KR102296806B1 - 감소된 초점 에러 민감도를 갖는 광학 계측 - Google Patents

감소된 초점 에러 민감도를 갖는 광학 계측 Download PDF

Info

Publication number
KR102296806B1
KR102296806B1 KR1020177026925A KR20177026925A KR102296806B1 KR 102296806 B1 KR102296806 B1 KR 102296806B1 KR 1020177026925 A KR1020177026925 A KR 1020177026925A KR 20177026925 A KR20177026925 A KR 20177026925A KR 102296806 B1 KR102296806 B1 KR 102296806B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
detector
illumination
incidence
specimen
plane
Prior art date
Application number
KR1020177026925A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170118919A (ko
Inventor
샨카 크리쉬난
구오롱 베라 주앙
데이비드 와이 왕
슈펭 리우
Original Assignee
케이엘에이 코포레이션
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 케이엘에이 코포레이션 filed Critical 케이엘에이 코포레이션
Publication of KR20170118919A publication Critical patent/KR20170118919A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102296806B1 publication Critical patent/KR102296806B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G01N21/211—Ellipsometry
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2803—Investigating the spectrum using photoelectric array detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • 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
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • 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
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G01J2003/425—Reflectance
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G01N21/211—Ellipsometry
    • G01N2021/213—Spectrometric ellipsometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/068—Optics, miscellaneous

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

감소된 초점 에러에 대한 민감도를 갖는 광대역 분광 계측을 수행하기 위한 방법 및 시스템이 본 명세서에 제시된다. 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 검출기 상에 측정 스폿을 촬상함으로써 초점 위치 에러에 대한 민감도의 상당한 감소가 성취된다. 이 초점 에러 민감도의 감소는 측정 정확도를 손상시키지 않고, 감소된 초점 정확도 및 반복성 요구, 더 신속한 초점 시간, 및 감소된 파장 에러에 대한 민감도를 가능하게 한다. 다른 양태에서, 입사 평면에 수직인 방향에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 조명 시야의 치수는 피측정 타겟의 성질에 기초하여 최종적인 측정 정확도 및 속도를 최적화하도록 조정된다.

Description

감소된 초점 에러 민감도를 갖는 광학 계측
관련 출원의 상호 참조
본 특허 출원은 그 요지가 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는, 2015년 2월 22일 출원된 발명의 명칭이 "고처리량의 큰 NA의 광학 계측 시스템의 장치 및 방법(Apparatus and Methods of High Throughput Large NA Optical Metrology System)"인 미국 가출원 제62/119,243호의 35 U.S.C. §119 하에서 우선권을 청구한다.
기술분야
설명된 실시예는 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 반도체 구조체의 향상된 측정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
논리 및 메모리 디바이스와 같은 반도체 디바이스는 통상적으로 시편(specimen)에 적용된 가공 단계(processing steps)의 시퀀스에 의해 제조된다. 반도체 디바이스의 다양한 특징부 및 다수의 구조적 레벨이 이들 가공 단계에 의해 형성된다. 예를 들어, 무엇보다도 리소그래피가 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 발생하는 것을 수반하는 일 반도체 제조 프로세스이다. 반도체 제조 프로세스의 부가의 예는 화학 기계적 연마, 에칭, 증착, 및 이온 주입을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 다수의 반도체 디바이스는 단일의 반도체 웨이퍼 상에 제조되고 이어서 개별 반도체 디바이스로 분리될 수도 있다.
계측 프로세스는 더 높은 수율을 촉진하기 위해 웨이퍼 상의 결함을 검출하도록 반도체 제조 프로세스 중에 다양한 단계에서 사용된다. 광학 계측 기술은 샘플 파괴의 위험 없이 높은 처리량을 위한 잠재성을 제공한다. 산란측정법(scatterometry) 및 반사측정법(reflectometry) 구현예 및 연계된 분석 알고리즘을 포함하는 다수의 광학 계측 기반 기술이 나노스케일 구조체의 임계 치수, 막 두께, 조성, 오버레이 및 다른 파라미터를 특징화하는 데 통상적으로 사용된다.
특징부 크기의 진행중인 감소 및 반도체 디바이스의 증가하는 복잡성은 광학 계측 시스템에 상이한 요구를 부여하고 있다. 광학 계측 시스템은 비용 효율적으로 남아 있도록 고처리량[즉, 짧은 이동, 획득, 및 측정(move, acquire, and measure: MAM) 시간]에서 점점 더 소형 계측 타겟에 대한 높은 정밀도 및 정확도 요구에 부합해야 한다. 이 맥락에서, 포커싱 에러가 광학 계측 시스템의 디자인에서 중대한 성능 제한 문제로서 나타나고 있다. 더 구체적으로, 특히 고처리량 동작(즉, 짧은 MAM 시간)은 높은 포커싱 에러에 대한 민감도를 갖는 광학 계측 시스템에 대한 중대한 문제가 되고 있다.
도 1은 높은 포커싱 에러에 대한 민감도를 갖는 예시적인 종래의 계측 시스템(10)을 도시하고 있다. 계측 시스템(10)은 웨이퍼(15) 상에 입사하는 조명광의 빔(14)을 발생하는 조명 소스(25)를 포함한다. 조명광의 빔(14)은 빔이 조명 소스(25)로부터 웨이퍼(15)로 전파함에 따라 조명 동공(11), 조명 시야 조리개(field stop)(12), 및 조명 광학 기기(13)를 통해 통과한다. 빔(14)은 측정 스폿(16) 위에 웨이퍼(15)의 부분을 조명한다. 집광된 광의 빔(17)은 집광 광학 기기(18)에 의해 측정 스폿(16)으로부터 집광된다. 집광된 광(17)은 집광 시야 조리개(19), 집광 동공(20), 및 분광계 슬릿(21)을 통해 통과한다. 집광된 광의 빔(17)은 파장에 따라 집광된 광의 빔을 공간적으로 분산하도록 회절 격자(22)에 의해 회절된다. 파장 분산된 집광된 광은 2차원 검출기(예를 들어, 하전 결합 소자(charge coupled device: CCD))(23)의 표면 상에 입사된다. CCD 검출기(23)는 집광된 광을 집광된 광의 스펙트럼 강도를 지시하는 전기 신호로 변환한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 집광된 광의 빔(17)은 2개의 별개의 파장을 포함한다. 회절 격자(22)가 검출기(23)의 표면 상에 투영된 광의 2개의 상이한 파장 사이의 공간 분리를 유발한다. 이 방식으로, 특정 파장을 갖는 측정 스폿(16)으로부터 집광된 광은 스폿(24A) 위의 검출기(23) 상에 투영되고, 다른 상이한 파장을 갖는 측정 스폿(16)으로부터 집광된 광은 스폿(24B) 위의 검출기(23) 상에 투영된다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, Z축은 웨이퍼(15)의 표면에 수직으로 배향된다. X축 및 Y축은 웨이퍼(15)의 표면과 동일 평면에 있고, 따라서 Z축에 수직이다. 조명광의 빔(14)의 주광선(26) 및 집광된 광의 빔(17)의 주광선(27)은 입사 평면을 형성한다. X축은 입사 평면과 정렬되고, Y축은 입사 평면에 직교한다. 이 방식으로, 입사 평면은 XZ 평면에 놓인다. 조명광의 빔(14)은 Z축에 대해 입사각(α)에서 웨이퍼(15)의 표면 상에 입사되고, 입사 평면 내에 놓인다.
도 2a는 도 1의 조명광의 빔(14)에 의해 조명된 측정 스폿(16)의 도시를 포함하고 있는 웨이퍼(15)의 평면도를 도시하고 있다. 도 1에 도시되어 있는 실시예에서, 조명광의 빔(14)의 단면은 원형 형상이다[예를 들어, 조명 시야 조리개(12)에서]. 그러나, 웨이퍼(15)의 표면 상의 원형빔(14)의 기하학적 투영은 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이 입사 평면과 정렬된 신장된(elongated) 형상을 갖는 측정 스폿(16)을 야기한다. 조명광의 원형빔에 있어서, 웨이퍼(15)의 표면 상에 투영된 측정 스폿(16)은 타원형 형상이다. 일반적으로, 표면의 경사진 조명은 조명 단면에 대해 신장되어 있는 투영된 조명 영역을 야기하고, 신장의 방향은 입사 평면과 정렬된다. 더욱이, 신장의 크기는 입사각이 증가함에 따라 증가한다. 더 구체적으로, 빔 형상은 입사 평면의 방향에서 입사각의 코사인에 반비례한다. 회절 및 수차 효과의 부재시에, 투영된 조명광은 조명의 평면에 수직인 방향에서(예를 들어, Y방향) 왜곡되지 않고 유지된다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 측정 스폿(16)은 파장 분산 방식으로 검출기(23)의 표면 상에 투영된다. 계측 시스템(10)과 같은 종래의 계측 시스템은 측정 스폿(16)의 신장된 방향의 투영부가 검출기(23)의 표면 상의 파장 분산의 방향과 정렬되도록 구성된다. 도 1에 도시되어 있는 X'축은 검출기(23) 상의 측정 스폿(16)의 신장된 방향(즉, X축)의 투영부를 표현한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, X'축은 검출기(23)의 표면 상의 파장 분산의 방향과 정렬된다.
도 2b는 검출기(23)의 표면의 수직도를 도시하고 있다. 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 측정 스폿(16)의 신장된 방향의 투영부는 검출기(23)의 표면 상의 파장 분산의 방향과 정렬된다. 예로서, 스폿(24A, 24B)의 신장된 방향은 파장 분산 방향과 정렬된다. 검출기(23)의 표면 상의 파장 종속 화상[예를 들어, 스폿(24A, 24B)]은 파장 분산축을 따른 파장의 함수로서 스펙트럼, 즉 강도를 얻기 위해 파장 분산 방향에 수직인 방향에서 적분된다. CCD 검출기에 있어서, 전하는 스펙트럼에 도달하기 위해 파장 분산에 수직인 방향에서 적분된다.
웨이퍼 표면 상의 입사 평면이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향과 정렬되도록 측정 스폿이 검출기 상에 촬상될 때, 최종적인 점 분산 함수(point spread function: PSF)는 강하게 파장 종속성이 된다. 화상 강도가 주어진 파장에 대해 신장된 방향에서 상당히 변하기 때문에 최종적인 PSF는 고도로 최대화된다. 고도로 최대화된 PSD를 적절하게 캡처하기 위해, 분광계는 높은 분해능으로 스펙트럼 데이터를 취득해야 한다. 이는 측정 시간을 증가시키고 처리량을 감소시킨다.
다른 예에서, 특정 파장에 대한 최종적인 PSF는 신장된 화상 및 대응하는 신장된 강도 분포가 스펙트럼 분산의 방향과 정렬될 때 입사각에 의존한다. 최종적인 PSF는 입사각에 따라 넓어지거나 좁아진다.
다른 예에서, 최종적인 PSF는 초점 에러에 고도로 민감하다. 웨이퍼 상의 측정 타겟이 초점 내외로 이동함에 따라, 웨이퍼 상의 측정 스폿의 검출된 화상은 크기가 변화하고 로케이션을 시프트한다. 게다가, 웨이퍼 상의 측정 스폿의 로케이션이 시프트한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼(15)가 초점 내에 있을 때, 조명광의 빔(14)은 로케이션(A)에서 웨이퍼를 조명한다. 집광된 광의 빔(17)은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 파장 분산되고 스폿(24A, 24B) 위의 검출기(23) 상에 촬상된다. 웨이퍼(15)가 Z 방향에서 상향으로 이동하고 0을 초과하는 양만큼(ΔZ) 디포커싱됨에 따라, 조명광의 빔(14)은 로케이션(C)에서 웨이퍼를 조명한다. 집광된 광의 빔(17')은 파장 분산되고 스폿(24A', 24B') 위의 검출기(23) 상에 촬상된다. 최종적인 화상은 웨이퍼가 광학 시스템의 초점 평면으로부터 이격하여 이동하고 화상의 중심 위치가 파장 분산 방향과 정렬된 방향에서 시프트함에 따라 더 커진다. 이 파장 분산 방향의 시프트는 파장 대 화소 맵핑이 변화함에 따라 스펙트럼 측정 에러를 야기한다. 웨이퍼(15)가 Z 방향에서 하향으로 이동하고 0 미만인 양만큼(ΔZ) 디포커싱됨에 따라, 조명광의 빔(14)은 로케이션(B)에서 웨이퍼를 조명한다. 집광된 광의 빔(17")은 파장 분산되고 스폿(24A", 24B") 위의 검출기(23) 상에 촬상된다. 재차, 최종적인 화상은 웨이퍼가 광학 시스템의 초점 평면으로부터 이격하여 이동하고 화상의 중심 위치가 파장 분산 방향과 정렬된 방향에서 시프트함에 따라 더 커진다.
초점 에러에 기인하는 웨이퍼(15) 상의 측정 스폿 이동, 즉 ΔZ≠0은, 파장의 함수로서 분광계 분산축을 따른 화상 이동을 야기한다. 파장 보정은 초점 평면에서 수행되기 때문에, 즉 Z=0, 초점 에러에 의해 유도된 분광계 분산 방향에서의 임의의 화상 이동은 측정된 스펙트럼을 파장 보정으로부터의 편차에 매우 민감하게 한다.
몇몇 예에서, 광대역 광원의 방출 스펙트럼은 하나 이상의 특성 원자선, 예를 들어 제논 아크 램프를 포함한다. 원자선은 초점 에러를 추적하고 보정하는 데 사용될 수도 있다. 종래의 계측 시스템에서, 초점 추적 및 보정은 측정 정확도 및 도구간 정합을 성취하기 위해 필수적이다. 그러나 광대역 광원이 고휘도 레이저 구동 광원(Laser Driven Light Source: LDLS)이면, 특성 원자선은 초점 에러의 추적 및 보정을 위해 더 이상 이용 가능하지 않다. 더욱이, 초점 에러에 대한 민감도는 큰 개구수(numeric aperture: NA) 광학 계측 시스템에 대해 악화되게 된다.
요약하면, 초점 에러 및 경사 조명에 의해 유도된 에러는 계측 시스템, 특히 큰 NA 광학 계측 시스템의 성능에 대해 제한을 제시한다.
감소된 초점 에러에 대한 민감도를 갖는 광대역 분광 계측을 수행하기 위한 방법 및 시스템이 본 명세서에 제시된다. 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 검출기 상에 측정 스폿을 촬상함으로써 초점 위치 에러에 대한 민감도의 상당한 감소가 성취된다. 이 초점 에러 민감도의 감소는 측정 정확도를 손상시키지 않고, 감소된 초점 정확도 및 반복성 요구, 더 신속한 초점 시간, 및 감소된 파장 에러에 대한 민감도를 가능하게 한다. 이들 이익은 특히 큰 개구수 광학 계측 시스템에서 명백하다.
일 양태에서, 광대역 분광 계측 시스템은 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 검출기 상에 측정 스폿이 촬상되도록 구성된다. 이 배열에서, 초점 에러에 대한 계측 시스템의 민감도가 상당히 감소된다. 감소된 초점 에러에 대한 민감도에 의해, 정밀한 측정이 더 짧은 MAM 시간에, 그리고 따라서 더 높은 처리량으로 얻어진다.
다른 양태에서, 입사 평면에 수직인 방향에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 조명 시야의 치수는 피측정 타겟의 성질에 기초하여 최종적인 측정 정확도 및 속도를 최적화하도록 조정된다. 몇몇 실시예에서, 입사 평면에 수직인 방향에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 조명 시야 조리개는 각각의 측정 용례에 대해 파장에 덜 민감한 플랫탑 프로파일(flattop profile)을 성취하기 위해 PSF를 성형하도록 조정된다. 게다가, 스펙트럼 분해능은 플랫탑 프로파일에 기초하여 측정 정확도 및 속도의 최적화를 성취하도록 조정된다.
상기 설명은 요약이고, 따라서 필연적으로 상세의 간단화, 일반화 및 생략을 포함하고, 따라서 당 기술 분야의 숙련자들은 이 요약이 단지 예시적인 것이고 결코 한정이 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에 설명된 디바이스 및/또는 프로세스의 다른 양태, 발명적 특징 및 장점은 본 명세서에 설명된 비한정적인 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 높은 포커싱 에러에 대한 민감도를 갖는 예시적인 종래의 계측 시스템(10)을 도시하고 있다.
도 2a는 도 1의 조명광의 빔(14)에 의해 조명된 측정 스폿(16)의 도시를 포함하고 있는 웨이퍼(15)의 평면도를 도시하고 있다.
도 2b는 도 1에 도시되어 있는 검출기(23)의 표면의 수직도를 도시하고 있다.
도 3은 초점 위치 에러를 받게 되는 웨이퍼(15)를 도시하고 있다.
도 4는 파장 분산되어 검출기(23)의 표면 상에 촬상되는 집광된 광의 빔(17)을 도시하고 있다.
도 5는 감소된 포커싱 에러에 대한 민감도를 갖는 예시적인 계측 시스템(100)을 도시하고 있다.
도 6은 도 5에 도시되어 있는 검출기(123)의 표면의 수직도를 도시하고 있다.
도 7은 검출기(123) 상에 투영된 측정 스폿(116)의 화상(124A, 124B)을 도시하고 있다.
도 8은 도 1을 참조하여 설명되어 있는 시스템에 대한 도 5를 참조하여 설명되어 있는 시스템에 대한 감소된 초점 에러에 대한 민감도를 지시하고 있는 시뮬레이션 결과를 예시하고 있는 플롯(150)을 도시하고 있다.
도 9는 도 1을 참조하여 설명되어 있는 시스템과 같은 전통적인 광대역 분광 타원계측기 시스템에 의한 수직 NAND(vertical NAND: VNAND) 구조의 일련의 30회의 반복된 측정에 대한 파장 범위에 걸친 분광 파라미터(β)의 값의 플롯(160)을 도시하고 있다.
도 10은 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 검출기 상의 측정 스폿을 촬상하는 광대역 분광 타원계측기 시스템에 의한 동일한 수직 NAND(VNAND) 구조의 일련의 30회의 반복된 측정에 대한 파장 범위에 걸친 분광 파라미터(β)의 값의 플롯(170)을 도시하고 있다.
도 11은 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 적어도 하나의 신규한 양태에서 분광 측정을 수행하는 방법(200)을 도시하고 있다.
도 12는 감소된 포커싱 에러에 대한 민감도를 갖는 예시적인 계측 시스템(300)을 도시하고 있다.
이제, 배경기술 예와, 그 예가 첨부 도면에 도시되어 있는 본 발명의 몇몇 실시예를 상세히 참조할 것이다.
감소된 초점 에러에 대한 민감도를 갖는 광대역 분광 계측을 수행하기 위한 방법 및 시스템이 본 명세서에 제시된다. 몇몇 예에서, 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 검출기 상에 측정 스폿을 촬상함으로써 초점 위치에 대한 민감도의 20배 감소가 성취된다. 이 초점 에러 민감도의 감소는 측정 정확도를 손상시키지 않고, 감소된 초점 정확도 및 반복성 요구, 더 신속한 초점 시간, 및 감소된 파장 에러에 대한 민감도를 가능하게 한다. 이들 이익은 특히 큰 개구수 광학 계측 시스템에서 명백하다.
일 양태에서, 광대역 분광 계측 시스템은 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되게 측정 스폿이 검출기 상에 촬상되도록 구성된다. 이 배열에서, 초점 에러에 대한 계측 시스템의 민감도가 상당히 감소된다. 감소된 초점 에러에 대한 민감도에 의해, 정밀한 측정이 더 짧은 MAM 시간에, 그리고 따라서 더 높은 처리량으로 얻어진다.
도 5는 감소된 초점 에러에 대한 민감도를 갖는 예시적인 계측 시스템(100)을 도시하고 있다. 계측 시스템(100)은 광대역 분광 타원측정기, 반사계, 또는 이들의 조합으로서 구성될 수도 있다. 계측 시스템(100)은 웨이퍼(115) 상에 입사하는 조명광의 빔(114)을 발생하는 조명 소스(110)를 포함한다. 조명광의 빔(114)은 빔이 조명 소스(110)로부터 웨이퍼(115)로 전파함에 따라 조명 동공(111), 조명 시야 조리개(112), 및 조명 광학 기기(113)를 통해 통과한다. 빔(114)은 측정 스폿(116) 위의 웨이퍼(115)의 부분을 조명한다. 집광된 광의 빔(117)은 집광 광학 기기(118)에 의해 측정 스폿(116)으로부터 집광된다. 집광된 광(117)은 집광 시야 조리개(119), 집광 동공(120), 및 분광계 슬릿(121)을 통해 통과한다. 집광된 광의 빔(117)은 파장에 따라 집광된 광의 빔을 공간적으로 분산하도록 회절 격자(122)에 의해 회절된다. 파장 분산된 집광된 광은 2차원 검출기의 표면 상에 입사된다. 일 예에서, 검출기(123)는 하전 결합 소자(CCD)이다. 그러나, 일반적으로, 다른 2차원 검출기 기술이 고려될 수도 있다[예를 들어, 위치 민감형 검출기(position sensitive detector: PSD), 적외선 검출기, 광기전형 검출기(photovoltaic detector) 등]. 검출기(123)는 집광된 광을 집광된 광의 스펙트럼 강도를 지시하는 전기 신호(125)로 변환한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 비한정적인 예로서, 집광된 광의 빔(117)은 2개의 별개의 파장을 포함한다. 회절 격자(122)가 검출기(123)의 표면 상에 투영된 광의 2개의 상이한 파장 사이의 공간 분리를 유발한다. 이 방식으로, 특정 파장을 갖는 측정 스폿(116)으로부터 집광된 광은 스폿(124A) 위의 검출기(123) 상에 투영되고, 다른 상이한 파장을 갖는 측정 스폿(116)으로부터 집광된 광은 스폿(124B) 위의 검출기(123) 상에 투영된다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 조명광의 빔(114)은 경사각에서 웨이퍼(115)의 표면에 제공된다. 일반적으로, 조명광은 임의의 경사각 또는 다수의 경사각에서 웨이퍼(115)의 표면에 제공될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 조명광량이 경사 조명에 부가하여 수직 입사로(즉, 표면 법선과 정렬됨) 표면에 제공된다.
다른 양태에서, 조명광량은 적어도 500 나노미터에 걸쳐 있는 파장의 범위를 포함하는 광대역 조명광이다. 일 예에서, 광대역 조명광은 250 나노미터 미만의 파장 및 750 나노미터 초과의 파장을 포함한다. 일반적으로, 광대역 조명광은 150 나노미터 내지 2,500 나노미터의 파장을 포함한다.
몇몇 예에서, 웨이퍼(115)의 표면 상에 투영된 조명광량(114)의 빔 크기는 시편의 표면 상에서 측정되는 측정 타겟의 크기보다 작다. 예시적인 빔 성형 기술이 왕(Wang) 등의 미국 특허 출원 공개 제2013/0114085호에 상세히 설명되어 있는 데, 이 미국 출원 공개의 내용은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, Z축은 웨이퍼(115)의 표면에 수직으로 배향된다. X축 및 Y축은 웨이퍼(115)의 표면과 동일 평면에 있고, 따라서 Z축에 수직이다. 조명광의 빔(114)의 주광선(126) 및 집광된 광의 빔(117)의 주광선(127)은 입사 평면을 형성한다. X축은 입사 평면과 정렬되고, Y축은 입사 평면에 직교한다. 이 방식으로, 입사 평면은 XZ 평면에 놓인다. 조명광의 빔(114)은 Z축에 대해 입사각(α)에서 웨이퍼(115)의 표면 상에 입사되고, 입사 평면 내에 놓인다.
도 1에 도시되어 있는 계측 시스템(10)에 관련하여 설명된 바와 같이, 경사각에서 시편의 표면 상의 조명광의 빔의 기하학적 투영은 입사 평면과 정렬된 방향에서 조명빔 단면의 신장을 야기한다. 비한정적인 예로서, 웨이퍼 표면 상에 투영된 조명광의 원형빔은 타원형 형상인 조명 영역을 야기한다. 따라서, 일반적으로, 표면의 경사진 조명은 조명 단면에 대해 신장되어 있는 투영된 조명 영역을 야기하고, 신장의 방향은 입사 평면과 정렬된다. 더욱이, 신장의 크기는 입사각이 증가함에 따라 증가한다. 더 구체적으로, 빔 형상은 입사 평면의 방향에서 입사각의 코사인에 반비례한다. 회절 및 수차 효과의 부재시에, 투영된 조명광은 조명의 평면에 수직인 방향에서(예를 들어, Y방향) 왜곡되지 않고 유지된다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 측정 스폿(116)은 파장 분산 방식으로 검출기(123)의 표면 상에 투영된다. 계측 시스템(100)은 측정 스폿(116)의 신장된 방향의 투영부가 검출기(123)의 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 구성된다. 도 5에 도시되어 있는 X'축은 검출기(123) 상의 측정 스폿(116)의 신장된 방향(즉, X축)의 투영부를 표현한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, X'축은 검출기(123)의 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향된다.
도 5에 도시되어 있는 실시예에서, 분광계 슬릿을 제외한 계측 시스템(100)의 모든 분광계 구성요소는 도 1에 도시되어 있는 계측 시스템(10)에 비교하여 집광된 빔에 관하여 90도 회전되어 있다. 이 방식으로, 측정 스폿(116)의 신장된 방향의 투영부는 파장 분산의 방향에 수직으로 배향된다.
도 12는 다른 실시예에서, 감소된 초점 에러에 대한 민감도를 갖는 계측 시스템(300)을 도시하고 있다. 계측 시스템(300)은 도 5에 도시되어 있는 계측 시스템(100)을 참조하여 설명된 바와 같은 유사하게 도면 부호 부여된 요소를 포함한다. 게다가, 계측 시스템(300)은 90도만큼 화상을 회전시키기 위해[즉, 집광된 광의 빔(117)을 빔축을 따라 회전시킴] 집광 경로 내에 배치된 빔 회전 광학 기기(128)를 포함한다. 계측 시스템(300)은 또한, 분광계 슬릿을 제외한 계측 시스템(300)의 모든 분광계 구성요소[예를 들어, 검출기(123), 격자(122) 등]가 도 1에 도시되어 있는 계측 시스템(10)과 동일한 배향으로 유지되어 있는 점에서 계측 시스템(100)과는 상이하다. 계측 시스템(300)의 분광계 슬릿은 도 1에 도시되어 있는 계측 시스템(10)에 비교하여 집광된 빔에 관하여 90도 회전되어 있다. 이 방식으로, 측정 스폿(116)의 신장된 방향의 투영부는 파장 분산의 방향에 수직으로 배향된다.
도 6은 검출기(123)의 표면의 수직도를 도시하고 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 측정 스폿(116)의 신장된 방향의 투영부(즉, X'축)는 검출기(123)의 표면을 가로지르는 파장 분산의 방향에 수직으로 배향된다. 예로서, 스폿(124A, 124B)의 신장된 방향은 파장 분산 방향에 수직으로 배향된다. 검출기(123)의 표면 상의 파장 종속 화상[예를 들어, 스폿(124A, 124B)]은 파장 분산축을 따른 파장의 함수로서 스펙트럼, 즉 강도를 얻기 위해 파장 분산 방향에 수직인 방향에서 적분된다. CCD 검출기에 있어서, 전하는 스펙트럼에 도달하기 위해 파장 분산에 수직인 방향에서 적분된다.
검출기[예를 들어, CCD(123)]의 표면 상에 투영된 화상은 측정된 스펙트럼을 얻기 위해 각각의 파장에서 분광계 파장 분산축에 수직인 방향에서 적분된다. 각각의 파장에서 개별 스펙트럼 형상은 그 특정 파장에서 시스템의 점 확산 함수(point spread function: PSF)이다.
웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 측정 스폿이 검출기 상에 촬상될 때, 최종적인 점 확산 함수(PSF)는 종래 기술의 구성에 비교하여 파장에 훨씬 덜 종속된다. 최종적인 PSF는 화상 강도가 주어진 파장에 대해 신장된 방향에 수직인 방향에서(예를 들어, 타원의 단축을 가로질러) 상당히 변화하지 않기 때문에, 덜 최대화된다. 더욱이, 화상 강도는 신장 방향에서(예를 들어, 타원의 장축을 가로질러) 상당히 변화하지만, 신장 방향은 CCD의 전하 적분 방향과 정렬되기 때문에 편차는 적분 상쇄된다. 이 방식으로, 분광계는 PSF를 정확하게 구성하기 위해 높은 분해능에서 스펙트럼 데이터를 취득해야 할 필요가 없다. 이는 측정 시간을 감소시키고 처리량을 증가시킨다.
다른 예에서, 특정 파장에 대한 최종적인 PSF는 신장 방향이 스펙트럼 분산의 방향에 수직으로 배향될 때 입사각에 독립적이다. 신장 방향에 수직인(즉, 타원의 단축을 가로지르는) 화상 및 대응 강도 분포는 입사각에 대해 상당히 불변성이다. 따라서, 스펙트럼 분산의 방향에서 투영된 화상 및 대응 강도 분포는 입사각에 대해 상당히 불변성이다. 따라서, 계산된 PSF는 입사각에 대한 적은 종속성을 나타낸다.
다른 예에서, 최종적인 PSF는 종래 기술의 구성에 비교하여 초점 에러에 상당히 덜 민감하다. 웨이퍼 상의 측정 타겟이 초점 내외로 이동함에 따라, 웨이퍼 상의 측정 스폿의 검출된 화상은 로케이션을 시프트한다. 계측 시스템(10)의 설명 및 도 3에 유사하게, 웨이퍼(115)가 초점 내에 있을 때, 조명광의 빔(114)은 로케이션(A)에서 웨이퍼를 조명한다. 집광된 광의 빔(117)은 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 파장 분산되고 스폿(124A, 124B) 위의 검출기(123) 상에 촬상된다. 웨이퍼(115)가 Z 방향에서 상향으로 이동하고 0을 초과하는 양만큼(ΔZ) 디포커싱됨에 따라, 조명광의 빔(114)은 로케이션(C)에서 웨이퍼를 조명한다. 집광된 광의 빔(117')은 파장 분산되고 스폿(124A', 124B') 위의 검출기(123) 상에 촬상된다. 이 파장 분산 방향에 수직인 화상 로케이션의 시프트는 파장 대 화소 맵핑이 불변 유지됨에 따라 초점 에러에 의해 유도된 스펙트럼 측정 에러를 최소화한다. 웨이퍼(115)가 Z 방향에서 하향으로 이동하고 0 미만인 양만큼(ΔZ) 디포커싱됨에 따라, 조명광의 빔(114)은 로케이션(B)에서 웨이퍼를 조명한다. 집광된 광의 빔(117")은 파장 분산되고 스폿(124A", 124B") 위의 검출기(123) 상에 촬상된다. 재차, 이 파장 분산 방향에 수직인 화상 로케이션의 시프트는 초점 에러에 의해 유도된 스펙트럼 측정 에러를 최소화한다.
이 구성에서, 초점 에러는 파장 분산축에 수직인 방향에서 검출기 상에 화상을 시프트한다. 계산된 스펙트럼은 분광계 분산축에 수직으로 화상을 적분함으로써 얻어지기 때문에, 초점 에러 유도된 화상 시프트는 적분 상쇄되고 실질적인 스펙트럼 측정 에러를 유도하지 않는다. 이 감소된 초점 에러에 대한 민감도는 원자선 방출에 기초하여 초점 에러를 추적하고 보정할 필요성을 제거한다. 이 방식으로, 고휘도 레이저 구동 광원(LDLS)과 같은 광대역 광원이 완화된 초점 위치설정 요구를 갖고 시스템(100)과 같은 분광 계측 시스템에서 광원으로서 채용될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 분광계에 의해 투영된 PSF는 입사 평면(즉, XZ 평면)에 수직인 광의 분포에 의해 주로 결정된다. 이 이유로, PSF는 경사 입사각에 독립적이다. 따라서, 파장에 대한 PSF의 종속성은 실질적으로 도 1을 참조하여 설명된 구성과 같은 전통적인 구성보다 낮다.
AOI 방향에서 화상이 검출기 상의 파장 분산 방향에 수직일 때, 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 검출기 상의 PSF는 입사 평면에 수직인 방향에서 기하학적 스폿 크기에 의해 제한된다.
다른 추가의 양태에서, 입사 평면에 수직인 방향에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 조명 시야 조리개의 치수는 피측정 타겟의 성질에 기초하여 최종적인 측정 정확도 및 속도를 최적화하도록 조정된다.
입사 평면에 수직인 방향에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 조명 시야 조리개는 각각의 측정 용례에 대해 파장에 덜 민감한 플랫탑 프로파일을 성취하기 위해 PSF를 성형하도록 조정된다. 게다가, 스펙트럼 분해능은 플랫탑 프로파일에 기초하여 측정 정확도 및 속도의 최적화를 성취하도록 조정된다.
몇몇 예에서, 예를 들어 샘플이 매우 두꺼운 필름이거나 격자 구조이면, 경사 평면에 수직인 방향에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 조명 시야 조리개는 스펙트럼 분해능의 증가를 성취하기 위해 시야 크기를 감소시키도록 조정된다. 몇몇 예에서, 예를 들어 샘플이 얇은 필름이면, 경사 평면에 수직인 방향에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 조명 시야 조리개는 스펙트럼 분해능을 손실하지 않고 단축된 측정 시간을 성취하기 위해 시야 크기를 증가시키도록 조정된다.
도 7은 검출기(123) 상에 투영된 스폿(124A, 124B)을 도시하고 있다. 본 예에서, 도 5에 도시되어 있는 조명 시야 조리개(112)는 입사 평면에 수직인 방향(즉, Y 방향)에서 웨이퍼 평면 상에 투영된 시야 크기를 감소시키도록 조정된다. 이는 이어서 파장 분산 방향과 정렬된 방향에서 감소된 시야 크기를 갖고 검출기(123) 상에 투영된 스폿(124A, 124B)을 야기한다.
도 5에 도시되어 있는 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(130)은 CCD(123)에 의해 검출된 스펙트럼 응답을 지시하는 신호(125)를 수신하도록 구성된다. 컴퓨팅 시스템(130)은 또한 프로그램 가능 조명 시야 조리개(112)에 통신되는 제어 신호(126)를 결정하도록 구성된다. 프로그램 가능 조명 시야 조리개(112)는 제어 신호(126)를 수신하고 원하는 조명 시야 크기를 성취하기 위해 조명 구경(aperture)의 크기를 조정한다.
몇몇 예에서, 조명 시야 조리개는 전술된 바와 같이 측정 정확도 및 속도를 최적화하도록 조정된다. 다른 예에서, 조명 시야 조리개는 분광계 슬릿에 의한 화상 클리핑(image clipping) 및 측정 결과의 대응 열화를 방지하도록 조정된다. 이 방식으로, 조명 시야 크기는 측정 타겟의 화상이 분광계 슬릿을 언더필(underfill)하도록 조정된다. 일 예에서, 조명 시야 조리개는 조명 광학 기기의 편광기 슬릿의 투영부가 계측 시스템의 분광계 슬릿을 언더필하도록 조정된다.
웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 측정 스폿이 검출기 상에 촬상될 때, 측정 결과는 초점 에러에 훨씬 더 민감하다. 도 8은 도 1을 참조하여 설명되어 있는 시스템에 대한 도 5를 참조하여 설명되어 있는 시스템에 대한 감소된 초점 에러에 대한 민감도를 지시하고 있는 시뮬레이션 결과를 예시하고 있는 플롯(150)을 도시하고 있다. 플롯(150)은 다수의 상이한 시나리오에 대해 초점 에러에 의해 유도된 분광계 신호(β)의 변화를 도시하고 있다. 분광계 신호의 변화(δβ)는 타겟 로케이션이 초점 외에 있을 때 측정된 분광계 신호와 타겟이 공칭 초점에 위치되어 있을 때 측정된 분광계 신호 사이의 차이이다. 플롯라인(151, 152)은 도 1을 참조하여 설명된 것과 같은 통상의 계측 시스템에 대한 a+1 마이크로미터 초점 에러 및 a-1 마이크로미터 초점 에러 각각을 갖고 500 나노미터 초과로 걸쳐 있는 파장의 범위에 대한 δβ의 값을 지시하고 있다. 플롯라인(153, 154)은 도 5를 참조하여 설명된 것과 같은 신규한 계측 시스템에 대한 a+1 마이크로미터 초점 에러 및 a-1 마이크로미터 초점 에러 각각을 갖는 파장의 범위에 대한 δβ의 값을 지시하고 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 측정 스폿이 검출기 상에 촬상될 때 측정 결과는 초점 에러에 대해 훨씬 덜 민감하다.
도 9는 수직 NAND(VNAND) 구조의 일련의 30회의 반복된 측정에 대한 500 나노미터 초과에 걸쳐 있는 파장의 범위에 걸친 분광 파라미터(β)의 값의 플롯(160)을 도시하고 있다. 도 9에 도시되어 있는 데이터는 도 1을 참조하여 설명된 시스템과 같은 전통적인 광대역 분광 타원계측기 시스템에 의해 발생되었다.
도 10은 동일한 수직 NAND(VNAND) 구조의 일련의 30회의 반복된 측정에 대한 500 나노미터 초과에 걸쳐 있는 파장의 범위에 걸친 분광 파라미터(β)의 값의 플롯(170)을 도시하고 있다. 도 10에 도시되어 있는 데이터는 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 검출기 상에 측정 스폿을 촬상하는 광대역 분광 타원계측기 시스템에 의해 발생되었다. 이러한 시스템은 도 5를 참조하여 설명된다. 도 9 및 도 10의 결과를 비교하면, 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 검출기 상에 측정 스폿을 촬상하는 것은 주로 감소된 초점 에러에 대한 민감도에 기인하여 시스템 반복성의 상당한 향상을 야기한다는 것이 명백하다.
도 11은 적어도 하나의 신규한 양태에서 분광 측정을 수행하는 방법(200)을 도시하고 있다. 방법(200)은 본 발명의 도 5에 도시되어 있는 계측 시스템(100)과 같은 계측 시스템에 의한 구현을 위해 적합하다. 일 양태에서, 방법(200)의 데이터 프로세싱 블록은 컴퓨팅 시스템(130) 또는 임의의 다른 범용 컴퓨팅 시스템의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행된 미리 프로그램된 알고리즘을 거쳐 수행될 수도 있는 것이 인식된다. 계측 시스템(100)의 특정 구조적 양태는 한정을 표현하는 것은 아니고, 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 한다는 것이 본 명세서에서 인식된다.
블록 201에서, 조명 소스로부터의 광대역 조명광량이 입사 평면 내에서 하나 이상의 입사각에서 피측정 시편의 표면 상의 측정 스폿 상에 투영된다.
블록 202에서, 시편의 표면의 측정 스폿으로부터의 집광된 광량은 시편 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 2차원 검출기의 표면에 촬상된다.
블록 203에서, 조명광량에 대한 시편의 응답을 지시하는 복수의 출력 신호가 발생된다. 출력 신호는 적어도 부분적으로는 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직인 방향에서 복수의 화소에 걸쳐 전하를 적분함으로써 발생된다.
다른 양태에서, 시편의 구조적 파라미터의 추정치는 복수의 출력 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 임의의 수직 입사 또는 경사 입사 광대역 광학 계측 시스템은, 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 측정 스폿이 검출기의 표면 상에 촬상되도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 분광계 분산축은 초점 에러를 향한 시스템 민감도를 감소시키도록 웨이퍼 초점축(예를 들어, 도 5의 Z축)에 직교하여 배향된다.
본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수도 있는 예시적인 측정 기술은 뮐러 매트릭스 타원계측법(Mueller matrix ellipsometry), 회전 편광기 SE, 회전 편광기, 회전 보상기 SE, 회전 보상기를 포함하는 분광 타원계측법(spectroscopic ellipsometry: SE), 편광 SR, 미편광 SR을 포함하는 분광 반사측정법(spectroscopic reflectometry: SR), 분관 산란측정법, 산란측정법 오버레이, 빔 프로파일 반사측정법, 각도-분해 및 편광-분해된 빔 프로파일 타원계측법, 단일 또는 다중 이산 파장 타원계측법, X선 반사율(x-ray reflectivity: XRR), X선 형광(x-ray fluorescence: XRF), 스침각 X선 형광(grazing incidence x-ray fluorescence: GIXRF), X선 타원계측법 등을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 다중 파장을 갖는 조명을 포함하는 임의의 계측 기술이 개별적으로 또는 임의의 조합으로 고려될 수도 있다. 예를 들어, 화상 기반 계측 기술을 포함하는, 반도체 구조체의 특성화에 적용 가능한 임의의 SR 또는 SE 기술이 개별적으로 또는 임의의 조합으로 고려될 수도 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 본 명세서에 설명된 방법에 따라 수집된 분광 측정 데이터에 기초하여 실제 디바이스 구조의 측정을 수행하도록 채용된 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(130)을 포함한다. 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(130)은 분광계[예를 들어, 분광계(123)]에 통신적으로 결합될 수도 있다. 일 양태에서, 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(130)은 시편(115)의 구조의 측정과 연계된 측정 데이터를 수신하도록 구성된다.
본 개시내용 전체에 걸쳐 설명된 하나 이상의 단계는 단일 컴퓨터 시스템(130) 또는 대안적으로 다중 컴퓨터 시스템(130)에 의해 수행될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 더욱이, 분광 타원계측기(123)와 같은 시스템(100)의 상이한 서브시스템은 본 명세서에 설명된 단계의 적어도 일부를 수행하기 위해 적합한 컴퓨터 시스템을 포함할 수도 있다. 따라서, 전술된 설명은 본 발명에 대한 한정으로서 해석되어서는 안되고 단지 예시로서 해석되어야 한다.
게다가, 컴퓨터 시스템(130)은 당 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 분광계(123)에 통신적으로 결합될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(130)은 분광계(123)와 연계된 컴퓨팅 시스템에 결합될 수도 있다. 다른 예에서, 분광계(123)는 컴퓨터 시스템(130)에 결합된 단일의 컴퓨터 시스템에 의해 직접 제어될 수도 있다.
계측 시스템(100)의 컴퓨터 시스템(130)은 유선부 및/또는 무선부를 포함할 수도 있는 전송 매체에 의해 시스템의 서브시스템[예를 들어, 분광계(123) 등]으로부터 데이터 또는 정보를 수신하고 그리고/또는 취득하도록 구성될 수도 있다. 이 방식으로, 전송 매체는 컴퓨터 시스템(130)과 시스템(100)의 다른 서브시스템 사이의 데이터 링크로서 기능할 수도 있다.
계측 시스템(100)의 컴퓨터 시스템(130)은 유선부 및/또는 무선부를 포함할 수도 있는 전송 매체에 의해 다른 시스템으로부터 데이터 또는 정보(예를 들어, 측정 결과, 모델링 입력, 모델링 결과, 기준 측정 결과 등)를 수신하고 그리고/또는 취득하도록 구성될 수도 있다. 이 방식으로, 전송 매체는 컴퓨터 시스템(130)과 다른 시스템[예를 들어, 메모리 온보드 계측 시스템(100), 외장 메모리 또는 다른 외부 시스템] 사이의 데이터 링크로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(130)은 저장 매체[즉, 메모리(132) 또는 외장 메모리]로부터 데이터 링크를 거쳐 측정 데이터를 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 분광계(123)를 사용하여 얻어진 스펙트럼 결과는 반영구 메모리 디바이스[예를 들어, 메모리(132) 또는 외장 메모리] 내에 저장될 수도 있다. 이와 관련하여, 스펙트럼 결과는 온보드 메모리 시스템으로부터 또는 외장 메모리 시스템으로부터 가져오기될(imported) 수도 있다. 더욱이, 컴퓨터 시스템(130)은 전송 매체를 거쳐 다른 시스템에 데이터를 송신할 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(130)에 의해 결정된 측정 모델 또는 실제 디바이스 파라미터값이 통신되어 외장 메모리 내에 저장될 수도 있다. 이와 관련하여, 측정 결과는 다른 시스템에 내보내기될(exported) 수도 있다.
컴퓨팅 시스템(130)은 퍼스널 컴퓨터 시스템, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 당 기술 분야에 공지된 임의의 다른 디바이스를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 용어 "컴퓨팅 시스템"은 메모리 매체로부터 명령을 실행하는 하나 이상의 프로세서를 갖는 임의의 디바이스를 포함하는 것으로 광범위하게 정의될 수도 있다.
본 명세서에 설명된 것들과 같은 방법을 구현하는 프로그램 명령(134)은 와이어, 케이블 또는 무선 전송 링크와 같은 전송 매체를 거쳐 전송될 수도 있다. 예를 들어, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 메모리(132) 내에 저장된 프로그램 명령(134)은 버스(133)를 거쳐 프로세서(131)에 전송된다. 프로그램 명령(134)은 컴퓨터 판독 가능 매체[예를 들어, 메모리(132)] 내에 저장된다. 예시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 또는 자기 테이프를 포함한다.
몇몇 예에서, 측정 모델은 미국 캘리포니아주 밀피타스 소재의 KLA-Tencor Corporation으로부터 입수 가능한 SpectraShape® 광학 임계 치수 계측 시스템의 요소로서 구현된다. 이 방식으로, 모델이 생성되고 스펙트럼이 시스템에 의해 수집된 직후에 사용 준비가 된다.
몇몇 다른 예에서, 측정 모델은 예를 들어, 미국 캘리포니아주 밀피타스 소재의 KLA-Tencor Corporation으로부터 입수 가능한 AcuShape® 소프트웨어를 구현하는 컴퓨팅 시스템에 의해 오프라인으로 구현된다. 최종적인 훈련된 모델은 측정을 수행하는 계측 시스템에 의해 액세스 가능한 AcuShape® 라이브러리의 요소로서 구체화될 수도 있다.
또 다른 양태에서, 본 명세서에 설명된 측정 모델 결과는 프로세스 도구(예를 들어, 리소그래피 도구, 에칭 도구, 증착 도구 등)에 능동 피드백을 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 측정 방법에 기초하여 결정된 측정된 파라미터의 값은 원하는 출력을 성취하기 위해 리소그래피 시스템을 조정하도록 리소그래피 도구에 통신될 수 있다. 유사한 방식으로, 에칭 파라미터(예를 들어, 에칭 시간, 확산율 등) 또는 증착 파라미터(예를 들어, 시간, 농도 등)가 에칭 도구 또는 증착 도구 각각에 능동 피드백을 제공하도록 측정 모델 내에 포함될 수도 있다. 몇몇 예에서, 측정 디바이스 파라미터값 및 훈련된 측정 모델에 기초하여 결정된 파라미터를 프로세싱하기 위한 보정이 리소그래피 도구, 에칭 도구, 또는 증착 도구에 통신될 수도 있다.
본 명세서에 설명될 때, 용어 "임계 치수"는 구조체의 임의의 임계 치수(예를 들어, 하부 임계 치수, 중간 임계 치수, 상부 임계 치수, 측벽각, 격자 높이 등), 임의의 2개 이상의 구조체 사이의 임계 치수(예를 들어, 2개의 구조체 사이의 거리), 및 2개 이상의 구조체 사이의 변위(예를 들어, 위에 놓인 격자 구조체 사이의 오버레이 변위 등)를 포함한다. 구조체는 3차원 구조체, 패터닝된 구조체, 오버레이 구조체 등을 포함할 수도 있다.
본 명세서에 설명될 때, 용어 "임계 치수 적용" 또는 "임계 치수 측정 적용"은 임의의 임계 치수 측정을 포함한다.
본 명세서에 설명될 때, 용어 "계측 시스템"은 임계 치수 계측, 오버레이 계측, 초점/선량 계측, 및 조성 계측과 같은 측정 용례를 포함하여, 임의의 양태에서 시편을 특성화하기 위해 적어도 부분적으로 채용되는 임의의 시스템을 포함한다. 그러나, 이러한 용어는 본 명세서에 설명된 바와 같은 용어 "계측 시스템"의 범주를 한정하는 것은 아니다. 게다가, 계측 시스템(100)은 패터닝된 웨이퍼 및/또는 비패터닝된 웨이퍼의 측정을 위해 구성될 수도 있다. 계측 시스템은 LED 검사 도구, 에지 검사 도구, 이면 검사 도구, 매크로 검사 도구, 또는 멀티-모드 검사 도구(하나 이상의 플랫폼으로부터 데이터를 동시에 수반함), 및 임계 치수 데이터에 기초하여 시스템 파라미터의 캘리브레이션으로부터 이익을 얻는 임의의 다른 계측 또는 검사 도구로서 구성될 수도 있다.
다양한 실시예가 시편을 가공하기 위해 사용될 수도 있는 반도체 가공 시스템(예를 들어, 검사 시스템 또는 리소그래피 시스템)을 위해 본 명세서에 설명되어 있다. 용어 "시편"은 웨이퍼, 레티클, 또는 당 기술 분야에 공지된 수단에 의해 가공될(예를 들어, 인쇄되거나 또는 결함이 검사됨) 수도 있는 임의의 다른 샘플을 칭하는 데 사용된다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "웨이퍼"는 일반적으로 반도체 또는 비-반도체 재료로 형성된 기판을 칭한다. 예는 단결정질 실리콘, 갈륨 비소, 및 인듐 포스파이드를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 기판은 반도체 제조 설비에서 통상적으로 발견되고 그리고/또는 가공될 수도 있다. 몇몇 경우에, 웨이퍼는 단지 기판(즉, 베어 웨이퍼)만을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 웨이퍼는 기판 상에 형성된 상이한 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 층은 "패터닝" 또는 "비패터닝"될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 반복 가능한 패턴 특징부를 갖는 복수의 다이를 포함할 수도 있다.
"레티클"은 레티클 제조 프로세스의 임의의 단계에서의 레티클, 또는 반도체 제조 설비에 사용을 위해 릴리즈될(released) 수도 있거나 릴리즈되지 않을 수도 있는 완성된 레티클일 수도 있다. 레티클 또는 "마스크"는 일반적으로 그 위에 형성된 실질적으로 불투명 구역을 갖고 패턴으로 구성된 실질적으로 투명한 기판으로서 정의된다. 기판은 예를 들어, 비정질 SiO2와 같은 유리 재료를 포함할 수도 있다. 레티클은 레티클 상의 패턴이 레지스트에 전사될 수도 있도록 리소그래피 프로세스의 노광 단계 중에 레지스터 커버된 웨이퍼 위에 배치될 수도 있다.
웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 층은 패터닝 또는 비패터닝될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 반복 가능한 패턴 특징부를 각각 갖는 복수의 다이를 포함할 수도 있다. 이러한 재료의 층의 형성 및 가공은 궁극적으로 완성된 디바이스를 야기할 수도 있다. 다수의 상이한 유형의 디바이스가 웨이퍼 상에 형성될 수도 있고, 용어 웨이퍼는 본 명세서에 사용될 때 당 기술 분야에 공지된 임의의 유형의 디바이스가 그 위에서 제조되고 있는 웨이퍼를 포함하도록 의도된다.
하나 이상의 예시적인 실시예에서, 설명된 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어에서 구현되면, 기능은 컴퓨터 판독 가능 매체 상의 하나 이상의 명령 또는 코드 상에 저장되거나 이 명령 또는 코드를 거쳐 전송될 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 하나의 장소로부터 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체의 모두를 포함한다. 저장 매체는 범용 또는 특수 용도 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수도 있다. 예로서, 비한정적으로, 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 장치, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 전달하거나 저장하는 데 사용될 수 있고 범용 또는 특수 용도 컴퓨터, 또는 범용 또는 특수 용도 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속은 컴퓨터 판독 가능 매체라 적절하게 명명된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광파이버 케이블, 연선(twisted pair), 디지털 가입자 라인(digital subscriber line: DSL), 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 사용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 전송되면, 동축 케이블, 광파이버 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술이 매체의 정의에 포함된다. 원반(disk) 및 디스크(disc)는 본 명세서에 사용될 때, 콤팩트 디스크(compact disc: CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크(digital versatile disc: DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하고, 원반은 일반적으로 데이터를 자기식으로 재현하고, 반면에 디스크는 데이터를 레이저로 광학식으로 재현한다. 상기의 조합이 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범주 내에 포함되어야 한다.
특정의 특유한 실시예가 설명의 목적으로 전술되었지만, 본 특허 문서의 교시는 일반적인 적용 가능성을 갖고, 전술된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라, 설명된 실시예의 다양한 특징의 다양한 수정, 적응, 및 조합이 청구범위에 설명된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 실시될 수도 있다.
100: 계측 시스템 111: 조명 동공
112: 조명 시야 조리개 113: 조명 광학 기기
114: 빔 115: 웨이퍼
116: 측정 스폿 117: 집광된 광의 빔
118: 집광 광학 기기 119: 집광 시야 조리개
120: 집광 동공 121: 분광계 슬릿
122: 회절 격자 123: 검출기

Claims (20)

  1. 계측 시스템에 있어서,
    조명광량을 발생하도록 구성된 조명 소스;
    입사 평면 내에서 하나 이상의 입사각에서 피측정 시편의 표면 상의 측정 스폿으로 상기 조명 소스로부터 상기 조명광량을 지향하도록 구성된 조명 광학 기기 서브시스템;
    입사광에 민감한 평면형 2차원 표면을 갖는 검출기로서, 상기 검출기는 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직인 방향에서 복수의 화소에 걸쳐 전하를 적분함으로써 상기 조명광량에 대한 상기 시편의 응답을 나타내는 복수의 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 것인, 상기 검출기; 및
    상기 시편의 표면 상에 상기 측정 스폿으로부터의 집광된 광량을 집광하고 상기 검출기의 표면에 상기 집광된 광량을 지향하도록 구성된 집광 광학 기기 서브시스템으로서, 상기 집광 광학 기기 서브시스템은 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 상기 검출기 표면 상의 상기 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 상기 검출기의 표면 상에 상기 측정 스폿을 촬상하는 것인, 상기 집광 광학 기기 서브시스템
    을 포함하는, 계측 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조명광량은 적어도 500 나노미터에 걸쳐 있는 파장의 범위를 포함하는 광대역 조명광인 것인, 계측 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조명광량의 적어도 일부는 수직 입사각에서 상기 시편에 제공되는 것인, 계측 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조명광량의 적어도 일부는 경사 입사각에서 상기 시편에 제공되는 것인, 계측 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 계측 시스템은 분광 타원계측기 및 분광 반사측정기 중 임의의 하나 이상으로서 구성되는 것인, 계측 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조명 광학 기기 서브시스템의 편광기 슬릿의 투영부는 상기 계측 시스템의 분광계 슬릿을 언더필(underfill)하는 것인, 계측 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조명 소스는 레이저 구동 광원인 것인, 계측 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조명 광학 기기 서브시스템은 입사 평면에 직교하는 방향에서 상기 시편 상에 투영된 조명 시야를 제한하도록 구성된 프로그램 가능한 조명 시야 조리개를 포함하는 것인, 계측 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향을 따라 원하는 점 확산 함수를 성취하기 위해 조명 시야 조리개의 상태를 변경하도록 상기 프로그램 가능한 조명 시야 조리개에 명령 신호를 전송하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 계측 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 시편의 표면 상에 투영된 상기 조명광량의 빔 크기는 상기 시편의 표면 상에서 측정되는 측정 타겟의 크기보다 작은 것인, 계측 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 검출기는 하전 결합 소자(charge coupled device: CCD) 검출기인 것인, 계측 시스템.
  12. 장치에 있어서,
    입사 평면 내에서 하나 이상의 입사각에서 피측정 시편의 표면 상의 측정 스폿으로 조명 소스로부터 광대역 조명광량을 지향하도록 구성된 조명 시스템;
    입사광에 민감한 평면형 2차원 표면을 갖는 분광 검출기로서, 상기 분광 검출기는 상기 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직인 방향에서 복수의 화소에 걸쳐 전하를 적분함으로써 복수의 출력 신호를 발생하도록 구성되는 것인, 상기 분광 검출기; 및
    상기 시편의 표면 상에 상기 측정 스폿으로부터의 집광된 광량을 집광하고 상기 분광 검출기의 표면에 상기 집광된 광량을 지향하도록 구성된 집광 광학 기기 서브시스템으로서, 상기 집광 광학 기기 서브시스템은 웨이퍼 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 상기 분광 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 상기 분광 검출기의 표면 상에 상기 측정 스폿을 촬상하는 것인, 상기 집광 광학 기기 서브시스템
    을 포함하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 조명 시스템은 입사 평면에 직교하는 방향에서 상기 시편 상에 투영된 조명 시야를 제한하도록 구성된 프로그램 가능한 조명 시야 조리개를 포함하는 것인, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향을 따라 원하는 점 확산 함수를 성취하기 위해 조명 시야 조리개의 상태를 변경하도록 상기 프로그램 가능한 조명 시야 조리개에 명령 신호를 전송하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 장치.
  15. 방법에 있어서,
    입사 평면 내에서 하나 이상의 입사각에서 피측정 시편의 표면 상의 측정 스폿에 조명 소스로부터의 광대역 조명광량을 투영하는 단계;
    상기 시편의 표면 상의 입사 평면과 정렬된 방향이 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직으로 배향되도록 2차원 검출기의 표면에 상기 시편의 표면 상의 측정 스폿으로부터의 집광된 광량을 촬상하는 단계; 및
    상기 조명광량에 대한 상기 시편의 응답을 나타내는 복수의 출력 신호를 발생시키는 단계로서, 상기 복수의 출력 신호의 발생은 상기 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향에 수직인 방향에서 복수의 화소에 걸쳐 전하를 적분하는 것을 포함하는 것인, 상기 복수의 출력 신호를 발생시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 복수의 출력 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 구조적 파라미터의 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 광대역 조명광량은 적어도 500 나노미터에 걸쳐 있는 파장의 범위를 포함하는 것인, 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 입사각 중 적어도 하나는 경사 입사각인 것인, 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 입사 평면에 직교하는 방향에서 상기 시편의 표면 상에 투영된 조명 시야의 정도를 제한하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 조명 시야의 정도를 제한하는 단계는, 상기 검출기 표면 상의 파장 분산의 방향을 따라 원하는 점 확산 함수를 성취하기 위해 조명 시야 조리개의 상태를 변경하도록 프로그램 가능한 조명 시야 조리개에 명령 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
KR1020177026925A 2015-02-22 2016-02-10 감소된 초점 에러 민감도를 갖는 광학 계측 KR102296806B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562119243P 2015-02-22 2015-02-22
US62/119,243 2015-02-22
US14/833,370 US9970863B2 (en) 2015-02-22 2015-08-24 Optical metrology with reduced focus error sensitivity
US14/833,370 2015-08-24
PCT/US2016/017399 WO2016133765A1 (en) 2015-02-22 2016-02-10 Optical metrology with reduced focus error sensitivity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170118919A KR20170118919A (ko) 2017-10-25
KR102296806B1 true KR102296806B1 (ko) 2021-08-31

Family

ID=56689439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177026925A KR102296806B1 (ko) 2015-02-22 2016-02-10 감소된 초점 에러 민감도를 갖는 광학 계측

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9970863B2 (ko)
JP (1) JP6758309B2 (ko)
KR (1) KR102296806B1 (ko)
CN (1) CN107250766B (ko)
DE (1) DE112016000853T5 (ko)
IL (1) IL253670A0 (ko)
SG (1) SG11201706232UA (ko)
TW (1) TWI673487B (ko)
WO (1) WO2016133765A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9921152B2 (en) * 2016-01-15 2018-03-20 Kla-Tencor Corporation Systems and methods for extended infrared spectroscopic ellipsometry
US10215693B2 (en) * 2016-09-29 2019-02-26 Kla-Tencor Corporation Infrared spectroscopic reflectometer for measurement of high aspect ratio structures
EP3470924A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-17 ASML Netherlands B.V. Method of optimizing the position and/or size of a measurement illumination spot relative to a target on a substrate, and associated apparatus
DE102018119171A1 (de) * 2018-08-07 2020-02-13 Wavelabs Solar Metrology Systems Gmbh Optoelektronisches Solarzellen-Testsystem für eine inline-Solarzellen-Produktionsanlage und Verfahren zum Optimieren der inline-Produktion von Solarzellen unter Einsatz eines solchen optoelektronischen Solarzellen-Testsystems
IL263106B2 (en) 2018-11-19 2023-02-01 Nova Ltd Integrated measurement system
US11060982B2 (en) * 2019-03-17 2021-07-13 Kla Corporation Multi-dimensional model of optical dispersion
US11385167B2 (en) * 2019-10-01 2022-07-12 Onto Innovation Inc. Beamsplitter based ellipsometer focusing system
CN114660048B (zh) * 2022-05-18 2022-08-19 合肥金星智控科技股份有限公司 预测数值校正方法、光谱设备、计算机设备和存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100296096A1 (en) 2007-05-23 2010-11-25 Horvath Zoltan Gyoergy Imaging optical inspection device with a pinhole camera
US20120268744A1 (en) 2007-07-27 2012-10-25 Rudolph Technologies Multiple measurement techniques including focused beam scatterometry for characterization of samples
US20130114085A1 (en) 2011-10-27 2013-05-09 Kla-Tencor Corporation Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL96483A (en) * 1990-11-27 1995-07-31 Orbotech Ltd Optical inspection method and apparatus
US5608526A (en) 1995-01-19 1997-03-04 Tencor Instruments Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system
US6734967B1 (en) 1995-01-19 2004-05-11 Kla-Tencor Technologies Corporation Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system
US5859424A (en) 1997-04-08 1999-01-12 Kla-Tencor Corporation Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications
US6483580B1 (en) * 1998-03-06 2002-11-19 Kla-Tencor Technologies Corporation Spectroscopic scatterometer system
US6429943B1 (en) 2000-03-29 2002-08-06 Therma-Wave, Inc. Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements
US6829049B1 (en) * 2000-05-15 2004-12-07 Therma-Wave, Inc. Small spot spectroscopic ellipsometer with refractive focusing
US7099081B2 (en) 2000-08-18 2006-08-29 Tokyo Electron Limited Small-spot spectrometry instrument with reduced polarization and multiple-element depolarizer therefor
US7196782B2 (en) 2000-09-20 2007-03-27 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a thin film characteristic and an electrical property of a specimen
US6895075B2 (en) 2003-02-12 2005-05-17 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. X-ray reflectometry with small-angle scattering measurement
US7006221B2 (en) * 2001-07-13 2006-02-28 Rudolph Technologies, Inc. Metrology system with spectroscopic ellipsometer and photoacoustic measurements
US7061614B2 (en) * 2001-10-16 2006-06-13 Therma-Wave, Inc. Measurement system with separate optimized beam paths
JP4938219B2 (ja) 2001-12-19 2012-05-23 ケーエルエー−テンカー コーポレイション 光学分光システムを使用するパラメトリック・プロフィーリング
US7050162B2 (en) 2002-01-16 2006-05-23 Therma-Wave, Inc. Optical metrology tool having improved contrast
US6816570B2 (en) 2002-03-07 2004-11-09 Kla-Tencor Corporation Multi-technique thin film analysis tool
US6775015B2 (en) * 2002-06-18 2004-08-10 Timbre Technologies, Inc. Optical metrology of single features
US20040207836A1 (en) 2002-09-27 2004-10-21 Rajeshwar Chhibber High dynamic range optical inspection system and method
US6891158B2 (en) * 2002-12-27 2005-05-10 Revera Incorporated Nondestructive characterization of thin films based on acquired spectrum
US9386241B2 (en) * 2003-07-02 2016-07-05 Verity Instruments, Inc. Apparatus and method for enhancing dynamic range of charge coupled device-based spectrograph
US7478019B2 (en) 2005-01-26 2009-01-13 Kla-Tencor Corporation Multiple tool and structure analysis
US7567351B2 (en) 2006-02-02 2009-07-28 Kla-Tencor Corporation High resolution monitoring of CD variations
TWI428559B (zh) * 2006-07-21 2014-03-01 Zygo Corp 在低同調干涉下系統性效應之補償方法和系統
WO2008013909A2 (en) 2006-07-27 2008-01-31 Rudolph Technologies, Inc. Multiple measurement techniques including focused beam scatterometry for characterization of samples
NL1036123A1 (nl) 2007-11-13 2009-05-14 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
US7929667B1 (en) 2008-10-02 2011-04-19 Kla-Tencor Corporation High brightness X-ray metrology
JP2012104586A (ja) * 2010-11-09 2012-05-31 Elpida Memory Inc 半導体計測装置
US8879073B2 (en) * 2012-02-24 2014-11-04 Kla-Tencor Corporation Optical metrology using targets with field enhancement elements
US9581430B2 (en) 2012-10-19 2017-02-28 Kla-Tencor Corporation Phase characterization of targets
US9217717B2 (en) * 2012-12-17 2015-12-22 Kla-Tencor Corporation Two dimensional optical detector with multiple shift registers
US10769320B2 (en) 2012-12-18 2020-09-08 Kla-Tencor Corporation Integrated use of model-based metrology and a process model
US9291554B2 (en) 2013-02-05 2016-03-22 Kla-Tencor Corporation Method of electromagnetic modeling of finite structures and finite illumination for metrology and inspection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100296096A1 (en) 2007-05-23 2010-11-25 Horvath Zoltan Gyoergy Imaging optical inspection device with a pinhole camera
US20120268744A1 (en) 2007-07-27 2012-10-25 Rudolph Technologies Multiple measurement techniques including focused beam scatterometry for characterization of samples
US20130114085A1 (en) 2011-10-27 2013-05-09 Kla-Tencor Corporation Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System

Also Published As

Publication number Publication date
US20160245741A1 (en) 2016-08-25
TW201643405A (zh) 2016-12-16
WO2016133765A1 (en) 2016-08-25
TWI673487B (zh) 2019-10-01
IL253670A0 (en) 2017-09-28
CN107250766A (zh) 2017-10-13
SG11201706232UA (en) 2017-09-28
DE112016000853T5 (de) 2017-11-09
US9970863B2 (en) 2018-05-15
JP2018508995A (ja) 2018-03-29
CN107250766B (zh) 2020-11-06
KR20170118919A (ko) 2017-10-25
JP6758309B2 (ja) 2020-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102296806B1 (ko) 감소된 초점 에러 민감도를 갖는 광학 계측
JP7093429B2 (ja) 拡張赤外分光エリプソメトリシステム
KR102393741B1 (ko) 계측 빔 안정화를 위한 시스템들 및 방법들
TWI649628B (zh) 用於半導體目標之量測的微分方法及裝置
KR102102021B1 (ko) 초점을 결정하기 위한 방법들 및 장치
JP7181211B2 (ja) 厚膜及び高アスペクト比構造の計測方法及びシステム
US9739719B2 (en) Measurement systems having linked field and pupil signal detection
US9879977B2 (en) Apparatus and method for optical metrology with optimized system parameters
CN110603435A (zh) 利用x射线散射测量术对深层结构进行工艺监测
US9921104B2 (en) Simultaneous multi-angle spectroscopy
US20130304424A1 (en) Metrology Tool With Combined X-Ray And Optical Scatterometers
JP6857186B2 (ja) 改善されたスポットサイズ能力を有する単波長エリプソメトリー
US10831111B2 (en) Metrology method and lithographic method, lithographic cell and computer program
TW202303790A (zh) 用於結構之傾斜及疊對的量測之方法及系統

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant