RU2481555C1 - Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера наноструктур на плоской поверхности - Google Patents

Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера наноструктур на плоской поверхности Download PDF

Info

Publication number
RU2481555C1
RU2481555C1 RU2011142372/28A RU2011142372A RU2481555C1 RU 2481555 C1 RU2481555 C1 RU 2481555C1 RU 2011142372/28 A RU2011142372/28 A RU 2011142372/28A RU 2011142372 A RU2011142372 A RU 2011142372A RU 2481555 C1 RU2481555 C1 RU 2481555C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
image
images
module
sample
Prior art date
Application number
RU2011142372/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011142372A (ru
Inventor
Сергей Николаевич Коптяев
Максим Владимирович Рябко
Михаил Николаевич Рычагов
Original Assignee
Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
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 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." filed Critical Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority to RU2011142372/28A priority Critical patent/RU2481555C1/ru
Priority to KR1020120085388A priority patent/KR101928439B1/ko
Priority to EP12189262.4A priority patent/EP2587313B1/en
Priority to US13/656,180 priority patent/US9360662B2/en
Publication of RU2011142372A publication Critical patent/RU2011142372A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2481555C1 publication Critical patent/RU2481555C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/38—Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • G03F1/44—Testing or measuring features, e.g. grid patterns, focus monitors, sawtooth scales or notched scales
    • 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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при измерении геометрических параметров нанообъектов путем исследования рассеянного излучения при сканировании объектов. Оптическая измерительная система содержит: оптический модуль освещения и регистрации изображения, модуль управления параметрами оптической схемы и условиями освещения; модуль расчета изображений наклонной поверхности образца; модуль сравнения измеренного и рассчитанных изображений наклонной поверхности образца. Способ заключается в том, что регистрируют дефокусированное изображение наклонной наноструктурированной поверхности при выбранных фиксированных параметрах оптической схемы; рассчитывают изображения наклонной наноструктурированной поверхности образца при значении критического размера, находящемся в известных заданных границах; сравнивают измеренное изображение поверхности образца с расчетными изображениями и определяют наилучшее приближение значения критического размера. Технический результат - обеспечить измерение критического размера наноструктуры на основе обработки дефокусированных изображений без механического сканирования исследуемой наноструктуры вдоль фокуса. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к технике измерений, а более конкретно к измерению геометрических параметров нанообъектов путем исследования рассеянного излучения при сканировании объектов.
В современном производстве полупроводниковых чипов по мере развития технологий микролитографии наблюдается тенденция к уменьшению критического размера (КР) изготавливаемых структур. Критическим размером называют один из характерных размеров наноструктуры, представляющий интерес для исследования и величина которого составляет несколько десятков нанометров. На сегодняшний день технологически достижимый предел критического размера структуры составляет ~30 нм и в ближайшем будущем он может снизиться до ~20 нм.
Массовое производство полупроводниковых структур со столь низким критическим размером повышает требования к точности и надежности измерительного оборудования, а также к быстроте и стоимости измерительного процесса. При этом существующие способы измерения с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и атомно-силового микроскопа (АСМ) оказываются слишком медленными и дорогими, особенно на стадии отбраковки чипов с заранее известной топологией, характерные размеры структуры которых лишь незначительно отличаются от требуемых размеров. Для такого рода измерений разработаны различные оптические способы, основанные на технологии эллипсометрии [1] и скеттерометрии [2], в частности широко известный способ «оптического критического размера» (OCD, Optical Critical Dimension) [3], которые позволяют распознать критический размер полупроводниковой структуры, меньший, чем рэлеевский предел разрешения.
Каждый из существующих оптических способов анализа имеет свои преимущества и недостатки.
В способе [3] используется установленная зависимость коэффициента отражения субволновой структуры от критического размера, длины волны падающего излучения и угла падения излучения на исследуемый объект. Описаны два варианта применения способа [3]. В одном из них при фиксированной длине волны падающего излучения измеряют зависимость коэффициента отражения от угла падения излучения на объект (сканирование по углу), в другом варианте при фиксированном угле падения излучения на объект измеряют зависимости коэффициента отражения от длины волны (сканирование по длине волны). На практике во втором варианте измеряют спектр падающего и отраженного излучения и на их основе определяют зависимость коэффициента отражения от длины волны. Измеренную зависимость сравнивают с расчетными зависимостями, полученными при различных значениях критического размера. Наилучшее совпадение измеренной и расчетной кривой дает искомое значение критического размера.
Способ [3] получил широкое применение в полупроводниковом производстве, однако он не позволяет проводить анализ непериодических структур, структур с малым числом периодов или структур, состоящих из одного или нескольких изолированных объектов.
Метод «сканирующей через фокус оптической микроскопии» (TSOM, Through-focus Scanning Optical Microscopy) [4], основанный на анализе неконтрастных (дефокусированных) изображений исследуемого объекта, полученных при помощи микроскопа при сканировании объекта вдоль оптической оси, позволяет анализировать непериодические и изолированные объекты. Данный метод наиболее близок к заявляемому изобретению и выбран в качестве прототипа.
В методе [4] система механического сканирования, обеспечивающая перемещения исследуемого объекта вдоль фокуса с точностью несколько десятков нанометров, является одним из основных и вместе с тем наиболее уязвимым в смысле надежности узлом измерительной TSOM-установки. Требования к понижению необходимого шага сканирования и точности позиционирования объекта вдоль фокуса возрастают при уменьшении характерных размеров объекта, что в условиях вибраций может снижать точность измерений и надежность всей измерительной системы в целом.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы разработать оптическую измерительную систему и способ измерения критического размера наноструктуры, основанный на обработке дефокусированных изображений и не требующий механического сканирования исследуемого объекта вдоль фокуса. Под термином наноструктура при этом понимается такая структура, у которой, по крайней мере, один из характерных размеров составляет несколько десятков нанометров и находится ниже рэлеевского предела разрешения.
Поставленная задача решена путем разработки на основе оптического микроскопа измерительной системы и способа измерения, в котором регистрируется только одно неравномерно дефокусированное изображение исследуемой плоской наноструктурированной поверхности 2, расположенной под изображающим микрообъективом 1 так, что нормаль 7 к этой поверхности 2 и оптическая ось 6 микрообъектива 1 образуют некоторый угол Θ (см. Фиг.1). При этом на исследуемой поверхности 2 присутствует область 4, которая отображается на чувствительный элемент камеры микроскопа резко, т.е. находится в наилучшем положении фокуса, а также области 3 и 5, которые отображаются на камеру микроскопа не резко, т.е. находятся не в фокусе объектива 1. Таким образом, степень дефокусировки вдоль объекта является неравномерной, линейно изменяется в пределах поля зрения микроскопа, и механическое сканирование вдоль фокуса не требуется. Регистрируемое изображение, которое представляет собой сложную суперпозицию дифракционных паттернов, сравнивается с изображениями, полученными расчетным путем в предположении, что неизвестное значение КР (CD) находится в заранее известном диапазоне CD1<CD<CD2. Расчет и сравнение изображений продолжаются до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение. Значение CD, при котором такое совпадение произойдет, представляет собой наилучшую оценку для измеряемого значения КР. Для модельного расчета регистрируемого дифракционного паттерна в предпочтительном варианте применяются численные способы RCWA (Строгий анализ связных волн) [5] и FDTD (Метод конечных разностей по временной области) [6], основанные на точном решении уравнений Максвелла. При моделировании необходимо точно контролировать параметры оптической схемы и условия облучения, а также иметь априорные знания о топологии исследуемой наноструктуры. Таким образом, технический результат достигается за счет разработки оптической измерительной системы и способа измерений КР. При этом оптическая измерительная система объединяет в себе оборудование, программное обеспечение и содержит:
- оптический модуль освещения и регистрации изображения наклонной поверхности на основе микроскопа;
- модуль изменения и контроля условий освещения и параметров оптической схемы;
- модуль расчета изображений наклонной поверхности;
- модуль сравнения измеренного и рассчитанных изображений наклонной поверхности.
Способ измерения КР предусматривает выполнение следующих операций:
- выбор параметров оптической схемы и условий освещения;
- регистрация изображения наклонной наноструктурированной поверхности;
- расчет изображений наклонной наноструктурированной поверхности при значениях КР, лежащих в известных границах;
- сравнение измеренного изображения поверхности с расчетными изображениями и определение наилучшего приближения значения КР.
В случае если измеренное и расчетное изображения совпадают с заданной точностью, соответствующее наилучшее приближение значения КР выводится измерительной системой в качестве искомого значения. В случае если совпадение изображений не достигнуто с заданной точностью, определяется новый более узкий диапазон изменения КР, и последние две операции повторяются, пока необходимая точность не будет достигнута. При этом в модуле сравнения измеренного изображения поверхности с расчетными изображениями подбор значения КР может происходить различными способами. В предпочтительном варианте рассматриваются способ оптимизации и способ расчета библиотеки изображений. В способе оптимизации наилучшая оценка КР находится путем минимизации абсолютного значения разности измеренного и рассчитанного изображений. В способе расчета библиотеки изображений измеренное изображение последовательно сравнивается с рядом заранее рассчитанных изображений при условии, что значение КР меняется в известном интервале значений. В результате выполнения описанной последовательности операций, составляющих суть измерительного способа, находится наилучшая оценка измеряемого значения КР наноструктуры.
Для лучшего понимания сути изобретения его существо поясняется далее с привлечением графических материалов.
Фиг.1 - схема расположения исследуемой наноструктурированной поверхности под микрообъективом оптической измерительной системы.
Фиг.2 - схема оптической измерительной системы критического размера наноструктурированной поверхности.
Фиг.3 - блок-схема способа измерения критического размера наноструктурированной поверхности.
Фиг.4 - схема оптического модуля освещения и регистрации изображения наклонной поверхности.
Фиг.5 - вид 5.1 - пример изображения наклонной наноструктурированной поверхности, представляющей собой периодическую решетку на стекле с периодом 3µ и высотой штрихов решетки с критическим размером 100 нм;
вид 5.2 - пример обработки изображения наклонной решетки на стекле (Т=3µ; h(CD)=100 нм) с построением фокус-метрики вдоль поверхности для сравнения измеренного изображения поверхности с рассчитанными изображениями из библиотеки.
Фиг.6 - пример построения библиотеки, состоящей из трех рассчитанных изображений наклонной решетки на стекле (Т=3µ), в некотором диапазоне изменения высоты штрихов CD-10 нм ≤CD≤CD+10 нм с построением метрик вдоль поверхности для сравнения с измеренным изображением.
Заявляемое изобретение реализуется на основе схемы оптического микроскопа с освещением по Келеру, работающего в режиме регистрации излучения отраженного от образца по способу светлого поля [8]. На Фиг.4 схематично представлены основные оптические элементы и приборы оптического модуля освещения и регистрации изображения наклонной поверхности, к которым относятся: источник 8 света; конденсор 9; цветные фильтры 10; поляризатор 11; амплитудная маска 12, располагающаяся в плоскости, оптически сопряженной с задней фокальной плоскостью микрообъектива 15; релей линза 13; делитель 14 пучка; микрообъектив 1; трубная линза 16; ПЗС (прибор с зарядовой связью) камера (CCD-камера, Charge-coupled device) - 17. На Фиг.4 схематично представлена также исследуемая наклонная наноструктурированная поверхность 2.
Основными параметрами оптической схемы, определяющими условия освещения и регистрации изображения исследуемой наноструктурированной поверхности 2, являются: частотный спектр освещающего излучения; направление вектора поляризации; размер и форма отверстия в амплитудной маске 12, а также ее положение в плоскости перпендикулярной оптической оси 6, которые определяют пространственный спектр излучения, освещающего исследуемую поверхность 2; числовая апертура микрообъектива 1, а также угол Θ наклона нормали 7 к исследуемой поверхности относительно оптической оси 6 микрообъектива 1. Оптимальные параметры оптической схемы в каждом конкретном измерении зависят от топологии наноструктурированной поверхности и критического размера наноструктуры и выбираются в следующих диапазонах изменения значений:
- спектр освещающего излучения с шириной полосы не более 100 нм в диапазоне длин волн 350-700 нм;
- размер отверстия в амплитудной маске, находящейся в плоскости, оптически сопряженной задней фокальной плоскости микрообъектива такой, что справедливо условие 0,1<(NAill/NA)<0,8, где NAill - числовая апертура освещения, NA - числовая апертура микрообъектива;
- числовая апертура микрообъектива NA: 0,4<NA<0,9;
- угол наклона нормали к исследуемой поверхности относительно оптической оси микрообъектива Θ: α<Θ<2α, α~d2/λD, где λ - центральная длина волны спектра освещающего излучения, d - пространственное разрешение по объекту, D - наибольший характерный размер наноструктуры.
Для точного расчета изображения наклонной наноструктурированной поверхности и последующего сравнения этого рассчитанного изображения с измеренным изображением необходимо в расчете корректно учесть все существенные параметры оптической схемы, определяющие условия освещения и регистрации изображения. Для этой цели все параметры должны быть измерены и переданы в модуль расчета изображения наклонной поверхности. Оборудование, необходимое для измерения этих параметров, образует модуль изменения и контроля условий освещения и параметров оптической схемы (Фиг.2) и включает в себя: спектрометр (не показан на Фиг.2), систему позиционирования (не показана на Фиг.2) амплитудной маски 12 и дополнительную ПЗС-камеру (не показана на Фиг.2) для измерения размера и формы отверстия в амплитудной маске 12, а также систему позиционирования (не показана на Фиг.2) исследуемой наноструктурированной поверхности 2 для выставления необходимого угла Θ наклона нормали 7 к исследуемой поверхности 2 относительно оптической оси 6 микрообъектива 1.
Программный модуль расчета библиотеки изображений наклонной поверхности в предпочтительном варианте реализован за счет комбинации способов расчета электромагнитного поля RCWA (Строгий анализ связных волн) [5] и FDTD (Метод конечных разностей по временной области) [6], основанных на точном решении уравнений Максвелла. Входными параметрами данного модуля являются параметры оптической схемы, определяющие условия освещения и регистрации изображения наклонной поверхности, указанные выше, а также диапазон изменения КР, из которого выбираются значения для расчета изображений. В большинстве практически важных метрологических задач полупроводникового производства диапазон изменения КР измеряемой наноструктуры известен достаточно точно, и выбор начального диапазона для расчета изображений наклонной поверхности не представляет трудностей и производится экспертным путем. Более узкий, уточненный диапазон изменения КР определяется в результате сравнения измеренного изображения с рассчитанным изображением.
Модуль сравнения измеренного и рассчитанного изображений наклонной поверхности является одним из важных модулей измерительной системы. На вход данного модуля поступают измеренное изображение исследуемой наклонной поверхности и рассчитанные изображения для определенного диапазона изменения КР. На выходе в результате сравнения определяется наилучшая оценка измеряемого критического размера и/или более узкий уточненный диапазон изменения значения КР. Из литературы известно несколько способов сравнения цифровых изображений, которые могут применяться в данном программном модуле. Причем результатом сравнения должно быть число, показывающее, насколько измеренное изображение близко к расчетному изображению из библиотеки. Для анализа изображений различной степени дефокусировки вводят понятие «фокус-метрики» [7]. Каждому дефокусированному изображению Ii,j ставят в соответствие некоторый параметр М(Ii,j), который зависит от топологии объекта и степени дефокусировки. Этот параметр тем или иным образом характеризует контраст изображения при данной степени дефокусировки. Таким параметром, в частности, может быть стандартное отклонение, вычисляемое по цифровому изображению, которое представляет собой двумерный массив данных (1).
Figure 00000001
где М - фокус-метрика, Ii,j - интенсивность пикселя с координатами (i,j) в изображении, I - средняя интенсивность по всем пикселям в изображении, N - полное количество пикселей в изображении. Вычисляя фокус-метрику для изображения в каждом положении дефокусировки, получают кривую фокус-метрики вдоль фокуса M(h), где h - координата объекта вдоль фокуса.
Поскольку в изображении наклонной наноструктурированной поверхности степень дефокусировки меняется вдоль самого изображения (вдоль исследуемой наклонной поверхности), кривая фокус-метрики может быть вычислена вдоль изображения поверхности. Для этого необходимо задать некоторое окно, размер которого вдоль направления наклона поверхности должен быть достаточно мал, чтобы степень дефокусировки в пределах данного окна можно было считать одинаковой. Далее необходимо сканировать это окно вдоль изображения наклонной поверхности, вычисляя в нем фокус-метрику. Результатом такой обработки изображения будет кривая фокус-метрики М(х) вдоль поверхности или «метрика вдоль поверхности», где х -координата положения окна на изображении вдоль направления наклона поверхности. На Фиг.5 (вид 5.1) приведен пример цифрового изображения наклонной поверхности решетки на стекле с периодом 3µ и высотой штрихов решетки с критическим размером 100 нм. Направление наклона поверхности показано на изображении стрелкой. Вдоль направления наклона на изображении легко различимы муаровые полосы. На изображении наклонной решетки показано окно сканирования в нескольких положениях вдоль направления наклона. На Фиг.5 (вид 5.2) приведен пример метрики вдоль поверхности, полученной путем обработки изображения наклонной решетки на Фиг. (вид 5.1). Форма и все существенные особенности этой кривой зависят от параметров оптической схемы, определяющих условия освещения и регистрации изображения, а также от критического размера решетки (в данном случае высоты штрихов, которая составляет 100 нм).
Кривые метрик вдоль поверхности, полученные путем обработки измеренного и рассчитанного изображений наклонной наноструктурированной поверхности, могут сравниваться одна с другой по какому-либо параметру, который можно связывать с измеряемым КР (CD). На Фиг.6 приведен пример построения библиотеки, состоящей из трех рассчитанных изображений наклонной решетки на стекле (Т=3µ) в некотором диапазоне изменения высоты штрихов CD-10 нм ≤CD≤CD+10 нм с построением метрик вдоль поверхности для сравнения с измеренным изображением. Кривые метрик вдоль поверхности нормированы на единицу. Легко видеть, что формы кривых, рассчитанных для решеток, высоты штрихов которых отличаются на 10 нм, близки между собой. Кривые имеют три выраженных максимума. Параметром, по которому кривые метрик вдоль поверхности, полученные путем обработки измеренного и рассчитанного изображений, сравниваются друг с другом в данном случае, является величина метрики, соответствующая левому максимуму кривой. При этом MCD+10нм<MCD<MCD-10нм. В случае если значение для метрики вдоль поверхности, полученной при обработке измеренного изображения решетки с неизвестным значением критического размера CD*, будет получено с необходимой точностью MCD*=MCD, то значение CD следует признать наилучшей оценкой для измеряемого значения CD*.
Figure 00000002

Claims (23)

1. Оптическая измерительная система для измерения критического размера периодических и непериодических наноструктур на плоской поверхности исследуемого образца, отличающаяся тем, что содержит:
- оптический модуль освещения и регистрации изображения, выполненный на основе оптической схемы микроскопа с возможностью регистрирования неравномерно дефокусированного изображения наноструктурированной поверхности образца, нормаль к которой расположена наклонно относительно оптической оси микроскопа;
- модуль управления параметрами оптической схемы и условиями освещения, выполненный с возможностью измерения и передачи параметров оптической схемы и освещения в модуль расчета изображений наклонной поверхности;
- модуль расчета изображений наклонной поверхности образца;
- модуль сравнения измеренного и рассчитанных изображений наклонной поверхности образца.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что нормаль к наноструктурированной поверхности образца и оптическая ось микрообъектива образуют угол Θ, выбираемый из диапазона: α<Θ<2α, α~d2/λD, где λ - центральная длина волны спектра освещающего излучения, d - пространственное разрешение оптической схемы по объекту, D - наибольший характерный размер наноструктуры.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что оптический модуль освещения и регистрации изображения включает в себя источник света, конденсор, цветные фильтры, поляризатор, амплитудную маску, располагающуюся в плоскости, оптически сопряженной с задней фокальной плоскостью микрообъектива, релей линзу, делитель пучка, микрообъектив, трубную линзу, прибор с зарядовой связью (ПЗС-камеру).
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль управления параметрами оптической схемы выполнен с возможностью изменения, и/или измерения, и/или контроля параметров оптической схемы.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один управляемый параметр оптической схемы выбран из группы: частотный спектр освещающего излучения, направление вектора поляризации, размер отверстия в амплитудной маске, и/или форма отверстия в амплитудной маске, и/или положение амплитудной маски в плоскости, перпендикулярной оптической оси, числовая апертура микрообъектива, угол наклона нормали к исследуемой поверхности относительно оптической оси микрообъектива.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что спектр освещающего излучения имеет ширину не более 100 нм и лежит в диапазоне длин волн 350-700 нм.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что размер отверстия в амплитудной маске, находящейся в плоскости, оптически сопряженной с задней фокальной плоскостью микрообъектива, выбран так, что справедливо условие 0,1<(NAill/NA)<0,8, где NAill - числовая апертура освещения, NA - числовая апертура микрообъектива.
8. Система по п.1, отличающаяся тем, что значение числовой апертуры микрообъектива лежит в диапазоне от 0,4 до 0,9.
9. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль управления параметрами оптической схемы и условиями освещения включает в себя:
спектрометр, систему позиционирования амплитудной маски и ПЗС-камеру, выполненную с возможностью измерения размера и формы отверстия в амплитудной маске, систему позиционирования наноструктурированной поверхности, выполненную с возможностью выставления угла наклона нормали к исследуемой поверхности относительно оптической оси микрообъектива.
10. Система по п.1, отличающаяся тем, что оптический модуль освещения и регистрации изображения выполнен на основе оптической схемы микроскопа с освещением по Келеру.
11. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль расчета изображений наклонной поверхности образца реализован путем комбинирования способов расчета электромагнитного поля: способа строгого анализа связанных волн (RCWA) и способа конечных разностей по временной области (FDTD).
12. Способ измерения критического размера периодических и непериодических наноструктур на плоской поверхности исследуемого образца, отличающийся тем, что:
- выбирают параметры оптической схемы, созданной на основе оптической схемы микроскопа, и условия освещения;
- регистрируют одно дефокусированное изображение наклонной наноструктурированной поверхности образца при выбранных фиксированных параметрах оптической схемы;
- рассчитывают изображения наклонной наноструктурированной поверхности образца при значении критического размера, находящемся в известных заданных границах;
- сравнивают измеренное изображение поверхности образца с расчетными изображениями и определяют наилучшее приближение значения критического размера.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один параметр оптической схемы выбирают из группы: частотный спектр освещающего излучения, направление вектора поляризации, размер отверстия в амплитудной маске, и/или форма отверстия в амплитудной маске, и/или положение амплитудной маски в плоскости, перпендикулярной оптической оси, числовая апертура микрообъектива, угол наклона нормали к исследуемой поверхности относительно оптической оси микрообъектива.
14. Способ по п.12, отличающийся тем, что угол между нормалью к наноструктурированной поверхности образца и оптической осью микроскопа выбирают из диапазона: α<Θ<2α, α~d2/λD, где λ - центральная длина волны спектра освещающего излучения, d - пространственное разрешение оптической схемы по объекту, D - наибольший характерный размер наноструктуры.
15. Способ по п.12, отличающийся тем, что размер отверстия в амплитудной маске, находящейся в плоскости, оптически сопряженной с задней фокальной плоскостью микрообъектива, выбирают таким, чтобы было справедливо условие 0,1<(NAill/NA)<0,8, где NAill - числовая апертура освещения, NA - числовая апертура микрообъектива.
16. Способ по п.12, отличающийся тем, что спектр освещающего излучения выбирают таким, что его ширина не превышает 100 нм и располагается в диапазоне длин волн 350-700 нм.
17. Способ по п.12, отличающийся тем, что значение числовой апертуры микрообъектива выбирают в диапазоне от 0,4 до 0,9.
18. Способ по п.12, отличающийся тем, что при регистрации дефокусированного изображения наклонной поверхности регистрируют излучение, отраженное от образца по способу светлого поля.
19. Способ по п.12, отличающийся тем, что рассчитывают изображения наклонной поверхности образца путем комбинирования способов расчета электромагнитного поля: способа строгого анализа связанных волн (RCWA) и способа конечных разностей по временной области (FDTD).
20. Способ по п.12, отличающийся тем, что определяют наилучшее приближение значения критического размера способом оптимизации.
21. Способ по п.12, отличающийся тем, что определяют наилучшее приближение значения критического размера способом расчета библиотеки изображения и сравнения рассчитанных изображений с измеренным.
22. Способ по п.12, отличающийся тем, что сравнение измеренного изображения наклонной наноструктурированной поверхности с рассчитанными изображениями происходит путем вычисления кривых фокус метрики вдоль изображений поверхности, когда участкам изображения, отличающимся степенью дефокусировки, ставится в соответствие параметр, зависящий от степени дефокусировки и топологии наноструктуры.
23. Способ по п.12, отличающийся тем, что сравнение двумерных изображений сводится к сравнению кривых фокус метрики вдоль поверхности.
RU2011142372/28A 2011-10-20 2011-10-20 Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера наноструктур на плоской поверхности RU2481555C1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142372/28A RU2481555C1 (ru) 2011-10-20 2011-10-20 Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера наноструктур на плоской поверхности
KR1020120085388A KR101928439B1 (ko) 2011-10-20 2012-08-03 나노구조의 ｃｄ에 대한 광학 측정 시스템 및 측정 방법
EP12189262.4A EP2587313B1 (en) 2011-10-20 2012-10-19 Optical measurement system and method for measuring critical dimension of nanostructure
US13/656,180 US9360662B2 (en) 2011-10-20 2012-10-19 Optical measurement system and method for measuring critical dimension of nanostructure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142372/28A RU2481555C1 (ru) 2011-10-20 2011-10-20 Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера наноструктур на плоской поверхности

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011142372A RU2011142372A (ru) 2013-04-27
RU2481555C1 true RU2481555C1 (ru) 2013-05-10

Family

ID=48441778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011142372/28A RU2481555C1 (ru) 2011-10-20 2011-10-20 Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера наноструктур на плоской поверхности

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101928439B1 (ru)
RU (1) RU2481555C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560245C1 (ru) * 2014-03-26 2015-08-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способ мультиспектральной визуализации и устройство для измерения критического размера наноструктур

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220031834A (ko) 2020-09-04 2022-03-14 삼성전자주식회사 멀티 스케일의 스펙트럼 이미징 장치 및 방법, 및 그 방법을 이용한 반도체 소자 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU861936A1 (ru) * 1978-10-18 1981-09-07 За витель BiB. Старостенкр Способ измерени поперечных размеров и глубины щели в объектах
US20050057759A1 (en) * 2003-09-12 2005-03-17 Hwang David H. Critical dimension measurement by diffration
US20060046323A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-02 Shiang-Bau Wang In-situ critical dimension measrument
US20060285111A1 (en) * 2005-02-25 2006-12-21 Accent Optical Technologies, Inc. Apparatuses and methods for enhanced critical dimension scatterometry
US20090066970A1 (en) * 2007-05-21 2009-03-12 Muetec Automatisierte Mikroskopie Und Messtechnik Gmbh Arrangement and method for improving the measurement accuracy in the nm range for optical systems

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7037659B2 (en) * 2002-01-31 2006-05-02 Nimblegen Systems Inc. Apparatus for constructing DNA probes having a prismatic and kaleidoscopic light homogenizer
CN1918513B (zh) * 2004-02-05 2011-02-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 掩模检查装置和方法
US20090295963A1 (en) * 2006-02-10 2009-12-03 Pascal Bamford Method and apparatus and computer program product for collecting digital image data from microscope media-based specimens
TWI292031B (en) * 2006-02-10 2008-01-01 Ind Tech Res Inst Dimension measuring method and optical measuring system implemented with the method
NL1036189A1 (nl) * 2007-12-05 2009-06-08 Brion Tech Inc Methods and System for Lithography Process Window Simulation.
WO2011048008A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-28 Asml Netherlands B.V. Methods and apparatus for calculating electromagnetic scattering properties of a structure using a normal-vector field and for reconstruction of approximate structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU861936A1 (ru) * 1978-10-18 1981-09-07 За витель BiB. Старостенкр Способ измерени поперечных размеров и глубины щели в объектах
US20050057759A1 (en) * 2003-09-12 2005-03-17 Hwang David H. Critical dimension measurement by diffration
US20060046323A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-02 Shiang-Bau Wang In-situ critical dimension measrument
US20060285111A1 (en) * 2005-02-25 2006-12-21 Accent Optical Technologies, Inc. Apparatuses and methods for enhanced critical dimension scatterometry
US20090066970A1 (en) * 2007-05-21 2009-03-12 Muetec Automatisierte Mikroskopie Und Messtechnik Gmbh Arrangement and method for improving the measurement accuracy in the nm range for optical systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АТТОТА R., SILVER R.M..BARNES В.М., "Optical through-focus technique that differentiates small changes in line width, line height, and sidewall angle for CD, overlay, and defect metrology applications," PROC. SPIE 6922, 69220E-1-13, 2008. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560245C1 (ru) * 2014-03-26 2015-08-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способ мультиспектральной визуализации и устройство для измерения критического размера наноструктур

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011142372A (ru) 2013-04-27
KR20130043568A (ko) 2013-04-30
KR101928439B1 (ko) 2018-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107924561B (zh) 使用图像的以模型为基础的计量
US10274425B2 (en) Structured illumination for contrast enhancement in overlay metrology
US9222897B2 (en) Method for characterizing a feature on a mask and device for carrying out the method
JP2022547528A (ja) モアレ要素及び回転対称配列を用いるイメージングオーバレイターゲット
KR101547649B1 (ko) 검사 장치
JP2018517932A (ja) 焦点感応オーバーレイターゲットを使用する焦点決定のためのシステムおよび方法
JP5816297B2 (ja) マスク上の構造を特徴付ける方法及び方法を実施するためのデバイス
US7589845B1 (en) Process control using an optical metrology system optimized with signal criteria
JP6758309B2 (ja) フォーカスエラー感応性が減少した光学的計測
JP2015064569A (ja) 撮像装置、検査装置および検査方法
TWI821586B (zh) 用於在計量量測中減少錯誤之系統及方法
EP2587313A2 (en) Optical measurement system and method for measuring critical dimension of nanostructure
TW201945721A (zh) 結合模擬及光學顯微鏡以判定檢查模式
US9291920B2 (en) Focus recipe determination for a lithographic scanner
JP7411799B2 (ja) オーバレイ計量計測に基づく傾斜計算システム及び方法
RU2481555C1 (ru) Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера наноструктур на плоской поверхности
US10504802B2 (en) Target location in semiconductor manufacturing
TW202043699A (zh) 在非所要繞射級存在之情況下之散射測量模型化
US20230205095A1 (en) Method and system for determining one or more dimensions of one or more structures on a sample surface
RU2560245C1 (ru) Способ мультиспектральной визуализации и устройство для измерения критического размера наноструктур
TW202109017A (zh) 用於光學表面缺陷材料特性化的方法及系統