KR20130120470A - 구조의 비대칭성을 결정하는 방법 - Google Patents

구조의 비대칭성을 결정하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130120470A
KR20130120470A KR1020137010841A KR20137010841A KR20130120470A KR 20130120470 A KR20130120470 A KR 20130120470A KR 1020137010841 A KR1020137010841 A KR 1020137010841A KR 20137010841 A KR20137010841 A KR 20137010841A KR 20130120470 A KR20130120470 A KR 20130120470A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
sidewall
determining
grating structure
signals
Prior art date
Application number
KR1020137010841A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102002180B1 (ko
Inventor
멩푸 쉬이
인교 김
시아팡 장
레오니드 포스랍스키
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
케이엘에이-텐코 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 도쿄엘렉트론가부시키가이샤, 케이엘에이-텐코 코포레이션 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20130120470A publication Critical patent/KR20130120470A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102002180B1 publication Critical patent/KR102002180B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605Workpiece metrology
    • G03F7/70616Monitoring the printed patterns
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21Polarisation-affecting properties
    • G01N21/211Ellipsometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4788Diffraction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21Polarisation-affecting properties
    • G01N21/211Ellipsometry
    • G01N2021/213Spectrometric ellipsometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/129Using chemometrical methods
    • G01N2201/1296Using chemometrical methods using neural networks

Abstract

구조의 비대칭성을 결정하는 방법에 대해 설명한다. 이 방법은 격자 구조에 대해, 광학 산란측정법으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 그리고, 제1 신호와 제2 신호 간의 차분이 결정된다. 제1 신호, 제2 신호, 및 차분을 이용한 연산에 기초하여 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터가 결정된다.

Description

구조의 비대칭성을 결정하는 방법{METHOD OF DETERMINING AN ASYMMETRIC PROPERTY OF A STRUCTURE}
본 발명의 실시형태는 광계측 분야에 속하며, 보다 자세하게는 구조의 비대칭성을 결정하는 방법에 관한 것이다.
지난 수년 동안, 회절 구조의 연구 및 설계를 위해 RCWA(Rigorous Couple Wave Approach) 및 유사 알고리즘이 많이 이용되고 있다. RCWA 어프로치에 있어서, 주기적 구조의 프로파일은 정해진 개수의 충분히 얇은 평면의 격자판에 의해 근사된다. 구체적으로, RCWA는 3개의 메인 단계, 즉 격자 내부 필드의 푸리에 전개, 회절 신호를 특징화하는 상계수 행렬의 고유값과 고유벡터의 산출, 및 경계 일치 조건으로부터 추론된 선형 시스템의 솔루션을 필요로 한다. RCWA는 과제를, 3개의 개별 공간 영역, 1) 입사 평면파 필드와, 반사된 모든 회절 차수에 대한 총합을 지원하는 주위 영역, 2) 격자 구조와, 그 아래에 존재하며, 평면파 필드가 각각의 회절 차수와 연관된 모드의 중첩으로서 취급되는 무패턴층, 및 3) 투과된 평면파 필드를 포함하는 기판으로 구획한다.
RCWA 솔루션의 정확도는 보통 에너지 보존이 충족되는 상태에서, 평면파 필드의 공간 고조파 확장에 사용된 항수에 부분적으로 좌우된다. 사용된 항수는 연산 시에 고려된 회절 차수의 함수이다. 주어진 가설 프로파일에 대해 시뮬레이션된 회절 신호를 유효하게 생성하려면, 회절 신호의 횡자계(TM) 및/또는 횡전계(TE) 성분 모두에 대해 각 파장에서 최적의 회절 차수 세트를 선택해야 한다. 수학적으로, 회절 차수를 많이 선택하면, 시뮬레이션은 더 정확해진다. 그러나, 회절 차수가 높아질수록, 시뮬레이션된 회절 신호를 계산하는데 더 많은 연산이 필요하다. 또한, 연산 시간은 사용된 차수의 비선형 함수이다.
본 발명의 실시형태는 구조의 비대칭성을 결정하는 방법을 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 이 방법은 격자 구조에 대해, 광학 산란측정법(optical scatterometry)으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 또한 제1 신호와 제2 신호 간의 차분을 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 제1 신호, 제2 신호, 및 차분을 이용한 연산에 기초하여 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에 있어서, 머신 액세스 가능한 기억 매체는 데이터 처리 시스템으로 하여금 구조의 비대칭성을 결정하는 방법을 수행하게 하는 명령어가 저장되어 있다. 이 방법은 격자 구조에 대해, 광학 산란측정법으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 또한 제1 신호와 제2 신호 간의 차분을 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 제1 신호, 제2 신호, 및 차분을 이용한 연산에 기초하여 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따라, 자동화 프로세스 및 설비 제어용 구조 파라미터를 결정하여 이용하기 위한 예시적인 일련의 작업을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따라, 자동화 프로세스 및 설비 제어용 구조 파라미터를 결정하여 이용하기 위한 시스템의 예시적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따라, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법의 작업을 나타내는 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 실시형태에 따라, x-y 평면에서 변하는 프로파일을 갖는 주기적 격자를 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시형태에 따라, y 방향으로는 변하지 않고 x 방향으로 변하는 프로파일을 갖는 주기적 격자를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따라, 비대칭적인 좌측 및 우측 스페이서 폭을 갖는 구조의 사면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따라, 제1 방위각(AZ1)에서 측정된 다음, 180도 회전하여 제2 방위각(AZ2)에서 측정되는, 도 5의 구조를 갖는 웨이퍼의 상하 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따라, 도 6으로부터의 제1 방위각(AZ1) 측정결과와 제2 방위각(AZ2) 측정결과 간에 결정된 차분에 기초한 연산을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따라, 도 6으로부터의 제1 방위각(AZ1) 측정결과와 제2 방위각(AZ2) 측정결과 간에 결정된 차분에 기초한 연산을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따라, 좌측 및 우측 측벽각이 상이한 비대칭 격자 타깃을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따라, 도 9의 격자 타깃을 방위각의 측정결과와 함께 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따라, 도 9의 격자 타깃을 90도 및 -90도에서 이루어진 방위각의 측정결과와 함께 나타내는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따라, SWA_L=85° 및 SWA_R=86°에서 2개의 측벽각의 측정 감도를 나타내는 그래프(1200, 1202)를 포함하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따라, SWA_L과 SWA_R의 감도 간의 상관 계수의 절대값에 있어서 정규 신호("Az=90" 및 "Az=-90"로 표시)보다 차분 신호("Az(90)-Az(-90)"로 표시)가 훨씬 더 빠르게 감소하는 것을 나타내는 그래프(1300)이다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따라, 2차원 구성요소와 3차원 구성요소를 모두 갖는 구조의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따라, 광계측을 이용하여 반도체 웨이퍼 상의 구조의 프로파일을 결정하는 것을 나타내는 구조도이다.
도 16은 본 발명의 실시형태에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
이제 구조의 비대칭성을 결정하는 방법에 대해 설명한다. 이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대한 철저한 이해를 돕기 위해 구조의 비대칭성의 예와 같이 다수의 특정 상세 내용에 대해 설명한다. 당업자에게는 본 발명의 실시형태를 이들 특정 상세 내용 없이도 실시할 수 있음이 자명할 것이다. 다른 경우에 있어서, 본 발명의 실시형태들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해, 패터닝된 재료층의 스택 제조 등의 잘 알려진 처리 단계에 대해서는 상세하게 설명하지 않는다. 또한, 도면에 도시하는 다양한 실시형태들은 대표예일 뿐이며 반드시 실측으로 도시하지 않는 것은 물론이다.
본 명세서에는 구조의 비대칭성을 결정하는 방법을 개시한다. 일 실시형태에 있어서, 이 방법은 격자 구조에 대해, 광학 산란측정법으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 그리고 제1 신호와 제2 신호 간의 차분이 결정된다. 제1 신호, 제2 신호, 및 차분을 이용한 연산에 기초하여, 격주 구조의 비대칭 구조 파라미터가 결정된다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 종래의 어프로치와 대조적으로, 연산에 차분을 포함시킴으로써, 피측정 구조의 비대칭은 평균화되는 것이 아니라, 이와 달리 비전형적 비대칭 구조 시뮬레이션을 제공하는데 사용된다.
회절 신호의 차수는 주기적 구조로부터 도출되는 것으로서 시뮬레이션될 수 있다. 제로 차수는 주기적 구조의 법선 N에 대해, 가설 입사빔의 입사 각도와 같은 각도에서 회절 신호를 나타낸다. 고차 회절 차수는 +1, +2, +3, -1, -2, -3 등으로서 지정된다. 순간 차수(evanescent order)라고 알려진 기타 차수도 고려할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 광계측에 이용하기 위해 시뮬레이션된 회절 신호가 생성된다. 예컨대, 광계측에 이용하기 위해 구조의 측벽각 등의 프로파일 파라미터를 모델링할 수 있다. 웨이퍼 구조에 있어서 굴절률과 흡광 계수, 즉 (n&k) 등의 광학 특성을 광계측에 이용하기 위해 모델링할 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 반도체 디바이스 구조의 비대칭성을 취득함으로써, 스캐터로미터 신호에 대한 상이한 임계 치수(CD) 파라미터들 간의 상관관계가 감소하거나, 이들 파라미터의 감도가 상승한다. 이 어프로치는 회귀 또는 최적화 방법을 이용하여 CD 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 산란측정법의 CD 측정에 있어서 종래의 방법은 모델링한 스캐터로미터 신호를 단일 또는 복수의 방위각으로부터 측정된 신호에 일치시킴으로써, 최적의 CD 파라미터를 찾기 위해 회귀 또는 최적화 방법을 이용한다. 그러한 종래의 어프로치의 단점은 비대칭적 반도체 디바이스의 상이한 위치에서 동일한(또는 유사한) 타입의 CD 파라미터들 간의 상관관계를 깨뜨릴 수 없다는 것이다. 예컨대, 좌측 및 우측 측벽각이 비대칭적이거나 우측 및 좌측 스페이서 폭이 비대칭인 사다리꼴 격자의 경우, 종래의 방법은 사다리꼴의 좌변 및 우변에서 2개의 측벽각 또는 2개의 스페이서 폭 사이에 거의 완전한 상관관계를 갖는다. 그렇기 때문에, 그 상관관계가 높은 CD 파라미터는 종래의 광학 산란측정법을 이용해서 정확히 측정될 수 없다.
반도체 디바이스의 특징부 스케일이 작아짐에 따라, 디바이스 구조도 실질적으로 더 복잡해지고 있다. 예컨대, 리소그래픽 및 에칭 프로세스에 있어서 잠재적인 오정렬은 모니터링될 필요가 있다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 디바이스 구조의 비대칭성에 관해 더 많은 정보를 얻기 위해, 상이한 방위각(Az) 또는 상이한 입사각(AOI)에서 측정된 스캐터로미터 신호의 차분이 CD 파라미터의 회귀 또는 최적화에 포함된다. 그렇기 때문에, 기하학 프로파일에 있어서 좌측 및 우측 측벽각 또는 좌측 및 우측 스페이서 폭 등의 비대칭 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
비대칭 인자는 주어진 구조에 대한 비대칭도를 측정하기 위해 회절 신호에 기초하여 정의될 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 식 1에 따르면, 가능한 정의는 차분 신호의 평균 제곱 크기(mean squared magnitude)이다.
비대칭 인자
Figure pct00001
(식 1)
여기서, di는 i=1, …, n인 차분 신호이다.
시뮬레이션된 회절 차수에 기초한 연산은 패터닝된 반도체막 또는 포토레지스트층 등의 패터닝된 막에 대한 프로파일 파라미터를 나타낼 수 있고, 자동화 프로세스 또는 설비 제어를 교정하는데 이용될 수 있다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따라, 자동화 프로세스 및 설비 제어를 위한, 프로파일 파라미터 등의 구조 파라미터를 결정하여 이용하는 예시적인 일련의 작업을 나타내는 흐름도(100)이다.
흐름도(100)의 작업 102를 참조하면, 측정된 회절 신호의 세트로부터 프로파일 파라미터를 추출하기 위해 라이브러리 또는 트레이닝된 머신 러닝 시스템(MLS: Machine Learning System)을 개발한다. 작업 104에서는, 라이브러리 또는 트레이닝된 MLS를 이용하여 구조의 적어도 하나의 프로파일 파라미터를 결정한다. 작업 106에서는, 적어도 하나의 프로파일 파라미터를 처리 단계를 수행하도록 구성된 제조 클러스터에 전송하는데, 여기서 처리 단계는 반도체 제조 프로세스 흐름에 있어서 측정 단계 104 이전에 또는 이후에 실행될 수 있다. 작업 108에서는, 제조 클러스터에 의해 수행된 처리 단계에 대해 프로세스 변수 또는 설비 설정을 변경하기 위해 적어도 하나의 송신된 프로파일 파라미터를 이용한다.
머신 러닝 시스템에 대한 보다 상세한 설명 및 알고리즘에 대해서는, 2003년 6월 27일에 출원한 발명의 명칭이 OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNING SYSTEMS인 미국 특허 출원 일련 번호 10/608,300을 참조할 수 있으며, 이것은 여기에서의 인용에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함된다. 2차원 반복 구조에 대한 회절 차수 및 최적화에 대한 설명에 대해서는, 2006년 3월 24일에 출원한 발명의 명칭이 OPTIMIZATION OF DIFFRACTION ORDER SELECTION FOR TWO-DIMENSIONAL STRUCTURES인 미국 특허 출원 일련 번호 11/388,265를 참조할 수 있으며, 이것은 여기에서의 인용에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함된다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따라, 자동화 프로세스 및 설비 제어를 위한, 프로파일 파라미터 등의 구조 파라미터를 결정하여 이용하기 위한 시스템(200)의 예시적인 블록도이다. 시스템(200)은 제1 제조 클러스터(202)와 광계측 시스템(204)을 포함한다. 또한, 시스템(200)은 제2 제조 클러스터(206)를 포함한다. 도 2에는 제2 제조 클러스터(206)가 제1 제조 클러스터(202)에 후속되는 것으로서 도시되지만, 제2 제조 클러스터(206)는 시스템(200) 내에서[그리고 예컨대 제조 프로세스 흐름에 있어서] 제1 제조 클러스터(202) 앞에 배치될 수 있는 것은 물론이다.
웨이퍼에 도포된 포토레지스트층의 노광 및 현상 등의 포토리소그래피 프로세스는 제1 제조 클러스터(202)를 이용해서 행해질 수 있다. 일 예시적인 실시형태에 있어서, 광계측 시스템(204)은 광계측 툴(208)과 프로세서(210)를 포함한다. 광계측 툴(208)은 구조로부터 얻어진 회절 신호를 측정하도록 구성되어 있다. 측정된 회절 신호와 시뮬레이션된 회절 신호가 일치하면, 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값이, 시뮬레이션 회절 신호와 연관된 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값이 되도록 결정된다.
일 예시적인 실시형태에 있어서, 광계측 시스템(204)은 또한 복수의 시뮬레이션 회절 신호와, 그 복수의 시뮬레이션 회절 신호와 연관된 하나 이상의 프로파일 파라미터의 복수의 값을 갖는 라이브러리(212)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 라이브러리는 미리 작성될 수도 있다. 프로세서(210)는 구조로부터 얻어진 측정 회절 신호를 라이브러리에 있는 복수의 시뮬레이션 회절 신호에 비교할 수 있다. 일치하는 시뮬레이션 회절 신호가 발견되면, 라이브러리에 있는 일치하는 시뮬레이션 회절 신호와 연관된 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값이, 구조를 제조하기 위해 웨이퍼 애플리케이션에 이용된 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값이 된다고 한다.
또한, 시스템(200)은 계측 프로세서(216)를 포함한다. 일 예시적인 실시형태에서는, 프로세서(210)가 하나 이상의 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값을 계측 프로세서(216)에 전송할 수 있다. 이 때 계측 프로세서(216)는 광계측 시스템(204)을 이용하여 결정된 하나 이상의 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값에 기초하여, 제1 제조 클러스터(202)의 하나 이상의 프로세스 파라미터 또는 설비 설정을 조정할 수 있다. 또한, 계측 프로세서(216)는 광계측 시스템(204)을 이용하여 결정된 하나 이상의 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값에 기초하여, 제2 제조 클러스터(206)의 하나 이상의 프로세스 파라미터 또는 설비 설정을 조정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제조 클러스터(206)는 제조 클러스터(202) 앞에서 또는 뒤에서 웨이퍼를 처리할 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에 있어서, 프로세서(210)는 측정된 회절 신호의 세트를 머신 러닝 시스템(214)에 대한 입력으로서, 그리고 프로파일 파라미터를 머신 러닝 시스템(214)의 예상 출력으로서 이용하여 머신 러닝 시스템(214)을 트레이닝하도록 구성되어 있다.
본 발명의 양태에 있어서, 시스템의 비대칭은 구조의 광계측으로부터의 측정결과를 이용한 연산에 기초하여 결정된다. 예컨대, 도 3은 본 발명의 실시형태에 따라, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법의 작업을 나타내는 흐름도(300)이다.
흐름도(300)의 작업 302를 참조하면, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법은 격자 구조에 대해 광학 산란측정법으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 격자 구조의 제1 및 제2 방위각에서 각각 제1 및 제2 신호가 측정된다. 다른 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 입사각에서 각각 제1 및 제2 신호가 측정된다. 다른 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 편광자(polarizer)/검광자(analyzer) 각도에서 각각 제1 및 제2 신호가 측정된다. 다른 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 측정 타깃에 대해 각각 제1 신호 및 제2 신호가 측정된다. 실시형태에 있어서, 광학 산란측정법은 광학 분광 타원편광분석법(SE: Spectroscopic Ellipsometry), 빔 프로파일 반사율측정법(BPR: Beam Profile Reflectometry), 및 강화 UV 반사율측정법(eUVR: enhanced Ultra-Violet Reflectrometry)과 같은 기술이나, 이들에 한정되지 않는다.
실시형태에 있어서, 격자 구조에 대해 제1 및 제2 신호를 측정하는 단계는 3차원 격자 구조를 이용하는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 사용하는 "3차원 격자 구조"란 용어는, z 방향의 깊이와 함께, 2차원으로 변하는 x-y 프로파일을 갖는 구조를 의미하는 것이다. 예를 들어, 도 4a는 본 발명의 실시형태에 따라, x-y 평면에서 변하는 프로파일을 갖는 주기적 격자(400)를 도시한다. 주기적 격자의 프로파일은 x-y 프로파일의 함수로서 z 방향으로 변한다.
실시형태에 있어서, 격자 구조에 대해 제1 및 제2 신호를 측정하는 단계는 2차원 격자 구조를 이용하는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 사용하는 "2차원 격자 구조"란 용어는, z 방향의 깊이와 함께, 1차원으로만 변하는 x-y 프로파일을 갖는 구조를 의미하는 것이다. 예를 들어, 도 4b는 본 발명의 실시형태에 따라, y 방향으로는 변하지 않고 x 방향으로 변하는 프로파일을 갖는 주기적 격자(402)를 도시한다. 주기적 격자의 프로파일은 x 프로파일의 함수로서 z 방향으로 변한다. 2차원 구조의 경우 y 방향에서의 무변화가 무한할 필요는 없지만, 패턴에 있어서의 임의의 단절은 긴 범위로 고려되어야 하는데, 예컨대 y 방향에서의 패턴의 단절은 x 방향에서의 패턴의 단절보다 실질적으로 더 많이 떨어져 있다.
흐름도(300)의 작업 304를 참조하면, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법은 또한 제1 신호와 제2 신호 간의 차분을 결정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 실시형태에 있어서, 2개의 상이한 방위각 측정결과 간의 차분 또는 2개의 상이한 입사 측정결과 간의 차분과 같이, 2개의 유사한 신호 간의 차분이 취득된다.
흐름도(300)의 작업 306을 참조하면, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법은 또한 제1 신호, 제2 신호 및 차분을 이용한 연산에 기초하여 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 비대칭 구조 파라미터는 측벽각이고, 격자 구조는 제1 측벽각을 갖는 제1 측벽과, 이 제1 측벽각과 상이한 제2 측벽각을 갖는 제2 측벽을 갖는다. 실시형태에 있어서, 비대칭 구조 파라미터는 상면 코너 라운딩, 바닥면 푸팅(footing), 또는 임계 치수(CD) 피치 시프트와 같은 것이나, 이들에 한정되지 않는다. 실시형태에 있어서, 격자 구조는 제1 재료로 구성되고, 이것과 상이한 제2 재료로 구성된 측벽 스페이서를 더 포함하는데, 비대칭 구조 파라미터는 측벽 스페이서 폭 또는 측벽 스페이서 높이와 같은 것이나, 이들에 한정되지 않는다. 특정 실시형태에 있어서, 측벽 각각은 단일의 측벽 스페이서만 포함한다. 그러나, 다른 실시형태에 있어서, 측벽 각각은 2개 이상의 측벽 스페이서를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 비대칭 구조 파라미터는 제1 재료로 구성된 격자 구조이며, 이 제1 재료와 상이한 제2 및 제3 재료로 각각 구성된 좌측 및 우측 측벽 스페이서를 더 포함한다.
실시형태에 있어서, 연산은 회귀 연산이다. 일 실시형태에 있어서, 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계는 연산에 하나 이상의 비차분(non-differential) 신호를 동시에 이용하는 단계를 더 포함하는데, 이 하나 이상의 비차분 신호는 방위각, 입사각, 편광자/검광자 각도, 또는 추가 측정 타깃과 같은 것이나, 이들에 한정되지는 않는다.
실시형태에 있어서, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법은, 피드백 기술, 피드포워드 기술, 및 현장(in situ) 제어 기술과 같은 것이나, 이들에 한정되지 않은 기술을 이용하여, 비대칭 구조 파라미터에 기초해 프로세스 툴의 파라미터를 변경하는 단계를 더 포함한다. 실시형태에 있어서, 비대칭 인자는 CD 계측 툴 레시피에서 디바이스 구조 프로파일 및 기하학적 조건(geometry)을 보다 정확하게 설정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 비대칭 인자가 주어진 임계치, 예컨대 툴 노이즈 레벨보다 작다면, 그 구조는 대칭적 프로파일에 의해 모델링될 수 있다. 그렇지 않다면, 실시형태에 있어서, 프로파일은 비대칭 인자에 대응하는 비대칭도만큼 비대칭적이다. 실시형태에 있어서, 차분 신호 및 비대칭 인자는 "기지의" 대칭 구조를 측정함으로써 CD 계측 툴 검증, 진단 및 특징화의 일부로서 이용된다. 비대칭 인자는 일반적인 비대칭 구조 측정에 대한 장래 이용 가능성을 위해 미리 정해진 사양서의 양보다 더 적어야 하는 툴 효과를 결정하는데 이용된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법은 시뮬레이션된 스펙트럼을 샘플 스펙트럼에 비교하는 단계를 더 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 회절 차수의 세트는 도 15와 관련해 후술하는 광계측 시스템(1500) 등의 타원편광분석(ellipsometric) 광계측 시스템에 의해 생성된 3차원 격자 구조로부터의 회절 신호를 나타내도록 시뮬레이션된다. 그러나, 같은 개념과 원리가 반사율측정(reflectometric) 시스템 등의 기타 광계측 시스템에도 등등하게 적용된다. 나타내는 차분 신호는 프로파일, 치수 또는 재료 성분과 같은, 그러나 이들에 한정되지 않는 3차원 격자 구조의 특성을 설명할 수 있다.
전술한 방법의 작업에 대한 상세 내용을 다음 예에서 설명한다. 제1 예에 있어서, 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 5에 도시하는 바와 같이, 좌측 및 우측 스페이서 폭이 비대칭인 구조(500)가 준비된다. 구체적으로, 예시적인 목적에 있어서, 도 5를 참조하면, 각각의 중심 구조(502)는 그 우측 측벽 상에 박막의 스페이서층(504)을 갖는다. 구조(500)를 갖는 웨이퍼(600)는 제1 방위각(AZ1)에서 측정된 다음, 도 6에 도시하는 바와 같이 180도 회전하여 제2 방위각(AZ2)에서 측정된다. 이 2개의 측정결과에 기초하여, 도 7과 도 8의 그래프(700, 800)에 각각 나타내는 바와 같이 신호차가 산출된다. 식 2에 따라 비대칭 인자가 정의될 수 있다.
Figure pct00002
(식 2)
제1 예의 특정 실시형태에 있어서, 중심 구조는 실리콘으로 구성되지만, 측벽 스페이서는 실리콘 산화물 또는 실리콘 이산화물로 구성된다. 이 구조는 대향하는 2 방향에서 측정된다. 측벽 두께가 같다면, 예컨대 구조가 스페이서 측벽 두께에 대해 대칭적이면, 2개의 측정결과 간에 산출된 차분은 제로이다. 그러나, 스페이서 측벽 두께가 서로 다르면, 비대칭 구조가 되기 때문에, 2개의 측정결과 간의 차분이 넌제로이며, 오프셋이 생긴다. 그리고, 산출된 오프셋은 광계측 측정이나 시뮬레이션, 또는 양자 모두에 포함되어, 측정된 디바이스의 구조적 프로파일의 더욱 사실적인 인디케이션을 제공한다.
제2 예에 있어서, 본 발명의 실시형태에 따라, 도 9에 도시하는 바와 같이, 좌측 및 우측 측벽각이 상이한 비대칭 격자 타깃(900)이 준비된다. 도 9를 참조하면, 스캐터로미터에 의해 측정된 파라미터는 임계 치수(CD), 높이, 막 두께, 좌측 측벽각(SWA_L), 및 우측 측벽각(SWA_R)을 포함한다. 방위각의 측정결과는 도 10에 도시하는 바와 같이 격자 타깃(900)의 평면 보기(top-down view)로 정의되며, 도 10에서 방위각의 값은 반시계 방향을 +로 하여 정의된다.
도 9와 도 10을 다시 참조하면, 종래의 어프로치는 통상 타깃(900 또는 1000)을 각각 0도 방위각에서 측정하는데, 이 어프로치가 전술한 모든 파라미터에 대해 양호한 감도를 나타내기 때문이다. 그리고, 이론적으로 산출된 모델 스펙트럼과 측정된 스펙트럼 간의 차분(어떤 비용 함수에 의해 정의됨)를 최소화하는 이들 파라미터의 최적값을 구하기 위해 회귀를 이용하게 된다. 그러나, 회귀 결과는, SWA_L과 SWA_R의 감도가 거의 완벽하게 맞기 때문에 보통 정확하지 않다. 또한, 종래의 어프로치는 90도(또는 -90도) 방위각에서 타깃을 측정하는 단계와, 회귀에 이들 스펙트럼만, 또는 0도 방위각 스펙트럼과 함께 이용하는 단계를 포함할 수도 있다. 이 어프로치는, SWA_L과 SWA_R의 감도가 90도(또는 -90도) 방위각 스펙트럼에서 약간 덜 상관적이기 때문에 이용된다. 그러나, 상관관계의 저하는 매우 작고 측정 정확도에 거의 영향을 미치지 않는다.
반면에, 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 있어서, 타깃(900)은 도 11에 타깃(1100)에 대해 도시하는 바와 같이, 90도와 -90도 방위각 모두에서 측정된다. 비대칭 격자 타깃(1100)의 2개의 스펙트럼의 차분이 결정되어 회귀 연산에 이용된다. 따라서, 그 상관관계의 감소로 인해 SWA_L과 SWA_R이 더욱 정확하게 결정될 수 있다. SWA_L=85°과 SWA_R=86°에서 2개의 측벽각의 감도는 도 12의 그래프(1200, 1202)로 나타낸다. 차분 스펙트럼은 그것만, 또는 0도, 90도, -90도 방위각에서 측정된 스펙트럼의 하나 이상과 함께 회귀에 이용되어, 최상의 감도 및 최저 상관관계를 달성할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 상관관계를 감소시키고 및/또는 CD 파라미터의 감도를 상승시키기 위하여, 방위각=φ1과 AOI=θ1에서의 측정결과 1과, 방위각=φ1'과 AOI=θ2에서의 측정결과 2 사이의 차분 스펙트럼, 또는 상이한 방위각 및/또는 AOI에서의 측정결과 쌍으로부터의 복수의 그러한 차분 스펙트럼이 회귀에 포함된다. 이들 차분 스펙트럼은 그것만, 또는 기타 종래의 비차분 스펙트럼과 함께 회귀에 이용되어 최상의 감도 및 최저 상관관계를 달성할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따르면, 전술한 어프로치의 장점은 비대칭적 반도체 디바이스 구조의 상이한 위치에서 동일(또는 유사한) 타입의 CD 파라미터의 상관관계를 감소시킬 수 있는 능력이다. 일 실시형태에 있어서, SWA_L과 SWA_R의 감도 간의 상관 계수의 절대값에 있어서 도 13의 그래프(1300)로 나타내는 바와 같이, 정규 신호("Az=90"와 "Az=-90"로 표시)보다 차분 신호("Az(90)-Az(-90)"로 표시)가 훨씬 더 빠르게 감소한다.
실시형태에 있어서, 임계 치수 측정의 정확도를 높이기 위하여, 반도체 디바이스 임계 치수의 회귀에는 2개의 상이한 방위각 및/또는 2개의 상이한 입사각에서 측정된 2개의 신호의 차분을 취득함으로써 연산된 각각의 스펙트럼과 함께 차분 스캐터로미터 신호가 이용된다. 오늘날 반도체 디바이스가 점점 더 복잡해짐에 따라, 임계 치수를 모니터링하기 위해 광학 CD(OCD) 계측에 의존하는 비대칭 구조가 점점 많아진다. 차분 스캐터로미터 신호는 종래의 신호보다 비대칭 구조에 대해 더 많은 비대칭 정보를 제공할 수 있다. 이들 새로운 신호는 높은 파라미터 상관관계 또는 낮은 파라미터 감도로 인해 오늘날 정확하게 측정될 수 없는 다수의 비대칭적 파라미터의 측정을 가능하게 한다. 또한 새로운 신호는, 다른 식으로 차선택 및/또는 시행착오 어프로치를 필요로 하는 다수의 비대칭 구조에 대한 시간 대 결과를 크게 향상시키는 데에도 이용될 수 있다.
본 발명의 실시형태는 각종 막 스택에 적합할 수 있다. 예를 들어, 실시형태에 있어서, CD 프로파일의 비대칭성을 결정하기 위한 방법은 기판 상에 형성된, 절연막, 반도체막, 및 금속막을 포함하는 막 스택에 대해 수행된다. 실시형태에 있어서, 막 스택은 단일층 또는 복수층을 포함한다. 또한, 실시형태에 있어서, 분석 대상 또는 측정 대상 격자 구조는 3차원 구성요소 및 2차원 구성요소 모두를 포함한다. 예컨대, 시뮬레이션된 회절 데이터에 기초한 연산의 효율성은 2차원 구성요소에 의한 더 단순한 기여를 전체 구조 및 그 회절 데이터에 이용함으로써 최적화될 수 있다. 도 14는 본 발명의 실시형태에 따라, 2차원 구성요소 및 3차원 구성요소 모두를 갖는 구조의 단면도를 나타내고 있다. 도 14를 참조하면, 구조(1400)는 기판(1406) 상에 2차원 구성요소(1402)와 3차원 구성요소(1404)를 갖는다. 2차원 구성요소의 격자가 방향 2를 따라 연장되고, 3차원 구성요소의 격자가 방향 1과 2 양쪽을 따라 연장된다. 일 실시형태에 있어서, 도 14에 도시하는 바와 같이, 방향 1은 방향 2에 직교한다. 다른 실시형태에 있어서, 방향 1은 방향 2에 직교하지 않는다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따라, 광계측을 이용하여 반도체 웨이퍼 상의 구조의 프로파일을 결정하는 것을 나타내는 구조도이다. 광계측 시스템(1500)은 웨이퍼(1508)의 타깃 구조(1506)에 계측 빔(1504)을 투사하는 계측 빔 소스(1502)를 포함한다. 계측 빔(1504)은 타깃 구조(1506)를 향해 입사각(θ)에서 투사된다. 계측 빔 수광기(1512)에 의해 회절 빔(1510)이 측정된다. 회절 빔 데이터(1514)가 프로파일 애플리케이션 서버(1516)에 전송된다. 프로파일 애플리케이션 서버(1516)는 측정된 회절 빔 데이터(1514)를, 타깃 구조의 임계 치수와 분해능의 가변 조합을 나타내는 시뮬레이션된 회절 빔 데이터의 라이브러리(1518)에 대조시킨다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 시뮬레이션된 회절 빔 데이터의 적어도 일부는 2개 이상의 방위각에 대해 결정된 차분에 기초한 것이다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 시뮬레이션된 회절 빔 데이터의 적어도 일부는 2개 이상의 입사각에 대해 결정된 차분에 기초한 것이다. 일 예시적인 실시형태에 있어서, 측정된 회절 빔 데이터(1514)와 최상으로 일치하는 라이브러리(1518) 인스턴스가 선택된다. 회절 스펙트럼이나 신호 및 연관된 가설 프로파일의 라이브러리가 개념과 원리를 설명하는데 빈번하게 이용될지라도, 본 발명은, 회귀, 뉴럴 네트워크, 및 프로파일 추출에 이용되는 유사한 방법과 같이, 시뮬레이션된 회절 신호 및 연관된 프로파일 파라미터의 세트를 포함하는 데이터 스페이스에도 동등하게 적용된다. 선택된 라이브러리(1518) 인스턴스의 연관된 임계 치수 및 가설 프로파일은 타깃 구조(1506)의 특징부의 임계 치수와 실제 단면 프로파일에 대응한다고 한다. 광계측 시스템(1500)은 반사율측정기(reflectometer), 타원편광분석기(ellipsometer), 또는 기타 광계측 장치를 이용하여 회절 빔 또는 신호를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시형태의 설명을 용이하게 하기 위해, 편광분석 광계측 시스템을 이용하여 상기 개념과 원리를 설명한다. 동일한 개념과 원리가 반사율측정 시스템 등의 기타 광계측 시스템에도 동등하게 적용되는 것은 물론이다. 마찬가지로, 반도체 웨이퍼를 이용하여 개념의 적용을 설명할 수 있다. 이 경우에도 그 방법 및 프로세스는 반복 구조를 갖는 다른 워크피스에도 동등하게 적용된다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품이나 소프트웨어로서 제공될 수 있는데, 이들은 컴퓨터 시스템(또는 기타 전자 장치)을 본 발명에 따라 프로세스를 수행하도록 프로그래밍하는데 이용될 수 있는 명령어가 저장되어 있는 머신 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 머신 판독 가능한 매체는 머신(예컨대, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형식으로 정보를 저장 또는 전송하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 머신 판독 가능한(예컨대, 컴퓨터 판독 가능한) 매체는 머신(예컨대, 컴퓨터) 판독 가능한 기억 매체[예컨대, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 디스크 기억 매체, 광 기억 매체, 플래시 메모리 장치 등], 머신(예컨대, 컴퓨터) 판독 가능한 전송 매체[전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외 신호, 디지털 신호 등)] 등을 포함한다.
도 16은 머신으로 하여금 본 명세서에서 설명하는 방법론 중 어느 하나 이상을 수행하게 하는 명령어 세트가 실행될 수 있는 컴퓨터 시스템(1600)의 예시적인 형태로 머신을 나타내는 도면이다. 대안적 실시형태에 있어서, 머신은 LAN(Local Area Network), 인트라넷, 엑스트라넷 또는 인터넷으로 다른 머신에 접속(예컨대, 네트워킹)될 수 있다. 머신은 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 머신의 자격으로, 또는 피어-투-피어(또는 분산형) 네트워크 환경에서 피어 머신으로서 동작할 수 있다. 머신은 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 셋톱 박스(STB), PDA(Personal Digital Assistant), 휴대 전화, 웹 어플라이언스, 서버, 네트워크 라우터, 스위치나 브릿지, 또는 자신이 담당할 동작을 지정하는 명령어 세트(순차적 또는 다른 방식)를 실행할 수 있는 임의의 머신일 수 있다. 또한, 단일 머신만을 나타내고 있지만, "머신"이라는 용어는, 본 명세서에서 논의하는 방법론 중 어느 하나 이상을 수행하기 위해 명령어 세트(또는 복수의 세트)를 개별 또는 결합하여 실행하는 임의의 머신(예컨대, 컴퓨터) 집합을 포함하는 것으로도 이해되어야 한다.
예시적인 컴퓨터 시스템(1600)은 프로세서(1602), 메인 메모리(1604)[예컨대, ROM, 플래시 메모리, 또는 SDRAM(Synchronous Dynamic RAM) 또는 RDRAM(Rambus DRAM)와 같은 DRAM 등], 스태틱 메모리(1606)[예컨대, 플래시 메모리, SRAM(Static RAM 등], 및 2차 메모리(1618)(예컨대, 데이터 기억 장치)를 포함하며, 이들은 서로 버스(1630)를 통해 통신한다.
프로세서(1602)는 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치 등과 같은 하나 이상의 범용 처리 장치를 대표한다. 보다 구체적으로, 프로세서(1602)는 CISC(Complex Instruction Set Computing) 마이크로프로세서, RISC(Reduced Instruction Set Computing) 마이크로프로세서, VLIW(Very Long Instruction Word) 마이크로프로세서, 기타 명령어 세트를 실행하는 프로세서, 또는 명령어 세트의 조합을 실행하는 프로세서일 수 있다. 또한 프로세서(1602)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), 디지털 신호 프로세서(DSP), 네트워크 프로세서 등과 같은 하나 이상의 전용 처리 장치일 수도 있다. 프로세서(1602)는 본 명세서에 개시하는 작업을 수행하기 위한 처리 로직(1626)을 실행하도록 구성되어 있다.
컴퓨터 시스템(1600)은 네트워크 인터페이스 장치(1608)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1600)은 또한 비디오 디스플레이 유닛(1610)[예컨대, 액정 디스플레이(LCD) 또는 음극선관(CRT)], 영숫자 입력 장치(1612)(예컨대, 키보드), 커서 제어 장치(1614)(예컨대, 마우스), 및 신호 발생 장치(1616)(예컨대, 스피커)를 포함할 수 있다.
2차 메모리(1618)는 본 명세서에 개시하는 방법론 또는 기능 중 임의의 하나 이상을 구현하는 하나 이상의 명령어 세트[예컨대, 소프트웨어(1622)]가 저장되어 있는 머신 액세스 가능한 기억 매체(또는 보다 구체적으로 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체)(1631)를 포함할 수 있다. 또한, 소프트웨어(1622)는 컴퓨터 시스템(1600)에 의한 실행 시에 메인 메모리(1604) 내에 및/또는 프로세서(1602) 내에 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있는데, 메인 메모리(1604)와 프로세서(1602)는 또한 머신 판독 가능한 기억 매체를 구성한다. 소프트웨어(1622)는 네트워크 인터페이스 장치(1608)를 통해 네트워크(1620) 상에서 송신 또는 수신될 수도 있다.
예시적인 실시형태에서는 머신 액세스 가능한 기억 매체(1631)를 단일 매체로 나타내고 있지만, "머신 판독 가능한 기억 매체"란 용어는, 하나 이상의 명령어 세트를 저장하는 단일 매체 또는 복수 매체(예컨대, 집중형 또는 분산형 데이터베이스 및/또는 연관된 캐시 및 서버)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. "머신 판독 가능한 기억 매체"란 용어는, 머신에 의해 실행되는 명령어 세트를 저장 또는 인코딩할 수 있고 머신으로 하여금 본 발명의 방법론 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하는 임의의 매체를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 "머신 판독 가능한 기억 매체"란 용어는, 솔리드 스테이트 메모리와, 광 및 자기 매체를 포함하나, 이들에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 머신 액세스 가능한 기억 매체는 데이터 처리 시스템으로 하여금 구조의 비대칭성을 결정하는 방법을 수행하게 하는 명령어가 저장되어 있다. 이 방법은 격자 구조에 대해, 광학 산란측정법으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 제1 신호와 제2 신호 간의 차분을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제1 신호, 제2 신호, 및 차분을 이용한 연산에 기초하여 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 방위각에서 각각 제1 신호와 제2 신호가 측정된다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 입사각에서 각각 제1 신호와 제2 신호가 측정된다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 편광자/검광자 각도에서 각각 제1 신호와 제2 신호가 측정된다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 측정 타깃에 대해 각각 제1 신호 및 제2 신호가 측정된다. 일 실시형태에 있어서, 비대칭 구조 파라미터는 측벽각이고, 격자 구조는 제1 측벽각을 갖는 제1 측벽과, 이 제1 측벽각과 상이한 제2 측벽각을 갖는 제2 측벽을 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 비대칭 구조 파라미터는 상면 코너 라운딩, 바닥면 푸팅, 임계 치수(CD) 피치 시프트와 같은 것이나, 이들에 한정되지는 않는다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조는 제1 재료로 구성되고, 이것과 상이한 제2 재료로 구성된 측벽 스페이서를 더 포함하며, 비대칭 구조 파라미터는 측벽각 스페이서 폭 또는 측벽 스페이서 높이와 같은 것이나, 이들에 한정되지는 않는다. 다른 실시형태에 있어서, 비대칭 구조 파라미터는 제1 재료로 구성된 격자 구조이며, 이 제1 재료와 상이한 제2 재료와 제3 재료로 각각 구성된 좌측 및 우측 측벽 스페이서를 더 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 연산은 회귀 연산이다. 특정 실시형태에 있어서, 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계는 연산에 하나 이상의 비차분 신호를 동시에 이용하는 단계를 더 포함하고, 이 하나 이상의 비차분 신호는 방위각, 입사각, 편광자/검광자 각도, 및 추가 측정 타깃과 같은 것이나, 이들에 한정되지는 않는다. 일 실시형태에 있어서, 광학 산란측정법은 광학 분광 타원편광분석법(SE), 빔 프로파일 반사율측정법(BPR), 및 강화 UV 반사율측정법(eUVR)과 같은 것이나 이들에 한정되지는 않는다. 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 피드백 기술, 피드포워드 기술, 및 현장 제어 기술과 같으나 이들에 한정되지 않는 기술을 이용하여, 비대칭 구조 파라미터에 기초해 프로세스 툴의 파라미터를 변경하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법론은 본 발명의 정신 및 범위 내에서 각종 상황 하에 적용될 수 있는 것은 물론이다. 예를 들어, 실시형태에 있어서, 전술한 측정은 배경 광의 유무에 관계없이 수행된다. 실시형태에 있어서, 전술한 방법은 반도체, 태양광, 발광 다이오드(LED), 또는 관련 제조 프로세스에서 수행된다. 실시형태에 있어서, 전술한 방법은 단독형 또는 통합형 계측 툴에 이용된다. 실시형태에 있어서, 전술한 방법은 단일 또는 복수의 측정 타깃 회귀에 이용된다.
이상, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법에 대해 설명하였다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 이 방법은 격자 구조에 대해 광학 산란측정법으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 그리고, 제1 신호와 제2 신호 간의 차분이 결정된다. 제1 신호, 제2 신호 및 그 차분을 이용한 연산에 기초하여 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터가 결정된다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 방위각에서 각각 제1 및 제2 신호가 측정된다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 입사각에서 각각 제1 및 제2 신호가 측정된다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 편광자/검광자 각도에서 각각 제1 및 제2 신호가 측정된다. 일 실시형태에 있어서, 격자 구조의 제1 및 제2 측정 타깃에 대해 각각 제1 및 제2 신호가 측정된다.

Claims (25)

  1. 구조의 비대칭성을 결정하는 방법에 있어서,
    격자 구조에 대해, 광학 산란측정법(optical scatterometry)으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계와,
    상기 제1 신호와 상기 제2 신호 간의 차분을 결정하는 단계와,
    상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 및 상기 차분을 이용한 연산에 기초하여 상기 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계
    를 포함하는 구조의 비대칭성 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 방위각에서 각각 측정되는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 입사각에서 각각 측정되는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 편광자(polarizer)/검광자(analyzer) 각도에서 각각 측정되는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 측정 타깃에 대해 각각 측정되는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비대칭 구조 파라미터는 측벽각이고, 상기 격자 구조는 제1 측벽각을 갖는 제1 측벽과, 이 제1 측벽각과 상이한 제2 측벽각을 갖는 제2 측벽을 갖는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비대칭 구조 파라미터는 상면 코너 라운딩, 바닥면 푸팅(footing), 및 임계 치수(CD) 피치 시프트로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 격자 구조는 제1 재료로 구성되고, 이것과 상이한 제2 재료로 구성된 측벽 스페이서를 더 포함하며, 상기 비대칭 구조 파라미터는 측벽 스페이서 폭과 측벽 스페이서 높이로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 격자 구조는 제1 재료로 구성되고, 제2 재료로 구성된 제1 측벽 스페이서와, 이 제1 측벽 스페이서와 반대쪽의 측벽 상에 있는 제3 재료로 구성된 제2 측벽 스페이서를 더 포함하며, 상기 비대칭 구조 파라미터는 상기 제2 재료와 상기 제3 재료 간의 조성 차이인 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 연산은 회귀 연산인 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계는 상기 연산에 하나 이상의 비차분(non-differential) 신호를 동시에 이용하는 단계를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 비차분 신호는 방위각, 입사각, 편광자/검광자 각도, 및 추가 측정 타깃을 이용하여 결정된 신호로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광학 산란측정법은 광학 분광 타원편광분석법(SE: Spectroscopic Ellipsometry), 빔 프로파일 반사율측정법(BPR: Beam Profile Reflectometry), 및 강화 UV 반사율측정법(eUVR: enhanced Ultra-Violet Reflectrometry)으로 이루어진 그룹에서 선택된 기술인 것인 구조의 비대칭성 결정 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    피드백 기술, 피드포워드 기술, 및 현장(in situ) 제어 기술로 이루어진 그룹에서 선택된 기술을 이용하여, 상기 비대칭 구조 파라미터에 기초해 프로세스 툴의 파라미터를 변경하는 단계를 더 포함하는 구조의 비대칭성 결정 방법.
  14. 데이터 처리 시스템으로 하여금, 구조의 비대칭성을 결정하는 방법을 수행하게 하는 명령어가 저장되어 있는 머신 액세스 가능한 기억 매체에 있어서,
    상기 방법은,
    격자 구조에 대해, 광학 산란측정법으로 얻어진 제1 신호와, 이것과 상이한 제2 신호를 측정하는 단계와,
    상기 제1 신호와 상기 제2 신호 간의 차분을 결정하는 단계와,
    상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 및 상기 차분을 이용한 연산에 기초하여 상기 격자 구조의 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계
    를 포함하는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 방위각에서 각각 측정되는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 입사각에서 각각 측정되는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 편광자/검광자 각도에서 각각 측정되는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1 신호 및 제2 신호는 상기 격자 구조의 제1 및 제2 측정 타깃에 대해 각각 측정되는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  19. 제14항에 있어서, 상기 비대칭 구조 파라미터는 측벽각이고, 상기 격자 구조는 제1 측벽각을 갖는 제1 측벽과, 이 제1 측벽각과 상이한 제2 측벽각을 갖는 제2 측벽을 갖는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  20. 제14항에 있어서, 상기 비대칭 구조 파라미터는 상면 코너 라운딩, 바닥면 푸팅, 및 임계 치수(CD) 피치 시프트로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  21. 제14항에 있어서, 상기 격자 구조는 제1 재료로 구성되고, 이것과 상이한 제2 재료로 구성된 측벽 스페이서를 더 포함하며, 상기 비대칭 구조 파라미터는 측벽 스페이서 폭과 측벽 스페이서 높이로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  22. 제14항에 있어서, 상기 연산은 회귀 연산인 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  23. 제22항에 있어서, 상기 비대칭 구조 파라미터를 결정하는 단계는 상기 연산에 하나 이상의 비차분 신호를 동시에 이용하는 단계를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 비차분 신호는 방위각, 입사각, 편광자/검광자 각도, 및 추가 측정 타깃을 이용하여 결정된 신호로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  24. 제14항에 있어서, 상기 광학 산란측정법은 광학 분광 타원편광분석법(SE), 빔 프로파일 반사율측정법(BPR), 및 강화 UV 반사율측정법(eUVR)으로 이루어진 그룹에서 선택된 기술인 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
  25. 제14항에 있어서, 상기 방법은,
    피드백 기술, 피드포워드 기술, 및 현장 제어 기술로 이루어진 그룹에서 선택된 기술을 이용하여, 상기 비대칭 구조 파라미터에 기초해 프로세스 툴의 파라미터를 변경하는 단계를 더 포함하는 것인 머신 액세스 가능한 기억 매체.
KR1020137010841A 2010-10-08 2011-10-06 구조의 비대칭성을 결정하는 방법 KR102002180B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/900,863 2010-10-08
US12/900,863 US9239522B2 (en) 2010-10-08 2010-10-08 Method of determining an asymmetric property of a structure
PCT/US2011/055163 WO2012048156A2 (en) 2010-10-08 2011-10-06 Method of determining an asymmetric property of a structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130120470A true KR20130120470A (ko) 2013-11-04
KR102002180B1 KR102002180B1 (ko) 2019-07-19

Family

ID=45924890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137010841A KR102002180B1 (ko) 2010-10-08 2011-10-06 구조의 비대칭성을 결정하는 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9239522B2 (ko)
EP (1) EP2625487B1 (ko)
JP (1) JP6140075B2 (ko)
KR (1) KR102002180B1 (ko)
CN (1) CN103154664A (ko)
WO (1) WO2012048156A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160111483A (ko) * 2014-01-23 2016-09-26 리베라 인코퍼레이티드 멀티-앵글 x-선 반사 산란계(xrs)를 이용한 주기적 구조물 측정 방법 및 시스템

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8798966B1 (en) * 2007-01-03 2014-08-05 Kla-Tencor Corporation Measuring critical dimensions of a semiconductor structure
JP5604275B2 (ja) * 2010-12-02 2014-10-08 富士通テン株式会社 相関低減方法、音声信号変換装置および音響再生装置
US10255385B2 (en) 2012-03-28 2019-04-09 Kla-Tencor Corporation Model optimization approach based on spectral sensitivity
US9518936B2 (en) 2012-11-30 2016-12-13 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for determining lithographic quality of a structure
CN103162712B (zh) * 2013-03-21 2016-08-10 中国人民解放军63908部队 圆光栅测角偏差处理及轴系歪斜补偿方法
US10386729B2 (en) 2013-06-03 2019-08-20 Kla-Tencor Corporation Dynamic removal of correlation of highly correlated parameters for optical metrology
US9383661B2 (en) 2013-08-10 2016-07-05 Kla-Tencor Corporation Methods and apparatus for determining focus
US10935893B2 (en) 2013-08-11 2021-03-02 Kla-Tencor Corporation Differential methods and apparatus for metrology of semiconductor targets
WO2015193904A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-23 Nova Measuring Instruments Ltd. Test structure design for metrology measurements in patterned samples
CN104083869A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 京东方科技集团股份有限公司 多人游戏机及显示系统
KR102512180B1 (ko) 2015-04-28 2023-03-20 케이엘에이 코포레이션 계산 효율적인 x 선 기반의 오버레이 측정
JP6926403B2 (ja) * 2016-05-31 2021-08-25 株式会社ニコン 位置検出装置及び位置検出方法、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法
CN112067559B (zh) * 2019-06-11 2023-06-13 南开大学 材料光学常数的确定方法、材料数据库的扩展方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030085067A (ko) * 2001-03-26 2003-11-01 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드 비대칭적인 프로파일을 갖는 피쳐들을 측정하는 방법
US20040257588A1 (en) * 2000-12-19 2004-12-23 Shchegrov Andrei V. Parametric profiling using optical spectroscopic systems
KR20070016210A (ko) * 2005-08-02 2007-02-08 삼성전자주식회사 웨이퍼 표면 측정 방법
US20070201043A1 (en) * 2001-03-02 2007-08-30 Accent Optical Technologies, Inc. Line Profile Asymmetry Measurement

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1026192C (zh) 1988-09-05 1994-10-12 太原工业大学 激光精密测量物体直线度装置及其测量方法
US6462818B1 (en) * 2000-06-22 2002-10-08 Kla-Tencor Corporation Overlay alignment mark design
AU2002360738A1 (en) * 2001-12-19 2003-07-09 Kla-Tencor Technologies Corporation Parametric profiling using optical spectroscopic systems
JP2003224057A (ja) * 2002-01-30 2003-08-08 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US7061627B2 (en) * 2002-03-13 2006-06-13 Therma-Wave, Inc. Optical scatterometry of asymmetric lines and structures
US20040267397A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Srinivas Doddi Optical metrology of structures formed on semiconductor wafer using machine learning systems
CN1879004A (zh) 2003-09-12 2006-12-13 安格盛光电科技公司 线轮廓不对称测量
US7092096B2 (en) * 2004-02-20 2006-08-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Optical scatterometry method of sidewall spacer analysis
US7791727B2 (en) * 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
KR100703200B1 (ko) 2005-06-29 2007-04-06 한국산업기술대학교산학협력단 인트라 부호화 장치 및 방법
US7425867B2 (en) * 2005-09-30 2008-09-16 Agere Systems Inc. Differential input/differential output converter circuit
US7821650B2 (en) * 2006-03-21 2010-10-26 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method with reduced scribe lane usage for substrate measurement
US7428060B2 (en) * 2006-03-24 2008-09-23 Timbre Technologies, Inc. Optimization of diffraction order selection for two-dimensional structures
GB0801375D0 (en) * 2008-01-25 2008-03-05 Secr Defence Fluid-borne particle detector
NL1036684A1 (nl) * 2008-03-20 2009-09-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
NL2002962A1 (nl) * 2008-06-11 2009-12-14 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040257588A1 (en) * 2000-12-19 2004-12-23 Shchegrov Andrei V. Parametric profiling using optical spectroscopic systems
US20070201043A1 (en) * 2001-03-02 2007-08-30 Accent Optical Technologies, Inc. Line Profile Asymmetry Measurement
KR20030085067A (ko) * 2001-03-26 2003-11-01 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드 비대칭적인 프로파일을 갖는 피쳐들을 측정하는 방법
KR20070016210A (ko) * 2005-08-02 2007-02-08 삼성전자주식회사 웨이퍼 표면 측정 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160111483A (ko) * 2014-01-23 2016-09-26 리베라 인코퍼레이티드 멀티-앵글 x-선 반사 산란계(xrs)를 이용한 주기적 구조물 측정 방법 및 시스템
KR20210153752A (ko) * 2014-01-23 2021-12-17 리베라 인코퍼레이티드 멀티-앵글 x-선 반사 산란계(xrs)를 이용한 주기적 구조물 측정 방법 및 시스템
KR20220142540A (ko) * 2014-01-23 2022-10-21 리베라 인코퍼레이티드 멀티-앵글 x-선 반사 산란계(xrs)를 이용한 주기적 구조물 측정 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013540272A (ja) 2013-10-31
CN103154664A (zh) 2013-06-12
KR102002180B1 (ko) 2019-07-19
US20120086940A1 (en) 2012-04-12
JP6140075B2 (ja) 2017-05-31
EP2625487A4 (en) 2018-01-17
WO2012048156A2 (en) 2012-04-12
EP2625487A2 (en) 2013-08-14
EP2625487B1 (en) 2019-08-14
WO2012048156A3 (en) 2012-08-02
US9239522B2 (en) 2016-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102002180B1 (ko) 구조의 비대칭성을 결정하는 방법
US10325004B1 (en) Method of optimizing an optical parametric model for structural analysis using optical critical dimension (OCD) metrology
TWI589836B (zh) 用於半導體結構分析之方法、系統及非暫時性機器可存取儲存媒體
US20130158957A1 (en) Library generation with derivatives in optical metrology
TWI686684B (zh) 量測系統及方法
CN107092958B (zh) 用于基于库的临界尺寸cd计量的精确和快速的神经网络训练
US20130110477A1 (en) Process variation-based model optimization for metrology
US11175589B2 (en) Automatic wavelength or angle pruning for optical metrology
US10386729B2 (en) Dynamic removal of correlation of highly correlated parameters for optical metrology
US10895810B2 (en) Automatic selection of sample values for optical metrology
JP2013533980A (ja) 反復空間高調波次数切り捨てによる計算効率化
JP5848328B2 (ja) 構造体の光学測定のための物質の光学的特性の決定方法
US8560270B2 (en) Rational approximation and continued-fraction approximation approaches for computation efficiency of diffraction signals
TW201510476A (zh) 用於繞射結構之光譜資訊之計算的傅立葉諧波序數的自動判定

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant