KR102400376B1 - 삼차원 형상 검출 장치, 방법, 및 플라스마 처리 장치 - Google Patents

삼차원 형상 검출 장치, 방법, 및 플라스마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102400376B1
KR102400376B1 KR1020207009876A KR20207009876A KR102400376B1 KR 102400376 B1 KR102400376 B1 KR 102400376B1 KR 1020207009876 A KR1020207009876 A KR 1020207009876A KR 20207009876 A KR20207009876 A KR 20207009876A KR 102400376 B1 KR102400376 B1 KR 102400376B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
reflection intensity
spectral reflection
spectral
field
Prior art date
Application number
KR1020207009876A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210004938A (ko
Inventor
겐이치로 야마다
미츠루 나가사와
Original Assignee
주식회사 히타치하이테크
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 주식회사 히타치하이테크 filed Critical 주식회사 히타치하이테크
Publication of KR20210004938A publication Critical patent/KR20210004938A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102400376B1 publication Critical patent/KR102400376B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • 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
    • 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
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth

Abstract

분광 Scatterometry에 있어서 산란광 측정시의 시야에 복수 패턴이 포함될 경우에, 당해 시야에 있어서의 분광 반사 강도로부터 치수(삼차원 형상) 관리의 대상 외인 패턴의 영향의 제거를, 당해 치수 관리 대상 외의 패턴을 모델화하지 않고 실현한다. 대상인 샘플(103)에 광 스폿을 조사(照射)함으로써 광 스폿의 시야에 있어서의 분광 반사 강도를 측정하는 분광 반사 강도 측정부를 갖고, 측정한 분광 반사 강도에 의거하여 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 장치(100)로서, 그 외부 제어 장치(102)에, 광 스폿의 시야 내의 제1 영역에 있어서의 분광 특징값을 사전에 계산 가능한 분광 특징값 계산부와, 광 스폿의 시야 내의 제1 영역과, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 제2 영역의 면적률을 추정 가능한 면적률 추정부를 갖는다.

Description

삼차원 형상 검출 장치, 방법, 및 플라스마 처리 장치
본 발명은 반도체 제조 프로세스나 프로세스 후의 웨이퍼 등의 패턴화된 표면 형상의 측정 기술에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화가 진행됨에 따라 반도체 웨이퍼 표면의 프로세스 상황을 조사하는 중요성이 높아지고 있다. 특히, 반도체 제조의 공정에서는 나노 스케일로 가공된 회로 패턴의 한계 치수 CD(Critical Dimension)의 계측이 요구되고 있으며, 측장 SEM(Scanning Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope) 등을 이용하여 측정된다. 특히 in-situ(원위치에서의) 계측을 전제로 할 경우, 비접촉, 비파괴, 리얼타임성을 중요시하여 광학적 한계 치수 OCD(Optical Critical Dimension) 측정법(광파 산란 측정법 Scatterometry라고도 부름)에 의한 삼차원 형상 측정이 이용된다. 주기 구조를 가진 표면 구조 패턴의 측정의 반사 측정을 광대역에서 행할 때, 분광을 앞에 붙여, 분광 Scatterometry라고 불린다.
일반적으로 분광 Scatterometry에 의한 측정은 반도체 웨이퍼의 스크라이브 영역 등에 TEG(Test Element Group)라고 불리는 테스트용 패턴을 형성하고, 당해 TEG에 대하여 측정을 실시함으로써 프로세스의 치수 관리를 행한다. 한편, TEG에서의 측정에 의한 실제의 레이아웃 패턴의 치수(삼차원 형상) 관리에 대해서, 예를 들면 특허문헌 1에 따르면 이하와 같은 문제가 있는 것이 기재되어 있다.
(1) 스크라이브 영역에서는, 다양한 레이아웃 패턴을 반영한 다양한 마크를 배치하는데 필요한 면적을 확보할 수 없다.
(2) 스크라이브 영역의 마크와 실제의 레이아웃 패턴에서는 반도체 웨이퍼 내의 위치가 서로 다르기 때문에, 프로세스에 수반하는 반도체 웨이퍼 내의 치수 편차량이 각각 달라, 고정밀도로 치수 관리를 행하는 것이 곤란해진다.
(3) 스크라이브 영역의 마크와 실제의 레이아웃 패턴에서는, 각각에 있어서의 주변의 레이아웃 패턴을 포함한 패턴 밀도가 서로 다르다. 즉, 소위 근접 효과(패턴 밀도에 의존하여 노광／현상 후의 패턴 치수가 변화하는 현상)에 의한 영향도가 각각 다르다.
일본국 특개2006-100619호 공보 일본국 특개2019-57547호 공보
상기 (1)∼(3)의 문제에 대하여 특허문헌 1에서는, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 제조 장치에서의 레이아웃 패턴에 관한 해결 수단을 기재하고 있다. 그러나, 레이아웃 설계 단계가 아니라, 보다 후단의 반도체 제조 프로세스 중이나 프로세스 후에 있어서의 in-situ에서의 웨이퍼 표면의 검사 과정에 있어서, 특허문헌 1과 같은 수단을 적용하는 것은 곤란하다.
그래서, 프로세스나 프로세스 후의 삼차원 형상 검사 과정에 있어서의 상기 문제의 해결 수단으로서, 분광 Scatterometry의 측정을 TEG가 아니라, 실제의 레이아웃 패턴으로 실시하는 것을 생각한다. 이에 따라, 상기 (1)의 문제에 관해서, 애초에 검사용의 다양한 레이아웃 패턴을 배치할 필요가 없어진다. 상기 (2)의 문제에 관해서, 실제의 레이아웃 패턴이 검사 위치가 되므로, 편차량의 변동을 고려할 필요가 없어진다. 상기 (3)의 문제에 관해서, 실제의 레이아웃 패턴이 검사 위치가 되므로, 근접 효과에 의한 영향을 고려할 필요가 없어진다. 즉, 실제의 레이아웃 패턴으로 분광 Scatterometry의 측정을 함으로써 상기 (1)∼(3)의 문제를 해결할 수 있다.
분광 Scatterometry에서는, 엄밀 결합파 해석 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis)를 이용한 주기 홈에 대한 백터 회절 이론에 의거하는 해석이 적용되는 것이 일반적이다. 이때 RCWA에서 필요해지는 구조의 모델화(구조뿐만 아니라 굴절률이나 소쇠 계수와 같은 광학 정수의 결정을 포함함)가 필요한 영역은, 시야가 단일 패턴이면, 그 단일 패턴을 형성하는 최소의 주기 구조만이어도 된다.
그러나, 산란광 측정시의 시야에 복수의 패턴이 포함될 경우에는, 당해 복수 패턴에 있어서의 최소의 주기 구조를 모두 모델화 할 필요가 있다. 모델화가 필요한 영역은 단일 패턴과 비교하여 매우 광대하기 때문에, 시야에 포함되는, 복잡하고 광대한 복수의 패턴의 모델화는 현실적으로 곤란하다. 그래서, 실제의 레이아웃 패턴에서의 분광 Scatterometry를 가능하게 하기 위해, 산란광 측정시의 시야에 포함되는 복수 패턴의 분광 반사로부터 치수 관리의 대상 외의 패턴의 영향을, 모델화를 하지 않고 제거할 수 있는 수단이 필수가 된다.
본 발명의 목적은, 분광 Scatterometry에 있어서 산란광 측정시의 시야에 복수 패턴이 포함될 경우에, 당해 시야에 있어서의 분광 반사 강도로부터 삼차원 형상의 치수 관리의 대상 외인 패턴의 영향을 제거하고, 임의의 시야에 있어서의 치수 관리를 가능하게 하는 삼차원 형상 검출 장치, 방법, 및 플라스마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는, 대상에 광 스폿을 조사(照射)하고, 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 장치로서, 분광 반사 강도를 측정하는 분광 반사 강도 측정부와, 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 분광 반사 강도에 의거하여 광 스폿의 시야 내의 영역인 제1 영역의 분광 특징값을 구하는 분광 특징값 산출부와, 사출(射出)된 광에 의해 조명(照明)된 대상의 화상을 촬상하고, 촬상된 화상을 바탕으로 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률을 추정하는 면적률 추정부와, 추정된 면적률을 바탕으로 삼차원 형상을 구하는 제어 장치를 구비하고, 제2 영역은, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 영역인 삼차원 형상 검출 장치를 제공한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는, 대상에 광 스폿을 조사하고, 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출할 경우에 이용되는 면적률을 추정하는 면적률 추정 방법으로서, 사출된 광에 의해 조명된 대상의 화상을 촬상하고, 촬상된 화상을 바탕으로 면적률을 추정하고, 면적률은, 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률이며, 제1 영역은, 광 스폿의 시야 내의 영역이며, 제2 영역은, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 영역인 면적률 추정 방법을 제공한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는, 대상에 광 스폿을 조사하고, 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 방법으로서, 분광 반사 강도를 측정하는 공정과, 측정된 분광 반사 강도에 의거하여 광 스폿의 시야 내의 제1 영역에 있어서의 분광 특징값을 구하는 공정과, 사출된 광에 의해 조명된 대상의 화상을 촬상하고, 촬상된 화상을 바탕으로 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률을 추정하는 공정과, 추정된 면적률을 바탕으로 삼차원 형상을 구하는 공정을 갖고, 제2 영역은, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 영역인 삼차원 형상 검출 방법을 제공한다.
그리고 또한, 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는, 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 시료가 재치(載置)되는 시료대와, 시료의 대상에 광 스폿을 조사하고, 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 장치를 구비하는 플라스마 처리 장치로서, 삼차원 형상 검출 장치는, 분광 반사 강도를 측정하는 분광 반사 강도 측정부와, 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 분광 반사 강도에 의거하여 광 스폿의 시야 내의 영역인 제1 영역의 분광 특징값을 구하는 분광 특징값 산출부와, 사출된 광에 의해 조명된 대상의 화상을 촬상하고, 촬상된 화상을 바탕으로 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률을 추정하는 면적률 추정부와, 추정된 면적률을 바탕으로 삼차원 형상을 구하는 제어 장치를 구비하고, 제2 영역은, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 영역인 플라스마 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 분광 Scatterometry에 있어서, 산란광 측정시의 시야에 포함되는 복수 패턴의 분광 반사로부터 삼차원 형상의 치수 관리의 대상 외의 패턴의 영향을 제거하고, 실제의 레이아웃 패턴에서의 치수 관리를 실현할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 있어서의 실제의 레이아웃 패턴에서의 치수 관리를 실시하는 삼차원 형상 검출 장치의 일 구성예를 나타내는 도면.
도 2는 실시예 1에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 측정 처리의 플로우 차트를 나타내는 도면.
도 3은 실시예 1에 있어서의 TEG 및 혼합 패턴에 있어서의 산란광 측정시의 시야의 모식도.
도 4는 실시예 1에 있어서의 측정 시야 변경 및 측정 시야 추정 처리의 플로우 차트를 나타내는 도면.
도 5는 시야 추정 처리에 있어서의 각 화상 처리를 나타내는 모식도.
도 6은 실시예 1에 있어서의 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리의 플로우 차트를 나타내는 도면.
도 7은 단면 방향에서 본 샘플(103)의 플라스마 에칭 전후의 모식도.
도 8은 실시예 2에 있어서의 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리의 플로우 차트를 나타내는 도면.
도 9는 실시예 3에 있어서의 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리의 플로우 차트를 나타내는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 그에 앞서, 도 3을 사용하여, 분광 Scatterometry에서의 측정이 상정되고 있는 TEG에 있어서의 측정시의 과제를 설명한다.
도 3의 (a)에서 나타나는 바와 같이, 테스트 패턴으로서 산란광 측정시의 시야(광 스폿: View of Scatterometry)가 충분히 들어가는 넓이가 확보되어 있다. 여기에서, (a)에 있어서 패턴 (1)은 삼차원 형상 검사에 의한 치수 관리의 대상이 되는 패턴을 나타내고 있다. (a)에 있어서, 측정 시야 내는 패턴 (1)로 점유되어 있으므로, 산란광의 측정 결과로서 얻을 수 있는 분광 반사 강도나 분광 반사율(Reflectance)은 패턴 (1)의 기여뿐이다.
한편, 실제의 레이아웃 패턴에서는, 광 산란광 측정을 전제로 한 레이아웃으로 되어 있지 않기 때문에, 치수 관리의 대상으로 하는 패턴 이외의 다른 패턴이나 배선 영역 등이 조밀하게 혼재한다. 이에 더하여 분광 Scatterometry에서는, 일반적으로 가시광(약 400㎚ 내지 약 800㎚)의 대역의 광을 사용하기 때문에, 결상 광학계를 사용하여 광 스폿의 크기를 좁히려고 해도 한계가 있어, 치수 관리의 대상으로 하는 패턴 영역 내에 산란광 측정시의 시야(광 스폿)를 담는 것이 어렵다. 즉, 산란광의 측정 결과는, 도 3의 (b)에서 나타나는 바와 같이, 삼차원 형상 검사에 의한 치수 관리의 대상이 되는 패턴 (1)뿐만 아니라, 치수 관리의 대상 외의 패턴 (2)와의 혼합 패턴의 반사율로서 관측된다. 본 명세서에 있어서, 패턴 (1)을, 사전 계산 가능한 광 스폿의 시야 내의 영역인 제1 영역이라고 부르고, 패턴 (2)를, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 영역인 제2 영역이라고 부르기로 한다.
상기와 같이, 실제의 레이아웃 패턴으로 분광 Scatterometry를 실시하고자 하면, 산란광 측정시의 시야에 치수 관리의 대상으로 하는 패턴, 즉, 도 3의 (b)에 있어서의 패턴 (1) 이외의 패턴이나 배선 영역 등, 즉 도 3의 (b)에 있어서의 패턴 (2)가 혼재하는 것을 피할 수 없다.
도 3의 (b)에 나타내는 바와 같은 패턴 (1), 패턴 (2)로 이루어지는 혼합 패턴의 분광 측정을 실시할 경우에 있어서, 본 실시예에서는 산란광 측정시의 시야(광 스폿: View of Scatterometry)에 있어서의 혼합 패턴의 서로의 가간섭성에 의해, 복수의 형태로 분류한다. (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우(Coherent), (ⅱ) 혼합 패턴의 가간섭성이 낮을 경우(Incoherent), (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 중간의 경우(Between (ⅰ) and (ⅱ))의 3개의 실시형태로 분류한다. 본 실시예에서는 혼합 패턴의 가간섭성을 규정하는 인자로서 코히어런스 인자 fc를 식 1과 같이 설정한다.
[수학식 1]
Figure 112020035391478-pct00001
…(식 1)
여기에서, 코히어런스 인자 fc는 분광 측정을 실시하는 광학계의 사양 및 산란광 측정시의 시야에 있어서의 혼합 패턴의 최소 주기의 피치 등으로 규정되는 변수이다.
본 실시예에서는, 코히어런스 인자 fc가 대략 1과 동등할 경우를 (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우(Coherent)로 하고, 코히어런스 인자 fc가 대략 0과 동등할 경우를 (ⅱ) 혼합 패턴의 가간섭성이 낮을 경우(Incoherent)로 하고, 코히어런스 인자 fc가 0 내지 1 사이일 경우를 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 중간의 경우(Between (ⅰ) and (ⅱ))로 분류한다. 또, 가간섭성의 분류는 상기 식에 나타내는 규칙에 일치해 있을 필요는 없으며, 코히어런스 인자 fc는 반드시 설정되어야만 하는 것은 아니다. 이하의 실시예의 설명에 있어서, 우선 (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우(Coherent)에 있어서의, 치수 관리의 대상 외인 패턴의 영향을 모델화하지 않고 제거하는 방법에 대해서, 이하 설명한다.
[실시예 1]
실시예 1은, (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우(Coherent)에 있어서의, 치수 관리의 대상 외인 패턴의 영향을 모델화하지 않고 제거하는 삼차원 형상 검출 장치 및 검출 방법의 실시예이다. 즉, 대상에 광 스폿을 조사하고, 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 장치로서, 분광 반사 강도를 측정하는 분광 반사 강도 측정부와, 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 분광 반사 강도에 의거하여 광 스폿의 시야 내의 영역인 제1 영역의 분광 특징값을 구하는 분광 특징값 산출부와, 사출된 광에 의해 조명된 대상의 화상을 촬상하고, 촬상된 화상을 바탕으로 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률을 추정하는 면적률 추정부와, 추정된 면적률을 바탕으로 삼차원 형상을 구하는 제어 장치를 구비하고, 제2 영역은, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 영역인 삼차원 형상 검출 장치 및 검출 방법의 실시예이다.
도 1은 분광 Scatterometry를 이용하고, 혼합 패턴의 분광 반사로부터 치수 관리의 대상 외의 패턴의 영향을 제거하여 실제의 레이아웃 패턴에서의 치수 관리를 실시하는, 환언하면 샘플의 측정 시야에 있어서의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 장치의 모식도 및 기능 블록도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 삼차원 형상 검출 장치(100)는 컨트롤러군(101)을 통해 외부 제어 장치(102)와 접속되어 있다. 외부 제어 장치(102)는 사전 분광 특징값 계산 기능으로서, 도시를 생략한 RCWA 등의 모델 계산에 의해 분광 특징값을 계산하는 프로그램 등을 실행하는 중앙 처리부(CPU) 등의 내부 기능을 갖는다. 샘플(103)의 측정 시야에 있어서의 삼차원 형상을 검출할 경우에는, 삼차원 형상 검출 장치(100)는 외부 제어 장치(102)로부터 수신하는 신호를 바탕으로 검출을 개시한다. 그 때문에, 본 명세서에 있어서의 삼차원 형상 검출 장치는, 상기의 삼차원 형상 검출 장치(100)에 외부 제어 장치(102)를 포함한 구성으로 생각하는 것도 가능하다.
삼차원 형상 검출 장치(100)는 컨트롤러군(101) 이외에, 조명 광원(104), 광학계(105), 분광기군(106), 광학계 이동 기구(107), 샘플 반송 기구(108)를 구비하고 있다.
조명 광원(104)은 분광 Scatterometry에 의해 샘플(103)의 특성을 측정 가능한 광대역의 광원이며, 예를 들면 중심 파장이 서로 다른 복수의 발광 다이오드 LED(Light Emitting Diode)를 조합한 광원에 의해 실현된다. 또, 조명 광원(104)은 반드시 LED 광원으로 한정되는 것은 아니며, 할로겐 램프나 중수소 램프 등의 다른 광원이어도 상관없다. 조명 광원(104)을 점등시킬 경우에는, 조명 광원 구동 회로(101-1)로부터 소망하는 강도로 조명 광원을 점등시키는 조명 광원 구동 신호가 조명 광원(104)에 입력된다.
분광기군(106)은 샘플(103)에 의해 삼차원 형상 검출 장치(100)의 측정 시야에 있어서의 반사 산란광을 검출한다. 본 실시예에 있어서의 분광기군(106)은, 셀렉터(106-1), 분광기(106-2), 시야 추정 광원(106-3)에 의해 구성된다. 분광기(106-2)는 조명 광원(104)을 샘플(103)에 조사했을 때의 반사 산란광을 광대역에서 측정한다. 이 시야 추정 광원(106-3)은, 외부 제어 장치(102)나, 나중에 설명하는 촬상 소자(105-9)와 함께, 본 실시예의 삼차원 형상 검출 장치의 면적률 추정부를 구성하고, 본 명세서에 있어서 시야 검출용 광원이라고 불릴 경우가 있다.
샘플 반송 기구(108)는 검출 대상이 되는 샘플(103)을 도시가 생략된 샘플 격납부로부터 광학계(105)의 검출 시야가 샘플(103)에 조사 가능한 위치로 반송한다. 또한 샘플 반송 기구(108)는 샘플(103)을 고정 가능한 도시를 생략한 샘플 고정 기구를 갖고 있다.
또, 삼차원 형상 검출 장치(100)는 단체(單體)가 아니어도 되고, 그 밖의 기능을 가지는 장치와 조합한 형태여도 된다. 예를 들면, 대상의 구조를 변경하는 구조 변경부이며, 플라스마에 의해 표면 처리를 행하는 플라스마 처리 장치나, 주사 전자 현미경 SEM(Scanning Electron Microscope)과 조합함으로써 샘플(103)의 측정 시야에 있어서의 삼차원 형상을 검출하는 장치 구성이어도 된다. 또, 플라스마 처리 장치의 기본 구성은, 예를 들면 본 출원인이 앞서 출원한 특허문헌 2 등에 개시되어 있는 바와 같이, 대상이 플라스마 처리되는 처리실과, 마이크로파의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 마이크로파와의 상호작용에 의해 플라스마를 생성하기 위한 자장(磁場)을 형성하는 자장 형성부와, 고주파 전원과 자장 형성부를 제어하는 제어부 등을 구비하고 있으며, 본 실시예의 삼차원 형상 검출 장치(100)의 요부(要部)는 처리실 내에 설치된다.
삼차원 형상 검출 장치(100)의 측정 시야는 광학계(105)와 샘플(103)의 상대적인 위치 관계에 의해 결정된다. 광학계 이동 기구(107)는 그 하우징 위에 광학계(105)가 설치되어 있으며, 광학계 이동 기구(107)를 이동시킴으로써, 샘플(103)에 있어서의 삼차원 형상 검출 장치(100)의 측정 시야가 변경 가능한 구성으로 되어 있다. 광학계 이동 기구(107)는, 예를 들면 직교하는 2축의 이동 기구를 조합하고, 샘플(103)과 평행한 2축 내에서 임의의 거리를 이동 가능한 구성으로 실현된다. 단, 반드시 이동 가능축은 이차원일 필요는 없으며, 삼차원 형상 검출 장치(100)의 측정 시야를 소망하는 위치로 이동 가능하면, 일차원이어도 상관없다.
광학계 이동 기구(107)를 이동시킬 경우에는, 컨트롤러군(101)을 구성하는 이동 스테이지 구동 회로(101-6)로부터 소망하는 이동 거리의 구동에 필요한 구동 신호가 광학계 이동 기구(107)에 입력된다. 광학계 이동 기구(107)는 예를 들면 스테핑 모터 스테이지에 의해 실현되고, 소망하는 이동 거리의 구동에 있어서 이동 거리에 상당하는 수의 펄스 신호가 이동 스테이지 구동 회로(101-6)로부터 광학계 이동 기구(107)에 입력된다. 광학계 이동 기구(107)는 반드시 스테핑 모터 스테이지가 아니어도 되고, 예를 들면 DC 모터 스테이지이며, 도시를 생략한 현재 위치 검출계의 신호를 바탕으로 하여 이동 스테이지 구동 회로(101-6)와 조합한 클로즈드 루프 제어계와 같은, 그 밖의 실현 수단이어도 상관없다. 또, 도 1에서는 광학계 이동 기구(107)에 의해 광학계(105)를 이동시킴으로써 광학계(105)와 샘플(103)의 상대적인 위치를 변경했지만, 상대적인 위치의 변경 수단으로서는 샘플(103)을 샘플 반송 기구(108)에 의해 이동함으로써 실현해도 된다.
도 2를 이용하여, 본 실시예에 있어서의 샘플(103)의 측정 시야에 있어서의 분광 반사 측정의 처리에 대해서 설명한다. 도 2는 샘플(103)의 측정 시야에 있어서의 분광 반사 측정 처리의 플로우 차트를 나타낸 것이다. 이 플로우 차트의 동작 주체는, 주로 외부 제어 장치(102)이다. 샘플(103)의 분광 반사 측정의 처리가 개시되면(스텝 201, 이하 S201), 외부 제어 장치(102)로부터 조명 광원 구동 회로(101-1)를 통해 조명 광원(104)의 강도 등의 발광 조건이 설정된다(S202). 조명 광원(104)의 발광 조건이 설정된 후, S203으로 이행한다.
S203에서는 외부 제어 장치(102)로부터 조명 광원 구동 회로(101-1)에 대하여 조명 광원(104)의 발광을 ON으로 하기 위한 신호가 입력된다. 그 결과, 조명 광원 구동 회로(101-1)는 조명 광원(104)을 S202에서 설정한 조건으로 점등하는 구동 신호를 송신한다. 조명 광원 구동 회로(101-1)로부터의 구동 신호 입력에 의해 조명 광원(104)은 발광을 개시한다. 조명 광원(104)의 광은 파이버를 통해 광학계(105)를 구성하는 커넥터 A(105-1)에 입력된다. 커넥터 A(105-1)로부터 입력된 광은 렌즈군 A(105-2)를 통과함으로써, 광학적으로 콜리메이트한 광으로 된다. 렌즈군 A(105-2)를 통과한 콜리메이트광은 미러(105-3)에 반사된 광선은, 소정의 분할비로 반사／투과되도록 광학 설계된 무편광 빔 스플리터 A(105-4)를 투과한다. 무편광 빔 스플리터 A(105-4)를 반사／투과한 광의 P 편광과 S 편광의 성분 비율은 동등해진다. 무편광 빔 스플리터 A(105-4)를 투과한 광은 렌즈군 B(105-5)를 통과한다. 렌즈군 B(105-5)를 통과한 광은 샘플(103) 상에서 스폿경이 소정의 스폿 사이즈가 되도록 수속광(收束光)이 되고, 그 후, 소정의 분할비로 반사／투과되도록 광학 설계된 무편광 빔 스플리터 B(105-6)에 의해 반사된다. 무편광 빔 스플리터 B(105-6)를 반사／투과한 광의 P 편광과 S 편광의 성분 비율은 동등해진다. 무편광 빔 스플리터 B(105-6)에 의해 반사된 광은 편광자(105-7)를 투과한다. 편광자(105-7)를 투과한 광은 특정한 직선 편광으로 편광 상태를 바꾸어 샘플(103) 상에 입사되고, 샘플(103) 표면 상에서 반사된다. 샘플(103)의 표면에 있어서 반사된 광은 입사시와 대략 동일한 패스를 역방향으로 지나간다. 샘플(103)에 있어서 반사된 광 중, 무편광 빔 스플리터 B(105-6)에 있어서 투과된 광은 렌즈군 C(105-8)를 투과하여 촬상 소자(105-9)에 결상된다. 한편, 무편광 빔 스플리터 B(105-6) 및 무편광 빔 스플리터 A(105-4)에 있어서, 모두 반사된 광은 렌즈군 D(105-10)에 의해 커넥터 B(105-11)에 집광된다. 즉, S203에 의해 광원 ON으로 함으로써, 샘플(103)의 측정 시야에 있어서의 표면 반사광이 커넥터 B(105-11)를 경유하여 셀렉터(106-1)까지 도달한다. 또, 본 실시예에 있어서의 광학계(105)에 있어서 105-4 및 105-6의 양(兩)빔 스플리터는 반드시 무편광 빔 스플리터일 필요는 없으며, 입사 광선의 분리의 관점에서 마찬가지의 효과가 실현 가능한 광학 부품이면, 다른 광학 부품이어도 상관없다.
S203에 의해 조명 광원(104)의 발광이 ON이 된 후, S204로 이행한다. S204에서는 후술하는 소정의 시야로의 측정 시야 변경 및 측정 시야 추정 처리가 실시되고, 그 후, S205의 편광 조건 변경으로 이행한다. 또, S204에서 추정되는 측정 시야의 크기는 S203에서 조명되는 영역보다도 작다. S205에서는 외부 제어 장치(102)로부터 편광자 구동 회로(101-5)를 통해 편광자(105-7)를 구동시킴으로써 특정한 직선 편광이 되도록 편광 조건이 설정 변경되고, 다음 S206으로 이행한다.
S206에서는 외부 제어 장치(102)로부터 셀렉터 제어 회로(101-0)를 통해 셀렉터(106-1)에 있어서 광 파이버의 광로 전환이 실행된다. S206의 전환에서는 광로는 분광기측으로 설정된다. 즉, S206에 의해 샘플(103)의 측정 시야에 있어서의 표면 반사광이 분광기(106-2)까지 도달한다. S206의 셀렉터 전환 후, S207의 분광기 측정 조건 설정으로 이행한다. S207에서는 외부 제어 장치(102)로부터 분광기 제어 회로(101-2)를 통해, 노광 시간이나 평균화 횟수 등의 분광 반사 측정시의 측정 조건이 분광기(106-2)에 대하여 설정된다. 측정 조건이 설정된 후, S208의 분광 측정 실시로 이행한다.
S208에서는, 외부 제어 장치(102)로부터 분광기 제어 회로(101-2)를 통해 S207에서 설정된 노광 시간에 의거하여 분광기 제어 회로(101-2) 분광 반사 측정이 실시되고, S209로 이행한다. S209에서는 현재의 분광 반사 측정 횟수 Nnow가, S207에서 설정된 평균화 횟수 Nave에 도달했는지의 여부를 판정한다. 현재의 분광 반사 측정 횟수 Nnow가 S207에서 설정된 평균화 횟수 Nave 이하일 때(S209에 있어서의 No), 다시 S208로 이행한다. 한편, 분광 반사 측정 횟수 Nnow가 S207에서 설정된 평균화 횟수 Nave 이상이 되었을 때(S209에 있어서의 Yes), S210으로 이행한다.
S210에서는 분광기(106-2)에서 측정한 분광 반사의 측정 결과를, 분광기 제어 회로(101-2)를 통해 외부 제어 장치(102)로 송신한다. 분광 반사 측정 결과의 송신이 종료되면, S211로 이행한다. S211에서는 외부 제어 장치(102)로부터 조명 광원 구동 회로(101-1)에 대하여 조명 광원(104)을 OFF로 하기 위한 신호가 입력된다. 그 결과, 조명 광원 구동 회로(101-1)는 조명 광원(104)을 소등하는 구동 신호를 송신한다. S211에 의해 조명 광원(104)을 OFF로 함으로써, 샘플(103)의 측정 시야에 있어서의 분광 반사 측정의 처리가 종료된다(S212).
다음으로, 도 4를 이용하여, 본 실시예에 있어서의 측정 시야 변경 및 측정 시야 추정 처리(S204)에 대해서 설명한다. 도 4는 샘플(103)에 있어서의 측정 시야 변경 및 측정 시야 추정 처리의 플로우 차트를 나타낸 것이다. 이 플로우 차트의 동작 주체는, 주로 외부 제어 장치(102)이다. 샘플(103)에 있어서의 측정 시야 변경 및 측정 시야 추정 처리가 개시되면(S401), 외부 제어 장치(102)로부터 이동 스테이지 구동 회로(101-6)를 통해 소망하는 이동 거리의 구동에 필요한 구동 신호가 광학계 이동 기구(107)로 송신된다(S402). 구동 신호가 송신된 후, S403으로 이행한다.
S403에서는 광학계 이동 기구(107)의 현재 위치 Pnow가 목표 위치 Ptarget과 대략 일치하고 있는지를 판정한다. 광학계 이동 기구(107)가 아직 이동중이라고 판정되었을 경우(S403에 있어서의 No), 다시 S403으로 이행한다. 한편, 광학계 이동 기구(107)가 이동 완료하고, 현재 위치 Pnow가 목표 위치 Ptarget과 대략 일치하고 있다고 판정되었을 경우(S403에 있어서의 Yes), S404로 이행한다. S404에서는 외부 제어 장치(102)로부터 셀렉터 제어 회로(101-0)를 통해 셀렉터(106-1)에 있어서 광 파이버의 광로 전환이 실행된다. S404의 전환에서는 광로는 시야 추정 광원(106-3)측으로 설정된다.
셀렉터 전환 후, S405로 이행한다. S405에서는 외부 제어 장치(102)로부터 시야 추정 광원 구동 회로(101-3)를 통해 시야 추정 광원(106-3)의 강도 등의 발광 조건이 설정된다. 시야 추정 광원(106-3)의 발광 조건이 설정된 후, S406으로 이행한다. S406에서는 외부 제어 장치(102)로부터 시야 추정 광원 구동 회로(101-3)에 대하여 시야 추정 광원(106-3)의 발광을 ON으로 하기 위한 신호가 입력된다. 그 결과, 시야 추정 광원 구동 회로(101-3)는 시야 추정 광원(106-3)을 S405에서 설정한 조건으로 점등하는 구동 신호를 송신한다. 시야 추정 광원 구동 회로(101-3)로부터의 구동 신호 입력에 의해 시야 추정 광원(106-3)은 발광을 개시한다.
이때, 시야 추정 광원(106-3)의 광은 도 2의 S208에 있어서, 샘플(103)의 표면에 있어서 반사되고, 분광기(106-2)에 도달한 조명 광원(104)의 광과, 셀렉터(106-1) 이후에 있어서, 대략 반대의 패스를 지나, 샘플(103)의 표면에 도달한다. 또한, 광학적으로 대략 반대의 패스를 지나고 있기 때문에, 시야 추정 광원(106-3)의 샘플(103) 상에 있어서의 시야(광 스폿)는 분광기(106-2)의 샘플(103) 상에 있어서의 측정 시야와 대략 동등하다. S406에 있어서 시야 추정 광원(106-3)의 발광이 ON이 된 후, S407의 시야 추정 처리로 이행한다. S407에서는 분광 반사 강도를 측정시의 시야를 추정하는 처리가 실시된다.
도 5를 이용하여, 본 실시예에 있어서의 시야 추정 처리를 설명한다. 도 5의 (a)는 삼차원 형상 검사에 의한 치수 관리의 대상이 되는 패턴 (1)과 치수 관리의 대상 외의 패턴 (2)의 혼합 패턴을 가지는 샘플(103)에 대해서, S406에 있어서 시야 추정 광원(106-3)에 의해 조명되고 있는 샘플 표면을, 시야 화상 검출 장치의 일부인 촬상 소자(105-9)에 의해 촬상한 촬상 화상의 일부를 나타낸 것이다. 시야 화상 검출 장치의 일부인 외부 제어 장치(102)는, S407의 시야 추정 처리에서는, 우선 촬상 소자(105-9)에 의해 촬상한 촬상 화상을 바탕으로 원형의 분광 반사 강도의 측정시의 시야를 화상 추출한다. 시야 추정 광원(106-3)에 의해 조명됨으로써 촬상 화상에서는 분광 반사 강도의 측정시의 시야(View of Scatterometry)는, 그 밖의 영역과 비교하여 명도가 높아져 있다.
그래서, 시야 화상 검출 장치는, 이 콘트라스트비를 바탕으로 화상 처리에 의해, 원형의 분광 반사 강도의 측정시의 시야를 추출한다. 당해 화상 처리는, 예를 들면 하프 변환을 이용한 원형 영역 추출을 실시한다. 원형 영역 추출된 화상은 도 5의 (b)에 나타내는 모식도처럼 된다. 또, 원형 영역 추출에 이용하는 화상 처리는 하프 변환에 한정하는 것이 아니라, 기계 학습에 의한 영역 추출 등, 그 밖의 화상 처리여도 상관없다. 본 실시예에 있어서의 분광 반사 강도의 측정시의 추정 시야는 당해 원형 추출된 영역으로 한다. S407에 있어서의 원형 영역 추출 후, S408로 이행한다. S408에서는 S407에서 추정한 시야 내의 혼합 패턴에 있어서의 치수 관리의 대상이 되는 패턴 (1)과 치수 관리의 대상 외의 패턴 (2)의 면적률을 추정하는 처리가 실시된다. 앞서 설명한 바와 같이, 패턴 (1)은, 사전 계산 가능한 광 스폿의 시야 내의 영역인 제1 영역, 패턴 (2)는, 광 스폿의 시야 내에 있어서의 제1 영역 이외의 영역인 제2 영역이다.
도 5를 이용하여 본 실시예에 있어서의 면적률 추정 처리에 대해서 설명한다. S408에서는, 우선 S407에서 추정한 추정 시야의 화상인 도 5의 (b)로부터 패턴 (1)과 패턴 (2)의 영역 분할을 위한 화상 처리를 실시한다. 예를 들면, 에지 검출과 모르폴로지 변환을 조합하여 영역의 이치화(二値化)를 실시함으로써 면적률 추정을 실시한다.
도 5의 (c)는 도 5의 (b)에 대하여 휘도의 불연속성을 바탕으로 에지 검출을 실시한 결과의 모식도이다. 또한 도 5의 (d)는 도 5의 (c)에 대하여 팽창, 수축 혹은 그것들을 조합한 모르폴로지 변환을 실시한 결과의 모식도이다. 또한, 도 5의 (e)는 도 5의 (d)에 대하여 이치화에 의한 영역 분할을 실시한 결과의 모식도이다. 얻어진 도 5의 (e)를 바탕으로 패턴 (1)만의 영역을 나타낸 화상의 모식도가 도 5의 (f), 패턴 (2)만의 영역을 나타낸 화상의 모식도가 도 5의 (g)이다. 외부 제어 장치(102)는, 이 도 5의 (f)와 도 5의 (g)의 픽셀 비율을 바탕으로 시야 내 전체에 있어서의 패턴 (2)의 면적 비율 s(0≤s≤1)를 계산하고, 그 값을 본 실시예에 있어서의 시야 내의 추정 면적률로 한다. 이상의 S408에 있어서의 시야 내의 면적률 추정 처리 후, S409로 이행한다.
S409에서는 외부 제어 장치(102)로부터 시야 추정 광원 구동 회로(101-3)에 대하여 시야 추정 광원(106-3)을 OFF로 하기 위한 신호가 입력된다. 그 결과, 시야 추정 광원 구동 회로(101-3)는 시야 추정 광원(106-3)을 소등하는 구동 신호를 송신한다. S409에 의해 시야 추정 광원(106-3)을 OFF로 함으로써, 시야 내의 혼합 패턴에 있어서의 측정 시야 변경 및 측정 시야 추정 처리가 종료된다(S410).
도 6을 이용하여, 본 실시예의 (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우(Coherent)에 있어서의, 혼합 패턴의 분광 반사 강도로부터 치수 관리 대상 외인 패턴의 영향을 제거하는 방법에 대해서 설명한다. 도 6은 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리의 플로우 차트를 나타낸 것이며, 이 플로우 차트의 처리 주체는 외부 제어 장치(102)이다. 나중에 설명하는 도 8, 도 9의 플로우 차트도 마찬가지이다.
치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리가 개시되면(S601), 소정의 첫 번째 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 측정 처리가 실시된다(S602). S602에서 실시되는 처리는 도 2를 이용하여 상술한 처리와 동등하다. S602의 결과, 첫 번째 시야에 있어서의 분광 반사 강도 I 및 첫 번째 시야에 있어서의 치수 관리 대상 외인 패턴의 면적률 s의 취득이 완료된다(S603). S603이 종료되면, S604로 이행한다. S604에서는 첫 번째 시야와는 다른, 소정의 두 번째 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 측정 처리가 실시된다(S604). S604에서 실시되는 처리도 S602와 동일하게, 도 2를 이용하여 상술한 처리와 동등하다. S604의 결과, 두 번째 시야에 있어서의 분광 반사 강도 I' 및 두 번째 시야에 있어서의 치수 관리 대상 외인 패턴의 면적률 s'의 취득이 완료된다(S605). 여기에서, 샘플(103)의 분광 반사 강도 측정 시야에 있어서, 어떤 관측점 x, 시각 t에서, 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스가 i번째 파장 λi에 상당하는 파수 ki에 있어서, 치수 관리 대상인 패턴 (1)에서의 반사광의 파의 진폭 ψ1,i 및 치수 관리 대상 외인 패턴 (2)에서의 반사광의 파의 진폭 ψ2,i은 복소(複素) 표현을 이용하여 일반적으로 식 2로 나타난다. 여기에서, 식 2에 있어서의 φ은 초기 위상을 나타낸다.
[수학식 2]
Figure 112020035391478-pct00002
…(식 2)
본 실시예에서는 (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우(Coherent)를 상정하고 있으므로, 패턴 (1)의 반사광과 패턴 (2)의 반사광은 서로 간섭하기 때문에, 혼합 패턴의 분광 반사 강도 IAll,i는 진폭 ψ의 합을 제곱함으로써 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예의 혼합 패턴의 분광 반사 강도 IAll,i는 패턴 (2)의 면적률 s, 패턴 (1)의 진폭 ψ1,i 및 패턴 (2)의 진폭 ψ2,i을 이용하여, 식 3으로 표현한다.
[수학식 3]
Figure 112020035391478-pct00003
…(식 3)
즉, 혼합 패턴의 진폭 ψAll,i을, 혼합 패턴을 형성하는 각 패턴의 진폭과 그 면적률의 곱의 합으로 표현하고, 그 제곱을 취함으로써 강도를 계산하고 있다. 간단을 위해, ψ1,i 및 ψ2,i에 대해서, 엑스포넨셜을 이용한 복소수 표기가 아니라, 식 4와 같은 복소수 표기로 나타내면, 혼합 패턴의 분광 반사 강도 I는 식 5로 나타난다.
[수학식 4]
Figure 112020035391478-pct00004
…(식 4)
[수학식 5]
Figure 112020035391478-pct00005
…(식 5)
여기에서, 치수 관리 대상인 패턴 (1)의 진폭 ψ1,i은, 당해 분광 반사 강도를 측정한 샘플(103)의 실측부의 단면 구조 해석 등을 바탕으로, 외부 제어 장치(102)의 사전 분광 특징값 계산 기능에 의해 RCWA 등의 모델 계산에 의해 사전에 얻을 수 있는 것으로 하면, S603까지의 시점에서, 식 5에 있어서의 IAll,i, s, αi, βi가 기지(旣知)의 값이며, 패턴 (2)에 관한 파라미터인 γi, δi의 2개가 미지(未知)의 값이다. 그러나, S604에 있어서의 두 번째 시야에 있어서의 분광 반사 강도를 얻음으로써, 식 6에 나타내는 바와 같이 미지의 값이 2개, 식 2개의 연립 방정식에 귀착할 수 있고, 미지의 값, 즉 치수 관리 대상 외의 패턴 (2)의 진폭 ψ2,i의 실부(實部) αi 및 허부(虛部) βi를 도출할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112020035391478-pct00006
…(식 6)
Figure 112020035391478-pct00007
S606에서는, 파장 λi에 있어서의 치수 관리 대상 외의 진폭 ψ2,i을 식 6에 상당하는 연립 방정식을 풂으로써, 도출한다. 진폭 ψ2,i의 실부 αi 및 허부 βi를 도출한 후, S607로 이행한다. S607에서는 분광 반사 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스 i가 소정의 최후의 파장 레인지에 상당하는 인덱스 nend와 동등한지의 여부를 판정한다. S607에 있어서, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 작을 때(S607에 있어서의 No), S608로 이행하고, 현재의 인덱스 i를 1만큼 인크리먼트(S608)한 후, S606으로 다시 이행한다.
한편, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 크다고 판정했을 때(S607에 있어서의 Yes), S609로 이행한다. S609에서는 임의의 시야에 있어서의 샘플(103)의 분광 반사 강도 IAll,i'' 및, 당해 시야에 있어서의 패턴 (2)의 면적률 s''을 측정한다. S609에서 실시되는 처리도, 도 2를 이용하여 상술한 처리와 동등하다.
계속되는 S610에서는, 치수 추정 대상인 패턴 (1)의, 추정 구조 모델에 대응한 진폭 ψ1,cal,i의 실부 αcal,i 및 허부 βcal,i와, S606에서 도출한 패턴 (2)의 진폭 ψ2,i의 실부 γi 및 허부 δi를 이용하여, 패턴 (2)의 면적률이 s''이 되는 혼합 패턴의 임의의 시야에서의, 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스가 i번째의, 추정 구조 모델에 대응하는 계산 분광 반사 강도 Ical,i를 식 7에 나타내는 계산에 의해 도출한다. 분광 반사 강도 Ical,i를 도출하면, S611로 이행한다.
[수학식 7]
Figure 112020035391478-pct00008
…(식 7)
S611에서는 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스 i가 소정의 최후의 파장 레인지에 상당하는 인덱스 nend와 동등한지의 여부를 판정한다. S611에 있어서, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 작을 때(S611에 있어서의 No), S612로 이행하고, 현재의 인덱스 i를 1만큼 인크리먼트(S612)한 후, S610으로 다시 이행한다. 한편, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 크다고 판정했을 때(S611에 있어서의 Yes), S613으로 이행한다.
S613에서는 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 실측한 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 비교하여 전체 파장에 있어서 일치하고 있는지의 여부를 판정한다. 판정으로서는 예를 들면 전체 파장 레인지에 있어서, 계산에 의해 구한 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i와 실측한 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''의 차의 제곱합을 계산하고, 이 값이 소정의 임계값 이내인지의 여부를 바탕으로 판정한다. S613에 있어서, 전체 파장에 있어서 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 동등하지 않다고 판정되었을 때(S613에 있어서의 No), S614로 이행하고, 치수 추정 대상인 패턴 (1)의 현재의 구조 파라미터를 변경(S614)한 후, 다시 S610으로 이행한다.
한편, S613에 있어서, 전체 파장에 있어서 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 동등하다고 판정되었을 때(S613에 있어서의 Yes), (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우의 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리를 종료한다(S615). 또, 도 6에서는 전체 파장에 있어서의 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i 및 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''를 각각 Ical 및 IAll''로 표기하고 있다.
여기에서, 식 6에서도 분명한 바와 같이, (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우에는 도출해야 할 미지의 값이 2개이므로, 2개 이상의 식에 의한 연립 방정식을 구축할 수 있으면 되고, 상술한 도 6에서는 그 일례로서 측정 시야를 변경한 2회의 측정을 실시함으로써, 연립 방정식을 구축했다. 연립 방정식의 구축 방법은 측정 시야를 변경한 측정을 실시하는 것으로 한정되는 것이 아니며, 동일 시야여도, 시야 내의 구조가 변화하기 전후에서의 분광 반사 강도에 의해 연립 방정식을 구축해도 된다.
예를 들면 도 7의 (a)는, 샘플(103)의 산란광 측정시의 시야(View of Scatterometry)를 단면 방향에서 본 모식도이다. 단면의 상부는 플라스마 에칭시의 패턴 보호를 목적으로 한, 레지스트 재료(Resist Material)를 나타낸다. 전면(全面)이 레지스트 재료로 덮여 있는 영역이 치수 관리의 대상 외의 패턴 (2)이고, 일부만이 레지스트 재료로 덮여 있는 영역이 치수 관리의 대상이 되는 패턴 (1)이다.
한편, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)를 플라스마 에칭한 후의 샘플(103)을 동일하게 단면 방향에서 본 모식도이다. 패턴 (1)은 에칭되어, 그 삼차원 구조가 변화하고 있다. 이 도 7의 (a)와 (b)의 각각에서 치수 관리 대상의 패턴 (1)의 진폭을, 당해 분광 반사 강도를 측정한 샘플(103)의 실측부의 단면 구조 해석 등을 바탕으로, 외부 제어 장치(102)의 사전 분광 특징값 계산 기능에 의해 RCWA 등의 모델 계산에 의해 얻을 수 있으면, 도 7의 (a)와 (b)의 각각에서 분광 반사 강도를 측정함으로써 연립 방정식을 구축하여, 치수 관리의 대상 외의 패턴 (2)의 진폭 ψ2,i을 얻을 수 있다.
본 실시예에 나타낸, 이상의 구성 및 동작에 의하면, 삼차원 형상 검출 장치(100)는 (ⅰ) 혼합 패턴의 가간섭성이 높을 경우(Coherent)에 있어서 치수 관리 대상 외의 패턴의 영향을 모델화하지 않고 제거하는 것이 가능해지고, 나아가서는 임의의 시야에 있어서의 치수(삼차원 형상) 관리가 가능해진다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 (ⅱ) 혼합 패턴의 가간섭성이 낮을 경우(Incoherent)에 있어서의, 치수 관리의 대상 외인 패턴의 영향을 모델화하지 않고 제거하는 방법에 대해서, 이하 설명한다.
실시예 2에 있어서도, 샘플 분광 반사 강도 측정 처리에 대해서는, 실시예 1에서 설명한 처리 내용과 같은 내용이 실시된다. 이하, 도 8을 이용하여, 본 실시예에 있어서 실시예 1과 다른, (ⅱ) 혼합 패턴의 가간섭성이 낮을 경우(Incoherent)에 있어서의, 혼합 패턴의 분광 반사 강도로부터 치수 관리 대상 외인 패턴의 영향을 제거하는 방법에 대해서 설명한다.
도 8은 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리의 플로우 차트를 나타낸 것이다. 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리가 개시되면(S801), 소정의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 측정 처리가 실시된다(S802). S802에서 실시되는 처리는 실시예 1에 있어서, 도 2를 이용하여 설명한 처리와 동등하다. S802의 결과, 소정의 시야에 있어서의 분광 반사 강도 I 및 당해 소정의 시야에 있어서의 치수 관리 대상 외인 패턴의 면적률 s의 취득이 완료된다(S803). 여기에서, 샘플(103)의 분광 반사 강도 측정에 있어서, 본 실시예에서는 분광 반사 강도 측정의 측정 레인지에 있어서의 인덱스가 i번째 파장 λi에 있어서의 혼합 패턴의 분광 반사 강도 IAll,i를 식 8로 표현한다.
[수학식 8]
Figure 112020035391478-pct00009
…(식 8)
Figure 112020035391478-pct00010
즉, 혼합 패턴의 강도 IAll,i를, 혼합 패턴을 형성하는 각 패턴의 강도와 그 면적률의 곱의 합으로 표현하고 있다. 이것은, 본 실시예에서는 (ⅱ) 혼합 패턴의 가간섭성이 낮을 경우(Incoherent)를 상정하고 있으며, 분광 반사 강도 IAll,i가 패턴 (1)의 반사광과 패턴 (2)의 반사광을 실시예 1과 같이 진폭의 합을 취한 후에 제곱하는 것이 아니라, 강도의 합으로 표현되기 때문에다. 여기에서, 치수 관리 대상인 패턴 (1)의 분광 반사 강도 I1,i는 당해 분광 반사 강도를 측정한 샘플(103)의 실측부의 단면 구조 해석 등을 바탕으로, 외부 제어 장치(102)의 사전 분광 특징값 계산 기능에 의해 RCWA 등의 모델 계산에 의해 사전에 얻을 수 있는 것으로 하면, S803까지의 시점에서, 식 8에 있어서의 IAll,i, s, I1,i가 기지의 값이며, 패턴 (2)의 분광 반사 강도 I2,i만이 미지의 값이다. 그 때문에, 식 8에 나타내는 미지의 값 1개에 대한 방정식을 풂으로써, 미지의 값, 즉 패턴 (2)의 분광 반사 강도 I2,i를 도출할 수 있다(S804). 파장 λi에 있어서의 치수 관리 대상 외의 패턴 (2)의 분광 반사 강도 I2,i를 도출한 후, S805로 이행한다.
S805에서는 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스 i가 소정의 최후의 파장 레인지에 상당하는 인덱스 nend와 동등한지의 여부를 판정한다. S805에 있어서, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 작을 때(S805에 있어서의 No), S806으로 이행하고, 현재의 인덱스 i를 1만큼 인크리먼트(S806)한 후, S804로 다시 이행한다. 한편, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 크다고 판정했을 때(S805에 있어서의 Yes), S807로 이행한다.
S807에서는 임의의 시야에 있어서의 샘플(103)의 분광 반사 강도 IAll,i'' 및, 당해 시야에 있어서의 패턴 (2)의 면적률 s''을 측정한다. S807에서 실시되는 처리도, 도 2를 이용하여 상술한 처리와 동등하다. 계속되는 S808에서는 치수 추정 대상인 패턴 (1)의, 추정 구조 모델에 대응한 분광 반사 강도 I1,cal,i와, 도출한 패턴 (2)의 분광 반사 강도 I2,i를 이용하여, 패턴 (2)의 면적률이 s''이 되는 혼합 패턴의 임의의 시야에서의, 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스가 i번째, 추정 구조 모델에 대응하는 계산 분광 반사 강도 Ical,i를 식 9에 나타내는 계산에 의해 도출한다.
[수학식 9]
Figure 112020035391478-pct00011
…(식 9)
분광 반사 강도 Ical,i를 도출하면, S809로 이행한다. S809에서는 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스 i가 소정의 최후의 파장 레인지에 상당하는 인덱스 nend와 동등한지의 여부를 판정한다. S809에 있어서, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 작을 때(S809에 있어서의 No), S810으로 이행하고, 현재의 인덱스 i를 1만큼 인크리먼트(S810)한 후, S808로 다시 이행한다. 한편, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 크다고 판정했을 때(S809에 있어서의 Yes), S811로 이행한다.
S811에서는 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 실측한 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 비교하여 전체 파장에 있어서 일치하고 있는지의 여부를 판정한다. 판정으로서는 예를 들면 전체 파장 레인지에 있어서, 계산에 의해 구한 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i와 실측한 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''의 차의 제곱합을 계산하고, 이 값이 소정의 임계값 이내인지의 여부를 바탕으로 판정한다. S811에 있어서, 전체 파장에 있어서 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 동등하지 않다고 판정되었을 때(S811에 있어서의 No), S812로 이행하고, 치수 추정 대상인 패턴 (1)의 현재의 구조 파라미터를 변경(S812)한 후, 다시 S808로 이행한다.
한편, S811에 있어서, 전체 파장에 있어서 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 동등하다고 판정되었을 때(S811에 있어서의 Yes), (ⅱ) 혼합 패턴의 가간섭성이 낮을 경우(Incoherent)의 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리를 종료한다(S813). 또, 도 8에서는 전체 파장에 있어서의 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i 및 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''를 각각 Ical 및 IAll''로 표기하고 있다.
본 실시예에 나타낸, 이상의 구성 및 동작에 의하면, 삼차원 형상 검출 장치(100)는 (ⅱ) 혼합 패턴의 가간섭성이 낮을 경우(Incoherent)에 있어서 치수 관리 대상 외의 패턴의 영향을 모델화하지 않고 제거하는 것이 가능해지고, 나아가서는 임의의 시야에 있어서의 치수(삼차원 형상) 관리가 가능해진다.
[실시예 3]
본 실시예에서는 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 중간의 경우(Between (ⅰ) and (ⅱ))에 있어서의, 치수 관리의 대상 외인 패턴의 영향을 모델화하지 않고 제거하는 방법에 대해서, 이하 설명한다.
본 실시예에 있어서도, 샘플 분광 반사 강도 측정 처리에 대해서는, 실시예 1에서 설명한 처리 내용과 같은 내용이 실시된다. 이하, 본 실시예에 있어서 실시예 1 및 2와 다른, (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 중간의 경우(Between (ⅰ) and (ⅱ))에 있어서의, 혼합 패턴의 분광 반사 강도로부터 치수 관리 대상 외인 패턴의 영향을 제거하는 방법에 대해서 도 9를 이용하여 설명한다.
도 9는 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리의 플로우 차트를 나타낸 것이다. 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리가 개시되면(S901), 소정의 첫 번째 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 측정 처리가 실시된다(S902). S902에서 실시되는 처리는 실시예 1에서 설명한 처리 내용과 같은 내용이 실시된다. S902의 결과, 첫 번째 시야에 있어서의 분광 반사 강도 I 및 첫 번째 시야에 있어서의 치수 관리 대상 외인 패턴의 면적률 s의 취득이 완료된다(S903). S903이 종료되면, S904로 이행한다. S904에서는 첫 번째 시야와는 다른, 소정의 두 번째 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 측정 처리가 실시된다(S904). S904에서 실시되는 처리도 S902와 동일하게, 도 2를 이용하여 상술한 처리와 동등하다. S904의 결과, 두 번째 시야에 있어서의 분광 반사 강도 I' 및 두 번째 시야에 있어서의 치수 관리 대상 외인 패턴의 면적률 s'의 취득이 완료된다(S905).
여기에서, 본 실시예에서는 (ⅰ)과 (ⅱ)의 중간의 경우(Between (ⅰ) and (ⅱ))를 상정하고 있으므로, 혼합 패턴의 분광 반사 강도 IAll,i의 일부는 패턴 (1)의 반사광과 패턴 (2)의 반사광이 서로 간섭하고, 또한 일부는 서로 간섭하지 않으므로 혼합 패턴의 분광 반사 강도 IAll,i를 식 10의 첫 번째 식으로 표현한다.
[수학식 10]
Figure 112020035391478-pct00012
…(식 10)
코히어런스 인자 fc와의 곱을 취하는, 가간섭성이 낮은 항에 대해서 혼합 패턴을 형성하는 각 패턴의 강도와 그 면적률의 곱의 합으로, 나머지의 1-fc와의 곱을 취하는, 가간섭성이 높은 항에 대해서 혼합 패턴을 형성하는 각 패턴의 진폭과 그 면적률의 곱의 합으로 각각 표현하고 있다. 또 패턴 (2)의 분광 반사 강도 I2,i가, 진폭의 절대값의 제곱의 절반과 동등하므로, 식 10의 두 번째 식으로 나타난다. 여기에서, 치수 관리 대상인 패턴 (1)의 분광 반사 강도 I1,i, 진폭의 실부 αi 및 허부 βi는 당해 분광 반사 강도를 측정한 샘플(103)의 실측부의 단면 구조 해석 등을 바탕으로, 외부 제어 장치(102)의 사전 분광 특징값 계산 기능에 의해 RCWA 등의 모델 계산에 의해 사전에 얻을 수 있는 것으로 하면, S903까지의 시점에서, 식 10에 있어서의 IAll,i, I1,i, s, αi, βi가 기지의 값이며, 패턴 (2)에 관한 파라미터인 γi, δi의 2개가 미지의 값이다. 그러나, S904에 있어서의 두 번째 시야에 있어서의 분광 반사 강도를 얻음으로써, 식 11에 나타내는 바와 같이 미지의 값이 2개, 식 2개의 연립 방정식에 귀착할 수 있고, 미지의 값, 즉 치수 관리 대상 외의 패턴 (2)의 진폭 ψ2,i의 실부 αi 및 허부 βi를 도출할 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112020035391478-pct00013
…(식 11)
Figure 112020035391478-pct00014
S906에서는, 파장 λi에 있어서의 치수 관리 대상 외의 진폭 ψ2,i의 실부 α i 및 허부 βi를 식 11에 상당하는 연립 방정식을 풂으로써, 도출한다. 진폭 ψ2,i을 도출한 후, S907로 이행한다. S907에서는 분광 반사 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스 i가 소정의 최후의 파장 레인지에 상당하는 인덱스 nend와 동등한지의 여부를 판정한다. S907에 있어서, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 작을 때(S907에 있어서의 No), S908로 이행하고, 현재의 인덱스 i를 1만큼 인크리먼트(S908)한 후, S906으로 다시 이행한다. 한편, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 크다고 판정했을 때(S907에 있어서의 Yes), S909로 이행한다. S909에서는 임의의 시야에 있어서의 샘플(103)의 분광 반사 강도 IAll,i'' 및, 당해 시야에 있어서의 패턴 (2)의 면적률 s''을 측정한다. S909에서 실시되는 처리도, 도 2를 이용하여 상술한 처리와 동등하다.
계속되는 S910에서는, 치수 추정 대상인 패턴 (1)의, 추정 구조 모델에 대응한 분광 반사 강도 I1,cal,i, 진폭 ψ1,cal,i의 실부 αcal,i 및 허부 βcal,i와, S906에서 도출한 패턴 (2)의 진폭 ψ2,i의 실부 γi 및 허부 δi를 이용하여, 패턴 (2)의 면적률이 s''이 되는 혼합 패턴의 임의의 시야에서의, 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스가 i번째의, 추정 구조 모델에 대응하는 계산 분광 반사 강도 Ical,i를 식 12에 나타내는 계산에 의해 도출한다.
[수학식 12]
Figure 112020035391478-pct00015
…(식 12)
분광 반사 강도 Ical,i를 도출하면, S911로 이행한다. S911에서는 분광 반사 강도 측정의 파장 레인지에 있어서의 인덱스 i가 소정의 최후의 파장 레인지에 상당하는 인덱스 nend와 동등한지의 여부를 판정한다. S911에 있어서, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 작을 때(S911에 있어서의 No), S912로 이행하고, 현재의 인덱스 i를 1만큼 인크리먼트(S912)한 후, S910으로 다시 이행한다. 한편, 현재의 인덱스 i가 nend보다도 크다고 판정했을 때(S911에 있어서의 Yes), S913으로 이행한다. S913에서는 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 실측한 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 비교하여 전체 파장에 있어서 일치하고 있는지의 여부를 판정한다. 판정으로서는 예를 들면 전체 파장 레인지에 있어서, 계산에 의해 구한 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i와 실측한 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''의 차의 제곱합을 계산하고, 이 값이 소정의 임계값 이내인지의 여부를 바탕으로 판정한다. S913에 있어서, 전체 파장에 있어서 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 동등하지 않다고 판정되었을 때(S913에 있어서의 No), S914로 이행하고, 치수 추정 대상인 패턴 (1)의 현재의 구조 파라미터를 변경(S914)한 후, 다시 S910으로 이행한다. 한편, S913에 있어서, 전체 파장에 있어서 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i가, 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''와 동등하다고 판정되었을 때(S913에 있어서의 Yes), (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 중간의 경우(Between (ⅰ) and (ⅱ))의 치수 관리 대상 외의 패턴 영향 제거 처리를 종료한다(S915). 또, 도 9에서는 전체 파장에 있어서의 추정 구조 모델에 대응하는 계산 강도 Ical,i 및 임의의 시야에 있어서의 샘플 분광 반사 강도 IAll,i''를 각각 Ical 및 IAll''로 표기하고 있다.
또, 상기 예에서는 진폭을 치수 관리 대상 외인 패턴 (2)의 영향을, 진폭 ψ2,i을 추정함으로써 제거했지만, 적어도 3개 이상의 시야에 있어서의 분광 반사 강도의 측정 하에, 패턴 (2)의 분광 반사 강도 I2,i 및 진폭 ψ2,i을 추정함으로써 도출해도 된다.
본 실시예에 나타낸, 이상의 구성 및 동작에 의하면, 삼차원 형상 검출 장치(100)는 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 중간의 경우(Between (ⅰ) and (ⅱ))에 있어서 치수 관리 대상 외의 패턴의 영향을 모델화하지 않고 제거하는 것이 가능해지고, 나아가서는 임의의 시야에 있어서의 치수(삼차원 형상) 관리가 가능해진다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명의 보다 좋은 이해를 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명의 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다.
또한, 상술한 각 구성, 기능, 외부 제어 장치 등은, 그것들의 일부 또는 전부의 기능을 실현하는 CPU용 프로그램을 작성하는 예를 중심으로 설명했지만, 그것들의 일부 또는 전부를 예를 들면 집적 회로로 설계하는 등에 의해 하드웨어로 실현해도 되는 것은 물론이다. 즉, 외부 제어 장치의 전부 또는 일부의 기능은, 프로그램 대신에, 예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 집적 회로 등에 의해 실현해도 된다.
100: 삼차원 형상 검출 장치 101: 컨트롤러군
101-0: 셀렉터 제어 회로 101-1: 조명 광원 구동 회로
101-2: 분광기 제어 회로 101-3: 시야 추정 광원 구동 회로
101-4: 수광 소자 제어 회로 101-5: 편광자 구동 회로
101-6: 이동 스테이지 구동 회로 102: 외부 제어 장치
103: 샘플 104: 조명 광원
105: 광학계 105-1: 커넥터 A
105-2: 렌즈군 A 105-3: 미러
105-4: 무편광 빔 스플리터 A 105-5: 렌즈군 B
105-6: 무편광 빔 스플리터 B 105-7: 편광자
105-8: 렌즈군 C 105-9: 촬상 소자
105-10: 렌즈군 D 105-11: 커넥터 B
106: 분광기군 106-1: 셀렉터
106-2: 분광기 106-3: 시야 추정 광원
107: 광학계 이동 기구 108: 샘플 반송 기구

Claims (13)

  1. 대상에 광 스폿을 조사(照射)하고, 상기 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 장치로서,
    분광 반사 강도를 측정하는 분광 반사 강도 측정부와,
    상기 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 분광 반사 강도에 의거하여 상기 광 스폿의 시야 내의 영역인 제1 영역의 분광 특징값을 구하는 분광 특징값 산출부와,
    사출(射出)된 광에 의해 조명된 상기 대상의 화상을 촬상하고, 상기 촬상된 화상을 바탕으로 상기 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률을 추정하는 면적률 추정부와,
    상기 추정된 면적률을 바탕으로 삼차원 형상을 구하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제2 영역은, 상기 광 스폿의 시야 내에 있어서의 상기 제1 영역 이외의 영역인 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분광 특징값은, 복소(複素) 진폭, 분광 반사 강도 또는 상기 복소 진폭 및 상기 분광 반사 강도인 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분광 특징값은, 복소 진폭이며,
    상기 분광 특징값 산출부는, 미리 산출된 상기 제1 영역의 복소 진폭과, 상기 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 복수의 상기 분광 반사 강도와, 상기 면적률을 바탕으로 상기 제2 영역의 복소 진폭을 구하는 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분광 특징값은, 복소 진폭 및 분광 반사 강도이며,
    상기 분광 특징값 산출부는, 미리 산출된 상기 제1 영역의 복소 진폭과, 미리 산출된 상기 제1 영역의 분광 반사 강도와, 상기 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 복수의 상기 분광 반사 강도와, 상기 면적률을 바탕으로 상기 제2 영역의 복소 진폭 및 상기 제2 영역의 분광 반사 강도를 구하는 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분광 특징값은, 분광 반사 강도이며,
    상기 분광 특징값 산출부는, 미리 산출된 상기 제1 영역의 분광 반사 강도와, 상기 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 분광 반사 강도와, 상기 면적률을 바탕으로 상기 제2 영역의 분광 반사 강도를 구하는 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 영역의 구조를 변경하는 구조 변경부를 더 구비하고,
    상기 복수의 상기 분광 반사 강도는, 상기 구조 변경부에 의해 변경된 상기 제1 영역의 구조에 있어서의 복수의 분광 반사 강도인 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구조 변경부는, 플라스마 에칭 장치인 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 장치.
  8. 대상에 광 스폿을 조사하고, 상기 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출할 경우에 이용되는 면적률을 추정하는 면적률 추정 방법으로서,
    사출된 광에 의해 조명된 상기 대상의 화상을 촬상하고, 상기 촬상된 화상을 바탕으로 상기 면적률을 추정하고,
    상기 면적률은, 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률이며,
    상기 제1 영역은, 상기 광 스폿의 시야 내의 영역이며,
    상기 제2 영역은, 상기 광 스폿의 시야 내에 있어서의 상기 제1 영역 이외의 영역인 것을 특징으로 하는 면적률 추정 방법.
  9. 대상에 광 스폿을 조사하고, 상기 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 방법으로서,
    분광 반사 강도를 측정하는 공정과,
    상기 측정된 분광 반사 강도에 의거하여 상기 광 스폿의 시야 내의 제1 영역에서 있어서의 분광 특징값을 구하는 공정과,
    사출된 광에 의해 조명된 상기 대상의 화상을 촬상하고, 상기 촬상된 화상을 바탕으로 상기 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률을 추정하는 공정과,
    상기 추정된 면적률을 바탕으로 삼차원 형상을 구하는 공정을 갖고,
    상기 제2 영역은, 상기 광 스폿의 시야 내에 있어서의 상기 제1 영역 이외의 영역인 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분광 특징값은, 복소 진폭이며,
    상기 분광 특징값을 구하는 공정은, 미리 산출된 상기 제1 영역의 복소 진폭과, 상기 측정된 복수의 상기 분광 반사 강도와, 상기 면적률을 바탕으로 상기 제2 영역의 복소 진폭을 구하는 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 분광 특징값은, 복소 진폭 및 분광 반사 강도이며,
    상기 분광 특징값을 구하는 공정은, 미리 산출된 상기 제1 영역의 복소 진폭과, 미리 산출된 상기 제1 영역의 분광 반사 강도와, 상기 측정된 복수의 상기 분광 반사 강도와, 상기 면적률을 바탕으로 상기 제2 영역의 복소 진폭 및 상기 제2 영역의 분광 반사 강도를 구하는 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 분광 특징값은, 분광 반사 강도이며,
    상기 분광 특징값을 구하는 공정은, 미리 산출된 상기 제1 영역의 분광 반사 강도와, 상기 측정된 분광 반사 강도와, 상기 면적률을 바탕으로 상기 제2 영역의 분광 반사 강도를 구하는 것을 특징으로 하는 삼차원 형상 검출 방법.
  13. 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 시료가 재치(載置)되는 시료대와, 상기 시료의 대상에 광 스폿을 조사하고, 상기 조사된 광 스폿의 시야 내의 삼차원 형상을 검출하는 삼차원 형상 검출 장치를 구비하는 플라스마 처리 장치로서,
    상기 삼차원 형상 검출 장치는,
    분광 반사 강도를 측정하는 분광 반사 강도 측정부와,
    상기 분광 반사 강도 측정부에 의해 측정된 분광 반사 강도에 의거하여 상기 광 스폿의 시야 내의 영역인 제1 영역의 분광 특징값을 구하는 분광 특징값 산출부와,
    사출된 광에 의해 조명된 상기 대상의 화상을 촬상하고, 상기 촬상된 화상을 바탕으로 상기 제1 영역의 면적과 제2 영역의 면적의 면적률을 추정하는 면적률 추정부와,
    상기 추정된 면적률을 바탕으로 삼차원 형상을 구하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제2 영역은, 상기 광 스폿의 시야 내에 있어서의 상기 제1 영역 이외의 영역인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
KR1020207009876A 2019-07-04 2019-07-04 삼차원 형상 검출 장치, 방법, 및 플라스마 처리 장치 KR102400376B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/026713 WO2020121565A1 (ja) 2019-07-04 2019-07-04 三次元形状検出装置、方法、及びプラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210004938A KR20210004938A (ko) 2021-01-13
KR102400376B1 true KR102400376B1 (ko) 2022-05-23

Family

ID=71076571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207009876A KR102400376B1 (ko) 2019-07-04 2019-07-04 삼차원 형상 검출 장치, 방법, 및 플라스마 처리 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11561089B2 (ko)
JP (1) JP6884927B2 (ko)
KR (1) KR102400376B1 (ko)
CN (1) CN112449673B (ko)
TW (1) TWI744877B (ko)
WO (1) WO2020121565A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117293008A (zh) * 2019-08-05 2023-12-26 株式会社日立高新技术 等离子处理装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040109173A1 (en) * 1999-07-09 2004-06-10 Nova Measuring Instruments Ltd. Method and system for measuring patterned structures
JP2005337927A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Hitachi High-Technologies Corp 膜厚計測方法および膜厚計測装置
JP2006112884A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Hitachi High-Technologies Corp 薄膜デバイスの膜厚計測方法及び膜厚計測装置
JP2008076379A (ja) * 2006-08-25 2008-04-03 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 溝パターンの深さの測定方法および測定装置
JP2013148447A (ja) * 2012-01-19 2013-08-01 Elpida Memory Inc パターン測定装置およびパターン測定方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004022822A (ja) 2002-06-17 2004-01-22 Shibaura Mechatronics Corp プラズマ処理方法および装置
JP3984116B2 (ja) * 2002-07-09 2007-10-03 株式会社東芝 フォトマスクの製造方法
JP4447970B2 (ja) * 2004-06-14 2010-04-07 キヤノン株式会社 物体情報生成装置および撮像装置
JP2006100619A (ja) 2004-09-30 2006-04-13 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2007067037A (ja) 2005-08-30 2007-03-15 Hitachi High-Technologies Corp 真空処理装置
JP2010524225A (ja) 2007-04-02 2010-07-15 ソースル シーオー エルティディー 基板支持装置及びこれを備えるプラズマエッチング装置
US20090297404A1 (en) 2008-05-29 2009-12-03 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with high speed plasma impedance tuning by modulation of source power or bias power
JP5419666B2 (ja) 2009-06-12 2014-02-19 三菱重工業株式会社 基板処理装置
JP2011228436A (ja) 2010-04-19 2011-11-10 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP5876040B2 (ja) * 2010-06-17 2016-03-02 ノヴァ・メジャーリング・インストゥルメンツ・リミテッド パターン化構造の光学検査を最適化するための方法およびシステム
JP2012018097A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Elpida Memory Inc パターン測定方法およびパターン測定装置
CN102072708B (zh) * 2010-11-16 2012-01-04 杨诚 一种光学检测装置
KR101394436B1 (ko) * 2012-08-20 2014-05-13 (주) 루켄테크놀러지스 3차원 표면 형상 측정장치 및 3차원 표면 형상 측정방법
JP6207880B2 (ja) 2012-09-26 2017-10-04 東芝メモリ株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP6246875B1 (ja) * 2016-08-24 2017-12-13 Ckd株式会社 計測装置
CN206178339U (zh) * 2016-10-31 2017-05-17 厦门天马微电子有限公司 一种掩膜板和阵列基板
CN106546604B (zh) * 2016-11-02 2019-04-05 山西大学 一种青铜器表面及亚表面微缺陷检测方法及系统
US20180286643A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Tokyo Electron Limited Advanced optical sensor, system, and methodologies for etch processing monitoring
JP6285597B1 (ja) * 2017-06-05 2018-02-28 大塚電子株式会社 光学測定装置および光学測定方法
JP6703508B2 (ja) 2017-09-20 2020-06-03 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN107678167A (zh) * 2017-10-17 2018-02-09 京东方科技集团股份有限公司 三维显示面板和显示装置
CN108580896A (zh) * 2018-06-29 2018-09-28 中国兵器装备研究院 一种双光束高表面质量的快速增材制造设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040109173A1 (en) * 1999-07-09 2004-06-10 Nova Measuring Instruments Ltd. Method and system for measuring patterned structures
JP2005337927A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Hitachi High-Technologies Corp 膜厚計測方法および膜厚計測装置
JP2006112884A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Hitachi High-Technologies Corp 薄膜デバイスの膜厚計測方法及び膜厚計測装置
JP2008076379A (ja) * 2006-08-25 2008-04-03 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 溝パターンの深さの測定方法および測定装置
JP2013148447A (ja) * 2012-01-19 2013-08-01 Elpida Memory Inc パターン測定装置およびパターン測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112449673B (zh) 2022-12-30
CN112449673A (zh) 2021-03-05
US11561089B2 (en) 2023-01-24
TWI744877B (zh) 2021-11-01
TW202102840A (zh) 2021-01-16
JP6884927B2 (ja) 2021-06-09
KR20210004938A (ko) 2021-01-13
US20220120555A1 (en) 2022-04-21
WO2020121565A1 (ja) 2020-06-18
JPWO2020121565A1 (ja) 2021-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107683400B (zh) 用于测量在半导体晶片上的高度的方法及设备
TWI572992B (zh) 檢查裝置及方法、製造器件之方法
JP5222954B2 (ja) 偏光スキャンを利用した干渉計
KR101005179B1 (ko) 광학적 간섭을 이용한 ｏｃｄ 측정 방법 및 장치
TW201203419A (en) Inspection method and apparatus, and associated computer readable product
US8045179B1 (en) Bright and dark field scatterometry systems for line roughness metrology
KR102604960B1 (ko) 홀로그래픽 간섭법의 방법 및 시스템
CN109642875A (zh) 用于原位工艺监测和控制的光谱反射测量法
KR20200000474A (ko) 오버레이 계측의 콘트라스트 증강을 위한 구조화 조명
KR20120004394A (ko) 막 두께 측정 장치 및 측정 방법
WO2014016839A1 (en) Optical method and system for measuring isolated features of a structure
KR102400376B1 (ko) 삼차원 형상 검출 장치, 방법, 및 플라스마 처리 장치
KR20220064990A (ko) 이미징 기반 오버레이 측정을 위한 품질 지표로서 조화 검출능을 적용하기 위한 시스템 및 방법
KR101941581B1 (ko) 광학식 거리 측정 장치
CN107923735B (zh) 用于推导物体表面的形貌的方法和设备
US11892292B2 (en) Methods and systems of holographic interferometry
US10504802B2 (en) Target location in semiconductor manufacturing
KR102550966B1 (ko) 반도체 패턴 계측 장치, 이를 이용한 반도체 패턴 계측 시스템
JP2007071817A (ja) 二光束干渉計及び同干渉計を用いた被測定物の形状測定方法
EP4202409A1 (en) Resonant scattering spectroscopy based wafer scale testing
KR102436474B1 (ko) 반도체 패턴 계측 장치, 이를 이용한 반도체 패턴 계측 시스템 및 방법
JP2004053307A (ja) 微細構造計測方法及びその計測装置
KR20220072691A (ko) 서로 다른 파장을 갖는 광들을 합성한 광을 이용한 오브젝트 스캔 방법 및 장치
Akhmedzhanov et al. Analysis of the accuracy of the inverse problem solution for a differential heterodyne microscope as applied to rectangular plasmonic waveguides
KR20200029086A (ko) 반도체 패턴 계측 장치, 이를 이용한 반도체 패턴 계측 시스템 및 방법

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