KR102173439B1 - 계측 방법 및 리소그래피 방법, 리소그래피 셀 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

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Abstract

본원에는 리소그래피 방법 및 리소 셀과 관련된 타겟을 측정하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 하나 이상의 선행 층들 위의 기판 상의 현재 층에서 리소그래피 공정에 의해 구조체의 노광 후에 상기 타겟을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 선행 층들은 에칭 단계를 각각 거치며, 상기 타겟은 상기 하나 이상의 선행 층들 중 적어도 하나에만 포함되어있다. 이러한 방식으로, 상기 타겟의 에칭후 측정이 얻어진다.

Description

계측 방법 및 리소그래피 방법, 리소그래피 셀 및 컴퓨터 프로그램
본 출원은 2016년 3월 3일에 출원된 EP 출원 16158550.0호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 출원의 내용은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다.
본 발명은 예를 들어 리소그래피(lithographic) 기술에 의한 디바이스의 제조에 사용 가능한 계측용 방법 및 장치와 리소그래피 기술을 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판, 통상적으로 기판의 타겟부에 원하는 패턴을 부여하는 기계이다. 리소그래피 장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클(reticle)로 지칭되는 패터닝 디바이스는 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 타겟부(예를 들어, 다이(die)의 일부, 하나 또는 수 개의 다이를 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선 감응성 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패턴되는 인접한 타겟부의 네트워크를 포함할 것이다. 리소그래피 공정에서는, 예를 들어, 공정 제어 및 검증과 같은 생성된 구조에 대해 측정을 자주 행하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 행하는 다양한 툴들이 공지되어 있고, 여기에는 임계 치수(CD)를 측정하는데 종종 사용되는 주사 전자 현미경(SEM), 및 디바이스에서 2개 층의 정렬의 정확도, 즉 오버레이를 측정하기 위한 전용 툴이 포함된다. 오버레이는 2개 층 사이에 오정렬의 정도의 관점에서 기술될 수 있는데, 예를 들어 1nm의 측정된 오버레이라는 언급은 2개의 층이 1nm 만큼 어긋난 상황을 기술하는 것일 수 있다.
최근에는, 리소그래피 분야에서 사용하기 위한 다양한 형태의 스캐터로미터들이 개발되었다. 이러한 디바이스는 타겟 상으로 방사선의 빔을 지향시키고, 산란된 방사선의 하나 이상의 특성 - 예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수로서 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서 편광 - 을 측정하여 "스펙트럼"을 획득하며, 이러한 스펙트럼으로부터 타겟의 관심 특성이 결정될 수 있다. 관심 특성의 결정은, 예를 들어, 정밀 결합파 분석 또는 유한 요소법과 같은 반복적인 접근법에 의한 타겟의 재구성; 라이브러리 검색; 및 주성분 분석 등과 같은 다양한 기술에 의해 수행될 수 있다.
기존의 스캐터로미터에 의해 사용되는 타겟은 상대적으로 크며, 예를 들면 40μm * 40μm이고, 격자 및 측정 빔은 격자보다 작은 스팟을 생성한다(즉, 격자는 언더필(underfill) 상태). 이에 의해 타겟의 수학적 재구성이 단순화되는데, 이는무한으로 간주될 수 있기 때문이다. 그러나, 타겟의 크기를 예를 들어, 10μm * 10μm 또는 그 이하로 줄여, 예컨대 타겟이 스크라이브 레인(scribe lane)보다는 제품 피처(feature) 사이에 위치될 수 있도록 하기 위해, 격자가 측정 스팟보다 작게 만들어지는 계측법이 제안되었다(즉, 격자는 오버필(overfill) 상태). 전형적으로, 이러한 타겟은 (경면 반사(specular reflection)에 대응하는) 0차 회절이 차단되고 더 높은 차수만 처리되는 암시야 산란 측정(dark field scatterometry)을 사용하여 측정된다. 암시야 계측법의 예시는 국제 특허 출원 WO　2009/078708 및 WO　2009/106279에서 찾을 수 있으며, 상기 문헌은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다. 이 기술의 추가적인 개발은 특허 공보 US20110027704A, US20110043791A, 및 US20120242970A에 기술되어 있다. 이러한 모든 출원의 내용은 또한 원용에 의해 본원에 포함된다. 회절 차수의 암시야 검출을 사용하는 회절 기반 오버레이는 보다 작은 타겟 상에서 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이러한 타겟은 조명 스팟보다 작을 수 있으며, 웨이퍼 상에 제품 구조에 의해 둘러싸일 수 있다. 타겟은 하나의 이미지에서 측정될 수 있는 다중 격자들을 포함할 수 있다.
공지된 계측 기술에서, 오버레이 측정 결과는, -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 분리하여 얻기 위해, 오버레이 타겟을 회전시키거나 조명 모드 또는 이미징 모드를 변경하면서 특정 조건 하에서 오버레이 타겟을 2회 측정함으로써 얻어진다. 주어진 오버레이 타겟에 대한 세기 비대칭, 즉 이들 회절 차수 세기에 대한 비교는 타겟의 비대칭, 즉 타겟에서의 비대칭의 측정을 제공한다. 오버레이 타겟에서 이러한 비대칭은 오버레이 에러(2개의 층의 원하지 않는 오정렬)의 지표로서 사용될 수 있다.
보다 최근에는, 통합 계측법이 고안되었다. 이는 리소그래피 공정 동안에 기판 상에서 파라미터(예를 들어, 오버레이, 포커스, 또는 임계 치수)의 인라인(inline) 측정을 수행하는 것을 포함한다. 이러한 측정의 정확도를 향상시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 제1 양태로서 타겟을 측정하는 방법을 제공하며, 이러한 방법은
하나 이상의 선행 층들 위의 기판 상의 현재 층에서 리소그래피 공정에 의해 구조체의 노광 후에 상기 타겟을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 하나 이상의 선행 층들은 에칭 단계를 각각 거치며,
상기 타겟은 상기 하나 이상의 선행 층들 중 적어도 하나에만 포함되어서, 상기 타겟의 에칭후(after-etch) 측정을 얻게 된다.
본 발명은 제2 양태로서 리소그래피 공정을 수행하는 방법을 제공하며, 이러한 방법은
리소그래피 단계를 수행하여 기판 상에 하나 이상의 선행 층들에 구조체를 형성하는 단계 - 상기 선행 층들 중 적어도 하나는 타겟을 포함함 -;
상기 하나 이상의 선행 층들에 에칭 단계를 수행하는 단계;
상기 하나 이상의 선행 층들 위에서 현재 층을 노광하는 단계; 및
이에 후속하여, 상기 타겟의 에칭후 측정을 얻기 위해 상기 타겟을 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 제3 양태로서 리소그래피 장치 및 계측 장치를 포함하는 리소그래피 셀을 제공하며, 이러한 리소그래피 셀은
상기 제1 양태 또는 상기 제2 양태의 방법을 수행하도록 동작 가능하다.
또한, 본 발명은 적절한 프로세서 제어 장치에서 작동할 때 프로세서 제어 장치로 하여금 제1 양태 또는 제2 양태의 방법을 수행하도록 하는 프로세서 판독 가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 및 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 캐리어(carrier)를 제공한다. 이 프로세서 제어 장치는 제3 양태의 리소그래피 셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 동작뿐만 아니라, 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 기술할 것이다. 본 발명은 본원에 기술된 특정 실시예로 제한되지 않는다는 것을 유의해야 한다. 이러한 실시예는 단지 설명의 목적으로만 본원에 제시된다. 부가적인 실시예는 본원에 포함된 교시에 기초할 때 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 예시로서만 기술될 것이다.
도 1은 반도체 디바이스를 위한 생산 설비를 형성하는 다른 장치들과 함께 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2는 (a) 1쌍의 조명 개구를 사용하여 타겟을 측정하는 데 사용되는 암시야 스캐터로미터의 개략도 (b) 주어진 조명의 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 상세도를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 공정의 세 단계를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 환경의 예를 제시하는 것이 유익하다.
도 1에서, 200은 대량 생산 리소그래피 제조 공정을 구현하는 산업 설비의 일부로서 리소그래피 장치(LA)를 도시한다. 본 예시에서, 제조 공정은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에서 반도체 제품(집적 회로)의 제조에 적용된다. 통상의 기술자는 이 공정의 변형으로 상이한 유형의 기판을 처리함으로써 다양한 제품이 폭넓게 제조될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 반도체 제품의 생산은 순전히 예시로서 사용되며, 이는 오늘날 상업적으로 중요한 의미를 갖는다.
리소그래피 장치(또는 줄여서 "리소 툴(litho tool)"(200)) 내에, 측정 스테이션(MEA)은 도면 부호 202로 도시되고, 노광 스테이션(EXP)은 204로 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 206으로 도시된다. 이 예시에서, 각 기판은 패턴을 부여하기 위해 측정 스테이션과 노광 스테이션을 거쳐간다. 광학 리소그래피 장치에서, 예를 들면 투영 시스템은 컨디셔닝된 방사선(conditioned radiation) 및 투영 시스템을 사용하여 패터닝 디바이스(MA)로부터 기판 상으로 제품 패턴을 전사하는 데 사용된다. 이것은 방사선 감응성 레지스트 재료의 층에 패턴의 이미지를 형성함으로써 이루어진다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 적절하게, 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용 등과 같은 다른 요소들에 적절하게, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형, 자기형, 전자기형 및 정전형 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 패터닝 디바이스(MA)는 마스크 또는 레티클일 수 있으며, 이는 패터닝 디바이스에 의해 투과 또는 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다. 잘 알려진 동작 모드로는 스테핑 모드(stepping mode)와 스캐닝 모드(scanning mode)가 있다. 널리 공지된 바와 같이, 투영 시스템은 기판을 가로질러 많은 타겟부에 원하는 패턴을 부여하는 다양한 방식으로 기판과 패터닝 디바이스에 대한 지지부 및 위치 설정 시스템(positioning system)과 협력할 수 있다. 고정된 패턴을 갖는 레티클 대신에 프로그램 가능한 패터닝 디바이스가 사용될 수 있다. 예를 들어 방사선은 심자외선(deep ultraviolet, DUV) 또는 극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 파장 대역의 전자기 방사선을 포함할 수 있다. 본원은 예를 들면 임프린트 리소그래피(imprint lithography)와 다이렉트 라이팅 리소그래피(direct writing lithography), 예를 들어 전자빔에 의한 다이렉트 라이팅 리소그래피와 같은 다른 유형의 리소그래피 공정에도 적용 가능하다.
리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)은 기판(W) 및 레티클(MA)을 수용하고 패터닝 동작을 구현하기 위한 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어한다. LACU는 또한 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하기 위한 데이터 처리 및 신호 처리 용량을 포함한다. 실제로, 제어 유닛(LACU)은 많은 서브 유닛의 시스템으로서 실현될 것이며, 각 서브 유닛은 장치 내 구성요소 또는 서브 시스템의 제어, 처리, 및 실시간 데이터 습득을 다룬다.
노광 스테이션(EXP)에서 기판에 패턴이 부여되기 전에, 기판은 다양한 준비 단계가 이행될 수 있도록 측정 스테이션(MEA)에서 처리된다. 준비 단계는 레벨 센서를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 단계와 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 정렬 마크는 명목상으로는 규칙적인 격자 패턴으로 배열된다. 그러나, 마크를 생성하는 데에서 생기는 부정확성과 또한 공정 전반에 걸쳐 발생하는 기판의 변형으로 인해, 마크는 이상적인 격자로부터 벗어난다. 결과적으로, 장치가 정확한 위치에 매우 높은 정확도로 제품 피처를 인쇄하는 경우, 기판의 위치 및 방향을 측정하는 것 이외에도 정렬 센서는 실제로 기판 영역에 걸쳐 많은 마크의 위치를 상세하게 측정해야만 한다. 상기 장치는 2개의 기판 테이블을 갖는 소위 듀얼 스테이지(dual stage) 형일 수 있고, 각각의 기판 테이블은 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치 설정 시스템을 갖는다. 하나의 기판 테이블 상에 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되는 동안, 다른 기판은 다양한 준비 단계가 이행될 수 있도록 측정 스테이션(MEA)에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있다. 따라서, 정렬 마크의 측정은 매우 시간-소모적이며, 2개의 기판 테이블을 제공함으로써 장치의 수율이 실질적으로 증가될 수 있다. 노광 스테이션뿐만 아니라 측정 스테이션에 있는 동안에 위치 센서(IF)가 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 양 스테이션에서 기판 테이블의 위치가 추적되도록 제2 위치 센서가 제공될 수 있다. 리소그래피 장치(LA)는 예를 들어, 2개의 기판 테이블 및 2개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 갖는 이른바 듀얼 스테이지 형일 수 있으며, 이러한 스테이션 사이에서 상기 기판 테이블이 교환될 수 있다.
생산 설비 내에서, 장치(200)는, 상기 장치(200)에 의한 패터닝을 하기 위해 감광성 레지스트 및 다른 코팅을 기판(W)에 도포하기 위한 코팅 장치(208)를 또한 포함하는, "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 장치(200)의 출력 측에는, 노출된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해 베이킹 장치(210) 및 현상 장치(212)가 제공된다. 이러한 모든 장치들 사이에서, 기판 처리 시스템은 기판을 지지하는 것과, 기판을 장치의 한 부분에서 다음 부분으로 옮기는 것을 처리한다. 통칭하여 트랙이라고도 불리는 이러한 장치들은 감독 제어 시스템(supervisory control system, SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 장치 제어 유닛(lithographic apparatus control unit, LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 따라서, 수율 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 동작될 수 있다. 감독 제어 시스템(SCS)은 각 패턴화된 기판을 생성하기 위해 수행될 단계의 정의를 아주 상세히 제공하는 제조 정보(R)를 수신한다.
일단 리소 셀에서 패턴이 부여되고 현상되면, 패터닝된 기판(220)은 222, 224, 226에 도시된 것과 같은 다른 처리 장치로 전달된다. 다양한 범위의 처리 단계는 전형적인 제조 설비의 다양한 장치들에 의해 구현된다. 예시를 위해서, 이 실시예에서 장치(222)는 에칭 스테이션이고, 장치(224)는 포스트-에칭 어닐링 단계를 수행한다. 추가적인 물리적 및/또는 화학적 처리 단계는 추가 장치(226) 등과 같은 장치에서 이루어진다. 실제 디바이스를 만들기 위해서는 재료의 증착, 표면 재료 특성의 수정(산화, 도핑, 이온 주입 등), 화학적 기계적 연마(chemical-mechanical polishing, CMP) 등과 같은 수많은 유형의 작업들이 요구된다. 실제로 장치(226)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 상이한 처리 단계들을 나타낼 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 반도체 디바이스의 제조는 적절한 재료 및 패턴을 가지는 디바이스 구조를 기판 상에 층별로 구축하기 위해 그러한 처리를 여러번 반복하는 것을 포함한다. 이에 따라서, 리소 클러스터에 도달하는 기판(230)은 새로 준비된 기판이거나, 또는 상기 클러스터나 전적으로 다른 장치에서 사전에 처리된 기판일 수 있다. 이와 유사하게, 요구되는 처리에 따라서, 장치(226)를 떠나는 기판(232)은 동일한 리소 클러스터에서 후속하는 패터닝 동작을 위해 다시 돌아갈 수 있고, 다른 클러스터에서 패터닝 동작을 하기 위해 보내질 수 있거나, 또는 다이싱(dicing)과 포장을 위해 보내지는 완제품일 수 있다.
제품 구조의 각 층은 상이한 세트의 처리 단계를 요구하고, 각 층에서 사용되는 장치(226)는 완전히 다른 유형일 수 있다. 더 나아가, 심지어 명목상으로는 장치(226)에 의해 적용될 처리 단계가 동일할 때라도, 큰 설비에서는 아마 다른 기판 상에서 단계(226)를 수행하기 위해서 병렬로 작동하는 여러 동일한 기계가 있을 수 있다. 이러한 기계들 사이의 설정 또는 결함의 작은 차이는 서로 다른 방식으로 서로 다른 기판에 영향을 줄 수 있음을 의미한다. 심지어 에칭(장치(222))과 같은 각 층에 상대적으로 공통적인 단계조차도, 명목상으로는 동일하지만 수율을 최대화하기 위해 병렬로 작동하는 여러 개의 에칭 장치에 의해 실현될 수 있다. 또한, 실제로 다른 층들은 다른 에칭 처리를 요구하는데, 예를 들면 에칭되는 물질의 세부 사항 및 특별한 요구 사항에 따라 화학적 에칭, 플라즈마 에칭 등이 있고, 특별한 요구 사항으로는 이방성 에칭 등이 있다.
앞서 언급된 바와 같이 이전 및/또는 후속 공정들은 다른 리소그래피 장치들에서 수행될 수 있으며, 심지어 다른 유형의 리소그래피 장치에서도 수행될 수 있다. 예를 들어, 분해능 및 오버레이 등의 파라미터에 있어 매우 까다로운 디바이스 제조 공정의 일부 층들은 덜 까다로운 다른 층보다 더 발전된 리소그래피 툴로 수행될 수 있다. 따라서 다른 층들이 '건식' 툴로 노광되는 동안, 일부 층들은 액침형 리소그래피 툴로 노광될 수 있다. 일부 층들은 다른 층들이 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광되는 동안, DUV 파장에서 작동하는 툴로 노광될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일관되게 노광되도록, 후속하는 층 간의 오버레이 에러, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하기 위해 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 리소 셀(LC)이 위치하는 제조 설비는 하나 이상의 계측 시스템을 또한 포함할 수 있다. 계측 시스템은 독립 계측 장치(MET)(240) 및/또는 통합형 계측 장치(IM)(207)를 포함할 수 있다. 독립 계측 장치(MET)(240)는 오프라인(offline) 측정을 수행하기 위해 리소 셀에서 처리된 기판(W)의 일부 또는 전부를 수용한다. 통합형 계측 장치(IM)(207)는 인라인(inline) 측정을 수행하며, 노광 직후에 기판(W)의 일부 또는 전부를 측정하고 수용하기 위해 트랙에 통합된다. 계측 결과는 직접 또는 간접적으로 감독 제어 시스템(SCS)(238)에 제공된다. 만약 에러가 검출되면, 특히 동일한 뱃치의 다른 기판들이 여전히 노광되고 있을 정도로 계측이 신속하고 충분히 빠르게 이루어진 경우에, 후속 기판들의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다.
현대 리소그래피 제조 설비에서 계측 장치의 일반적인 예시로는 스캐터로미터, 예를 들면 각도 분해 스캐터로미터 또는 분광기 스캐터로미터가 있으며, 이는 장치(222)에서 에칭 이전에 220에서 현상된 기판의 특성을 측정하기 위해 통상적으로 적용될 수 있다. 독립 계측 장치(240) 및/또는 통합형 계측 장치(207)를 사용하면, 예를 들어, 오버레이 또는 임계 치수(CD) 등과 같은 중요한 성능 파라미터가 현상된 레지스트의 특정된 정확도 요구 사항을 충족시키는 지를 판단할 수 있다. 에칭 단계 이전에, 리소 클러스터를 통해 기판(220)을 재처리하고 현상된 레지스트를 제거할 수 있는 기회가 존재한다. 또한 잘 알려져 있는 바와 같이, 장치(240)로부터의 계측 결과(242)는 시간 경과에 따라 작은 조정을 하는 제어 유닛(LACU)(206) 및/또는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 리소 클러스터의 패터닝 동작의 정확한 성능을 유지하기 위해 사용될 수 있고, 그렇게 함으로써 제품이 규격을 벗어나 재작업을 요구하는 위험을 최소화 할 수 있다. 물론, 계측 장치(240) 및/또는 (도시되지 않은) 다른 계측 장치는 처리된 기판(232, 234) 및 유입 기판(230)의 특성을 측정하도록 적용될 수 있다.
계측 장치는 도 2(a)에 도시된다. 독립 계측 장치(240) 및/또는 통합형 계측 장치(207)는 그러한 계측 장치, 또는 예를 들어 임의의 다른 적절한 계측 장치를 포함할 수 있다. 타겟(T)과 타겟을 조명하기 위해 사용된 측정 방사선의 회절선은 도 2(b)에 상세하게 도시된다. 도시된 계측 장치는 암시야 계측 장치로 알려진 유형이다. 계측 장치는 리소그래피 디바이스(LA), 예컨대 측정 스테이션에서, 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합되거나 독립형 디바이스일 수 있다. 이러한 장치를 통해 몇몇 브랜치를 가지는 광축은 점선(O)으로 나타낸다. 이러한 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 제논 램프)에 의해 방출되는 광은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의해 빔 스프릿터(15)를 통해 기판(W)상으로 지향된다. 이러한 렌즈는 4F 배열의 이중 시퀀스로 배열된다. 검출기 상에 기판 이미지를 여전히 제공함과 동시에 공간 주파수 필터링을 위한 중간 퓨필 평면의 액세스를 허용한다면 이와 다른 렌즈 배열도 사용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면에서 공간 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있고, 이러한 평면은 본원에서 (공액) 퓨필 평면이라 지칭된다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 역투영된 이미지인 평면에서, 렌즈(12)와 렌즈(14) 사이에 적절한 형태의 개구 플레이트(13)를 삽입함으로써 이루어질 수 있다. 도시된 예시에서, 개구 플레이트(13)는 13N 및 13S라고 표기된 상이한 형태를 가짐으로써, 상이한 조명 모드가 선택될 수 있게 한다. 본 예시에서 조명 시스템은 오프-액시스(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 개구 플레이트(13N)는 단지 설명의 편의를 위해, '북쪽'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스 조명을 제공한다. 제2 조명 모드에서는, '남쪽'으로 표기된 반대 방향으로부터 유사한 조명을 제공하기 위해 개구 플레이트(13S)가 사용된다. 조명의 다른 모드는 상이한 개구를 사용함으로써 가능하다. 원하는 조명 모드 외부의 어떠한 불필요한 광도 원하는 측정 신호와 간섭할 것이기 때문에, 퓨필 평면의 나머지 부분은 어두운 것이 바람직하다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 타겟(T)은 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 수직인 기판(W)과 함께 배치된다. 기판(W)은 (도시되지 않은) 지지부에 의해 지지된다. 축(O)에서 벗어난 소정 각도로 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선(I)의 선은 0차 광선(실선 0) 및 2개의 1차 광선(점선 +1 및 이중 점선 -1)을 일으킨다. 오버필 상태의 작은 타겟의 경우, 이러한 광선은 계측 타겟(T) 및 다른 피처를 포함하는 기판의 영역을 커버하는 많은 평행 광선들 중에 단지 하나에 불과하다는 것을 기억해야한다. 플레이트(13)의 개구부가 (유용한 양의 빛을 받아들이기 위해 필요한) 한정된 폭을 가지므로, 입사 광선(I)은 실제로 소정 각도의 범위를 차지할 것이고, 회절된 광선(0, +1/-1)은 어느 정도 확산될 것이다. 작은 타겟의 점상 강도 분포 함수(point spread function)에 따르면, 각 차수 +1 및 -1은 도시된 바와 같이 단일한 이상적인 광선이 아닌 소정 각도 범위에 걸쳐 추가로 분산될 것이다. 조명 각도와 타겟의 격차 피치는, 대물렌즈로 들어가는 1차 광선이 중심 광축과 밀접하게 정렬되도록 설계되거나 조정될 수 있음을 주목해야 한다. 도 2(a)와 3(b)에 도시된 광선들은 어느 정도 오프 액시스인 것으로 도시되어 있고, 이는 순전히 광선들을 도면에서 보다 쉽게 구분되도록 하기 위함이다.
적어도 기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절되는 0차 및 +1차는 대물 렌즈(16)에 의해 집광되고 빔 스프릿터(15)를 통해 다시 지향된다. 도 2(a)로 돌아가서, 북쪽(N) 및 남쪽(S)으로 표기된 정반대의 개구부를 지정함으로써, 제1 조명 모드와 제2 조명 모드 모두 도시된다. 측정 방사선의 입사광(I)이 광축의 북측으로부터 입사하는 때, 즉 개구 플레이트(13N)를 사용하여 제1 조명 모드가 적용될 때, +1(N)으로 표기된 +1 회절광은 대물렌즈(16)로 입사한다. 대조적으로, 개구 플레이트(13S)를 사용하여 제2 조명 모드가 적용될 때, (-1(S)로 표시된) -1 회절광은 렌즈(16)로 입사하는 광선이다.
제2 빔 스프릿터(17)는 회절된 빔을 2개의 측정 브랜치로 나눈다. 제1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 사용하여 제1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에서 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각 회절 차수는 센서 상의 다른 지점에 닿으므로, 이미지 처리에 의해 차수들을 비교하고 대조할 수 있다. 센서(19)에 의해 캡쳐된 퓨필 평면 이미지는, 계측 장치를 포커싱하고, 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하는데 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는, 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위해 또한 사용될 수 있다.
제2 측정 브랜치에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상의 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 제2 측정 브랜치에서, 개구 조리개(21)는 퓨필 평면에 공액 관계인 평면에 제공된다. 개구 조리개(21)는 0차 회절 빔을 차단하여, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 단지 -1 또는 +1 1차 빔으로부터만 형성되도록 기능한다. 센서들(19, 23)에 의해 캡쳐된 이미지들은 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 그 기능은 수행되는 측정의 특정 유형에 의존할 것이다. "이미지"라는 용어는 본원에서 광의의 의미로 사용된다는 것을 주목해야 한다. -1 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우에 이러한 격자 라인의 이미지는 형성되지 않을 것이다.
도 2에 도시된 특정 형태의 개구 플레이트(13) 및 시야 조리개(21)는 순전히 예시에 불과하다. 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟의 온 액시스(on-axis) 조명이 사용되고, 오프-액시스 개구부를 가지는 개구 조리개는 실질적으로 단지 하나의 1차 회절광을 센서로 통과시키는데 사용된다. 또 다른 실시예에서, 1차 빔에 부가하여 또는 1차 빔에 대신하여, 2차, 3차, 및 더 높은 차수의 빔(도 2에 도시되지 않음)이 측정에 사용될 수 있다.
이들의 상이한 유형의 측정에 측정 방사선이 적응될 수 있도록 하기 위해, 개구 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 개구 패턴을 포함할 수 있고, 이러한 디스크는 원하는 패턴을 제자리로 가져오기 위해 회전된다. 개구 플레이트(13N 또는 13S)는 단지 하나의 방향(설정에 따라 X 또는 Y)으로 지향된 격자를 측정하는 데에만 사용될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 직교 격자의 측정을 위해, 90°및 270°의 타겟 회전이 실현될 수 있다. 이들의 사용 및 장치의 수많은 다른 변경 및 응용은, 앞서 언급한 이전에 공개된 출원에 기술되어 있다.
상기에서, 계측법은 현상 단계 직후 및 에칭 직전에, 특히 통합된 계측 장치를 사용하여 인라인 측정을 수행할 때, 레지스트에서 측정되는 오버레이 타겟("현상후" 오버레이 측정)을 이용하여 보통 수행되는 것으로 언급되었다. 이는 에칭후 측정("에칭후" 오버레이 측정)이 시간이 많이 소요되는 독립된 측정 단계를 추가로 요구하기 때문이다. 그 결과, 리소그래피 공정에 대한 피드백 제어 루프는 에칭후 오버레이 측정보다는 현상후 오버레이 측정에 기초한다. 더 나아가, 동일한 타겟에 대한 에칭후 측정과 현상후 측정이 다르다는 것을 볼 수 있다. 에칭 단계에서 레지스트가 제거되기 때문에, 실제로 관련된 오버레이는 에칭후 오버레이이다. 에칭후 측정 및 현상후 측정 사이의 이러한 불일치는 주로 타겟 상에서 에칭 단계 영향의 결과이거나 에칭 공정에 의한 하드-마스크 제거 이후에 스트레스 방출로 인한 것이다.
또한, (도 3에서 관찰될 수 있는) 에칭후의 격자들과 비교하면, (현상후 측정된) 에칭되지 않은 오버레이 타겟을 형성하는 관련 격자들 간 거리는 현저히 멀다. 에칭후에 더 가깝게 되는 격자는 상기 격자로부터 신호 결합이 향상되어 결과적으로 측정 품질을 개선하는 영향을 준다.
도 3은 추가로 독립된 측정 단계를 요구하지 않는, 에칭후 측정을 수행하는 방법의 3 단계를 개략적으로 도시한다. 일 실시예에서, 이 방법은 현재 리소그래피 층 형성 동안에 에칭후 이전 층 오버레이 및 (선택적으로) (현상후) 현재 층 오버레이 모두를 측정하는 단계를 포함하는데, 이는
층(Ln-1) 및 층(Ln) 위에 층(Ln+1)을 형성하는 동안
(a) 매장된 타겟으로부터의 오버레이(층(Ln)과 층(Ln-1) 사이 이전 층의 오버레이)
(b) 현재 층(층(Ln+1)과 층(Ln) 사이)으로부터의 오버레이
를 측정하는 단계이다.
이 방법은 통합 계측법(예를 들어, 리소 셀의 트랙 내에 통합된 계측 장치)을 사용하여 측정을 수행한다. 이러한 측정은 기판의 처리 동안 인라인으로 수행되는데, 이는 통상적으로 현상 단계 직후이지만 에칭 단계 이전에 수행된다. 이러한 측정은 리소그래피 공정 동안 후속 기판의 전-처리(예를 들어, 레지스트 코팅 등)와 동시에 수행되어 추가 시간이 거의 또는 전혀 걸리지 않는다.
도 3은 리소그래피 공정의 (더 긴 공정의 일부로서 분리된) 3 단계를 도시한다. 첫번째 블록은 이미 형성되고 처리된(현상되고 에칭된) 이전 층(Ln-1) 상에 층(Ln)이 노광되는 제1 리소그래피 단계(Lin) 이후의 기판의 일부를 도시한다. 층(Ln)은, 에칭 단계 이후에 층(Ln)이 궁극적으로 에칭될 재료 층(M2n) 및 마스킹 층(M1n) 위에 레지스트 구조체로서 현상후(즉, 에칭-이전)의 것으로서 도시된다. 이러한 특정 예시에서, 층(Ln-1)은 오버레이 격자(OVn-1) 및 제품-분해능 오버레이 격자(DOVn-1)를 포함한다. 이 특정 예시에서, 층(Ln)은 제1 오버레이 격자(OVn,1), 제품 분해능 오버레이 격자(DOVn), 제2 오버레이 격자(OVn,2), 및 임계 치수 타겟(CDn)을 포함하는데, 제1 오버레이 격자(OVn,1)는 층(Ln-1)에서 오버레이 격자(OVn-1) 위에 직접 노광되어 오버레이 타겟을 형성하고, 제품 분해능 오버레이 격자(DOVn)는 층(Ln-1)에서 제품-분해능 오버레이 격자(DOVn-1) 위에 직접 노광되어 제품-분해능 오버레이 타겟을 형성한다. 두번째 블록은 에칭 단계(Ein) 이후의 기판을 도시한다. 세번째 블록은 층(Ln+1)이 층(Ln)과 층(Ln+1) 상에 노광되는 제2 리소그래피 공정 단계(Lin+1)에 이후의 기판을 도시한다. 층(Ln+1)은, 에칭 단계 이후에 층(Ln+1)이 궁극적으로 에칭될 재료 층(M2n+1) 및 마스킹 층(M1n+1) 위에 레지스트 구조로서 현상후(즉, 에칭-이전)인 것으로 도시된다. 이러한 특정 예시에서, 층(Ln+1)은 층(Ln)에서 오버레이 격자 (OVn,2)에 직접 노광되어 오버레이 타겟을 형성하는 제1 오버레이 격자(OVn+1,1)와 제2 오버레이 격자(OVn+1,2)를 포함하는 것으로 도시된다. 제2 오버레이 격자(OVn+1,2)는 층(Ln+1)과 후속하는 층 사이의 오버레이 측정을 위한 오버레이 타겟의 하부 구성 격자를 제공하도록 형성되고, 따라서 후속하는 층이 없다면 제2 오버레이 격자는 불필요하다.
제1 리소그래피 단계(Lin)는, 오버레이 격자(OVn-1, OVn,1)로부터 형성된 현상후 오버레이 타겟이 층(Ln) 및 층(Ln-1) 사이의 현상후 오버레이 측정(OVDn,n-1)을 얻기 위해 측정된다는 것을 개략적으로 나타낸다. 또한 CD 타겟(CDn)은 현상후 CD 측정(CDDn)을 얻기 위해 측정된다. 이러한 현상후 오버레이 및/또는 CD 측정들은 후속하는 기판 상에 리소그래피 단계(Lin)의 제어를 위한 제어 루프(FBDn)에 사용된다. 이 현상후 제어 루프(FBDn)는 통합형 계측 시스템에서 일반적이다. 다른 유형의 타겟들 또한, 예컨대 포커스 측정을 위한 포커스 타겟 등이 이 층에 포함될 수 있다. 포커스 타겟이 층(Ln)에 포함되는 경우, 후술하는 바와 같이 후속하는 기판 상에 리소그래피 단계(Lin)를 제어하기 위한 제어 루프에서 사용되고 또한 현상후 측정될 수 있다.
제2 리소그래피 단계(Lin+1)는, 오버레이 격자(OVn-1, OVn,1)로부터 형성된 에칭후 오버레이 타겟이 층(Ln) 및 층(Ln-1) 사이의 에칭후 오버레이 측정(OVEn,n-1)을 얻기 위해 측정된다는 것을 개략적으로 나타낸다. 본 발명자는 이 리소그래피 단계에 대한 전-처리 단계에 이어서 리소그래피 단계(Lin+1) 동안에 이러한 에칭후 측정이 수행될 수 있다고 고안했다. 이와 같이 층(Ln+1)이 형성되는 동안(즉, 층(Ln+1)의 현상-직후), 층(Ln+1)이 에칭될 아래의 재료 층(M2n+1)층 및 박막 마스킹 층(M1n+1)을 통해, 2개의 선행 층의 에칭후 오버레이 측정(OVEn,n-1)이 수행된다. 이와 유사하게, 층(Ln) 및 층(Ln-1) 사이의 에칭후 제품-분해능 오버레이 측정(DOVEn,n-1)과 층(Ln)의 에칭후 CD 측정(CDEn)은 이러한 단계 중에 만들어질 수 있고, 층(Ln)의 포커스 타겟에서 에칭후 포커스 측정을 할 수 있다. 제품-분해능 오버레이 계측은 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 또한, 도시된 바와 같이, 층(Ln+1) 및 층(Ln) 사이에서 보다 종래의 현상후 오버레이 측정(OVDn+1,n)이 수행될 수 있다.
에칭후 오버레이 측정(OVEn,n-1), 에칭후 제품-분해능 오버레이 측정(DOVEn,n-1), 및/또는 에칭후 CD 측정(CDEn)은 후속하는 기판 상의 리소그래피 단계(Lin)에서 오버레이 제어를 위해 제어 루프(FBEn)에서 사용될 수 있다. 현상후 오버레이 측정(OVDn+1,n)은 후속하는 기판 상에서 리소그래피 단계(Lin+1)의 제어를 위해 제어 루프(FBDn+1)에서 사용된다.
500nm의 영역에서 피치를 가지는 격자로 구성된 전형적인 오버레이 타겟 상에서 수행되는 오버레이 측정과 제품-분해능에서 제품 구조의 실제 오버레이 측정 사이에 불일치가 있다는 것을 알고있다. 이러한 불일치로 인해, 오버레이 타겟으로부터 측정된 오버레이 값과 제품 구조의 실제 오버레이 사이에 오프셋이 발생할 수 있다. 오버레이 격자가 더 큰 피치를 갖는 이유는, 이것이 오버레이 타겟이 레지스트에서 측정되는 것(즉, 현상후 측정)을 가능하게 하기 때문이다. 상부 격자가 레지스트에 있을 때 격자 사이의 거리와 결합된 작은 피치는, 측정 가능한 1차 신호가 없음을 의미하며 0차 신호는 이러한 거리에 대해 불안정하므로 제품 분해능 오버레이 격자 상의 현상후 측정을 수행하는 것은 가능하지 않다. 본 명세서에서 개시된 방법에 의해 제품-분해능 오버레이 격자(DOVn, DOVn-1)가 제품-분해능 오버레이의 측정을 얻기 위해 측정 가능하게 된다. 제품 분해능 격자는, 예를 들어, 100nm보다 작은 피치, 예를 들면 40-80nm 피치를 가지는 격자가 될 수 있다. 이는 오버레이 타겟이 에칭후에 측정될 수 있기 때문에, 따라서 지금은 구성 격자들( DOVn, DOVn-1) 사이에 작은 거리만을 포함할 것이기 때문이다. 이는 충분히 정확하게 0차 신호가 측정될 수 있게 한다. 이러한 에칭후 측정은 전용 오버레이 격자 대신에 제품 구조체 상에서 직접적으로 수행될 수 있다는 것(이는 또한 CD 측정에도 적용될 수 있다)을 주의하여야한다. 따라서, "타겟"이라는 용어는 제품 구조체를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
비록 더 많은 종래의 큰 피치 오버레이 타겟들 대신에 제품-분해능 오버레이 타겟이 사용될 수 있지만, 이는 그것이 현상후 측정 및 제어 루프에 사용될 수 없다는 것을 의미한다. 대안으로, 그들은 큰 피치 오버레이 타겟과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 때 큰 피치 오버레이 타겟으로부터의 오버레이 측정 및 제품-분해능 오버레이 타겟으로부터의 오버레이의 측정들 사이의 오프셋은 결정되고, 이는 큰 피치 오버레이 타겟의 후속하는 측정을 정정하는데 사용된다. 이러한 실시예에서, 제품-분해능 오버레이 타겟은 (통합형 계측 장치 상에 인라인 또는 독립 계측 장치 상에 별도로) 측정될 수 있고, 오프셋은 결정되며, 본원에 기술된 바와 같이 형성되고 측정되는 보다 표준적인 오버레이 타겟의 측정 정확도를 향상시키는데 사용된다. 이러한 오프셋은, 예를 들어, 각 층 마다 조합, 각 기판 마다, 또는 각 로트(lot) 마다 적절하게 결정될 수 있다.
본원에서 기술된 개념들은 측정 유형들(예를 들어, 오버레이 또는 CD) 또는 타겟의 유형들 중 임의의 하나 또는 그 조합에 제한되지 않는다는 것을 인식하여야 한다. 중요한 것은 후속 층을 형성하는 리소그래피 공정 동안에 수행되는, 하나 이상의 선행 층에 형성된 타겟의 에칭후 측정의 원리이다. 타겟은 오버레이 타겟, 제품-분해능 오버레이 타겟, 포커스 타겟, 및/또는 CD 타겟 중 하나 또는 그 임의의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 타겟은 이중 또는 다중 측정 유형 타겟일 수 있으며, 단일 타겟 상에서 상이한 유형의 측정에 사용할 수 있다. 이러한 타겟은 오버레이 측정, 제품-분해능 오버레이 측정, 포커스 측정 및/또는 CD 측정 중 2개 이상에 사용될 수 있다.
다른 층들은 다른 유형의 타겟(또는 그들의 구성 구조체)의 상이한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 에칭후 측정과 현상후 측정 사이의 오프셋은 결정되어 후속하는 현상후 측정 정정에 사용됨으로써, 모든 경우에 에칭후 측정을 수행하는 필요성을 제거한다. 이러한 오프셋은, 예를 들어, 각 층 마다(또는 층 조합), 각 기판 마다, 또는 각 로트 마다 적절하게 결정될 수 있다.
상술된 타겟은 측정을 위해 특별히 형성되고 설계된 계측 타겟이지만, 다른 실시예에서는 기판 상에 형성된 디바이스의 기능상 부분인 타겟 상에서 특성이 측정될 수 있다. 많은 디바이스들은 일정한 격자 형태의 구조를 가진다. 본원의 '타겟 격자'와 '타겟'이란 용어는, 수행되는 측정을 위해 이러한 구조가 특별히 제공될 것을 요구하지 않는다. 또한, 계측 타겟의 피치(P)는 스캐터로미터의 광학 시스템의 분해능 한계에 가깝지만, 타겟부(C)에서 리소그래피 공정에 의해 만들어진 전형적인 제품 피쳐의 치수보다 훨씬 클 수 있다. 실제로, 타겟 내의 오버레이 격자의 라인 및/또는 공간은 제품 피쳐와 치수가 유사한, 보다 작은 구조를 포함하도록 만들어질 수 있다.
기판 및 패터닝 디바이스 상에서 실현되는 타겟의 물리적인 격자 구조와 관련하여, 일 실시예는 리소그래피 공정에 대한 정보를 얻기 위해 기판 상에서 타겟을 측정하는 방법 및/또는 측정을 분석하는 방법을 기술하는 기계 판독가능한 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들면 도 3의 장치의 유닛(PU) 내에서, 및/또는 도 2의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수 있다. 또한, 그러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 유형의 기존 계측 장치가 이미 생산 및/또는 사용 중인 경우, 본 발명은 프로세서로 하여금 수정된 단계(S6)을 수행하도록 하여 구조적 비대칭에 대한 줄어든 감도를 가지고 오버레이 에러 또는 다른 파라미터를 계산하게 하기 위한 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다.
이러한 프로그램은 선택적으로 적절한 복수의 타겟 상에서 비대칭 측정을 위한 단계(S2-S5)를 수행하도록 하기 위해 광학 시스템, 기판 지지부 등을 제어하도록 배치될 수 있다.
전술한 실시예는 회절 기반 오버레이 측정(예를 들어, 도 3(a)에 도시된 장치의 제2 측정 브랜치를 사용하여 만들어진 측정)의 관점에서 기술되었지만, 원칙적으로 동일한 모델은 퓨필 기반 오버레이 측정(예를 들어, 도 3(a)에 도시된 제1 측정 브랜치를 사용하여 만들어진 측정)에도 사용될 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에서 설명된 개념들은 회절 기반 오버레이 측정 및 퓨필 기반 오버레이 측정에 동일하게 적용 가능하다는 것을 인식해야 한다.
본 발명의 실시예를 광학 리소그래피의 맥락에서 사용하는 것에 대해 구체적으로 언급하였지만, 본 발명은 다른 어플리케이션, 예를 들어 임프린트 리소그래피에도 사용될 수 있고, 맥락이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지는 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내에 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 가압된 후에, 이 레지스트를 전자기 방사선, 열, 압력, 또는 그들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 레지스트를 벗겨냄으로써 기판에 패턴을 남긴다.
본원에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, (예를 들어, 5-20nm 범위의 파장을 가지는) 극-자외(EUV) 방사선 및 (예를 들어, 대략 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가지는) 자외선(UV) 방사선을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함한다.
"렌즈"라는 용어는, 맥락이 허용하는 범위에서, 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 요소들을 포함하는 다양한 유형의 광학 요소 중 임의의 하나 또는 조합을 지칭할 수도 있다.
실시예들은 다음의 항목을 사용하여 더 설명된다:
1. 타겟을 측정하는 방법으로서,
하나 이상의 선행 층들 위의 기판 상의 현재 층에서 리소그래피 공정에 의해 구조체의 노광 후에 상기 타겟을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 하나 이상의 선행 층들은 에칭 단계를 각각 거치며,
상기 타겟은 상기 하나 이상의 선행 층들 중 적어도 하나에만 포함되어서, 상기 타겟의 에칭후(after-etch) 측정을 얻는, 타겟을 측정하는 방법.
2. 제1항목에 있어서,
상기 측정하는 단계는, 상기 현재 층의 현상하는 단계 이후에 수행되는, 타겟을 측정하는 방법.
3. 제1항목 또는 제2항목에 있어서,
상기 측정하는 단계는, 상기 현재 층의 에칭 이전에 마스킹 층을 통해 및/또는 상기 현재 층이 에칭될 층을 통해 수행되는, 타겟을 측정하는 방법.
4. 제1항목 내지 제3항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 타겟은 상기 선행 층들 중 제1 층과 상기 선행 층들 중 제2 층 사이의 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 타겟을 포함하고,
상기 오버레이 타겟은, 상기 제1 층에 제1 구조체를 포함하고 상기 제2 층에 상기 제1 구조체 위에 놓인 제2 구조체를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
5. 제4항목에 있어서,
상기 제1 구조체 및 제2 구조체는 각각 100nm보다 작은 분해능을 가지는, 타겟을 측정하는 방법.
6. 제5항목에 있어서,
오버레이 타겟을 측정하는 단계로서, 상기 오버레이 타겟은 100nm를 초과하는 분해능을 가지고, 또한 상기 제1 층 및 상기 제2 층 내에 포함되는 구조체를 포함하는 오버레이 타겟을 측정하는 단계;
100nm 미만의 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 상기 오버레이 타겟의 측정과 100nm를 초과하는 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 상기 오버레이 타겟의 측정 사이의 오프셋을 결정하는 단계; 및
상기 오프셋을 사용하여 상기 100nm를 초과하는 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 오버레이 타겟의 후속하는 에칭후 측정을 정정하는 단계
를 추가적으로 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
7. 제1항목 내지 제6항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 타겟은 상기 층에서 임계 치수를 측정하기 위해 상기 선행 층들 중 하나에 임계 치수 타겟을 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
8. 제1항목 내지 제7항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 타겟이 형성된 최상 층 상에서 에칭 단계가 수행되기 전에, 상기 타겟의 초기 측정을 수행하는 단계;
상기 타겟의 초기 측정과 상기 타겟의 에칭후 측정 사이의 오프셋을 결정하는 단계; 및
상기 오프셋을 사용하여, 상기 타겟이 형성된 최상 층 상에서 에칭 단계가 수행되기 전에 수행된 타겟의 후속 측정을 정정하는 단계
를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
9. 제1항목 내지 제8항목 중 어느 한 항에 있어서,
후속하는 기판 상에서, 상기 타겟이 형성된 층에 상응하는 적절한 하나 이상의 선행 층들을 형성하는 리소그래피 공정을 제어하는 데 상기 에칭후 측정을 사용하는 단계를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
10. 제1항목 내지 제9항목 중 어느 한 항목에 있어서,
하나 이상의 후속 기판의 전-처리 동안 상기 에칭후 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
11. 제1항목 내지 제10항목 중 어느 한 항목에 있어서,
미처리된 타겟의 측정을 얻기 위해, 상기 에칭후 측정을 이용하여 단일 측정 사이클에서 상기 현재 층에 적어도 부분적으로 형성된 상기 미처리된 타겟을 측정하는 단계; 및
후속 기판 상에서 현재 층을 형성하는 리소그래피 공정을 제어하는 데 상기 미처리된 타겟의 측정을 사용하는 단계를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
12. 제1항목 내지 제11항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 타겟은, 상기 층에서 포커스를 측정하기 위해 상기 선행 층들 중 하나에 포커스 타겟을 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
13. 리소그래피 공정을 수행하는 방법으로서,
리소그래피 단계를 수행하여 기판 상에 하나 이상의 선행 층들에 구조체를 형성하는 단계 - 상기 선행 층들 중 적어도 하나는 타겟을 포함함 -;
상기 하나 이상의 선행 층들에 에칭 단계를 수행하는 단계;
상기 하나 이상의 선행 층들 위에서 현재 층을 노광하는 단계; 및
이에 후속하여, 상기 타겟의 에칭후 측정을 얻기 위해 상기 타겟을 측정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
14. 제13항목에 있어서,
상기 노광하는 단계와 상기 타겟을 측정하는 단계 사이에, 상기 현재 층을 현상하기 위해 상기 기판 상에 현상하는 단계를 수행하는 단계를 포함하는,
리소그래피 공정을 수행하는 방법.
15. 제13항목 또는 제14항목에 있어서,
상기 측정하는 단계는, 상기 현재 층의 에칭 이전에 마스킹 층을 통해 및/또는 상기 현재 층이 에칭될 층을 통해 수행되는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
16. 제13항목 내지 제15항목 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟은 상기 선행 층들 중 제1 층과 상기 선행 층들 중 제2 층 사이의 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 타겟을 포함하고,
상기 오버레이 타겟은, 상기 제1 층에 제1 구조체를 포함하고 상기 제2 층에 상기 제1 구조체 위에 놓인 제2 구조체를 포함하는,
리소그래피 공정을 수행하는 방법.
17. 제16항목에 있어서,
상기 제1 구조체 및 제2 구조체는 각각 100nm보다 작은 분해능을 가지는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
18. 제17항목에 있어서,
오버레이 타겟을 측정하는 단계로서, 상기 오버레이 타겟은 100nm를 초과하는 분해능을 가지고, 또한 상기 제1 층 및 상기 제2 층 내에 포함되는 구조체를 포함하는, 오버레이 타겟을 측정하는 단계;
100nm 미만의 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 상기 오버레이 타겟의 측정과 100nm를 초과하는 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 상기 오버레이 타겟의 측정 사이의 오프셋을 결정하는 단계; 및
상기 오프셋을 사용하여 상기 100nm를 초과하는 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 오버레이 타겟의 후속하는 에칭후 측정을 정정하는 단계
를 추가적으로 포함하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
19. 제13항목 내지 제18항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 타겟은 상기 층에서 임계 치수를 측정하기 위해 상기 선행 층들 중 하나에 임계 치수 타겟을 포함하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
20. 제13항목 내지 제19항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 타겟은, 상기 층의 포커스를 측정하기 위해 상기 선행 층들 중 하나에 포커스 타겟을 포함하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
21. 제13항목 내지 제20항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 타겟을 형성하는 동안 및 상기 타겟이 형성된 최상 층 상에서 에칭 단계가 수행되기 전에, 상기 타겟의 초기 측정을 수행하는 단계;
상기 타겟의 초기 측정과 상기 타겟의 에칭후 측정 사이의 오프셋을 결정하는 단계; 및
상기 오프셋을 사용하여, 상기 타겟이 형성된 최상 층 상에서 에칭 단계가 수행되기 전에 수행된 타겟의 후속 측정을 정정하는 단계를 포함하는,
리소그래피 공정을 수행하는 방법.
22. 제13항목 내지 제21항목 중 어느 한 항목에 있어서,
후속하는 기판 상에서, 상기 타겟이 형성된 층에 상응하는 적절한 하나 이상의 선행 층들을 형성하는 리소그래피 공정을 제어하는 데 상기 에칭후 측정을 사용하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
23. 제13항목 내지 제22항목 중 어느 한 항목에 있어서,
하나 이상의 후속 기판의 전-처리 동안 상기 에칭후 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
24. 제13항목 내지 제23항목 중 어느 한 항목에 있어서,
하나 이상의 선행 층에 형성된 상기 타겟의 에칭후 측정과 병행하여 상기 현재 층에 적어도 부분적으로 형성된 미처리 타겟의 측정을 수행하는 단계; 및
후속 기판 상에서 현재 층을 형성할 때 상기 리소그래피 공정을 제어하는 데 상기 미처리된 타겟의 측정을 이용하는 단계를 포함하는,
리소그래피 공정을 수행하는 방법.
25. 프로세서 판독 가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
적절한 프로세서 제어 장치 상에서 실행될 때, 프로세서 제어 장치로 하여금 제1항목 내지 제24항목 중 어느 한 항목의 방법을 수행하도록 하는,
컴퓨터 프로그램.
26. 제25항목의 컴퓨터 프로그램을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 캐리어.
27. 리소그래피 장치와 계측 장치를 포함하는 리소그래피 셀에 있어서,
상기 리소그래피 셀은 제1항목 내지 제24항목의 어느 한 항목의 방법을 수행하도록 동작 가능한, 리소그래피 셀.
28. 제27항목의 리소그래피 셀에 있어서, 상기 계측 장치는,
상기 기판 상에 리소그래피 공정을 사용하여 생성된 결합 타겟을 방사선으로 조명하도록 구성된, 조명 시스템; 및
상기 결합 타겟의 조명으로부터 발생한 산란된 방사선을 검출하도록 구성된, 검출 시스템을 포함하는, 리소그래피 셀.
29. 제27항목 또는 제28항목에 있어서, 상기 리소그래피 장치는,
패턴을 조명하도록 배치된 조명 광학 시스템; 및
기판 상에 상기 패턴의 이미지를 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함하는, 리소그래피 셀.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전히 보여주어, 당해 기술 분야에서의 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 과도한 실험없이 다양한 응용을 위해 이러한 특정 실시예를 용이하게 수정 및/또는 적합화 할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적합화는 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하여 개시된 실시예의 균등물의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서 내의 전문 용어 또는 기술 용어는 한정하려는 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 본 명세서의 전문 용어 또는 기술 용어는 교시 및 지침의 관점으로 당업자에 의해 이해되어야 한다.
본 발명의 범위 및 요지는 전술한 예시적인 실시예로 한정되지 않고, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 타겟을 측정하는 방법으로서,
    리소그래피 공정에 의해 기판 상에서 현재 층의 노광 후에 상기 타겟을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 기판은 각각 에칭 단계를 거친 하나 이상의 선행 층들을 포함하며,
    상기 타겟은 상기 하나 이상의 선행 층들에만 포함됨으로써, 상기 타겟의 에칭후(after-etch) 측정을 얻게 되는 것인, 타겟을 측정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는, 상기 현재 층의 현상하는 단계 이후에 수행되는, 타겟을 측정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는, 상기 현재 층의 에칭 이전에 마스킹 층을 통해 및/또는 상기 현재 층이 에칭될 층을 통해 수행되는, 타겟을 측정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타겟은 상기 선행 층들 중 제1 층과 상기 선행 층들 중 제2 층 사이의 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 타겟을 포함하고,
    상기 오버레이 타겟은, 상기 제1 층에 제1 구조체를 포함하고 상기 제2 층에 상기 제1 구조체 위에 놓인 제2 구조체를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 구조체 및 제2 구조체는 각각 100nm보다 작은 분해능을 가지며, 상기 방법은:
    100nm를 초과하는 분해능을 가지고, 또한 상기 제1 층 및 상기 제2 층 내에 포함되는 구조체를 포함하는 오버레이 타겟을 측정하는 단계;
    100nm 미만의 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 상기 오버레이 타겟의 측정과 100nm를 초과하는 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 상기 오버레이 타겟의 측정 사이의 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 오프셋을 사용하여 상기 100nm를 초과하는 분해능을 가지는 구조체를 포함하는 오버레이 타겟의 후속하는 에칭후 측정을 정정하는 단계
    를 추가적으로 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 타겟은 상기 층에서 임계 치수를 측정하기 위해 상기 선행 층들 중 하나에 임계 치수 타겟을 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타겟이 형성된 최상 층 상에서 에칭 단계가 수행되기 전에, 상기 타겟의 초기 측정을 수행하는 단계;
    상기 타겟의 초기 측정과 상기 타겟의 에칭후 측정 사이의 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 오프셋을 사용하여, 상기 타겟이 형성된 최상 층 상에서 에칭 단계가 수행되기 전에 수행된 타겟의 후속 측정을 정정하는 단계
    를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    후속하는 기판 상에서, 상기 타겟이 형성된 층에 상응하는 적절한 하나 이상의 선행 층들을 형성하는 리소그래피 공정을 제어하는 데 상기 에칭후 측정을 사용하는 단계를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 후속 기판의 전-처리 동안 상기 에칭후 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    미처리된 타겟의 측정을 얻기 위해, 상기 에칭후 측정을 이용하여 단일 측정 사이클에서 상기 현재 층에 적어도 부분적으로 형성된 상기 미처리된 타겟을 측정하는 단계; 및
    후속 기판 상에서 현재 층을 형성하는 리소그래피 공정을 제어하는 데 상기 미처리된 타겟의 측정을 사용하는 단계
    를 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 타겟은, 상기 층에서 포커스를 측정하기 위해 상기 선행 층들 중 하나에 포커스 타겟을 포함하는, 타겟을 측정하는 방법.
  12. 리소그래피 공정을 수행하는 방법으로서,
    리소그래피 단계를 수행하여 기판 상에 하나 이상의 선행 층들에 구조체를 형성하는 단계 - 상기 선행 층들 중 적어도 하나는 타겟을 포함함 -;
    상기 하나 이상의 선행 층들에 에칭 단계를 수행하는 단계;
    상기 하나 이상의 선행 층들 위에서 현재 층을 노광하는 단계; 및
    이에 후속하여, 상기 타겟의 에칭후 측정을 얻기 위해 상기 타겟을 측정하는 단계
    를 포함하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    하나 이상의 선행 층에 형성된 상기 타겟의 에칭후 측정과 병행하여 상기 현재 층에 적어도 부분적으로 형성된 미처리 타겟의 측정을 수행하는 단계; 및
    후속 기판 상에서 현재 층을 형성할 때 상기 리소그래피 공정을 제어하는 데 상기 미처리된 타겟의 측정을 이용하는 단계
    를 포함하는, 리소그래피 공정을 수행하는 방법.
  14. 프로세서 판독가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,
    명령은 적절한 프로세서 제어 장치 상에서 실행될 때, 프로세서 제어 장치로 하여금 제1항의 방법을 수행하도록 하는,
    컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  15. 리소그래피 장치와 계측 장치를 포함하는 리소그래피 셀에 있어서,
    상기 리소그래피 셀은 제1항의 방법을 수행하도록 동작가능한,
    리소그래피 셀.
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