KR20180102582A - 패턴처리 구조물에서의 라만 분광법 기반 측정 - Google Patents
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Abstract
패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 방법 및 시스템이 제시된다. 상기 방법은, 측정될 특성에 대응하는 조명 및 수집 광 조건들 중 적어도 하나의 미리 결정된 구성을 각각 갖는 적어도 하나의 선택된 광학 측정 방식을 사용하여 측정 하에서 패터닝된 구조로부터 얻어진 적어도 하나의 라만 스펙트럼을 나타내는 데이터를 포함하는 측정 데이터를 제공하는 단계와, 상기 측정 데이터를 처리하고, 상기 적어도 하나의 라만 스펙트럼 각각에 대해, 각자의 광학 측정 방식에서 조명 및 수집 광 조건 중 적어도 하나의 상기 미리 결정된 구성 및 상기 구조물의 특성에 좌우되는, 피측정 구조물의 적어도 일부분에 걸쳐 라만-기여 효율(RCE)의 분포를 결정하는 단계와,
라만-기여 효율의 분포를 분석하고, 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
라만-기여 효율의 분포를 분석하고, 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 계측 기술 분야의 발명으로서, 라만 분광법 기반 측정을 이용하여 반도체 웨이퍼와 같은 패턴처리된 구조물의 다양한 파라미터/성질을 측정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
첨단 기술 노드에서의 반도체 디바이스 디자인의 복잡성 증가는 구조물 치수의 감소 및 디바이스 디자인의 복잡성 증가뿐만 아니라 새로운 재료의 활용을 수반한다. 디바이스 수율 및 성능은 조성, 응력, 결정성 및 도핑과 같은 재료 특성에 점점 더 민감해져서, 공정 제어를 위한 적절한 계측적 해법을 필요로 한다.
다양한 광학 측정 기술이 재료의 변형 및 기타 특성을 측정하기 위해 개발되었다.
미국 특허 제 7,274,440 호는 표본의 응력을 측정하기 위한 시스템 및 방법을 기재하고 있다. 일 시스템은 시편 상에 형성된 패턴화된 구조물에서 응력 유도 복굴절을 측정하도록 구성된 광학 서브 시스템을 포함한다. 일부 실시예에서, 광학 서브 시스템은 분광 엘립소미터, 멀티-앵글 레이저 엘립소미터, 편광계, 편광 반사 계 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 시스템은 또한 광학 서브 시스템에 결합된 프로세서를 포함한다. 프로세서는 응력-유도 복굴절 측정을 사용하여 패터닝된 구조물의 재료에서 응력을 결정하도록 구성된다. 일 방법은 광학 기술을 사용하여 시편 상에 형성된 패턴화된 구조물에서 응력-유도 복굴절을 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 응력 유도 복굴절 측정을 사용하여 패턴화된 구조물의 재료에서 응력을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 특히 구조물 제조 공정을 제어하는데 유용한, 다양한 구조 파라미터를 측정하기 위한 새로운 접근법을 제공한다. 이것은 X선 회절(XRD), 고분해능 X선 회절(HRXRD), X선 형광(XRF), X선 광전자 분광법(XPS), 저에너지 전자 유도 X선 방출 분광법(LEXES)과 같은 일부 기술들이 특허 구조의 파라미터에 대한 관련 정보를 제공하지만, 패턴 구조의 제조를 제어(특히, 반도체 공정 제어)하기 위한 엄격한 감도 및 처리량 요구 사항을 적절히 충족시키는 우수한 해법이 필요하다는 발명자의 견해를 기반으로 한다.
본 발명은 반도체 구조물의 특성(일반적으로, 패터닝된 구조물)의 개선된 특성화를 위한 새로운 방법을 제시한다. 이러한 특성의 예는 재료 조성, 응력 및 도핑이다.
본 발명은 일반적으로 적절한 모델링 능력과 함께 특정 측정 구성(예: 편광 구성)에서 라만 분광법 사용에 기초하여, 관심있는 파라미터에 대한 민감도를 강조 표시 및 분리하고 다른 재료 파라미터에 대한 민감도를 구별할 수 있다.
라만 분광법은 다양한 재료 특성의 특성화를 위한 용도를 설명하는 광범위한 문헌과 함께 확립된 기술이다. 그러나, 아래에서보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 이 방법을 사용하여 정확한 측정을 가능하게 하기 위해서는 조명 및 수집 채널 속성 및 동반 신호 처리 및 모델링 도구에 대한 정확한 제어가 중요하다.
라만 스펙트럼은 조사된(probed) 샘플의 다양한 특성에 대한 정보를 전달한다. 가장 주목할 만한 점으로서, 스펙트럼의 상이한 첨단들이 상이한 재료에 대응한다. 측정된 타겟이 재료 화합물(예를 들어, SiGe)로 구성되는 경우, 라만 스펙트럼의 특정 피크는 상이한 원자 쌍(예를 들어, Si-Si, Si-Ge 및 Ge-Ge)에 상응할 것이다.
이와 관련하여, Si 상에 증착된 얇은 SiGe 층(그래프 Si)과, 참조용의 순수한(벌크) Si(그래프 S2)로부터 라만 분광법을 예시하는 도 1을 참조한다. SiGe 측정에서, 4 개의 피크가 명확하게 관찰된다. 520cm-1의 강한 피크는 기판의 Si-Si 진동에 해당한다. 3 개의 추가 피크는 SiGe 막의 Si-Si, Si-Ge 및 Ge-Ge 쌍에 해당한다. 순수 Si 기준 스펙트럼에서는 기판 Si-Si 피크만이 관찰된다. 따라서, SiGe 층의 존재는 층 내의 상이한 원자 쌍들의 진동과 관련된 3 개의 추가 피크를 발생시킨다.
이들 피크의 위치로부터 농도 및 응력에 대한 정보를 추출하는 방법이 문헌에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 3 개의 SiGe 피크의 위치를 게르마늄 조성 및 층 응력과 관련시키는 일련의 방정식이 T.S. Perov 외, "Composition and strain in thin Sii ― xGex virtual substrates measured by micro-Raman spectroscopy and x-ray diffraction", J. App. Phys. 109, 033502 (2011)의 공보에 제시되어 있다. .
도핑은 라만 스펙트럼에 영향을 미치는 또 다른 특성이다. 도펀트 분포로부터 발생하는 캐리어 농도는 라만 신호에 영향을 미치고 라만 피크에서 추가적인 변화를 일으킨다. 따라서 도핑 수준을 피팅 절차에 통합할 수 있으며, 피크 위치를 모니터링하여 응력 및 조성과 함께 도핑 수준을 동시에 평가할 수 있다(예: A. Perez-Rodriguez 외, Effect of stress and composition on the Raman spectra of etch-stop SiGeB layers, J. Appl. Phys. 80, 15 (1996)).
본 발명은 관심있는 샘플 특성에 대해 최적화된 라만-계측이 가능하도록 구성되는 신규한 계측 방법 및 디바이스를 제공한다. 이 접근법은 샘플의 여러 속성에 대해 접근할 수 있고, 특히, 나노스트럭처 디바이스의 계측에도 적용된다.
또한, 본 발명은 디바이스 구성에서의 이러한 방법 및 자유도의 정확한 이용 및 라만 측정의 정확한 해석을 가능하게 하는 모델링 솔루션(방법 및 시스템)의 세트를 제공한다.
본 발명의 상기 두 가지 양태는 개별적으로 사용될 수 있으며, 각각이 실질적인 이점을 가진다. 반대로, 함께 사용하면 아래에 설명된 대로 상당히 개선된 계측 성능을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나의 광범위한 양태에 따르면, 이는 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은,
측정될 상기 하나 이상의 특성들에 대응하는 조명 및 수집 광 조건들 중 적어도 하나의 미리 결정된 구성을 각각 갖는 적어도 하나의 선택된 광학 측정 방식을 사용하여 패터닝된 피측정 구조물로부터 얻어진 적어도 하나의 라만 스펙트럼을 나타내는 데이터를 포함하는 측정 데이터를 제공하는 단계와,
상기 측정 데이터를 처리하고, 상기 적어도 하나의 라만 스펙트럼 각각에 대해, 각자의 광학 측정 방식에서 조명 및 수집 광 조건 중 적어도 하나의 상기 미리 결정된 구성 및 상기 구조물의 특성에 좌우되는, 피측정 구조물의 적어도 일부분에 걸쳐 라만-기여 효율(RCE)의 분포를 결정하는 단계와,
라만-기여 효율의 분포를 분석하고, 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
측정될 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성은 치수, 물질 조성, 응력, 결정도 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 조명 및 수집 광 조건들 중 미리 결정된 구성은 여기 파장, 편광, 지연, 광선 형태, 조명 광의 각도 전파, 수집 광의 각도 전파, 및 광의 파면 중 적어도 하나를 선택함으로써 특성화된다.
일부 실시예에서, 상기 측정 데이터는 조명 및 수집 광 조건들 중 n개의 상이한 구성들을 가진 n개의 광학 측정 방식을 사용하여 상기 패터닝된 피측정 구조물로부터 얻은 n개의 라만 스펙트럼(n> 1)을 나타낸다. 상기 측정 데이터를 처리하는 단계는 상기 n개의 라만 스펙트럼의 각각의 i번째 라만 스펙트럼에 대해, 피측정 구조물의 상기 적어도 일부분에 걸쳐 라만-기여 효율 RCEi(x,y,z)의 분포를 계산하는 단계, 및 상기 측정될 하나 이상의 특성에 대응하는 라만-기여 효율의 하나 이상의 분포를 선택하는 단계, 및 선택된 분포로부터 상기 구조물의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함한다. 분류하자면, RCE는 라만 신호에 대한 기여의 공간적 분포를 나타낸다. 이는 구조물 내로 전자기 복사의 결합, 구조물 내 라만 신호의 여기, 및 검출 시스템에 대한 여기 방사선의 결합에 좌우된다.
n개의 라만 스펙트럼을 포함하는 상기 측정 데이터는 상기 n개의 광학 측정 방식을 각각 사용하여 n개의 측정 세션에서 얻어진다. 상기 n개의 측정 방식은 순차적으로 수행될 수 있고, 측정 방식 중 적어도 일부는 동시에 수행될 수 있다.
발명의 다른 폭넓은 실시형태에서, 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은,
2개 이상의 n개의 상이한 광학 측정 방식을 패터닝된 구조물에 적용하고, 상기 패터닝된 구조물로부터 대응하는 n개의 라만 스펙트럼을 포함하는 측정 데이터를 결정하는 단계 - 상기 n개의 광학 측정 방식은 하나 또는 둘 모두의 조명 및 수집 광의 적어도 하나의 조건에서 서로 상이함 - 와,
상기 측정 데이터를 처리하고 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하는 단계 - 상기 처리하는 단계는 상기 n개의 라만 스펙트럼에 대해 상기 구조물의 적어도 일부분에 걸쳐, n개의 라만-기여 효율 분포, RCE1(x, y, z), RCE2(x, y, z), ... RCEn(x, y, z)를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 라만-기여 효율 분포 각각은 각자의 광학 측정 방식 및 상기 구조물의 특성에 좌우되어, 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정할 수 있게 함 - 를 포함한다.
일부 실시예에서, 발명의 방법은 패터닝된 피측정 구조물 내 관심 대상인 하나 이상의 특성을 결정하기 위한 광학 측정 방식을 선택하는 단계를 더 포함한다. 이는 선행 측정 방식들 중 하나 이상에 대응하는 라만 기여 효율을 해석함으로써, 그리고, 패터닝된 구조물의 적어도 일부분에 적용될 순차적 측정 기법들 중 하나 이상에 대해 (즉, 측정 방식을 최적화시키는) 조명 및 수집 광 조건들 중 적어도 하나의 구성을 최적화시킴으로써 구현된다.
또 다른 폭넓은 실시형태에서, 발명은 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 제어 시스템을 제공한다. 상기 제어 시스템은, 측정될 하나 이상의 특성들에 대응하는 조명 및 수집 광 조건들 중 상이한 구성을 각각 갖는 n개의 광학 측정 방식을 사용하여 패터닝된 피측정 구조물로부터 얻어진 n개의 라만 스펙트럼들을 나타내는 데이터를 포함하는 측정 데이터를 수신 및 처리하도록 구성된 프로세서 유닛을 포함하고, 상기 측정 데이터의 처리는, 상기 n개의 라만 스펙트럼 각각에 대해, 상기 구조물의 적어도 일부분에 걸쳐, n개의 라만-기여 효율 분포 RCE1(x, y, z), RCE2(x, y, z), ... RCEn(x, y, z)를 결정하는 과정을 포함하고, 상기 라만-기여 효율 분포 각각은 각자의 광학 측정 방식 및 상기 구조물의 특성에 좌우되어, 상기 n개의 라만-기여 효율 분포 중 선택된 하나 이상으로부터 상기 구조물의 하나 이상의 특성을 결정할 수 있게 한다.
제어 시스템은 여기 파장, 편광, 지연, 광선 형상, 조명 광의 각도 전파, 수집 광의 각도 전파, 및 광의 파면 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 상기 조명 및 수집 광 조건 중 적어도 하나를 제어가능하게 변화 시키도록 구성되고 동작 가능한 적어도 하나의 조명 제어기 및 수집 제어기를 포함한다.
발명은 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 시스템을 또한 제공한다. 상기 시스템은, 상기 패터닝된 구조물 상에 n개의 상이한 광학 측정 방식을 수행하도록 그리고 상기 패터닝된 구조물로부터 대응하는 n개의 라만 스펙트럼을 포함하는 측정 데이터를 결정하도록 구성되고 동작 가능한 광학 측정 시스템 - 상기 n개의 광학 측정 방식은 조명 및 수집 광 중 하나 또는 둘 모두의 적어도 하나의 조건이 서로 상이함 - 과, 상기 측정 데이터를 수신 및 처리하도록, 그리고 패터닝된 피측정 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하도록, 상기 광학 측정 시스템과 데이터 통신하도록 구성되는 상술한 제어 시스템을 포함한다.
본 명세서에 개시된 주제를 더 잘 이해하고 그것이 실제로 수행될 수 있는 방법을 예시하기 위해, 이제 실시예가 첨부 도면을 참조하여 비-제한적인 예로서 만 설명될 것이다.
도 1은 두 샘플로부터의 라만 스펙트럼을 도시하며, 하나는 Si 위에 증착된 얇은 SiGe 층이고, 다른 하나는 순수한 벌크 Si이다.
도 2는 Si의 단일 포논 및 2- 포논 피크의 상대 강도에 대한 분극의 효과를 예시한다.
도 3a 내지 도 3c는 단순한 격자 구조의 경우에, 라만 신호에서 메인 Si 피크에 대한 기여분의 위치 의존성을 예시하며, 도 3c는 패터닝된 Si 층상에 SiO2 층에 의해 형성된 모델링된 구조를 개략적으로 도시하고, 도 3a 및 도 3b는 Si 격자로부터 측정된 라만 신호를 나타내며, 각각의 파장은 λ=405nm 및 λ=532nm 이다.
도 4는 패턴화된 구조물에서의 측정에 사용하기 위한 본 발명의 라만 분광법 모델-기반 방법의 흐름도이다.
도 5는 라만 계측 측정 데이터를 해석하기 위해(및 가능하게는 라만 계측 측정을 관리하기 위해) 도 4의 방법을 수행하기 위한 본 발명의 시스템의 블록도를 도시한다.
도 6은 도 5의 제어 시스템과 함께 사용되는 측정 방식의 상당한 융통성을 허용하는 광학 측정 시스템의 구성의 특정한, 그러나 제한적이지 않은, 예를 도시한다.
도 1은 두 샘플로부터의 라만 스펙트럼을 도시하며, 하나는 Si 위에 증착된 얇은 SiGe 층이고, 다른 하나는 순수한 벌크 Si이다.
도 2는 Si의 단일 포논 및 2- 포논 피크의 상대 강도에 대한 분극의 효과를 예시한다.
도 3a 내지 도 3c는 단순한 격자 구조의 경우에, 라만 신호에서 메인 Si 피크에 대한 기여분의 위치 의존성을 예시하며, 도 3c는 패터닝된 Si 층상에 SiO2 층에 의해 형성된 모델링된 구조를 개략적으로 도시하고, 도 3a 및 도 3b는 Si 격자로부터 측정된 라만 신호를 나타내며, 각각의 파장은 λ=405nm 및 λ=532nm 이다.
도 4는 패턴화된 구조물에서의 측정에 사용하기 위한 본 발명의 라만 분광법 모델-기반 방법의 흐름도이다.
도 5는 라만 계측 측정 데이터를 해석하기 위해(및 가능하게는 라만 계측 측정을 관리하기 위해) 도 4의 방법을 수행하기 위한 본 발명의 시스템의 블록도를 도시한다.
도 6은 도 5의 제어 시스템과 함께 사용되는 측정 방식의 상당한 융통성을 허용하는 광학 측정 시스템의 구성의 특정한, 그러나 제한적이지 않은, 예를 도시한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 바람직한 경우 적절한 모델링 기능과 연계하여, 조명 및 집광 조건(예: 편광(들), 여기 파장, 지연, 광선 형상, 조명/수집 광의 각도 전파 등) 중 적어도 하나의 특정 구성에서의 라만 분광법의 이용에 기반한다. 이 기술은 관심있는 파라미터에 대한 민감도를 강조 표시하고 격리시키며, 상이한 재료 파라미터에 대한 민감도를 구분한다.
다음은 본 발명의 일부 실시예에 따른 최적화된 라만 계측 기법에 대한 설명이다.
라만 분광법은 고유한 유형의 광-물질 상호 작용을 나타낸다. 라만 스펙트럼의 상이한 부분들은 광학 기법의 변화에 대해 상이한 응답(구체적으로, 조명 및 수집 편광/지연의 변화, 조명 및 수집 입사 각도 및 퓨필 형상, 파면 및 초점의 변화)을 나타낸다.
이러한 파라미터 중 하나 이상을 올바르게 조작하면 가능한 이점에 대한 예로서, 2-포논(phonon) 배경 문제를 고려해 보자. 이전에 설명한 바와 같이, 순수 벌크 Si의 라만 스펙트럼은 약 520cm-1에서 날카로운 피크를 나타낸다. 230cm-1에서 380cm-1까지 매우 넓고 상당히 약한 추가의 스펙트럼 피크가 관찰된다. 이 약한 라만 신호는 2-phonon 프로세스로부터 발생한다.
대부분의 경우, 2-포톤 프로세스와 관련된 약한 라만 신호는 계측의 관심사가 아니다. 그러나 이 신호는 라만 스펙트럼의 해석에 크게 영향을 미칠 수 있는(그래서 당황하게 만드는) 배경 시그니처 역할을 한다. 1-phonon 피크와 2-phonon 피크 사이의 상대적 강도는 조명 및 수집 편광에 대한 올바른 제어를 통해 엄청난 차이로 수정할 수 있다.
이 의존성은 도 2에 나타나 있는데, 이는 편광이 Si의 단일 포논 및 2-포논 피크의 상대 강도에 미치는 영향을 예시한다. 2 개의 그래프가 Pi 및 P2로 도시되어 있는데, 여기서 2 개의 편광 구성 즉, 조명 및 수집 편광 Pill| | Pcoll(그래프 P1) 및 Pill⊥Pcoll(그래프 P2)이 제시된다. 도면에 도시된 바와 같이, 조사 및 수집 편광(Pill 및 Pcoll)이 서로 수직으로 동조되고, 둘 다 샘플의 결정 격자에 대해 45 °로 배향될 때, 2- 포논 피크의 수천배 수준 억제가 관찰된다. 따라서, 조명 편광(Pill)을 결정 구조에 대해 45 ° 방향으로 정렬시키고, 수집 편광(Pcoll)을 조명 편광에 수직으로 정렬시킴으로써, 2- 포논 신호는 편광이 동일하게 정렬되는 것과 비교하여 상당히 감소된다.
이는 올바른 편광 조작이 신호 품질을 크게 향상시키고 중요한 측정 구성 요소를 관심없는(관심이 적은) 구성 요소로부터 분리할 수 있는 능력 및 신호 품질을 크게 개선시킬 수 있는 한 예에 불과하다. 아래에서 설명하는 것처럼 특정 원리에 대한 민감도를 강조하기 위해 이와 동일한 원칙을 사용할 수 있다.
이러한 단순한 접근법은 평면 필름이 아닌 오히려 구조화된(structured) 측정 대상에 적용하는 것은 실용적이지 않다(심지어 불가능할 수 있다). 구조물 내부의 전자기장 분포는 매우 복잡할 수 있으며, 재료의 특성뿐만 아니라 구조물의 크기에도 좌우된다.
본 발명은 단지 블랭킷 표적뿐만 아니라 온-구조물(on-structure) 측정에 대해서도 배경 억제 및 감도 강조를 구현하는 것을 제공한다. 이는 하드웨어 제어뿐만 아니라 모델링 도구를 사용하여 측정 방식을 올바르게 최적화함으로써 실현될 수 있다.
다음은 그러한 측정 기법 최적화를 위한 몇 가지 구체적인, 그러나, 제한적이지 않은, 예다. 이러한 예는 다음을 포함한다: (i) 구조 전반에 걸쳐 측정된 특성 프로파일링 - 프로파일링 정보는 z 축 간에 얻을 수 있음(깊이 프로파일링) 또는 구조 전반의 서로 다른 위치(x, y 및 z)에서 측정된 특성의 전체 프로파일링, (ⅱ) 구조 내부의 개별 응력 성분의 계측 측정, (iii) 측정 중 피드백을 위한 모델링/알고리즘 툴 사용, (iv) 치수 계측.
(i) 구조 전반에 걸쳐 측정된 특성의 프로파일링
라만 분광기는 프로브된 타겟에 대해 통합된 측정을 제공하여, 측정된 신호는 전체 측정 스팟에 걸쳐, 그리고 샘플 내로 투과 깊이에 대해, 평균화된다. 깊이와 횡방향 위치((로파일링")의 함수로 구조 전반에 걸쳐 측정된 특성의 분포를 식별할 수 있는 것은 대단히 중요하다.
침투 깊이를 변경하기 위해 여러 파장을 사용하는 것이 일반적이다. 파장에 대한 침투 깊이 의존성은 매우 예리하여, 그러한 프로파일링 방법에 대해 우수한 해결 능력을 보여준다. 수직 입사각에서의 Si 내로의 관통 깊이가 표 1에 예시되어있다.
| 파장 [nm] | 파장 [nm] |
| 633 | 2600 |
| 532 | 930 |
| 488 | 490 |
| 458 | 280 |
| 405 | 98 |
| 355 | 9.3 |
| 244 | 5.6 |
표의 값은 조명 및 수집 경로 모두에서 필드 흡수를 설명한다.
이 방법은 평면 필름에 대해 해석하기가 비교적 쉽지만 구조화된 샘플에 적용하면 오도된 결과를 초래할 수 있다. 구조 내부의 전자기장 분포는 전자기장과 구조 특성 사이의 상호 작용에 복잡한 방법에 따라 매우 세분된 분포를 가질 수 있다. 이 경우, 측정된 스펙트럼은 라만 신호에 가장 많이 기여하는 구조 내의 위치에서의 물질 특성을 나타낸다. 이것들은 실제로 파장에 의존하지만 결코 단순한 '침투 깊이' 개념과 쉽게 관련될 수 없다.
이와 관련하여 참조되는 도 3a-3c는 단순한 격자 구조에 대해 라만 신호에서 주-Si- 피크에 대한 기여분의 위치 의존성을 예시한다. 도 3c는 패터닝된 Si 층상에 SiO2 층에 의해 형성된 모델링된 구조를 개략적으로 도시한다. λ=405nm 및 λ=532nm의 파장에 해당하는 Si 격자로부터 측정된 라만 신호가 각각 도 3a 및 도 3b에 표시된다. 라만 신호는 격자 구조(Si가 있는 곳)에서만 발생하고 주변의 SiO2에서는 발생하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
본 발명에 따르면, 모델 기반 접근법이 사용되어, 다량의 상이한 정보 채널의 획득을 허용하는 매우 유연한 광학 배열에 모델 기반 접근법이 구현되어, 블랭킷 및 온-스트럭처 프로파일링 기능을 모두 가능하게 한다(두가지 모두 대 깊이 및/또는 횡 방향 위치). 이와 관련하여, 본 발명의 모델 기반 방법의 흐름도(10)를 예시하는 도 4를 참조한다. 단순화를 위해, 이 접근법은 몇 단계로 나눌 수 있다. 이것들은 모든 구현에 모두 필요한 것은 아니며, 이러한 모든 단계를 포함하지 않는 일부 용도가 아래에 설명되어 있다. 그러나, 이들 단계는 본 발명의 방법의 주요 구성 요소를 나타낸다.
첫째, 이 방법에 따르면 '라만 기여 효율'(RCE)은 라만 신호에 대한 위치 의존 기여도를 명시하는 것으로 규정된다. 이 특성은 측정된 구조 특성(치수, 재료), 여기 파장 및 조명 및 수집 채널의 특성(아래에 설명 됨)에 따라 다르다.
측정된 구조에 대한 라만-기여 효율이 계산된다(단계 12). 이러한 계산은 선택적으로 다른 계측 툴 및/또는 테스트 사이트로부터 획득/측정된 구조에 관한 정보에 의해 보조될 수 있다(단계 14). 가령, OCD＼SEM＼TEM을 사용하여 치수 특성을 제공하고, 엘립소메트리＼XPS＼SIMS를 사용하여 재료 특성을 나타낼 수 있다.
다양한 n개의 측정 조건에 관한 데이터가 제공되고(단계 16), 구조 RCE1(x, y, z), RCE2(x, y, z), ... RCEn(x, y, z) 간의 라만-기여 효율 분포는 각각 전형적으로 조명/수집 조건인 n개의 측정 조건에 대해 계산된다. 여기에는 서로 다른 입사각(AOI), 파장, 편광, 동공 형성 옵션 등이 포함될 수 있다. 서로 다른 i 번째 구성은 구조 전반에 걸쳐 RCEi(x, y, z)의 다른 분포를 제공한다.
그 다음, 측정된 파라미터 분포에 관한 정보를 얻기 위해 j 및 k가 정수 j> k 인, 계산된 구성의 서브 세트 RCEn-j-RCEn-k가 선택된다(단계 18). 측정 세트로부터 구조물 내부의 파라미터 분포를 유도(단계 20)하는 것은 표준 알고리즘(예를 들어, 디컨볼루션 방법)을 사용하여 달성될 수 있다(단계 20).
예를 들어, 그러한 유도를 구현하는 간단한 접근법은 선형 방식에 기초할 수 있다: 측정된 라만 강도 Ii들의 세트가 수집된다. 각각은 RCE를 통해 구조 내부의 파라미터 분포와 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 즉:
측정된 구조의 일부 공간 샘플링을 규정함으로써, 이 관계를 행렬 형식으로 작성할 수 있다:
여기서, 인덱스 j는 상이한 공간 위치와 관련되며, 인덱스 i는 상이한 측정과 관련된다. I 및 M이 모두 알려져 있으므로(측정 및 이에 대응하여 모델링 엔진을 통해) RMS 솔루션을 사용하여 파라미터의 공간 분포를 직접 얻을 수 있다.
많은 다른 알고리즘 방법을 사용할 수 있으므로, 보다 안정되고 잘 제어되는 솔루션을 사용할 수 있다.
이 방법론은 응력, 조성, 결정성 등과 같은 임의의 측정 가능한 특성에 적용될 수 있으며, 이는 단지 몇 가지 비-제한적 예일뿐이다.
상기 예시된 기술은 반드시 일련의 측정들에 적용될 필요는 없다는 것을 알아야한다. 실제로 이 접근법은 관심있는 파라미터에 강조 표시된 민감도를 제공하는 최적화된 단일 측정 기법을 찾는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 원리는 단일 측정된 라만 스펙트럼을 사용하여 전체 종단 프로파일 정보를 얻는 것에 관련되지 않지만, 이러한 방식으로 짧은 수집 시간으로 가장 중요한 정보를 얻을 수 있다. 대안으로, 다수의 AOI에 대한 라만 스펙트럼의 동시 획득은 k- 스페이스 영상 기술을 사용하여 측정될 수 있다.
이는 유연한 라만 계측 측정 방식을 이용하는 측정 시스템(100)의 블록도를 도시하는 도 5에서 예시된다. 설명된 바와 같이, 고급 모델링 도구와 함께 사용되는 이러한 유연성은 향상된 성능뿐만 아니라 완전히 새로운 기능(예: 프로파일링)을 가능하게 한다. 시스템(100)은 광학 시스템에 구현된 하나 이상의 측정 방식을 사용하여 샘플(105)의 적어도 일부에 대해 측정된 라만 스펙트럼을 나타내는 입력 측정 데이터를 수신하도록 구성되는, 그리고, 발명의 전술한 기술들을 수행함으로써 이러한 측정 데이터를 처리하도록 구성되는, 제어 시스템(106)을 포함한다.
일반적으로, 측정된 데이터는 실시간으로 처리되고 분석될 수 있으며, 이 경우 제어 시스템(106)은 광학 측정 시스템의 출력으로부터 측정된 데이터를 직접 수신할 수 있으며; 또는 측정된 데이터 소스가 외부 저장 장치로 구성될 수 있는 경우 오프 라인으로 분석될 수 있다. 예를 들어, 특정 유형의 구조로부터 측정된 데이터는 오프라인으로 분석될 수 있으며, 이 사전 계산된 데이터는 상기 유형의 구조의 제조 프로세스를 제어하는데 사용될 관심 대상 구조 파라미터를 측정하기 위한 기결정된 (최적) 측정 기법을 선택하기 위해, 이론적 스펙트럼의 파라미터-의존적 '라이브러리'를 형성할 수 있다.
광학 측정 시스템은 조명 채널 IC를 형성하는 광원 시스템(102) 및 수집 채널(CC)을 형성하는 검출 시스템(104)을 포함하고, 조명 및 수집 채널 중 적어도 하나에 위치/관련되는 광 영향 유닛을 또한 포함한다. 이러한 비-제한적인 예에서, 시스템은 광 조명 영향 유닛(108) 및 광 수집 영향 유닛(110) 모두를 포함한다. 조명 및 수집 영향 유닛은 조명 및 수집 조건에 영향을 미치도록 구성된다. 이러한 유닛은 각각의 채널을 따라 전파되는 광의 상태에 영향을 미치는 광 전파 영향 수단을 포함할 수 있다. 조명 영향 유닛(108)은 (예를 들어, 광 전파 영향 수단에 추가하여) 광원 시스템의 동작을 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있고, 선택적으로 또는 부가적으로 그러한 제어기는 제어 시스템(106)의 일부일 수 있다.
제어 시스템(106)은 일반적으로 측정 데이터 제공자와 통신(이는 알려진 임의의 알려진 적절한 방법을 사용하여 유선 및/또는 무선 통신일 수 있음)하도록 구성된 컴퓨터 시스템이고; 상이한 측정 방식으로 측정치를 관리/제어하도록 구성될 수도 있으며, 이 경우 제어 유닛은 또한 광학 측정 시스템의 적어도 일부 요소와 통신하도록 구성된다(이는 알려진 임의의 알려진 적절한 방법을 사용하여 유선 및/또는 무선 통신일 수 있다). 본 예시에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(106)은 조명 영향 유닛(108) 및/또는 광원 시스템(102)과 관련된 조명 제어기(106A); 수집 영향 유닛(110)과 관련된 수집 제어기(106B); 및 데이터 프로세서 유틸리티(106C)를 포함한다. 후자는 측정된 라만 스펙트럼을 나타내는 데이터를 처리하고 샘플(105) 내부의 파라미터(들) 분포를 결정하기 위한 전술한 방법을 수행하도록 구성된다(특별히 설계된 소프트웨어 제품으로 사전 프로그램된다).
위의 방법의 효율성은 측정 시스템에서 허용하는 측정 유연성에 달려 있다. 광학 경로에 추가된 자유도는 요구된 계측 목표에 대한 측정의 개선된 미세 조정을 허용할 수 있다. 도 6은 편광 제어(완전 라만-뮬러 매트릭스의 측정 포함), 조명 및 수집시의 동공 성형(shaping), 복수의 파장, k-스페이스 이미징, 등을 포함한, 이러한 고려가능한 유연성을 가능하게 하는 광학 시스템(200)의 구조의 특별한, 그러나 제한적이지 않은, 예를 자체-설명 방식으로 도시한다.
도 6의 시스템(200)에서, 광원 시스템(102)은 상이한 파장의 광 빔을 각각 생성하기 위한 n개의 광원(예를 들어, 레이저)과, 여기(조명) 파장을 선택하기 위한 레이저 빔 선택 유닛(광학 및/또는 전자 유닛임)을 포함하고, 상기 n개의 광빔의 광 경로 내의 n개의 빔 조절 유닛을 각각 포함하고, 이와 연계된다. 빔 조절(beam conditioning)은 스펙트럼 필터링 및/또는 편광 및/또는 공간 필터링 및/또는 빔 확장 및/또는 시준을 포함할 수 있다. 이러한 빔 조절 유닛은 조명 영향 유닛(108)의 일부분이다. 이러한 예에서, 조명 영향 유닛(108)은 편광 회전 어셈블리(예를 들어, 가변 λ/2 플레이트) 및 구경 변화 조립체를 더 포함한다. 즉, 조명 영향 유닛(108)은 다양한 조명 파장, 편광 조건 및 조명의 각도 전파를 가능하게 하도록 구성된다. 수집 영향 유닛(110)은 샘플로부터 수집되는 광의 다양한 편광 조건, 스펙트럼 필터링 및 각도 전파를 제공하도록 구성된다.
(ii) 구조 내부의 응력 분포 측정 - 서로 다른 응력 성분 분리 가능
응력 계측은 라만 분광법의 표준 목표이다. 내부 응력을 수반하는 결정 변형은 원자 간 힘에 영향을 주어, 진동 주파수의 상응하는 변화를 유도한다. 이러한 변화는 라만 피크 위치의 이동을 통해 라만 분광법에 의해 직접 조사된다(probed). 피크 위치(예를 들어, 조성, 도핑)에 영향을 미치는 다른 특성으로부터 응력/변형을 분리하는 상이한 방법들이 존재한다.
수직 입사 라만 계측은 결정 변형의 z 성분에 주로 민감하다는 것을 알 수 있다(GH Loechelt 외., Polarized off-axis Raman spectroscopy: A technique for measuring stress tensors in semiconductors, J. App. Phys. 86, 6164 (1999)). 단순한 비-패턴 필름의 경우, 경사 조명 및/또는 수집 채널 또는 매우 높은 개구 수 측정 설정을 사용하여 평면-내 변형 성분에 대한 일부 감도를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 방법은 패턴화된 구조에서 측정할 때 전혀 관련이 없다.
공간 프로파일링에 대해 전술한 방법과 유사하게, 본 발명은 선택된 계측 모드(조명/콜렉션 AOI 및 동공 성형, 파장, 편광 등)와 관련하여 모델링 툴을 사용하여, 관심 대상인 변형 배향에 대한 최적 감도를 제공하도록 바람직한 계측 기법(또는 그러한 기법들의 조합)을 식별한다. 대안적으로, 다양한 측정된 정보 채널들의 큰 세트를 이용하고, 가장 유익한 세트(최상의 정밀도, 정확도 및/또는 임의의 다른 속성을 제공하는 것)를 식별함으로써, 실험적으로 최적의 계측 기법을 식별하는 것이 가능하다.
구조 내부의 전체 벡터 변형률 분포는 표준 알고리즘을 사용하여 이러한 측정 세트에서 얻을 수 있다. 명료함을 위해, 가능한 접근법이 이하에 예시되지만, 많은 다른 알고리즘 방법들이 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 동일한 접근법은 라만 신호가 민감한 임의의 다른 특성(예를 들어, 조성, 도핑)에 대한 구조물 간 프로파일링을 위해 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
RCE에 대한 각 측정 데이터 세트는 구조의 상이한 부분들에 대해 알려진 소정의 가중치를 통해 변형률 분포에 따라 달라진다(이 가중치는 모델링 도구를 기반으로 알려져 있다). 명시적으로, 다음과 같이 쓸 수 있다.
여기서, Ci는 조명 및 수집 광 조건(AOI, 편광, 방위각 등)의 구성에 의해 정의된 측정된 채널/측정 방식을 나타내고, (x, y, z)는 공간 좌표이며, RCECi는 위에 정의된 이 채널의 라만 기여 효율이고, P는 위치 종속 파라미터(현재 경우의 변형)이며, S [P(x, y, z)]는 모델링에 의해 얻어진 파라미터의 이러한 분포에 대한 관련 라만 신호이다.
이 수식의 근거는 라만 신호가 구조의 상이한 부분들로부터의 개별 기여에 대해 합계를 도출하고, 각 기여가 국부적인 변형에 의존하며, 국부적인 RCE에 따라 가중된다는 점이다. 이 수식은 보다 엄격한 유도를 위한 근사이고, 여기서 단순화를 위해 사용되어, 변형 분포 특성화를 위한 제안된 방법을 명확하게 하기 위함이다.
행렬 형식에서, 이 수식은 다음과 같이 쓸 수 있다.
인덱스 i는 측정된 채널을 나타내고, 벡터화는 전체 공간 도메인에 걸쳐있다(즉, 벡터의 상이한 엔트리는 상이한 위치에 대응한다).
이제 일련의 측정된 채널을 고려하여 일련의 측정된 신호 
로 유도하면, 다음과 같이 쓸 수 있다.
여기서 
는 모델로부터 알려진 각 측정된 채널에 대한 구조물 간의 가중치를 유지하는 행렬이다.
측정된 신호 
및 계산된 
를 사용하여 공간 왜곡 분포는 다음을 사용하여 추정할 수 있다.
(iii) 측정 중 피드백을 위한 모델링/알고리즘 툴 사용
위에서 설명한 접근법은 이용할 채널 조합, 측정 시퀀스의 최적화 방식, 등과 같이, 관심있는 응용예를 위한 측정 시퀀스를 미리 규정하기 위해 모델링 기능의 이용에 관련된 것이다. 이 접근법을 확장하여 측정 결과에 따라 측정 흐름을 변경할 수 있다. 이 구현예에 대해 다음과 같이 여러가지 변형이 가능하다:
이전 라만 측정의 해석된 결과를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 제 1 세트의 라만 측정(1 또는 수 개)은 측정된 특성에 대한 정보를 제공한다. 모델링 기능을 사용하여 측정 성능을 향상시킬 수 있도록 측정 특성(파장, AOI, 편광 등)을 변경할 수 있다. 이 방법은 다른 사이트에서 수행되는 연속적 측정, 또는 동일한 사이트에서 반복적으로 측정하는 경우에, 구현될 수 있다.
계측적 피드백의 그러한 사용에 대한 특정 관심의 예는 응력 이완의 식별이다. 상이한 재료(예를 들어, Si)로 제조된 기판 상에 결정 층(예를 들면, 에피택셜 성장된 SiGe 또는 GaAs)을 성장시킬 때, 상이한 결정 격자 상수로 인해 결정 변형이 발생한다. 성장 조건 및 층 두께에 따라 변형 이완은 이완 및 변형 영역의 교번 형태로 잠재적으로 발생할 수 있다. 이러한 변형 이완은 제조된 장치의 성능에 해롭고 적절한 모니터링이 필요한다. 이러한 계측은 다음과 같이 측정 중 피드백의 개념에 기반한 라만 분광법을 사용하여 제공할 수 있다. 국부 변형률 및 조성은 라만 측정에서 추론할 수 있다. 극단적인 경우에는 이 측정만으로도 상당한 변형 이완을 식별하기에 충분하다. 그러나 이완이 지나치게 심하지 않으면, 측정은 이완이 의심되는 것으로만 식별한다. 모델 기반 도구를 사용하면 변형률 판독을 분석하여 이완이 의심되는 사례를 식별할 수 있다. 모델링은 다른 변형 구성 요소가 측정을 혼란스럽게할 때, 온-스트럭처 측정에서 특히 중요하다. 변형률 완화가 의심되는 샘플을 확인하면 인접한 위치에서 또 다른 세트의 라만 측정을 수행할 수 있다. 앞서 언급했듯이, 변형률이 불균질하고 높은 변형 및 낮은 변형의 영역들을 나타내는 것은 응력-이완 샘플의 통상적인 특성이다. 실제로 그러한 변동성이 확인되면 표본은 변형-이완형으로 분류된다.
(iv) 치수 계측
라만 분광법에 모델링 기능을 추가하여 독창적인 관심을 끌 수 있는 기능 중 하나는 치수 계측이다. 사실, 이러한 기능에는 구조 내부 및 외부의 전자기장 침투에 대한 포괄적인 특성화뿐만 아니라 구조 내부의 라만 신호 생성 모델링을 모두 수반하는, 다각적인 모델링 도구/방법이 필요하다. 이러한 경로는 측정된 구조에 대해 매우 민감한 정보를 제공할 수 있다.
치수 인자들이 측정 라만 신호에 영향을 미치는 증거는 문헌에서 잘 알려져 있다. 예를 들어 A. K. Arora 외, Raman spectroscopy of optical phonon confinement in nanostructured materials, J. of Raman Spectroscopy 38, 604 (2007); B. Kaleli 외, Strain characterization of FinFETs using Raman spectroscopy, Thin Solid Films 31497 (2013); T. Nuytten 외, Edge-enhanced Raman scattering in narrow sGe fin field-effect transistor channels, App. Phys. Lett. 106, 033107 (2015). On specific cases (e.g. nanowires), the Raman signal has been found to provide dimensional information on a dimensional characteristic of the structure (e.g. nanowire diameter [J. Liu 외, Raman spectrum of array-ordered crystalline silicon nanowires, Physica E 23, 221 (2004); R. P. Wang 외, Raman spectral study of silicon nanowires: High-order scattering and phonon confinement effects, Phys. Rev. B 61, 16827 (2000)])를 참조할 수 있다.
그러나 OCD 계측에 사용되는 것과 유사한 일반 모델링 기능을 통해 OCD와 유사한 방법론을 사용하여, 측정으로부터 치수 특성을 유추하는 역-문제를 해결할 수 있다. 이 방법에서, 측정된 신호는 테스트 구조의 일부 가정된 특성(치수, 재료)에 대해 모델링 도구로부터 계산된 신호와 비교된다. 측정 신호와 연산 신호 간에 우수한 매칭이 얻어지지만, 측정된 구조가 대응하는 연산된 구조와 유사한 특성을 가짐을 유추할 수 있다. OCD 계측에서의 통상적인 관례와 유사하게, 이론 라만 신호는 실시간으로 연산될 수 있고('실시간 회귀'), 또는 미리 연산되어 이론 스펙트럼의 파라미터-의존 '라이브러리'를 형성할 수 있다.
Claims (19)
- 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 방법으로서,
측정될 상기 하나 이상의 특성들에 대응하는 조명 및 수집 광 조건들 중 적어도 하나의 미리 결정된 구성을 각각 갖는 적어도 하나의 선택된 광학 측정 방식을 사용하여 패터닝된 피측정 구조물로부터 얻어진 적어도 하나의 라만 스펙트럼을 나타내는 데이터를 포함하는 측정 데이터를 제공하는 단계와,
상기 측정 데이터를 처리하고, 상기 적어도 하나의 라만 스펙트럼 각각에 대해, 각자의 광학 측정 방식에서 조명 및 수집 광 조건 중 적어도 하나의 상기 미리 결정된 구성 및 상기 구조물의 특성에 좌우되는 피측정 구조물의 적어도 일부분 내의 라만-기여 효율(RCE)의 분포를 결정하는 단계와,
라만-기여 효율의 분포를 분석하고, 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함하는 사용 방법. - 제 1 항에 있어서, 측정될 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성은 치수, 물질 조성, 응력, 결정도 중 적어도 하나를 포함하는 사용 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조명 및 수집 광 조건들 중 적어도 하나의 상기 미리 결정된 구성은 여기 파장, 편광, 지연, 광선 형태, 조명 광의 각도 전파, 수집 광의 각도 전파, 및 광의 파면 중 적어도 하나를 선택함으로써 특성화되는, 사용 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 데이터는 조명 및 수집 광 조건들 중 적어도 하나의 n개의 상이한 구성들을 가진 n개의 광학 측정 방식을 사용하여 상기 패터닝된 피측정 구조물로부터 얻은 n개의 라만 스펙트럼(n> 1)을 나타내고, 상기 측정 데이터를 처리하는 단계는 상기 n개의 라만 스펙트럼의 각각의 i번째 라만 스펙트럼에 대해, 피측정 구조물의 상기 적어도 일부분에 걸쳐 라만-기여 효율 RCEi(x,y,z)의 분포를 계산하는 단계, 및 상기 측정될 하나 이상의 특성에 대응하는 라만-기여 효율의 하나 이상의 분포를 선택하는 단계, 및 상기 구조물의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함하는 사용 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 n개의 라만 스펙트럼 각각에 대한 상기 라만-기여 효율의 분포를 계산하는 단계는 상기 구조물 또는 대응하는 테스트 구조물에 적용되는 라만 분광법과는 다른 유형의 하나 이상의 측정에 의해 얻어지는 추가 측정 데이터를 처리하는 단계를 포함하는, 사용 방법.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, n개의 라만 스펙트럼을 포함하는 상기 측정 데이터는 상기 n개의 광학 측정 방식을 각각 사용하여 n개의 측정 세션에서 얻어지는 사용 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 n개의 측정 세션은 순차적으로 수행되는 사용 방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 n개의 측정 세션 중 적어도 일부는 동시에 수행되는 사용 방법.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 패터닝된 상기 피측정 구조물의 하나 이상의 특성을 결정하기 위해 최적 측정 방식을 선택하는 단계를 더 포함하는, 사용 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 최적 측정 방식을 선택하는 단계는, 선행 측정 방식들 중 하나 이상에 대응하는 라만-기여 효율을 해석하고, 패터닝된 구조물의 적어도 일부에 적용될 순차적 측정 방식들 중 하나 이상에 대한 상기 조명 및 수집 광 조건 중 상기 적어도 하나의 구성을 최적화하는 단계를 포함하는 사용 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 선행 측정 방식들 및 상기 조명 및 수집 광 조건들 중 상기 적어도 하나의 최적화된 구성을 갖는 상기 하나 이상의 순차적 측정 방식들이, 상기 구조물 내 동일한 측정 위치 또는 상이한 측정 위치에 적용되는, 사용 방법.
- 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 방법으로서,
2개 이상의 n개의 상이한 광학 측정 방식을 패터닝된 구조물에 적용하고, 상기 패터닝된 구조물로부터 대응하는 n개의 라만 스펙트럼을 포함하는 측정 데이터를 결정하는 단계 - 상기 n개의 광학 측정 방식은 하나 또는 둘 모두의 조명 및 수집 광의 적어도 하나의 조건에서 서로 상이함 - 와,
상기 측정 데이터를 처리하고 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하는 단계 - 상기 처리하는 단계는 상기 n개의 라만 스펙트럼에 대해 상기 구조물의 적어도 일부분에 걸쳐, n개의 라만-기여 효율 분포, RCE1(x, y, z), RCE2(x, y, z), ... RCEn(x, y, z)를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 라만-기여 효율 분포 각각은 각자의 광학 측정 방식 및 상기 구조물의 특성에 좌우되어, 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정할 수 있게 함 - 를 포함하는 사용 방법. - 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 제어 시스템에 있어서,
측정될 하나 이상의 특성들에 대응하는 조명 및 수집 광 조건들 중 적어도 하나의 상이한 구성을 각각 갖는 n개의 광학 측정 방식을 사용하여 패터닝된 피측정 구조물로부터 얻어진 n개의 라만 스펙트럼들을 나타내는 데이터를 포함하는 측정 데이터를 수신 및 처리하도록 구성된 프로세서 유닛을 포함하고,
상기 측정 데이터의 처리는, 상기 n개의 라만 스펙트럼 각각에 대해, 상기 구조물의 적어도 일부분에 걸쳐, n개의 라만-기여 효율 분포 RCE1(x, y, z), RCE2(x, y, z), ... RCEn(x, y, z)를 결정하는 과정을 포함하고, 상기 라만-기여 효율 분포 각각은 각자의 광학 측정 방식 및 상기 구조물의 특성에 좌우되어, 상기 n개의 라만-기여 효율 분포 중 선택된 하나 이상으로부터 상기 구조물의 하나 이상의 특성을 결정할 수 있게 하는, 제어 시스템. - 제 13 항에 있어서, 측정될 상기 구조물의 상기 하나 이상의 특성은 치수, 물질 조성, 응력, 결정도 중 적어도 하나를 포함하는 제어 시스템.
- 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 n개의 상이한 광학 측정 방식을 수행하기 위한 광학 측정 시스템을 동작시키도록 구성된 제어 시스템.
- 제 15 항에 있어서, 여기 파장, 편광, 지연, 광선 형상, 조명 광의 각도 전파, 수집 광의 각도 전파, 및 광의 파면 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 상기 조명 및 수집 광 조건 중 적어도 하나를 제어가능하게 변화 시키도록 구성되고 동작 가능한 적어도 하나의 조명 제어기 및 수집 제어기를 포함하는, 제어 시스템.
- 패터닝된 구조물의 하나 이상의 특성을 측정하는데 사용하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은, 상기 패터닝된 구조물 상에 n개의 상이한 광학 측정 방식을 수행하도록 그리고 상기 패터닝된 구조물로부터 대응하는 n개의 라만 스펙트럼을 포함하는 측정 데이터를 결정하도록 구성되고 동작 가능한 광학 측정 시스템 - 상기 n개의 광학 측정 방식은 조명 및 수집 광 중 하나 또는 둘 모두의 적어도 하나의 조건이 서로 상이함 - 과,
상기 측정 데이터를 수신 및 처리하도록, 그리고 패터닝된 피측정 구조물의 상기 하나 이상의 특성을 결정하도록, 상기 광학 측정 시스템과 데이터 통신하도록 구성되는 청구항 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 제어 시스템을 포함하는
시스템. - 제 17 항에 있어서, 상기 광학 측정 시스템은 여기 파장, 편광, 지연, 광선 형상, 조명 광의 각도 전파, 수집 광의 각도 전파, 및 광의 파면 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 상기 조명 및 수집 광 조건 중 적어도 하나를 제어가능하게 변화시킴으로써 상기 n개의 상이한 측정 방식을 순차적으로 수행하도록 구성되는 시스템.
- 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 광학 측정 시스템은 상기 n개의 측정 세션 중 적어도 일부를 동시에 수행하도록 구성되는 시스템.
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