DE102015221772A1 - Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step - Google Patents

Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step Download PDF

Info

Publication number
DE102015221772A1
DE102015221772A1 DE102015221772.8A DE102015221772A DE102015221772A1 DE 102015221772 A1 DE102015221772 A1 DE 102015221772A1 DE 102015221772 A DE102015221772 A DE 102015221772A DE 102015221772 A1 DE102015221772 A1 DE 102015221772A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
parameters
wafer
intensity
intensity values
basis
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE102015221772.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Michael Stiepan
Andy Zott
Ulrich Mantz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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 Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE102015221772.8A priority Critical patent/DE102015221772A1/en
Priority to EP16794540.1A priority patent/EP3371657B9/en
Priority to EP21192882.5A priority patent/EP3944022B1/en
Priority to PCT/EP2016/075701 priority patent/WO2017076702A2/en
Publication of DE102015221772A1 publication Critical patent/DE102015221772A1/en
Priority to US15/918,187 priority patent/US10509330B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70625—Dimensions, e.g. line width, critical dimension [CD], profile, sidewall angle or edge roughness
    • 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
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, wobei eine Mehrzahl von für den strukturierten Wafer charakteristischen Parametern auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt wird, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur durchgeführt werden, wobei eine Ermittlung der Parameter basierend auf bei den Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt. Die Ermittlung der Parameter weist folgende Schritte auf: Ermitteln von Parametern eines ersten Parametersatzes der Parameter auf Basis der für die wenigstens eine Hilfsstruktur erhaltenen Intensitätswerte, und Ermitteln von Parametern eines zweiten Parametersatzes der Parameter unter Berücksichtigung der ermittelten Parameter des ersten Parametersatzes.The invention relates to a method and a device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step, wherein a plurality of parameters characteristic of the structured wafer are determined on the basis of measurements of the intensity of electromagnetic radiation after diffraction thereof on the structured wafer, wherein these intensity measurements for at least one useful structure and at least one auxiliary structure are carried out, the parameters being determined on the basis of intensity values measured for respectively different combinations of wavelength, polarization and / or diffraction order and correspondingly calculated intensity values using a mathematical optimization method. The determination of the parameters comprises the following steps: Determining parameters of a first parameter set of the parameters on the basis of the intensity values obtained for the at least one auxiliary structure, and determining parameters of a second parameter set of the parameters taking into account the determined parameters of the first parameter set.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers. The invention relates to a method and a device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step.

Stand der Technik State of the art

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is here projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to apply the mask structure to the photosensitive coating of the Transfer substrate.

Hierbei besteht in der Praxis der Bedarf, für den strukturierten Wafer charakteristische Parameter zu kontrollieren, z.B. den CD-Wert oder die Schichtdicke. Insbesondere bei sogenannten „Multi-Patterning“-Verfahren zur Unterschreitung der Auflösungsgrenze des optischen Systems mit in mehreren Lithographieschritten auf dem Wafer erzeugten Strukturen muss eine große Zahl von Prozessparametern kontrolliert werden. Von besonderer Bedeutung ist hier oft das sogenannte Overlay. In practice, there is a need to control parameters characteristic of the patterned wafer, e.g. the CD value or the layer thickness. Particularly in the case of so-called "multi-patterning" methods for undercutting the resolution limit of the optical system with structures produced in several lithography steps on the wafer, a large number of process parameters must be controlled. Of particular importance here is often the so-called overlay.

Bei der Bestimmung solcher Parameter ist es u.a. bekannt, Hilfsstrukturen in Form geeigneter Markerbereiche insbesondere in Randbereichen der jeweils hergestellten Waferelemente zu erzeugen, um anhand dieser Hilfsstrukturen eine beugungsbasierte Bestimmung der jeweiligen relevanten Parameter in einem scatterometrischen Aufbau durchzuführen. In determining such parameters, it is i.a. It is known to generate auxiliary structures in the form of suitable marker regions, in particular in edge regions of the respectively produced wafer elements, in order to carry out a diffraction-based determination of the respective relevant parameters in a scatterometric configuration on the basis of these auxiliary structures.

Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die anhand solcher Hilfsstrukturen ermittelten Parameterwerte nicht notwendigerweise das tatsächliche Verhalten der auf dem Wafer enthaltenen Nutzstrukturen repräsentieren, was z.B. auf einer unzureichenden Korrelation zwischen Nutz- und Hilfsstruktur und/oder einem großen Abstand zwischen diesen zurückzuführen sein kann. Ein weiteres in der Praxis auftretendes Problem resultiert mitunter aus der vergleichsweise hohen Anzahl benötigter Hilfsstrukturen, deren sukzessive Auswertung mit einer signifikanten Beeinträchtigung des Durchsatzes des Lithographieverfahrens einherginge. A problem which arises in practice is that the parameter values determined on the basis of such auxiliary structures do not necessarily represent the actual behavior of the useful structures contained on the wafer, e.g. may be due to an inadequate correlation between utility and auxiliary structure and / or a large distance between them. Another problem occurring in practice sometimes results from the comparatively high number of auxiliary structures required, the successive evaluation of which would entail a significant impairment of the throughput of the lithography process.

Des Weiteren stellt die Ermittlung einer Mehrzahl relevanter Parameter innerhalb einer gegebenenfalls komplex aufgebauten Nutzstruktur auf einem Wafer auch insoweit eine anspruchsvolle Herausforderung dar, als die betreffenden Parameter unter Umständen nur schwer simultan in einem einzigen Messaufbau bestimmt werden können. Dies ist dann der Fall, wenn diese Parameter in dem Sinne linear abhängig sind, dass gewisse Kombinationen dieser Werte im Kern (d.h. Eigenvektoren zum Eigenwert 0) der das Problem beschreibenden Kovarianzmatrix liegen. Oft trifft dieser Fall bei einer in einer beugungsbasierten Bestimmung erfassten Abweichung zwischen gemessenen und simulierten Werten auf, so dass nicht eindeutig entschieden werden kann, welche Parametervariation für diese Abweichung ursächlich ist. Furthermore, the determination of a plurality of relevant parameters within an optionally complex structure on a wafer is also a demanding challenge insofar as the relevant parameters may be difficult to determine simultaneously in a single measurement setup. This is the case when these parameters are linearly dependent in the sense that certain combinations of these values lie in the kernel (i.e., eigenvectors to eigenvalue 0) of the covariance matrix describing the problem. Often, this case occurs in the case of a deviation between measured and simulated values detected in a diffraction-based determination, so that it can not be decided unambiguously which parameter variation is the cause of this deviation.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf US 2006/0274325 A1 , US 8,339,595 B2 , US 8,670,118 B2 und US 2012/0224176 A1 verwiesen. The prior art is merely an example US 2006/0274325 A1 . US 8,339,595 B2 . US 8,670,118 B2 and US 2012/0224176 A1 directed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers bereitzustellen, welche die möglichst rasche und zuverlässige Ermittlung von einer oder mehreren für den strukturierten Wafer charakteristischen Kenngrößen unter möglichst geringer Beeinträchtigung des Durchsatzes der Projektionsbelichtungsanlage ermöglichen. Against the above background, it is an object of the present invention to provide a method and a device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step which determines the most rapid and reliable determination of one or more characteristics characteristic of the structured wafer, with as little impairment as possible Allow throughput of the projection exposure system.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 11 gelöst. This object is achieved by the method according to the features of the independent patent claim 1 and the device according to the features of the independent claim 11.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers wird eine Mehrzahl von für den strukturierten Wafer charakteristischen Parametern auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur durchgeführt werden, und wobei eine Ermittlung der Parameter basierend auf bei den Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt. In a method according to the invention for characterizing a wafer structured by at least one lithography step, a plurality of parameters characteristic of the structured wafer are determined on the basis of measurements of the intensity of electromagnetic radiation after diffraction on the structured wafer, these intensity measurements for at least one useful structure and at least one Auxiliary structure can be performed, and wherein a determination of the parameters based on the intensity measurements for each different combinations of wavelength, polarization and / or diffraction order measured intensity values and accordingly calculated intensity values using a mathematical optimization method.

Die Ermittlung der Parameter weist folgende Schritte auf:

  • – Ermitteln von Parametern eines ersten Parametersatzes der Parameter auf Basis der für die wenigstens eine Hilfsstruktur erhaltenen Intensitätswerte; und
  • – Ermitteln von Parametern eines zweiten Parametersatzes der Parameter unter Berücksichtigung der ermittelten Parameter des ersten Parametersatzes.
The determination of the parameters comprises the following steps:
  • Determining parameters of a first parameter set of the parameters on the basis of the intensity values obtained for the at least one auxiliary structure; and
  • - Determining parameters of a second parameter set of the parameters taking into account the determined parameters of the first parameter set.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei den jeweils zu ermittelnden, für einen strukturierten Wafer charakteristischen Parametern zwischen zwei unterschiedlichen Parametersätzen hinsichtlich der Auswertung der in einem scatterometrischen Aufbau durchgeführten Intensitätsmessungen insoweit zu unterscheiden, als in einer zweistufigen Auswertung zunächst nur die an einer oder mehreren Hilfsstrukturen durchgeführten Intensitätsmessungen ausgewertet und zur Bestimmung eines ersten Parametersatzes herangezogen werden. Die in solcher Weise anhand der wenigstens einen Hilfsstruktur ausgewerteten Parameter des ersten Parametersatzes werden dann anschließend für die verbleibenden Parameter des zweiten Parametersatzes (ggf. unter Berücksichtigung geeigneter Unsicherheiten bzw. eines jeweils vorgegebenen Variationsintervalls) entsprechend vorgegeben, so dass im Ergebnis auch bei einer vergleichsweise komplexen Waferstrukturierung sämtliche Parameter – sowohl die des ersten wie auch die des zweiten Parametersatzes – ermittelt werden können. The invention is based in particular on the concept of distinguishing between two different parameter sets for the evaluation of the intensity measurements carried out in a scatterometric configuration in each case to be determined, which is characteristic for a structured wafer, than in a two-stage evaluation initially only those at one or more Help structures evaluated intensity measurements and used to determine a first set of parameters. The parameters of the first parameter set evaluated in such a way on the basis of the at least one auxiliary structure are then correspondingly predefined for the remaining parameters of the second parameter set (possibly taking into account suitable uncertainties or a respectively predetermined variation interval), so that as a result the result is also comparatively complex Waferstrukturierung all parameters - both the first and the second parameter set - can be determined.

Dadurch, dass erfindungsgemäß in der vorstehend beschriebenen zweistufigen Auswertung zunächst nur bestimmte Parameter anhand einer oder mehrerer geeigneter Hilfsstrukturen berechnet werden, ermöglicht es die Erfindung, zwischen anhand der Messung von Hilfsstrukturen gut bestimmbaren Parametern und anderen – etwa infolge einer bestehenden Abhängigkeit von diesen Parametern – vergleichsweise schwieriger zu bestimmenden Parametern zu unterscheiden und die aus der ersten Stufe der o.g. Auswertung gewonnenen Informationen bei der nachfolgenden Ermittlung der jeweiligen Parameter des zweiten Parametersatzes (bei denen es sich typischerweise um die vergleichsweise schwieriger zu bestimmenden Parameter handelt) zu nutzen. Beispielsweise können dem ersten Parametersatz solche Parameter zugeordnet werden, welche über den Wafer hinweg vergleichsweise wenig variieren und/oder deren Eigenschaften sich bei Bestimmung an den Hilfsstrukturen von denjenigen bei Bestimmung an den Nutzstrukturen nur vergleichsweise wenig unterscheiden. Due to the fact that, in the two-stage evaluation described above, only certain parameters are initially calculated using one or more suitable auxiliary structures, the invention makes it possible to comparatively determine parameters which can be easily determined by measuring auxiliary structures and others, for example as a result of an existing dependence on these parameters difficult to determine parameters to distinguish and from the first stage of the above Evaluation obtained information in the subsequent determination of the respective parameters of the second parameter set (which are typically the comparatively difficult to determine parameters) to use. By way of example, parameters which vary comparatively little over the wafer and / or whose properties differ only slightly when determined at the auxiliary structures from those at the user structures can be assigned to the first parameter set.

Ausgehend von diesem Konzept beinhaltet die Erfindung das weitere Prinzip, die betreffenden Hilfsstrukturen auf dem Wafer von vorneherein (d.h. noch vor Durchführung der o.g. Intensitätsmessungen) gezielt in solcher Weise auszugestalten, dass diese Hilfsstrukturen gerade für die Bestimmung der betreffenden Parameter des ersten Parametersatzes geeignet bzw. optimiert sind. Based on this concept, the invention includes the further principle of specifically designing the respective auxiliary structures on the wafer from the outset (ie, before the above-mentioned intensity measurements are carried out) in such a way that these auxiliary structures are suitable for determining the respective parameters of the first parameter set. are optimized.

Diese gezielte Ausgestaltung der Hilfsstrukturen kann jeweils auf Basis einer Sensitivitätsanalyse erfolgen, bei welcher die Sensitivität unterschiedlicher Hilfsstrukturen für eine beugungsbasierte Messung jeweils eines der Parameter des ersten Parametersatzes bewertet wird. Hierzu wird auf Thomas A. Germer et al.: „Developing an uncertainty analysis for optical scatterometry Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXIII, J.A. Allgair, Ed., Proc. SPIE 7272, (2009) verwiesen. This specific configuration of the auxiliary structures can be carried out in each case on the basis of a sensitivity analysis, in which the sensitivity of different auxiliary structures for a diffraction-based measurement of one of the parameters of the first parameter set is evaluated. This is on Thomas A. Germer et al .: "Developing an uncertainty analysis for optical scatterometry metrology, inspection, and process control for microlithography XXIII, JA Allgair, Ed., Proc. SPIE 7272, (2009) directed.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Intensitätsmessungen für die wenigstens eine Nutzstruktur und die wenigstens eine Hilfsstruktur für jeweils eine Kombination aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung simultan durchgeführt. Mit anderen Worten erfolgt die erfindungsgemäße beugungsbasierte Messung für einen bestimmten Messzeitpunkt bzw. Messschritt nicht nur für einen Bereich auf dem Wafer, sondern es werden simultan mehrere Bereiche bzw. Strukturen auf dem Wafer vermessen, so dass auch eine zur Charakterisierung komplexer Nutzstrukturen erforderliche Vermessung einer Vielzahl von Nutz- und/oder Hilfsstrukturen ohne signifikante Beeinträchtigung des Durchsatzes der Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht wird. According to one embodiment, the intensity measurements for the at least one useful structure and the at least one auxiliary structure for a combination of wavelength, polarization and / or diffraction order are carried out simultaneously. In other words, the diffraction-based measurement according to the invention takes place not only for one area on the wafer for a specific measurement time or measurement step, but several areas or structures on the wafer are simultaneously measured, so that a measurement of a multiplicity required for characterizing complex user structures is also possible of utility and / or auxiliary structures without significant impairment of the throughput of the projection exposure system is made possible.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Intensitätsmessungen für eine Mehrzahl von Hilfsstrukturen durchgeführt, wobei diese Durchführung für jeweils eine Kombination aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung simultan erfolgt. Hierbei kann das Ermitteln von Parametern des ersten Parametersatzes auf Basis der für die Hilfsstrukturen erhaltenen Intensitätswerte jeweils einen Vergleich dieser Intensitätswerte mit in wenigstens einer Datenbank gespeicherten Intensitätswerten umfassen, wobei in dieser Datenbank mehreren Hilfsstrukturen jeweils ein zugehöriges Intensitätsspektrum zugeordnet ist. Auf Basis dieses Vergleichs mit in der wenigstens einen Datenbank gespeicherten Intensitätswerten kann eine Lokalisierung von zur Bestimmung eines Parameters jeweils geeigneten Strukturen auf dem Wafer erfolgen. According to one embodiment, the intensity measurements are carried out for a plurality of auxiliary structures, wherein this implementation takes place simultaneously for a combination of wavelength, polarization and / or diffraction order. In this case, the determination of parameters of the first parameter set on the basis of the intensity values obtained for the auxiliary structures may each comprise a comparison of these intensity values with intensity values stored in at least one database, wherein in this database a plurality of auxiliary structures is assigned an associated intensity spectrum. On the basis of this comparison with intensity values stored in the at least one database, it is possible to localize structures which are respectively suitable for determining a parameter on the wafer.

Gemäß diesem Aspekt beinhaltet die Erfindung das weitere Konzept, bereits anhand der durchgeführten Intensitätsmessungen zu entscheiden, wo auf dem Wafer die jeweils zur Auswertung bestimmter Parameter relevanten Strukturen angeordnet sind, so dass eine entsprechende vorherige Eingabe dieser Information entbehrlich ist. Vielmehr kann erfindungsgemäß direkt eine scatterometrische Aufnahme eines größeren Feldes auf dem Wafer erfolgen, da die betreffende Information über die Position der auszumessenden, relevanten Strukturen aus den gemessenen Daten und deren Vergleich mit einer vorab bereitgestellten Datenbank selbst geliefert wird. According to this aspect, the invention includes the further concept of already deciding on the basis of the intensity measurements carried out, where on the wafer the respectively relevant for the evaluation of certain parameters structures are arranged so that a corresponding previous input of this information is unnecessary. Rather, according to the invention, a scatterometric recording of a larger field on the wafer can take place directly, since the relevant information about the position of the relevant structures to be measured is provided from the measured data and their comparison with a previously provided database itself.

Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß zunächst eine Datenbank mit einzelnen typischen Strukturen und jeweils zugeordneten Intensitätsspektren bereitgestellt werden, welche für jede der betreffenden Strukturen ein charakteristisches Intensitätsspektrum enthält. Ein im Rahmen der eigentlichen beugungsbasierten Intensitätsmessung dann erhaltenes Messergebnis, welches mit einem der betreffenden, in der Datenbank enthaltenen Referenzspektren hinreichend (d.h. innerhalb vorgebbarer Fehlergrenzen) gut übereinstimmt, erlaubt sodann den Rückschluss, dass die dem Referenzspektrum in der Datenbank zugeordnete Struktur in dem betreffenden Waferbereich vorliegt und für die jeweils geeignete Parameterbestimmung herangezogen werden kann. In other words, according to the invention, first a database with individual typical structures and respectively associated intensity spectra can be provided, which contains a characteristic intensity spectrum for each of the relevant structures. A measurement result obtained in the context of the actual diffraction-based intensity measurement, which corresponds well with one of the respective reference spectra contained in the database (ie within predeterminable error limits), then permits the conclusion that the structure associated with the reference spectrum in the database is in the relevant wafer range and can be used for each suitable parameter determination.

Das vorstehend beschriebene Konzept der datenbankbasierten Lokalisierung von Hilfsstrukturen auf dem Wafer ist auch unabhängig von dem zuvor beschriebenen Ansatz einer zweistufigen Auswertung unter Unterscheidung in Parameter des ersten und des zweiten Parametersatzes vorteilhaft. The above-described concept of the database-based localization of auxiliary structures on the wafer is also advantageous independently of the previously described approach of a two-stage evaluation with distinction into parameters of the first and the second parameter set.

Die Erfindung betrifft daher gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Verfahren zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers,

  • – wobei wenigstens ein für den strukturierten Wafer charakteristischer Parameter auf Basis einer Mehrzahl von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt wird;
  • – wobei eine Ermittlung des wenigstens einen Parameters basierend auf bei diesen Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt; und
  • – wobei das Ermitteln der Parameter vor der Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode einen Vergleich von bei den Intensitätsmessungen erhaltenen Intensitätswerten mit in wenigstens einer Datenbank gespeicherten Intensitätswerten umfasst, wobei in dieser Datenbank mehreren Strukturen jeweils ein zugehöriges Intensitätsspektrum zugeordnet ist.
The invention therefore also relates, according to a further aspect, to a method for characterizing a wafer structured by at least one lithography step,
  • Wherein at least one parameter characteristic of the structured wafer is determined on the basis of a plurality of measurements of the intensity of electromagnetic radiation after its diffraction on the structured wafer;
  • Wherein a determination of the at least one parameter based on intensity values measured in these intensity measurements for respectively different combinations of wavelength, polarization and / or diffraction order and correspondingly calculated intensity values is carried out using a mathematical optimization method; and
  • Wherein the determination of the parameters before the application of a mathematical optimization method comprises a comparison of intensity values obtained in the intensity measurements with intensity values stored in at least one database, wherein in this database a respective intensity spectrum is assigned to a plurality of structures.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt auf Basis dieses Vergleichs mit in der wenigstens einen Datenbank gespeicherten Intensitätswerten eine Lokalisierung von zur Bestimmung eines Parameters jeweils geeigneten Strukturen auf dem Wafer. According to one embodiment, on the basis of this comparison with intensity values stored in the at least one database, a localization of structures respectively suitable for determining a parameter on the wafer takes place.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die für den strukturierten Wafer charakteristischen Parameter wenigstens einen Parameter aus der Gruppe CD-Wert, Ätztiefe und Überdeckungsgenauigkeit (Overlay) von zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten erzeugten Strukturen. According to one embodiment, the parameters characteristic of the structured wafer comprise at least one parameter from the group CD value, etch depth and overlay accuracy (overlay) of two structures produced in different lithography steps.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen. Zu Vorteilen sowie vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen. The invention further relates to an apparatus for characterizing a wafer structured by at least one lithography step, wherein the apparatus is configured to perform a method with the features described above. For advantages and advantageous embodiments of the device, reference is made to the above statements in connection with the method according to the invention.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer Messanordnung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a schematic representation of the possible structure of a measuring arrangement or apparatus for performing the method according to the invention;

2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform; 2 a flowchart for explaining the possible sequence of a method according to the invention in one embodiment;

3–7 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung; und 3 - 7 schematic representations for explaining different embodiments of the invention; and

8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Problems. 8th a schematic representation for explaining an underlying problem of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

1 zeigt zunächst in schematischer Darstellung den möglichen Aufbau einer Messanordnung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 shows first in a schematic representation of the possible structure of a measuring arrangement or device for carrying out the method according to the invention.

Die Messanordnung von 1 ist als Scatterometer ausgestaltet und weist eine Lichtquelle 101 auf, bei der es sich z.B. um eine stimmbare Lichtquelle zur Erzeugung eines Wellenlängenspektrums (beispielsweise im Wellenlängenbereich von 300nm bis 800nm) handeln kann. Das Licht der Lichtquelle 101 trifft über einen (ggf. zur Einstellung von linear polarisiertem Licht unterschiedlicher Polarisationsrichtungen austauschbaren) Polarisator 102, einen Strahlteiler 103, eine Linse 104, eine Blende 105 und eine weitere Linse 106 auf einen auf einer Waferebene bzw. Waferstage 140 angeordneten Wafer 150 bzw. die auf diesem Wafer 150 bereits lithographisch erzeugten (und in 1 lediglich schematisch angedeuteten) Strukturen. The measuring arrangement of 1 is designed as a scatterometer and has a light source 101 which may be, for example, a tunable light source for generating a wavelength spectrum (for example in the wavelength range from 300 nm to 800 nm). The light of the light source 101 meets via a polarizer (possibly exchangeable for setting linearly polarized light of different polarization directions) 102 , a beam splitter 103 , a lens 104 , a panel 105 and another lens 106 on a wafer level or wafer days 140 arranged wafers 150 or on this wafer 150 already produced lithographically (and in 1 only schematically indicated) structures.

Nach Beugung an diesen Strukturen gelangt das Licht gemäß 1 in der 0. Beugungsordnung zurück über einen Analysator 121 auf einen Detektor (Kamera) 120. Unter Einsatz unterschiedlicher Spektralfilter bzw. Polarisatoren 102 kann die Intensitätsmessung mit dem Detektor 120 für eine Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Polarisationszustände erfolgen. In weiteren Ausführungsformen können zusätzlich oder alternativ zu der 0. Beugungsordnung auch andere Beugungsordnungen berücksichtigt werden. After diffraction on these structures, the light passes according to 1 in the 0th order of diffraction back via an analyzer 121 on a detector (camera) 120 , Using different spectral filters or polarizers 102 can the intensity measurement with the detector 120 take place for a plurality of different wavelengths or polarization states. In further embodiments, in addition to or as an alternative to the 0th diffraction order, other diffraction orders may also be taken into account.

Auf Basis der mit dem Detektor 120 gemessenen Intensitätswerte lässt sich durch Vergleich (insbesondere Differenzbildung) grundsätzlich modellbasiert in für sich bekannter Weise eine Bestimmung bzw. Kontrolle der relativen Position von in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer 150 erzeugten Strukturen (z.B. hierzu vorgesehenen Markerstrukturen) vornehmen. Based on the with the detector 120 measured intensity values can be determined by comparison (in particular subtraction) principle model-based in a known manner, a determination or control of the relative position of different lithography steps on the wafer 150 generated structures (eg provided for this marker structures) make.

Dabei werden die für unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und Beugungsordnung erhaltenen Messwerte (z.B. 2·2·10 = 40 Messwerte bei Messung für zwei unterschiedliche Polarisationszustände, zwei Beugungsordnungen und zehn unterschiedliche Wellenlängen) jeweils an ein durch Lösung der Maxwell-Gleichungen erzeugtes Modell angefittet, wobei z.B. die Methode der kleinsten quadratischen Abweichung angewendet werden kann. Hierbei kann angedeutet gegebenenfalls auch eine Iteration durchgeführt werden. Dabei erfolgt die vorstehend beschriebene Bestimmung der jeweils einem strukturierten Waferbereich zugeordneten Werte der relevanten Parameter (z.B. Overlay-Wertes, CD-Wert, etc.) zu jedem Messzeitpunkt bzw. in jedem Messschritt nicht nur für einen einzigen strukturierten Waferbereich, sondern simultan für eine Mehrzahl von Waferbereichen, d.h. zur Ermittlung einer Mehrzahl von Werten der jeweiligen Parameter, wobei dieser Werte eines Parameters jeweils einem der Mehrzahl von simultan vermessenden Bereichen zugeordnet ist. Demzufolge werden erfindungsgemäß in jedem Messschritt bzw. zu jedem Messzeitpunkt nicht nur einzelne Spots (zur Bestimmung jeweils nur eines einzigen Overlay-Wertes) vermessen, sondern es wird ein Feld auf dem betreffenden Detektor (Kamera) 110 bzw. 120 abgebildet. Das erfindungsgemäß abgebildete Feld kann hierbei eine Größe von typischerweise mehreren mm2 aufweisen. Hierbei kann lediglich beispielhaft der simultan aufgenommene Gesamtbereich auf dem Wafer der Größe eines typischen Waferelements bzw. Chips („Die“) entsprechen und einen Wert von z.B. 26mm·33mm besitzen. In this case, the measured values obtained for different combinations of wavelength, polarization and diffraction order (eg 2 × 2 × 10 = 40 measured values for measurement for two different polarization states, two diffraction orders and ten different wavelengths) are respectively fitted to a model generated by solving the Maxwell equations , where, for example, the least squares method can be used. If appropriate, an iteration may also be carried out. In this case, the above-described determination of the respective values of the relevant parameters (eg overlay value, CD value, etc.) assigned to a structured wafer region takes place at each measurement time or in each measurement step not only for a single structured wafer region, but simultaneously for a plurality wafer ranges, ie for determining a plurality of values of the respective parameters, wherein these values of a parameter is assigned to one of the plurality of simultaneously measuring areas. Accordingly, in accordance with the invention, not only individual spots (for determining only a single overlay value) are measured in each measurement step or at each measurement time, but a field on the relevant detector (camera) is measured. 110 respectively. 120 displayed. In this case, the field depicted according to the invention can have a size of typically several mm 2 . By way of example only, the simultaneously recorded total area on the wafer may correspond to the size of a typical wafer element or chip ("die") and may have a value of, for example, 26 mm x 33 mm.

Im Folgenden wird eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben. Hereinafter, a possible embodiment of the method according to the invention with reference to 2 to 4 described.

3 zeigt in lediglich schematischer und stark vereinfachter Darstellung einen Wafer 301 in Draufsicht, wobei sich auf dem Wafer sowohl diverse Nutzstrukturen 310 als auch Hilfsstrukturen 321 befinden, wobei die zuletzt genannten Hilfsstrukturen 321 typischerweise außerhalb der Nutzstrukturen bzw. zwischen den jeweils hergestellten Chips befindlichen „scribe lines“ (d.h. Bruchlinien bzw. -bereiche des Wafers) angeordnet sind. In 4 sind lediglich schematisch mögliche Parameter zur Charakterisierung eines strukturierten Wafers veranschaulicht, wobei „a“ und „b“ jeweils Schichtdicken zweier in unterschiedlichen Lithographieschritten über einem Substrat 401 aufgebrachter Schichten 411 bzw. 412 bezeichnen, und wobei „c“ den Abstand der hierdurch auf dem Substrat 401 erzeugten Schichtbereiche am Übergang zwischen den Schichten 411, 412 bezeichnet. 3 shows in a merely schematic and highly simplified representation of a wafer 301 in plan view, wherein on the wafer both diverse Nutzstrukturen 310 as well as auxiliary structures 321 are located, with the latter auxiliary structures 321 typically located outside of the useful structures or "scribe lines" (ie, break lines or regions of the wafer) located between the respective produced chips. In 4 only schematically possible parameters for characterizing a structured wafer are illustrated, wherein "a" and "b" respectively layer thicknesses of two in different lithographic steps on a substrate 401 applied layers 411 respectively. 412 and "c" represents the distance therebetween on the substrate 401 generated layer areas at the transition between the layers 411 . 412 designated.

Während nun die gleichzeitige Ermittlung sämtlicher Parameter a, b und c in einem derart strukturierten Wafer dadurch erschwert wird, dass diese Parameter a, b und c unter Umständen nicht voneinander unabhängig sind, kann gleichwohl zunächst eine separate Bestimmung sowohl des Parameters a als auch des Parameters c anhand geeigneter Hilfsstrukturen gemäß 4b erfolgen. While the simultaneous determination of all parameters a, b and c in a wafer structured in this way is made more difficult by the fact that these parameters a, b and c may not be independent of each other, a separate determination of both the parameter a and the parameter c using appropriate auxiliary structures according to 4b respectively.

Erfindungsgemäß erfolgt daher in einer zweistufigen Auswertung zunächst die Bestimmung der Parameter a‘ und c‘, die – wie aufgrund vorheriger Analysen bekannt – direkt mit a bzw. c korreliert sind, auf Basis der für die betreffenden Hilfsstrukturen erhaltenen Intensitätswerte und unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Optimierungsverfahrens. Nach Ermittlung der Parameter a‘ und c‘ (entsprechend einem ersten Parametersatz) werden nun die hierbei erhaltenen Werte für a und c (gegebenenfalls mit jeweils einem geeigneten möglichen Variationsintervall) einem zweiten Auswerteschritt zur Ermittlung des Parameters b (entsprechend dem zweiten Parametersatz) vorgegeben, welcher nun ebenfalls anhand der vorstehend beschriebenen mathematischen Optimierungsmethode und gemäß Auswertung der eigentlichen Nutzstruktur gemäß 4a ermittelt werden kann. According to the invention, the determination of the parameters a 'and c', which are directly correlated with a or c, as known from previous analyzes, on the basis of the intensity values obtained for the relevant auxiliary structures and using the one described above, then takes place in a two-stage evaluation optimization method. After determining the parameters a 'and c' (corresponding to a first parameter set), the values obtained here for a and c (optionally with a suitable possible variation interval) are set to a second evaluation step for determining the parameter b (corresponding to the second parameter set). which is now also based on the mathematical optimization method described above and according to Evaluation of the actual Nutzstruktur according to 4a can be determined.

Wie vorstehend anhand von 4b beschrieben wurde, sind die für die Ermittlung des ersten Parametersatzes herangezogenen Hilfsstrukturen vorzugsweise gerade gezielt dahingehend optimiert, dass diese jeweils zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter geeignet sind, was anhand einer Sensitivitätsanalyse erfolgen kann. Mit anderen Worten werden die in 3 gezeigten Hilfsstrukturen 321 vorzugsweise von vorneherein auf dem Wafer 301 derart ausgestaltet, dass sie jeweils auf die Messung bestimmter Parameter optimiert sind. As above with reference to 4b has been described, the auxiliary structures used for determining the first parameter set are preferably just specifically optimized so that they are respectively suitable for determining one or more parameters, which can be done on the basis of a sensitivity analysis. In other words, the in 3 shown auxiliary structures 321 preferably from the outset on the wafer 301 configured such that they are each optimized for the measurement of certain parameters.

2 stellt den Ablauf des vorstehend beschriebenen Verfahrens in einem Flussdiagramm dar. 2 illustrates the flow of the method described above in a flow chart.

In einem ersten Schritt S5 erfolgt eine Analyse der zu vermessenden Struktur bzgl. eines zweiten Parametersatzes dahingehend, welche Parameter direkt bestimmbar sind, bzw. welche weiteren Parameter über ggf. zu erzeugende Hilfsstrukturen zu erfolgen hat. In a first step S5, an analysis of the structure to be measured with respect to a second parameter set is made as to which parameters can be determined directly, or which other parameters have to be made via auxiliary structures that may have to be generated.

Demnach erfolgt in einem weiteren Schritt S10 das geeignete Design der Hilfs- bzw. Markerstrukturen, die zur Bestimmung der Parameter eines ersten Parametersatzes geeignet sind, welche so gewählt werden, dass damit die nicht direkt zu bestimmenden Parameter des zweiten Parametersatzes bestimmt werden können, wiederum basierend auf einer Sensitivitätsanalyse. Accordingly, in a further step S10, the suitable design of the auxiliary or marker structures, which are suitable for determining the parameters of a first parameter set, which are selected so that so that the parameters of the second parameter set can not be determined directly, again based on a sensitivity analysis.

Anschließend erfolgt in einem Schritt S20 die beugungsbasierte Vermessung der auf dem Wafer erzeugten Nutzstrukturen sowie der o.g. Hilfsstrukturen. Diese Intensitätsmessungen selbst werden gemäß der Erfindung sowohl für die Nutz- als auch die Hilfsstrukturen vorzugsweise für jede Kombination aus Wellenlänge, Polarisation und Beugungsordnung simultan durchgeführt. Mit anderen Worten erfolgt anstelle einer sukzessiven Beleuchtung und beugungsbasierter Vermessung einzelner Hilfsstrukturen 821 gemäß 8 die Beleuchtung eines ganzen Feldes 501 gemäß 5, wobei dieses Feld lediglich beispielhaft eine Größe von mehreren mm2, z.B. 30mm·40mm aufweisen kann. Demzufolge werden erfindungsgemäß auch etwaige, bei dem herkömmlichen Verfahren gemäß 8 erforderliche Alignment-Schritte vermieden. Subsequently, in a step S20, the diffraction-based measurement of the useful structures generated on the wafer and of the above-mentioned auxiliary structures takes place. These intensity measurements themselves are performed according to the invention for both the useful and the auxiliary structures, preferably for each combination of wavelength, polarization and diffraction order simultaneously. In other words, instead of a successive illumination and diffraction-based measurement of individual auxiliary structures 821 according to 8th the lighting of a whole field 501 according to 5 This field can only have, by way of example, a size of several mm 2 , eg 30mm x 40mm. Accordingly, according to the invention also any, in the conventional method according to 8th required alignment steps avoided.

Hierbei entsprechen einzelne (z.B. gemäß 5 durch Aufteilung in eine Vielzahl von einzelnen Messkanälen erhaltene) Waferbereiche jeweils einem Detektorbereich (mit umfassend einen oder mehrere Kamerapixel auf dem Detektor). Here, individual (eg according to 5 obtained by dividing into a plurality of individual measurement channels) wafer areas each a detector area (comprising one or more camera pixels on the detector).

Die erhaltenen Intensitätswerte werden dann wie vorstehend beschrieben zweistufig ausgewertet. Zunächst erfolgt im Schritt S30 anhand der an den Hilfsstrukturen erhaltenen Messergebnisse die Bestimmung eines ersten Parametersatzes. Im Schritt S40 erfolgt dann erst unter Nutzung der Ergebnisse aus Schritt S30 (nämlich unter Vorgabe der für die Parameter des ersten Parametersatzes erhaltenen Werte, ggf. unter Zulassung von Abweichungen innerhalb eines Variationsintervalls) die Bestimmung der Parameter des zweiten Parametersatzes. The obtained intensity values are then evaluated in two stages as described above. First, in step S30, the determination of a first parameter set takes place on the basis of the measurement results obtained at the auxiliary structures. In step S40, the determination of the parameters of the second parameter set then takes place only with the use of the results from step S30 (namely with specification of the values obtained for the parameters of the first parameter set, if necessary with the approval of deviations within a variation interval).

Wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 6 und 7 erläutert wird, können auf Basis dieser jeweils simultan gemessenen Intensitätswerte auch die jeweils für die Parameterbestimmung heranzuziehenden (Hilfs-)Strukturen auf dem Wafer lokalisiert werden. Hierzu können von vorneherein in einer Datenbank einzelne typische Strukturen mit jeweils zugeordneten Intensitätsspektren abgespeichert werden, wobei ein Vergleich der anhand der tatsächlich ermittelten Intensitätsmessungen erhaltenen Spektren mit den in der betreffenden Datenbank enthaltenen Spektren jeweils die Entscheidung ermöglicht, ob in dem jeweiligen Waferbereich eine bereits bekannte bzw. identifizierte Struktur vorliegt und um welche Struktur (bzw. welche anhand dieser Struktur zu bestimmende Parameter) es sich hierbei handelt. As further below with reference to 6 and 7 is explained on the basis of these simultaneously measured intensity values, the (auxiliary) structures to be used for the parameter determination can be localized on the wafer. For this purpose, individual typical structures with respectively assigned intensity spectra can be stored from the outset in a database, a comparison of the spectra obtained on the basis of the actually determined intensity measurements with the spectra contained in the relevant database in each case making it possible to decide whether an already known or known in the respective wafer area Identified structure is present and which structure (or which parameters to be determined on the basis of this structure) is concerned.

Wenn somit beispielsweise die Durchführung der Intensitätsmessungen mit der Anordnung gemäß 1 für zehn unterschiedliche Wellenlängen und zwei Polarisationen erfolgt und die Datenbank zwölf Paare aus jeweils einer typischen (Hilfs-)Struktur und einem jeweils zugehörigen, wellenlängenabhängigen Intensitätsspektrum umfasst, wird anhand eines Vergleichs des die 10·2 Intensitätswerte umfassenden Vektors mit den zwölf Spektren der Datenbank entschieden, ob in dem jeweiligen Waferbereich eine bereits bekannte bzw. identifizierte Struktur vorliegt und um welche Struktur (bzw. welchen anhand dieser Struktur zu bestimmenden Parameter) es sich hierbei handelt. Thus, if, for example, the performance of the intensity measurements with the arrangement according to 1 for ten different wavelengths and two polarizations occurs and the database comprises twelve pairs each of a typical (auxiliary) structure and a respective associated, wavelength-dependent intensity spectrum is decided on the basis of a comparison of the 10 x 2 intensity values comprising vector with the twelve spectrums of the database whether there is an already known or identified structure in the respective wafer area and which structure (or which parameters to be determined on the basis of this structure) is involved.

In 7a und 7c sind lediglich beispielhaft typische Strukturen 711 und 712 angedeutet, wobei 7b und 7d die in einer Datenbank gespeicherten, zugehörigen Spektren 731 und 732 zeigen. In 6 ist angedeutet, dass einzelne Hilfsstrukturen 621 auf einem Wafer 601 jeweils zur Bestimmung von unterschiedlichen Parametern (z.B. Overlay, Schichtdicke, CD-Wert etc.) optimiert sein können, wobei die entsprechende Identifizierung der betreffenden Hilfsstrukturen datenbankbasiert erfolgen kann (also eine vorherige Eingabe der betreffenden Information über die Position der Hilfsstrukturen auf dem Wafer entbehrlich ist). In 7a and 7c are exemplary only typical structures 711 and 712 indicated, with 7b and 7d the associated spectra stored in a database 731 and 732 demonstrate. In 6 is hinted that individual auxiliary structures 621 on a wafer 601 can each be optimized for the determination of different parameters (eg overlay, layer thickness, CD value, etc.), wherein the corresponding identification of the relevant auxiliary structures can be database-based (ie a prior input of the relevant information on the position of the auxiliary structures on the wafer is unnecessary ).

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist. Although the invention has also been described with reference to specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will be apparent to those skilled in the art, eg, by combining and / or replacing features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is to be limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2006/0274325 A1 [0007] US 2006/0274325 A1 [0007]
  • US 8339595 B2 [0007] US 8339595 B2 [0007]
  • US 8670118 B2 [0007] US 8670118 B2 [0007]
  • US 2012/0224176 A1 [0007] US 2012/0224176 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Thomas A. Germer et al.: „Developing an uncertainty analysis for optical scatterometry Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXIII, J.A. Allgair, Ed., Proc. SPIE 7272, (2009) [0015] Thomas A. Germer et al .: "Developing an uncertainty analysis for optical scatterometry metrology, inspection, and process control for microlithography XXIII, JA Allgair, Ed., Proc. SPIE 7272, (2009) [0015]

Claims (11)

Verfahren zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, • wobei eine Mehrzahl von für den strukturierten Wafer charakteristischen Parametern auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt wird, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur durchgeführt werden; • wobei eine Ermittlung der Parameter basierend auf bei den Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt; dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Parameter folgende Schritte aufweist: a) Ermitteln von Parametern eines ersten Parametersatzes der Parameter auf Basis der für die wenigstens eine Hilfsstruktur erhaltenen Intensitätswerte; und b) Ermitteln von Parametern eines zweiten Parametersatzes der Parameter unter Berücksichtigung der im Schritt a) ermittelten Parameter des ersten Parametersatzes. A method for characterizing a wafer structured by at least one lithography step, wherein a plurality of parameters characteristic of the structured wafer is determined on the basis of measurements of the intensity of electromagnetic radiation after diffraction on the structured wafer, wherein these intensity measurements for at least one useful structure and at least one Auxiliary structure are performed; Wherein the parameters are determined on the basis of intensity values measured for different combinations of wavelength, polarization and / or diffraction order and correspondingly calculated intensity values using a mathematical optimization method; characterized in that the determination of the parameters comprises the following steps: a) determining parameters of a first parameter set of the parameters on the basis of the intensity values obtained for the at least one auxiliary structure; and b) determining parameters of a second parameter set of the parameters taking into account the parameters of the first parameter set determined in step a). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Ermittelns von Parametern des zweiten Parametersatzes die im Schritt a) ermittelten Parameter des ersten Parametersatzes innerhalb eines vorgegebenen Variationsintervalls vorgegeben werden. A method according to claim 1, characterized in that in the step of determining parameters of the second parameter set, the parameters of the first parameter set determined in step a) are preset within a predetermined variation interval. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Hilfsstruktur auf Basis einer Sensitivitätsanalyse ausgestaltet wird, bei welcher die Sensitivität unterschiedlicher Hilfsstrukturen für eine beugungsbasierte Bestimmung jeweils eines der Parameter des ersten Parametersatzes bewertet wird. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the at least one auxiliary structure is designed on the basis of a sensitivity analysis in which the sensitivity of different auxiliary structures is evaluated for a diffraction-based determination of one of the parameters of the first parameter set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätsmessungen für die wenigstens eine Nutzstruktur und die wenigstens eine Hilfsstruktur für jeweils eine Kombination aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung simultan durchgeführt werden. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intensity measurements for the at least one Nutzstruktur and the at least one auxiliary structure for each combination of wavelength, polarization and / or diffraction order are performed simultaneously. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätsmessungen für eine Mehrzahl von Hilfsstrukturen durchgeführt werden, wobei diese Durchführung für jeweils eine Kombination aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung simultan erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intensity measurements are carried out for a plurality of auxiliary structures, wherein this implementation is carried out simultaneously for each of a combination of wavelength, polarization and / or diffraction order. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln von Parametern des ersten Parametersatzes auf Basis der für die Hilfsstrukturen erhaltenen Intensitätswerte einen Vergleich dieser Intensitätswerte mit in wenigstens einer Datenbank gespeicherten Intensitätswerten umfasst, wobei in dieser Datenbank mehreren Hilfsstrukturen jeweils ein zugehöriges Intensitätsspektrum zugeordnet ist. Method according to claim 5, characterized in that the determination of parameters of the first parameter set on the basis of the intensity values obtained for the auxiliary structures comprises a comparison of these intensity values with intensity values stored in at least one database, wherein in this database a plurality of auxiliary structures is assigned an associated intensity spectrum. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis dieses Vergleichs mit in der wenigstens einen Datenbank gespeicherten Intensitätswerten eine Lokalisierung von zur Bestimmung eines Parameters jeweils geeigneten Strukturen auf dem Wafer erfolgt. Method according to claim 6, characterized in that on the basis of this comparison with intensity values stored in the at least one database, a localization of respectively suitable structures for determining a parameter takes place on the wafer. Verfahren zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, • wobei wenigstens ein für den strukturierten Wafer charakteristischer Parameter auf Basis einer Mehrzahl von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt wird; • wobei eine Ermittlung des wenigstens einen Parameters basierend auf bei diesen Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt; dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Parameter vor der Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode einen Vergleich von bei den Intensitätsmessungen erhaltenen Intensitätswerten mit in wenigstens einer Datenbank gespeicherten Intensitätswerten umfasst, wobei in dieser Datenbank mehreren Strukturen jeweils ein zugehöriges Intensitätsspektrum zugeordnet ist. A method for characterizing a wafer structured by at least one lithography step, wherein at least one parameter characteristic for the structured wafer is determined on the basis of a plurality of measurements of the intensity of electromagnetic radiation after its diffraction on the structured wafer; Wherein a determination of the at least one parameter based on intensity values measured for each of these different combinations of wavelength, polarization and / or diffraction order and correspondingly calculated intensity values is carried out using a mathematical optimization method; characterized in that the determination of the parameters prior to the application of a mathematical optimization method comprises a comparison of intensity values obtained in the intensity measurements with intensity values stored in at least one database, wherein in this database a respective intensity spectrum is assigned to a plurality of structures. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis dieses Vergleichs mit in der wenigstens einen Datenbank gespeicherten Intensitätswerten eine Lokalisierung von zur Bestimmung eines Parameters jeweils geeigneten Strukturen auf dem Wafer erfolgt. Method according to claim 8, characterized in that on the basis of this comparison with intensity values stored in the at least one database a localization of structures respectively suitable for determining a parameter on the wafer takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den strukturierten Wafer charakteristischen Parameter wenigstens einen Parameter aus der Gruppe CD-Wert, Ätztiefe und Überdeckungsgenauigkeit (Overlay) von zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten erzeugten Strukturen umfassen. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the parameters characteristic of the structured wafer comprise at least one parameter from the group CD value, etch depth and overlay accuracy (overlay) of two structures produced in different lithographic steps. Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step, characterized in that the Device configured to perform a method according to any one of the preceding claims.
DE102015221772.8A 2015-11-05 2015-11-05 Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step Ceased DE102015221772A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015221772.8A DE102015221772A1 (en) 2015-11-05 2015-11-05 Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step
EP16794540.1A EP3371657B9 (en) 2015-11-05 2016-10-25 Method and device for characterizing a wafer patterned using at least one lithography step
EP21192882.5A EP3944022B1 (en) 2015-11-05 2016-10-25 Method and device for characterizing a wafer patterned using at least one lithography step
PCT/EP2016/075701 WO2017076702A2 (en) 2015-11-05 2016-10-25 Method and device for characterizing a wafer patterned using at least one lithography step
US15/918,187 US10509330B2 (en) 2015-11-05 2018-03-12 Method and device for characterizing a wafer patterned using at least one lithography step

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015221772.8A DE102015221772A1 (en) 2015-11-05 2015-11-05 Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015221772A1 true DE102015221772A1 (en) 2017-05-11

Family

ID=58584310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015221772.8A Ceased DE102015221772A1 (en) 2015-11-05 2015-11-05 Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015221772A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040017574A1 (en) * 2002-07-25 2004-01-29 Vi Vuong Model and parameter selection for optical metrology
US20060274325A1 (en) 2005-05-23 2006-12-07 Carl Zeiss Smt Ag Method of qualifying a diffraction grating and method of manufacturing an optical element
US20080106728A1 (en) * 2006-11-07 2008-05-08 Tokyo Electron Limited Consecutive measurement of structures formed on a semiconductor wafer using a polarized reflectometer
US20120224176A1 (en) 2011-03-03 2012-09-06 Nanometrics Incorporated Parallel Acquisition Of Spectra For Diffraction Based Overlay
US8339595B2 (en) 2007-12-17 2012-12-25 Asml Netherlands B.V. Diffraction based overlay metrology tool and method
US20130116978A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-09 Kla-Tencor Corporation Secondary Target Design for Optical Measurements
US20150176985A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Kla-Tencor Corporation Measurement Of Multiple Patterning Parameters

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040017574A1 (en) * 2002-07-25 2004-01-29 Vi Vuong Model and parameter selection for optical metrology
US20060274325A1 (en) 2005-05-23 2006-12-07 Carl Zeiss Smt Ag Method of qualifying a diffraction grating and method of manufacturing an optical element
US20080106728A1 (en) * 2006-11-07 2008-05-08 Tokyo Electron Limited Consecutive measurement of structures formed on a semiconductor wafer using a polarized reflectometer
US8339595B2 (en) 2007-12-17 2012-12-25 Asml Netherlands B.V. Diffraction based overlay metrology tool and method
US8670118B2 (en) 2007-12-17 2014-03-11 Asml Netherlands B.V. Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology
US20120224176A1 (en) 2011-03-03 2012-09-06 Nanometrics Incorporated Parallel Acquisition Of Spectra For Diffraction Based Overlay
US20130116978A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-09 Kla-Tencor Corporation Secondary Target Design for Optical Measurements
US20150176985A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Kla-Tencor Corporation Measurement Of Multiple Patterning Parameters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Thomas A. Germer et al.: „Developing an uncertainty analysis for optical scatterometry Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXIII, J.A. Allgair, Ed., Proc. SPIE 7272, (2009)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010047050B4 (en) Method for characterizing a structure on a mask and device for carrying out the method
DE102008048660A1 (en) Method and device for measuring structures on photolithography masks
DE102016209616A1 (en) A method and apparatus for predicting the imaging result obtained with a mask when performing a lithographic process
DE102018209175B4 (en) Computer-generated hologram (CGH), interferometric test arrangement, and method for characterizing the surface shape of an optical element
DE102015207002B4 (en) Method for characterizing a diffractive optical structure
DE112017007551T5 (en) DEVICE AND METHOD FOR INSPECTING RETICLES
DE102015218917A1 (en) Method for determining a position of a structural element on a mask and position measuring device for carrying out the method
EP3371657B9 (en) Method and device for characterizing a wafer patterned using at least one lithography step
DE102017115262A1 (en) Method and device for characterizing a mask for microlithography
DE102015221773A1 (en) Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step
DE102013020705B4 (en) Method for examining a mask
DE102016013260B4 (en) Method for generating a reference image when characterizing a mask for microlithography
DE102007000981A1 (en) Apparatus and method for measuring structures on a mask and for calculating the structures resulting from the structures in a photoresist
DE102019208552A1 (en) Method for determining a production aerial image of an object to be measured
DE102016213925A1 (en) Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step
DE102016212462A1 (en) Device for moiré measurement of an optical specimen
DE102013106320B4 (en) Method for determining distortion properties of an optical system in a measuring device for microlithography
DE102015221772A1 (en) Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step
DE102017217251A1 (en) Method and device for analyzing the wavefront effect of an optical system
DE102004022595B4 (en) Method and system for detecting the quality of an alternating phase shift mask
DE102021112547A1 (en) Procedure for determining a registry error
DE102019123741A1 (en) Device and method for characterizing a mask for microlithography
DE102019112675A1 (en) Method and device for characterizing a mask for microlithography
DE102017201694A1 (en) Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step
DE102018124314A1 (en) Device for determining the exposure energy when exposing an element in an optical system, in particular for microlithography

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final