KR102160840B1 - 임베디드 sem 구조물 오버레이 타겟을 갖는 ovl을 위한 디바이스 상관 계측(dcm) - Google Patents

임베디드 sem 구조물 오버레이 타겟을 갖는 ovl을 위한 디바이스 상관 계측(dcm) Download PDF

Info

Publication number
KR102160840B1
KR102160840B1 KR1020157008261A KR20157008261A KR102160840B1 KR 102160840 B1 KR102160840 B1 KR 102160840B1 KR 1020157008261 A KR1020157008261 A KR 1020157008261A KR 20157008261 A KR20157008261 A KR 20157008261A KR 102160840 B1 KR102160840 B1 KR 102160840B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
periodic structure
target
overlay
layer
periodic
Prior art date
Application number
KR1020157008261A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150053770A (ko
Inventor
누리엘 아미르
동섭 최
탈 이츠코비치
다니엘 칸델
Original Assignee
케이엘에이 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이엘에이 코포레이션 filed Critical 케이엘에이 코포레이션
Publication of KR20150053770A publication Critical patent/KR20150053770A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102160840B1 publication Critical patent/KR102160840B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70681—Metrology strategies
    • G03F7/70683—Mark designs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

본 발명개시의 양태는 디바이스의 2개의 실질적으로 동일 평면 층들 간의 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟을 기술한다. 타겟은 제 1 층 및 제 2 층에 주기적 구조물을 포함한다. 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 제 1 및 제 2 층의 상대 위치의 차이 및 개개의 디바이스형 구조물이 측정되어 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 제 1 및 제 2 층의 상대 위치를 보정할 수 있다. 본 요약서는 검색 기술자 또는 다른 독자가 기술적 개시의 주제를 빠르게 알아낼 수 있도록 하는 요약을 요구하는 규칙을 준수하기 위해 제공된 것임을 강조한다. 이것은 특허청구범위의 범위 또는 의미를 해석 또는 제한하는데 이용되지 않을 것이라는 점을 포함해서 진술된다.

Description

임베디드 SEM 구조물 오버레이 타겟을 갖는 OVL을 위한 디바이스 상관 계측(DCM){DEVICE CORRELATED METROLOGY (DCM) FOR OVL WITH EMBEDDED SEM STRUCTURE OVERLAY TARGETS}
우선권 주장
본 출원서는 발명의 명칭이 "DEVICE CORRELATED METROLOGY (DCM) FOR OVL WITH EMBEDDED SEM STRUCTURE OVERLAY TARGETS"인 2012년 9월 6일자에 출원된 누리에 아미르(Nuriel Amir) 등에 공통으로 소유되고 함께 계류 중인 미국 가특허 출원 번호 제61/697,503호의 우선권을 주장하고, 이 전체 개시는 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
기술분야
본 발명의 실시예들은 반도체 제조 공정에서 이용되는 오버레이 측정 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 반도체 디바이스 요소를 모방하는 SEM 타겟과 광학 오버레이 타겟을 통합하는 반도체 리소그래픽 애플리케이션을 위한 오버레이 계측 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 산업에서, 전자 디바이스는 기판 상에 다수의 층을 제조함으로써 생산될 수 있고, 이러한 층의 일부 또는 전체는 다양한 구조물을 포함한다. 샘플의 다양한 층들 간의 정렬, 또는 이와 같은 샘플의 특정 층들 내의 정렬을 제어할 필요가 있다. 특정 층 내에서 이와 같은 구조물의 상대 위치 및 다른 층의 구조물에 대한 이와 같은 구조물의 상대 위치는 완료된 전자 디바이스의 성능에 관련되고 매우 중요하다. 이와 같은 샘플 내에서 구조물의 상대 위치는 일반적으로 오버레이(overlay)라고 불린다.
샘플 상에서 연속적인 패턴화 층들 간의 오버레이 에러의 측정은 집적 회로 및 디바이스의 제조에서 이용되는 가장 중요한 공정 제어 기술 중 하나이다. 오버레이 정확도는 일반적으로 제 1 패턴화 층이 그것 위에 또는 아래에 배치된 제 2 패턴화 층에 대하여 얼마나 정확하게 정렬되어 있는지에 대한 결정, 및 제 1 패턴이 같은 층 상에 배치된 제 2 패턴에 대하여 얼마나 정확하게 정렬되어 있는지에 대한 결정과 관련된다.
오버레이 측정을 위한 다양한 기술 및 공정이 개발되었고 성공의 정도를 변경시키면서 이용되었다. 일반적으로, 오버레이 측정은 층에 에칭되는 테스트 패턴을 이용하여 수행된다. 이러한 테스트 패턴의 이미지가 이미지 툴에 의해 캡처될 수 있고, 분석 알고리즘이 이용되어 캡처된 이미지로부터 패턴의 상대적 변위를 계산한다. 가장 일반적으로 이용되는 오버레이 타겟 패턴 중 하나는 "박스 인 박스(Box-in-Box)" 타겟이고, 이는 웨이퍼의 연속 층 상의 인접한 다이 사이의 스크라이브 라인에 내장되어 있는 한 쌍의 동심 정사각형(또는 박스)를 포함한다. 오버레이 에러는 일반적으로 다른 정사각형에 관하여 하나의 정사각형의 위치를 비교함으로써 결정된다. 오버레이 타겟 패턴의 다른 예는 "바 인 바(bar in bar)" 타겟이고, 이는 웨이퍼의 연속 층 상에 복수의 평행 바를 포함한다.
오버레이 타겟 패턴의 다른 예는 그레이팅 유형(grating-type) 타겟이다. 타겟은 보통 제 1 주기적 테스트 구조물 및 제 2 주기적 테스트 구조물을 포함한다. 제 1 주기적 테스트 구조물은 디바이스의 제 1 층 상에 배치되고, 제 2 주기적 테스트 구조물은 제 2 층이 제 1 층 상에 배치될 때 제 1 주기적 테스트 구조물에 인접하게 디바이스의 제 2 층 상에 배치된다. 제 1 주기적 테스트 구조물과 제 2 주기적 테스트 구조물 사이에 발생할 수 있는 임의의 오프셋이 광학적으로, 마이크로-기계적으로 또는 전자 빔을 이용하여 검출될 수 있다. 이와 같은 그레이팅 스타일 타겟(때때로, "AIM" 마크로서 언급됨)은 "박스" 유형 마크보다 조밀하고 더욱 강력할 수 있어, 더욱 많은 공정 정보의 수집은 물론, CMP의 엄격함을 견뎌 낼 수 있는 타겟 구조물을 야기한다. 이와 같은 마크의 이용은 예컨대, 일반적으로 양도된 미국 특허 제6,023,338호, 제6,921,916호 및 제6,985,618호에서 아델(Adel) 등에 의해 기술되고, 이러한 3개의 미국 특허 모두는 모든 목적을 위해 참조용으로 본 명세서에 통합된다.
부가적으로, 오버레이 계측에 대한 기초로서 방사선 스캐터로메트리(scatterometry)를 이용하기 위한 약간의 노력이 이루어졌다. 스캐터로메트리로부터 오버레이를 결정하기 위한 특정한 기존의 접근 방식은, 모델 형태 프로파일, 오버레이 및 필름 스택에 기초하여 계산된 이론적 스펙트럼에 대해 측정된 스펙트럼의 비교, 및 물질의 광학적 특성, 또는 교정용 웨이퍼로부터의 기준 신호에 대한 비교에 집중한다. 대안적으로, 서브-광학 다중 셀 타겟의 다양한 구현이 이용되어왔다.
오버레이 측정의 정확도는 여전히 2x 및 1x nm 공정 노드의 진보한 집적 회로 제조에서 오버레이 계측이 직면한 주된 과제 중 하나이다. 정밀도가 갖는 주요 문제 중 하나는 오버레이 타겟의 오버레이와 실제 디바이스의 오버레이 간의 바이어스이다. 라인 수율의 끝에서만 볼 수 있고 오버레이 계측에 의해 라인 내에서는 검출되지 않는 오버레이 탈선을 가질 수 있다는 것이 업계에 알려져 있다. 이것은 이와 같은 수율 손실이 종래의 오버레이 타겟에 의해 검출되지 않는, 디바이스 바이어스로의 타겟의 변화로 인해 발생할 수 있는 여러 경우에서 발견되었다. 실제 디바이스 오버레이를 체크하기 위한 몇몇 방법이 업계에 구현되었다. 예를 들어, 이전 층을 보호하는 산화물로부터 디바이스 디캐핑(de-capping) 이후에, 임계 치수 주사 전자 현미경(critical dimension scanning electron microscopy; CD-SEM)은 실제 디바이스 오버레이를 직접 측정할 수 있다. 다른 예는 디바이스의 횡단면을 이동하여, 주사 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM) 또는 TEM(Transmission Electron Microscope; 투과 전자 현미경)으로 실제 오버레이를 직접 측정하는 것이다. 전기 테스트가 또한 저항 측정으로부터 디바이스형 테스트 구조물을 계산하기 위해 이용되었다. 그러나 각각의 방법은 그 한계가 있다.
따라서, 측정의 정확도를 증가시킬 수 있는 방법 또는 개선된 오버레이 측정 기술을 개발하기 위해 지속적으로 노력하고 있다.
본 발명개시의 양태에 따라, 디바이스의 2개의 실질적으로 동일 평면 층들 간의 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟은, 제 1 층 아래의 층의 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 갖는 제 1 층의 제 1 주기적 구조물을 포함한다. 제 1 디바이스형 구조물이 제 1 주기적 구조물 내의 제 1 층에 형성된다. 제 2 주기적 구조물이 제 1 층의 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 갖는 제 1 층의 상부에 있는 제 2 층에 형성된다. 제 2 디바이스형 구조물이 제 2 주기적 구조물 내의 제 2 층에 형성된다. 제 1 및 제 2 주기적 구조물 및 제 1 및 제 2 디바이스형 구조물은, 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 제 1 층 및 제 2 층의 상대 위치의 차이, 및 제 1 및 제 2 디바이스형 구조물 간의 차이가 측정될 수 있도록 구성된다.
본 발명개시의 추가의 양태에 따라, 디바이스의 2개의 실질적으로 동일 평면 층들 간의 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟은, 제 1 층에 형성된 제 1 주기적 구조물 및 제 1 층의 상부에 있는 제 2 층에 형성된 제 2 주기적 구조물을 포함한다. 제 1 주기적 구조물은 제 1 층 아래의 층의 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함한다. 제 2 주기적 구조물은 제 1 층의 제 1 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함한다. 제 1 및 제 2 주기적 구조물은, 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 제 1 층 및 제 2 층의 상대 위치의 차이가 측정될 수 있도록 구성된다.
본 발명개시의 추가의 양태에 따라, 방법은 제 1 층 아래의 층의 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 갖는 제 1 층의 제 1 주기적 구조물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 디바이스형 구조물이 제 1 주기적 구조물 내의 제 1 층에 형성될 수 있다. 제 2 주기적 구조물은 제 1 층의 상부에 있는 제 2 층에 형성될 수 있다. 제 2 주기적 구조물은 제 1 층의 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함한다. 제 2 디바이스형 구조물이 제 2 주기적 구조물 내의 제 2 층에 형성될 수 있다.
본 발명의 목적 및 장점이 다음의 상세한 설명을 읽고 첨부 도면들을 참조하면 명백해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명개시의 일 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 개략도이다.
도 1c는 본 발병개시의 일 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 평면도이다.
도 2는 본 발병개시의 일 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 일부로서 디바이스형 마크의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발병개시의 일 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 개략도이다.
도 3c는 본 발병개시의 일 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 평면도이다.
도 4는 본 발명개시의 일 실시예에 따라, 하이브리드 오버레이 타겟의 광학 오버레이 마크를 측정하는데 이용될 수 있는 광학 오버레이 측정 시스템 또는 계측 툴의 예에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명개시의 실시예에 따라 하이브리드 오버레이 타겟을 이용하여 오버레이 측정을 수행하기 위한 방법의 흐름도이다.
다음의 상세한 설명은 예시를 위해 많은 특정한 세부 사항을 포함하지만, 당업자는 다음의 세부 사항들에 대한 많은 변형 및 변경이 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 아래에 기술된 본 발명의 예시적인 실시예들은 일반성을 잃지 않고, 제한을 부과하지 않으면서, 특허청구되는 본 발명을 설명한다. 부가적으로, 본 발명의 실시예들의 컴포넌트가 많은 상이한 방향으로 위치될 수 있기 때문에, 방향 용어는 예시를 위해 이용되며 결코 제한하지 않는다. 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 구조적 또는 논리적 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이 문서에서, 용어 단수 표현("a" 및 "an")은 특허 문서에서 일반적으로 하나 또는 하나 이상을 포함하기 위해 이용된다. 이 문서에서, 용어 "또는"은 별도의 표시가 없으면, "A 또는 B"가 "B가 아니 A", "A가 아닌 B" 및 "A 및 B"를 포함하도록, 배타적 "또는"을 나타내도록 이용된다. 그러므로, 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해지는 것이 아니고, 본 발명의 범위는 첨부되는 특허청구 범위에 의해 정의된다. "선택적" 또는 "선택적인"은 후속적으로 기술되는 상황이 발생하거나 발생하지 않을 수 있다는 것을 의미하여, 이 설명은 그러한 상황이 발생하는 경우 및 그러한 상황이 발생하지 않는 경우를 포함한다. 예를 들어, 디바이스가 특징부 A를 선택적으로 포함하면, 이것은 특징부 A가 존재하거나 존재하지 않을 수 있다는 것을 의미하므로, 이 설명은 디바이스가 특징부 A를 소유하는 구조물 및 특징부 A가 존재하지 않는 구조물 양자 모두를 포함한다.
오버레이 마크/타겟의 오버레이를 측정함으로써 디바이스의 정확한 동일 오버레이를 달성하는데 몇 가지 실질적인 어려움이 있다. 한 가지 어려움은 현재 오버레이 측정이 오버레이 타겟 상에서 수행되고, 실제 디바이스 패턴 상에서 수행되지 않는다는 것이다. 디바이스 패턴의 설계는 이전 세대 오버레이 타겟과는 상이하기 때문에, 리소그래픽 영향, 예컨대, 이미지 배치 에러, 및 에칭 바이어스와 같은 비리소그래픽 영향이 동일하지 않다. 다른 어려움은 오버레이 측정이 ADI(After Develop Inspection) 단계에서 수행되지만 실제 디바이스 오버레이는 AEI(After Etch Inspection)에서, 또는 더욱 나중의 공정에서 결정된다는 것이다. 오버레이 타겟 환경이 또한 상이하다. 특히, 오버레이 타겟은 스크라이브 라인에 위치하지만, 디바이스 패턴은 다이 내에 위치한다.
상기 내용을 고려하여, 본 발명개시는 디바이스 상관 계측(device correlate metrology; DCM)을 도입한다. 본 발명개시에 기술된 DCM의 목적은, 종래의 오버레이 타겟과 정확한 디바이스형 기준 간의 오버레이의 차이를 측정하고, 이 차이를 이용하여 종래의 방법에 의해 제공된 OVL 값을 보정하는 것이다. 구체적으로, DCM은 타겟 기반 오버레이 결과와 디바이스 오버레이 문제 간의 바이어스를 수량화하고 이를 극복하기 위한 체계적인 접근 방법이다. 타겟과 디바이스 간의 바이어스를 체계적으로 수량화하기 위해서, 본 발명개시의 실시예들은 CD-SEM(임계 치수 주사 전자 현미경) 타겟을 모방하는 디바이스와 광학 오버레이 타겟을 통합하는 새로운 하이브리드 타겟을 개시한다. 아래에 기술되는 하이브리드 오버레이 타겟은 계측 툴(예컨대, 수차 및 조명) 및/또는 공정(예컨대, 디싱 및 침식)에 의해 야기되는 불균일성의 균형을 유지하도록 구성된다. 구체적으로, 하이브리드 오버레이 타겟은 실제 디바이스 상에서 발견되는 공정 영향을 정확하게 나타내도록 설계된다. 보다 구체적으로, CD-SEM은 모든 층들에 대해 AEI에서 동일 층 상의 디바이스와 타겟 간의 바이어스, 대부분의 경우 AEI에서 층들 간의 오버레이, 및 이중 패턴화 층과 같은 제한된 경우 ADI에서 층들 간의 오버레이를 측정하는 것을 허용한다. CD-SEM에 의한 직접 오버레이 측정은 광학 오버레이 측정과 우수한 상관 관계를 보여준다. 이러한 상관 관계는 광학 측정 결과의 정확도를 확인하는데 도움을 주고, 이미징 AIM, AIMid 오버레이 및 스캐터로메트리 오버레이(SCOL) 방법에 적용 가능하다.
도 1a는 본 발병개시의 일 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 제 1 층의 하이브리드 오버레이 타겟의 개략도이다. 도 1b는 본 발병개시의 일 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 제 1 층의 상부에 있는 제 2 층의 하이브리드 오버레이 타겟의 개략도이다. 논의의 편의를 위해, 하이브리드 오버레이 타겟은 기판의 상이한 층들 간의 오버레이를 측정하는 맥락으로 기술될 것이다. 그러나, 하이브리드 오버레이 타겟은 또한 기판의 단일 층 상의 2개 이상의 별도로 생성된 패턴을 측정하는데 이용될 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 도 1a와 연관된 요소들에 대한 다음의 설명은 도 1b의 대응 요소들에도 또한 적용될 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다.
도 1의 하이브리드 오버레이 타겟(110)은 통상적으로 집적 회로가 패턴화되는 곳으로부터 분리된 스크라이브 라인 안에 위치된다. 하이브리드 오버레이 타겟(110)은 페리미터(perimeter)에 의해 정의된다. 페리미터는 통상적으로 계측 툴 한계 및 회로 설계 규칙에 기초한다. 예를 들어, 페리미터의 상한은 오버레이 및/또는 스크라이브 라인 버짓(scribe line budget)을 측정하는데 이용되는 계측 툴의 시야(field of view; FOV)에 의해 설정될 수 있다. FOV는 일반적으로 계측 툴을 통해 이미지를 캡처하는데 이용 가능한 영역을 정의하는 광학 페리미터를 나타낸다. 스크라이브 라인 버짓은 일반적으로 오버레이 타겟을 배치하기 위한 스크라이브 라인에 의해 허용되는 이용 가능한 공간을 나타낸다. 페리미터의 하한은 마크를 이미지화하기 위해 계측 툴에 의해 요구되는 최소 영역에 의해 설정될 수 있다. 일반적으로, 페리미터는 오버레이 측정을 위해 이용되는 정보의 양을 최대화하기 위해서 가능한 한 커야한다는 것으로 알려져 있다. 페리미터의 크기 및 형태는 크게 변경될 수 있다. 예를 들어, 페리미터는 정사각형, 원, 삼각형, 직사각형, 다각형 등과 같은 형태를 형성할 수 있다. 페리미터의 크기는 이용되는 계측 툴에 따라 대략 10 미크론 내지 100 미크론 사이일 수 있다.
하이브리드 오버레이 타겟(110)은 하이브리드 오버레이 타겟(110)의 중앙에 위치하는 광학 오버레이 마크 및 디바이스형 오버레이 마크(118)를 포함한다. 디바이스형 오버레이 마크(118)는 실제 집적 회로의 요소/구조물과 대략 같은 크기 및 피치(예컨대, 분리)인 요소(에컨대, 미세 분할 라인)를 포함할 수 있다. 한 예로서, 디바이스형 마크의 피치는 공정이 허용하는 것만큼 작을 수 있고, 통상적으로 대략 5 nm 내지 대략 80 nm 사이이다. 디바이스형 마크의 선폭은 대략 디바이스 라인의 크기일 수 있고, 예를 들어 대략 2 nm 내지 대략 40 nm 사이이다.
도 2는 하이브리드 오버레이 타겟(110)의 센터에 배치될 수 있는 디바이스형 오버레이 마크(118)의 일례를 도시한다. 도 2의 상이한 음영의 가는 선들은 상이한 층들의 타겟에 있다. 특히, 밝은 음영 라인(210)은 제 1 층의 디바이스형 타겟으로서 인쇄될 수 있고, 어두운 음영 라인(220)은 제 1 층의 상부에 배치된 제 2 층의 디바이스형 타겟으로서 인쇄될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스형 오버레이 마크는, 상이한 층들의 오버레이 마크(118)의 일부가 충분하게 정렬되는 경우, 제 2 층의 일부 라인(220)의 일부분이 제 1 층의 라인(210)의 일부분과 서로 맞물리도록 구성될 수 있다. 하이브리드 오버레이 타겟(110)에 디바이스형 오버레이 마크(118)를 통합하는 것의 장점은, 이것이, 예를 들어, CD-SEM에 의해 디바이스 오버레이의 직접 측정을 수행하는 것을 허용하며, 이는 광학 오버레이 마크보다 양호한 정확도 및 정밀도를 제공한다는 것이다. 하이브리드 오버레이 타겟(110)의 중앙에 위치하여, 디바이스형 오버레이 마크(118)는 그것을 둘러싸는 패턴에 의해 잘 보호되어, 이는 이것을 연마 공정에 더욱 강력하게 만든다. 대안적으로, 디바이스형 오버레이 마크(118)는 도 1a에 도시된 바와 같이 광학 오버레이 마크 내에 임베딩되는 대신에, 광학 오버레이 마크 근처 어딘가에 위치할 수 있다.
하이브리드 오버레이 타겟(110)은, 광학 오버레이 타겟이 더 넓은 라인을 이용하기 때문에, 디바이스형 마크에 더하여 광학 오버레이 마크를 포함한다. 넓은 라인은 얇은 라인보다 신뢰성 있게 인쇄되는 경향이 있으므로, CMP 및 에칭 관련 저하에 의해 유도되는 공정 변화에 대해 더욱 관대하다. 광학 오버레이 마크는 이미징 오버레이 타겟 또는 스캐터로메트리 오버레이 타겟일 수 있다. 도 1a를 다시 참조하면, 광학 오버레이 마크는 복수의 작업 구역(112a, 112b, 112c 및 112d)을 포함할 수 있다. 작업 구역은 타겟(110)의 센터를 제외하고, 타겟(110)의 페리미터를 분할하고 실질적으로 충전하도록 구성될 수 있다. 작업 구역(112a, 112b, 112c 및 112d)은 광학 오버레이 측정에 의해 웨이퍼의 상이한 층들 간의 정렬을 계산하는데 이용되는 광학 오버레이 마크의 영역을 나타낸다. 작업 구역은 인접한 작업 구역의 일부분과 오버랩하지 않도록, 서로 공간적으로 분리될 수 있다. 이것은 통상적으로 작업 구역 각각이 계측 툴에 의해 적절히 이미지화된다는 것을 보장하도록 행해진다. 한 예로서, 작업 구역의 크기는 일반적으로 4개의 작업 구역에 대해 대략 2 내지 4 미크론 사이이다. 대부분의 경우, 작업 구역의 크기는 작업 구역의 수에 반비례한다. 작업 구역의 모양은 각각의 광학 오버레이 마크의 특정한 요구에 따라 변경될 수 있다. 한 예로서, 작업 구역은 정사각형 모양, L자 모양, 직사각형 모양, 삼각형 모양, 원 모양, 다각형 모양 등을 가질 수 있다. 작업 구역의 모양 및 크기는 서로 동일할 수 있다.
광학 오버레이 마크의 작업 구역(112) 각각은 광학 오버레이 측정을 위해 이용되는 정보량을 증가시키는 복수의 굵게 분할된 라인(114)을 포함하는 개별 주기적 구조물을 포함한다. 광학 오버레이 마크는 2개의 별개의 방향으로 오버레이를 측정하도록 구성된다. 작업 구역(112a 및 112c)의 분할 라인(114)은 한 방향, 예컨대, 도 2의 수평 방향으로 배향될 수 있다. 작업 구역(112b 및 112d)의 분할 라인(114)은 다른 방향, 예컨대, 도 2의 수직 방향으로 배향될 수 있다. 피치, 선폭 및 간격의 치수가 폭넓게 변경될 수 있다. 한 예로서, 스캐터로메트리 오버레이 마크에 대한 피치의 치수는 대략 150 nm 내지 대략 1000 nm 사이일 수 있고, 선폭 및 간격의 치수는 피치의 대략 1/3 또는 2/3일 수 있다. 한 예로서, 이미징 오버레이 마크에 대한 피치의 치수는 통상적으로 이미징 툴의 해상도 이하이고, 대략 2 nm 내지 대략 40 nm 사이와 같은 디바이스 피치만큼 작을 수 있다. AIM 툴과 같은, 특정 광학 오버레이 툴의 경우, 이미징 오버레이 마크의 피치는 예컨대 2.5 미크론보다 큰 것과 같이, 비교적 커야한다. 게다가, 하나 이상의 윈도우/개구부(116)가 각각의 작업 구역 상에 형성될 수 있다. 윈도우/개구부(116)는 현재 층 아래 층의 패턴/분할 라인이 오버레이 측정을 위해 현재 층을 통해 노출/보여지도록 허용한다.
도 1a와 유사하게, 하이브리드 오버레이 타겟(120)은 타겟(120)의 센터에 있는 디바이스형 오버레이 마크(128) 및 4개의 작업 구역(122a, 122b, 122c 및 122d)을 갖는 광학 오버레이 마크를 포함할 수 있다. 작업 구역 각각은 복수의 굵게 분할된 라인(124)을 포함하는 주기적 구조물을 포함한다. 제 2 층 분할은 다른 층의 신호에 대한 하나의 층의 신호의 영향을 피하기 위해서 제 1 층 분할에 수직일 수 있다. 하나 이상의 개구부(126)가 아래 층의 패턴/분할 라인을 노출하기 위해서 작업 구역 각각 상에 형성될 수 있다.
도 1c는 제 1 층의 도 1a의 하이브리드 오버레이 타겟(110)의 상부에 배치된 제 2 층의 도 1b의 하이브리드 오버레이 타겟(120)을 갖는 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 평면도이다. 광학 오버레이 마크에 대하여, 하나의 작업 구역의 분할 라인은, 인접 작업 구역의 윈도우로부터 관통하여 보여지는 다른 것과 정렬될 수 있다. 예를 들어, 작업 구역(122b)의 굵게 분할된 라인(124)은 작업 구역(122a)의 윈도우(126a)를 통해 보여지는 타겟(110)으로부터의 굵게 분할된 라인(114)과 정렬할 수 있다. 작업 구역(122a)의 굵게 분할된 라인(124)은 작업 구역(122d)의 윈도우(126d)를 통해 보여지는 타겟(110)으로부터의 굵게 분할된 라인(114)과 정렬할 수 있다. 오버레이 측정 및 계산의 세부 사항은 아래에서 논의된다.
도 3a는 본 발병개시의 다른 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 제 1 층의 하이브리드 오버레이 타겟의 개략도이다. 도 3b는 본 발병개시의 다른 실시예에 따라, 오버레이 측정을 위한 제 1 층의 상부에 있는 제 2 층의 하이브리드 오버레이 타겟의 개략도이다. 도 3c는 제 1 층의 상부에 배치된 제 2 층을 갖는 도 3a 및 도 3b의 오버레이 타겟의 평면도이다. 도 3a와 연관된 요소들에 대한 다음의 설명은 도 3b의 대응 요소들에도 또한 적용될 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다.
도 1a에 연관된 앞서 기술된 실시예와 달리, 도 3a의 오버레이 타겟(410)은 미세 분할 라인(414)만을 갖는 4개의 작업 구역(412a, 412b, 412c 및 412d) 및 복수의 큰 간극(416)을 포함한다. 예로서, 각각의 작업 구역의 크기는 대략 4 ㎛ x 6 ㎛일 수 있다. 미세 분할 라인(414)은 디바이스형 오버레이 마크를 형성하고, 미세 분할 라인(414)은 실제 집적 회로의 요소/구조물과 대략 같은 크기 및 피치(예컨대, 분리)이다. 일 예에서, 오버레이 타겟(410)의 피치는 대략 0.1 ㎛일 수 있다. 간극(416)은 윈도우를 제공하고, 이 윈도우를 통해 타겟 밑의 라인 패턴이 보여질 수 있다. 간극(416) 각각의 폭은 대략 0.8 ㎛일 수 있다. CD-SEM은 타겟(410)의 미세 분할 라인(414)이 타겟 밑의 미세 분할 라인과 함께 얼마나 잘 일렬로 세워져 있는지를 측정하는데 이용될 수 있다. 미세 분할 라인(414)은 오버레이 타겟(410)의 대부분의 영역을 가득 채우므로, 오버레이 측정을 위해 CD-SEM에 더욱 큰 영역을 제공한다. 이것은 타겟 내의 여러 상이한 위치에서 측정을 함으로써 랜덤 에러가 여과되도록 허용한다.
게다가, 간극(416)은 오버레이 측정을 위해 광학 오버레이 마크로서 이용될 수 있다. 미세 분할 라인(414)의 피치는 광학 이미징 툴의 해상도보다 작으므로, 개별 라인(414)은 이미징 툴에 의해 검출될 수 없다. 그러나, 간극(416)은 툴 해상도보다 커서, 이미징 툴에 의해 검출될 수 있다. 따라서, 간극(416)은 한 타겟의 간극(416)이 밑의 층의 타겟의 간극과 함께 얼마나 잘 일렬로 세워져 있는지를 광학적으로 측정하기 위한 광학 오버레이 마크로서 이용될 수 있다. 도 3a와 유사하게, 하이브리드 오버레이 타겟(420)은 미세 분할 라인(424)을 갖는 4개의 작업 구역(422a, 422b, 422c 및 422d) 및 복수의 큰 간극(426)을 포함한다.
도 3c는 제 1 층의 도 3a의 하이브리드 오버레이 타겟(410)의 상부에 배치된 제 2 층의 도 3b의 하이브리드 오버레이 타겟(420)을 갖는 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 평면도이다. 광학 오버레이 마크에 대하여, 하나의 작업 구역의 분할 라인은, 동일 작업 구역의 윈도우로부터 관통하여 보여지는 다른 것과 정렬될 수 있다. 예를 들어, 작업 구역(422b)의 미세 분할 라인(424b)은 동일 작업 구역의 윈도우/간극(426b)을 통해 보여지는 타겟(410)으로부터의 미세 분할 라인(414b)과 정렬할 수 있다. 제 2 층의 간극은 제 1 층의 대응 간극과 정렬될 수 있다. 예를 들어, 타겟(420)으로부터의 간극(426b)은 타겟(410)으로부터의 간극(416b)과 정렬될 수 있다. 그러므로, 윈도우를 제공하는 것에 더하여, 간극(416, 426)은 또한, 간극이 해상될 만큼 충분히 넓은 경우, 종래의 광학 오버레이 측정을 위해 편리한 타겟의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 간극(416)과 간극(426) 간의 변위가 종래의 광학 계측 오버레이 툴로 측정될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 디바이스형 오버레이 마크를 통한 절대 변위 측정은 CD-SEM과 같은 고배율 현미경을 이용하여 측정될 수 있다. 광학 오버레이 마크를 측정하기 위한 다수의 상이한 기술이 있다. 일 예로서, 도 4는 이미징을 통해 앞서 기술된 광학 오버레이 마크를 측정하는데 이용될 수 있는 광학 오버레이 측정 시스템 또는 계측 툴의 일례의 간략화된 도면이다. 이미징은 사용자가 용이하게 이용 가능한 컴포넌트, 및 광범위한 사용자 승인을 갖는 매우 개발된 기술이다. 광학 오버레이 측정 시스템(320)은 웨이퍼 상에 배치된 하나 이상의 광학 오버레이 마크(322)를 통해 오버레이 에러를 결정하도록 배치될 수 있다. 대부분의 경우, 광학 오버레이 마크(322)는 웨이퍼(324)의 스크라이브 라인 내에 위치된다. 이것은 제한이 아니고, 타겟의 위치는 각각의 디바이스 설계의 특정 요구에 따라 변경될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 광학 오버레이 측정 시스템(320)은 광학 어셈블리(326) 및 컴퓨터(328)를 포함할 수 있다. 광학 어셈블리(326)는 광학 오버레이 마크(322)의 이미지를 캡처하도록 배치될 수 있다. 컴퓨터는 캡처된 이미지로부터 광학 마크(322)의 요소(예컨대, 굵게 분할된 라인)의 상대 변위를 계산하도록, 예컨대 적합한 프로그래밍을 통해, 구성될 수 있다. 광학 어셈블리(326)는 제 1 경로(334)를 따라 빛(332)을 방출하도록 배치된 광원(330)을 포함할 수 있다. 빛(332)은 제 1 렌즈(335)에 입사하도록 만들어지고, 제 1 렌즈는 광섬유 라인(336) 상으로 빛(332)을 포커싱한다. 빛(332)이 광섬유 라인(336)으로부터 나오면, 그것은 빛(332)를 콜리메이트(collimate)하도록 배치된 제 2 렌즈(338)를 관통한다. 그런 다음, 콜리메이트된 빛(332)은 빔 스플리터(340)에 도달할 때까지 자신의 경로를 계속 가고, 빔 스플리터(340)는 경로(342) 상으로 콜리메이트된 빛을 보내도록 배치된다. 긴 경로(342)를 계속 가는 콜리메이트된 빛(332)은 대물 렌즈(334)에 입사하고, 대물 렌즈(334)는 웨이퍼(324) 상으로 빛(332)을 포커싱한다. 그런 다음, 웨이퍼(324)에서 반사되는 빛(332)은 대물 렌즈(344)에 의해 수집된다. 대물 렌즈(344)에 의해 수집된 반사 빛(332)은 일반적으로 예를 들어, 오버레이 마크(322)의 이미지로서, 웨이퍼(324)의 일부분의 이미지를 포함한다. 빛(332)이 대물 렌즈(344)를 떠나면, 이것은 빔 스플리터(340)에 도달할 때까지 경로(342)를 따라 계속 간다. 대물 렌즈(344)는 입사광이 조작되었던 방법에 관하여 광학적으로 반대의 방식으로 수집된 빛을 조작한다. 즉, 대물 렌즈(344)는 빛(332)을 다시 콜리메이트하고, 그 빛(332)을 빔 스플리터(340)를 향해 보낸다. 빔 스플리터(340)는 경로(346) 상으로 빛(332)을 보내도록 배치된다. 그런 다음, 경로(346)를 계속 가는 빛(332)은 튜브 렌즈(350)에 의해 수집되고, 튜브 렌즈(350)는 카메라(352) 상으로 빛(332)을 포커싱한다. 카메라는 웨이퍼(324)의 이미지를 기록하고, 보다 구체적으로, 마크(322)의 이미지를 기록한다. 일 예로서, 카메라(352)는 전하 결합 소자(charge couple device; CCD), 2차원 CCD, 또는 선형 CCD 어레이일 수 있다. 카메라(352)는 기록된 이미지를 전기 신호로 변환하고, 이 전기 신호는 컴퓨터(328)에 의해 이용될 수 있고, 컴퓨터(328)로 보내질 수 있다. 전기 신호를 수신한 이후에, 컴퓨터(328)는 이미지의 오버레이 에러를 계산하는 분석 알고리즘을 수행한다. 분석 알고리즘은 아래에서 자세하게 설명될 것이다.
시스템(320)은 웨이퍼(324)로부터의 이미지를 그래빙(grabbing)하기 위해 카메라(352) 및 컴퓨터(328)와 함께 작동하는 프레임 그래버(frame grabber)(354)를 더 포함한다. 프레임 그래버(354)가 별개의 컴포넌트로서 도시되었지만, 프레임 그래버(354)는 컴퓨터(328)의 일부 및/또는 카메라(352)의 일부일 수 있다는 것을 유념해야 한다. 프레임 그래버(354)는 통상적으로 2가지 기능 - 타겟 획득 및 이미지 그랩을 갖는다. 타겟 획득 동안, 프레임 그래버(354) 및 컴퓨터(328)는 웨이퍼 스테이지(356)와 협력하여 초점에 타겟을 배치하고, 타겟을 계측 툴의 시야(FOV)의 센터에 가능한 한 가깝게 위치시킨다. 대부분의 경우, 프레임 그래버는 복수의 이미지(예컨대, 오버레이를 측정하는데 이용되는 이미지가 아님)를 그래빙하고, 스테이지는 타겟이 X, Y, 및 Z 방향에서 정확하게 위치될 때까지 이러한 그랩 사이에 웨이퍼를 이동시킨다. 이해하는 바와 같이, X&Y 방향은 일반적으로 시야(FOV)에 대응하지만, Z 방향을 일반적으로 초점에 대응한다. 일단 프레임 그래버가 타겟의 정확한 위치를 결정하면, 이러한 2가지 기능 중 제 2 기능이 구현된다(예컨대, 이미지 그랩). 이미지 그랩 동안, 프레임 그래버(354)는 정확하게 위치된 타겟 이미지, 예컨대, 오버레이를 결정하는데 이용되는 이미지를 캡처 및 저장하기 위해서 최종 그랩 또는 그랩들을 만든다.
이미지를 그래빙한 이후에, 정보는 등록 에러를 결정하기 위해서 그래빙된 이미지로부터 추출되어야 한다. 추출된 정보는 디지털 정보이거나 파형일 수 있다. 그런 다음, 다양한 알고리즘이 반도체 웨이퍼의 다양한 층들 간의 등록 에러를 결정하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 주파수 도메인 기반 방식, 공간 도메인 기반 방식, 푸리에 변환 알고리즘, 제로 크로싱 검출, 상관 및 상호 상관 알고리즘 및 기타가 이용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 마크(예컨대, 주기적 구조물을 포함하는 마크)를 통해 오버레이를 결정하기 위해 제안된 알고리즘은, 일반적으로 몇 개의 그룹으로 나누어질 수 있다. 예를 들어, 한 그룹은 위상 복원 기반 분석에 관련될 수 있다. 위상 복원 기반 분석은 대개 주파수 도메인 기반 방식으로 언급되는 것으로서, 통상적으로 주기적 구조물의 라인을 따라 픽셀을 합산함으로써 작업 구역 각각을 접음으로써 1차원 신호를 생성하는 것을 포함한다. 이용될 수 있는 위상 복원 알고리즘의 예가 바레켓(Bareket)에서 발행한 미국 특허 제6,023,338호, 바레켓에서 발행한 미국 특허 제6,462,818호, 및 마이어(Mieher)에서 발행한 미국 특허 제6,486,945호에 기술되어 있고, 이들 모두는 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
이용될 수 있는 또 다른 위상 복원 알고리즘은 2000년 10월 26일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 제09/697,025호에 기술되어 있고, 이 또한 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 본 명세서에 개시된 위상 복원 알고리즘은 신호를 한 세트의 기본 신호 주파수의 고조파로 분해한다. 상이한 고조파 진폭 및 위상의 정량적 비교는 신호의 대칭 및 스펙트럼 내용에 관련된 중요한 정보를 제공한다. 특히, 동일 신호의 1차 및 2차 또는 고차 고조파(이들의 진폭은 교정됨) 간의 위상 차이는 신호 비대칭의 정도를 측정한다. 이와 같은 비대칭에 대한 주요 원인 제공은 계측 툴의 조명 비대칭 및 광학계 오정렬(툴 유도 시프트)은 물론, 공정 유도 구조적 특징(웨이퍼 유도 시프트)에서 비롯된다. 동일 공정층 상의 시야의 상이한 부분으로부터 취득된 신호에 대한 1차 및 2차 고조파의 위상 간의 이러한 오기를 비교하는 것은, 계측 툴의 광학적 수차에 대한 독립적인 정보를 제공할 수 있다. 마지막으로, 웨이퍼를 180도 회전한 이후에 획득된 것과 주어진 방향에서의 측정으로부터 오기를 비교하는 것은, 비대칭으로 인한 툴 유도 시프트 및 웨이퍼 유도 시프트의 분리를 허용할 수 있다.
이용될 수 있는 또 다른 위상 복원 알고리즘은 웨이블릿(wavelet) 분석이다. 웨이블릿 분석은 상기 섹션에 기술된 것과 다소 유사하지만, 이제, 동적 윈도우가 1차원 신호에 걸쳐 이동되고, 위상 추정이 더욱 국부적 방식으로 수행된다. 특히, 이것은 처프 주기적 구조물의 경우에 이용에 관심을 갖는다.
다른 그룹은 강도 상관 관계 기반 방법에 관련될 수 있다. 이 방식에서, 각각의 공정층에 대한 대칭의 센터는 동일 공정층에서, 마크의 대향 부분으로부터의 역방향 신호와 한 신호의 교차 공분산을 계산함으로써, 별도로 발견된다.
상기 기술은 예로서 제공된 것으로, 테스트되어 양호한 성능을 입증하였다. 오버레이의 계산을 위한 다른 대안적인 알고리즘 방법은, 자기 상관 & 교차 상관의 기술의 다른 변형, 에러 상관 관계 기술, 에러 최소화 기술(절대값 차이의 최소화, 차이의 제곱근의 최소화), 제로 크로스 검출을 포함하는 문턱값 기반 기술, 및 피크 검출을 포함할 수 있다. 2개의 1차원 패턴 간의 최적 매칭을 검색하기 위해 이용될 수 있는 동적 프로그래밍 알고리즘이 또한 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 분석 알고리즘 및 방식들은 앞서 기술된 다양한 광학 오버레이 마크 모두에 대하여 이용될 수 있다.
중요하게, 상기 도면 및 이의 설명은 제한이 아니고, 오버레이 이미지 시스템은 많은 다른 형태로 구현될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예를 들어, 오버레이 측정 툴은 웨이퍼의 표면 상에 형성된 오버레이 마크의 임계 측면들을 해상하도록 배치된 임의의 다수의 적합하고 공지된 이미징 또는 계측 툴일 수 있다는 것이 고려된다. 한 예로서, 오버레이 측정 툴은 명시야 이미징 현미경, 암시야 이미징 현미경, 풀 스카이 이미징 현미경, 위상차 현미경, 편광차 현미경, 및 코히어런스 프로브 현미경에 적응될 수 있다. 단일 및 다수 이미징 방법이 타겟의 이미지를 캡처하기 위해서 이용될 수 있다는 것이 또한 고려된다. 이러한 방법은, 예를 들어, 단일 그랩, 이중 그랩, 단일 그랩 코히어런스 프로브 현미경(coherence probe microscopy; CMP) 및 이중 그랩 CMP 방법을 포함한다. 무엇보다도, 이러한 유형의 시스템은 상업적으로 용이하게 이용 가능하다.
한 예로서, 단일 및 다수 이미지 방법은 캘리포니아주, 산호세에 소재하는 KLA-텐코로부터 용이하게 입수 가능하다.
상기 언급한 바와 같이, DCM은 오버레이 타겟의 측정된 오버레이와 실제 디바이스 오버레이와 비교하여 상대적인 시프트 양자 모두를 고려하는 실제 디바이스 오버레이를 보고한다. DCM은 기본적으로 3가지 주요 컴포넌트를 갖는다.
제 1 DCM 컴포넌트는 실제 디바이스와 유사하게 행동할 디바이스형 마크를 갖는 하이브리드 오버레이 타겟이다. 피치가 리소그래피 및 비리소그래픽 행동에 대한 주요한 요인 중 하나이기 때문에, 디바이스형 오버레이 마크는 광학 오버레이 계측 툴에 의해 해상되지 않는다는 것을 확실히 하기 위해서, 예를 들어, 400 nm 아래의 미세 피치로 분할될 수 있다. 바람직하게, 피치는 대략 15 nm 내지 대략 80 nm 사이이다. 큰 피치를 갖는 것과 미세 피치를 갖는 것 사이에 균형이 있다. 큰 피치는 특히 공정이 덜 제어되는 스크라이브 라인 영역에서 더욱 강력하다. 미세 피치는 타겟이 처리 및 측정 동안 디바이스처럼 더욱 밀접하게 행동하도록 허용한다. 하이브리드 오버레이 타겟은, 예를 들어, 자신의 영역의 90 % 이상에 호환 가능한 설계 규칙이 있을 수 있다. 작은 타겟 크기와 함께, 설계 규칙 호환성, 특히, 개선된 노드를 갖는 설계 규칙 호환성은, 타겟이 다이 자체 내에 배치되도록 또한 허용한다.
제 2 DCM 컴포넌트는, 오버레이 타겟을 정확하게 측정하는 것이다. 심지어 동일 오버레이 마크에 대해, 상이한 오버레이 값이 상이한 측정 조건 하에서 보고될 수 있다. 예를 들어, 특히, 오버레이 타겟이 비대칭(현재 층 또는 이전 층 중 어느 하나에 대해)을 나타내는 경우, 상이한 파장 선택은 상이한 오버레이 값을 보고할 수 있다. 그러므로, 정확한 오버레이를 제공하기 위해 측정 레시피에 정의된 측정 조건을 최적화하는 것이 바람직하다. 한 예로서, 나머지 모델은 대개 가장 정확한 레시피 또는 타겟을 결정하기 위해 이용된다. 정확도를 판단하기 위한 다른 예는, 비대칭 영향의 정량적 측정을 허용하는 Qmerit 알고리즘이다. 게다가, 비대칭에 대해 보정하고 정확도를 개선하도록 허용하는 ASC(Archer Self Calibration) 알고리즘과 같은 알고리즘이 있다. 올바른 레시피를 선택하기 위한 추가의 예는, 에칭 공정에 의해 도입된 오버레이 바이어스를 피하기 위해서 측정 정확도를 독립적으로 확인하도록 디바이스형 오버레이 마크를 통합하는 하이브리드 오버레이 타겟과 매칭하는 개선된 ADI 내지 AEI이다.
제 3 DCM 컴포넌트는 정확하게 측정하여, 기준 오버레이 측정(AEI에서)과 오버레이 타겟의 오버레이 값(ADI에서) 간의 델타를 이용하여 교정 맵을 생성하는 것이다. 이러한 교정 맵은 스캐너에 대한 보정을 수정하는데 이용될 수 있으므로, 스캐너는 상이함을 보상하고 디바이스 오버레이를 더욱 정확하게 출력한다. 기준 OVL 측정은 실제 디바이스의 디캡(de-cap) 또는 전기 테스트 결과 또는 x-섹션 결과 이후에 CD-SEM 결과에 의해 행해질 수 있다. 디바이스형 오버레이 마크는 동일 층 상의 광학 오버레이 마크와 디바이스형 마크 사이에 시프트를 야기하는 공정 유도 영향(리소그래피 및 에칭)을 측정하도록 허용한다. 이러한 시프트는, 이하에 수학식(1)에 이용되는 바와 같이, "Current/Previous AEI 시프트"로서 표시된다. 이러한 시프트는 이전 층 및 현재 층 양자 모두에서 측정되어야 하고, ADI에서의 광학 오버레이 측정과 결과 디바이스 간의 교정 맵에 도입될 수 있다. 교정 맵의 다른 요소는 광학 AEI-ADI 측정 간의 차이이다. 교정 맵은 다음 형태를 취할 것이다.
Figure 112015031497004-pct00001
수학식(1)에 기술된 방법은 일반적인 것으로, 대부분의 층에 이용될 수 있다. 광학 오버레이 타겟의 확인은, 에칭 공정을 제거하고 이전 층의 전도성 소자를 드러내는 경우와 같이, AEI에서 CD-SEM에 의해, 또는 AEI 이후 몇 단계에 의해 행해질 수 있다. 디바이스형 오버레이 마크의 검증은 또한 AEI에서 CD-SEM에 의해 측정될 수 있다.
도 5는 본 발명개시의 실시예에 따라 하이브리드 오버레이 타겟을 이용하여 오버레이 측정을 수행하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 방법(500)은 디바이스의 2개의 실질적으로 동일 평면의 층들 간의 상대적 위치의 측정을 수행하는데 이용될 수 있다. 502에서, 광학 오버레이 마크 및 디바이스형 마크를 갖는 하이브리드 오버레이 타겟이 기판 상의 층에 형성된다. 한 예로서, 제 1 하이브리드 오버레이 타겟은, 예컨대, 광학 레티클 및 종래의 포토리소그래피를 이용하여 디바이스의 제 1 층에 형성될 수 있다. 제 2 하이브리드 오버레이 타겟은, 예컨대, 임프린트 탬플릿을 이용하여 제 1 층의 상부에 놓여 있는 제 2 층에 형성될 수 있다. 504에서, 제 1 층의 디바이스형 마크와 광학 오버레이 마크 사이의 시프트가, 예컨대, AEI에서 CD-SEM에 의해, 또는 다른 공정 단계에서 측정될 수 있다. 506에서, 오버레이는 광학 오버레이 툴을 이용하여 ADI에서 광학 오버레이 마크를 이용하여 측정될 수 있다. 광학 계측 오버레이 툴의 예는, 캘리포니아주, 밀피타스에 소재한 KLA-텐코 코포레이션의 Archer AIM Advanced Optical Overlay Metrology tool이다.
508에서, 오버레이는 광학 툴을 이용하여 AEI에서 광학 오버레이 마크를 이용하여 측정될 수 있다. 측정은 패턴이 있는 경우 공정의 한 시점에서 또는 심지어 레지스트의 노출 이후에 취해질 수 있다. 510에서, 제 2 층의 디바이스형 마크와 광학 오버레이 마크 사이의 시프트가 AEI에서 CD-SEM에 의해 또는 다른 공정 단계에서 측정될 수 있다. 교정 맵은 기판 상의 상이한 위치에서 취해지는 이와 같은 시프트 측정을 이용하여 생성될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이 시프트 데이터를 수집하는 것은, 상이한 공정 단계를 통한 시프트의 진화를 따르도록 허용한다. 교정 품질은, 예컨대, 표준 ADI 모니터링 및/또는 교정 맵 품질 체크를 이용하는 라인 모니터링에 의해 512에서 결정될 수 있다. 514에서, 교정 품질이 양호하지 않으면, 새로운 교정 맵이 생성될 수 있다. 그렇지 않으면, 추가의 라인 모니터링이 수행될 수 있다.
본 발명개시의 양태는 디바이스 오버레이를 정확하게 측정하는데 이용될 수 있는 계측 타겟을 제공한다. 오버레이 계측 타겟의 설계에 디바이스 오버레이를 고려하는 것은, 오버레이 계측의 개선된 속도 및 정확도를 허용한다. 개선된 속도 및 정확도는 개선된 디바이스 수율 및 낮은 디바이스 비용으로 이어질 수 있다.
첨부된 특허청구범위는, 문구 "의미한다"를 이용하여 주어진 청구항에서 제한이 명시적으로 기술되지 않는 한, 의미-플러스-기능 제한을 포함하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 특정 기능을 수행"하기 위한 수단"을 명시적으로 나타내지 않은 특허청구범위의 임의의 요소는, 미국 특허법 35 USC § 112, ¶ 6에 규정된 바와 같이 "수단" 또는 "단계"로서 해석되어서는 안 된다. 특히, 본 명세서의 특허청구범위의 "~의 단계"의 이용은 미국 특허법 35 USC § 112, ¶ 6의 규정들을 적용하도록 의도되지 않는다.

Claims (20)

  1. 디바이스의 2개의 실질적으로 동일 평면 층들 간의 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟에 있어서, 상기 2개의 실질적으로 동일 평면 층들 중 제 2 층은 상기 2개의 실질적으로 동일 평면 층들 중 제 1 층의 상부에 위치하는 것인, 타겟에 있어서,
    상기 제 1 층에 형성된 제 1 주기적 구조물 - 상기 제 1 주기적 구조물은 상기 제 1 층 아래의 층의 구조물을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함함 - ;
    상기 제 1 주기적 구조물 내의 상기 제 1 층에 형성된 제 1 디바이스형 구조물;
    상기 제 2 층에 형성된 제 2 주기적 구조물 - 상기 제 2 주기적 구조물은 상기 제 1 층의 상기 제 1 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함함 - ; 및
    상기 제 2 주기적 구조물 내의 상기 제 2 층에 형성된 제 2 디바이스형 구조물
    을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물 및 상기 제 1 및 제 2 디바이스형 구조물은, 상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 상기 제 1 및 제 2 층의 상대 위치의 차이, 및 상기 제 1 및 제 2 디바이스형 구조물 간의 차이가 측정될 수 있도록 구성되는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 디바이스형 구조물은, 상기 제 1 및 제 2 디바이스형 구조물의 상대 위치의 차이가 임계 치수 주사 전자 현미경(critical dimension scanning electron microscopy; CD-SEM)에 의해 측정될 수 있도록 구성되는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 디바이스형 구조물 및 상기 제 2 디바이스형 구조물은 집적 회로의 디바이스 요소와 같은 크기 및 피치인 요소를 포함하는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 디바이스형 구조물 및 상기 제 2 디바이스형 구조물의 피치는 5 nm 내지 80 nm 사이인 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 디바이스형 구조물 및 상기 제 2 디바이스형 구조물의 선폭은 2 nm 내지 40 nm 사이인 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 디바이스형 구조물 및 상기 제 2 디바이스형 구조물은 대응하는 주기적 구조물의 중간 부분에 각각 위치하는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물은 이미징 오버레이 타겟 또는 스캐터로메트리 오버레이 타겟으로서 구성되는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물은 광학 오버레이 측정을 위한 요소를 포함하는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물은 스캐터로메트리 오버레이 타겟으로서 구성되고, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물의 피치는 150 nm 내지 1000 nm 사이인 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물은 스캐터로메트리 오버레이 타겟으로서 구성되고, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물의 선폭 및 간격은 50 nm 내지 700 nm 사이인 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물은 이미징 오버레이 타겟으로서 구성되고, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물의 피치는 2 nm 내지 40 nm 사이인 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물은 AIM 툴을 위한 이미징 오버레이 타겟으로서 구성되고, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물의 피치는 2.5 미크론보다 큰 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  13. 디바이스의 2개의 실질적으로 동일 평면 층들 간의 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟에 있어서, 상기 2개의 층들 중 제 2 층은 상기 2개의 층들 중 제 1 층의 상부에 위치하는 것인, 타겟에 있어서,
    상기 제 1 층에 형성된 제 1 주기적 구조물 - 상기 제 1 주기적 구조물은 상기 제 1 층 아래의 층의 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함함 - ; 및
    상기 제 2 층에 형성된 제 2 주기적 구조물 - 상기 제 2 주기적 구조물은 상기 제 1 층의 상기 제 1 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함함 -
    을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물은, 상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 상기 제 1 및 제 2 층의 상대 위치의 차이가 측정될 수 있도록 구성되는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물은 집적 회로의 요소와 같은 크기 및 피치인 요소를 포함하는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물은, 상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 상기 제 1 및 제 2 층의 상대 위치의 차이가 임계 치수 주사 전자 현미경(CD-SEM)에 의해 측정될 수 있도록 구성되는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 주기적 구조물의 상기 윈도우는 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층의 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 상기 제 2 주기적 구조물의 대응 윈도우와 정렬하도록 구성되는 것인, 상대 위치를 측정하는데 이용하기 위한 타겟.
  17. 오버레이 측정을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    제 1 층 아래의 층의 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 갖는 제 1 층에 제 1 주기적 구조물을 형성하는 단계;
    상기 제 1 주기적 구조물 내의 상기 제 1 층에 제 1 디바이스형 구조물을 형성하는 단계;
    상기 제 1 층의 상부에 있는 제 2 층에 제 2 주기적 구조물을 형성하는 단계로서, 상기 제 2 주기적 구조물은 상기 제 1 층의 상기 제 1 주기적 구조물의 일부분을 보기 위해 하나 이상의 윈도우를 포함하는 것인, 제 2 주기적 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 제 2 주기적 구조물 내의 상기 제 2 층에 제 2 디바이스형 구조물을 형성하는 단계
    를 포함하고
    상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물은, 상기 제 1 및 제 2 주기적 구조물 간의 상기 제 1 및 제 2 층의 상대 위치의 차이가 측정될 수 있도록 구성되는 것인, 오버레이 측정을 수행하기 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 주기적 구조물과 상기 제 1 디바이스형 구조물 간의 시프트, 및 상기 제 2 주기적 구조물과 상기 제 2 디바이스형 구조물 간의 시프트를 측정하는 단계를 더 포함하는 오버레이 측정을 수행하기 위한 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    현상 단계 이후에 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물을 이용하여 오버레이 에러를 측정하는 단계를 더 포함하는 오버레이 측정을 수행하기 위한 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    에칭 단계 이후에 상기 제 1 주기적 구조물 및 상기 제 2 주기적 구조물을 이용하여 오버레이 에러를 측정하는 단계를 더 포함하는 오버레이 측정을 수행하기 위한 방법.
KR1020157008261A 2012-09-06 2013-09-05 임베디드 sem 구조물 오버레이 타겟을 갖는 ovl을 위한 디바이스 상관 계측(dcm) KR102160840B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261697503P 2012-09-06 2012-09-06
US61/697,503 2012-09-06
US13/776,550 2013-02-25
US13/776,550 US9093458B2 (en) 2012-09-06 2013-02-25 Device correlated metrology (DCM) for OVL with embedded SEM structure overlay targets
PCT/US2013/058278 WO2014039689A1 (en) 2012-09-06 2013-09-05 Device correlated metrology (dcm) for ovl with embedded sem structure overlay targets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150053770A KR20150053770A (ko) 2015-05-18
KR102160840B1 true KR102160840B1 (ko) 2020-09-29

Family

ID=50188111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157008261A KR102160840B1 (ko) 2012-09-06 2013-09-05 임베디드 sem 구조물 오버레이 타겟을 갖는 ovl을 위한 디바이스 상관 계측(dcm)

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9093458B2 (ko)
JP (1) JP6320387B2 (ko)
KR (1) KR102160840B1 (ko)
TW (1) TWI594294B (ko)
WO (1) WO2014039689A1 (ko)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102231730B1 (ko) * 2012-06-26 2021-03-24 케이엘에이 코포레이션 각도 분해형 반사율 측정에서의 스캐닝 및 광학 계측으로부터 회절의 알고리즘적 제거
US9506965B2 (en) * 2012-11-12 2016-11-29 United Microelectronics Corp. Alternately arranged overlay marks having asymmetric spacing and measurement thereof
TWI603216B (zh) 2012-11-21 2017-10-21 克萊譚克公司 處理相容分段目標及設計方法
KR102231731B1 (ko) 2013-04-10 2021-03-24 케이엘에이 코포레이션 타겟 설계 및 생산 시의 직접 자기 조립
US9740108B2 (en) * 2013-05-27 2017-08-22 Kla-Tencor Corporation Scatterometry overlay metrology targets and methods
WO2014194095A1 (en) 2013-05-30 2014-12-04 Kla-Tencor Corporation Combined imaging and scatterometry metrology
CN111043958B (zh) 2013-06-27 2021-11-16 科磊股份有限公司 计量学目标的极化测量及对应的目标设计
US9726984B2 (en) * 2013-07-09 2017-08-08 Kla-Tencor Corporation Aperture alignment in scatterometry metrology systems
US10331043B2 (en) * 2014-02-21 2019-06-25 Asml Netherlands B.V. Optimization of target arrangement and associated target
KR102179990B1 (ko) * 2014-04-09 2020-11-18 케이엘에이 코포레이션 셀간 프로세스 변동 부정확성의 추정 및 제거
US10415963B2 (en) * 2014-04-09 2019-09-17 Kla-Tencor Corporation Estimating and eliminating inter-cell process variation inaccuracy
KR20160007192A (ko) 2014-07-11 2016-01-20 삼성전자주식회사 오버레이 측정 방법, 오버레이 측정 시스템 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
US10228320B1 (en) 2014-08-08 2019-03-12 KLA—Tencor Corporation Achieving a small pattern placement error in metrology targets
JP6421237B2 (ja) 2014-08-29 2018-11-07 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． メトロロジー方法、ターゲット、及び基板
SG11201704036UA (en) * 2014-11-26 2017-06-29 Asml Netherlands Bv Metrology method, computer product and system
WO2016123552A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Kla-Tencor Corporation Device metrology targets and methods
WO2016206965A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method
US9530199B1 (en) * 2015-07-13 2016-12-27 Applied Materials Israel Ltd Technique for measuring overlay between layers of a multilayer structure
US9659873B2 (en) 2015-08-26 2017-05-23 United Microelectronics Corp. Semiconductor structure with aligning mark and method of forming the same
EP3171396A1 (en) * 2015-11-18 2017-05-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method of determining an overlay error, manufacturing method and system for manufacturing of a multilayer semiconductor device, and semiconductor device manufactured thereby
US9633915B1 (en) * 2016-03-01 2017-04-25 Globalfoundries Inc. Method of using dummy patterns for overlay target design and overlay control
CN117970750A (zh) 2016-03-03 2024-05-03 Asml荷兰有限公司 量测方法和光刻方法、光刻单元和计算机程序
US9754895B1 (en) 2016-03-07 2017-09-05 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor devices including determining misregistration between semiconductor levels and related apparatuses
US10761023B2 (en) 2016-10-14 2020-09-01 Kla-Tencor Corporation Diffraction-based focus metrology
EP3339959A1 (en) 2016-12-23 2018-06-27 ASML Netherlands B.V. Method of determining a position of a feature
US10409171B2 (en) * 2017-01-25 2019-09-10 Kla-Tencor Corporation Overlay control with non-zero offset prediction
TWI730050B (zh) * 2017-02-15 2021-06-11 聯華電子股份有限公司 層疊對準標記與評估製程穩定度的方法
US10732516B2 (en) * 2017-03-01 2020-08-04 Kla Tencor Corporation Process robust overlay metrology based on optical scatterometry
US11073487B2 (en) * 2017-05-11 2021-07-27 Kla-Tencor Corporation Methods and systems for characterization of an x-ray beam with high spatial resolution
CN107024841B (zh) * 2017-05-16 2018-09-25 睿力集成电路有限公司 一种光刻光学式叠对量测图型结构
US11112369B2 (en) * 2017-06-19 2021-09-07 Kla-Tencor Corporation Hybrid overlay target design for imaging-based overlay and scatterometry-based overlay
US11085754B2 (en) * 2017-12-12 2021-08-10 Kla Corporation Enhancing metrology target information content
US10483214B2 (en) 2018-01-03 2019-11-19 Globalfoundries Inc. Overlay structures
US10705435B2 (en) 2018-01-12 2020-07-07 Globalfoundries Inc. Self-referencing and self-calibrating interference pattern overlay measurement
US11137692B2 (en) * 2018-01-12 2021-10-05 Kla-Tencor Corporation Metrology targets and methods with oblique periodic structures
US10533848B2 (en) 2018-03-05 2020-01-14 Kla-Tencor Corporation Metrology and control of overlay and edge placement errors
WO2020141071A1 (en) * 2018-12-31 2020-07-09 Asml Netherlands B.V. Method for calibrating a scanning charged particle microscope
US11075126B2 (en) 2019-02-15 2021-07-27 Kla-Tencor Corporation Misregistration measurements using combined optical and electron beam technology
CN113366619A (zh) * 2019-02-15 2021-09-07 科磊股份有限公司 使用组合光学与电子束技术的偏移测量
US10804170B2 (en) 2019-03-11 2020-10-13 Globalfoundries Inc. Device/health of line (HOL) aware eBeam based overlay (EBO OVL) structure
CN110494969B (zh) 2019-06-27 2020-08-25 长江存储科技有限责任公司 在形成三维存储器器件的阶梯结构中的标记图案
US11914290B2 (en) * 2019-07-24 2024-02-27 Kla Corporation Overlay measurement targets design
US11256177B2 (en) 2019-09-11 2022-02-22 Kla Corporation Imaging overlay targets using Moiré elements and rotational symmetry arrangements
EP4026164A4 (en) 2019-09-16 2023-08-16 KLA Corporation SYSTEM AND METHOD FOR PERIODIC SEMICONDUCTOR DEVICES FRAMING FAILURE METROLOGY
US11809090B2 (en) 2020-01-30 2023-11-07 Kla Corporation Composite overlay metrology target
WO2021211154A1 (en) * 2020-04-15 2021-10-21 Kla Corporation Misregistration target having device-scaled features useful in measuring misregistration of semiconductor devices
US11487929B2 (en) 2020-04-28 2022-11-01 Kla Corporation Target design process for overlay targets intended for multi-signal measurements
US11686576B2 (en) 2020-06-04 2023-06-27 Kla Corporation Metrology target for one-dimensional measurement of periodic misregistration
CN112015061A (zh) * 2020-08-27 2020-12-01 上海华力集成电路制造有限公司 一种套刻精度量测标记及其使用方法
WO2022064033A1 (en) * 2020-09-28 2022-03-31 Asml Netherlands B.V. Target structure and associated methods and apparatus
EP4053636A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-07 ASML Netherlands B.V. Alignment method
US11862524B2 (en) 2021-06-28 2024-01-02 Kla Corporation Overlay mark design for electron beam overlay
CN113517178B (zh) * 2021-07-08 2023-06-27 长鑫存储技术有限公司 半导体结构的制备方法及半导体结构
EP4202552B1 (en) 2021-12-24 2024-04-17 Imec VZW Method and structure for determining an overlay error
US11796925B2 (en) 2022-01-03 2023-10-24 Kla Corporation Scanning overlay metrology using overlay targets having multiple spatial frequencies
US20240094639A1 (en) * 2022-09-19 2024-03-21 Kla Corporation High-resolution evaluation of optical metrology targets for process control

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070076205A1 (en) 2005-09-30 2007-04-05 Bernd Schulz Structure and method for simultaneously determining an overlay accuracy and pattern placement error
US20120033215A1 (en) 2010-08-03 2012-02-09 Kla-Tecor Corporation Multi-layer overlay metrology target and complimentary overlay metrology measurement systems

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02112223A (ja) * 1988-10-21 1990-04-24 Olympus Optical Co Ltd アライメントマーク
US5805290A (en) 1996-05-02 1998-09-08 International Business Machines Corporation Method of optical metrology of unresolved pattern arrays
US6023338A (en) 1996-07-12 2000-02-08 Bareket; Noah Overlay alignment measurement of wafers
US5919714A (en) 1998-05-06 1999-07-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Segmented box-in-box for improving back end overlay measurement
US6128089A (en) 1998-07-28 2000-10-03 International Business Machines Corporation Combined segmented and nonsegmented bar-in-bar targets
DE19912971C1 (de) 1999-03-23 2000-09-21 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Erfassung der Lichtleistung einer Sendediode einer optischen Überwachungseinheit sowie geeignete Schaltungsanordnung
JP3344403B2 (ja) 2000-03-03 2002-11-11 日本電気株式会社 光学収差の測定用マスク及び光学収差の測定方法
US6462818B1 (en) * 2000-06-22 2002-10-08 Kla-Tencor Corporation Overlay alignment mark design
US7068833B1 (en) 2000-08-30 2006-06-27 Kla-Tencor Corporation Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US6486954B1 (en) 2000-09-01 2002-11-26 Kla-Tencor Technologies Corporation Overlay alignment measurement mark
US7009704B1 (en) 2000-10-26 2006-03-07 Kla-Tencor Technologies Corporation Overlay error detection
TW526573B (en) * 2000-12-27 2003-04-01 Koninkl Philips Electronics Nv Method of measuring overlay
US7804994B2 (en) * 2002-02-15 2010-09-28 Kla-Tencor Technologies Corporation Overlay metrology and control method
US7141450B2 (en) 2002-04-08 2006-11-28 Lucent Technologies Inc. Flip-chip alignment method
DE10224164B4 (de) 2002-05-31 2007-05-10 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Eine zweidimensionale Struktur zum Bestimmen einer Überlagerungsgenauigkeit mittels Streuungsmessung
CN100337089C (zh) * 2002-09-20 2007-09-12 Asml荷兰有限公司 器件检验
US7440105B2 (en) * 2002-12-05 2008-10-21 Kla-Tencor Technologies Corporation Continuously varying offset mark and methods of determining overlay
US7180593B2 (en) 2003-11-05 2007-02-20 Macronix International Co., Ltd. Overlay mark for aligning different layers on a semiconductor wafer
US20050286052A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Kevin Huggins Elongated features for improved alignment process integration
WO2007040855A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-12 Advanced Micro Devices, Inc. Structure and method for simultaneously determining an overlay accuracy and pattern placement error
US7408642B1 (en) 2006-02-17 2008-08-05 Kla-Tencor Technologies Corporation Registration target design for managing both reticle grid error and wafer overlay
JP2008218516A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Toshiba Corp パターン評価方法、評価マーク、それを用いた半導体装置の製造方法
NL1036123A1 (nl) * 2007-11-13 2009-05-14 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
US8148682B2 (en) * 2009-12-29 2012-04-03 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for pattern position and overlay measurement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070076205A1 (en) 2005-09-30 2007-04-05 Bernd Schulz Structure and method for simultaneously determining an overlay accuracy and pattern placement error
US20120033215A1 (en) 2010-08-03 2012-02-09 Kla-Tecor Corporation Multi-layer overlay metrology target and complimentary overlay metrology measurement systems

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150053770A (ko) 2015-05-18
TW201419377A (zh) 2014-05-16
US9093458B2 (en) 2015-07-28
JP6320387B2 (ja) 2018-05-09
JP2015532733A (ja) 2015-11-12
TWI594294B (zh) 2017-08-01
US20140065736A1 (en) 2014-03-06
WO2014039689A1 (en) 2014-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102160840B1 (ko) 임베디드 sem 구조물 오버레이 타겟을 갖는 ovl을 위한 디바이스 상관 계측(dcm)
US10481499B2 (en) Determination of stack difference and correction using stack difference
US10635004B2 (en) Correction using stack difference
US9632039B2 (en) Inspection apparatus, inspection method and manufacturing method
TWI421642B (zh) 使用ｘ射線的疊對量測
US10001710B2 (en) Inspection apparatus, inspection method, lithographic apparatus and manufacturing method
US20130342831A1 (en) Device-like scatterometry overlay targets
US10859923B2 (en) Method of measuring a structure, inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method
TWI603453B (zh) 旋轉多層疊對標記、裝置、及方法
US11385552B2 (en) Method of measuring a structure, inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method
CN111133384B (zh) 用于确定图案化过程参数的方法
KR20180042402A (ko) 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하는 방법 및 장치, 이러한 방법에서 사용하기 위한 기판 및 패터닝 디바이스
JP2018507438A (ja) メトロロジの方法及び装置、コンピュータプログラム、並びにリソグラフィシステム
TW201342505A (zh) 使用有限光柵之基於影像的疊對量測
WO2006093722A2 (en) Methods and systems for determining overlay error based on target image symmetry
JP2020525831A (ja) メトロロジパラメータ決定及びメトロロジレシピ選択
JP7179979B2 (ja) メトトロジ方法、パターニングデバイス、装置及びコンピュータプログラム
EP3401733A1 (en) Method of measuring a structure, inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method
KR20220019795A (ko) 계측 방법 및 연관된 컴퓨터 제품
JP4300802B2 (ja) マーク位置検出装置、マーク位置検出方法、重ね合わせ測定装置、および、重ね合わせ測定方法
JP2005019544A (ja) マーク位置検出方法
KR20240050469A (ko) 계측 방법 및 그 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant