KR102288914B1 - 공정 계측 방법 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

패터닝 공정을 평가하는 방법이 제공되며, 본 방법은 제1 계측 타겟의 제1 측정의 결과를 획득하는 것; 제2 계측 타겟의 제2 측정의 결과를 획득하는 것, 여기서 제2 계측 타겟은 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 제1 계측 타겟과 구조적 차이를 가지며; 및 컴퓨터 시스템에 의하여, 제1 및 제2 측정의 결과에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 포함한다.

Description

공정 계측 방법
본 출원은 전체적으로 본 명세서에서 참고로 원용된, 2016년 9월 12일자로 출원된 EP 출원 16188370.7호의 우선권을 주장한다.
본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 장치의 제조에 사용 가능한 계측 방법 및 장치에 관한 것으로서, 리소그래피 기술을 이용한 장치 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상으로, 보통 기판의 타겟 부분 상으로 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 장치가 사용되어 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성할 수 있다. 이 패턴은 기판 (예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어 하나 또는 수 개의 다이의 일부를 포함하는) 타겟 부분 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 감방사선성 물질(레지스트)의 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝된 인접 타겟 부분들의 네트워크를 포함할 것이다.
패터닝 공정 (즉, 전형적으로 레지스트의 현상, 에칭 등과 같은 하나 이상의 관련된 처리 단계를 포함할 수 있는 (리소그래피 노광 또는 임프린트와 같은), 패터닝을 수반하는, 장치 또는 다른 구조체를 생성하는 공정)에서, 구조체의 임계 치수(CD), 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속적인 층들 간의 오버레이 오차 (즉, 예를 들어 1 ㎚의 측정된 오버레이가 2개의 층이 1 ㎚ 만큼 오정렬된 상황을 설명할 수 있도록 장치 내의 2개의 층의 정렬의 정확도의 측정치(measure)), 구조체를 노광하기 위하여 사용된 초점, 구조체를 노광하기 위하여 사용된 방사선의 선량 등과 같은, 하나 이상의 관심 대상 매개 변수를 결정 (예를 들어, 패터닝 공정의 하나 이상의 양태를 모델링하는 하나 이상의 모델을 이용하여 측정, 시뮬레이션)하는 것이 바람직하다.
패터닝 공정에 의하여 생성된 구조체에 대하여 이러한 하나 이상의 관심 대상 매개 변수를 결정하고 패터닝 공정과 관련된 디자인, 제어 및/또는 모니터링을 위하여, 예를 들어 공정 디자인, 제어 및/또는 검증을 위하여 이들을 사용하는 것이 바람직하다. 패터닝된 구조체의 결정된 하나 이상의 관심 대상 매개 변수는 패터닝 공정 디자인, 보정 및/또는 검증, 결함 검출 또는 분류, 산출량 추정 및/또는 공정 제어를 위하여 사용될 수 있다.
따라서, 패터닝 공정에서, 예를 들어 공정 제어 및 검증을 위하여 생성된 구조체의 측정을 자주하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하기 위한, 임계 치수(CD)를 측정하기 위해 흔히 사용되는 주사 전자 현미경 및 초점, 선량, 오버레이 등을 측정하기 위한 전문화된 툴을 포함하는 다양한 툴이 알려져 있다.
리소그래피 분야에서 사용하기 위한 다양한 형태의 검사 장치 (예를 들어, 계측 장치)가 개발되고 있다. 이 장치는 방사선의 빔을 타겟 상으로 지향시키고, 전향된 (예를 들어, 산란된 및/또는 반사된) 방사선의 하나 이상의 특성-예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사 각도에서의 세기; 상이한 회절 차수 (예를 들어, 0, +1 및/또는 -1차수)의 세기; 반사 각도의 함수로서 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사 각도의 함수로서의 편광-을 측정하여 타겟의 관심 대상 특성이 결정될 수 있는 데이터를 획득한다. 관심 대상 특성의 결정은 다양한 기술; 예를 들어, 엄격한 결합파 분석(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법과 같은 반복 접근법에 의한 타겟의 재구성; 라이브러리 검색; 및 주요 구성 요소 분석에 의하여 수행될 수 있다.
실시예에서, 측정된 구조체는 타겟으로서 표시된다. 검사 장치 (예를 들어, 스케터로미터)에 의하여 사용되는 타겟은 예를 들어, 40 ㎛×40 ㎛와 같이 비교적 큰 주기적 구조체 (예를 들어, 격자)이며, 측정 빔은 주기적 구조체보다 작은 스폿을 발생시킨다 (즉, 주기적 구조체는 언더필(underfilled)된다). 이는 무한한 것으로 간주될 수 있으므로 이는 타겟으로부터의 관심 대상 매개 변수의 수학적인 결정을 간략화한다. 그러나, 예를 들어, 타겟이 스크라이브 레인 내에 보다는 결과물 특징부들 사이에 위치될 수 있도록 타겟의 크기를 예를 들어 10 ㎛×10 ㎛ 이하로 줄이기 위하여, 주기적 구조체가 측정 스폿보다 작게 만들어지는 (즉, 주기적 구조체가 오버필(overfilled)되는) 계측이 제안되고 있다. 이러한 타겟은 (정반사에 대응하는) 0차 회절이 차단되고 더 높은 차수만이 처리되는 암시야 스케터로메트리를 이용하여 측정될 수 있다. 암시야 계측의 예가 PCT 출원공개 WO2009/078708호 및WO2009/106279호에서 찾을 수 있으며, 이들은 그 전체 내용이 본 명세서에서 참고로 원용된다. 본 기술의 추가 개발안이 미국특허공개 US2011-0027704호, US2011-0043791호 및 US2012-0242940호 내에 설명되어 있으며, 이들 각각은 그 전체 내용이 본 명세서에서 참고로 원용된다.
공지된 계측 기술을 이용하여, -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 개별적으로 획득하기 위해 타겟을 회전시키거나 조명 또는 이미징 모드를 변경하는 동안에 특정 조건 하에서 타겟을 2번 측정함으로써 오버레이 측정 결과가 획득된다. 주어진 격자에 대한 이 세기들을 비교하는 것은 격자에서의 비대칭성의 측정을 제공한다. 타겟의 한 쌍의 적층된 주기적 구조체에서의 비대칭성은 오버레이 오차의 지표로서 사용될 수 있다.
유사하게, 초점-민감 주기적인 구조체의 구조적 비대칭성은 디포커스의 지표로 사용될 수 있는 세기 비대칭성을 산출할 수 있다. 미국 특허출원공보 US 2011-0249247호는 리소그래피 장치의 디포커스를 측정하기 위해 초점-민감 비대칭 타겟 디자인으로부터의 측정된 스케터로미터 신호를 이용하는 것을 개시하고 있다. 이 출원의 전체 내용은 본 명세서에서 참고로 원용된다. 이러한 방법에서, -1차와 +1차 회절 차수 세기들 사이의 차이의 형태로 검사 장치 퓨필에서 이용 가능한 것과 같은 비대칭 정보는 측정된 검사 장치 신호로부터 노광 디포커스를 추론하기 위해 사용된다.
예를 들어, 패터닝 공정의 우수한 수율을 유지하기 위하여, 그의 공정 윈도우 (즉, 특징부가 사양 내 (예를 들어, 공정 매개 변수의 설계 값 (예를 들어, CD의 공칭 값)의 15% 이내, 10% 이내, 또는 5% 이내))에서 생성될 다수의 관심 대상 공정 매개 변수 (예를 들어, 노광 선량 및 초점)의 공간) 내에서 결과물 특징부(product feature)의 절대 위치를 제어하는 것이 바람직하다. 이 제어를 달성하기 위해, 복수의 공정 매개 변수 각각의 교정된 측정치의 조합을 가져야 한다. 앞으로의 논의는 관심 대상 공정 매개 변수로서 초점 및 선량을 고려할 것이지만, 인식될 바와 같이, 공정 매개 변수는 하나 이상의 다른 공정 매개 변수와 함께 초점과 선량 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있거나, 선량과 초점 외에 다수의 공정 매개 변수를 포함할 수 있다. 따라서, 관심 대상 공정 매개 변수가 선량 및 초점인 실시예에서, 교정된 초점 측정 (예를 들어, 온-결과물(on-product) 초점을 결정하는 계측 시스템) 및 교정된 선량 측정 (예를 들어, 예를 들어 광학 임계 치수(CD) 측정을 이용하여 온-결과물 선량을 결정하는 계측 시스템)의 조합을 가져 초점 및 선량 값을 독립적으로 매핑하여야 한다.
초점을 측정하기 위한 여러 기술이 있다. 예를 들어, 장치의 초점 성능을 특성화, 모니터링 및/또는 개선하고 바람직하게는 결과물의 수율을 제어하는 것을 목표로 하는, 노광 장치의 온-결과물 초점 설정을 측정하는 기술이 사용될 수 있다. 이를 위하여, 실시예에서, 다른 공정 정보로부터 초점 정보의 분리를 허용하는 하나 이상의 전용 비대칭 초점 타겟이 이용된다. 실시예에서, 타겟은 격자를 포함하고 있으며, 여기서 비대칭성이 검사 시스템 퓨필의 제1 회절 차수에서 검출될 수 있도록 라인/공간은 검사 장치의 파장에 견줄 수 있는 피치 (350 내지 900 ㎚)를 갖고 있다. 실시예에서, 타겟은 (예를 들어, 격자의 라인으로부터 연장되는) 부-해상도 특징부(sub-resolution feature)를 포함하고 있어 라인-공간 프로파일 내에 비대칭을 도입한다. 실시예에서, 소형 타겟 (예를 들어, 10㎛×10㎛)이 사용되어 필드 내 초점(intra-field focus)을 모니터링할 수 있도록 암시야 검출 방법이 사용된다.
노광 장치, 패터닝 장치 및 처리의 조합에서 발생하는 유효 노광 선량은 전형적으로 구조체의 선폭 (임계 치수, CD)을 통하여 측정된다. 이러한 측정을 위하여 사용된 검사 장치는 CD-SEM (주사 전자 현미경) 및/또는 스케터로미터를 포함하고 있다. 즉, 유효 선량은 전형적으로 CD 측정, 예를 들어 광학 CD(OCD)로부터 유추된다. 실시예에서, 이는 검사 시스템 신호의 재구성을 포함하여 OCD 타겟 (예를 들어, 주기적 구조체 (예를 들어, 라인/공간) 및/또는 콘택트 홀 유형 구조체)을 노광하기 위해 사용된 선량 값을 추론한다. 재구성을 가능하게 하기 위하여, 상당한 양의 데이터 (예를 들어, 층의 물질 특성 (예를 들어, 타겟을 구성하는 단일 및 다중 박막의 굴절률, 소광 계수 등, 기하학적 치수에 대한 공칭 값, 계측 데이터 (예를 들어, SEM 데이터) 등)가 전형적으로 필요하여 검사 신호로부터 선량 값으로의 재구성을 가능하게 할 것이다.
그후, 제어를 가능하게 하기 위하여, 적절한 공정 윈도우 (예를 들어, 일반적으로 결함 없는 패터닝, 예를 들어 원하는 허용 오차 내의 패터닝을 제공하는 초점 및 선량 조건)가 식별되어야 한다. 이는 시뮬레이션 및/또는 실험적 검증을 통해 수행될 수 있다.
초점-민감 주기적 구조체를 위하여, 검사 장치 퓨필에서의 비대칭성 변화를 초래하는 임의의 효과는 디포커스에 기인할 것이다. 하나의 이러한 효과가 노광 선량의 비대칭성이다. 따라서, 노광 선량 변동은 디포커스 측정에 영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 특히 소형 다이-내 타겟으로 노광 선량을 측정하는 것이 어려울 수 있다.
또한, 광학 초점 측정 타겟의 피치는 결과물 패턴(product pattern)에 대한 디자인 룰과 부합하지 않을 수 있다. 따라서, 결과물 피치에 더 가까운 피치를 갖는 계측 타겟이 바람직하다. 예를 들어, 타겟이 비교적 작은 것(예를 들어, 1515 ㎛2보다 작은 것)이 또한 바람직하다.
부가적으로, 예를 들어 적층체 정보 및 레시피 개발이 회피되는 것이 바람직하다. 따라서, 실시예에서, 선량 정보가 재구성을 요구하지 않고 유도되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 결과물 디자인에서의 임계 구조체 (즉, 다른 것보다 많이 손상되는 경향이 있고 또한 핫스폿(hotspot)으로도 알려진 구조체)의 수율 감소의 위험을 직접적으로 나타낼 수 있는 계측 기술을 제공하는 것이 또한 바람직하다.
실시예에서, 패터닝 공정을 평가하는 방법이 제공되며, 본 방법은 제1 계측 타겟의 제1 측정의 결과를 획득하는 것; 제2 계측 타겟의 제2 측정의 결과를 획득하는 것, 여기서 제2 계측 타겟은 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 제1 계측 타겟과 구조적 차이를 가지며; 및 컴퓨터 시스템에 의하여, 제1 및 제2 측정의 결과에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 포함한다.
실시예에서, 패터닝 공정을 평가하는 방법이 제공되며, 본 방법은 패턴 타겟의 측정의 결과를 획득하는 것; 컴퓨터에 의하여, 제1 보조 계측 타겟의 측정의 결과와 제2 보조 계측 타겟의 측정의 결과와의 패턴 타겟의 측정의 결과의 조합에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 포함하며, 제2 보조 계측 타겟은 제1 보조 계측 타겟과 제2 보조 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 제1 보조 계측 타겟과 구조적 차이를 갖고 있다.
실시예에서, 패터닝 공정을 평가하기 위해 계측 타겟 세트를 생성하는 방법이 제공되며, 본 방법은 패턴 타겟을 획득하는 것; 및 컴퓨터 시스템에 의하여 패턴 타겟으로부터 제1 계측 타겟을 생성하는 것을 포함하며, 제1 계측 타겟에 대하여 측정된 보썽(Bossung) 곡선이 패턴 타겟에 대하여 측정된 보썽 곡선으로부터 변위되도록 제1 계측 타겟은 패턴 타겟과 제1 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 패턴 타겟과 구조적 차이를 갖는다
실시예에서, 패터닝 공정을 평가하기 위한 계측 타겟 세트가 제공되며, 계측 타겟 세트는 제1 계측 타겟 및 제2 계측 타겟을 포함하고, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 간의 차이는 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다.
실시예에서, 패터닝 공정의 매개 변수를 측정하기 위한 계측 장치가 제공되며, 계측 장치는 본 명세서에서 설명된 방법을 수행하도록 작동 가능하다.
실시예에서, 프로세서로 하여금 본 명세서 내에 설명된 바와 같은 방법을 수행하게 하기 위하여 기계 판독 가능한 명령어를 포함하는 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
실시예에서, 계측 타겟 상에 방사선의 빔을 제공하도록 구성되고 타겟에 의해 전향된 방사선을 검출하여 패터닝 공정의 매개 변수를 결정하도록 구성된 검사 장치; 및 본 명세서에서 설명된 바와 같은 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 시스템이 제공된다.
실시예에서, 시스템은 방사선 빔을 변조하기 위하여 패터닝 장치를 유지하도록 구성된 지지 구조체 및 변조된 방사선 빔을 방사선 민감 기판 상으로 투영하도록 배열된 투영 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 더 포함하고 있다.
다양한 실시예의 구조 및 동작뿐만 아니라 추가적인 특징 및 장점이 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서 내에서 설명된 특정 실시예에 제한되지 않는다는 점이 주목된다. 이러한 실시예는 설명의 목적으로만 본 명세서에 제시된다. 부가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 관련 분야(들)의 숙련된 자에게 에게 명백할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치의 실시예를 도시하고 있다.
도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터의 실시예를 도시하고 있다.
도 3a는 제1 조명 개구 쌍을 이용하여 타겟을 측정하도록 구성된 검사 장치 (예를 들어, 이 경우에 암시야 스케터로미터)의 개략적인 도면을 도시하고 있다.
도 3b는 주어진 조명 방향에 대한 타겟 주기적 구조체의 회절 스펙트럼의 세부 사항을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3c는 회절 기반 측정을 위하여 도 3의 검사 장치를 이용할 때의 다른 조명 모드를 제공하는 제2 조명 개구 쌍을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3d는 제1 및 제2 조명 개구 쌍을 결합하는 제3 조명 개구 쌍을 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 다중 주기적 구조체의 형태 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽을 도시하고 있다.
도 5는 도 3의 검사 장치에서 획득된 도 4의 타겟의 이미지를 도시하고 있다.
도 6은 도 3의 검사 장치를 이용한 측정 방법의 단계를 나타내고 있는 플로우 차트이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 패턴 타겟, 제1 보조 타겟 및 제2 보조 타겟에 각각 대응하는 예시적인 보썽(Bossung) 곡선들을 보여주고 있다.
도 8a와 도 8b는 패턴 타겟 세기와 제1 보조 타겟의 차이 및 패턴 타겟 세기와 제2 보조 타겟의 차이를 각각 취함으로써 구성된 바와 같은 예시적인 계측 시스템 신호를 표시하고 있다.
도 9a와 도 9b는 분리된 초점과 선량에 대한 예시적인 차동 신호를 각각 표시하고 있다.
도 10a와 도 10b는 각각 라인/공간 및 콘택트 홀 타겟에 대한 분리된 초점 및 선량 신호에 기초한 예시적인 공정 윈도우 플래깅 신호를 표시하고 있다.
도 11a는 콘택트 홀의 형태의 예시적인 패턴 타겟을 도시하고 있으며, 도 11b는 어시스트 특징부의 제1 배열에 의해 보완된 패턴 타겟을 갖는 예시적인 제1 보조 타겟을 도시하고 있으며, 도 11c는 어시스트 특징부의 제2 배열에 의해 보완된 패턴 타겟을 갖는 예시적인 제2 보조 타겟을 도시하고 있다.
도 12a 및 도 12b는 도 8a 및 도 8b의 시뮬레이션된 유사점(analogy)이다.
도 13의 도 10b의 시뮬레이션된 유사점이다.
도 14는 본 방법의 실시예의 플로우 차트이다.
도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d는 패터닝 장치 상의 가능한 타겟 형성 배열부를 횡단면으로 개략적으로 보여주고 있다.
도 16a는 실시예에 따른 패터닝 장치 블랭크를 횡단면으로 개략적으로 보여주고 있으며, 도 16b는 패터닝 장치 상의 가능한 타겟 형성 배열부를 횡단면으로 개략적으로 보여주고 있다.
도 17은 패터닝 장치 상의 가능한 타겟 형성 배열부를 평면도로 개략적으로 보여주고 있다.
실시예를 상세하게 설명하기 전에, 실시예가 수행될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B) (예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 광학 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 장치 (예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며, 특정 매개 변수에 따라 패터닝 장치를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 패터닝 장치 지지부 또는 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판 (예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되며, 특정 매개 변수에 따라 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 연결되어 있는 기판 테이블 (예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 장치(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하고 있는) 타겟 부분(C) 상으로 투영하도록 구성된 투영 광학 시스템 (예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고 있다.
조명 광학 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 유형의 광학 구성 요소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다.
패터닝 장치 지지부는 패터닝 장치의 방향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 장치가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지부는 기계적, 진공, 정전기 또는 다른 클램핑 기술을 사용하여 패터닝 장치를 유지할 수 있다. 패터닝 장치 지지부는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동 가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 장치 지지부는 패터닝 장치가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있는 것을 보장할 수 있다. 본 명세서 내의 용어 "레티클" 또는 "마스크"의 임의의 사용은 더욱 일반적인 용어 "패터닝 장치"와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "패터닝 장치"는 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위하여 방사선 빔의 횡단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 임의의 장치를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-변위 특징부 또는 소위 어시스트 특징부(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 부분 내의 원하는 패턴과 정확하게 대응하지 않을 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟 부분에 생성되는 장치의 특정 기능 층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함하고 있다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary), 교대 위상-변위 및 감쇠 위상-변위와 같은 마스크 유형뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 유형을 포함하고 있다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 이용하며, 소형 미러들 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 이용하는) 투과형이다. 대안적으로, 본 장치는 (예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 이용하거나 반사 마스크를 이용하는) 반사형일 수 있다.
리소그래피 장치는 또한 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 기판의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 침지 액체는 또한 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위하여 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "침지"는 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 한다는 것을 의미하는 것이 아니라, 단지 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 받아들인다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스와 리소그래피 장치는 별개의 개체일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 부분을 형성하는 것으로 고려되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 미러 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스 (SO)로부터 일루미네이터(IL)로 나아간다. 다른 경우에, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 필수 부분일 수 있다. 방사선 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위해 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 외부 및/또는 내부 반경 방향 크기 (일반적으로 σ-외부 및 σ-내부로 각각 지칭되는) 외부 및/또는 내부 방사상 크기가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 적분기(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 일루미네이터는 횡단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조정하는데 사용될 있다.
방사선 빔 (B)은 패터닝 장치 지지부 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지된 패터닝 장치 (예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되고, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치 (예를 들어, 마스크)(MA)를 가로지른 방사선 빔(B)은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속하는 투영 광학 시스템(PS)을 통과하며, 그에 의하여 패턴의 이미지를 타겟 부분(C) 상에 투영시킨다. 제2 포지셔너(PW)와 위치 센서(IF) (예를 들어, 간섭계 장치, 선형 엔코더, 2-D 엔코더 또는 정전 용량형 센서)의 도움으로, 예를 들어 상이한 타겟 부분(C)들을 방사선 빔 (B)의 경로에 위치시키기 위하여 기판 테이블(WT)은 정확하게 이동된다. 유사하게, 제1 포지셔너(PM) 및 (도 1에 명백하게 도시되지 않은) 다른 위치 센서가 사용되어, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 검색 후 또는 스캔 중에 패터닝 장치 (예를 들어, 마스크)(MA)를 방사선 빔(B)의 경로에 대해 정확하게 위치시킬 수 있다.
패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2)와 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 패터닝 장치 (예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)이 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크가 전용 타겟 부분을 점유하고 있지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간에 위치될 수 있다 (이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있다). 유사하게, 하나 이상의 다이가 패터닝 장치 (예를 들어, 마스크)(MA) 상에 제공되는 상황에서, 패터닝 장치 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 작은 정렬 마크가 또한 장치 특징부들 사이에서 다이 내에 포함될 수 있으며, 이 경우 마크는 가능한 작고 또한 인접한 특징부와는 임의의 상이한 이미징 또는 공정 조건을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마크를 검출하는 정렬 시스템이 이하에서 더 설명된다.
이 예의 리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb)과 2개의 스테이션- 노광 스테이션 및 측정 스테이션-을 갖고 있는 소위 이중 스테이지 유형이며, 기판 테이블은 2개의 스테이션 사이에서 교환될 수 있다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 다른 기판이 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있고 다양한 준비 단계가 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 매핑(mapping)하는 것과 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상에서의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이는 장치의 처리량의 실질적인 증가를 가능하게 한다.
도시된 장치는 예를 들어 스텝 모드 또는 스캔 모드를 포함하는 다양한 모드로 사용될 수 있다. 리소그래피 장치의 구성 및 작동은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 본 발명의 실시예를 이해하기 위해 더 설명될 필요는 없다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(lithographic cell)(LC) 또는 리소 셀 또는 클러스터로 지칭되는 리소그래피 시스템의 부분을 형성한다. 리소그래피 셀(LC)은 또한 기판 상에 노광 전 및 후 노광 후 공정을 수행하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 통상적으로 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함하고 있다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)은 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하고, 기판을 상이한 공정 장치 사이에서 이동시키며, 그후 리소그래피 장치의 적재 베이(LB)로 전달한다. 종종 트랙으로 집합적으로 지칭되는 이 장치들은 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 또한 제어하는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있다. 따라서, 상이한 장치는 처리량 및 처리 효율을 최대화하도록 작동될 수 있다.
실시예에서 사용하기에 적합한 검사 장치가 도 3a에 나타나 있다. 타겟(T) 및 타겟을 조명하기 위해 사용되는 측정 방사선의 회절된 빔이 도 3b에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 도시된 검사 장치는 암시야 계측 장치(dark field metrology apparatus)로 알려진 유형이다. 검사 장치는 독립형 장치일 수 있거나, 예를 들어 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA)에 또는 리소그래피 셀(LC)에 포함될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 여러 개의 분기부를 갖는 광학 축이 점선(O)으로 표시된다. 이 장치에서, 소스(11) (예를 들어, 크세논 램프)에 의하여 방출된 방사선은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의하여 광학 요소(15)를 통해 기판(W) 상으로 향한다. 이 렌즈들은 4F 배열의 이중 시퀀스로 배열되어 있다. 예를 들어, 기판 이미지를 검출기 상으로 제공하고 동시에 공간-주파수 필터링을 위한 중간 퓨필(pupil)-평면의 접근을 허용한다면, 상이한 렌즈 배열이 사용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 공액(conjugate) 퓨필 평면으로서 지칭되는, 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면에서의 공간 세기 분포를 한정함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 후방-투영된(back-projected) 이미지인 평면 내에서 렌즈(12 및 14)들 사이에 적절한 형태의 개구판(13)을 삽입함으로써 수행될 수 있다. 도시된 예에서, 개구판(13)은 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태를 가지며, 상이한 조명 모드가 선택되는 것을 허용한다. 본 예에서의 조명 시스템은 비축(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 개구판(13N)은 단지 설명을 위하여 "북(north)"'으로 지정된 방향으로부터 비축 방사선을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 개구판(13S)이 사용되어 유사한, 그러나 "남(south)"으로 표기된 반대 방향으로부터 조명을 제공한다. 상이한 개구를 사용함으로써 다른 조명 모드가 가능하다. 원하는 조명 모드 밖의 임의의 불필요한 방사선이 원하는 측정 신호와 간섭할 것이기 때문에 퓨필 평면의 나머지 부분은 바람직하게는 어둡다.
도 3b에 나타나 있는 바와 같이, 타겟(T)은 대물 렌즈(16)의 광학 축(O)에 수직인 기판(W)과 함께 위치된다. 기판(W)은 지지부(미도시)에 의하여 지지될 수 있다. 축(O)을 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선(I)의 광선은 0차 광선(실선(0)) 및 무한개의 더 높은 차수의 회절 광선을 발생시킨다 (이들 중 1차 광선들이 도 3b에서 1점 쇄선(+1) 및 2점 쇄선(-1)으로서 나타나 있다). 오버필된 작은 타겟과 함께, 이 광선들은 계측 타겟(T)과 다른 특징부를 포함하는 기판(W)의 영역을 덮는 많은 평행 광선 중에서 단지 하나인 점이 기억되어야 한다. 판(13) 내의 개구가 (유용한 양의 방사선을 허용하는 데 필요한) 한정된 폭을 갖기 때문에, 입사 광선(I)은 사실상 다양한 각도를 차지할 것이며, 회절된 광선(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산(spread out)될 것이다. 작은 타겟의 점 확산 기능에 따르면, 각 차수(+1 및 -1)는 나타낸 바와 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라, 다양한 각도에 걸쳐 더 확산될 것이다. 대물 렌즈에 들어가는 1차 광선이 중심 광학 축과 밀접하게 정렬되도록 타겟의 주기적 구조체 피치 및 조명 각도가 디자인되거나 조정될 수 있다는 것을 유의한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 광선들은 전적으로 도면 내에서 이들이 더 쉽게 구별될 수 있도록 어느 정도 축을 벗어나 나타나 있다.
적어도 기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 0차 및 +1차는 대물 렌즈(16)에 의해 수집되며, 광학 요소(15)를 통해 뒤로 향한다. 도 3a로 돌아가면, 북(N) 및 남(S)으로 표시된 정반대의 개구들을 지정함으로써 제1 및 제2 조명 모드 모두가 도시되어 있다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광학 축의 "북" 측으로부터인 경우, 즉 제1 조명 모드가 개구판(13N)을 이용하여 적용되는 경우, +1(N)로 표시되는 +1 회절 광선이 대물 렌즈(16)로 들어간다. 그에 반하여, 제2 조명 모드가 개구판(13S)을 이용하여 적용되는 경우, (-1(S)로 표시된) -1 회절 광선은 렌즈(16)로 들어가는 광선이다.
빔 스플리터(17)는 회절 빔을 2개의 측정 분기부로 나눈다. 제1 측정 분기부에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 이용하여 제1 센서(19) (예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각 회절 차수는 센서 상의 상이한 지점에 이르며(hit), 따라서 이미지 처리는 차수들을 비교하고 대조할 수 있다. 센서(19)에 의해 캡쳐된 퓨필 평면 이미지는 검사 장치를 집속하기 위하여 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하기 위하여 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위해 사용될 수 있다. 실시예에 따라, 언더필된 타겟을 위한 퓨필 평면 이미지는 선량 및 초점 계측을 위한 입력으로 사용될 수 있다.
제2 측정 분기부에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23) (예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 실시예에서, 제2 측정 분기부에서, 구경 조리개(21)가 퓨필 평면에 공액인 평면에 제공되어 있다. 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1 또는 +1차 빔으로부터만 형성되도록 구경 조리개(21)는 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서(19 및 23)에 캡쳐된 이미지는 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 프로세서의 기능은 수행되고 있는 측정의 특정 유형에 좌우될 것이다. 용어 "이미지"는 본 명세서에서 넓은 의미로 사용된다는 점이 주목된다. -1차 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우, 이와 같이 주기적 구조체 특징부의 이미지는 형성되지 않을 것이다.
도 3에 나타나 있는 개구판(13) 및 시야 조리개(21)의 특정 형태는 순전히 예이다. 실시예에서, 타겟의 축상(on-axis) 조명이 사용되며, 비축 개구(off-axis aperture)를 갖는 구경 조리개는 실질적으로 하나의 1차 회절 방사선만을 센서로 나아가도록 사용된다 (예를 들어, 0차 방사선). 또 다른 실시예에서, 1차 빔 대신에 또는 그에 더하여, (도 3은 나타나 있지 않은) 2차, 3차 및 더 큰 차수의 빔이 측정에 사용될 수 있다.
측정 방사선을 이 상이한 유형의 측정에 대하여 조정 가능할 수 있게 만들기 위해, 개구판(13)은 디스크 주위에 형성되는 다수의 개구 패턴을 포함할 수 있으며, 이는 회전되어 원하는 패턴을 제자리로 이동시킨다. 개구판(13N 또는 13S)은 단지 하나의 방향(구성에 따라 X 또는 Y)으로 배향된 주기적 구조체를 측정하는데 사용될 수 있다는 점이 주목된다. 직교적인 주기적 구조체의 측정을 위해, 90° 및 270°에 걸친 타겟의 회전이 실행될 수 있다. 상이한 개구판이 도 3c 및 도 3d에 나타나 있다. 이들 장치와 장치의 많은 다른 변형 및 응용의 사용이 위에서 언급된 특허 출원 공보에 설명되어 있다.
도 4는 공지된 방법에 따라 기판 상에 형성된 (복합) 타겟을 도시하고 있다. 이 예에서의 타겟은 검사 장치의 계측 방사선 조사 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 모두 있도록 함께 근접하게 위치된 4개의 주기적 구조체 (예를 들어, 격자)(32 내지 35)를 포함하고 있다. 따라서, 4개의 주기적 구조체는 모두 동시에 조명되며 센서(19 및 23) 상에서 동시에 이미지화된다. 실시예에서, 타겟은 상이한 형태를 갖는다. 실시예에서, 타겟은 측정을 제외하고는 비기능적 계측 타겟이다. 실시예에서, 타겟은 하나 이상의 (장치) 결과물 특징부를 포함하고 있다.
디포커스(defocus) 측정에만 사용되는 예에서, 주기적 구조체(32 내지 35) 그 자체는 예를 들어 기판(W) 상에 형성된 반도체 장치의 하나 이상의 층 (전형적으로는 동일한 층)에서 패터닝되는 비대칭 격자에 의해 형성된 초점-민감 격자이다. 오버레이의 측정 전용 타겟의 사용을 위하여, 주기적 구조체(32 내지 35) 그 자체는, 예를 들어 기판(W) 상에 형성된 반도체 장치의 상이한 층들 내에서 패터닝되는 주기적 구조체들을 중첩(overlying)시킴으로써 형성된 복합 주기적 구조체이다.
입사되고 있는 방사선을 X 및 Y 방향으로 회절시키기 위하여, 나타나 있는 바와 같이, 주기적 구조체(32 내지 35)는 또한 그들의 방향이 다를 수 있다. 일 예에서, 주기적 구조체(32 및 34)는 X-방향 주기적 구조체이다. 주기적 구조체(33 및 35)는 Y-방향 주기적 구조체이다. 이 주기적 구조체들의 개별 이미지들은 센서(23)에 의하여 캡쳐된 이미지에서 확인될 수 있다. 이는 단지 타겟의 한 예이다. 타겟은 4개보다 많거나 적은 주기적 구조체를 포함할 수 있거나 단일의 주기적 구조체를 포함할 수 있다.
도 5는 도 3d로부터의 개구판(13NW 또는 13SE)을 이용하고, 도 3의 장치 내의 도 4의 타겟을 이용하여, 센서(23) 상에 형성되고 센서에 의하여 검출될 수 있는 이미지의 예를 보여주고 있다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)는 상이한 개개의 주기적 구조체(32 내지 35)를 분해(resolve)할 수 없는 반면에, 이미지 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 어두운 직사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 표현하며, 그 안에서는 기판 상의 조명된 스폿(31)이 대응 원형 영역(41)으로 이미지화되어 있다. 그 안에서, 직사각 영역(42 내지 45)은 소형 타겟 주기적 구조체(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 타겟이 결과물 영역 내에 위치되면, 결과물 특징부 또한 이 이미지 필드의 주변부에서 볼 수 있다. 이미지 프로세서 및 컨트롤 시스템(PU)은 패턴 인식을 이용하여 이 이미지를 처리하여 주기적 구조체(32 내지 35)의 개별 이미지(42 내지 45)를 확인한다. 이렇게 하여, 이미지는 센서 프레임 내의 특정 위치에서 매우 정밀하게 정렬될 필요는 없으며, 이는 전체적으로 측정 장치의 처리량을 크게 향상시킨다. 그러나, 이미징 공정이 이미지 필드 전체에 걸쳐 비균일성(non-uniformity)을 겪는 경우 정확한 정렬을 위한 요구는 남아 있다. 실시예에서, 4개의 위치(P1 내지 P4)가 확인되고, 주기적 구조체는 가능한 한 이 알려진 위치와 정렬된다.
주기적 구조체의 개별 이미지가 확인되면, 이 개별 이미지의 세기는, 예를 들어 식별된 영역 내의 선택된 픽셀의 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써 측정될 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 다른 특성은 서로 비교될 수 있다. 본 명세서 내에서 전체적으로 참고로 원용되는 미국특허출원공개 US2011-0027704호에서 설명된 바와 같이, 초점과 같은, 리소그래피 공정의 상이한 매개 변수를 측정하기 위해 이들 결과가 조합될 수 있다.
도 6은 (초점과 같은) 관심 대상 공정 매개 변수가 어떻게 측정되는지를 도시하고 있다. 단계 S1에서, 예를 들어 구조체(32 내지 35)를 포함하는 타겟을 생성하기 위해, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼는 도 2의 리소그래피 셀과 같은 리소그래피 장치를 통해 1회 이상 처리된다. S2에서, 도 3의 검사 장치를 이용하여, 예를 들어, 회절 차수들 중 하나만 (예를 들어, -1 또는 0)을 사용하여 타겟의 적어도 일부분의 이미지가 획득된다.
실시예에서, 계측 측정은 타겟 주기적 구조체의 +1차 및 -1차 암시야 이미지의 세기를 비교함으로써 (다른 대응하는 더 높은 차수, 예를 들어 +2차 및 -2차 세기가 비교될 수 있다) 드러난 바와 같이 타겟 비대칭을 확인함으로써 수행되어 세기 비대칭의 측정치를 획득한다. 이 경우, 선택적 단계 S3에서, 조명 모드를 변경하거나, 또는 이미징 모드를 변경하거나, 또는 검사 장치의 시계에서 기판(W)을 180°만큼 회전시킴으로써, 다른 회절 차수(+1)를 이용하는 주기적 구조체의 제2 이미지가 획득될 수 있다. 결과적으로 +1 회절 방사선이 제2 이미지에서 캡쳐된다. 각 이미지에 1차 회절 방사선의 절반만을 포함시킴으로써 본 명세서에서 지칭된 "이미지"는 일반적인 암시야 현미경 이미지가 아니라는 점을 유의해야 한다. 타겟 주기적 구조체의 개별 타겟 특징부는 분해되지 않을 것이다. 각 타겟 주기적 구조체는 특정 세기 레벨의 영역으로 간단히 표시될 것이다.
단계 S4에서, 관심 대상 영역(ROI)이 각 구성 요소 타겟 구조체의 이미지 내에서 확인되고, 이로부터 세기 레벨이 측정될 것이다. 각 개별 타겟 구조체에 대한 ROI를 확인하고 그의 세기를 측정하면, 관심 대상 공정 매개 변수 (예를 들어, 초점)가 그후 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어 각 타겟 구조체(32 내지 35)에 대한 0, +1 및/또는 -1 차수에 대해 획득된 세기 값을 평가함으로써 단계 S5에서 (예를 들어, 프로세서(PU)에 의하여) 이루어져, 예를 들어 그들의 세기 비대칭성 (예를 들어, 그들의 세기의 임의의 차이)을 확인한다. 용어 "차이"는 차감만을 지칭하도록 의도된 것은 아니다. 차이는 비율 형태로 계산될 수 있다. 단계 S6에서, 다수의 타겟 구조체에 대한 평가된 세기가 선택적으로 이들 타겟 구조체의 임의의 하나 이상의 공지된 매개 변수 (예를 들어, 치수)의 정보(knowledge)와 함께 사용되어 타겟(T) 부근에서 패터닝 공정의 하나 이상의 관심 대상 매개 변수를 결정 또는 계산한다. 본 명세서에서 설명된 응용에서, 2개 이상의 상이한 측정 레시피를 이용한 측정이 포함될 수 있다.
관심 대상 공정 매개 변수 (예를 들어, 오버레이, CD, 초점, 선량 등)는 패터닝 공정의 개선, 타겟의 개선을 위하여 피드백 (또는 피드포워드)될 수 있으며 및/또는 도 6의 측정 및 계산 공정 자체를 개선하기 위하여 사용될 수 있다.
실시예에서, 예를 들어 본 명세서에서 설명된 것과 같은 계측 기술의 하나 이상의 문제에 대응하기 위하여 계측 기술이 제공된다. 특히, 실시예에서, 2개 이상의 관심 대상 공정 매개 변수 (예를 들어, 선량 및 디포커스 모두)에 민감한 차동 타겟 디자인이 제공된다.
실시예에서, 차동 타겟 디자인은 패턴에 추가되거나 패턴에서 달라지는 어시스트 특징부와 같은, 패턴 타겟의 패턴 (예를 들어, 결과물 패턴(product pattern), 즉 장치 결과물의 패턴 또는 장치 패턴의 패턴과 실질적으로 유사한 패턴) 변화 또는 패턴의 광학 근접성의 변화를 포함하고 있으며, 따라서 하나 이상의 관심 대상 공정 매개 변수 (예를 들어, 초점 및 선량)에 대한 민감도 또는 이 공정 매개 변수 내의 오프셋의 변화가 존재한다. 관심 대상 공정 매개 변수가 초점 및 선량인 경우, 변화는 최상의 초점 포인트 (즉, 디포커스가 영(zero)인 포인트)에서의 오프셋 또는 변위(shift)일 수 있다. 이는 계측 시스템의 0차 회절 신호에 의해 픽업될 수 있는 변위된 보썽(Bossung) 곡선을 야기한다. 실시예에서, 선량 민감도는 패턴의 변화에 의해 영향을 받을 수 있다; 이는 유사하게 계측 시스템의 0차 회절 신호에 의해 픽업될 수 있는 변위된 보썽 곡선을 야기한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 실시예에서, 결과는 패턴 타겟, 제1 보조 타겟 및 제2 보조 타겟을 포함하는 3개 이상의 타겟의 세트이며, 여기서 적어도 제1 보조 타겟과 제2 보조 타겟 사이에 공정 매개 변수의 민감도 또는 오프셋의 차이가 있다.
기술의 세부 사항을 설명하기 전에, 기술의 바탕이 되는 원리의 일부의 개요를 설명한다. 1차 근사치에 대해, CD에 대한 보썽 곡선은 노광 에너지 (선량)(E) 및 초점(F)의 함수에 의해 다음과 같이 매개 변수화될 수 있다:
Figure 112019037595294-pct00001
여기서 A와 E0은 노광 관용도와 비노광 에너지와 각각 관련된 교정 상수이며, F0은 최상의 초점 포인트이고, Δ는 초점 심도와 관련된다. 특징부의 특성 (예를 들어, 2 또는 3차원 (즉, 선/공간 대 콘택트 홀(CH))에 따라, 계측 시스템에서 측정된 0차 회절 세기는 변화하는 CD로 (2차원 특징부에 대하여) 선형적으로 또는 (3 차원 특징부에 대하여) 이차식으로 크기가 조정된다(scale).
이 배경에서, (예를 들어, 결과물 패턴을 포함하는) 패턴 타겟은 E0,1의 비노광 에너지 상수에서 최상의 초점(F0,1)을 중심으로 하는 보썽 곡선을 갖도록 타겟으로서 선택되고 설정될 수 있으며, E*의 특정 선량에서 CD가 공칭 설정 값(CD*)과 동일하도록 교정된다. 이제, 위에서 논의되고 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 차동 타겟 디자인이 새로운 계측 기술을 가능하게 하도록 사용될 수 있다. 실시예에서, 차동 타겟 디자인은 상술한 패턴 타겟을 보완하는 적어도 2개의 보조 타겟을 포함하고 있다. 실시예에서, 최상의 초점(F0,2 및 F0,3)들 각각에 중심이 위치되도록 설계된 2개의 보조 타겟이 제공되며, 따라서 모든 타겟에 대해 초점 심도를 동일(따라서 Δ)하게 유지하면서 F0,2<F0,1<F0,3이며 또한 E *에서 그리고 F0,2 및 F0,3 각각에서 보조 타겟의 CD가 또한 CD*와 동일하다. 따라서, 각 보조 타겟은 다른 보조 타겟에서 오프셋된 최상의 초점을 가지며, 각 보조 타겟은 패턴 타겟의 최상의 초점에서 오프셋된 최상의 초점을 갖는다. 이는 제1 보조 타겟을 생성하기 위해 패턴 타겟의 패턴을 변경함으로써 그리고 보조 타겟의 제2 보조 타겟을 생성하기 위해 패턴 타겟의 패턴으로 다시 동일한 과정을 진행함으로써 달성될 수 있다. 실시예에서, 이러한 변화는 패턴 타겟의 패턴에 대하여 어시스트 특징부 (예를 들어, 산란 바(scattering bar))를 추가 또는 변경하는 것 및/또는 패턴 타겟의 패턴의 광학적 근접성 변화를 이루는 것 (예를 들어, 하나 이상의 셰리프(serif)를 부가하는 것, 폭을 변경하는 것 등)을 포함하여 제1 보조 타겟을 만들며, 그후 이를 다시 수행하는 것을 포함하여 제2 보조 타겟을 생성한다. 이러한 패턴 타겟과 제1 및 제2 보조 타겟의 예가 아래에서 도 11a, 11b 및 11c에 각각 제시된다. 제1 및 제2 보조 타겟은 패터닝 공정의 시뮬레이션을 사용하여 그리고 기준을 만족하도록 제1 및 제2 보조 타겟 디자인을 조정하여 만들어질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상이한 보조 타겟 디자인으로 실험이 수행되어 적절한 보조 타겟 디자인을 선택할 수 있거나 기준을 만족하는 보조 타겟이 획득될 때까지 보조 타겟 디자인을 조정할 수 있다.
이 변화는 노광 관용도가 약간 다를 것이라는 부가적인 효과를 가질 것이며, 이는 보조 타겟을 위한 교정 상수(A2 및 A3)에 A1에 대한 오프셋을 부여함으로써 모델링될 수 있다. 이렇게 하여, 패턴 타겟, 제1 보조 타겟 및 제2 보조 타겟에 대한 보썽 곡선들은 아래와 같이 기재될 수 있다:
Figure 112019037595294-pct00002
Figure 112019037595294-pct00003
Figure 112019037595294-pct00004
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 수학식 2 내지 4를 이용하여 계산된 예시적인 보썽 곡선 군을 보여주고 있으며, CD는 수평축을 따르는 (㎚의) 초점과 수직축을 따르는 (최상의 초점에서의 노광 에너지에 대한 %의) 노광 에너지(exposure energy)에 대하여 (그레이스케일로, 여기서 회색 음영들은 상이한 CD 값을 나타낸다) 표시(plotted)되어 있다. 도 7a는 패턴 타겟에 대한 수학식 2에 대응하고, 도 7b는 제1 보조 타겟에 대한 수학식 3에 대응하며, 도 7c는 제2 보조 타겟에 대한 수학식 4에 대응한다. 패턴 타겟의 패턴의 ±10% CD *의 공정 윈도우는 도 7a, 도 7b 및 도 7c의 각각의 그래프의 최상부에 표시되어 있다. 공정 윈도우는 가장 넓은 영역의 흑색 타원으로 나타나 있으며, ±10% CD* 윤곽을 둘러싸고 있다. 이 예에서, 도 7b의 제1 보조 타겟은 패턴 타겟 최상의 초점에 대하여 -7 ㎚의 최상의 초점 변위를 가지며, 도 7c의 제2 보조 타겟은 패턴 타겟 최상의 초점에 대하여 +7 ㎚의 최상의 초점 변위를 갖고 있다. 보조 타겟의 노광 관용도는 패턴 타겟에 대해 0.8 배로 감소되어 있다. 이 보썽 군을 이용하여, 0차 회절 차수 계측 시스템 신호 (평균 퓨필 세기)(Im)는 하기 식을 평가함으로써 계산된 수 있다.
Figure 112019037595294-pct00005
여기서, 라인/공간 타겟에 대하여 n은 1이며, 콘택트 홀 타겟에 대해서는 n은 2이다. 이제, 패턴 타겟, 제1 보조 타겟 및 제2 보조 타겟의 계측 시스템 신호로부터 차동 신호를 생성할 수 있다. 차동 신호는 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112019037595294-pct00006
Figure 112019037595294-pct00007
여기서 I1은 패턴 타겟 신호이고, I2는 제1 보조 타겟 신호이며, I3은 제2 보조 타겟 신호이다.
도 8a 및 도 8b는 이 차동 신호의 예를 도시하며, 여기서, 차동 신호는 수평축을 따르는 (㎚의) 초점과 수직축을 따르는 (최상의 초점에서의 노광 에너지에 대한 %의) 노광 에너지에 대하여 (그레이스케일로, 여기서 회색 음영들은 임의 단위의 상이한 값을 나타낸다) 표시되어 있다. 즉, 도 8a는 수학식 5에 의해 반영된 바와 같이 패턴 타겟 세기와 제1 보조 타겟의 차이를 취함으로써 구성된 바와 같은 계측 시스템 신호를 표시하고 있다. 도 8b는 수학식 6에 의해 반영된 바와 같이 패턴 타겟 세기와 제2 보조 타겟의 차이를 취함으로써 구성된 바와 같은 계측 시스템 신호를 표시하고 있다. 패턴 타겟의 패턴의 ±10% CD*의 공정 윈도우는 도 8a 및 도 8b의 그래프의 각각의 최상부 상에 흑색 타원으로 표시되어 있다. 도 8a 및 도 8b를 고려함으로써, 패턴 타겟의 패턴의 공정 윈도우 내에서, 차동 신호는 선량 변화에 대해 동일한 부호 및 초점 변동에 대해 반대 부호를 갖는 근사 선형 진전(approximate linear evolution)을 갖는 것을 알 수 있다.
이 이해로, 이 차동 신호의 부가적인 조합이 생성되어 공정 윈도우 내에서 선량과 초점 드리프트(drift)를 분리(decouple)할 수 있다. 따라서, 분리된 초점(S초점)과 분리된 선량(S선량)에 대한 차동 신호는 다음과 같다:
Figure 112019037595294-pct00008
Figure 112019037595294-pct00009
이 신호의 전형적인 특징(signature)이 도 9a 및 도 9b에 나타나 있으며, 여기서 차동 신호는 수평축을 따르는 (㎚의) 초점과 수직축을 따르는 (최상의 초점에서의 노광 에너지에 대한 %의) 노광 에너지에 대하여 (그레이스케일로, 여기서 회색 음영들은 임의 단위의 상이한 값을 나타낸다) 표시되어 있다. 즉, 도 9a는 수학식 7에 의해 반영된 것과 같이 분리된 초점(S초점)의 차동 신호를 표시하고 있다. 도 9b는 수학식 8에 의해 반영된 것 같이 분리된 선량(S선량)의 차동 신호를 표시하고 있다. 패턴 타겟의 패턴의 ±10% CD *의 공정 윈도우는 도 9a 및 도 9b의 그래프의 각각의 최상부에 흑색 타원으로 표시되어 있다. 도 9a 및 도 9b를 고려함으로써, 패턴 타겟의 패턴의 공정 윈도우 내에서, S초점의 차감된 신호는 초점에 현저하게 민감한 반면에 S선량의 가산된 신호는 선량 변동에 현저하게 민감하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 9a 및 도 9b는 주로 초점 민감 신호와 선량 민감 신호 각각으로의 초점과 선량 민감도 간의 디커플링이 차동 신호(ΔI2 및 ΔI3)를 각각 차감하고 부가함으로써 달성될 수 있다는 것을 보여주고 있다.
차동 신호(S선량 및 S초점)의 조합을 취함으로써, 공정 윈도우 플래깅(flagging) (또는 결함 개연성의 모니터링), 즉 공정이 허용 가능한 윈도우에서 멀어질 때마다 인식 플래그를 발생시키기 위해 계측 시스템 신호에 대해 임계화를 수행하는 것이 수행될 수 있다. 실시예에서 조합은 하기와 같이 작성될 수 있다:
Figure 112019037595294-pct00010
여기서 SPWF 는 공정 윈도우 플래깅 신호(flagging signal)이다. 따라서, 실시예에서, 공정 윈도우 플래깅 신호는 제1 신호 (예를 들어, 초점과 관련된 신호) 제곱과 제2 신호 (예를 들어, 선량과 관련된 신호) 제곱의 조합의 제곱근이다. 공정 윈도우 플래깅의 예가 수학식 9의 공정 윈도우 플래깅 신호를 이용하여 도 10a 및 도 10b에 나타나 있다. 도 10a는 수학식 9에 따른 예시적인 라인/공간 패턴 타겟에 대한 공정 윈도우 플래깅 신호의 예시적인 플롯(plot)을 도시하고 있으며, 여기서 공정 윈도우 플래깅 신호는 수평축을 따르는 (㎚의) 초점과 수직축을 따르는 (최상의 초점에서의 노광 에너지에 대한 %의) 노광 에너지에 대하여 (그레이스케일로, 여기서 회색 음영들은 임의 단위의 상이한 값을 나타낸다) 표시되어 있다. 도 10b는 수학식 9에 따른 예시적인 콘택트 홀 패턴 타겟에 대한 공정 윈도우 플래깅 신호의 예시적인 플롯을 도시하고 있다. 패턴 타겟의 패턴의 ±10% CD*의 공정 윈도우는 도 10a 및 도 10b의 그래프 각각의 최상부에 실선 타원으로서 표시되어 있다. 또한, 공정 윈도우와 가장 잘 매치되는 일정한 신호 레벨의 윤곽이 파선 타원으로 나타나 있다. 볼 수 있는 바와 같이, SPWF 신호의 토폴로지는 등가 직선이 대체로 패턴 타겟의 공정 윈도우를 따르는 최소값을 갖도록 형성된다. 따라서, 공정 윈도우 플래깅 신호는 노광된 결과물 타겟 패턴의 공정 조건의 양호한 측정치를 제공한다. 따라서, 실시예에서, 공정 윈도우 플래깅 신호는 측정된 패턴 타겟의 공정 윈도우 플래깅 신호의 값이 패턴 타겟에 대해 결정된 공정 윈도우의 내부 또는 외부에 있는지 여부를 결정함으로써 패턴 타겟이 결함인지 여부를 식별하는 유용한 수단일 수 있다.
위에서 설명된 일반적인 원리는 수학식 1에 의해 설명된 바와 같이 초점 및/또는 선량의 드리프트의 결과로서 CD의 이상적인 변화에 적용되지만, 이 계측 기술은 또한 패터닝 공정 시뮬레이션 및 계측 시스템 모델 (예를 들어, 존스 형식론(Jones formalism)을 이용하는 광학 계측 시스템의 퓨필 모델)을 이용할 때 실현 가능하다.
시뮬레이션을 위하여, 콘택트 홀 패턴 타겟이 사용되었다. 도 11a는 콘택트 홀(1100) 형태의 예시적인 이러한 패턴 타겟을 도시하고 있다. 예를 들어, 시뮬레이션된 패턴 타겟은, 도 11a에 나타나 있는 바와 같이, 감쇠된 위상 변위 마스크의 300 ㎚×300 ㎚ 단위 셀 내의 단일의 50 ㎚ 원형 콘택트 홀일 수 있다. 도 11b는 패턴 타겟에 대하여 최상의 초점에서의 변위를 가능하게 하는 어시스트 특징부(1110)의 제1 배열부에 의하여 크기가 바이어스되고 보충된 패턴 타겟(1100)을 갖는 예시적인 제1 보조 타겟을 도시하고 있다. 도 11b는 패턴 타겟에 대하여 최상의 초점에서의 변위를 가능하게 하는 어시스트 특징부(1120)의 제2 배열부에 의하여 크기가 바이어스되고 보충된 패턴 타겟(1100)을 갖는 예시적인 제2 보조 타겟을 도시하고 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 최상의 초점들의 변위는 제1 및 제2 보조 타겟에 대하여 상이하다. 기판 상의 레지스트 치수들 (예를 들어, CD)이 위에서 설명된 바와 같이 결과물 특징부의 선량(E*)에서 대략적으로 동일하도록 어시스트 특징부는, 예를 들어 2 내지 20 ㎚, 5 내지 15 ㎚ 또는 약 10 ㎚의 최상의 초점의 상대적인 변위를 도입하는 반면에, 어시스트 특징부의 바이어스 양, 위치 및 치수는 배열된다 (예를 들어, 최적화된다).
도 12a 및 도 12b는 도 8a 및 도 8b의 시뮬레이션된 유사점이다. 특히, 도 12a는 도 11a의 패턴 타겟의 세기와 도 11b의 제1 보조 타겟의 세기의 차이를 취함으로써 구성된 바와 같은 시뮬레이션된 계측 신호 (예를 들어, 퓨필 평면 내의 평균 세기)를 도시하고 있다. 도 12b는 도 11a의 패턴 타겟의 세기와 도 11c의 제2 보조 타겟의 세기의 차이를 취함으로써 구성된 것과 같은 시뮬레이션된 계측 신호 (예를 들어, 퓨필 평면 내의 평균 세기)를 도시하고 있다. 차동 신호는 수평축을 따르는 (㎚의) 초점과 수직축을 따르는 (최상의 초점에서의 노광 에너지에 대한 비율로) 노광 에너지에 대하여 (그레이스케일로, 여기서 회색 음영들은 임의 단위의 상이한 값을 나타낸다) 표시되어 있다. 대각선 실선은 단순히 도 8a 및 도 8b에 잘 나타나 있는 바와 같이 음영의 전체적인 기울기를 보여주고 있는 표지(marker)이다. 패턴 타겟의 패턴의 ±10% CD*의 공정 윈도우는 도 12a 및 도 12b의 그래프의 최상부에 타원으로 표시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 도 12a 및 도 12b는 도 8a 및 도 8b와 유리하게 비교된다.
도 13은 도 10b의 시뮬레이션된 유사점이다. 즉, 도 13은 도 11a, 도 11b 및 도 11c의 3개의 타겟에 대하여 수학식 9를 이용한 공정 윈도우 플래깅 신호의 플롯의 실시예를 도시하고 있으며, 여기서 공정 윈도우 플래깅 신호는 수평축을 따르는 (㎚의) 초점과 수직축을 따르는 (최상의 초점에서의 노광 에너지에 대한 비율의) 노광 에너지에 대하여 (그레이스케일로, 여기서 회색 음영들은 임의 단위의 상이한 값을 나타낸다) 표시되어 있다. 패턴 타겟의 패턴의 ±10% CD*의 공정 윈도우는 도 13의 그래프 최상부에 실선으로 실선 타원으로 표시되어 있다. 또한, 공정 윈도우와 가장 잘 매치되는 일정한 신호 레벨의 윤곽이 파선 타원으로 나타나 있다. 알 수 있는 바와 같이, 도 13은 도 10b에 유리하게 비교된다.
따라서, 도 12a, 도 12b 및 도 13으로부터, 어시스트 특징부의 부가는 최상의 초점 변위를 갖는 타겟 세트를 디자인하기 위한 효과적인 방법이라는 점이 명백하며, 이 변위는 공정 드리프트로부터 선량 및 초점의 디커플링을 가능하게 한다. 또한, 도 13에 나타나 있는 바와 같이, 타겟으로부터의 신호들은 임계치가 공정 윈도우에서의 드리프트가 플래그되는 것을 허용하는 계측 신호에서 한정될 수 있는 방식으로 조합될 수 있다.
이제 도 14를 참고하면, 패터닝 공정을 평가하는 방법이 설명된다. 1400에서, 계측 타겟 세트가 패터닝 공정을 평가하도록 설계된다. 계측 타겟 세트는 패턴 계측 타겟, 제1 보조 계측 타겟 및 제2 보조 계측 타겟을 포함하고 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 제1 및 제2 보조 타겟은 제1 계측 타겟과 제2 보조 계측 타겟 사이의 공정 매개 변수 (예를 들어, 초점 및/또는 선량) 간의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하도록 설계되어 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 보조 계측 타겟의 각각은 패턴 타겟에 대하여 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다.
1410에서, 교정 공정이 수행되며, 계측 타겟 세트는 이 교정 공정에 의하여 공정 매개 변수의 상이한 값뿐만 아니라 하나 이상의 다른 공정 매개 변수의 상이한 값에서 패터닝 공정 내에서 생성된다. 실시예에서, 계측 타겟 세트는 선량 값의 범위 및 초점 값의 범위에서 노광된다. 다수 세트의 계측 타겟은 그후, 예를 들어 본 명세서에서 설명된 바와 같은 측정 장치를 이용하여 측정된다. 실시예에서, 측정치는 수학식 5 내지 8을 사용하여 처리될 수 있는 세기 값을 산출하여 도 9a 및 도 9b에 표시되어 있는 데이터 세트를 생성할 수 있다. (도 9a 및 도 9b에 나타나 있는 바와 같이) 공정 윈도우는 그후 데이터 세트를 위하여 결정될 수 있다.
1420에서, 선택적으로, 수학식 9의 신호와 같은, 공정 윈도우 플래깅 신호가 측정치로부터 생성될 수 있다. 도 10a 및 도 10b에 표시된 공정 윈도우 플래깅에 대한 데이터 세트는 수학식 9를 이용하여 생성될 수 있다. 그 다음, (도 10a 및 도 10b에 나타나 있는 바와 같은) 공정 윈도우가 그후 공정 윈도우 플래깅 데이터 세트를 위하여 결정될 수 있다.
1430에서, 패턴 계측 타겟 또는 계측 타겟 세트는 결과물 패턴을 생성하는 부분으로서 패터닝 공정에서 생성된다. 예를 들어, 패턴 계측 타겟 또는 계측 타겟 세트는 대량 생산 장치의 부분으로서 생성된다. 패턴 계측 타겟 또는 계측 타겟 세트는 그후 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 측정 장치를 사용하여 측정된다. 실시예에서, 패턴 계측 타겟만이 생성되거나 측정되는 경우에, 대응 보조 타겟의 측정치가 "가상" 기준으로서 효과적으로 저장되도록 대응 보조 타겟은 이전에 (예를 들어, 많은 기판의 준비(set-up) 시에) 측정된다. 따라서, 실시예에서, 공정 윈도우에 대한 패턴 계측 타겟의 관계는 단지 패턴 계측 타겟의 측정에 의하여 (즉, 제1 및/또는 제2 보조 타겟을 측정할 필요없이) 추정될 수 있다.
실시예에서, 측정치는 수학식 5 내지 8을 이용하여 처리될 수 있는 세기 값을 산출한다. 그 후, 예를 들어, 수학식 7로부터 결정된 값이 도 9a에 표시된 바와 같은 교정 데이터와 비교되어, 예를 들어 초점이 도 9a의 공정 윈도우 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 유사하게, 예를 들어, 수학식 8로부터 결정된 값은 도 9b에 표시된 바와 같은 교정 데이터와 비교되어, 예를 들어 선량이 도 9b의 공정 윈도우 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 값들이 공정 윈도우 내에 있으면, 그후 패터닝 공정은 공정 윈도우 내에서 운용되고 있고 따라서 적절하게 운용되는 것으로 간주될 수 있다. 값들이 공정 윈도우 밖에 있으면, 패터닝 공정이 그후 적절히 운용되지 않을 수 있다. 선택적으로, 수학식 9의 신호와 같은, 공정 윈도우 플래깅 신호는 측정치로부터 생성될 수 있다. 그 후, 예를 들어, 수학식 9로부터 결정된 값은 도 10a 또는 도 10b에 표시된 바와 같은 교정 데이터와 비교되어, 예를 들어 공정 윈도우 플래깅 신호가 도 10a 또는 도 10b의 공정 윈도우 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 공정 윈도우 플래깅 신호의 값이 공정 윈도우 내에 있으면, 그후 패터닝 공정은 공정 윈도우 내에서 운용되고 따라서 적절하게 운용되는 것으로 고려될 수 있다. 공정 윈도우 플래깅 신호의 값이 공정 윈도우 밖에 있다면, 그후 패터닝 공정은 적절히 운용되지 않을 수 있다.
1440에서, 1430으로부터의 결과에 기초하여 하나 이상의 조치가 취해진다. 예를 들어, 결과는 계측, 디자인 및/또는 생산 공정을 제어하기 위한 기반으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 결과는 장치 제조의 결함을 예측하는 데 사용될 수 있으며 패턴 타겟이 공정 윈도우 제한 특징부 (때로는 핫스폿(hotspot)으로 지칭됨)가 될 것으로 예상되는 장치 패턴인 경우 특히 효과적일 수 있다. 다른 예로서, 결과는 시간 경과 또는 실행마다 패터닝 공정을 제어 또는 수정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 공정 윈도우 내에서 공정을 야기하거나 유지하는 것을 목표로 결과는 패터닝 공정의 하나 이상의 매개 변수 (예를 들어, 리소그래피 장치의, 트랙 장치의, 에칭 툴의 하나 이상의 설정, 패터닝 공정의 하나 이상의 디자인 매개 변수 등)를 변경하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 예로서, 결과는 패터닝 공정의 초점 및/또는 선량의 드리프트(drift)를 확인하여 패터닝 공정이 패터닝 공정을 위하여 공정 윈도우 밖에서 드리프트되고 있는지 여부를 표시(flag)할 수 있으며 그후 적절한 교정 조치를 취할 수 있다. 다른 예에서, 이들이 실질적으로 동일하게 수행되도록 (그러나 반드시 최선의 것은 아니지만) 결과는 패터닝 공정 툴 매칭을 가능하게 할 수 있다.
예를 들어, 동일한 계측 시스템을 이용하는 리소그래피 장치(A)와 리소그래피 장치(B)는, 그들의 공정 윈도우가 동일하다고 가정하면, 리소그래피 장치(A)로부터 리소그래피 장치(B)로의 오프셋을 갖는 공칭 초점/선량을 사용함으로써 일치될 수 있다. 결과는 리소그래피 장치(A)와 리소그래피 장치(B) 사이의 성능 차이를 나타낼 수 있으며, 그 차이가 임계치를 가로지르는 경우 리소그래피 장치의 성능이 임계치 이내로 일치하도록 하기 위하여, 리소그래피 장치(A) 및/또는 리소그래피 장치(B) 상에서의 패터닝 공정의 실행에 대해 적절한 보정이 이루어질 수 있다. 이 다양한 점검, 변경 및 보정은 자동화될 수 있다.
다른 예에서, 결과는 (이용 가능할 수 있는 다른 정보와 함께) 사용되어 계측 공정을 업데이트한다 (예를 들어, 측정 빔 파장 또는 편광과 같은 계측 레시피를 변경하고, 패턴 타겟 및/또는 제1 보조 타겟 및/또는 제2 보조 타겟 등을 변경시킨다). 패터닝 공정의 재측정을 위하여 업데이트된 계측 공정이 그후 이용될 수 있다. 다른 예에서, 이들이 실질적으로 동일하게 수행되도록 (그러나 반드시 최선의 것은 아니지만) 결과는 패터닝 공정 툴 매칭을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 동일한 리소그래피 장치를 이용하는 계측 시스템(A)과 계측 시스템(B)은 측정 세트가 계측 시스템(A)으로 이루어지고 측정 세트가 계측 시스템(B)으로 이루어진 결과에 기초하여 매칭될 수 있다. 예를 들어, 동일한 공정 윈도우를 가정하면, 계측 시스템(A)으로 측정된 계측 타겟을 위하여 공칭 초점/선량 오프셋이 계측 시스템(B)에 의해 측정된 계측 타겟에 제공될 수 있다. 결과는 그러면 계측 시스템(A)과 계측 시스템(B) 간의 성능 차이를 나타낼 수 있으며, 그후 차이가 임계치를 가로지르는 경우 리소그래피 장치들의 성능이 임계치 이내로 일치하도록 하기 위하여, 리소그래피 장치(A) 및/또는 리소그래피 장치(B)에 대한 측정에 대해 적절한 보정이 이루어질 수 있다. 이 다양한 점검, 변형 및 보정은 자동화될 수 있다.
위에서 논의된 다수의 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 보썽 곡선에서의 변위 그리고 민감도 차이 및/또는 오프셋의 논의가 그렇게 하기 위하여 어시스트 특징부를 이용하는 것에 초점을 맞추었지만, 변위, 차이 또는 오프셋은 다양한 방식으로 도입될 수 있다. 예를 들어, 부가적인 또는 대안적인 실시예에서, 타겟을 프린트하기 위해 사용되는 리소그래피 장치는 (예를 들어, 최상의 초점 오프셋을 도입하기 위해) 계획적이고 제어된 비점 수차를 가질 수 있다. 비점 수차는 투영 시스템 내에 포함되어 있는 하나 이상의 조작기(manipulator)를 통해 투영 광학계로 도입될 수 있다. 투영 시스템 조작기(들)는 충분히 큰 비점 수차 오프셋을 가능하게 하여 원하지 않는 파면 효과(wavefront effect)없이 변위, 차이 또는 오프셋을 생성할 수 있다. 실시예에서, 비점 수차는 수평 특징부와 수직 특징부 사이에 변위, 차이 또는 오프셋 (예를 들어, 최상의 초점 오프셋)을 도입할 수 있다. 이를 이용하기 위하여, 제1 타겟과 제2 타겟은 수평 격자와 수직 격자를 각각 (또는 그 반대로) 포함할 수 있다.
부가적인 또는 대안적인 실시예에서, 적용 가능한 타겟에 대한 패터닝 장치 특징부의 높이의 차이를 실행함으로써 유사한 효과가 얻어질 수 있다. 예를 들어, 하나의 타겟이 정상적인 패터닝 장치 레벨에서 제공될 수 있으며, 다른 타겟이 (바람직하게는 인접한) 에칭된 위치에 제공될 수 있다.
도 15a 내지 도 15d는 이와 관련하여 패터닝 장치의 다수의 타겟 형성 배열부(arrangement)를 도시하고 있다. 도 15a는 타겟 중 하나를 프린트하기 위해 사용될 수 있는 타겟 형성 배열부를 횡단면으로 보여주고 있다. 이 예에서, 패터닝 장치 상의 타겟 형성 배열부는 투명 패터닝 장치 기판(810) 상의 방사선 차단 구조체(800)를 포함하고 있다. 패터닝 장치는 임의의 구조체 또는 물질일 수 있다. 예를 들어, 투명 패터닝 장치 기판(810)은 석영을 포함할 수 있으며, 방사선 차단 구조체(800)는 크롬, 몰리브덴 실리사이드 (임의의 불투명도) 또는 탄탈륨 보론 나이트라이드를 포함할 수 있다.
이 타겟이 도 15b, 도 15c 또는 도 15d의 타겟 형성 배열부들 중 하나와 함께 사용되는 것이 제안된다. 그러나, 도 15에 나타나 있는 타겟 형성 배열부가 변위, 차이 또는 오프셋을 야기한다면, 이들 중 임의의 것의 임의의 조합이 사용될 수 있다.
도 15b는 타겟 형성 배열부의 영역에서 방사선 차단 구조체(800)의 추가 전에 깊이(d)까지 에칭된 투명 패터닝 장치 기판(810)을 보여주고 있다. 이러한 배열부는 간단한 타겟 형성 배열부를 제공하지만, "마스크 샵(mask shop)"에서 이를 수행할 수 없기 때문에 제조가 복잡하다. 도 15c는 도 15a의 배열부와 유사한 타겟 형성 배열부를 도시하지만, 여기서 패터닝 장치 기판(810)은 방사선 차단 구조체(800)의 증착 후에 깊이(d)까지 에칭되어 있다. 도 15d는 방사선 차단 구조체(800)가 부가적인 금속 (예를 들어, 크롬) 캡(820)으로 덮여있는 타겟 형성 배열부를 보여주고 있다. 위의 에칭된 예에서, 깊이(d)는 예를 들어 0.1 ㎛ 이상, 보다 구체적으로는 약 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛, 또는 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛, 및 예를 들어 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛ 일 수 있다. 실시예에서, 깊이(d)는 약 1 ㎛일 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 변위, 차이 또는 오프셋을 달성하기 위한 다른 타겟 형성 배열부의 양태를 도시하고 있다. 이 배열부는 (한 예로서) OMOG (글라스 상의 불투명한 MoSi: Opaque MoSi on Glass)와 attPSM (감쇠 위상 변위 마스크) 패터닝 장치 유형에 적합하다. 특히, attPSM 패터닝 장치에 대한 추세는 Cr 두께의 감소를 위한 것이다. 이는 위에서 설명된 도 15d의 실시예의 Cr 토핑(topping) 효과를 감소시킬 것이다. 패터닝 장치 제조는 블랭크 상에 하나의 (또는 그 이상의) 여분의 흡수체 적층체를 증착하는 것을 포함하며; 여기서 블랭크는 단일 흡수체 적층체가 증착되는 패터닝 장치 기판을 포함하고 있다. 흡수체 적층체는 금속층 (예를 들어, Cr 층)으로 덮여있는 불투명한 층 (예를 들어, MoSi 층)을 포함할 수 있다. 도 16a는 이러한 패터닝 장치 블랭크를 보여주고 있다. 이는 2개의 흡수체 적층체로 덮여있는 패터닝 장치 기판(910)을 포함하고 있다. 제1 흡수체 적층체는 제1 층(920a) (예를 들어, MoSi 층)과 제2 층(920b) (예를 들어, Cr 층)을 포함하고 있다. 제2 흡수체 층은 또한 2개의 층; 제3 층(920c) (예를 들어, MoSi 층)과 제4 층(920d) (예를 들어, Cr 층)을 포함하고 있다.
도 16b는 최종 타겟 형성 배열부를 보여주고 있다. 이는 제1 타겟 형성 배열부(930)와 제2 타겟 형성 배열부(940)를 보여주고 있다. 제1 타겟 형성 배열부(930)는 차단 구조체(900)의 (예를 들어, 제1 층 물질(920a)로 형성된) 단일 불투명 층을 포함하고 있다. 제2 타겟 형성 배열부(940)는 차단 구조체(950)들을 포함하고 있으며, 각 차단 구조체는 3개의 층; 제1 층 물질(920a), 제2 층 물질(920b) 및 제3 층 물질(920c)로 각각 형성된 제1 층(950a), 제2 층(950b) 및 제3 층(950c)을 갖고 있다. 제4 층(920a)은 완전히 제거된다.
이러한 패터닝 장치를 제조하는 공정은 다음 단계를 포함할 수 있다: 1) 블랭크 상에 하나 이상의 여분의 흡수체 적층체 증착 (이는 블랭크의 제조 업체에 의하여 수행될 수 있다); 2) (타겟 형성 배열부(930, 940)를 포함하는) 타겟 층을 양 적층체를 관통하여 기판(910)의 깊이까지 에칭; 3) 제1 타겟 형성 배열부 및 그에 대응하는 층에 대해 여분의 적층체 제거. 이 층은 결과물 및 제1 타겟 형성 배열부를 포함하지만, 제2 타겟 형성 배열부는 포함하지 않는다. 이 단계 중에 레지스트는 제2 또는 그 이상의 타겟 형성 배열부를 덮는다; 및 4) 일반적인 방식으로 기준 층 에칭. 이 단계 중에 레지스트는 제2 또는 그 이상의 타겟 형성 배열부를 덮는다.
변위, 차이 또는 오프셋을 사이에 갖는 타겟들을 획득하는 다른 방법은 초점 비민감 측면 벽면 각도(side wall angle: SWA)를 갖는 라인-공간 타겟을 포함하여 개별 구조체의 SWA가 초점에 민감하지 않은 제1 타겟 및 초점 민감 SWA를 갖는 제2 타겟을 제공하는 것을 포함한다. 제2 타겟은 분할된 라인을 포함할 수 있으며, 분할(segmentation)은 리소그래피 장치에 대한 부-해상도(sub-resolution)이다. 도 17은 이러한 제1 및 제2 타겟을 제조하기 위한 패터닝 장치의 타겟 형성 배열부를 도시하고 있다. (부분적으로 나타나 있는) 제1 타겟 형성 배열부(1000)는 구조체(1010)를 갖는 라인-공간 배열부를 포함하고 있으며, 이 구조체는 초점 비민감성인 SWA를 갖는 기판 상에 대응 타겟 구조체를 생성한다. 실시예에서, SWA는 작다 (즉, 수직에 가깝다). (부분적으로 나타나 있는) 제2 타겟 형성 배열부(1020)는 분할된 라인 구조체(1030)를 갖는 라인-공간 배열부를 포함하고 있다. 분할된 라인 구조체(1030)는 고해상도 부구조체(1040)를 포함하고 있다. 제2 타겟 형성 배열부(1020)는 기판 상에 노광된 최종 타겟이 초점 종속 SWA를 갖도록 한다.
제1 타겟 형성 배열부(1000)와 제2 타겟 형성 배열부(1020) 각각은 최상의 초점 오프셋을 갖는 보썽 곡선을 설명하는 초점을 갖는 타겟 매개 변수 응답을 갖고 있다. 이 최상의 초점 오프셋은 타겟들 중 단지 하나의 초점 종속 SWA의 결과이다. SWA는 보썽 정점의 변위를 유발하는 초점으로 선형적으로 변화한다.
(투영 시스템의 비점 수차를 통하는 것보다) 패터닝 장치의 구조체에 의해 변위, 차이 또는 오프셋을 도입하는 것의 이점은 이것이 온-결과물(on-product) 및 오프-결과물(off-product) 모두의 매개 변수 모니터링을 허용한다는 것이다. 투영 시스템 내에 비점 수차를 갖는 것은 이러한 방법이 오프-결과물 모니터링에만 사용될 수 있을 것이라는 점을 의미한다.
따라서, 실시예에서, 선량과 초점 모두에 민감한 차동 타겟 디자인이 제공된다. 따라서, 실시예에서, 단일 계측 방법론에서 초점과 선량 추론의 조합이 제공된다. 실시예에서, 차동 타겟 디자인은 하나 이상의 어시스트 특징부 또는 광학 근접 보정부의 부가에 의해 보슝 곡선에서의 의도적인 변위 (예를 들어, 최상의 초점 변위)를 제공하여 예를 들어 감쇠된 위상 변위 마스크에 대하여 패턴닝한다. 하나 이상의 어시스트 특징부 및/또는 광학 근접 보정부는 초점 및/또는 선량의 감도 또는 오프셋 변화를 야기하기 위해 사용된다. 실시예에서, 패턴은 장치 패턴의 결과물 패턴이다. 그 후, 차동 타겟 디자인의 측정 결과를 이용하여, 예를 들어, 패터닝 공정의 하나 이상의 매개 변수가 패터닝 공정을 위한 공정 윈도우 밖에서 드리프팅하는지 여부가 결정될 수 있다. 측정 결과에 기초하여 적절한 조치 (예들 들어, 공정 제어, 공정 재디자인 등)가 그후 취해질 수 있다.
실시예에서, 패터닝 공정을 평가하는 방법이 제공되며, 본 방법은; 제1 계측 타겟의 제1 측정의 결과를 획득하는 것; 제2 계측 타겟의 제2 측정의 결과를 획득하는 것, 여기서 제2 계측 타겟은 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 제1 계측 타겟과 구조적 차이를 가지며; 및 컴퓨터 시스템에 의하여, 제1 및 제2 측정의 결과에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 포함한다.
실시예에서, 결정하는 것은 다른 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 공정 매개 변수를 나타내는 제1 신호, 및 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 다른 공정 매개 변수를 나타내는 제2 신호를 값으로서 유도한다. 실시예에서, 결정하는 것은 제1 및 제2 신호에 기초하여 공정 윈도우 플래깅 신호를 유도하는 것을 더 포함한다. 실시예에서, 본 방법은 결정된 값을 공정 윈도우 임계치에 대해 비교하여 패터닝 공정이 적절하게 운용되고 있는지 여부를 결정하는 것을 더 포함한다. 실시예에서, 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것은 제1 및 제2 측정의 결과 간의 차이를 기초로 한다. 실시예에서, 제1 및 제2 계측 타겟은 제3 계측 타겟에 대한 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다. 일 실시예에서, 결정하는 것은 제3 계측 타겟의 제3 측정의 결과를 더 기초로 한다. 실시예에서, 결정하는 것은 제1, 제2 및 제3 측정의 결과들의 조합을 기초로 한다. 실시예에서, 측정 결과는 광학 계측 시스템으로부터의 세기 및/또는 타원율 신호 값을 포함하거나 이로부터 유도된다. 실시예에서, 측정 결과는 회절 기반 계측 시스템으로부터의 신호 값을 포함하거나 이로부터 유도된다. 실시예에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다. 실시예에서, 구조적 차이는 패터닝 장치 상의 광학 근접 보정부를 이용하여 생성되며 및/또는 패터닝 장치 상의 어시스트 특징부이다. 실시예에서, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟은 장치의 패턴의 또는 장치를 형성하기 위한 공통 결과물 패턴을 기초로 한다.
실시예에서, 패턴 공정을 평가하는 방법에 제공되며, 본 방법은 패턴 타겟의 측정 결과를 획득하는 것; 컴퓨터에 의하여, 제1 보조 계측 타겟의 측정의 결과와 제2 보조 계측 타겟의 측정의 결과와의 패턴 타겟의 측정의 결과의 조합에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 포함하며, 제2 보조 계측 타겟은 제1 보조 계측 타겟과 제2 보조 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 제1 보조 계측 타겟과 구조적 차이를 갖고 있다.
실시예에서, 패터닝 공정에 관련된 값을 결정하는 것은 다른 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 공정 매개 변수를 나타내는 제1 신호와 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리된 다른 공정 매개 변수를 나타내는 제2 신호를 값으로서 유도한다. 　실시예에서, 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것은 제1 및 제2 신호에 기초하여 공정 윈도우 플래깅 신호를 유도하는 것을 더 포함한다. 실시예에서, 본 방법은 결정된 값을 공정 윈도우 임계치와 비교하여 패터닝 공정이 적절하게 운용되고 있는지 여부를 결정하는 것을 더 포함한다. 실시예에서, 측정 결과는 광학 계측 시스템으로부터의 세기 및/또는 타원율 신호 값을 포함하거나 이로부터 유도된다. 실시예에서, 측정 결과는 회절 기반 계측 시스템으로부터의 신호 값을 포함하거나 이로부터 유도된다. 실시예에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다. 실시예에서, 구조적 차이는 패터닝 장치 상에서의 광학적 근접 보정을 이용하여 생성되며 및/또는 패터닝 장치 상의 어시스트 특징부이다. 실시예에서, 제1 보조 타겟과 제2 보조 타겟은 패턴 타겟을 기초로 한다. 실시예에서, 패턴 타겟은 장치의 패턴이거나 장치를 형성하기 위한 패턴이다.
실시예에서, 패터닝 공정을 평가하기 위하여 계측 타겟 세트를 생성하는 방법이 제공되며, 본 방법은 패턴 타겟을 획득하는 것과 컴퓨터 시스템에 의하여 패턴 타겟으로부터 제1 계측 타겟을 생성하는 것을 포함하며, 제1 계측 타겟에 대하여 측정된 보썽 곡선이 패턴 타겟에 대하여 측정된 보썽 곡선으로부터 변위되도록 제1 계측 타겟은 패턴 타겟과 제1 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 패턴 타겟과 구조적의 차이를 갖는다
실시예에서, 본 방법은 컴퓨터에 의하여 제2 계측 타겟을 생성하는 것을 더 포함하며, 제2 계측 타겟에 대하여 측정된 보썽 곡선이 패턴 타겟 및 제1 계측 타겟에 대하여 각각 측정된 보썽 곡선으로부터 변위되도록 제2 계측 타겟은 패턴 타겟 및 제1 계측 타겟 모두와 제2 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 패턴 타겟 및 제1 계측 타겟과 구조적 차이를 갖는다. 실시예에서, 본 방법은 패턴 타겟의 제1 측정의 결과를 획득하는 것; 제2 계측 타겟의 제2 측정 결과를 획득하는 것; 및 제1 및 제2 측정의 결과에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 더 포함한다. 실시예에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다. 실시예에서, 패턴 타겟은 장치의 패턴이거나 장치를 형성하기 위한 패턴이다. 실시예에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점이며, 패턴 타겟과 제1 계측 타겟은 실질적으로 동일한 초점 심도를 갖고 실질적으로 동일한 선량에서 최상의 초점에서의 제1 계측 타겟과 최상의 초점에서의 패턴 타겟은 실질적으로 동일한 임계 치수를 갖는 반면에, 제1 계측 타겟은 패턴 타겟에 대한 최상의 초점과는 다른 최상의 초점을 갖는다.
실시예에서, 패터닝 공정을 평가하기 위한 계측 타겟 세트가 제공되며, 계측 타겟 세트는 제1 계측 타겟 및 제2 계측 타겟을 포함하고, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 간의 차이는 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다.
실시예에서, 제1 및 제2 계측 타겟은 제3 계측 타겟에 대한 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다. 실시예에서, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟은 장치 패턴의 공통 결과물 패턴을 기초로 한다. 실시예에서, 차이는 광학 근접 보정부 및/또는 패터닝 장치 상의 광학 근접 보정부를 이용하는 어시스트 특징부를 이용하여 생성되며 및/또는 패터닝 장치 상의 어시스트 특징부이다. 실시예에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다.
본 명세서에서 설명된 계측 타겟의 실시예가 초점 및 선량 측정 면에서 주로 설명되었지만, 본 명세서에서 설명된 계측 타겟의 실시예는 하나 이상의 부가적인 또는 대안적인 패터닝 공정 매개 변수를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 실시예가 주로 세기 측정 면에서 설명되었지만, 타원율(ellipticity)과 같은 하나 이상의 다른 광학 매개 변수가 사용될 수 있다.
위에서 설명된 타겟 구조체는 측정 목적으로 특별히 디자인되고 형성된 계측 타겟일 수 있다. 그러나, 유리하게는, 패턴 타겟은 기판 상에 형성된 장치의 기능적 부분일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "타겟", 타겟의 "격자" 또는 타겟의 "주기적 구조체"는 적용 가능한 구조체가 수행되고 있는 측정을 위해 특별히 제공되었다는 점을 요구하지 않는다.
기판 및 패터닝 장치 상에서 구현되는 것과 같은 타겟의 물리적 구조체에 관련하여, 실시예는 타겟 디자인을 설명하는, 기판을 위한 타겟을 설계하는 방법을 설명하는, 기판 상에 타겟을 생성하는 방법을 설명하는, 기판 상의 타겟을 측정하는 방법을 설명하는 및/또는 패터닝 공정에 관한 정보를 획득하기 위해 측정을 분석하는 방법을 설명하는 기계-독출 가능한 명령어 및/또는 기능적 데이터의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 도 3의 장치 내의 유닛(PU) 및/또는 도 2의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수 있다. 또한, 내부에 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체 (예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수도 있다. 예를 들어 도 3에 나타나 있는 유형의 기존 검사 장치가 이미 생산 및/또는 사용 중인 경우, 실시예는 프로세서가 본 명세서 내에서 설명된 방법 중 하나 이상을 수행하도록 하기 위하여 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품의 제공에 의하여 실행될 수 있다. 프로그램은 광학 시스템, 기판 지지체 등을 제어하도록 선택적으로 배치되어 적절한 다수의 타겟에 대한 패터닝 공정의 매개 변수를 측정하는 방법을 수행할 수 있다. 프로그램은 추가 기판의 측정을 위하여 리소그래피 및/또는 계측 레시피를 업데이트할 수 있다. 프로그램은 추가 기판의 패터닝 및 처리를 위해 리소그래피 장치를 (직접적으로 또는 간접적으로) 제어하도록 배열될 수 있다.
또한, 회절 기반 계측 시스템에서의 사용과 관련하여 실시예가 본 명세서에서 설명되었다. 그러나, 본 명세서에서의 실시예는 필요한 경우 적절한 변형으로 이미지 기반 계측에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "최적화하는" 및 "최적화"는 패터닝 및/또는 장치 제조 결과 및/또는 (예를 들어, 리소그래피의) 공정이, 기판 상의 디자인 레이아웃의 투영의 더 높은 정확도, 더 넓은 레이저 공정 윈도우 등과 같은 하나 이상의 바람직한 특성을 갖도록 장치 또는 공정, 예를 들어 리소그래피 장치 또는 광학 리소그래피 공정 단계를 조정하는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예는 본 명세서에 개시된 방법을 설명하는 기계 판독 가능한 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 또는 안에 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장된 데이터 저장 매체 (예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 가질 수 있다. 또한, 기계 판독 가능한 명령어는 2개 이상의 컴퓨터 프로그램에서 구현될 수 있다. 2개 이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다.
본 명세서 내에 개시된 하나 이상의 양태는 제어 시스템에 이식될 수 있다. 본 명세서 내에 설명된 임의의 제어 시스템은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 장치의 적어도 하나의 구성 요소 내에 위치된 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 때 각각 또는 조합되어 작동할 수 있다. 제어 시스템들 각각 또는 조합은 신호를 수신, 처리 및 송신하기 위한 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 하나 이상의 프로세서가 제어 시스템들 적어도 하나와 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 각 제어 시스템은 위에서 설명된 방법을 위한 기계-판독 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 이러한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 데이터 저장 매체 및/또는 이러한 매체를 수용하기 위한 하드웨어를 포함할 수 있다. 따라서, 제어 시스템(들)은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계-판독 가능한 명령어에 따라 작동할 수 있다.
실시예는 하기 항목을 이용하여 더 설명될 수 있다.
1. 패터닝 공정을 평가하는 방법은,
제1 계측 타겟의 제1 측정의 결과를 획득하는 것;
제2 계측 타겟의 제2 측정의 결과를 획득하는 것, 여기서 제2 계측 타겟은 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 제1 계측 타겟과 구조적 차이를 가지며; 및
컴퓨터 시스템에 의하여, 제1 및 제2 측정의 결과에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 포함한다.
2. 항목 1의 방법에서, 결정하는 것은 다른 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 공정 매개 변수를 나타내는 제1 신호 및 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 다른 공정 매개 변수를 나타내는 제2 신호를 값으로서 유도한다.
3. 항목 2의 방법에서, 결정하는 것은 제1 및 제2 신호를 기초로 하여 공정 윈도우 플래깅 신호를 유도하는 것을 더 포함한다.
4. 항목 1 내지 3 중 어느 한 항목의 방법은 패터닝 공정이 적절하게 운용되고 있는지 여부를 결정하기 위하여 공정 윈도우 임계치에 대하여 결정된 값을 비교하는 것을 더 포함한다.
5. 항목 1 내지 4 중 어느 한 항목의 방법에서, 패터닝 공정에 관련된 값을 결정하는 것은 제1 측정 결과와 제2 측정 결과 간의 차이를 기초로 한다.
6. 항목 1 내지 5 중 어느 한 항목의 방법에서, 제1 및 제2 계측 타겟은 제3 계측 타겟에 관하여 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다.
7. 항목 6의 방법에서, 결정하는 것은 제3 계측 타겟의 제3 측정의 결과를 더 기초로 한다.
8. 항목 7의 방법에서, 결정하는 것은 제1, 제2 및 제3 측정의 결과들의 조합을 기초로 한다.
9. 항목 1 내지 8 중 어느 한 항목의 방법에서, 측정 결과는 광학 계측 시스템으로부터의 세기 및/또는 타원율 신호 값을 포함하며 및/또는 이 신호 값으로부터 유도된다.
10. 항목 1 내지 9 중 어느 한 항목의 방법에서, 측정 결과는 회절 기반 계측 시스템으로부터의 신호 값을 포함하거나 이 신호 값으로부터 유도된다.
11. 항목 1 내지 10 중 어느 한 항목의 방법에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다.
12. 항목 1 내지 11 중 어느 한 항목의 방법에서, 구조적 차이는 패터닝 장치 상의 광학 근접 교정부를 이용하여 생성되며 및/또는 패터닝 장치 상의 어시스트 특징부이다.
13. 항목 1 내지 12 중 어느 한 항목의 방법에서, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟은 장치의 패턴 또는 장치를 형성하기 위한 패턴의 공통 결과물 패턴을 기초로 한다.
14. 패터닝 공정을 평가하는 방법은,
패턴 타겟의 측정의 결과를 획득하는 것;
컴퓨터에 의하여, 제1 보조 계측 타겟의 측정의 결과와 제2 보조 계측 타겟의 측정의 결과와의 패턴 타겟의 측정의 결과의 조합에 기초하여 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 것을 포함하며,
제2 보조 계측 타겟은 제1 보조 계측 타겟과 제2 보조 계측 타겟 간의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 제1 보조 계측 타겟과 구조적 차이를 갖고 있다.
15. 항목 14의 방법에서, 패터닝 공정에 관련된 값을 결정하는 것은 다른 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 공정 매개 변수를 나타내는 제1 신호 및 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 다른 공정 매개 변수를 나타내는 제2 신호를 값으로서 유도한다.
16. 항목 15의 방법에서, 패터닝 공정에 관련된 값을 결정하는 것은 제1 및 제2 신호를 기초로 하여 공정 윈도우 플래깅 신호를 유도하는 것을 더 포함한다.
17. 항목 14 내지 16 중 어느 한 항목의 방법은 패터닝 공정이 적절하게 운용되고 있는지 여부를 결정하기 위하여 공정 윈도우 임계치에 대하여 결정된 값을 비교하는 것을 더 포함한다.
18. 항목 14 내지 17 중 어느 한 항목의 방법에서, 측정 결과는 광학 계측 시스템으로부터의 세기 및/또는 타원율 신호 값을 포함하며 및/또는 이 신호 값으로부터 유도된다.
19. 항목 14 내지 18 중 어느 한 항목의 방법에서, 측정 결과는 회절 기반 계측 시스템으로부터의 신호 값을 포함하거나 이 신호 값으로부터 유도된다.
20. 항목 14 내지 19 중 어느 한 항목의 방법에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다.
21. 항목 14 내지 20 중 어느 한 항목의 방법에서, 구조적 차이는 패터닝 장치 상의 광학 근접 교정부를 이용하여 생성되며 및/또는 상기 패터닝 장치 상의 어시스트 특징부이다.
22. 항목 14 내지 21 중 어느 한 항목의 방법에서, 제1 보조 타겟과 제2 보조 타겟은 패턴 타겟을 기반으로 한다.
23. 항목 14 내지 22 중 어느 한 항목의 방법에서, 패턴 타겟은 장치의 패턴이거나 장치를 형성하기 위한 패턴이다.
24. 패터닝 공정을 평가하기 위해 계측 타겟 세트를 생성하는 방법은,
패턴 타겟을 획득하는 것; 및
컴퓨터 시스템에 의하여, 패턴 타겟으로부터 제1 계측 타겟을 생성하는 것을 포함하며,
제1 계측 타겟에 대하여 측정된 보썽 곡선이 패턴 타겟에 대하여 측정된 보썽 곡선으로부터 변위되도록 제1 계측 타겟은 패턴 타겟과 제1 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 패턴 타겟과 구조적 차이를 갖는다
25. 항목 24의 방법은 컴퓨터에 의하여 제2 계측 타겟을 생성하는 것을 더 포함하며, 제2 계측 타겟에 대하여 측정된 보썽 곡선이 패턴 타겟 및 제1 계측 타겟에 대하여 각각 측정된 보썽 곡선으로부터 변위되도록 제2 계측 타겟은 패턴 타겟 및 제1 계측 타겟 모두와 제2 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 패턴 타겟 및 제1 계측 타겟과 구조적 차이를 갖는다.
26. 항목 24 또는 항목 25의 방법은,
패턴 타겟의 제1 측정의 결과를 획득하는 것;
제2 계측 타겟의 제2 측정의 결과를 획득하는 것; 및
제1 및 제2 측정의 결과들에 기초하여 패터닝 공정에 관련된 값을 결정하는 것을 더 포함한다.
27. 항목 24 내지 26 중 어느 한 항목의 방법에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다.
28. 항목 24 내지 27 중 어느 한 항목의 방법에서, 패턴 타겟은 장치의 패턴이거나 장치를 형성하기 위한 패턴이다.
29. 항목 24 내지 27 중 어느 한 항목의 방법에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점이며, 패턴 타겟과 제1 계측 타겟은 실질적으로 동일한 초점 심도를 갖고 실질적으로 동일한 선량에서 최상의 초점에서의 제1 계측 타겟과 최상의 초점에서의 패턴 타겟은 실질적으로 동일한 임계 치수를 갖는 반면에, 제1 계측 타겟은 패턴 타겟에 대한 최상의 초점과는 다른 최상의 초점을 갖는다.
31. 패터닝 공정을 평가하기 위한 계측 타겟 세트에서, 계측 타겟 세트는 제1 계측 타겟 및 제2 계측 타겟을 포함하며, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 간의 차이는 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟 사이의 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다.
31. 항목 30의 계측 타겟 세트에서, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟은 제3 계측 타겟에 관하여 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성한다.
32. 항목 30 또는 항목 31의 계측 타겟 세트에서, 제1 계측 타겟과 제2 계측 타겟은 장치 패턴의 공통 결과물 패턴을 기초로 한다.
33. 항목 30 내지 32 중 어느 한 항목의 계측 타겟 세트에서, 차이는 패터닝 장치 상의 광학 근접 교정부 및/또는 광학 근접 교정부를 이용하는 어시스트 특징부를 이용하여 생성되며 및/또는 패터닝 장치 상의 어시스트 특징부이다.
34. 항목 30 내지 33 중 어느 한 항목의 계측 타겟 세트에서, 공정 매개 변수는 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함한다.
35. 패터닝 공정의 매개 변수를 측정하기 위한 계측 장치로서, 계측 장치는 항목 1 내지 29 중 어느 한 항목의 방법을 수행하도록 작동 가능하다.
36. 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품은 프로세서로 하여금 항목 1 내지 29 중 어느 한 항목의 방법을 수행하게 하기 위하여 기계 판독 가능한 명령어를 포함한다.
37. 시스템은, 계측 타겟 상에 방사선의 빔을 제공하도록 구성되고 타겟에 의하여 전향된 방사선을 검출하여 패터닝 공정의 매개 변수를 결정하도록 구성된 검사 장치; 및 항목 36의 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하고 있다.
38. 항목 37의 시스템은 방사선 빔을 변조하기 위하여 패터닝 장치를 유지하도록 구성된 지지 구조체 및 변조된 방사선 빔을 방사선 민감 기판 상으로 투영하도록 배열된 투영 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 더 포함하고 있다.
위에서는 광학 리소그래피와 관련하여 실시예의 특정 사용에 대하여 특정 언급이 이루어졌지만, 본 발명의 실시예는 다른 적용, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용하는 경우 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치 내의 토포그래피(topography)는 기판에 생성되는 패턴을 한정한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층 내로 가압될 수 있다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "방사선" 및 "빔"은 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 ㎚, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 (예를 들어, 5 내지 20 ㎚ 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선 및 (예를 들어, 약 1 ㎚의 파장을 갖는) 연 X-선(soft X-ray)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함한다.
본 명세서가 허용하는 경우, 용어 "렌즈"는 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성 요소를 포함하는 다양한 유형의 광학 구성 요소 중 임의의 하나 또는 그 조합을 언급할 수 있다.
당 업계의 지식을 적용함으로써, 다른 사람들이 본 발명의 전체적인 개념을 벗어나지 않고 과도한 실험 없이 다양한 적용을 위하여 이러한 특정 실시예를 쉽게 변형하고 및/또는 조정할 수 있도록 특정 실시예의 앞선 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 밝힌다. 따라서 이러한 조정 및 변형은 본 명세서 내에 제공된 교시 내용 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서 내의 어구 또는 전문 용어는 예로서 설명의 목적을 위한 것이고 제한하려는 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 전문 용어 또는 어구는 교시 내용 및 안내를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 점이 이해되어야 한다.
본 발명의 폭과 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예 중 임의의 것에 의해서 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구범위 및 그의 균등물에 따라서만 한정되어야 한다.

Claims (15)

  1. 패터닝 공정을 평가하는 방법에 있어서,
    제1 계측 타겟의 제1 측정의 결과를 획득하는 단계;
    제2 계측 타겟의 제2 측정의 결과를 획득하는 단계 - 상기 제2 계측 타겟은 상기 제1 계측 타겟과 상기 제2 계측 타겟 간의 상기 패터닝 공정의 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는, 상기 제1 계측 타겟과 구조적 차이를 가짐 - ; 및
    컴퓨터 시스템에 의하여, 상기 제1 및 제2 측정의 결과에 기초하여 상기 패터닝 공정과 관련된 값을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 결정하는 단계는 다른 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 상기 공정 매개 변수를 나타내는 제1 신호 및 상기 공정 매개 변수의 변화로부터 효과적으로 분리되는 상기 다른 공정 매개 변수를 나타내는 제2 신호를 상기 값으로서 유도하고,
    상기 패터닝 공정에 관련된 값을 결정하는 단계는 상기 제1 측정 결과와 상기 제2 측정 결과 간의 차이를 기초로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 제1 및 제2 신호를 기초로 하여 공정 윈도우 플래깅 신호를 유도하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 패터닝 공정이 적절하게 운용되고 있는지 여부를 결정하기 위하여 공정 윈도우 임계치에 대하여 상기 결정된 값을 비교하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 계측 타겟은 제3 계측 타겟에 관하여 상기 공정 매개 변수의 민감도 차이 및/또는 오프셋을 생성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 제3 계측 타겟의 제3 측정의 결과를 더 기초로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 제1, 제2 및 제3 측정의 결과들의 조합을 기초로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 측정 결과 및 상기 제2 측정 결과는 광학 계측 시스템으로부터의 세기 및/또는 타원율 신호 값을 포함하거나 상기 신호 값으로부터 유도되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 측정 결과 및 상기 제2 측정 결과는 회절 기반 계측 시스템으로부터의 신호 값을 포함하거나 회절 기반 계측 시스템으로부터의 신호 값에서 유도되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 공정 매개 변수는 상기 패터닝 공정의 패터닝 단계의 초점 또는 선량을 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 구조적 차이는 패터닝 장치 상의 광학 근접 교정부를 이용하여 생성되거나 상기 패터닝 장치 상의 어시스트 특징부(feature)인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 계측 타겟과 상기 제2 계측 타겟은 장치의 패턴 또는 장치를 형성하기 위한 패턴의 공통 결과물 패턴을 기초로 하는 방법.
  14. 비일시적 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능한 명령어를 포함하고, 상기 명령어는 프로세서로 하여금 제1항, 제3항, 제4항, 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는, 비일시적 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  15. 시스템에 있어서,
    계측 타겟 상에 방사선의 빔을 제공하도록 구성되고 상기 타겟에 의하여 전향된 방사선을 검출하여 패터닝 공정의 매개 변수를 결정하도록 구성된 검사 장치; 및
    제14항의 비일시적 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 포함하는 시스템.
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