KR100782192B1 - 필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링하고 제어하는시스템 및 그 방법 - Google Patents

필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링하고 제어하는시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100782192B1
KR100782192B1 KR1020057017362A KR20057017362A KR100782192B1 KR 100782192 B1 KR100782192 B1 KR 100782192B1 KR 1020057017362 A KR1020057017362 A KR 1020057017362A KR 20057017362 A KR20057017362 A KR 20057017362A KR 100782192 B1 KR100782192 B1 KR 100782192B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reflectance data
observed
calculated
data
parameter
Prior art date
Application number
KR1020057017362A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050110011A (ko
Inventor
앤드류 위크스 퀘니
Original Assignee
베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드 filed Critical 베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드
Publication of KR20050110011A publication Critical patent/KR20050110011A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100782192B1 publication Critical patent/KR100782192B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0683—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating measurement during deposition or removal of the layer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0095—Testing the sensing arrangement, e.g. testing if a magnetic card reader, bar code reader, RFID interrogator or smart card reader functions properly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 등 표면 또는 구조물 상의 계측 데이터(예를 들어, 층 두께와 리세스 및 트렌치의 깊이)를 계산하는 시스템, 방법 및 소프트웨어 프로그램 제품에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 표면 또는 구조물의 반사율 또는 투과율에 관한 지식을 요구하지 않으나, 반사율 또는 투과율 선형 변환에 관한 양이 공지될 필요가 있다. 초기에, 프로세스에 대한 간략화된 광학 모델은 웨이퍼 상의 불연속 영역의 표면 반사율을 계산하는데 필요한 많은 파라미터를 사용하여 구성된다. 반사율 데이터는 예를 들어, 인시츄 모니터링을 사용하여 웨이퍼의 표면으로부터 수집되고, 공칭 반사율은 기준 스펙트럼에 대한 현재 스펙트럼의 비율로부터 결정된다. 기준 스펙트럼은 반사 특성이 잘 특징지워진 전체가 한 물질로 구성된 기준 웨이퍼로부터 취해진다. 상기 관측된 데이터 및 계산된 데이터 모두는 변환되어 이들의 수직 범위와 스펙트럼으로 평균된 값이 일치한다. 상기 관측된 데이터 및 계산된 모델을 변환함으로써 이들의 수직 범위 및 스펙트럼으로 평균된 값이 일치하고, 데이터 및 모델 모두에서의 큰 에러가 허용될수 있다. 성능 함수는 채택되어 관측된 데이터와 특정 파라미터가 선택된 모델 사이의 일치도를 측정한다. 상기 성능 함수는 파라미터의 교정값에서 성능 함수의 아래 최소값을 발견하기 위한 표준 수치적 기법을 사용하여 최소화될 수 있다.
반사율, 불연속 영역, 인시츄 모니터링, 스펙트럼, 수치적 기법, 파라미터, 공칭 반사율

Description

필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링하고 제어하는 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR IN-SITU MONITOR AND CONTROL OF FILM THICKNESS AND TRENCH DEPTH}
본 발명은 반도체 프로세싱에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 반도체 공정에서 필름 두께 및 트렌치 깊이를 모니터링하는 시스템, 방법 및 계산 프로그램 제품에 관한 것이다.
예를 들어, 집적 회로 및 MEMS(microeletromechnical system)의 제조에 사용되는 반도체 프로세싱 기법은 층 내 필름 재료를 형성 또는 제거, 또는 상기 층 상에 토포그래피(topography)를 형성하기 위해 층의 일부를 선택적으로 형성 또는 제거하는 다수의 공정 단계를 채택하고 있다. 상기 예들은 플라즈마 에칭 및 화학증착 공정을 포함한다.
상기 공정들의 최종 결과는 종종 필름의 두께 또는 트렌치(trench)의 깊이와 같은 치수가 정확하게 제어될 것이 요구된다. 일예는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에 의해 트랜지스터를 제조하기 위해 실리콘에 트렌치를 파는 것이다. 이 경우, 도입부는 그 위에 다층을 포함하는 스택(stack)이 증착된 실리콘 웨이퍼이다. 상부층은 통상 포토레지스트인 마스크로서, 내부에 트렌치 형태의 개구 를 구비한다. STI 공정 동안, 마스크에 개구가 있는 경우에는, 개구의 패턴은 실리콘으로 트렌치를 에칭함으로써 실리콘으로 전사된다. 상기 단계 동안 마스크 자체가 또한 에칭될 수 있다. 수 나노미터 내로 실리콘 내 트렌치의 최종 깊이를 제어하는 것이 바람직하다. 트렌치가 마스크 및 다음의 모든 층을 통과하여 실리콘 내부까지 절단하는 것이므로, 실리콘으로의 트렌치의 깊이를 알기 위해서는 전체 트렌치 깊이 및 모든 중간층의 두께에 대한 지식을 요구한다.
이러한 고정밀도는 통상적으로 도입 웨이퍼 상의 층들의 두께 및 에칭 공정 자체의 엄격한 제어를 유지함으로써 달성된다. 종래 기술은 복잡한 다단계 접근법을 채택함으로써 필요한 제어의 정도를 달성한다. 일단 에칭 공정이 안정하다고 인정되면, 하나 이상의 추가 테스트가 있게 된다. 그 결과 웨이퍼는 다음으로 관련 두께 및 깊이가 측정되는 계측 스테이션으로 이동된다. 계측 기술에는 통상 상쇄적인 SEM(Scanning Electron Microscopy) 또는 AFM(Atomic Force Microscopy) 또는 광학 측정법이 있다. 상기 측정법들은 에칭율이 추단되도록 하는 눈금(calibration)을 제공한다. 다음으로 층 두께 또는 트렌치 깊이의 필요한 정밀도가 에칭 단계의 시간을 제어함으로써 간단히 달성될 수 있다. 프로덕션 에칭 동안, 추가 웨이퍼가 프로덕션에서 주기적으로 꺼내져 전술된 기술을 사용하여 측정됨으로써 공정이 제어하에 유지되고 있음을 보장한다. 필요하면, 다음으로 에칭 타임 또는 에칭율은 두께 또는 깊이를 다시 타겟으로 되돌려 조정된다.
상기 기술들은 필요한 제어를 잘 달성하나, 두가지 바람직하지 않은 측면을 갖는다. 첫째는 눈금 측정을 수행하기 위한 재료, 시간 및 노동력에 드는 비용이 다. 두번째는 상기 동작 모드가 그 외 공정에 필요한 것보다 훨씬 정확하게 공정이 유지될 것을 요구한다는 것이다.
주기적인 측정법은 다음으로 필요한 제어가 유지됨을 보장할 것을 요구한다. 상쇄적인 측정 기술이 사용되면, 제품 손실의 형태로 추가적인 비용이 부과된다. 최종적으로, 제어가 실패하면, 필요한 측정법이 수행되어 공지될 때까지, 추가의 규격밖의 제품이 제조될 것이다.
이러한 이유로, 프로덕션 에칭 실시동안 트렌치 깊이 및 층 두께가 계속하여, 각 웨이퍼 상에서 인시츄(in-situ)로 측정되도록 하는 기술을 보유하는 것이 바람직하다. 트렌치 깊이 및 층 두께를 인시츄로 측정하는 것은 오프라인 계측 단계의 필요성을 감소시키고, 규격 밖의 제품 생산을 경감시키고, 공정의 제어를 위해 사용될 보다 큰 허용오차를 허용한다. 그러나, 인시츄 측정법을 시행하는 것은 제공된 계측 스테이션에서 시행하는 것보다 어렵다. 웨이퍼와의 접촉을 요구하거나, 상쇄적인 방법들은 고려될 수 없고, 광학적 방법이 바람직하다. 인시츄 실시간 측정법과 호환되는 종래 기술의 광학적 방법은 존재하나, 일반적으로 현재 관심있는 패턴화된 소자 웨이퍼 상의 양을 측정하기에는 정교성이 부족하다.
예를 들어, 다층 필름 스택에서 층의 두께를 측정하는 방법이 전체가 본 발명에 참고 문헌으로서 통합된 미국 특허 5,587,792(Nishizawa 등)에 공개된다. Nishizawa 등은 가시광선 및 적외선 스펙트럼 사이의 파장 범위를 갖는 광을 다층 반도체 필름에 조사하여 얇은 반도체 다층 필름의 층의 두께를 측정하는 장치 및 마이켈슨 간섭계와 같은 다층 필름으로부터 반사된 광의 연속 분광분석법을 위한 광도측정 시스템에 대해 설명하고 있다. 다층 필름으로부터 반사된 광의 분산 스펙트럼 간섭 파형은 광학적 특성 메트릭스를 사용하여 수치 계산을 함으로써 획득된 파형과 비교된다. 공간 간섭 파형의 계산된 분석으로부터 획득된 각 층 두께 값은 실제로 측정된 값과 일치(fitting)하는 파형에 종속된다. 이론적인 간섭 스펙트럼은 정확한 각 층 두께를 획득하기 위해 매칭이 이루어질 때까지 대략적인 층의 두께 값이 변화하는 동안 재계산된다.
전술된 필름 두께 측정 기술은 동종의 필름 스택이 측정된 영역 전체에 존재할 것을 요구한다. 현대 소자 웨이퍼의 특징은 소형이고 고밀도로 패킹되므로, 웨이퍼에 상기 기술을 적용하는 것은 매우 소형의 광학 프로브(즉, 조명 스폿)의 사용을 요구하고, 측정하고자 하는 영역을 찾기 위해 빔을 진행시키는 능력을 또한 요구한다. 이는 인시츄 측정법에는 어렵고 비실용적이다.
트렌치의 깊이를 측정하는 방법은 미국 특허 4,988,198(Kondo) 및 미국 특허 5,392,118(Wickramasinghe)에서 공개되며, 이들은 전체로서 본 발명에 참조로 병합된다. 상기 방법은 광빔이 트렌치의 상부 및 하부로부터 부분적으로 반사될 때 발생하는 간섭 현상을 이용한다. 트렌치 깊이는 웨이퍼로부터 반사된 광신호에서 인접한 최소 또는 최대의 공간으로부터 추론된다. 반사는 시간의 함수로서 모니터링될 수 있으며, 이 경우 상대 깊이 정보만이 획득된다. 파장 또는 입사각이 변화됨에 따라 또한 모니터링될 수 있으며, 이 경우 절대 깊이 정보가 획득될 수 있다.
상기 방법들은 또한 전술된 STI 경우와 같은 문제에는 부절적한데, 이는 전체 트렌치 깊이만을 산출하기 때문이다. 또한 이들은 트렌치가 다층 구조물로 절단 될 때 적용하기 어렵다.
최근에 광학적 반사측정과 함께 보다 정교한 알고리즘을 사용하여 상기의 제한들을 극복하고자 하는 노력이 있다. 상기 아이디어는 넓은 파장 범위를 사용하고 각각이 상이하고, 가능한 다층의 필름 스택을 갖는 두개 이상의 불연속 영역을 포함하는 웨이퍼 상의 확장된 스폿에 대한 스펙트럼 반사율을 측정하는 것이다. 웨이퍼 상의 표면 토포그래피는 각각의 영역의 상부 표면이 단일 평면에 모두 놓여있지 않음을 인지함으로써 조절된다.
전술된 종래 방법 모두 고려하는 종류의 구조물의 반사율이 다중 간섭 효과에 의해 결정된다는 사실을 이용한다. 구조물로부터 반사된 후 검출된 광자는 복수의 다른 경로들 중의 하나를 취할 것이라고 생각할 수 있다. 상기 영역들이 빛의 가로의 간섭성 길이 이하의 거리만큼 분리된다면, 상기 경로들은 웨이퍼 평면의 상이한 영역으로부터 반사된다는 점에서 상이할 수 있다. 이들의 길이가 빛의 세로의 간섭성 길이 이상만큼 상이하다면, 인터페이스에서 상이한 반사 조합을 겪는 경로가 또한 존재한다. 상기 경로 모두로부터의 기여도에 추가로, 이들의 상대 위상은 관측된 신호의 강도를 상쇄적으로 또는 보강적으로 추가해야 하는지 여부를 결정한다. 상기 위상은 파장에 대한 경로 길이 차의 비에 의해 결정된다. 간섭이 주로 보강적인 경우 반사율은 높고, 간섭이 주로 상쇄적인 경우 반사율은 낮다. 이것이 층 두께 및 트렌치 깊이에 대한 정보가 반사 스펙트럼에 임베디드되는 주요 방법이다. 반사율의 치수 및 한 파장에서 다른 파장까지 진폭 변화 치수는 다양한 인터페이스에서의 굴절률 불연속성의 사이즈 및 상이한 영역의 상대 사이즈에 의해 주로 결정 되며, 이들은 반사율이 광학 모델에 의해 매칭된다면 중요하나, 모니터링하고자 하는 구조물의 수직 치수에는 부차적이다.
상기 방법은 측정된 스폿 내 각각의 상이한 영역을 설명하기에 충분히 상세한 광학적 반사율 모델의 사용에 의존한다. 상기 모델은 몇가지 파라미터의 함수 형태를 취한다. 각 불연속 영역 내 각 층 두께 및 각 트렌치 깊이는 모델내 파라미터에 의해 표현된다. 일반적으로 다른 파라미터가 또한 있을 수 있다. 미지의 층 두께 및 트렌치 깊이의 측정은 관측된 스펙트럼과 모델 사이의 차이가 최소화될 때까지 각각의 파라미터의 값을 변화시킴으로써 획득된다.
상기 방법의 일반적인 설명은 미국 특허 5,900,633(Solomon 등)에 의해 공개되며, 이 문헌은 전체로서 참고로 본 발명에 통합된다. 제조 과정 동안 제조된 층의 두께 및 구성물은 일반적으로 재제가능한 위치에서, 자체 패턴화된 특징물로부터 기인한 샘플의 두개 이상의 상이한 영역의 구역을 조사하기 충분히 큰 측정 스폿을 사용하여 결정될 수 있다. 하나 이상의 반사도, 투과도 및 휘도가 측정되고, 패턴화된 구역의 두께 및 구성물을 특징짓는 다양한 파라미터가 예를 들어, 발산되는 복사의 편광 및 진폭의 모델-기반 분석법을 사용하여 획득되고, 모델 파라미터는 측정된 값과의 매칭을 달성하도록 반복적으로 조절된다. 측정법은 처리 단계가 이뤄지기 전 및 후 모두에 취해질 수 있고/있거나, 기준 모델의 미지의 파라미터의 수를 감소시키기 위해 동일한 공정을 겪는 지정된 샘플 상의 동일한 위치로부터 측정법을 사용하여 방법의 실용성 및 속도를 증가시킬수 있다.
미국 특허 6,281,974 B1(Scheiner 등)는 바로 위에서 설명된 방법과 거의 동 일한 또다른 설명을 공개하며, 이 또한 전체로서 참고로 본 발명에 병합된다. Scheiner 등은 상기 측정 방법이 특정 제조 공정에 의해 규정된 복수의 특징물을 구비한 패턴화된 구조물의 적어도 하나의 희망하는 파라미터를 사용함을 개시한다. 입사되는 복사에 대하여 상이한 광학적 특성을 갖는 적어도 두개의 국부적으로 인접한 요소로 형성된 적어도 하나의 사이클을 갖는 그리드를 나타낸다. 상기 방법은 또한 구조물의 적어도 몇개의 특징물에 기반하고 구조물로부터 정반사되는 상이한 파장의 빛 성분의 광도 세기를 나타내는 이론적인 데이터를 결정할 수 있는 광학 모델을 채택하고 있다. 광학 모델은 또한 구조물의 원하는 파라미터를 계산할 수 있다. 본질적으로, 측정 영역은 그리드 사이클에 의해 규정된 구조물의 표면 구역보다 실질적으로 대형이고, 미리설정된 실질적으로 넓은 파장 범위의 입사되는 복사에 의해 조명된다. 실질적으로 측정 구역으로부터 정반사된 광 성분이 검출되고, 파장 범위 내 각 파장의 광도 세기를 나타내는 데이터가 측정된다. 측정된 이론적인 데이터는 미리결정된 조건을 만족한다. 미리결정된 조건이 만족함을 감지하면, 구조물의 희망하는 파라미터가 계산된다.
유사한 방법이 미국 특허 6,275,297(Zalicki)에 의해 공개되며, 이 문헌은 전체로서 본 발명에 참고로 통합된다. Zalicki에 의한 상기 방법은 특히 STI 트렌치 깊이 측정법을 위한 것이다. Zalicki는 복수의 오목부 및 비오목부를 포함하며, 상기 오목부 및 비오목부 중의 하나가 기준 인터페이스를 포함하고 상기 오목부 및 비오목부 중의 하나가 그 상부에 유전체층을 구비한, 반도체 기판 상의 구조물의 깊이 구조(geometry)를 측정하는 단계를 공개한다. 측정하는 장치는 기판을 조사하 는 광대역 광원 및 비오목부로부터 반사된 빛을 포함하는 제1 스펙트럼 성분, 오목부로부터 반사된 빛을 포함하는 제2 스펙트럼 성분 및 유전체층으로부터 반사된 빛을 포함하는 제3 스펙트럼 성분을 검출하는 검출기를 사용한다. 검출된 광선의 스펙트럼 반사도 정보는 저장되고 반사도 강도 대 파장의 플롯이 생성된다. 오목부 및 유전체층 중의 하나의 깊이 구조는 플롯의 간섭계 분석에 기초하여, 기준 인터페이스에 대하여 결정되고, 100Å 정도로 낮은 해상도를 갖는 깊이 구조를 구별하는 능력을 갖는다. Zalicki는 또한 상기 방법이 인시츄로 수행될 수 있고 깊이 구조를 결정하는 분석법은 반사도 모델에 플롯을 일치시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다고 설명한다.
상기 방법의 근간을 이루는 반사율 측정을 위해 사용된 장치에 있어서, 물리 장치는 측정이 인시츄로 또는 인라인으로 이루어지는지 여부, 빛의 어떤 파장이 채택되는지 여부, 및 많은 다른 인자에 따라 다수의 형태를 취할수 있다. 적절한 배치의 설명은 예를 들어, K.P.kileen 및 W.G.Breiland(J.Electron Mater 23, 179(1994)), 및 Optical Diagnostics for Thin Film Processing(I.P.Herman, Academic Press(1996), p.358) 및 미국 특허 6,160,621(Perry 등)에 의해 주어지며, 각각은 전체로서 본 발명에 참고로 통합된다. 상기 방법들 각각의 일반적인 필수요건은 장치가 실질적으로 파장의 넓은 범위에 대해 측정된 표면의 반사율을 정확히 복귀시킬 수 있어야 한다는 것이다.
상기 실시 각각에서, 상기 방법은 충분히 완성되어 파라미터에 대한 적절한 값이 사용될 때 관측된 반사 스펙트럼과 실질적으로 일치할 수 있는 광학 모델의 구성을 요구한다.
상기 모델은 결정될 양을 표현하는 파라미터를 포함하는 방정식의 형태를 취한다.
표준 소형화 기법은 계산된 모델 및 관측된 반사 스펙트럼 사이의 최적의 일치도를 생성하는 파라미터의 값을 발견하기 위해 사용된다. 상기 문맥에서 일치도는 측정된 데이터와 이론적인 데이터 사이의 소위 "적합도(goodness of fit)"를 규정하는 "성능 함수(merit function)"의 최소화를 의미한다. 전술된 어떠한 종래 기술의 참고 문헌도 상기 성능 함수가 규정되는 방법, 또는 회소화가 행해지는 방법을 명확하게 교시하고 있지 않다. 그러나, 성능 함수의 표준 형태는 관측법을 사용하여 파장의 일부 또는 전부에서 관측된 스펙트럼과 계산된 스펙트럼 간의 차이의 제곱의 합이다. Solomon 등은 Levenberg-Marquardt 방법이 비선형 회귀 분석법(Press, W.H.,Flannery, B.P.,Teukolsky, S.A.,Vetterling, W.T.,Numerical Recipes, Cambridge University Press, 1992)을 수행하기 위해 사용될 수 있다고 제안한다. 그러나, 상기 광학적 방법들에 의해 생성된 유형의 진동 데이터에 그러한 기법을 적용하는 것은 문제가 있을 수 있는데, 이는 성능 함수가 전형적으로 파라미터에 대한 부정확한 값에 대응하는 많은 국소 최소치를 갖기 때문이다. 상기 기법들은 결정된 파라미터 각각에 대한 초기의 예측을 요구하고, 알고리즘이 정확한 응답인 포괄적인 최소치보다 가깝게 국소 최소치에 수렴할 것이라는 위험이 항상 존재한다.
성능 함수가 양호하게 정의된 최소치를 갖고 상기 최소치가 사실상 결정된 두께 및 깊이의 교정값에 대응하는 파라미터의 값에 대해 발생한다는 것이 상기 방법의 성공에 매우 중요하다. 그렇지 않다면, 비교정값의 몇몇 조합이 거의 교정값의 조합만큼 낮거나 또는 그보다 낮은 성능 함수의 값을 산출할 것이다. 종래 기술의 방법에 있어서, 이는 광학 모델이 정확하게 구조물의 관측된 반사도를 재생성할 수 있다는 필수조건을 부과한다. 이를 위해, 일반적으로 측정될 양을 나타내는 파라미터에 추가로 구조물의 다른 특성을 나타내는 파라미터를 포함할 필요성이 있음이 발견된다.
그러한 파라미터의 예는 다음을 포함한다:
1) 사용된 각 파장에서 각 구역의 각 층의 광학 상수 n 및 k;
2) 상이한 불연속 구역의 상대 구역, Solomon 등(9열, 41행), Scheiner 등(파라미터 C1, C2, C3를 기술하는 9열, 60행), 및 Zalicki(7열, 37행);
3) 트렌치의 측면으로부터의 스캐터링을 기술하는 파라미터, Zalicki(C4를 기술하는 7열, 37행);
4) 광학 시스템에서 빛의 간섭성을 기술하는 파라미터 λ, Scheiner 등(파라미터 λ를 기술하는 7열, 35행);
5) 발견적 "사이즈 커플링 인자", Scheiner 등(파라미터 C1, C2를 기술하는 8열, 16행);
6) 소실 인자, Scheiner 등(파라미터 b2, B를 기술하는 8열, 43행); 및
7) 편광 인자, Scheiner 등(파라미터 p1, p2를 기술하는 9열, 10행).
상기 종래 기술의 방법은 작은 조명된 스폿이 요구되지 않기 때문에 인시츄 계측학에 잠재적으로 적합하다. 그러나, 전술된 종래 기술의 방법은 종래 기술에서 미리 지정되지 않은 몇몇 인자로 인해 일반적으로 연속의 인시츄 모니터링에 유용하지 않는 제한이 있다.
한가지 단점은 종래 기술 방법이 파장의 넓은 범위에 걸쳐 웨이퍼의 반사율의 정확한 측정을 요구한다는 것이다. 반사율은 웨이퍼로부터의 반사광 파워에 대한 입사광 파워의 비이다. 인시츄 측정법에서, 웨이퍼로의 입사된 빔과 웨이퍼로부터 반사된 빔 모두 측정법에 직접적으로 억세스할 수 없다. 따라서, 반사율 및 윈도우 전송과 같은 몇몇 다른 시스템 특성의 컨벌루션인 측정법으로부터 추론되어야 한다. 상기 특성들이 공지되지 않거나, 변화하기 쉽다면, 추론은 추가 파라미터의 부가를 요구한다.
종래 기술이 완전히 처리하지 못한 또다른 문제점은 최소화이다. 측정법을 행하기 위해 해결되야 하는 최소화 문제는 그 치수가 결정된 미지의 것의 수보다 높은 파라미터 스페이스에 대한 검색을 수반한다. 최소치에서, 결정된 양 각각에 대한 하나의 일치된 파라미터가 있어야 한다. 그러나, 상기 방법은 관측된 반사율과 계산된 반사율 사이의 정확한 일치를 발견하는데 종속하므로, 전술한 추가 파라미터(예를 들어, 다음의 파라미터: 트렌치의 측면으로부터의 스캐터링; 광학 시스템에서 빛의 간섭성; 발견적 "사이즈 커플링 인자", 소실 인자, 및 편광 인자)가 일반적으로 사용되어야 한다.
마지막으로, 사실상의 정확한 일치의 필수조건에 종속하는 종래 기술은 상기 모델이 적절한 구조물의 협소 범위에 특유하다는 제한을 부과한다. 상이한 모델의 형태는 상이한 구조물이 사용되어야 하기 때문에, 이는 많은 상이한 종류의 구조물이 처리되는 생산 환경에서 사용하기 불편하게 한다.
필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링 및 제어하는 방법이 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 공개된다. 프로세스 웨이퍼 상의 트렌치 깊이는 반사율에서 주로 최대 및 최소의 위치에 민감한 새로운 성능 함수 및 감소된 파라미터 세트를 채택하는 간단한 광학 모델을 사용하여 실시간으로 정확하게 계산된다.
프로세스 웨이퍼로부터 관측된 스펙트럼은 관측된 스펙트럼과 계산된 스펙트럼 사이에서 실질적으로 양호하게 일치할 필요없이 계산된 스펙트럼에 매칭된다. 이는 감소된 파라미터 세트를 갖는 보다 간단한 광학 모델을 사용하는 것을 허용한다. 또한 이는 사실상 실제의 인시츄 모니터링 환경에서 실현될 수 있는 등 절충된 반사율 데이터의 사용을 허용한다. 상기 방법은 또한 관측된 데이터와 계산된 데이터 간의 비교를 위한 성능 함수를 구성하는 단계를 포함하며, 이는 층의 두께에 의해 결정된 관측된 데이터와 계산된 데이터의 관점에 민감하나 관심이 없는 구조물의 다른 관점에 의해 결정된 관점에는 민감하지 않다.
본 발명의 한 관점에 따르면, 프로덕션 웨이퍼의 표면으로부터 스펙트럼 반사율 데이터의 실시간 스트림은 실시간으로 모니터링되고 관측된 데이터의 수직 범위는 계산된 데이터의 수직 범위에 재조정되어, 반사율을 정확히 계산하는 필수조건을 완화시킨다. 다음으로, 데이터는 고속 계산을 촉진하나 최초 스펙트럼의 정보 컨텐츠를 보전하는 최소치 세트로 감소된다. 데이터를 감소시키는 한가지 예시적인 방법은 그 종점이 고르게 이격된 레시프로콜(reciprocal)을 갖는 N개의 작은 영역으로 스펙트럼을 하부 분할하고, 다음으로 각 영역(i)에 대해 하나의 (파장, 반사율)(λ, Robs) 쌍을 획득하기 위해 각 영역 내 파장 및 반사율을 평균하는 단계를 포함한다. 선택된 영역의 수는 충분히 커서 반사율 스펙트럼 내에서 관심있는 가장 작은 특징물이 4개 이상의 영역에 놓여 있게 된다. 일치를 위해 사용된 스펙트럼 데이터는 다음으로 파장에 대해 명백할 필요없이 길이(N)의 리스트(Robs)로 여겨질 수 있다.
프로세스 웨이퍼에 대해 값(N)이 결정되면, N개의 파장에서 분할된 영역 당 하나로 광학 모델(Rc(λ, p1, p2, ..., pn)이 생성되고 평가된다. 그 결과는 길이(N)의 리스트의 형태로 있는 관측된 데이터(Robs)와의 비교를 위한 길이(N)의 리스트(Rc)이다. 분할이 결정되면, 리스트(Rc)는 요구된 만큼의 많은 파라미터(pi)만의 함수가 되고, 이를 명확히 하기 위해, Rc(p1, p2, ..., pn)로 쓸 수 있다.
관측된 데이터(Robs)와 모델(Rc(p1, p2, ..., pn))이 성능 함수(merit function)(Mt(p1, p2, ..., pn)를 사용하여 비교된다. 그러나, 계산된 데이터나 관측된 데이터의 수직 영역은 내부에 포함된 최대 및 최소 값에 따라 크기 조정된다. 관측된 데이터 및 계산된 모델 데이터 모두 성능 함수를 통해 비교하기 전에 다시 크기 조정된다. 또한, 관측된 데이터 및 계산된 모델 모두 변형되어 수직 범위 및 스펙트럼으로 평균된 값이 일치된다. 변형된 데이터 및 적절히 구성된 성능 함수로, 아래 최소치(deep minimum)가 관측된 데이터 및 계산된 모델 모두에서 큰 에러가 있더라도 파라미터의 교정값에서 발견될 수 있다. 성능 함수의 최소화는 종래 기술에 공지된 표준 수치적 기법에 의해 또는 본 발명의 다른 관점에 따라 달성될 수 있고, 또는 대신 불연속 격자 상의 전체 파라미터 공간의 철저한 검색을 통해 달성될 수 있다. 두번째 최소화 옵션은 검색된 파라미터의 수가 적어, 두개의 두께 파라미터만이 사용되는 경우에 가능하다.
본 발명의 특징인 신규한 특징들은 첨부된 청구항에 나타난다. 그러나, 본 발명 자체 및 바람직한 사용 모드의 목적 및 이점은 수반되는 도면과 함께 설명된 실시예의 상세한 기술을 참조하여 보다 잘 이해된다.
도 1은 예시적인 STI 구조물의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 트렌치 깊이 및 필름 두께를 결정하는 공정을 실시하는 일반적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 웨이퍼 에칭의 인시츄 모니터링으로부터 취해진 대표적인 공칭 반사 율 스펙트럼을 도시한다.
도 4는 파라미터 a의 두개의 상이한 값에서 p1 nm 및 p2 nm의 교정값에 대해 평가된 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구성된 광학 모델을 도시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 반사율 스펙트럼의 41개의 분할된 영역 각각에 대한 41개의 공칭 반사율 스펙트럼의 불연속적인 반사율 값을 도시한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 41개의 불연속적인 반사율 값이 다시 스케일링되어 수직 범위 및 스펙트럼으로 평균된 값이 변환된 모델 벡터(T(Rc i,t)와 일치하는 것을 보여주는 변환된 반사율 벡터(T(Ri,t)를 도시하는 다이어그램이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 필름 두께 및 트렌치 깊이 파라미터를 인시츄 모니터링하고 에칭 프로세스를 제어하는 공정의 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 필름 두께 및 트렌치 깊이 파라미터(p1 및 p2)에 대한 두개의 파라미터 검색(parameter search)의 결과를 도시하는 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 유도되고 시간 단계(t)에서 작성된 상부 층 두께(p1) 및 트렌치 깊이(p2)에 대한 값을 도시하는 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 유도되고 도 9와 동일한 시간 간격에 대해 작성된 실리콘에서의 트렌치 깊이(p4)의 플롯을 도시한다.
본 발명의 다른 특징들은 첨부된 도면과 후술되는 상세한 설명에 의해 명백해진다.
도 1은 예시적인 STI 구조물의 단면도를 도시한다. 현재의 STI 구조물은 두개의 불연속 영역 타입, 즉 영역(113) 및 영역(114)으로 구성된다. 첫번째 타입인 영역(113)은 실리콘 기판(104) 상부 상의 다층 유전체 스택(102)이다. 다층 유전체 스택(102) 형성 영역의 상부층(106)은 포토레지스트이다. 상부층(106) 아래는 중간층(들)(108)이 있다. 영역(113)에서 각 층의 두께는 상부층(106)을 제외하고 공지된다, 즉, 중간층(들)(108)의 두께는 공지되어 있다. 두번째 타입의 영역인 영역(114)은 기판(104)이 포함된 예시적인 STI 구조물에 존재한다. 이는 도시된 예시적인 STI 구조물에서, 트렌치(112)는 초기에 중간층(들)(108)의 영역을 지나 기판(104) 영역까지 또는 기판(104) 영역 안으로 연장되기 때문이다.
트렌치(112)는 트렌치를 파는 공정의 결과로서 형성되며, 그 타입은 본 발명을 설명하는 목적에는 중요하지 않으나, 플라즈마 에칭과 같이 임의의 공지된 공정일 수도 있고, 현재 공지되지 않은 에칭의 유형일 수 있다. 설명된 예시에서, 트렌치(112)는 다층 유전체 스택(102) 영역을 통과하고 기판(104) 영역으로 연장된다. 그러나, 설명된 공정은 단순히 예시적이고, 상기 방법은 영역(114)이 보다 복잡한 구조를 갖는 경우에도 적용될 수 있다. 설명된 예를 더 참고하면, 상부층(106)의 두께는 필름 두께(p1)로 나타나고 트렌치(112)의 전체 깊이는 트렌치 깊이(p2)로 식별된다. 중간층(들)(108)의 두께는 공지된 두께(p3)로 표현된다. 기판(104)으로 연장된 트렌치(112)의 부분은 깊이(p4)로 표현되고 기판(104) 내 트렌치(112) 깊이(p4)를 제어하고자 하는 공정 오퍼레이터에게 특히 관심이 있는 부분이다. 최적으로, 깊이(p4)의 치수는 수 나노미터(nm) 내로 제어되어야 한다. 트렌치(112)는 마스크(포토레지스트 상부층(106)), 모든 일련의 중간층들(108) 및 기판(104)을 관통하기 때문에, 기판(104)으로 연장되는 트렌치(112)의 깊이(p4)를 결정하는 것은 중간층(들)의 두께(p3)와 더불어, 전체 트렌치 깊이(p2) 및 필름 두께(p1)를 찾는 것이 필수적이다.
일반적으로, 트렌치 형성 공정은 노출된 영역(설명된 예에서는 영역(102 및 104)으로 표현됨)의 표면을 마멸시킨다. 트렌치 형성 공정이 진행됨에 따라, 상부층의 두께(p1) 및 트렌치 깊이(p2)의 치수는 시간에 대해 변화한다. 즉, 기판(104) 영역 및 상부층(106) 각각의 표면을 마멸시키는 공정으로 인해 필름 두께(p1)가 감소하는 반면, 트렌치 깊이(p2)의 값이 증가한다. 두께(p1) 및 깊이(p2)의 파라미터는 트렌치 형성 공정이 진행됨에 따라 변화하나 동일한 비율로 변하지 않기 때문에, 깊이(p4)의 값을 찾는 것은 훨씬 어렵다. 상부층(106)의 포토레지스트는 에칭을 억제하려하는 반면 기판(104)은 훨씬 빠른 비율로 마멸된다. 전체 트렌치 깊이(p2)는 p2=p1+p3+p4 이고, p2≥(p1+p3)이다. 트렌치(112)가 기판(104) 영역을 절단함에 따라, p4 ＞ 0 이고, 기판(104) 영역은 다음으로 기판(104) 영역이 희망하는 양만큼 마멸될 때까지, 즉, 깊이(p4)가 미리결정된 값에 도달할 때까지 에칭되고 형성 공정이 종료된다. 이 경우, p4가 미리결정된 값에 도달할 때 상부층(106)은 여전히 손상되지 않은 채로 있고, 상부층(106)의 두께(p1) 및 트렌치(112)의 깊이(p2)는 결정될 양이 된다. 상기 값들로부터, 깊이(p4)는 에칭 공정을 제어하기 위해 용이하게 계산될 수 있다. 설명된 공정은 단순히 예시적인 것이고, 상기 방법은 또한 상부층 전부 및 중간층(108)의 일부 또는 전부가 제거되는 경우에 적용될 수 있다.
본 발명의 한 관점은 넓은 범위의 파장에 걸친 매우 정확한 웨이퍼의 반사율 측정법에 대한 의존도가 약하다는 것으로 상기 측정법은 일반적으로 연속의 인시츄 모니터링에 의해서만 추론된다. 그러므로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 데이터는 종래의 인시츄 모니터링 기법을 사용하여 실제 처리 조건하에서 수집된다. 데이터 수집을 위한 예시적인 인시츄 모니터링 장치는 통상 웨이퍼의 중심에 가까운 웨이퍼 상의 10mm 직경의 스폿으로부터의 스펙트럼을 제공한다. 입사 빔은 진공 윈도우를 통과하고, 수직 입사되어 샘플로부터 반사되고, 다시 진공 윈도우를 통과하고, 분광기에 라우팅된다. 전형적으로, 각 스펙트럼의 전폭은 0.5 nm의 해상도에서 225nm 내지 800nm의 파장(λ)의 범위이다. Perry 등은 전체가 본 발명에 참고로서 병합된 미국 특허 6,160,621에서 유사한 수집 장치를 공개한다. 그러나, 본 발명의 공정은 Perry의 장치에 의존하지 않을뿐더러 전술된 인시츄 모니터링에 엄격하게 집착하지도 않는다. 본 발명의 명세서에 의해, 당업자는 다양한 공지의 또는 아직까지 미공지의 인시츄 모니터링 기법 및 협력 장치가 본 발명의 의도된 범위를 벗어나지 않고 채택될 수 있음을 이해할 것이다. 실시간 데이터 수집, 필름 두께의 인시츄 모니터링 및 제어, 및 트렌치 깊이의 결정에 관한 본 발명으로부터 유도된 다른 이점은, 후술되는 본 발명의 예시적인 실시예로 보다 명백해 질 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 필름 두께 및 트렌치 깊이를 결정하는 공정을 수행하는 일반적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 본 발명을 설명하기 전에, 본 명세서에 설명된 예시적인 방법은 전술된 인시츄 모니터링 장치 등에 의해 모니터링된 표면으로부터의 스펙트럼 반사율 데이터의 실시간 스트림의 존재를 가정한다. 또한, 처리 전에 실시간 스펙트럼 반사율 데이터는 공칭 반사율(nominal reflectivity)(R(λ,t)로 변환되고, 이후 관측된 데이터로서 취해진다. 공칭 반사율은 기준 스펙트럼에 대한 현재 스펙트럼의 비율로부터 결정된다. 기준 스펙트럼은 프로덕션 웨이퍼 공정에 사용된 것과 동일한 공정 및 모니터링 장비를 사용하여 베어 실리콘 웨이퍼로부터 미리 수집되어 저장된다. 베어 실리콘이 사용될 수 있는 것은 상기 웨이퍼들이 반도체 공정 제조 설비에 용이하게 사용가능하고 이들의 반사 특성이 매우 잘 특성화되어 있기 때문이다. 본질적으로 기준 스펙트럼은 조명되는 광원으로부터의 광파장의 특성과 관련된 스펙트럼 세기 정보를 제공한다. 웨이퍼 프로세싱 동안, 실시간 스펙트럼은 매 시간 단계에서 모니터링 장치에 의해 수 집되고, 기준 스펙트럼에 대한 현재의 스펙트럼의 비율은 예를 들어, 모니터링 기기에 의해 계산된다. 공칭 반사율은 베어 실리콘의 반사율에 대한 공정시 웨이퍼의 상대 반사율과 대략 동일하다. 대표적인 스펙트럼(302)이 도 3에 도시되며, 이는 웨이퍼 에칭의 인시츄 모니터링으로부터 취해진다.
도 2에 도시된 필름 두께 및 트렌치 깊이를 결정하는 공정을 수행하는 일반적인 방법에 대해 다시 논의하면, 상기 방법은 파장(λ)과 요구되는 많은 파라미터(p1, p2,..., pn)의 함수로서 일반 광학 모델(Rc(λ, p1, p2,..., pn))을 구성(단계 202)함으로써 개시된다. 프로세스 웨이퍼에 대한 광학 모델을 구성하기 위해 만들어진 유일한 가정은 반사가 각 영역(r1, r2, ..., rn)으로부터의 반사의 합에 비례한다는 것이다. 본 발명의 일실시예에 따라, 매우 간단한 광학 모델은 감소된 파라미터 세트(p1, p2,..., pn) 만이 요구되고 관측된 데이터와의 비교를 위해 사용된다.
그 표면이 다수의 불연속인 영역으로 된 웨이퍼에 대한 간략화된 광학 모델의 예가 다음과 같다:
Figure 112005051837676-pct00001
방정식(1)의 공식에서, 각 영역(1, 2, 3...)은 방정식에서 항으로 표현된다. 각 항에서, 글자(a, b, c,...)는 상기 영역에 의해 점유된 표면의 일부를 나타낸다. 항 r1, 등은 각각이 단일 스택을 포함하는 다양한 영역의 반사도이며, 이들은 다층 스택의 반사 계수를 계산하는 표준 공식을 사용하여 계산될 수 있다. 이들 계산에 대한 상세는 예를 들어, Ellipsometry and Polarized Light(Azzam 및 Bashara, pp.332-340, Elsevier, 1987)에서 찾을 수 있으며, 본 명세서에 전체로서 통합된다. 상기 항 내 파라미터(p)는 다양한 구성층의 굴절률 및 두께이다. 첫 번째 항을 제외한 모든 항에 대해, 제1층의 상부와 문제의 층의 상부 간의 수직 거리는 다양한 존으로부터의 반사 사이의 위상 변이를 설명하기 위해 파라미터(예를 들어, 두번째 항에서 p1 b)로서 입력된다.
종래의 광학 모델과 달리, 본 발명의 방법은 관측된 스펙트럼과 정확하게 매칭하는 스펙트럼을 계산하기 위한 필수조건을 경감시키는 방법이므로, 필름 두께 및 트렌치 깊이를 정확하게 결정하는 간단한 광학 모델의 사용이 가능하다. 그러므로, 우수한 필름 두께 및 트렌치 깊이 결과치가 매우 간략화된 광학 모델을 사용함과 더불어 실시간 인시츄 모니터링 환경으로부터 기대될 수 있는 등 절충된 반사율 데이터를 사용하여 획득된다.
표면의 반사율은 다음과 같다:
Figure 112005051837676-pct00002
전술되고 이후 사용되는 예시적인 일반 모델에서, 파라미터(p)는 계산가능한 방법으로 웨이퍼 영역의 반사 특성에 영향을 주는 임의의 특성, 특징 및 속성을 나 타낸다. 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하기 위해 사용된 바와 같이, p1 및 p2는 웨이퍼 상의 각각의 영역에 대한 STI 구조물의 공간 파라미터(깊이 및 두께)이다. 따라서, p1은 한 영역에서 구조물에 유일한 공간 파라미터를 나타내고, 반면 p2는 두번째 영역으로 분리된 구조물에 유일한 공간 파라미터를 나타낸다. a 및 b는 각 영역으로부터 기대되는 상대 기여도를 설명하는 가중 계수이고 프로덕션 웨이퍼에 대한 각각의 영역의 상대적인 부분들의 어림값으로 (a+b=1)이다.
본 발명의 예시적인 일실시예가 두개의 불연속 영역을 포함하고, 각 영역에 대해 대응하는 깊이 또는 두께 파라미터를 갖는 예시적인 웨이퍼에 관한 발명을 기술하나, 파라미터는 영역의 굴절률 등 본 발명의 의도된 범위 또는 정신에서 벗어나지 않고 영역의 반사 특성에 영향을 주는 임의의 다른 특성, 특징 또는 속성을 대신 나타내는 것일 수 있다. 또한, 광학 모델은 대응하여 파라미터의 수를 증가시킴으로써, 그리고 필요하다면, 등가의 추가 가중 계수의 수를 제공함으로써 두개 이상의 불연속 영역을 갖는 웨이퍼의 반사율을 계산하기 위해 확장될 수 있다.
전술된 예시적인 일반 모델에 관해 보다 구체화하고자, 본 발명은 이하 상기 도 1에 도시된 바와 같은 두개의 불연속 영역을 갖는 예시적인 STI 구조물을 참고하여 설명하겠다. 본 발명을 설명하는 목적으로서, 제1 영역(113)은 다층 유전체 스택(102)의 영역이고 제2 영역(114)은 웨이퍼의 기판(104), 이 경우 실리콘의 영역이다. 여기서 r1 및 r2는 각각 두개의 영역(113 및 114)의 반사 계수이다. p1은 상부층(106)의 두께이고 p2는 영역(113 및 114)의 상부 층 사이의 분리거리이다. a 및 b는 가중 계수이다. 영역(114)에 대한 반사 계수(r2)는 단순히 실리콘의 굴절률의 실수부 및 허수부(n 및 k)를 사용하는 프레넬의 방정식으로부터 계산될 수 있는, 기판(104), 즉 실리콘의 반사율이다:
Figure 112005051837676-pct00003
영역(113)에 대한 반사 계수는 다층 스택의 반사 계수를 계산하는 표준 공식을 사용하여 계산될 수 있다. 상기 계산에 대한 상세는 예를 들어, Ellipsometry and Polarized Light(Azzam 및 Bashara, pp.332-340, Elsevier, 1987)에서 찾을 수 있으며, 상기 문헌은 전체로서 본 발명에 통합된다. 가중 계수(a 및 b; b=1-a)는 프로덕션 웨이퍼 상의 개개 영역의 상대 부분의 어림값이다. 예를 들어, a와 b 중의 하나가 제1 영역(113), 또는 유전체 스택(102)일 수 있고, a 및 b 중 다른 하나가 제2 영역(114), 또는 웨이퍼의 기판(104)일 수 있다. 데이터에 대응하는 일련의 파장에서 평가된 방정식(2)는 광학 모델을 포함한다.
방정식(2)로부터의 광학 모델은 구성 물질 각각의 광학 상수를 공지로 가정하고, 미지의 세개의 파라미터(a, p1, 및 p2)를 포함한다. 상기 공식의 광학 모델은 관측된 구조물의 공칭 반사율을 정확하게 예측하지 않는다. 상기 모델과 관측된 데이터 간의 불일치는 관측된 스펙트럼 상에 중첩된 p1 및 p2의 교정값에 대해 평가된 모델의 플롯으로부터 용이하게 이해될 수 있다. 도 4는 p1=167nm 및 p2=690nm 의 교 정값 및 파라미터 a의 두개의 상이한 값에 대해 평가된 방정식(2)에 의해 기술된 광학 모델을 도시한다. 커브(404)는 피팅(fitting)에 의해 결정된 a=0.779의 최적값에 대해 평가된 모델을 도시한다. 또한, 커브(406)는 a=0.25 의 최적값에 대해 평가된 모델을 도시한다. 다른 경우에, 관측된 데이터(402) 및 계산된 모델(404 및 406) 사이의 큰 잔류 에러는 파라미터(p1, p2)에 대한 3-파라미터 피트(fit)가 옳은 값에 수렴할 가능성이 없음을 지적한다. 따라서, 현재 기술된 광학 모델은 너무 간단하여 정확한 두께 결과를 획득하기 위한 종래 기술 매칭 방법에 사용될 수 없다.
그러므로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 계산된 스펙트럼에 대한 관측된 스펙트럼 비교는 관측된 스펙트럼 및 계산된 스펙트럼 사이의 실질적으로 양호한 피트의 요구사항을 제거하는 방법을 사용한다. 따라서, 후술된 비교 기법은 전술된 간략화된 광학 모델 및 프로세스 웨이퍼의 실시간 인시츄 모니터링으로부터 관측된 데이터만을 사용한다. 관측된 데이터를 광학 모델에 매칭시키는 첫 번째 단계는 최초 공칭 반사율 스펙트럼의 정보 컨텐츠를 보존하면서 보다 빠른 계산을 촉진하는 최소 세트로 데이터를 감소시키는 것이다(단계 204). 관측된 공칭 반사율 스펙트럼은 규칙적으로 이격된 파장 그리드(grid) 상에서 일련의 측정치로서 전형적으로 모니터링 장비에 의해 보고된다. 전술된 예시적인 모니터링 장치에 있어서, 각 스펙트럼은 225nm 및 800nm 사이의 파장(λ)으로 구성되며, 여기서 측정치는 0.5nm의 (해상도로 평균되거나) 해상도에서 취해지고, 각 샘플 시간(t)에서 취해진 공칭 반사율 스펙트럼 데이터의 1151개의 불연속 데이터 점을 산출한다. 관측된 스펙트럼 및 계산된 스펙트럼 사이의 일치의 정도를 평가하기 위해 각 점에서 관측된 스펙트럼 및 모델링된 스펙트럼을 비교하는 것은 불필요하다. 충분히 작은 파장 간격에 대해, 반사율은 충분히 천천히 변하므로 단일 점에서의 비교가 충분하다. 추가 점에서의 비교는 필름 두께 및 트렌치 깊이 결과치에 임의의 추가 정확도를 제공하지 않고 필요한 계산 시간을 증가시킨다. 그러므로, 본 발명의 예시적인 일실시예의 구성성분의 사용은 그 결과치를 절충하지 않고 관측된 공칭 반사율 스펙트럼으로부터 비교를 위한 값들의 최소 세트를 계산하는 방법이다. 이는 스펙트럼이 천천히 변화한다고 생각할 수 있는 파장 간격으로 분할되는 단계 및 상기 파장 간격 각각에 대해 단일 비교를 하는 단계를 수반하는 것이 바람직하다.
도 4는 관측된 공칭 반사율 스펙트럼(402)이 천천히 변화한다고 생각할 수 있는 파장 간격의 사이즈가 스펙트럼의 단-파장 끝에서보다 작음을 도시한다. 이는 물리적으로 관련된 파라미터가 파장에 대한 웨이퍼 상의 몇몇 특성치 치수의 비율이기 때문이다. 따라서, 선택되어야 하는 점들의 수를 보다 최적화에 가깝게 하는 최적의 감소된 세트로 관측된 스펙트럼을 감소시키는 예시적인 방법을 설명한다. 먼저 프로세싱 동안 접하게 될 데이터의 대표적인 스펙트럼을 선택한다. 스펙트럼이 예를 들어, 프로세싱 과정을 통해 또는 샘플 사이에서 등 복잡하게 변화한다면, 가장 복잡한 스펙트럼이 선택되어야 한다. 다음으로 시도될 다수의 분할부(N)를 선택하며, 여기서 N은 최초 수 보다 훨씬 작으나 여전히 각 스펙트럼의 본질적인 형상을 캡쳐하기에 충분할 만큼 클 것으로 기대된다. 다음으로 분할부 경계를 계산한다. 이들은 N+1 개의 파장(i=1, ..., N+1) 세트이며, 최초 리스트의 끝점(225nm 및 800nm)을 포함하고 N-1개의 중간 파장이 선택되어 N+1개의 (λi)의 레시프로콜이 파장 해상도에 의해 허용된 정확성 내에서 대략 고르게 이격된다. 분할부에 대한 끝점은 대략 고르게 분포된 레시프로콜을 산출하는 임의의 방법을 사용하여 선택될 수 있다. 각 분할된 영역 내 파장 및 반사율 데이터는 다음으로 각 영역의 (파장, 반사율) 한 쌍의 대표값을 획득하기 위해 평균화된다. 감소된 데이터 세트의 플롯은 다음으로 전체 스펙트럼과 동일한 축 상에 플롯된다(도 4). 감소된 스펙트럼의 점 사이의 보간법이 상기 실시예의 경우와 같이, 전체 스펙트럼과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 스펙트럼을 형성한다면, N은 충분히 크다. N의 가장 작은 가능한 값을 찾는 것은 필요하지 않거나 바람직하지 않은데, 이는 N이 너무 작으면, 상기 방법이 실패할 위험이 존재하고, 계산 로드(computational load)의 상당한 감소는 일반적으로 상기 제한치에 접근하지 않고 달성될 수 있다.
N에 대한 값을 결정하면, 최초 데이터 세트는 N개 수를 갖는 최소 사이즈의 데이터 세트로 감소된다.
데이터 세트를 분할하는 효과는 도 5로부터 볼 수 있다. 도 5에서, 도 3의 공칭 반사율 스펙트럼(302)에 대응하는 벡터(502)는 반사율 스펙트럼에 대한 N개의 분할된 영역 각각에 대한 41개의 불연속 반사율 값 중의 하나이다. 바로 전술된 바와 같이, 단일 데이터 점은 전체 영역에 걸친 공칭 반사율을 평균함으로써 각 분할부에 대해 계산된다. 데이터 감소 변환 후, 매 t 단계마다 데이터는 벡터(Ri,t)의 형태를 갖고, 여기서 i는 파장에 대응하는 인덱스이고, 1부터 분할부의 수(N)까지 진행한다(41개의 분할부가 도 5에 도시됨). 따라서, 피팅을 위한 스펙트럼 데이터는 이제 명백히 파장에 관계없이 길이(N)의 리스트(R)로서 생각될 수 있다.
다음으로, 데이터는 수직 축에 대해 변환되어 데이터의 평균 값은 0이 되고, 데이터의 수직 범위는 1이다(단계 206). 데이터의 수직 범위는 이를 계산하려하기 보다 모델 결과치에 부과될 수 있는 편리한 스케일을 제공한다. 이들의 수직 범위 및 스펙트럼으로 평균화된 값을 일치시키는 방법으로 관측된 데이터 및 계산된 모델을 변환함으로써, 데이터 및 모델 모두에서 큰 에러가 묵인되고 파라미터의 교정값에서 적절히 구성된 성능 함수에서 아래 최소치를 여전히 찾는다.
변환된 데이터는 다음과 같다:
Figure 112005051837676-pct00004
데이터를 다시 스케일링하고 평균하는 단계는 먼저 매 시간 단계(t)에서 특정 스펙트럼에 대한 데이터의 수직 범위를 찾는 단계를 포함한다. N개의 샘플로부터, Ri에 대한 가장 작은 값 및 가장 큰 값이 N개의 반사율 샘플(i는 1부터 N까지의 범위)로부터 찾아진다. 이들은 Min(Ri) 및 Max(Ri)이다. 데이터의 수직 범위, Max(Ri)-Min(Ri)는 관측된 데이터 및 계산된 모델을 재 스케일링하기 위한 수직 범위를 확립하며, 이는 반사율을 정확히 계산하는 필수조건을 완화한다. 계산된 스펙트럼 또는 관측된 스펙트럼의 모든 스펙트럼은 내부에 포함된 최대값 및 최소값 (Ri)에 따라 스케일링된다. 간섭이 모든 스펙트럼에서 최소 및 최대로 발생한다면, 데이터가 넓은 범위의 파장, 특히 자외선 파장, 일반적으로 200nm 에서 400nm 사이의 파장을 포함한다면 보다 가능성 있고, 상기 방법은 가장 성공적이다.
도 6은 도 3의 공칭 반사율 스펙트럼(302)에 대응하는 벡터(602)(T(Ri,t))를 도시하는 다이어그램이며, 최종 변환 후 나타나듯이 41개의 불연속의 반사율 값을 도시한다. 벡터(602)는 0의 스펙트럼에 걸친 평균값 및 약 1의 수직 범위를 갖는다.
적절히 변환된 데이터로, 성능지수 함수(figure-of-merit function) 또는 성능 함수(merit function)는 관측된 데이터(Robs) 및 모델(Rc) 간의 비교(단계 210)를 위해 사용된다. 당업자는 성능 함수가 관측된 데이터 및 특정 파라미터를 선택한 모델 간의 일치도를 측정한다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 성능 함수는 설계되어 정렬되기 때문에 관측된 데이터 및 모델 간의 긴밀한 일치도가 작은 값에 의해 표현될 것이다. 성능 함수의 최소치는 모델의 파라미터를 조절함으로써 결정되고, 이로써 최적-적합 파라미터(best-fit parameter)가 산출되고 Lavenburg-Marquardt 방법 등, 종래 기술에 공지된 임의의 표준 수치적 기법의 형태를 취할 수 있다. 아래에 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 일반 성능 함수가 기술되어 있다.
Figure 112005051837676-pct00005
Figure 112005051837676-pct00006
마지막으로, 성능 함수의 최소화는 진행될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 상기 모델은 실행 시간(run time)에 철처하게 검색된 룩업 테이블을 미리 형성하기 위해 계산될 수 있다. 파라미터 공간은 단지 2차원, 즉 p1 및 p2 이므로 현재 방법을 사용하는 것이 가능하다. 상기 테이블은 기대값의 전 범위에 걸쳐 1nm 간격으로 모든 가능한 트렌치 깊이 및 층 두께 쌍에 대해 벡터(T[Rc j,t(p1, p2)]의 세트로 구성된다. 관측된 데이터 및 모델 간의 일치도는 수치 최소화 기법에 의하는 대신 전체 2차원 파라미터 공간을 철저히 검색함으로써 발견될 수 있다. 상기 대안은 그 결과치가 초기 예측에 의존하지 않기 때문에 종래 기술의 표준 수치 최소화 기법보다 우수하다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링 및 제어하는 프로세스의 흐름도를 도시한다. 도시된 프로세스로부터의 결과치는 전술된 일반 수행 방법을 사용하여 웨이퍼 프로세싱 동안 실시간으로 달성되며, 도 1에 도시된 STI 구조물과 관련하여 후술된다. 상기 흐름도는 두 부분으로 나누어지며, 도 7a는 웨이퍼를 프로세싱하기 전에 완성되어야 하는 단계를 다루고, 도 7b는 본 발명의 실시간 프로세싱 단계를 도시한다.
전술된 바와 같이, 웨이퍼를 실제로 처리하기 전에, 수 비트의 데이터는 수 행될 특정 웨이퍼 프로세스를 위해 수집되어야 한다. 상기 단계를 위한 데이터는 후속의 유사한 프로덕션 웨이퍼를 처리하는데 채택된 에칭 챔버 및 모니터링 장치를 사용하여 획득된다. 상기 데이터 획득 단계를 표현하는 도 7a의 블록들은 챔버 및 측정 장치를 사용하는 유사한 프로덕션 웨이퍼에 대한 임의의 후속 프로세싱에 대해 내부에서 획득된 데이터가 유효하게 남아있음을 알려주기 위해 점선으로 표현된다. 그러나, 본 발명의 방법에 의해 획득된 두께 결과치의 정확성이 의문스럽다면, 즉 에칭 프로세스 또는 프로덕션 웨이퍼에 관한 무엇이 변경되었다면, 상기 데이터는 다른 프로덕션 웨이퍼를 프로세싱하기 전에 재획득되어야 한다.
초기에, 기준 스펙트럼은 웨이퍼의 생산 프로세싱에 채택된 에칭 챔버 및 인시츄 모니터링 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼로부터 획득된다(단계 702). 상기 기준 스펙트럼은 다음으로 생산 프로세싱 동안 획득된 실시간 스펙트럼 반사율 데이터를 공칭 반사율(R(λ,t))로 변환하기 위해 모니터링 장치에 저장된다. 또한, 에칭 프로세스를 개시하기 전, N에 대한 값은 최초 공칭 반사율 스펙트럼의 정보 컨텐츠를 보존하는 데이터의 최소 세트로 데이터를 감소하기 위해 결정되어야 한다(단계 704). 일반적으로, N이 결정되어, 감소된 스펙트럼의 형상은 최초 스펙트럼의 형상과 사실상 다르지 않다. N은 프로덕션 웨이퍼를 프로세싱함으로써 획득된 스펙트럼 데이터를 실험적으로 분석함으로써 결정될 수 있거나, 또는 프로덕션 웨이퍼를 위해 구성된 광학 모델을 사용하여 계산된 데이터를 분석함으로써 대신 결정될 수 있다.
실용성 문제로서, 두께 결정 및 프로세스 제어는 본 발명의 예시적인 실시예 에 따라 두개의 대안 흐름 중 하나로 진행될 수 있다. 첫번째 대안은 미리 광학 모델을 구성하고 에칭 프로세스에 기대되는 모든 가능한 트렌치 깊이 및 레이어 두께 쌍에 대한 벡터(T[Rc j,t(p1,p2)])로 구성된 룩업 테이블을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 테이블은 관측된 데이터와의 일치도를 찾기 위해 철저히 검색되어질 수 있다. 두번째 대안은 미리 광학 모델을 구성하되, 임의의 시간 단계(t)에서 취해진 관측된 데이터에 대한 최적-적합 파라미터를 산출하기 위해 파라미터 값을 조정함으로써 작동 중에 이를 평가하는 것이다. 여기서, 광학 모델은 임의의 수치적 기법을 사용하여 관측된 데이터와 비교된다. 첫번째 접근법은 다소 소비되는 시간이 적으나, 어느 접근법이나 실행 시간 환경에서 보다 우수한 두께 결과치를 달성한다. 상기 두가지 접근법의 차이점은 후술되는 논의에 의해 강조될 것이다.
어느 접근법에서나, 광학 모델(Rc(p1,p2))이 처리될 STI 구조물의 특정 유형에 대한 반사 계수를 사용하여, 상기 방정식(2) 등 평가될 웨이퍼 구조물에 대해 획득된다. 첫번째 접근법에서, 기대된 범위 내에서 모든 가능한 트렌치 깊이 및 층 두께에 대한 벡터(T[Rc j,t(p1,p2)])의 세트가 룩업 테이블로 컴파일된다. 따라서, 모든 트렌치 깊이 및 층 두께 쌍에 대해, 상기 모델 데이터는 평균된 반사율 데이터의 N개의 값으로 감소되고(단계 708), Min(Ri) 및 Max(Ri)(Ri의 최소값 및 최대값)이 각 파라미터 쌍에 대한 N개의 반사율 샘플에 대해 발견된다. 각 깊이 및 층 두 께 쌍과 관련된 모델 데이터는 그 평균이 0이고 그 ((최대 값 - 최소 값)으로 정의된) 범위가 1인 벡터를 산출하기 위해 선형 변환법에 의해 하나하나 변환된다(단계 710). 전술된 방정식(4)는 상기 목적을 위해 사용될 수 있는 예시적인 알고리즘이다. 그 결과 벡터(T[Rc j,t(p1,p2)])는 그들의 p1 및 p2 값에 인덱스된 룩업 테이블에서 통합정리된다(단계 712).
다시 도 7b를 참조하면, 에칭 프로세스는 주 프로세스 웨이퍼에 대해 개시되고 반사율 데이터는 시간 단계(t)에서 웨이퍼의 표면으로부터 인시츄로 모니터링된다(단계 714). 공칭 반사율(R(λ,t))는 기준 스펙트럼을 사용하는 장비에 의해 수집된 스펙트럼으로부터 자동으로 계산된다. 다음으로, 장비에 의해 생성된 데이터 세트는 N개의 데이터 점으로 감소된다(단계 716). 상기 단계는 모니터링 장치에 의해 내부적으로 성취될 수 있으나 대신 외부 데이터 프로세서의 함수일 수도 있다. 다음으로, Ri ,t의 N개의 세트에 대한 Max(Ri) 및 Min(Ri) 값이 발견되고(단계 718) 관측된 데이터(T(Rj,t))를 변환하기 위해 사용되어 그 수직 범위 및 스펙트럼으로 평균된 값이 예를 들어, 상기 방정식(4)를 사용하는 계산된 모델(T(Rc j,t(p1,p2))과 일치한다(단계 720). 룩업 테이블에 대한 벡터 데이터는 테이블로 입력하기 전과 유사하게 변환되었음을 기억하자.
한편, 룩업 테이블이 사용되지 않으면, 광학 모델(Rc(λ,p1,p2,...,pn))은 리 스트(Rc(p1,p2))를 생성하기 위해 N개의 파장 각각에서 평가되어야 한다. 상기 리스트는 단계(708 및 710)와 관해 전술된 바와 같이 변환된다. 일단 변환되면, 상기 모델 데이터는 t번째 시간 단계에 대해 관측된 데이터와 비교된다. 이는 두개의 파라미터(p1, p2)에 대해 방정식(5)에서 전술된 일반 성능 함수의 특정 형태를 사용하여 성취된다, 즉, 성능 함수는 Mt(p1,p2) 형태이다. 상부층 두께(p1) 및 트렌치 깊이(p2) 모두의 치수는 파라미터(p1 및 p2)에 대한 성능 함수(Mt(p1,p2))를 최소화함으로써 에칭 프로세스의 t번째 시간 단계에서 웨이퍼 상태에 대해 결정된다(단계 722). 상기 최소화는 Levenburg-Marquardt 방법 등 표준 수치적 기법을 사용하여 수행될 수 있다.
역으로, 룩업 테이블이 미리 형성되었으면, 2차원 파라미터 공간은 실행 시간에 파라미터(p1 및 p2)에 대해 철저히 검색된다. 단계 712와 관련하여 전술된 바와 같이, 룩업 테이블은 기대값의 전 범위에 걸쳐 모든 가능한 트렌치 깊이 및 층 두께 쌍에 대해 벡터(T[Rc j,t(p1,p2)])의 세트로 구성된다. 범위 파라미터 값들은 어느 비임의적인 간격, 예를 들어 1nm에서 증대되며, 에칭 프로세스를 조절하는데 필요한 해상도를 제공한다.
도 8은 상기 도 6에 도시된 스펙트럼(602)에 대해 p1 및 p2에 대한 2-파라미터 검색의 결과를 도시하는 다이어그램이다. 여기서 (T(Ri,t))(802)를 나타내는 41 개의 불연속값이 벡터(T[Rc j,t(p1,p2)])(804)에 의해 오버레이된다.
상부층 두께(p1) 및 트렌치 깊이(p2)에 대한 교정값이 획득되면, 기판(110)으로 연장된 트렌치(112) 일부의 깊이(깊이 p4)는 p4=p2-(p1+p3)에 의해 발견되며, 여기서 p3는 공지의 중간층(들)(108)의 두께(단계 724)이다. 깊이(p4)는 정지 깊이(pstop)와 비교되며, 정지 깊이는 기판(110)에서 파이는 홈의 목표 깊이를 나타낸다. 깊이 p4＜pstop 이면, 프로세스는 다음 시간 단계(t)에서 새로운 공칭 반사율(R(λ,t))를 획득하기 위해 단계 714로 복귀한다. 다음으로 프로세스는 깊이 p4≥pstop 가 될때까지 단계 716 내지 단계 726을 통해 반복되고 트렌치 형성 프로세스는 종료된다(단계 728).
다시 도 9를 참조하면, 상부층 두께(p1)(802) 및 트렌치 깊이(p2)(804)가 시간에 관해 도시된다. 에칭 프로세스가 시간 단계(t)를 통해 진행됨에 따라, 기대되어진 대로, 상부층 두께(p1)(802)가 감소하는 반면 트렌치 깊이(p2)(804)는 증가한다. 각 시간 단계(t)에서 계산된 파라미터 쌍은 사전 값(prior value)에 무관하므로, 상기 플롯에서 보이는 완만한 변화는 각 값이 시간 단계 사이에서 완만하게 이행하므로 검색은 사실 교정값을 복귀시키는 것이다. 도 10은 동일한 시간 간격에 걸쳐 실리콘(p4)(1002)의 트렌치 깊이의 플롯을 도시한다. 깊이(p4)는 두께(p1)(802) 및 깊이(p2)(804) 및 중간층(들)(108)의 공지의 두께로부터 유도됨을 상기하면, 실리콘 깊이(p4)에 대한 값은 또한 시간 단계 사이에서 하나의 값으로부터 다음의 값으로 완만하게 이행하므로 또한 교정됨이 명백하다.
청구항 내 대응하는 구조물, 물질, 동작, 및 모든 수단 또는 단계 및 함수 요소의 등가는 임의의 구조물, 물질, 또는 특히 청구된 바와 같이 다른 청구된 요소와 결합하여 함수를 수행하는 동작을 포함한다. 본 발명의 설명은 예시 및 기술의 목적으로 표현되었지만, 공개된 형태의 발명의 모두가 아니며 또는 이에 제한되지 않는다. 다양한 수정 및 변형이 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 당업자에게 명백하다. 실시예는 본 발명의 원리 및 실제 응용을 최적으로 설명하고, 당업자가 심사숙고된 특정 사용에 적합한 다양한 수정으로 다양한 실시예에 대해 본 발명을 이해하도록 선택되어 설명되었다. 앞서 설명된 것과 다양한 수정이 당업자에 의해 행해질 수 있다.

Claims (36)

  1. 웨이퍼와 관련된 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 결정하는 방법에 있어서,
    웨이퍼의 표면으로부터 관측된 반사율 데이터를 수신하는 단계;
    적어도 하나의 파라미터의 함수인 웨이퍼에 대해 계산된 반사율 데이터를 획득하는 단계;
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나를 변환하는 단계;
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나를 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과 일치하도록 변환하는 단계;
    상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 변환된 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것 사이의 일치도를 발견하는 단계; 및
    상기 일치도에 기초하여 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터는 웨이퍼 표면의 반사율 스펙트 럼과 기준 반사율 스펙트럼의 스펙트럼 비인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터는 웨이퍼 표면의 상태와 관련되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나를 변환하는 단계는
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나의 수직 범위를 발견하는 단계; 및
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나의 수직 범위에 기초하여 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나를 스케일링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링 된 것을 평균하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나를 변환하는 단계는
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나의 수직 범위를 발견하는 단계; 및
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나의 수직 범위에 기초하여 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나를 스케일링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링 된 것을 평균하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링 된 것을 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링 된 것과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링 된 것의 수직 범위는 1의 값을 갖고 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링 된 것의 수직 범위는 1의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링 된 것을 평균한 것은 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링 된 것을 평균한 것과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링 된 것을 평균한 평균치는 0의 값을 갖고 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링 된 것을 평균한 평균치는 0의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것 사이의 일치도를 발견하는 단계는
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것에 대한 성능 함수를 구성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 성능 함수를 최소화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것 사이의 일치도를 발견하는 단계는
    변환된 계산된 반사율 데이터의 복수의 인스턴스를 생성하는 단계로서, 상기 변환된 계산된 반사율 데이터의 복수의 인스턴스 각각이 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 고유 파라미터 값에서 평가되는, 상기 인스턴스 생성 단계;
    변환된 관측된 반사율 데이터에 기초하여 상기 변환된 계산된 반사율 데이터의 상기 복수의 인스턴스 중의 하나를 식별하는 단계; 및
    상기 변환된 계산된 반사율 데이터의 식별된 인스턴스와 관련된 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 식별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 변환된 관측된 반사율 데이터에 기초하여 상기 변환된 계산된 반사율 데이터의 상기 복수의 인스턴스 중의 하나를 식별하는 단계는
    상기 변환된 관측된 반사율을 상기 변환된 계산된 반사율 데이터의 상기 복수의 인스턴스 중의 적어도 일부와 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 식별된 인스턴스와 관련된 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼에 대한 계산된 반사율 데이터는 정확하게 하나의 파라미터의 함수로서 간략화된 광학 모델을 포함하며, 상기 정확하게 하나의 파 라미터가 임의의 계산가능한 방법으로 상기 웨이퍼의 반사율 특성에 영향을 주는 상기 웨이퍼의 일부분의 속성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 웨이퍼의 일부분의 속성은 굴절률, 필름 두께, 트렌치 깊이, 기판 내 트렌치 깊이, 및 다층 유전체 스택의 두께 중의 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼에 대한 계산된 반사율 데이터는 적어도 두개의 파라미터의 함수로서 간략화된 광학 모델을 포함하며, 상기 적어도 두개의 파라미터가 임의의 계산가능한 방법으로 상기 웨이퍼의 반사율 특성에 영향을 주는 상기 웨이퍼의 하나 이상의 부분의 적어도 두개의 속성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 웨이퍼의 하나 이상의 부분의 적어도 두개의 속성은 굴절률, 필름 두께, 트렌치 깊이, 기판 내 트렌치 깊이, 및 다층 유전체 스택의 두께의 임의의 조합인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 간략화된 광학 모델은 상기 적어도 두개의 파라미터에 의해 표현된 각 영역으로부터 반사율의 합에 비례하는 반사율의 함수인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼의 표면으로부터 관측된 반사율 데이터를 수신하는 단계는 웨이퍼의 표면으로부터 인시츄로 관측된 반사율 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 적어도 하나의 웨이퍼 구조물 각각과 관련되고, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 값에 기초하여 웨이퍼 구조물에 대한 프로세스를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 웨이퍼 구조물에 대한 종료 프로세스 상태에서 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 파라미터에 대한 정지값과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징을 하는 방법.
  23. 제3항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 표면으로부터 제2의 관측된 반사율 데이터를 수신하는 단계;
    상기 웨이퍼에 대해 계산된 반사율 데이터를 획득하는 단계로서, 상기 계산된 반사율 데이터가 적어도 하나의 파라미터의 함수인, 획득 단계;
    상기 제2의 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나를 변환하는 단계;
    상기 제2의 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나를 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과 일치하도록 변환하는 단계;
    상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 제2의 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 제2의 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것 사이의 일치도를 발견하는 단계; 및
    상기 일치도에 기초하여 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 제2의 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 제2의 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것 사이의 일치도를 발견하는 단계는
    상기 웨이퍼의 적어도 하나의 파라미터에 대한 가능한 값들의 세트를 결정하는 단계;
    상기 웨이퍼에 대해 계산된 반사율 데이터를 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 가능한 값들의 세트에 대해 푸는 단계; 및
    적어도 하나의 파라미터 각각에 대한 가능한 값들의 세트에 대해 계산된 반사율 데이터 및 파라미터 값의 솔루션 세트를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 일치도에 기초하여 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계는
    상기 제2의 관측된 반사율 데이터에 기초하여 상기 계산된 반사율 데이터의 솔루션 세트 중의 하나를 식별하는 단계; 및
    선택된 상기 계산된 반사율 데이터의 솔루션 세트 중의 하나와 관련된 파라미터 값을 식별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제19항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나를 변환하는 단계는
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나의 수직 범위를 발견하는 단계; 및
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나의 수직 범위에 기초하여 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나를 스케일링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제4항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링된 것을 평균하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나를 변환하는 단계는
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나의 수직 범위를 발견하는 단계; 및
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나의 수직 범위에 기초하여 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나를 스케일링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링된 것을 평균하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링된 것은 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링된 것과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링된 것의 수직 범위는 1의 값을 갖고 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링된 것의 수직 범위는 1의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링된 것을 평균한 것은 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링된 것을 평균한 것과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 스케일링된 것을 평균한 평균치는 0의 값을 갖고 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 스케일링된 것을 평균한 평균치는 0의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제29항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 변환된 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것 사이의 일치도를 발견하는 단계는
    상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것에 대한 성능 함수를 구성하는 단계; 및
    적어도 두 개의 파라미터에 대해 상기 성능 함수를 최소화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대해 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 하나가 변환된 것과, 상기 관측된 반사율 데이터 및 상기 계산된 반사율 데이터 중의 다른 하나가 변환된 것 사이의 일치도를 발견하는 단계는
    계산된 반사율 데이터가 변환된 것의 복수의 인스턴스를 생성하는 단계로서, 상기 계산된 반사율 데이터가 변환된 것의 복수의 인스턴스 각각이 상기 적어도 두 개의 파라미터에 대한 고유 파라미터 값에서 평가되는, 상기 인스턴스 생성 단계;
    관측된 반사율 데이터가 변환된 것에 기초하여 상기 계산된 반사율 데이터가 변환된 것의 상기 복수의 인스턴스 중의 하나를 식별하는 단계; 및
    상기 계산된 반사율 데이터가 변환된 것의 상기 식별된 인스턴스와 관련된 적어도 하나의 파라미터에 대한 값을 식별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제19항에 있어서, 상기 관측된 반사율 데이터는 웨이퍼 표면의 반사율 스펙트럼과 기준 반사율 스펙트럼의 스펙트럼 비인 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020057017362A 2003-03-19 2004-03-09 필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링하고 제어하는시스템 및 그 방법 KR100782192B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/392,991 US7049156B2 (en) 2003-03-19 2003-03-19 System and method for in-situ monitor and control of film thickness and trench depth
US10/392,991 2003-03-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050110011A KR20050110011A (ko) 2005-11-22
KR100782192B1 true KR100782192B1 (ko) 2007-12-04

Family

ID=32988016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057017362A KR100782192B1 (ko) 2003-03-19 2004-03-09 필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링하고 제어하는시스템 및 그 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7049156B2 (ko)
EP (1) EP1611447B1 (ko)
JP (2) JP4958546B2 (ko)
KR (1) KR100782192B1 (ko)
CN (1) CN1774639B (ko)
AT (1) ATE497160T1 (ko)
DE (1) DE602004031201D1 (ko)
TW (1) TWI287080B (ko)
WO (1) WO2004086068A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011051B1 (ko) 2007-04-02 2011-01-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 스펙트럼들의 라이브러리를 생성하기 위한 방법과 장치 및높은 수율 측정 시스템

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7869057B2 (en) 2002-09-09 2011-01-11 Zygo Corporation Multiple-angle multiple-wavelength interferometer using high-NA imaging and spectral analysis
US7139081B2 (en) 2002-09-09 2006-11-21 Zygo Corporation Interferometry method for ellipsometry, reflectometry, and scatterometry measurements, including characterization of thin film structures
US8564780B2 (en) 2003-01-16 2013-10-22 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Method and system for using reflectometry below deep ultra-violet (DUV) wavelengths for measuring properties of diffracting or scattering structures on substrate work pieces
US20080246951A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Phillip Walsh Method and system for using reflectometry below deep ultra-violet (DUV) wavelengths for measuring properties of diffracting or scattering structures on substrate work-pieces
US7324214B2 (en) 2003-03-06 2008-01-29 Zygo Corporation Interferometer and method for measuring characteristics of optically unresolved surface features
US7271918B2 (en) * 2003-03-06 2007-09-18 Zygo Corporation Profiling complex surface structures using scanning interferometry
US7106454B2 (en) * 2003-03-06 2006-09-12 Zygo Corporation Profiling complex surface structures using scanning interferometry
US6999180B1 (en) * 2003-04-02 2006-02-14 Kla-Tencor Technologies Corporation Optical film topography and thickness measurement
WO2005029192A2 (en) 2003-09-15 2005-03-31 Zygo Corporation Surface triangulation and profiling through a thin film coating
US7884947B2 (en) 2005-01-20 2011-02-08 Zygo Corporation Interferometry for determining characteristics of an object surface, with spatially coherent illumination
US7616323B2 (en) * 2005-01-20 2009-11-10 Zygo Corporation Interferometer with multiple modes of operation for determining characteristics of an object surface
JP4885212B2 (ja) * 2005-05-19 2012-02-29 ザイゴ コーポレーション 薄膜構造についての情報に関する低コヒーレンス干渉計信号を解析するための方法およびシステム
US8392012B2 (en) * 2008-10-27 2013-03-05 Applied Materials, Inc. Multiple libraries for spectrographic monitoring of zones of a substrate during processing
US20080129986A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Phillip Walsh Method and apparatus for optically measuring periodic structures using orthogonal azimuthal sample orientations
KR101519932B1 (ko) 2006-12-22 2015-05-13 지고 코포레이션 표면 특징물의 특성을 측정하기 위한 장치 및 방법
US7889355B2 (en) 2007-01-31 2011-02-15 Zygo Corporation Interferometry for lateral metrology
TWI416096B (zh) * 2007-07-11 2013-11-21 Nova Measuring Instr Ltd 用於監控圖案化結構的性質之方法及系統
US20090065478A1 (en) * 2007-09-11 2009-03-12 Dockery Kevin P Measuring etching rates using low coherence interferometry
US7761179B2 (en) * 2007-09-24 2010-07-20 Intel Corporation Method for consistent updates to automated process control (APC) models with partitioning along multiple components
US8072611B2 (en) 2007-10-12 2011-12-06 Zygo Corporation Interferometric analysis of under-resolved features
US8327191B2 (en) 2007-10-19 2012-12-04 International Business Machines Corporation Automatically populating symptom databases for software applications
US7978337B2 (en) 2007-11-13 2011-07-12 Zygo Corporation Interferometer utilizing polarization scanning
US8126677B2 (en) 2007-12-14 2012-02-28 Zygo Corporation Analyzing surface structure using scanning interferometry
KR100897109B1 (ko) * 2008-01-25 2009-05-14 메트로솔 인코포레이티드 진공 자외선 참조 반사율계
US8760649B1 (en) 2008-01-28 2014-06-24 Kla-Tencor Corporation Model-based metrology using tesselation-based discretization
US20090275265A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Applied Materials, Inc. Endpoint detection in chemical mechanical polishing using multiple spectra
US8120781B2 (en) 2008-11-26 2012-02-21 Zygo Corporation Interferometric systems and methods featuring spectral analysis of unevenly sampled data
US8603839B2 (en) 2010-07-23 2013-12-10 First Solar, Inc. In-line metrology system
US8954186B2 (en) 2010-07-30 2015-02-10 Applied Materials, Inc. Selecting reference libraries for monitoring of multiple zones on a substrate
JP2014500613A (ja) * 2010-10-15 2014-01-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 光学監視のためのスペクトルライブラリの構築
US8666530B2 (en) 2010-12-16 2014-03-04 Electro Scientific Industries, Inc. Silicon etching control method and system
US8867041B2 (en) 2011-01-18 2014-10-21 Jordan Valley Semiconductor Ltd Optical vacuum ultra-violet wavelength nanoimprint metrology
US8565379B2 (en) 2011-03-14 2013-10-22 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Combining X-ray and VUV analysis of thin film layers
GB2489722B (en) 2011-04-06 2017-01-18 Precitec Optronik Gmbh Apparatus and method for determining a depth of a region having a high aspect ratio that protrudes into a surface of a semiconductor wafer
CN102420152A (zh) * 2011-04-29 2012-04-18 上海华力微电子有限公司 一种用于功率器件在线控制沟槽剩余氧化硅厚度的方法
DE102011051146B3 (de) 2011-06-17 2012-10-04 Precitec Optronik Gmbh Prüfverfahren zum Prüfen einer Verbindungsschicht zwischen waferförmigen Proben
KR101892914B1 (ko) 2012-03-08 2018-08-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 측정된 스펙트럼에 대한 광학 모델의 피팅
WO2013186879A1 (ja) * 2012-06-13 2013-12-19 株式会社シンクロン 膜厚測定装置及び成膜装置
US9248544B2 (en) * 2012-07-18 2016-02-02 Applied Materials, Inc. Endpoint detection during polishing using integrated differential intensity
DE102012111008B4 (de) 2012-11-15 2014-05-22 Precitec Optronik Gmbh Optisches Messverfahren und optische Messvorrichtung zum Erfassen einer Oberflächentopographie
KR102070086B1 (ko) * 2013-02-13 2020-01-29 삼성전자주식회사 타겟 값을 보정하여 공정을 수행하는 방법 및 공정 시스템
JP6247752B2 (ja) 2013-06-17 2017-12-13 プレシテック オプトロニック ゲーエムベーハーＰｒｅｃｉｔｅｃ Ｏｐｔｒｏｎｉｋ ＧｍｂＨ 距離差を取得するための光学測定装置および光学測定方法
US10955359B2 (en) * 2013-11-12 2021-03-23 International Business Machines Corporation Method for quantification of process non uniformity using model-based metrology
US10234265B2 (en) 2016-12-12 2019-03-19 Precitec Optronik Gmbh Distance measuring device and method for measuring distances
US10861755B2 (en) 2017-02-08 2020-12-08 Verity Instruments, Inc. System and method for measurement of complex structures
US11424115B2 (en) * 2017-03-31 2022-08-23 Verity Instruments, Inc. Multimode configurable spectrometer
DE102017126310A1 (de) 2017-11-09 2019-05-09 Precitec Optronik Gmbh Abstandsmessvorrichtung
DE102018130901A1 (de) 2018-12-04 2020-06-04 Precitec Optronik Gmbh Optische Messeinrichtung
KR20200133525A (ko) 2019-05-20 2020-11-30 삼성전자주식회사 생체 정보 추정 모델의 유효성 판단 장치 및 방법
DE102020100565A1 (de) 2020-01-13 2021-07-15 Aixtron Se Verfahren zum Abscheiden von Schichten
CN111446179B (zh) * 2020-03-31 2022-11-01 中国科学院微电子研究所 一种晶圆测试方法及装置
CN111982007A (zh) * 2020-08-27 2020-11-24 天津大学 实现高深宽比微沟槽深度测量的对比光谱系统及测量方法
KR20220030387A (ko) 2020-08-28 2022-03-11 삼성전자주식회사 두께 추정 방법 및 공정 제어 방법
JP7419566B2 (ja) * 2021-04-13 2024-01-22 ヴェリティー インストルメンツ，インコーポレイテッド スペクトル・フィルタリングのためのシステム、機器、及び方法
CN115579304B (zh) * 2022-11-09 2023-03-21 广州粤芯半导体技术有限公司 晶圆检测方法、装置、计算机设备及可读存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010086019A (ko) * 1998-11-12 2001-09-07 라스프 다중 박층 구조물의 두께를 결정하는 방법

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0617774B2 (ja) * 1987-06-22 1994-03-09 大日本スクリ−ン製造株式会社 微小高低差測定装置
US4807994A (en) * 1987-11-19 1989-02-28 Varian Associates, Inc. Method of mapping ion implant dose uniformity
US5392118A (en) * 1992-05-13 1995-02-21 International Business Machines Corporation Method for measuring a trench depth parameter of a material
US5365340A (en) * 1992-12-10 1994-11-15 Hughes Aircraft Company Apparatus and method for measuring the thickness of thin films
JPH074922A (ja) * 1993-06-21 1995-01-10 Jasco Corp 半導体多層薄膜膜厚測定装置およびその測定方法
US5555472A (en) * 1993-12-22 1996-09-10 Integrated Process Equipment Corp. Method and apparatus for measuring film thickness in multilayer thin film stack by comparison to a reference library of theoretical signatures
JP3670336B2 (ja) * 1995-03-27 2005-07-13 富士通株式会社 シリコン酸化膜の評価方法及び半導体装置の製造方法
JPH0961344A (ja) * 1995-08-24 1997-03-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 表面処理終点検出方法
JPH10209039A (ja) * 1997-01-27 1998-08-07 Nikon Corp 投影露光方法及び投影露光装置
JPH1114312A (ja) * 1997-06-24 1999-01-22 Toshiba Corp 成膜装置及びエッチング装置
US5900633A (en) * 1997-12-15 1999-05-04 On-Line Technologies, Inc Spectrometric method for analysis of film thickness and composition on a patterned sample
US6048742A (en) * 1998-02-26 2000-04-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Process for measuring the thickness and composition of thin semiconductor films deposited on semiconductor wafers
IL123727A (en) * 1998-03-18 2002-05-23 Nova Measuring Instr Ltd Method and apparatus for measurement of patterned structures
US6106662A (en) * 1998-06-08 2000-08-22 Speedfam-Ipec Corporation Method and apparatus for endpoint detection for chemical mechanical polishing
US6275297B1 (en) * 1998-08-19 2001-08-14 Sc Technology Method of measuring depths of structures on a semiconductor substrate
JP2000205833A (ja) * 1999-01-06 2000-07-28 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 陥凹材料の深さを測定するための非破壊的方法および装置
TW507305B (en) * 1999-09-18 2002-10-21 Samsung Electronics Co Ltd Method of measuring etched state of semiconductor wafer
JP2001099622A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Toshiba Corp 深さ測定装置及び深さ測定方法
US6491569B2 (en) * 2001-04-19 2002-12-10 Speedfam-Ipec Corporation Method and apparatus for using optical reflection data to obtain a continuous predictive signal during CMP
CN1187600C (zh) * 2002-10-31 2005-02-02 中国科学院上海技术物理研究所 测量光学薄膜等效折射率及物理厚度的设备和方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010086019A (ko) * 1998-11-12 2001-09-07 라스프 다중 박층 구조물의 두께를 결정하는 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011051B1 (ko) 2007-04-02 2011-01-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 스펙트럼들의 라이브러리를 생성하기 위한 방법과 장치 및높은 수율 측정 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010199557A (ja) 2010-09-09
EP1611447A4 (en) 2009-11-11
JP2006521014A (ja) 2006-09-14
US20040185582A1 (en) 2004-09-23
KR20050110011A (ko) 2005-11-22
US7049156B2 (en) 2006-05-23
WO2004086068A1 (en) 2004-10-07
EP1611447B1 (en) 2011-01-26
JP4958546B2 (ja) 2012-06-20
CN1774639B (zh) 2010-12-15
TW200422589A (en) 2004-11-01
TWI287080B (en) 2007-09-21
EP1611447A1 (en) 2006-01-04
ATE497160T1 (de) 2011-02-15
CN1774639A (zh) 2006-05-17
DE602004031201D1 (de) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100782192B1 (ko) 필름 두께 및 트렌치 깊이를 인시츄 모니터링하고 제어하는시스템 및 그 방법
JP4679364B2 (ja) 反射率測定を使用してパターン基板処理をｉｎ−ｓｉｔｕモニタリングする方法
US6979578B2 (en) Process endpoint detection method using broadband reflectometry
US7327475B1 (en) Measuring a process parameter of a semiconductor fabrication process using optical metrology
US9243886B1 (en) Optical metrology of periodic targets in presence of multiple diffraction orders
US7969584B2 (en) Measuring method including measuring angle of concave portion and irradiating light over concave portion
US7019844B2 (en) Method for in-situ monitoring of patterned substrate processing using reflectometry.
KR20090008454A (ko) 상대반사율 측정을 사용한 반사율계의 정확한 보정 방법 및기구
US7399711B2 (en) Method for controlling a recess etch process
US7773232B2 (en) Apparatus and method for determining trench parameters
US7372579B2 (en) Apparatus and method for monitoring trench profiles and for spectrometrologic analysis
US6472238B1 (en) Evaluation of etching processes in semiconductors
Venugopal et al. Manufacturability considerations in designing optical monitoring methods for control of plasma etch processes
Venugopal et al. Reflectometry-based approaches for in-situ monitoring of etch depths in plasma etching processes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111128

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee