KR101844203B1 - 패턴처리 구조물의 광학적 계측 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴 처리 구조물의 하나 이상의 파라미터 결정에 사용하기 위한 데이터 분석 방법 및 시스템이 제시된다. 이 기술에 따르면, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답에 대응하는, 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 의 함수 f 인 제 1 측정 데이터 PMD ,
Figure 112017052763869-pct00032
와, 상기 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 표시하는 제 2 측정 데이터 S meas 를 포함하는 입력 데이터가 제공된다.
Figure 112017052763869-pct00033
이도록, 샘플의 이론적 광학적 응답 S theor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 S model 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F 가 또한 제공된다. 상기 일반 함수 는 그 후 제 2 측정 데이터 S meas 및 이론적 광학적 응답 S theor 을 비교하는데 사용되고, 상부 구조물의 관심 대상 파라미터를 결정하는데 사용된다.

Description

패턴처리 구조물의 광학적 계측 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR OPTICAL METROLOGY IN PATTERNED STRUCTURES}
본 발명은 일반적으로 패턴처리 구조물의 광학적 검사/측정 분야의 발명으로서, 특히, 반도체 웨이퍼 상의 측정에 유용한, 광학 임계 치수(OCD: Optical Critical Dimension) 측정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 본 출원인에게 허여된 미국 특허 공보 US 8564793 B2호(2013.10.22.)에 개시되어 있다.
반도체 기술이 진보함에 따라, 마이크로일렉트로닉 디바이스들이 계속적으로 치수를 감소시키면서 제조되고 있다. 이러한 발전은 정확하고 신뢰가능한 계측을 이용할 필요성을 나타내고, 이는 복잡도를 증가시키고 중요한 작업이 된다. 측정 채널 및 모델링 기술을 보완하여 측정 기능의 요건들을 개선시키는 것이 이러한 계속적 발전 프로세스에 있어 본질적 사항이다.
흔히, OCD 계측은 그 고유한 장점 - 민감하고, 정확하며, 유연하고, 비교적 빠름 - 으로 인해, 반도체 제조 프로세스 제어에 중요한 역할을 한다. OCD 계측은 이러한 구조물의 기하구조 및 물성에 대한 고도로 정확하고 정밀한 정보를 획득하기 위해 적용된다.
OCD에서, 광학적 산란 정보를 포함하는 측정 데이터가 수집되어, 이론 모델을 이용하여 분석/해석된다. 데이터 분석은 이론(연산) 데이터와 측정 데이터 간의 우수한 일치에 대응하는 파라미터들의 조합이 발견될 때까지 모델링된 구조물 내 기하학적 성질 및 물성의 변형을 포함한다. 그 후, 측정치와 우수하게 일치하는(최적 핏(best fit)) 것으로 판명된 모델 파라미터(치수, 두께, 물질의 광학적 성질, 등)가 측정 구조물의 파라미터를 나타낸다고 가정된다.
서로 위에 적층되는 상이한 서브구조물들의 형태로 패턴처리 구조물에서 검사/측정하기 위한 OCD 계측의 신규한 기법이 당 업계에 필요하다. 이는 다음과 연관된다:
현대 OCD의 중요한 과제 중 하나는 측정 구조물로부터 스펙트럼 응답을 예측하는데 요구되는 연산 오버헤드이며, 이는 절대로 사소한 과정이 아니다. 많은 경우에, 패턴처리 구조물(마이크로일렉트로닉 구조물)의 잘-형성된 영역에 위치하는 속성을 식별하기 위해 계측이 사용된다. 이러한 경우는, 예를 들어, 제조 프로세스의 포스트-CMP 및 포스트-CVD 스테이지에서 흔하며, 그 계측 목적은 아래의 스택 상에 위치한 구조물의 상부층들 내 특징부 또는 기하학적 파라미터를 특징화하는 것이다. 그러나, 구조물의 상면에 입사되는 광이 기판 내로 투과하고, 관심 영역 아래의 층들과 상호작용한다.
이러한 범주에서, 서브구조물(10A, 10B, 10C)(각각은 단층 구조물 또는 다층 구조물)의 스택 형태의 구조물(10)을 개략적으로 도시하는 도 1을 참조한다. 구조물(10)의 구성을 살펴보면, 상부 서브구조물(10A)은 관심 파라미터를 가진 층을 포함하고, 중간 서브구조물(10B)은 관심 파라미터가 없으나 입사광과 유효한 상호작용으로부터 영향받는 층을 포함하며, 하부 서브구조물(10C)은 입사광과 상호작용을 전혀 겪지 않는 하부층을 포함한다.
그 결과, 관심층 및 하부층 모두에 대해 구조물(10)의 광 응답(가령, 조명에 응답하여 구조물로부터 되돌아오는 광)을 모델링하기 위해 기하구조 및 재료에 대한 완전한 설명이 필요하다. 그럼에도 불구하고, 입사 신호와 거의 0에 가까운 상호작용을 나타내는 보다 깊은 층들이 모델링 과정에서 무시될 수 있다.
그러나, 전자 디바이스 치수의 계속적인 축소로 인해, 상부 층들은 보다 투명해지고, 따라서, 보다 깊은 층들이 점점 더 많이 전체 구조물의 광학적 응답의 모델링에 고려되어야 한다. 결과적인 과제는 하부층의 고려 요건으로부터 나타난다. 하부층은, 패턴처리 여부에 관계없이, 모델링 과제 증가로 나타난다. 더욱 나쁜 점은, 이러한 하부층들이 알려지지 않을 수 있고, OCD 계측 물건의 모델링 측을 거의 불가능하게 할 수 있다. 더욱이, 하부층은 동일한 웨이퍼 내에서도 상이한 벤더, 로트(lots), 웨이퍼 간에 다를 수 있다. 각각의 경우를 개별적으로 해결하는 것은 불가능하고 실용적이지 못하다.
이러한 과제를 극복하는 것이 오늘날 매우 중요하며, 점점 더 중요하게 성장할 것으로 예상된다. 본 발명의 기법은 발명자가 선택적 모델링(SM: Selective Modeling)이라고 칭하는 신규한 방법에 기초하며, 이는 하부층 모델링 문제를 무시할 수 있다.
발명의 기본 개념은 관심가는 계측 파라미터들이 없는, 그러나, 나머지 층들에 대한 유효한 결합으로 인해 연산 오버헤드 및 모델링에 대한 기여 부담을 갖는, 층들의 처리를 목표로 한다. 발명은 전체 구조물로부터의 광학적 응답의 정확하지만 간단한 설명을 위해 이러한 층들의 복합 스펙트럼 응답을 나타내는 데이터를 이용하고 이러한 층들에 대한 예비 측정을 이용한다.
따라서, 발명의 폭넓은 일 형태에 따르면, 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴 처리 구조물의 하나 이상의 파라미터 결정에 사용하기 위한 데이터 분석 방법이 제공된다. 상기 방법은 컴퓨터 시스템에 의해 실행되며,
하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답을 나타내는 제 1 측정 데이터 PMD - 상기 PMD는
Figure 112017095944137-pct00042
로서, 스펙트럼 세기 Iλ 와 위상φ의 함수 f임 - 와, 상기 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사(specular reflection) 스펙트럼 응답을 표시하는 제 2 측정 데이터 Smeas 를 포함하는 입력 데이터를 제공하는 단계와,
Figure 112017095944137-pct00002
이도록, 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 Stheor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 Smodel 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F를 제공하는 단계와,
상기 일반 함수
Figure 112017095944137-pct00003
를 이용하여 제 2 측정 데이터 Smeas 와 이론적 광학적 응답 Stheor 을 비교하고, 제 2 측정 데이터와 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 하부 구조물이 패턴처리될 수도 있고, 패턴처리되지 않을 수도 있다. 또한 상술한 바와 같이, 상부 및 하부 구조물은 서로 직접 맞닿도록 계면을 형성할 수 있고, 또는 중간층을 통해 만날 수 있다.
일반 함수 F는 일 측에서 전체 샘플의 이론적 (모델링된) 응답 Stheor 과 이러한 응답에 대한 상부 및 하부 구조물 각각의 기여도 간의 관계를 실제로 규정한다. 이 기법은 전체 샘플로부터 측정된 스펙트럼 응답 Smeas 가 (관심 대상 구조물인) 상부 구조물의 스펙트럼 응답 Stop 와, 하부 구조물과의 광 상호작용에 의해 야기되는 스펙트럼 응답에 의해 형성된다는 발명자의 이해에 기초한다. 이러한 상호작용에 관련된 응답 Sinter 는 결국 하부 구조물의 복합 스펙트럼 응답, 즉, Sinter (PMD)에 좌우된다. 따라서, 함수 F는 Sinter 및 Stop 의 함수인 Smeas 와, ( Smodel 및 PMD 의 함수인) Stheor 간의 관계를 제시한다. 예를 들어, 전체 샘플의 광학적 응답 Smeas 의 총 스펙트럼 세기 (I(λ))total 은 (I(λ)top 및 PMD 의 합과 상부 구조물 응답의 스펙트럼 세기 (I(λ))top 의 함수일 수 있다.
하부 층상 구조물에 관한 상기 제 1 측정 데이터
Figure 112017052763869-pct00004
는 하부 구조물에 대한 예비 측정 세션을 수행함으로써 획득된다. 일부 실시예에서, 예비 측정 세션은 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 데이터를 모두 직접 제공할 수 있다. 이는 예를 들어, 간섭성 측정을 이용함으로써 실현될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 예비 측정 세션은 스펙트럼 세기 I λ 의 직접 측정을 제공하고, 위상 φ 데이터가 그 후, 가령, 상이한 편광 정렬을 이용한 측정을 이용함으로써, 또는, 하부 구조물의 스펙트럼 반사율의 모델링을 이용함으로써, 또는, 반사율 데이터에 복합-함수 처리를 적용함으로써, 재구성된다.
발명의 다른 형태에 따르면, 하부 층상 구조물 위에 위치하는 패턴처리 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하기 위한 측정 시스템이 제공된다. 상기 측정 시스템은 컴퓨터 시스템을 포함하며, 상기 컴퓨터 시스템은,
하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답에 대응하는, 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 를 나타내는 제 1 측정 데이터 PMD ,
Figure 112017052763869-pct00005
와, 상기 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 표시하는 제 2 측정 데이터 S meas 를 포함하는 입력 데이터를 수신하기 위한 데이터 입력 기기와,
상기 데이터 입력 기기에 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 측정 데이터를 수신 및 처리하기 위한 데이터 처리 기기를 포함하며,
상기 데이터 처리 기기는,
Figure 112017052763869-pct00006
이도록, 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴처리 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 S theor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 S model 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 함수 F 를 생성하는 일반 함수 생성기와,
상기 일반 함수를 이용하여 제 2 측정 데이터 S meas 및 이론적 광학적 응답 S theor 을 비교하도록, 그리고 제 2 측정 데이터와 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하도록, 사전에 프로그래밍된 분석기 모듈을 포함한다.
상기 시스템은 외부 장치에 연결되어 상기 제 1 및 제 2 측정 데이터를 나타내는 데이터를 수신하기 위한 통신 기기를 더 포함할 수 있다. 이러한 외부 장치는 (데이터 분석의 온 라인 모드인) 측정 유닛일 수 있고, 또는, (데이터 분석의 오프라인 모드인) 저장 장치일 수 있다.
상기 외부 장치는 하부 구조물의 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 를 포함하는 제 1 측정 데이터를 제공할 수 있고, 또는, 하부 구조물의 스펙트럼 세기 I λ 응답만을 포함하는 제 1 측정 데이터를 제공하고, 이 경우에 상기 데이터 처리 기기는 스펙트럼 세기 I λ 응답으로부터 위상 φ 데이터를 추출하기 위한 추출기 모듈을 더 포함한다.
상기 측정 유닛은 간섭성 측정 기법(스펙트럼 간섭계)을 수행하도록, 및/또는, 상이한 편광 정렬을 이용하여 측정(편광 스펙트럼 반사계(SR) 또는 스펙트럼 엘립소메트리(ER), 등) 을 수행하도록 구성될 수 있다.
발명의 또다른 형태에 따르면, 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴 처리 구조물의 하나 이상의 파라미터 결정에 사용하기 위한 방법을 수행하도록 기계에 의해 실행가능한 명령어들의 프로그램을 유형으로 담은, 기계에 의해 판독가능한 데이터 분석 프로그램 저장 장치가 제공되며, 상기 방법은 컴퓨터 시스템에 의해 실행되며,
하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답에 대응하는, 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 의 함수 f 인 제 1 측정 데이터 PMD ,
Figure 112017052763869-pct00007
와, 상기 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 표시하는 제 2 측정 데이터 S meas 를 포함하는 입력 데이터를 제공하는 단계와,
Figure 112017052763869-pct00008
이도록, 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 S theor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 S model 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F를 제공하는 단계와,
상기 일반 함수
Figure 112017052763869-pct00009
를 이용하여 제 2 측정 데이터 S meas 및 이론적 광학적 응답 S theor 을 비교하고, 제 2 측정 데이터와 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
발명의 또 다른 형태에 따르면, 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴 처리 구조물의 하나 이상의 파라미터 결정에 사용하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 내부에 담은 컴퓨터 사용가능 매체를 포함하는 데이터 분석 컴퓨터 프로그램 프로덕트에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 프로덕트는,
하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답에 대응하는, 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 의 함수 f 인 제 1 측정 데이터 PMD ,
Figure 112017052763869-pct00010
와, 상기 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 표시하는 제 2 측정 데이터 S meas 를 포함하는 입력 데이터를 컴퓨터로 하여금 제공하게 하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드와,
Figure 112017052763869-pct00011
이도록, 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 S theor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 S model 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F를 컴퓨터로 하여금 제공하게 하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드와,
컴퓨터로 하여금, 상기 일반 함수
Figure 112017052763869-pct00012
를 이용하여 제 2 측정 데이터 S meas 및 이론적 광학적 응답 S theor 을 비교하게 하고, 제 2 측정 데이터와 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하게 하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 포함한다.
도 1은 입사광에 대한 광학적 응답 및 관심 패턴 파라미터와 관련하여 서로 다른 서브구조물들의 스택 형태의 패턴처리 구조물을 개략적으로 도시하고,
도 2는 하부 스택 위에 위치한 관심 파라미터를 지닌 상부 패턴처리 구조물 형태인, 발명의 기술을 이용하여 측정될 유형의 샘플의 한 예를 도시하며,
도 3은 발명의 방법의 흐름도이고,
도 4는 발명의 측정 시스템의 블록도이며,
도 5는 발명의 방법에 따라, 하부 스택 상의 예비 측정 스테이지를 개략적으로 도시하고,
도 6은 하부 스택의 스펙트럼 응답의 유효 모델에 의해 전체 샘플의 모델링된 스펙트럼 응답에서 하부 스택의 스펙트럼 응답 데이터의 대체에 관한 발명의 원리를 개략적으로 도시하며,
도 7A 및 7B는 에치 프로세스 전과 후에 샘플에 대한 사전 및 사후 측정을 각각 도시하는, 에치 프로세스를 이용함으로써, 하부 스택의 스펙트럼 응답의 유효 모델의 생성을 예시한다.
본 발명은 관심 파라미터가 없는 하부층 위에 위치한 관심 파라미터를 가진 상부층을 포함하는, 도 1의 구조물(10)과 같은. 다층 구조물의 광학적 응답을 모델링하기 위한, 선택적 모델링(SM)이라 칭하는 신규한 기법을 제공한다.
관심 파라미터가 없는 하부 구조물/하부 스택(하부층)(16) 위에 위치한 관심 파라미터를 지닌 상부 구조물/스택(상부층)(14) 형태의 샘플(12)을 도시하는 도 2를 참조한다. 관심 대상인 상부 구조물(14)은 하부 스택(16) 위에 위치하는데, 이는 구조물(14)이 하부 스택(16) 바로 위에 위치할 수도 있고 중간층/계면층을 통해 위치할 수도 있음을 의미한다. 상부 구조물(14)은 통상적으로 패턴처리 구조물이고, (수평 및 수직 평면 모두에서) 작은 치수의 특징부들의 패턴을 가질 수 있으며, 하부 스택(16)은 패턴처리 구조물일 수도, 아닐 수도 있다.
상부 구조물(14)에 입사되는 광은 하부층(16)까지 투과될 수 있어서, 전체 샘플(12)의 측정 복사(가령, 광학) 응답이 하부층(16)의 광학적 성질을 나타내게 된다. 그러므로, 관심 파라미터를 포함하는, 측정될 상부 구조물(14)은 하부 구조물(16) 위에 위치하고, 하부 구조물은 관심 대상이 아니면서(측정될 것이 아니고) 전체 샘플(12)로부터의 광학적 응답에 영향을 미친다.
통상적으로, 하부 스택(16)의 구조는 밀리 알려져 있지 않고, 따라서, 전체 샘플(12)의 광학적 응답을 모델링하기 어렵다(또는 불가능하다). 일반적으로, 전체 구조물(12)의 광학적 응답을 설명하는 광학적 모델을 최적화하기 위해 하부 스택(16)의 파라미터들의 예비 측정치가 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 기법은 대부분의 경우에 적합하지 않고, 왜냐하면 대부분의 경우에 하부 스택(16)은 복잡하고, 패턴처리 층을 포함하며, 또한 구조물마다 다를 수 있어서, 하부 스택의 광학적 응답의 리모델링을 매번 요구하게 된다.
본 발명은 하부 스택(층) 위에 위치하는 유형의 구조물 상에서 측정하기 위한 신규한 측정 기술을 제공한다. 발명의 기술은 하부 스택의 광학적 응답의 모델링 필요성을 회피하고, 전체 광학적 모델의 최적화를 위해 하부 스택의 파라미터의 연산 필요성을 회피한다. 발명은 전체 샘플(12)로부터 광학적 응답의 정확하고 간단한 설명을 위해 하부 스택의 광학적 복합 스펙트럼 응답의 예비 측정을 이용한다. 이를 위해, 발명은 전체 샘플(12)의 이론적(모델링된) 광학적 응답과, (측정될 구조물인) 상부층(14)의 모델링된 광학적 응답 및 하부 스택의 복합 스펙트럼 응답 간의 관계를 설명하는 기규정 함수를 이용한다.
발명의 방법의 흐름도(100)를 나타내는 도 3을 참조한다. 도시되는 바와 같이, 전체 샘플(12)의 이론적 광학적 응답 S theor 과, 상부 구조물(14)의 모델링된 광학적 응답 S model 과, 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 데이터의 함수 f 인 하부 스택(16)의 복합 스펙트럼 응답 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F 가 제공/규정된다(단계(102)). 즉,
Figure 112017052763869-pct00013
상부층(14)의 모델링된 광학적 응답 S model 은 통상적으로 상부층(14)의 n개의 파라미터 P1 ,..., Pn 의 함수다.
이를 위해, 하부 스택(16)(일반적으로, 그 중 적어도 하나의 부분/위치)으로부터의 예비 측정 데이터(제 1 측정 데이터)(PMD)가 제공된다(단계(104)). 이러한 예비 측정 데이터는 하부 스택(16)의 복합 스펙트럼을 나타낸다. 즉,
Figure 112017095944137-pct00014
이러한 예비 측정치가 저장될 수 있다(단계(106)).
앞서 언급한 바와 같이, 이러한 예비 측정 데이터 PMD 는 광학적 측정 유닛으로부터 (온라인 모드로) 또는 외부 저장 장치로부터 (오프라인 모드로) 얻을 수 있다. 아래 설명되듯이, 스펙트럼 세기 I λ 및 위상 φ 데이터는 예비 측정치로부터 직접 동시적으로 결정될 수 있고, 또는, 스펙트럼 세기 I λ 가 직접 측정되고 위상 φ 데이터는 (가령, 모델링 또는 인과 관계를 이용하여) 별도로 추출되도록 하는 경우일 수도 있다.
전체 샘플(12)로부터 총 측정 스펙트럼(제 2 측정 데이터) S meas 가 제공되고(단계(108)), 처리된다(단계(110)). 이 처리는 전체 샘플(12)의 모델링된/이론적 광학 응답 S theor 과, 상부 구조물의 모델링된 응답 S model 및 하부 스택의 복합 스펙트럼 응답 f ( I λ ; φ ) 간의 관계를 설명하는 앞서 규정된 일반 함수 F 와, 이론 및 측정 데이터 간의 피팅 과정(fitting procedure)을 이용하여 수행된다. 이에 따라, 상부층(14)의 하나 이상의 파라미터를 결정할 수 있다(단계(112)).
도 4는 위 방법을 구현하기 위한 본 발명의 데이터 분석 시스템(20)을 개략적으로 도시한다. 데이터 분석 시스템(20)은 특히 데이터 입력 및 출력 기기(20A, 20B), 메모리(20C), 및 프로세서 기기(20D)를 포함하는 컴퓨터 시스템을 포함한다. 시스템(20)은 측정된 데이터를 수신하기 위한 외부 장치(30)와 데이터 통신에 적합한 통신 기기(20E)를 또한 포함한다. 이러한 외부 장치(30)는 광학 측정 유닛 자체일 수 있고 또는 독립형 저장 장치일 수 있다.
데이터 프로세서 기기(20D)는 피측정 구조물에 대한 광학적 응답 S model 을 모델링하기 위해 선택된 모델에 기초하여 기설명된 함수 F 를 생성시키도록 구성되는 일반 함수 생성기(22)를 포함한다. 앞서 언급한 바와 같이, 상측 스택(14)의 모델링된 광학적 응답 S model 은 상측 스택(14)의 n개의 파라미터의 함수다. 주어진 측정 기법에 대하여, 패턴 구조물의 파라미터와 이러하 구조물의 광학적 응답 간의 관계를 설명하는 공지된 모델이 다양하게 존재한다.
프로세서(20D)는 피팅 모듈(fitting module)(26)을 포함하는 분석기 모듈(24)을 또한 포함한다. 분석기(24)는 일반 함수/관계 S theor = F ( S model ; f ( I λ ; φ )를 이용하도록, 그리고, 이론 데이터의 파라미터를 변경해가면서 총 측정 데이터 S meas 와 이론 데이터 S theor 을 비교하도록, 그리고, 측정 데이터로 최적 핏(best fit)을 실현하면 구조물(14)의 대응하는 하나 이상의 파라미터를 결정하도록, 미리 프로그래밍된다.
광학적 측정 유닛(30)은 구조물/샘플의 광대역 조명을 인가하기 위한 그리고, (스펙트럼 세기 및 위상의 함수인) 구조물의 스펙트럼 응답을 검출하기 위한, 임의의 적합한 공지 구조를 가질 수 있다. 이를 위해, 측정 유닛은 분광광도법적 검출기를 포함하고, 측정 신호의 진폭 및 위상 모두를 결정하기 위해 간섭계 모듈 및/또는 편광 영향 조립체를 포함할 수 있다. 측정 유닛의 이러한 구조 및 작동은 본 발명의 일부분을 형성하지 않으며, 따라서, 다음의 주목사항을 제외하곤 구체적으로 설명될 필요가 없다: 패턴처리 구조물로부터 광학적 응답은, 실제로는 회절 패턴 형태를 취한다. 발명자는 (통상적으로 현 기술 노드의 반도체 웨이퍼로 적어도 이러한 패턴처리 구조물의 경우에 해당하는) 피측정 구조물(12)의 패턴 주기보다 큰 파장(파장 범위) λ를 조명하기 위해, 하부 스택(16)의 0차 회절에 대응하는 주된 광 성분이 상부층(14)과 상호작용하고, 따라서, 분광광도법적 측정전체 샘플(12)의 검출가능한 광학적 응답에 영향을 미친다. 분광광도법적 측정을 위한 측정 기법은 구조물로부터 0차 스펙트럼 응답의 검출을 포함한다. 따라서, 측정 데이터(하부 스택(16)으로부터의 예비 측정 PMD 와, 전체 샘플(12)로부터의 총 측정 데이터 MD )는 각자의 구조물의 0차 스펙트럼 응답을 표시한다.
하부 스택(16) 상에서의 예비 측정은 그 위의 상측 스택(14) 제조 이전에 스택(16) 상에서, 또는 하부 스택(16)의 일부분 상에서 수행될 수 있으며, 상측 스택(14) 없이 스택(16) 상의 측정 위치(measurement site) 상에서 수행될 수 있다.
따라서, 발명은 하부층 스택(16)의 스펙트럼 복합 반사율(진폭 및 위상 모두)의 이득 획득과, 샘플의 이론적 응답, 상부 구조물의 모델링된 응답, 및 상부 구조물의 모델링된 응답, 및 하부 스택의 복합 스펙트럼 복합 반사율 간의 관계를 설명하는 일반 함수의 형성을 이용한다.
발명에 따르면, 하부 스택의 복합 반사율은 광학적 응답의 유효 모델 PMD(λ) =
Figure 112017052763869-pct00015
로 변환되고, 이때, r(λ)는 반사 진폭이고 φ (λ)는 스펙트럼 응답이며, 하부 스택의 파라미터들을 연산할 필요가 없다. 위 설명된 일반 함수 F 는 하부층 상에 쪼여지는 광과, 하부층 구조물(스택) 간의 상호작용으로부터 나타날 수 있는 (각 파장에서의) 반사 전자기장을 설명하는 소정 종류의 유효 모델을 제시한다. 스펙트럼 반사율, 즉, 진폭-의존 반사 세기는
Figure 112017052763869-pct00016
으로 주어진다. 복합 반사율 획득은 아래에서 더 설명되듯이 여러가지 방식으로 이루어질 수 있다. 그러나, 어떤 경우에도 이는 상부층(14)의 성장(제조) 이전에 하부 구조물(16)의 예비 측정을 요한다.
하부 스택(16)에 대한 이러한 예비 측정을 개략적으로 도시하는 도 5를 참조한다. 도시되는 바와 같이, 스택(16)은 광대역 광에 의해 조명되고, 각각의 파장에서의 정반사(specular reflection)(0차 응답)가 검출되어, 예비 복합 스펙트럼 측정 데이터 PMD = f ( I λ ; φ )를 제공한다. 이렇게 획득된 스펙트럼 정보를 이용하여, 샘플의 총 광학적 응답에 대한 하부 스택(16)의 광학적 응답의 효과/기여도
Figure 112017052763869-pct00017
를 나타낼 수 있다.
상부층 구조물(14)의 광학적 응답의 모델링은 n개의 파라미터를 특징으로 하는 패턴처리 구조물에 대해 알려진, 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있다. 상부측 스펙트럼 응답 모델 S model 및 하부 스택
Figure 112017052763869-pct00018
의 효과가, 기결정된 함수
Figure 112017052763869-pct00019
에 따라, 샘플(12)의 스펙트럼 응답의 완전 유효 모델 S theor 로 조합된다. 이는 자체-설명 방식으로 도 6에 개략적으로 도시된다. 그 후, 일반 함수 F 를 이용하여, 샘플(12)로부터 총 측정 데이터 S meas 에 표준 OCD 해석 기법이 적용될 수 있다.
하부 스택(16)의 측정이 상부층(14) 바로 아래에서 행하여질 수 없는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에, (고려 중인 하부층을 또한 샘플링하는) 이전 프로세스 단계의 측정이 선택적 모델링 방법에 또한 사용될 수 있다.
예를 들어, 가용 측정을 이용한 에칭 프로세스 단계를 고려해보자. 이는 도 7A 및 7B에 개략적으로 도시되며, 에칭 프로세스 이전 및 이후의 샘플(12)에 대한 '사전' 및 '사후' 측정을 각각 보여준다. 이와 같은 2개의 측정은 상이한 구조의 상부층 구조물(14, 14')과, 동일한 복합 스펙트럼 응답을 특징으로 하는 동일한 하부층 구조물(16)과 함께 수행된다. 이러한 경우에, 사전 적용 및 사후 적용에 대해 2개의 상부층 모델 S (1) model 및 S (2) model 을 각각 고려함으로써, 하부 스택의 복합 스펙트럼 응답이 앞서 설명된 기술과 유사한 방식으로 추출될 수 있다. 하부 스택으로부터의 이러한 복합 스펙트럼 응답은 하부 스택의 경우 위의 (패턴처리없는) 고형층을 고려하는 제 1 (예비) 측정으로부터 연산될 수 있다.
다음은 발명의 실시예의 일부 구체적인 비제한적 예다.
하부 스택(16)의 복합 스펙트럼 응답의 측정은 알려진 여러 기술들을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 반사율 및 스펙트럼(위상)이 직접 측정될 수 있다. 이를 위해, 간섭성 측정 기법이 사용되어, 구조물 내 조명되는 영역으로부터 되돌아오는 광의 스펙트럼 반사율 및 스펙트럼 위상 모두의 직접 프로빙을 가능하게 한다. 하부층 스택에 대한 이러한 추가 정보는 이 방법의 적용성을 크게 안정화 및 일반화시킬 수 있다.
일부 다른 예에 따르면, 스펙트럼 반사율만이 측정될 수 있고, 하부층의 스펙트럼 위상은 그 후 별도로 추출될 수 있다. 이는 연산 및/또는 모델링을 통해 이루어질 수 있다. 게다가, 측정되는 반사율을 이용하여 측정되는 구조물 기하구조 및 물성을 추론하는 것이 OCD 측정의 경우 일반적이다. 그 후, 발견된 구조물로부터 반사된 스펙트럼 위상이, 단순화된 모델로부터 추론될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 하부층의 스펙트럼 응답이 인과관계에 의해 추출될 수 있다. 스펙트럼 반사율 및 스펙트럼 위상이 함께 복합 함수(전기장)를 포함하기 때문에, 일부 경우에, 복합 함수법(가령, Kramers_Kronig 관계)을 이용하여 반사율로부터 위상을 추출하는 것이 가능할 수 있다.
또 다른 예에서, 하부층 반사율을 상이한 편광 정렬을 이용하여 측정할 수 있다. 표준-OCD에서, 하부층 유효 모델의 특성화는 여러가지 독립적인 정보 채널의 측정으로부터, 구체적으로, TE/TM 편광 측정으로부터 잇점을 얻을 수 있다. 더욱이, 위상 재구성은 여러 의존적 편광 측정으로부터 큰 도움을 얻을 수 있다. 예를 들어, TE 및 TM 편광이 측정되고, 그 위상이 재구성된다. 그 후, 제3의 측정이 취해져서, (가령, 45도 편광으로) 편광을 혼합한다. 제3측정의 위상은 2개의 제 1 측정의 개별 위상에 직접 관련된다. 이러한 교차-참조는 재구성을 상당히 안정화시킬 수 있다.
또한, 하부층 반사율의 복수-각도 측정을 이용하여, 고차 반사의 경우에 요구되는 유효층을 더 잘 모델링할 수 있다. 무시할 수 없는 또는 심지어 중요한 고차 반사의 경우에("고차"는 0차보다 큰 임의의 반사를 지칭함), 0차 정반사와는 다른 각도로 하부층 응답 측정이 간단한 0차 반사로부터 편차의 양과, 이러한 반사를 나타내기 위한 유효 모델에 요구되는 교정을 특성화하는 것을 도울 수 있다.
측정될 하부층의 양 또한 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 하부층 측정은 나중에 상부층 계측에 필요한 각 위치 상에서 수행된다. 실제로, 웨이퍼 내의 변화 및 웨이퍼들 간의 변화는, 하부층-특이적 특성 중 특정 특성에 대한 높은 감도와 함께, 관심대상인 각 위치에서 하부층의 측정을 요한다. 일부 다른 예에서, 하부층 측정은 각 웨이퍼 상의 위치들의 서브세트에 대해 수행될 수 있다. 이는 하부층에 대한 저감도, 또는, 하부층의 웨이퍼 변화들의 미미함, 또는 둘 모두의 경우에, 전체 위치들로부터 하부층 측정들의 일 샘플이 충분할 수 있기 때문이다. 또 다른 예에서, 하부층은 유효 하부층에 대한 몇가지 옵션들의 식별을 위해 (제어 및 설계된 실험으로) 솔루션 셋업에 대해 측정될 수 있다. 이를 위해, 하부층 성질의 '라이브러리'가 설계된 실험용으로 준비될 수 있어서, 고착시키기보다는 해석 프로세스에 (그 간단하고 유효한 형태로) 하부층을 포함시킨다.
꼭 고품질이 요구되는 것이 아닌 경우에 하부층이 정확도를 감소시키면서 측정될 수 있다. 게다가, 하부층에 대한 감도가 매우 작을 경우, 가령, 나머지 구조물에 대한 하부층의 결합이 매우 낮은 수준일 때, 유효 모델 조차 근사값일 수 있고, 유효 모델의 파라미터(예를 들어, 스펙트럼 위상)를 재구성함에 있어서 고도의 정확도가 중요하지 않을 수 있다.
더욱이, 적절한 유효 모델이 일부 스펙트럼 범위에 대해 발견되지만, 그러나 다른 범위에 대해서는 아닌 경우에, 스펙트럼 부분과 관련하여 하부층에 무관한 형태가 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 스펙트럼 부분들에 대해 하부층의 구체적 속성들에 대한 감도가 클 수 있고, 해법을 불가능하게 만들 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상이한 파장들이 일반적으로 완전히 분리되기 때문에, 하부층에 무관한 해법이 유효한 스펙트럼 부분에 구현될 수 있고, 나머지 부분에 대해서는 아닐 수 있다.
따라서, 본 발명은 (스택과 같이) "알려지지 않은" 구조물(스택) 위에 위치하는 패턴처리 구조물에서의 정확한 측정을 위한 효과적이고 간단한 해법을 제공한다. 발명의 기술은 전체 샘플로부터 모델링된 스펙트럼 응답과, 패턴처리 구조물의 모델링된 스펙트럼 응답과, 하부 스택의 복합 스펙트럼 응답 간의 기결정된 함수/관계를 이용한다(가령, 스펙트럼 반사율 및 스펙트럼 위상의 직접 측정에 의해, 또는, 스펙트럼 반사율의 직접 측정 및 위상 데이터의 추출에 의해).
본 발명의 기술은 임의의 측정 기법에 제한되지 않지만, 전체 샘플로부터 0차 스펙트럼 응답을 검출하기 위해 알려진 임의의 적절한 측정 기법과, 구조물의 복합 스펙트럼 응답의 결정을 위해 알려진 임의의 적절한 측정 기법을 이용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴 처리 구조물의 하나 이상의 파라미터 결정에 사용하기 위한 데이터 분석 방법에 있어서, 상기 방법은 컴퓨터 시스템에 의해 실행되며, 상기 방법은
    하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답을 나타내는 제 1 측정 데이터 PMD ― 상기 PMD는
    Figure 112017095944137-pct00043
    로서, 스펙트럼 세기 Iλ 와 위상 φ의 함수 f임 ― 와, 패턴처리 구조물 및 상기 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 나타내는 제 2 측정 데이터 Smeas 를 포함하는 입력 데이터를 제공하는 단계와,
    Figure 112017095944137-pct00021
    이도록, 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 Stheor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 Smodel 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F를 제공하는 단계와,
    상기 일반 함수
    Figure 112017095944137-pct00022
    를 이용하여 제 2 측정 데이터 Smeas 와 이론적 광학적 응답 Stheor 을 비교하고, 상기 제 2 측정 데이터와 상기 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는
    데이터 분석 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하부 층상 구조물에 관한 상기 제 1 측정 데이터
    Figure 112017052763869-pct00023
    는 하부 구조물에 대한 예비 측정 세션을 수행함으로써 획득되는
    데이터 분석 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 예비 측정 세션은 스펙트럼 세기 Iλ 및 위상 φ 데이터를 모두 직접 제공하는
    데이터 분석 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 예비 측정 세션은 간섭성 측정을 포함하는
    데이터 분석 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 예비 측정 세션은 스펙트럼 세기 Iλ 의 직접 측정을 제공하고, 스펙트럼 위상 φ 데이터의 재구성을 제공하는
    데이터 분석 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 예비 측정 세션은 스펙트럼 위상 φ 데이터를 재구성하기 위한, 서로 다른 편광 정렬을 이용하는 복수의 측정을 포함하는
    데이터 분석 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    위상은 하부 구조물의 스펙트럼 반사율의 모델링을 이용하여 재구성되는
    데이터 분석 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 위상 φ 데이터는 반사율 데이터의 복합-함수 처리를 이용함으로써 반사율 데이터로부터 추출되는
    데이터 분석 방법.
  9. 하부 층상 구조물 위에 위치하는 패턴처리 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하기 위한 측정 시스템에 있어서, 상기 측정 시스템은 컴퓨터 시스템을 포함하며, 상기 컴퓨터 시스템은,
    하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답을 나타내는 제 1 측정 데이터 PMD ― 상기 PMD는
    Figure 112017095944137-pct00044
    로서, 스펙트럼 세기 Iλ 와 위상φ의 함수 f임 ― 와, 패턴처리 구조물 및 상기 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 나타내는 제 2 측정 데이터 Smeas 를 포함하는 입력 데이터를 수신하기 위한 데이터 입력 기기와,
    상기 데이터 입력 기기에 연결되어, 상기 제 1 측정 데이터 및 제 2 측정 데이터를 수신 및 처리하기 위한 데이터 처리 기기를 포함하며,
    상기 데이터 처리 기기는,
    Figure 112017095944137-pct00025
    이도록, 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴처리 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 Stheor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 Smodel 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F를 생성하는 일반 함수 생성기와,
    상기 일반 함수를 이용하여 제 2 측정 데이터 Smeas 와 이론적 광학적 응답 Stheor 을 비교하고 상기 제 2 측정 데이터와 상기 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하도록, 사전에 프로그래밍된 분석기 모듈을 포함하는
    측정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    외부 장치에 연결되어 상기 제 1 측정 데이터 및 제 2 측정 데이터를 나타내는 데이터를 수신하기 위한 통신 기기를 포함하는
    측정 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 데이터 및 제 2 측정 데이터를 나타내는 데이터를 제공하는 측정 유닛을 포함하는 외부 장치에 연결하기 위한 통신 기기를 포함하는
    측정 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 장치는 하부 구조물의 스펙트럼 세기 Iλ 및 위상 φ를 포함하는 제 1 측정 데이터를 제공하는
    측정 시스템.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 장치는 하부 구조물의 스펙트럼 세기 Iλ 응답을 포함하는 제 1 측정 데이터를 제공하고, 상기 데이터 처리 기기는 스펙트럼 세기 Iλ 응답으로부터 위상 φ 데이터를 재구성하기 위한 추출기 모듈을 포함하는
    측정 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 간섭성 측정 기법을 수행하도록 구성되는
    측정 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 서로 다른 편광 정렬을 이용하는 복수의 측정을 수행하도록 구성되는
    측정 시스템.
  16. 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴 처리 구조물의 하나 이상의 파라미터 결정에 사용하기 위한 방법을 수행하도록 기계에 의해 실행가능한 명령어들의 프로그램을 유형으로 담은, 기계에 의해 판독가능한 데이터 분석 프로그램 저장 장치에 있어서, 상기 방법은 컴퓨터 시스템에 의해 실행되며,
    하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답을 나타내는 제 1 측정 데이터 PMD ― 상기 PMD는
    Figure 112017095944137-pct00045
    로서, 스펙트럼 세기 Iλ 와 위상φ의 함수 f임 ― 와, 패턴처리 구조물 및 상기 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 나타내는 제 2 측정 데이터 Smeas 를 포함하는 입력 데이터를 제공하는 단계와,
    Figure 112017095944137-pct00027
    이도록, 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 Stheor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 Smodel 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F를 제공하는 단계와,
    상기 일반 함수
    Figure 112017095944137-pct00028
    를 이용하여 제 2 측정 데이터 Smeas 와 이론적 광학적 응답 Stheor 을 비교하고, 제 2 측정 데이터와 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는
    데이터 분석 프로그램 저장 장치.
  17. 하부 층상 구조물 위에 위치한 패턴 처리 구조물의 하나 이상의 파라미터 결정에 사용하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 내부에 담은 컴퓨터 판독가능 기록 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는,
    하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답을 나타내는 제 1 측정 데이터 PMD ― 상기 PMD는
    Figure 112017095944137-pct00046
    로서, 스펙트럼 세기 Iλ 와 위상φ의 함수 f임 ― 와, 패턴처리 구조물 및 상기 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 정반사 스펙트럼 응답을 나타내는 제 2 측정 데이터 Smeas 를 포함하는 입력 데이터를 컴퓨터로 하여금 제공하게 하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드와,
    Figure 112017095944137-pct00030
    이도록, 패턴처리 구조물 및 하부 층상 구조물에 의해 형성되는 샘플의 이론적 광학적 응답 Stheor 과, 패턴처리 구조물의 모델링된 광학적 응답 Smodel 과, 하부 층상 구조물의 복합 스펙트럼 응답 PMD 간의 관계를 설명하는 일반 함수 F를 컴퓨터로 하여금 제공하게 하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드와,
    컴퓨터로 하여금, 상기 일반 함수
    Figure 112017095944137-pct00031
    를 이용하여 제 2 측정 데이터 Smeas 와 이론적 광학적 응답 Stheor 을 비교하게 하고, 제 2 측정 데이터와 이론적 광학적 응답 간의 최적 핏(best fit) 조건에 대응하는 구조물의 하나 이상의 파라미터를 결정하게 하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 포함하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020021411A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-30 Nova Measuring Instruments Ltd. Time-domain optical metrology and inspection of semiconductor devices
CN110416106B (zh) * 2019-07-30 2022-05-27 上海华力集成电路制造有限公司 Ocd测试图形结构及其制造方法
DE102021200109A1 (de) * 2021-01-08 2022-07-14 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur flächenhaften Bestimmung einer Karte wenigstens eines Strukturpara-meters einer strukturierten Oberfläche eines diffraktiven optischen Elements

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050062965A1 (en) 1998-03-18 2005-03-24 Nova Measuring Instruments Ltd Method and apparatus for measurements of patterned structures
US8798966B1 (en) 2007-01-03 2014-08-05 Kla-Tencor Corporation Measuring critical dimensions of a semiconductor structure

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL130874A (en) * 1999-07-09 2002-12-01 Nova Measuring Instr Ltd System and method for measuring pattern structures
TWI303090B (en) * 2002-08-13 2008-11-11 Lam Res Corp Method for in-situ monitoring of patterned substrate processing using reflectometry
EP1586854A3 (en) * 2004-04-15 2006-02-08 Davidson Instruments Interferometric signal conditioner for measurement of the absolute length of gaps in a fiber optic Fabry-Pérot interferometer
GB0526228D0 (en) * 2005-12-22 2006-02-01 Taylor Hobson Ltd Interfacial surface roughness measurement using SWLI
WO2008008774A2 (en) * 2006-07-10 2008-01-17 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Interferometric synthetic aperture microscopy
IL181209A0 (en) * 2007-02-07 2007-07-04 Nova Measuring Instr Ltd A method of measurement
IL188029A0 (en) * 2007-12-10 2008-11-03 Nova Measuring Instr Ltd Optical method and system
EP2539668B1 (en) * 2010-02-25 2015-11-25 Nova Measuring Instruments Ltd Method for measurng in patterned structures
US20110276319A1 (en) * 2010-05-06 2011-11-10 Jonathan Michael Madsen Determination of material optical properties for optical metrology of structures
NL2006700A (en) * 2010-06-04 2011-12-06 Asml Netherlands Bv Method and apparatus for measuring a structure on a substrate, computer program products for implementing such methods & apparatus.
WO2015126366A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-27 Halliburton Energy Services, Inc. Imaging systems for optical computing devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050062965A1 (en) 1998-03-18 2005-03-24 Nova Measuring Instruments Ltd Method and apparatus for measurements of patterned structures
US8798966B1 (en) 2007-01-03 2014-08-05 Kla-Tencor Corporation Measuring critical dimensions of a semiconductor structure

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