KR102086362B1

KR102086362B1 - 편광화된 빛을 이용하여 공정을 모니터링하는 반도체 제조 설비 및 모니터링 방법

Info

Publication number: KR102086362B1
Application number: KR1020130025283A
Authority: KR
Inventors: 손웅규; 김광훈; 김덕용; 문성수; 변정훈; 이지혜; 임춘식; 진수복
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2020-03-09
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: US20160204043A1; US9322771B2; US9551653B2; US20140264052A1; KR20140110632A

Abstract

내부의 하부에 가공물을 안착하기 위한 서셉터를 가진 챔버, 및 상기 챔버의 상부에 위치하는 편광 분광 반사 모듈을 포함하는 반도체 제조 설비가 설명된다. 상기 편광 분광 반사 모듈은 빛을 발생시키는 광원, 상기 광원에서 발생한 빛을 받아 일부를 반사하는 빔 스플리터, 상기 빔 스플리터에 의해 반사된 상기 빛을 편광화하여 상기 서셉터 상의 가공물로 조사하는 대물 편광기, 상기 가공물로부터 반사된 반사 편광은 상기 대물 편광기를 역-통과하고, 상기 반사 편광의 일부는 상기 빔 스플리터를 통과하고, 상기 빔 스플리터를 통과한 상기 반사 편광의 일부를 통과시키는 반사 어퍼쳐, 상기 반사 어퍼쳐를 통과한 상기 반사 편광을 반사하는 블레이즈 그레이팅, 및 상기 블레이즈 그레이팅에 의해 분리, 반사된 상기 반사 편광을 센싱하는 어레이 디텍터를 포함한다.

Description

편광화된 빛을 이용하여 공정을 모니터링하는 반도체 제조 설비 및 모니터링 방법{Apparatus of Monitoring a Process Using Poarized Light and Method Thereof}

본 발명은 편광화된 빛을 이용하여 공정을 모니터링할 수 있는 반도체 제조 설비 및 공정을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 집적도가 높아지면서, 웨이퍼 상에 점점 더 미세하고 조밀하고 깊은 패턴들이 형성되고 있다. 웨이퍼 상의 패턴들을 형성하는 공정은, 공정이 수행된 후, SEM 또는 TEM 같은 검사 설비를 이용하는 파괴 검사 방법애 의해 분석된다. 이러한 방법은 극소수의 웨이퍼만을 샘플링하여 검사할 수 밖에 없으므로, 검사 결과의 신뢰성이 낮고, 시간적 및 금전적 손실도 크다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼를 가공하는 동안 실시간으로 공정을 모니터링할 수 있는 반도체 제조 설비를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 편광화된 빛을 이용하여 가공 중인 웨이퍼를 검사할 수 있는 반도체 제조 설비를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼를 가공하는 동안 실시간으로 공정을 모니터링하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 편광화된 빛을 이용하여 가공 중인 웨이퍼를 가공하는 공정을 모니터링하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 제조 설비는 내부의 하부에 가공물을 안착하기 위한 서셉터를 가진 챔버, 및 상기 챔버의 상부에 위치하는 편광 분광 반사 모듈을 포함할 수 있다. 상기 편광 분광 반사 모듈은 빛을 발생시키는 광원, 상기 광원에서 발생한 빛을 받아 일부를 반사하는 빔 스플리터, 상기 빔 스플리터에 의해 반사된 상기 빛을 편광화하여 상기 서셉터 상의 가공물로 조사하는 대물 편광기, 상기 가공물로부터 반사된 반사 편광은 상기 대물 편광기를 역-통과하고, 상기 반사 편광의 일부는 상기 빔 스플리터를 통과하고, 상기 빔 스플리터를 통과한 상기 반사 편광의 일부를 통과시키는 반사 어퍼쳐, 상기 반사 어퍼쳐를 통과한 상기 반사 편광을 반사하는 블레이즈 그레이팅, 및 상기 블레이즈 그레이팅에 의해 분리, 반사된 상기 반사 편광을 센싱하는 어레이 디텍터를 포함할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 제조 설비는 내부에 가공물을 안착하는 서셉터를 가진 챔버, 및 상기 챔버의 상부를 관통하여 상기 서셉터 상의 상기 가공물의 표면 상으로 편광화된 빛을 조사하고, 및 상기 가공물의 상기 표면으로부터 반사된 상기 편광화된 빛을 센싱하는 편광 분광 반사 모듈을 포함할 수 있다. 상기 편광 분광 반사 모듈은, 상기 빛을 발생하는 광원, 상기 광원에서 발생한 상기 빛을 받아 일부를 반사하고 일부를 통과시키는 빔 스플리터, 상기 빔 스플리터에 의해 반사된 상기 빛을 편광화하여 상기 서셉터 상의 상기 가공물의 표면으로 조사하는 대물 편광기, 상기 가공물의 상기 표면으로부터 반사된 상기 편광화된 빛을 파장들에 따라 분리, 반사하는 블레이즈 그레이팅, 및 상기 분리된 상기 편광화된 빛을 센싱하는 어레이 디텍터를 포함할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 모니터링 방법은 제1 방향으로 편광화된 제1 편광 및 제1 방향과 다른 제2 방향으로 편광화된 제2 편광을 가공물의 표면 상에 각각 조사하고, 상기 가공물의 상기 표면으로부터 반사된 제1 반사 편광 및 제2 반사 편광을 센싱하고, 및 상기 제1 반사 편광의 제1 스펙트럼과 상기 제2 반사 편광의 제2 스펙트럼을 비교하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 모니터링 방법은 제1 주기 동안 모니터링 공정을 수행하여 제1 비 대칭성을 산출하고, 및 제2 주기 동안 상기 모니터링 공정을 반복하여 제2 비 대칭성을 산출하는 것을 포함하되, 상기 모니터링 공정은, 제1 방향으로 편광화된 제1 편광 및 제1 방향과 다른 제2 방향으로 편광화된 제2 편광을 가공물의 표면 상에 각각 조사하고, 및 상기 가공물의 상기 표면으로부터 반사된 제1 반사 편광 및 제2 반사 편광을 센싱하는 것을 포함하고, 및 상기 제1 비대칭성을 산출하는 것은, 상기 제1 반사 편광의 제1 스펙트럼을 측정하고, 상기 제2 반사 편광의 제2 스펙트럼을 측정하고, 및 상기 제1 반사 편광의 제1 스펙트럼과 상기 제2 반사 편광의 제2 스펙트럼을 비교하는 것을 포함할 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 의한 반도체 제조 설비는 실시간으로 웨이퍼를 가공하는 공정을 모니터링할 수 있고, 패턴의 3차원 프로파일을 추정할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 의한 모니터링 방법은 실시간으로 웨이퍼를 가공하는 공정의 안정성을 제공할 수 있고, 패턴의 3차원 프로파일을 추정할 수 있다. 그 외, 언급되지 않은 효과들은 본문 내에서 언급될 것이다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 제조 설비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 반도체 제조 설비의 편광 분광 반사 모듈을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2b는 편광 분광 반사 모듈의 블레이즈 그레이팅의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 반도체 제조 설비를 이용하여 웨이퍼를 가공하면서 패턴을 모니터링하는 것을 설명하는 도면들이다.
도 4a 내지 4c는 센싱된 제1 및 제2 반사 편광들이 스펙트럼 또는 그래프 형태로 분석, 디스플레이된 것을 보인다.
도 5a 및 5b는 비아 홀의 3차원 프로파일을 추정하는 것을 설명하는 도면들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 '접속된(connected to)' 또는 '커플링된(coupled to)' 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 '직접 접속된(directly connected to)' 또는 '직접 커플링된(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below)' 또는 '아래(beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.

명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 제조 설비(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 반도체 제조 설비(100)는 식각 공정, 증착 공정, 성장 공정, 세정 공정, 이온 주입 공정, 및 평탄화 공정 등 다양한 반도체 제조 공정을 수행할 수 있다. 본 실시예에서는, 예시적으로, 반도체 제조 설비(100)가 식각 공정을 수행하는 것으로 가정, 설명될 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조 설비(100)는, 챔버(110, chamber), 챔버(110) 내부의 하부에 배치된 서셉터(120, susceptor), 챔버(100)의 내부의 상부에 배치된 가스 공급부(130, gas supplying part), 챔버(110)의 하부에 배치된 가스 배출부(140, gas exhausting part), 및 챔버(110)의 상부에 배치된 편광 분광 반사 모듈(200, polarizing spectroscopic reflector module)을 포함할 수 있다. 반도체 제조 설비(100)는 분석부(300) 및 디스플레이부(400)를 더 포함할 수 있다.

챔버(110)는 가공물, 예를 들어 웨이퍼(W)를 가공하는 공정이 수행될 수 있는 밀폐된 공간을 제공할 수 있다. 따라서, 챔버(110)의 내부는 진공화될 수 있다.

가공물, 예를 들어, 웨이퍼(W)가 서셉터(120) 상에 안착될 수 있다. 웨이퍼(W)는 서셉터(120)의 상부 표면 레벨과 동일하거나 유사한 상부 표면 레벨을 갖도록 서셉터(120)의 상부의 내부에 매립될 수 있다. 서셉터(120)는 (+) 또는 (-) 극성을 가질 수 있다. 서셉터(120)는 내부에 온도 조절부(125)를 포함할 수 있다. 온도 조절부(125)는 서셉터(120)의 온도가 일정하도록 물이나 냉매를 순환시킬 수 있다. 온도 조절부(125)는 열 코일 같은 히터를 포함할 수도 있다.

가스 공급부(130)는 식각 가스 또는 증착 가스를 외부로부터 챔버(110)의 내부로 공급할 수 있다. 가스 공급부(130)는 가스 공급관(131, gas supplying tube) 및 가스 분배부(132, gas distributor)를 포함할 수 있다.

외부로부터 가스 공급관(131)을 통해 공급된 가스들은 가스 분배부(132)를 통하여 챔버(110)의 내부에 균일하게 공급될 수 있다. 가스 분배부(132)는 가스 혼합부(133, gas mixer) 및 샤워 헤드(134, shower head)를 포함할 수 있다. 가스 혼합부(133)는 가스 공급관(131)을 통해 공급된 가스들이 혼합되는 공간을 제공할 수 있다. 샤워 헤드(134)는 다수 개의 홀들(136)을 가진 배플 플레이트(135, baffle plate)를 포함할 수 있다. 샤워 헤드(134)는 홀들(136)을 통하여 혼합된 가스를 챔버(110)의 내부 공간에 균일하게 공급할 수 있다.

편광 분광 반사 모듈(200)은 챔버(110)의 상부의 중앙에 수직하게 위치할 수 있다. 편광 분광 반사 모듈(200)은 챔버(110)의 상부, 가스 분배부(132)의 상부의 중앙부를 직접 관통하거나, 또는 관통하는 편광화된 빛을 서셉터(110) 상으로 조사할 수 있다. 예를 들어, 편광 분광 반사 모듈(200)은 배플 플레이트(135)의 중앙부를 수직으로 직접적으로 관통하거나, 또는 관통하는 편광화된 빛을 서셉터(110) 상으로 조사할 수 있다. 편광 분광 반사 모듈(200)은 챔버(110)와 결합 및 분리될 수 있다. 편광 분광 반사 모듈(200)은 공정이 수행되는 동안, 실시간으로 웨이퍼(W)의 가공 상태에 관한 정보를 분석부(300)로 제공할 수 있다.

분석부(300)는 편광 분광 반사 모듈(200)로부터 제공된 정보를 가공(processing), 분석하여 웨이퍼(W)의 가공 상태에 관한 왜곡 정보, 가상 이미지 및 분석 그래프를 제공할 수 있다. 예를 들어, 분석부(300)는 편광 분광 반사 모듈(200)로부터 제공된 편광화된 빛들의 인텐시티 스펙트럼을 기반으로 웨이퍼(W)의 가공 상태에 관한 정보 및 3차원 프로파일을 측정, 추출, 또는 추정하고, 다양한 수치들을 산출할 수 있다.

디스플레이부(400)는 분석부(300)로부터 제공된 다양한 정보를 시각적 그래프 및/또는 가상적 이미지로 변환, 모니터 상에 디스플레이할 수 있다.

도 2a는 반도체 제조 설비(100)의 편광 분광 반사 모듈(200)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 편광 분광 반사 모듈(200)은 광원(210, light source), 빔 스플리터(220, beam splitter), 대물 편광기(230, objective polarizer), 반사 어퍼쳐(240, reflecting aperture), 이미지 미러(250, image mirror), 카메라(260, camera), 블레이즈 그레이팅(270, blaze grating), 어레이 미러(280, array mirror), 및 어레이 디텍터(290, array detector)를 포함할 수 있다.

광원(210)은 다양한 파장의 빛(L)을 발생시켜 빔 스플리터(220)로 조사할 수 있다. 예를 들어, 광원(210)은 다색의 UV 빛(polychromatic ultra violet light)을 발생시킬 수 있다.

빔 스플리터(220)는 광원(210)으로부터 받은 빛(L)의 일부를 대물 편광기(230)로 반사하고, 및 대물 편광기(230)로부터 받은 빛(L)의 일부를 반사 어퍼쳐(240)로 투과시킬 수 있다.

대물 편광기(230)는 빔 스플리터(220)로부터 받은 빛(L)을 1차원 방향으로 오실레이팅(oscillating)하도록 편광화하여 서셉터(110) 상의 가공물, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면으로 조사할 수 있다. 대물 편광기(230)는 편광화된 빛의 광축(Lx)을 회전축으로 회전할 수 있다. 광축(Lx)은 서셉터(110)의 표면 또는 가공물, 예를 들어, 웨이퍼(W)의 표면과 수직한 법선(normal line)일 수 있다. 따라서, 빛(L)은 다양한 방향 또는 방위각으로 오실레이팅하도록 다양하게 편광화될 수 있다.

웨이퍼(W)로 조사된 빛(L)은 웨이퍼(W)의 패턴 정보를 가진 채 반사되어 대물 편광기(230)로 역-입사할 수 있다. 대물 편광기(230)로 역-입사한 빛(L)은 대물 편광기(230)를 통과하여 빔 스플리터(220)로 역-입사할 수 있다. 빔 스플리터(220)는 역-입사한 빛(L)의 일부를 반사 어퍼쳐(240)를 향하도록 투과시킬 수 있다.

반사 어퍼쳐(240)는 받은 빛(L)의 일부를 이미지 미러(250)로 반사하고 다른 일부를 블레이즈 그레이팅(270)으로 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 반사 어퍼쳐(240)는 빔 스플리팅 기능을 가질 수 있다. 즉, 반사 어퍼쳐(240)는 또 하나의 빔 스플리터를 포함할 수 있다.

이미지 미러(250)는 반사 어퍼쳐(240)로부터 받은 빛(L)을 카메라(260)로 반사할 수 있다.

카메라(260)는 이미지 미러(250)로부터 반사된 빛(L)을 디텍팅할 수 있다. 카메라(260)에 수광된 빛(L)은 직접적으로, 또는 분석부(300)에 의하여 프로세싱되어 디스플레이부(400) 상에 가상적 및/또는 시각적으로 디스플레이될 수 있다.

블레이즈 그레이팅(270)은 반사 어퍼쳐(240)로부터 받은 빛(L)을 어레이 미러(280)로 반사할 수 있다. 블레이즈 그레이팅(270)은 반사 어퍼쳐(240)로부터 받은 빛(L)을 파장들에 따라 다양한 각도로 분산시키거나 회절시킬 수 있다.

어레이 미러(280)는 블레이즈 그레이팅(270)으로부터 반사된 빛(L)을 어레이 디텍터(290)로 반사할 수 있다. 어레이 미러(280)는 평면형 미러를 포함할 수 있다.

어레이 디텍터(290)는 어레이 미러(280)로부터 반사된 빛(L)을 디텍팅, 센싱하여 직접적으로 또는 분석부(300)을 통하여 빛(L)의 인텐시티 스펙트럼, 이미지, 및/또는 패턴들의 크기, 등 다양한 정보를 분석 및 제공할 수 있다.

반사 어퍼처(240), 이미지 미러(250), 및/또는 카메라(260)는 생략될 수도 있다.

도 2b는 편광 분광 반사 모듈(200)의 블레이즈 그레이팅(270)의 종단면을 보여준다. 도 2b를 참조하면, 블레이즈 그레이팅(200)은 종단면도에서(in a cross-sectional view) 톱니(sawtooth)형 또는 워시보드(washboard)형으로 경사진 다수 개의 반사면들(275)을 포함할 수 있다. 반사면들(275)은 임의의 각도(θ) 및 임의의 폭(d)을 가질 수 있다. 반사면들(275)에 입사한 빛(Li)은 반사면의 각도(θ) 및 폭(d)에 따라 다양한 출사각으로 반사 또는 회절되어 어레이 디텍터(280)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 출사하는 빛들(Li)은 각 파장들에 따라 다수의 출사광들(Lo1, Lo2, Lo3)로 분리 반사 또는 회절될 수 있다.

도 3a 및 3b는 반도체 제조 설비(100)를 이용하여 웨이퍼(W)를 가공하는 것을 모니터링하는 것을 설명하는 도면들이다. 먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 패턴 모니터링 방법은, 챔버(110) 내의 서셉터(120) 상에 웨이퍼(W)를 로딩하고, 가스 공급부(130)를 통하여 챔버(110)의 내부에 반응 가스를 공급하고 웨이퍼(W)를 가공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 패터닝 공정은 식각 공정을 수행하여 웨이퍼(W)에 비아 홀들(V)을 형성하는 공정을 포함할 수 있다.

도 1, 3a 및 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 패턴 모니터링 방법은, 패터닝 공정을 수행하여 웨이퍼(W)를 가공하면서, 동시에 편광 분광 반사 모듈(200)로부터 제1 편광(Lp1, polarized light) 및 제2 편광(Lp2)을 웨이퍼(W)의 검사 영역(IA)에 조사하고, 웨이퍼(W)로부터 반사되는 제1 반사 편광(Lr1) 및 제2 반사 편광(Lr2)을 도 2a의 편광 분광 반사 모듈(200)의 카메라(260) 및 또는 어레이 디텍터(290)로 센싱하는 것을 포함할 수 있다. 도시되었듯이, 제1 편광(Lp1), 제2 편광(Lp2), 제1 반사 편광(Lr1), 및 제2 반사 편광(Lr2)은 각각 1차원 방향의 파형(wave form)으로 오실레이팅할 수 있다. 검사 영역(IA)은 임의로 조절될 수 있다. 예를 들어, 다수의 비아 홀들(V)을 포함할 수도 있고, 하나의 비아 홀(V)만을 포함할 수도 있다. 이하의 설명에서, 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 설명하기 위하여, 검사 영역(V)이 하나의 비아 홀(V)만을 포함하는 것으로 가정, 설명될 것이다.

상기 패턴 모니터링 방법은, 편광 분광 반사 모듈(200)의 대물 편광기(230)을 제1 위치에 고정하고, 편광 분광 반사 모듈(200)로부터 제1 편광(Lp1)을 웨이퍼(W)로 조사하고, 및 웨이퍼(W)로부터 반사된 제1 반사 편광(Lr1)을 편광 분광 반사 모듈(200)의 카메라(260) 및 어레이 디텍터(290)로 센싱하고, 및 편광 분광 반사 모듈(200)의 대물 편광기(230)를 회전시켜 제2 위치에 고정하고, 편광 분광 반사 모듈(200)로부터 제2 편광(Lp2)을 웨이퍼(W)로 조사하고, 및 웨이퍼(W)로부터 반사된 제2 반사 편광(Lr2)을 편광 분광 반사 모듈(200)의 카메라(260) 및 어레이 디텍터(290)로 센싱하는 것을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 위치가 대물 편광기(230)의 초기 위치이고, 제2 위치가 대물 편광기(230)가 제1 위치로부터 π/2 만큼 회전한 위치라고 가정하면, 제1 편광(Lp1)의 오실레이팅 방향(X)과 제2 편광(Lp2)의 오실레이팅 방향(Y)은 서로 수직할 수 있다. 제1 편광(Lp1) 및 제2 편광(Lp2)은 편광 분광 반사 모듈(200)의 대물 편광기(230)가 회전함으로써 서로 수직하도록 형성될 수 있고, 및 대물 편광기(230)의 회전 각도에 따라 더 다양한 편광들이 형성될 수 있다.

도 4a 내지 4c는 센싱된 제1 및 제2 반사 편광들(Lr1, Lr2)이 스펙트럼 또는 그래프 형태로 분석, 디스플레이된 것을 보인다. 가로 축은 센싱된 반사 편광들(Lp1, Lp2)의 파장들이고, 세로 축은 센싱된 빛의 인텐시티를 의미할 수 있다. 도 4a는 센싱된 제1 반사 편광(Lr1)의 파장들에 따른 인텐시티 스펙트럼이고, 도 4b는 센싱된 제2 반사 편광(Lr2)의 파장들에 따른 인텐시티 스펙트럼이고, 및 도 4c는 제1 반사 편광(Lr1)의 인텐시티 스펙트럼과 제2 반사 편광(Lr2)의 인텐시티 스펙트럼을 중첩, 비교한 인텐시티 스펙트럼이다. 도 4a 내지 4c를 참조하면, 제1 반사 편광(Lr1)의 인텐시티 스펙트럼과 제2 반사 편광(Lr2)의 인텐시티 스펙트럼 전체적으로 유사한 모양을 가지나, 특정한 파장대에서 서로 일치하지 않는 것을 보여준다. 제1 반사 편광(Lr1)의 인텐시티 스펙트럼과 제2 반사 편광(Lr2)의 인텐시티 스펙트럼이 일치하지 않는다는 것은 웨이퍼(W)의 패턴의 프로파일이 동일하지 않거나 대칭이 아니라는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 3b를 더 참조하면, 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)의 웨이퍼(W) 상의 비아 홀(V)의 모양이 서로 다르거나 대칭적이지 않다는 것을 의미할 수 있다. 비아 홀(V)의 모양은 직경, 깊이, 재질 등을 포함할 수 있다. 검사 영역(IA)이 다수의 비아 홀들(V)을 포함하는 도 4a 내지 4c는 전체적인 패터닝 공정의 균일성 및/또는 안정성에 관한 정보를 제공할 수 있다.

상세하게, 비아 홀(V)의 비대칭성이 측정될 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(V)의 비대칭성은 제1 반사 편광(Lr1)의 각 파장들에 따른 인텐시티에서 제2 반사 편광(Lr2)의 각 파장들에 따른 인텐시티를 뺀 절대값을 제1 반사 편광(Lr1)의 각 파장들에 따른 인텐시티와 제2 반사 편광(Lr2)의 각 파장들에 따른 인텐시티를 더한 절대값의 반으로 나누고, 그 값들을 모두 더하고, 파장들의 수로 나누는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(V)의 비 대칭성(A)은 다음의 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있다.

n: 샘플링한 빛의 파장

k: 샘플링한 빛의 파장의 갯수

TX: 제1 반사 편광의 특정 파장의 인텐시티

TY: 제2 반사 편광의 특정 파장의 인텐시티

비 대칭성(A)이 크면 각 편광 방향에 따라 비아 홀(V)의 모양의 차이가 큰 모양, 예를 들어, 타원 같은 모양이라는 것이 추정될 수 있고, 비 대칭성(A)이 0(zero)에 가까울수록 비아 홀(V)의 모양이 대칭 모양, 예를 들어, 원형에 가깝다는 것이 추정될 수 있다.

다시, 도 1 및 2a를 참조하면, 센싱된 반사 편광들(Lr1, Lr2)은 카메라(160)를 통하여 디스플레이부(400)에 비아 홀들(V)의 상면의(in a top view) 시각적 이미지를 제공할 수 있다.

도 3a 내지 4c를 참조하여 설명된 공정들은 연속적으로 반복될 수 있다. 예를 들어, 패터닝 공정이 수행되는 동안, 대물 편광기(230)를 초기 위치에 고정하고, 웨이퍼(W) 상에 제1 편광(Lp1)을 조사하고, 제1 반사 편광(Lr1)을 센싱하고, 대물 편광기(230)를 π/2 만큼 회전시키고, 웨이퍼(W) 상에 제2 편광(Lp2)을 조사하고 제2 반사 편광(Lr2)을 센싱하고, 및 대물 편광기(230)를 π/2 만큼 더 회전시키는 것이 반복적으로 수행될 수 있다. 이러한 일련의 과정들에 의하여 비아 홀(V)을 형성하는 패터닝 공정의 비 대칭성(A)이 실시간 및 주기적으로 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 각 주기별로 측정, 산출된 비 대칭성들(A)의 편차가 크다면 패터닝 공정이 안정하지 못한 것으로 판정될 수 있고, 비 대칭성들(A)의 편차가 적을수록 패터닝 공정이 안정한 것으로 판정될 수 있다.

도 5a를 참조하면, 비아 홀(V)의 깊이에 따른 비아 홀(V)의 3차원 프로파일이 추정될 수 있다. 화살표들은 제1 반사 편광(Lr1)의 오실레이팅 방향 및 제2 반사 편광(Lr2)의 오실레이팅 방향을 나타낸다. 상세하게, 다수의 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, … Pn)에서 측정 및 산출된 비 대칭성들(A1, … Ak1, … Ak2, … An)이 변화하는 것을 고려하면, 깊이에 따라 달라지는 비아 홀(V)의 3차원 프로파일이 추정될 수 있다. 예를 들어, 각 반사 편광들(Lr1, Lr2)의 편광 방향들(X, Y)에 따라 편미분하여 각각 비 대칭성 변화율들(A1′, … Ak1′, … Ak2′, … An′)을 산출할 수 있고, 각 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, … Pn)에서 비아 홀들(V1 …. Vk1, … Vk2, …, Vn)의 모양들 및 전체적인 비아 홀(V)의 3차원적 프로파일이 추정될 수 있다. 예를 들어, 각 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, … Pn)별로 비 대칭성들(A1, … Ak1, … Ak2, … An)을 측정, 산출한 후, 다음의 수학식 2 및/또는 3을 이용하여 인접한 주기들(P1~Pn)의 비 대칭성 변화율들(AX′Y, AXY′)이 산출될 수 있다.

예를 들어, 비아 홀(V)의 상면(in the top view) 모양이 원형이라고 가정하면, 제1 편광 방향(X)의 비 대칭성 변화율(AX′Y)이 양(+)의 값을 가질 경우, 제1 편광 방향(X)의 비 대칭성(Ax)이 증가하는 것이므로 제1 편광 방향(X)으로 타원 형태가 심화됨을 알 수 있고, 음(-)의 값을 가질 경우, 제1 편광 방향(X)의 비 대칭성(Ax)이 감소하는 것이므로 원형에 가까워짐을 알 수 있다. 마찬가지로, 제2 편광 방향(Y)의 비 대칭성 변화율(AXY′)이 양(+)의 값을 가질 경우, 제2 편광 방향(Y)의 비 대칭성(Ay)이 증가하는 것이므로 제2 편광 방향(Y)으로 타원 형태가 심화됨을 알 수 있고, 음(-)의 값을 가질 경우, 제2 편광 방향(Y)의 비 대칭성(Ay)이 감소하는 것이므로 원형에 가까워짐을 알 수 있다. 패터닝 공정이 수행되는 동안, 이 과정들을 반복적으로 수행하면, 주기적, 즉 깊이에 따른 비아 홀(V)의 3차원 프로파일 변화가 추정될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면 상의 비아 홀(V) 상면(in the top view)의 모양을 기준으로, 각 주기들별(P1~Pn)로 측정된 비 대칭성 변화율(AX′Y, AXY′)을 참조하여 비아 홀(V)의 3차원 프로파일이 추정, 이미지화 될 수 있다. 도 5a의 왼쪽은 주기들(P1~Pn) 별로 변화하는 비아 홀(V)의 3차원 프로파일을 간략하게 도시한 것이고, 오른쪽은 각 주기(Px)에서 비아 홀(V)의 상면(in the top view) 모양을 간략하게 도시한 것이다. 도 5a는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위하여 과장된 것이다.

편광 방향 또는 편광 방위각(azimuth)은 다양화될 수 있다. 도 3a 내지 5a는 편광 방향이 π/2 만큼 변화하는 것으로 가정, 설명되었으나, 더욱 세분화될 수 있다. 예를 들어, π/3, π/4, π/6, π/9, 또는 기타 다양한 각도로 편광 방향 또는 편광 방위각이 다양화될 수 있다. 따라서, 다양한 편광 방향들 또는 편광 방위각들에 따라 측정, 산출된 비 대칭성들(A) 및 비 대칭성 변화율들(A′)은 보다 상세한 비아 홀(V)의 3차원 프로파일 및 패터닝 공정의 안정도를 제공할 것이다.

도 5b를 참조하면, 편광 방향 또는 편광 방위각이 0, π/4, π/2, 3π/4, π, … 등으로 π/4를 주기로 변화하는 경우, 0과 π/2를 쌍(pair)으로하는 제1 편반사 편광(LrX)과 제2 반사 편광(LrY)의 제1 비 대칭성(Aa) 및 제1 비 대칭성 변화율(Aa′)이 측정, 산출되고, π/4와 3π/4를 쌍으로하는 제3 반사 편광(LrW)과 제4 반사 편광(LrZ)의 제2 비대칭성(Ab) 및 제2 비 대칭성 변화율(Ab′)이 측정, 산출된 후, 제1 비 대칭성(Aa)과 제2 비 대칭성(Ab)을 비교한 통합 비 대칭성(At) 및 통합 비 대칭성 변화율(At′)이 산출됨으로써 패터닝 공정의 안정성과 비아 홀(V)의 3차원 프로파일이 추정, 이미지화될 수 있다.

또는, 모든 편광 방향 또는 편광 방위각들이 각각 비교될 수도 있다. 이 경우, 상대적으로 적은 변화를 갖는 편광 방향 또는 편광 방위각들은 낮은 가중치를 주고, 상대적으로 큰 변화를 갖는 편광 방향 또는 편광 방위각들은 큰 가중치를 주어 각각 비 대칭성들(A) 및 비 대칭성 변화율들(A′)이 고려될 수 있다.

화살표들은 각각 제1 반사 편광(LrX), 제2 반사 편광(LrY), 제3 반사 편광(LrW), 및 제4 반사 편광(LrZ)의 오실레이팅 방향들을 나타낸다. 다수의 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, …, Pk3, … Pn)에서 측정 및 산출된 비 대칭성들(A1, … Ak1, … Ak2, …, Ak3, … An)을 각 반사 편광들(LrX, LrY, LrW, LrZ)의 편광 방향들에 따라 편미분하여 각각 비 대칭성 변화율들(A1′, … Ak1′, … Ak2′, …, Ak3′, … An′)을 산출할 수 있고, 각 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, …, Pk3,… Pn)에서 비아 홀들(V1 …. Vk1, … Vk2, …, Vk3,…, Vn)의 모양들 및 전체적인 비아 홀(V)의 3차원적 프로파일이 추정될 수 있다. 예를 들어, 각 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, …, Pk3, … Pn) 별로 비 대칭성들(A1, … Ak1, … Ak2, …, Ak3, … An)을 측정, 산출한 후, 다음의 수학식 2 및/또는 3을 이용하여 인접한 주기들(P1~Pn)의 비 대칭성 변화율들(AX′YWZ, AWY′WZ, AXYW′Z, AXYWZ′)이 산출될 수 있다.

그러나, 굳이 미분을 이용하지 않더라도, 비아 홀(V)의 3차원 프로파일이 추정될 수 있다. 예를 들어, 각 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, …, Pk3, … Pn) 별로 각 반사 편광들(LrX, LrY, LrW, LrZ)의 인텐시티 스펙트럼을 비교하면 깊이에 따라 달라지는 비아 홀(V)의 평면 모양(shape)이 추정될 수 있다. 상세하게, 각 주기들(P1 …, Pk1, … Pk2, …, Pk3, … Pn) 별로 제1 반사 편광(Lr1)의 인텐시티 스펙트라를 비교하고, 및 제2 반사 편광(Lr2)의 인텐시티 스펙트라를 비교하면, 각 편광 방향들(X, Y)에 따라 비아 홀(V)의 평면 모양이 추정될 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 표면 상의 최초 모양이 변화하는 것이 추정될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 반도체 제조 설비 110: 챔버
120: 서셉터 125: 온도 조절부
130: 가스 공급부 131: 가스 공급관
132: 가스 분배부 133: 가스 혼합부
134: 샤워 헤드 135: 베플 플레이트
136: 홀 140: 가스 배출부
200: 편광 분광 반사 모듈
210: 광원 220: 빔 스플리터
230: 대물 편광기 240: 반사 어퍼쳐
250: 이미지 미러 260: 카메라
270: 블레이즈 그레이팅 275: 반사면
280: 어레이 미러 290: 어레이 디텍터
300: 분석부 400: 디스플레이부
W: 웨이퍼 V: 비아 홀
L: 빛 Lx: 광축
제1 편광(Lp1) 제2 편광(Lp2)
제1 반사 편광(Lr1) 제2 반사 편광(Lr2)
IA: 검사 영역

Claims

내부의 하부에 가공물을 안착하기 위한 서셉터를 가진 챔버; 및
편광 분광 반사 모듈 및 분석 부를 포함하며, 상기 서셉터 상에 안착된 상기 가공물에 형성되는 홀의 깊이에 따른 상기 홀의 3차원 프로파일을 추정하는 패턴 모니터링 장치를 포함하되,
상기 편광 분광 반사 모듈은 상기 챔버의 상부에 위치하고,
상기 편광 분광 반사 모듈은,
빛을 발생시키는 광원;
상기 광원에서 발생한 빛을 받아 일부를 반사하는 빔 스플리터;
상기 빔 스플리터에 의해 반사된 상기 빛을 편광화하여 상기 서셉터 상의 홀을 갖는 가공물로 조사하는 대물 편광기, 상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터 상의 상기 가공물로 조사되는 편광화된 빛이 상기 홀을 갖는 가공물로부터 반사된 반사 편광은 상기 대물 편광기를 역-통과하고, 상기 대물 편광기를 역-통과한 반사 편광의 일부는 상기 빔 스플리터를 통과하고;
상기 대물 편광기를 역-통과하여 상기 빔 스플리터를 통과한 상기 반사 편광의 일부를 통과시키는 반사 어퍼쳐;
상기 반사 어퍼쳐를 통과한 상기 반사 편광을 반사하는 블레이즈 그레이팅;
상기 블레이즈 그레이팅에 의해 분리, 반사된 상기 반사 편광을 센싱하는 어레이 디텍터;
이미지 미러; 및
카메라를 포함하고,
상기 반사 어퍼쳐는 상기 빔 스플리터를 통과한 상기 반사 편광의 일부를 통과시키면서 다른 일부를 상기 이미지 미러로 반사하고,
상기 이미지 미러는 상기 반사 어퍼쳐로부터 받은 상기 반사 편광을 상기 카메라로 반사하고,
상기 카메라는 상기 이미지 미러로부터 반사된 상기 반사 편광을 센싱하고,
상기 대물 편광기는 제1 주기에서 제1 위치에 고정된 후, 상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터의 표면으로 조사되는 편광화된 빛의 광축을 회전축으로 회전하여 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 고정되고,
상기 대물 편광기는 상기 제1 주기와 다른 제2 주기에서 상기 제1 위치에 고정된 후, 상기 광축을 회전축으로 회전하여 상기 제2 위치에 고정되고,
상기 제2 주기에서의 상기 홀의 깊이는 상기 제1 주기에서의 상기 홀의 깊이 보다 깊고,
각각의 상기 제1 및 제2 주기들에서, 상기 제1 위치에 고정된 상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터 상의 상기 가공물로 조사되는 편광화된 빛이 상기 홀을 갖는 가공물로부터 반사된 반사 편광은 제1 반사 편광으로 상기 어레이 디텍터 및 상기 카메라로 센싱되고,
각각의 상기 제1 및 제2 주기들에서, 상기 제2 위치에 고정된 상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터 상의 상기 가공물로 조사되는 편광화된 빛이 상기 홀을 갖는 가공물로부터 반사된 반사 편광은 제2 반사 편광으로 상기 어레이 디텍터 및 상기 카메라로 센싱되고,
각각의 상기 제1 및 제2 주기들에서, 상기 분석 부는 상기 편광 분광 반사 모듈로부터 제공되는 상기 제1 반사 편광의 인텐시티 스펙트럼 및 상기 제2 반사 편광의 인텐시티 스펙트럼을 이용하여 상기 홀의 깊이에 따른 상기 홀의 3차원 프로파일을 추정하는 반도체 제조 설비.
내부의 하부에 가공물을 안착하기 위한 서셉터를 가진 챔버; 및
편광 분광 반사 모듈 및 분석부를 포함하고, 상기 가공물에 형성되는 홀의 깊이에 따른 상기 홀의 3차원 프로파일을 추정하는 패턴 모니터링 장치를 포함하되,
상기 편광 분광 반사 모듈은 상기 챔버의 상부에 위치하고,
상기 편광 분광 반사 모듈은,
빛을 발생시키는 광원;
상기 광원에서 발생한 빛을 받아 일부를 반사하는 빔 스플리터;
상기 빔 스플리터에 의해 반사된 상기 빛을 편광화하여 상기 서셉터 상의 홀을 갖는 가공물로 조사하는 대물 편광기, 상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터 상의 상기 가공물로 조사되는 편광화된 빛이 상기 홀을 갖는 가공물로부터 반사된 반사 편광은 상기 대물 편광기를 역-통과하고, 상기 대물 편광기를 역-통과한 반사 편광의 일부는 상기 빔 스플리터를 통과하고;
상기 대물 편광기를 역-통과하여 상기 빔 스플리터를 통과한 상기 반사 편광의 일부를 통과시키는 반사 어퍼쳐;
상기 반사 어퍼쳐를 통과한 상기 반사 편광을 반사하는 블레이즈 그레이팅; 및
상기 블레이즈 그레이팅에 의해 분리, 반사된 상기 반사 편광을 센싱하는 어레이 디텍터를 포함하고,
상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터의 표면으로 조사되는 편광화된 빛의 광축은 상기 서셉터의 표면에 수직하고,
상기 대물 편광기는 제1 주기에서 제1 위치에 고정된 후, 상기 광축을 회전축으로 회전하여 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 고정되고,
상기 대물 편광기는 상기 제1 주기와 다른 제2 주기에서 상기 제1 위치에 고정된 후, 상기 광축을 회전축으로 회전하여 상기 제2 위치에 고정되고,
상기 제2 주기에서의 상기 홀의 깊이는 상기 제1 주기에서의 상기 홀의 깊이 보다 깊고,
각각의 상기 제1 및 제2 주기들에서, 상기 제1 위치에 고정된 상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터 상의 상기 가공물로 조사되는 편광화된 빛이 상기 홀을 갖는 가공물로부터 반사된 반사 편광은 제1 반사 편광으로 상기 어레이 디텍터로 센싱되고,
각각의 상기 제1 및 제2 주기들에서, 상기 제2 위치에 고정된 상기 대물 편광기로부터 상기 서셉터 상의 상기 가공물로 조사되는 편광화된 빛이 상기 홀을 갖는 가공물로부터 반사된 반사 편광은 제2 반사 편광으로 상기 어레이 디텍터로 센싱되고,
각각의 상기 제1 및 제2 주기들에서, 상기 분석부는 상기 편광 분광 반사 모듈로부터 제공되는 상기 제1 반사 편광의 인텐시티 스펙트럼 및 상기 제2 반사 편광의 인텐시티 스펙트럼을 이용하여 상기 홀의 깊이에 따른 상기 홀의 3차원 프로파일을 추정하는 반도체 제조 설비.
제2항에 있어서,
상기 대물 편광기는 상기 빔 스플리터에 의해 반사된 상기 빛을 1차원 방향으로 오실레이팅하도록 편광화하여 상기 서셉터 상의 상기 가공물의 표면으로 조사하는 반도체 제조 설비.
제2항에 있어서,
상기 편광 분광 반사 모듈은 상기 챔버의 중앙에 위치하는 반도체 제조 설비.
제4항에 있어서,
상기 챔버는 내부의 상부에 배치된 가스 분배부를 포함하고, 및
상기 가스 분배부는 반응 가스를 혼합하는 공간 및 상기 반응 가스를 상기 챔버의 내부로 공급하는 배플 플레이트를 포함하는 반도체 제조 설비.
제5항에 있어서,
상기 편광 분광 반사 모듈은 상기 배플 플레이트의 중앙부를 수직으로 관통하는 반도체 제조 설비.
제2항에 있어서,
상기 블레이즈 그레이팅은 다수의 톱니형 반사면들을 갖고, 및
상기 다수의 반사면들은 각각의 상기 제1 및 제2 반사 편광들을 파장에 따라 다양한 각도로 분리, 반사하는 반도체 제조 설비.
패턴 모니터링 장치와 연결된 챔버를 준비하고;
상기 챔버 내의 서셉터 상에 웨이퍼를 로딩하고;
식각 공정으로 상기 웨이퍼를 가공하여 홀을 형성하고; 및
상기 식각 공정으로 상기 웨이퍼를 가공하여 상기 홀을 형성하는 동안에, 상기 패턴 모니터링 장치를 이용하여 상기 홀의 식각되는 깊이에 따른 상기 홀의 비대칭성을 모니터링하면서 상기 홀의 식각되는 깊이에 따른 상기 홀의 3차원 프로파일을 추정하는 것을 포함하되,
상기 홀의 식각되는 깊이에 따른 상기 홀의 3차원 프로파일을 추정하는 것은 제1 주기 동안 모니터링 공정을 수행하여 상기 홀의 제1 비 대칭성을 산출하고, 제2 주기 동안 모니터링 공정을 수행하여, 상기 홀의 제2 비 대칭성을 산출하고, 상기 제1 비 대칭성과 상기 제2 비 대칭성을 비교하는 것을 포함하고,
상기 제1 주기 동안 모니터링 공정을 수행하는 것은 상기 홀을 갖는 상기 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 제1 반사 편광 및 제2 반사 편광을 센싱하는 것을 포함하고,
상기 제2 주기 동안 모니터링 공정을 수행하는 것은 상기 홀을 갖는 상기 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 제3 반사 편광 및 제4 반사 편광을 센싱하는 것을 포함하고,
상기 제2 주기 동안의 상기 홀의 깊이는 상기 제1 주기 동안의 상기 홀의 깊이 보다 깊고,
상기 제1 및 제3 반사 편광들의 각각은 제1 방향으로 편광화된 제1 편광을 상기 웨이퍼의 표면 상에 조사함으로써 상기 홀을 갖는 상기 웨이퍼의 상기 표면으로부터 반사되는 편광이고,
상기 제2 및 제4 반사 편광들의 각각은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 편광화된 제2 편광을 상기 홀을 갖는 상기 웨이퍼의 표면 상에 조사함으로써 상기 웨이퍼의 상기 표면으로부터 반사되는 편광이고,
상기 홀의 상기 제1 비 대칭성을 산출하는 것은,
상기 제1 반사 편광의 제1 스펙트럼을 측정하고,
상기 제2 반사 편광의 제2 스펙트럼을 측정하고, 및
상기 제1 반사 편광의 제1 스펙트럼과 상기 제2 반사 편광의 제2 스펙트럼을 비교하는 것을 포함하고,
상기 홀의 상기 제2 비 대칭성을 산출하는 것은,
상기 제3 반사 편광의 제3 스펙트럼을 측정하고,
상기 제4 반사 편광의 제4 스펙트럼을 측정하고, 및
상기 제3 반사 편광의 제3 스펙트럼과 상기 제4 반사 편광의 제4 스펙트럼을 비교하는 것을 포함하는 모니터링 방법.
제8항에 있어서,
상기 웨이퍼의 상기 홀의 3차원 프로파일을 이미지화하는 것을 더 포함하는 모니터링 방법.
제1 주기동안 모니터링 공정을 수행하여 제1 비 대칭성을 산출하고, 및
제2 주기동안 상기 모니터링 공정을 반복하여 제2 비 대칭성을 산출하는 것을 포함하되,
상기 모니터링 공정은,
제1 방향으로 편광화된 제1 편광 및 제1 방향과 다른 제2 방향으로 편광화된 제2 편광을 가공물의 표면 상에 각각 조사하고, 및
상기 가공물의 상기 표면으로부터 반사된 제1 반사 편광 및 제2 반사 편광을 센싱하는 것을 포함하고, 및
상기 제1 비대칭성을 산출하는 것은,
상기 제1 반사 편광의 제1 스펙트럼을 측정하고,
상기 제2 반사 편광의 제2 스펙트럼을 측정하고, 및
상기 제1 반사 편광의 제1 스펙트럼과 상기 제2 반사 편광의 제2 스펙트럼을 비교하는 것을 포함하고,
상기 제1 비대칭성은 다음 식을 이용하여 산출되는 모니터링 방법.

n: 샘플링한 빛의 파장
k: 샘플링한 빛의 파장의 갯수
TX: 제1 반사 편광의 특정 파장의 인텐시티
TY: 제2 반사 편광의 특정 파장의 인텐시티
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