JP2019536096A - スタック差を使用した設計及び補正 - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] 本出願は、2016年11月10日に出願され、その全体を参照により本明細書に援用する米国特許出願第62/420,375号の優先権を主張する。
A±d=K1sin(OVE±d) (1)
ここで、オーバーレイ誤差OVEは、ターゲットピッチPが角度2πラジアンに対応するようにスケール調整して表される。異なる既知のバイアス(例えば+d及び−d)を有する格子の2つの測定量を使用して、以下の式を用いてオーバーレイ誤差OVEを算出することができる。
A±d=K0+K1sin(OVE±d+φ) (3)
OV=OVNSA+OVSA (4)
OV=OVNSA+(OVSAI+OVSAφ) (5)
OVSAI=γ*BGA (6)
OVSAφ=G*OVSAI (7)
したがって、式(5)は、以下のように書き換えることができる。
OV=OVNSA+γ*BGA+G*OVSAI
=OVNSA+γ*BGA+G*γ*BGA
=OVNSA+ξBGA*BGA (8)
ここで、ξBGA=γ+G*γである。関係関数ξBGAが基板にわたって一定であると仮定すると、関係関数ξBGAを決定することによって、構造的非対称性OVNSAとは無関係のオーバーレイを決定することが可能である。したがって、このオーバーレイ測定値は、強度項と位相項を組み合わせた構造的非対称性によるオーバーレイ寄与OVSAを含まない。また、一定の関係関数ξは、スタック変動があっても、プロセスロバスト性指数Gも基板にわたって一定であることを示す。したがって、一定の関係関数ξは、メトロロジターゲット測定レシピがプロセス変動に対してロバストであることを示す。
OVA=OVNSAA+ξBGA,A*BGAA
OVB=OVNSAB+ξBGA,B*BGAB
OV=ξBGA,A*BGAA−ξBGA,B*BGAB+C (9)
ここで、添え字A及びBは、それぞれ、測定パラメータのセットA及び測定パラメータのセットBを使用して行われた測定に起因する項を表す。OVA及びOVBは、それぞれ測定パラメータセットA及び測定パラメータセットBを用いた測定されたオーバーレイである。ΔOVは、測定パラメータセットAを使用した測定オーバーレイOVAと測定パラメータセットBを使用した測定オーバーレイOVBとの差である。さらに、式(9)は、OVNSAA=OVNSAB=OVNSAという仮定に基づいている。言い換えると、構造的非対称性とは無関係のオーバーレイは、測定パラメータとは無関係であると仮定される。測定パラメータに依存するのは構造的非対称信号BGAのみである。
は、−1次回折信号1130と1120の組合せとして理解することができる。さらに、+1次回折信号1150及び1140は、それぞれ第1の構造1105及び第2の構造1103によって回折される。第1の周期構造1101によって回折された+1次回折信号
は、+1次回折信号1150と1140の組合せとして理解することができる。したがって、第1の周期構造1101によって回折された−1次回折信号
と、第1の周期構造1101によって回折された+1次回折信号
とは、一括して以下の式によって表すことができる。
ここで、Cは、信号のコントラスト(周期構造設計や測定波長などの関数)を示し、
であり、Tは、第1の周期構造の厚さであり、λは、測定放射波長であり、位相項
であり、OVは、(層の意図的でないミスアライメントによる)実際のオーバーレイであり、Pは、第1の周期構造の第1の構造1105及び第2の構造1103のピッチである。図10Bでは、第1の周期構造1101によって回折された−1次回折信号
と、第1の周期構造1101によって回折された+1次回折信号
との強度プロファイルが、式(10)に従って、それぞれトレース1160及び1170に示されている。
は、−1次回折信号1135と1125の組合せとして理解することができる。さらに、+1次回折信号1155及び1145は、それぞれ第1の構造1109及び第2の構造1107によって回折される。第2の周期構造1106によって回折された+1次回折信号
は、+1次回折信号1155と1145の組合せとして理解することができる。したがって、第2の周期構造1106によって回折された−1次回折信号
と、第2の周期構造1106によって回折された+1次回折信号
とは、一括して以下の式によって表すことができる。
ここで、Cは、それぞれの信号のコントラストを示し、
であり、Tは、第2の周期構造の厚さであり、λは、測定放射波長であり、位相項
であり、OVは、(層の意図的でないミスアライメントによる)実際のオーバーレイであり、Pは、第2の周期構造の第1の構造1109及び第2の構造1107のピッチである。図10Cには、第2の周期構造1106によって回折された−1次回折信号
と、第2の周期構造1106によって回折された+1次回折信号
との強度プロファイルが、式(11)に従って、それぞれトレース1180及び1190に示されている。
は、−1次回折信号1230と1220の組合せとして理解することができる。さらに、+1次回折信号1250及び1240は、それぞれ第1の構造1205及び第2の構造1203によって回折される。したがって、第1の周期構造1201によって回折された+1次回折信号
は、+1次回折信号1250と1240の組合せとして理解することができる。
は、−1次回折信号1225と1235の組合せとして理解することができる。さらに、+1次回折信号1255及び1245は、それぞれ第1の構造1209及び第2の構造1207によって回折される。したがって、第2の周期構造1206によって回折された+1次回折信号
は、+1次回折信号1255と1245の組合せとして理解することができる。
と、第1の周期構造1201によって回折された+1次回折信号
とは、一括して以下の式によって表すことができる。
と、第1の周期構造1201によって回折された+1次回折信号
との強度プロファイルが、式(12)に従って、それぞれトレース1260及び1262に示されている。
と、第1の周期構造1201によって回折された+1次回折信号
とのコントラストプロファイルが、式(12)に従って、それぞれトレース1270及び1272に示されている。
と、第1の周期構造1201によって回折された+1次回折信号
との位相プロファイルが、式(12)に従って、それぞれトレース1280及び1282に示されている。
と、第2の周期構造1206によって回折された+1次回折信号
とは、一括して以下の式によって表すことができる。
と、第2の周期構造1206によって回折された+1次回折信号
との強度プロファイルが、式(13)に従って、それぞれトレース1264及び1266に示されている。したがって、図11Bと比較すると、強度の不均衡があり、それが測定誤差につながる可能性がある。
と、第2の周期構造1206によって回折された+1次回折信号
とのコントラストプロファイルが、式(13)に従って、それぞれトレース1274及び1276に示されている。したがって、図11Dと比較すると、コントラストの不均衡があり、それが測定誤差につながる可能性がある。
と、第2の周期構造1206によって回折された+1次回折信号
との位相プロファイルが、式(13)に従って、それぞれトレース1284及び1286に示されている。したがって、図11Fと比較すると、位相の不均衡があり、それが測定誤差につながる可能性がある。
ΔεOV=OVm−OV≒d*(ΔIN+ΔCN) (20)
ΔεOV=OVm−OV≒d*ΔIN (21)
ここで、
は、第1の周期構造1201によって回折された+1次回折強度信号
と、第1の周期構造1201によって回折された−1次回折強度信号
との平均である。同様に、
は、第2の周期構造1206によって回折された+1次回折強度信号
と、第2の周期構造1206によって回折された−1次回折強度信号
との平均である。一実施形態では、周期構造強度不均衡(GI)は、
などの導出形態でよい。
GI≒2ΔIN−2CΔβ (24)
式(21)と比較すると、周期構造強度不均衡GIは、第1の周期構造1201と第2の周期構造1206のスタック差の良好な指標であり、したがって良好なスタック差パラメータであることが分かる。無視できない第2の項を見込むために、周期構造強度不均衡GIに閾値を適用して、有意なスタック差があるか否かを識別することができる。すなわち、例えば、周期構造強度不均衡GIが閾値を超える場合、スタック差があり、周期構造強度不均衡GIを使用することができる。そうではなく、周期構造強度不均衡GIが閾値を下回る場合、第1の項と第2の項の組合せは有意なスタック差を識別しない。
ΔεOV=OVm−OV=ξSD*SD (25)
ここで、ξSDは、第1の周期構造1201及び第2の周期構造1206に関するスタック差パラメータと測定誤差との関係関数である。一実施形態では、スタック差パラメータは、周期構造強度不均衡GIであるか、又はそれを含む(若しくはそれから導出される)。したがって、測定誤差ΔεOVは、ΔεOV=ξSD*GIと表すことができる。
ΔεOV=OVm−OV=ξSD*SD+ξBGA*BGA (26)
ここで、BGAは、周期構造1201、1206における構造的非対称性であり、ξBGAは、周期構造1201及び1206に関する構造的非対称性と測定誤差との関係関数である。
OVm,A−OV=ξSD,A*SDA
OVm,B−OV=ξSD,B*SDB
ΔOV=OVm,A−OVm,B=ξSD,A*SDA−ξSD,B*SDB (27)
ここで、添え字A及びBは、それぞれ、測定パラメータセットA及び測定パラメータセットBを使用して行われた測定に起因する項を表す。具体的には、OVm,A及びOVm,Bは、それぞれ測定パラメータセットA及び測定パラメータセットBを使用した、測定されたオーバーレイであり、ξSD,A及びξSD,Bは、それぞれ測定パラメータセットA及び測定パラメータセットBに従う第1及び第2の周期構造1201、1206に関する関係関数である。SDA及びSDBは、それぞれ測定パラメータセットA及び測定パラメータセットBを使用したI±1(±d)の測定に基づく、計算されたスタック差パラメータである。さらに、ΔOVは、測定パラメータセットAを用いた、測定されたオーバーレイOVm,Aと、測定パラメータセットBを用いた、測定されたオーバーレイOVm,Bとの差である。測定パラメータセットA及びBは、例えば、測定放射の波長及び/又は偏光が異なることがある。
OVm,A−OV=ξSD,A*GIA
OVm,B−OV=ξSD,B*GIB
ΔOV=OVm,A−OVm,B=ξSD,A*GIA−ξSD,B*GIB (28)
ここで、GIA及びGIBは、それぞれ測定パラメータセットA及び測定パラメータセットBを使用して、式(22)に従って、I±1(±d)の測定に基づいて計算される。
(式2)などを使用して、各画素でのオーバーレイを決定することができる。
)は、比較可能な位置に位置された周期構造2内の画素に関するA−d(例えば、
)と共に計算される。すなわち、例えば、マップ1510、1515それぞれの左上隅にある第1の行の第1の画素からのデータが、マップ1500での1つのデータポイントに対応し、次いで、第1の行の第2の画素が1つのデータポイントに対応し、以下同様である。この一例が、マップ1500として表されている。
)は、ROIの中心周りで180°に位置される周期構造2での画素に関するA−d(例えば、
)と比較することができる。一実施形態では、参照番号1325での各画素を参照番号1330での各画素と比較することができる。したがって、一実施形態では、+dターゲット画素データが−dターゲット画素データとどのように合致されるかを変えることによって、そのようなシナリオを物理的に作成及び測定する必要なく、様々な可能なスタック差パラメータGIシナリオを作成及び評価することができる。
)及びA−d(例えば、
)が、例えば像面検出によって得られる。次いで、各画素に関してスタック差パラメータGIが計算される。スタック差パラメータGIは以下のように計算することができる。
スタック差パラメータGIは、様々な方法で計算することができる。例えば、+dターゲット領域と−dターゲット領域に関するそれぞれのROIは、非回転対称性を有することがある。この例は、図16Aに関して上述した。別の例として、−dターゲット領域に関するROIは、+dターゲット領域ROIに対して回転対称性を有することができる。この例は、図16Bに関して上述した。一実施形態では、スタック差パラメータGI計算に関して、+/−dターゲットデータ間の回転対称性が使用される。なぜなら、回転対称性を用いると、+dターゲット領域と−dターゲット領域との本質的に最も近い領域(例えば、位置825として図12に示される)から測定された強度からのスタック差パラメータGIを計算して、周期構造強度不均衡GIオーバーレイを近似することができるからである。しかし、スタック差パラメータGIを計算するための異なる対称操作(及び非対称操作)も可能であり得る。
ここで、dは、周期構造のバイアスであり、Pは、周期構造のフィーチャのピッチである。したがって、スタック差パラメータGI基準=GIオーバーレイでのA+dとA−d値を使用することによって、オーバーレイ正確度に対するスタック差の影響を軽減又は排除することができる。
ΔI=KxOV
であり、ここで、OVは、オーバーラップであり、Kは、スタック及び測定設定に依存するオーバーレイ感度である。ΔI及びOVが上述したように決定される場合、Kの値を計算することができる。その狙いは、大きなオーバーレイ感度に対応するが、関心領域にわたる感度の変動が小さい測定設定を見出すことである。変動はσKと表すことができ、これは、関心領域にわたる全ての有効な画素にわたるKの標準偏差である。ターゲット内σK/Kの値は、何が最適な測定設定であるかを示す。ターゲット内σK/Kを導出することに加えて、ウェハ全体にわたるターゲット内σK/Kの平均の+又は−3標準偏差が、測定設定のロバスト性のさらなる指標として計算される。本発明者らは、この計算が、関心領域内の画素間のKの変動を考慮に入れないウェハにわたるσK/Kの計算と比較したときに、最適な測定設定のより良い標示を提供することを認識している。ウェハにわたるσK/Kは、測定設定間の曖昧さ、したがって、不十分な測定精度及びオーバーレイの不正確さをもたらし得る。ターゲット内σK/Kは、関心領域内の小規模局所プロセス変動を捉える。変動の寸法は、典型的にはマイクロメートルのオーダーである。最適な測定設定を選択することができ、これは、最適な格子不均衡感度も提供する。ターゲット内σK/Kの決定は、必ずしも密なサンプリングを必要とせず、ウェハにわたる約200点の疎なサンプリングで十分であり得る。
Claims (28)
- 方法であって、
メトロロジターゲットのスタック差パラメータの関数として、パターニングプロセスのための前記メトロロジターゲットのオーバーレイに関するデータの当てはめを得ること、及び
ハードウェアコンピュータによって、前記当てはめの傾きを使用して、(i)メトロロジターゲット測定レシピを別のメトロロジターゲット測定レシピから区別する、(ii)オーバーレイの補正値を計算する、(iii)前記メトロロジターゲットを使用して得られたオーバーレイ測定値が、前記パターニングプロセスの態様を構成若しくは修正するために使用されるべきであるか、若しくは使用されるべきでないかを示す、又は(iv)(i)〜(iii)から選択される任意の組合せを行うこと、
を含む方法。 - 前記オーバーレイ及びスタック差パラメータデータが、前記メトロロジターゲットの画像の画素レベルで計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記オーバーレイ及びスタック差パラメータが、前記メトロロジターゲットから測定された回折放射の強度の像面検出から計算される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記メトロロジターゲットの第1の周期構造の前記画像の第1の位置に関する放射強度データと、前記メトロロジターゲットの第2の周期構造の前記画像の第2の位置に関する放射強度データとの組合せを使用して、前記オーバーレイ及び/又はスタック差パラメータデータを導出することをさらに含み、前記第2の位置が、前記第1の位置に対して回転対称位置にある、請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。
- 前記スタック差パラメータが、第1のバイアス値を有する前記メトロロジターゲットの周期構造の強度値の組合せから、第2の異なるバイアス値を有する前記メトロロジターゲットの周期構造の強度値の組合せを引いたものを含む、請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 前記当てはめが直線当てはめである、請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
- 前記当てはめの前記傾きを使用して、オーバーレイの補正値を計算することを含む、請求項1〜6の何れか一項に記載の方法。
- 前記当てはめの前記傾きを使用して、メトロロジターゲット測定レシピを別のメトロロジターゲット測定レシピと区別することを含む、請求項1〜7の何れか一項に記載の方法。
- 前記当てはめの前記傾きに基づいて前記パターニングプロセスの態様を構成又は修正することを含む、請求項1〜8の何れか一項に記載の方法。
- 方法であって、
パターニングプロセスのメトロロジターゲットの領域であって、最小スタック差を有すると予想される領域に関する周期構造強度不均衡パラメータ値を取得すること、
前記メトロロジターゲットに関する平均周期構造強度不均衡パラメータ値と、前記領域に関する前記周期構造強度不均衡パラメータ値との差として、非オーバーレイ誘起周期構造強度不均衡パラメータ値を見出すこと、及び
前記非オーバーレイ誘起周期構造強度不均衡パラメータ差を使用して、補正オーバーレイ値を計算すること
を含む方法。 - 前記メトロロジターゲットの前記スタック差誘起周期構造強度不均衡パラメータの関数として、前記非オーバーレイ誘起周期構造強度不均衡パラメータ差を前記メトロロジターゲットのオーバーレイに関するデータの当てはめの傾きと組み合わせて、前記補正オーバーレイ値を計算することをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記領域が、前記メトロロジターゲットの第1の周期構造内の位置であり、前記領域から、第2の異なるバイアスを有する前記メトロロジターゲットの第2の周期構造までの距離が、前記第1の周期構造と前記第2の周期構造との間の最短距離の90%〜110%の間である、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記メトロロジターゲットの第1の周期構造の前記画像の第1の位置に関する放射強度データと、前記メトロロジターゲットの第2の周期構造の前記画像の第2の位置に関する放射強度データとの組合せを使用して、前記領域の前記周期構造強度不均衡パラメータを導出することをさらに含み、前記第2の位置が、前記第1の位置に対して回転対称位置にある、請求項10〜12の何れか一項に記載の方法。
- 前記領域の前記周期構造強度不均衡パラメータが、第1のバイアス値を有する前記メトロロジターゲットの周期構造の強度値の組合せから、第2の異なるバイアス値を有する前記メトロロジターゲットの周期構造の強度値の組合せを引いたものを含む、請求項10〜13の何れか一項に記載の方法。
- 前記周期構造強度不均衡パラメータデータが、前記メトロロジターゲットの画像の画素レベルで計算される、請求項10〜14の何れか一項に記載の方法。
- 前記周期構造強度不均衡パラメータデータが、前記メトロロジターゲットから測定された回折放射の強度の像面検出から計算される、請求項10〜15の何れか一項に記載の方法。
- 方法であって、
メトロロジターゲットのスタック差パラメータの関数として、パターニングプロセスの前記メトロロジターゲットに関する測定放射強度値を得ること、
前記スタック差パラメータの関数としての前記測定放射強度値から、非オーバーレイ誘起周期構造強度不均衡の値でオーバーレイを決定するための測定放射強度の値を得ること、及び
ハードウェアコンピュータによって、オーバーレイを決定するための測定放射強度の前記値に基づいて、オーバーレイの値を決定すること、
を含む方法。 - 前記測定放射強度値が、正の回折次数と負の回折次数とに関する放射強度間の差を含む、請求項17に記載の方法。
- オーバーレイを決定するための測定放射強度の前記値、前記メトロロジターゲットの周期構造のピッチ、及び前記メトロロジターゲットの前記周期構造に関するバイアス値に基づいて、オーバーレイの前記値を決定することを含む、請求項17又は18に記載の方法。
- オーバーレイを決定するための測定放射強度の前記値が、前記スタック差パラメータの関数として前記測定放射強度値のフィットスルーデータから決定される、請求項17〜19の何れか一項に記載の方法。
- 前記メトロロジターゲットの第1の周期構造の画像の第1の位置に関する放射強度データと、前記メトロロジターゲットの第2の周期構造の画像の第2の位置に関する放射強度データとの組合せを使用して、前記スタック差パラメータを導出することをさらに含み、前記第2の位置が、前記第1の位置に対して回転対称位置にある、請求項17〜20の何れか一項に記載の方法。
- 前記スタック差パラメータが、第1のバイアス値を有する前記メトロロジターゲットの周期構造の強度値の組合せから、第2の異なるバイアス値を有する前記メトロロジターゲットの周期構造の強度値の組合せを引いたものを含む、請求項17〜21の何れか一項に記載の方法。
- 前記スタック差パラメータデータが、前記メトロロジターゲットの画像の画素レベルで計算される、請求項17〜22の何れか一項に記載の方法。
- 前記スタック差パラメータが、前記メトロロジターゲットから測定された回折放射の強度の像面検出から計算される、請求項17〜23の何れか一項に記載の方法。
- リソグラフィプロセスのパラメータを測定するためのメトロロジ装置であって、請求項1〜24の何れか一項に記載の方法を実施するように動作可能であるメトロロジ装置。
- 請求項1〜24の何れか一項に記載の方法をプロセッサに実施させるための機械可読命令を含む、非一時的なコンピュータプログラム製品。
- システムであって、
基板上の2つの隣接する周期構造又は測定ターゲットに放射ビームを提供し、前記ターゲットによって回折された放射を検出してパターニングプロセスのパラメータを決定する検査装置と、
請求項26に記載の非一時的なコンピュータプログラム製品と
を備えるシステム。 - 放射ビームを変調するためにパターニングデバイスを保持する支持構造と、前記変調された放射ビームを放射線感受性基板上に投影する投影光学系とを備えるリソグラフィ装置をさらに備える、請求項27に記載のシステム。
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