JP2001074419A - Method and device for measuring patternized structure - Google Patents

Method and device for measuring patternized structure

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JP2001074419A
JP2001074419A JP23544499A JP23544499A JP2001074419A JP 2001074419 A JP2001074419 A JP 2001074419A JP 23544499 A JP23544499 A JP 23544499A JP 23544499 A JP23544499 A JP 23544499A JP 2001074419 A JP2001074419 A JP 2001074419A
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Japan
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cycle
measured
data
measurement
theoretical data
Prior art date
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Scheiner David
シャイナー デイヴィッド
Finarofu Mosshe
フィナロフ モッシェ
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Nova Measuring Instruments Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for measuring parameters of a patternized structure. SOLUTION: A structure represents a grid having one cycle 12 comprising two adjacent elements 12A, 12B having different optical properties related to incident radiation rays. An optical model based on a few characteristics of the structure can determine theoretical data Dt, representing spectral intensity of an optical element of different wavelengths fully reflected from the structure, and at least one desirable parameter of the structure is computable. A substantially larger measuring region than a surface region of the structure provided by a grid cycle is irradiated by the incident radiation rays in the prescribed wavelength range. The optical element substantially reflected fully from the measuring region is detected, thereby obtaining measuring data. The measuring data and theoretical data are analyzed to optimize the optical model, until they satisfy the conditions set previously by the theoretical data. If the conditions set previously are satisfied, at least one parameter of the structure is calculated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、測定技術の分野に
属し、パターン化された構造体のパラメータを測定する
方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the field of measurement technology and relates to a method and an apparatus for measuring parameters of a patterned structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】パターン化された構造体の厚さ測定の技
術が開発されている。本明細書で用いる「パターン化さ
れた構造」という用語は、入射光(輻射線)に関して異
なった光学的性質を有する複数の領域で形成された構造
体を表す。特に、パターン化された構造体は、各サイク
ルが少なくとも二つの隣接したスタックからなる一つま
たはそれ以上のサイクルを有するグリッドを表す。各ス
タックは、異なった光学的性質を有する複数の層からな
る。
2. Description of the Related Art Techniques for measuring the thickness of patterned structures have been developed. The term "patterned structure" as used herein refers to a structure formed of regions having different optical properties with respect to incident light (radiation). In particular, the patterned structure represents a grid in which each cycle has one or more cycles of at least two adjacent stacks. Each stack consists of multiple layers with different optical properties.

【0003】半導体ウエーハ上の集積回路の製造のため
には、小さな構造体の種々の寸法について厳格な制御を
維持することが要求される。一定の測定技術によって、
ウェーハの局所の寸法を比較的高解像度で測定可能であ
るけれども、製造の際、ウェーハを断続して使用するこ
とを犠牲にしなけならない。例えば、走査電子顕微鏡を
用いた検査によって、パターン構造体のパラメータの測
定が可能となるが、それが壊れて、継続的な処理から排
除しなけれならないことがある。このようなウェーハの
ようなパターン構造体の大量生産のためには、局所的な
測定が可能となるような態様で、薄膜パラメータを制御
する非破壊的方法が要求される。
[0003] The fabrication of integrated circuits on semiconductor wafers requires maintaining tight control over the various dimensions of small structures. With certain measurement techniques,
Although the local dimensions of the wafer can be measured with relatively high resolution, the use of intermittent use of the wafer during manufacture must be sacrificed. For example, inspection using a scanning electron microscope allows measurement of the parameters of the patterned structure, which may be broken and must be excluded from continued processing. For mass production of such patterned structures such as wafers, non-destructive methods of controlling thin film parameters in a manner that allows local measurements are required.

【0004】薄膜の厚さを測定する従来技術の一つが米
国特許第4,999,014号に記載されている。この技術は、
小さな領域上で測定用の小さなスポットサイズと大きな
絞り値を使用することに基づいている。残念ながら、微
小の構造体の場合は、この技術は、一方では、小スポッ
トサイズの使用に伴う一般的な欠点を有し、また他方で
は、大きな絞り値のために高次の回折の集積に伴う欠点
を有する。「小スポットサイズ」という用語は、測定構
造体の線または空間と寸法的に近いスポット径、すなわ
ち単一のグリッドサイクルを意味する。これによって、
解決困難な種々の問題が生じる。実際には、全ての積層
が反射光を集光するのに用いる光学システムの焦点に位
置する訳ではないので、光学システムは、サイズが大き
く、複雑なものになる。検出信号は、グリッド形状の微
小な変化やスポット配置のズレに影響を受ける。回折効
果は、グリッド形状やトポグラフィに大きく依存するの
で、計算に入れなければならない。
One prior art technique for measuring thin film thickness is described in US Pat. No. 4,999,014. This technology is
It is based on using a small spot size for measurement and a large aperture value on a small area. Unfortunately, for small structures, this technique has, on the one hand, the general disadvantages associated with the use of small spot sizes and, on the other hand, the accumulation of higher order diffraction due to the large aperture value. It has associated disadvantages. The term "small spot size" means a spot diameter dimensionally close to a line or space of the measurement structure, ie a single grid cycle. by this,
A variety of difficult problems arise. In practice, not all stacks are at the focal point of the optical system used to collect the reflected light, so the optical system is large and complex. The detection signal is affected by a minute change in the grid shape and a deviation of the spot arrangement. Diffraction effects are highly dependent on grid geometry and topography and must be accounted for.

【0005】上記従来技術の他の例は、米国特許第5,36
1,137号に記載されており、パターン化された構造体の
サブミクロンの線幅を測定する方法および装置に関す
る。測定は、ウエーハのテスト領域に置かれた、回折格
子形のいわゆる「テストパターン」上で実施される。こ
こでは、大抵の従来システムの同じく、白黒の入射光が
用いられ、回折パターンが形成、分析される。しかし、
多数のテスト領域が用いられ、また複数パラメータの情
報を得ることができない。
Another example of the above prior art is disclosed in US Pat.
No. 1,137, relates to a method and apparatus for measuring sub-micron line widths of patterned structures. The measurement is performed on a so-called "test pattern" of the diffraction grating type, which is placed in the test area of the wafer. Here, as in most conventional systems, black and white incident light is used to form and analyze the diffraction pattern. But,
A large number of test areas are used, and information on a plurality of parameters cannot be obtained.

【0006】従来のいくつかの技術、例えば米国特許第
5,087,121によれば、トレンチを備えた部分および備え
ていない部分は、広帯域幅の光で照射され、反射スペク
トルが測定され、構造体の高さまたは深さで表される対
応する結果が比較される。しかし、検査中の構造体は、
しばしば異なった部分を別々に表示できない。これは、
構造体に衝突する入射ビームの直径と結びついた避けら
れない限定によるものである。
Some prior art, such as US Pat.
According to 5,087,121, the part with and without the trench is illuminated with broadband light, the reflection spectrum is measured and the corresponding results, represented by the height or depth of the structure, are compared. . However, the structure under inspection is
Often the different parts cannot be displayed separately. this is,
Due to unavoidable limitations associated with the diameter of the incident beam impinging on the structure.

【0007】上記技術は、異なった層からの干渉信号の
分離を可能にする周波数濾波技術を利用する。これは、
反射振動の数が限定されているために、小さな厚さの層
や小さな厚さ変化のある層に対して実現できない。
The above technique utilizes a frequency filtering technique that allows the separation of interfering signals from different layers. this is,
Due to the limited number of reflected oscillations, this cannot be achieved for layers with small thicknesses or layers with small thickness variations.

【0008】深さ測定を実現する従来技術の更に他の例
は、米国特許第5,702,956号に開示されている。この方
法は、ウェーハ(回路部)に類似したパターン化構造体
を表すテスト部を利用する。 このテスト部は、各々が
二つの隣接した回路領域の間の空間に位置している複数
のテスト領域の形になっている。このテスト領域は、イ
ンライン測定ツールによって測定されるトレンチ深さを
持つに十分な大きさとなるように設計される。プロセス
が形状サイズに依存しないと仮定して、測定は、異なっ
たテスト領域のパラメータを比較することによって実施
される。エッチングおよびホトレジスト現像のような技
術分野における多数のプロセスに対しては、この仮定は
不正確であり、従って、この方法は利用できない。
[0008] Yet another example of the prior art for implementing depth measurement is disclosed in US Patent No. 5,702,956. This method utilizes a test section that represents a patterned structure similar to a wafer (circuit section). The test section is in the form of a plurality of test areas, each located in a space between two adjacent circuit areas. This test area is designed to be large enough to have a trench depth measured by an in-line measurement tool. Assuming that the process is not dependent on feature size, the measurement is performed by comparing the parameters of different test areas. For many processes in the art, such as etching and photoresist development, this assumption is incorrect and therefore this method is not available.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、従
来技術の上記および他の欠点を解消し、パターン化され
た構造体のパラメータの非破壊的非接触測定の方法およ
び装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is a primary object of the present invention to overcome the above and other disadvantages of the prior art and to provide a method and apparatus for non-destructive non-contact measurement of parameters of a patterned structure. That is.

【0010】本発明の他の目的は、構造体の状態を表す
比較的少ない情報を得て、且つ極めて複雑な構造体に対
する測定を実施するのに処理を成功させる方法およびシ
ステムを提供することである。
It is another object of the present invention to provide a method and system for obtaining relatively little information representing the condition of a structure and for successfully performing measurements on extremely complex structures. is there.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の一態様では、入
射輻射線に関して異なった光学的性質を有する少なくと
も二つの隣接した要素(12a、12b)からなる少な
くとも一つのサイクル(12)を有するグリッドを表す
パターン化された構造体(10、100、110、21
0、310、410、510)であって、一定の製造過
程に定義された複数の特徴を有するものの少なくとも一
つの所望のパラメータを測定する方法において、 イ) 前記構造体の前記特徴の少なくともいくつかに基
づき、前記構造体から正反射された異なった波長の光成
分の分光強度を表す理論データ(Dt)を決定できる光
学モデルを用意する工程、 ロ) グリッドサイクルによって確定された構造体の表
面領域より実質的に大きい測定領域を、プリセットした
実質的に広い波長帯域の入射輻射線によって照射する工
程、 ハ) 照射部からのほぼ零次の反射光を検出し、前記波
長の帯域内の各波長の分光的強度を表す測定データを得
る工程、 ニ) 前記測定された理論データを分析して、そのデー
タが所定の条件を満足するまで前記光学モデルを最適化
する工程、および ホ) 前記所定の条件が満足されたことを検出する際、
前記構造体の少なくとも一つのパラメータを計算する工
程、を備えたことを特徴とする前記パラメータ測定方法
が提供される。
SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect of the invention, a grid having at least one cycle (12) of at least two adjacent elements (12a, 12b) having different optical properties with respect to incident radiation. (10, 100, 110, 21)
0, 310, 410, 510), wherein the method has at least one desired parameter of a plurality of features defined in a manufacturing process, the method comprising: a) at least some of the features of the structure; Preparing an optical model capable of determining theoretical data (Dt) representing the spectral intensity of light components of different wavelengths specularly reflected from the structure, based on the following: b) the surface area of the structure determined by the grid cycle Irradiating a substantially larger measurement area with incident radiation in a preset substantially wide wavelength band; c) detecting substantially zero-order reflected light from the irradiation unit and detecting each wavelength within the wavelength band. Obtaining measured data representing the spectral intensity of the optical data; d) analyzing the measured theoretical data, until the data satisfies predetermined conditions; The step of optimizing the Le, and e) when detecting that the predetermined condition is satisfied,
Calculating the at least one parameter of the structure.

【0012】従って、本発明の主たる技術思想は、次の
点にある。パラメータが測定されるべきパターン化され
た構造体は、測定以前に完成されている一定の技術プロ
セスのいくつかの連続した工程によって形成される。実
際の設計ルールの特徴が、しばしば、構造体に一そろい
となって見いだすことができる(例えば、メモリの読み
取りライン)。この「設計ルールの特徴」という用語
は、ウェーハを通じて用いられる、一組の許容パターン
の寸法を示している。従って、所望のパラメータに関す
る情報は、一組のラインに収束された大きなスポットの
ようなスーパミクロンのツールを用いて得ることができ
る。
Therefore, the main technical idea of the present invention is as follows. The patterned structure whose parameters are to be measured is formed by several successive steps of a certain technical process that has been completed before the measurement. The features of the actual design rules can often be found together in the structure (eg, memory read lines). The term "design rule features" refers to the dimensions of a set of allowed patterns used throughout the wafer. Thus, information about the desired parameters can be obtained using a supermicron tool, such as a large spot focused on a set of lines.

【0013】本発明は、従来の方法と異なって、ほぼ零
次の反射光を受光する分光光度計を利用する。零次の信
号は、端部の丸みや傾斜のような構造体のグリッド輪郭
の微細な変化には影響を受けない。これによって、回折
光に関連した効果を考慮する必要がなくなり、従って、
光学システムとともに光学モデルを単純化できる。ま
た、大スポットサイズは、測定されるべき構造体の全体
の深さを含む大きな焦点深度を可能にする。該スポット
がいくつかのグリッドサイクルを含むとき、測定は、局
部的な欠陥、正確なスポット配置または焦点合わせに影
響されない。
The present invention utilizes a spectrophotometer that receives substantially zero-order reflected light, unlike conventional methods. Zero-order signals are unaffected by small changes in the grid contour of the structure, such as rounded edges or slopes. This eliminates the need to consider effects associated with diffracted light, and therefore
The optical model can be simplified with the optical system. Also, a large spot size allows for a large depth of focus, including the entire depth of the structure to be measured. When the spot includes several grid cycles, the measurement is not affected by local defects, precise spot placement or focusing.

【0014】ウェーハの場合は、グリッドサイクルの各
要素は、異なった層の積み重ねからなる。製造プロセス
によって確定され、かつ光学モデルによって考慮される
べきこのような構造体(ウェーハ)の特徴は、次の公知
の効果を表す。グリッドサイクル内の別々のサイクルか
らの正反射、各スタック内の層からの反射光の干渉、グ
リッド状構造体に形成された空洞形状による透明スタッ
ク内の消失、波長に対するスタックの幅による正反射、
導電性グリッド状構造体と入射ビームとの相互作用によ
る偏光(もし存在すれば)、照射の限定された可干渉性
による影響 上記効果を考慮した場合の、グリッドサイクル内の各ス
タックから反射された光ビーム間の干渉、上記各影響の
理論データへの寄与度は公知の物理的法則によって算定
される。
In the case of a wafer, each element of the grid cycle consists of a stack of different layers. The features of such structures (wafers) that are determined by the manufacturing process and to be considered by the optical model represent the following known effects: Specular reflection from separate cycles in the grid cycle, interference of reflected light from layers in each stack, vanishing in the transparent stack due to the cavity shape formed in the grid-like structure, specular reflection due to the width of the stack relative to wavelength,
Polarization (if any) due to the interaction of the conductive grid-like structure with the incident beam, the effect of limited coherence of illumination Reflected from each stack in the grid cycle, considering the above effects The interference between the light beams and the degree of contribution of each of the above effects to the theoretical data are calculated according to known physical laws.

【0015】いくつかの特徴を基礎とした光学モデル
は、実際上、所望のパラメータの正確な計算を実行する
ために、ある光学モデルの因子を考慮することが必要で
ある。全ての特徴の情報が入手できず、モデルが測定以
前に最適化されない場合には、これは、いわゆる初期の
「学習」過程によってなされる。すなわち、一方では、
全ての特徴の可変的に依存し、他方では、存在する各光
学的影響の検出信号への寄与度を決定するいくつかの光
学モデル因子がある。これらの光学モデル因子の値は、
学習過程の間に、未知の所望のパラメータとともに調整
して予め定めた条件を満足させる。後者(パラメータ)
は、通常は、測定データと理論データとの間のいわゆる
「適合度」を特定するメリット関数の形式になってい
る。調整された光学モデル因子は、公知の特徴に関連し
て用いられ、構造体の所望のパラメータの正確な計算を
可能にする。
An optical model based on some features actually requires that certain factors of the optical model be considered in order to perform an accurate calculation of the desired parameters. If information on all features is not available and the model is not optimized before the measurement, this is done by a so-called early "learning" process. That is, on the one hand,
Depending on the variability of all features, on the other hand, there are several optical model factors that determine the contribution of each optical effect present to the detected signal. The values of these optical model factors are
During the learning process, it is adjusted together with unknown desired parameters to satisfy a predetermined condition. The latter (parameter)
Is usually in the form of a merit function that specifies the so-called “fitness” between the measured data and the theoretical data. The adjusted optical model factors are used in conjunction with known features to enable accurate calculation of desired parameters of the structure.

【0016】測定領域は、測定構造体の一部であること
が望ましい。代替的には、測定領域は、測定される実際
の構造体を表す、すなわち同一の設計ルールと層スタッ
クを有するテストパターン上に位置している。このよう
なテストパターンの必要性は、次の二つの理由によって
生じる。 1) 測定される実際の構造体によって特定される利用
可能な表面領域より、測定領域がそれ程小さくない場合
は、テスト箇所は拡大構造を含むように実現される。 2) 構造体が非常に複雑であるか、曖昧な下層構造か
らなる場合は、テスト箇所は、測定される実際の構造の
ものと同じ形状ではあるが、単純化された下層設計で実
現され、上層の単純化された測定が可能となる。
Preferably, the measurement area is part of a measurement structure. Alternatively, the measurement area represents the actual structure to be measured, ie is located on a test pattern having the same design rules and layer stack. The necessity of such a test pattern arises for the following two reasons. 1) If the measurement area is not much smaller than the available surface area specified by the actual structure being measured, the test location is implemented to include an enlarged structure. 2) If the structure is very complex or consists of an ambiguous underlying structure, the test locations are of the same shape as the actual structure being measured, but are implemented with a simplified underlying design, A simplified measurement of the upper layer is possible.

【0017】本発明の別の態様によれば、入射輻射線に
関して異なった光学的性質を有する少なくとも二つの隣
接した要素(12a、12b)からなる少なくとも一つ
のグリッドサイクル(12)を有するグリッドを表すパ
ターン化された構造体(10、100、110、21
0、310、410、510)であって、一定の製造過
程によって確定された複数の特徴を有するものの少なく
とも一つの所望のパラメータを測定する装置において、 イ) グリッドサイクルによって確定された構造体の表
面領域より実質的に大きい測定領域を所定の広波長帯域
の入射輻射線によって照射し、該測定領域からの反射光
の正反射要素を検出して前記波長帯域内の測定光の分光
強度を表す測定データを与える分光光度計(14)と、 ロ) 前記分光光度計に結合された処理ユニット(2
0)であって、パターン認識ソフトウェアと変換手段を
備えて前記測定データに応答し、測定値を位置づけし、
前記構造体の前記特徴の少なくともいくつかに基づいた
光学モデルを利用し、前記波長帯域内の前記構造体から
正反射された光の分光強度を表す理論データを得、前記
少なくとも一つの所望のパラメータを計算し、前記測定
データと理論データを比較して、理論データが所定の条
件を満たすがどうかを判別する前記処理ユニットを備え
た前記パラメータ測定装置が提供される。
According to another aspect of the invention, there is provided a grid having at least one grid cycle (12) of at least two adjacent elements (12a, 12b) having different optical properties with respect to incident radiation. Patterned structures (10, 100, 110, 21)
0, 310, 410, 510) for measuring at least one desired parameter having a plurality of characteristics determined by a certain manufacturing process, a) the surface of the structure determined by a grid cycle A measurement area that is substantially larger than the area is irradiated with incident radiation in a predetermined wide wavelength band, and a specular reflection element of reflected light from the measurement area is detected to indicate a spectral intensity of the measurement light within the wavelength band. A spectrophotometer (14) for providing data; b) a processing unit (2) coupled to said spectrophotometer.
0), comprising pattern recognition software and conversion means, responding to the measurement data, positioning the measurement values,
Utilizing an optical model based on at least some of the features of the structure to obtain theoretical data representing a spectral intensity of light specularly reflected from the structure within the wavelength band, the at least one desired parameter; Is calculated, and the measured data is compared with theoretical data to determine whether the theoretical data satisfies a predetermined condition.

【0018】上記分光光度計は、正反射光成分の光路に
配置された開口絞りを備えているのが望ましい。開口絞
りの直径は、測定された構造体のグリッドサイクルに応
じて自動的に設定される。
The spectrophotometer preferably has an aperture stop arranged on the optical path of the specularly reflected light component. The diameter of the aperture stop is automatically set according to the measured grid cycle of the structure.

【0019】入射輻射線および検出器によって受光され
た反射光は、実質的な正反射軸に沿って指向されるのが
望ましい。
Preferably, the incident radiation and the reflected light received by the detector are directed along a substantially specular axis.

【0020】本発明は特に、半導体ウェーハの高さ・深
さおよび幅をの測定に関するものなので、以下、この応
用について説明する。
Since the present invention particularly relates to the measurement of the height, depth and width of a semiconductor wafer, this application will be described below.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1の(a)および(b)は、そ
れぞれ、そのパラメータが測定されるべきグリッド(格
子)状ウェーハ構造体10の部分断面図および上面図で
ある。該構造体は、各々がグリッドサイクルを構成する
複数のセル12からなる。本実施例では、隣接したセル
12が3個だけ示されている。そして、図示を単純にす
るために各セル内には、スタック(又はエレメント)が
2個だけ含まれているものとする。すなわち、セル12
は、別々の層からなる二つのスタック12aおよび12
bを含む。具体的には、スタック12aは六つの層L1
−L6からなり、そのうちL1およびL2、L6はそれ
ぞれ、スタック12bの二つの層L1およびL2,6を
構成する。従来の半導体装置において知られているよう
に、ソース、ドレイン、ゲート電極、容量のような半導
体構造体は、典型的にはシリコン物質の半導体基板(層
L1)に形成され、これは金属導体(アルミニウム)を
含むシリコン材料から成る。該基板は、絶縁性シリコン
酸化化合物(層L2)で被覆されている。第1レベルの
金属層L4(本実施例における単一の層)が形成され、
窒化チタン(TiN)で構成された上部障壁層L3およ
び下部障壁層L5の間に挿入されている。最上の絶縁シ
リコン酸化物層L6を被覆し、それを化学的機械的研磨
(CMP)して薄膜化して構造体を完成する。このよう
な構造体の構造およびその製造方法それ自体は、公知な
ので、ここでは詳しく説明する必要はないであろう。
1 (a) and 1 (b) are a partial sectional view and a top view, respectively, of a grid-like wafer structure 10 whose parameters are to be measured. The structure comprises a plurality of cells 12, each constituting a grid cycle. In this embodiment, only three adjacent cells 12 are shown. For simplicity of illustration, it is assumed that each cell contains only two stacks (or elements). That is, cell 12
Are two stacks 12a and 12 of separate layers
b. Specifically, the stack 12a includes six layers L1
-L6, of which L1 and L2, L6 respectively constitute the two layers L1 and L2,6 of the stack 12b. As is known in conventional semiconductor devices, semiconductor structures, such as sources, drains, gate electrodes, capacitors, are typically formed on a semiconductor substrate (layer L1) of silicon material, which is a metal conductor ( (Aluminum). The substrate is covered with an insulating silicon oxide compound (layer L2). A first level metal layer L4 (a single layer in this embodiment) is formed;
It is inserted between the upper barrier layer L3 and the lower barrier layer L5 made of titanium nitride (TiN). The uppermost insulating silicon oxide layer L6 is covered, and it is thinned by chemical mechanical polishing (CMP) to complete the structure. The structure of such a structure and its manufacturing method itself are well known and need not be described in detail here.

【0022】本実施例において、測定すべきパラメータ
は、スタック12aおよび12bの幅W1およびW2、
最上シリコン酸化物層L6およびL2,6層の深さd1
およびd2である。パターン化構造体の物質、光学的特
性などの他のパラメータも測定できることに注意すべき
である。いま、測定を実行するに適したシステム14を
示す図2を参照する。システム14は、製造ライン(図
示しない)のワークステーションの一つを表し、ウェー
ハ10は製造ラインの上流ステーションおよび下流ステ
ーションの間で移動する。システム14は、検査段階で
構造体10を保持する指示フレーム16、分光光度計1
8およびそれに接続された処理ユニット20からなる。
分光光度計18は、通常、予め定められた波長帯域の光
ビーム24を射出する光源22、光指向光学系26およ
び検出ユニット28を備えている。光指向光学系26
は、通常、対物レンズ30、ビームスプリッタ32およ
びミラー34を具備したビーム偏向器の形式になってい
る。検出ユニット28は、結像レンズ36、モータ40
と結合され、それによって動作される可変開口絞り3
8、および分光光度検出器42を備えている。分光光度
計18の構造および動作は、例えば、本出願の譲受人に
譲渡された米国特許第5,517,312号に開示された
公知のものでよい。それ故、分光光度計18に関して
は、次の点を除いて詳細に説明する必要はないだろう。
In this embodiment, the parameters to be measured are the widths W1 and W2 of the stacks 12a and 12b,
Depth d1 of uppermost silicon oxide layers L6 and L2,6
And d2. It should be noted that other parameters, such as material, optical properties, etc. of the patterned structure can also be measured. Reference is now made to FIG. 2, which illustrates a system 14 suitable for performing measurements. System 14 represents one of the workstations on a production line (not shown), with wafers 10 moving between upstream and downstream stations on the production line. The system 14 includes an indicator frame 16 for holding the structure 10 during the inspection phase, the spectrophotometer 1
8 and a processing unit 20 connected thereto.
The spectrophotometer 18 generally includes a light source 22, which emits a light beam 24 in a predetermined wavelength band, a light directing optical system 26, and a detection unit 28. Light directing optical system 26
Is usually in the form of a beam deflector comprising an objective lens 30, a beam splitter 32 and a mirror. The detection unit 28 includes an imaging lens 36, a motor 40
Aperture stop 3 coupled with and operated by
8 and a spectrophotometric detector 42. The structure and operation of the spectrophotometer 18 may be, for example, those known in U.S. Pat. No. 5,517,312, assigned to the assignee of the present application. Therefore, the spectrophotometer 18 will not need to be described in detail except as follows.

【0023】光ビーム24は、光指向光学系26を通過
し、測定領域S1を規定する所定の位置にある構造体1
0に入射する。領域S1内の反射領域から正反射された
光成分44は、検出器ユニット28に指向される。
The light beam 24 passes through the light directing optical system 26, and the structure 1 at a predetermined position that defines the measurement area S1.
Incident at 0. The light component 44 specularly reflected from the reflection area in the area S1 is directed to the detector unit 28.

【0024】一般的には、構造体の照射箇所は、測定領
域S1より大きく、その場合には、照射箇所内には、領
域S1からのみ反射された光を従来の態様で取り込む適
当な光学系が備えられる。すなわち、当該測定領域は、
光ビーム24が構造体に入射するときそれによって与え
られるスポットサイズ内に含まれる。理解を容易にする
ために、入射ビームの直径によって特定される照射領域
は測定領域S1となるものと仮定する。
In general, the irradiated area of the structure is larger than the measurement area S1, and in that case, a suitable optical system for taking in the light reflected only from the area S1 in a conventional manner is provided in the irradiated area. Is provided. That is, the measurement area is
When the light beam 24 is incident on the structure, it is contained within the spot size provided thereby. For ease of understanding, it is assumed that the irradiation area specified by the diameter of the incident beam is the measurement area S1.

【0025】光指向光学系26と検出器ユニット28
は、構造体10からの反射光の零次の光成分のみを分光
光度検出器41によって検知するように設計されてい
る。入射光ビームおよび検出光ビームは、お互いにほぼ
平行で、構造体10の表面とほぼ直角となっている。開
口絞り38の直径は可変であり、測定された構造体の格
子サイクルに応じて自動的に設定される。一般的に言え
ば、開口絞りの直径は、多回折次数のものを除く最大の
反射強度を収集するよう最適化される。
Light directing optical system 26 and detector unit 28
Is designed so that only the zero-order light component of the reflected light from the structure 10 is detected by the spectrophotometric detector 41. The incident light beam and the detection light beam are substantially parallel to each other and substantially perpendicular to the surface of the structure 10. The diameter of the aperture stop 38 is variable and is automatically set according to the measured lattice cycle of the structure. Generally speaking, the diameter of the aperture stop is optimized to collect the maximum reflection intensity except for those of multiple diffraction orders.

【0026】尚、測定領域S1を規定する入射ビーム2
4の直径は、セル12によって規定される表面領域S0
よりずっと大きい。すなわち、
The incident beam 2 that defines the measurement area S1
4 has a surface area S0 defined by the cell 12.
Much bigger. That is,

【数7】 (Equation 7)

【0027】本実施例によれば、パターン化構造体10
はいわゆる「一次元」の構造体である。図1(b)に示
されているように、スタック12aおよび12bは、X
軸に沿って整列され、それらのスタックは、Y軸に沿っ
て測定領域S1に関して無限大(均一構造体)まで続い
ている。換言すれば、測定領域S1は、X軸に沿って延
びる一つまたはそれ以上のグリッドサイクルを有し、Y
軸に沿って均一となっている構造体を含む。
According to this embodiment, the patterned structure 10
Is a so-called "one-dimensional" structure. As shown in FIG. 1B, the stacks 12a and 12b
Aligned along the axis, their stacks continue along the Y-axis to infinity (uniform structure) with respect to the measurement area S1. In other words, the measurement area S1 has one or more grid cycles extending along the X axis and Y
Including structures that are uniform along the axis.

【0028】検査の対象となっている構造体の全表面領
域Sは入射ビームの直径によって規定された測定領域S
1よりずっと大きくなっていなければならない。
The total surface area S of the structure to be inspected is the measurement area S defined by the diameter of the incident beam.
Must be much larger than one.

【数8】 (Equation 8)

【0029】場合によっては、構造体10において、上
記条件が得られない場合がある。例えば、構造体は単一
の格子サイクルを有していても良い。そのためには、複
数のセル12からなる測定領域S1が試験箇所(図示し
ない)上に配置されるべきである。
In some cases, the above conditions may not be obtained in the structure 10. For example, the structure may have a single lattice cycle. For this purpose, a measurement area S1 composed of a plurality of cells 12 should be arranged on a test location (not shown).

【0030】例えば、システム14が開口数0.2と15μm
程度のスポット直径(測定領域S1)を有する場合、試
験箇所の最小表面領域Sは、20μmとなる。イスラエル
のNova Measuring Instruments社から発売されているNo
vaScan 210分光光度計は、システム14において使用で
きる。
For example, if the system 14 has a numerical aperture of 0.2 and 15 μm
When the spot diameter (measurement area S1) is about the same, the minimum surface area S of the test location is 20 μm. No released by Nova Measuring Instruments, Israel
The vaScan 210 spectrophotometer can be used in the system 14.

【0031】分光光度計18は、反射ビーム44の検出
された零次光成分に含まれる別々の波長の分光強度を測
定する。これは、図3において、測定データとなる点線
曲線Dmとして示されている。処理ユニット20は、パ
ターン認識ソフトウェアおよび変換手段を備えて測定デ
ータに応答し、測定を確定する。それは、パターン化構
造体から反射された異なった波長を有する光の分光強度
を理論的に計算するために構造体の少なくともいくつか
の特徴に基づいた光学モデルによって事前にプログラム
される。これは、図3において、理論データとなる実線
曲線Dtとして示されている。
The spectrophotometer 18 measures the spectral intensities of different wavelengths contained in the detected zero-order light component of the reflected beam 44. This is shown in FIG. 3 as a dotted curve Dm serving as measurement data. The processing unit 20 includes pattern recognition software and conversion means and responds to the measurement data to determine the measurement. It is pre-programmed with an optical model based on at least some features of the structure to theoretically calculate the spectral intensity of light having different wavelengths reflected from the patterned structure. This is shown as a solid curve Dt serving as theoretical data in FIG.

【0032】測定される生成データに影響を与える構造
体の特徴によって決められる全ての可能な光学的影響を
予測することができる光学モデルを設計するために、次
の点が考慮されるべきである。
In order to design an optical model that can predict all possible optical effects determined by the features of the structure that affect the measured production data, the following should be considered: .

【0033】通常、格子状構造体からの全正反射Rはコ
ヒーレント部Rcohと非コヒーレント部Rincohからな
る。広帯域幅の輻射線が用いられるとき、コヒーレンス
(可干渉)効果は測定において、極めて重要な役割を演
じる。光学システムにおける光の可干渉距離Lは輻射線
源および光学システム(分光光度計)それ自身によって
決定される。可干渉距離より短い構造体の特徴からの反
射光振幅はコヒーレント的に相互作用し、それによっ
て、セルの別々のスタックによって反射された光に干渉
効果をもたらす。大きな特徴に対して、異なったスタッ
クによって反射された光の無視できない部分は、干渉を
生ずることなしに非コヒーレント的な相互作用を受け
る。可干渉距離Lは、格子構造体の半サイクルだけ離れ
た点から生じる、光の相互コヒーレンスνを限定し、結
局、コヒーレンスγの度合いを限定する。すなわち、
Normally, the total regular reflection R from the lattice structure is composed of a coherent portion Rcoh and a non-coherent portion Rincoh. When broadband radiation is used, the coherence effect plays a very important role in the measurement. The coherence length L of light in the optical system is determined by the radiation source and the optical system (spectrophotometer) itself. Reflected light amplitudes from features of the structure that are shorter than the coherence distance interact coherently, thereby producing an interference effect on light reflected by separate stacks of cells. For large features, a non-negligible portion of the light reflected by the different stacks undergoes non-coherent interactions without causing interference. The coherence length L limits the mutual coherence ν of light originating from points separated by a half cycle of the grating structure, and ultimately limits the degree of coherence γ. That is,

【数9】 となる。ここでDは、多様なサイクル寸法を有する格子
についての測定反射スペクトル(測定データ)に基づい
て実際の光学システムおよびスタック構造体に対して実
験的に決定された可変パラメータ、J1は公知のベッセル
関数である。パラメータDの決定に対する近似的な初期
入力は、公称の光学システム特性によって与えることが
可能である。従って、全正反射Rは 次の式で表され
る。
(Equation 9) Becomes Where D is a variable parameter experimentally determined for actual optical systems and stack structures based on measured reflectance spectra (measured data) for gratings having various cycle dimensions, and J1 is a known Bessel function It is. Approximate initial inputs to the determination of parameter D can be given by nominal optical system characteristics. Therefore, total specular reflection R is expressed by the following equation.

【数10】 (Equation 10)

【0034】全反射信号の上記式の各項に影響を与える
光学的影響を算定するためには、次の主因子を考慮すべ
きである。パターン化構造10(図1(a)と(b))
に関して例示すると、 1)充填因子(filling factor)a1及びa2は次の式で表さ
れる。
To calculate the optical effects that affect each term of the total reflection signal in the above equation, the following main factors should be considered. Patterned structure 10 (FIGS. 1A and 1B)
1) Filling factors a1 and a2 are represented by the following equations.

【数11】 [Equation 11]

【0035】これらの因子は、反射の計算において、そ
れぞれ、スタック12a、12bの面積比のみに基づく
零次の寄与を表すものである。零次の信号は、縁の丸み
や局部の傾斜のような構造体の格子形状の細部には感応
しない。それ故、回折光に関連した影響は考慮しなくと
も良い。
These factors represent the zero-order contributions based on the area ratio of the stacks 12a and 12b, respectively, in the calculation of reflection. Zero-order signals are insensitive to grid-like details of the structure, such as rounded edges and local slopes. Therefore, effects related to diffracted light do not need to be considered.

【0036】2)サイズ結合因子(size coupling fact
or)c1およびc2 スタックの幅が、輻射線の波長に近いときは、充填因子
a1、a2は、各スタックへの入射輻射線の結合を減少
させるために修正すべきである。そのため、いわゆる
「結合因子」c1、c2を、それぞれ充填因子a1、a
2に導入すべきである。結合因子は、スタック幅が波長
より比較的大きい場合は、無視できる程度の影響しか与
えないが、スタック幅が波長よりずっと小さい場合は、
完全に相互作用を無効化する。このような依存性を与え
る新たに発見した指数関数を用いて、結合因子は次の式
で表される。
2) Size coupling fact (size coupling fact)
or) c1 and c2 When the width of the stack is close to the wavelength of the radiation, the fill factors a1, a2 should be modified to reduce the coupling of the incident radiation into each stack. Therefore, the so-called “binding factors” c1 and c2 are replaced by the filling factors a1 and a1, respectively.
2 should be introduced. The coupling factor has negligible effect when the stack width is relatively larger than the wavelength, but when the stack width is much smaller than the wavelength,
Completely disable the interaction. Using a newly discovered exponential function that gives such a dependency, the binding factor is expressed by the following equation.

【数12】 ここで、λは各光成分の波長であり、Aは、構造体の寸
法および材料に依存する可変因子であり、次に説明する
ように、実際のスタック構造体に対して実験的に決定さ
れる。
(Equation 12) Where λ is the wavelength of each light component and A is a variable that depends on the size and material of the structure, and is determined experimentally on the actual stack structure, as described below. You.

【0037】3)空洞状構造体における散逸(dissipat
ion)b2 しばしば、スタックの一つは、空洞状構造体において通
常生じる、反射減少の幾何学的な影響のために本質的に
散逸である。これらの幾何学的な影響の中には、高アス
ペクト比、金属状構造体の表面下の導波などが含まれ
る。高アスペクト比は、位相の影響で完全に折返し反射
する光量を減少させる散逸的な影響を特徴としている。
例えば、金属中の深い溝での多重反射は、完全な折返し
反射の光量を減少させ、位相関係を破壊する。上記のこ
れらの影響は、深い形状の場合は強く、浅い形状の場合
は弱い(波長に対して)。このような依存性を与える新
たに発見した指数関数を用いて、散逸因子b2は次のよ
うに表される。
3) Dissipation in the hollow structure
ion) b2 Often, one of the stacks is inherently dissipative due to the geometric effects of reduced reflection that normally occur in hollow structures. Some of these geometric effects include high aspect ratios, subsurface waveguiding of metal-like structures, and the like. High aspect ratios are characterized by dissipative effects that reduce the amount of light that is completely reflected back by phase effects.
For example, multiple reflections in deep trenches in metal reduce the amount of complete return reflection and destroy the phase relationship. These effects above are strong for deep features and weak (with respect to wavelength) for shallow features. Using a newly discovered exponential function that gives such a dependency, the dissipation factor b2 is expressed as follows.

【数13】 ここで、Bは実際のスタック構造体に対して実験的に決
定される可変的なサイズパラメータを表し、d2は、ス
タックの空洞状部の深さを表す。なお、本実施例の場
合、スタック12bが散逸的なものされている。
(Equation 13) Here, B represents a variable size parameter experimentally determined for the actual stack structure, and d2 represents the depth of the cavity of the stack. In this embodiment, the stack 12b is dissipative.

【0038】修正された充填因子のモデルを作るため
に、結合を考慮して一定のセルスタックから反射されな
い光輻射線は他のセルスタックによって元々反射される
ものと仮定される。散逸因子b2は、幾何学的に散逸的
な領域の減少された有効な充填因子を考慮に入れてい
る。従って、修正された充填因子は、次の式で表され
る。
To create a modified filling factor model, it is assumed that light radiation that is not reflected from a given cell stack due to coupling is originally reflected by other cell stacks. Dissipation factor b2 takes into account the reduced effective filling factor of the geometrically dissipative area. Therefore, the modified filling factor is expressed by the following equation.

【数14】 [Equation 14]

【0039】4)金属グリッドの場合に生じる偏光効果
への寄与度を表す偏光因子 セルスタックの幅が入射輻射線の波長に近いときは、金
属線の縁での境界状態に起因する各スタックへの入射T
E輻射線の結合を減少させるために修正因子を導入すべ
きである。偏光因子は、スタック幅が波長に対して比較
的大きい場合は、無視できる程度の効果しか与えない
が、スタック幅が波長よりずっと小さい場合は、完全に
反射を無効化する効果を与える。従って、偏光因子p
1、p2次の式で表される。
4) Polarization factor representing the degree of contribution to the polarization effect that occurs in the case of a metal grid. When the width of the cell stack is close to the wavelength of the incident radiation, the polarization is transferred to each stack due to the boundary state at the edge of the metal line. Incident T
A correction factor should be introduced to reduce the coupling of E-radiation. The polarization factor has a negligible effect when the stack width is relatively large with respect to wavelength, but has the effect of completely nullifying reflections when the stack width is much smaller than the wavelength. Therefore, the polarization factor p
1, p2 It is expressed by the following equation.

【数15】 ここで、Cは、実際のスタック構造体に対して実験的に
決定された可変パラメータである。金属線で形成された
パターンがない場合は、光学因子Cはゼロに等しいと見
なされる。
(Equation 15) Here, C is a variable parameter experimentally determined for an actual stack structure. If there is no pattern formed by metal lines, the optical factor C is considered equal to zero.

【0040】同様に、修正された充填因子を用いるため
に、偏光を考慮して一定のセルスタックから反射されな
い輻射線は他のセルスタックによって本質的に反射され
るものと仮定される。修正された充填因子は、次の式で
表される。
Similarly, to use the modified fill factor, it is assumed that radiation that is not reflected from a given cell stack due to polarization is essentially reflected by other cell stacks. The corrected filling factor is represented by the following equation.

【数16】 (Equation 16)

【0041】各スタックからの反射信号r(λ)の強度
は、層の厚さ情報および材料の光学パラメータ(公知の
特徴)を用いて計算される。このために、多層のスタッ
クからの反射に対する標準式が用いられる。この式は、
垂直入射光の波長の関数として境界での反射、透過に対
するフレネル係数を基礎としている。各層の厚さは、公
知(ユーザによって提供される)であるか、プログラム
によって内部で計算される。層の材料、従って、屈折率
や吸収率のような、光学係数は公知であるか、計算によ
って求められる。
The intensity of the reflected signal r (λ) from each stack is calculated using layer thickness information and material optical parameters (known features). For this, a standard formula for reflection from a multilayer stack is used. This expression is
It is based on the Fresnel coefficient for reflection and transmission at the boundary as a function of the wavelength of the normally incident light. The thickness of each layer is either known (provided by the user) or calculated internally by the program. The material of the layers, and thus the optical coefficients, such as the refractive index and the absorptivity, are known or can be calculated.

【0042】上記の点、およびコヒーレント部およびイ
ンコヒーレント部の両方とも二つの偏光(例えば、Rcoh
= R(p)+R(s))からの寄与を含むことを考慮して、光学
モデルによって得られた理論データとなる全反射Rは次
の式で与えられる。
The above point, and both the coherent and incoherent portions, have two polarizations (eg, Rcoh
= R (p) + R (s) ), the total reflection R, which is theoretical data obtained by the optical model, is given by the following equation.

【数17】 ここで、r1、r2はそれぞれ、セルの第1、第2のス
タック、本実施例では、スタック12a、12bからの
反射波の振幅を示す。
[Equation 17] Here, r1 and r2 indicate the amplitudes of the reflected waves from the first and second stacks of cells, in this embodiment, the stacks 12a and 12b, respectively.

【0043】従来技術の他の影響(横方向反射、荒さ、
など)は、所定の条件の下で無視できる程の寄与度しか
ないことが判明したので、パラメータA、B、Cおよび
Dの調整するだけでよい。図3に戻って、曲線DmとD
tは一致しない、すなわち、理論データは測定データと
正確には一致しないことが明確に示されている。得られ
た結果の適合度の良否を判定するのに適当なメリット関
数が用いられる。光学モデルパラメータA,B,Cおよ
びDの値を設定することによって、光学モデルが定義さ
れる。所望のパラメータW1、W2、d1およびd2の
値を調整することによって、適合度が一定の所望値(所
要の状態を構成する)に達するまで、理論データが最適
化される。最適化された理論データが所要の状態を満足
することを検出する際、構造体の所望のパラメータW
1、W2、d1およびd2が上記各種の式から計算され
る。
Other effects of the prior art (lateral reflection, roughness,
Has been found to have a negligible contribution under the given conditions, so it is only necessary to adjust the parameters A, B, C and D. Returning to FIG. 3, curves Dm and D
It clearly shows that t does not match, ie the theoretical data does not exactly match the measured data. An appropriate merit function is used to determine whether or not the obtained result is appropriate. An optical model is defined by setting the values of the optical model parameters A, B, C, and D. By adjusting the values of the desired parameters W1, W2, d1 and d2, the theoretical data is optimized until the fitness reaches a certain desired value (constituting the required state). In detecting that the optimized theoretical data satisfies the required state, the desired parameter W of the structure
1, W2, d1, and d2 are calculated from the various equations described above.

【0044】最も一般的な場合において、グリッドサイ
クルが二つまたはそれ以上の隣接した別個の要素(例え
ばスタック)を含むとき、上記光学モデルはなお、正し
いことに注意すべきである。相互コヒーレンスν'は次
のようになる。
It should be noted that in the most general case, the optical model is still correct when the grid cycle includes two or more adjacent discrete elements (eg, stacks). The mutual coherence ν ′ is as follows.

【数18】 ここで、iはグリッドサイクルにおけるi番目の要素
(スタック)、nはグリッドサイクル内の要素の数、L
は可干渉距離である。上記光学モデルが基づいている主
因子としては、 充填因子:
(Equation 18) Here, i is the ith element (stack) in the grid cycle, n is the number of elements in the grid cycle, L
Is the coherence distance. The main factors on which the above optical model is based are the filling factors:

【数19】 結合因子:[Equation 19] Binding factor:

【数20】 散逸因子:(Equation 20) Dissipation factor:

【数21】 ここで、mはn個のスタックの散逸要素の数、dmは、
隣接スタックに対するスタックの空洞状部の深さを表
す。非散逸スタックに対しては、bn= 1(n≠m)で
ある。 偏光因子:
(Equation 21) Here, m is the number of dissipative elements in n stacks, and dm is
2 represents the depth of a cavity of a stack relative to an adjacent stack. For a non-dissipative stack, bn = 1 (n ≠ m). Polarization factor:

【数22】 修正充填因子:(Equation 22) Modified filling factor:

【数23】 上記式より、全反射は、次のように表される。(Equation 23) From the above equation, total reflection is expressed as follows.

【数24】 (Equation 24)

【0045】図4には、いわゆる二次元構造体100、
すなわち、X、Y両軸において周期的な構造体が示され
ている。この構造体は、X、Y両軸に沿って整列された
複数のグリッドサイクルを特徴としている。X軸に沿っ
て整列されたサイクルは、一対の要素W1およびW2
(スタックの幅)で構成されており、Y軸に沿って整列
されたサイクルは、一対の要素G1およびG2(スタッ
クの長さ)で構成されている。例えば、要素G1、G2
はそれぞれ、金属層スタック、層間絶縁(ILD)スタ
ックでよい。入射ビームの直径によって限定された測定
領域は、X軸方向の少なくとも一つのサイクルおよびY
軸方向の少なくとも一つのサイクル(本実施例では複数
サイクル)を含む。
FIG. 4 shows a so-called two-dimensional structure 100,
That is, a periodic structure is shown in both the X and Y axes. This structure features multiple grid cycles aligned along both the X and Y axes. The cycle aligned along the X axis is a pair of elements W1 and W2
The cycle aligned along the Y-axis is made up of a pair of elements G1 and G2 (the length of the stack). For example, elements G1, G2
May be a metal layer stack and an interlayer dielectric (ILD) stack, respectively. The measurement area defined by the diameter of the incident beam is at least one cycle in the X-axis direction and Y
At least one cycle in the axial direction (a plurality of cycles in this embodiment) is included.

【0046】一般的に言うと、X軸、Y軸いずれかの方
向のサイクルは、数個の要素(例えばスタック)で構成
して良い。測定領域S1が、X軸、Y軸のいずれかに沿
ったグリッドサイクルによって限定された表面領域より
小さい場合、全反射(理論データ)は、一次元構造10
(図1(a)および(b))に関して上述した態様で決
定される。測定領域が、X軸、Y軸の両方に沿ったグリ
ッドサイクルによって限定された表面領域より大きい場
合は、かかる二次元構造体の全反射R2Dは次の式で表さ
れる。
Generally speaking, a cycle in either the X-axis or Y-axis direction may be composed of several elements (eg, stacks). If the measurement area S1 is smaller than the surface area defined by the grid cycle along either the X-axis or the Y-axis, the total reflection (theoretical data)
(FIGS. 1 (a) and (b)). If the measurement area is larger than the surface area defined by the grid cycles along both the X and Y axes, the total reflection R 2D of such a two-dimensional structure is given by:

【数25】 ここで、RG1およびRG2は、それぞれ幅G1およびG2
有するY軸に沿って整列した二つの一次元構造からの反
射信号の強度である。その場合、Y軸は単なる表示であ
って、何ら物理的な重要性を持たないので、X軸と交換
可能である。Y軸に沿ったサイクル中にk個の要素が整
列している一般的な場合、R2Dは次の式で表される。
(Equation 25) Here, R G1 and R G2 are the intensities of the reflected signals from the two one-dimensional structures aligned along the Y axis having widths G 1 and G 2 , respectively. In that case, the Y-axis is merely a display and has no physical significance and can be interchanged with the X-axis. In the general case where k elements are aligned during a cycle along the Y axis, R 2D is:

【数26】 ここでRGiおよびGiは、それぞれi番目の要素から反
射強度およびi番目の要素の幅である。
(Equation 26) Here, R Gi and Gi are the reflection intensity from the i-th element and the width of the i-th element, respectively.

【0047】一般に、反射強度RG1を計算するための軸
配置は、次の式を満足するように選択される。
In general, the axis arrangement for calculating the reflection intensity R G1 is selected so as to satisfy the following equation.

【数27】 上記条件が満足されなければ、二つの軸は、交換され
る。
[Equation 27] If the above conditions are not met, the two axes are exchanged.

【0048】本発明による方法の主たる原理を、図6お
よび図6を参照して説明する。所要の測定領域の構造体
を検査して(ステップ46)、上記測定領域条件が、実
在するパターン内で満足されるかどうかを判別する(ス
テップ48)。この条件が満足されなければ、この条件
を満足するテスト箇所構造を網線上に設計する(ステッ
プ50)。この場合、通常、テスト箇所はいわゆる「マ
ージン領域」に置かれる。
The main principle of the method according to the present invention will be described with reference to FIGS. The structure of the required measurement area is inspected (step 46), and it is determined whether or not the measurement area condition is satisfied within the existing pattern (step 48). If this condition is not satisfied, a test point structure that satisfies this condition is designed on a mesh line (step 50). In this case, the test location is usually located in a so-called “margin area”.

【0049】次に、動作の初期学習モードを、ステップ
52で実行する。学習モードは、一方では、測定データ
を得ることを目的とし、他方では、光学モードを最適化
することを目的としている。学習モードの間、照射領域
からのほぼ零次の反射光を検出し、入射輻射線の波長帯
域内の各波長の分光強度の形式で測定データを得るため
にシステム14は上述した態様で動作する(ステップ5
4)。同時に、プロセッサ20は上記光学モデルを適用
して理論データを得(ステップ56)、それを測定デー
タと比較する(ステップ58)。光学モデルは、構造体
の既知のいくつかの特徴、およびユーザによって与えら
れる未知の特徴(すなわち、測定されるべき所望のパラ
メータ)の公称値を基礎としている。この段階で、理論
データと測定データの間の関係は、一定の条件と比較さ
れる(ステップ62)。この条件が満足された場合、パ
ラメータA,B、C、Dを計算し(ステップ64)、光
学モデルを得る(ステップ66)。条件が満足されなけ
れば、光学モデル因子A,B,C、D、および未知の特
徴を条件が満足されるまで調整する(ステップ60)。
特に示してはいないが、この初期の段階で、所望のパラ
メータを計算することができることに注意すべきであ
る。
Next, an initial learning mode of operation is executed in step 52. The learning mode aims, on the one hand, for obtaining measurement data and, on the other hand, for optimizing the optical mode. During the learning mode, the system 14 operates in the manner described above to detect near zero order reflected light from the illuminated area and obtain measurement data in the form of spectral intensities at each wavelength within the wavelength band of incident radiation. (Step 5
4). At the same time, processor 20 applies the optical model to obtain theoretical data (step 56) and compares it with measured data (step 58). The optical model is based on some known features of the structure and the nominal values of unknown features provided by the user (ie, the desired parameters to be measured). At this stage, the relationship between the theoretical data and the measured data is compared to certain conditions (step 62). If this condition is satisfied, the parameters A, B, C, and D are calculated (step 64), and an optical model is obtained (step 66). If the condition is not satisfied, the optical model factors A, B, C, D and unknown features are adjusted until the condition is satisfied (step 60).
Although not specifically shown, it should be noted that at this early stage, the desired parameters can be calculated.

【0050】その後、測定モードの動作が実行する(ス
テップ68)。 そのため、測定データおよび理論デー
タを同時に発生する(それぞれ、ステップ70、7
2)。ここで得られた理論データは、構造体の既知のパ
ラメータ、すなわち光学モデル因子A,B,C,Dの事
前に計算された正しい値、および測定されるべき所望の
パラメータの名目上の値に基づいていることに注意を要
する。同様に、最適化された理論データを測定データを
比較し、その理論データが所定の条件を満足するか、例
えば、適合度が所望の値を有するかどうかを判別する
(ステップ76)。満足する場合は、所望のパラメータ
を計算する(ステップ76)。満足しない場合は、理論
データが測定データと実質的に一致するまで、調整する
(ステップ78)。所望の場合は、構造体10上の次の
位置を検査するために、測定モード(ステップ68)を
繰り返す(ステップ80)。
Thereafter, the operation in the measurement mode is executed (step 68). Therefore, measurement data and theoretical data are generated simultaneously (steps 70 and 7 respectively).
2). The theoretical data obtained here are converted to known parameters of the structure, ie, the pre-calculated correct values of the optical model factors A, B, C, D, and the nominal values of the desired parameters to be measured. Note that it is based. Similarly, the measured theoretical data is compared with the optimized theoretical data, and it is determined whether the theoretical data satisfies a predetermined condition, for example, whether the fitness has a desired value (step 76). If so, the desired parameters are calculated (step 76). If not, adjustment is made until the theoretical data substantially matches the measured data (step 78). If desired, the measurement mode (step 68) is repeated (step 80) to inspect the next location on the structure 10.

【0051】図7および図8には、それぞれ、システム
14によって上述した態様で検査可能なパターン化構造
体の二つの例110、および210が示されている。各
構造体110、210は、それぞれ、セル112、21
2からなり、各セルは異なった層の二つのスタックを含
んでいる。これらの構造体において測定されるべきパラ
メータは、アルミニウムの上部のホトレジスト層の幅、
および酸化シリコン層のエッチ領域(大気)の深さであ
る。
FIGS. 7 and 8 show two examples 110 and 210, respectively, of a patterned structure that can be inspected in the manner described above by the system 14. Each structure 110, 210 is a cell 112, 21 respectively.
Each cell contains two stacks of different layers. The parameters to be measured in these structures are the width of the photoresist layer on top of aluminum,
And the depth of the etch region (atmosphere) of the silicon oxide layer.

【0052】図9および図10には、パラメータを本発
明に従って測定可能なパターン化構造体のさらに二つの
例310、および410が示されている。ここで、測定
されるべきパラメータは、シリコン酸化物上にあるアル
ミニウム層の幅、厚さ、および化学的機械的研磨(CM
P)を経た場合のシリコン酸化物層上の金属層の残りの
厚さである。
FIGS. 9 and 10 show two more examples 310 and 410 of patterned structures whose parameters can be measured in accordance with the present invention. Here, the parameters to be measured are the width, thickness, and chemical mechanical polishing (CM) of the aluminum layer on the silicon oxide.
The remaining thickness of the metal layer on the silicon oxide layer after P).

【0053】構造体310、410では、パターン形成
された金属が存在するために、構造体110、210で
は弱かった偏光効果が存在することに注意すべきであ
る。
It should be noted that in structures 310, 410, there is a weak polarization effect in structures 110, 210 due to the presence of the patterned metal.

【0054】図11は、層間誘電体(ILD)絶縁層と
して知られている任意の二酸化シリコンをベースとした
各層の下および各層間において銅を用いたパターン化構
造体510を示している。このような銅をベースとした
構造体510にCMPを施すと、通常、いわゆる「ディ
ッシング(dishing)効果」によって銅欠損部Piが生
じる。この効果は、銅の特性(例えば、他の金属に較べ
て柔らかいこと)および銅をベースとしたCMP過程の
化学的性質に関連している。測定されるべきパラメータ
はそれぞれ、一番上のILD絶縁層の深さd1およびデ
ィッシング関連部Piの深さd2である。ある場合に
は、層スタックに応じて、金属の厚さをd1−d2によ
って決定できる。
FIG. 11 shows a patterned structure 510 using copper under and between any of the silicon dioxide based layers known as interlayer dielectric (ILD) insulating layers. When such a copper-based structure 510 is subjected to CMP, a copper deficient portion Pi usually occurs due to a so-called “dishing effect”. This effect is related to the properties of copper (eg, being softer than other metals) and the chemistry of copper-based CMP processes. The parameters to be measured are the depth d1 of the uppermost ILD insulating layer and the depth d2 of the dishing-related portion Pi, respectively. In some cases, depending on the layer stack, the thickness of the metal can be determined by d1-d2.

【0055】当業者は、特許請求の範囲から逸脱するこ
となしに、上記した本発明に種々の変形、修正を加える
ことが可能であろう。例えば、各セルが他の任意の数の
スタックからなる、他の任意の数のセルをパターン化構
造体を有していても良い。
Those skilled in the art will be able to make various changes and modifications to the invention described above without departing from the scope of the claims. For example, any other number of cells may comprise the patterned structure, with each cell comprising any other number of stacks.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は、測定されるパターン化された一種の
構造体の概略断面図、(b)は、その断面図である。
1A is a schematic cross-sectional view of a kind of patterned structure to be measured, and FIG. 1B is a cross-sectional view thereof.

【図2】本発明によるパターン化構造体のパラメータを
測定する装置の主要素の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of the main elements of an apparatus for measuring parameters of a patterned structure according to the present invention.

【図3】本発明の主原理を示すグラフであって、図2に
示された装置によって得られた測定データと理論データ
との間の関係を示す図である。
FIG. 3 is a graph showing a main principle of the present invention, and is a diagram showing a relationship between measured data and theoretical data obtained by the apparatus shown in FIG. 2;

【図4】図2の装置によって測定されるパターン化され
た構造体の更に他の例を示す図である。
FIG. 4 illustrates yet another example of a patterned structure measured by the apparatus of FIG. 2;

【図5】本発明による方法の主工程の流れ図である。FIG. 5 is a flow chart of the main steps of the method according to the present invention.

【図6】図5に続く本発明による方法の主工程の流れ図
である。
FIG. 6 is a flowchart of the main steps of the method according to the present invention, following FIG. 5;

【図7】図2の装置によって検査されるに適したパター
ン化された構造体の更に他の例の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of yet another example of a patterned structure suitable for inspection by the apparatus of FIG.

【図8】図2の装置によって検査されるに適したパター
ン化された構造体の更に他の例の断面図である。
8 is a cross-sectional view of yet another example of a patterned structure suitable for being inspected by the apparatus of FIG.

【図9】図2の装置によって検査されるに適したパター
ン化された構造体の更に他の例の断面図である。
9 is a cross-sectional view of yet another example of a patterned structure suitable for being inspected by the apparatus of FIG.

【図10】図2の装置によって検査されるに適したパタ
ーン化された構造体の更に他の例の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of yet another example of a patterned structure suitable for inspection by the apparatus of FIG.

【図11】図2の装置によって検査されるに適したパタ
ーン化された構造体の更に他の例の断面図である。
11 is a cross-sectional view of yet another example of a patterned structure suitable for being inspected by the apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、100、110、210、310、410、51
0 パターン化された構造体 12 グリッドサイクル 12a、12b 要素 S1 測定領域 14 分光光度計 20 処理ユニット
10, 100, 110, 210, 310, 410, 51
0 Patterned structure 12 Grid cycle 12a, 12b Element S1 Measurement area 14 Spectrophotometer 20 Processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイヴィッド シャイナー イスラエル国、ガネイ イエユダ 56905、 アイリス ストリート 7 (72)発明者 モッシェ フィナロフ イスラエル国、レホボート 76209、シュ コルニク ストリート 4/25 Fターム(参考) 2F065 AA24 AA25 AA30 AA54 BB02 CC19 CC31 FF41 FF49 FF51 FF61 GG22 HH04 JJ15 LL12 LL30 LL46 LL67 QQ33 4M106 AA01 BA04 CA19 CA21 CA48 DH03 DH12 DH31 DJ20  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor David Shiner, Israel, Ganay Jeuda 56905, Iris Street 7 (72) Inventor, Moshe Finarov, Israel, Rehoboat 76209, Sh Kornik Street 4/25 F-term (reference) 2F065 AA24 AA25 AA30 AA54 BB02 CC19 CC31 FF41 FF49 FF51 FF61 GG22 HH04 JJ15 LL12 LL30 LL46 LL67 QQ33 4M106 AA01 BA04 CA19 CA21 CA48 DH03 DH12 DH31 DJ20

Claims (35)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入射輻射線に関して異なった光学的性質を
有する少なくとも二つの隣接した要素(12a、12
b)からなる少なくとも一つのサイクル(12)を有す
るグリッドを表すパターン化された構造体(10、10
0、110、210、310、410、510)であっ
て、一定の製造過程によって確定された複数の特徴を有
する構造体の少なくとも一つの所望のパラメータを測定
する方法において、 イ) 前記構造体の前記特徴の少なくともいくつかに基
づき、前記構造から正反射された異なった波長の光成分
の分光強度を表す理論データ(Dt)を決定することが
でき、且つ構造体の前記少なくとも一つの所望のパラメ
ータを計算することができる光学モデルを用意する工
程、 ロ) グリッドサイクルによって確定された構造体の表
面領域より実質的に大きい測定領域(S1)を、プリセ
ットした実質的に広い波長帯域の入射輻射線によって照
射する工程、 ハ) 前記測定領域(S1)からほぼ正反射された光成
分を検出し、且つ前記波長帯域内の各波長の分光強度を
表す測定データ(Dn)を得る工程、 ニ) 前記測定データおよび理論データを分析して、理
論データが予め設定した条件を満足するまで前記光学モ
デルを最適化する工程、および ホ) 前記予め設定した条件が満足されたことを検出す
ると、前記構造体の少なくとも一つのパラメータを計算
する工程、を備えたことを特徴とする前記パラメータ測
定方法。
At least two adjacent elements (12a, 12a) having different optical properties with respect to incident radiation.
b) a patterned structure (10, 10) representing a grid having at least one cycle (12)
0, 110, 210, 310, 410, 510), wherein at least one desired parameter of a structure having a plurality of characteristics determined by a certain manufacturing process is measured. Based on at least some of the features, theoretical data (Dt) representing spectral intensities of light components of different wavelengths specularly reflected from the structure can be determined and the at least one desired parameter of the structure B) providing an optical model capable of calculating the following: b) Incident radiation in a substantially wide wavelength band by presetting a measurement area (S1) substantially larger than the surface area of the structure determined by the grid cycle. C) detecting a light component substantially specularly reflected from the measurement area (S1), and detecting each wave within the wavelength band. D) obtaining measurement data (Dn) representing the spectral intensity of the above; d) analyzing the measurement data and the theoretical data to optimize the optical model until the theoretical data satisfies a preset condition; and e) Calculating the at least one parameter of the structure when detecting that the preset condition is satisfied.
【請求項2】前記光学モデルの基礎となっている構造体
の少なくとも数個の特徴は、測定前に得られることを特
徴とする請求項1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein at least some features of the structure on which the optical model is based are obtained before measurement.
【請求項3】前記光学モデルの基礎となっている構造体
の少なくとも数個の特徴は、測定されるべき前記所望の
パラメータの公称値を含むを特徴とする請求項1に記載
の方法。
3. The method according to claim 1, wherein at least some features of the structure on which the optical model is based include a nominal value of the desired parameter to be measured.
【請求項4】前記光学モデルの基礎となっている構造体
の少なくとも数個の特徴は、前記少なくとも二つの要素
をそれぞれ形成する材料を含むことを特徴とする請求項
1に記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein at least some features of the structure underlying the optical model include a material forming each of the at least two elements.
【請求項5】光学モデルを用意する前記工程は、入射輻
射線に応答して、構造体に発生する既知の光学的効果お
よび該光学的効果の検出された光成分への寄与度を算定
する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方
法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of preparing the optical model comprises calculating, in response to the incident radiation, a known optical effect occurring in the structure and a contribution of the optical effect to the detected light component. The method of claim 1, comprising a step.
【請求項6】前記少なくとも二つの要素は、それぞれ異
なった光学的特性を有する層からなるスタックであるこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。
6. The method of claim 1, wherein said at least two elements are stacks of layers having different optical properties.
【請求項7】前記少なくとも二つの要素は、それぞれ異
なった光学的特性を有する層からなるスタックであり、
前記算定工程が、 イ)入射輻射線の波長に対するスタックの幅に関連し、
かつ空洞状構造のために反射を減少する形状を有するス
タックの消失に関連するグリッドサイクル内の正反射を
算定し、 ロ)各スタックの透明層内、およびグリッドサイクル内
の各スタックから反射された光ビーム間の干渉を算定
し、 ハ)入射輻射線のグリッド状構造体のパターン化導電層
との相互作用による偏光を算定し、 ニ)照射輻射線の可干渉距離に関連した効果を算定する
ことを含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
7. The at least two elements are a stack of layers having different optical properties, respectively.
The calculating step relates to a) the width of the stack with respect to the wavelength of the incident radiation,
And calculating the specular reflection within the grid cycle associated with the disappearance of the stack having a shape that reduces reflection due to the hollow structure; b) reflected within the transparent layer of each stack and from each stack within the grid cycle Calculate the interference between the light beams, c) Calculate the polarization due to the interaction of the incident radiation with the patterned conductive layer of the grid-like structure, and d) Calculate the effects related to the coherence length of the irradiating radiation. The method of claim 5, comprising:
【請求項8】前記分析工程は、前記理論データと測定デ
ータを比較して両者の関係を示すデータを得ることを含
むこを特徴とする請求項1に記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the analyzing step includes comparing the theoretical data and the measured data to obtain data indicating a relationship between the theoretical data and the measured data.
【請求項9】前記最適化工程は、 前記理論データが予め設定した条件を満足するまで光学
モデルをある可変因子を調整し、その光学モデル因子の
正しい値を得ることを含むことを特徴とする請求項1に
記載の方法。
9. The optimizing step includes adjusting a certain variable factor of the optical model until the theoretical data satisfies a preset condition, and obtaining a correct value of the optical model factor. The method of claim 1.
【請求項10】前記光学モデルの前記のある可変因子
は、検出された光成分へ既知の光学的影響の寄与度を確
定することを特徴とする請求項9に記載の方法。
10. The method of claim 9 wherein said certain variable of said optical model determines the contribution of a known optical effect to a detected light component.
【請求項11】前記予め設定した条件は、測定データと
理論データの間の一定の値の適合度を確定するメリット
関数を表すことを特徴とする請求項1に記載の方法。
11. The method according to claim 1, wherein the preset condition represents a merit function for determining a degree of goodness of fit between measured data and theoretical data.
【請求項12】前記最適化工程は、 理論データが前記予め設定した条件を満足するまで前記
少なくとも一つの所望のパラメータを調整することを含
むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
12. The method of claim 1, wherein said optimizing step comprises adjusting said at least one desired parameter until theoretical data satisfies said preset condition.
【請求項13】前記測定領域は、測定されるべき構造体
の一部であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
13. The method according to claim 1, wherein the measurement area is a part of a structure to be measured.
【請求項14】前記測定領域は、構造体のパターンに類
似したテストパターンを表すテスト領域上に配置され、
該テストパターンは、同一の設計ルールと層スタックを
有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
14. The measurement area is arranged on a test area representing a test pattern similar to a pattern of a structure,
The method of claim 1, wherein the test patterns have identical design rules and layer stacks.
【請求項15】前記理論データが、下記の式: 【数1】 ここで、r1およびr2は、それぞれ二つの要素からの
反射信号の振幅;A1p、A1sおよびA2p、A2sは、空洞
状構造体のサイズ結合及び散逸の影響、及び二つの要素
のs-偏光 およびp-偏光の影響に従って修正された充填
因子;γはコヒーレンスの度合い;によって決定される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
15. The theoretical data is represented by the following equation: Where r1 and r2 are the amplitudes of the reflected signals from the two elements, respectively; A 1p , A 1s and A 2p , A 2s are the size coupling and dissipation effects of the hollow structure and the s of the two elements 2. The method according to claim 1, wherein the filling factor modified according to the effects of -polarization and p-polarization; γ is determined by the degree of coherence.
【請求項16】前記理論データが、下記の式: 【数2】 ここで、riは、前記少なくとも一つのサイクル内のi
番目要素からの反射信号の振幅;Aip、Aisは、空洞状
構造体の消失および前記少なくとも一つのサイクル内の
i番目の要素のs-偏光 およびp-偏光の効果に従って修
正された充填因子;γはコヒーレンスの度合い;によっ
て決定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
16. The method according to claim 1, wherein the theoretical data is represented by the following formula: Where ri is i in the at least one cycle.
The amplitude of the reflected signal from the i th element; A ip , A is the filling factor modified according to the disappearance of the hollow structure and the effects of the s-polarization and p-polarization of the i-th element in the at least one cycle. The method of claim 1, wherein γ is determined by a degree of coherence.
【請求項17】前記構造体は、前記少なくとも一つのサ
イクルの要素の配列軸に垂直の軸に沿って配列された少
なくとも二つの異なった隣接要素で構成された少なくと
も一つの付加的サイクルを有していることを特徴として
いる請求項1に記載の方法。
17. The structure has at least one additional cycle comprised of at least two different adjacent elements arranged along an axis perpendicular to the axis of arrangement of the at least one cycle element. The method of claim 1, wherein the method comprises:
【請求項18】前記理論データは、次式: 【数3】 ここで、RGi、Giは、i番目の要素からの反射強度
およびi番目要素の幅;kは要素の総数;によって決定
されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
18. The theoretical data is represented by the following equation: 18. The method according to claim 17, wherein RGi, Gi are determined by the reflection intensity from the i-th element and the width of the i-th element; k is the total number of elements.
【請求項19】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、グリッドサイクル中の少なくとも二
つの隣接要素の少なくとも一つの幅であることを特徴と
する請求項1に記載の方法。
19. The method of claim 1, wherein said at least one desired parameter to be measured is a width of at least one of at least two neighboring elements during a grid cycle.
【請求項20】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、グリッドサイクル中の少なくとも二
つの隣接要素の少なくとも一つの幅であることを特徴と
する請求項6に記載の方法。
20. The method of claim 6, wherein the at least one desired parameter to be measured is a width of at least one of at least two neighboring elements during a grid cycle.
【請求項21】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、前記少なくとも一つのスタックの少
なくとも一つの層の深さであることを特徴とする請求項
6に記載の方法。
21. The method of claim 6, wherein the at least one desired parameter to be measured is a depth of at least one layer of the at least one stack.
【請求項22】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、前記構造体になされた化学的機械的
研磨から生じる金属損失部の深さであることを特徴とす
る請求項6に記載の方法。
22. The method of claim 6, wherein the at least one desired parameter to be measured is a depth of a metal loss resulting from chemical mechanical polishing performed on the structure. Method.
【請求項23】入射輻射線に関して異なった光学的性質
を有する少なくとも二つの隣接した要素(12a、12
b)からなる少なくとも一つのグリッドサイクル(1
2)を有するグリッドを表すパターン化された構造体
(10、100、110、210、310、410、5
10)にして、一定の製造過程によって定義された複数
の特徴を有するものの少なくとも一つの所望のパラメー
タを測定する装置において、 イ) グリッドサイクルによって確定された構造体の表
面領域より実質的に大きい測定領域(S1)をプリセッ
トされた実質的に広い波長帯域の入射輻射線によって照
射し、該測定領域からの反射光の正反射成分を検出して
前記波長範囲内の測定光の分光強度を表す測定データ
(Dm)を与える分光光度計(14)と、 ロ) 前記分光光度計に結合された処理ユニット(2
0)であって、パターン認識ソフトウェアと変換手段を
備えて前記測定データに応答し、測定値を位置づけし、 前記構造体の前記特徴の少なくともいくつかに基づいた
光学モデルを利用し、前記波長帯域内の前記構造体から
正反射された光の分光強度を表す理論データ(Dt)を
得、前記少なくとも一つの所望のパラメータを計算し、 前記測定データと理論データを比較して、理論データが
所定の条件を満たすかどうかを判別する前記処理ユニッ
トを備えた前記パラメータ測定装置。
23. At least two adjacent elements (12a, 12a) having different optical properties with respect to the incident radiation.
b) at least one grid cycle (1
2) a patterned structure (10, 100, 110, 210, 310, 410, 5) representing a grid having
10) An apparatus for measuring at least one desired parameter having a plurality of features defined by a manufacturing process, wherein: i) a measurement substantially greater than a surface area of the structure determined by a grid cycle; A region (S1) is irradiated with incident radiation of a preset substantially wide wavelength band, a specular reflection component of light reflected from the measurement region is detected, and a measurement representing a spectral intensity of the measurement light within the wavelength range is performed. A spectrophotometer (14) for providing data (Dm); b) a processing unit (2) coupled to said spectrophotometer.
0) comprising pattern recognition software and conversion means responsive to the measurement data, locating the measurement, utilizing an optical model based on at least some of the features of the structure, Obtaining theoretical data (Dt) representing the spectral intensity of light that is specularly reflected from the structure inside, calculating the at least one desired parameter, comparing the measured data with the theoretical data, and determining the theoretical data. The parameter measuring device, comprising: the processing unit that determines whether or not the above condition is satisfied.
【請求項24】前記分光光度計は、分光検出器(42)
と該検出器に到達する光路に置かれた可変開口絞り(3
8)を備え、該開口絞りの直径は、測定された構造体の
グリッドサイクルに従って変化するようになっているこ
とを特徴とする請求項23に記載の装置。
24. A spectrophotometer, comprising: a spectrophotometer (42).
And a variable aperture stop (3) placed in the optical path reaching the detector.
24. Apparatus according to claim 23, comprising 8), wherein the diameter of the aperture stop varies according to the measured grid cycle of the structure.
【請求項25】前記測定領域は、前記構造体のパターン
化領域内に置かれていることを特徴とする請求項23に
記載の装置。
25. The apparatus according to claim 23, wherein the measurement area is located within a patterned area of the structure.
【請求項26】前記測定領域は、前記構造体のパターン
化領域外に置かれたテスト箇所内に置かれていることを
特徴とする請求項23に記載の装置。
26. The apparatus of claim 23, wherein the measurement area is located in a test location located outside a patterned area of the structure.
【請求項27】前記理論データが、次式: 【数4】 ここで、r1およびr2は、それぞれ二つの要素からの
反射信号の振幅;A1p、A1sおよびA2p、A2sは、空洞
状構造体のサイズ結合及び散逸の影響、及び二つの要素
のs- 偏光およびp-偏光の影響に従って修正された充填
因子;γはコヒーレンスの度合い;によって決定される
ことを特徴とする請求項23に記載の装置。
27. The theoretical data has the following formula: Where r1 and r2 are the amplitudes of the reflected signals from the two elements, respectively; A 1p , A 1s and A 2p , A 2s are the size coupling and dissipation effects of the hollow structure and the s of the two elements 24. Apparatus according to claim 23, wherein the filling factor modified according to the effects of polarization and p-polarization; γ is determined by the degree of coherence.
【請求項28】前記理論データが、次式: 【数5】 ここで、riは、前記少なくとも一つのサイクル内のi
番目要素からの反射信号の振幅;Aip、Aisは、空洞状
構造体のサイズ結合および散逸の影響、及び前記少なく
とも一つのサイクル内のi番目の要素のs-偏光およびp
-偏光の効果に従って修正された充填因子;γはコヒー
レンスの度合い;によって決定されることを特徴とする
請求項23に記載の装置。
(28) The theoretical data is represented by the following equation: Where ri is i in the at least one cycle.
Th amplitude of the reflected signals from the elements; A ip, A is the impact of the size bond and dissipation of the cavity-like structure, and said i-th element in at least one cycle s- polarization and p
24. The device according to claim 23, wherein the filling factor modified according to the effect of polarization; γ is determined by the degree of coherence.
【請求項29】前記理論データは、次式: 【数6】 ここで、RGi、Giは、i番目要素からの反射強度お
よびi番目の要素の幅;kは要素の総数;によって決定
されることを特徴とする請求項23に記載の方法。
29. The theoretical data is represented by the following equation: 24. The method according to claim 23, wherein RGi, Gi are determined by the reflection intensity from the i-th element and the width of the i-th element; k is the total number of elements.
【請求項30】前記構造体は、前記少なくとも一つのサ
イクルの要素の配列軸に垂直の軸に沿って配列された少
なくとも二つの異なった隣接要素で構成された少なくと
も一つの付加的サイクルを有していることを特徴として
いる請求項23に記載の装置。
30. The structure has at least one additional cycle composed of at least two different adjacent elements arranged along an axis perpendicular to the axis of arrangement of the at least one cycle element. 24. The device according to claim 23, characterized in that:
【請求項31】前記少なくとも二つの各要素は、異なっ
た光学的特性を有する層を含むスタックであることを特
徴とする請求項23に記載の装置。
31. The apparatus of claim 23, wherein each of the at least two elements is a stack including layers having different optical properties.
【請求項32】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、グリッドサイクル中の少なくとも二
つの隣接要素の少なくとも一つの幅(W1、W2)であ
ることを特徴とする請求項23に記載の装置。
32. The method according to claim 23, wherein the at least one desired parameter to be measured is at least one width (W1, W2) of at least two neighboring elements during a grid cycle. apparatus.
【請求項33】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、グリッドサイクル中の少なくとも二
つの隣接要素の少なくとも一つの幅(W1、W2)であ
ることを特徴とする請求項31に記載の装置。
33. The method according to claim 31, wherein the at least one desired parameter to be measured is at least one width (W1, W2) of at least two neighboring elements during a grid cycle. apparatus.
【請求項34】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、前記少なくとも一つのスタックの少
なくとも一つの層の深さ(d1、d2)であることを特
徴とする請求項31の装置。
34. The apparatus of claim 31, wherein the at least one desired parameter to be measured is a depth (d1, d2) of at least one layer of the at least one stack.
【請求項35】測定されるべき前記少なくとも一つの所
望のパラメータは、前記構造体になされた化学的機械的
研磨から生じる金属損失部(Pi)の深さ(d2)であ
ることを特徴とする請求項6に記載の方法。
35. The at least one desired parameter to be measured is a depth (d2) of a metal loss portion (Pi) resulting from chemical mechanical polishing performed on the structure. The method of claim 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007192685A (en) * 2006-01-19 2007-08-02 Nikon Corp Surface position detecting apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method

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