KR101831383B1

KR101831383B1 - 검사 방법 및 장치, 검사 방법 및 장치에서 사용되는 기판, 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR101831383B1
Application number: KR1020157034904A
Authority: KR
Inventors: 에릭 보가르트; 프란시스쿠스 비이넨; 보프 아리에 덴; 사이먼 지스버트 조세푸스 마시젠
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2018-02-22
Also published as: KR20180019783A; CN110058495A; WO2014187656A1; TWI583917B; KR101954290B1; IL242526B; US9835954B2; US20160097983A1; CN105339844B; CN105339844A; NL2012744A; TW201502467A; KR20160004392A

Abstract

기판에는 디바이스 구조물 및 계측 구조물(800)이 제공된다. 디바이스 구조물은 하나 이상의 파장의 여기 방사선의 비탄성 산란을 나타내는 재료를 포함한다. 디바이스 구조물은 하나 이상의 치수에서 충분히 작아서 비탄성 산란의 특성이 양자 구속에 의하여 크게 영향받게 하는 구조를 포함한다. 계측 구조물(800)은 조성 및 치수에 있어서 디바이스 피쳐와 유사한 디바이스-유사 구조물(800b), 및 교정 구조물(800a)을 포함한다. 교정 구조물은 조성에 있어서 디바이스 피쳐와 유사하지만 적어도 하나의 치수에 있어서 상이하다. 라만 분광을 구현하는 검사 장치 및 방법을 사용하면, 디바이스-유사 구조물의 치수는 디바이스-유사 구조물 및 교정 구조물로부터 비탄성적으로 산란된 방사선의 스펙트럼 피쳐를 비교함으로써 측정될 수 있다.

Description

검사 방법 및 장치, 검사 방법 및 장치에서 사용되는 기판, 및 디바이스 제조 방법{INSPECTION METHOD AND APPARATUS, SUBSTRATES FOR USE THEREIN AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2013 년 5 월 21 일자로 출원된 미국 가출원 번호 제 61/825,651 호의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의해 디바이스를 제조하는 데에 사용될 수 있는 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스텝퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 공정을 모니터하기 위해서는 패터닝된 기판의 파라미터를 측정한다. 이러한 파라미터에는 예컨대 패터닝된 기판 내에 형성되거나 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속층 간의 오버레이 오차 및 현상된 감광성 레지스트 및/또는 에칭된 제품 피쳐의 임계 치수(통상적으로는 선폭)가 포함될 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 및/또는 전용의 계측 타겟 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정으로 형성된 미세 구조물의 측정을 행하기 위한 다양한 기술이 있으며, 이들 기술에는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 및 다양한 특수 기기를 사용하는 것이 포함된다. 신속하고 비침투식 형태의 특수 검사 기기인 산란계(scatterometer)는 방사선의 빔을 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 하여 산란 또는 반사된 빔의 성질을 측정한다. 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 빔의 성질을 비교함으로써, 기판의 성질을 결정할 수 있다. 이것은 예컨대 반사 빔을 공지의 기판 성질과 연계된 공지의 측정치의 라이브러리에 저장된 데이터와 비교함으로써 행해질 수 있다. 2가지 주요 유형의 산란계가 알려져 있다. 분광 산란계(spectroscopic scatterometer)는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특정한 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(예컨대, 파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 각도 분해 산란계(angularly resolved scatterometer)는 단색성 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 이용하고, 산란된 방사선의 세기를 각도를 함수로 하여 측정한다.

리소그래피 프로세스의 해상도가 증가함에 따라, 현재의 산란계의 해상도 아래의 훨씬 더 작은 피쳐가 기판에 생성될 것이다. 더 높은 해상도에서 산란측정을 수행하기 위해서, 방사선의 더 짧은 파장을 사용하는 것을 고려할 수 있다. 자외선(UV) 범위에 있는 파장이 원리상 이를 위해서 효과적일 수도 있다. 그러나, 이러한 파장을 다루기 위한 광학계는 특히 복잡해지고 있으며, 피쳐 사이즈는 고전적인 광학기기의 해상도를 넘어서 계속하여 작아지고 이다. 기술 로드맵은 20 nm 미만, 심지어 장래에는 10 nm 미만인 피쳐 사이즈에 주목한다.

주사 전자 현미경(SEM) 및 원자힘 현미경(AFM)과 같은 기법들이 이러한 작은 피쳐의 정확한 이미징을 위하여 존재하지만, 이들은 접촉에 기초한 방법이고 대량 생산에서 루틴 검사 툴로서 사용되기에는 너무 느리고 고비용이다. 이에 상응하여, 현재 및 차세대 리소그래피 프로세스의 해상도를 가지는 피쳐 사이즈의 대량 생산된 계측 타겟에 특히 적합한, 새로운 형태의 검사 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다. 이상적으로는, 새로운 검사 방법은 고속으로 비-접촉 방식에서 동작하여, 오늘날의 대량 생산에서 사용되는 산란계에 의하여 수행되는 것과 유사한 역할을 수행할 것이다.

라만 분광은 재료 특성을 비탄성 산란의 현상에 기초하여 측정하기 위한 공지된 기법이다. 간단히 말하면, 라만 스펙트럼은 입사 방사선 빔의 파장으로부터 천이된 파장들을 가지는 성분을 포함한다. 파장에서의 변경은 임의의 형광 효과에 의하여 야기되지 않고, 산란된 광자 및 이것을 산란시키는 재료 사이에서의 에너지의 교환에 의하여 야기된다. 통상적으로 에너지의 교환은 광자 및 재료의 분자 또는 격자 구조의 진동 에너지 모드 사이의 커플링을 포함한다. 제 US 7,903,260 호에서, 분광 산란계는 재료 성질을 선택적으로 분석하기 위하여 라만 분광계와 결합된다. 다시 말해서, 제 US 7,903,260 호는, 제품-유사 피쳐를 가지는 주기적 격자 구조로부터의 일차 회절 신호인 라만 스펙트럼을 측정함으로써, 라만 스펙트럼이 제품-유사 피쳐의 재료 특성을 나타낸다는 것이 보장될 수 있다. 그러나, 제 US 7,903,260 호는 산란계의 해상도보다 더 작은 제품에는 적용되지 않는다. 또한 이것은 라만 스펙트럼을 재료 특성과 반대인 구조의 치수 특성을 검사하기 위한 수단으로 사용하는 것을 제안하지 않는다.

본 발명의 발명자들은, 매우 작은 치수에서, 양자 효과가 라만 스펙트럼에서, 그리고 특정 사이즈 아래의 공간적 구속에 노출된 샘플에서 나타나는 비탄성 산란에 큰 영향을 준다는 것에 주목했다. 발명자들은 공간적 구속의 이러한 영향이 라만 스펙트럼에서 측정되고 재료 특성 뿐만이 아니라 구조의 치수 특성을 계산하기 위한 기초로서 사용될 수 있다는 것을 또한 알아내었다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 타겟 구조물을 검사하는 방법으로서,

(a) 제 1 파장을 가지는 방사선을 타겟 구조물에 디렉팅하는 단계;

(b) 타겟에 의하여 산란된 방사선을 수광하고, 스펙트럼 내에서 타겟 구조물에 의한 비탄성 산란에 기인하여 상기 제 1 파장과 상이한 파장을 가지는 하나 이상의 스펙트럼 성분을 구별하기 위하여 산란된 방사선의 상기 스펙트럼을 형성하는 단계; 및

(c) 상기 스펙트럼 성분의 특성에 기초하여 상기 구조물의 치수 특성을 계산하는 단계를 포함하는, 타겟 구조물 검사 방법이 제공된다.

이러한 방법은, 상기 제 1 파장의 방사선에 추가하여 펌핑 방사선을 상기 타겟 구조물로 디렉팅하여, 상기 계산 단계에서 사용되는 스펙트럼 성분의 세기가 증가되게 하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 상기 프로세서가 상기 타겟 구조물로부터 획득된 상기 스펙트럼 성분의 특성을 교정 구조물로부터 획득된 대응하는 스펙트럼 성분의 특성과 비교함으로써 상기 계산을 수행하도록 구성되고, 두 개의 구조물은 치수를 제외하고 모든 특성에서 유사하다. 교정 구조물은 예를 들어, 타겟 구조물보다 상기 임계 치수에 있어서 더 클 수도 있다.

상기 계산은 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 성분의 파장의 천이 및/또는 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 성분의 확장(broadening)에 적어도 부분적으로 기초할 수도 있다.

본 발명은 검사 장치로서,

- 제 1 파장을 가지는 방사선을 타겟 구조물에 디렉팅하기 위한 조명 광학기;

- 타겟에 의하여 산란되는 방사선을 수광하고 산란된 방사선의 스펙트럼을 형성하기 위한 검출 광학기;

- 상기 스펙트럼을 전기 신호로 변환하기 위한 검출기, 및

검출된 스펙트럼 내의, 비탄성 산란에 기인하여 상기 제 1 파장과 상이한 파장을 가지는 하나 이상의 스펙트럼 성분의 특성에 기초하여, 상기 구조물의 치수 특성을 계산하기 위한 프로세서를 포함하는, 검사 장치를 더 제공한다.

본 발명은 리소그래피 프로세스로서,

디바이스 구조물 및 적어도 하나의 계측 타겟 구조물을 상기 리소그래피 프로세스에 의하여 기판에 형성하는 단계,

위에서 진술된 본 발명에 따르는 방법에 의하여 상기 계측 타겟 구조물의 치수 특성을 측정하는 단계; 및

상기 치수 특성의 측정된 값에 따라서 측정된 기판 및/또는 추가적인 기판의 후속 처리를 제어하는 단계를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 수행하는 방법을 더 제공한다.

일 예시적 애플리케이션에서, 측정된 기판의 후속 처리는, 측정된 특성이 특정 오차 허용 밖이면 상기 기판이 재처리 또는 폐기되게 하도록 제어된다.

다른 예시적 애플리케이션에서, 다른 기판의 처리는, 측정된 기판에 대하여 계산된 치수 특성에서 관찰된 편차를 정정하도록 제어된다.

본 발명은, 위에서 진술된 본 발명에 따르는 리소그래피 프로세스에 의하여 하나 이상의 디바이스 패턴을 기판에 적용하는 단계 및 상기 기판을 처리하여 상기 디바이스 구조물을 기능 요소로서 포함하는 디바이스를 형성하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법을 더 제공한다.

본 발명은 프로세서에 의하여 실행되면 위의 양태 중 하나 이상의 본 발명을 구현하는 머신-판독가능 명령을 포함하는 순시 또는 비-순시 스토리지 매체의 형태인 컴퓨터 프로그램 제품을 더 제공한다. 프로세서는 독립형 처리 디바이스일 수도 있고 또는 검사 장치의 또는 리소그래피 장치의 제어 프로세서를 포함할 수도 있다.

본 발명은 위에 진술된 본 발명의 방법 및 장치에서 사용되기 위한 기판을 더 제공한다.

기판에는 디바이스 구조물 및 계측 구조물이 제공될 수도 있고, 상기 디바이스 구조물은 하나 이상의 파장의 여기 방사선의 비탄성 산란을 나타내는 재료를 포함하며, 상기 디바이스 구조물은 하나 이상의 치수에서 충분히 작아서 상기 비탄성 산란의 상기 특성이 양자 구속(quantum confinement)에 의하여 크게 영향받게 하는 구조를 포함하고, 상기 계측 구조물은, 자신의 조성 및 치수에 있어서 디바이스 피쳐와 유사한 구조인 적어도 하나의 디바이스-유사 구조물 및 적어도 하나의 교정 구조물로서, 자신의 조성에 있어서 상기 디바이스 피쳐에 유사하지만 적어도 하나의 치수에 있어서 상이한, 교정 구조물을 포함한다.

교정 구조물은 디바이스-유사 구조물보다 더 클 수도 있다. 교정 구조물은 하나 이상의 치수에서 충분히 커서 상기 비탄성 산란의 특성이 크게 영향받지 않고 상기 양자 구속 효과에 의해서 영향받게 할 수도 있다. 예시적인 치수는 재료에 따라 다를 것이다. 이러한 구조의 비탄성 산란을 비교함으로써, 기판은 양자 구속의 영향이 관찰되게 하고, 결과적으로는 디바이스-유사 구조물의 치수의 추정을 가능하게 한다. 예를 들어 실리콘으로 제조되면, 타겟 구조물은 22 nm 미만의 임계 치수를 가질 수도 있는 반면에 상기 교정 구조물은 25 nm보다 더 클 수도 있다.

기판은 기능 디바이스의 제조에서 중간 스테이지를 포함할 수도 있고, 또는 계측 구조물이 놓이는 완성된 기능성 디바이스를 포함할 수도 있다.

본 발명은 리소그래피 프로세스에서 사용되는 패터닝 디바이스를 더 제공하는데, 상기 패터닝 디바이스는, 기판에 적용되고 하나 이상의 다른 프로세스에 노출되는 경우 위에서 진술된 본 발명에 따르는 기판을 생성하는 패턴을 포함한다.

본 발명의 다른 피쳐 및 장점 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 단지 예시를 위해 제공된다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 추가의 실시예가 당업자에게는 명백할 것이다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시적인 방식으로 이제 설명될 것이다:
도 1 은 리소그래피 장치를 묘사한다;
도 2 는 리소그래피 장치 셀 또는 클러스터를 묘사한다;
도 3 은 라만 분광을 수행하는 검사 장치의 원리에 따른 컴포넌트를 도시한다;
도 4 는 분광에서의 라만 천이 현상을 도시한다;
도 5 는 치수적 구속(dimensional confinement)에 의하여 야기되는 라만 스펙트럼의 변동을 보여준다;
도 6 의 (a) 내지 (d)는 어떻게 에너지 상태의 밀도가 도 5 에 도시된 현상을 일어나게 하는 구속의 상이한 타입에 의하여 영향받는지를 도시한다;
도 7 은 리소그래피 프로세스에 의하여 형성된 구조를 도시하며, 상이한 정도의 공간적 구속을 보여준다;
도 8 은 라만 분광을 기판에 형성된 구조의 치수의 측정에 적용하기 위한 실용적 기기의 개략도이다;
도 9 의 (a) 내지 (e)는 도 8 에 도시된 기기의 제조에서의 변동인 (a) 내지 (e)를 도시하는데, 여기에서 변동 (c) 내지 (e)는 펌프 방사원을 포함한다;
도 10 은 순방향 산란 방사선이 검출되는 기기의 구조의 다른 변형예를 도시한다;
도 11 은 역방향 및 순방향 산란 방사선 모두가 검출되는 기기의 구조의 다른 변형예를 도시한다;
도 12 는 도 8 내지 도 10 의 장치에서 사용되기 위한, 피드백 제어를 포함하는 방사원 장치를 도시한다;
도 13a 및 도 13b 는 리소그래피 프로세스의 성능을 모니터링하는 데 있어서 도 8 내지 도 10 의 장치와 함께 사용되기 위한 예시적인 타겟 구조물의 형태를 도시한다; 그리고
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따르는, 극미세 구조의 검사를 포함하는 예시적인 디바이스 제조 방법의 흐름도이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 본 명세서의 피쳐를 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 본 발명을 단지 예시할 뿐이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 한정되지 않는다. 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의하여 정의된다.

설명된 실시예(들) 및 명세서에서, "하나의 실시예", "실시예", "예시적인 실시예" 등에 대한 언급은 기술된 실시예(들)가 특정 요소, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있지만, 각각의 실시예가 이러한 특정 요소, 구조, 또는 특성을 반드시 포함하지 않을 수도 있음을 뜻한다. 더욱이, 이러한 문구들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 나아가, 특정 요소, 구조, 또는 특성이 실시예와 관련하여 기술될 때, 명시적으로 기술되든 아니든, 다른 실시예와 관련하여 이러한 요소, 구조, 또는 특성을 구현하는 것도 당업자의 지식 범위 내에 속한다고 이해된다.

본 발명의 실시예는 하드웨어, 펌웨어 및/또는, 소프트웨어의 조합으로 구현될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 또한 머신-판독가능 매체 상에 저장되는 명령으로서 구현될 수도 있고, 이들은 하나 이상의 프로세서에 의하여 판독되고 실행될 수도 있다. 머신-판독가능 매체는 머신(예컨대, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 머신-판독가능 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기적 디스크 스토리지 미디어; 광학적 스토리지 미디어; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향학적 또는 다른 형태의 전파된 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호, 등), 및 다른 것들을 포함할 수도 있다. 더 나아가, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령은 본 명세서에서 특정 액션들을 수행하고 있는 것으로 설명될 수도 있다. 그러나, 이러한 설명들이 단지 편의를 위한 것이라는 것 그리고 이러한 액션들이 사실상 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 다른 디바이스 실행중인 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령, 등으로부터 초래된다는 것이 인정되어야 한다.

그러나, 이러한 실시예를 좀 더 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수도 있는 일 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 소스 콜렉터 모듈(SO)을 포함하는 리소그래피 장치(LAP)를 개략적으로 도시한다. 이러한 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, EUV 방사)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고 패터닝 디바이스를 정확하게 포지셔닝하도록 구성되는 제 1 포지셔너(PM)에 연결되는 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되고 기판을 정확하게 포지셔닝하도록 구성되는 제 2 포지셔너(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 반사성 투영 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 디렉팅하고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기, 정전기 또는 다른 유형의 광 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

지지 구조는 패터닝 디바이스를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 이것은 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 포지션에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 천이 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정 기능성 층에 대응할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 주지되며, 이진, 교번 위상-천이, 감쇄 위상-천이, 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 일 예는 소형 미러들의 매트릭스 정렬을 채용하는데, 이들 각각은 인입하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 틸팅될 수 있다. 틸팅된 미러는 미러 매트릭스에 의하여 반사된 방사선 빔 내에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 투영 렌즈"라는 용어의 임의의 사용은 저 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어인 것으로 간주될 수도 있다.

도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 대안적으로, 장치는 반사형 타입(예를 들어 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 기계에서, 부가적인 테이블은 평행하게 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 준비 단계들이 하나 이상의 테이블 상에 수행될 수 있다.

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 덮힐 수 있는 유형일 수 있다. 액침액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는, 기판과 같은 구조가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.

도 1 을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사원(SO)으로부터 수광한다. 예를 들어, 방사원이 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우들에서, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사원이 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.

조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)는 조절될 수 있다. 부가적으로, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PL)을 통과한다. 제 2 포지셔너(PW) 및 포지션 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 포지셔닝하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 포지셔너 및 다른 포지션 센서(도 1 에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확하게 포지셔닝하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제 1 포지셔너(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 정밀 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제 2 포지셔너(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너에 반대됨), 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(MK1, MK2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟 영역을 점유하지만, 이들은 타겟 영역 사이의 공간(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 마스크(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 본질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 X 방향 및/또는 Y 방향으로 천이된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다.

3. 다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 마스크 테이블(MT)은 본질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 이러한 모드에서, 일반적으로 펄스화된(pulsed) 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WT)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

도 2 에 도시된 것처럼, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀 또는 클러스터라고도 지칭되는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성하고, 이는 또한 기판 상에서 노광 전 그리고 노광 후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 침착시키기 위한 스핀 코터(spin coater)(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 칠 플레이트(chill plate, CH), 및 베이크 플레이트(bake plate, BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay, LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system, SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 노광된 기판을 검사하여 후속층들 사이의 오버레이 에러, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 성질을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분한 정도로 검사가 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판들은 스트리핑되고 재작업(rework) 되며 - 수율을 개선하기 위하여 - 또는 폐기되어, 이를 통하여 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 노광을 수행하는 것을 회피할 수도 있다. 기판의 일부 타겟 영역에만 오류가 있는 경우, 양호한 것으로 간주되는 타겟 영역에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.

기판의 성질, 및 구체적으로 상이한 기판의 성질 또는 동일 기판의 상이한 층의 성질이 층에 따라 어떻게 변화하는지를 결정하기 위해 검사 장치(도 2 에는 미도시)가 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수도 있고, 또는 독립형 장치일 수도 있다. 가장 신속한 측정을 할 수 있기 위해서는, 검사 장치가 노광 직후에 노광된 레지스트 층에서 성질을 측정하는 것이 바람직하다. 그러나, 레지스트 내의 잠상(latent image)이 매우 낮은 콘트라스트를 가지며 - 이 경우 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 방사선에 노광되지 않은 부분 간에 단지 매우 작은 굴절률차가 있음 - 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 따라서, 통상적으로 노광된 기판에 대해 수행되는 첫 번째 단계이고, 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 단계인, 노광 후 베이크 단계(post-exposure bake step, PEB) 후에 측정이 이루어질 수 있다. 이 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 또한, 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 행하는 것도 가능하며, 그 시점에서 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중의 하나가 제거된다. 후자의 가능성은 오류가 있는 기판의 재작업에 대한 가능성은 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.

현재의 산란계는 그들의 해상력에 있어서 제한되는 반면에, 반도체 산업은 피쳐들이 현재의 산란계의 해상력 아래가 될 "노드"의 기술로 이동하는 중이다. 주사 전자 현미경(SEM) 및 원자힘 현미경(AFM)과 같은 기법들이 주지되고 최소 가능한 구조의 이미지를 생성할 수 있는 반면에, SEM 및 AFM도 역시 고비용이고 시간을 많이 소모하는 기법으로 알려져 있다. 큰-볼륨 생산 환경에서 산란계를 도입하면 측정이 상대적으로 신속하게 이루어질 수 있고, SEM 또는 AFM을 사용하여 각각의 구조를 물리적으로 검사하지 않고서 형성된 구조의 사이즈에 대한 정보를 제공할 것이다. 산란계의 해상도는 더 짧은 파장, 예컨대 UV 방사선을 사용하는 것에 의하여 하향 연장될 수 있다. 그러나, 이것은 그 자체로 기술적 도전 과제를 수반하고, 전통적인 회절 광학기가 제조되는 중인 구조를 더 이상 해상할 수 없는 시기를 늦출 수 있을 뿐이다. 결과적으로, 발명자들은 현재 산란측정에 의하여 수행되는 기능을 수행하여 전통적인 광학기의 해상력보다 훨씬 더 작은 구조의 치수를 특성결정하는 기기를 찾는다.

도 3 은 본 명세서에서 제안되는 신규한 방법에 따라서, 더 작은 극미세 구조의 치수 특성을 측정하는 검사 장치로서 사용될 수도 있는 라만 분광계의 동작의 기본적인 구조 및 원리를 예시한다. 타겟 구조물(100)은 소스(104)로부터의 방사선의 빔(102)에 의하여 조사된다. 타겟에 의하여 산란된 방사선(106)은 검출 장치(108)에 의하여 검출된다. 지금까지 설명된 바와 같이, 이러한 장치는, 산란된 방사선에 영향을 주는 회절 효과가 측정의 기초로서 사용되는 종래의 산란계와 유사해 보인다. 그러므로 신규한 검사 장치는 비탄성 산란이라고 알려진 현상을 활용하는데, 여기에서 산란된 방사선(106)은 입사 방사선(102)에는 존재하지 않았던 하나 이상의 파장(주파수)의 방사선을 포함한다. 이러한 컴포넌트들이 라만 분광기에서 분석되는 것들이다.

비탄성 산란의 메커니즘은, 자신의 에너지의 일부를 재료 내에서 에너지의 몇몇 다른 형태로 획득하거나 상실하면서 인입하는 광자가 샘플의 재료에 의하여 산란되는 것이다. 가장 일반적으로, 광자로부터의 에너지는 재료의 진동 모드, 예컨대 분자 진동 및 격자 진동과 교환된다. 주기적 격자 재료에서, 진동 모드는 흔히 포논(phonon)이라고 불리는 준입자(quasiparticle)라고 간주된다. 이러한 진동 에너지 상태들은 통상적으로 여기 방사선 내의 광자의 에너지보다 다소 낮은, 적외선 범위의 광자 에너지에 대응하는 에너지를 가진다. 특히 반도체 재료에서뿐만 아니라 절연체에서 발생될 수도 있는 준입자의 다른 타입은 여기자(exciton)인데, 이것은 준입자와 함께 거동하는 전자-홀 쌍을 포함한다.

언급된 바와 같이, 비탄성 산란의 현상은 인입하는 여기 방사선의 파장에서의 피크 옆에 있는 추가적인 천이된 피크를 포함하는 산란된 방사선의 스펙트럼을 야기시킨다. 이러한 라만 스펙트럼은 분석되고 및/또는 샘플의 재료 조성 및 다른 재료 성질에 대한 정보를 획득하기 위하여 공지된 재료의 스펙트럼과 비교될 수 있다. 여기되는 광자가 에너지를 재료에 빼앗기는 경우, 산란된 광자는 더 낮은 에너지(더 긴 파장)를 가지게 되고, 이러한 현상은 스토크스 천이(Stokes shift)라고 지칭된다. 광자가 산란 과정에서 에너지를 얻는 경우에, 산란된 광자는 더 짧은 파장을 가질 것이고, 이것이 반-스토크스 천이라고 알려진다.

비탄성 산란 신호를 향상시키기 위하여, 펌핑 소스(122)로부터 "펌핑" 방사선(120)을 제공하는 기술이 알려진다. 펌핑 방사선은 라만 분광계의 인입하는 방사선(102)과의 상호작용을 위하여 이용가능한, 에너지 상태(진동 모드, 여기자 또는 기타 등등)의 모집단(population)을 변경하기에 적합한 방사선이다. 인입하는 빔(102)은 "프루브" 빔이라고 지칭될 수도 있는 반면에 펌프 소스(122)로부터의 방사선(120)은 펌프 빔이라고 지칭될 수도 있다. 프루브 및 펌프 빔에 대한 여기 소스는 연속파(CW) 또는 펄스 타입, 또는 심지어는 이들의 조합의 레이저일 수 있다.

라만 분광을 수행하기 위하여, 여기 방사선(102)은 통상적으로, 이상적으로는 오직 방사선의 신호 파장만을 포함하는 매우 좁은 대역폭을 가진다. 검출 장치에서, 그 파장의 모든 방사선은 검출 이전에 필터링되어, 비탄성적으로 산란된 방사선(110)의 천이된 파장들이 파장 및 크기 모두에서 검출될 수 있게 한다. 예를 들어, 소스(104)가 단파장 레이저일 수 있는 반면에, 이것은 상이한 재료 성질을 탐침하기 위하여 상이한 파장 사이에서 스위칭가능한 방사선(102)을 제공하는 소스에 대하여도 유용할 것이다.

검출 장치(108, 108')를 향한 신호는 디지털화되고 처리 유닛(112)에서의 계산에서 사용된다. 동일한 기기는 종래의 산란측정을 수행하기 위하여 필요한 컴포넌트를 더 포함할 수도 있고, 및 대물렌즈와 같은 몇몇 광학 컴포넌트가 이러한 용도 사이에서 공유될 수도 있다. 예를 들어, 도 3 의 개략적인 예를 참조하면, 공지된 산란측정 타겟에서와 같이 격자 구조를 포함하는 계측 타겟을 제공하는 것을 구상할 수 있다. 그러한 경우에, 제 2 검출기(108')가 타겟(100) 상의 격자 구조에 의하여 비-제로 차수(order)로 회절된 방사선을 검출하기 위하여 제공될 수도 있다.

도 4 는 도 3 의 검사 장치에 의하여 검출된 산란된 방사선(106/110)의 스펙트럼의 소부분을 도시한다. 도 4 의 그래프에 도시된 스펙트럼은 어떤 것이 검출 장치(108)에 의하여 관찰될 수도 있는지를 나타낸다. 임의의 단위에서, 수직 축은 방사선 크기를 나타내는 반면에 수평 축은 파장을 나타낸다. 여기 방사선(102)이 파장 λ0를 가진다고 가정한다. 기대되는 바와 같이, 인입하는 프루브 빔(102)의 노말(normal) 탄성 산란이 결과적으로 파장 λ0에서 큰 피크(200)가 나타나게 한다. 반면에, 산란된 광자 및 타겟(100)의 재료 내의 진동 또는 다른 에너지 상태 사이의 커플링에 기인하여, 작은 피크(202)가 천이된 파장 λ1 에서 스펙트럼 내에 나타난다. 도시된 바와 같이, 이러한 라만 피크는 λ0보다 더 긴 파장, 및 결과적으로 더 낮은 에너지를 가진다. 204 로 표시되는 파장의 차이는 라만 천이라고, 또는 이러한 경우에는 또한 스토크스 천이라고 불린다. 실제 라만 스펙트럼에는 서너 개가 나타날 수도 있는 이러한 피크는 산란된 광자의 소정 부분이 그들의 에너지의 일부를 재료 내의 특정 에너지 상태로 빼앗겼다는 것을 나타낸다.

스토크스 천이(204)가 더 긴 파장으로 이루어지기 때문에, 당업계에서 이러한 스토크스 천이를 "적색 천이" 현상이라고 부르는 것은 흔한 일이다. 또한 도 4 에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 제 2 피크(206)가 프루브 빔 파장 λ0 보다 더 짧은 파장 λ2 에서 나타날 수도 있다. 그러므로 반-스토크스 천이라고도 불리는 라만 천이(208)는 "청색 천이"라고 지칭될 수도 있다. 적색 천이 및 청색 천이 라고 부르는 것은, 각각 더 길거나 더 짧은 파장으로의 방사선의 천이만을 나타내며, 수반된 파장들이 가시 방사선 스펙트럼의 임의의 특정 부분에 속한다는 것을 나타내는 것은 아니다. 사실상, 예를 들어 적외선으로부터 가시 스펙트럼을 거쳐 자외선 파장까지의 광학 스펙트럼의 임의의 부분이 존재할 수도 있다.

라만 분광에서 종래에는 타겟의 재료 성질을 검사하기 위하여 추가적 스펙트럼 성분이 사용되지만, 발명자들은 구속 효과가 라만 분광법이 검사 중인 재료의 치수의 성질을 측정하기 위하여 사용되도록 한다는 것을 깨달았다. 이러한 잠재적인 능력이 도 5 및 도 6 을 참조하여 이제 설명될 것이다.

라만 분광법에서, 천이(204 및 208)를 파장 또는 주파수가 아니라 파수(wave number)의 관점에서 표현하는 것이 공통적이다. 파수는 파장의 역수이고, 일반적으로 센티미터 역수의 단위(cm^-1)로 표현되어 왔다. 라만 천이 △ω는 가장 공통적인 표현이고, 다음 수학식에 의하여 원래의 파장 및 천이된 파장으로부터 계산된다:

여기에서 △ω는 파수로 표현된 라만 천이이고, λ₀는 여기(프루브) 빔 파장이며, 및 λ₁은 라만 스펙트럼 상의 피쳐의 파장이다. 가장 일반적으로, 라만 스펙트럼에서 파수를 나타내기 위한 단위는 센티미터 역수(cm^-1)이다. 파장 신호가 흔히 나노미터의 단위로 표현되기 때문에, 10⁷의 스케일 인자가 실용성의 목적을 위하여 위의 수학식의 우측에 포함될 수 있다. 값 △ω는 스토크스(적색) 천이의 경우에 양수이고, 반-스토크스(청색) 천이의 경우에 음수일 것이다. 비탄성 산란을 인입하는 전자기장의 파벡터 k 및 주파수 ω의 관점에서 정량화할 수도 있다. 격자 변위(예를 들어)는 포논 파벡터 q 에 의하여 기술될 수 있다. 소위 스토크스 파는 천이된 파벡터 k _Stokes = k - q 및 천이된 주파수 ω_Stokes = ω - ω₀ 를 가진다. 반-스토크스 파는 k _anti-Stokes = k + q 및 ω_anti-Stokes = ω + ω₀에 의하여 정의된다.

도 5 의 그래프는 아래에 더욱 언급되는 파라치(Faraci) 등(2006)로부터 복제된다. 이것은 어떻게 어떤 재료(이러한 경우에는 실리콘)의 라만 스펙트럼에서 발생하는 피크(202)가 검사되는 구조의 치수 특성에 기초하여 다소 상이한 포지션 및 형상을 가지고 나타나는 지를 보여준다. 피크(202)에 대한 라만 천이 △ω 는 100 nm의 특성 치수를 가지는 구조물에 대해 제 1 값을 가지지만(곡선 202), 3 nm(202') 및 2 nm(202")의 치수를 가지는 구조물에 대해서는 점진적으로 더 적게 적색 천이된다. 더욱이, 피크는 그래프에서 FW100, FW3 및 FW2라고 표시된, 절반값에서의 그들의 최대 너비에 의하여 표시되는 바와 같이, 점진적으로 더욱 펼쳐진다.

도 6 은 일 예시적 재료 내의 에너지 상태의 밀도에 대한 공간적 구속의 영향을 도시한다. 도 6 의 (a)는 종래의 벌크 재료(300)의 상단 부분을 보여준다. 아래의 그래프에서 곡선(302)은 기본적으로 연속 형태를 가지는 에너지 상태 D(E)의 밀도를 예시한다.

도 6 의 (b)는 재료가 실질적으로 일 차원에서 구속되는 경우의 상태의 밀도에서의 변화를 예시한다. 양자 구속 효과 란 상태의 밀도가 더 이상 연속이 아니고 단계식이라는 것을 의미한다. 도 6 의 (b)의 구조는 양자 우물이라고 알려진다.

도 6 의 (c)에 도시된 바와 같이, 구조를 두 개의 자원에서 더욱 구속함으로써, 결과적인 구조를 "양자 세선(quantum wire)"이라고 부른다. 도 6 의 (d)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상태 함수의 밀도를 추가적으로 변경시키고, 및 마지막으로, 재료를 삼차원에서 구속함으로써, 양자점이라고 알려진 것을 획득한다. 이용가능한 에너지 상태는 엄격하게 제한되는 이산 양자화된(델타-성형된) 에너지 상태들이다. 도 6 에 도시된 현상은, 예를 들어 교과서인 Physics of Semiconductor Devices, by Simon M. Sze, Kwok K. Ng John Wiley & Sons, Inc., New Jersey ISBN-13: 978-0-471-14323-9(61 쪽 참조)에서 설명되는 것과 같이 반도체 물리학의 분야에서는 주지된 것이며, 이 문헌은 그 전체로서 본 명세서에 참조되어 원용된다.

과학적 문헌에서, 나노구조, 예를 들어 나노배선 또는 다양한 반도체 재료의 라만 분광이 연구된다. 예를 들어 다음 논문:

- Faraci 등, "Modified Raman confinement model for Si nanocrystals", Phys. Rev. B 73, 033307 (2006)

- Faraci 등, "Quantum size effects in Raman spectra of Si nanocrystals" J. Appl. Phys. 109, 074311 (2011).

- Wang 등, "Raman spectral study of silicon nanowires: High-order scattering and phonon confinement effects", Phys. Rev. B 61 (24), 16827( 2000).

- Zhao 등, "Quantum Confinement and Electronic Properties of Silicon Nanowires" Phys. Rev. Lett. 92, 236805 (2004)과 같은 논문을 참조한다. 이러한 논문들은 모두 그 전체로서 본 명세서에서 참조에 의하여 원용된다.

도 7 은 반도체 디바이스의 제조 과정에서 반도체 또는 다른 재료로부터 형성될 수도 있는 구조를 예시한다. 구조(400)는 기다랗고 특정 높이를 가진다. 그들의 폭이 충분히 작다면, 이들은 몇몇 관점에 있어서 양자 우물과 같은 거동을 보일 것이다. 더 낮은 높이를 가지는 유사 구조물(402)은 도 6 에 도시된 구조와의 유사성에 의하여 양자 세선과 같은 기능을 수행할 수도 있다. 삼차원에서 412 로 표시되는 유사 구조물은 양자점과 같은 거동을 보일 수 있다. 2D 평면에서 유한 사이즈를 가지지만 한 방향에서는 더 짧은 구조의 다양한 다른 형태, 예컨대 양자 대시(quantum dash)가 착상될 수 있다. 따라서, 짧아진 양자 세선이 얻어진다. 실무상으로는 제품-유사 구조물이 대시형으로 성형될 가능성이 있다. 이들은 또한 X 또는 Y 축과 정렬되지 않고 상이한 각도로 배치될 수도 있다.

일면으로는 라만 천이 및 피크 확장(broadening), 및 다른 면에서 타겟 구조물의 치수 특성 사이의 일반적인 관련성이 실무에서 관찰되고 이론적 모델에 의하여 계산되었다. 본 출원은 이러한 관찰을 사용하기 위하여 라만 스펙트럼들의 변경된 천이 및 확장을 사용하여 매우 작은 구조의 치수 성질을 측정하는 것을 제안한다. 특히, 종래의 산란측정 기법이 구조가 점점 더 작아짐에 따라 치수 피쳐를 인식하기가 어려운 반면에, 치수의 구속에 의하여 야기되는 천이 및 피크 확장 현상들이 이러한 범위 아래로 증가한다는 것이 인식되었다. 따라서 새 기법은 SEM 또는 AFM 기법에 의지하지 않고서 20 nm 보다 훨씬 작은 측정을 할 수 있는 검사 장치에 대한 가능성을 제공한다. 더 나아가, 전자 및 홀에 대한 양자 구속 효과가 자세히 연구되고 전자 디바이스의 많은 상이한 타입에 적용되어 왔지만, 유사한 양자 효과가 분자 및 결정(crystalline) 재료와 연관된 에너지 상태에서 발생한다는 것이 인식된다. 이러한 진동 모드들은 모든 타입의 재료에서 라만 분광법에 의하여 검사될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 나노구조에 대하여 포논 구속 길이는 약 22 nm이다. 이것이 라만 분광법이 이러한 길이 미만의 치수를 가지는 구조의 치수 특성의 측정을 위하여 사용되는 효과적인 방법이라는 것을 확인해 준다.

간략하게 설명될 바와 같이, 라만 천이 및 피크 확장 및 타겟 구조물의 치수 특성 사이의 일반적인 관련성은 실무상 관찰되고 이론적 모델에 의하여 계산되어 왔다. 이러한 관련성의 원천은, 공간적 구속이 재료가 진동 모드이거나 여기자인 것과 무관하게 재료 내의 에너지 상태의 이용가능성을 제한하는 양자 효과를 도입한다는 사실에 있다. 그러나, 치수 특성의 측정을 위한 관련성의 실용적 사용은, 임의의 완벽한 이론적 모델 또는 정량적 데이터에 의존하지 않는다: 사용가능한 측정은 공지된 타겟에 비하여 측정된 것을 교정함으로써 간단하게 획득될 수 있다.

Wang 등(2000)의 문헌에서, 상이한 치수의 실리콘 나노배선의 라만 스펙트럼들이 측정에 의하여 그리고 모델링에 의하여 모두 연구된다. 이러한 연구는 감소된 피쳐 사이즈에 대한 라만 스펙트럼의 민감도를 명확하게 나타낸다. 라만 피크는 큰 천이를 가지고 있으며, 실리콘 나노구조가 더 작아짐에 따라 (i) 더 적게 적색 천이되고 (ii) 확장된다는 것이 관찰된다.

Faraci 등(2006, 2011)은 실리콘 나노구조가 크기에 있어서 감소함에 따르는 라만 피크의 관찰된 천이 및 확장을 지원하는 이론적 모델을 제공한다. 위에서 언급된 도 5 는 Faraci(2006)에 있는 그림에 기초하고 있으며, 크기가 100 nm, 3 nm 및 2 nm인 양자점에 대한 계산된 라만 스펙트럼들을 표시한다. 스펙트럼들은 동일한 단일성을 가지도록 취해져서 서로 동일한 높이를 가지도록 정규화된다. 그들의 선폭은 도 5 에 도시된 바와 같이 최대 절반 크기에서 측정된다. Faraci 등은 또한 라만 천이 및 FWHM의 거동을 피쳐 사이즈의 함수로서 묘사하는 그래프를 제공한다. 그러한 그래프들은 피쳐 사이즈가 감소함에 따른 증가하는 포논 구속의 체계적 영향을 보여준다. 5 nm이하의 사이즈에서, 여기자 구속도 역시 역할을 할 수도 있다.

Zhao 등(2004)은 나노미터-스케일 구조가 여기자의 양자 구속을 보여준다는 것을 확인한다. 실리콘 나노배선에 대하여, 여기자 구속 길이가 약 5 nm라는 것이 발견된다. 이러한 길이 미만의 구속은 여기자 대역 갭 에너지의 증가를 야기하고, 결과적으로 여기자 에너지의 천이를 야기한다. 라만 스펙트럼에서의 이것의 영향에 기인하여, 이러한 천이는 라만 스펙트럼 피크의 포지션 및 너비(broadness)에서의 천이를 야기하고, 이것은 이제 나노구조 치수의 척도로서 사용될 수 있다.

위의 연구들이 실리콘을 관심 대상인 재료라고 지칭했지만, 양자 구속의 현상들, 및 라만 분광법은 일반적으로 실리콘 또는 유사한 반도체 재료로 절대 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에서 도입된 기법은 다른 반도체 재료, 실리콘 질화물과 같은 합성물 재료, 및 특히 리소그래피 프로세스에서 레지스트 재료로서 사용되는 것과 같은 유기 재료에 적용될 수 있다.

도 8 은 타겟 구조물의 치수 특성을 결정하기 위하여 라만 분광을 사용하기 위한 실용적 검사 장치의 주된 컴포넌트들을 예시한다. 타겟(800)은 도 1 의 리소그래피 장치 및 도 2 를 참조하여 위에서 설명된 처리 툴의 클러스터를 사용하여 패터닝되고 처리된 기판(W)에 형성될 수도 있다. 검사 장치는 여기 방사선의 소스(802), 대역통과 필터(804), 미러(806), 편광판(808), 빔 분할기(810) 및 대물렌즈(812)를 포함한다. 타겟(800)은 대물렌즈 아래에서 리소그래피 장치 내의 기판 테이블(WTa)과 유사한 기판 테이블 상에 탑재될 수도 있다. 검출측에서, 미러(812)는 빔 분할기(810) 뒤에 배치되고, 렌즈(814) 및 핀 홀(816)은 분광 격자(spectroscopic grating; 818)를 향한다. 검출기(820)는 격자(818)로부터 방사선(821)의 스펙트럼을 수광하고 스펙트럼 정보를 처리 유닛(822)으로 전달하도록 구현된다.

동작 시에, 방사선의 단색 편광 빔이 소스(802), 대역통과 필터(804) 및 편광판(808)에 의하여 생성된다. 필터(804)는 레이저 스펙트럼 출력을 "세척(clean up)"하여 원하는 파장만이 제공되도록 제공된다. 결과적인 방사선은 라만 분광을 위한 여기 빔(830)을 형성하고, 빔 분할기(810) 및 대물렌즈(812)를 통해서 검사되는 중인 구조(800) 위에 전달된다. 산란된 방사선은 동일한 대물렌즈(812)를 통하여 빔 분할기(810)로 되돌아온다. 이러한 예에서 빔 분할기는 노치 필터 또는 이색성 미러의 형태를 가짐으로써, 여기 빔(830)과 동일한 파장의 방사선이 미러(812) 방향으로 통과할 수 없게 한다. 결과적으로, 라만-천이된 방사선만이 렌즈(814), 핀홀(816), 격자(818) 및 검출기(820)에 의하여 형성되는 분광계에 도착한다. 그러므로 검출기에 의하여 처리 유닛(822)으로 전달되는 신호는 타겟(800)의 라만 스펙트럼을 나타낸다.

여기 방사선이 상이한 파장을 가질 수 있는 실시예에서, 적합한 필터 또는 이색성 미러가 현재 사용되는 파장에 대하여 제공되어야 한다. 이것은 간단하게 상이한 필터들을 가지는 필터 휠에 의하여 구현될 수 있다. 동일한 사항이 레이저 스펙트럼 출력을 "세척"하도록 소스측에 제공된 필터(804)에 대해서 적용된다.

도 8 이 하나의 예시적인 장치만을 도시하지만, 다수의 변형예도 가능하다. 소스(802)는 단일 또는 다-파장 레이저, 또는 연속 레이저(continuum laser)일 수도 있다(앞선 언급을 참조하면, CW 및 펄스형 레이저가 가능하다). 이것은 연속파 모드 또는 펄스형 모드, 또는 두 가지의 몇몇 하이브리드에서 동작할 수도 있다. 편광판(808)은 상이한 타겟에 맞도록 입사 편광을 변경하도록 방위가 고정될 수도 있고 조절될 수도 있다. 물론 타겟 및/또는 장치도 역시 그들이 어떻게 탑재되느냐에 따라서 서로 상대적으로 회전가능할 수도 있다. 타겟(800)도 역시 어떻게 그들이 탑재되느냐에 따라서 회전가능할 수도 있다. 만곡형 미러가 하나 이상의 렌즈 대신에 방사선을 집속시키기 위하여 사용될 수 있다. 이것은 관심 대상인 파대역이 자외선 범위에 있다면 특히 관심 대상이 될 수도 있다.

다른 수정예가 검출측에 구현될 수 있는데, 검출 장치(820)는 단일 검출기 또는 다수의 검출기를 포함할 수도 있다. 통상적으로 기다란 픽셀 어레이가 격자(818)의 동작에 의하여 확산된 방사선의 스펙트럼을 캡쳐하기 위하여 제공될 것이다. 핀홀(816)은 스펙트럼을 흐리게 만들지 않으면서 방사선의 사용을 최대화하기 위해서 슬릿일 수도 있다. 라만 스펙트럼의 피쳐를 해상하기 위하여 요구되는 스펙트럼 해상도가 매우 미세하기 때문에, 격자(818)로부터 검출기(820)까지의 경로 길이는 이러한 비-스케일 다이어그램에서 표시되는 것보다 훨씬 길 수도 있다. 격자로부터 검출기까지의 경로 길이는 예를 들어 0.5 미터 또는 1 미터 길이일 수도 있다. 이러한 긴 광로는 미러를 사용함으로써 접혀져서 더 콤팩트한 장치를 제공할 수 있다.

도 9 를 참조하면, 기본적인 광학적 구성 및 동작의 원리를 변경하지 않으면서 장치 레이아웃의 다양한 대안적 구성들이 가능하다. 도 9 의에서, 도 8 의 다양한 대안적 구성이 표시되는데, (a)에서는 단일 대물렌즈(812)가 여기 빔(830) 및 산란된 빔(832)모두를 운반하고, (b)에는 여기 빔(830) 및 산란된 빔(832)이 각각의 대물렌즈(840 및 842)를 통해서 처리되는 상이한 배치구성이 도시된다. 타겟의 조명은 정상 입사에 의하여 또는 비스듬한 입사에 의하여 이루어질 수도 있다.

도 9 의 (c), (d) 및 (e)는 도 3 에 도시되는 펌프 소스(122)에 대응하는 펌프 레이저를 더 포함하는 대안적 구성을 도시한다. 펌프 소스는 도 9 에서 명백하게 도시되지 않지만 펌핑 방사선(850)은 개략적으로 도시된다. 펌핑된 라만 분광법에서, 여기 빔(830)은 흔히 "프루브" 빔이라고도 불려서 이것을 펌프 빔과 구별한다. 도 9 의 (c)에서 단일 대물렌즈(852)는 펌핑 및 프루브 방사선을 전달하는 것과 산란된 방사선(832)을 수광하는 것을 담당한다. 도 9 의 (d)에서 도시된 배치구성은 도 8 및 도 9 의 (a)의 것들과 동일한데, 펌핑 방사선을 전달하기 위한 별개의 대물렌즈(854)가 추가된다. 마지막으로, 도 9 의 (e)에는 3 개의 빔과 함께 3 개의 별개의 렌즈들, 즉 여기 빔을 전달하기 위한 대물렌즈(856), 펌핑 빔을 전달하기 위한 렌즈(858) 및 산란된 방사선(832)을 수집하기 위한 대물렌즈(860)가 도시된다.

비록 도 9 의 (b), (d) 및 (e)가 다양한 렌즈를 통해서 진입하는 빔들 사이의 넓은 각도의 발산을 보여주지만, 실무상 상이한 방사선 빔들의 파벡터의 적합한 정렬에 대하여 주의를 기울여야 한다. 다시 말해서, 만일 펌프 방사선의 파벡터가 여기 방사선의 파벡터와 크게 오정렬된다면, 펌프 빔에 의하여 샘플에서 여기되는 에너지 상태들은 라만 신호를 향상시키기 위하여 여기(프루브) 빔(830)과 상호작용하지 않게 될 수도 있다. 그러한 경우에 펌핑 레이저의 유일한 효과는 샘플을 가열하는 것 뿐일 것이다. 그러므로, 빔들이 별개의 광학계에 의하여 전달된다고 하더라도, 빔들은 개략도에서 예시되는 것보다 훨씬 더 근접하게 정렬되어야 할 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.

추가적으로, 펌프 레이저(또는 두 개의 여기 소스)를 사용할 때에, 양자 모두의 레이저는 일반적으로 시간에 있어서 동기화되어야 한다. 따라서, 제어 루프(미도시)가 두 개의 소스들에 의하여 생성된 레이저 펄스의 타이밍을 제어하기 위하여 장치에 포함될 것이다. 또한 동기화는, 레이저를 직접적으로 구동하는 제어 대신에, "지연 라인"의 형태를 광로에 포함시킴으로써 이루어질 수 있다.

이러한 다양한 컴포넌트가 적합한 구성에 포함되면, 당업자는 당업계에 공지된 라만 분광의 많은 특정한 변형을 적용할 수 있을 것이다. 이것은: 커-게이티드(Kerr-Gated) 라만 분광; 푸리에-변환 코히어런트 반-스토크스 라만 분광(Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy; CARS); 하이퍼 라만 분광; 표면 향상된(공진) 라만 분광(Surface Enhanced(resonance) Raman Spectroscopy; SE(R)RS); 자극된 라만 산란(Stimulated Raman scattering; SRS) - SRS 4-파 믹싱; 시간-해상(Time-resolved) 라만 분광을 포함한다. SRS 및 CARS는 비선형 여기를 이용하여 약한 라만 신호를 향상시키게 하는 코히어런트 라만 산란 기법이다. 모든 이러한 기법의 더 많은 세부사항이 문헌에서 발견될 수 있다. 사용되는 기법과 무관하게, 포논 및 다른 준-입자의 공간적 구속이 구조의 치수 특성이 라만 스펙트럼에 대한 그들의 효과에 의하여 검출되게 할 것이다.

도 10 은 이전의 예에서 예시된 바와 같이 역방향으로 반사되는 대신에 라만 방사선이 순방향으로 산란되는(즉 샘플을 통과하여 투과되는) 다른 옵션을 예시한다. 도 10 의 배치구성에서, 구성 요소들은 도 9 의 (e)에서와 유사하게 번호가 부여되고, 펌프 및 여기 빔(다르게 말하면 펌프 및 프루브 빔)에 대한 소스 및 광학기는 타겟(800)의 상측에 위치되고, 라만 천이된 광에 대한 광학기 및 검출 장치는 타겟 뒤에 위치된다. 물론, 실무상, 타겟의 방위는 무관하고, 상단, 하단, 전면 및 후면과 같은 용어들은 상호교환가능하도록 해석될 수 있다.

펌프 소스(870)가 도시되는데, 이것은 타겟(800) 내에 원하는 에너지 상태를 여기시키기에 적합한 파장 범위에 있는 방사선을 공급하기 위한 단일 또는 다수의 파장(튜닝가능) 레이저 또는 연속 레이저일 수도 있다. 펌핑 레이저 빔(850)에 대한 빔 경로는 대역통과 필터(872) 및 편광판(874)을 포함한다. 펌핑 빔(850) 및 여기(프루브) 빔(830)은 이색성 미러(876)에서 결합되고 공통 대물렌즈(856/858)를 통하여 타겟으로 전달된다. 이색성 미러(876)는 대물렌즈 내로 반사될 원하는 여기 파장을 선택하기 위한 대역통과 필터(도 8 의 804)로서 사용되는 반면에 미러는 펌핑 방사선에 대해서도 투명할 것이다. 본 명세서에서, 양자 모두의 레이저는 그들의 경로가 중첩되고 공통 대물렌즈(856/858)에 진입하도록 정렬될 수 있다.

라만 산란된 광(862)에 대한 수집 광학기는 타겟(800)의 후면에 있는 렌즈(860)를 포함한다. 물론, 이러한 실시예는 라만 신호가 여기 빔의 순방향에서 산란될 것이고 기판의 후면에서 검출가능할 것이라고 가정한다. 이러한 변형예의 장치는 예를 들어 위에서 언급된 바와 같이 CARS를 구현하도록 구성될 수도 있다. 사용되는 파장 및 기판의 재료에 의존하여, 이러한 실시예는 여기 방사선이 기판 또는 기판 상의 특정 재료층에서의 흡수에 의하여 억제된다는 장점을 가질 수도 있다.

도 11 은 순방향 산란되고 역방향으로 반사되는 라만 방사선이 검출되는 대안적 구성을 도시한다. 다시 말해서, 도 9 및 도 10 의 예들의 요소들은 기본적인 광학적 구성 및 동작의 원리를 바꾸지 않으면서 단일 기기 내에 통합될 수 있다. 도 11 의 배치구성에서, 구성요소들은 도 10 에서와 유사하게 번호 부여되며, 산란된 빔(832)은 역방향 산란된 라만 방사선을 나타내고 산란된 빔(862)은 순방향 산란된 라만 방사선을 나타낸다. 여기 빔(830) 및 펌프 빔(850)에 대한 소스 및 광학기(제공된다면)는 도 11 에는 도시되지 않고, 예를 들어 도 9 의 (c) 및 도 10 에서 개시되는 바와 같이 타겟(800)의 상측에 위치된다. 그러나, 라만 천이된 광에 대한 광학기 및 검출 장치는 일측 또는 다른 측에만 위치되는 것이 아니라 타겟(800)의 상측 및 하측 모두에 위치된다. 예를 들어, 역방향 라만 산란이 도 8 의 광학기 및 검출 장치와 유사한 광학기 및 검출 장치에 의하여 검출될 수도 있다. 순방향 라만 산란은, 예를 들어 도 10 의 광학기 및 검출 장치와 유사한 광학기 및 검출 장치에 의하여 검출될 수도 있다. 처리 유닛(822)은 순방향 및 역방향 방사선 모두의 검출기로부터의 신호를 수신한다. 특정 타겟에, 그리고 검사되는 치수 특성에 의존하여, 처리 유닛(822)은 치수 특성의 최적 측정을 획득하기 위하여 순방향 및 역방향 신호를 선택하거나, 또는 순방향 및 역방향 신호의 조합을 사용할 수도 있다.

타겟의 방위는 무관하고, 상단, 하단, 전면 및 후면과 같은 용어들은 상호교환가능하도록 해석될 수 있다. 당업자는 순방향 및 역방향 산란 라만 방사선을 검출하도록 장치 레이아웃을 적응시킬 수 있을 것이다. 대안적 구성은 도 9 에 개시되는 바와 같이 펌프 레이저 및 프루브 및 펌핑 방사선에 대한 별개의 대물렌즈를 포함할 수도 있다.

도 12 는 여기 레이저의 실시간 피드백 제어를 제공하도록 위의 실시예에 적용될 수도 있는 다른 변형예를 도시한다. 도 12 에서, 빔 분할기(900)는 여기 빔의 소부분(902)을 탭오프하고, 이것은 필터(904)를 통과해서 검출기(906)로 전달되며, 검출기(906)는 신호 크기를 원하는 레벨과 비교하고, 소스(802)를 제어하도록 공급되는 피드백 제어 신호(908)를 생성한다. 제 2 필터(904)는 검출기의 과노출(over exposure)을 피하기 위한 중립 밀도 필터이다.

도 13a 는 패터닝 디바이스(M) 및 도 8 내지 도 11 의 검사 장치와 함께 사용되기 위한 계측 타겟의 전체 레이아웃을 개략적으로 도시한다. 주지된 바와 같이, 패터닝 디바이스(마스크)(M)는 단일 디바이스 패턴, 또는 리소그래피 장치의 필드가 이들을 수용하기에 충분히 큰 경우에는 디바이스 패턴들의 어레이를 포함할 수도 있다. 예를 위하여, 패터닝 디바이스는 광학적 리소그래피 마스크라는 것이 가정되는데, 하지만 이것은 예를 들어 임프린트 디바이스일 수도 있다. 다른 시스템에서, 물리적 마스크는 아예 사용되지 않을 수도 있고, 패터닝 디바이스는, 예를 들어 변형가능 미러 디바이스 또는 직접-기록 기법을 사용하여 프로그래밍가능할 수도 있다. 도 13a 의 예는 D1 내지 D4 로 명명되는 4 개의 디바이스 영역을 도시한다. 스크라이브 레인 타겟(Scribe lane target)은 이러한 디바이스 패턴 영역에 인접하고 이들 사이에 배치된다. 마감된 기판, 예컨대 반도체 디바이스 위에서, 기판(W)은 이러한 스크라이브 레인을 따라 절삭함으로써 개개의 디바이스로 다이싱되어, 타겟이 존재한다는 것이 기능성 디바이스 패턴에 대하여 이용가능한 영역을 감소시키지 않게 할 것이다. 타겟들이 종래의 계측 타겟과 비교하여 작은 경우에, 타겟들은 디바이스 영역 내에 전개되어 기판에 걸친 리소그래피 및 프로세스 성능의 더 밀접한 모니터링을 허용할 수도 있다. 이러한 타입의 몇몇 타겟들이 디바이스 영역(D1-D4) 내에 도시된다.

도 13a 가 패터닝 디바이스(M)를 도시하는 반면에, 동일한 패턴은 리소그래피 프로세스 이후에 기판(W)에 복제되고, 결과적으로 이러한 기술은 기판(W) 및 패터닝 디바이스에 적용된다. 기판(W) 상에 실제품을 제조하기 위하여, 많은 상이한 디바이스층들이 완전한 마스크 세트를 형성하는 패터닝 디바이스의 대응하는 시퀀스를 사용하여 차례대로 적용될 수도 있다.

도 13a 의 하단부는 타겟(800)을 좀 더 상세하게 도시한다. 타겟은 두 개의 타겟 영역(800a 및 800b)으로 분할된다. 각각의 영역 내에, 하나 이상의 수평으로 지향된 구조(800ah, 800bh) 및 하나 이상의 수직으로 지향된 구조(800av, 800bv)가 존재한다. 영역(800a)의 구조는 그의 임계 치수가 관심 대상인 실제 제품 피쳐보다 상대적으로 더 큰 치수를 가지고, 라만 분광에 기초한 치수의 계측의 교정을 위하여 사용될 것이다. 영역(800b) 내의 구조는 모든 특성에 있어서 디바이스 영역(D1-D4) 내의 관심 대상인 디바이스 구조물에 가능한 한 가깝도록 형성된다. 교정 영역(800a) 내의 구조는 사이즈를 제외하고는 모든 특성에 있어서 디바이스 구조물와 가능한 한 가깝게 되도록 형성된다. 도시된 바와 같이, 각각의 타입 및 방위의 단일 구조가 존재할 수도 있고, 또는 격자(미도시)를 만들기 위하여 주기적으로 배치될 수도 있는 구조들의 어레이가 존재할 수도 있다. 그러나, 예측가능한 회절이 동작 원리인 산란측정과는 달리 격자 구조는 필수적인 것이 아니다. 타겟을 격자의 형상으로 디자인하기 위하여, 이웃하는 라인 또는 도트 내의 여기자들이 단일의 고립된 구조에 상대적으로 거동을 변경하도록 서로에 의하여 영향 받을 수도 있다는 것에 주의한다.

일 예로서, 영역(800b) 내의 구조가 10 nm의 치수를 가질 수도 있는 반면에, 교정 영역(800a) 내의 구조는 50 또는 100 nm의 치수를 가질 수도 있다. 교정 구조물의 치수는 주의깊은 디자인 선택의 문제이다. 이것은 동일한 양자 구속 효과를 경험하지 않으면서 디바이스 구조물의 치수에 가능한 한 가까워야 한다. 그렇지 않으면, 교정 구조물의 처리에서의 차이는, 이들이 사이즈 이외의 상이한 특성도 가지도록 할 수도 있다. 예를 들어, 에칭, 및 화학적-기계적 연마와 같은 프로세스에 의하여 형성되는 구조들은 그들이 치수에 있어서 매우 다르다면 층 높이, 에지 거칠기, 재료 스트레스, 도핑, 및 기타에 있어서 많은 차이를 가질 수도 있다. 이러한 파라미터들 모두는 라만 스펙트럼에 극적인 효과를 가질 수 있는데, 이것이 CD의 원하는 측정과 간섭을 일으킬 것이다. 공통 타입의 재료에 기초한 예로서, 본 발명의 실시예는 25 nm보다 더 큰 임계 치수를 가질 수도 있는 반면에, 예를 들어 디바이스-유사 구조물은 20 nm 미만, 예를 들어 10 nm 미만의 치수를 가진다.

수평으로 및 수직으로 지향된 구조를 제공하면, 이러한 구조를 처리하는 영향이 측정되게 한다. 또한, 이것은 검사 장치 내의 타겟 또는 편광판을 회전시키지 않으면서 방사선의 상이한 편광을 사용하는 측정을 가능하게 한다. 실용적 실시예에서, 상이한 타입의 디바이스 구조물이 존재할 수도 있고 두 개 이상의 영역(800b)이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 공칭 CD를 가지고서도, 라인 구조 및 도트 구조(콘택 홀(비아)을 형성하기 위한 것과 같음)가 존재할 수도 있다.

도 13b 는 제 2 의 예시적인 타겟을 도시하는데, 여기에서 도트-유사 피쳐가 예를 들어 디바이스 패턴 내의 콘택 홀과 유사하도록 형성된다. 다시 말하건대, 교정 구조물이 교정 영역(800a)에 제공되고, 디바이스-유사 구조물은 영역(800b)에 제공된다. 이러한 예에서 각각의 영역(800a, 800b)은 도트-유사 형태를 가지고 임계 치수(CDas 및 CDbs)를 각각 가지는 구조들의 어레이(800as, 800bs)를 포함한다. 추가적 변형은 도 13a 에 도시되는 것보다 더 짧은 및/또는 더 긴 "양자 대시" 피쳐를 포함할 것이다.

도 13a 및 도 13b 의 피쳐들이 기판 좌표 평면의 X 및 Y 방향으로 지향되어 도시되는 반면에, 실제 디바이스 구조물은 이렇게 지향되지 않을 수도 있다. 예를 들어, "6f2" 디자인의 DRAM(동적 랜덤 액세스 메모리) 디바이스 내의 특정 층은 비스듬한 각도로 정렬된, 다시 말해서 X 또는 Y 축들과 정렬되지 않는 피쳐를 가진다. 이러한 디바이스 층을 가지는 기판에서의 측정을 위해서, 라만 분광에 대한 계측 타겟이 제품 피쳐의 정렬에 대응하는 각도로 정렬되는 라인 및/또는 도트와 함께 제공될 수 있다. 과 같이 주어진다.

이와 유사하게, 교정 목적을 위하여, 두 개 이상의 교정 영역(800a)이 존재할 수도 있다. 상이한 치수의 교정 구조물도 역시 제공되어 교정 곡선 위에 추가적 포인트를 제공할 수도 있다. 예를 들어 교정 구조물에 상이한 치수를 제공하여, 예를 들어 포논 구속 효과 및 여기자 구속 효과가 상이한 스케일로 작용하고, 및/또는 구속 효과가 상이한 재료에서 상이한 스케일로 작용하도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이론 상, 교정 구조물은 모든 디바이스-유사 구조물에 대하여 제공될 필요가 없는데, 하지만 측정 정확도는 프로세스 및 재료 변수를 가능한 많이 제거하는 데에 의존하고, 이러한 변수들 중 많은 것은 기판에 걸쳐서 포지션에 따라 변동되는 것으로 알려진다. 교정 구조물은 여기 빔의 크기의 변동에 반하여 측정을 교정하는 역할도 한다. 이론 상, 교정 구조물은 이것의 치수가 잘 알려진다면 디바이스-유사 구조물보다 더 작을 수 있다. 그러나, 거의 모든 애플리케이션에서, 더 작은 구조는 그의 치수가 확실성이 부족하게 알려지게 될 것이고, 교정 구조물은 더 커질 것이다.

도 13 에서 도시되고 위에서 설명된 타겟은 결과적으로 본 발명의 실시예에서 사용가능한 타겟들 중 일부의 예일 뿐이고, 많은 변형예들이 착상될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 반도체 디바이스에 형성된 패턴을 측정하는 것에 한정되지 않고 다양한 구조물에 적용될 수 있다. 또한, 많은 상이한 목적들을 위한 타겟들이 실제 기판 상에서 타겟(800)과 나란하게 제공될 수도 있다는 것이 기대될 수도 있다. 통상적 디바이스 제조 프로세스는 다양한 포지션에서 정렬 마크, 오버레이 측정 마크 및 기타 등등을 사용할 것이다. 더 나아가, 상이한 타겟 타입이 상이한 층에 대하여 마스크에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 현재 라만 계측 타겟이 일부 임계층에 요구될 수도 있는 반면에, 다른 층들은 완화된 치수의 공차를 가질 수도 있고, 종래의 산란측정 타겟을 사용할 수도 있다.

도 14 는 라만 분광 및 양자 구속의 원리를 사용하여 타겟 구조물의 치수 특성을 측정하는 하나의 가능한 방법을 요약하는 흐름도이다. 이러한 방법은, 예를 들어 도 12 에 도시되는 타입의 패터닝 디바이스(M)의 세트가 복잡한 반도체 디바이스를 생산하기 위하여 사용되는 디바이스 제조 방법의 일부를 형성한다. 이러한 흐름도는 본질적으로 하나의 층에 대한 처리를 도시하지만, 적합한 수정을 가해서 단계들이 반복되어 디바이스 구조물을 층별로 제작해나갈 것이라는 것이 이해된다.

단계 1300 에서, 타겟 구조물(800)을 포함하는 디바이스 패턴이 1 에 도시되는 타입의 리소그래피 장치를 사용하여 기판에 적용된다. (사실상, 본 명세서에서 언급된 작은 치수의 구조물에 대해서, EUV 리소그래피 장치 또는 다른 기법이 적용될 수도 있다. 차이는 이러한 검사 장치 및 방법에 본질적인 것이 아니다.) 단계 1302 에서, 타겟 구조물(800)을 포함하는 패턴이 레지스트에서 현상되고, CD 측정 이전에 다양한 추가적 처리 단계에 노출될 수도 있다. 측정될 구조는 사실상 소위 이중- 또는 삼중-패터닝에 의하여 생성된 것들이어서, 여러 리소그래피 패터닝 단계 및/또는 다른 처리 단계가 심지어 단일 디바이스층에 단일 세트의 라인을 생성하기 위해서도 요구되게 할 수도 있다.

단계 1304 에서, 기판은(예를 들어)도 8 의 검사 장치 내로 적재된다. 몇 가지 실시예들에서, 검사 장치는 리소그래피 장치와는 별개의 유닛일 것이고, 하나 이상의 리소 클러스터와 연관될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 라만 분광 장치가 리소그래피 장치 내에 통합되고, 예를 들어 선-노광 계측 페이즈(정렬)에서 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 단계 1304 에서의 적재는, 실효적으로는 다른 패터닝된 층을 적용하기 이전에 애플리케이션 내로 적재시키는 것이다. 이러한 장치를 사용한 검사는 모든 기판에서, 또는 샘플에서만 수행될 수도 있다. 다른 기판, 또는 동일한 기판의 다른 계층은 검사되지 않을 수도 있고, 또는 종래의 산란계 또는 다른 수단을 사용하여 검사될 수도 있다. 물론 동일한 기판도 본 명세서에서 설명되는 것 외에 다른 타입의 검사에 노출될 수도 있다.

단계 1306 에서, 이러한 장치는 타겟(800)의 위치를 결정하고 프로그래밍된 검사 레시피에 따라서 교정 영역(800a) 내의 하나 이상의 구조로부터 하나 이상의 라만 스펙트럼들을 획득한다. 다수의 스펙트럼들은 예를 들어, 동일하거나 상이한 여기 파장 및 동일한 또는 상이한 편광을 사용하여 획득될 수 있다. 단계 1308 에서 스펙트럼 또는 스펙트럼들 내의 특정 피크가 식별되고 그들의 피크 파장(주파수 또는 파수) 및 그들의 폭(FWHM)에 대하여 특성지어질 수도 있다. 관심 대상인 피크가 검사 레시피에서 특정될 수도 있다.

단계 1310 에서 이러한 장치는, 단계 1306 에서 사용되었던 것과 동일한 조건 또는 파장, 편광 등에서, 타겟 영역(800b)내의 하나 이상의 구조로부터 하나 이상의 라만 스펙트럼들을 획득한다. 단계 1312 에서, 처리 유닛(822)에 의하여 측정된 스펙트럼 또는 스펙트럼들 내의 피크는 식별되고 그들의 피크 파장 및 폭에 대하여 특성지어진다. 검사 레시피는 측정 및 특성결정을 위하여 선택된 스펙트럼들 및 피크가 교정 구조물에 대한 것과 동일하다는 것을 보장한다.

단계 1314 에서, 단계 1306 및 단계 1308 에서 획득된 스펙트럼들 내의 하나 이상의 피크의 측정된 특성들을 비교함으로써, 처리 유닛(822)은 영역(800b) 내의 타겟 구조물의 CD 또는 다른 치수 파라미터를 계산한다. 이것은 디바이스 구조물의 CD의 측정치로서 사용되도록 출력된다. 계산은 전체적으로 경험상 획득된 관련성에, 이론적 모델에, 또는 양자 모두의 조합에 기초할 수 있다. 이러한 방식으로, 이러한 방법을 활용하는 것은 내재하는 물리적 현상들의 완전하고 정확한 이해에 의존하지 않는다.

단계 1306 내지 단계 1314 가 기판에 걸쳐 위치된 상이한 타겟들에 대해서 반복되어 치수 특성이 기판에 걸쳐서 변동함에 따라 상기 치수 특성의 맵을 획득할 수 있다는 것은 말할 나위도 없다. 이를 수행함에 있어서, 분석 및 계산 단계(1308, 1312 및 1314)들 중 임의의 것 또는 전부가 획득 단계(1306, 1308)와 동시에 수행되거나, 또는 모든 데이터가 수집된 이후에만 수행되게 하는 것은 디자인 선택 사항의 문제이다.

단계 1316 에서, 선택적으로, 어떤 동작은 리소 클러스터 또는 리소그래피 장치의 검사 레시피에 또는 제어 프로그램에 정의된 특정 공차를 초과하는 CD 측정(또는 측정의 그룹)의 경우에 의하여 트리거링될 수도 있다. 동작의 범위는 어떤 임계가 초과되었느냐에 의존하여 착상될 수도 있다. 하나의 층 또는 디바이스 타입에 대한 임계는 다른 것에 대한 것과는 상이할 수도 있다. 측정된 CD가 기능성 공차 밖에 있는 경우의 하나의 동작은 기판을 재처리를 위하여, 또는 폐기하기 위하여 분류하는 것일 것이다. 비록 기판을 재처리 또는 폐기하는 것이 고비용이기는 하지만, 하나의 임계 층에서 이미 결함을 가지는 기판 상에 후속 층을 처리하는 리소 클러스터를 점유하는 것 역시 고비용이다. 측정된 CD가 기능성 오차 허용 내인 다른 타입의 동작은 CD 측정치 및/또는 제안된 정정을 프로세스 제어 시스템으로 공급함으로써, 리소그래피 프로세스의 파라미터가 후속 기판에 대한 CD를 개선시키도록 조절될 수 있게 하는 것이다.

어떤 특정 제품 층이 패터닝되고 있는지에 의존하여, 처리는 단계 1318 에서 끝나거나, 코팅, 노출, 에칭 및 기타 등등의 추가 단계를 위하여 단계 1320 으로 복귀한다. 프로세스가 끝나면, 기판은 테스팅, 절단(dicing) 및 패키징(packaging) 단계로 진행하여 완성된 반도체 제품을 제공한다.

비록 본문에서 IC의 제조에서 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 및 계측 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판-패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다.

비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시예를 사용하는 것에 대해 특히 참조하였으나, 이미 언급된 바와 같이 본 발명은 광 리소그래피로 한정되지 않는다. 예를 들어, 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다. 기판에 적용될 패턴은 마스크-유사 패터닝 디바이스 상에 물리적으로 존재해야 할 필요는 없다. 다른 공지된 대안은 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스를 제공하는 것 및/또는 소위 직접적 기록 방법을 사용하는 것이다. 그러므로 용어 "패터닝 디바이스" 는 적용될 패턴이 저장된 디지털 데이터에 의하여 정의되는 디바이스를 역시 망라하는 것으로 해석되어야 한다.

위의 도면의 리소그래피 장치는 UV 파장에서의 방사선을 사용하여 동작하도록 설계될 수도 있고, 원하는 경우에는 디자인은 당업자에 의하여 파장의 상이하거나 더 넓은 범위를 사용하도록 적응될 수 있다. 본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.

본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다. 특히, EUV 파장에 대하여 도 1 의 투영 시스템(PS)은 반사 요소의 형태일 수 있다.

비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 특히 측정 프로세스 및 교정 및 측정을 위한 결과의 처리의 제어에 관련하여, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광 디스크)의 형태를 취할 수 있다.

위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 것이 의도된다. 따라서, 본 발명의 사상 및 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 또 다른 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims

타겟 구조물을 검사하는 방법으로서,
(a) 제 1 파장을 가지는 방사선을 타겟 구조물에 디렉팅하는 단계;
(b) 타겟에 의하여 산란된 방사선을 수광하고, 상기 산란된 방사선의 스펙트럼 내에서 타겟 구조물에 의한 비탄성 산란에 기인하여 상기 제 1 파장과 상이한 파장을 가지는 하나 이상의 스펙트럼 성분을 구별하기 위하여 상기 산란된 방사선의 스펙트럼을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 스펙트럼 성분의 특성에 기초하여 상기 구조물의 치수 특성을 계산하는 단계로서, 상기 타겟 구조물로부터 획득된 상기 스펙트럼 성분의 특성을, 교정 영역 내의 둘 이상의 교정 구조물로부터 획득된 대응하는 스펙트럼 성분의 특성과 비교함으로써 상기 계산을 수행하는, 계산 단계를 포함하고, 상기 타겟 구조물과 교정 구조물은 적어도 하나의 치수에 있어서 상이한, 타겟 구조물 검사 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 디렉팅 단계 및 수광 단계는 별개의 대물 요소(objective element)를 통해서 수행되는, 타겟 구조물 검사 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 산란된 방사선의 적어도 일부는 방사선을 디렉팅하기 위한 조명 광학기의 측과 반대편인 상기 타겟 구조물의 측에서 수광되어, 순방향 산란 방사선을 수광하는, 타겟 구조물 검사 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 산란된 방사선의 다른 일부는 상기 조명 광학기의 측과 동일한 편인 상기 타겟 구조물의 측에서 수광되어, 순방향 및 역방향 산란 방사선을 수광하는, 타겟 구조물 검사 방법.
제 1 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟 구조물과 교정 구조물은 치수를 제외하고 모든 특성에서 동일한, 타겟 구조물 검사 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 교정 구조물은 타겟 구조물의 임계 치수보다 더 큰 임계 치수를 가지는, 타겟 구조물 검사 방법.
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제 1 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계산은 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 성분의 확장(broadening)에 적어도 부분적으로 기초하는, 타겟 구조물 검사 방법.
삭제
검사 장치로서,
제 1 파장을 가지는 방사선을 타겟 구조물에 디렉팅하기 위한 조명 광학기;
타겟에 의하여 산란되는 방사선을 수광하고 산란된 방사선의 스펙트럼을 형성하기 위한 검출 광학기;
상기 스펙트럼을 전기 신호로 변환하기 위한 검출기, 및
검출된 스펙트럼 내에서, 비탄성 산란에 기인하여 상기 제 1 파장과 상이한 파장을 가지는 하나 이상의 스펙트럼 성분의 특성에 기초하여, 상기 구조물의 치수 특성을 계산하기 위한 프로세서로서, 상기 타겟 구조물로부터 획득된 상기 스펙트럼 성분의 특성을, 교정 영역 내의 둘 이상의 교정 구조물로부터 획득된 대응하는 스펙트럼 성분의 특성과 비교함으로써 상기 계산을 수행하는, 프로세서를 포함하고, 상기 타겟 구조물과 교정 구조물은 적어도 하나의 치수에 있어서 상이한, 검사 장치.
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제 13 항에 있어서,
상기 조명 광학기 및 검출 광학기는 별개의 광학 요소를 포함하는, 검사 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 검출 광학기의 적어도 일부는 상기 조명 광학기의 측과 반대편인 상기 타겟 구조물의 측에서 수광되어, 순방향 산란 방사선을 수광하는, 검사 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 검출 광학기의 일부는 타겟 구조물의 양측 모두에 위치되어, 순방향 및 역방향 산란 방사선을 검출하는, 검사 장치.
제 13 항 및 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟 구조물과 교정 구조물은 치수를 제외하고 모든 특성에서 동일한, 검사 장치.
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제 13 항 및 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계산은 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 성분의 확장에 적어도 부분적으로 기초하는, 검사 장치.
리소그래피 프로세스를 수행하는 방법으로서,
디바이스 구조물 및 적어도 하나의 계측 타겟 구조물을 상기 리소그래피 프로세스에 의하여 기판에 형성하는 단계,
제 1 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 상기 계측 타겟 구조물의 치수 특성을 측정하는 단계; 및
상기 치수 특성의 측정된 값에 따라서 측정된 기판 및 추가적인 기판 중 하나 또는 양자 모두의 후속 처리를 제어하는 단계를 포함하는, 리소그래피 프로세스 수행 방법.
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디바이스의 제조 방법으로서,
제 23 항의 방법에 의하여 하나 이상의 디바이스 패턴을 기판에 적용하는 단계; 및
상기 기판을 처리하여 상기 디바이스 구조물을 기능 요소로서 포함하는 디바이스를 형성하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
제 1 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 사용되기 위한 기판으로서,
상기 기판에는 디바이스 구조물 및 계측 구조물이 제공되고,
상기 디바이스 구조물은 하나 이상의 파장의 여기 방사선의 비탄성 산란을 나타내는 재료를 포함하고, 상기 디바이스 구조물은, 상기 비탄성 산란의 상기 특성이 양자 구속(quantum confinement)에 의하여 실질적으로 영향을 받도록 하나 이상의 치수에 있어서 충분히 작은 구조물을 포함하며,
상기 계측 구조물은, 조성 및 치수에 있어서 상기 디바이스 구조물과 동일한 구조인 적어도 하나의 디바이스-유사 구조물 및 적어도 하나의 교정 구조물을 포함하고, 상기 교정 구조물은 적어도 하나의 치수를 제외하고 조성에 있어서 상기 디바이스 구조물과 동일한, 기판.
제 27 항에 있어서,
상기 교정 구조물은 임계 치수에 있어서 상기 디바이스-유사 구조물보다 더 큰, 기판.
리소그래피 프로세스에서 사용되는 패터닝 디바이스로서,
상기 패터닝 디바이스는, 기판에 적용되고 하나 이상의 다른 프로세스에 노출되는 경우 제 27 항에 따른 기판을 생성하는 패턴을 포함하는, 패터닝 디바이스.