KR20170031819A - System and Method for Metrology of Semiconductor Pattern - Google Patents
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Abstract
본 기술의 일 실시예에 의한 반도체 패턴 계측 시스템은 각각 반도체 집적 장치인 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 복수의 기준 분광 스펙트럼 간의 차이에 기초하여 기준 스펙트럼 차이값을 생성하고, 반도체 집적 장치인 분석 대상물로부터 획득한 분석 대상 분광 스펙트럼과 복수의 기준 분광 스펙트럼 중 어느 하나의 차이에 기초하여 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성하도록 구성되는 스펙트럼 분석부 및 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 기준 파라미터 간의 차이에 기초하여 기준 파라미터 차이값을 생성하고, 기준 스펙트럼 차이값, 기준 파라미터 차이값 및 분석 대상 스펙트럼 차이값에 기초하여 분석 대상물의 계측 파라미터를 도출하도록 구성되는 파라미터 분석부를 포함하도록 구성될 수 있다.The semiconductor pattern measuring system according to an embodiment of the present invention generates a reference spectral difference value based on a difference between a plurality of reference spectral spectra acquired from each of a plurality of reference objects as semiconductor integrated devices, A spectral analysis section configured to generate an analysis object spectrum difference value based on a difference between any one of the spectral spectra to be analyzed and the plurality of reference spectral spectra obtained from the plurality of reference objects and a reference parameter acquired from each of the plurality of reference objects And a parameter analyzer configured to generate a reference parameter difference value and to derive a measurement parameter of the analyte based on the reference spectral difference value, the reference parameter difference value, and the analyzed spectral difference value.
Description
본 발명은 광학 계측 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 패턴 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical measurement technique, and more particularly, to a semiconductor pattern measurement system and method.
반도체 집적 회로를 구성하는 구조물들은 그 크기가 날로 감소하고 있고 복잡도는 더욱 증가하고 있다.Structures constituting semiconductor integrated circuits are decreasing in size and increasing in complexity.
반도체 집적 회로의 공정 과정 중에, 또는 공정이 완료된 후에는 구조물들의 3차원 형상을 정밀하게 계측하고, 계측 결과를 공정에 적용하여 생산 수율을 향상을 기하고 있다.During the process of the semiconductor integrated circuit, or after the process is completed, the three-dimensional shape of the structure is precisely measured and the measurement result is applied to the process to improve the production yield.
패턴 계측을 위해 어떤 방식을 사용하든지, 반도체 집적 회로를 구성하는 복잡 다양한 구조체의 분석을 위해서는 정확성 및 계측 속도의 향상이 요구된다.Regardless of the method used for pattern measurement, the accuracy and speed of measurement are required for the analysis of complex structures that make up a semiconductor integrated circuit.
본 기술의 실시예는 구조체에 대한 정보를 적은 연산량 및 고속으로 획득할 수 있는 반도체 패턴 계측 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.Embodiments of the present technology can provide a semiconductor pattern measurement system and method that can acquire information on a structure with a small amount of computation and high speed.
본 기술의 일 실시예에 의한 반도체 패턴 계측 시스템은 각각 반도체 집적 장치인 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 복수의 기준 분광 스펙트럼 간의 차이에 기초하여 기준 스펙트럼 차이값을 생성하고, 반도체 집적 장치인 분석 대상물로부터 획득한 분석 대상 분광 스펙트럼과 상기 복수의 기준 분광 스펙트럼 중 어느 하나의 차이에 기초하여 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성하도록 구성되는 스펙트럼 분석부; 및 상기 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 기준 파라미터 간의 차이에 기초하여 기준 파라미터 차이값을 생성하고, 상기 기준 스펙트럼 차이값, 상기 기준 파라미터 차이값 및 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값에 기초하여 상기 분석 대상물의 계측 파라미터를 도출하도록 구성되는 파라미터 분석부;를 포함하도록 구성될 수 있다.The semiconductor pattern measuring system according to an embodiment of the present invention generates a reference spectral difference value based on a difference between a plurality of reference spectral spectra acquired from each of a plurality of reference objects as semiconductor integrated devices, A spectral analysis unit configured to generate a spectrum difference value to be analyzed based on a difference between any one of the plurality of reference spectral spectra and the spectral spectrum to be analyzed acquired from the spectral analysis unit; And generating a reference parameter difference value based on a difference between reference parameters acquired from each of the plurality of reference objects, and calculating a reference parameter difference value based on the reference spectral difference value, the reference parameter difference value, And a parameter analysis unit configured to derive the measurement parameter.
본 기술의 일 실시예에 의한 반도체 패턴 계측 방법은 반도체 패턴 계측 시스템의 반도체 패턴 계측 방법으로서, 상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 각각 반도체 집적 장치인 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 복수의 기준 분광 스펙트럼 간의 차이에 기초하여 기준 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계; 상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 상기 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 기준 파라미터 간의 차이에 기초하여 기준 파라미터 차이값을 생성하는 단계; 상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 반도체 집적 장치인 분석 대상물로부터 획득한 분석 대상 분광 스펙트럼과 상기 복수의 기준 분광 스펙트럼 중 어느 하나의 차이에 기초하여 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계; 및 상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 상기 기준 스펙트럼 차이값, 상기 기준 파라미터 차이값 및 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값에 기초하여 상기 분석 대상물의 계측 파라미터를 도출하는 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.A semiconductor pattern measuring method according to an embodiment of the present invention is a semiconductor pattern measuring method of a semiconductor pattern measuring system, wherein the semiconductor pattern measuring system includes a plurality of reference spectral spectra obtained from each of a plurality of reference objects, Generating a reference spectral difference value based on the difference; The semiconductor pattern measuring system comprising: generating a reference parameter difference value based on a difference between reference parameters acquired from each of the plurality of reference objects; The semiconductor pattern measuring system comprising: generating an analysis target spectrum difference value based on a difference between any one of the spectral spectra to be analyzed and the plurality of reference spectral spectra acquired from an analyte as a semiconductor integrated device; And the semiconductor pattern measuring system deriving measurement parameters of the analyte based on the reference spectral difference value, the reference parameter difference value, and the spectral difference value to be analyzed.
본 기술에 의하면 스펙트럼 간의 유의차에 기초하여 분석 대상 대상물의 형상 정보를 도출할 수 있다. 따라서, 분석 대상 대상물의 스펙트럼을 별도로 변환하거나 분석하는 과정을 생략할 수 있어 대상물의 형상을 고속으로 도출할 수 있고, 이를 위한 연산량과 시스템 부하를 획기적으로 줄일 수 있다.According to this technique, the shape information of the object to be analyzed can be derived on the basis of the difference between the spectra. Therefore, it is possible to omit the process of separately converting or analyzing the spectrum of the object to be analyzed, and it is possible to derive the shape of the object at a high speed, and the computational load and system load for the object can be drastically reduced.
도 1은 일 실시예에 의한 반도체 패턴 계측 시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 반도체 패턴 계측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 의한 패턴 계측 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 일 실시예에 의한 반도체 웨이퍼에 대한 패턴 계측 방법을 설명하기 위한 참고도이다.1 is a configuration diagram of a semiconductor pattern measuring system according to an embodiment.
2 is a flowchart for explaining a semiconductor pattern measuring method according to an embodiment.
3 to 5 are reference views for explaining a pattern measuring method according to an embodiment.
6 is a reference diagram for explaining a pattern measurement method for a semiconductor wafer according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 기술의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일 실시예에 의한 반도체 패턴 계측 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a semiconductor pattern measuring system according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 패턴 계측 시스템(10)은 컨트롤러(110), 운용자 인터페이스(UI, 120), 메모리(130), 제 1 측정장치(140), 제 2 측정장치(150), 스펙트럼 분석부(160) 및 파라미터 분석부(170)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
컨트롤러(110)는 반도체 패턴 계측 시스템(10)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.The
운용자 인터페이스(120)는 입력장치 및 출력장치를 포함할 수 있다. 입력장치를 통해 운용자의 명령어, 데이터 등과 같은 동작 파라미터를 제공받을 수 있다. 또한, 출력장치를 통해 반도체 패턴 계측 시스템(10)의 동작 상황, 처리 결과 등을 출력할 수 있다.
메모리(130)는 주기억장치 및 보조기억장치를 포함할 수 있으며, 반도체 패턴 계측 시스템(10)이 동작하는 데 필요한 프로그램, 제어 데이터, 응용 프로그램, 동작 파라미터, 처리 결과 등이 저장될 수 있다.The
제 1 측정장치(140)는 적어도 두 개의 기준 대상물 및 분석 대상 대상물에 대한 분광 스펙트럼을 획득하도록 구성될 수 있다.The
일 실시예에서, 제 1 측정장치(140)는 대상물에 대한 분광 스펙트럼을 측정할 수 있는 장치 중에서 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 측정장치(140)는 분광타원계(Ellipsometer), 분광반사계(Reflectrometer), 분광산란계(Scatterometer), 간섭계를 이용한 분광 스펙트럼 측정 장치일 수 있다. 제 1 측정장치(140)는 가간섭성(Coherent)을 갖는 광원 또는 비가간섭성(Incoherent)을 갖는 광원을 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 측정 장치(140)는 TE(Transverse Electronic wave) 모드 및 TM(Transverse Magnetic wave) 모드를 구분하여 대상물(S)에 대한 스펙트럼 및 간섭 이미지를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
제 1 측정장치(140)는 각각의 X-Y 위치에 대한 대상물(S)을 측정함으로써, 각 위치별 국부적인 위상과 진폭 변화를 계측할 수 있도록 구성될 수 있다.The
제 1 측정장치(140)에서 측정한 복수의 기준 대상물에 대한 분광 스펙트럼인 기준 분광 스펙트럼 및 분석 대상 대상물에 대한 분광 스펙트럼인 분석 대상 분광 스펙트럼은 메모리(130)에 저장될 수 있다.The reference spectral spectrum, which is the spectral spectrum of a plurality of reference objects measured by the
제 2 측정장치(150)는 적어도 두 개의 기준 대상물에 대한 계측 파라미터를 직접 측정하는 장치 중에서 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 측정장치(150)는 SEM(Scanning Electron Microscope), OCD(Optical Critical Dimension), AFM(Atomic Force Microscope), TEM(Transmission Electron Microscope) 등과 같은 장비가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
제 2 측정장치(150)에서 직접 측정한 복수의 기준 대상물 각각에 대한 계측 파라미터인 기준 파라미터는 각 기준 대상물의 기준 분광 스펙트럼과 매칭되어 메모리(130)에 저장될 수 있다. 따라서, 메모리(130)에는 복수의 기준 대상물 각각에 대한 기준 분광 스펙트럼이 해당 기준 대상물의 기준 파라미터와 함께 저장될 수 있다.The reference parameter, which is a measurement parameter for each of a plurality of reference objects measured directly by the
스펙트럼 분석부(160)는 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 기준 분광 스펙트럼에 대하여, 각 기준 분광 스펙트럼 간의 차이를 계산하여, 기준 스펙트럼 차이값을 생성할 수 있다. 일 실시예에서 스펙트럼 분석부(160)는 각 기준 대상물에 광원을 조사하고 이로부터 획득된 스펙트럼에 기초하여 반사비()와 위상지연값()으로 파장에 대한 기준 분광 스펙트럼을 도출할 수 있다.The
따라서, 스펙트럼 분석부(160)는 적어도 두 개의 기준 대상물의 기준 분광 스펙트럼을 참조하여, 각 파장에 대한 스펙트럼 차이값을 산출하고, 이를 기준 스펙트럼 차이값으로 생성할 수 있다.Therefore, the
스펙트럼 분석부(160)는 또한, 복수의 기준 분광 스펙트럼 중 하나를 선택하고, 선택된 기준 분광 스펙트럼과 분석 대상 분광 스펙트럼 간의 스펙트럼 차이값을 산출하여 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성할 수 있다.The
파라미터 분석부(170)는 복수의 기준 대상물에 대하여, 적어도 두 개의 기준 대상물의 각 기준 파라미터 간의 차이값을 기준 파라미터 차이값으로 생성할 수 있다.The parameter analyzing
또한, 파라미터 분석부(170)는 분석 대상 스펙트럼 차이값, 기준 스펙트럼 차이값 및 기준 파라미터 차이값에 기초하여 분석 대상 대상물의 계측 파라미터를 도출하도록 구성될 수 있다.In addition, the
도 2는 일 실시예에 의한 반도체 패턴 계측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart for explaining a semiconductor pattern measuring method according to an embodiment.
일 실시예에서, 기준 대상물 A와 B에 대한 기준 분광 스펙트럼 A 및 기준 분광 스펙트럼 B가 획득(S101)된 경우를 가정한다. 스펙트럼 분석부(160)는 기준 분광 스펙트럼 A 및 기준 분광 스펙트럼 B를 참조하여 각 파장에서 스펙트럼 차이값을 산출하여 기준 스펙트럼 차이값을 생성할 수 있다(S103). 또한 파라미터 분석부(170)는 기준 대상물 A에 대한 기준 파라미터 A 및 기준 대상물 B에 대한 기준 파라미터 B를 획득하고(S105) 두 기준 파라미터 간의 차이로부터 기준 파라미터 차이값을 생성할 수 있다(S107).In one embodiment, it is assumed that the reference spectral spectrum A and the reference spectral spectrum B for the reference objects A and B are obtained (S101). The
분석 대상물 C에 대한 분석 대상 분광 스펙트럼 C가 획득되면(S109), 스펙트럼 분석부(160)는 복수의 기준 대상물 중 어느 하나, 예를 들어 기준 대상물 A의 기준 분광 스펙트럼 A와 분석 대상 분광 스펙트럼 C에 대하여 분석 대상 스펙트럼 차이값을 획득할 수 있다(S111).When the spectral spectrum C to be analyzed for the object C to be analyzed is obtained (S109), the
그리고, 파라미터 분석부(170)는 기준 스펙트럼 차이값, 기준 파라미터 차이값 및 분석 대상 스펙트럼 차이값에 기초하여 분석 대상물 C에 대한 계측 파라미터를 도출해 낼 수 있다(S113). 이때, 파라미터 분석부(170)는 스펙트럼 분석부(160)가 분석 대상 스펙트럼 차이값을 획득할 때 참조한 분석 대상물 A와 연관된 기준 스펙트럼 차이값 및 기준 파라미터 차이값을 이용하여야 함은 물론이다.Then, the
일 실시예에서, 파라미터 분석부(170)는 분석 대상물 A와 연관된 기준 스펙트럼 차이값에 대한 분석 대상 스펙트럼의 비율에, 기준 스펙트럼 차이값을 연관시킴에 의해 분석 대상물 C에 대한 계측 파라미터를 도출할 수 있다.In one embodiment, the
파라미터 분석부(170)는 분석 대상물에 대한 계측 파라미터가 도출되면 이를 메모리(130)에 저장할 수 있다(S115). 이 때, 분석 대상물에 대한 분석 대상 분광 스펙트럼이 함께 저장될 수 있다.The
본 실시예에서는 분석 대상물에 대한 분광 스펙트럼이 획득된 후, 이를 회귀 분석하거나 기 저장된 스펙트럼 라이브러리에 피팅(Fitting)하는 등의 절차를 수행하지 않는다. 다만, 복수의 기준 대상물에 대해 기 생성된 기준 스펙트럼 차이값, 기준 파라미터 차이값에 기초하여, 분석 대상 분광 스펙트럼으로부터 계측 파라미터를 유추한다.In this embodiment, after the spectral spectrum of the analyte is acquired, it is not subjected to a procedure such as regression analysis or fitting to a pre-stored spectral library. However, measurement parameters are inferred from the spectral spectrum to be analyzed based on the reference spectral difference value and the reference parameter difference value generated for a plurality of reference objects.
계측 파라미터의 변화에 의하여 얻어지는 스펙트럼(Ψ 또는 Δ)은 비선형적이다. 하지만, 측정 대상물의 형상 차이가 기 설정된 범위(예를 들어 0~20nm) 내에 존재하는 미소 구간에서는 의 변화에 선형 구간이 존재할 수 있다. 따라서, 선형성을 갖는 구간 내에서 두 기준 대상물의 스펙트럼 관계(기준 스펙트럼 차이값), 이 때의 두 기준 대상물의 파라미터 간의 관계(기준 파라미터 차이값)를 미리 획득해 두고, 분석 대상 분광 스펙트럼과 어느 하나의 기준 분광 스펙트럼 간의 관계(분석 대상 스펙트럼 차이값)을 획득하면, 분석 대상물의 계측 파라미터를 도출해 낼 수 있다.The spectrum (? Or?) Obtained by the change of the measurement parameter is non-linear. However, there may be a linear section in the change in the micro-section where the shape difference of the measurement object exists within a predetermined range (for example, 0 to 20 nm). Therefore, it is possible to obtain in advance the relationship between the spectral relationships (reference spectral difference values) of two reference objects in the section having linearity and the parameters (reference parameter difference values) between the two reference object parameters at this time, (Spectral difference value to be analyzed) between the reference spectral spectra of the object to be measured, the measurement parameters of the object to be analyzed can be derived.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 의한 패턴 계측 방법을 설명하기 위한 참고도이다.3 to 5 are reference views for explaining a pattern measuring method according to an embodiment.
도 3은 제 1 기준 대상물의 패턴 형상(a) 및 이로부터 획득한 기준 분광 스펙트럼(b)을 나타낸다. 도 4는 제 2 기준 대상물의 패턴 형상(a) 및 이로부터 획득한 기준 스펙트럼 유의차(b)를 나타낸다.Fig. 3 shows the pattern shape (a) of the first reference object and the reference spectral spectrum (b) obtained therefrom. Fig. 4 shows the pattern shape (a) of the second reference object and the difference (b) of the reference spectra obtained therefrom.
제 2 기준 대상물의 패턴 형상(도 4(a))으로부터 획득한 제 2 기준 분광 스펙트럼(미도시)이 획득되면, 제 1 기준 대상물의 패턴 형상으부터 획득한 제 1 기준 분광 스펙트럼(도 3(b))과의 유의차를 얻을 수 있다.When a second reference spectral spectrum (not shown) obtained from the pattern shape of the second reference object (Fig. 4 (a)) is obtained, the first reference spectral spectrum b)) can be obtained.
즉, 도 4(b)는 제 1 기준 대상물의 패턴 형상에 대한 제 1 기준 분광 스펙트럼과, 제 2 기준 대상물의 패턴 형상에 대한 제 2 기준 분광 스펙트럼과의 차이를 나타내는 것이다.That is, FIG. 4 (b) shows the difference between the first reference spectral spectrum for the pattern shape of the first reference object and the second reference spectral spectrum for the pattern shape of the second reference object.
스펙트럼 분석부(160)는 특정 파장에서 기준 스펙트럼 차이값(예를 들어, D1)을 획득할 수 있다.The
파라미터 분석부(170)는 해당 파장에서 스펙트럼이 의미하는 실제 파라미터를 획득할 수 있다. 실제 파라미터는 예를 들어, 제 1 기준 대상물의 표면으로부터 최고 높이를 갖는 패턴까지의 두께(TH1) 및 제 2 기준 대상물의 표면으로부터 최고 높이를 갖는 패턴까지의 두께(TH2)일 수 있다. 파라미터 분석부(170)는 실제 파라미터가 획득되면, 이들의 차이를 기준 파라미터 차이값(TH2-TH1)으로 산출할 수 있다.The parameter analyzing
도 5는 분석 대상 대상물의 패턴 형상(a) 및 이로부터 획득한 분석 대상 스펙트럼 유의차(b)를 나타낸다.Fig. 5 shows the pattern shape (a) of the object to be analyzed and the difference (b) of the spectrum of the object of analysis obtained therefrom.
스펙트럼 분석부(160)는 제 1 및 제 2 기준 대상물에 대해 기준 스펙트럼 차이값을 산출해 둔 파장에서, 분석 대상 분광 스펙트럼(미도시)과 예를 들어 제 1 기준 대상물의 제 1 기준 분광 스펙트럼(도 3(b)) 간의 차이값을 분석 대상 스펙트럼 유의차(도 5(b)의 D2)로 획득할 수 있다.The
그리고, 파라미터 분석부(160)는 기준 스펙트럼 차이값(D1)에 대한 분석 대상 스펙트럼 차이값(D2)의 비율에, 기준 스펙트럼 차이값(TH2-TH1)을 연관시킴에 의해 분석 대상물에 대한 파라미터 변화값을 유추할 수 있다. 그리고, 유추된 파라미터 변화값에 기초하여 분석 대상물의 계측 파라미터를 도출 및 저장할 수 있다.The
일 실시예에서, 제 1 기준 대상물의 표면으로부터 최고 높이를 갖는 패턴까지의 두께(TH1)가 24nm이고, 제 2 기준 대상물의 표면으로부터 최고 높이를 갖는 패턴까지의 두께(TH2)가 44nm라 가정한다. 그리고, 해당 파라미터를 나타내는 파장에서 스펙트럼의 차이값(D1)이 0.35라 가정한다.In one embodiment, it is assumed that the thickness TH1 from the surface of the first reference object to the pattern having the highest height is 24 nm, and the thickness TH2 from the surface of the second reference object to the pattern having the highest height is 44 nm . It is assumed that the difference D1 of the spectrum at the wavelength representing the parameter is 0.35.
그러면 기준 스펙트럼 차이값은 0.35로, 기준 파라미터 차이값은 20nm로 획득될 수 있다.Then, the reference spectral difference value can be obtained as 0.35, and the reference parameter difference value can be obtained as 20 nm.
분석 대상 스펙트럼의 해당 파장에서, 분석 대상 스펙트럼 차이값(D2)이 0.035로 획득되었다면, 분석 대상물의 파라미터 변화값은 로 계산될 수 있다.If the spectral difference value (D2) to be analyzed is 0.035 at the corresponding wavelength of the spectrum to be analyzed, the parameter change value of the analyte is Lt; / RTI >
따라서, 분석 대상물의 표면으로부터 최고 높이를 갖는 패턴까지의 두께(TH3)는 20nm+2nm=22nm로 도출될 수 있다.Therefore, the thickness TH3 from the surface of the analyte to the pattern having the highest height can be derived as 20 nm + 2 nm = 22 nm.
도 6은 일 실시예에 의한 반도체 웨이퍼에 대한 패턴 계측 방법을 설명하기 위한 참고도이다.6 is a reference diagram for explaining a pattern measurement method for a semiconductor wafer according to an embodiment.
반도체 웨이퍼는 일반적으로 복수의 영역(다이)로 구분될 수 있다. 이러한 반도체 웨이퍼에 반도체 집적 장치를 형성하고, 반도체 웨이퍼 전체에 대해 분광 스펙트럼을 획득하여도 이를 특정한 수학적 관계식으로 나타낼 수 없다.Semiconductor wafers can generally be divided into a plurality of regions (dies). Even if a semiconductor integrated device is formed on such a semiconductor wafer and a spectral spectrum is obtained for the entire semiconductor wafer, it can not be expressed by a specific mathematical relation.
하지만, 이러한 반도체 웨이퍼를 복수 개 제조한다면, 복수 개의 각 반도체 웨이퍼의 특정 영역, 예를 들어 특정 다이에 대하여 추출한 분광 스펙트럼은 실질적으로 동일한 양상을 가질 수 있다.However, if a plurality of such semiconductor wafers are manufactured, the spectral spectrum extracted for a specific region of each of a plurality of semiconductor wafers, for example, a specific die, may have substantially the same pattern.
따라서, 복수의 반도체 웨이퍼를 기준 웨이퍼(REF1, REF2)로 하여, 각 영역(다이, D) 별로 기준 분광 스펙트럼을 획득하고 기준 스펙트럼 차이값을 계산해 둔다. 또한, 각 영역(D) 별로 기준 파라미터를 직접 획득하고 기준 파라미터 차이값을 계산해 둔다. 그러면, 분석 대상 반도체 웨이퍼(OBJ)가 존재할 때, 분석 대상 반도체 웨이퍼(OBJ)의 특정 영역(다이, D1_OBJ)의 분석 대상 분광 스펙트럼에 대응하여, 기준 반도체 웨이퍼의 동일 영역(D1_REF1, D1_REF2))에 대하여 기 산출해 둔 기준 분광 스펙트럼, 기준 스펙트럼 차이값, 기준 파라미터 차이값을 적용하면 분석 대상 반도체 웨이퍼의 계측 파라미터를 쉽게 도출할 수 있게 된다.Therefore, a plurality of semiconductor wafers are used as reference wafers REF1 and REF2, and a reference spectral spectrum is obtained for each region (die, D), and a reference spectral difference value is calculated. Also, a reference parameter is directly obtained for each region (D), and a reference parameter difference value is calculated. Then, when there is the semiconductor wafer OBJ to be analyzed, the same region (D1_REF1, D1_REF2) of the reference semiconductor wafer corresponds to the spectral spectrum to be analyzed of the specific region (die, D1_OBJ) of the semiconductor wafer OBJ to be analyzed The reference spectral spectrum, the reference spectral difference value, and the reference parameter difference value calculated on the basis of the measured spectral spectra, the measurement parameters of the semiconductor wafer to be analyzed can be easily derived.
이에 따라, 본 실시예의 반도체 패턴 계측 장치(10)의 스펙트럼 분석부(160)는 복수의 기준 대상물의 각 영역(Dn_REF1, Dn_REF2) 별로 기준 분광 스펙트럼을 구분하여 저장해 두고, 각 영역(Dn_REF1, Dn_REF2)마다 기준 스펙트럼 차이값을 생성해 둘 수 있다. 마찬가지로, 파라미터 분석부(170)는 복수의 기준 대상물의 각 영역(Dn_REF1, Dn_REF2) 별로 기준 파라미터를 획득해 두고, 각 영역(Dn_REF1, Dn_REF2)마다 기준 파라미터 차이값을 획득해 둘 수 있다.Accordingly, the
나아가, 스펙트럼 분석부(160)는 분석 대상물의 각 영역(Dn_OBJ) 별로 분석 대상 분광 스펙트럼을 획득한다. 그리고, 분석하고자 하는 영역(D1_OBJ)에 대하여 기준 대상물의 대응하는 영역(D1_REF1, D1_REF2)에 대하여 기 획득되어 있는 기준 분광 스펙트럼을 추출하여, 분석 대상 스펙트럼 차이값을 획득할 수 있다. 그리고, 파라미터 분석부(170)는 해당 영역(D1_REF1, D1_REF2)에 대하여 기 저장되어 있는 기준 파라미터 차이값 및 기준 스펙트럼 차이값을 추출하고, 분석 대상 스펙트럼 차이값과의 관계에 기초하여 분석 대상 대상물의 계측 파라미터를 도출할 수 있다.Further, the
분석 대상물에 대한 형상을 계측하는 상술한 일련의 과정은 컴퓨터에서 실행 가능한 프로그램으로 제작될 수 있고, 이러한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다.The above-described series of processes for measuring the shape of the object to be analyzed can be produced as a program executable on a computer, and the program can be stored on a computer-readable recording medium.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10 : 반도체 패턴 계측 시스템
110 : 컨트롤러
120 : 운용자 인터페이스
130 : 메모리
140, 150 : 측정장치
160 : 스펙트럼 분석부
170 : 파라미터 분석부10: Semiconductor pattern measurement system
110: controller
120: Operator interface
130: memory
140, 150: Measuring device
160: Spectrum analysis section
170: Parameter analysis section
Claims (14)
상기 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 기준 파라미터 간의 차이에 기초하여 기준 파라미터 차이값을 생성하고, 상기 기준 스펙트럼 차이값, 상기 기준 파라미터 차이값 및 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값에 기초하여 상기 분석 대상물의 계측 파라미터를 도출하도록 구성되는 파라미터 분석부;
를 포함하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.A reference spectral difference value is generated based on a difference between a plurality of reference spectral spectrums obtained from each of a plurality of reference objects, which are semiconductor integrated devices, respectively, and the spectral spectra to be analyzed obtained from the analyte as the semiconductor integrated device and the plurality of reference spectral spectra A spectrum analyzer configured to generate a spectrum difference value to be analyzed based on a difference of any one of the spectra; And
A reference parameter difference value is generated based on a difference between reference parameters acquired from each of the plurality of reference objects, and measurement of the analysis object based on the reference spectrum difference value, the reference parameter difference value, A parameter analyzer configured to derive a parameter;
The semiconductor pattern measuring system comprising:
상기 파라미터 분석부는, 상기 스펙트럼 분석부가 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성할 때 참조한 기준 대상물과 연관된 상기 기준 스펙트럼 차이값 및 상기 기준 파라미터 차이값에 기초하여 상기 계측 파라미터를 도출하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the parameter analyzing unit is configured to derive the measurement parameter based on the reference spectral difference value and the reference parameter difference value associated with the reference object referenced when the spectrum analyzer generates the spectral difference value to be analyzed, .
상기 스펙트럼 분석부는, 상기 복수의 기준 분광 스펙트럼의 선형 구간에서 상기 기준 스펙트럼 차이값을 생성하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the spectrum analyzer is configured to generate the reference spectral difference value in a linear interval of the plurality of reference spectral spectra.
상기 파라미터 분석부는, 상기 기준 스펙트럼 차이값에 대한 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값의 비율에, 상기 기준 파라미터 차이값을 연관지어 파라미터 변화값을 유추하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the parameter analyzing unit is configured to infer the parameter change value by relating the reference parameter difference value to the ratio of the spectrum difference value to be analyzed to the reference spectrum difference value.
상기 스펙트럼 분석부는, 상기 복수의 기준 대상물 각각의 동일한 영역에서 획득한 상기 복수의 기준 분광 스펙트럼에 기초하여 상기 기준 스펙트럼 차이값을 생성하고, 상기 분석 대상물의 상기 동일한 영역에서 획득한 상기 분석 대상 분광 스펙트럼에 기초하여 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성하도록 구성되며,
상기 파라미터 분석부는, 상기 동일한 영역에서 상기 기준 파라미터 차이값을 획득하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the spectrum analyzing unit generates the reference spectral difference value based on the plurality of reference spectral spectra acquired in the same area of each of the plurality of reference objects, To generate a spectrum difference value to be analyzed,
And the parameter analyzing unit is configured to obtain the reference parameter difference value in the same area.
상기 복수의 기준 분광 스펙트럼 및 상기 분석 대상 분광 스펙트럼을 획득하도록 구성되는 제 1 측정장치를 더 포함하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.The method according to claim 1,
And a first measuring device configured to obtain the plurality of reference spectroscopic spectra and the spectroscopic spectrum to be analyzed.
상기 제 1 측정장치는, 분광타원계, 분광반사계 및 분광산란계 중 어느 하나를 포함하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the first measuring apparatus is configured to include any one of a spectroscopic ellipsometer, a spectroscopic reflectometer, and a spectroscopic scattering system.
상기 복수의 기준 대상물 각각에 대한 상기 기준 파라미터를 직접 측정하도록 구성되는 제 2 측정장치를 더 포함하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 시스템.The method according to claim 1,
And a second measurement device configured to directly measure the reference parameter for each of the plurality of reference objects.
상기 제 2 측정장치는 SEM(Scanning Electron Microscope), OCD(Optical Critical Dimension), AFM(Atomic Force Microscope), TEM(Transmission Electron Microscope) 중에서 선택되는 반도체 패턴 계측 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the second measuring device is selected from a scanning electron microscope (SEM), an optical critical dimension (OCD), an atomic force microscope (AFM), and a transmission electron microscope (TEM).
상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 각각 반도체 집적 장치인 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 복수의 기준 분광 스펙트럼 간의 차이에 기초하여 기준 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계;
상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 상기 복수의 기준 대상물 각각으로부터 획득한 기준 파라미터 간의 차이에 기초하여 기준 파라미터 차이값을 생성하는 단계;
상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 반도체 집적 장치인 분석 대상물로부터 획득한 분석 대상 분광 스펙트럼과 상기 복수의 기준 분광 스펙트럼 중 어느 하나의 차이에 기초하여 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계; 및
상기 반도체 패턴 계측 시스템이, 상기 기준 스펙트럼 차이값, 상기 기준 파라미터 차이값 및 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값에 기초하여 상기 분석 대상물의 계측 파라미터를 도출하는 단계;
를 포함하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 방법.A semiconductor pattern measuring method of a semiconductor pattern measuring system,
The semiconductor pattern measuring system comprising: generating a reference spectral difference value based on a difference between a plurality of reference spectral spectra obtained from each of a plurality of reference objects, each being a semiconductor integrated device;
The semiconductor pattern measuring system comprising: generating a reference parameter difference value based on a difference between reference parameters acquired from each of the plurality of reference objects;
The semiconductor pattern measuring system comprising: generating an analysis target spectrum difference value based on a difference between any one of the spectral spectra to be analyzed and the plurality of reference spectral spectra acquired from an analyte as a semiconductor integrated device; And
The semiconductor pattern measuring system deriving a measurement parameter of the analyte based on the reference spectral difference value, the reference parameter difference value, and the spectral difference value to be analyzed;
The semiconductor pattern measuring method comprising:
상기 계측 파라미터를 도출하는 단계는, 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성할 때 참조한 기준 대상물과 연관된 상기 기준 스펙트럼 차이값 및 상기 기준 파라미터 차이값에 기초하여 상기 계측 파라미터를 도출하는 단계인 반도체 패턴 계측 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of deriving the measurement parameter includes deriving the measurement parameter based on the reference spectral difference value and the reference parameter difference value associated with the reference object referenced when generating the analysis target spectrum difference value, .
상기 기준 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계는, 상기 복수의 기준 분광 스펙트럼의 선형 구간에서 상기 기준 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계인 반도체 패턴 계측 방법.11. The method of claim 10,
Wherein generating the reference spectral difference value comprises generating the reference spectral difference value in a linear interval of the plurality of reference spectral spectra.
상기 계측 파라미터를 도출하는 단계는, 상기 기준 스펙트럼 차이값에 대한 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값의 비율에, 상기 기준 파라미터 차이값을 연관지어 파라미터 변화값을 유추하는 단계를 포함하도록 구성되는 반도체 패턴 계측 방법.11. The method of claim 10,
Wherein deriving the metrology parameter comprises deriving a parameter change value by associating the reference parameter difference value with a ratio of the spectrum difference value to be analyzed to the reference spectrum difference value, .
상기 기준 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계는, 상기 복수의 기준 대상물 각각의 동일한 영역에서 획득한 상기 복수의 기준 분광 스펙트럼에 기초하여 상기 기준 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계이고,
상기 기준 파라미터 차이값을 생성하는 단계는, 상기 동일한 영역에서 상기 기준 파라미터 차이값을 생성하는 단계이며,
상기 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계는, 상기 분석 대상물의 상기 동일한 영역에서 획득한 상기 분석 대상 분광 스펙트럼에 기초하여 상기 분석 대상 스펙트럼 차이값을 생성하는 단계인 반도체 패턴 계측 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of generating the reference spectral difference value is a step of generating the reference spectral difference value based on the plurality of reference spectral spectra acquired in the same area of each of the plurality of reference objects,
Wherein generating the reference parameter difference value comprises generating the reference parameter difference value in the same area,
Wherein the step of generating the spectrum difference value to be analyzed is a step of generating the spectrum difference value to be analyzed based on the spectral spectrum to be analyzed acquired in the same area of the analysis object.
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|---|---|---|---|---|
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