DE102015221772A1 - Method and device for characterizing a wafer structured by at least one lithography step - Google Patents
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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
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
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.
- 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
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.
- 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:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Die Messanordnung von
Nach Beugung an diesen Strukturen gelangt das Licht gemäß
Auf Basis der mit dem Detektor
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)
Im Folgenden wird eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf
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
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
Wie vorstehend anhand von
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
Hierbei entsprechen einzelne (z.B. gemäß
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
Wenn somit beispielsweise die Durchführung der Intensitätsmessungen mit der Anordnung gemäß
In
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
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