film thickness, profile parameters, critical dimensions, material refraction parameters, and metrology parameters of the first patterned structure Wherein the patterned structure inspection apparatus comprises: 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1 제조 시스템은,The first manufacturing system comprises: 상기 제 1 광학 계측 모델 옵티마이저 및 상기 제 1 계측 클러스터에 연결되며, 상기 제 1 광학 계측 모델 옵티마이저로부터의 최적화된 광학 계측 모델, 상기 제 1 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호, 및 상기 고정값을 사용하도록 구성되고, 상기 제 1 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수, 및 프로파일을 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 제 1 프로파일 서버를 더 포함하는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.A first optical metrology model optimizer and a second metrology model optimizer coupled to the first metrology cluster, the optimized optical metrology model from the first optical metrology model optimizer, the measured diffracted signal deviating from the first patterned structure, Value and configured to generate an output comprising a lower film thickness, a critical dimension, and a profile of the first patterned structure. &Lt; Desc / Clms Page number 24 &gt; 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 물질 굴절 파라미터는 굴절률(N) 파라미터 및 소멸 계수(K) 파라미터를 포함하는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the material refraction parameter comprises a refractive index (N) parameter and an extinction coefficient (K) parameter. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 N 파라미터는 벡터 a에 의해 벡터식 N(λ, a)으로 표시되고, 상기 K 파라미터는 b에 의해 벡터식 K(λ, b)로 표시되며, 여기서 λ는 파장인 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the N parameter is denoted by a vector a and denoted by a vector expression K (?, B), where? Is a wavelength. Inspection device. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 N 파라미터와 K 파라미터는 상기 제 1 계측 클러스터를 사용하여 측정된 패턴화 구조의 층의 N 및 K 값에 고정되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the N parameter and the K parameter are fixed to N and K values of a layer of the patterned structure measured using the first metrology cluster. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 1 패턴화 구조의 층의 N 및 K 값은 상기 제1 패턴화 구조에 인접한 비패턴화 영역, 또는 상기 제1 패턴화 구조에 인접하지 않는 동일한 웨이퍼의 비패턴화 영역, 또는 테스트 웨이퍼의 비패턴화 영역으로부터 측정되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the N and K values of the layer of the first patterned structure are the unpatterned areas adjacent to the first patterned structure or the unpatterned areas of the same wafer not adjacent to the first patterned structure, Patterned structure is measured from the non-patterned region. 제 7 항에 있어서,8. The method of claim 7, 웨이퍼 상의 적어도 2개의 위치가 측정되고 통계 평균이 계산되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein at least two positions on the wafer are measured and statistical averages are calculated. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 N 파라미터와 K 파라미터는 동일한 물질에 대한 실험적 또는 이론적 N 및 K 값에 고정되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the N parameter and the K parameter are fixed to experimental or theoretical N and K values for the same material. 제 9 항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 계측 장치 파라미터는 입사각과 방위각 중 어느 하나 또는 양자 모두를 포함하는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology device parameter includes either or both of an incident angle and an azimuth angle. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 계측 데이터 프로세서에 연결되며, 상기 제 1 패턴화 구조의 고정값 및 최적화된 광학 계측 모델을 저장 및 액세스하도록 구성된 계측 데이터 스토어(store)를 더 포함하는, 패턴화 구조 검사 장치.Further comprising a metrology data store coupled to the metrology data processor and configured to store and access fixed values of the first patterned structure and an optimized optical metrology model. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 계측 데이터 스토어는 상기 제 1 패턴화 구조에 대한 프로파일 파라미터의 대응 세트와 모의 회절 신호의 쌍을 저장 및 액세스하도록 구성되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data store is configured to store and access a corresponding set of profile parameters and a simulated diffraction signal pair for the first patterning structure. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 계측 데이터 스토어는 상기 제 1 패턴화 구조에 대한 광학 계측 기계 언어 시스템 및 트레이닝된 광학 계측 기계 언어 시스템 중 어느 하나 또는 양자 모두를 위한 트레이닝 데이터의 세트를 저장 및 액세스하도록 구성되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data store is configured to store and access a set of training data for either or both of an optical metrology machine language system and a trained optical metrology machine language system for the first patterning structure. Structure inspection device. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 계측 데이터 프로세서는 제 2 제조 시스템에 연결되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data processor is coupled to a second fabrication system. 제 14 항에 있어서,15. The method of claim 14, 상기 제 2 제조 시스템은 상기 웨이퍼를 처리하도록 구성되며, 상기 웨이퍼는 제 2 패턴화 및 제 2 비패턴화 구조를 갖고, 상기 제 2 패턴화 구조는 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일을 가지며, 상기 제 2 제조 시스템은,Wherein the second fabrication system is configured to process the wafer, wherein the wafer has a second patterning and a second patterning structure, the second patterning structure having a lower film thickness, a critical dimension, and a profile, The second manufacturing system comprises: 웨이퍼를 처리하도록 구성되는 제 2 제조 클러스터로서, 상기 웨이퍼는 제 2 패턴화 및 제 2 비패턴화 구조를 갖고, 상기 제 2 패턴화 구조는 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일을 갖는 것인 상기 제 2 제조 클러스터와;A second fabrication cluster configured to process a wafer, the wafer having a second patterned and a second patterned structure, the second patterned structure having a lower film thickness, a critical dimension, and a profile, 2 manufacturing clusters; 상기 제 2 제조 클러스터에 연결된 하나 이상의 광학 계측 장치를 포함하며, 상기 제 2 패턴화 및 상기 제 2 비패턴화 구조에서 벗어난 회절 신호를 측정하도록 구성되는 제 2 계측 클러스터와;A second metrology cluster comprising at least one optical metrology device coupled to the second fabrication cluster, the second metrology cluster configured to measure diffraction signals out of the second patterning and the second un-patterned structure; 상기 제 2 제조 클러스터 및 상기 제 2 계측 클러스터에 연결되며, 상기 제 2 패턴화 구조에서 벗어난 하나 이상의 측정된 회절 신호를 이용하여 그리고 부동 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 및 계측 장치 파라미터로, 상기 제 2 패턴화 구조의 제 2 광학 계측 모델을 최적화하도록 구성되는 제 2 광학 계측 모델 옵티마이저와;Wherein the first and second measurement clusters are coupled to the second fabrication cluster and the second metrology cluster using one or more measured diffraction signals deviating from the second patterning structure and with a floating profile parameter, a material refraction parameter, A second optical metrology model optimizer configured to optimize a second optical metrology model of the patterned structure; 상기 제 2 광학 계측 모델 옵티마이저 및 상기 제 2 계측 클러스터에 연결되며, 상기 제 2 광학 계측 모델 옵티마이저로부터의 최적화된 광학 계측 모델, 상기 제 2 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호, 및 상기 물질 굴절 파라미터와 상기 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위를 갖는 고정값을 사용하도록 구성되고, 상기 제 2 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일을 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 제 2 실시간 프로파일 추정기The second optical metrology model optimizer and the second metrology cluster, the optimized optical metrology model from the second optical metrology model optimizer, the measured diffraction signal deviating from the second pattern structure, Wherein the second patterning structure is configured to use a fixed value having a range of values for at least one parameter from among the refractive parameter and the metrology device parameter, and to generate an output comprising a lower film thickness, a critical dimension, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 를 포함하는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.The patterning structure inspection apparatus comprising: 제 15 항에 있어서,16. The method of claim 15, 상기 제 2 제조 시스템은,Wherein the second manufacturing system comprises: 상기 제 2 광학 계측 모델 옵티마이저 및 상기 제 2 계측 클러스터에 연결되며, 상기 제 2 광학 계측 모델 옵티마이저로부터의 최적화된 광학 계측 모델, 상기 제 2 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호, 및 상기 고정값을 사용하도록 구성되고, 상기 제 2 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일을 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 제 2 프로파일 서버를 더 포함하는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.The second optical metrology model optimizer and the second metrology cluster, the optimized optical metrology model from the second optical metrology model optimizer, the measured diffracted signal deviating from the second patterned structure, and the fixed Value and configured to generate an output comprising a lower film thickness, a critical dimension and a profile of the second patterning structure. &Lt; Desc / Clms Page number 24 &gt; 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 제 1 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일 중 적어도 하나는 상기 제 2 제조 클러스터의 적어도 하나의 프로세스 파라미터를 변경하는데 사용되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein at least one of a lower film thickness, a critical dimension and a profile of the first patterned structure is used to change at least one process parameter of the second fabrication cluster. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 제 2 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일 중 적어도 하나는 상기 제 1 제조 클러스터의 적어도 하나의 프로세스 파라미터를 변경하는데 사용되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein at least one of the underlying film thickness, critical dimension, and profile of the second patterned structure is used to modify at least one process parameter of the first fabrication cluster. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 제 1 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일 중 적어도 하나는 상기 제 1 제조 클러스터의 적어도 하나의 프로세스 파라미터를 변경하는데 사용되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein at least one of a lower film thickness, a critical dimension and a profile of the first patterned structure is used to change at least one process parameter of the first manufacturing cluster. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 제 2 패턴화 구조의 하부 막 두께, 임계 치수 및 프로파일 중 적어도 하나는 상기 제 2 제조 클러스터의 적어도 하나의 프로세스 파라미터를 변경하는데 사용되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein at least one of the underlying film thickness, critical dimension, and profile of the second patterned structure is used to modify at least one process parameter of the second fabrication cluster. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 계측 데이터 스토어는 상기 제 2 패턴화 구조에 대한 프로파일 파라미터의 대응 세트와 모의 회절 신호의 쌍을 저장 및 액세스하도록 구성되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data store is configured to store and access a corresponding set of profile parameters and a simulated diffraction signal pair for the second patterning structure. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 계측 데이터 스토어는 상기 제 2 패턴화 구조에 대한 광학 계측 기계 언어 시스템 및 트레이닝된 광학 계측 기계 언어 시스템 중 어느 하나 또는 양자 모두를 위한 트레이닝 데이터의 세트를 저장 및 액세스하도록 구성되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data store is configured to store and access a set of training data for either or both of an optical metrology machine language system and a trained optical metrology machine language system for the second patterning structure. Structure inspection device. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 계측 데이터 프로세서는 오프라인 또는 원격의 계측 데이터 소스에 대하여 계측 데이터를 수신, 처리 및 전송하도록 구성되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data processor is configured to receive, process and transmit metrology data for an off-line or remote metrology data source. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 계측 데이터 프로세서는 프로세스 시뮬레이터에 연결되는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data processor is coupled to a process simulator. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 계측 데이터 프로세서는 프로세스 시뮬레이터에 연결되며, 상기 계측 데이터 프로세서는, 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 및 계측 장치 파라미터의 값들을 포함하는 계측 데이터를 다른 소스로부터 수신하여 처리하는 구성과, 상기 프로세스 시뮬레이터로부터의 계측 데이터를 처리하여 다른 제조 시스템에 전송하는 구성 중 어느 하나 또는 양자 모두를 갖는 것인, 패턴화 구조 검사 장치.Wherein the metrology data processor is coupled to a process simulator, wherein the metrology data processor is configured to receive and process metrology data comprising profile parameters, material refraction parameters, and metering device parameter values from another source, And a configuration in which the measurement data of the patterning structure is processed and transmitted to another manufacturing system. 하나 이상의 제조 프로세스가 처리되는 웨이퍼 내의 구조에 관련된 계측 데이터를 관리하는 방법에 있어서,A method for managing metrology data related to a structure in a wafer in which one or more fabrication processes are processed, a) 패턴화 구조에 대한 광학 계측 모델을 생성하는 단계로서, 상기 광학 계측 모델은 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 및 계측 장치 파라미터를 갖는 것인 상기 광학 계측 모델 생성 단계와;a) generating an optical metrology model for the patterned structure, the optical metrology model having profile parameters, material refraction parameters, and metering device parameters; b) 상기 프로파일 파라미터, 물질 굴절 파라미터, 및 계측 장치 파라미터에 대한 값의 범위를 한정하는 단계와;b) defining a range of values for said profile parameter, material refraction parameter, and metering device parameter; c) 상기 패턴화 구조의 하나 이상의 측정된 회절 신호를 획득하는 단계와;c) obtaining at least one measured diffraction signal of the patterned structure; d) 단계 b)에서 한정된 값의 범위 및 단계 c)에서 획득된 패턴화 구조의 하나 이상의 측정된 회절 신호를 사용해, 상기 광학 계측 모델을 최적화하여 최적화된 광학 계측 모델을 획득하는 단계와;d) optimizing the optical metrology model using a range of values defined in step b) and one or more measured diffraction signals of the patterned structure obtained in step c) to obtain an optimized optical metrology model; e) 상기 물질 굴절 파라미터와 계측 장치 파라미터 중에서 적어도 하나의 파라미터에 대해서, 상기 적어도 하나의 파라미터를 그 적어도 하나의 파라미터에 대한 값의 범위 내에 있는 고정값에 설정하는 단계와;e) for at least one parameter among the material refraction parameter and the metrology device parameter, setting the at least one parameter to a fixed value within a range of values for the at least one parameter; f) 상기 최적화된 광학 계측 모델을 사용하여 하나 이상의 계측 데이터 스토어를 생성하는 단계로서, 상기 하나 이상의 계측 데이터 스토어는 상기 패턴화 구조의 프로파일 파라미터를 결정하는데 사용되는 것인, 상기 계측 데이터 스토어 생성 단계와;f) generating one or more metrology data stores using the optimized optical metrology model, wherein the one or more metrology data stores are used to determine profile parameters of the patterning structure; Wow; g) 상기 패턴화 구조에서 벗어난 측정된 회절 신호 및 하나 이상의 생성된 계측 데이터 스토어를 사용하여 상기 패턴화 구조의 프로파일 파라미터를 결정하는 단계와;g) determining a profile parameter of the patterning structure using the measured diffraction signal and one or more generated metrology data stores deviating from the patterning structure; h) 상기 결정된 패턴화 구조의 프로파일 파라미터를, 물질 데이터, 계측 장치 데이터, 웨이퍼 내의 패턴화 구조의 위치, 웨이퍼 식별 정보(identification) 및 제조 단계 식별 정보에 관련된 식별 정보 중 하나 이상과 연관시키는 단계h) associating the profile parameter of the determined patterning structure with at least one of material data, metrology data, location of the patterning structure in the wafer, identification of the wafer, and identification information associated with the manufacturing step identification information 를 포함하고,Lt; / RTI &gt; 상기 광학 계측 모델을 최적화하는 단계는, 초기의 광학 계측 모델에 대하여 생성된 하나 이상의 모의 회절 신호와, 상기 측정된 회절 신호를 비교하는 단계 및 그 비교 결과가 미리 정해진 종료 기준을 만족하지 않는 경우에는, 초기의 광학 계측 모델을 개량된 광학 계측 모델로 변경하는 단계를 포함하는 것인, 계측 데이터 관리 방법.Wherein optimizing the optical metrology model comprises comparing at least one simulated diffraction signal generated for an initial optical metrology model with the measured diffraction signal and if the comparison result does not satisfy a predetermined end criterion , And changing the initial optical metrology model to an improved optical metrology model. 제 26 항에 있어서,27. The method of claim 26, i1) 연관된 패턴화 구조의 프로파일 파라미터 및 식별 정보를 계측 데이터 스토어에 저장하는 단계를 더 포함하는, 계측 데이터 관리 방법.i1) storing the profile parameter and identification information of the associated patterning structure in the metrology data store. 제 27 항에 있어서,28. The method of claim 27, i2) 상기 패턴화 구조의 프로파일 파라미터와 식별 정보 중 어느 하나 또는 양자 모두를 사용하여, 적어도 하나의 프로세스 변수를 조절하거나 제조 시스템의 제조 클러스터 내의 제조 장치의 설정을 조절하는 단계를 더 포함하는, 계측 데이터 관리 방법.i2) adjusting at least one process variable or adjusting the setting of the manufacturing apparatus in the manufacturing cluster of the manufacturing system, using either or both of the profile parameters and the identification information of the patterning structure, How to manage your data. 제 28 항에 있어서,29. The method of claim 28, i3) 상기 패턴화 구조의 프로파일 파라미터와 식별 정보 중 어느 하나 또는 양자 모두를 다른 제조 시스템에 전송하는 단계를 더 포함하고,i3) transmitting either or both of the profile parameter and the identification information of the patterning structure to another manufacturing system, 상기 프로파일 파라미터는 상기 다른 제조 시스템의 적어도 하나의 프로세스 변수를 조절하는데 사용되는 것인, 계측 데이터 관리 방법.Wherein the profile parameter is used to adjust at least one process variable of the another manufacturing system. 삭제delete 삭제delete
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