KR102077884B1 - 산란 측정 오버레이 계측 타겟 및 방법 - Google Patents

산란 측정 오버레이 계측 타겟 및 방법 Download PDF

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Abstract

산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟뿐만 아니라 그 설계, 생산 및 측정 방법이 제공된다. SCOL 타겟은 그들의 구조적 타겟 요소 또는 그 구성품들 중 일부를 공유하는 상이한 측정 방향으로 수 개의 주기적 구조물을 갖는다. 공통 요소의 어레이는 측정 방향에 평행하고 그에 따라서 타겟을 소형화하고 또는 대안적으로 타겟의 영역 사용 효율성을 증가시킬 수 있는 대칭 방향을 가질 수 있다. 각종 구성은 타겟 내 및 측정 방향으로 다수의 층들을 배열하고 상기 층들 중에서 각각의 오버레이 측정을 실시함에 있어서 융통성을 높일 수 있다.

Description

산란 측정 오버레이 계측 타겟 및 방법{SCATTEROMETRY OVERLAY METROLOGY TARGETS AND METHODS}
관련 출원에 대한 교차 참조
이 출원은 2013년 5월 27일자 출원된 미국 가특허 출원 제61/827,717호를 우선권 주장하며, 이 우선권 출원은 인용에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.
기술 분야
본 발명은 계측 분야에 관한 것으로, 특히 산란 측정 오버레이(SCOL) 계측 타겟에 관한 것이다.
계측 타겟은 웨이퍼 생산 단계의 품질을 표시하는 파라미터의 측정 및 웨이퍼상 구조물의 설계와 구현 간의 대응성을 정량화할 수 있도록 설계된다. 특수 구조물로서의 계측 타겟은 소자 유사성 및 광학적 가측성의 필요조건을 최적화한다. 산란 측정 오버레이(scatterometry overlay, SCOL) 타겟은 도량형 측정을 위한 회절 패턴을 생산하기 위해 사용되는 주기적 구조물이다. 웨이퍼 층의 수가 증가하고 계측 타겟을 위한 가용 공간이 감소함에 따라서, 타겟 공간의 더 효율적인 사용을 위한 일정한 필요조건이 있다.
본 발명의 일 양태는 적어도 2개의 측정 방향으로 적어도 2개의 주기적 구조물을 포함하고, 상기 주기적 구조물은 각각 적어도 2가지 유형의 주기적으로 배열된 타겟 요소를 포함하며, 상기 타겟 요소의 적어도 한가지 유형은 상기 적어도 2개의 주기적 구조물 중 적어도 2개에 공통인 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟을 제공한다.
본 발명의 전술한, 추가적인, 및/또는 다른 양태 및/또는 장점은 이어지는 상세한 설명에서 개시되고, 이러한 양태 및/또는 장점은 아마도 상세한 설명으로부터 추론 가능하고, 및/또는 본 발명의 실시에 의해 알 수 있을 것이다.
본 발명의 실시형태를 더 잘 이해할 수 있도록 및 본 발명의 실시형태가 어떻게 효과를 내는지 보이기 위해, 이제 순전히 예로서 첨부 도면을 참조하기로 하고, 도면 전체에 있어서 동일한 참조 번호는 대응하는 요소 또는 섹션을 나타낸다.
도 1은 발명의 일부 실시형태에 따른 SCOL 타겟 및 결과적인 동공면 산란 측정 이미지의 하이레벨 개략도이다.
도 2는 발명의 일부 실시형태에 따른 SCOL 타겟 및 결과적인 동공면 산란 측정 이미지의 하이레벨 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 발명의 일부 실시형태에 따른 SCOL 타겟 및 결과적인 동공면 산란 측정 이미지의 개념적인 하이레벨 개략도이다.
도 4는 발명의 일부 실시형태에 따른 방법을 보인 하이레벨 흐름도이다.
상세한 설명을 기술하기 전에 이하에서 사용하는 소정 용어들의 정의를 설명하는 것이 도움이 될 것이다.
이 명세서에서 사용하는 용어 "계측 타겟" 또는 "타겟"은 계측 목적으로 사용되는 웨이퍼상에 설계 또는 생산된 구조물로서 정의된다. 이 명세서에서 사용하는 용어 "타겟 요소"는 개별적인 타겟 영역 또는 박스, 격자 바(grating bar) 등과 같은 계측 타겟 내의 특색(feature)으로서 정의된다. 타겟 요소는 충만되어 있거나 비어있을 수 있고(갭), 또한 분할될 수 있다. 즉, 타겟 요소는 타겟 요소를 누적적으로 구성하는 복수의 작은 특색들을 포함할 수 있다. 타겟은 타겟 요소들을 포함하는 것으로서 인용되고, 각각의 "타겟 요소"는 그 배경으로부터 구별되는 타겟의 특색이며, "배경"은 동일한 층 또는 다른 층(타겟 요소의 위 또는 아래에 있는 층)에서 타겟 요소에 근접한 웨이퍼 영역이다. 여기에서 사용하는 용어 "층"은 포토리소그래피 공정의 임의의 단계에서 사용되는 임의의 층으로서 정의된다. 이 명세서에서 비제한적인 방식으로 사용되는 층들의 예는 레지스트 층, 에칭 후의 층, 산화물 또는 산화물 확산(oxide diffusion, OD) 층, 폴리실리콘(폴리) 층, 접촉 층, 비아 층 등을 포함한다.
이 명세서에서 사용하는 용어 "주기적 구조물"은 소정의 주기성을 나타내는, 적어도 하나의 층에서 설계 또는 생산된 임의 종류의 구조물을 말한다. 상기 주기성은 그 피치, 즉 그 공간적 빈도에 의해 특징화된다. 예를 들면, 타겟 요소로서의 바(bar)는 서로 이격된 평행선들의 그룹으로서 생산될 수 있고, 이것에 의해 요소의 최소 특색 크기를 감소시키고 타겟 내의 단조로운 영역을 회피한다. 타겟 요소는 균일한 형상의 세그멘트 또는 변화하는 형상, 예를 들면 주기적으로 교대하는 형상을 가진 세그멘트를 포함할 수 있다. 타겟 요소의 세그멘트는 다른 타겟 요소, 예를 들면, 상이한 측정 방향을 가진 구조물에 참여하는 타겟 요소와 공유될 수 있다.
이 명세서에서 사용하는 용어 "측정 방향"은 상기 주기적 구조물이 주기적으로 이어지는 방향을 말한다. 예를 들면, 주기적 구조물로서의 그리드의 측정 방향은 그리드를 구성하는 타겟 요소(예를 들면, 바 또는 분할된 바)에 수직이다. 이 명세서에서 사용하는 용어 "어레이"는 적어도 2개의 방향을 따르는 병진(translation) 하에서 실질적으로 불변인 요소들의 2차원 집합을 말한다. 이 명세서에서 사용하는, 요소들의 어레이와 관련한 용어 "대칭 방향"은 어레이의 경계를 무시하고(마치 어레이가 무한대인 것처럼 상기 어레이에 관련되고) 병진 하에서 어레이가 불변인 방향을 말한다.
이 명세서에서 사용하는 용어 "세그멘트"는 (분할된) 타겟 요소의 일부인 임의의 비분할 특색을 말한다. 피보팅 요소(pivoting element)와 같은 세그멘트는 그 자신을 따라서 및 인근 구조물 및 요소들과 관련하여 특정의 형태 및 특정의 공간을 가질 수 있다. 이 명세서에서 사용하는 용어 "피보팅 요소"는 치수 및 형태에 관한 임의의 선험적 제한 없이 2개 이상의 주기적 구조물에 공통인 타겟 요소 또는 그 세그멘트를 말한다.
이제, 도면을 구체적으로 참조함에 있어서, 도시된 특수한 것들은 예를 든 것이고 본 발명의 양호한 실시형태를 단지 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 발명의 원리 및 개념적 양태의 가장 유용하고 쉽게 이해되는 묘사라고 믿어지는 것을 제공하는 과정으로 제시된다는 점에 주목한다. 이와 관련하여, 발명의 세부를 발명의 기본적인 이해에 필요한 것보다 더 자세히 나타내지는 않으며, 도면과 함께 하는 설명은 당업자에게 발명의 각종 형태가 실용상 어떻게 구체화될 수 있는지를 명백히 한다.
발명의 적어도 일 실시형태를 자세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 응용에 있어서 이하의 설명에서 기술되고 도면에 예시된 컴포넌트의 구성 및 배치의 세부로 제한되지 않는다는 점을 이해하여야 한다. 본 발명은 다른 실시형태에 응용 가능하고 다양한 방법으로 실시 또는 실행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용하는 어법 및 용어는 설명을 위한 것이고 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 점을 이해하여야 한다.
산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟뿐만 아니라 그 설계, 생산 및 측정 방법이 제공된다. SCOL 타겟은 그들의 구조적 타겟 요소 또는 그 구성품들 중 일부를 공유하는 상이한 측정 방향으로 수 개의 주기적 구조물을 갖는다. 공통 요소의 어레이는 측정 방향에 평행하고 그에 따라서 타겟을 소형화하고 또는 대안적으로 타겟의 영역 사용 효율성을 증가시킬 수 있는 대칭 방향을 가질 수 있다. 각종 구성은 타겟 내 및 측정 방향으로 다수의 층들을 배열하고 상기 층들 중에서 각각의 오버레이 측정을 실시함에 있어서 융통성을 높일 수 있다.
적어도 2개의 측정 방향으로 적어도 2개의 주기적 구조물을 포함하고, 상기 주기적 구조물은 각각 적어도 2가지 유형의 주기적으로 배열된 타겟 요소를 포함하며, 상기 타겟 요소 중 적어도 한가지 유형은 상기 적어도 2개의 주기적 구조물 중 적어도 2개에 공통인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟 및 관련된 타겟 설계 파일과, 설계, 생산 및 측정 방법이 제공된다. 또한, 적어도 2개의 측정 방향으로 적어도 2개의 주기적 구조물을 포함하고, 상기 주기적 구조물은 각각 복수의 주기적으로 배열된 타겟 요소 및 피보팅 요소 어레이를 포함하며, 각각의 피보팅 요소는 상기 각각의 주기적 구조물과 관련하여 1쌍의 인근 타겟 요소들 사이에 배치된, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟 및 관련된 타겟 설계 파일과, 설계, 생산 및 측정 방법이 제공된다. 이러한 SCOL 타겟에 적용 가능한 설계 원칙을 따르고 특정 필요조건에 따라 다수의 SCOL 타겟의 설계를 가능하게 하는 예시적이고 비제한적인 타겟 설계는 이하의 도 1, 2, 3a 및 3b에 도시되어 있고, 이들은 모두 본 명세서의 일부로 간주된다. 도면에 도시된 타겟 요소들 간 및 회절 이미지들 간의 치수 및 공간은 모두 발명의 범위를 제한하는 것이 아니고 단지 발명의 설계 원칙을 설명하는 것으로서 이해하여야 한다.
도 1은 발명의 일부 실시형태에 따른 SCOL 타겟(100) 및 결과적인 동공면 산란 측정 이미지(150)의 하이레벨 개략도이다. 도 1은 2개의 측정 방향(101)(이 경우에는 서로 수직인 X1과 X2로 표시됨)으로 주기적 구조물(171, 172)을 포함한 SCOL 타겟(100)을 도시하고 있다. 각각의 주기적 구조물(171, 172)은 A와 B 2가지 유형(각각 171A, 171B 및 172A, 172B)의 주기적으로 배열된 타겟 요소(110, 120, 105)를 포함한다. 유형 B(요소(105)를 포함한 171B 및 172B)는 양측의 주기적 구조물(171, 172)에 공통이다(즉, 주기적 구조물(171, 172)에 의해 공유된다). 비제한적인 설명의 편의상, 공통 유형의 타겟 요소는 피보팅 요소(105)라고 부른다.
피보팅 요소(105)는 산란 측정 회절 패턴에 기여하고 따라서 각 방향에서 분할된 주기적 구조물로서 기능한다는 점에 주목한다. 피보팅 요소(105)는 임의의 층에, 예를 들면, 최종의 레지스트 층에 또는 레지스트 층 앞의 임의의 다른 층에 도입될 수 있다. 도량형 측정은 임의의 생산 단계에서, 예를 들면, 에칭 후에 실행될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 타겟(100)은 금속 층 또는 접촉 층과 관련하여 비아 층의 오버레이를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
소정의 실시형태에 있어서, 피보팅 요소(105)의 어레이는 다른 층에 위치하고 있는 각각의 서브어레이와 함께 피보팅 요소(105)의 2개 이상의 서브어레이를 포함할 수 있다. 각각의 어레이는 추가적인 타겟 요소(110, 120, 130)와 함께 또는 추가적인 타겟 요소(110, 120, 130) 없이 층들 간의 산란 측정을 위해 사용될 수 있다. 그러한 실시형태에 있어서, 하나 이상의 어레이는 1, 2 또는 더 많은 방향으로 측정 가능한 2개 이상의 서브어레이를 포함할 수 있다. 그러한 어레이는 2개 이상의 측정 방향으로 측정 가능하도록 분할 패턴에 의해 수정된 분할된 바(또는 다른 원래 연속적인 구조물)로서 보여질 수 있다.
피보팅 요소(105)의 적어도 3가지의 주요 특성이 사양과 관련하여 구성 및 적응될 수 있다는 점에 또한 주목한다. 그러한 한가지 특성은 피보팅 요소(105)의 어레이 구성 및 특히 그 대칭 방향, 즉 어레이가 병진하에서 불변인 방향이다(마치 어레이가 무한대인 것처럼 어레이에 관련된 때). 다른 하나의 특성은 타겟 층들 간의 피보팅 요소(105)들의 분포이고, 이것은 피보팅 요소(105)와 주기적 구조물(171, 172) 간의 생산 관계(물리적, 화학적 및 기하학적 파라미터)를 결정한다. 3번째 특성은 개별적인 피보팅 요소(105)의 형태이고, 이것은 피보팅 요소(105)의 효율적인 패킹 및 생산에 도달하기 위해 적어도 일부 측정 방향(X1)을 따라 대칭축을 가질 수 있다. 이 특성들에 관한 고려사항 및 설계 원칙은 비제한적인 설명 방식으로 이하에서 상세히 설명된다.
동공 이미지(150)는 주기적 구조물(171, 172)로부터의 0차 회절 신호(160) 및 ±1차 회절 신호(161, 162)를 각각 나타낸다. 수직 측정 방향(X1, X2)을 가진 도시된 것과 같은 경우에, 타겟(100)은 양 축의 동시 산란 측정치를 산출하기 위해 x 방향과 y 방향으로 측정될 수 있다. 도시된 것과 같은 예에서, 피보팅 요소(105)는 어느 한쪽 방향 또는 양쪽 방향으로 산란 측정 회절 패턴에 (그들의 치수 및 배치에 따라서) 기여하도록 구성될 수 있다. 그러한 경우에, 피보팅 요소(105)는 각각의 주기적 구조물(171, 172)의 구성품이고, 각각의 주기적 구조물(171, 172)은 그에 따라서 2가지 유형의 타겟 요소(110, 105 및/또는 120, 105)로 각각 구성된다. 특히, 이 경우에 피보팅 요소(105)는 양측의 주기적 구조물(171, 172)에 공통되는(공유되는) 요소로서 구성될 수 있다.
도 2는 발명의 일부 실시형태에 따른 SCOL 타겟(100) 및 결과적인 동공면 산란 측정 이미지(150)의 하이레벨 개략도이다. 도 2는 3개의 측정 방향(101)(X1, X2, X3로 표시됨)으로 주기적 구조물(171, 172, 173)을 포함한 SCOL 타겟(100)을 도시하고 있다. 각각의 주기적 구조물(171, 172, 173)은 A와 B 2가지 유형(각각 171A, 171B; 172A, 172B 및 173A, 173B)의 주기적으로 배열된 타겟 요소(110, 120, 130, 105)를 포함한다. 유형 B(요소(105)를 포함한 171B, 172B 및 173B)는 도시된 바와 같은 경우에 3개의 주기적 구조물(171, 172, 173) 모두에 공통이다. 그러나, 소정의 실시형태에 있어서, 유형 B는 층들의 부분집합에 공통일 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 다른 층에서는 다른 유형 B 요소들이 설계될 수 있다. 비제한적인 설명의 편의상, 공통 유형의 타겟 요소들은 피보팅 요소(105)라고 부른다.
전술한 바와 같이, 피보팅 요소(105)는 산란 측정 회절 패턴에 기여할 수 있고 따라서 각 방향에서 분할된 주기적 구조물로서 기능한다. 위에서와 같이, 피보팅 요소(105)의 임의의 제시된 특성, 즉 피보팅 요소(105)의 어레이 구성 및 대칭 방향, 타겟 층들 간의 피보팅 요소(105)들의 분포, 및 개별적인 피보팅 요소(105)의 형태는 사양과 관련하여 구성 및 적응될 수 있다.
동공 이미지(150)는 주기적 구조물(171, 172, 173)로부터의 0차 회절 신호(160) 및 ±1차 회절 신호(161, 162, 163)를 각각 나타낸다. 도시된 것과 같은 경우에, 타겟(100)은 모두 3개의 축의 동시 산란 측정치를 산출하기 위해 X1, X2, X3의 측정 방향으로 측정될 수 있다. 피보팅 요소(105)는 2가지 유형의 타겟 요소(110, 105; 120, 105; 및/또는 130, 105)로 각각 구성되는 각각의 주기적 구조물(171, 172, 173)의 구성품으로 함으로써 임의 수의 방향으로 산란 측정 회절 패턴에 (그들의 치수 및 배치에 따라서) 기여하도록 구성될 수 있다. 특히, 피보팅 요소(105)는 모든 주기적 구조물(171, 172, 173)에 공통되는 요소로서, 또는 일반적으로 주어진 타겟 내의 일부 또는 모든 주기적 구조물의 공통 요소로서 구성될 수 있다.
피보팅 요소(105)는 각각 주기적 구조물(171, 172, 173)의 인근 타겟 요소(110, 120, 130)들 사이에 공간 두기(interspacing)를 할 수 있다. 공간 두기는 특정의 필요조건에 따라서 충만(full), 즉 타겟 요소(110, 120, 130)에 인접한 피보팅 요소(105)들 사이에 겹침이 없을 수 있고, 또는 공간 두기는 부분적, 즉 일부 겹침이 허용될 수 있다. 소정의 경우에 또는 소정의 피보팅 요소(105)에 대하여, 다른 타겟 요소(110, 120, 130)와의 겹침은 타겟 설계 및 필요한 도량형 측정에 따라서 상당부분이 되거나 완전하게 될 수 있다. 피보팅 요소(105)의 어레이는 타겟(105) 전체에 걸쳐서 균일할 수 있고, 또는 어레이는 피보팅 요소(105)의 다른 특성들을 가진 서브 영역을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 발명의 일부 실시형태에 따른 SCOL 타겟(100) 및 결과적인 동공면 산란 측정 이미지(150)의 하이레벨 개략도이다. 도 3a 및 도 3b는 3개의 측정 방향(101)(X1, X2, X3로 표시됨)으로 주기적 구조물(171, 172, 173)을 포함한 SCOL 타겟(100)을 도시하고 있다. 주기적으로 배열된 타겟 요소(110, 120, 130, 105)에 있어서, 각각의 주기적 구조물(171, 172)은 A와 B 2가지 유형(각각 171A, 171B 및 172A, 172B)을 포함하고 주기적 구조물(173)은 도 3a에서 유형 A(173A)를 및 도 3b에서 A와 B 2가지 유형(각각 173A, 173B)을 포함한다. 유형 B(요소(105)를 포함한 171B, 172B 및 173B)는 도시된 바와 같은 경우에 3개의 주기적 구조물(171, 172, 173) 모두에 공통이다. 더욱이, 도시되어 있는 바와 같은 경우에, 육각형으로 도시된 요소(105)가 그들의 치수, 구성 및 측정 구성에 따라서 예를 들면 도 3a에서 요소 171B 및 172B(각각 측정 방향 X1 및 X2)로서, 및 도 3b에서 요소 171B, 172B 및 부분적으로 173C(각각 측정 방향 X1, X2 및 X3)로서 2개 또는 3개의 타겟 요소에 공통인 3가지 유형의 분할된 타겟 요소(110, 120)가 도시되어 있다. 피보팅 요소(105)는 도 3b에 타겟 요소(173B)로 도시된 바와 같이 타겟 요소를 구축하는데 참여하고, 이 피보팅 요소(105)는 교대로 나타나는 육각형으로 도시된 피보팅 요소(105)와 정사각형 타겟 요소 세그멘트(110)로 구성된다. 임의의 요소의 크기 및 요소들 간의 공간은 기하학적 및 광학적 고려사항에 따라 계산될 수 있고, 도 3a 및 도 3b는 제한하는 의도가 없이 단순히 개략적 개념 설명으로서 소용된다.
3개 이상일 수 있는 임의의 타겟 유형이 타겟 요소의 부분집합 및/또는 층들의 부분집합에 공통으로 될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 다른 유형의 B 요소들이 다른 층에서 설계될 수 있다. 비제한적인 설명의 편의상, 공통 유형의 타겟 요소들은 피보팅 요소(105)라고 부른다. 타겟 설계 고려사항 및 피보팅 요소(105)에 따라서 몇 가지 유형의 피보팅 요소(105)가 사용될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 피보팅 요소(105)의 어레이는 다른 층에 위치된 각각의 서브어레이와 함께 피보팅 요소(105)의 2개 이상의 서브어레이를 포함할 수 있다. 이러한 어레이는 추가적인 타겟 요소(110, 120, 130)와 함께 또는 추가적인 타겟 요소(110, 120, 130) 없이 층들간의 산란 측정을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 3a에서, 임의의 어레이(105, 110, 120)는 복수의 층에서 설계될 수 있고, 각각의 요소는 이들 층들과 관련하여 산란 측정을 실행하기 위해 사용될 수 있다.
소정의 실시형태에 있어서, 피보팅 요소(105)는 예를 들면 피보팅 요소(105)의 정확한 위치 지정을 보장하기 위해 다른 타겟 요소(110, 120, 130)의 일부 또는 전부의 뒤에 생산될 수 있다.
피보팅 요소(105)는 측정 방향에 대응하는 대칭 방향을 가질 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같은 경우에, 피보팅 요소(105)는 정사각형(도 1), 원형(도 2), 육각형(도 3a, 도 3b) 등이다. 측정 방향은 직각(예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 90°)일 수 있고, 또는 측정 및 생산 고려사항에 따라서 임의의 각도, 예를 들면, 30°, 45°, 60° 또는 임의의 다른 각도(예를 들면, 도 2, 3A, 3B 참조)로 될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 임의의 도시된 타겟은 180° 회전 대칭을 가질 수 있다. 타겟(100)들은 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 반사 대칭을 가질 수 있다. 즉, 타겟(100)들은 타겟(100)을 관통하는 복수의 반사면에 대하여 반사 대칭으로 될 수 있다. 타겟(100)들은 30°, 45°, 60° 및/또는 120°의 회전 대칭을 가질 수 있다. 주기적 구조물의 임의의 피치, 측정 파장 및 동공면 파라미터는 동공면 내에서 필요한 측정 차수를 유지하기 위해 필요한 측정 사양으로 조정될 수 있다. 도량형 측정은 소정의 측정 단계에서 소정의 차수를 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 조명은 환상이 아니고 다이폴, 쿼드러플 또는 다른 조명 유형일 수 있다. 조명 유형 및 조명 방향은 타겟(100)에 관한 대칭 고려사항에 따라서 및 타겟의 측정 방향(Xi)과 관련하여 조정될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 타겟(100)의 설계 세부 및 측정 방향(Xi)은 조명의 주어진 파라미터, 방향 및 패턴에 따라 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 피보팅 요소(105)는 산란 측정 회절 패턴에 기여할 수 있고 따라서 각 방향에서 분할된 주기적 구조물로서 기능한다. 위에서와 같이, 피보팅 요소(105)의 임의의 제시된 특성, 즉 피보팅 요소(105)의 어레이 구성 및 대칭 방향, 타겟 층들 간의 피보팅 요소(105)들의 분포, 및 개별적인 피보팅 요소(105)의 형태는 사양과 관련하여 구성 및 적응될 수 있다.
동공 이미지(150)는 주기적 구조물(171, 172, 173)로부터의 0차 회절 신호(160) 및 ±1차 회절 신호(161, 162, 163)를 각각 나타낸다. 도시된 것과 같은 경우에, 타겟(100)은 2개 또는 3개의 축의 동시 산란 측정치를 산출하기 위해 X1, X2, X3의 측정 방향으로 측정될 수 있다. 피보팅 요소(105)는 다음에 2가지 유형의 타겟 요소(110, 105; 120, 105; 및/또는 130, 105)로 각각 구성되는 각각의 주기적 구조물(171, 172, 173)의 구성품으로 함으로써 임의 수의 방향으로 산란 측정 회절 패턴에 (그들의 치수 및 배치에 따라서) 기여하도록 구성될 수 있다. 특히, 피보팅 요소(105)는 모든 주기적 구조물(171, 172, 173)에 공통되는 요소로서, 또는 일반적으로 주어진 타겟 내의 일부 또는 모든 주기적 구조물의 공통 요소로서 구성될 수 있다.
피보팅 요소(105)는 각각 주기적 구조물(171, 172, 173)의 인근 타겟 요소(110, 120, 130)들의 사이를 공간 두기할 수 있다. 공간 두기는 충만(full), 즉 타겟 요소(110, 120, 130)에 인접한 피보팅 요소(105)들 사이에 겹침이 없을 수 있고, 또는 공간 두기는 부분적, 즉 특정의 필요조건에 따라서 일부 겹침이 허용될 수 있다(예를 들면, 도 3b 참조). 소정의 경우에 또는 소정의 피보팅 요소(105)에 대하여, 다른 타겟 요소(110, 120, 130)와의 겹침은 타겟 설계 및 필요한 도량형 측정에 따라서 상당부분이 되거나 완전하게 될 수 있다. 피보팅 요소(105)의 어레이는 타겟(105) 전체에 걸쳐서 균일할 수 있고, 또는 어레이는 피보팅 요소(105)의 다른 특성들을 가진 서브 영역을 포함할 수 있다.
타겟(100)은 생산성 향상, 타겟 간결화, 측정 방향의 추가 등과 같은 다른 목적으로 전술한 원칙에 따라 수정되는 SCOL 타겟의 주어진 모델에 기초를 둘 수 있다. 예를 들면, 기존 타겟의 소정의 주기적 구조물은 피보팅 요소(105)의 어레이로 변환되고 피보팅 요소(105)가 다른 주기적 구조물의 공통 요소로 될 때까지, 즉 적어도 부분적으로 겹칠 때까지 서로에 대하여 응축될 수 있다.
임의의 타겟 요소(110, 120, 130, 105)는 포지티브 요소 또는 네가티브 요소로서 적용될 수 있다. 임의의 타겟 요소(110, 120, 130, 105)는 충만되거나, 갭(충만된 배경 또는 분할된 배경에서의 갭)이거나, 분할, 즉 더 작은 세그멘트로 구성될 수 있다. 임의의 분할 패턴의 피치, 특히 각 층의 상이한 영역에서의 분할 패턴의 피치는 다르게 할 수 있다. 층들 및 주기적 구조물의 순서는 비제한적인 것이고 특정 타겟 설계에 따라 수정될 수 있다. 주기적 구조물(171, 172, 173)은 각각의 별도의 층에 있을 수 있고, 또는 임의의 주기적 구조물이 동일 층에 있을 수 있다. 명백히 4개 이상의 주기적 구조물이 타겟(100)에서 설계될 수 있다. 피보팅 요소(105)는 단일 층에 또는 복수의 층에 있을 수 있고, 다른 층의 피보팅 요소(105)와의 사이에 완전한 겹침, 부분적 겹침 또는 겹침이 없을 수 있다.
타겟(100)을 생산하기 위한 타겟 설계 파일이 여기에서 설명하는 개념적 설계를 생산 설계 규칙과 호환시키도록 실행되는 임의의 설계 개작과 같이 본 발명의 일부로서 마찬가지로 생각된다. 여기에서 설명하는 임의의 SCOL 타겟(100)의 산란 측정, 특히 동공면의 다른 방향에서의 동시 산란 측정도 또한 본 발명의 일부이다.
본 발명의 방법은 상이한 측정 방향을 가진 적어도 2개의 주기적 구조물에 공통으로 되도록 SCOL 타겟의 복수의 타겟 요소로부터 선택된 피보팅 요소를 구성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 각각의 SCOL 타겟의 타겟 설계 파일을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 타겟 설계 파일은 본 발명의 방법에 따라 생성된다. 이 방법은 또한 SCOL 타겟을 생산하는 단계를 포함할 수 있고, SCOL 타겟은 본 발명의 방법에 따라 생산된다. 이 방법은 피보팅 요소에 따라 적어도 2개의 주기적 구조물을 정렬하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 본 발명의 방법에 의해 생산된 SCOL 타겟의 회절 패턴 및 SCOL 타겟으로부터 야기되는 산란 측정치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 또한 측정 방향에 평행한 대칭 방향을 가진 어레이로서 피보팅 요소를 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 적어도 2개의 주기적 구조물의 인접하는 타겟 요소들을 피보팅 요소에 의해 공간 두기하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 주기적 구조물을 갖는 타겟 층에서 피보팅 요소를 설계하는 단계, 및 하나 이상의 노출에 의해 하나 이상의 층에서 피보팅 요소를 생산하는 단계(각각 반드시 필요한 것은 아님)를 포함할 수 있다. 방법은 또한 특정 측정 도구의 동공면에서 별도의 1차 회절 패턴을 생성하도록 적어도 2개의 주기적 구조물을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4는 발명의 일부 실시형태에 따른 방법(200)을 보인 하이레벨 흐름도이다. 방법(200)은 순서와 관계없이 하기의 임의의 단계와 같이 타겟(100)을 설계 및/또는 생산하는 단계를 포함할 수 있다. 임의의 설계 및 구성하는 단계는 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 소정의 실시형태는 컴퓨터 판독가능 프로그램과 함께 구체화된 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 포함한 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 컴퓨터 판독가능 프로그램은 방법(200)의 단계들을 실행하도록 구성될 수 있다. 또한 방법(200)의 각 단계에 따라 생산되는 설계 파일이 제공된다. 소정의 실시형태는 컴퓨터 판독가능 프로그램과 함께 구체화된 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 포함한 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 컴퓨터 판독가능 프로그램은 타겟(100) 또는 방법(200)에 따라 생산된 임의의 타겟의 도량형 측정을 실행하도록 구성될 수 있다.
방법(200)은 피보팅 요소의 어레이를 제공하는 단계(단계 210)와, 피보팅 요소의 어레이를 2개 이상의 층에서 주기적 구조물로서 이용하는 단계(단계 220)와, 별개의 측정 방향으로 각각의 주기적 구조물을 수 개의 층에서 설계하는 단계(단계 230)와, 피보팅 요소의 어레이의 평행 대칭 방향에 대한 측정 방향을 선택하는 단계(단계 240)를 포함할 수 있다.
소정의 실시형태에 있어서, 방법(200)은 오버레이 측정 방향으로 주기적 구조물을 포함하도록 어레이를 설계하는 단계(단계 212), 주기적 구조물의 지오메트리에 관계된 특정 대칭을 갖도록 피보팅 요소를 구성하는 단계(단계 214), 및/또는 적어도 2개의 주기적 구조물에 공통으로 되도록 피보팅 요소를 선택하는 단계(단계 216)를 포함할 수 있다.
소정의 실시형태에 있어서, 방법(200)은 오버레이 측정 사양에 따라 피보팅 요소 및 어레이의 대칭 방향을 구성하는 단계(단계 225)를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 방법(200)은 적어도 2개의 주기적 구조물의 인접하는 타겟 요소들을 피보팅 요소에 의해 공간 두기하는 단계(단계 226) 및/또는 모든 층들의 주기적 구조물의 공간에 피보팅 요소들을 위치 지정하는 단계(단계 235)를 포함할 수 있다.
방법(200)은 또한 동공면에서 각 방향을 따라 복수의(적어도 1차) 회절 신호를 산출하도록 주기적 구조물 및/또는 어레이를 설계하는 단계(단계 245)를 포함할 수 있다. 방법(200)은 또한 대응하는 타겟 설계 파일을 생성하고 SCOL 타겟을 생산하는 단계(단계 250)를 포함할 수 있다.
방법(200)은 또한 단일 타겟의 수 개의 층으로부터 오버레이 데이터를 추출하는 단계(단계 260), 예를 들면, 상이한 층들로부터 동시에 오버레이 데이터를 측정하는 단계(단계 261) 및/또는 상이한 층들로부터 순차적으로 오버레이 데이터를 측정하는 단계(단계 262)를 포함할 수 있다. 방법(200)은 또한 복수의 노출에 의해 피보팅 요소의 어레이를 생산하는 단계(단계 255)와, 대응하는 노출과 관련하여 오버레이 데이터를 추출하는 단계(단계 265)를 포함할 수 있다.
소정의 실시형태에 있어서, 임의의 대칭 방향에서 어레이 내 피보팅 요소(105)의 피치는 200nm와 2000nm 사이일 수 있다.
유리하게도, 타겟(100)은 수 개의 층을 포함하고 하나 이상의 타겟 셀에 대한 단일 또는 복수의 측정이 가능하도록 설계될 수 있다. 더욱이, 오버레이는 임의의 타겟 층 부분집합 중에서 측정될 수 있다(예를 들면, 하나 이상의 층과 관련한 하나 이상의 층의 오버레이). 타겟 구성은 타겟에 의해 점유되는 영역의 크기를 감소시키고(또는 대안적으로, 주어진 영역에서 더 큰 타겟의 사용을 가능하게 하고), 측정 시간을 감소시키며, 단일 타겟에서 복수의 측정을 실행함으로써 정확도를 향상시킨다.
전술한 설명에서, 실시형태는 본 발명의 예 또는 구현이다. "일 실시형태", "실시형태", "소정 실시형태" 또는 "일부 실시형태"의 각종 출현은 반드시 모두 동일한 실시형태를 인용하는 것이 아니다.
비록 본 발명의 각종 특징들이 단일 실시형태와 관련하여 설명될 수 있지만, 그 특징들은 분리해서 또는 임의의 적당한 조합으로 또한 제공될 수 있다. 반대로, 비록 발명이 여기에서 명확성을 위해 분리된 실시형태와 관련하여 설명될 수 있지만, 본 발명은 단일 실시형태로 또한 구현될 수 있다.
발명의 소정 실시형태는 위에서 설명한 다른 실시형태로부터의 특징들을 포함할 수 있고, 소정 실시형태는 위에서 설명한 다른 실시형태로부터의 요소들을 통합할 수 있다. 특정 실시형태와 관련한 발명의 요소들의 설명은 그 특정 실시형태에서만 사용되는 것으로 제한되지 않는다.
또한, 발명은 각종 방법으로 실행 또는 실시될 수 있다는 점 및 발명이 전술한 실시형태가 아닌 다른 소정의 실시형태로 구현될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
본 발명은 첨부 도면 또는 그 대응하는 설명으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 흐름도는 각각의 도시된 블록 또는 상태를 통해서 또는 도시되고 설명한 것과 정확히 동일한 순서로 진행할 필요가 없다.
여기에서 사용된 기술용어 및 과학용어의 의미는 다르게 규정되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 공통적으로 이해되는 의미를 갖는다.
지금까지 발명을 제한된 수의 실시형태와 관련하여 설명하였지만, 이 설명은 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되고, 양호한 일부 실시형태의 예시로서 해석되어야 한다. 다른 가능한 변형예, 수정예 및 응용이 발명의 범위 내에 또한 있을 수 있다. 따라서, 발명의 범위는 전술한 실시형태의 설명으로 제한되지 않고 첨부된 특허 청구범위 및 그들의 법적 균등물에 의해 제한되어야 한다.

Claims (28)

  1. 산란 측정 오버레이(scatterometry overlay, SCOL) 타겟에 있어서,
    제1 측정 방향에서의 측정을 위해 구성된 복수의 타겟 요소들(target elements)을 포함하는 주기적 구조물; 및
    상기 복수의 타겟 요소들 사이에 배치된 복수의 피보팅(pivoting) 요소들을 포함하고,
    상기 SCOL 타겟은 제1 층에서 구현되고,
    상기 복수의 피보팅 요소들은, 상기 SCOL 타겟과, 제2 층에서 구현된 제2 SCOL 타겟이 서로에 대하여 각도 오프셋(angularly offset)되어 있을 때, 상기 제2 SCOL 타겟에서의 복수의 피보팅 요소들과 정렬하도록 구성되는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타겟 요소들은 분할된(segmented) 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피보팅 요소들은 상기 측정 방향에 대응하는 대칭성을 갖는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  4. 제1항에 있어서, 상기 피보팅 요소들은 원형(circular)인 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  5. 제1항에 있어서, 상기 SCOL 타겟과 상기 제2 SCOL 타겟은, 30°, 45°, 60° 및 90° 중 하나만큼, 서로에 대하여 각도 오프셋되는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 피보팅 요소들은 또한, 상기 SCOL 타겟, 상기 제2 SCOL 타겟, 및 제3 SCOL 타겟이 서로에 대하여 각도 오프셋되어 있을 때, 상기 제3 SCOL 타겟에서의 복수의 피보팅 요소들과 정렬하도록 구성되는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  7. 제1항에 있어서, 상기 타겟 요소들 중의 적어도 일부는 분할된 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  8. 제1항에 있어서, 상기 주기적 구조물 및 복수의 피보팅 요소들은 지정된 측정 툴의 동공면(pupil plane)에서 이산(distinct) 1차 회절 패턴을 생성하도록 구성되는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  9. 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟에 있어서,
    제1 측정 방향에서의 측정을 위해 구성된 복수의 타겟 요소들을 포함하는 제1 주기적 구조물;
    제2 방향에서의 측정을 위해 구성된 복수의 타겟 요소들을 포함하는 제2 주기적 구조물; 및
    상기 복수의 타겟 요소들 사이에 배치된 복수의 피보팅 요소들을 포함하고,
    상기 SCOL 타겟은 제1 층에서 구현되고,
    상기 복수의 피보팅 요소들은, 상기 SCOL 타겟과, 제2 층에서 구현된 제2 SCOL 타겟이 서로에 대하여 각도 오프셋되어 있을 때, 상기 제2 SCOL 타겟에서의 복수의 피보팅 요소들과 정렬하도록 구성되는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 측정 방향 및 제2 측정 방향은 각각 30°, 45°, 60° 및 90° 중 임의의 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  11. 제9항에 있어서, 제3 방향에서의 측정을 위해 구성된 복수의 타겟 요소들을 포함하는 제3 주기적 구조물을 더 포함하는, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  12. 제9항에 있어서, 상기 피보팅 요소들은 상기 측정 방향에 대응하는 대칭 방향을 갖는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  13. 제9항에 있어서, 상기 피보팅 요소들은 원형인 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  14. 제9항에 있어서, 상기 타겟 요소들 중의 적어도 하나는 분할된 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  15. 제9항에 있어서, 상기 제1 주기적 구조물, 제2 주기적 구조물 및 복수의 피보팅 요소들은 지정된 측정 툴의 동공면에서 이산 1차 회절 패턴을 생성하도록 구성되는 것인, 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  16. 적어도 하나의 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟에서의 둘 이상의 주기적 구조물을 정렬하기 위한 방법에 있어서,
    제1 측정 방향을 갖는 제1 주기적 구조물에서의 타겟 요소들 사이에 배치된 제1 복수의 피보팅 요소들을, 제2 측정 방향을 갖는 제2 주기적 구조물에서의 타겟 요소들 사이에 배치된 제2 복수의 피보팅 요소들과 정렬하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 복수의 피보팅 요소들 및 제2 복수의 피보팅 요소들은, 상기 제1 주기적 구조물과 제2 주기적 구조물이 각도 오프셋되어 있을 때 정렬하도록 구성되는 것인, 둘 이상의 주기적 구조물을 정렬하기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 복수의 피보팅 요소들 및 제1 복수의 피보팅 요소들은, 측정 방향에 평행한 대칭 방향을 갖는 것인 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 피보팅 요소들은 분할된 주기적 구조물인 것인 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1 주기적 구조물 및 제2 주기적 구조물은 개별 타겟 층에 배치되는 것인 방법.
  20. 제16항에 있어서, 지정된 측정 툴의 동공면에서 이산 1차 회절 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 SCOL 타겟의 타겟 설계 파일을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제16항에 있어서, 상기 SCOL 타겟을 생산하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제22항의 방법에 따라 생산된 산란 측정 오버레이(SCOL) 타겟.
  24. 제16항에 있어서, 복수의 노출에 의해 상기 피보팅 요소들을 생산하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제16항에 있어서, 상기 SCOL 타겟의 하나 이상의 회절 패턴을 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제16항의 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 판독가능 프로그램이 구현되어 있는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  27. 삭제
  28. 삭제
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