KR102048396B1 - 계측 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

계측 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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장-피에르 아그네스 헨리쿠스 마리 배쎈
데르 란 한스 반
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

측정 필드를 규정하는 측정 방사선을 사용한 타겟의 측정에 후속하여 복수 개의 주기적 구조체를 포함하는 타겟으로부터 회절된 방사선의 측정된 값에 대한 정정을 결정하는 방법이 개시된다. 이러한 방법은 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성을 정정하는 역할을 한다. 이러한 방법은 주기적 구조체의 제 1 및 제 2 측정을 수행하는 단계; 및 상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정으로부터 정정을 결정하는 단계를 포함한다. 제 1 측정은 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 정상 측정 위치에 있는 상태로 수행된다. 제 2 측정은 주기적 구조체가 측정 필드에 대해 천이된 위치에 있는 상태로 수행되며, 상기 천이된 위치는 상기 타겟이 측정 필드에 대해 상기 정상 측정 위치에 있는 경우 상기 주기적 구조체 중 다른 주기적 구조체의 위치를 포함한다.

Description

계측 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015 년 6 월 18 일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 EP 출원 번호 제 15172709.6 의 우선권을 주장한다.
본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의한 디바이스의 제조에서 사용가능한 계측용 방법, 및 장치 및 리소그래피 기법을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다.
리소그래피 프로세스에서, 생성된 구조체를, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해서 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하기 위하여 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경, 및 디바이스에 있는 두 개의 층들의 정렬 정확도인 오버레이를 측정하는 전문 툴과 같이, 이러한 측정을 하기 위한 다양한 툴들이 알려져 있다. 최근, 다양한 형태의 산란계들이 리소그래피 분야에서 사용되도록 개발되어 왔다. 이러한 디바이스들은 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고 산란 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수인 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수인 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서의 편광 -을 측정하여 스펙트럼을 획득하고, 타겟의 관심 속성은 이러한 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다.
알려진 산란계의 예들은 US2006033921A1 호 및 US2010201963A1 호에 기술되는 타입의 각도-분해된 산란계를 포함한다. 이러한 산란계에 의하여 사용되는 타겟은, 예를 들어 40μm 바이 40μm인 상대적으로 큰 격자들이고, 측정 빔은 격자보다 더 작은 스폿(측정 필드)을 생성한다(즉, 격자는 언더필된다). 복원에 의해 피쳐 형상을 측정하는 것과 함께, 공개 특허 출원 제 US2006066855A1 에 기술된 것처럼, 이러한 장치를 사용하여 회절 기초 오버레이 또는 회절 기초 초점이 측정될 수 있다. 회절 차수들의 암시야 이미징을 사용하는 회절-기초 오버레이 및 회절 기초 초점 계측에 의하여, 더 소타겟에 대한 오버레이, 초점, 선량 및 다른 파라미터를 측정할 수 있다. 이러한 타겟은 측정 필드보다 더 작을 수 있고, 기판 상의 제품 구조체에 의하여 둘러싸일 수도 있다. 환경 제품 구조체로부터의 세기는 이미지-평면 내에서의 암시야 검출을 사용한 오버레이 타겟으로부터의 세기로부터 효율적으로 분리될 수 있다.
암시야 이미징 계측의 예는 특허 출원 제 US20100328655A1 및 제 US2011069292A1 에서 발견될 수 있는데, 이들은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다. 이러한 기술의 추가적인 개발예들은 특허 공개 번호 US20110027704A, US20110043791A, US2011102753A1, US20120044470A, US20120123581A, US20120242970A1, US20130258310A, US20130271740A 및 WO2013178422 에 설명되었다. 통상적으로 이러한 방법에서는 타겟의 속성으로서 비대칭을 측정하는 것이 필요하다. 타겟은 비대칭의 측정이 오버레이, 초점 또는 선량과 같은 다양한 성능 파라미터의 측정을 얻기 위해 사용될 수 있도록 설계될 수 있다. 타겟의 비대칭은 산란계를 사용한 회절 스펙트럼의 반대 부분들 사이의 세기에서의 차이를 검출함으로써 측정된다. 예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수의 세기가 비대칭의 측정을 얻기 위해 비교될 수 있다.
이러한 종래의 특허 출원 중 일부에서, 상이한 조명 모드 및/또는 상이한 이미지 검출 모드를 사용한 암시야 계측을 수행하여 타겟 내의 주기적 구조체(격자)로부터 +1차 및 -1차 회절 차수를 얻는 것이 제안된다. 반면에, 이러한 방법은 상이한 모드에서 사용되는 광로 내의 비대칭에 민감하며, 그 결과 타겟의 비대칭을 측정할 때에 오차가 생길 것이다. 따라서, 이러한 오차를 줄이기 위해서 정확한 교정 및 정정이 적용될 수 있지만, 일반적으로는 최적의 오버레이, 초점 또는 선량 측정 결과는 조명 및 검출의 동일한 조건에서 타겟이 두 번 측정된다면 얻어진다. 이를 위하여, 측정들 사이에 기판이 180 도 회전되어 -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 차례대로 얻는다. 그러므로 비대칭 측정의 이러한 모드는 웨이퍼 회전 모드라고 불릴 수 있다. 두 번의 측정들 모두에 대해 정확하게 동일한 광로를 사용하면 측정된 세기들 사이에 차이가 있는 것이 산란계의 속성이 아니라 타겟 속성에 기인한다는 것이 확실해진다.
웨이퍼 회전 모드에 대한 대체예로서, 웨이퍼를 회전시켜야 할 필요성을 없애는 상보적 애퍼쳐 모드가 있다. 상보적 애퍼쳐 모드에서, 두 반대 방향으로부터의 오프-축 조명이 -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 차례대로 얻기 위해 사용된다.
특히, 암시야 이미징 계측은 다수의 격자를 포함하는 타겟을 측정함으로써, 각각의 격자가 동일한 이미지 내에서 동시에 캡쳐되게 할 수 있다. 이러한 방법의 한 가지 문제점은 측정 필드 비-균질성의 문제이다. 이러한 측정 필드 비-균질성 때문에 측정 필드 위치 의존성을 가지는 이미지로부터의 측정된 세기 값이 생긴다.
상기 측정 필드 위치 의존성에 대한 정정 인자를 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 측정 필드를 규정하는 측정 방사선을 사용한 타겟의 측정에 후속하여 상기 타겟으로부터 회절된 방사선의 측정된 값에 대한 정정을 결정하는 방법으로서, 상기 정정은 상기 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성을 정정하는 것이고, 상기 타겟은 복수 개의 주기적 구조체들을 포함하며, 상기 방법은, 상기 주기적 구조체들 중 적어도 하나의 주기적 구조체의 제 1 측정 및 제 2 측정을 수행하는 단계; 및 상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정으로부터 정정을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 측정은 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 정상 측정 위치에 있는 상태로 수행되고, 상기 제 2 측정은 상기 주기적 구조체가 상기 측정 필드에 대해 천이된 위치에 있는 상태로 수행되며, 상기 천이된 위치는 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 상기 정상 측정 위치에 있는 경우 상기 주기적 구조체들 중 다른 주기적 구조체의 위치를 포함하는, 정정 결정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 프로그래밍가능한 처리 디바이스가 전술된 본 발명의 방법을 구현하게 하는 머신 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 머신 판독가능 명령은 예를 들어 비-일시적 스토리지 매체에 구현될 수 있다.
또한, 본 발명은 전술된 바와 같은, 본 발명에 따른 리소그래피 장치 및 검사 장치를 포함하는 리소그래피 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 리소그래피 프로세스를 사용하여 디바이스 패턴이 일련의 기판에 적용되는 디바이스를 제조하는 방법으로서, 제 1 양태의 방법을 사용하여 적어도 하나의 정정을 결정하는 단계, 상기 적어도 하나의 정정을 세기 측정에 적용하고, 정정된 세기 측정을 사용하여 리소그래피 프로세스 파라미터를 모니터링하는 단계, 및 상기 리소그래피 프로세스 파라미터에 따라서 추후의 기판에 대해 상기 리소그래피 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법을 제공한다.
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 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시에 의하여 설명될 것이다:
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 포함하는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시한다;
도 3 은 (a) 본 발명의 제 1 실시예에 따른 검사 장치의 개략도, (b) 제 1 배향에 있는 기판 및 타겟의 표현, (c) 제 2 배향에 있는 기판 및 타겟의 표현, (d) 기판이 제 1 배향에 있는 +1차 회절 차수의 캡쳐의 개략적인 예시, 및 (e) 기판이 제 2 배향에 있는 -1차 회절 차수의 캡쳐의 개략적인 예시를 포함한다;
도 4 는 (a) 공지된 형태의 타겟 및 기판 상의 측정 필드의 윤곽 및 (b)도 3 의 검사 장치에서 얻어진 타겟의 이미지를 도시한다;
도 5 는 측정 필드에 상대적으로 두 위치에서 측정되는 격자에 대한, x-축의 관심 파라미터(예를 들어, 초점, 선량 또는 오버레이)에 대한 y-축의 세기 또는 비대칭의 그래프이다;
도 6 은 (a) 정상 위치에 있는 타겟의 제 1 측정 및 (b) 내지 (e) 천이된 위치에 있는 각각의 격자의 제 2 측정을 예시한다;
도 7 은 (a) 및 (d) 정상 위치에 있는 타겟의 제 1 측정; 및 (b), (c), (e) 및 (f) 천이된 위치에 있는 각각의 격자의 제 2 측정을 예시한다; 그리고
도 8 은 본 발명의 일 실시예의 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1 은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 묘사한다. 이러한 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(illuminator)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 포지셔닝하도록 구성되는 제 1 포지셔너(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지대 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 각각 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 포지셔닝하도록 구성되는 제 2 포지셔너(PW)에 각각 연결되는 두 개의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 및 WTb); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절성 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다. 기준 프레임(RF)은 다양한 컴포넌트들을 연결하고, 패터닝 디바이스와 기판의 위치와 그들의 피쳐들의 위치를 설정하고 측정하기 위한 기준으로서의 역할을 한다.
조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 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.
패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 패터닝 디바이스 지지대는 여러 형태를 띨 수 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 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 페이즈 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 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.
도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 채용함). 또는, 장치는 반사형 타입(예를 들어 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 그러므로, "패터닝 디바이스"라는 용어는 이러한 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스에 의하여 구현될 패턴을 규정하는 정보를 디지털 형태로 저장하는 디바이스를 지칭하는 것으로도 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(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 광학계, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어가 임의로 사용되면 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 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 애퍼쳐(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다.
동작 시에, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사원(SO)으로부터 수광한다. 예를 들어, 방사원이 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 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.
예를 들어, 조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD), 집속기(IN), 및 콘덴서(CO)를 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 포지셔너(PW) 및 위치 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(WTa 또는 WTb)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 포지셔너(PM) 및 다른 위치 센서(도 1 에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA))를 정확하게 포지셔닝하기 위하여 사용될 수 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 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, 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다. 작은 정렬 마커들도 역시 다이에, 그리고 디바이스 피쳐들 사이에 포함될 수 있는데, 이러한 경우 마커는 가능한 한 작고 인접한 피쳐에 비하여 임의의 다른 이미징 또는 프로세스 조건을 요구하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템이 상세히 후술된다.
도시된 장치는 다양한 모드들에서 사용될 수 있다. 스캔 모드에서는, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)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. 당업계에 주지되는 다른 타입의 리소그래피 장치 및 동작 모드도 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려진다. 소위 무마스크 리소그래피에서, 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스는 정지되게 홀딩되지만 변화하는 패턴을 가지며, 및 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa, WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA) - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있고, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 그러면 리소그래피 장치의 쓰루풋이 크게 증가할 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 컨투어를 매핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 참조 프레임(RF)에 상대적인 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 다른 구성이 알려져 있으며, 도시된 듀얼-스테이지 구성 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블 및 측정 테이블이 제공되는 다른 리소그래피 장치가 알려져 있다. 이것은 예비 측정을 수행할 때에 서로 도킹되고, 기판 테이블이 노광을 겪는 동안에 언도킹된다.
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, 노광 초점 및 선량, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 리소셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는, 리소셀 내에서 처리된 기판(W)의 일부 또는 전부를 수납하는 계측 시스템(MET)을 더 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)으로 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분한 정도로 검사가 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 추후의 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 다른 처리를 수행하는 것을 회피할 수도 있다. 기판의 일부 타겟 영역에만 오류가 있는 경우, 양호한 것으로 간주되는 타겟 영역에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.
계측 시스템(MET) 내에서, 기판의 특성, 및 구체적으로 상이한 기판의 특성 또는 동일 기판의 상이한 층의 특성이 층에 따라 어떻게 변화하는지를 결정하기 위해 검사 장치가 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 특성을 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.
예시적인 소타겟 암시야 계측용 검사 장치
암시야 계측을 하도록 구성되는 검사 장치가 도 3 의 (a)에 도시된다. 타겟(T)이 있는 기판(W)이 도 3 의 (b) 및 (c)에서 상이한 배향으로 도시된다. 타겟(T)의 주기 구조체 또는 격자와 회절된 광선이 도 3 의 (d)와 (e)에서 더 상세히 예시된다. 암시야 측정 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서, 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다.
이러한 타입의 검사 장치에서, 방사원(11)에 의해 방출된 방사선은 조명 시스템(12)에 의해 컨디셔닝된다. 예를 들어, 조명 시스템(12)은 렌즈 시스템(12a)을 사용한 시준, 컬러 필터(12b), 편광자(12c) 및 애퍼쳐 디바이스(13)를 포함할 수 있다. 컨디셔닝된 방사선은 조명 경로(IP)를 따라가는데, 여기에서 방사선은 부분 반사면(15)(빔 분할기)에 의해 반사되고 현미경 대물 렌즈(16)를 통해 기판(W) 상의 스폿(측정 필드; S)에 집광된다. 계측 타겟(T)은 기판(W) 상에 형성될 수 있다. 렌즈(16)는 높은 개구수(NA), 바람직하게는 적어도 0.9 및 더 바람직하게는 적어도 0.95 의 개구수를 가진다. 원할 경우 1 이 넘는 개구수를 얻기 위해서 액침 유체가 사용될 수 있다.
방사선 빔이 부분 반사면(15)에 입사되면, 방사선 빔의 일부는 빔 분할기를 투과하여 기준 빔으로서 기준 경로(미도시)를 따라 간다. 기준 경로에 있는 방사선은 예를 들어 입사 방사선의 세기를 측정하도록 검출되어, 산란 스펙트럼(회절 스펙트럼)에서 측정된 세기 값들이 정규화되게 된다.
임의의 계측 타겟(T)에 의해 회절된 방사선을 포함하는, 기판에 의해 반사된 방사선은 렌즈(16)에 의해 수집되고, 부분 반사면(15)을 통과해서 검출기(19)로가는 수집 경로(CP)를 따라 간다. 검출기는 렌즈(16)의 초점 길이(F)에에 위치된 후면-투영된 퓨필 평면(P)에 위치될 수 있다. 실무에서, 퓨필 평면 자체는 접근가능하지 않을 수 있고, 그 대신에 보조 광학기(미도시)를 통해 소위 공액 퓨필 평면(P')에 위치된 검출기 상으로 재결상된다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼 또는 회절 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2차원 검출기인 것이 바람직하다. 퓨필 평면 또는 공액 퓨필 평면에서, 방사선의 반경 방향 위치는 집광된 스폿(S)의 평면 내의 방사선의 입사/출사각을 규정하고, 광축(O) 주위의 각 위치가 방사선의 아지무스 각도를 규정한다.
조명 시스템(12)의 다양한 컴포넌트들은 동일한 장치 내에서 상이한 계측 '레시피'를 구현하도록 조절가능할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터는 405 - 790 nm 또는 그보다 낮은, 예컨대 200 - 300 nm와 같은 범위의 상이한 관심 파장을 선택하기 위해 간섭 필터들의 세트에 의해 구현될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터의 세트를 포함하기보다는 튜닝가능할 수도 있다. 간섭 필터 대신 격자(grating)가 이용될 수 있다. 편광자(12c)는 측정 필드(S) 내에 상이한 편광 상태를 구현하기 위해서 회전되거나 교환가능할 수 있다. 애퍼쳐 디바이스(13)는 상세히 후술되는 바와 같이 상이한 조명 프로파일을 구현하도록 조절될 수 있다. 애퍼쳐 디바이스(13)는 대물 렌즈(16)의 퓨필 평면(P) 및 검출기(19)의 평면과 공액인 평면(P") 내에 위치된다. 이러한 방식으로, 애퍼쳐 디바이스에 의해 규정되는 조명 프로파일이 기판에 입사하는 광의 각도 분포를 규정하고, 방사선은 애퍼쳐 디바이스(13) 상의 상이한 위치를 통과한다.
제 2 빔 분할기(부분 반사면; 17)는 회절된 빔을 두 개의 측정 브랜치를 향해 분할한다. 전술된 바와 같이, 제 1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차와 1차 회절빔을 사용하여 제 1 검출기(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 렌즈(20, 22)를 포함하는 광학 시스템은 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 2차원 이미지 검출기(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 애퍼쳐 스톱(aperture stop; 21)이라고 불리는 애퍼쳐 판이 퓨필-평면에 대하여 켤레인 평면에 제공된다. 이러한 평면은 '중간 퓨필 평면'이라고 불릴 수 있다. 필드 스톱(21)은 0차 회절빔을 차단하여 검출기(23)에 형성된 타겟의 이미지가 -1 또는 +1 일차 빔에 의해서만 형성되게 하는 기능을 한다. 검출기(19 및 23)에 의하여 캡쳐된 이미지는 이미지 프로세서 및 제어기(PU)로 출력되고, 이들의 기능은 수행되는 특정 타입의 측정에 따라서 달라질 것이다. '이미지'라는 용어는 본 명세서에서 광의로 사용된다는 것에 주의한다. 이와 같이 격자 라인의 이미지는, -1 및 +1 차수 중 오직 하나만 존재할 경우에는 형성되지 않을 것이다.
계측 타겟(T)이 기판(W) 상에 제공되는 경우, 타겟은 1-D 주기적 구조체 또는 격자일 수도 있으며, 이 1-D 격자는 현상 후에 바(bar)가 고상의 레지스트 라인(solid resist line)으로 형성되도록 프린트된다. 타겟은 2-D 주기적 구조체 또는 격자일 수도 있으며, 이 2-D 격자는 현상 후에 바(bar)가 고상 레지스트 필러(solid resist pillar) 또는 레지스트 내의 비아(via)로 형성되도록 프린트된다. 바, 필러 또는 비아는 이와 달리 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이러한 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PS)에 있는 색수차에 민감하다. 조명 대칭성 및 이러한 수차의 존재는 프린트된 격자에서의 변동(variation)에서 명백하게 드러날 것이다. 이에 따라, 인쇄된 격자의 산란 데이터가 격자의 속성을 측정하기 위해 사용된다. 그러면 이러한 속성이 이제 동일한 프로세스를 사용하여 기판의 다른 곳에 형성된 기능성 제품 피쳐의 속성을 모니터링하기 위해 사용된다.
이러한 장치의 특정한 적용예에서, 프로세스는 제품 및/또는 타겟 패턴에 있는 피쳐의 비대칭을 측정함으로써 모니터링된다. 비대칭 측정의 특정 응용예는 오버레이의 측정을 위한 것인데, 이러한 경우 타겟은 서로 중첩된 주기적 피쳐들의 하나의 세트를 포함한다. 간단히 말하면, 타겟의 회절 스펙트럼 내의 회절 차수의 위치가 타겟의 주기성에 의해서만 결정되는 반면에, 회절 스펙트럼 내의 세기 레벨의 비대칭은 타겟을 이루는 개개의 피쳐들에 있는 비대칭을 표시한다. 비대칭 측정의 다른 응용예는 노광된 타겟으로부터 타겟의 노광 중의 초점 또는 선량에 대해 설정된 값을 측정하는 것이다.
제 1 브랜치에서, 회절 차수에 있는 이러한 비대칭은 검출기(19)에 의해 기록된 퓨필 이미지 내의 비대칭으로서 직접적으로 나타난다. 이러한 비대칭은 유닛(PU) 내에 있는 디지털 이미지 처리에 의해 측정되고, 오버레이, 초점 또는 선량(예를 들어)의 공지된 값에 대하여 교정될 수 있다. 그러나, 본 개시물의 경우, 최대 관심은, 후술되는 바와 같이 장치의 제 2 측정 브랜치를 사용하여(하지만 제 1 측정 브랜치를 사용한 퓨필 평면 측정에 적용가능하다는 것이 본 명세서에서 제외되는 것은 아님) 암시야 이미징 기법에 의해 소타겟 상의 비대칭을 측정하는 것이다.
전술된 바와 같이, 방사선이 기판에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서(켤레(conjugate) 퓨필 평면이라고 불리는 기판 평면의 공간적 스펙트럼을 제공하는 평면에서의 공간적 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이것은 대물 렌즈 퓨필 평면의 후면-투영된(back-projected) 이미지인 평면에서, 렌즈들(12 및 14) 사이에 적합한 형태의 애퍼쳐 디바이스(13)를 제공함으로써 수행될 수 있다. 예시된 예에서, 애퍼쳐 디바이스(13)를 변경하면 상이한 애퍼쳐, 그리고 따라서 상이한 조명 모드가 선택될 수 있다. 도시된 형태의 애퍼쳐(13N)는, 오직 설명의 편의를 위해서 '북쪽'이라고 지정되는 방향으로부터의 오프-축 조명을 규정한다. 제 2 조명 모드에서, 애퍼쳐(13S)는 유사하지만 '남쪽'이라고 명명되는 방향으로부터 오는 조명을 제공하기 위하여 사용된다. 다른 애퍼쳐를 사용하면 조명의 다른 모드들도 가능해진다. 퓨필 평면의 나머지는 어두운 것이 선호되는데, 이것은 원하는 조명 모드 외부의 임의의 불필요한 광이 원하는 측정 신호와 간섭을 일으킬 것이기 때문이다.
도 3 의 (b) 및 (c)에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 측정 필드(측정 스폿이라고도 불림)(S)는 타겟이 상이한 배향에 있는 상태로 타겟(T) 위에 배치될 수 있다. 이를 위해서, 기판 테이블이 측정 동작 중에 기판(W)을 홀딩하기 위해 제공될 수 있다. 기판 테이블은 형태상 도 1 의 리소그래피 장치(LA) 내의 기판 테이블(WTa, WTb)과 유사하거나 동일할 수 있다. 검사 장치가 리소그래피 장치와 통합되는 일 예에서, 이들은 동일한 기판 테이블일 수도 있다. 성긴 포지셔너 및 정밀 포지셔너가 측정 광학 시스템에 대해 기판을 정확하게 포지셔닝하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 관심 타겟의 위치를 얻고 대물 렌즈(16) 아래의 위치에 놓기 위해서, 다양한 센서 및 액츄에이터가 제공된다. 통상적으로, 기판(W) 전체의 상이한 위치에서 타겟에 많은 측정이 이루어질 것이다. 기판 지지체는 X 및 Y 방향으로 이동되어 상이한 타겟들을 얻을 수 있고, Z 방향으로 이동되어 타게 상에 광학 시스템의 원하는 집광을 얻을 수 있다. 기판 테이블은 Z 축 중심으로 회전할 수도 있다. 측정 필드(S)가 기판 상의 상이한 위치로 이동되고 있는 것처럼 동작을 이해하고 기술하는 것이 편리하다. 이러한 동작의 실제 구현형태에서, 기판이 이동하는 동안 광학 시스템은 실질적으로 정지된 상태를 유지하는 것이 보통은 더 편리하다. 기판 및 광학 시스템의 상대적인 위치가 정확하다면, 이론 상 이들 중 하나 또는 양자 모두가 실세계에서 이동하고 있는지 여부를 중요하지 않다.
도 3 의 (b)에서, 0도의 회전각 RZ(RZ=0)으로 규정될 수 있는 제 1 배향에서 측정 필드(S)로 이동되는 하나의 예시적인 타겟(T)을 볼 수 있다. 도 3 의 (c)에서, 180 도만큼 회전되어(RZ=π 라디안) 측정 필드(S)로 이동되는 동일한 타겟을 볼 수 있다. 본 명세서에서 측정 필드 및 타겟의 크기는 예시를 위해서 크게 과장된다는 것이 이해될 것이다. 실제 기판은 기판 상의 상이한 위치에서 오버레이 및 다른 파라미터를 측정하기 위한, 전체에 분포된 많은 타겟을 포함할 수 있다. 측정 필드(S)의 직경은 예를 들어 10 내지 50 μm 사이일 수 있는 반면에, 이러한 타입의 소타겟 계측에서 타겟(T)은 측정 필드 직경 안에 들어간다. 따라서, 타겟은 "오버필된다(overfilled)"라고 불린다.
도 3 의 (d) 및 (e)는 개략적으로, 타겟(T)의 주기적 구조체(격자)가 기판(W)이 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 수직인 상태로 측정 필드(S) 내에 배치되는 경우 발생되는 회절 스펙트럼을 더 상세히 보여준다. 도 3 의 (d)에서는 배향 RZ=0 가 사용되는 반면에, 도 3 의 (e)에서는 180 도 회전된 배향이 사용된다(RZ=π). 축(O)에서 벗어난 각도로부터 격자(T)에 충돌하는 조명(I)의 광선은 0차 광선(실선 0) 및 두 개의 1차 광선(일점쇄선 +1 및 이점쇄선 -1)이 발생되게 한다.
예시된 광선들 각각은 단지 오버필된 소타겟 격자가 있는 계측 타겟(T)을 포함하는 기판의 영역에 도달하는 많은 평행 광선 중 하나일 뿐이고, 측정 프로세스와 관련되지 않는 다른 피쳐를 포함할 수 있다는 것을 기억해야 한다. 플레이트(13)에 있는 애퍼쳐가 유한한 폭(광의 유용한 양을 허락하기에 필요한 폭)을 가지기 때문에, 입사 광선(I)은 사실상 각도의 일정한 범위를 점유할 것이고, 회절된 광선 0 및 +1/-1 은 어느 정도 확산될 것이다. 소타겟의 점확산 함수에 따라서, 각각의 차수 +1 및 -1 은 도시된 바와 같은 단일한 이상적인 광선이 아니라 각도의 일정 범위에 걸쳐 더 넓게 확산될 것이다. 대물 렌즈에 진입하는 1차 광선이 중앙 광축과 가깝게 정렬되도록 격자 피치 및 조명 각도가 설계되거나 조절될 수 있다는 점에 주의한다. 도 3 의 (a), (d) 및 (e)에 예시된 광선들은 다소 오프 축이어서 도면에서 더 쉽게 구별될 수 있게 도시된다.
기판(W) 상의 타겟에 의하여 회전된 것 중 적어도 0 및 +1 차 광선들은 대물 렌즈(16)에 의하여 수집되고 다시 빔 분할기(15)로 지향된다. 도 3 의 (a)를 참조하면, 제 1 및 제 2 조명 모드 모두가 북쪽(13N) 및 남쪽(13S)이라고 명명된 서로 반대인 애퍼쳐를 지정함으로써 예시된다. 입사 광선(I)이 광축의 북쪽으로부터 입사하는 경우, 즉 제 1 조명 모드가 애퍼쳐 플레이트(13N)를 사용하여 적용되면, 타겟의 배향이 제 1 배향(RZ=0)이라면 +1 이라고 명명된 +1 회절 광선이 대물 렌즈(16)에 입사한다. 이에 반해, 제 2 배향에서(RZ=π), -1 회절된 광선은 렌즈(16)에 진입하는 것들이다.
비대칭 A의 측정은 격자에 의해 회절된 방사선의 제 1 선택된 부분과 격자에 의해 회절된 방사선의 제 2 선택된 부분의 세기들로부터, 특히 +1 및 -1 회절 차수에 대해 검출된 방사선의 세기들로부터 계산될 수 있다. 다음 수학식에서:
Figure 112017131318458-pct00001
비대칭 측정은 +1 및 -1 차수에 대해 측정된 세기들 사이의 차이로서 계산된다. 각각의 세기 측정 I에 대하여, 아래첨자는 회절 차수 +1 차 또는 -1 차를 가리킨다(일차 대신에 그 외의 더 높은 차수가 사용될 수도 있다).
회절 스펙트럼의 어느 부분이 검출기(23) 상에 이미지를 형성하는 데에 사용되는지는 조명 애퍼쳐, 필드 스톱, 방사선 파장 및 측정 필드 내의 주기적 구조체(들)의 피치의 함수이다. 도 3 에 도시되는 애퍼쳐 플레이트(13) 및 필드 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예일 뿐이다. 타겟의 배향을 바꾸지 않고서 회절 스펙트럼의 어느 부분이 대물 렌즈(16)에 진입하는지를 변경하기 위한 다른 방법은, 예를 들어 애퍼쳐(13N)로부터 애퍼쳐(13S)로 변경함으로써 조명 모드를 바꾸는 것이다. 이러한 옵션은 후술되는 방법에서 사용될 수 있다. 다른 대안들은 애퍼쳐(13)를 변경하는 것 대신에 또는 그것에 추가하여 필드 스톱(21)을 바꾸는 것이다. 그 일부가 이제부터 예시되고 설명되는 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟의 온-축 조명이 사용되며, 실질적으로 회절된 광의 오직 하나의 1차 광만을 센서로 전달하기 위해 오프-축 애퍼쳐를 가지는 필드 스톱이 사용된다. 또 다른 실시예에서, 2차, 3차 및 더 고차인 빔(도 3 에는 미도시)이 1차 빔 대신에 또는 이에 추가하여 측정에 사용될 수 있다.
조명이 이러한 다른 타입의 측정에 대해 적응될 수 있게 하기 위해서, 애퍼쳐 플레이트(13)는 원하는 패턴이 나타나도록 회전하는 디스크 주위에 형성되는 다수 개의 애퍼쳐 패턴을 포함할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 플레이트들(13)의 세트가 동일한 효과를 얻도록 제공되고 스워핑될 수 있다. 변형가능 미러 어레이 또는 투과성 공간적 광 변조기와 같은 프로그래밍가능한 조명 디바이스도 역시 사용될 수 있다. 조명 모드를 조절하기 위한 다른 방법으로 미러 또는 프리즘을 이동시킬 수 있다.
이러한 예에서 이미징을 위하여 사용되는 광학 시스템이 필드 스톱(21)에 의하여 제한되는 넓은 입사 퓨필을 가지는 반면에, 다른 실시예들에서 또는 적용예에서 이미징 시스템 자체의 입사 퓨필 크기는 원하는 차수로 제한되기에 충분할 만큼 작을 수 있고, 따라서 필드 스톱으로서 역할을 할 수도 있다. 다른 애퍼쳐 플레이트들이 아래에 더 상세히 설명될 수 있는 도 3 의 (c) 및 (d)에 도시된다. 한동안, 애퍼쳐 플레이트(13N)가 사용한다고 단순하게 간주해도 충분했다.
도 4 의 (a)는 알려진 실무에 따라서 기판에 형성된 복합 타겟을 도시한다. 복합 타겟은 서로 근접하게 위치되어, 계측 장치의 조명 빔에 의하여 형성된 측정 필드(S) 내에 모두 존재하게 되고 실질적으로 조명되며 검출기(23) 상에 실질적으로 이미징되는 4 개의 격자(32 내지 35)를 포함한다. 오버레이 측정에만 관련되는 예에서, 격자(32 내지 35)는 기판(W)에 형성된 반도체 제품의 다른 층들에 패터닝되는 위에 놓인 격자들에 의하여 형성되는 복합 격자들이다. 격자(32 내지 35)는, 복합 격자의 다른 부분들이 형성되는 층들 사이의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위하여 상이하게 바이어스된다. 또한 이러한 예에서, 격자(32 및 34)는 X 방향에서 주기성 및 오버레이 바이어스를 가지는 반면에, 격자(33 및 35)는 Y 방향에서 배향 및 오버레이 바이어스를 가진다. 일 예에서, 격자(32 내지 35)는 각각 +d, -d, -d, +d의 바이어스를 가진다. 바이어스 +d는 격자들 중 하나가, 그들 모두가 공칭 위치에 정확하게 인쇄된다면 이러한 컴포넌트 중 하나가 다른 것에 대해서 거리 d 만큼 오프셋되도록 자신의 컴포넌트들을 정렬시킨다는 것을 의미한다. 바이어스 -d는, 오버레이 격자가 완벽하게 인쇄된다면 제 1 격자에 대해 반대 방향인 d의 오프셋이 존재하도록 배열되는 자신의 컴포넌트를 가진다는 것을 의미하며, 이러한 식이다. 4 개의 격자가 예시되지만, 다른 실시예는 원하는 정확도를 얻기 위해 더 큰 매트릭스를 요구할 수도 있다. 예를 들어, 9개의 복합 격자의 3 x 3 어레이는 바이어스 -4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d를 가질 수도 있다. 이러한 격자들의 개별 이미지는 검출기(23)에 의하여 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다.
도 4 의 (b)는 도 3 의 장치에 있는 도 4 의 타겟을 사용하고, 검출기(23)에 형성되고 검출기에 의하여 검출될 수 있는 이미지의 일 예를 보여준다. 퓨필 이미지 검출기(19)는 상이한 개별 격자(32 내지 35)들을 분해할 수 없는 반면에, 이미지 검출기(23)는 가능하다. 23 으로 명명되는 어두운 사각형은 검출기(23) 상의 이미지의 필드를 나타내고, 그 안에서 기판 상의 측정 필드(S)가 대응하는 원형 영역(S') 내로 이미징된다. 이러한 경우, 직사각형 영역(42 내지 45)은 소타겟 격자(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 격자들이 제품 영역에 위치된다면, 제품 피쳐도 역시 이러한 이미지에서 보여질 수 있을 수 있다. 이미지 프로세서 및 제어기(PU)는 이러한 이미지를 처리하여 격자(32 내지 35)의 별개의 이미지(42 내지 45)를 식별한다. 이것은, 이미지가 센서 프레임 내에서 특정한 위치에 매우 정밀하게 정렬될 필요가 없도록 패턴 매칭 기법에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로 정확한 정렬에 대한 필요성을 줄이면 측정 장치 전체의 쓰루풋을 크게 개선한다. 그러나, 이미징 프로세스가 측정 필드에 걸친 비-균일성에 노출된다면 위치가 변하면 측정 결과에 부정확성이 생길 수 있다. 광로에 있는 다양한 컴포넌트의 속성뿐만 아니라, 조명의 세기 및 검출의 민감도도 측정 필드에 걸쳐서 변할 수 있다.
격자들의 개별 이미지가 식별되면, 예를 들어 식별된 영역 내의 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써 그러한 개별 이미지의 세기가 측정될 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 다른 속성이, 예를 들어 수학식 1 을 사용하여 서로 비교될 수 있다. 이러한 결과는 리소그래피 프로세스의 다른 파라미터를 측정하도록 결합될 수 있다. 각각이 격자 타겟의 비대칭을 측정함으로써 측정될 수 있는 오버레이 성능, 초점 및/또는 선량이 이러한 파라미터의 중요한 예들이다.
상이한 타겟은 그들의 비대칭이 리소그래피 프로세스의 측정에 대한 관심 파라미터에 크게 의존하도록 설계될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 예의 경우, 타겟은 관심 파라미터로서 오버레이 또는 초점 및/또는 선량을 측정하도록 설계될 수 있다(예를 들자면). 이러한 타겟 근처에서의 오버레이(OV)의 측정은 두 개 이상의 격자가 가지는 상이한 바이어스 값의 지식을 사용하여 이러한 격자들에 대해서 측정되는 비대칭의 함수로서 계산될 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00002
다시 말해서, 미지의 오버레이(OV)는 바이어스된 격자 내의 상이한 바이어스에 대한 지식과 함께 이러한 격자의 비대칭의 측정을 사용하여 계산될 수 있다. 도 3 의 (a)의 예시적인 타겟이 X 및 Y 방향에 컴포넌트 격자가 있고 두 개의 바이어스 값 +d 및 -d를 가지는 복합 타겟이라는 것에 주의하면, 이러한 타겟에 의해 그러한 타겟 격자의 비대칭의 측정으로부터 X 및 Y 방향 양자 모두에서의 오버레이가 측정될 수 있게 된다는 것이 이해될 것이다. 일 예에서, 오버레이는 다음 수학식에 의해 계산된다:
Figure 112017131318458-pct00003
여기에서 d는 바이어스의 양이고 p는 격자 피치이다. 바이어스 및 피치는 예를 들어 나노미터(nm) 단위로 표현될 수 있다.
비대칭 측정이 적용되는 특정한 다른 적용예는, 초점 및/또는 선량 의존적 비대칭을 가지고 프린팅하는 격자로부터 초점 및/또는 선량을 측정하기 위한 것이다. 이러한 관점에서, 격자 구조체의 비대칭이 리소그래피 프로세스의 노광 단계 중에 초점 변화에 민감하게 되는 격자가 설계될 수 있다. 초점과 비대칭 사이의 관련성을 알면, 특히 그들의 민감도에 대한 상이한 바이어스 값을 가지는 격자를 사용함으로써, 이러한 타입의 격자 내의 비대칭을 관측함으로써 초점 측정이 유도될 수 있다. 이와 유사하게, 비대칭이 리소그래피 프로세스에서의 선량 변동에 민감한 격자가 고안될 수 있다. 이러한 격자를 사용하면, 기판에 걸쳐 있는 또는 기판들 사이의 선량 변동이 이미 설명된 타입의 비대칭의 측정에 기초하여 측정될 수 있다. 이러한 상이한 타입의 격자 모두는 동일한 기판 상에 제공되고 심지어 필요한 경우 동일한 복합 타겟 내에도 제공되어, 리소그래피 프로세스의 성능에 대한 포괄적인 정보를 제공할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 이미지-기초 회절 기초 측정 시스템을 사용하면 매우 콤팩트한 타겟이 제공될 수 있어서, 이러한 측정이 동일한 기판 상의 기능성 제품에 대해 이용가능한 공간에 부적절하게 영향을 주지 않게 한다.
도 3 의 기구를 사용하는 비대칭 측정의 개념은 예를 들어 위에 인용된 공개 특허 출원 제 US2006066855A1 에 기술된다. 간단히 말하면, 타겟의 회절 스펙트럼 내의 회절 차수의 위치가 타겟의 주기성에 의해서만 결정되는 반면에, 회절 스펙트럼 내의 세기 레벨의 비대칭은 타겟을 이루는 개개의 피쳐들에 있는 비대칭을 표시한다. 검출기(19)가 이미지 센서일 수 있는 도 3 의 기구에서, 회절 차수에 있는 이러한 비대칭은 검출기(19)에 의해 기록된 퓨필 이미지 내의 비대칭으로서 직접적으로 나타난다. 이러한 비대칭은 유닛(PU) 내에 있는 디지털 이미지 처리에 의해 측정될 수 있고, 초점이 결정될 수 있다.
이러한 측정의 원리는 잘 정립되어 있고, 본 명세서에서 더 설명될 필요가 없다. 그러나, 격자 중 하나 또는 양자 모두의 비대칭의 측정에 오차가 존재한다면, 그러한 비대칭의 오버레이 또는 초점 측정의 계산된 함수도 역시 오차를 가질 가능성이 있다.
언급된 바와 같이, 다수의 격자를 도 4 에 도시된 바와 같이 동시에 측정하는 것의 문제점은 측정 필드(또는 측정 스폿) 비-균질성의 문제이다. 회절 기초 오버레이, 초점 또는 선량 계측을 위한 현존하는 시스템은 측정 필드 비-균질성의 문제를 겪는 것으로 알려져 있고, 즉 측정된(오버레이/초점) 값이 측정 필드, 즉 타겟을 측정할 때에 측정 방사선에 의해 규정되는 필드 내에서의 격자의 위치(흔히 측정 스폿이라고 불림)에 의해 영향받게 된다. 그러면 측정 정확도 및 성능에 부정적인 영향이 미친다.
격자의 각각의 측정은 통상적으로 세기 측정이다. 세기 측정은 격자에 의해 회절되는 방사선의 단일 회절 차수(예를 들어, +1 또는 -1 차수)의 세기에 대한 것일 수 있다. 측정 필드 비-균질성의 영향으로 측정 필드 내에서의 상이한 위치에 수행되는 세기 측정 사이에 오프셋이 생긴다는 것을 볼 수 있다. 이것은 도 5 의 그래프에 의해 예시된다. 이러한 그래프는 x-축의 관심 파라미터(예를 들어, 초점, 선량 또는 오버레이)의 세기에 대한 y-축의 회절 차수 또는 비대칭의 측정된 세기(상보적인 비-제로 회절 차수들의 세기 차이)를 보여준다. 두 개의 곡선이 표시되는데, 제 1 곡선(500)은 측정 필드 내의 제 1 측정 위치에 있는 예시적인 격자에 대한 관련성을 예시하고 제 2 곡선(510)은 측정 필드 내의 제 2 측정 위치에 있는 동일한 격자에 대한 관련성을 예시한다. 알 수 있는 바와 같이, 관련성(500) 및 관련성(510)은 본질적으로 유사하지만 오프셋 δ만큼 분리된다. 이러한 오프셋을 교정하고 정정하는 것이 제안된다.
일 실시예에 따르면 제안된 방법은 교정 단계 및 정정 단계를 포함한다. 교정 단계는 오프셋 δ에 기초하여 정정을 결정하고 정정 단계는 이러한 정정을 후속하는 세기 측정에 적용한다.
일 실시예에서, 교정 단계는 적어도 각각의 격자의 제 1 측정 및 제 2 측정을 수행하여 제 1 측정 값 Ire 및 제 2 측정 값 Ishift를 각각 얻는 것을 포함한다. 제 1 측정은 격자를 그 정상 위치에서 측정하는 것을 포함할 수 있다. 정상 위치는 타겟이 통상적으로 측정되는 동안의 격자의 위치일 수 있다. 이러한 정상 위치는 그 격자가 포함되는 타겟이 측정 필드 내에서 실질적으로 중앙에 위치되는 위치일 수 있다. 그러므로 각각의 격자에 대한 이러한 정상 위치는 도 4 의 (a)에 도시된 바와 같이 측정 필드에 대한 각각의 격자의 위치일 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 제 1 측정은 타겟 내에 포함된 모든 격자에 대해서 동시에 수행될 수 있다.
각각의 격자의 제 2 측정이 각각의 격자에 대해서 수행되고, 이러한 격자는 타겟의 다르지만 유사하게 배향된 격자의 "정상" 위치에서 측정된다. 일 실시예에서, 타겟은 대응하는 격자의 쌍을 포함한다. 일 예로서는, 타겟이 오버레이 타겟인 경우, 대응하는 격자의 쌍은 동일한 배향 및 상이한 바이어스(예를 들어, 동등한 크기와 반대 방향을 가지는 바이어스인 상보적 바이어스)를 가지는 두 개의 격자를 포함할 수 있다. 그 대신에 격자는 정상 또는 미러링된 피쳐 또는 상이한 타겟 치수를 가질 수 있다. 구체적인 예에서, 타겟은 대응하는 격자의 두 개의 쌍 내에 배치된 4 개의 격자를 포함할 수 있다. 대응하는 격자의 두 개의 쌍은 제 1 배향을 가지는 격자의 제 1 쌍 및 제 2 배향을 가지는 격자의 제 2 쌍을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 배향은 90°만큼 다를 수 있고(예를 들어, x-배향된 격자 또는 수평 격자의 쌍과 y-배향된 격자 또는 수직 격자의 쌍) 또는 180°만큼(예를 들어 정상 격자의 쌍 및 미러 격자의 쌍) 다를 수 있다.
초점 및/또는 선량 격자의 경우, 대응하는 격자는 유사한 격자 피쳐 치수를 가지는 것들일 수 있어서, 타겟은 제 1 세트의 격자 피쳐 치수를 가지는 격자의 제 1 쌍 및 제 2 세트의 격자 피쳐 치수를 가지는 격자의 제 2 쌍을 포함할 수 있게 된다. 격자 구조체의 단일 피쳐는 라인의 일측으로부터 수직으로 연장되는 고해상도 하부구조체가 있는 라인을 포함할 수 있다. 베이스 피치 위에 있는 고해상도 하부구조체는 각각의 격자 피쳐에 대한 비대칭 레지스트 프로파일을 생성하는데, 비대칭의 정도는 초점/선량에 따라 달라진다. 선폭, 고해상도 하부구조체 길이 및/또는 고해상도 하부구조체 폭과 같은 격자 피쳐 치수를 변하게 하면 상이한 프린팅 속성, 및 그러므로 상이한 초점 및/또는 선량 응답이 제공된다.
대응하는 격자의 각각의 쌍은 정상 피쳐를 가지는 하나의 격자 및 미러 피쳐를 가지는 제 2 격자를 포함할 수 있다. 미러 피쳐는 정상 피쳐에 상대적으로 측방향으로 반전되는 격자 피쳐를 포함할 수 있다. 이것은, 제 2 격자가 제 1 격자에 대해서 180° 배향된 제 1 격자와 실질적으로 유사하도록 이루어질 수 있다. 정상 및 미러 격자는 특정 수차(예를 들어, 코마(coma))에 유사하게 반응하지만 반대인 초점 의존적 비대칭 민감도를 가진다. 그러므로, 차이 신호는 초점에는 민감하지만 코마에는 민감하지 않을 것이다.
그러므로, 일반적으로, 대응하는 격자의 쌍을 사용하는 개념은: 배향, 임의의 하나 이상의 격자 피쳐 치수, 마스터 및 슬레이브 격자의 쌍, 오프셋 바이어스, 듀티 사이클, 피치, 마크/공간 비율을 포함하는(비제한 적으로) 격자의 임의의 하나 이상의 피쳐의 관점에서 대응하는 격자들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 개시되는 개념은 5 개 이상 또는 3 개 이하의 격자를 포함하는 타겟에서 같이 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 타겟은 격자의 단일(대응하는) 쌍을 포함할 수 있다. 다른 예를 사용하면, 이전에 언급되고 9개의 복합 격자(예를 들어, 바이어스 -4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d를 가짐)의 3 x 3 어레이를 가지는 타겟은 본 명세서에서 설명되는 개념에 따라서 측정될 수 있다. 이러한 예에서, 정정 인자는 대응하는 쌍마다(예를 들어 바이어스 쌍인(+4d, -4d); (+3d, -3d);... 등마다) 발견될 것이다. 그 다음에, 이러한 정정의 기하학적 평균이 후술되는 바와 같이 결정될 수 있다(수학식 14 또는 수학식 15 참조). 이러한 어레이의 중앙 격자(이러한 특정한 예에서는 바이어스가 없음)에 대해서는, 이것이 정상 측정 시에 측정 필드의 중앙에서 측정될 것이기 때문에 정정이 발견될 필요가 없다.
구체적인 실시예에서, 대응하는 쌍의 각각의 격자가 다른 것에 반대로 2x2 어레이 내에 대각선으로 배치될 수 있다. 다른 유사하게 배향된 격자의 정상 위치는, 타겟이 그 통상적인 측정 위치에 있는 경우의 대응하는 쌍의 다른 격자의 위치, 예를 들어 격자가 포함되는 타겟이 측정 필드 내에서 실질적으로 중앙에 위치되는 경우의 격자의 위치일 수 있다.
이러한 방식으로, 세기 측정 값 Iref, Ishift의 쌍이 각각의 격자에 대해서 획득된다: Iref는 측정 필드에 대해 그 정상 위치에 있는 각각의 격자의 제 1 측정 값이고 Ishift는 측정 필드에 대해 천이된 위치에 있는 각각의 격자의 제 2 측정 값이다. 각각의 경우에 천이된 위치는 타겟 내에 포함되는 대응하고 유사하게 배향되는 격자의 정상 위치이다.
도 6 은 이러한 측정의 각각을 예시한다. 도 6 의 (a)에서, 타겟(600)은 자신의 정상 위치에서, 예를 들어 측정 필드(610) 내의 중앙에서 측정된다. 이러한 방식으로, 컴포넌트 격자 H1, H2, V1, V2 각각이 그들의 정상 위치에 잇는 상태로 각각의 컴포넌트 격자 H1, H2, V1, V2에 대한 세기 측정 값 IrefH1, IrefH2, IrefV1, IrefV2가 얻어진다. 세기 측정은 동시에 이루어질 수 있다. 격자에 대한 접두사 H 및 V는 그들의 배향을 나타낸다는 것에 주의한다(H는 수평 또는 x-배향에 대한 것이고 V는 수직 또는 y-배향에 대한 것임). 도시된 특정한 구성은 순전히 예시적인 것이고 본 명세서에서 설명되는 모든 대안을 포함하여 다른 구성과 격자 순서가 가능하다.
도 6 의 (b)에서, 타겟(600)이 그 정상 위치에 있을 경우(도 6 의 (a)에 도시된 바와 같이) 격자 V2에 의해 점유되는 측정 필드(610) 내의 위치에 격자 V1이 있도록 타겟(600)이 측정 필드(610) 내에서 이동된다. 도 6 의 (b) 내지 도 6 의 (e)가 명확화를 위하여 정상 타겟 위치(620)를 보여준다(점선)는 점에 주의한다. 타겟(600)이 측정 필드(610)에 대해 이러한 위치에 있는 상태로, 격자 V1에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftV1을 얻는다.
도 6 의 (c)에서, 타겟(600)이 그 정상 위치에 있을 경우 격자 H2에 의해 점유되는 측정 필드(610) 내의 위치에 격자 H1이 있도록 타겟(600)이 측정 필드(610) 내에서 이동된다. 타겟(600)이 측정 필드(610)에 대해 이러한 위치에 있는 상태로, 격자 H1에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftH1을 얻는다.
도 6 의 (d)에서, 타겟(600)이 그 정상 위치에 있을 경우 격자 V1에 의해 점유되는 측정 필드(610) 내의 위치에 격자 V2가 있도록 타겟(600)이 측정 필드(610) 내에서 이동된다. 타겟(600)이 측정 필드(610)에 대해 이러한 위치에 있는 상태로, 격자 V2에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftV2를 얻는다.
도 6 의 (e)에서, 타겟(600)이 그 정상 위치에 있을 경우 격자 H1에 의해 점유되는 측정 필드(610) 내의 위치에 격자 H2가 있도록 타겟(600)이 측정 필드(610) 내에서 이동된다. 타겟(600)이 측정 필드(610)에 대해 이러한 위치에 있는 상태로, 격자 H2에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftH2를 얻는다.
도 7 은 대응하는 격자 H1 및 H2 또는 V1 및 V2가 나란히(x-방향에서 인접하게) 배치되는 경우의 타겟에 대한 대안적인 교정 스테이지를 보여준다. 도 7 의 (a)에서, 타겟(700)은 자신의 정상 위치에서, 예를 들어 측정 필드(710) 내의 중앙에서 측정된다. 이러한 방식으로, 컴포넌트 격자 H1, H2, V1, V2 각각이 그들의 정상 위치에 잇는 상태로 각각의 컴포넌트 격자 H1, H2, V1, V2에 대한 세기 측정 값 IrefH1, IrefH2, IrefV1, IrefV2가 얻어진다. 세기 측정은 동시에 이루어질 수 있다. 그러므로 이러한 단계는 도 6 의 (a)에 예시된 것과 본질적으로 동일하고 타겟 레이아웃에 있어서만 다르다.
도 7 의 (b)에서, 타겟(700)이 그 정상 위치에 있을 경우 격자 V1에 의해 점유되는 측정 필드(710) 내의 위치에 격자 V2가 있고 타겟(700)이 그 정상 위치에 있을 경우 격자 H1에 의해 점유되는 측정 필드(710) 내의 위치에 격자 H2가 있도록, 타겟(700)이 측정 필드(710) 내에서 이동된다. 도 7 의 (b) 및 도 7 의 (c)가 명확화를 위하여 정상 타겟 위치(720)를 보여준다(점선)는 점에 주의한다. 타겟(700)이 측정 필드(710)에 대해 이러한 위치에 있는 상태로, 격자 V2에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftV2를 얻고 격자 H2에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftH2를 얻는다.
도 7 의 (b)에서, 타겟(700)이 그 정상 위치에 있을 경우 격자 V2에 의해 점유되는 측정 필드(710) 내의 위치에 격자 V1이 있고 타겟(700)이 그 정상 위치에 있을 경우 격자 H2에 의해 점유되는 측정 필드(710) 내의 위치에 격자 H1이 있도록, 타겟(700)이 측정 필드(710) 내에서 이동된다. 타겟(700)이 측정 필드(710)에 대해 이러한 위치에 있는 상태로, 격자 V1에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftV1을 얻고 격자 H1에 대한 세기 측정이 수행되어 세기 측정 값 IshiftH1을 얻는다.
이러한 방식으로, 설명된 제 1 교정 실시예와 비교할 때 교정 시간이 본질적으로 절반이 된다. 타겟은 측정 필드에 대해 두 개의 천이된 위치에 있는 상태로 측정되기만 하면 되고, 두 개의 동시 측정이 각각의 천이된 위치에 대해 이루어진다.
도 7 의 (d) 내지 (f)는 유사하지만 대응하는 격자가 y-방향에서 서로 인접하게 배치되는 구성을 보여준다. 도 7 의 (d)는 도 7 의 (a)에 예시된 것과 본질적으로 동일한 단계를 예시하는데, 이것은 타겟 레이아웃에 있어서만 다르다. 이와 유사하게, 도 7 의 (e)는 천이가 좌측으로 이루어지는 대신에(도시된 시점으로부터) 하향으로 이루어지는 것을 제외하고는 도 7 의 (b)에 예시된 것과 본질적으로 동일한 단계를 예시하고, 도 7 의 (f)는 천이가 우측으로 이루어지는 대신에 상향으로 이루어지는 것을 제외하고는 도 7 의 (c)에 예시된 것과 본질적으로 동일한 단계를 예시한다.
타겟이 측정 오버레이를 위한 오버레이 타겟인 경우, 격자 H1은 제 1 바이어스(예를 들어, 양의 바이어스 +d)를 가진 수평으로 배향된 격자일 수 있고, 격자 H2는 제 2 바이어스(예를 들어, 음의 바이어스 -d)를 가진 수평으로 배향된 격자일 수 있으며, 격자 V1은 제 1 바이어스를 가진 수직으로 배향된 격자일 수 있고, 격자 V2는 제 2 바이어스를 가진 수직으로 배향된 격자일 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 격자는 그 정상 위치와 상이한 바이어스를 가지는 유사하게 배향된 격자의 정상 위치에서 측정된다.
타겟이 초점 및/또는 선량 설정을 측정하기 위한 초점 타겟인 경우, 격자 H1은 격자 피쳐 치수 및 정상 피쳐의 제 1 세트를 가지는 격자일 수 있고, 격자 H2는 격자 피쳐 치수 및 미러 피쳐의 제 1 세트를 가지는 격자일 수 있으며, 격자 V1은 격자 피쳐 치수 및 정상 피쳐의 제 2 세트를 가지는 격자일 수 있고, 격자 V2는 격자 피쳐 치수 및 미러 피쳐의 제 2 세트를 가지는 격자일 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 격자는 그 정상 위치와 반대 피쳐 방향과 유사한 격자 피쳐 치수를 가지는 격자의 정상 위치에서 측정된다. 다른 구성들도 가능하다.
각각의 경우에, 교정 스테이지는 세기 측정 값 Iref, Ishift의 각각의 쌍으로부터 정정, 예를 들어 정정 인자 또는 정정 오프셋을 결정함으로써 완료된다. 그러면, 이러한 정정이 정정 스테이지에서 사용되어 측정 필드에 대해 그들의 정상 위치에 있는 격자의 측정된 값을 정정한다.
구체적인 실시예에서, 교정 스테이지는 격자 측정에 적용될 오프셋에 대한 값을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 접근법은 초점/선량 타겟에 특히 적합하지만 이들로 제한되는 것은 아니다. 그러므로 후술되는 분석은 정상 피쳐(n 격자) 및 미러링된 피쳐(m 격자)를 가지는 초점/선량 격자와 관련하여 설명된다. 참고로 도 6 을 사용하면, 정상 격자는 H1 및 V1으로 명명되는 것들이고 미러 격자는 H2 및 V2로 명명되는 것들이다.
n 및 m 격자의 측정 필드 프로파일이 매우 유사하다는 것이 드러날 수 있다. 이제, 측정 필드 프로파일 때문에, 정상 위치에 있는 격자 H1이 오프셋의 세기 α를 가지고 천이된 위치에서는 오프셋 β를 가진다고 가정한다. 측정이 WR 모드에서 이루어지는 경우, 격자 H1의 측정된 비대칭 AH1 및 격자 H2의 측정된 비대칭 AH2가 다음 수학식에 의해 정상 측정에서 얻어진다:
Figure 112017131318458-pct00004
Figure 112017131318458-pct00005
여기에서 IH1,WR0는 웨이퍼 배향이 0°인 격자 H1의 세기 측정이고, IH1,WR180은 웨이퍼 배향이 180°인 격자 H1의 세기 측정이며, IH2,WR0는 웨이퍼 배향이 0°인 격자 H2 의 세기 측정이고 IH2,WR180은 웨이퍼 배향이 180°인 격자 H2 의 세기 측정이다. 정상 격자와 미러링된 격자에 대한 오프셋은 유사하다고 가정된다.
리소그래피 장치로부터의 수차 효과(aberration effect)를 감소시키기 위해서, n 및 m 타겟의 비대칭이 평균화된다:
Figure 112017131318458-pct00006
Figure 112017131318458-pct00007
Figure 112017131318458-pct00008
그렇지 않을 경우 H1 및 H2 격자로부터의 세기 측정들이 격자 피쳐의 티쓰(teeth)의 배향 때문에 상쇄될 것이기 때문에 이러한 결과들이 감산되어야 한다는 것에 주의해야 한다. 수학식 5 로부터, 측정 필드 의존적 효과들이 이러한 측정에서는 상쇄되지 않는다는 것이 분명해진다.
이제, 교정 측정이 포함되는 상황을 고려한다:
Figure 112017131318458-pct00009
Figure 112017131318458-pct00010
Figure 112017131318458-pct00011
Figure 112017131318458-pct00012
Figure 112017131318458-pct00013
Figure 112017131318458-pct00014
여기에서 아래첨자 n은 정상 측정으로부터의 세기에 관련되고 아래첨자 s는 천이된 측정으로부터의 세기에 관련된다.
수학식 6 으로부터, 두 개의 비대칭 신호 AH1 및 AH2가 평균화되면 오프셋 α,β가 상쇄된다는 것이 분명해진다. 이것은, 웨이퍼 회전 전후의 오프셋들이 유사하다고 가정하는데, 이것은 타당한 가정이다. 결과적으로, 천이된 측정이 정상 측정에 이어서 수행된다면 측정 필드 비-균질성의 효과가 제거될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 이러한 추가적인 측정 때문에, 각각의 측정에 대해 수행된다면 수락불가능한 측정 쓰루풋 시간이 생기게 될 것이다. 결과적으로, 천이된 측정은 교정 스테이지에서는 덜 빈번하게 수행된다(교정의 빈도는 사용자의 재량에 달려 있음). 이러한 실시예에서, 교정 스테이지는 정상 위치에서 측정된 세기와 평균 세기 사이의 오프셋을 결정하는 것을 포함한다. 그러면, 정정 스테이지는 이러한 교정된 오프셋으로 정상 측정을 후속해서 정정하는 것을 포함한다. 이러한 교정은 선택적으로 격자마다 수행될 수 있다; 그리고 애퍼쳐마다 및/또는 웨이퍼 배향마다 수행될 수도 있다. 이러한 실시예에서 교정은 다음과 같다:
Figure 112017131318458-pct00015
Figure 112017131318458-pct00016
Figure 112017131318458-pct00017
Figure 112017131318458-pct00018
Figure 112017131318458-pct00019
Figure 112017131318458-pct00020
여기에서 아래첨자 av는 평균 세기를 나타낸다.
+1차 및 -1차 세기는 교정 이후에도 측정 필드 비-균질성에 의해 여전히 영향받는다는 것에 주의해야 한다. 그러나, 비대칭 측정이 두 개의 세기들 사이의 차이를 포함하기 때문에, 오프셋 항 α,β는 비대칭 측정에서 상쇄된다. 그러므로 이러한 실시예에서 교정 스테이지는 정상 측정과 평균 측정 사이의 오프셋 Δ를 결정하는 것을 포함한다:
Figure 112017131318458-pct00021
Figure 112017131318458-pct00022
그러므로, 이러한 오프셋은 교정 스테이지에서 얻어진 정상 및 천이된 측정으로부터 다음 수학식을 사용하여 결정될 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00023
이론 상, 정정은 격자 및/또는 측정 디바이스의 다양한 파라미터의 함수로서 결정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 파라미터는: 격자 타입(예를 들어, 바이어스 또는 격자 피쳐 치수), 웨이퍼 회전각(예를 들어, 180° 떨어진 두 개의 각도) 및 애퍼쳐(예를 들어, 도 3 의 (a)에서 13N으로 명명되거나 13S로 명명된 애퍼쳐) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이것은, 상이한 세트의 조건(격자 타입, 웨이퍼 회전각 및 애퍼쳐 프로파일) 하에서 교정(정상 측정 및 천이된 측정)을 수행하는 것 및 각각의 경우에 그러한 조건에 특유한 정정(여기에서는 정정 오프셋이지만 이러한 개념은 본 명세서에서 개시된 다른 정정 방법들에도 적용가능함)을 결정하는 것을 포함한다. 일 실시예(좀 더 상세하게 후술되는 실시예)에서, 이러한 정정의 일부 또는 전부가 평균화되어 노이즈를 감소시키거나 특정한 파라미터에 대한 평균 정정(예를 들어 상이한 격자 타입에 대한 평균 정정)을 찾을 수 있다(예를 들어).
그러면, 정정 스테이지 내의 개개의 측정을 정정하기 위해 정정 오프셋 Δ가 사용될 수 있다. 이것은 정정 오프셋을 측정된 신호(예를 들어, 세기) 값에 적용함으로써 수행될 수 있다. 오프셋을 적용하는 것은, 정정 오프셋을 적합하게 가산하거나 측정된 신호로부터 감산하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 수학식 8 에 기초하면, 정정된 세기 값
Figure 112017131318458-pct00024
은 다음 수학식으로부터 얻을 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00025
여기에서 I는 격자가 정상 위치에 있을 때(타겟이 측정 필드의 중앙에 있어서 모든 격자가 동시에 측정될 수 있음)의 측정된 세기 값이다.
일 실시예에서, 상이한 조건에 대해서 다수의 정정이 결정되는 경우, 결정된 정정 중 측정된 세기 값을 얻는 데에 사용된 조건(예를 들어, 조명 조건)에 대해서 적합한 정정이 선택되어야 한다. 이러한 실시예에서, 정정 단계에서 사용된 정정은 정정되고 있는 측정된 세기 값을 얻기 위해 사용된 것과 같은 조건 하에서 얻어진 정상 및 천이된 측정으로부터 결정된 것일 것이다.
특히 오버레이 타겟에 적합하지만 이것으로 제한되는 것은 아닌 다른 특정 실시예에서, 정정 오프셋 대신에, 정정은 정정 인자(CF)를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 정정 인자는 어떤 격자에 대응하는 세기 측정 값 Iref, Ishift의 각각의 쌍을 사용하여 계산될 수 있다. 이러한 실시예에서, 격자에 대한 정정 인자(CF)는 다음에 의해 계산될 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00026
그러므로, 정정 인자(CF)를 적용하면 측정된 세기 값을 정정함으로써 정정된 세기 값이 실질적으로 격자가 정상 위치와 천이된 위치 사이의 중앙에 있었다면 측정되었을 것이 되게 한다; 대응하는 타겟이 대각선으로 반대에 있는 경우, 이것은 측정 필드 내에서 중앙에 위치된다는 것을 의미할 것이다.
타겟 위치 x0를 결정하는 것이 가능한 경우, 예를 들어 패턴 인식 기법을 사용하는 것이 가능한 경우, 정정 인자는 높은 정도의 정확도로 결정될 수 있다. 비-제로 위치 xo는 타겟이 측정 필드에 대해서 이상적으로 중앙에 위치되지 않는다는 것을 의미할 것이다. 이러한 경우에, 정정 인자(CF)는 다음에 의해서 계산될 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00027
여기에서 Δx는 기준 위치와 천이된 위치 사이의 거리이다.
정정 인자를 결정하기 위한 교정 스테이지에 후속하여, 그러면 정정 스테이지 내의 개개의 측정을 정정하기 위해서 정정 인자가 사용될 수 있다. 이것은 정정 인자를 측정된 신호(예를 들어, 세기) 값으로 승산함으로써 수행될 수 있다. 특히, 정정된 세기 값
Figure 112017131318458-pct00028
은 다음 수학식을 사용하여 얻을 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00029
여기에서 I는 격자가 정상 위치에 있을 때(타겟이 측정 필드의 중앙에 있어서 모든 격자가 동시에 측정될 수 있음)의 측정된 세기 값이다. 정정 인자(CF)는 후술되는 평균화된 정정 인자
Figure 112017131318458-pct00030
중 임의의 것일 수 있다. 측정된 세기 값 I를 얻기 위해 사용된 조건(예를 들어, 조명 조건)에 대해서 적합한 정정 인자가 선택되어야 한다.
정정 오프셋의 경우와 유사하게, 정정 인자(CF)는 이론 상 격자 및/또는 측정 디바이스의 다양한 파라미터의 함수로서 결정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 파라미터는: 격자 타입(예를 들어, 바이어스 또는 격자 피쳐 치수), 웨이퍼 회전각(예를 들어, 180° 떨어진 두 개의 각도) 및 애퍼쳐 프로파일(예를 들어, 도 3 의 (a)에서 13N으로 명명되거나 13S로 명명된 애퍼쳐) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이것은, 정상 및 천이된 위치에 있는 격자의 측정들의 다른 쌍을 수행하여 다른 정정 인자를 얻음으로써 수행될 수 있는데, 측정들의 다른 쌍은 상이한 조건 하에 수행된다. 상이한 조건은 단일 파라미터의 변동, 또는 다수의 변동된 파라미터의 상이한 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어(정정 오프셋 및 정정 인자를 포함하는 정정의 임의의 타입에 적용가능함), 격자는 제 1 조건 하에서 정상 및 천이된 위치에서 측정될 수 있고, 그리고 제 2 조건 하에서 정상 및 천이된 위치에서 측정될 수 있다. 그러면, 측정들의 각각의 쌍에 대한 정정이 계산될 수 있다. 이것이 하나 이상의 파라미터에 대해서 임의의 개수의 조건과 관련하여 반복될 수 있다. 노이즈 억제를 위해서, 평균화된 정정은 상이한 조건 하에서 수행된 측정들의 각각의 쌍에 대한 정정 C의 평균
Figure 112017131318458-pct00031
로서 결정될 수 있다. 평균은, 예를 들어 다음 수학식과 같은 기하 평균일 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00032
측정 조건들의 실제 개수는 특정한 정정(즉, 노이즈를 억제하는 것이 바람직할 측정 디바이스의 특정한 비-이상성(ideality))에 맞도록 선택될 수 있다. 동시에, 측정 조건의 개수는 수행될 필요가 있는 측정들의 개수와 그에 따른 측정 쓰루풋을 결정할 것이다. 매우 고속인 쓰루풋이 요구된다면, 조명 비-균일성을 정정하기 위해서 단일 정정만이 결정될 필요가 있다. 이러한 단일 정정은 단일 조명 조건을 사용하여 측정되는 단일 격자 바이어스 또는 격자 타입에 대해서 결정된다. 노이즈 억제를 개선하기 위해서, 두 개의 상이한 격자가 측정될 수 있다. 예를 들어, 양의 바이어스 +d를 가지는 격자가 측정되어 정정 C(+d)를 결정할 수 있고, 음의 바이어스 -d를 가지는 격자가 측정되어 정정 C(-d)를 결정할 수 있다. 이러한 평균화 동작이 다른 격자 타입, 예를 들어 정상 및 미러링된 격자들 또는 그들의 격자 피쳐 치수에서 상이한 격자들에도 동일하게 적용가능하다는 점에 주의해야 한다. 그러면, 평균화된 정정은 다음 수학식과 같이 될 것이다:
Figure 112017131318458-pct00033
이러한 평균화된 정정은 모든 조명 조건에 대한 정정으로서 사용될 수 있다. 또는, 정정을 결정할 때에 상이한 조명 조건이 고려될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 웨이퍼 회전 모드에서 비대칭 측정을 수행할 경우에, 각각의 웨이퍼 회전각(0° 및 180°)에 대해 정정이 결정된다. 이것은 단일 격자 타입에 대해서 수행될 수 있고(측정이 각각의 웨이퍼 회전각에 대해 이루어짐), 또는 이전에 측정된 노이즈 억제로 수행될 수 있다(측정이 두 개의 격자 타입 및 두 개의 웨이퍼 회전각 각각에 대해서 이루어짐). 후자의 경우, 이전과 같이 상이한 격자 타입이 같은 크기이고 반대인 바이어스 +d, -d를 가지는 격자라고 가정하면, 정정 C(0°), C(180°)은 다음 수학식에 의해 계산될 수 있다:
Figure 112017131318458-pct00034
Figure 112017131318458-pct00035
여기에서
Figure 112017131318458-pct00036
는 웨이퍼 회전각 0°에서 측정된 바이어스 +d를 가지는 격자 타입에 대한 정정이고,
Figure 112017131318458-pct00037
는 웨이퍼 회전각 0°에서 측정된 바이어스 -d를 가지는 격자 타입에 대한 정정이며,
Figure 112017131318458-pct00038
는 웨이퍼 회전각 180°에서 측정된 바이어스 +d를 가지는 격자 타입에 대한 정정이고,
Figure 112017131318458-pct00039
는 웨이퍼 회전각 180°에서 측정된 바이어스 -d를 가지는 격자 타입에 대한 정정이다.
또한, 정정은 상이한 조명 애퍼쳐 프로파일에 대해서(예를 들어 상보적 애퍼쳐 모드내의 비대칭을 측정할 때에) 결정될 수도 있다. 이것은 웨이퍼 회전각 및/또는 노이즈 억제로부터 독립적으로 수행될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 4 개의 정정들이 결정되는데, 각각은 각각의 웨이퍼 회전각 및 조명 애퍼쳐 프로파일의 상이한 조합을 포함하는 상이한 조명 조건에 대한 것이다. 전술된 바와 같이, 웨이퍼 회전각은 0° 및 180° 중 하나일 수 있는 반면에, 조명 애퍼쳐 프로파일은 도 3 의 (a)에서 13N으로 명명되거나 13S로 명명된 것들 중 하나일 수 있다. 이것이 개선된 노이즈 억제 성능으로 수행되면, 두 개의 격자 타입, 두 개의 웨이퍼 회전각 및 두 개의 조명 애퍼쳐 프로파일 각각에 대해 측정이 이루어질 것이다.
기술된 방법을 사용하여 교정(정정을 얻기 위한 교정)이 수행되는 빈도는 사용자의 재량에 달려 있다. 보통, 이것은 정정 정확도와 측정 쓰루풋 사이를 절충하는 것이 될 것이다. 수행되는 교정이 많을수록(그리고 교정마다 더 많은 측정이 이루어질수록), 정정은 더 정확해질 것이지만, 쓰루풋이 희생될 것이다. 특정한 예를 이용하여, 교정은 툴마다, 제품 레이어마다, 로트마다 또는 웨이퍼마다 또는 이들의 임의의 조합마다 수행될 수 있다.
도 6 또는 도 7 에서, 제 2 세기 측정이 수행되는 동안 전체 타겟이 측정 필드 내지 있지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이것은 일부 패턴 인식 기법을 사용할 수 없을 것이고, 따라서 측정 필드에 대한 타겟의 위치가 직접적으로 측정가능하지 않을 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 패턴 인식 기법을 사용하지 않기 위해서, 이러한 방법이, 제 1 세기 측정과 제 2 세기 측정 사이에서, 그리고 이와 유사하게 각각의 격자에 대한 각각의 후속하는 제 2 세기 측정 사이에서, 측정 필드에 대한 타겟의 위치의 미리 결정된 이동을 수행하는 것을 포함하는 것이 제안된다. 미리 결정된 이동은 패턴 인식 기법을 사용하지 않고서 수행될 수 있다. 또한 미리 결정된 이동은 초점(측정 디바이스의 광학기에 대한 웨이퍼 높이)을 변경하지 않고서 수행될 수 있다. 이것은 초점/레벨링(levelling) 서브시스템이 안정화되도록 대기하지 않는다는 점에서 시간이 절약된다는 것을 의미한다. 또한, 이렇게 하면 제 1 측정 및 각각의 제 2 측정에 대해서 유사한 측정 조건이 보장되도록 돕는다.
하나의 특정한 예에서, 측정 시간을 단축하기 위해서, 미리 결정된 이동은 각각의 제 2 측정 사이에서 직접적으로 이동할 것이다. 즉, 각각의 제 2 측정 사이에서 중앙에 위치시키지 않으면서 도 6 의 (b), 도 6 의 (c), 도 6 의 (d) 및 도 6 의 (e)(예를 들어)에 예시된 구성들 사이에 직접적인 미리 결정된 이동이 존재할 것이다. 그러나, 다른 실시예에서, 복수의 이러한 미리 결정된 이동을, 예를 들어 전술된 3x3 멀티-바이어스 예에 적용하는 경우에 포지셔닝 오차가 누적되는 것을 보상하기 위해서, 타겟은 이러한 이동의 각각(또는 하나 또는 일부) 사이에서 중앙에 위치될 수 있다.
측정 필드에 대한 또는 그 안에서의 타겟 또는 격자의 이동에 대한 모든 설명이, 측정 필드(투영 광학기)가 정지된 상태를 유지하면서 타겟 또는 격자를 이동시키는 것, 타겟/격자를 정지된 상태로 유지하면서 측정 필드(투영 광학기)를 이동시키는 것, 또는 타겟/격자 및 측정 필드(투영 광학기) 양자 모두를 동기화하여 이동시키는 것을 포함한다는 것이 이해되어야 한다.
도 8 은 예시적인 실시예에 따라 타겟 비대칭으로부터 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하기 위한 방법의 단계들의 흐름도이다. 단계들은 다음과 같고, 이후에 더 상세히 후술된다:
800- 시작.
805- 교정
810- 정상 측정 위치에서 주기적 구조체(격자)의 제 1 측정을 수행;
820- 천이된 측정 위치에서 주기적 구조체(격자)의 제 2 측정을 수행;
830- 각각의 격자에 대해서, 상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정으로부터 정정을 결정;
840- 상이한 측정 조건 또는 격자 타입에 대한 다른 정정을 선택적으로 결정;
845- 정정
850- 각각의 격자로부터 산란된 방사선의 측정을 수행하여 각각의 격자로부터 산란된 방사선의 측정된 값을 획득;
860- 각각의 격자로부터 산란된 방사선의 측정된 값을 적용가능한 정정을 적용하여 정정;
870- 각각의 격자로부터 산란된 방사선의 정정된 값으로부터 각각의 격자 내의 비대칭을 결정;
880- 결정된 비대칭으로부터 리소그래피 프로세스의 파라미터를 결정;
890- 종료.
교정 스테이지(805)는 교정 단계(810 내지 840)를 포함한다. 교정 스테이지(805)는 임의의 빈도로, 예를 들어 툴마다, 제품 레이어마다, 로트마다 또는 웨이퍼마다 또는 이들의 임의의 조합마다 수행될 수 있다.
단계(810)에서, 정상 측정 위치에서 격자의 제 1 측정이 수행된다. 정상 측정 위치는 전술된 바와 같이 측정 필드 내에 중앙에 위치된 타겟일 수 있다. 이러한 제 1 측정은 격자에 의해 산란된 방사선의 제로차 또는 비제로차 회절 차수의 세기를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
단계(820)에서, 천이된 측정 위치에서 격자의 제 2 측정이 수행된다. 천이된 측정 위치는 전술된 바와 같이, 동일한 타겟의 대응하며 유사하게 배향된 격자의 정상 측정 위치일 수 있다. 다시 말하면, 이러한 제 1 측정은 격자에 의해 산란된 방사선의 제로차 또는 비제로차 회절 차수의 세기를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
단계(830)에서, 단계(810) 및 단계(820)에서 결정된 제 1 및 제 2 측정으로부터 정정이 결정된다. 이러한 단계는 예를 들어 수학식 9, 수학식 11 또는 수학식 12 를 사용할 수 있다.
선택적인 단계(840)에서, 상이한 조건 또는 격자 타입에 대해 다른 정정이 결정될 수 있다. 이러한 다른 정정은 평균화될 수 있고, 또는 사용된 특정 조건 (예를 들어, 조명 조건)에 적용가능할 수 있다. 후자의 경우, 조명 조건에 특유한 정정이 결정되어, 적용가능한 조명 조건에 특유한 정정이 해당 조명 조건에 의존하는 정정 스테이지에서 사용되게 할 수 있다. 이러한 단계는 예를 들어 수학식 14, 수학식 15 또는 수학식 16 을 사용할 수 있다.
교정 스테이지에 후속하여, 측정 필드 비-균질성의 효과에 대한 측정을 정정하기 위해 정정 스테이지(845)가 수행된다.
단계(850)에서, 각각의 격자의 측정, 예를 들어 각각의 격자에 의해 산란된 회절 방사선의 상보적인 비-제로 차수들의 세기 측정이 타겟이 그 정상 측정 위치에 있는 상태로 (예를 들어, 측정 필드 내의 중앙에 있는 상태로) 수행된다. 회절된 방사선의 상보적 비-제로 차수는 웨이퍼 회전 모드 또는 상보적 애퍼쳐 모드 중 하나에서 획득될 수 있다.
단계(860)에서, 교정 스테이지(805)에서 결정된 것과 같은 적용가능한 정정이 격자 위치 및 사용된 조명 조건과 같은 다른 조건(선택적으로)에 따라서 세기 측정에 적용된다. 이러한 단계는 예를 들어 수학식 10 또는 수학식 13 을 사용할 수 있다.
단계(870)에서, 각각의 격자 내의 비대칭이 정정된 세기 측정으로부터 결정된다. 수학식 1 이 이러한 단계에서 사용될 수 있다.
단계(880)에서, 모니터링되고 있는 파라미터가 결정된 비대칭으로부터 계산될 수 있다. 파라미터는, 예를 들어 초점, 선량 또는 오버레이일 수 있다. 파라미터가 오버레이인 경우, 이러한 단계는 수학식 3 을 사용할 수 있다.
제안된 방법은 측정 필드 내의 비-균질성의 원인과 무관하게 효과적일 것으로 여겨진다. 또한, 이것은 측정 필드 비-균질성의 원인에 대한 가정/모델에 의존하지 않는다. 제안된 방법은 웨이퍼 회전 또는 상보적 애퍼쳐 모드 중 하나에서 사용될 수 있고, 상이한 애퍼쳐를 사용하는 측정에 의존하지 않는다. 제안된 방법은, 제안된 교정 단계가 a) 타겟 b) 웨이퍼 c) 웨이퍼 로트 중 하나마다 수행될 수 있다는 점에서 탄력적이다. 교정된 정정은 대략적으로 타겟으로부터 독립적이고, 따라서 i) 기준(fiducial) 타겟, ii) 테스트 웨이퍼 또는 iii) 실제 웨이퍼로부터의 측정(주기적, 드리프트 측정)이 가능해진다. 제안된 방법은 후속 패턴 인식이 없이 타겟 변위를 사용함으로써, 또는 개개의 격자에 기초한 후속 패턴 인식/이미지 상관을 통해서, 측정 필드 밖으로 부분적으로 벗어난(교정 시에) 타겟에 대응할 수 있다.
제안된 개념은 고차 회절된 방사선의 세기를 정정하는 것과 관련하여 설명된다. 그러나, 이러한 개념이 측정 필드 비-균질성에 의해 영향을 받는 임의의 측정을 정정하는 데에도 동일하게 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 그러므로, 예를 들어 CD(임계 치수) 측정에서 사용되는 제로차 회절된 방사선의 정정이, 본 명세서에서 설명되는 방법 및 장치를 사용하여 결정될 수 있다. 그러므로, 이러한 정정은 퓨필 평면(비-암시야) 측정에 대한 것일 수 있다.
정정은 정정 오프셋 또는 정정 인자인 것으로 설명된 바 있다. 그러나, 이러한 정정이 다른 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어 비선형 정정일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전술된 개념은 듀얼-층 및 다중층 애플리케이션 양자 모두에서의 회절 기초 오버레이 타겟에 적용될 수 있다. 또한, 이것은 노광 초점을 측정하기 위한 회절 기초 초점 타겟 및/또는 선량을 측정하기 위한 타겟에도 적용될 수 있다.
전술된 정정을 계산하는 것은, 오버레이와 같은 관심 파라미터를 계산하기 위해서 비대칭 값들을 조합하기 전에, 비대칭을 계산하는 스테이지에 적용된다. 전술된 기법은 상이한 조명 및/또는 이미징 모드의 툴 광학 시스템의 성능에 따라서, 비대칭 측정을 교정한 후 정정하기 위해서 수행될 수 있다. 측정 프로세스가 상이한 파장 및/또는 방사선의 편광을 가진다면, 별개로 이들을 위해서 교정이 수행될 수 있다.
실시예에 예시된 검사 장치 또는 툴이 병렬 이미지 센서에 의한 퓨필 평면 및 기판 평면의 동시 이미징을 위한 제 1 및 제 2 브랜치를 가지는 특정 형태의 산란계를 포함하지만, 다른 구성도 가능하다. 빔 분할기(17)가 있는 대물 렌즈(16)에 영구적으로 커플링된 두 개의 브랜치를 제공하는 것이 아니라, 브랜치들은 미러와 같은 가동 광학 요소에 의해 선택적으로 커플링될 수 있다. 단일 이미지 센서를 가지는 광학 시스템이 제조될 수 있는데, 센서까지의 광로는 가동 요소에 의해 재구성되어 퓨필 평면 이미지 센서로 그리고 그 후에 기판 평면 이미지 센서로서의 역할을 한다.
본 명세서에서 설명되는 개념들과 정정들이 중간 퓨필 평면 또는 퓨필 평면에서 획득되는 측정(즉, 도 3 의 장치의 측정 브랜치를 사용함)에도 마찬가지로 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 퓨필 평면 측정은 타겟으로부터 산란된 제로차 방사선을 사용하여 타겟으로부터의 임계 치수를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
위에서 설명된 타겟 구조체가 측정의 목적을 위하여 특정하게 설계되고 형성된 계측 타겟들인 반면에, 다른 실시예들에서, 기판에 형성된 디바이스의 기능성 부분인 타겟들의 속성이 측정될 수도 있다. 많은 디바이스들은 정규의 격자-유사 구조를 가진다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 '타겟 격자' 및 '타겟 구조체'라는 용어는 해당 구조체가 수행되는 중인 측정에 대하여 특정하게 제공되어야 한다는 것을 요구하지 않는다.
검사 장치 하드웨어 및 기판과 패터닝 디바이스에서 실현되는 바와 같은 타겟의 적합한 주기적 구조체와 연관하여, 일 실시예는 리소그래피 프로세스에 대한 정보를 획득하기 위한 전술된 타입의 측정 방법을 구현하는 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 도 3 의 장치에 있는 콘트롤러(PU) 및/또는 도 2 의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수도 있다. 그 안에 저장된 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기적 또는 광학적 디스크)가 역시 제공될 수 있다.
비록 특정한 참조가 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서의 본 발명의 실시예의 사용에 대하여 이루어졌지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 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.
다른 실시예들은 아래의 번호가 매겨진 절에서 기술된다:
1. 측정 필드를 규정하는 측정 방사선을 사용한 타겟의 측정에 후속하여 상기 타겟으로부터 회절된 방사선의 측정된 값에 대한 정정을 결정하는 방법으로서,
상기 정정은 상기 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성을 정정하는 것이고, 상기 타겟은 복수 개의 주기적 구조체들을 포함하며, 상기 방법은,
상기 주기적 구조체들 중 적어도 하나의 주기적 구조체의 제 1 측정 및 제 2 측정을 수행하는 단계; 및
상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정으로부터 정정을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 측정은 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 정상 측정 위치에 있는 상태로 수행되고,
상기 제 2 측정은 상기 주기적 구조체가 상기 측정 필드에 대해 천이된 위치에 있는 상태로 수행되며, 상기 천이된 위치는 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 상기 정상 측정 위치에 있는 경우 상기 주기적 구조체들 중 다른 주기적 구조체의 위치를 포함하는, 정정 결정 방법.
2. 제 1 절에 있어서,
측정되고 있는 주기적 구조체와 상기 주기적 구조체들 중 다른 주기적 구조체는 유사하게 배향되는, 정정 결정 방법.
3. 제 1 절 또는 제 2 절에 있어서,
측정되고 있는 주기적 구조체와 상기 주기적 구조체들 중 다른 주기적 구조체는 유사한 격자 피쳐 치수를 가지는, 정정 결정 방법.
4. 제 1 절 내지 제 3 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 타겟은 대응하는 주기적 구조체들의 하나 이상의 쌍들을 포함하고,
상기 방법은, 대응하는 주기적 구조체들의 각각의 쌍에 대해 수행되되, 상기 제 1 측정이 상기 대응하는 주기적 구조체들의 쌍 중 하나의 주기적 구조체의 측정인 경우에, 상기 천이된 위치는 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 상기 정상 측정 위치에 있는 경우 대응하는 주기적 구조체들의 상기 쌍 중 나머지 주기적 구조체의 위치가 되도록 수행되는, 정정 결정 방법.
5. 제 4 절에 있어서,
상기 타겟은 대응하는 주기적 구조체의 두 개의 쌍을 포함하는, 정정 결정 방법.
6. 제 5 절에 있어서,
대응하는 주기적 구조체의 상기 두 개의 쌍은 2x2 어레이로 배열되는, 정정 결정 방법.
7. 제 6 절에 있어서,
대응하는 주기적 구조체의 상기 쌍의 각각 안에 포함되는 상기 주기적 구조체는 상기 어레이 내에서 대각선으로 반대로 위치되는, 정정 결정 방법.
8. 제 6 절에 있어서,
대응하는 주기적 구조체의 상기 쌍의 각각 안에 포함되는 상기 주기적 구조체는 상기 어레이 내에서 서로 인접하게 위치되는, 정정 결정 방법.
9. 제 8 절에 있어서,
상기 제 2 측정은 천이된 위치에 있는 두 개의 주기적 구조체에 대해서 동시에 수행되는, 정정 결정 방법.
10. 제 5 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,
대응하는 주기적 구조체의 상기 두 개의 쌍 중 하나는 제 1 배향을 가지고, 대응하는 주기적 구조체의 상기 두 개의 쌍 중 나머지는 제 2 배향을 가지는, 정정 결정 방법.
11. 제 5 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,
대응하는 주기적 구조체의 상기 두 개의 쌍 중 하나는 격자 피쳐 치수의 제 1 세트를 가지고, 대응하는 주기적 구조체의 상기 두 개의 쌍 중 나머지는 격자 피쳐 치수의 제 2 세트를 가지는, 정정 결정 방법.
12. 제 4 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절에 있어서,
대응하는 주기적 구조체의 상기 쌍 각각은 두 개 이상의 층의 두 개의 주기적 구조체를 포함하고, 두 개의 주기적 구조체의 각각은 상기 층들 중 두 층의 배치 사이에서 동일한 배향과 상이한 바이어스를 가지는, 정정 결정 방법.
13. 제 1 절 내지 제 12 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 정정은 상기 측정된 값으로 승산함으로써 상기 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성을 정정하도록 작동가능한 정정 인자인, 정정 결정 방법.
14. 제 1 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 정정은 상기 측정된 값에 가산하거나 상기 측정된 값으로부터 감산함으로써 상기 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성을 정정하도록 작동가능한 정정 오프셋인, 정정 결정 방법.
15. 제 1 절 내지 제 14 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 측정은 상기 타겟 내에 포함된 모든 주기적 구조체를 동시에 측정하는 것을 포함하는, 정정 결정 방법.
16. 제 1 절 내지 제 15 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 제 1 측정을 수행하기 위한 정상 측정 위치와 상기 제 2 측정을 수행하기 위한 제 1 천이된 위치 사이에서 상기 측정 필드에 대해 상기 타겟의 미리 결정된 이동을 수행하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
17. 제 16 절에 있어서,
상기 방법은, 상기 주기적 구조체에 대해 적용가능한 천이된 위치에 있는 타겟 내에 포함된 각각의 주기적 구조체를 개별적으로 측정하기 위하여 복수 개의 제 2 측정을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 방법은, 천이된 위치의 각각 사이에서 상기 측정 필드에 대한 상기 타겟의 미리 결정된 이동을 수행하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
18. 제 16 절 또는 제 17 절에 있어서,
상기 미리 결정된 이동의 각각은 패턴 인식을 사용하지 않고 그리고 측정 광학기의 포커싱을 변경하지 않고 수행되는, 정정 결정 방법.
19. 제 1 절 내지 제 18 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 타겟은 초점을 측정하기 위한 하나 이상의 초점 격자를 포함하는, 정정 결정 방법.
20. 제 1 절 내지 제 19 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 타겟은 선량을 측정하기 위한 하나 이상의 선량 격자를 포함하는, 정정 결정 방법.
21. 제 1 절 내지 제 20 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 타겟은 임계 치수를 측정하기 위한 하나 이상의 격자를 포함하는, 정정 결정 방법.
22. 제 1 절 내지 제 19 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 타겟은 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 타겟인, 정정 결정 방법.
23. 제 1 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 측정 필드에 대하여 중앙에 위치되지 않는 위치에서 측정되는 주기적 구조체의 측정된 값에 정정을 적용하면, 상기 정정된 값이 실질적으로, 상기 주기적 구조체가 상기 정상 측정 위치와 상기 천이된 위치 사이의 중앙에 위치된 위치에서 측정되었다면 획득되었을 값이 되게 하도록 상기 측정된 값이 정정되는, 정정 결정 방법.
24. 제 1 절 내지 제 23 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 제 1 측정 및 제 2 측정 중에 상기 측정 필드에 대한 실제 타겟 위치를 측정하는 단계 및 상기 정정을 결정하는 데에 상기 타겟 위치의 이러한 측정을 사용함으로써, 상기 주기적 구조체가 상기 측정 필드에 대하여 중앙인 위치에서 측정되었다면 획득되었을 값이 되도록 상기 측정된 값이 더 양호하게 정정되게 하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
25. 제 1 절 내지 제 24 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 정정은 상기 제 1 측정 및 제 2 측정을 수행하기 위하여 사용되는 주기적 구조체 및/또는 측정 디바이스의 하나 이상의 파라미터의 함수로서 결정되는, 정정 결정 방법.
26. 제 1 절 내지 제 25 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 측정 필드 내의 단일 위치에 적용가능한 복수의 파라미터 의존적 정정이 결정되고, 각각의 파라미터 의존적 정정은 상이한 파라미터 조건에 대한 것인, 정정 결정 방법.
27. 제 26 절에 있어서,
상기 방법은 노이즈가 억제된 파라미터 의존적 정정을 얻기 위하여 상기 파라미터 의존적 정정의 평균을 계산하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
28. 제 26 절 또는 제 27 절에 있어서,
상기 파라미터 의존적 정정이 의존하는 파라미터는 상기 주기적 구조체의 오버레이 바이어스를 포함하는, 정정 결정 방법.
29. 제 26 절 내지 제 28 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 상이한 파라미터 조건은 상이한 조명 조건을 포함하고, 상기 상이한 조명 조건은 상기 측정 방사선에 대한 상이한 조명 애퍼쳐 프로파일 및/또는 측정 방사선에 대한 상이한 기판 배향을 사용하는 것을 포함하고, 상기 타겟은 상기 기판 상에 포함되는, 정정 결정 방법.
30. 제 1 절 내지 제 29 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 방법은, 상기 정정을 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값에 적용하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
31. 제 1 절 내지 제 29 절 중 어느 한 절에 있어서,
각각이 타겟이 상기 측정 필드에 대해 상기 정상 측정 위치에 있는 경우 상기 타겟 내에 포함된 주기적 구조체의 위치에 적용가능한 복수 개의 정정이 결정되는, 정정 결정 방법.
32. 제 31 절에 있어서,
상기 방법은 적용가능한 정정을 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값에 적용하는 단계를 포함하고, 상기 적용가능한 정정은 적어도 상기 측정 필드에 대한 상기 주기적 구조체의 위치에 의존하는, 정정 결정 방법.
33. 복수 개의 주기적 구조체를 포함하는 타겟을 측정하는 방법으로서,
상기 타겟의 각각의 주기적 구조체를 동시에 측정하여 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값을 각각의 주기적 구조체에 대해 획득하는 단계; 및
측정된 세기 값이 대응되는 상기 주기적 구조체의 위치에 적용가능한 정정을 사용하여, 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성의 영향을 보상하기 위하여 상기 주기적 구조체에 의해 산란되는 방사선의 각각의 측정된 값을 정정하는 단계를 포함하고,
각각의 정정은 제 1 절 내지 제 29 절 중 어느 한 절의 방법을 사용하여 결정되는, 타겟 측정 방법.
34. 리소그래피 프로세스에 의해 기판 상에 형성된 복수 개의 주기적 구조체를 포함하는 타겟 내의 비대칭을 측정하는 방법으로서,
상기 타겟을 측정 방사선으로 조명하는 동안 상기 주기적 구조체의 각각의 제 1 이미지를 형성하고 검출함으로써, 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 1 측정된 값을 획득하는 것을 포함하는 제 1 측정 단계로서, 상기 제 1 이미지는 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 제 1 선택된 부분을 사용하여 형성되는, 제 1 측정 단계;
상기 타겟을 측정 방사선으로 조명하는 동안 상기 주기적 구조체의 각각의 제 2 이미지를 형성하고 검출함으로써, 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 2 측정된 값을 획득하는 것을 포함하는 제 2 측정 단계로서, 상기 제 2 이미지는 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 제 2 선택된 부분을 사용하여 형성되고, 상기 방사선의 제 2 선택된 부분은 상기 주기적 구조체의 회절 스펙트럼에서 상기 제 1 부분에 대칭적으로 반대측에 있는, 제 2 측정 단계; 및
상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 적용가능한 제 1 측정된 값 및 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 2 측정된 값에 기초하여 각각의 주기적 구조체 내의 비대칭의 측정을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 비대칭 측정을 계산하는 단계에서, 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성의 영향을 보상하기 위한 정정은 제 1 절 내지 제 29 절 중 어느 한 절의 방법을 사용하여 결정된 정정을 사용하여 수행되는, 비대칭 측정 방법.
35. 제 34 절에 있어서,
각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 1 선택된 부분에 의해 형성되는 상기 제 1 이미지 및 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 2 선택된 부분에 의해 형성되는 상기 제 2 이미지를 포함하도록, 상기 기판은 상기 제 1 측정과 상기 제 2 측정 사이에서 180°에 걸쳐 회전되는, 비대칭 측정 방법.
36. 제 34 절에 있어서,
각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 1 선택된 부분에 의해 형성되는 상기 제 1 이미지 및 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 2 선택된 부분에 의해 형성되는 상기 제 2 이미지를 포함하도록, 상기 측정 방사선의 애퍼쳐 프로파일은, 상기 제 1 측정과 상기 제 2 측정 사이에서 변경되는, 비대칭 측정 방법.
37. 제 34 절에 있어서,
각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 1 선택된 부분에 의해 형성되는 상기 제 1 이미지 및 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 2 선택된 부분에 의해 형성되는 상기 제 2 이미지는 상기 제 1 이미지 및 제 2 이미지가 획득되는 사이에 기판 배향 또는 애퍼쳐 프로파일이 변하지 않으면서 획득되고, 상기 타겟은 미러링된 격자 및/또는 듀얼 격자를 포함하는, 비대칭 측정 방법.
38. 제 34 절 내지 제 37 절 중 어느 한 절에 있어서,
각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 1 선택된 부분 및 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 상기 제 2 선택된 부분은 상보적인 비제로차(non-zeroth) 회절 차수를 포함하는, 비대칭 측정 방법.
39. 타겟 내에 포함된 하나 이상의 주기적 구조체의 타겟 파라미터를 측정하는 방법으로서,
상기 타겟을 측정 방사선으로 조명하는 동안 각각의 주기적 구조체의 이미지를 형성하고 검출함으로써 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 1 측정된 값을 획득하는 단계로서, 상기 이미지는 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선을 사용하여 형성되는, 단계; 및
대응하는 이미지로부터 각각의 주기적 구조체에 대한 상기 타겟 파라미터의 측정을 계산하는 단계를 포함하고;
상기 타겟 파라미터의 측정을 계산하는 단계에서, 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성의 영향을 보상하기 위한 정정은 제 1 절 내지 제 23 절 중 어느 한 절의 방법을 사용하여 결정된 정정을 사용하여 수행되는, 타겟 파라미터 측정 방법.
40. 제 39 절에 있어서,
상기 타겟 파라미터는 임계 치수인, 타겟 파라미터 측정 방법.
41. 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하는 계측 장치로서,
상기 계측 장치는 제 1 절 내지 제 40 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하도록 동작가능한, 리소그래피 프로세스 파라미터 계측 장치.
42. 제 41 절에 있어서,
상기 계측 장치는,
기판 위에 하나 이상의 타겟을 가지는 상기 기판을 위한 지지대;
각각의 타겟을 측정하기 위한 광학 시스템; 및
제 1 절 내지 제 29 절 중 어느 한 절의 방법에 따라 정정을 결정하도록 동작가능한 프로세서를 포함하는, 리소그래피 프로세스 파라미터 계측 장치.
43. 리소그래피 시스템으로서,
리소그래피 장치로서,
패턴을 조명하도록 구성되는 조명 광학 시스템;
상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 광학 시스템; 및
제 41 절 또는 제 42 절에 따른 계측 장치를 포함하는, 리소그래피 장치를 포함하고,
상기 리소그래피 장치는, 상기 패턴을 추가적인 기판에 적용할 때 상기 계측 장치에 의해 계산되는 결정된 파라미터 값을 사용하도록 구성되고, 상기 결정된 파라미터 값은 상기 계측 장치를 사용하여 이루어지고 상기 정정이 적용된 바 있는 세기 측정을 사용하여 결정되는, 리소그래피 시스템.
44. 적합한 프로세서 제어 장치에서 실행될 때 상기 프로세서 제어 장치가 제 1 절 내지 제 37 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
45. 제 44 절의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 캐리어.
46. 리소그래피 프로세스를 사용하여 디바이스 패턴이 일련의 기판에 적용되는 디바이스를 제조하는 방법으로서,
- 제 1 절 내지 제 29 절 중 어느 한 절의 방법을 사용하여 적어도 하나의 정정을 결정하는 단계,
- 상기 적어도 하나의 정정을 세기 측정에 적용하고, 정정된 세기 측정을 사용하여 리소그래피 프로세스 파라미터를 모니터링하는 단계, 및
- 상기 리소그래피 프로세스 파라미터에 따라서 추후의 기판에 대해 상기 리소그래피 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서 구문 또는 어휘는 예에 의한 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 교시 및 지도를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 측정 필드를 규정하는 측정 방사선을 사용한 타겟의 측정에 후속하여 상기 타겟으로부터 회절된 방사선의 측정된 값에 대한 정정을 결정하는 방법으로서,
    상기 정정은 상기 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성을 정정하는 것이고, 상기 타겟은 복수 개의 주기적 구조체들을 포함하며, 상기 방법은,
    상기 주기적 구조체들 중 적어도 하나의 주기적 구조체의 제 1 측정 및 제 2 측정을 수행하는 단계; 및
    상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정으로부터 정정을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 측정은 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 정상(normal) 측정 위치에 있는 상태로 수행되고,
    상기 제 2 측정은 상기 주기적 구조체가 상기 측정 필드에 대해 천이된 위치에 있는 상태로 수행되며, 상기 천이된 위치는 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 상기 정상 측정 위치에 있는 경우 상기 주기적 구조체들 중 다른 주기적 구조체의 위치를 포함하고,
    상기 정정은, 상기 측정된 값에 대한 조정에 의해 상기 측정된 값에 있어서의 상기 측정 필드 위치 의존성을 정정하도록 작동가능한 정정 파라미터인, 정정 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟은 대응하는 주기적 구조체들의 하나 이상의 쌍들을 포함하고,
    상기 방법은, 대응하는 주기적 구조체들의 각각의 쌍에 대해 수행되되, 상기 제 1 측정이 상기 대응하는 주기적 구조체들의 쌍 중 하나의 주기적 구조체의 측정인 경우에, 상기 천이된 위치는 상기 타겟이 상기 측정 필드에 대해 상기 정상 측정 위치에 있는 경우 대응하는 주기적 구조체들의 상기 쌍 중 나머지 주기적 구조체의 위치가 되도록 수행되는, 정정 결정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정된 값에 대한 조정은 상기 측정된 값에 대한 승산을 포함하는, 정정 결정 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정된 값에 대한 조정은 상기 측정된 값에 대한 가산 또는 상기 측정된 값으로부터의 감산을 포함하는, 정정 결정 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 제 1 측정을 수행하기 위한 정상 측정 위치와 상기 제 2 측정을 수행하기 위한 제 1 천이된 위치 사이에서 상기 측정 필드에 대해 상기 타겟의 미리 결정된 이동을 수행하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 타겟은 초점을 측정하기 위한 하나 이상의 초점 격자 또는 선량을 측정하기 위한 하나 이상의 선량 격자 또는 임계 치수를 측정하기 위한 하나 이상의 격자 또는 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 타겟을 포함하는, 정정 결정 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정정은 상기 제 1 측정 및 제 2 측정을 수행하기 위하여 사용되는 주기적 구조체 및/또는 측정 디바이스의 하나 이상의 파라미터의 함수로서 결정되는, 정정 결정 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 필드 내의 단일 위치에 적용가능한 복수의 파라미터 의존적 정정이 결정되고, 각각의 파라미터 의존적 정정은 상이한 파라미터 조건에 대한 것인, 정정 결정 방법.
  9. 복수 개의 주기적 구조체를 포함하는 타겟을 측정하는 방법으로서,
    상기 타겟의 각각의 주기적 구조체를 동시에 측정하여 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값을 각각의 주기적 구조체에 대해 획득하는 단계; 및
    측정된 세기 값이 대응되는 상기 주기적 구조체의 위치에 적용가능한 정정을 사용하여, 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성의 영향을 보상하기 위하여 상기 주기적 구조체에 의해 산란되는 방사선의 각각의 측정된 값을 정정하는 단계를 포함하고,
    각각의 정정은 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 사용하여 결정되는, 타겟 측정 방법.
  10. 리소그래피 프로세스에 의해 기판 상에 형성된 복수 개의 주기적 구조체를 포함하는 타겟 내의 비대칭을 측정하는 방법으로서,
    상기 타겟을 측정 방사선으로 조명하는 동안 상기 주기적 구조체의 각각의 제 1 이미지를 형성하고 검출함으로써, 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 1 측정된 값을 획득하는 것을 포함하는 제 1 측정 단계로서, 상기 제 1 이미지는 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 제 1 선택된 부분을 사용하여 형성되는, 제 1 측정 단계;
    상기 타겟을 측정 방사선으로 조명하는 동안 상기 주기적 구조체의 각각의 제 2 이미지를 형성하고 검출함으로써, 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 2 측정된 값을 획득하는 것을 포함하는 제 2 측정 단계로서, 상기 제 2 이미지는 각각의 주기적 구조체에 의해 회절된 방사선의 제 2 선택된 부분을 사용하여 형성되고, 상기 방사선의 제 2 선택된 부분은 상기 주기적 구조체의 회절 스펙트럼에서 상기 제 1 선택된 부분에 대칭적으로 반대측에 있는, 제 2 측정 단계; 및
    상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 적용가능한 제 1 측정된 값 및 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 2 측정된 값에 기초하여 각각의 주기적 구조체 내의 비대칭의 측정을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 비대칭 측정을 계산하는 단계에서, 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성의 영향을 보상하기 위한 정정은 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 사용하여 결정된 정정을 사용하여 수행되는, 비대칭 측정 방법.
  11. 타겟 내에 포함된 하나 이상의 주기적 구조체의 타겟 파라미터를 측정하는 방법으로서,
    상기 타겟을 측정 방사선으로 조명하는 동안 각각의 주기적 구조체의 이미지를 형성하고 검출함으로써 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 제 1 측정된 값을 획득하는 단계로서, 상기 이미지는 각각의 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선을 사용하여 형성되는, 단계; 및
    대응하는 이미지로부터 각각의 주기적 구조체에 대한 상기 타겟 파라미터의 측정을 계산하는 단계를 포함하고;
    상기 타겟 파라미터의 측정을 계산하는 단계에서, 상기 주기적 구조체에 의해 산란된 방사선의 측정된 값에 있어서의 측정 필드 위치 의존성의 영향을 보상하기 위한 정정은 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 사용하여 결정된 정정을 사용하여 수행되는, 타겟 파라미터 측정 방법.
  12. 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하는 계측 장치로서,
    상기 계측 장치는 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 수행하도록 동작가능한, 리소그래피 프로세스 파라미터 계측 장치.
  13. 리소그래피 시스템으로서,
    리소그래피 장치를 포함하고, 상기 리소그래피 장치는,
    패턴을 조명하도록 구성되는 조명 광학 시스템;
    상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 광학 시스템; 및
    제 12 항에 따른 계측 장치를 포함하고,
    상기 리소그래피 장치는, 상기 패턴을 추가적인 기판에 적용할 때 상기 계측 장치에 의해 계산되는 결정된 파라미터 값을 사용하도록 구성되고, 상기 결정된 파라미터 값은 상기 계측 장치를 사용하여 이루어지고 상기 정정이 적용된 바 있는 세기 측정을 사용하여 결정되는, 리소그래피 시스템.
  14. 적합한 프로세서 제어 장치에서 실행될 때 상기 프로세서 제어 장치가 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  15. 리소그래피 프로세스를 사용하여 디바이스 패턴이 일련의 기판에 적용되는 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    - 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 사용하여 적어도 하나의 정정을 결정하는 단계,
    - 상기 적어도 하나의 정정을 세기 측정에 적용하고, 정정된 세기 측정을 사용하여 리소그래피 프로세스 파라미터를 모니터링하는 단계, 및
    - 상기 리소그래피 프로세스 파라미터에 따라서 추후의 기판에 대해 상기 리소그래피 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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