KR102170137B1 - 메트롤로지 타겟, 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램 및 리소그래피 시스템 - Google Patents

메트롤로지 타겟, 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램 및 리소그래피 시스템 Download PDF

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

오버레이 및 포커스의 측정을 위한 조합된 타겟을 포함한 기판이 개시된다. 타겟은: 제 1 주기적 구조체를 포함한 제 1 층; 및 제 1 주기적 구조체를 덮는 제 2 주기적 구조체를 포함한 제 2 층을 포함한다. 타겟은 구조적 비대칭을 갖고, 이는 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도적인 위치 오프셋으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 및 기판 상의 조합된 타겟의 노광 동안의 포커스 세팅에 의존적인 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함한다. 또한, 이러한 타겟을 형성하는 방법, 및 연계된 리소그래피 및 메트롤로지 장치들이 개시된다.

Description

메트롤로지 타겟, 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램 및 리소그래피 시스템
본 출원은 2015년 11월 27일에 출원된 EP 출원 15196854.2의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술들에 의한 디바이스들의 제조 시에 이용가능한 메트롤로지를 위한 장치 및 방법들, 및 리소그래피 기술들을 이용하여 디바이스들을 제조하는 방법들에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 리소그래피 공정들에서는, 예를 들어 공정 제어 및 검증(verification)을 위해, 흔히 생성된 구조체들의 측정들을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 측정들을 수행하는 다양한 툴들이 알려져 있으며, 임계 치수(CD)를 측정하는 데 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이, 즉 디바이스 내의 두 층들의 정렬 정확성을 측정하는 특수 툴들을 포함한다. 오버레이는 두 층들 간의 오정렬 정도에 관하여 설명될 수 있으며, 예를 들어 1 nm의 측정된 오버레이에 대한 언급은 두 층들이 1 nm만큼 오정렬되는 상황을 설명할 수 있다.
최근에는, 리소그래피 분야에서의 사용을 위해 다양한 형태의 스케터로미터(scatterometer)들이 개발되었다. 이 디바이스들은 타겟 상으로 방사선 빔을 지향하고, 산란된 방사선의 1 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사 각도에서의 세기; 반사된 각도의 함수로서 1 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서 편광(polarization) - 을 측정하여, 타겟의 관심 속성(property of interest)이 결정될 수 있는 "스펙트럼"을 얻는다. 관심 속성의 결정은 다양한 기술들: 예를 들어, 라이브러리 탐색; 주성분 분석; 및 RCWA(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법들과 같은 반복 접근법들에 의한 타겟의 재구성에 의해 수행될 수 있다.
종래의 스케터로미터들에 의해 사용되는 타겟들은 비교적 큰, 예를 들어 40㎛×40㎛ 격자들이며, 측정 빔은 격자보다 작은 스폿을 발생시킨다[즉, 격자가 언더필링(underfill)됨]. 이는 무한한 것으로서 간주될 수 있기 때문에 타겟의 수학적 재구성을 단순화한다. 하지만, 예를 들어 10㎛×10㎛ 이하까지 타겟들의 크기를 감소시키고, 예를 들어 이에 따라 이들이 스크라이브 레인(scribe lane) 내에 위치되기보다는 제품 피처(product feature)들 사이에 위치될 수 있기 위해, 격자가 측정 스폿보다 작게 구성되는[즉, 격자라 오버필링(overfill)되는] 메트롤로지가 제안되었다. 통상적으로, 이러한 타겟들은 (정반사에 대응하는) 0차 회절이 차단되고, 더 높은 차수들만이 처리되는 다크 필드 스케터로메트리(dark field scatterometry)를 이용하여 측정된다. 다크 필드 메트롤로지의 예시들은 국제 특허 출원들 WO 2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾아볼 수 있으며, 이 문서들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 기술의 추가 개발들이 특허 공개공보들 US20110027704A, US20110043791A, 및 US20120242970A에서 설명되었다. 이 출원들도 모두 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 회절 차수들의 다크-필드 검출을 이용한 회절-기반 오버레이는 더 작은 타겟들에 대한 오버레이 측정들을 가능하게 한다. 이 타겟들은 조명 스폿보다 작을 수 있고, 웨이퍼 상의 제품 구조체들에 의해 둘러싸일 수 있다. 타겟들은 하나의 이미지에서 측정될 수 있는 다수 격자들을 포함할 수 있다.
알려진 메트롤로지 기술에서, -1차 및 +1차 회절 세기들을 개별적으로 얻기 위해 조명 모드 또는 이미징 모드를 변화시키거나, 오버레이 타겟을 회전시키면서, 소정 조건들 하에 오버레이 타겟을 두 번 측정함으로써 오버레이 측정 결과들이 얻어진다. 주어진 오버레이 타겟에 대한 세기 비대칭, 이 회절 차수 세기들의 비교가 타겟 비대칭, 즉 타겟에서의 비대칭의 측정을 제공한다. 오버레이 타겟에서의 이 비대칭이 오버레이 오차(두 층들의 바람직하지 않은 오정렬)의 지표(indicator)로서 사용될 수 있다.
다른 알려진 메트롤로지 기술들이 포커스 타겟들로부터의 포커스의 측정을 가능하게 한다. 이러한 기술들은 포커스를 통해 변동하는 형태를 취하는 노광 구조체들을 포함할 수 있다. 후속하여 구조체들이 측정되는 경우, 이들을 노광하는 데 사용된 포커스가 그 형태로부터 유추될 수 있다.
하지만, 오버레이 및 포커스 측정들에 대한 타겟 요건들은 상이하고, 이에 따라 분리된 오버레이 및 포커스 타겟들이 노광된 후 개별적으로 측정되어야 한다.
일 실시형태에서, 본 발명은 오버레이 및 포커스의 측정을 위한 조합된 타겟을 포함한 기판을 제공하고, 상기 타겟은: 제 1 주기적 구조체를 포함하는 제 1 층; 및 제 1 주기적 구조체를 덮는(overlaying) 제 2 주기적 구조체를 포함한 제 2 층을 포함하며, 타겟은 구조적 비대칭을 포함하고, 상기 구조적 비대칭은 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭(unintentional mismatch)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도적인 위치 오프셋(intentional positional offset)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 및 상기 기판 상의 조합된 타겟의 노광 동안의 포커스 세팅에 의존적인 포커스 의존 구조적 비대칭(focus dependent structural asymmetry) 성분을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 본 발명은 조합된 타겟을 형성하는 방법을 제공하고, 상기 방법은: 기판 상의 제 1 층에서 제 1 주기적 구조체를 노광하는 단계; 기판 상의 제 2 층에서 제 2 주기적 구조체가 제 1 주기적 구조체를 덮는 단계를 포함하며, 제 2 주기적 구조체는 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도적인 위치 오프셋으로 제 1 주기적 구조체와 겹치며, 상기 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광된다.
또한, 본 발명은 적절한 프로세서 제어 장치에서 실행되는 경우, 프로세서 제어 장치가 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 특정한 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 유의한다. 본 명세서에서, 이러한 실시예들은 단지 예시적인 목적으로만 제시된다. 당업자라면, 본 명세서에 포함되는 교시에 기초하여 추가적인 실시예들을 명백히 알 것이다.
이제 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀(lithographic cell) 또는 클러스터(cluster)를 도시하는 도면;
도 3은 (a) 제 1 쌍의 조명 어퍼처(illumination aperture)들을 이용하여 타겟들을 측정하는 데 사용되는 다크 필드 스케터로미터의 개략적인 다이어그램, (b) 주어진 방향의 조명에 대한 타겟 격자의 상세한 회절 스펙트럼, (c) 회절 기반 오버레이 측정들을 위해 스케터로미터를 이용함에 있어서 또 다른 조명 모드들을 제공하는 제 2 쌍의 조명 어퍼처들, 및 (d) 제 1 및 제 2 쌍의 어퍼처들을 조합한 제 3 쌍의 조명 어퍼처들을 포함하는 도면;
도 4는 알려진 형태의 다수 격자 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽(outline)을 도시하는 도면;
도 5는 도 3의 스케터로미터에서 얻어진 도 4의 타겟의 이미지를 도시하는 도면;
도 6은 도 3의 스케터로미터를 이용하는 오버레이 측정 방법의 단계들을 나타내고, 본 발명의 실시예들을 형성하기에 적합한 흐름도;
도 7a 내지 도 7c는 0의 구역에서 상이한 오버레이 값들을 갖는 오버레이 격자들의 개략적인 단면도들;
도 8은 포커스 의존적 비대칭을 갖는 기판 상의 격자를 형성하기에 적절한 레티클 상의 타겟 형성 요소들을 예시하는 도면;
도 9는 (a) 에칭 전 및 (b) 에칭 후의 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 구조체로, 에칭 후 비대칭 레지스트 프로파일의 패턴 시프트의 효과를 예시하며, (c)는 (b)의 타겟 구조체의 거울대칭 버전(mirrored version)을 나타내는 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 레지스트 프로파일을 갖는 (a) 공칭(nominal) 및 (b) 거울대칭 타겟 구조체를 나타내는 도면; 및
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 조합된 타겟을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 광학 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 광학 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 광학 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블: MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 광학 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스하고, 이로 인해 타겟부(C) 상에 패턴의 이미지를 투영한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 또한, 디바이스 피처들 사이에서 다이들 내에 작은 정렬 마커들이 포함될 수도 있으며, 이 경우 마커들은 인접한 피처들과 상이한 여하한의 이미징 또는 공정 조건들을 필요로 하지 않고, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 정렬 마커들을 검출하는 정렬 시스템은 아래에서 더 설명된다.
이 예시에서의 리소그래피 장치(LA)는 2 개의 기판 테이블들(WTa, WTb), 및 기판 테이블들이 교환될 수 있는 2 개의 스테이션들 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 갖는 소위 듀얼 스테이지 타입으로 이루어진다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 또 다른 기판이 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩(load)되고 다양한 준비작업 단계들이 수행될 수 있다. 준비작업 단계들은 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 매핑(map)하는 단계, 및 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 상기 장치의 스루풋을 상당히 증가시킬 수 있다.
도시된 장치는, 예를 들어 스텝 모드 또는 스캔 모드를 포함하는 다양한 모드들에서 사용될 수 있다. 리소그래피 장치의 구성 및 작동은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 본 발명의 이해를 위해 더 설명될 필요는 없다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC) 또는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 시스템의 일부분을 형성한다. 또한, 리소그래피 셀(LC)은 기판 상에 노광-전(pre-exposure) 및 노광-후(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층들을 증착시키는 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 이들을 상이한 공정 장치 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이 디바이스들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
메트롤로지 장치가 도 3(a)에 도시된다. 도 3(b)에는 타겟(T) 및 타겟을 조명하는 데 사용되는 측정 방사선의 회절된 광선(diffracted ray)들이 더 상세히 예시된다. 예시된 메트롤로지 장치는 다크 필드 메트롤로지 장치로서 알려진 타입으로 이루어진다. 메트롤로지 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서의 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 수 개의 브랜치들을 갖는 광학 축선이 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 제논 램프)에 의해 방출된 광이 렌즈들(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함한 광학 시스템에 의하여 빔 스플리터(beam splitter: 15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 구성의 이중 시퀀스(double sequence)로 배치된다. 상이한 렌즈 구성이 여전히 검출기 상에 기판 이미지를 제공하는 것을 전제로 사용될 수 있으며, 동시에 공간-주파수 필터링을 위해 중간 퓨필-평면의 접근을 허용한다. 그러므로, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 (켤레) 퓨필 평면이라고 칭하는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면 내의 공간 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 배면-투영된 이미지(back-projected image)인 평면에서 렌즈들(12 및 14) 사이에 적절한 형태의 어퍼처 플레이트(aperture plate: 13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 나타낸 예시에서, 어퍼처 플레이트(13)는 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태들을 가지며, 상이한 조명 모드들이 선택되게 한다. 나타낸 예시들에서의 조명 시스템은 오프-액시스(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13N이 단지 설명을 위해 '북'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스를 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13S가 유사하지만 '남'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 상이한 어퍼처들을 이용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어두운데(dark), 이는 바람직한 조명 모드 외의 여하한의 불필요한 광이 바람직한 측정 신호들과 간섭할 것이기 때문이다.
도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 타겟(T)이 대물 렌즈(16)의 광학 축선(O)에 수직인 기판(W)과 배치된다. 기판(W)은 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 축선(O)을 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 입사하는 측정 방사선의 광선(I)은 0차 광선[실선(0)] 및 2 개의 1차 광선들[1점쇄선(+1) 및 2점쇄선(-1)]을 발생시킨다. 오버필링되는 작은 타겟을 이용하면, 이 광선들은 메트로롤지 타겟(T) 및 다른 피처들을 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선들 중 하나에 불과하다는 것을 기억하여야 한다. 플레이트(13) 내의 어퍼처가 (유용한 양의 광을 수용하는 데 필요한) 유한 폭을 갖기 때문에, 입사 광선들(I)은 사실상 다양한 각도들을 차지할 것이고, 회절된 광선들(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산(spread out)될 것이다. 작은 타겟의 점확산 함수(point spread function)에 따르면, 각각의 차수 +1 및 -1은 나타낸 바와 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라, 다양한 각도들에 걸쳐 더 확산될 것이다. 타겟들의 격자 피치들 및 조명 각도들은, 대물 렌즈에 들어가는 1차 광선들이 중심 광학 축선과 밀접하게 정렬되도록 디자인되거나 조정될 수 있다는 것을 유의한다. 도 3(a) 및 도 3(b)에 예시된 광선들은 순전히 다이어그램에서 이들이 더 쉽게 구별될 수 있도록 어느 정도 축선을 벗어나 도시된다.
적어도 기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 0차 및 +1차가 대물 렌즈(16)에 의해 수집되고, 빔 스플리터(15)를 통해 다시 지향된다. 도 3(a)로 되돌아가면, 제 1 및 제 2 조명 모드들은 북(N) 및 남(S)으로 표시된 정반대의 어퍼처들을 지정함으로써 예시된다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광학 축선의 북쪽으로부터인 경우, 즉 제 1 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13N을 이용하여 적용되는 경우, +1(N)으로 표시되는 +1 회절 광선들이 대물 렌즈(16)에 들어간다. 대조적으로, 제 2 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13S를 이용하여 적용되는 경우, [-1(S)로 표시된] -1 회절 광선들이 렌즈(16)에 들어가는 광선들이다.
제 2 빔 스플리터(17)가 회절된 빔들을 2 개의 측정 브랜치들로 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(18)이 0차 및 1차 회절 빔들을 이용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수가 센서 상의 상이한 지점을 타격하여, 이미지 처리가 차수들을 비교하고 대조하도록 할 수 있다. 센서(19)에 의해 포착된 퓨필 평면 이미지는 메트롤로지 장치를 포커싱하고, 및/또는 1차 빔의 세기 측정들을 정규화하는 데 사용될 수 있다. 또한, 퓨필 평면 이미지는 재구성과 같은 많은 측정을 위해 사용될 수 있다.
제 2 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(20, 22)이 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 퓨필-평면에 대해 켤레인 평면에 어퍼처 스톱(aperture stop: 21)이 제공된다. 어퍼처 스톱(21)은, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로부터만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서들(19 및 23)에 의해 포착된 이미지들은 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 이의 기능은 수행되는 측정들의 특정 타입에 의존할 것이다. 본 명세서에서, '이미지'라는 용어는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의한다. 이러한 것으로서 격자 라인들의 이미지는 -1차 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우에 형성되지 않을 것이다.
도 3에 나타낸 어퍼처 플레이트(13) 및 필드 스톱(field stop: 21)의 특정 형태들은 순전히 예시들이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 타겟들의 온-액시스(on-axis) 조명이 사용되고, 오프-액시스 어퍼처를 갖는 어퍼처 스톱이 사용되어, 실질적으로 회절된 광의 단 하나의 1차를 센서로 통과시킨다. 다른 실시예들에서, 1차 빔 대신에, 또는 이에 추가하여 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔들(도 3에 도시되지 않음)이 측정에 사용될 수 있다.
측정 방사선을 이 상이한 타입들의 측정에 적응가능하게 만들기 위해, 어퍼처 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 어퍼처 패턴들을 포함할 수 있으며, 이는 회전되어 제 자리에 원하는 패턴을 야기한다. 어퍼처 플레이트 13N 또는 13S는 한 방향으로(셋업에 의존하여 X 또는 Y) 방위되는 격자들을 측정하기 위해서만 사용될 수 있다는 것을 유의한다. 직교 격자의 측정을 위해서는, 90°및 270°에 걸친 타겟의 회전이 시행될 수 있다. 상이한 어퍼처 플레이트들이 도 3(c) 및 도 3(d)에 도시된다. 이들의 사용, 및 장치의 많은 다른 변형예들 및 적용예들은 앞서 언급된, 사전 공개된 출원들에서 설명된다.
도 4는 알려진 실행에 따라 기판 상에 형성된 오버레이 타겟 또는 복합 오버레이 타겟을 도시한다. 이 예시에서의 오버레이 타겟은 메트롤로지 장치의 메트롤로지 방사선 조명 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 모두 있도록 함께 밀접하게 위치되는 4 개의 서브-오버레이 타겟들(예를 들어, 격자들)(32 내지 35)을 포함한다. 따라서, 4 개의 서브-오버레이 타겟들은 모두 동시에 조명되고, 동시에 센서들(19 및 23) 상에 이미징된다. 오버레이 측정에 관련된 예시에서, 격자들(32 내지 35)은 자체로 기판(W) 상에 형성된 반도체 디바이스의 상이한 층들에 패터닝되는 오버라잉 격자(overlying grating)들에 의해 형성된 복합 격자들이다. 격자들(32 내지 35)은 상이하게 편향(bias)된 오버레이 오프셋들을 가져, 복합 격자들의 상이한 부분들이 형성되는 층들 간의 오버레이의 측정을 용이하게 할 수 있다. 오버레이 편향의 의미는 아래에서 도 7을 참조하여 설명될 것이다. 또한, 격자들(32 내지 35)은 나타낸 바와 같이 입사 방사선을 X 및 Y 방향들로 회절시키도록 그 방위가 상이할 수 있다. 일 예시에서, 격자들(32 및 34)은 X-방향 격자들이며, 각각 +d, -d의 편향들을 갖는다. 격자들(33 및 35)은 Y-방향 격자들이며, 각각 오프셋들 +d 및 -d를 갖는다. 이 격자들의 개별 이미지들이 센서(23)에 의해 포착되는 이미지에서 식별될 수 있다. 이는 단지 오버레이 타겟의 일 예시이다. 오버레이 타겟은 4 개보다 많거나 적은 격자들을 포함할 수 있거나, 또는 단일 격자일 수 있다.
도 5는 도 3(d)로부터의 어퍼처 플레이트들(13NW 또는 13SE)을 이용하는 도 3의 장치에서 도 4의 오버레이 타겟을 이용하여 센서(23) 상에 형성되고 센서(23)에 의해 검출될 수 있는 이미지의 일 예시를 나타낸다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)는 상이한 개별적 격자들(32 내지 35)을 분해할 수 없지만, 이미지 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 어두운 직사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 나타내며, 이 안에서 기판 상의 조명된 스폿(31)은 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징된다. 이 안에서, 직사각형 영역들(42 내지 45)은 작은 오버레이 타겟 격자들(32 내지 35)의 이미지들을 나타낸다. 오버레이 타겟들이 제품 영역들 내에 위치되는 경우, 제품 피처들도 이 이미지 필드의 주변에서 보일 수 있다. 이미지 프로세서 및 제어기(PU)가 격자들(32 내지 35)의 개별 이미지들(42 내지 45)을 식별하기 위해 패턴 인식을 이용하여 이 이미지들을 처리한다. 이 방식으로, 이미지들은 센서 프레임 내의 특정한 위치에서 매우 정밀하게 정렬되지 않아도 되며, 이는 전체적으로 측정 장치의 스루풋을 크게 개선한다.
일단 오버레이 타겟들의 개별 이미지들이 식별되면, 그 개별적인 이미지들의 세기들은 예를 들어 식별된 영역들 내의 선택된 픽셀 세기 값들을 합산하거나 평균함으로써 측정될 수 있다. 이미지들의 세기들 및/또는 다른 속성들이 서로 비교될 수 있다. 이 결과들은 리소그래피 공정의 상이한 파라미터들을 측정하도록 조합될 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 중요한 예시이다.
도 6은, 예를 들어 출원 WO 2011/012624에서 설명된 방법을 이용하여, 성분 오버레이 타겟들(32 내지 35)을 포함한 두 층들 간의 오버레이 오차(즉, 바람직하지 않고 의도하지 않은 오버레이 오정렬)이 측정되는 방식을 예시한다. 이러한 방법은 마이크로 회절 기반 오버레이(μDBO)라고 칭해질 수 있다. 이 측정은 세기 비대칭의 측정을 얻기 위해 +1차 및 -1차 다크 필드 이미지들에서의 그 세기들을 비교함으로써(예를 들어, +2차 및 -2차와 같이 다른 대응하는 더 높은 차수의 세기들이 비교될 수 있음) 드러나는 바와 같은 오버레이 타겟 비대칭을 통해 행해진다. 단계 S1에서, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼가 도 2의 리소그래피 셀과 같은 리소그래피 장치를 통해 한 번 이상 처리되어, 격자들(32 내지 35)을 포함한 오버레이 타겟을 생성한다. S2에서, 도 3 또는 도 9의 메트롤로지 장치를 이용하여, 오버레이 타겟들(32 내지 35)의 이미지가 1차 회절 빔들 중 하나만(가령 -1)을 이용하여 얻어진다. 단계 S3에서, 메트롤로지 장치의 시야에서 기판(W)을 180°만큼 회전시킴으로써, 또는 조명 모드를 변화시키거나, 이미징 모드를 변화시킴으로써, 다른 1차 회절 빔(+1)을 이용하는 오버레이 타겟들의 제 2 이미지가 얻어질 수 있다. 결과적으로, +1 회절 방사선은 제 2 이미지에서 포착된다.
각각의 이미지에서 1차 회절 방사선 중 절반만을 포함함으로써, 본 명세서에서 언급되는 '이미지들'은 종래의 다크 필드 현미경 이미지들이 아니라는 것을 유의한다. 오버레이 타겟들의 개별적인 오버레이 타겟 라인들은 분해되지 않을 것이다. 각각의 오버레이 타겟이 소정 세기 레벨의 영역에 의해 간단히 표현될 것이다. 단계 S4에서, 관심 구역(ROI)이 각각의 성분 오버레이 타겟의 이미지 내에서 식별되고, 이로부터 세기 레벨들이 측정될 것이다.
각각의 개별적인 오버레이 타겟에 대한 ROI가 식별되고 그 세기가 측정되면, 그 후 오버레이 타겟의 비대칭 및 이에 따른 오버레이 오차가 결정될 수 있다. 이는 [예를 들어, 프로세서(PU)에 의해] 각각의 오버레이 타겟(32 내지 35)에 대한 +1차 및 -1차에 대해 얻어지는 세기 값들을 비교하여, 이들의 세기 비대칭, 예를 들어 이들 세기의 여하한의 차이를 식별하는 단계 S5에서 행해진다. "차이"라는 용어는 감산(subtraction)만을 칭하도록 의도되지 않는다. 차이들은 비율의 형태로 계산될 수 있다. 단계 S6에서, 다수의 오버레이 타겟들에 대한 측정된 세기 비대칭들은, 오버레이 타겟들의 여하한의 알려진 부과된 오버레이 편향들의 정보와 함께, 오버레이 타겟(T) 부근에서 리소그래피 공정의 1 이상의 성능 파라미터를 계산하는 데 사용된다. 본 명세서에 설명된 적용들에는, 2 이상의 상이한 측정 레시피들을 이용한 측정들이 포함될 것이다. 크게 관심있는 성능 파라미터는 오버레이이다. 또한, 이후 설명되는 바와 같이, 신규한 방법들은 리소그래피 공정의 다른 성능 파라미터들도 계산되게 한다. 이들은 리소그래피 공정의 개선을 위해 피드백되고, 및/또는 도 6의 측정 및 계산 공정 자체를 개선하는 데 사용될 수 있다.
앞서 언급된 종래 출원들에서, 앞서 언급된 기본적인 방법을 이용하여 오버레이 측정들의 질을 개선하는 다양한 기술들이 개시된다. 이 기술들은 본 명세서에서 더 상세히 설명되지는 않을 것이다. 이들은 이제 설명될 본 출원에 신규하게 개시된 기술들과 조합하여 사용될 수 있다.
도 7은 상이한 편향들을 갖는 오버레이 타겟들(오버레이 격자들)의 개략적인 단면들을 나타낸다. 이들은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 기판(W) 상의 오버레이 타겟(T)으로서 사용될 수 있다. X 방향의 주기성을 갖는 격자들은 단지 예시를 위해 도시된다. 상이한 편향들 및 상이한 방위들을 갖는 이들 격자의 상이한 조합들이 개별적으로 또는 타겟의 일부로서 제공될 수 있다.
도 7(a)에서 시작하여, L1 및 L2로 표시된 2 개의 층으로 형성된 타겟(600)이 도시된다. 최하부 또는 저부 층(L1)에서, 기판(606) 상에 피처들(602) 및 공간들(604)에 의해 제 1 구조체(최하부 또는 저부 구조체), 예를 들어 격자가 형성된다. L2 층에서, 피처들(608) 및 공간들(610)에 의해 제 2 구조체, 예를 들어 격자가 형성된다. [단면은 피처들(602, 608)(예를 들어, 라인들)이 페이지 내로 연장되도록 그려진다]. 격자 패턴은 두 층들 모두에서 피치(P)로 반복된다. 피쳐들(602 및 608)은 라인, 도트, 블록 및 비아 홀(via hole)의 형태를 취할 수 있다. (a)에 도시된 상황에서는, 각각의 피처(608)가 제 1 구조체의 피쳐(602) 위에 정확히 놓이도록 오정렬로 인한 오버레이 기여, 예를 들어 오버레이 오차 및 부과된 편향이 존재하지 않는다. 오버레이 타겟들은 그 대신에 각각의 피처(608)가 공간(604) 위에 정확히 놓일 수 있도록 짜여진(interlaced) 상부 및 하부 격자들을 포함할 수 있다[예시된 라인-온-라인(line-on-line) 타겟과 대조적인 라인-온-트렌치(line-on-trench) 타겟].
도 7(b)에서, 제 1 구조체의 피처들(608)이 제 2 구조체의 피처들에 대해 우측으로 거리 d만큼 시프트되도록, 제 1의 알려진 부과된 편향 +d를 갖는 동일한 오버레이 타겟이 도시된다. 편향 거리(d)는 실제로는 수 나노미터, 예를 들어 10 nm 내지 20 nm일 수 있는 반면, 피치(P)는 예를 들어 300 nm 내지 1000 nm 범위, 예를 들어 500 nm 또는 600 nm이다. (c)에서, 608의 피처들이 좌측으로 시프트되도록 제 2의 알려진 부과된 편향 -d를 갖는 또 다른 피처가 도시된다. (a) 내지 (c)에 도시된 이러한 유형의 편향된 타겟들은 당업계에 잘 알려져 있으며, 앞서 언급된 선행 출원에서 사용된다. 원리는 라인-온-트렌치 타겟들에 대해 거의 동일하며, 오프셋은 공간들(604)에 대해 (예를 들어) 피처들(608) 사이에 존재한다.
오버레이를 측정하는 것 이외에, 기판 상의 리소그래피 빔의 포커스를 측정하는 것이 바람직하다. 프린트된 구조체로부터 포커스 세팅을 결정하는 한가지 알려진 방법은 프린트된 구조체의 임계 치수(CD)를 측정하는 것이다. CD는 최소 피처(예를 들어, 요소의 선폭)의 측정치이다. 프린트된 구조체는 포커스 모니터링을 위해 특별히 형성된 라인-공간 격자와 같은 포커스 타겟일 수 있다. CD는 일반적으로 포커스에 대한 2차 응답을 표시하여, 포커스(x-축)에 대한 CD(y-축)의 플롯에 "보썽 곡선(Bossung curve)"으로 알려진 것을 형성하는 것으로 알려져 있다. 보썽 곡선은 실질적으로 대칭인 곡선이며, 이는 최적 포커스를 나타내는 피크 주위에서 실질적으로 대칭이다. 보썽 곡선은 실질적으로 포물선 모양일 수 있다. 이 접근법에는 몇 가지 단점이 있다. 한 가지 단점은 이 방법이 곡선의 포물선 모양으로 인해 최적 포커스 근처에서 낮은 감도를 나타낸다는 것이다. 또 다른 단점은 곡선이 최적 포커스를 중심으로 대체로 대칭이기 때문에, 이 방법이 여하한의 디포커스 신호에 둔감하다는 것이다.
이 문제들에 대처하기 위해, 회절 기반 포커스(DBF)가 고안되었다. 회절 기반 포커스는 프린트하는 동안 포커스 세팅에 의존하는 비대칭 정도를 갖는 포커스 타겟들을 프린트하는 레티클 상의 포커스 타겟 형성 피처들을 사용할 수 있다. 그 후, 이 비대칭 정도는 포커스 세팅의 측정을 얻기 위해, 예를 들어 타겟으로부터 회절된 +1차 및 -1차 방사선의 세기들 간의 세기 비대칭을 측정함으로써, 스케터로메트리 기반 검사 방법을 사용하여 측정될 수 있다.
도 8은 회절 기반 포커스 측정을 위해 구성된 DBF 타겟 형성 디자인(815)을 도시한다. 이는 복수의 DBF 구조체들(820)을 포함하고, 이들 각각은 고분해능 서브구조체들(high resolution substructures: 825)을 포함한다. 기본 피치 위의 고분해능 서브구조체들(825)은 각각의 DBF 구조체(820)에 대한 비대칭 레지스트 프로파일을 생성하며, 비대칭 정도는 포커스에 의존한다. 결과적으로, 메트롤로지 툴이 DBF 타겟 형성 디자인(815)을 사용하여 형성된 타겟으로부터 비대칭 정도를 측정하고 이를 스캐너 포커스로 옮길 수 있다.
오버레이 및 포커스의 측정을 위해 기판들이 그 위에 분리된 오버레이 타겟들 및 포커스 타겟들을 노광하는 것이 통상적이다. 추가적으로, 임계 치수의 측정을 위한 별도 타겟들이 필요할 수 있다. 이 상이한 유형의 타겟들은 각각 별도의 측정 단계들을 필요로 하며, 각각의 측정 단계는 사전에 그 자신의 위치설정/정렬 단계들을 필요로 한다. 결과적으로, 오버레이 및 포커스의 조밀한(dense) 측정은 상당한 시간이 걸릴 수 있으며, 생산성에 상응하는 영향을 미칠 수 있다. 또한, 별도의 타겟들을 위해 기판 상에 요구되는 영역은 실제 제품에 이용 가능한 영역을 감소시킨다. 이 문제들을 완화하기 위해, 기판 상에 노광된 및/또는 측정된 오버레이 타겟들보다 상당히 더 적은 포커스 타겟들이 존재하는 것이 일반적이며, 아마도 오버레이 타겟보다 포커스 타겟들의 수 절반보다 적을 것이다. 하지만, 이는 이용가능한 측정 포인트가 더 많이 존재하는 경우에 비해, 얻어진 포커스 측정의 정확성을 감소시킨다.
본 명세서에서는, 오버레이 및 포커스의 동시 측정에 타겟이 사용될 수 있도록, 앞서 설명된 바와 같은 오버레이 타입 타겟으로 포커스 의존 구조적 비대칭을 의도적으로 도입하는 것이 제안된다. 특히, 조합된 타겟은 단일 측정 방사선 레시피(예를 들어, 측정 방사선의 파장, 각도 분포 및 편광)를 사용하여 오버레이 및 포커스의 동시 측정을 얻는 데 사용될 수 있을 것이다. 추가적으로, 일 실시예에서, 임계 치수(CD)가 이러한 조합된 타겟으로부터 측정될 수 있다.
아래에서, 오버레이 및 포커스(및 선택적으로 CD)의 동시 측정에 사용할 수 있는 조합된 타겟이 개시된다. 일 실시예에 따르면, 조합된 타겟은 타겟의 에칭 후에 측정되도록 디자인될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 조합된 타겟은 타겟의 현상 후(그러나 에칭 전에), 즉 레지스트에서 측정되도록 디자인될 수 있다. 두 경우 모두, 기본 개념은 제 2 격자와 오버레이된 제 1 격자를 포함하는 복합 타겟을 제공하는 것이며; 제 1 격자 및/또는 제 2 격자는 의존적 격자이다. 바람직하게는, 제 1 격자는 제 1 층(저부 격자)에 포함될 수 있고, 포커스 의존적 격자는 여하한의 후속한 층에 포함될 수 있다. 하지만, 포커스 의존적 격자가 에칭 후에 패턴 시프트를 이용하여 제 1 층의 제 1 격자로서 구현될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 격자 모두가 포커스 의존적일 수도 있으며; 예를 들어 포커스 차이가 두 층들 사이에서 결정될 수 있도록 한다.
포커스 의존적 구조체 또는 격자에 대한 언급은 고의적으로 유도된 포커스 의존성을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 물론, 여하한의 피처의 형성에 어떠한 포커스 의존성이 항상 존재할 것이고(예를 들어, 그 프로파일이 포커스의 함수로서 변화할 것임), 이는 정확히 포커스 제어가 리소그래피 공정들에서 너무 중요한 이유이다.
포커스 의존적 격자는 포커스를 통해 비대칭 프로파일을 보여주는 여하한의 포커스 의존적 격자를 포함할 수 있다. 한가지 가능한 후보는 도 8의 회절 기반 포커스 타겟이다. 다른 후보들은 특히 WO2015/090839 및 US2011249247에 개시된 것들 중 어느 하나를 포함하며, 이들 모두는 본 명세서에 인용참조된다. 예를 들어, WO2015/090839는 교번하는 제 1 및 제 2 구조체들을 갖는 타겟을 개시하고, 제 1 및 제 2 구조체들은 둘 다 저분해능 서브구조체를 포함하며; 적어도 제 2 구조체는 1 이상의 고분해능 서브구조체를 포함하고, 상기 제 1 타겟에 포함된 고분해능 서브구조체들의 수 및/또는 크기는 제 1 타겟을 형성하는 데 사용되는 패터닝된 빔의 포커스에 의해 결정되었다. 일 실시예에서, 제 2 구조체들 각각은 상이한 선폭들을 갖고 (예를 들어, 상기 저분해능 서브구조체로부터 선폭이 감소하는 순서로) 상기 저분해능 서브구조체에 평행하게 배치되는 복수의 세장형(elongate) 고분해능 서브구조체들을 포함할 수 있다. 제 1 서브구조체들은 저분해능 서브구조체만을 포함하거나, 제 2 서브구조체들과 비교하여 저분해능 서브구조체의 맞은편에 고분해능 서브구조체들을 가질 수 있다. 포커스 의존적 타겟들의 다른 예시들은 포커스 의존적 측벽 각도 또는 레지스트 손실에 기초할 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 방법들은 네거티브 레지스트로 만들어진 타겟들에 적절하다는 것을 이해하여야 한다.
에칭 후 측정
본 명세서에서 설명되는 조합된 타겟이 에칭 단계의 수행 후에 측정되는 것이 제안된다. 이는 레지스트 프로파일에서의 여하한의 비대칭이 에칭 후에 패턴 시프트를 야기한다는 관찰을 이용한다. 패턴 시프트는 충분한 포커스 범위에 걸친 포커스에 따라 단조롭게(예를 들어, 선형으로) 변동하는 것으로 보일 수 있다. 이는 도 9에 예시되어 있으며, (a) 에칭 전의 타겟 구조 및 (b) 에칭 후의 타겟 구조를 도시한다. 도 9(a)에서, 타겟 구조체는 제 1 층(L1) 내의 저부 격자(900), 제 2 층(L2)(또는 여하한의 후속한 층) 및 제 2 격자를 정의하는 비대칭 레지스트 구조체(910)를 포함한다. 도 9(b)에, 결과적인 제 2 격자(920)가 도시되며, 이는 비대칭 레지스트 구조체(910)(에칭 단계의 일부로서 제거되었음에 따라 점선으로 도시됨)에 대해 Δs만큼 시프트되었고, 이에 따라 저부 격자(900)에 대해 Δs만큼 시프트되었다.
도 9(c)는 제 2 격자를 정의하는 거울대칭인 비대칭 레지스트 구조체들(910')에 대해, 결과적인 제 2 격자(920')의 시프트(-Δs)가 크기는 동일하지만 도 9(b)에서의 (공칭인) 조합된 타겟의 방향과 반대인 것을 나타낸다. 이는 본 명세서에서 교시된 바와 같이 조합된 타겟으로부터 오버레이 및 포커스 측정들을 분리하는 데 이용된다.
이 패턴 시프트는 조합된 타겟에서, 저부 격자에 걸쳐 제 2 격자를 형성하는 데 포커스 의존적 비대칭을 갖는 레지스트 구조체를 사용하여 조합된 타겟을 형성함으로써 이용된다. 따라서, 포커스 의존적 레지스트 구조체는 포커스에 의존하는 비대칭을 가질 것이다. 이 비대칭은, 에칭 후, 저부 격자에 대한 제 2 격자의 위치에서의 시프트, 또는 다시 말하면 포커스 유도된 오버레이 시프트를 야기할 것이다. 이 포커스 유도된 오버레이 시프트는 리소그래피 공정의 포커스 모니터링에 충분한 포커스 범위에 걸쳐 단조롭게 변동한다. 그러므로, 이러한 타겟의 비대칭의 여하한의 측정이 포커스 유도된 시프트로부터의 결과로 생기는 비대칭 성분, 층들의 의도하지 않은 오정렬에 의해 야기된 오버레이 오차로부터의 결과로 생기는 비대칭 성분, 및 앞서 설명된 바와 같이 표준 오버레이 측정들에 사용되는 의도적인 오프셋으로부터의 결과로 생기는 비대칭 성분을 포함할 수 있다. 이러한 것으로서, 조합된 타겟은 오버레이 오차로부터의 결과로 생기는 비대칭 성분의 측정에 의해 오버레이 측정을 위하여, 및 사용된 포커스가 유추될 수 있는 포커스 유도된 비대칭 성분의 측정에 의해 포커스의 측정을 위하여 사용될 수 있다. 조합된 타겟은 라인-온-라인 타겟들 또는 라인-온-트렌치 타겟들로 구현될 수 있다는 것을 유의하여야 한다.
오버레이 오차의 결과로 생기는 비대칭 성분 및 포커스 유도된 비대칭 성분을 구별하여, 이 성분들 모두의 동시 측정을 가능하게 하는 방법들이 아래에서 설명될 것이다.
현상 후 측정
몇몇 경우, 현상 후에, 그러나 여하한의 에칭 단계 전에 레지스트에서 조합된 타겟을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 도 10은 레지스트에서 오버레이 및 포커스의 동시 측정을 가능하게 하는 현상 후(그러나 에칭 전)의 조합된 타겟의 측정을 예시한다. 제 2 격자를 형성하는 비대칭 레지스트 구조체들(1010)을 포함하는 레지스트 프로파일이 제 1 층(L1)의 바닥 격자(1000)에 걸쳐 노광된 후, 현상된다. 이와 관련하여, 도 10(a)에 도시된 구조체는 도 9(a)에 도시된 구조체와 동일하다. 하지만, 이 실시예에서, 타겟은 이 형태로 측정된다.
타겟 구조체의 구조적 비대칭이 도 6의 방법을 사용하여 수행되는 측정들과 같은 타겟 비대칭의 측정들에서 오버레이 성분에 추가적인 비대칭 성분을 유도한다는 것이 잘 알려져 있다. 결과적으로, 구조적 비대칭 성분으로부터 오버레이 성분을 구별하고, 및/또는 타겟에 존재하는 구조적 비대칭을 감소시키기 위한 많은 방법이 설명되었다. 일반적으로, 이 바람직하지 않은 구조적 비대칭이 그 제조 방법으로 인해 저부 격자에 있는 한편, 후속한 층들의 격자들은 존재하는 여하한의 비대칭이 중요한 영향을 주지 않는 것으로 무시될 수 있도록 충분히 대칭으로 만들어질 수 있다. 하지만, 후속한 층들의 비대칭이 측정된 비대칭에 구조적 비대칭 성분을 추가함으로써 오버레이 측정들에 영향을 준다. 이는 포커스 의존적 비대칭을 의도적으로 제 2 (레지스트) 격자의 비대칭 레지스트 구조체들(1010)에 도입함으로써 이 실시예에서 이용된다. 이는 표준 오버레이 측정들에 사용되는 바와 같은 의도적인 오프셋으로부터의 결과로 생기는 비대칭 성분, 및 층들의 의도하지 않은 오정렬에 의해 야기된 오버레이 오차로부터의 결과로 생기는 비대칭 성분에 추가하여, 조합된 타겟의 여하한의 비대칭 측정에 포커스 유도된 비대칭 성분을 도입한다. 이 포커스 유도된 비대칭 성분은 비대칭 레지스트 구조체들(1010)의 측벽 각도들에 의존하고, 이러한 것으로서 (충분한 포커스 범위에 걸쳐) 포커스를 통해 단조롭게 변동하는 것으로 나타내어질 수 있다.
도 10(b)는 도 10(a)의 (공칭인) 조합된 타겟의 거울대칭 버전을 나타내며, 이때 비대칭 레지스트 구조체들(1010')은 도 10(a)의 타겟에 대해 거울대칭된다. 제 2 격자가 거울대칭됨에 따라, 그 비대칭도 거울대칭된다. 이 결과로서, 공칭 및 거울대칭된 타겟들의 포커스 유도된 비대칭 성분은 크기가 같지만 방향이 반대일 것이다.
오버레이 및 포커스 측정들의 구별
도 11은 오버레이 및 포커스 측정들을 위한 조합된 타겟(1100)을 도시한다. 이는 상이한 특성들을 갖는 8 개의 상이한 서브-타겟들(1110 내지 1180), 즉 X-방향 및 Y-방향 각각에서 주기성을 갖는 4 개의 서브-타겟들을 포함한다. 상이한 방향들에서 서브-타겟들을 제공하는 것은 선택사항이며, 단일 방향으로만 주기성을 갖는 단 4 개의 서브-타겟들로의 조합된 타겟이 고려된다. 또한, 서브-타겟들의 구체적인 배치 순서는 대체로 임의적이고, 나타낸 것과 다를 수 있다. 서브-타겟들은 반드시 정사각형(또는 유사한 사변형)을 형성하도록 배치될 필요는 없지만, 이러한 배치가 측정 스폿(32)으로의 동시 측정을 돕는 데 유리하다.
조합된 타겟(1100)에서, 서브-타겟들(1110 내지 1180) 각각은 제 2 격자와 오버레이된 저부 격자를 포함하고, 저부 격자 및 제 2 격자는 저부 격자 및 제 2 격자의 위치들 간의 의도적인 오프셋으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 오버레이 오차의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 및 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함하는 구조적 비대칭을 포함한다. 이러한 것으로서, 앞서 설명된 바와 같이, 서브-타겟들(1110 내지 1180) 각각이 (도 9b 및 9c에 도시된 바와 같이) 에칭될 수 있거나, (도 10에 도시된 바와 같이) 레지스트에 있을 수 있다.
나타낸 구성에서, 각각의 주기성 방향에 대해, 제 1 의도적 오프셋(+d)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분 및 제 1 (공칭) 방향(n)에서의 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 갖는 서브-타겟(1110, 1150), 제 1 의도적 오프셋(+d)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분 및 제 2 (거울대칭) 방향(m)에서의 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 갖는 서브-타겟(1120, 1160), 제 2 의도적 오프셋(-d)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분 및 제 1 (공칭) 방향(n)에서의 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 갖는 서브-타겟(1130, 1170), 및 제 2 의도적 오프셋(-d)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분 및 제 2 (거울대칭) 방향(m)에서의 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 갖는 서브-타겟(1140, 1180)이 존재한다.
조합된 타겟(1100)이 에칭-후인 경우, 공칭 및 거울대칭 서브-타겟들은 도 9(b) 및 도 9(c)에 도시된 바와 같이 저부 층에 대해 제 2 층의 반대이고 동일한 포커스 의존적 패턴 시프트들을 포함할 수 있다. 조합된 타겟(1100)이 에칭-전인(레지스트 내에 있는) 경우, 공칭 및 거울대칭 서브-타겟들은 도 10(a) 및 10(b)에 도시된 바와 같이 제 2 층을 형성하는 공칭 및 거울대칭 레지스트 프로파일들을 갖는 서브-타겟들을 포함할 수 있다. 포커스 의존적 비대칭의 효과로 인해, 편향된 타겟들을 사용하여 오버레이를 측정함에 있어서 알려진 기술들에 따라, 레티클 오프셋들[도 7(b) 및 7(c)]로부터 직접 크기가 같고 방향이 반대인 제 1 및 제 2 의도적 오프셋들(+d, -d)을 단순히 부과하는 것은 불가능하다. 따라서, 의도적으로 부과된 오프셋들은 레티클에 부과된 오프셋들인 것으로 가정될 수 없다. 이러한 것으로서, 아래에서 설명되는 바와 같이 의도적 오프셋 값들을 캘리브레이션하기 위해 캘리브레이션이 수행되어야 한다.
서브-타겟들(1110 내지 1180) 각각은 도 3에 예시된 바와 같은 메트롤로지 장치를 사용하여 얻어지는 타겟의 이미지 내의 관심 영역(ROI)에 대응한다[하지만, 서브-타겟들(1110 내지 1180)이 개별적으로 측정될 수도 있음]. 각각의 ROI로부터의 (예를 들어, 세기) 측정들의 상이한 조합들이 포커스 및/또는 오버레이의 분리된 결정을 가능하게 한다. 예를 들어, 오버레이 측정을 수행하기 위해, 부과된 +d 오버레이 오프셋 성분을 갖는 서브-타겟들에 대응하는 (단일 방향으로의) 2 개의 ROI로부터 결정이 이루어지고, 그 후 이들이 조합(예를 들어, 평균)된다. 이와 유사하게, 부과된 -d 오버레이 오프셋 성분을 갖는 서브-타겟들에 대응하는 (동일한 방향으로의) 2 개의 ROI로부터 결정이 이루어지고, 이들도 평균된다. 나타낸 특정한 구성을 이용하면, X-방향 서브-타겟들에 대해, 서브-타겟(1150) 및 서브-타겟(1160)으로부터의 측정들이 평균되고, 서브-타겟(1130) 및 서브 타겟(1140)으로부터의 측정들이 평균된다. 그 후, 이 평균들은 도 6에서 설명된 바와 같은 종래의 편향된 오버레이 격자들의 측정들과 동일하게 처리된다. 결과적으로, 세기 비대칭(대응하는 고차 회절 방사선의 세기 차이)이 이 평균들의 차이로서 계산된다. 이러한 것으로서, 제 1 세기 비대칭 측정은 1) 타겟들(1150 및 1160)로부터의 +1차 회절 방사선의 평균 및 2) 타겟들(1150 및 1160)로부터의 -1차 회절 방사선의 평균의 차이를 포함하고; 제 2 세기 비대칭 측정은 3) 타겟들(1130 및 1140)로부터의 +1차 회절 방사선의 평균 및 4) 타겟들(1130 및 1140)로부터의 -1차 회절 방사선의 평균의 차이를 포함한다. 이 제 1 및 제 2 세기 비대칭 측정들은 편향들 +d 및 -d의 지식과 함께, 예를 들어 이 제 1 및 제 2 세기 비대칭 측정들의 차이로부터 오버레이 오차로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분을 결정하는 데 사용될 수 있다. 유사한 처리가 Y-방향(oriented) 서브-타겟들에 대해 수행될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 서브-세그먼트들의 일부를 형성하는 공칭 및 거울대칭 격자들은 각각의 서브-타겟들에서 동일하고 반대인 포커스 의존 구조적 비대칭 성분들을 유도한다. 따라서, 공칭 및 거울대칭 제 2 격자들에 걸쳐 평균된 서브-타겟들의 세기 측정들을 사용하여 오버레이 측정들을 수행함으로써, 포커스 의존 구조적 비대칭 성분들이 상쇄되어, 오버레이 오차 성분이 알려진 기술들을 사용하여 계산될 수 있게 한다.
포커스 측정들을 수행하기 위해, 반대의 부과된 오프셋들 +d 및 -d를 갖는 서브-타겟들이 방위마다 평균되어, 제 1 및 제 2 의도적 오프셋들(+d, -d)로부터의 결과로 생기는 비대칭 성분들을 상쇄한다. 다시 한 번, 세기 비대칭(대응하는 고차 회절 방사선의 세기 차이)이 이 평균들의 차이로서 계산된다.
예를 들어, 포커스 측정을 수행하기 위해, 공칭 제 2 격자를 갖는 서브-타겟들에 대응하는 (단일 방향으로의) 2 개의 ROI로부터 결정이 이루어지고, 그 후 이들이 조합(예를 들어, 평균)된다. 이와 유사하게, 거울대칭 제 2 격자를 갖는 서브-타겟들에 대응하는 (단일 방향으로의) 2 개의 ROI로부터 결정이 이루어지고, 이들도 조합된다. 나타낸 특정한 구성을 이용하면, X-방향 서브-타겟들에 대해, 서브-타겟(1150) 및 서브-타겟(1140)으로부터의 측정들이 평균되고, 서브-타겟(1130) 및 서브-타겟(1160)으로부터의 측정들이 평균된다. 이 다음, 제 1 세기 비대칭 측정은 1) 타겟들(1150 및 1140)로부터의 +1차 회절 방사선의 평균 및 2) 타겟들(1150 및 1140)로부터의 -1차 회절 방사선의 평균의 차이를 포함할 수 있고; 제 2 세기 비대칭 측정은 3) 타겟들(1130 및 1160)로부터의 +1차 회절 방사선의 평균 및 4) 타겟들(1130 및 1160)로부터의 -1차 회절 방사선의 평균의 차이를 포함할 수 있다. 이 제 1 및 제 2 세기 비대칭 측정들 중 어느 하나 또는 둘 모두가 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 결정하는 데 사용될 수 있고, 이로부터 조합된 타겟을 형성하는 데 사용된 원래 포커스가 유추될 수 있다. 제 1 및 제 2 세기 비대칭 측정들의 조합(예를 들어, 차이)이 타겟에서의 비대칭의 다른 원인들, 예를 들어 기이한(odd) 수차들에 대한 견고함을 제공할 수 있다. 유사한 처리가 Y-방향 서브-타겟들에 대해 수행될 수 있다. 분명하게는, 여하한의 포커스 측정이 포커스 의존적 피처들만을 포함한 층의 노광 동안 포커스 세팅에 대한 값을 산출할 것이다.
조합들(예를 들어, 평균화)은 광학적으로(조합되는 서브-타겟들에 대한 조합된 관심 구역들) 또는 수학적으로(각각의 서브-타겟에 대한 분리된 관심 구역들로부터의 세기들을 수학적으로 조합함) 이루어질 수 있다.
동일한 방위의 서브 타겟들에 대한 오버레이 및 포커스 측정들의 분리를 요약하기 위해: 오버레이 측정들은 부과된 오버레이 오프셋이 동일하지만 반대인 포커스 유도된 비대칭(공칭 또는 거울대칭 제 2 격자)을 갖는 서브-타겟들의 평균 측정들에 대해 수행되고, 포커스 측정들은 동일한 포커스 유도된 비대칭(공칭 또는 거울대칭 제 2 격자)을 갖지만 부과된 오버레이 오프셋이 반대인 서브-타겟들의 평균 측정들에 대해 수행된다.
나타낸 예시에서 조합된 타겟(1100)은 2 개의 직교 방향으로 서브 타겟들을 갖는다. 이의 이점은, 통상적으로 포커스가 한 방향으로만 측정되는 경우에, 이 방향들(수평 및 수직) 모두에서 포커스가 측정될 수 있다는 것이다. 이는 전체 포커스 측정이 비점수차에 독립적으로 결정될 수 있다는 것을 의미하며, 즉 더 이상 비점수차 드리프트/변동이 0이라고 가정될 필요가 없다.
가능하다면, 개시된 바와 같은 조합된 타겟이 추가 측정들을 가능하게 하도록 다른 피처들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 더 개략적인(coarser) 정렬 격자 피처들과 제품 피처들 간의 오차 미스매칭(본 명세서에서, "마크 프린트 오차"라고 칭해짐)을 측정하기 위해, 마크 프린트 오차가 측정되고, 이에 따라 보정되게 하는 정렬 타겟이 개발되었다. 이러한 정렬 타겟들은 디퍼런셜 서브-세그먼트 타겟들(differential sub-segmented target: DSM 타겟들)로 칭해질 수 있고, 본 명세서에서 인용참조되는 WO2014/014906에서 설명된다. 또한, 본 명세서에 설명되는 조합된 타겟들은 마크-공간 오차의 측정을 가능하게 하는 보다 작은(분해능에서) 서브구조체들을 포함할 수 있다.
앞선 내용에서, 오버레이를 측정하는 경우, 포커스 의존 비대칭 성분은 공칭 및 거울대칭 서브-타겟들로부터의 측정들을 평균함으로써 상쇄된다. 하지만, 편향 시프트는 정의되지 않는다. 적절히 정의되는 부과된 편향(+d 및 -d)을 갖기 위해서는, 공칭 및 거울대칭 서브-타겟들 간의 포커스 의존적 비대칭의 대칭점이 알려져야 한다. 이 대칭점이 알려지지 않은 경우, 캘리브레이션 단계가 수행될 수 있다.
단일 방향의 오버레이에 대한 캘리브레이션 단계는, 그 방향에서 복수의 상이한 오프셋들(예를 들어, 0 nm 중심의 오프셋, 및 특정한 예시로서 +20 nm 내지 -20 nm의 오프셋)을 갖는 캘리브레이션 기판을 노광하는 것을 포함할 수 있다. 그 후, 캘리브레이션 기판은 오버레이 비대칭의 측정들을 얻도록 측정되고, 오프셋과 측정된 오버레이 비대칭 간의 관계가 결정된다. 이는 비대칭에 대한 오프셋을 플롯구성하고 플롯구성된 데이터를 통해 (예를 들어) 1차 또는 3차 곡선을 피팅(fit)함으로써 행해질 수 있다. 유효 편향 d는 곡선의 계수들(예를 들어, 기울기)로부터 얻어질 수 있다. 이 유효 편향은 앞서 설명된 오버레이 측정들에서의 부과된 편향 대신에 사용될 수 있다. 캘리브레이션 기판은 다른 직교 방향의 오프셋들을 갖는 추가 필드들을 포함할 수 있다(즉, 캘리브레이션 기판은 X 및 Y 모두에서 오프셋들을 갖는 필드들을 가짐). 또한, 존재할 수 있는 여하한의 크로스토크(crosstalk)를 캘리브레이션하기 위해, 양방향으로 시프트들을 갖는 필드들이 고려된다.
의도된 값 근처에 부과된 편향을 갖기 위해, 제 2 격자에 대해 유효 프린트 크기(CD)가 추산된다. 제 2 격자가 도 6에 도시된 바와 같은 구조체들을 사용하여 형성되는 경우, 유효 CD는 고분해능 서브구조체들(825)의 폭의 절반과 주 구조체의 폭의 합(즉, W1 + 0.5W2)인 것으로 추산될 수 있다.
본 명세서에 설명되는 조합된 타겟은 유효 도즈를 측정하는 데 사용될 수 있다. 그 후, 유효 도즈가 CD를 유추하는 데 사용될 수 있는데, 일단 포커스가 알려지면 CD를 결정하는 것이 유효 도즈이기 때문이다. 유효 도즈는 두 기판 방위들에 대해, 및 특정 방위의 서브-타겟들의 4 개의 ROI로부터 측정들을 조합(예를 들어, 합산)함으로써 ROI들로부터 결정될 수 있다. 이는 단일 측정 레시피만을 사용하여 타겟으로부터 유효 도즈의 측정을 허용할 것이다. 이러한 것으로서, 오버레이, 포커스 및 유효 도즈/CD의 동시 측정이 본 명세서에 설명되는 조합된 타겟을 사용하여 가능하다. 또한, CD는 당업계에 알려진 바와 같이 재구성 방법을 통해 조합된 타겟으로부터 측정될 수 있다.
서브-타겟들의 구성은 예시된 것과 상이하게 구성될 수 있으며, 여기에서는 4 개의 사분면들이 모두 수평으로 서브-타겟들로 분할된 것으로 도시된다. 예를 들어, 인접한 두 사분면의 서브-타겟들은 수직으로 두 개의 서브-타겟들로 분할되는 하나의 사분면과 수평으로 두 개의 서브-타겟들로 분할되는 하나의 사분면을 가질 수 있다. 이 구성은 대각선 사분면들이 2 개의 서브-타겟들 사이에서 동일한 분할 방향을 갖도록 이루어질 수 있다. 대안적으로, 4 개의 사분면들이 모두 수직으로 서브-타겟들로 분할될 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 조합된 타겟은, 본 명세서에서 인용참조되는 WO2015/120996에 개시된 것과 같은 공정 윈도우 최적화 방법에서의 셋업 시간 및 기판 영역 요건들에 상당한 이점을 제공한다. 이 문헌은 기판 상으로 패턴을 처리하는 것을 수반하는 디바이스 제조 공정에 대한 결함 예측 방법을 개시하고, 상기 방법은: 패턴으로부터 공정 윈도우 제한 패턴(PWLP)을 식별하는 단계; PWLP가 처리되는 처리 파라미터를 결정하는 단계; 및 처리 파라미터를 이용하여, 디바이스 제조 공정으로 PWLP로부터 생성된 결함의 존재, 존재 확률, 특성 또는 이들의 조합을 결정하거나 예측하는 단계를 포함한다. 이를 달성하기 위해, 예를 들어 포커스, 오버레이 및/또는 CD와 같은 다수 파라미터들이 측정되어야 한다. 조합된 타겟은 이 파라미터들로 하여금 단 하나의 측정 레시피와 단 하나의 타겟만을 사용하여 측정되게 하고, 이에 따라 타겟에 대한 셋업 시간 및 필요한 기판 영역을 감소시킨다. 또한, 포커스 및 오버레이(및 가능하게는 CD)의 측정에 앞서 단일 위치설정 단계에 대한 필요성만이 존재하므로 측정 시간이 크게 감소된다.
앞서 설명된 타겟들은 구체적으로 측정을 위해 디자인되고 형성되는 메트롤로지 타겟들이지만, 다른 실시예들에서 기판 상에 형성되는 디바이스들의 기능부들인 타겟들에 대해 속성들이 측정될 수 있다. 많은 디바이스들이 규칙적인 격자-형 구조체들을 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '타겟 격자' 및 '타겟'이라는 용어들은, 구조체가 구체적으로 수행되는 측정을 위해 제공되었음을 요구하지 않는다. 또한, 메트롤로지 타겟들의 피치(P)가 스케터로미터의 광학 시스템의 분해능 한계에 가깝지만, 타겟부(C)들에서 리소그래피 공정에 의해 만들어지는 통상적인 제품 피처들의 치수보다 훨씬 더 클 수 있다. 실제로, 타겟들 내의 오버레이 격자들의 라인들 및/또는 공간들은 제품 피처들과 치수가 유사한 더 작은 구조체들을 포함하도록 이루어질 수 있다.
기판들 및 패터닝 디바이스들 상에 실현되는 바와 같은 타겟들의 물리적 격자 구조체들과 관련하여, 일 실시예는 기판 상의 타겟들을 측정하고, 및/또는 리소그래피 공정에 관한 정보를 얻도록 측정들을 분석하는 방법들을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 도 2의 제어 유닛(LACU) 및/또는 도 3의 장치의 유닛(PU) 내에서 실행될 수 있다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 타입의 기존 메트롤로지 장치가 이미 생산 중 및/또는 사용 중인 경우, 본 발명은 프로세서가 수정된 단계(S6)를 수행하게 하는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품들의 제공에 의해 구현될 수 있고, 이에 따라 구조적 비대칭에 대한 감소된 민감도로 오버레이 오차 또는 다른 파라미터들을 계산할 수 있다.
프로그램은 선택적으로 광학 시스템, 기판 지지체 등을 제어하도록 배치되어, 적절한 복수의 타겟들에 대한 비대칭의 측정을 위해 단계들(S2 내지 S5)을 수행할 수 있다.
앞서 개시된 실시예들은 회절 기반 오버레이 측정들[예를 들어, 도 3(a)에 나타낸 장치의 제 2 측정 브랜치를 이용하여 수행되는 측정들]에 관하여 설명되지만, 원칙적으로는 동일한 모델들이 퓨필 기반 오버레이 측정들[예를 들어, 도 3(a)에 나타낸 장치의 제 1 측정 브랜치를 이용하여 수행되는 측정들]에 대해 사용될 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에서 설명된 개념들은 회절 기반 오버레이 측정들 및 퓨필 기반 오버레이 측정들에 균등하게 적용가능하다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 추가 실시예들이 아래의 번호가 매겨진 항목들에서 제공된다:
1. 오버레이 및 포커스의 측정을 위한 조합된 타겟을 포함한 기판으로, 상기 타겟은:
제 1 주기적 구조체를 포함하는 제 1 층; 및
제 1 주기적 구조체를 덮는 제 2 주기적 구조체를 포함한 제 2 층을 포함하며, 타겟은 구조적 비대칭을 포함하고, 상기 구조적 비대칭은 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도적인 위치 오프셋으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 및 상기 기판 상의 조합된 타겟의 노광 동안의 포커스 세팅에 의존적인 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함한다.
2. 1 항의 기판에서, 상기 제 2 주기적 구조체는 기판 상의 주기적 레지스트 구조체로 구성되고, 상기 포커스 의존 구조적 비대칭 성분은 상기 주기적 레지스트 구조체의 형태의 비대칭으로부터 발생한다.
3. 1 항의 기판에서, 상기 포커스 의존 구조적 비대칭 성분은 상기 제 1 주기적 구조체에 대한 제 2 주기적 구조체의 포커스 의존적 위치 오프셋으로부터 발생하고, 상기 포커스 의존적 위치 오프셋은 이것이 형성되는 노광된 주기적 레지스트 구조체에 대한 에칭 단계 후 제 2 주기적 구조체에서의 위치 시프트의 결과이며, 상기 위치 시프트는 상기 주기적 레지스트 구조체에서의 포커스 의존적 비대칭에 의존한다.
4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나의 기판에서, 상기 조합된 타겟은 여하한의 치수에서 20 ㎛보다 크지 않다.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나의 기판에서, 상기 조합된 타겟은 적어도 제 1 세트의 4 개의 서브-타겟들을 포함하고, 각각은 상기 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분을 포함하며, 상기 4 개의 서브-타겟들은:
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋 및 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함한 제 1 서브 타겟;
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋 및 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함한 제 2 서브 타겟 -상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분은 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분과 크기가 같고 방향이 반대임- ;
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋 및 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함한 제 3 서브 타겟 -상기 제 2 의도적인 위치 오프셋은 상기 제 1 의도적인 위치 오프셋과 크기가 같고 방향이 반대임- ; 및
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋 및 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함한 제 4 서브 타겟을 포함한다.
6. 5 항의 기판에서, 추가적으로 제 2 세트의 4 개의 서브-타겟들을 포함하고, 상기 제 1 세트의 4 개의 서브-타겟들은 상기 제 2 세트의 4 개의 서브-타겟들의 성분 주기적 구조체들에 직교로 방위지정되는 성분 주기적 구조체들을 갖는 서브-타겟들을 포함한다.
7. 5 항 또는 6 항의 기판에서, 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭을 포함한 상기 서브 타겟들의 제 2 주기적 구조체들은 공칭 레지스트 프로파일로부터 형성되고, 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭을 포함한 상기 서브 타겟들의 제 2 주기적 구조체들은 거울대칭 레지스트 프로파일로부터 형성되며, 상기 거울대칭 레지스트 프로파일은 상기 공칭 레지스트 프로파일에 대해 거울대칭이다.
8. 5 항 내지 7 항 중 어느 하나의 기판 상의 조합된 타겟을 측정하는 방법으로, 상기 방법은:
상기 제 1 서브-타겟 및 상기 제 2 서브-타겟의 측정들의 제 1 조합으로부터, 및 상기 제 3 서브-타겟 및 상기 제 4 서브-타겟의 측정들의 제 2 조합으로부터 상기 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조체 비대칭 성분을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 측정들의 제 1 조합 및 상기 측정들의 제 2 조합은 각각 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분 및 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분에 대해 상쇄된다.
9. 9 항의 방법에서, 상기 측정들의 제 1 조합 및 상기 측정들의 제 2 조합 각각은 상기 측정들의 평균을 각각 포함한다.
10. 8 항 또는 9 항의 방법에서,
상기 제 1 서브-타겟 및 상기 제 4 서브-타겟의 측정들의 제 3 조합으로부터의 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분의 결정; 및/또는
상기 제 2 서브-타겟 및 상기 제 3 서브-타겟의 측정들의 제 4 조합으로부터의 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분의 결정 중 하나 또는 둘 모두를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 측정들의 제 3 조합 및 상기 측정들의 제 4 조합은 각각 상기 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋 및 상기 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋에 대해 상쇄된다.
11. 10 항의 방법에서, 상기 측정들의 제 3 조합 및 상기 측정들의 제 4 조합 각각은 상기 측정들의 평균을 각각 포함한다.
12. 10 항 또는 11 항의 방법에서, 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분의 결정 및/또는 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분의 결정으로부터 상기 조합된 타겟의 제 1 층 또는 제 2 층 중 하나의 노광 동안 포커스 세팅을 나타내는 포커스 값을 결정하는 단계를 포함한다.
13. 10 항 내지 12 항 중 어느 하나의 방법에서:
상기 서브-타겟들을 모두 동시에 측정하는 단계; 및
상기 서브-타겟들의 동시 측정들로부터 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분 및 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분 중 어느 하나 또는 둘 모두 및 상기 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분을 결정하는 단계를 포함한다.
14. 8 항 내지 13 항 중 어느 하나의 방법에서, 상기 조합된 타겟으로부터 임계 치수 및/또는 유효 도즈를 측정하는 단계를 포함한다.
15. 14 항의 방법에서, 임계 치수 및/또는 유효 도즈를 측정하는 단계는 상기 제 1 서브-타겟, 제 2 서브-타겟, 제 3 서브-타겟 및 제 4 서브-타겟 각각으로부터의 측정들을 합산하는 단계를 포함한다.
16. 14 항의 방법에서, 임계 치수를 측정하는 단계는 상기 조합된 타겟의 재구성으로부터 수행된다.
17. 8 항 내지 16 항 중 어느 하나의 방법에서, 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭을 포함한 상기 서브 타겟들의 제 2 주기적 구조체를 형성하는 데 사용되는 공칭 레지스트 구조체들과 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭을 포함한 상기 서브 타겟들의 제 2 주기적 구조체를 형성하는 데 사용되는 거울대칭 레지스트 구조체들 사이에 정의되지 않은 대칭점의 결과로 생기는 추가적인 오프셋 성분 및 의도적인 위치 오프셋의 조합으로부터의 결과로 생기는 유효 위치 오프셋을 결정하기 위해 초기 캘리브레이션 단계를 수행하는 단계를 포함한다.
18. 17 항의 방법에서, 상기 초기 캘리브레이션 단계는:
캘리브레이션 기판 상의 상이한 필드들에 대해, 기판 평면의 하나 또는 2 개의 직교 방향들에서, 제 1 층과 제 2 층 간의 복수의 상이한 위치 오프셋들로 캘리브레이션 기판을 노광하는 단계;
비대칭 측정들을 얻기 위해 캘리브레이션 기판을 측정하는 단계; 및
상기 비대칭 측정들과 상기 위치 오프셋들 간의 관계를 결정하는 단계를 포함한다.
19. 조합된 타겟을 형성하는 방법으로, 상기 방법은:
기판 상의 제 1 층에서 제 1 주기적 구조체를 노광하는 단계;
기판 상의 제 2 층에서 제 2 주기적 구조체가 제 1 주기적 구조체를 덮는 단계를 포함하며, 제 2 주기적 구조체는 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 의도적인 위치 오프셋으로 제 1 주기적 구조체와 겹치며, 상기 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광된다.
20. 19 항의 방법에서, 상기 조합된 타겟에 대한 에칭 단계를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 에칭 단계는 노광된 레지스트 구조체에 대한 위치 시프트를 거친 상기 제 2 주기적 구조체를 유도하며, 상기 위치 시프트는 상기 노광된 레지스트 구조체에서의 구조적 비대칭에 의존한다.
21. 19 항 또는 20 항의 방법에서, 상기 조합된 타겟은 여하한의 치수에서 10 ㎛보다 크지 않다.
22. 19 항 내지 21 항 중 어느 하나의 방법에서, 상기 방법은 조합된 타겟이 구성되는 복수의 서브-타겟들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 방법은:
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 1 서브 타겟을 형성하는 단계 -제 1 서브 타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광됨- ;
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 2 서브 타겟을 형성하는 단계 -제 2 서브 타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광되고, 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭은 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭과 크기가 같고 방향이 반대임- ;
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 3 서브 타겟을 형성하는 단계 -제 3 서브 타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광되고, 상기 제 2 의도적인 위치 오프셋은 상기 제 1 의도적인 위치 오프셋과 크기가 같고 방향이 반대임- ; 및
제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 4 서브 타겟을 형성하는 단계 -제 4 서브 타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광됨- 를 포함한다.
23. 22 항의 방법에서, 제 1 서브-타겟 및 제 3 서브-타겟의 제 2 주기적 구조체들이 노광되는 패턴은 제 2 서브-타겟 및 제 4 서브-타겟의 제 2 주기적 구조체들이 노광되는 패턴에 대해 거울대칭이다.
24. 22 항 또는 23 항의 방법에서, 상기 복수의 서브-타겟들을 형성하는 단계는 상기 제 1 서브-타겟, 제 2 서브-타겟, 제 3 서브-타겟, 및 제 4 서브-타겟의 제 1 및 제 2 세트들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 세트는 상기 제 2 세트의 성분 주기적 구조체들에 직교로 방위지정되는 성분 주기적 구조체들을 갖는 서브-타겟들을 포함한다.
25. 19 항 내지 24 항 중 어느 하나의 방법에서, 상기 제 2 주기적 구조체들을 노광하는 데 사용된 패턴은 주기적 피처들을 포함하고, 이 각각은 고분해능 서브구조체들을 포함하며, 상기 고분해능 서브구조체들은 노광된 레지스트 구조체에서 상기 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도한다.
26. 25 항의 방법에서, 상기 주기적 피처들 각각은 주기적 피처의 주 서브구조체의 하나의 에지를 따라 상기 고분해능 서브구조체들을 포함한다.
27. 리소그래피 장치로,
패턴을 조명하도록 배치되는 조명 광학 시스템;
기판 상으로 패턴의 이미지를 투영하도록 배치되는 투영 광학 시스템을 포함하고, 상기 리소그래피 장치는 19 항 내지 26 항 중 어느 하나의 방법을 수행하도록 작동가능하다.
28. 메트롤로지 장치로,
기판 상에 리소그래피 공정을 이용하여 생성되는 조합된 타겟을 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템;
조합된 타겟의 조명으로부터 발생하는 산란된 방사선을 검출하도록 구성되는 검출 시스템을 포함하고,
상기 메트롤로지 장치는 8 항 내지 18 항 중 어느 하나의 방법을 수행하도록 작동가능하다.
29. 27 항의 리소그래피 장치 및 28 항의 메트롤로지 장치를 포함하는 리소그래피 셀.
30. 적절한 프로세서 제어 장치에서 실행되는 경우, 프로세서 제어 장치가 8 항 내지 18 항 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
31. 적절한 프로세서 제어 장치에서 실행되는 경우, 프로세서 제어 장치가 19 항 내지 26 항 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
32. 30 항의 컴퓨터 프로그램 및/또는 31 항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 이동매체.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들에 대해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 응용할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교시 및 안내에 기초하여, 기재된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 예시에 의한 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교시 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (15)

  1. 오버레이 및 포커스의 회절-기반 측정을 위한 조합된 타겟을 포함한 기판에 있어서,
    상기 타겟은:
    제 1 주기적 구조체를 포함하는 제 1 층; 및
    상기 제 1 주기적 구조체를 덮는(overlaying) 제 2 주기적 구조체를 포함하는 제 2 층
    을 포함하며,
    상기 타겟은 구조적 비대칭을 포함하고, 상기 구조적 비대칭은 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭(unintentional mismatch)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 의도적인 위치 오프셋(intentional positional offset)으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분, 및 상기 기판 상의 조합된 타겟의 노광 동안의 포커스 세팅에 의존적인 포커스 의존 구조적 비대칭 성분(focus dependent structural asymmetry component)을 포함하는 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조합된 타겟은 적어도 제 1 세트의 4 개의 서브-타겟들을 포함하고, 각각은 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분을 포함하며, 상기 4 개의 서브-타겟들은:
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋 및 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함하는 제 1 서브-타겟;
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋 및 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함하는 제 2 서브-타겟 -상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분은 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분과 크기가 같고 방향이 반대임- ;
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋 및 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함하는 제 3 서브-타겟 -상기 제 2 의도적인 위치 오프셋은 상기 제 1 의도적인 위치 오프셋과 크기가 같고 방향이 반대임- ; 및
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋 및 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분을 포함하는 제 4 서브-타겟을 포함하는 기판.
  3. 제 2 항에 따른 기판 상의 조합된 타겟을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 제 1 서브-타겟 및 상기 제 2 서브-타겟의 측정들의 제 1 조합으로부터, 및 상기 제 3 서브-타겟 및 상기 제 4 서브-타겟의 측정들의 제 2 조합으로부터 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조체 비대칭 성분을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 측정들의 제 1 조합 및 상기 측정들의 제 2 조합은 각각 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분 및 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분에 대해 상쇄되는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 서브-타겟 및 상기 제 4 서브-타겟의 측정들의 제 3 조합으로부터의 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분의 결정; 및
    상기 제 2 서브-타겟 및 상기 제 3 서브-타겟의 측정들의 제 4 조합으로부터의 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분의 결정 중 하나 또는 둘 모두를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 측정들의 제 3 조합 및 상기 측정들의 제 4 조합은 각각 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋 및 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋에 대해 상쇄되는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서브-타겟들을 모두 동시에 측정하는 단계; 및
    상기 서브-타겟들의 동시 측정들로부터, 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭 성분 및 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭 성분 중 어느 하나 또는 둘 모두, 및 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 의도하지 않은 미스매칭으로부터의 결과로 생기는 구조적 비대칭 성분을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조합된 타겟으로부터 임계 치수 및/또는 유효 도즈를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭을 포함한 상기 서브-타겟들의 제 2 주기적 구조체를 형성하는 데 사용되는 공칭(nominal) 레지스트 구조체들과 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭을 포함한 상기 서브-타겟들의 제 2 주기적 구조체를 형성하는 데 사용되는 거울대칭(mirrored) 레지스트 구조체들 사이에 정의되지 않은 대칭점으로부터의 결과로 생기는 추가적인 오프셋 성분 및 상기 의도적인 위치 오프셋의 조합으로부터의 결과로 생기는 유효 위치 오프셋을 결정하기 위해 초기 캘리브레이션 단계를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 조합된 타겟을 형성하는 방법에 있어서,
    기판 상의 제 1 층에서 제 1 주기적 구조체를 노광하는 단계;
    상기 기판 상의 제 2 층에서 제 2 주기적 구조체가 상기 제 1 주기적 구조체를 덮는 단계
    를 포함하며,
    상기 제 2 주기적 구조체는 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 의도적인 위치 오프셋으로 상기 제 1 주기적 구조체와 겹치며, 상기 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광되는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조합된 타겟이 구성되는 복수의 서브-타겟들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 방법은:
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 1 서브-타겟을 형성하는 단계 -상기 제 1 서브-타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광됨- ;
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 1 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 2 서브-타겟을 형성하는 단계 -상기 제 2 서브-타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광되고, 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭은 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭과 크기가 같고 방향이 반대임- ;
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 3 서브-타겟을 형성하는 단계 -상기 제 3 서브-타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 상기 제 1 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광되고, 상기 제 2 의도적인 위치 오프셋은 상기 제 1 의도적인 위치 오프셋과 크기가 같고 방향이 반대임- ; 및
    상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 간의 제 2 의도적인 위치 오프셋을 갖는 제 4 서브-타겟을 형성하는 단계 -상기 제 4 서브-타겟의 제 2 주기적 구조체는 노광된 레지스트 구조체에서 상기 제 2 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 패턴으로부터 노광됨- 를 포함하는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 주기적 구조체들을 노광하는 데 사용된 패턴은 주기적 피처(periodic feature)들을 포함하고, 이 각각은 고분해능 서브구조체(high resolution substructure)들을 포함하며, 상기 고분해능 서브구조체들은 노광된 레지스트 구조체에서 상기 포커스 의존 구조적 비대칭을 유도하는 방법.
  11. 리소그래피 장치에 있어서,
    패턴을 조명하도록 배치되는 조명 광학 시스템;
    기판 상으로 상기 패턴의 이미지를 투영하도록 배치되는 투영 광학 시스템
    을 포함하고, 상기 리소그래피 장치는 제 8 항의 방법을 수행하도록 작동가능한 리소그래피 장치.
  12. 메트롤로지 장치에 있어서,
    기판 상에 리소그래피 공정을 이용하여 생성되는 조합된 타겟을 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템;
    상기 조합된 타겟의 조명으로부터 발생하는 산란된 방사선을 검출하도록 구성되는 검출 시스템
    을 포함하고, 상기 메트롤로지 장치는 제 3 항의 방법을 수행하도록 작동가능한 메트롤로지 장치.
  13. 제 11 항의 리소그래피 장치 및 제 12 항의 메트롤로지 장치를 포함하는 리소그래피 셀.
  14. 프로세서 제어 장치에서 실행되는 경우, 상기 프로세서 제어 장치가 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능한 명령어들을 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  15. 프로세서 제어 장치에서 실행되는 경우, 상기 프로세서 제어 장치가 제 8 항 또는 제 9 항의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능한 명령어들을 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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