KR101002412B1 - 비대칭적인 프로파일을 갖는 피쳐들을 측정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 동안 웨이퍼에 형성된 피쳐(82)의 프로파일에 있어서의 비대칭을 검출하는 방법(58)에 관련된다. 이 방법(58)은 피쳐에 광빔 또는 방사를 가하는 단계(66) 및 관련된 반사빔을 검출하는 단계(68)를 포함한다. 관심있는 피쳐에 관련된 프로파일 특징들을 확인하기 위해(192), 반사빔에 관련된 데이터는 알려진 피쳐 프로파일들에 관련된 데이터와 상관된다. 프로파일 특징들을 이용하여, 피쳐의 비대칭이 결정되는바(192), 이는 이후의 공정에서의 이러한 비대칭을 보상 또는 정정하기 위해 피드백 또는 피드포워드 공정 제어 데이터(200)를 발생시키는 데에 이용된다.
반도체 공정, 공정 제어, 상관 데이터, 피쳐 프로파일, 대칭, 비대칭

Description

비대칭적인 프로파일을 갖는 피쳐들을 측정하는 방법{METHOD TO MEASURE FEATURES WITH ASYMMETRICAL PROFILE}
본 발명은 일반적으로 반도체 디바이스의 제조에 관한 것으로서, 특히 피쳐 프로파일들(feature profiles: 요소 측면/윤곽들)의 대칭을 특징화하고, 이 정보를 이용하여 대칭적인 프로파일 패터닝을 최적화하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
반도체 산업의 추세는 디바이스의 밀도를 점점 더 높이는 쪽으로 흐르고 있다. 이러한 높은 밀도를 달성하기 위해, 반도체 웨이퍼들 위의 디바이스의 치수들을 (예를 들어, 서브 마이크론 레벨들에서) 비례적으로 감소시키고자 하는 노력이 계속되어 왔다. 이러한 높은 디바이스 실장 밀도(packing density)를 달성하기 위해서는, 점점 더 작은 피쳐 사이즈들(feature sizes: 요소 크기들)이 요구된다. 이는 상호 연결 배선들의 폭 및 간격, 접촉 홀들(contact holes)의 간격 및 직경, 그리고 많은 피쳐들의 코너(corner: 모서리)들 및 에지(edge: 가장자리)들과 같은 표면 형상들(surface geometry)을 포함할 수 있다.
인접하는 피쳐들 간에 가까운 간격을 갖는 작은 피쳐들의 요건은 높은 해상도의 포토리소그래피 공정들을 요구한다. 일반적으로, 리소그래피는 마스크에서 웨이퍼로와 같이 한 매체에서 다른 매체로의 패턴 또는 이미지의 전사(transfer)를 포함한다. 특히, 마스크는 다른 곳에 대해 작용하면서, 웨이퍼의 한 영역을 보호하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트가 웨이퍼에 형성된 다음, 마스크에 대해 정렬된다. 이후, 자외선 방사와 같은 광이 마스크를 통해 가해짐으로써, 마스크 패턴에 의해 포토레지스트를 노광시킨다. 이후, 웨이퍼는 노광된 포토레지스트를 제거하도록 현상되며, 남아있는 포토레지스트 패턴을 경화시키도록 베이크(bake)된다. 경화된 포토레지스트가 덮여지지 않은 영역들은 이후 식각되어 없어지며, 웨이퍼는 마스크로부터 상부층으로의 이미지 전사가 정확하도록 하기 위해 검사된다. 이러한 과정은, 모든 활성 디바이스들 및 피쳐들이 형성될 때 까지 수회 반복된다.
반도체 제조 공정 동안, 예를 들어 식각, 박막 증착 또는 화학 기계적인 연마 동안, 피쳐들은 그들의 프로파일 구조들에 있어서 비균일하게 될 수 있다. 예를 들어, 게이트와 같은 폴리실리콘 피쳐의 식각은, 비대칭적인 프로파일을 갖는 피쳐를 야기시킬 수 있다. 즉, 피쳐의 제 1 측은 기판에 대해 약 90도의 각도로 위치되지만, 피쳐의 반대측은 제 1 측 보다 크거나 작은 각도로 위치될 수 있다. 이러한 피쳐 프로파일의 비대칭은 특히 작은 디바이스들에, 프론트 엔드(front end)에서의 얕은 또는 기형의 피쳐들에 의해 야기되는 성능 문제들 또는 성능 저하를 야기시킨다. 이에 따라, 디바이스는 불량한 저항성 또는 전도성을 나타내거나, 다른 종류들의 파라미터 그리고/또는 기능적인 기준들에 못미치게 되며, 이에 따라 비대칭적인 피쳐 프로파일들로 인해 표준 이하가 될 수 있다.
따라서, 반도체 디바이스들의 제조 라인에서는, 반도체 디바이스를 완료하기 전에 구조를 접촉하거나 파괴시키지 않으면서, 웨이퍼에 형성된 피쳐들과 같은 구조들의 프로파일을 신속하게 검사할 필요가 있다. 또한, 비대칭적인 피쳐 프로파일들의 보다 정확한 제어 및 검출을 제공하기 위해, 반도체를 제조하는 동안 제조 공정 파라미터들을 최적화할 필요가 있다.
이하, 본 발명의 일부 양상들을 기본적으로 이해할 수 있도록 본 발명의 단순화된 개요를 제시한다. 이러한 개요가 본 발명의 광범위한 개요는 아니다. 이는 본 발명의 기본적인 또는 중요한 요소들을 식별하지 않으며, 본 발명의 범위를 규정하지 않는다. 본 개요의 유일한 목적은 이하 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 본 발명의 일부 개념들을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.
웨이퍼에 형성되는 피쳐들의 구조적인 프로파일은 반도체 디바이스의 전도성 및 전체 성능에 영향을 미친다. 비대칭적으로 형성된 피쳐들은 반도체 디바이스의 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서, 비대칭적인 피쳐 프로파일들을 방지하기 위해서는, 제조 공정의 품질 및 정확도를 결정할 수 있도록 피쳐 프로파일들에 대한 정보를 얻을 필요가 있다.
본 발명은 반도체 제조 공정 동안 웨이퍼에 형성된 피쳐의 프로파일에 있어서의 비대칭을 비파괴적이고, 효율적이며 그리고 정확하게 검출하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 광원, 패터닝된 웨이퍼 샘플을 위한 스테이지, 검출기, (메모리 및 그에 결합된 프로세서를 포함하는) 프로세서 시스템 및 디스플레이 유닛을 포함한다. 본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기 시스템은 이후의 피쳐 형성을 최적화할 수 있도록 즉시 검출 및 제어를 위해서, 반도체 제조 라인에 인-시츄(in-situ)로 위치된다.
상기 방법은 피쳐의 제 1 측에 광빔 또는 방사를 가하는 단계를 포함한다. 검출기는 피쳐의 제 1 측에 관련된 반사빔을 포획하여 측정한다. 광원 또는 피쳐는 서로에 대해 최초 위치로부터 (예를 들어, 180도로) 회전되며, 피쳐의 제 2 측에 광빔이 가해진다. 검출기는 또한 피쳐의 제 2 측에 관련된 반사빔을 포획하여 측정하며, (제 1, 2 측으로부터의) 두 세트의 측정값들은 소정의 상관 임계값을 이용하여 프로세서 시스템에 의해 상관된다. 이들이 상관되면, 피쳐 프로파일의 대칭 또는 비대칭이 결정된다.
특히, 본 발명은 피쳐 프로파일의 비대칭을 검출하는 방법을 설명하며, 적어도 한 개의 피쳐(예를 들어, 회절 격자(grating))가 형성되어 있는 패터닝된 웨이퍼를 특징화 챔버(characterization chamber) 내에 위치시키는 단계를 포함한다. 이후, 입사 방사빔이 피쳐의 제 1 측에 가해지고, 피쳐의 제 1 측에 관련된 제 1 반사빔이 검출된다. 이후, 입사 방사빔이 피쳐의 제 2 측에 가해지고, 피쳐의 제 2 측에 관련된 제 2 반사빔이 검출된다. 피쳐의 제 1, 2 측으로부터 수집된 데이터를 이용하여, 패턴 프로파일이 결정된다. 이렇게 결정된 패턴 프로파일을 이용함으로써, 피쳐 비대칭의 종류 및 정도가 확인되는바, 이는 이러한 비대칭을 고려하고 조정하기 위한 피드백(feedback) 또는 피드포워드(feedforward) 제어 데이터를 발생시키는 데에 이용된다.
본 발명의 다른 양상은 피쳐의 제 1 측에 편광된 광의 입사빔을 가하는 단 계, 및 반사 전후의 편광 상태의 변화를 결정하기 위해 반사빔을 검출하는 단계를 포함한다. 이러한 편광 상태의 변화는 이후 반사 경계에 관련된 특성들(예를 들어, 피쳐 프로파일)을 확인하는 데에 이용된다. 이후, 광원 또는 스테이지가 그의 최초 위치로부터, 예를 들어 약 180도 회전되며, 이에 의해 광빔이 피쳐의 제 2 측에 가해지게 되고, 측정이 다시 수행된다.
본 발명의 다른 양상은 일반적으로 웨이퍼 표면에 수직한 방향으로 관심있는 피쳐에 광대역의 파장 범위로 입사광을 가할 수 있게 한다. 이후, 파장의 함수로서 반사광의 강도가 측정된다. 이후, 반사 데이터는 알려진 서로 다른 피쳐 프로파일들에 관련된 많은 반사 기호들을 포함하는 반사 프로파일들의 데이터베이스와 비교된다. 비교 결과로서, 관심있는 피쳐의 프로파일 및 그의 관련된 비대칭이 식별된다. 이러한 식별은 이후, 이후의 처리에서 이러한 비대칭을 보상 또는 정정하기 위한 피드백 또는 피드포워드 공정 제어 데이터를 발생시키는 데에 이용된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 산란 측정법(scatterometry)이 회절 격자와 같은 시험 구조의 비대칭을 확인하는 데에 이용된다. 입사광의 스펙트럼은 상기 시험 구조에 반사되며, 검출기는 파장의 함수로서 반사된 광의 강도 및 위상 프로파일을 수집한다. 이 프로파일 데이터는 이후 상기 시험 구조의 프로파일을 식별하기 위해, 알려진 피쳐 프로파일들에 관련된 강도 및 위상 기호들의 데이터베이스와 비교된다. 이러한 과정은 이후, 상기 시험 구조의 반대측에 대해 반복되어 그에 관련된 비대칭을 확인한다. 이러한 비대칭 결정은, 추후의 피쳐 비대칭을 막기 위해, 비대칭을 보상하거나 공정을 변경하기 위한 피드백 또는 피드포워드 제어 데이터를 발생시키는 데에 이용된다.
본 발명은 이하 상세히 설명되는 특징들 및 청구 범위들에서 특정하게 교시되는 특징들에 관련된다. 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 특정한 예들을 상세히 설명한다. 이러한 예들은 본 발명의 원리들이 이용될 수 있는 많은 방법들중 일부를 예시한다. 본 발명의 원리들이 이용될 수 있는 다른 방법들, 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 신규 특징들이 도면을 참조하여 설명되는 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 검출 시스템을 도시하는 부분 블럭도이다.
도 2는 웨이퍼에 형성된 피쳐 프로파일을 특징화하고, 상기 피쳐의 제 1, 2 측을 측정한 다음, 그의 패턴 프로파일을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2a 내지 2e는 웨이퍼에 형성된 피쳐에 관련된 예시적인 패턴 프로파일들의 개략도이다.
도 3은 타원 측정법(ellipsometry)을 이용하여, 웨이퍼에 형성된 피쳐의 프로파일을 특징화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3a 및 3b는 도 3에 도시된 본 발명의 방법의 양상들을 설명하는 개략도이다.
도 4a 및 4b는 각각, 타원 측정기에 의해 측정된 피쳐의 측면에 관련된 파장에 의존하는 강도 및 위상의 예시적인 그래프들이다.
도 5는 본 발명에 따른 예시적인 검출 시스템을 나타낸 부분 블록도이다.
도 5a는 산란 측정기에 대한, 공간 주파수에 의존하는 전력 스펙트럼 밀도(PSD)의 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 데이터베이스를 이용하는 검출 시스템을 나타낸 부분 블록도이다.
도 6a는 데이터베이스를 이용하여 피쳐 프로파일을 특징화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6b는 이후의 피쳐 형성을 최적화하기 위해, 즉시 피드백을 위한 피쳐 프로파일을 제조 공정 파라미터들 내에 특징화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
이제, 본 발명은 도면들을 참조하여 설명되는바, 도면들 전체에 걸쳐서 동일한 참조 부호들은 동일한 요소들을 나타낸다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 타원 측정법(ellipsometry), 반사 측정법(reflectometry) 또는 산란 측정법(scatterometry)을 이용하여, 웨이퍼에 형성된 피쳐의 비대칭적인 프로파일을 검출하는 방법이 설명된다. 관련된 비대칭의 정도를 확인하게 되면, 상기 방법은 이러한 비대칭을 완화하기 위해 이후의 공정을 보상 또는 조정하기 위한 피드백 또는 피드포워드 공정 제어 데이터를 발생시키는 단계를 포함한다. 주목할 사항으로서, 이러한 양상들에 대한 설명은 단지 예시적인 것으로서, 한정적인 것으로 간주되어서는 안된다.
이제, 도면들을 참조하여, 본 발명의 몇 개의 양상들이 제시된다. 도 1은 패턴 프로파일을 결정하기 위해, 또는 피쳐 프로파일의 비대칭을 특징화하기 위해, 타원 측정법, 반사 측정법 또는 산란 측정법과 같은 광학 기술을 이용하는 예시적인 시스템의 개략도이다. 주목할 사항으로서, 도 1에 도시된 시스템은 본 발명의 가르침을 설명하기 위해 반드시 축척대로 그려져있지는 않다.
타원 측정법은 피쳐 프로파일의 대칭 또는 비대칭을 특징화하는 데에 이용될 수 있는 하나의 수단이다. 이러한 타원 측정법은 표면들의 분석에 전용되는 광학 기술이다. 이는 평면 표면에 반사된 후의 광의 편광 상태의 변화의 측정에 기초한다. 이러한 타원 측정법의 강력한 장점들로는 비파괴적인 특성, 반사된 광의 위상 측정으로 인한 높은 선택도, 넓은 측정 범위 및 복잡한 공정들을 실시간으로 제어할 수 있는 가능성이 있다.
분광기 타원 측정법(spectoscopic ellipsometry)은 선형으로 편광된 입사광을 이용하며, 입사광의 구성파들은 표면으로부터 반사될 때 서로 다른 진폭 감쇠들 및 변하는 위상 시프트들을 경험한다는 사실을 이용한다. 따라서, 편광 상태는 표면에서의 반사에 입각하여 변한다. 본 발명의 예시적인 일 양상에 따르면, 타원 측정기는 파장의 함수로서 반사된 입사빔의 위상을 측정하고, 파장의 함수로서 반사된 입사빔의 강도를 측정하는바, 이의 분석은 특정한 구조에 대응한다. 검출기는 위상 및 강도 데이터를 수집한 다음, 이 정보를 프로세서 시스템에 전달하는바, 이 프로세서 시스템에서는 상기 데이터가 계산된 다음 이후의 이용을 위해 메모리에 저장된다. 이러한 정보는 이후 모니터, 프린터 또는 다른 어떠한 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된다. 이러한 정보는 또한 이후의 피쳐 형성을 최적화하기 위해 제조 공정 파라미터들 내에 피드백될 수 있다.
특히, 타원 측정법을 이용하여, 입사광, 예를 들어 입사 각도 및 편광 각도 를 가지며, 약 100nm 내지 약 1000nm와 같은 다수의 파장 성분들을 갖는 광은 피쳐 또는 시험 구조(예를 들어, 회절 격자)에 반사된다. 반사된 광은, 시험 구조와 웨이퍼 기판 간의 굴절률 및 반사율 간의 차이로 인해, 전기장 성분들, 위상 및 편광에 있어서 변화를 나타낸다. 결과로서, 복잡한 계수 비(complex coefficient ratio)가 얻어질 수 있다.
검출기에 의해 수집되는 시험 피쳐의 프로파일은, 관심있는 시험 구조의 프로파일을 확인하기 위해, 알려진 프로파일들에 대응하는 데이터들을 갖는 데이터베이스와 비교된다. 다른 측으로부터 이러한 분석을 반복함으로써, 피쳐의 양측들에 관련된 피쳐 프로파일 데이터가 결정되고, 그에 관련된 비대칭이 식별된다. 이러한 비대칭 정보를 이용하여, 프로세서는 이러한 비대칭에 기인할 수 있는 공정 이상들(anomalies)을 결정하는 데에 이용된다. 이후, 검출된 비대칭을 완화하기 위해, 이후의 공정을 보상 또는 정정하기 위한 피드백 또는 피드포워드 공정 제어 데이터가 발생된다.
본 발명의 다른 예시적인 양상에 따르면, 분광기 반사 측정법은 파장 범위에 걸쳐 반사광의 강도 분포를 수집하기 위해, 예를 들어 100nm 내지 약 1000nm의 다수의 파장 성분들을 포함하는, 수직으로 가해지는 입사 광빔을 이용한다. 즉, 광은 일반적으로 수직 또는 직각 방식으로 시험 구조(예를 들어, 회절 격자)에 가해지며, 파장의 함수로서 강도 프로파일이 반사광으로부터 수집된다. (예를 들어, 관심있는 피쳐(들)의 양측들이 오목하지 않은 비수직 프로파일들을 나타낸다고 가정하면), 입사광은 일반적으로 표면에 수직이기 때문에, 피쳐의 양측들의 프로파일들에 대한 데이터가 확인될 수 있다. 따라서, 피쳐 프로파일의 비대칭에 관련된 데이터가 단 한번의 측정으로 수집될 수 있다. 이후, 관심있는 구조의 프로파일을 식별하기 위해, 강도 분포 데이터는 알려진 피쳐 프로파일에 관련된 강도 분포들의 데이터베이스와 비교된다. 이후, 이러한 정보는 관심있는 피쳐의 비대칭을 확인하는 데에 이용되며, 그리고 프로세서는 이러한 비대칭 정보를 이용하여 이러한 비대칭에 기인할 수 있는 공정 이상들을 결정한다. 이후, 검출된 비대칭을 완화하기 위해, 이후의 공정을 보상 또는 정정하기 위한 피드백 또는 피드포워드 공정 제어 데이터가 발생된다.
산란 측정법은 피쳐 프로파일을 특징화하는 데에 이용될 수 있는 다른 수단이다. 이 산란 측정법은, 광빔, 전형적으로 레이저를 특징화될 영역에 가하는 단계 및 상기 영역으로부터 탄력적으로 산란되는 광의 각도 분포를 측정하는 단계를 포함하는 기술이다. 예시적인 시스템은 피쳐의 각 부분들에 광을 가하도록 배열된 1개 이상의 광원들 및 피쳐에 의해 반사되는 광을 수집하는 1개 이상의 광 검출 장치들을 포함할 수 있다. 프로세서 시스템은 상기 1개 이상의 광 검출 장치들에 기능적으로 결합된다. 상기 광 검출 장치는 스펙트럼 주파수에 의존하는 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 측정하며, 프로세서 시스템은 이를 계산한다. 상기 PSD는 단위 공간 주파수 당 산란된 전력의 측정치(measure)이다.
본 발명의 도 1 내지 6은 반도체 디바이스들의 공정 및 성능을 최적화하고, 피쳐 프로파일 비대칭의 변화를 감소시키기 위해, 타원 측정법, 반사 측정법 또는 산란 측정법을 이용하여, 웨이퍼 또는 기판에 형성된 피쳐들의 구조적인 프로파일 에 대한 정보를 얻는 방법 및 시스템을 예시한다.
도 1에서, 특징화 시스템(10)은 광원(20), 스테이지(22), 검출기(24), 관련된 메모리(30)를 갖는 프로세서 시스템(26), 및 디스플레이 유닛(40)을 포함하는바, 상기 프로세서(26)는 상기 검출기(24)와 관련되며 그리고/또는 결합된다. 상기 광원(20)은 입사 방사빔(52)을 샘플(54)에 가하도록 위치된다. 상기 샘플(54)은 웨이퍼(61)를 포함하는바, 이 웨이퍼(61) 내에는 또는 그 위에는 피쳐(61a)를 갖는다. 주목할 사항으로서, 상기 웨이퍼(61)는 바람직한 경우 1개 이상의 피쳐들을 포함할 수 있다.
상기 스테이지(22)는 이 스테이지를 회전시킬 회전 기반(rotating base) 또는 다른 메커니즘을 포함한다. 본 발명의 다른 양상에서, 상기 스테이지(22)는 이 스테이지(22)의 위치를 유지하면서 상기 샘플(54)을 회전시키는 메커니즘을 포함한다. 대안적으로, 상기 스테이지(22)는 고정될 수 있으며, 상기 광원(20)이 상기 샘플(54) 주위로 회전될 수 있다. 상기 검출기(24)는 반사빔(56)을 수집한 다음, 수집된 데이터를 이용하여 피쳐의 패턴 프로파일을 결정한다. 이렇게 결정된 패턴 프로파일은 이후 디스플레이 유닛(40)에 전송되고, 프로세서 시스템의 메모리(30)에 저장되거나, 또는 이후의 피쳐들의 제조 공정을 변경하기 위해 제조 라인 내에 바로 피드백될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광원은 웨이퍼(61)에 대해 어느 한 각도에서 입사광을 제공한다. 주목할 사항으로서, 도 1은 0도와 90도 사이의 입사 각도를 도시했지만, 예를 들어 반사 측정법 분석이 수행되는 경우, 입사 각도는 웨이퍼(61) 에 수직이거나 또는 일반적으로 직각이다.
도 2는, 예를 들어 도 1에 도시된 시스템을 이용하여, 웨이퍼에 형성된 피쳐의 패턴 프로파일을 결정하는 방법(58)을 나타낸 흐름도이다. 방법(58)은 웨이퍼(61)가 처리되는, 예를 들어 웨이퍼 위에 패터닝된 피쳐(61a)를 형성하기 위해, 필름(예를 들어, 폴리실리콘)을 식각하거나, 또는 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계(60)로 시작된다. 예를 들어, 게이트 구조가 웨이퍼 또는 격자 구조 위에 형성될 수 있다. 웨이퍼 위에 형성될 수 있는 다른 피쳐들로는, 예를 들어 호(trench) 또는 비아(via)가 있다. 단계(62)에서, 패터닝된 웨이퍼(61)는 특징화 챔버 내에 놓여진다. 단계(64)에서, 식각된 웨이퍼(61)는 스테이지(22) 위에 놓여진 다음 정렬된다(도 1). 단계(66)에서, 식각된 웨이퍼(61)에는 방사(52)가 가해진다(도 1). 예를 들어, 타원 측정 분석에 대해, 이러한 방사는 약 100nm 내지 약 1000nm의 범위와 같은 파장들의 범위에서의 편광된 광의 입사빔이 될 수 있다. 입사 방사빔(52)은 일반적으로 피쳐(61a)의 측면에 가해진다. 대안적으로, 반사 측정법 분석에 대해, 입사빔(예를 들어, 비편광된 광)은 일반적으로 수직 방식으로 피쳐(61a)에 입사된다.
단계(68)에서는, 예를 들어 검출기(24)를 이용하여, 피쳐(61a)의 제 1 측에 관련된 반사빔이 검출되고 측정된다. 단계(70)에서, 스테이지(22)는 최초 위치로부터 회전된다(예를 들어, 도 3a 및 3b 참조). 예를 들어, 스테이지는 방사에 노광되는 제 2 측이 상기 제 1 측과 반대 측이 되도록, 최초 위치로부터 약 180도 회전될 수 있다. 대안적으로, 방사원(52)은 일반적으로 피쳐의 제 2 측에 가해지도록 피쳐(61a) 주위로 회전될 수 있다. 단계(72)에서는, 피쳐(61a)의 제 2 측에 관련된 반사빔이 검출되고 측정된다.
본 발명의 일 양상에서, 입사 방사빔(52)은 실질적으로 피쳐의 전체 측면에 가해진다. 본 발명의 다른 양상에서, 입사 방사빔(52)은 피쳐에 관련된 측면의 일부분에 방사되는바, 여기서 제 1 측의 조사된 부분들은 실질적으로 제 2 측의 조사된 부분들과 일치한다. 조사될 피쳐에 관련된 바람직한 측면 부분들은 피쳐의 종류에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 양상에 따르면, 반사 측정법 분석을 이용하여, 입사 방사가 일반적으로 수직 방식으로 웨이퍼쪽에 가해지며, 이에 따라 서로 다른 측면들에 방사를 가하는 단계들이 반드시 필요하지는 않으며, 피쳐의 회전 또한 반드시 필요하지는 않은데, 그 이유는 광은 (비수직, 비오목 프로파일들에 대해) 피쳐에 수직으로 입사될 때, 피쳐(61a)의 양쪽 측면들에서 반사되며, 이에 따라 피쳐(61a)에 관련된 데이터가 한번의 단계에서 수집될 수 있기 때문이다.
피쳐(61a)의 제 1, 2 측들에 관련된 데이터는, 예를 들어 프로세서 시스템(26)(도 1)에 의해 수집된다. 단계(74)에서, 상기 방법(58)은 피쳐(61a)의 제 1, 2 측들에 관련하여 상기 수집된 데이터를 이용하여 패턴 프로파일을 결정한다. 예를 들어, 웨이퍼에 형성된 게이트 구조의 패턴 프로파일은 도 2a, 2b, 2c, 2d 또는 2e에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다. 상기 방법은, 상기 결정된 피쳐(61a)의 프로파일 구조가 예를 들어 조작자에게 디스플레이되는 단계(76)에서 끝난다. 이 정보는 또한 다른 분석을 위해 데이터베이스에 보유 또는 유지되거나, 또는 모니터 또는 프린터와 같은 다른 어떠한 종류의 출력 장치를 이용하여 디스플레이될 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 양상에 따르면, 도 2에서 설명되는 특징화 과정은 방법(78)에서 타원 측정법을 이용하여 수행된다. 도 3a 및 3b와 함께 도 3을 참조하여, 상기 방법(78)은 소정 범위의 파장들을 갖는 편광된 광의 입사빔이, 피쳐(82)를 갖는 웨이퍼가 정렬되어 있는 스테이지(81)에 가해지는 단계(80)로부터 시작된다. 입사빔의 예시적인 파장들의 범위는 약 100nm 내지 약 1000nm이다. 단계(84)에서, 편광된 광빔(86)은 일반적으로 피쳐(82)의 제 1 측(87)에 가해진다(도 3a). 주목할 사항으로서, 여기서 "일반적으로"라는 용어는 본 경우에서 그런 것 처럼, 광빔(86)이 피쳐의 제 1 측(87) 또는 제 2 측(94)에 관련된 어떠한 영역에 가해질 수 있음을 나타낸다. 또한, 주목할 사항으로서, 필터(도면 미도시)가 이러한 방법에 관련된 어떠한 배경 "잡음"을 제거하는 데에 이용될 수 있다.
단계(88)에서, 검출기는 파장의 함수로서 제 1 반사빔(90)의 강도 및 위상을 검출 및 측정한다. 이러한 종류의 데이터의 예는 각각 도 4a 및 4b에 도시된다. 다른 주목 사항으로서, 이러한 검출은, 당업계에 알려져있으며 본 발명의 목적들을 달성하기에 적절한 어떠한 검출기를 이용해서도 이루어질 수 있다. 단계(92)에서, 스테이지(81)는 그의 최초 위치로부터 약 180도 회전된다. 소정의 파장들의 범위를 갖는 편광된 광의 입사빔(93)이 피쳐(82)의 제 2 측(94) 쪽에 가해진다(단계 96). 또한, 예시적인 파장들의 범위는 약 100nm 내지 약 1000nm이다.
단계(98)에서, 검출기는 파장의 함수로서 제 2 반사빔(100)의 강도 및 위상을 검출 및 측정한다. 이 데이터는 프로세서 시스템(26)(도 1)에 전달되며 이에 의해 수집된다. 단계(102)에서, 프로세서 시스템(26)(도 1)은 피쳐(82)의 제 1 측(87) 및 제 2 측(94)으로부터 수집된 데이터가 상관되는 지를 결정한다. 예를 들어, 강도 데이터 및 위상 데이터는 각각 제 1, 2 측들에 대해 상관될 수 있다. 본 발명의 일 양상에서, "상관"은 제 1, 2 측들의 데이터 간의 통계적인 상관성 분석으로서 정의된다. 상관성 임계치에 따라 대칭 또는 비대칭이 결정된다(예를 들어, 상관성이 0.9 또는 다른 어떠한 소정의 임계치 보다 크면, 대칭이다).
본 발명의 다른 양상에 따르면, "상관"은 (예를 들어 서로의 X% 또는 서로의 Y% 내에서-여기서 X 또는 Y는 특징화 기준들에 따라 미리 결정된다-) 프로세서에 의해 피쳐의 프로파일이 비대칭인 지를 결정하기 위해, 예를 들어 제 1, 2 측들로부터의 패턴 프로파일들의 비교에 의해, 제 1, 2 측의 결정된 패턴 프로파일들을 각각 비교하는 것으로서 정의된다. 질문이 긍적적으로(YES)으로 응답되면, 피쳐는 받아들일 수 있는 것으로 판단되며(단계 104), 방법(78)은 끝난다. 그러나, 상관량이 불충분하면, 방법은 단계(106)로 진행된다. 일단 피쳐 프로파일이 비대칭인 것으로 결정되면, 많은 단계들이 추후에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 본 웨이퍼의 다른 시험을 위해 조작자에게 제공될 수 있고, 웨이퍼는 제조 라인으로부터 수동 또는 자동으로 버려질 수 있으며, 또는 웨이퍼로부터 수집된 데이터는 반도체 제조 공정의 1개 이상의 공정 파라미터들을 최적화하는 데에 이용될 수 있는바, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 3에서 설명되는 방법(78)에 관련하여, 방법(109)은 피쳐 프로파일을 대칭 또는 비대칭으로서 특징화하기 위해 산란 측정기의 이용을 포함하는 본 발명의 다른 양상을 나타낸다. 도 5는 특징화 공정에 적절한 산란 측정 시스템(107)의 예를 도시한다. 방법(78) 및 방법(109)은 몇 개의 주요한 내용들에서 다르다. 예를 들어, 방법(109)은 피쳐(82)의 제 1 측 쪽에 거의 조준된 입사 광빔(91)을 가하는 것을 포함한다(도 3, 단계 80, 84). 다음 단계에서, 검출기(95)는 제 1 반사빔을 검출하고, 프로세서는 공간(spatial) 주파수의 함수로서 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 계산한다. 이 PSD는 단위 공간 주파수 당 산란된 전력의 측정치이다. 도 5a는 피쳐의 측면에 관련된 이러한 데이터의 예를 도시한다. 이에 따라 방법(109)은 상기 도 3에서 설명된 바와 같이 계속되어, 산란 측정 데이터를 이용하여 피쳐 프로파일이 대칭인지 비대칭인지를 결정한다.
대안적으로, 1개 이상의 입사 광빔이 피쳐에 관련된 측면에 연속적으로 또는 동시에 가해질 수 있다. 본 발명의 다른 양상에서는, 1개 이상의 검출기들이 적절한 데이터를 수집하는 데에 이용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 양상에서, 광원(91)은 스테이지(22)에 대해 고정된다. 본 발명의 또 다른 양상에서, 상기 광원(91)은 스테이지(22)에 대해 비고정적이며, 이에 따라 검출기(95)는 상기 광원(91)이 피쳐(82) 주위를 회전할 때, 정해진 시간 간격들에서 반사광을 검출한다.
본 발명의 예시적인 일 양상에서, 상기 설명된 시스템들 및 방법들은 패터닝된 피쳐가 비대칭적인 피쳐 프로파일을 나타내는 지를 식별하는 데에 이용될 수 있다. 비대칭이 존재하는 지를 단지 확인하는 것에 부가하여, 상기 시스템들 및 방법 들은 또한, 예를 들어 알려진 프로파일 데이터 기호들을 포함하는 데이터베이스를 이용함으로써(예를 들어, 상관에 의해), 피쳐의 반대 측면들 간의 비대칭의 양을 확인하도록 동작할 수 있다.
도 6은 데이터베이스를 이용하여 피쳐의 패턴 프로파일을 결정하기 위한 특징화 챔버 시스템(108)을 예시적으로 도시한다. 도 6은 또한 반도체를 제조하는 동안 비대칭적인 피쳐 프로파일들의 즉시 검출 및 제어를 위해 시스템(108)을 인-시츄(in-situ)로 위치시키는 것을 포함하는바, 이에 대해서는 하기에서 설명될 것이다. 도 6에 따르면, 데이터베이스(120)는 프로세서 시스템(26)에 연결되어, 이와 통신한다. 이 데이터베이스는 알려진 피쳐 프로파일들에 대응하는 데이터 세트들을 포함한다. 데이터의 종류들은 피쳐의 특징화를 수행하는 데에 이용되는 장치의 종류에 의존한다. 예를 들어, 피쳐 프로파일을 특징화하기 위해 타원 측정기를 이용한다면(도 3), 상기 데이터베이스는 알려진 피쳐 프로파일들에 관련된 파장에 의존하는 위상 및 강도의 세트를 포함하는바, 여기서 상기 파장에 의존하는 위상 및 강도의 한 세트는 그 측면의 알려진 측면 프로파일을 갖는 피쳐의 측면에 대응한다.
마찬가지로, 반사 측정법 시스템/방법이 이용된다면, 파장의 함수인 반사율 강도를 포함하는 데이터 세트들이 측정되고, 알려진 피쳐 프로파일들에 관련된 강도 분포들의 데이터베이스와 비교된다. 마지막으로, 예를 들어, 산란 측정법 시스템/방법이 이용된다면, 강도/위상 분포들 또는 전력 스펙트럼 밀도 함수들이 측정되며, 그리고/또는 계산되며, 알려진 피쳐 프로파일들에 관련된 이러한 데이터기호들의 데이터베이스와 비교된다.
상기 설명한 바와 같이, 프로파일의 비대칭은, 관심있는 피쳐에 관련하여 수집된 데이터와 알려진 피쳐 프로파일들에 관련된 데이터 기호들의 데이터베이스를 비교함으로써 피쳐의 각 측면의 프로파일 특징들을 결정한 다음, 이러한 정보를 이용하여 피쳐의 양쪽 측면들에 대해 비대칭을 확인함으로써 결정된다. 본 발명의 예시적인 다른 양상에 따르면, 상기 알려진 피쳐 프로파일들에 관련된 기호들의 데이터베이스는 신경 네트워크를 훈련(train)시키는 데에 이용될 수 있다. 이후, 분석을 받고 있는 피쳐에 관련된 데이터 세트는 상기 훈련된 신경 네트워크에 제공되며, 상기 훈련된 신경 네트워크는 피쳐 프로파일의 상태 결정을 제공할 것이다. 피쳐의 양쪽 측면들에 관련된 결정을 이용하여, 프로세서는 관심있는 피쳐에 관련된 비대칭을 결정하도록 동작할 수 있다.
도 6a는 데이터베이스(120)(도 6)를 이용하여 피쳐 프로파일의 대칭을 특징화하는 방법(110)을 나타낸 흐름도를 도시한다. 이 방법(110)은 방법(78)(도 3)과유사한 단계들, 예를 들어 단계들(80 내지 98)로 시작된다. 단계(98)(도 3)와 유사한 단계를 수행한 후, 방법(110)은 단계(140)로 계속되는바, 이 단계(140)에서 데이터베이스(120)는 (예를 들어, 타원 측정법 또는 산란 측정법 시스템/방법에 대해) 피쳐의 제 1 측 및 제 2 측에 각각 관련된 위상 및 강도 데이터와 비교된다. 단계(140)에 이어서, 프로파일 정보는 디스플레이되거나 통신된다(단계 144). 주목할 사항으로서, 도 6a에서 설명되는 방법은 단지 데이터베이스를 이용하여 특징화 과정을 수행하는 예일 뿐이다. 예를 들어, 수집된 데이터와 데이터베이스 간의 비 교는, 피쳐의 제 1 측이 측정된 후, 그리고 피쳐의 제 2 측 또한 측정된 후에 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 비교는 소정의 임계치를 넘는 어떠한 상관에 대해 일치가 발견되는 통계적인 상관을 포함할 수 있다. 또한, 다수의 데이터 세트들이 상관에 대해 일치를 보이면, 보다 높은 상관을 나타내는 데이터 세트가 선택될 수 있다.
대안적으로, 반사 측정법이 이용된다면, 강도 분포 데이터 세트 만이 이용될 수 있다. 산란 측정법이 이용된다면, 강도 및 위상 분포 데이터가 이용될 수 있을 뿐 아니라, 요구에 따라서 전력 스펙트럼 밀도가 계산되어 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 도 6b는 반도체 형성을 최적화하기 위해, 비대칭인 것으로 결정되는 피쳐 프로파일에 관련된 정보가 제조 공정 파라미터들(130) 내에 즉시 피드백 또는 피드포워드되는 예시적인 방법(180)을 도시한다. 예를 들어, 도 2에서 설명된 방법(58)이 반도체 제조 라인에 인-시츄(in-situ)로 위치된다.
많은 종류들의 공정 조건들이 피쳐 비대칭의 원인이 될 수 있다. 예를 들어, 화학 기계적인 연마(CMP) 공정에서, 비대칭은 슬러리(slurry)의 조성, 연마 패드(들)의 상태 또는 마모(wear), 연마 패드의 이동 제어 등에 기인한다. 이러한 상황들에서, 프로세서는 프로파일 비대칭의 식별을 이용하여 피드백 제어 데이터를 발생시킴으로써 1개 이상의 상기 공정 파라미터들을 바꾸며, 결과적으로 이후에 형성되는 피쳐들에서 이러한 비대칭을 줄인다.
본 발명의 예시적인 다른 양상에 따르면, 프로파일 비대칭은 코마(coma)와 같은 렌즈 수차(lens aberration)에 의해 야기될 수 있다. 이러한 경우들에서, 프로세서는 비대칭 결정을 이용하여 노광 조건을 전체적으로 변경하거나 또는 동공 필터(pupil filter)를 조정함으로써, 이미지 필드의 1개 이상의 부분들에서 광의 강도 또는 위상을 전체적으로 또는 국부적으로 바꾸며, 결과적으로 이후에 형성되는 피쳐들에 대한 수차를 보상한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 양상에 따르면, 폴리실리콘 게이트들과 같은 비대칭적인 피쳐들은 이후의 이온 주입 단계들에 영향을 줄 수 있으며, 이 때문에 소스/드레인 영역들에서의 공간 도핑 농도를 비균일하게 한다. 이러한 환경들에서, 본 발명은 프로세서에 의해 결정된 비대칭 정보를 이용하여 피드포워드 공정 제어 데이터를 발생시켜 이후의 이온 주입 단계를 변화시킴으로써, 프로파일 비대칭을 보상하며, 결과적으로 실질적으로 공간적으로 균일한 소스/드레인 영역들을 설정하고자 한다.
예를 들어, 폴리실리콘 게이트 구조의 한 측면이 이 게이트의 다른 측면 보다 실질적으로 보다 경사진 측벽을 갖는 것으로 결정되면, 그렇지 않으면 통상적인 주입 단계에 의해 그 영역에 존재하게 되는 것 보다, 형상을 이룬 프로파일(shaped profile) 부분 아래에 보다 많은 도펀트(dopant)가 존재하도록, 상기 게이트의 상기 한쪽 측면의 주입에는 경사 주입(tilt implant)이 이용될 수 있다. 프로세서는 비대칭 결정을 고려하여 공정 제어 데이터에 의해, 이러한 종류 및 다른 종류의 피드포워드 보상 조정들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 바람직하게는, 공정 제어 데이터의 양 또는 종류는 결정된 비대칭의 양에 의존할 수 있다.
방법(180)은 도 2에서 이전에 설명된 유사한 많은 단계들, 예를 들어 단계들(60 내지 72)로 시작된다. 유사한 단계(72)를 수행한 후, 상기 방법(180)은 피쳐의 제 1 측 및 제 2 측에 관련하여 수집된 데이터가 상기 방법(58)에서 지정된 바와 같이 상관되는 단계(190)로 계속된다. 대안적으로, 상기 방법(110)에서 이용되는 것과 같은 데이터베이스가 피쳐의 프로파일을 결정하는 데에 이용될 수 있다(단계 190).
단계(192)에서, 프로세서 시스템은 피쳐의 제 1 측 및 제 2 측이 대칭인 지를 결정해야 한다. 응답이 긍정적(YES)이면, 프로파일은 대칭인 것으로 결정되며(단계 194), 방법(180)은 중지된다(단계 196). 그러나, 응답이 부정적(NO)이면, 프로파일은 비대칭인 것으로 결정되며(단계 198), 이 피쳐에 관련하여 수집된 데이터는 제조 공정 파라미터들(130) 내에 피드백되며, 이에 따라 이후의 피쳐 형성(프로파일들)을 최적화하기 위한 조정들이 이루어진다(단계 200).
예를 들어, 상기 설명한 바와 같이, 제조 공정 파라미터들의 변경은, 플라즈마 식각 공정에서의 플라즈마 화학, 압력 등을 변화시키는 등의 식각 공정을 변화시켜 피쳐의 측벽의 경사를 증가 또는 감소시킴으로써, 궁극적으로 이후의 피쳐들의 대칭을 개선하는 것을 포함한다. 대안적으로, 상기 제조 공정 파라미터들의 변경은, 피쳐의 제 1 측 또는 제 2 측 또는 양측에서의 연마량을 증가 또는 감소시키기 위해 화학 기계적인 연마(CMP) 패드들, CMP 슬러리 등에 관련된 1개 이상의 요인들을 바꾸거나, 또는 식각 공정 동안 스텝퍼 렌즈(stepper lens)에 관련된 코마 효과를 보상하기 위해 웨이퍼의 정렬을 조정하는 것을 포함한다. 주목할 사항으로 서, 피쳐 형성에 영향을 주는 다른 공정 파라미터들이 또한 변경될 수 있는바, 이러한 변경들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 또한, 1개 이상의 공정 파라미터가 비대칭적인 피쳐 프로파일에 관련된 정보에 따라 변경될 수 있다.
또한, 주목할 사항으로서, 상기 방법들(78 및 109)(도 3)은 또한 상기 방법(180)을 수행하기 위해 반도체 제조 라인에 인-시츄(in-situ)로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에서는, 훈련된 신경 네트워크가 피쳐 프로파일에 관련된 대칭을 특징화하기 위해 프로세서 시스템 내에 통합된다. 예를 들어, 훈련된 신경 네트워크는 피쳐 프로파일의 대칭을 결정하기 위해 도 3, 6a 내지 6b에서 상기 설명된 방법들에 도입될 수 있다.
본 발명은 특정한 양상들에 관련하여 도시되고 설명되었지만, 본 명세서 및 첨부 도면들을 읽고 이해하게 되면 당업자들에게는 등가의 변경들 및 수정들이 명백해질 것이다. 특히, 상기 설명된 수단들(시스템들, 장치들, 어셈블리들 등)에 의해 수행되는 많은 기능들에 관련하여, 이러한 수단들을 설명하는 데에 이용되는 용어들은 달리 나타내지 않는한, 본원에 도시된 본 발명의 예시적인 양상들에서 기능을 수행하는 개시된 구조에 구조적으로 등가는 아니라고 하더라도, 상기 설명된 수단의 지정된 기능을 수행하는(즉, 기능적으로 등가인) 어떠한 수단에 대응하는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 특정한 특징이 몇 개의 양상들중 단지 하나에 관련하여 개시되었지만, 이러한 특징은 바람직한 경우 다른 양상들의 1개 이상의 다른 특징들 및 어떠한 소정의 또는 특정한 응용에 대한 장점들과 결합될 수 있다. 또한, "구비하는(includes)"이라는 용어가 상세한 설명 및 청구항들에서 이용되는 정도까지, 이러한 용어는 "포함하는(comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (49)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 피쳐에 관련된 비대칭을 결정하고, 관련된 공정제어 데이터를 발생시키는 방법으로서,
    상기 피쳐에 방사를 가하는 단계;
    상기 피쳐로부터 반사된 방사를 검출하는 단계;
    상기 검출된 반사된 방사를 이용하여 상기 피쳐의 비대칭을 확인하는 단계; 및
    상기 피쳐의 비대칭에 기초하여 공정 제어 데이터를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 방사를 가하는 단계는 상기 피쳐를 갖는 기판에 비 수직적 각도로 선형으로 편광된 광을 가하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 선형으로 편광된 광은 100nm 내지 1000nm의 파장들의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반사된 방사를 검출하는 단계는,
    상기 파장들의 범위에 대해, 반사된 방사 강도 분포를 검출하는 단계; 및
    상기 파장들의 범위에 대해, 반사된 방사 위상 분포를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 피쳐의 비대칭을 확인하는 단계는,
    상기 검출된 반사된 방사 강도 분포 및 상기 검출된 반사된 방사 위상 분포를 알려진 프로파일 특징들에 관련된 다수의 강도 분포들 및 위상 분포들을 포함하는 데이터 베이스에 상관시키는 단계; 및
    상기 피쳐의 상기 검출된 반사된 방사 강도 분포 및 상기 검출된 반사된 위상 분포에 가장 밀접하게 상관되는 강도 분포 및 위상 분포를 가장 많이 갖는, 알려진 피쳐 프로파일 특징을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 피쳐의 비대칭을 확인하는 단계는,
    상기 피쳐로부터 검출된 반사된 방사의 적어도 일부를 이용하여 상기 피쳐의 제 1 측의 에지 프로파일 특성을 결정하는 단계;
    상기 피쳐의 검출된 반사된 방사의 적어도 일부를 이용하여 상기 피쳐의 제1측에 대향하는 제 2 측의 에지 프로파일 특성을 결정하는 단계; 및
    상기 피쳐의 제 1, 2 측들에 관련된 측면 프로파일 특성들을 분석함으로써 비대칭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 공정 제어 데이터는 동일한 피쳐들의 후속 제조에서의 피쳐의 비대칭을 줄이기 위해 반도체 공정 단계를 변경하는데 이용되는 피드백 공정 제어 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 공정 제어 데이터는 상기 피쳐에 관련된 후속 공정 단계를 바꿈으로써, 피쳐 비대칭 효과를 줄이기 위한 피드포워드 공정 제어 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 피쳐에 방사를 가하는 단계는, 피쳐들이 거의 수직 각도로 존재하는 기판에 방사를 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 반사된 방사를 검출하는 단계는, 파장의 함수로서 반사된 강도 분포를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 피쳐의 비대칭을 확인하는 단계는,
    알려진 피쳐 프로파일 특성들을 갖는 다수의 반사된 강도 데이터 세트들을 포함하는 데이터 베이스에 상기 반사된 강도를 상관시키는 단계;
    상기 검출된 반사된 강도에 가장 밀접하게 상관되는 반사된 강도 데이터 세트를 선택함으로써 피쳐 프로파일을 결정하는 단계; 및
    상기 선택된 반사된 강도 데이터 세트의 알려진 피쳐 프로파일 특성들로부터 비대칭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 비대칭인 게이트 전극 프로파일과는 무관하게, 소스/드레인 영역들에서 공간적으로 비교적 균일한 도펀트 농도를 유지하기 위한 방법으로서,
    패터닝된 게이트 전극의 제 1 측에 다중 파장 요소를 갖는 방사를 가하는 단계;
    상기 패터닝된 게이트 전극의 상기 제 1 측으로부터 반사된 방사를 검출하는 단계;
    패터닝된 게이트 전극의 대향하는 측인 제 2 측에 다중 파장 요소를 갖는 방사를 가하는 단계;
    상기 패터닝된 게이트 전극의 상기 제 2 측으로부터 반사된 방사를 검출하는 단계;
    상기 제 1, 2 측들에 관련된 검출된 반사된 방사를 각각 이용하여 상기 패터닝된 게이트 전극의 상기 제 1, 2 측들에 관련된 프로파일 특성을 결정하는 단계;
    상기 결정된 제 1, 2 측들에 관련된 프로파일 특성을 이용하여 상기 패터닝된 게이트 전극의 비대칭을 결정하는 단계; 및
    상기 패터닝된 게이트 전극의 비대칭에 관련된 이온 주입 공정 제어 데이터를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 이온 주입 공정 제어 데이터에 기초하여 소스/드레인 영역의 주입에 관련된 경사각도를 바꾸는 단계를 더 포함하며, 상기 소스/드레인 영역은 상기 패터닝된 게이트 전극에 대해 자기 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 경사 각도는 상기 패터닝된 게이트 전극의 비대칭 량에 기초하는 공정 제어 데이터에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 경사 각도를 바꾸는 단계는,
    상기 패터닝된 게이트 전극의 일측에서의 경사 각도를 증가시키는 단계를 포함하며, 상기 패터닝된 게이트 전극의 일측은 상기 패터닝된 게이트 전극의 타측보다 더 큰 경사진 프로파일 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 피쳐 프로파일의 비대칭을 인-시츄(in-situ) 검출 및 제어하는 방법으로서,
    피쳐의 제 1 측면에 다중 파장 요소를 갖는 입사 방사빔을 가하는 단계;
    상기 피쳐의 제 1 측면에 관련된 제 1 반사빔을 검출하는 단계;
    피쳐의 제 2 측면에 다중 파장 요소를 갖는 입사 방사빔을 가하는 단계;
    상기 피쳐의 제 2 측면에 관련된 제 2 반사빔을 검출하는 단계;
    상기 피쳐의 제 1 측면 및 제 2 측면으로부터 수집된 데이터를 이용하여 패턴 프로파일을 결정하는 단계; 및
    상기 피쳐의 제 1 측면 및 제 2 측면간의 비대칭을 줄이기 위해 상기 결정된 패턴 프로파일에 기초하여 1개 이상의 공정 파라미터들을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 입사 방사빔을 가하는 단계는 타원 측정기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제 1, 2 반사빔들로부터 수집된 데이터는 파장에 관한 함수로서 반사된 빔의 강도인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 제 1, 2 반사빔들로부터 수집된 데이터는 파장에 관한 함수로서 반사된 빔의 위상인 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 수집된 데이터를 이용하여 패턴 프로파일을 결정하는 단계는 소정의 상관 임계치를 이용하여 상기 피쳐의 제 1 측면 및 제 2 측면의 데이터를 상관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 수집된 데이터를 이용하여 패턴 프로파일을 결정하는 단계는 상기 피쳐의 제 1, 2 측면들로부터 수집된 데이터와 데이터 베이스를 비교하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 베이스는 알려진 피쳐 프로파일에 대응하는 강도 및 위상 데이터의 세트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 입사 방사빔은 100nm 내지 1000nm 의 소정의 파장 범위를 갖는 입사 편광빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 피쳐의 제 2 측면에 입사 방사빔을 가하는 단계는 상기 입사빔이 상기 피쳐의 제 2 측면에 가해지도록 상기 스테이지를 최초 위치로부터 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 입사빔이 상기 제 1 측면에 대향하는 측면에 가해지도록 180도로 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제29항에 있어서,
    상기 피쳐의 제 2 측면에 입사 방사빔을 가하는 단계는 상기 입사빔이 상기 피쳐의 제 2 측면에 가해지도록 상기 피쳐에 대한 상기 입사빔을 최초 위치로부터 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 피쳐의 제 2 측면에 입사 방사빔을 가하는 단계는 상기 입사빔이 상기 피쳐의 제 1 측면에 대향하는 측면에 가해지도록 상기 피쳐에 대한 상기 입사빔을 최초 위치로부터 180도 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제29항에 있어서,
    상기 입사 방사빔을 가하는 단계는 산란 측정기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제29항에 있어서,
    상기 제 1 반사빔 또는 상기 제 2 반사빔을 검출하는 단계는,
    공간 주파수 강도의 함수로서 파워 스펙트럼 밀도를 검출하는 단계를 포함하며, 상기 파워 스펙트럼 밀도는 산란된 강도에 비례하고, 일부 공간 주파수 범위에서 구조의 양(amount of structure)을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 검출된 데이터를 이용하여 패턴 프로파일을 결정하는 단계는 상기 피쳐의 제1, 2 측면들로부터 수집된 데이터와 데이터 베이스를 비교하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 베이스는 알려진 피쳐 프로파일에 대응하는 강도 및 위상 데이터의 세트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제29항에 있어서,
    상기 제 1, 2 측들 각각에 대한 파장에 대한 함수인 위상 및 강도에 관련된 제 1 데이터 세트 및 제 2 데이터 세트를 프로세서 시스템에 저장하는 단계를 포함하여 이루어지며, 여기서 상기 프로세서 시스템은 메모리, 프로세서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 프로세서 시스템은 데이터 베이스를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 프로세서 시스템은 트레인된 신경 네트워크(trained neural network)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제29항에 있어서,
    상기 공정 파라미터를 변경하는 단계는 식각 공정을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 식각 공정을 변경하는 단계는, 상기 피쳐의 측벽 기울기를 증가 또는 감소시키기 위해 플라즈마 식각 공정에서의 플라즈마 화학을 변경함으로써 후속 피쳐들의 대칭을 개선하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제29항에 있어서,
    상기 공정 파라미터들을 변경하는 단계는, 상기 피쳐의 제 1 측면 또는 제 2 측면에서의 연마량을 증가 또는 감소시키기 위해 화학 기계 연마 패드들에 관련된 1개이상의 팩터들을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제29항에 있어서,
    상기 공정 파라미터들을 변경하는 단계는 식각 공정 동안 스테퍼 렌즈의 코마 효과(coma effect)를 보상하기 위해 웨이퍼의 정렬을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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