KR101477569B1 - 기판의 편차 맵핑 - Google Patents

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Abstract

표면을 특성화하기 위한 방법으로서, 파라미터 편차에 의해 특성화되는 픽셀들로 표면을 분할하는 단계 및 픽셀들의 개별 그룹들로서 표면의 블록들을 규정하는 단계로 이루어진다. 상이한 제 1 편광 상태들을 갖는 방사선을 이용하여 표면에 대한 다수의 스캔들에서 픽셀들이 조사(irradiate)된다. 픽셀들로부터 복귀하는 방사선의 적어도 일부가 제 2 편광 상태들을 이용하여 분석되어, 처리된 복귀 방사선을 생성한다. 각 스캔에 대해서, 블록들의 블록 시그니처들은 각 블록 내의 픽셀들의 그룹으로부터 처리된 복귀 방사선을 이용하여 구성된다. 또한 각 스캔에 대하여, 블록 시그니처 편차는 블록들의 개별 블록 시그니처들을 이용하여 결정되고, 블록 시그니처 편차에 응답하여 제 1 편광 상태들 중 하나 및 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나가 테스트 대상물의 후속 검사에 이용하기 위해 선택된다.

Description

기판의 편차 맵핑{MAPPING VARIATIONS OF A SURFACE}
본 발명은 일반적으로 품질 검사에 관한 것이고, 구체적으로 높은 처리량 검사에 관한 것이다.
웨이퍼 제조 설비에서, 광학적 시스템을 이용하는 스캐닝은 결함들, 불균일들 등에 대해 웨이퍼들을 검사하기 위한 인정된 방법들 중 하나이다. 스캐닝 접근은 웨이퍼의 모든 영역 또는 특정 영역, 예를 들어 웨이퍼 상의 다이 또는 셀 내의 영역을 조사(irradiate)하고 복귀하는 방사선의 하나 이상의 파라미터들을 측정하며, 이러한 방사선은 산란, 회절, 및/또는 반사된 방사선일 수 있다. 측정된 파라미터들은 조사된 영역이 사양(specification) 내에 있는지를 결정하기 위해 전형적으로 셀-셀 또는 다이-다이 비교에서, 또는 종전에 결정된 값들에 대한 비교에서, 다른 각각의 "표준"이라 가정된 파라미터들과 비교될 수 있다.
오늘날 웨이퍼들 엘리먼트들의 최소 피처(feature)들은 전형적으로 수십 나노미터 정도의 치수들을 가진다. 이러한 크기 정도에서 웨이퍼들을 특성화하기 위한 시스템들은 당해 기술분야에 공지되어 있고, 예를 들면 주사 전자 현미경(SEM)들, 주사 X-ray 현미경(SXM)들, 원자력 현미경(AFM)들, 및 광학적 임계 치수(OCD) 툴들이다. 그러나 전형적으로 이러한 시스템들의 스캔 속도는 극도로 느려서 이들은 보통 단지 웨이퍼의 비교적 작은 부분들만을 특성화 또는 검사하는데 이용된다. 이들이 전체 300mm 웨이퍼 상에서 이용되는 경우, 절차는 여러 시간 또는 며칠이 걸린다.
Levin 등의 미국 특허 제6,862,491호는 지금까지 가능한 것보다 훨씬 높은 감도로 웨이퍼 표면 위에서 프로세스 편차들의 저-분해능 효과들을 검출하는 것이 가능하도록 반도체 웨이퍼 광학 검사 시스템의 프로세스 모니터링 능력들을 확장하기 위한 방법을 기술하며, 상기 특허의 개시내용은 참조에 의해 본원에 통합된다.
Proc. of SPIE Vol. 5752, 2005에서 Richard M. Silver에 의해 편집된, 마이크로리소그래피를 위한 계측, 검사, 및 프로세스 제어 XIX에 있어서, Omori 등에 의한 "Novel inspection technology for half pitch 55 nm and below" 명칭의 논문은 참조에 의해 본원에 통합된다. 상기 논문은 표면들을 검사하기 위한 시스템에 관한 것이다.
다음의 미국 특허들 및 특허 출원들은 표면들을 검사하기 위한 시스템들에 관한 것이고, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다: 6,512,578, 6,693,293, 7,027,145, 7,248,354, 7,298,471, 7,369,224, 7,372,557, 2004/0239918, 2006/0098189, 2006/0192953, 2006/0232769, 2007/0046931, 2008/0094628.
그러나 현재 이용가능한 시스템들에도 불구하고, 표면들을 검사하기 위한 개선된 방법이 요구된다.
본 발명의 실시예에서 대상물들, 전형적으로 제조 웨이퍼들과 같은 웨이퍼들의 표면을 조사하는데 이용될 입사 편광 방사선의 상태가 결정된다. 입사 편광 방사선의 상태는 또한 본원에서 편광 광학기 설정 또는 편광기 설정이라 지칭된다. 본원에서 분석 광학기 설정들 또는 분석기 설정들이라고도 지칭되는 편광기 설정에 대해, 표면으로부터 복귀하는 방사선에 대해 개별 분석기들에 의해 적용되는, 대응하는 하나 이상의 편광 상태들이 결정된다. 편광기 및 분석기 설정들은 2개의 설정들의 조합이 표면 상의 파라미터 편차들에 대해 최적 또는 최대 감도를 제공하도록 선택된다. 편광기 및 분석기 설정들에 대한 편광 상태들은 선형, 원형, 및/또는 타원형 편광 방사선을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 물리적 기준 웨이퍼는 먼저 전형적으로 주사 전자 현미경(SEM)과 같은 시스템을 이용하여 선폭과 같은, 검사-중인-파라미터(parameter-under-investigation)를 측정하여 검사-중인-파라미터의 기준 측정치들을 생성함으로써 특성화(characterize)된다. 기준 웨이퍼는 그 후 조사되는 편광 방사선의 상이한 상태들을 이용하여 여러 번 스캔되고, 각각의 개별 스캔은 표면 상으로 스팟(spot)을 포커싱하고 표면에 걸쳐 스팟을 스캐닝하는 것을 포함한다. 스팟은 표면이 분할된 픽셀들의 크기를 규정한다. 전형적으로 스팟 당 3-4개의 픽셀들이 있지만, 다른 수의 픽셀들도 가능하다. 입사 편광 방사선의 상이한 상태들은 상이한 방향의 선형 편광 방사선, 좌우 원형 편광 방사선, 및 상이한 이심률들을 갖는 좌우 타원형 편광 방사선을 포함한다.
스팟으로부터 복귀하는 방사선은 명시야, 및/또는 회색 시야, 및/또는 암시야 검출기들을 이용하여 검출될 수 있고 편광 분석기들이 상기 검출기들 중 적어도 몇몇 앞에 배치된다. 각 분석기 설정들은 모두 입사 편광 방사선 상태에 대응할 수 있고, 모두 입사 편광 방사선 상태와는 상이할 수 있거나, 몇몇 설정들은 동일할 수 있고 몇몇 설정들은 상이할 수 있다. 프로세서는 검출기들에 의해 생성되고 기준 웨이퍼의 표면 상의 픽셀들부터 복귀하는 방사선으로부터 유도되는 측정치들을 저장한다.
프로세서는 픽셀들을 블록들로, 전형적으로 50개 정도의 픽셀들의 측면들을 갖는 직사각형 블록들로 그룹화하고, 블록들 각각에 대해 개별 블록 시그니처(signature)를 계산한다.
개시된 실시예에서, 블록 시그니처는 입사 편광 방사선의 하나의 주어진 상태에 대해, 블록 내의 모든 픽셀들에 대한 하나 이상의 검출기들의 복귀하는 방사선 측정치들의 함수이다.
블록 시그니처의 예로서, 입사 방사선이 선형 편광되고, 복귀하는 명시야 방사선 및 회색 시야 방사선이 검출되며, 입사 편광에 수직하도록 설정되는 분석기는 회색 시야 검출기의 앞에 있다고 가정한다. 블록 시그니처는 블록의 모든 픽셀들의 명시야 및 회색 시야 측정치들의 산술 평균일 수 있다.
프로세서는 입사 편광 방사선의 상이한 상태들 및 각각의 상이한 분석기 설정들에 의해 생성된 블록 시그니처들을 기준 측정치들과 비교한다. 이러한 비교들로부터, 프로세서는 기준 측정치들의 변화들에 대해서, 절대치로(in absolute terms), 가장 높은 블록 시그니처 변화를 생성하는, 즉 블록 시그니처들이 기준 측정치들의 변화들에 최대 감도를 가지는 편광기 설정 및 분석기 설정들을 선택한다. 프로세서는 제조, 교정, 또는 연구 및 현상 웨이퍼들과 같은 테스트 대상물들을 검사 또는 스캐닝하는데 있어서 선택된 편광기 설정 및 분석기 설정들을 이용하고, 대상물들의 블록 시그니처들을 생성하기 위해 함수를 이용한다. 블록 시그니처들은 기준 측정치들과 동일한 방식으로, 그리고 일반적으로 동일한 분해능으로 대상물들을 특성화할 수 있지만, 블록 시그니처들을 생성하기 위한 스캔은 대상물들에 대한 기준 측정치들을 형성하기 위해 요구되는 시간 중 일부만이 소요된다.
대안적인 실시예에서, 복합(composite) 블록 시그니처는 입사 편광 방사선의 둘 이상의 상이한 상태들에 대한 블록 내의 모든 픽셀들의 복귀하는 방사선 측정치들의 생성된 함수이다. 편광 방사선의 각각의 상이한 입사 상태에 대해 분석기 설정들의 각 세트가 존재한다.
예를 들어, 제 1 입사 편광 상태는 선형일 수 있고, 테스트 대상물의 y-축에 평행할 수 있으며 검출된 방사선은 명시야 검출기 및 암시야 검출기로부터의 것일 수 있다. 명시야 검출기 앞의 분석기는 선형일 수 있고, 입사 방사선에 대응하도록 설정될 수 있으며, 암시야 검출기 앞의 분석기는 오른쪽(right) 원형 편광되도록 설정될 수 있다. 제 2 입사 편광 상태는 선형일 수 있고 테스트 대상물의 x-축에 평행할 수 있다. 제 2 편광 상태에 대해 명시야 분석기는 선형일 수 있고 입사 방사선에 수직일 수 있으며, 암시야 분석기는 왼쪽 원형 편광되도록 설정될 수 있다. 복합 블록 시그니처는 제 1 입사 방사선으로부터 명시야 및 암시야 측정치들의 평균의 제 1 배수 및 제 2 입사 방사선으로부터 명시야 및 암시야 측정치들의 평균의 제 2 배수의 전체 평균(overall mean)일 수 있다.
프로세서는 상이한 복합 블록 시그니처들을 기준 측정치들과 비교한다. 이러한 비교들로부터, 프로세서는 기준 측정치들의 변화들에 최대 감도를 갖는 복합 블록 시그니처 변화를 선택한다. 대상물들을 검사하기 위해서, 프로세서는 선택된 복합 블록 시그니처를 생성하는 함수를 위해 요구되는 분석기 설정들 및 입사 편광 방사선의 상태들을 갖는 대상물들의 스캔들로부터의 데이터를 이용하고, 상기 함수를 이용하여 대상물들의 복합 블록 시그니처들을 생성한다.
본 발명은 도면들 및 뒤따르는 이에 대한 간단한 설명과 함께 취해지는 본원의 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면 검사 장치의 개략적 다이어그램이고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표면의 개략적 다이어그램이고;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제조 웨이퍼를 검사하는데 이용될 편광 상태를 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트이고;
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 도 3의 프로세스를 수행하는데 있어서 프로세서에 의해 형성되는 테이블들을 도시하고;
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 제조 웨이퍼를 검사하는데 이용될 편광 상태들의 하나 이상의 함수들을 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트이고;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 5의 프로세스를 수행하는데 있어서 프로세서에 의해 형성되는 테이블들을 도시하고;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 선형 편광 방사선의 2가지 모드들에 대한 반사율 대 선폭의 그래프들을 도시하고;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 플로우차트의 프로세스를 이용하여 획득된 예시적인 결과들을 도시하고;
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 테스트될 대상물을 검사하는데 편광기 및 하나 이상의 분석기들에 의해 이용될 편광 상태들을 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트이고;
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 테스트될 대상물을 검사하는데 편광기 및 하나 이상의 분석기들에 의해 이용될 편광 상태들의 하나 이상의 함수들을 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트이고; 그리고
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 블록 시그니처 값들 대 임계 치수 값들의 개략적 그래프들을 도시한다.
이제 참조는 도 1에 대해 이루어지며, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면 검사 장치(20)의 개략적 다이어그램이다. 장치(20)는 샘플 대상물 및 테스트 대상물들의 표면들에 대한 방사선 스캐너로서 동작하고, 이러한 대상물들은 전형적으로 기준 웨이퍼 및 제조 웨이퍼들이다. 상기 장치는 표면(26)을 조사하는데 이용되는 빔(30)을 생성하는 방사선의 소스(22)를 포함한다. 본원에서 일 예로서 표면(26)은 웨이퍼(28)의 표면을 포함한다고 가정되지만, 본 발명의 실시예들은 실질적으로 임의의 표면의 조사 및/또는 검사를 위해 이용될 수 있다고 인식될 것이다. 웨이퍼(28)는 그것의 표면 상에 형성되는 다수의 실질적으로 유사한 다이들(24)을 가진다. 각 다이 내에는 메모리 셀들, 로직 셀들, 또는 이들의 그룹들 또는 컴포넌트들과 같은 다수의 기능성 피처들(25)이 있다. 다음의 설명에서, 특정 다이들(24)은 식별하는 다이 번호에 문자 첨자를 추가함으로써(예를 들어, 다이(24A)) 서로 구별된다. 부가적으로, 제조 웨이퍼들, 또는 교정을 위해 이용되는 웨이퍼들과 같은 특정 웨이퍼들 또는 웨이퍼들(28)의 특정 유형들은 식별하는 웨이퍼 번호에 문자 첨자를 추가함으로써(예를 들어, 제조 웨이퍼(28P) 및 교정 웨이퍼(28C)) 구별된다. 소스(22)는 전형적으로 레이저이지만, 적합한 자외선(UV) 또는 심자외선(DUV) 소스와 같은 임의의 다른 적합한 방사선 소스가 빔(30)을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 오퍼레이터(31)가 장치(20)를 제어할 수 있거나, 또는 대안적으로 장치가 완전히 자동으로 동작하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 또한 컴퓨터 시뮬레이션 웨이퍼를 이용할 수 있다. 본원의 설명에서, 시뮬레이션 웨이퍼는 시뮬레이션 웨이퍼의 식별 웨이퍼 번호에 추가된 문자 첨자를 가짐으로써(예를 들어, 시뮬레이션 웨이퍼(S28)) 물리적 웨이퍼와 구별된다. 컴퓨터 시뮬레이션 웨이퍼들은 전형적으로 메모리(38) 내에 소프트웨어 명령들 및/또는 데이터로서 저장된다.
다음의 설명에서 명확화를 위해, 표면(26)은 x-y 평면을 규정하는 것으로 가정되고, x-축은 지면의 평면에 놓이고 y-축은 지면 안으로 들어가는 것으로 가정된다. z-축은 도 1에 도시된 것처럼 x-y 평면에 수직이다. 명확화를 위해 다음의 설명은 또한 웨이퍼의 좌측 및 하부 섹션과 같은 도면들에 대한 위치와 관련된 용어들을 사용한다. 축들 및 위치와 관련된 용어들은 임의적이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
일 예로서, 빔(30)은 전형적으로 회전 거울들 및/또는 음향-광학 디플렉터들을 이용하여 x-방향으로 빔을 스캔하는 빔 스캐닝 모듈(34)로 진입한다고 가정된다. 모듈(34)은 투영 광학 엘리먼트들(46)의 세트의 일부이다. 모듈(34)의 기능들을 수행하기 위한 시스템들은 당업계에 잘 알려져 있다. Feldman 등의 미국 특허들 6,853,475 및 6,809,808호는 이러한 시스템들의 예들을 기술하고 참조에 의해 본원에 통합된다. 모듈(34)은 프로세서(36)에 의해 제어되고, 이는 또한 장치(20)의 다른 엘리먼트들을 작동시킨다. 대안적으로, 모듈(34)은 투영 광학 엘리먼트들(46) 내에 존재하지 않고, 이러한 경우 장치(20)는 빔(30)이 표면(26)의 영역을 조명하는 영역 이미징 구성으로 배열될 수 있다. 이러한 구성에서, 표면(26)은 웨이퍼를 이동시킴으로써 스캔될 수 있다. 양자 모두의 시스템들에서, 이하 보다 상세하게 기술되는 것처럼 픽셀 크기들은 실질적으로 동일하다. 당업자는 영역 구성을 위해 필요한 변경을 가하여 본원의 설명을 적응시키는 것이 가능할 것이다.
프로세서(36)는 메모리(38)에 결합되고, 이러한 메모리(38)에 장치의 동작을 위한 소프트웨어 명령들(39)이 저장된다. 명령들(39)은 전자적 형태로 또는 컴퓨터에 의해 판독가능한 자기 저장 디스크 또는 컴팩트 디스크와 같은 유형의 매체 상에, 또는 전자 데이터의 영구적인 저장을 위해 당업계에서 공지된 다른 수단에 의해, 컴퓨터 소프트웨어 물건으로서 장치(20)에 공급될 수 있다.
투영 광학 엘리먼트들(46)은 프로세서(36)의 제어 하에 빔(30)의 편광을 변화시키는 하나 이상의 편광 엘리먼트들(21)을 포함한다. 빔(30)은 전형적으로 편광되고, 이러한 경우 본원에서 편광기(21)라고도 지칭되는 엘리먼트들(21)은 반-파장 또는 1/4-파장 플레이트, 또는 이러한 플레이트들의 조합을 포함할 수 있고, 이는 빔(30)을 수신하고 편광기(21)를 떠나는 빔의 특성을 변경한다. 프로세서(36)는 플레이트를 떠나는 빔의 특성을 규정하도록 반-파장 또는 1/4-파장 플레이트의 축을 회전시킬 수 있다. 빔(30)이 편광되지 않는 경우, 엘리먼트들(21)은 전형적으로 선형 편광기를 포함하고, 이에 반-파장 또는 1/4-파장 플레이트가 뒤따를 수 있다.
따라서 편광기(21)는 빔(30)을 편광 방사선의 3가지 모드들:선형, 원형, 또는 타원형 편광 방사선, 중 하나로 변환할 수 있고, 여기서 타원형 편광 방사선의 이심률 e는 0<e<1 범위 내이다. 프로세서(36)는 특정 스캔에 대한 편광 모드를 선택할 수 있고 또한 모드의 파라미터들을 규정할 수 있다. 프로세서가 규정하는 파라미터들은 모드에 의존한다: 선형 편광 모드에 대해 파라미터는 편광의 방향이고; 원형 편광 모드에 대해 파라미터는 편광이 좌 또는 우 원형 편광 방사선인지를 설정하고; 그리고 타원형 편광 모드에 대해 파라미터는 떠나는 방사선이 좌 또는 우 타원형 편광되는지를 설정할 뿐만 아니라 편광 방사선의 이심률 e를 설정한다. 편광 모드 및 모드에 적용되는 파라미터의 조합은 이하 편광 상태라 지칭된다. 예를 들어, 하나의 편광 상태는 y-축을 따라 선형으로 편광되는 방사선이고, 여기서 모드는 선형이며 모드의 파라미터는 y-축 방향이다.
엘리먼트들(46)은 또한 도 1에서 릴레이 렌즈(42) 및 대물 렌즈(44)로 개략적으로 표시된 다른 엘리먼트들을 포함한다. 투영 광학기(46)들은 표면(26) 상의 스팟(49) 상으로 빔(30)으로부터의 방사선을 투영 및 포커싱하도록 기능한다. 광학기(46)들은 또한 빔스플리터(52)를 포함하고, 이는 표면(26)으로 빔(30)의 전달을 허용한다.
전형적으로, 스팟(49)은 표면(26)의 작은 영역을 커버하고, 영역의 크기는 전형적으로 표면이 분할된다고 가정되는 직사각형 픽셀들(58)의 크기들을 제어한다. 스팟(49)의 크기, 따라서 픽셀의 크기는 소스(22)의 파장 및 광학기들의 개구수(numerical aperture)를 포함하는 몇몇 요인들의 함수이다. 픽셀 크기는 전형적으로 표면 상에 다이들(24)을 형성하는데 이용되는 설계 규칙에 따라 선택된다. 예를 들어, 각 픽셀(58)은 80-160 nm 범위의 변을 갖는 정사각형일 수 있다. 함께 취급되는 픽셀들(58)이 표면(26)을 타일화, 즉 완전히 커버할 수 있지만, 몇몇 실시예들에서 표면의 단지 선택된 영역들이 스캔될 수 있기 때문에 장치(20)는 반드시 전체 표면을 스캔한다고 해석되지는 않는다.
웨이퍼(28)는 프로세서(36)에 의해 제어되는 이동 스테이지(29) 상에 장착된다. 스테이지(29)는 독립적인 x-, y-, 및 z-병진 스테이지들뿐만 아니라 하나 이상의 회전 스테이지들을 이용하여, 웨이퍼를 초점(focus)으로 이동시킬 뿐만아니라, 웨이퍼를 회전 및 병진시킨다. 프로세서(36)가 이동 스테이지들의 이동뿐만 아니라 모듈(34)에 의해 수행되는 스캐닝을 제어함으로써, 표면(26)의 실질적으로 임의의 부분이 빔(30)에 의해 조사될 수 있다. 모듈(34) 및 스테이지(29)에 의해 생성된 특정 움직임들은 이하 상세히 기술된다.
스팟(49)로부터 복귀하는 방사선은 전형적으로 3가지 형태를 가진다: 표면(26)으로부터 실질적으로 정반사되는 방사선을 포함하는 명시야 방사선, 전형적으로 정반사된 방사선의 경로에 대하여 비교적 큰 각도로 표면(26)으로부터 산란되는 방사선인 암시야 방사선, 및 일반적으로 정반사 방사선 및 암시야 방사선의 경로 사이의 각도들로 표면(26)으로부터 산란되는 회색 시야 방사선. 일반적으로 표면(26)을 검사하는데 있어서, 복귀하는 방사선의 모든 3가지 형태들이 측정될 수 있다.
장치가 비-수직인 입사각들에서 동작하도록 설정될 수 있지만, 장치(20)에서 빔(30)은 표면(26) 상에 실질적으로 수직으로 입사되도록 배열된다. 거울(54)은 빔(30)뿐만 아니라 스팟(49)으로부터 복귀하는 정반사 방사선의 자유로운 통과를 허용하기 위해 그것의 중심에 구멍을 가진다. 스팟(49)으로부터의 정반사 방사선은 대물 렌즈(44)를 통과하여 빔스플리터(52)에 의해 렌즈(56)를 통해 명시야 검출기(66)로 반사된다. 몇몇 실시예들에서, 편광 분석기(23)가 검출기(66)에 선행한다. 대물 렌즈(44), 빔스플리터(52), 및 렌즈(56)는 수신 광학기들(63) 세트의 일부이다.
거울(54)은 스팟(49)으로부터의 회색 시야 방사선을 하나 이상의 회색 시야 검출기들(50)로 반사시킨다. 검출기들(48)은 들어오는 암시야 방사선을 측정한다. 몇몇 실시예들에서 편광 분석기들(27 및 33)은 각각의 회색 시야 검출기들 및 암시야 검출기들에 각각 선행한다. 단순화를 위해 도 1에서 하나의 환형 회색 시야 검출기 및 2개의 암시야 검출기들의 섹션이 도시되지만, 임의의 적합한 수의 각 유형이 장치(20)에서 이용될 수 있다. 전형적으로 암시야 및 회색 시야 검출기들은 빔(30) 주위에서 대략 대칭적으로 효율적으로 분산된다. 예를 들어, 장치(20)는 총 6개의 명시야, 회색 시야, 및 암시야 검출기들을 포함하는 것으로 가정된다.
분석기들(23, 27 및 33)은 편광 엘리먼트들이다. 이하 기술되는 것을 제외하고, 분석기들(23, 27 및 33)이 존재한다면 분석기들(23, 27 및 33)의 모드들 및/또는 파라미터들은 프로세서(36)에 의해 편광기(21)의 모드 및 파라미터와 대응되도록 설정된다.
스팟(49)으로부터 복귀하는 방사선은 각각의 검출기들(66, 50 및 48)에 충돌하고 검출기들은 차례로 이들의 수신된 방사선 세기에 따라 각 픽셀(58)에 대한 개별 신호 레벨들을 생성한다. 각 검출기에 대한 특정 신호 레벨들은 빔(30)의 편광의 세기 및 방향뿐만 아니라 조사되는 중인 픽셀의 기능 및/또는 구조상 피처들의 특성이다. 따라서 6개까지의 상이한 검출기 레벨들, 또는 수신되는 방사선 세기 레벨들로부터 형성되는 매트릭스가 각 픽셀(58)과 연관될 수 있고, 특정 픽셀에 대한 매트릭스의 엘리먼트 값들은 픽셀의 기능/구조상 피처들에 의존한다. 예를 들어, 보통 반도체 웨이퍼들에 이용되는 것과 같은 전도성 물질 라인을 포함하는 픽셀은 전형적으로 절연체와 연관된 매트릭스와 비교하여 상당히 상이한 매트릭스를 가진다.
위에서 기술된 것처럼, 장치(20)는 명시야, 회색 시야, 및 암시야 복귀 방사선을 모니터링할 수 있다. 대안적으로, 장치(20)는 이러한 복귀 방사선들 모두를 모니터링하지 않을 수도 있다. 다르게 기술되는 경우를 제외하고, 단순화를 위해 다음의 설명은 복귀하는 명시야 방사선으로부터의 신호들만이 이용되고 따라서 단지 검출기(66)만이 동작한다고 가정한다. 당업자는 명시야, 회색 시야, 및/또는 암시야로부터의 신호들이 이용되는 실시예들에 대해 필요한 변경을 가하여 상기 설명을 적응시킬 수 있을 것이다.
전형적으로, 프로세서(36)는 가능한 신속하게 표면(26)을 검사한다. 프로세서는 전형적으로 표면의 연속하는 픽셀들을 조사함으로써 검사를 수행하고, 각 픽셀은 y-방향으로 표면(26)을 병진시키면서 x-방향으로 빔(30)을 스캔함으로써 검사된다. 검사에 소요되는 시간을 줄이기 위해서, 프로세서(36)는 검출기(66)에서 수용가능한 신호 대 잡음 레벨을 제공하고 스팟(49) 당 수용가능한 수의 픽셀들을 유지하면서 빔(30)의 스캐닝 속도 및 표면(26)의 병진 속도를 가능한 높게 설정할 수 있다. 전형적으로, 표면(26)을 통한 기계적 스캐닝의 속도들은 80-260 mm/s 범위이다.
예를 들어, 본원의 설명은 장치(20)가 표면(26)의 단일 스팟(49)을 조사하는 하나의 빔(30)을 이용한다고 가정한다. 예를 들어 빔(30)을 다수의 빔들로 멀티플렉싱하고/하거나 다수의 방사선 소스들을 이용함으로써 실질적으로 동시에 표면(26)의 다수의 스팟들을 조사하기 위한 방법들이 당업계에 공지되어 있다. 당업자는 실질적으로 동시에 다수의 스팟들을 조사하고 조사된 표면의 개별 영역들의 측정치들을 유도하는 시스템들에 대해 필요한 변경을 가하여 본원의 설명을 적응시킬 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표면(26)의 개략적 다이어그램이다. 표면은 실질적으로 합동인 다이(80)들로 분할된다고 가정되고 다이들 각각은 전형적으로 결국 메모리와 같은 전자 디바이스의 일부로서 이용된다. 위에서 예시된 범위 내에서 100 nm의 예시적인 픽셀 치수를 이용하여, 1mm의 변을 갖는 정사각형인 다이에 대해 각 다이는 10,000 x 10,000 픽셀들을 포함한다. 예를 들어, 다이들 및 다이들을 포함하는 픽셀들은 데카르트(Cartesian) 어레이들로서 배열된다고 가정되고, 따라서 임의의 특정 다이 또는 임의의 특정 픽셀은 x-좌표 및 y-좌표에 의해 고유하게 식별될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 비교적 많은 수의 픽셀들이 동일-크기 블록들(82)로 그룹화된다. 블록들(82)을 형성하는 50x50 픽셀들의 그룹화에 대해 1mm 변의 각 다이(80)는 200x200 블록들로 형성된다. 일 실시예에서 블록(82)은 32x32 픽셀들의 그룹이다. 그러나 각 블록(82)은 픽셀들의 임의의 편의상의 수를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 블록(82)은 전형적으로 직사각형이지만 이러한 조건을 충족시켜야 한다는 요구사항이 없고, 따라서 블록은 연속적인 픽셀들의 임의의 편의상의 폐쇄형 형태로서 형성될 수 있음이 또한 이해될 것이다.
블록 시그니처는 임의의 특정 블록(82)에 대해 결정된다. 각 블록 시그니처는 블록 픽셀들의 측정된 값들의 히스토그램으로부터 형성된다. 히스토그램은, 예를 들어 블록 픽셀들로부터의 명시야 복귀 방사선의 세기들의 도수(frequency)들을 도시하는 1-차원(1D)일 수 있다. 대안적으로, 히스토그램은, 예를 들어 블록 픽셀들로부터의 명시야 복귀 방사선의 정렬된 쌍들(세기, 이웃 픽셀들의 세기 스프레드)의 도수들을 도시하는 2-차원(2D)일 수 있다.
또한 대안적으로, 블록 시그니처에 대한 히스토그램은 일반적으로 n-차원(nD) ― 여기서 n은 자연수임 ―, 정렬된 n-조(n-tuples)(x1, x2, x3, ... xn) ― 여기서 x1 ...은 픽셀 측정의 파라미터들임 ― 의 도수들을 도시할 수 있다. 블록 시그니처에 대해 이용될 수 있는 4-차원 히스토그램의 예는 4-조(Ib, Sb, Vb, Ig)의 도수들을 도시하고, 여기서 Ib는 블록 내의 특정 픽셀로부터 복귀하는 명시야 방사선 세기이고, Sb는 특정 픽셀의 최근접 이웃들에 대한 복귀하는 명시야 방사선 세기들의 스프레드이며, Vb는 Sb의 편차이고, Ig는 특정 픽셀로부터 복귀하는 회색 시야 세기이다.
블록 시그니처는 히스토그램의 값들을 나타내는 수이다. 예를 들어, 1D 히스토그램에 대해 분포 백분율(percentage of the distribution), 산술 평균, 또는 히스토그램 값들의 중앙값이 계산될 수 있고, 백분율, 평균 또는 중앙값은 블록 시그니처로서 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 블록 시그니처는 표면(26) 상에 입사하는 방사선의 특정 편광 상태에 대해 결정된다. 이하 보다 상세히 기술되는 것처럼, 특정 편광 상태는 전형적으로 상이한 편광 상태들에 대해 블록 시그니처들을 구성하고 처음에 교정 웨이퍼의 검사에 의해 검사되는 파라미터 또는 파라미터들에 대해 최적 시그니처를 제공하는 상태를 결정함으로써 결정된다.
본 발명의 실시예들에 따라, 도 3은 제조 웨이퍼를 검사하는데 이용될 편광 상태를 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트(100)이고, 도 4는 상기 프로세스를 수행하는데 있어서 프로세서(36)에 의해 형성되는 테이블들을 도시한다. 플로우차트(100)에 의해 기술되는 프로세스는 명령들(39)을 이용하여 프로세서(36)에 의해 수행되는 것으로 가정되고 테스트될 임의의 대상물이 스캔되는 편광 방사선의 상태를 찾아내는 것이다. 이제부터 예를 들어, 테스트될 대상물들은 제조 웨이퍼들(28P)이라고 가정된다.
플로우차트(100)에 의해 기술되는 프로세스에 대한 2개의 섹션들이 있다: 제 1, 결과 생성 섹션(101), 및 제 2, 분석 섹션(105).
섹션(101)에서 준비 단계(102)에서는 교정 대상물이 준비된다. 교정 대상물은 교정 웨이퍼, 제조 웨이퍼 내에 교정 영역을 갖는 제조 웨이퍼, 또는 측정되어야 할 파라미터 또는 파라미터들의 알려진 편차를 제공하는 임의의 다른 적합한 대상물을 포함할 수 있다. 이제부터 일 예로서 교정 대상물은 물리적으로 제조되는 교정 웨이퍼(28C)를 포함하는 것으로 가정된다. 몇몇 실시예들에서, 포커스 노출 매트릭스(FEM) 웨이퍼가 교정 웨이퍼(28C)로서 이용된다. 당업계에 공지되어 있는 것처럼, FEM 웨이퍼는 레티클(reticle)이 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼 상으로 포커스 및 노출 설정들의 다수의 조합들로 마스크를 노출시키는 웨이퍼를 포함한다. FEM 웨이퍼는 레지스트 프로파일들 및 선폭들, 및 요구되는 프로파일 및 선폭에 가장 근접하게 매칭하는 대응 포커스 및 노출 설정들을 결정하기 위해서 전형적으로 CD-SEM(임계 치수 주사 전자 현미경)을 이용하여 특성화된다. 대안적으로 교정 대상물의 파라미터들은 시뮬레이션된다.
플로우차트(100)의 설명에서, 준비 단계(102)는 교정 웨이퍼(28C)의 물리적 제조를 포함한다고 가정되고, 당업자는 교정 웨이퍼의 파라미터들이 시뮬레이션되는 경우에 대해 필요한 변경을 가하여 상기 설명을 적응시킬 수 있을 것이다.
다음의 설명에서, 달리 기술되는 경우를 제외하고는, 교정 웨이퍼는 제조 웨이퍼들(28P)을 통해서 측정될 파라미터 또는 파라미터들(본원에서는 검사-중인-파라미터 또는 파라미터들이라고도 지칭됨)의 알려진 편차를 가지도록 형성된다고 가정된다. 교정 웨이퍼에 대해, 알려진 편차로 형성된 전형적인 파라미터들은 선폭, 선 높이, 및 선 간격을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 당업자는 웨이퍼를 통해 변화할 수 있는 선 엣지 거칠기, 표면 거칠기, 측벽 각도, 도핑의 조성 또는 도핑의 양과 같은 다른 파라미터들을 인지할 것이고, 모든 이러한 파라미터들은 본 발명의 범위에 포함된다.
일 예로서, 여기 플로우차트(100)의 설명에서, 하나의 파라미터가 측정된다고 가정되고, 이러한 파라미터는 선폭이라고 가정된다. (아래에서 플로우차트(300)는 둘 이상의 파라미터가 측정되는 프로세스를 기술한다.) 제조 웨이퍼들(28P)의 선폭들에 대한 수용가능한 범위는 전형적으로 공칭 값으로부터 대략적으로 +/-5%이다. 웨이퍼(28C)는 선폭들이 이러한 범위 내에서 변화하도록, 그리고 편차가 웨이퍼의 축들 중 하나를 따라 실질적으로 선형(linear)이 되도록 제조된다. 편차의 축은 웨이퍼의 y-축에 대응한다고 가정된다.
기준 단계(103)에서 프로세서(36)는 선폭이 웨이퍼의 y-축을 따라 변화함에 따라 선폭의 기준 교정 테이블(150)(도 4)을 생성하고, 이러한 테이블은 웨이퍼의 y-좌표들 및 y-좌표에서의 선폭들의 일대일 대응들을 포함한다. 일 예로서, 전도체들의 선폭은 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 웨이퍼(28C)의 상이한 영역들을 스캔하는 프로세서(36)에 의해 결정된다고 가정된다. 프로세서는 그 후 스캔된 결과들로부터 y의 상이한 값들에 대한 선폭들을 계산하여 테이블(150)을 생성하고, 프로세서는 플로우차트(100)에 의해 기술된 프로세스에서 이후 이용하기 위해 메모리(38)에 테이블의 값들을 저장한다. 변화하는 파라미터는 본원에서 SEM을 이용하여 측정된다고 가정되지만, 프로세서(36)는 기준 교정 테이블(150)을 생성하기 위해서 당업계에 공지된 임의의 편의상의 시스템, 예를 들어 광학적 임계 치수(OCD) 방법 또는 주사 X-ray 현미경(SXM)을 이용할 수 있다.
편광 상태 설정 단계(104)에서, 프로세서(36)는 교정 웨이퍼(28C)의 y-축이 장치의 y-축에 대응되도록 장치(20)의 엘리먼트들을 조정한다. 예를 들어, 편광기(21)는 이제부터 선형 편광을 생성하도록 설정된다고 가정되고 프로세서(36)는 또한 선형 편광의 방향을 설정한다. 존재한다면 분석기들(23, 27, 및/또는 33)은 또한 선형 편광된 방사선을 전달하도록 설정되고, 전달(transmission)의 방향은 편광기(21)에 대해 설정된 방향에 대응하도록 설정된다. 대안적으로, 단계(104)에서 설정된 편광 상태는 원형 또는 타원형 편광을 포함할 수 있다.
스캔 단계(106)에서, 프로세서(36)는 교정 웨이퍼(28C)를 스캔한다. 프로세서는 교정 웨이퍼의 각 픽셀에 대해 광시야 검출기(66)에서 측정된 세기를, 각 픽셀의 x-좌표 y-좌표로부터 결정되는 픽셀 식별자들(ID들) 및 대응하는 픽셀들의 세기의 픽셀 테이블(152A)의 형태로, 메모리(38)에 저장한다. 따라서 테이블(152A)은 고유한 픽셀 ID들(P1, P2, ...) 및 식별된 픽셀의 세기들(IP1A, IP2A, ...)의 일대일 대응들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 회색 시야 검출기들(50) 및/또는 암시야 검출기들(48)에서 측정된 세기들 또한 저장되고 테이블(152A)로 통합된다.
라인(108)에 의해 표시된 것처럼, 프로세서(36)는 상이한 편광 상태들, 전형적으로 오퍼레이터(31)에 의해 제어되는 중인 상이한 상태들의 수에 대해 단계들(104 및 106)을 반복한다. 편광 상태는 편광 변경 단계(109)에서 변경된다. 선형 편광의 경우, 상태들은 적어도 2개의 상이한 직교 편광들을 포함한다. 따라서 단계(106)에서 개별적인 수의 테이블들(152A, 152B, ...)이 형성되고, 이러한 수는 단계들(104 및 106)에서 구현되는 상이한 편광 상태들의 수에 대응하며, 테이블들 각각은 테이블(152A)과 동일한 일대일 대응 포맷을 가진다. 테이블들(152A, 152B, ...)은 본원에서 일반적으로 테이블들(152)로도 지칭된다.
결과 생성 섹션(101)은 최종 스캔 단계(106)가 수행될 때 완료된다. 플로우차트(100)의 다음 단계들은 결과 분석 섹션(105)을 포함한다.
블록 형성 단계(110)에서, 프로세서(36)는 개별 블록들로 간주될 인접한 픽셀들의 그룹들을 선택한다. 이러한 선택은 완전한 자동 기반으로, 예를 들어 플로우차트의 프로세스가 시작되기 전에 직사각형 블록의 크기를 규정하는 오퍼레이터(31)에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로 오퍼레이터는 예를 들어 반복 기반으로, 블록으로 간주될 픽셀들의 그룹에 대해 상이한 크기들을 설정할 수 있다. 블록들은 전형적으로 직사각형으로 선택되지만, 이는 요구사항이 아니고, 따라서 비-직사각형 형상들을 갖는 블록들 또한 규정될 수 있다.
블록 시그니처 단계(112)에서, 단계(106)에서 스캔된 각 편광 상태에 대해 프로세서(36)는 테이블들(152)에 저장된 세기들을 이용하여 픽셀들의 각 블록의 블록 시그니처(BS1, BS2, ...)를 계산한다. 부가적으로, 프로세서(36)는 블록의 x- 및 y-좌표들로부터 유도된 고유의 블록 ID(B1, B2, ...)를 각 블록에 할당한다. 프로세서는 각 블록들 내의 픽셀들의 세기들을 찾아내기 위해 테이블들(152)을 이용한다. 일 예로서, 주어진 블록의 블록 시그니처는 주어진 블록 내의 픽셀들의 세기들의 산술 평균으로 계산된다. 일반적으로, 주어진 블록 시그니처(BSn)(n은 자연수)는 블록(Bn) 내의 픽셀들의 세기들의 함수이다. 프로세서(36)는 테이블들(152A, 152B, ...)로부터 각각의 테이블들(154A, 154B, ...)을 생성하고, 각 테이블(154A, 154B, ...)은 블록 ID들 및 블록 시그니처들(BSnA, BSnB, ...)의 일대일 대응을 포함한다. 테이블들(154A, 154B, ...)은 또한 본원에서 일반적으로 테이블들(154)로 지칭된다.
제 1 분석 단계(116)에서, 프로세서(36)는 측정되는 파라미터의 편차의 축에 따라, 이 경우에는 블록들의 y-좌표들에 따라 블록들을 그룹화한다. 그 후 프로세서는 동일한 y-좌표들을 갖는 블록들의 각 그룹에 대해 평균 블록 시그니처를 계산하고, y-좌표들 및 이러한 y-좌표들에서의 평균 블록 시그니처들(MBS1A, MBS2A, ... MBS1B, MBS2B, ...)의 일대일 대응들을 각각의 테이블들(156A, 156B)로서 형성한다. 테이블들(156A, 156B, ...)은 또한 본원에서 일반적으로 테이블들(156)로 지칭된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 프로세서(36)는 블록에 대해 상이한 정의들을 이용하여 단계들(110 내지 116)을 되풀이하고, 이러한 상이한 정의는 전형적으로 블록의 직사각형 치수들의 변화를 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로 블록의 상이한 정의는 블록 형상의 변화를 포함할 수 있다. 이러한 되풀이는 플로우차트(110)에서 점선(120) 및 변화 블록 정의 단계(122)에 의해 도시된다.
제 2 분석 단계(118)에서, 프로세서(36)는 각 테이블들(156)의 평균 블록 시그니처들을 테이블(150)에 저장된 것과 같이 대응하는 y-좌표들의 선폭들과 상관(correlate)시킨다. 프로세서는 평균 블록 시그니처들의 어느 테이블이 선폭들의 편차에 대해 블록 시그니처들의 가장 높은 편차를 제공하는지를 결정하기 위해 상기 상관을 이용한다. 다시 말해서, 프로세서는 선폭의 변화들에 대해 블록 시그니처들의 최대 감도를 결정한다. 전형적으로, 각 테이블(156A, 156B, ...)에 대해 프로세서(36)는 테이블(150)의 검사-중인-파라미터를 이용하여 평균 블록 시그니처들의 선형 회귀 분석을 수행하고, 각 테이블(156A, 156B, ...)에 대해 상관 계수뿐만 아니라 이러한 회귀 분석으로부터 선폭들의 편차에 대응하는 블록 시그니처들의 편차를 결정한다.
선택 단계(124)에서, 프로세서는 어느 테이블(156A, 156B, ...)이 블록 시그니처들의 최대 감도를 제공하는지(본원에서 최적 테이블(156O)이라 지칭)를 결정한다. 프로세서는 최적 테이블(156O)을 생성하는데 이용되는 편광 상태를 메모리(38)에 저장한다. 프로세서는 또한 최적 테이블(156O)을 생성하는데 이용되는 블록 정의를 메모리(38)에 저장한다.
최종 단계(126)에서, 프로세서는 위에서 단계들(104 및 108)에 대해 실질적으로 기술된 것처럼, 섹션 단계(124)에서 결정된 편광 상태를 이용하여 제조 웨이퍼들(28P)을 스캔한다. 스캔 결과들로부터 프로세서(36)는 전형적으로 단계(124)의 블록 정의 및 단계(112)에서 이용된 블록 시그니처들을 결정하기 위한 방법을 이용하여 웨이퍼들(28P) 내의 블록들의 블록 시그니처들을 결정한다. 몇몇 실시예들에서, 제조 웨이퍼들(28P)에 대해 이용된 블록 정의는 전형적으로 블록 시그니처들의 신호 대 잡음 비를 개선하도록 변경된다. 오퍼레이터(31)는 제조 웨이퍼들(28P)을 통해 검사-중인-파라미터에서의 편차들을 추정하기 위해 단계(126)에서 결정된 블록 시그니처들을 이용한다.
그 후 플로우차트(100)가 종료된다.
몇몇 실시예들에서, 알려진 편차를 갖도록 교정 웨이퍼의 파라미터를 형성하는 것뿐만 아니라(플로우차트(100)의 단계(102)에서 기술된 것처럼), 웨이퍼가 검사-중인-파라미터가 웨이퍼에 대해 변화하지 않도록 형성될 수 있다. 이러한 경우, 알려진 편차를 가진 웨이퍼를 이용하여 블록 시그니처 편차들에 대한 최대 감도를 제공하는 편광 상태를 찾아내는 것에 부가하여, 변화하는 파라미터에 대해 발견되는 편광 상태 및 블록 정의는 변화하지 않는(non-varying) 파라미터를 가진 웨이퍼를 이용하여 변화하지 않는 블록 시그니처들을 제공하도록 조정(tune)될 수 있다. 당업자는 예를 들어 단계들(110 및 122)에서 블록 정의를 찾아내고, 단계(118)에서 상관 계수들을 찾아내며, 단계(124)에서 가장 높은 상관 계수를 제공하는 편광 상태를 찾아냄으로써 변화하지 않는 블록 시그니처들을 제공하는 최적 편광 상태를 결정하기 위해, 필요한 변경을 가하여, 상기 플로우차트(100)에 대한 설명을 적응시킬 수 있을 것이다.
CD-SEM과 같은 시스템들을 이용하는 웨이퍼 측정들은 비록 높은 특징적인 분해능을 가지지만, 극도로 시간-소모적이고, 결과적으로 비용이 소요된다. 하나의 웨이퍼의 작은 영역을 측정하는 것은 전형적으로 10 분 정도가 소요된다. 전체 웨이퍼가 CD-SEM으로 측정되는 경우, 며칠은 아닐지라도 수많은 시간이 소요된다. 장치(20)는 전형적으로 CD-SEM과 같은 시스템들의 특징적인 분해능보다 하나 이상의 크기 차수(order of magnitude) 만큼 작은 분해능을 가지지만, 플로우차트(100)의 프로세스로부터의 결과들이 CD-SEM과 같은 웨이퍼 측정 시스템에 의해 생성된 것들만큼 양호할 수 있음을 본원의 발명자들이 발견하였다. 또한, 플로우차트(100)의 프로세스는 상당히 CD-SEM 시스템의 프로세스보다 덜 시간-소모적이고, 이는 특히 제조 웨이퍼들에 대해 요구되는 것처럼 전체 웨이퍼가 측정되어야 하는 경우에 사실이다. 본원의 발명자들은 완전한 제조 웨이퍼가 전형적으로 한 시간 미만의 시간 내에, 양호한 신호 대 잡음 비들을 가진 블록 시그니처들을 제공하며 만족스럽게 스캔될 수 있음을 발견하였다. 또한 플로우차트(100)의 프로세스는 동시에 다이-대-다이 비교들과 같은, 장치(20)에 의해 수행되는 다른 광학적 스캐닝 측정들과 결합될 수 있다. 따라서, 전형적으로 한 시간 미만의 시간이 걸리는 제조 웨이퍼의 단일한 광학적 스캔의 결과들은 다이-대-다이 비교들을 수행하기 위해서 뿐만 아니라 단계(126)에 기술된 것처럼 웨이퍼의 모든 블록들의 블록 시그니처들을 생성하기 위해서 이용될 수 있다. 제조 웨이퍼들의 측정에 있어서 전체 시간 절감은 결과적으로 상당하다.
본 발명의 실시예들에 따라, 도 5는 제조 웨이퍼를 검사하는데 이용될 편광 상태들의 하나 이상의 함수들을 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트(300)이고, 도 6은 이러한 프로세스를 수행하는데 있어서 프로세서(36)에 의해 형성되는 테이블들을 도시한다. 이하 기술되는 차이점들을 별도로 하고, 플로우차트(300)에 의해 기술되는 프로세스는 일반적으로 플로우차트(100)의 프로세스(도 3 및 도 4)와 유사하고 플로우차트(100) 및 플로우차트(300)에서 동일한 참조 번호들에 의해 표시된 단계들에서 수행되는 동작들은 일반적으로 유사하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 선형 편광 방사선의 2가지 모드들에 대한 반사율 대 선폭에 대한 2개의 그래프들(400 및 402)을 도시한다. 그래프들(400 및 402)은 시뮬레이션에 의해 준비된다. 그래프들 양자 모두는 반사율 대 선폭을 도시하고, 선폭들은 라인 플러스 공간이 일정하여 일정한 피치를 제공하는 평행한 라인들의 세트의 폭들이다. 그래프(400)는 평행한 라인들의 세트에 평행한 선형 편광 방사선의 제 1 모드에 대한 반사율을 도시한다. 그래프(402)는 평행한 라인들의 세트에 수직인 선형 편광 방사선의 제 2 모드에 대한 반사율을 도시한다. 그래프들(400 및 402)에 의해 도시된 것들과 같은 시뮬레이션된 결과들이 플로우차트(300)의 프로세스에서 이용된다.
도 5로 복귀하여, 플로우차트(300)에 의해 기술된 프로세스는 명령들(39)을 이용하여 프로세서(36)에 의해 수행된다고 가정된다. 프로세스는 제조 웨이퍼들(28P)을 스캔할 다수의 편광 상태들을 찾아내고 웨이퍼들의 블록 시그니처들을 생성하는데 이용될 다수의 편광 상태들을 갖는 식(expression)들을 결정한다.
준비 단계(102)에서 시뮬레이션 교정 웨이퍼(S28C)가 생성된다. 일 예로서 웨이퍼(S28C)는 선폭의 x-축을 따라 선형 편차를 갖고 선 높이의 y-축을 따라 선형 편차를 갖는다고 가정된다.
기준 단계(103)와 일반적으로 유사한 기준 단계(301)에서, 선폭 편차는 공칭의 선폭으로부터 +/-11% 로 설정된다. 선 높이 편차는 공칭 선 높이로부터 +/-10% 로 설정된다. 프로세서(36)는 2개의 기준 교정 테이블들(350X 및 350Y)을 생성하고, 테이블(350X)은 선폭 및 웨이퍼의 x-좌표 간의 대응관계를 포함하고, 테이블(350Y)은 선 높이 및 웨이퍼의 y-좌표 간의 대응관계를 포함한다(도 6).
시뮬레이션 스캔 단계(302)는 플로우차트(100)의 단계들(104, 108, 및 109)을 대체한다. 단계(302)에서 프로세서(36)는 웨이퍼(S28C)에 대한 다수의 시뮬레이션 스캔들을 수행하고, 각 스캔은 상이한 편광 상태를 이용한다. 이제부터 다수의 편광 상태들은 일 예로서, 편광 방향이 웨이퍼(S28C) 내의 라인들의 세트에 평행한 선형 편광 방사선의 제 1 스캔, 및 편광 방향이 시뮬레이션 웨이퍼 내의 라인들의 세트에 수직인 선형 편광 방사선의 제 2 스캔으로 이루어진다고 가정된다. 2개의 스캔들은 각각 평행 및 수직 방사선에 대해 테이블들(352 및 353)을 생성한다. 각 테이블은 테이블들(152) 중 하나와 일반적으로 유사하며, 픽셀로부터 복귀하는 방사선의 세기 및 픽셀 식별자들(P1, P2, ...) 간의 대응관계를 포함한다. 테이블(352)에 대한 세기들은 A1, A2, A3, ...이라 가정되고; 테이블(353)에 대한 세기들은 E1, E2, E3, ...이라 가정된다.
그러나 편광 방사선의 단지 2개의 상태들이 단계(302)에서 이용된다거나, 이용되는 상태들이 시뮬레이션 웨이퍼의 라인들의 세트와의 임의의 특정 관계를 가져야 한다는 요구사항은 없고, 일반적으로 둘 보다 더 많은 상태들이 이용될 수 있다. 따라서 선형 편광 방사선에 대해 편광의 방향들은 검사되는 라인들의 세트에 대한 2개 이상의 방향들 중 실질적으로 임의의 것이 되도록 선택될 수 있고, 타원형 편광 방사선에 대해 이심률은 0 내지 1 사이의 임의의 값이 되도록 설정될 수 있다.
단계(110)는 일반적으로 플로우차트(100)에 대해 기술된 것과 같다.
단계(304)는 단계(112)를 대체한다. 단계(304)에서 단계(110)에서 규정된 블록들의 시그니처들은 테이블들(352 및 353)에서의 세기 값들로부터 형성된 복합 시그니처들로서 계산된다. 예를 들어, 픽셀들(P1, P2, P3)을 포함하는 블록에 대한 복합(composite) 블록 시그니처는 세기들(A1, E1, A2, E2, A3, E3)을 이용한다. 일반적으로 복합 블록 시그니처(CBSn)는 블록(Bn) 내의 픽셀들에 대한 테이블들(352 및 353)로부터의 세기들의 함수이다.
단계(304)에서 프로세서(36)는 전형적으로 오퍼레이터(31)의 지시 하에 테이블들(354)의 세트를 형성하고, 각 테이블은 블록 식별자 및 복합 시그니처의 일대일 대응을 가진다. 테이블들(354)은 테이블들(154)과 일반적으로 유사하다. 일 예로서, 3개의 테이블들(354A, 354B, 및 354C)이 도 7에 도시되지만, 일반적으로 테이블들의 세트에서 테이블들의 수는 2보다 크거나 같은 임의의 편의상의 정수일 수 있다.
임의의 특정 테이블(354)에 대해, 테이블의 복합 블록 시그니처들을 형성하기 위해 이용되는 식은 전형적으로 테이블들(352 및 353)의 픽셀 세기들의 선형 식이다. 그러나 픽셀 세기들의 2차 또는 다른 비-선형 식과 같은 다른 식들이 복합 블록 시그니처들을 형성하기 위해 이용될 수 있다.
프로세서(36)는 일반적으로 플로우차트(100)에 대해 위에서 기술된 것과 같이 단계들(116, 122 및 118)을 구현한다. 그러나 단계(118)의 상관은 단계(102)에서 생성된 각 기준 테이블과 테이블들(354)을 상관시킴으로써 수행된다.
부가적으로, 단계(116)에서 형성되는 테이블들은 기준 웨이퍼(S28C)에서 이용되는 상이한 축들에 따라 테이블들(354)의 블록들을 그룹화함으로써 형성된다. 따라서 단계(116)에서 블록들은 x-좌표들에 따라 그리고 y-좌표들에 따라 그룹화되어 테이블들(356)을 형성한다. 각 테이블(354)은 x-좌표들 및 x-좌표들에서의 평균 블록 시그니처들의 일대일 대응을 포함하는 하나의 테이블 및 y-좌표들 및 y-좌표들에서의 평균 블록 시그니처들의 일대일 대응을 포함하는 제 2 테이블로 형성된다. 따라서 테이블(354A)은 x-좌표 테이블(356XA) 및 y-좌표 테이블(356YA)을 생성하고; 테이블(354B)은 x-좌표 테이블(356XB) 및 y-좌표 테이블(356YB)을 생성하고; 테이블(354C)은 x-좌표 테이블(356XC) 및 y-좌표 테이블(356YC)을 생성한다.
선택 단계(306)는 플로우차트(100)에 대해 위에서 기술된 단계(124)와 일반적으로 유사하다. 그러나 플로우차트(300)에서 단계(306) 동안 프로세서(36)는 2개의 최적 테이블들을 결정한다. 테이블들(356XA, 356XB, ...)로부터 선택된 제 1 최적 테이블(356XO)은 테이블(350X)의 파라미터에 대해 최대 감도를 가지고; 테이블들(356YA, 356YB, ...)로부터 선택된 제 2 최적 테이블(356YO)은 테이블(350Y)의 파라미터에 대해 최대 감도를 가진다. 프로세서는 최적 테이블들(356XO 및 356YO)을 생성하는데 이용되는 편광 상태들을 메모리(38)에 저장하고, 또한 최적 테이블들을 형성하는, 단계(304)에서 이용되는 각각의 식들을 저장한다. 부가적으로, 프로세서는 메모리에 최적 테이블들을 생성하는데 이용되는 블록 정의를 저장한다.
몇몇 양상들에서, 제조 웨이퍼들을 테스트하기 전에, 프로세서(36)는 플로우차트(100)에 관해 위에서 기술된 FEM 웨이퍼와 같은 물리적 교정에 대해 테스트함으로써 단계(124)에서 저장된 편광 상태들, 식들, 및 블록 정의를 최적화한다. 이러한 최적화는 최적화 단계(308)에서 수행되고, 최적화 단계로부터 결정된 값들은 메모리(38)에 저장된다. 단계(308)의 선택적 특성은 도 5에서 점선들로 표시된다.
프로세서(36)는 메모리(38)에 저장된 값들을 이용하여 제조 웨이퍼들(28P) 상에서, 일반적으로 플로우차트(100)에 대해 기술된 것처럼, 최종 단계(126)를 구현한다. 둘 이상의 편광 상태가 저장되기 때문에, 웨이퍼들(28P)은 단계(306)에서 결정되었던 모든 편광 상태들을 이용하여 스캔된다. 각각의 상이한 편광 상태들에서의 다수의 스캔들은 전형적으로 순차적으로 수행된다. 몇몇 실시예들에서, 이러한 다수의 스캔들은 예를 들어, 표면(26)을 조사하기 위해 다수의 동시적인 빔들을 이용함으로써 동시에 수행될 수 있다.
다수의 스캔들을 이용하여 생성된 결과들로부터, 프로세서(36)는 단계(304)에서 기술된 것처럼 웨이퍼의 복합 블록 시그니처들을 결정하기 위해 메모리에 저장된 식들을 이용한다. 오퍼레이터(31)는 제조 웨이퍼들(28P)을 통해 검사-중인-파라미터들의 편차들을 추정하기 위해 복합 블록 시그니처들을 이용한다.
그 후 플로우차트(300)가 종료된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 플로우차트(300)의 프로세스를 이용하여 획득된 예시적인 결과들을 도시한다.
최적 테이블(356XO)은 단계(304)에서 제 1 선형 식(1)을 이용함으로써 유도되었다:
Figure 112011013827366-pct00001
(1)
최적 테이블(356YO)은 단계(304)에서 제 2 선형 식(2)을 이용함으로써 형성되었다:
Figure 112011013827366-pct00002
(2)
식들 (1) 및 (2)에서, n은 픽셀 식별자이고 In은 픽셀에 의해 생성된 복합 세기이다. 단계(304)의 복합 블록 시그니처들은 블록의 모든 픽셀들에 대한 In의 값들을 합산함으로써 형성된다.
그리드 어레이들(502 및 504)은 수직 축 상에 선 높이를 도시하고 수평 축 상에 선폭을 도시하며, 이러한 값들은 시뮬레이션 웨이퍼 교정 웨이퍼(S28C)의 값들에 대응된다(플로우차트(300)의 단계(103)에 대해 위에서 기술됨).
그리드 어레이(502)는 최적 테이블(356XO)을 이용하여 결정된 복합 블록 시그니처들, 즉 식(1)에 기초하는 복합 블록 시그니처들의 대략적인 값들을 보여준다. 그리드 어레이(502)의 블록 시그니처들에 대한 검사는 복합 블록 시그니처들이 선폭의 변화들에 대해 높은 감도를 가지고, 선 높이의 변화들에 실질적으로 불변임을 보여준다. 따라서 식(1)은 심지어 변하는 선 높이들의 존재 하에서 변하는 선폭들을 검사하기 위해 양호한 복합 픽셀 세기들 및 대응되는 복합 블록 시그니처들을 생성한다.
그리드 어레이(504)는 최적 테이블(356YO)을 이용하여 결정된 복합 블록 시그니처들, 즉 식(2)에 기초하는 복합 블록 시그니처들의 대략적인 값들을 도시한다. 그리드 어레이(504)의 블록 시그니처들에 대한 검사는 복합 블록 시그니처들이 선 높이의 변화들에 대해 높은 감도를 가지고, 선폭의 변화들에 실질적으로 불변임을 보여준다. 따라서 식(2)는 심지어 변하는 선폭들의 존재 하에서 변하는 선 높이들을 검사하기 위해 양호한 복합 픽셀 세기들 및 대응되는 복합 블록 시그니처들을 생성한다.
본 발명의 실시예들은 SEM들과 같은 시스템들의 시간-소모적인 측정들을 SEM들 또는 필적할만한 시스템들의 측정들보다 몇 크기 차수들만큼 더 신속한 방법들로 대체하고, 본 발명자들은 2가지 유형의 시스템들로부터의 결과들이 필적할만함을 발견하였다. 그들의 시간 소모적인 특성들 때문에, SEM들 또는 OCD 측정 디바이스들과 같은 시스템들은 전형적으로 단지 웨이퍼의 부분들에 대해서만 이용된다. 본 발명의 실시예들의 보다 신속한 동작은 전체 웨이퍼가 비교적 짧은 시간 내에 측정될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 실시예들은 주기적인 구조들의 측정들이 요구되는 광범위한 응용들에서 이용될 수 있다. 이러한 응용들 중 몇몇은 미국 임시 특허 출원 60/950,077의 페이지 7 및 페이지 8에 상술되어 있고, 이는 본원에 통합된다.
본 발명의 실시예들에 의해 이용되는 비교적 짧은 시간 때문에, 이들은 피드-포워드 및 피드-백 시스템들 양자 모두에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 웨이퍼의 검사는 선폭들이 허용가능한 범위 경계에 근접함을 보여주는 블록 시그니처들을 생성할 수 있고, 이 경우 후속하는 웨이퍼 상에서 방사선의 세기를 증가 또는 감소시키는 프로세서(36)와 같이 피드백이 적용될 수 있다.
도 1로 복귀하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 분석기들(23, 27, 및 33) 중 적어도 하나가 존재하고 분석기들 중 적어도 일부의 편광 상태는 편광기(21)의 편광 상태와 상이하도록 설정된다. 상이한 편광 상태들의 몇몇 예들이 아래의 표 I에 주어져 있다. 이러한 테이블에서, 선형 및 타원형 편광들에 대해 이용되는 기준은 일 예로서 웨이퍼의 y-축이라고 가정되지만, 임의의 다른 편의상의 기준이 이용될 수 있다. 편광기에 대한 편광 상태 및 하나 이상의 분석기들에 대한 편광 상태는 각각 본원에서 또한 각각 편광기 설정 및 분석기 설정들이라 지칭된다.
Figure 112013040261674-pct00015
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 테스트될 대상물을 검사하는데 편광기(21) 및 분석기들(23, 27, 및/또는 33)에 의해 이용될 편광 상태들을 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트(600)이다. 이하 기술되는 차이점들을 별도로 하고, 플로우차트(600)의 프로세스의 단계들은 일반적으로 플로우차트(100)의 프로세스의 단계들과 유사하고, 양 플로우차트들에서 동일한 참조 번호들에 의해 표시된 단계들은 일반적으로 구현상 유사하다. 플로우차트(100)에 대해서, 테스트될 대상물들은 제조 웨이퍼들(28P)이라 가정된다.
명확화 및 단순화를 위해서, 이하 플로우차트(600) 및 플로우차트(700)(도 10)에 대한 설명에서, 본원에서 하나의 회색 시야 분석기(27)라 가정되는 단지 하나의 분석기에 대한 편광 상태, 즉 분석기 설정이 결정된다고 가정된다. 이러한 경우, 편광기 및 분석기에 대한 편광 상태들은 상이하다. 당업자는 둘 이상의 분석기의 경우 및/또는 몇몇 검출기들이 분석기를 가지고 몇몇은 가지지 않는 경우들에 대해 요구되는 변화들을 수용하기 위해서, 필요한 변경을 가하여, 플로우차트(600 및 700)에 대한 상기 설명들을 적응시킬 수 있을 것이다. 이러한 경우들에서, 모든 분석기들은 동일한 편광 상태를 가질 수 있고, 이는 편광기의 그것과는 다를 수 있다. 대안적으로, 분석기들 중 몇몇은 서로 상이한 편광 상태들을 가질 수 있고, 몇몇은 편광기와 동일한 편광 상태를 가질 수 있지만 모두는 아닐 수 있다. 따라서 장치(20)의 구성에 따라 모든 복귀하는 방사선은 하나 이상의 분석기들을 통해서 개별 검출기들로 전달되거나, 또는 단지 복귀하는 방사선의 일부만이 하나 이상의 분석기들을 통해 개별 검출기들로 전달되고 복귀하는 방사선의 나머지는 분석기를 통해 전달됨이 없이 검출된다. 명세서 및 청구범위들에서, 적어도 부분적으로 분석된 복귀하는 방사선은 또한 본원에서 처리된 복귀 방사선으로 지칭된다.
플로우차트(600)의 프로세스는 도 4의 프로세스와 유사한 테이블들을 이용한다. 프로세스는 편광기에 대한 편광 상태를 결정하고, 검사-중인-파라미터의 편차에 대해 블록 시그니처의 최대 감도를 제공하는 분석기에 대한 편광 상태를 결정한다.
플로우차트(600)에서 단계들(102 및 103)은 실질적으로 플로우차트(100)에 대해 위에서 기술된 것과 같다.
편광 상태 설정 단계(602)는 단계(104)를 대체한다. 단계(602)에서, 프로세서(36)는 교정 웨이퍼(28C)의 y-축이 장치의 y-축에 대응하도록 장치(20)의 엘리먼트들을 조정한다. 편광기 및 분석기에 대한 편광 상태들 또한 설정된다. 일 예로서, 편광기(21)는 이제부터 선형 편광을 생성하도록 설정된다고 가정되고 프로세서(36)는 또한 y-축에 평행하다고 가정되는 선형 편광의 방향을 설정한다. 프로세서는 또한 본원에서 처음에 편광기의 방향에 직교한다고 가정되는 분석기(27)에 대한 편광 상태를 설정한다. 그러나 표 1에서 예시된 것들과 같은 임의의 다른 상이한 편광 상태들이 단계(602)에서 이용될 수 있다.
단계(106)는 실질적으로 플로우차트(100)에 대해 기술된 것과 같다.
단계(109)는 편광기 및/또는 분석기 편광 상태들이 변화할 수 있다는 점을 제외하고는 일반적으로 플로우차트(100)에 대해 기술된 것과 같다. 일 실시예에서 이러한 변화는 2개의 편광 상태들 간에 직교성을 유지한다.
단계들(110, 112, 116, 122, 118 및 124)은 단계(124)에서 편광기 및 분석기에 대한 편광 상태들이 저장된다는 점을 제외하고는 일반적으로 플로우차트(100)에 대해 위에서 기술된 것과 같다.
단계(126)를 대체하는 최종 단계(604)에서, 제조 웨이퍼(28P)는 단계(124)에서 저장된 편광 상태들로 설정된 편광기(21) 및 분석기(27)로 스캔된다.
그 후 플로우차트(600)는 종료한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 테스트될 대상물을 검사함에 있어서, 편광기(21) 및 분석기(27)에 의해 이용될 편광 상태들의 하나 이상의 함수들을 결정하기 위한 프로세스를 기술하는 플로우차트(700)를 도시한다. 이하 기술되는 차이점들을 별도로 하고, 플로우차트(700)에 의해 기술되는 프로세스는 일반적으로 플로우차트(300)의 프로세스(도 5 및 도 6)와 유사하고 플로우차트(300) 및 플로우차트(700) 모두에서 동일한 참조 번호들에 의해 표시된 단계들에서 수행되는 동작들은 일반적으로 유사하다. 플로우차트(700)의 프로세스는 본원에서 제조 웨이퍼들(28P)로 가정되는, 테스트 중인 대상물들이 스캔될 다수의 편광 상태들을 찾아내고, 웨이퍼들의 블록 시그니처들을 생성하는데 이용될 다수의 편광 상태들을 갖는 식들을 결정한다. 프로세스는 개별적인 식들, 및 검사-중인-파라미터들에 대한 최대 감도들을 제공하는, 이러한 식들에 대한 편광기 및 분석기의 편광 상태들을 결정한다.
단계들(102 및 301)은 실질적으로 플로우차트(300)에 대해 위에서 기술된 것과 같고, 여기서 시뮬레이션 교정 웨이퍼가 생성된다. 플로우차트(300)에 대해 말하자면, 웨이퍼는 선폭의 x-축을 따라 선형 편차를 갖고 선 높이의 y-축을 따라 선형 편차를 갖는 웨이퍼(28C)라고 가정되고, 프로세서(36)는 2개의 기준 교정 테이블들(350X 및 350Y)(도 6)을 생성한다.
시뮬레이션 스캔 단계(702)는 플로우차트(300)의 단계(302)를 대체한다. 단계(702)에서 프로세서(36)는 웨이퍼(S28C)에 대한 다수의 시뮬레이션 스캔들을 수행하고, 각 스캔은 편광기(21) 및 분석기(27)에 대한 편광 상태들의 상이한 세트를 가진다. 편광들의 각 세트에서 편광기(21)의 편광은 분석기(27)의 편광과는 상이하다. 예를 들어, 하나의 스캔은 10°내지 기준 축까지 선형으로 설정된 편광기에 대한 편광 상태를 가질 수 있고, 100°내지 기준 축까지 선형으로 설정된 분석기에 대한 편광 상태를 가질 수 있으며, 따라서 이러한 스캔에 대한 편광 상태들은 선형이며 직교한다. 후속 스캔들은 직교성을 유지할 수 있지만, 기준에 대한 각도를 변화시키는 것이 변화된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 다른 편광 상태들, 예를 들어 표 1과 유사하거나 표 1에서 주어진 것과 같은 것들이 단계(702)에서 적용될 수 있다.
단계들(110, 304, 116, 122 및 118)은 플로우차트(300)에 대해 위에서 기술된 것과 실질적으로 같다.
단계들(704, 706, 및 708)은 편광기(21) 및 분석기(27)에 대한 상이한 편광 상태들이 저장된다는 점을 제외하고는, 일반적으로 플로우차트(300)의 단계들(306, 308, 및 126)과 각각 유사하다. 선택적인 최적화 이후, 상이한 편광 상태들이 테스트 대상물들을 스캔하는데 이용된다.
그 후 플로우차트(700)는 종료된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 블록 시그니처 값들 대 임계 치수 값들의 개략적 그래프들을 비-제한적 방식으로 도시한다. 도 11의 그래프들은 플로우차트(600)에 대응하는 프로세스(도 9)를 이용하여, 웨이퍼의 시뮬레이션 스캔들로부터 본 발명자들에 의해 생성된 결과들로부터 유도된다. 웨이퍼의 표면은 그것의 x-축을 따라 변화하는 임계 치수(CD)를 갖도록 시뮬레이션된다. 표면은 하부 반사-방지 코팅(BARC) 스택 최상부에 배치된, y-축에 평행한 레지스트 라인들을 포함하고, 이러한 구조는 x-축을 따라 변화하는 기간을 가지도록 구성된다. 블록 시그니처 값들은 50 픽셀들의 블록들을 취하고, 시그니처는 명시야 검출기에서 측정된 복귀하는 방사선의 평균이다.
그래프 "A"는 편광기 및 분석기 설정의 제 1 상태에 대한 블록 시그니처 값들의 변화들을 도시한다. 그래프 A에 대해서 편광기 설정은 웨이퍼를 조사하기 위해 y-축에 대해 45°로 선형 편광 방사선을 제공하고, 분석기 설정은 명시야 검출기가 웨이퍼로부터의 명시야 방사선을 측정한다고 가정하고, 검출기 이전의 분석기는 조사하는 방사선에 직교하는 방향으로 수신된 방사선을 선형 편광시키도록 설정된다.
그래프 "B"는 편광기 및 분석기 설정의 제 2 상태에 대한 블록 시그니처 값들의 변화들을 도시한다. 편광기 및 분석기 설정들은 그래프 A에 대한 것들과 유사하며, 양자 모두는 선형 편광을 제공하고, 분석기는 편광기에 대해 직교한다. 그러나 그래프 B의 경우 편광기는 y축에 평행한 선형 편광 방사선으로 웨이퍼를 조사하도록 설정된다.
도 11은 감도 A 및 감도 B와 같은, 설정들의 2가지 세트들에 대한 블록 시그니처들의 변화들을 도시한다. 그래프들에 대한 검사로부터, 감도 A는 최대 감도에 대응하므로, 위에서 기술된 그래프 A에 대한 설정들은 전형적으로 본원에서 기술된 시뮬레이션 예들에서의 그것들에 대응하는 물리적 표면들을 검사하는데 이용된다.
위에서 기술된 실시예들은 예로서 인용되고 본 발명은 위에서 특히 도시되고 기술된 것으로 제한되지 않음이 인식될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 여기까지 기술된 다양한 특징들의 조합들 및 부조합들 모두뿐만 아니라, 위의 설명을 판독할 때 당업자에게 떠오르는 그리고 종래 기술에서는 개시되지 않는, 상기 조합들 및 부조합들의 변경들 및 수정들을 포함한다.

Claims (23)

  1. 파라미터 편차에 의해 특성화되는 픽셀들로 샘플 대상물(sample object)의 표면을 분할하는 단계;
    상기 표면의 블록들을 상기 픽셀들의 각각의 그룹들로서 규정하는 단계;
    상기 표면에 걸친 다수의 스캔(scan)들로 상기 픽셀들을 조사(irradiate)하고, 그리고 상이한 방향의(differently oriented), 각각의 제 1 편광 상태들을 입사 방사선에 적용하는 단계;
    상기 스캔들 각각에 응답하여 상기 픽셀들로부터 복귀하는 방사선을 수신하는 단계;
    상기 복귀하는 방사선으로부터, 처리된 복귀 방사선을 생성하기 위해, 상기 스캔들의 상기 복귀하는 방사선의 적어도 일부를 분석하고 각각의 제 2 편광 상태들을 상기 복귀하는 방사선에 적용하는 단계;
    상기 처리된 복귀 방사선을 검출하는 단계;
    상기 스캔들 각각에 대하여, (i) 각 블록 내의 픽셀들의 그룹으로부터의 상기 처리된 복귀 방사선에 응답하여 상기 블록들의 각각의 블록 시그니처들을 구성하고; 그리고 (ii) 상기 블록들의 각각의 블록 시그니처들을 이용하여 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계; 및
    상기 블록 시그니처 편차와 상기 파라미터 편차 간의 상관(correlation)에 응답하여, 적어도 2개의 편광 상태들의 조합이 상기 블록 시그니쳐 편차의 최적 감도를 제공하도록, 테스트 대상물의 후속 검사에 이용하기 위해 상기 제 1 편광 상태들 중 하나 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복귀하는 방사선은 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 복귀하는 방사선의 적어도 일부를 분석하는 것은 상기 제 1 부분만을 분석하는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태들은 상기 제 1 편광 상태들에 대응하는, 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태들은 상기 제 1 편광 상태들과 상이한, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 편광 상태들은 제 1 선형 편광들을 포함하고, 상기 제 2 편광 상태들은 상기 제 1 선형 편광들에 수직인 제 2 선형 편광들을 포함하는, 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태들의 제 1 그룹은 상기 제 1 편광 상태들에 대응하며, 그리고 상기 제 2 편광 상태들의 제 2 그룹은 상기 제 1 편광 상태들과 상이한, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복귀하는 방사선의 적어도 일부는 상기 복귀하는 방사선 모두를 포함하는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태들은 상기 제 1 편광 상태들에 대응하는, 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태들은 상기 제 1 편광 상태들과 상이한, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 편광 상태들은 제 1 선형 편광들을 포함하고, 상기 제 2 편광 상태들은 상기 제 1 선형 편광들에 수직인 제 2 선형 편광들을 포함하는, 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 상태들의 제 1 그룹은 상기 제 1 편광 상태들에 대응하며, 그리고 상기 제 2 편광 상태들의 제 2 그룹은 상기 제 1 편광 상태들과 상이한, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 블록 시그니처들을 구성하는 것은,
    주어진 블록에서 상기 픽셀들로부터의 상기 복귀하는 방사선의 각각의 세기들의 블록 시그니처 함수를 규정하고, 그리고 상기 블록들에 대한 상기 블록 시그니처 함수를 평가하는 것을 포함하는, 방법.
  13. 파라미터 편차에 의해 특성화되는 픽셀들로 샘플 대상물의 표면을 분할하는 단계;
    상기 표면의 블록들을 상기 픽셀들의 각각의 그룹들로서 규정하는 단계;
    상기 표면에 걸친 다수의 스캔들로 상기 픽셀들을 조사하고, 그리고 상이한 방향의, 각각의 제 1 편광 상태들을 입사 방사선에 적용하는 단계;
    상기 스캔들 각각에 응답하여 상기 픽셀들로부터 복귀하는 방사선을 수신하는 단계;
    상기 복귀하는 방사선으로부터, 처리된 복귀 방사선을 생성하기 위해, 상기 복귀하는 방사선의 적어도 일부를 분석하고 각각의 제 2 편광 상태들을 상기 복귀하는 방사선에 적용하는 단계;
    상기 처리된 복귀 방사선을 검출하는 단계;
    각 블록 내의 픽셀들의 그룹으로부터의 상기 처리된 복귀 방사선에 응답하여 상기 블록들의 각각의 복합(composite) 블록 시그니처들을 구성하는 단계;
    상기 블록들의 상기 복합 블록 시그니처들을 이용하여 복합 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계; 및
    상기 복합 블록 시그니처 편차와 상기 파라미터 편차 간의 상관에 응답하여, 테스트 대상물의 후속 검사에 이용하기 위해 상기 제 1 편광 상태들 중 둘 이상 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 각각의 복합 블록 시그니처들을 구성하는 단계는,
    주어진 블록에서 상기 픽셀들로부터의 그리고 상기 다수의 스캔들 중 적어도 2개의 스캔들로부터의 상기 복귀하는 방사선의 세기들의 복합 블록 시그니처 함수를 규정하는 단계, 및 상기 블록들에 대한 상기 복합 블록 시그니처 함수를 평가하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 프로세서; 및
    방사선 스캐너를 포함하고,
    상기 프로세서는:
    파라미터 편차에 의해 특성화되는 픽셀들로 샘플 대상물의 표면을 분할하고, 그리고
    상기 표면의 블록들을 상기 픽셀들의 각각의 그룹들로서 규정하도록 구성되고,
    상기 방사선 스캐너는:
    상이한, 각각의 제 1 편광 상태들을 갖는 방사선을 이용하여 상기 표면에 걸친 다수의 스캔들로 상기 픽셀들을 조사하고,
    상기 스캔들 각각에 응답하여 상기 픽셀들로부터 복귀하는 방사선을 수신하며,
    상기 복귀하는 방사선으로부터, 처리된 복귀 방사선을 생성하기 위해 각각의 제 2 편광 상태들을 이용하여 상기 스캔들의 복귀하는 방사선의 적어도 일부를 분석하고, 그리고
    상기 처리된 복귀 방사선을 검출하도록 구성되고,
    상기 프로세서는:
    상기 스캔들 각각에 대하여, (i) 각 블록 내의 픽셀들의 그룹으로부터의 상기 처리된 복귀 방사선에 응답하여 상기 블록들의 각각의 블록 시그니처들을 구성하고, (ii) 상기 블록들의 블록 시그니처들을 이용하여 블록 시그니처 편차를 결정하고, 그리고
    상기 블록 시그니처 편차와 상기 파라미터 편차 간의 상관에 응답하여, 테스트 대상물의 후속 검사에 이용하기 위해 상기 제 1 편광 상태들 중 하나 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하도록 더 구성되는, 장치.
  16. 프로세서; 및
    방사선 스캐너를 포함하고,
    상기 프로세서는:
    파라미터 편차에 의해 특성화되는 픽셀들로 샘플 대상물의 표면을 분할하고, 그리고
    상기 표면의 블록들을 상기 픽셀들의 각각의 그룹들로서 규정하도록 구성되고,
    상기 방사선 스캐너는:
    상이한, 각각의 제 1 편광 상태들을 갖는 방사선을 이용하여 상기 표면에 걸친 다수의 스캔들로 상기 픽셀들을 조사하고,
    상기 스캔들 각각에 응답하여 상기 픽셀들로부터 복귀하는 방사선을 수신하며,
    상기 복귀하는 방사선으로부터, 처리된 복귀 방사선을 생성하기 위해 각각의 제 2 편광 상태들을 이용하여 상기 복귀하는 방사선의 적어도 일부를 분석하고, 그리고
    상기 처리된 복귀 방사선을 검출하도록 구성되고,
    상기 프로세서는:
    각 블록 내의 픽셀들의 그룹으로부터의 상기 복귀하는 방사선에 응답하여 상기 블록들의 각각의 복합 블록 시그니처들을 구성하고,
    상기 블록들의 상기 복합 블록 시그니처들을 이용하여 복합 블록 시그니처 편차를 결정하고, 그리고
    상기 복합 블록 시그니처 편차와 상기 파라미터 편차 간의 상관에 응답하여, 테스트 대상물의 후속 검사에 이용하기 위해 상기 제 1 편광 상태들 중 둘 이상 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하도록 더 구성되는, 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방사선 스캐너는, 상기 스캔들 각각에 응답하여 상기 픽셀들로부터 상기 복귀하는 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 검출기를 포함하는, 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 방사선 스캐너는, 적어도 하나의 검출기 앞에 배치되며 그리고 하나 이상의 편광 상태들을 상기 복귀하는 방사선에 적용하도록 구성된 적어도 하나의 편광 분석기를 포함하는, 장치.
  19. 샘플 대상물의 표면을 시뮬레이션 표면(simulated surface)으로서 시뮬레이션하고, 상기 시뮬레이션 표면의 시뮬레이션 특성들을 규정하는 단계;
    파라미터 편차에 의해 특성화되는 픽셀들로 상기 시뮬레이션 표면을 분할하는 단계;
    상기 시뮬레이션 표면의 블록들을 상기 픽셀들의 각각의 그룹들로서 규정하는 단계;
    상이한, 각각의 제 1 편광 상태들을 갖는 방사선을 이용하는 상기 시뮬레이션 표면에 걸친 다수의 스캔들에서의 상기 픽셀들의 조사(irradiation)를 시뮬레이션하는 단계;
    상기 스캔들 각각에 응답하는 상기 픽셀들로부터의 복귀하는 방사선의 수신을 시뮬레이션하는 단계;
    상기 복귀하는 방사선으로부터, 처리된 복귀 방사선을 생성하기 위한 각각의 제 2 편광 상태들을 이용하는 상기 스캔들로부터 복귀하는 방사선의 적어도 일부의 분석을 시뮬레이션하는 단계;
    상기 처리된 복귀 방사선의 검출을 시뮬레이션하는 단계;
    상기 스캔들 각각에 대하여, (i) 각 블록 내의 픽셀들의 그룹으로부터의 상기 처리된 복귀 방사선에 응답하여 상기 블록들의 각각의 블록 시그니처들을 구성하고; 그리고 (ii) 상기 블록들의 블록 시그니처들을 이용하여 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계; 및
    상기 블록 시그니처 편차와 상기 파라미터 편차 간의 상관에 응답하여, 테스트 대상물의 후속 물리적 검사에 이용하기 위해 상기 제 1 편광 상태들 중 하나 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계는 가장 높은 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 편광 상태들 중 하나 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하는 단계는 상기 가장 높은 블록 시그니처 편차를 갖는 스캔에 대한 상기 제 1 및 제 2 편광 상태들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 샘플 대상물의 표면을 시뮬레이션 표면으로서 시뮬레이션하고, 상기 시뮬레이션 표면의 시뮬레이션 특성들을 규정하는 단계;
    파라미터 편차에 의해 특성화되는 픽셀들로 상기 시뮬레이션 표면을 분할하는 단계;
    상기 시뮬레이션 표면의 블록들을 상기 픽셀들의 각각의 그룹들로서 규정하는 단계;
    상이한, 각각의 제 1 편광 상태들을 갖는 방사선을 이용하는 상기 시뮬레이션 표면에 걸친 다수의 스캔들에서의 상기 픽셀들의 조사를 시뮬레이션하는 단계;
    상기 스캔들 각각에 응답하는 상기 픽셀들로부터의 복귀하는 방사선의 수신을 시뮬레이션하는 단계;
    상기 복귀하는 방사선으로부터, 처리된 복귀 방사선을 생성하기 위한 각각의 제 2 편광 상태들을 이용하는 상기 스캔들로부터 복귀하는 방사선의 적어도 일부의 분석을 시뮬레이션하는 단계;
    상기 처리된 복귀 방사선의 검출을 시뮬레이션하는 단계;
    각 블록 내의 픽셀들의 그룹으로부터의 상기 처리된 복귀 방사선에 응답하여 상기 블록들의 각각의 복합 블록 시그니처들을 구성하는 단계;
    상기 블록들의 상기 복합 블록 시그니처들을 이용하여 복합 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계; 및
    상기 복합 블록 시그니처 편차와 상기 파라미터 편차 간의 상관에 응답하여, 테스트 대상물의 후속 물리적 검사에 이용하기 위해 상기 제 1 편광 상태들 중 둘 이상 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복합 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계는 가장 높은 복합 블록 시그니처 편차를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 편광 상태들 중 둘 이상 및 상기 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 선택하는 단계는 상기 가장 높은 복합 블록 시그니처 편차를 형성하는 스캔들에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 편광 상태들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 파라미터의 편차를 갖는 샘플 대상물을 제공하는 단계;
    표면을 픽셀들로 분할하는 단계;
    상기 표면의 블록들을 상기 픽셀들의 각각의 그룹들로서 규정하는 단계;
    상이한, 각각의 제 1 편광 상태들을 갖는 방사선을 이용하여 상기 표면에 걸친 다수의 스캔들로 상기 픽셀들을 조사하는 단계;
    상기 스캔들 각각에 대하여:
    하나 이상의 검출기들에 의해 상기 픽셀들로부터 복귀하는 방사선을 검출하는 단계 ― 상기 검출기들 중 적어도 하나에 대해, 상기 복귀하는 방사선의 적어도 일부는 상기 각각의 제 1 편광 상태들과 상이한 제 2 편광 상태를 갖는 방사선을 통과시키도록 구성되는 편광 엘리먼트를 통해 통과됨 ―;
    상기 복귀하는 방사선에 응답하여 상기 블록들의 각각의 블록 시그니처들을 구성하는 단계;
    상기 블록들의 각각의 블록 시그니처들을 이용하여 블록 시그니처 편차를 결정하고, 이에 의해 블록 시그니처 편차들의 집합을 생성하는 단계; 및
    상기 집합 중에서 적어도 하나의 블록 시그니처 편차를 선택하고, 이에 의해 타겟 대상물의 표면의 후속 특성화에 이용하기 위해 상기 제 1 편광 상태들 중 각각의 하나 및 제 2 편광 상태들 중 적어도 하나를 제공하는 단계
    를 포함하는, 방법.
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