KR102303571B1 - 타겟 측정 방법, 계측 장치, 편광자 어셈블리 - Google Patents
타겟 측정 방법, 계측 장치, 편광자 어셈블리 Download PDFInfo
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Abstract
리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟의 측정 방법, 계측 장치, 및 편광자 어셈블리가 개시된다. 타겟은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 층상 구조체를 포함한다. 타겟은 편광된 측정 방사선으로 조명된다. 상기 타겟으로부터 0차 산란 방사선이 검출된다. 상기 타겟으로부터 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭이 유도된다. 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은, 상기 검출된 0차 산란 방사선이 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와는 독립적이 되게 한다. 유도된 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭이 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 사이의 정확한 오버레이 값을 유도하기 위하여 사용된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016 년 12 월 6 일에 출원된 EP 출원 번호 제 16202508.4의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.
본 발명은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟의 측정 방법, 계측 장치 및 편광자 어셈블리에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 특정 패턴 및 재료 조성물을 각각 포함하는 다수의 층이 도포되어 마감된 제품의 기능성 디바이스 및 상호연결을 형성한다.
현재의 프로세스와 차세대 프로세스는 리소그래피 장치에 의해 직접적으로 인쇄될 수 있는 것보다 훨씬 작은 치수를 가지는 디바이스 피쳐를 생성하기 위해서 흔히 소위 다중 패터닝 기법에 의존한다. 자기 자신의 마스크 또는 레티클을 각각 가지는 다중 패터닝 단계가 수행되어 기판 상의 단일 층 내에 요구되는 디바이스 패턴을 형성한다. 다중 패터닝의 그 외의 많은 예들이 알려져 있다. 일부 프로세스에서, 정규의 그리드 구조체가 요구되는 디바이스 패턴에 대한 기초로서 형성된다. 그러면 회로-특유 마스크 패턴을 사용하여, 그리드 구조체를 형성하는 선들이 특정 위치에서 절삭되어 선분을 개별 세그먼트로 분리한다. 그리드 구조체는, 수 십 나노미터 또는 심지어 십 몇 나노미터의 피치를 가지면서 치수가 극도로 정밀할 수 있다.
리소그래피 프로세스에서, 생성된 구조체를, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해서 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하기 위하여 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경, 및 기판의 두 개의 층들의 정렬 정확도인 오버레이를 측정하는 전문 툴과 같이, 이러한 측정을 하기 위한 다양한 툴들이 알려져 있다. 제작된 디바이스의 최종 성능은 그리드 구조체에 대한 절삭 마스크의 위치설정 정확도와 치수결정에 따라 크게 달라진다. (이러한 콘텍스트에서 절삭 마스크란 그리드 구조체가 기능성 회로를 형성하도록 수정되는 회로-특유 위치를 규정하는 것이다.) 오버레이 오차가 있으면 절삭 또는 다른 수정이 잘못된 위치에서 일어날 수 있다. 치수(CD) 오차가 있으면 절삭이 너무 크게, 또는 너무 작게 이뤄질 수 있다(극단적인 경우, 잘못하여 이웃하는 그리드 라인을 절삭하거나, 의도된 그리드 라인을 완전하게 절삭하지 못함).
오버레이 측정은 상이한 층에 형성된 격자로부터의 방사선을 산란함으로써 이루어질 수 있다. 오버레이는 회절된 방사선 내의 비대칭으로부터 유도될 수 있다. 가끔 바닥 격자 비대칭(bottom grating asymmetry; BGA)이라고도 불리는, 하부 격자의 형상에 있는 프로세스-유도 변동은 오버레이에 의해 초래되지 않는 비대칭에 기여하고, 따라서 오버레이 측정의 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. 이러한 오차 소스에 대해 다른 파장보다 덜 민감한 파장을 가지는 측정 방사선을 사용함으로써 정확도를 개선하는 것이 가능 하지만, 그러면 오버레이 측정을 위해 실제로 사용될 수 있는 범위의 범위가 한정된다. 또는, 타겟과 다른, 오버레이 측정을 위해 사용되는 전용 하부 격자 패드가 제공될 수 있다. 전용 하부 격자 패드는 하부 격자의 형상을 측정하기 위하여 사용된다. 그러면, 타겟 내의 하부 격자가 동일한 형상을 가질 것으로 가정된다. 그러면 하부 격자의 측정된 형상이 타겟을 사용한 오버레이 측정에서의 형상의 효과를 정정하기 위하여 사용된다. 전용 하부 격자 패드를 제공하면 디바이스 구조체들이 사용할 수 있는 공간의 양이 줄어든다.
본 발명의 일 양태에서, 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟의 측정 방법으로서, 상기 타겟은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 층상 구조체를 포함하고, 상기 방법은, 상기 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하는 단계; 상기 타겟으로부터 0차 산란 방사선을 검출하는 단계; 및 상기 타겟으로부터 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은, 상기 검출된 0차 산란 방사선이 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와는 독립적이 되게 하는 것인, 타겟 측정 방법이 제공된다.
다른 양태에서, 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 방법으로서, 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하는 단계 - 상기 편광된 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함하고, 상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역과 상이하고 상기 제 2 파장 대역과 중첩하지 않음 -; 및 상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 1 방사선의 산란으로부터 0차 산란 방사선을 검출하는 단계; 및 상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 2 방사선의 산란으로부터 1차 이상의 산란 방사선을 검출하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
다른 양태에서, 계측 장치로서, 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템 - 상기 편광된 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함하고, 상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역과 상이하고 상기 제 2 파장 대역과 중첩하지 않음 -; 및 검출 시스템을 포함하고, 상기 검출 시스템은, 상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 1 방사선의 산란으로부터 0차 산란 방사선을 검출하고, 상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터 상기 제 2 방사선의 1차 이상의 산란 방사선을 검출하도록 구성되는, 계측 장치가 제공된다.
다른 양태에서, 계측 장치로서, 타겟 - 상기 타겟은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 층상 구조체를 포함함 -;
상기 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하기 위한 조명 시스템; 상기 타겟으로부터 0차 산란 방사선을 검출하기 위한 검출 시스템; 및 상기 타겟으로부터 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하기 위한 처리 유닛을 포함하고, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은, 상기 검출된 0차 산란 방사선이 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와는 독립적이 되게 하는 것인, 계측 장치가 제공된다.
다른 양태에서, 계측에 사용되기 위한 편광자 어셈블리로서, 실질적으로 평면 형상을 가지고 편광 구조체를 통과하는 방사선을 원형 편광 영역에서 편광하도록 구성되는 편광 구조체를 포함하고, 상기 편광 영역은, 원형 편광 영역의 정반대인 사분면의 두 쌍 중 하나를 통과하는 방사선에 제 1 편광을 인가하고, 원형 편광 영역의 정반대인 사분면의 다른 쌍에 제 1 편광과 직교하는 제 2 편광을 인가하도록 구성되는, 편광자 어셈블리가 제공된다.
본 발명의 다른 양태, 특징 및 장점 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시에 의하여 설명될 것이다:
도 1은 반도체 디바이스용 생산 설비를 제조하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 각도-분해 산란 스펙트럼을 캡쳐하도록 구성되는 산란계를 도시한다;
도 3은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 예시적인 타겟의 측단면도를 개략적으로 도시한다;
도 4는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 예시적인 방법을 도시한다;
도 5는 제 1 주기적 구조체 비대칭(38) 및 오버레이(39)에 대한, 제 1 층과 제 2 층 사이의 간격(t)에 대한 세기 비대칭 신호(IA)의 의존성을 비교하는 그래프이다 - 오버레이 신호는 제 1 주기적 구조체 비대칭보다 여러 자릿수만큼 더 빨리 떨어지는 것으로 표시된다;
도 6은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 다른 예시적인 방법을 도시한다; 그리고
도 7은 계측 장치를 도시한다.
도 1은 반도체 디바이스용 생산 설비를 제조하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 각도-분해 산란 스펙트럼을 캡쳐하도록 구성되는 산란계를 도시한다;
도 3은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 예시적인 타겟의 측단면도를 개략적으로 도시한다;
도 4는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 예시적인 방법을 도시한다;
도 5는 제 1 주기적 구조체 비대칭(38) 및 오버레이(39)에 대한, 제 1 층과 제 2 층 사이의 간격(t)에 대한 세기 비대칭 신호(IA)의 의존성을 비교하는 그래프이다 - 오버레이 신호는 제 1 주기적 구조체 비대칭보다 여러 자릿수만큼 더 빨리 떨어지는 것으로 표시된다;
도 6은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 다른 예시적인 방법을 도시한다; 그리고
도 7은 계측 장치를 도시한다.
본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 대량의 리소그래피 제조 프로세스를 구현하는 산업 생산 설비의 일부로서, 리소그래피 장치(LA)를 200에서 도시한다. 제공된 예에서, 제조 프로세스는 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 반도체 제품(집적 회로)을 제조하기 위해 적응된다. 상이한 타입의 기판을 이러한 프로세스를 변형하여 처리함으로써 매우 다양한 제품이 제조될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 반도체 제품의 생산은 오늘날 상업적으로 매우 중요한 일 예로서만 사용된다.
리소그래피 장치(또는 간략히 "리소 툴(200)") 내에는 202에 측정 스테이션(MEA)이 도시되고, 204에 노광 스테이션(EXP)이 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 206에 도시된다. 이러한 예에서, 각각의 기판은 패턴이 적용되게 하기 위해 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 진입한다. 광학적 리소그래피 장치에서, 조절된 방사선 및 투영 시스템을 사용하여 패터닝 디바이스(MA)로부터 기판 상에 제품 패턴을 전사하기 위해서 예를 들어 투영 시스템이 사용된다. 이것은 패턴의 이미지를 방사선-감응 레지스트 재료의 층에 형성함으로써 이루어진다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 패터닝(MA) 디바이스는 마스크 또는 레티클일 수 있고, 이것은 패터닝 디바이스에 의해 투과되거나 반사된 방사선 빔에 패턴을 부여한다. 알려진 동작 모드는 스테핑 모드 및 스캐닝 모드를 포함한다. 잘 알려진 바와 같이, 투영 시스템은 기판에 대한 지지 및 위치설정 시스템 및 패터닝 디바이스와 다양한 방식으로 협동하여 원하는 패턴을 기판에 걸친 많은 타겟 부분에 적용시킬 수 있다. 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스는 고정된 패턴을 가지는 레티클 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 방사선은 심자외선(DUV) 또는 극자외(EUV) 파대역에 있는 전자기 방사선을 포함할 수 있다. 본 발명은 다른 타입의 리소그래피 프로세스, 예를 들어 전자 빔에 의한, 예를 들어 임프린트 리소그래피 및 다이렉트 라이팅(direct writing) 리소그래피에도 역시 적용가능하다.
리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)은 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하여, 기판(W) 및 레티클(MA)을 수용하고 패터닝 동작을 구현한다. LACU는 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하는 신호 처리와 데이터 처리 능력을 더 포함한다. 실무상, 제어 유닛(LACU)은, 이러한 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 실시간 데이터 획득, 처리 및 제어를 각각 처리하는 많은 서브유닛들의 시스템으로서 구현될 것이다.
패턴이 노광 스테이션(EXP)에서 기판에 적용되기 전에, 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 처리되어 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있게 한다. 준비 단계는 레벨 센서를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 것과 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 공칭적으로, 정렬 마크는 규칙적인 그리드 패턴으로 배치된다. 그러나, 마크를 생성할 때 생기는 부정확성과 처리되는 동안 발생하는 기판의 변형 때문에, 마크들은 이상적인 그리드로부터 벗어나게 된다. 결과적으로, 이러한 장치가 제품 피쳐를 매우 높은 정확도로 올바른 위치에 인쇄하려면, 기판의 위치 및 배향을 측정하는 것에 추가하여, 실무상 정렬 센서는 기판 면적에 걸쳐 많은 마크의 위치를 자세하게 측정해야 한다. 이러한 장치는 두 개의 기판 테이블을 가지는 소위 이중 스테이지 타입일 수 있고, 각 테이블에는 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치설정 시스템이 있다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션(MEA)에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있어서, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 정렬 마크를 측정하는 것은 시간이 매우 많이 걸리는 작업이고, 두 개의 기판 테이블을 제공하면 장치의 쓰루풋이 크게 증가하게 될 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입일 수 있다.
생산 설비 내에서, 장치(200)는, 이러한 장치(200)에 의한 패터닝을 위해서 감광성 레지스트 및 다른 코팅을 기판(W)에 적용시키기 위한 코팅 장치(208)를 역시 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 장치(200)의 출력측에는, 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해서 베이킹 장치(210) 및 현상 장치(212)가 제공된다. 이러한 장치들 모두 사이에서, 기판 핸들링 시스템은 기판을 지지하고 이들을 장치의 일부에서 다른 부분으로 전달하는 것을 담당한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 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(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다. 감독 제어 시스템(SCS)은 각각의 패터닝된 기판을 생성하기 위해 수행될 단계들의 정의를 상세히 제공하는 레시피 정보(R)를 수신한다.
리소셀 내에서 패턴이 적용되고 현상되면, 패터닝된 기판(220)은 222, 224, 226에 예시되는 것과 같은 다른 처리 장치로 전달된다. 통상적인 제조 설비 내에는 다양한 장치에 의해 광범위한 처리 단계들이 구현된다. 예시를 위하여, 이러한 실시예에서 장치(222)는 에칭 스테이션이고, 및 장치(224)는 사후 에칭 어닐링 단계를 수행한다. 추가적인 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들이 다른 장치(226 등)에 적용된다. 재료의 증착, 표면 재료 특성의 변경(산화, 도핑, 이온 이식 등), 화학적-기계적 연마(CMP) 등과 같은 여러 타입의 동작들이 실제 디바이스를 제작하기 위해 요구될 수 있다. 실무상, 장치(226)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 상이한 처리 단계를 나타낸다. 다른 예로서, 리소그래피 장치에 의해 도포된 전조 패턴에 기초하여 다수의 더 작은 피쳐를 생성하기 위한, 자기-정렬 다중 패터닝을 구현하기 위한 장치 및 처리 단계가 제공될 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 반도체 디바이스를 제작하려면, 적합한 재료 및 패턴을 가지는 디바이스 구조체를 기판 위에 층별로 쌓아 올리기 위해 이러한 처리들의 반복이 수반된다. 이에 따라, 리소 클러스터에 도달하는 기판(230)은 새롭게 준비된 기판일 수도 있고, 또는 기판은 이러한 클러스터 또는 완전히 다른 장치에서 이전에 처리된 기판일 수도 있다. 이와 유사하게, 요구되는 처리에 따라서, 장치(226)를 떠나는 기판(232)은 동일한 리소 클러스터 내에서의 후속 패터닝 동작을 위해 반환될 수 있거나, 상이한 클러스터 내에서의 패터닝 동작을 위해 보내질 수 있거나, 다이싱 및 패키징을 위해 보내져야 할 마감된 제품일 수도 있다.
제품 구조체의 각각의 층은 상이한 세트의 프로세스 단계를 요구하고, 각각의 층에서 사용되는 장치(226)는 타입이 완전히 다를 수도 있다. 더 나아가, 장치(226)에 의해 적용될 처리 단계들이 공칭적으로 동일한 경우에도, 큰 설비에서는 상이한 기판들에 단계들을 수행하도록 병렬적으로 동작하는, 동일해 보이는 여러 머신들이 존재할 수도 있다. 이러한 머신들 사이에서 셋-업 또는 고장에 있어서 작은 차이가 발생한다는 것은, 다른 기판들이 다른 방식으로 영향 받게 된다는 것을 의미할 수 있다. 심지어, 에칭(장치(222))과 같이 각각의 층에 대해 상대적으로 공통인 단계들도, 공칭적으로 동일하지만 병렬적으로 작동하여 쓰루풋을 최대화하는 여러 에칭 장치들에 의해 구현될 수 있다. 더욱이, 실무적으로는, 다른 층들은 에칭될 재료의 세부사항과 예를 들어 이방성 에칭과 같은 특별한 요구 사항에 따라서 다른 에칭 프로세스, 예를 들어 화학적 에칭, 플라즈마 에칭을 요구한다.
선행 및/또는 후속 프로세스는 전술된 것처럼 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있고, 심지어 상이한 타입의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 분해능 및 오버레이와 같은 파라미터가 매우 중요한 일부 층들은 디바이스 제작 프로세스 중에 덜 중요한 다른 층들 보다 더 진보된 리소그래피 툴에서 처리될 수 있다. 그러므로 일부 층들이 침지 타입 리소그래피 툴에서 노광될 수 있는 반면에 다른 층들은 '건식' 툴에서 노광된다. 일부 층들은 DUV 파장에서 동작하는 툴 안에서 노광될 수 있는 반면에, 다른 층들은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광된다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 노광된 기판을 검사하여 후속 층들 사이의 오버레이 에러, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 리소셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는, 리소셀 내에서 처리된 기판(W)의 일부 또는 전부를 수납하는 계측 시스템을 더 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)으로 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분한 정도로 계측이 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판들은 스트리핑되고 재작업(rework) 되며 - 수율을 개선하기 위하여 - 또는 폐기되어, 이를 통하여 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 다른 처리를 수행하는 것을 회피할 수도 있다. 기판의 일부 타겟 영역에만 오류가 있는 경우, 양호한 것으로 간주되는 타겟 영역에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.
도 1에는 제조 프로세스의 원하는 스테이지에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공되는 계측 장치(240)도 역시 도시된다. 현대의 리소그래피 생산 설비 내에 있는 계측 장치의 공통적인 예는, 예를 들어 각도-분해 산란계 또는 분광식 산란계인데, 이것은 장치(222)에서의 에칭 이전에 220에서 현상된 기판의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치(240)를 사용하면, 예를 들어 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 중요한 성능 파라미터가 현상된 레지스트 내의 규정된 정확도 요구 사항을 만족시키지 않는다는 것이 결정될 수 있다. 에칭 단계 이전에, 현상된 레지스트를 벗겨내고 리소 클러스터를 통해 기판(220)을 재처리할 기회가 있다. 장치(240)로부터의 계측 결과(242)는, 시간에 따라 미세하게 조절하는 감독 제어 시스템(SCS) 및/또는 제어 유닛(LACU)(206)에 의해서, 패터닝 동작의 정확한 성능을 유지하여 제품이 사양에 벗어나게 제작되거나 재작업해야 하는 위험을 최소화시키기 위해 사용될 수 있다.
또한, 계측 장치(240) 및/또는 다른 계측 장치(미도시)는 처리된 기판(232, 234), 및 인입하는 기판(230)의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치는 오버레이 또는 CD와 같은 중요한 파라미터를 결정하기 위하여, 처리된 기판 상에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 계측 장치는 기능성 제품 구조체와 동일한 재료 및 치수를 가지는 구조체의 특성을 측정하기 위하여 사용되는데, 기능성 제품 구조체는 리소그래피 노광 이후에 하나 이상의 리소그래피 단계, 에칭 및 다른 프로세스를 사용하여 형성된 바 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 있는 계측 장치에서 사용될 수 있는, 공지된 각도-분해 산란계의 기본적인 요소를 도시한다. 이러한 타입의 계측 장치에서, 방사선 소스(11)에 의해 방출된 방사선은 조명 시스템(12)에 의해 컨디셔닝된다. 예를 들어, 조명 시스템(12)은 이용 렌즈 시스템(12a), 컬러 필터(12b), 편광자(12c) 및 애퍼쳐 디바이스(13)를 사용하여 시준을 제공할 수 있다. 컨디셔닝된 방사선은 조명 경로(IP)를 따라가는데, 여기에서 부분 반사면(15)에 의해 반사되고 현미경 대물 렌즈(16)를 통해 기판(W) 상의 스폿(S) 상에 포커싱된다. 계측 타겟(T)은 기판(W) 상에 형성될 수 있다. 렌즈(16)는, 예를 들어 적어도 0.9 또는 적어도 0.95의 높은 개구수(NA)를 가진다. 원할 경우 1 보다 큰 개구수를 얻기 위해서 침지 유체(immersion fluid)가 사용될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)에서와 같이, 하나 이상의 기판 테이블이 측정 중에 기판(W)을 홀딩하기 위해 제공될 수 있다. 개략적 위치설정기 및 정밀 위치설정기는 측정 광학 시스템에 대해 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 관심 타겟의 위치를 얻고 이것을 대물 렌즈(16) 아래의 위치로 데려가기 위해서, 다양한 센서 및 액츄에이터가 제공된다. 통상적으로, 기판(W) 전체의 상이한 위치에서 타겟에 많은 측정이 이루어질 것이다. 기판 지지체는 X 및/또는 Y 방향으로 이동되어 상이한 타겟들을 얻을 수 있고, Z 방향으로 이동되어 타게 상에 광학 시스템의 원하는 집광을 얻을 수 있다. 실제로는 광학 시스템이 실질적으로 정지된 상태를 유지할 수 있고 기판만이 이동하더라도, 대물 렌즈와 광학 시스템이 기판 상의 상이한 위치로 이동되는 것처럼 동작을 이해하고 설명하는 것이 편리하다. 다른 장치에서, 하나의 방향에서의 상대 운동은 기판의 물리적 이동에 의해 구현되는 반면에, 직교 방향에서의 상대 운동은 광학 시스템의 물리적 이동에 의해 구현된다. 기판 및 광학 시스템의 상대적인 위치가 정확하다면, 이론 상 이들 중 하나 또는 양자 모두가 실세계에서 이동하고 있는지 여부를 중요하지 않다.
방사선 빔이 빔 스플리터(16)에 입사될 때, 방사선 빔의 일부가 빔 스플리터(부분 반사면(15))를 투과하고 레퍼런스 미러(14)를 향해 레퍼런스 경로(RP)를 따라 간다.
임의의 계측 타겟(T)에 의해 회절된 방사선을 포함하는, 기판에 의해 반사된 방사선은 렌즈(16)에 의해 수집되고, 부분 반사면(15)을 통과해서 검출기(19)로 가는 수집 경로(CP)를 따라 간다. 검출기는 후면-투영된 퓨필 평면(P)에 위치될 수 있는데, 이것은 렌즈(16)의 초점 길이(F)에 있다. 실무에서, 퓨필 평면 자체는 접근가능하지 않을 수 있고, 그 대신에 보조 광학기(미도시)를 통해 소위 공액 퓨필 평면(P')에 위치된 검출기 상으로 재결상될 수 있다. 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼 또는 회절 스펙트럼이 측정될 수 있도록 검출기는 2차원 검출기일 수 있다. 퓨필 평면 또는 공액 퓨필 평면에서, 방사선의 반경 방향 위치는 포커싱된 스폿(S)의 평면에서의 방사선의 입사/출사각을 규정하고, 광축(O) 주위의 각 위치가 방사선의 아지무스 각도를 규정한다. 검출기(19)는 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수도 있으며, 예컨대 프레임당 40 ms의 노출 시간(integration time)을 사용할 수도 있다.
레퍼런스 경로(RP)에 있는 방사선은 동일한 검출기(19)의 상이한 부분 상에 투영되거나 또는 이와 달리 상이한 검출기(도시하지 않음) 상으로 투영된다. 레퍼런스 빔은 흔히 예를 들어 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 사용되어, 산란 스펙트럼에서 측정되는 세기 값들이 정규화되게 된다.
조명 시스템(12)의 다양한 컴포넌트들은 동일한 장치 내에서 상이한 계측 '레시피'를 구현하도록 조절가능할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터는 405 - 790 nm 또는 그보다 낮은, 예컨대 200 - 300 nm와 같은 범위의 상이한 관심 파장을 선택하기 위해 간섭 필터들의 세트에 의해 구현될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터의 세트를 포함하기보다는 튜닝가능할 수도 있다. 간섭 필터 대신 격자(grating)가 이용될 수 있다. 편광자(12c)는 방사선 스폿(S) 내에 상이한 편광 상태를 구현하기 위해서 회전되거나 교환가능할 수 있다. 애퍼쳐 디바이스(13)는 상이한 조명 프로파일을 구현하도록 조절될 수 있다. 애퍼쳐 디바이스(13)는 대물 렌즈(16)의 퓨필 평면(P) 및 검출기(19)의 평면과 공액인 평면(P") 내에 위치된다. 이러한 방식으로, 애퍼쳐 디바이스에 의해 규정되는 조명 프로파일이 기판에 입사하는 광의 각도 분포를 규정하고, 방사선은 애퍼쳐 디바이스(13) 상의 상이한 위치를 통과한다.
검출기(19)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서의 산란 광의 세기를 측정할 수도 있고, 또는 여러 파장에서의 세기를 별도로 측정할 수도 있으며, 또는 일정 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수도 있다. 또한, 검출기는 횡자기 편광광(transverse magnetic-polarized light) 및 횡전기 편광광(transverse electric-polarized light)의 세기, 및/또는 횡자기 편광광과 횡전기 편광광 간의 위상차를 별도로 측정할 수도 있다.
도 2에 개략적으로 도시된 알려진 각도-분해 산란계에서, 계측 타겟(T)은 기판(W) 상에 제공된다. 측정을 위하여, 이러한 타겟은 1-D 격자를 포함할 수 있는데, 이것은 현상 후에 솔리드 레지스트 라인(solid resist line)이 되도록 인쇄된다. 또는, 타겟은 2-D 격자일 수도 있으며, 이 2-D 격자는 현상 후에 바(bar)가 솔리드 레지스트 필러(solid resist pillar) 또는 레지스트 내의 비아(via)(콘택 홀)로 형성되도록 프린트된다. 바, 필러 또는 비아는 이와 달리 기판 내로 에칭될 수도 있다. 인쇄 단계 및/또는 다른 산란 프로세스의 지식으로부터, 라인 폭 및 형상과 같은 파라미터의 측정이 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 반복 재구성 프로세스에 의해 획득될 수 있다.
재구성에 의해 파라미터를 측정하는 것에 추가하여, 각도 분해 산란측정이 제품 및/또는 레지스트 패턴 내의 피쳐의 비대칭을 측정하는 데에 유용하다. 비대칭 측정의 특정 응용예는 오버레이의 측정을 위한 것인데, 이러한 경우 타겟은 서로 중첩된 주기적 피쳐들의 하나의 세트를 포함한다. 도 2의 기구를 사용하는 비대칭 측정의 개념은 예를 들어 위에 인용된 공개 특허 출원 제 US2006066855A1에 기술된다. 간단히 말하면, 주기적 타겟의 회절 스펙트럼 내의 고차 회절 차수(1차 이상)의 위치는 타겟의 주기성에 의해서만 결정되는 반면에, 회절 스펙트럼 내의 세기 레벨의 비대칭은 타겟을 이루는 개개의 피쳐들에 있는 비대칭을 표시한다. 검출기(19)가 이미지 센서일 수 있는 도 2의 기구에서, 고차 회절 차수에 있는 이러한 비대칭은 검출기(19)에 의해 기록된 퓨필 이미지 내의 비대칭으로서 직접적으로 나타난다. 이러한 비대칭은 유닛(PU) 내에 있는 디지털 이미지 처리에 의해 측정되고, 오버레이의 공지된 값에 대하여 교정될 수 있다.
도 3은 리소그래피 프로세스에 의해 형성되고 다양한 실시예에 따른 타겟 측정 방법에서 사용하기에 적합한 타겟(T)을 도시한다. 타겟(T)은 층상 구조체를 포함한다. 층상 구조체는 제 1 층(41)에 있는 제 1 주기적 구조체(예를 들어 1D 또는 2D 격자) 및 제 2 층(42)에 있는 제 2 주기적 구조체(예를 들어 1D 또는 2D 격자)를 가진다. 도시된 예에서, 제 1 층(41)은 중간 층(44)에 의해 제 2 층(42)으로부터 분리된다. 제 1 층(41)은 제 2 층(42)으로부터 거리(t)만큼 분리된다.
도 4는 일 실시예에 따른 타겟(T) 측정 방법의 단계들의 시퀀스를 보여준다. 단계 101에서, 타겟(T)은 편광된 측정 방사선으로 조명된다. 단계 102에서, 타겟(T)으로부터 온 0차 산란 방사선이 검출된다. 단계 103에서, 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭이 타겟(T)으로부터의 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 유도된다. 제 1 층(41)과 제 2 층(42) 사이의 간격(t)은, 검출된 0차 산란 방사선이 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와 독립적이 되게 되어 있다. 발명자들은, 제 1 주기적 구조체가 제 2 주기적 구조체로부터 충분히 분리된 경우, 0차 산란 방사선이 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭에 대한 정보를 포함하지만 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차로부터는 실질적인 기여분을 가지지 않는다는 것을 알게 되었다. 그러면, 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭의 측정이 오버레이 오차와 독립적으로 획득될 수 있게 된다. 비대칭 정보는 0차 산란 방사선의 교차 편광 성분(예를 들어, 수평 편광 대 수직 편광 또는 그 반대의 경우)에 존재하고, 평행한 편광 성분(예를 들어 수평 편광 대 수평 편광 또는 수직 편광 대 수직 편광)에는 존재하지 않는다. 따라서, 이것은 오버레이 정보가 교차 및 평행 편광 성분 양자 모두에 존재하는, 1차 이상의 산란 방사선을 사용하여 오버레이를 측정하기 위한 전통적인 접근법과 다르다.
일 실시예에서, 제 1 층(41)과 제 2 층(42) 사이의 간격은 λ/20 보다 크고, 선택적으로는 λ/15 보다 크며, 선택적으로는 λ/10 보다 크고, 선택적으로는 λ/5 보다 큰데, λ는 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장이다. 그러므로, 실시예의 방법은 리소그래피 현상 단계 이후, 상이한 층들 내의 주기적 구조체들 사이에 상대적으로 큰 간격이 존재하는 후속 에칭 단계 이전에 적용될 수 있다.
회절에 존재하는 상호성(reciprocity) 및 대칭 관련성에 기인하여, 비대칭 정보가 1차 이상의 산란 방사선에만 존재할 것이 보통 기대된다. 그러나, 발명자들은, 0차 전파 모드만이 존재하는 경우에도, 비대칭 정보가 1차 이상의 (비-전파) 에버네슨트 모드에서 인코딩될 것이라는 것을 인식했다.
제 1 주기적 구조체 및 제 2 주기적 구조체가 서로 충분히 가까워서 제 1 주기적 구조체에 의해 생성된 에버네슨트 필드가 제 2 주기적 구조체에 의해서 생성된 에버네슨트 필드와 상호작용하면, 필드들은 0차 산란 방사선으로 커플링될 수 있다. 0차 산란 방사선은 공중으로 전파되고, 따라서 검출되고 비대칭 정보를 검출하기 위해 분석된다. 그러나, 이러한 경우에, 오버레이 오차에 기인한 비대칭 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭에 기인한 비대칭 양자 모두는 측정된 비대칭에 기여하고, 서로 용이하게 구별될 수 없다. 이에 반해, 현재의 "현상후" 계측 케이스에서 통상적인 것과 같은 본 발명의 실시예의 층들 사이의 상대적으로 큰 간격(예를 들어 λ/20 보다 큰 간격)은, 제 1 주기적 구조체 및 제 2 주기적 구조체로부터의 에버네슨트 필드들이 서로 실질적으로 상호작용하지 않는다는 것을 의미한다. 이것은 에버네슨트 파의 세기가 깊이에 따라 지수적으로 감소하기 때문이다. 그러나, 제 1 주기적 구조체로부터의 산란으로부터 나온 에버네슨트 필드는 여전히 제 1 주기적 구조체로부터의 0차 산란에 커플링될 것이다. 그러므로, 0차 산란의 분석이 오버레이 오차와 독립적으로 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 측정하기 위하여 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 주기적 구조체 및 제 2 주기적 구조체 각각은 동일한 피치 및 배향을 가지는 주기적 성분을 포함한다. 주기적 성분의 피치 및 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장은, 전파되는 1차 이상의 산란 방사선이, 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선에 의한, 상기 제 1 주기적 구조체의 주기적 성분 또는 상기 제 2 주기적 구조체의 주기적 성분에 의해 전혀 생성되지 않도록 한다.
도 5는 세기 비대칭이 제 1 층(41)과 제 2 층(42) 사이의 간격(t)의 함수로서 어떻게 변할 것으로 기대되는 지를 제 1 주기적 구조체 비대칭으로부터의 신호(38) 및 오버레이 오차로부터의 신호(39)에 대해서 표시한다. 신호는 로그 스케일로 도시된다. 간격이 작으면, 오버레이 오차 신호는 크지만(상이한 층들로부터의 에버네슨트 필드들 사이의 중첩이 크기 때문), 층들이 더 멀리 떨어질수록 오버레이 오차로부터의 신호(39)가 여러 자릿수만큼 급격히 떨어진다. 상이한 층들로부터의 에버네슨트 필드의 중첩에 의존하지 않는, 제 1 주기적 구조체 비대칭으로부터의 신호(38)는 상대적으로 층들 사이의 간격(t)과 독립적이다.
비대칭은 처리 변동에 기인하여 제 1 주기적 구조체에서 발생할 수 있다. 이러한 비대칭은 당업계에 알려져 있고, 가끔 바닥 격자 비대칭(BGA)이라고 불린다. 비대칭은 오버레이 오차의 측정의 정확도를 떨어뜨릴 수 있다.
0차 산란 방사선에 대한 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭의 기여분은, 타겟을 조명하는 측정 방사선의 편광에 직교하는 편광 성분에 존재한다. 감도를 개선하기 위하여, 일 실시예에서 0차 산란 방사선을 검출하는 것은 0차 산란 방사선의 교차 편광 성분을 검출하는 것을 포함한다. 그러면, 검출된 교차 편광 성분이 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하기 위하여 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명의 방법은 타겟(T)으로부터의 1차 이상의 산란 방사선을 검출하는 것을 더 포함한다. 그러면, 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차는, 검출된 0차 산란 방사선(예를 들어 0차 차수만 생성하고 더 높은 전파 차수를 생성하지 않는 특정 파장의 조명을 사용함) 및 검출된 1차 이상의 산란 방사선(예를 들어 다른 파장에서의 조명을 사용함)의 조합을 사용하여 유도된다. 검출된 1차 이상의 산란 방사선은 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차로부터의 기여분 및 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭으로부터의 기여분을 포함한다. 일 실시예에서, 이러한 기여분은 1차들(+1 및 -1) 사이의 세기차 
에서 다음과 같이 나타날 수 있다:
여기에서 OV는 오버레이 오차이고, BGA는 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭(즉 바닥 격자 비대칭)이며, 및 K 및 
는 오버레이 감도 및 BGA 감도이다. K 및 
는 당업계에 알려진 표준 기법을 사용하여 유도될 수 있다. 교정 데이터는, 예를 들어 OV 및 BGA의 알려진 값으로부터 생성되고, 룩업 테이블로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 상이한 값에 대하여 오버레이 오차 및/또는 BGA를 독립적으로 측정하기 위하여 SEM 측정이 사용되고, 룩업 테이블을 생성하도록 
의 측정에 대해서 상관될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 계산에 의한 재구성이 사용될 수 있다.
검출된 0차 산란 방사선은 제 1 주기적 구조체와 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와 독립적이다(따라서 오버레이 비대칭은 실효적으로 0임). 그러므로, 검출된 0차 산란 방사선은 다음과 같이 표현될 수 있는 양 
를 제공한다:
여기에서 
는 BGA 감도이다. 
는 사용된 특정 재료 및 프로세스에 따라 달라지고, K 및 
를 결정하는 콘텍스트에서 앞서 언급된 것들을 포함하는 다양한 기법을 사용하여 추정될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 바닥 격자(제 1 주기적 구조체)의 홈(groove) 프로파일이 0차 산란 방사선을 사용하여 검출된 바와 같은 비대칭과 어떻게 관련되는지를 결정하기 위하여 SEM 측정이 사용될 수 있다. 후속 측정에서 사용할 룩업 테이블을 형성하기 위해 교정 데이터가 생성되고 사용될 수 있다. SEM 측정은 다양한 프로세스-관련 최적화를 위하여 루틴에 따라 수행되고, 따라서 이러한 측정은 잠재적으로 이러한 이미 존재하는 단계들의 일부일 수 있다.
K, 
및 
가 알려지게 되면, 오버레이 오차(OV)가 검출된 1차 이상의 산란 방사선 내의 제 1 주기적 구조체에 있는 비대칭로부터의 기여분으로부터 구별될 수 있다는 것이 명백하다. 따라서, 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 유도된 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭이, 검출된 1차 이상의 산란 방사선으로부터 오버레이 오차를 그렇지 않을 경우 가능한 것보다 높은 정밀도로 추출하기 위해서 사용될 수 있다.
오버레이 오차의 전술된 추출은, 0차 산란 방사선의 검출이 1차 이상의 산란 방사선의 검출과 병렬적으로 수행된다면 특히 효율적으로 구현될 수 있다. 이를 달성하기 위한 예시적인 실시예가 이하 설명된다.
일 실시예에서, 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함한다. 이러한 제 1 방사선 및 제 2 방사선을 사용하는 방법의 프레임워크를 나타내는 흐름도가 도 6에 도시된다. 제 1 파장 대역은 제 2 파장 대역과 다르고, 이것과 중첩하지 않는다. 이러한 타입의 방법에서, 타겟(T)을 편광된 측정 방사선으로 조명하는 단계(101)는 두 개의 성분인: 조명이 제 1 방사선을 사용하여 수행되는 단계(110) 및 조명이 제 2 방사선을 사용하여 수행되는 단계(111)를 포함한다. 단계 110은 단계 111과 동시에(병렬적으로) 수행될 수 있고, 또는 다른 시간에 수행될 수도 있다.
단계 102에서, 주로 제 1 방사선에 의해 제공되는 0차 산란 방사선이 검출된다. 제 1 파장 대역이 제 2 파장 대역보다 높기 때문에, 0차 산란 방사선은 주로 제 1 방사선에 의하여 제공될 수 있다(주로 제 2 방사선에 의해서가 아님). 일 실시예에서, 제 1 파장 대역은, 전파되는 1차 이상의 산란 방사선이 타겟(T)으로부터 오는 제 1 방사선의 산란으로부터 유도되지 않도록 충분히 높도록(타겟(T) 내의 관련된 구조체의 피치에 상대적으로) 선택된다.
대응하는 단계 112에서, 주로 제 2 방사선에 의해 제공되는 1차 이상의 산란 방사선이 검출된다. 제 1 파장 대역이 제 2 파장 대역보다 높기 때문에, 1차 이상의 산란 방사선은 주로 제 2 방사선에 의하여 제공될 수 있고(주로 제 1 방사선에 의해서가 아님), 선택적으로는, 전파되는 1차 이상의 산란 방사선이 타겟(T)으로부터 오는 제 1 방사선의 산란으로부터 유도되도록 한다.
단계 103에서, 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭이 단계 103에서 전술된 도 4에서와 같이 유도된다. 단계 113에서, 예를 들어 룩업 테이블을 사용하여 
로부터 BGA를 결정하여 
를 결정하고, 결정된 BGA를 교정 데이터로부터의 K 및 
에 대한 값과 함께 사용하여, 예를 들어 오버레이(OV) 1차수들(+1 및 -1) 사이의 세기차 
의 측정으로부터 수학식 
를 통해 결정함으로써, 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭은 오버레이 오차를 검출하기 위해 단계 112에서 검출된, 검출된 1차 이상의 산란 방사선과 조합되어 사용된다.
실시예들에 따른 방법을 수행하기 위한 예시적인 장치가 도 7에 도시된다. 이러한 장치는 계측 장치라고 불릴 수 있다. 이러한 장치는, 그렇지 않다고 후술되는 것을 제외하고는 전술된 도 2의 장치의 요소들을 포함할 수 있다. 장치는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟(T)을 편광된 측정 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템(12)을 포함한다. 조명 시스템(12)은 도 2에서와 같이 동작하도록 구성되는 렌즈 시스템(12a) 및 컬러 필터(12b)를 선택적으로 포함할 수 있다. 제 1 편광자 어셈블리(17)가 추가적으로 제공되고, 그 동작이 이하 설명될 것이다.
소스(11)는 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선(실선) 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선(파선)을 제공한다. 제 1 방사선 및 제 2 방사선은 도 4 및 도 6의 방법과 관련하여 전술된 특징 중 임의의 것을 가질 수 있다.
장치는 타겟(T) 내의 주기적 구조체로부터 오는 제 1 방사선의 산란으로부터의 0차 산란 방사선을 검출하고, 타겟(T) 내의 주기적 구조체로부터 오는 제 2 방사선의 1차 이상의 산란 방사선을 검출한다. 렌즈 시스템(20)은 제 1 방사선 및 제 2 방사선을 타겟(T) 위에 지향시킨다. 제 1 방사선 및 제 2 방사선은 타겟(T) 상에 동시에 지향될 수 있다. 검출 시스템은 제 1 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선을 제 1 검출기(32) 상에 지향시키고, 제 2 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선을 제 1 검출기(32)와 다른 제 2 검출기(34) 상에 산란시킨다. 따라서, 타겟(T)으로부터 오는 제 1 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선은 타겟(T)으로부터 오는 제 2 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선과 독립적으로 검출될 수 있다.
도시된 실시예에서는, 제 1 방사선 및 제 2 방사선을 최소의 손실로 필요에 따라 선택적으로 재지향시키기 위해서 이색성 빔 스플리터(25)가 사용된다. 다른 구성들도 가능하다. 예를 들어, 제 1 방사선 및 제 2 방사선 양자 모두가 제 1 검출기(32) 및 제 2 검출기(34) 양자 모두를 향해 지향되는 경우(예를 들어 이색성 빔 스플리터(25) 대신에 비-이색성 빔 스플리터를 사용함), 컬러 필터는 적절한 방사선만이 각각의 검출기(32, 34)에 도달하도록 하기 위해서 두 개의 검출기(32, 34) 각각 앞에 제공될 수 있다. 검출 시스템은 제 2 편광자 어셈블리(19)(더 상세히 후술됨), 및 이러한 특정 실시예에서는, 산란된 광의 상이한 성분들을 제 1 검출기(32) 및 제 2 검출기(34)의 요구되는 부분 상에 지향시키기 위한 네 개의 사분면 광학 웨지(24)를 더 포함한다.
도 4 및 도 6을 참조하여 전술된 유도 단계 중 임의의 것을, 제 1 검출기(32) 및 제 2 검출기(34)로부터의 출력을 사용하여 수행하기 위하여 처리 유닛(35)이 제공된다. 처리 유닛(35)은 계산 또는 논리 연산을 구현하기 위해 이용가능한 매우 다양한 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어 기법 중 임의의 것을 사용하여 구현될 수 있다. 적합한 프로세서에서 실행되면 프로세서가 전술된 방법 중 임의의 것의 유도하는 단계(들)를 수행하게 하는 머신 판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다.
제 1 편광자 어셈블리(17) 및 제 2 편광자 어셈블리(19)의 존재, 및 그들의 신규한 상호관련성에 기인하여, 계측 장치는 실시예들에 따른 방법을 특히 효율적으로 구현할 수 있다. 이것은 아래에서 상세히 설명된다.
도 7의 계측 장치는, 광학 시스템이 타겟(T)의 조명 및 타겟(T)으로부터 오는 산란 방사선의 검출을 수행하도록 구성되고, 제 1 편광자 어셈블리(17) 및 제 2 편광자 어셈블리(19)가 제공되는 일 실시예의 일 예이다. 이러한 장치는 측정 방사선이 타겟(T)을 조명하기 이전에 광학 시스템의 제 1 퓨필 평면을 통과하도록 구성된다. 제 1 퓨필 평면은, 예를 들어 렌즈 시스템(20)의 대물 렌즈의 퓨필 평면에 공액인 평면일 수 있다. 이러한 장치는 또한, 산란 방사선이 타겟(T)으로부터 산란된 후에 광학 시스템의 제 2 퓨필 평면을 통과하도록 구성된다. 제 2 퓨필 평면은, 예를 들어 렌즈 시스템(20)의 대물 렌즈의 퓨필 평면에 공액인 평면일 수 있다. 제 1 편광자 어셈블리(17)는 제 1 퓨필 평면 내에 제공된다. 제 2 편광자 어셈블리(19)는 제 2 퓨필 평면 내에 제공된다.
제 1 편광자 어셈블리(17)는, 제 1 퓨필 평면 내의 제 1 영역(17a)을 통과하는 방사선이 제 1 편광자 어셈블리(17)에 의하여 제 1 퓨필 평면 내의 제 2 영역(17b)을 통과하는 방사선과 반대(직교) 방향으로 편광되도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 제 1 영역(17a)은 원형 편광 영역의 정반대의 사분면들을 포함한다. 도 7의 특정 예에서, 제 1 영역(17a)은 수평 방향(H)으로 편광하고, 제 2 영역(17b)은 수직 방향(V)으로 편광한다.
제 2 편광자 어셈블리(19)는, 제 2 퓨필 평면 내의 제 1 영역(19a)을 통과하는 방사선이 제 2 편광자 어셈블리(19)에 의하여 제 2 퓨필 평면 내의 제 2 영역(19b)을 통과하는 방사선과 반대(직교) 방향으로 편광되도록 구성된다. 도 7의 특정 예에서, 제 1 영역(19a)은 수직 방향(V)으로 편광하고 제 2 영역(19b)은 수평 방향(H)으로 편광한다. 제 1 편광자 어셈블리(17)의 제 1 영역(17a) 및 제 2 영역(17b)은, 제 2 편광자 어셈블리(19)의 제 1 영역(19a) 및 제 2 영역(19b)과 동일한 형상, 크기 및 상대적인 위치를 가진다. 따라서, 제 1 편광자 어셈블리(17)의 제 1 영역(17a)은 제 2 편광자 어셈블리(19)의 제 1 영역(19a)에 상대적으로 교차되고(즉, 반대 또는 직교 편광을 가짐), 제 1 편광자 어셈블리(17)의 제 2 영역(17b)은 제 2 편광자 어셈블리(19)의 제 2 영역(19b)에 상대적으로 교차된다. 그러므로, 양자 모두의 어셈블리의 동일한 영역을 통과하는 방사선은 차단되는 반면, 상이한 영역을 통과하는 방사선은 통과될 것이다.
제 1 영역(17a 및 19a) 및 제 2 영역(17b 및 19b)은, 장치를 사용함으로써 다음 기능이 달성되도록 구성된다. 제 1 편광자 어셈블리(17)의 제 1 영역(17a)을 통과한 0차 산란 방사선에 대한 모든 방사선 기여분은 후속하여 제 2 편광자 어셈블리(19)의 제 1 영역(19a)을 통과한다. 제 1 편광자 어셈블리(17)의 제 2 영역(17b)을 통과한 0차 산란 방사선에 대한 모든 방사선 기여분은 후속하여 제 2 편광자 어셈블리(19)의 제 2 영역(19b)을 통과한다. 제 1 편광자 어셈블리(17)의 제 1 영역(17a)을 통과한 1차 이상의 산란 방사선에 기여하는 방사선의 적어도 일부는 후속하여 제 2 편광자 어셈블리(19)의 제 2 영역(19b)을 통과한다. 제 1 편광자 어셈블리(17)의 제 2 영역(17b)을 통과한 1차 이상의 산란 방사선에 기여하는 방사선의 적어도 일부는 후속하여 제 2 편광자 어셈블리(19)의 제 1 영역(19a)을 통과한다.
위의 기능들은, 예를 들어, 실질적으로 평면 형상을 가지고 편광 구조체를 통과하는 방사선을 원형 편광 영역에서 편광하도록 구성되는 편광 구조체를 각각 포함하는 제 1 및 제 2 편광자 어셈블리를 사용하여 달성될 수 있는데, 이러한 편광 영역은, 원형 편광 영역의 정반대인 사분면의 두 쌍 중 하나(예를 들어, 제 1 영역(17a 또는 19a)을 형성함)를 통과하는 방사선에 제 1 편광을 인가하고, 원형 편광 영역의 정반대인 사분면의 다른 쌍(예를 들어, 제 2 영역(17b 또는 19b)을 형성함)에 제 1 편광과 직교하는 제 2 편광을 인가하도록 구성된다.
이러한 구성에서, 타겟(T)으로부터의 0차(경면) 반사는 언제나, 제 1 퓨필 평면을 통과할 때의 하나의 사분면으로부터 제 2 퓨필 평면을 통과할 때의 정반대의 사분면으로 이동하는 방사선을 초래할 것이다. 그러나, 타겟(T)이 격자와 같은 주기적 구조체를 포함하면, 이러한 주기적 구조체로부터의 1차 이상의 산란 방사선은 방사선이 하나의 사분면으로부터 이웃하는(정반대가 아닌) 사분면으로 이동하게 할 수 있다. 특정 사분면은 회절의 차수(예를 들어 +1 또는 -1) 및 주기적 구조체의 격자의 배향(예를 들어 X 또는 Y)에 의존한다.
따라서, 제 1 편광자 어셈블리(17) 및 제 2 편광자 어셈블리(19)를 조합하면, 0차 산란 방사선의 모든 원치않는 성분(즉 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭에 대한 정보를 보유하지 않는 성분)을 차단하는 동시에, 잠재적으로 제한이 없이 그리고 제 1 방사선 및 제 2 방사선이 타겟(T)에 도달하기 전에 편광되도록 보장하면서, 1차 이상의 산란 방사선을 통과시키는 편리한 방법이 제공된다.
비록 물리적 레티클의 형태인 패터닝 디바이스가 설명되었지만, 본 명세서에서 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 예를 들어 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스와 함께 사용되도록 디지털 형태로 패턴을 포함하는 데이터 제품을 포함한다.
비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시예를 사용하는 것에 대해 특정하여 언급하였지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.
리소그래피 장치와 관련하여 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.
본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다.
다른 실시예들은 아래의 번호가 매겨진 절에서 더욱 기술된다:
1. 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟의 측정 방법으로서,
상기 타겟은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 층상 구조체를 포함하고,
상기 방법은,
상기 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하는 단계;
상기 타겟으로부터 0차 산란 방사선을 검출하는 단계; 및
상기 타겟으로부터 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은, 상기 검출된 0차 산란 방사선이 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와는 독립적이 되게 하는 것인, 타겟 측정 방법.
2. 제 1 절에 있어서,
상기 0차 산란 방사선을 검출하는 단계는, 상기 0차 산란 방사선의 교차 편광 성분을 검출하는 것을 포함하고,
상기 비대칭을 유도하는 단계는, 상기 0차 산란 방사선의 검출된 교차 편광 성분을 사용하는, 타겟 측정 방법.
3. 제 1 절 또는 제 2 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 타겟으로부터 1차 이상의 산란 방사선을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 0차 산란 방사선 및 검출된 1차 이상의 산란 방사선의 조합을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차를 유도하는 단계를 더 포함하는, 타겟 측정 방법.
4. 제 3 절에 있어서,
상기 검출된 1차 이상의 산란 방사선은, 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차로부터의 기여분 및 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭으로부터의 기여분을 포함하고,
상기 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 유도된 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭은, 상기 검출된 1차 이상의 산란 방사선으로부터 상기 오버레이 오차를 추출하기 위하여 사용되는, 타겟 측정 방법.
5. 제 3 절 또는 제 4 절에 있어서,
상기 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함하고,
상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역과 다르고 상기 제 2 파장 대역과 중첩하지 않으며;
상기 검출된 0차 산란 방사선은 주로 상기 제 1 방사선에 의하여 제공되고,
상기 검출된 1차 이상의 산란 방사선은 주로 상기 제 2 방사선에 의하여 제공되는, 타겟 측정 방법.
6. 제 5 절에 있어서,
상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역보다 높은, 타겟 측정 방법.
7. 제 6 절에 있어서,
전파하는 1차 이상의 산란 방사선이 상기 타겟으로부터 오는 상기 제 1 방사선의 산란으로부터 유도되지 않는, 타겟 측정 방법.
8. 제 5 절 내지 제 7 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 타겟으로부터 오는 상기 제 1 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선은 상기 타겟으로부터 오는 상기 제 2 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선과 독립적으로 검출되는, 타겟 측정 방법.
9. 제 1 절 내지 제 8 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하는 것은 교정 데이터 또는 계산에 의한 재구성을 사용하는, 타겟 측정 방법.
10. 제 1 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 방법은 리소그래피 현상 단계 이후, 후속 에칭 단계 이전에 타겟에 적용되는, 타겟 측정 방법.
11. 제 1 절 내지 제 10 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은 λ/20 보다 크고, λ는 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장인, 타겟 측정 방법.
12. 제 1 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 주기적 구조체 및 상기 제 2 주기적 구조체는 동일한 피치 및 배향을 가지는 주기적 컴포넌트를 각각 포함하는, 타겟 측정 방법.
13. 제 12 절에 있어서,
상기 주기적 성분의 피치 및 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장은, 전파되는 1차 이상의 산란 방사선이, 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선에 의한, 상기 제 1 주기적 구조체의 주기적 성분 또는 상기 제 2 주기적 구조체의 주기적 성분에 의해 전혀 생성되지 않도록 하는 것인, 타겟 측정 방법.
14. 제 1 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절에 있어서,
광학 시스템이, 상기 타겟을 조명하고 산란 방사선을 검출하기 위하여 사용되고,
상기 측정 방사선은 상기 타겟을 조명하기 전에 상기 광학 시스템의 제 1 퓨필 평면을 통과하며,
상기 산란 방사선은 상기 타겟으로부터 산란된 후에 상기 광학 시스템의 제 2 퓨필 평면을 통과하고,
제 1 편광자 어셈블리가 제 1 퓨필 평면에 제공되며,
제 2 편광자 어셈블리가 제 2 퓨필 평면에 제공되고,
상기 제 1 편광자 어셈블리 및 상기 제 2 편광자 어셈블리 각각은,
퓨필 평면 내의 제 1 영역을 통과하는 방사선이 편광자 어셈블리에 의해 상기 퓨필 평면 내의 제 2 영역을 통과하는 방사선에 대해 직교 방향으로 편광되도록 구성되는, 타겟 측정 방법.
15. 제 14 절에 있어서,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 0차 산란 방사선에 기여하는 모든 방사선이, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과하고,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 1차 이상의 산란 방사선에 기여하는 방사선의 적어도 일부가, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역을 통과하며,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역은 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역에 상대적으로 교차되고, 상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 2 영역은 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역에 상대적으로 교차되는, 타겟 측정 방법.
16. 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 방법으로서,
타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하는 단계 - 상기 편광된 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함하고, 상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역과 상이하고 상기 제 2 파장 대역과 중첩하지 않음 -; 및
상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 1 방사선의 산란으로부터 0차 산란 방사선을 검출하는 단계; 및 상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 2 방사선의 산란으로부터 1차 이상의 산란 방사선을 검출하는 단계를 포함하는, 타겟 측정 방법.
17. 계측 장치로서,
리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템 - 상기 편광된 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함하고, 상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역과 상이하고 상기 제 2 파장 대역과 중첩하지 않음 -; 및
검출 시스템을 포함하고, 상기 검출 시스템은,
상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 1 방사선의 산란으로부터 0차 산란 방사선을 검출하고,
상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터 상기 제 2 방사선의 1차 이상의 산란 방사선을 검출하도록 구성되는, 계측 장치.
18. 제 17 절에 있어서,
상기 타겟은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 층상 구조체를 포함하는, 계측 장치.
19. 제 18 절에 있어서,
상기 계측 장치는,
상기 제 1 방사선의 산란으로부터의 검출된 0차 산란 방사선으로부터 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하도록 구성되는 처리 유닛을 더 포함하는, 계측 장치.
20. 제 19 절에 있어서,
상기 0차 산란 방사선을 검출하는 것은, 상기 0차 산란 방사선의 교차 편광 성분을 검출하는 것을 포함하고,
상기 비대칭을 유도하는 것은, 상기 0차 산란 방사선의 검출된 교차 편광 성분을 사용하는, 계측 장치.
21. 제 19 절 또는 제 20 절에 있어서,
상기 처리 유닛은,
상기 검출된 0차 산란 방사선 및 검출된 1차 이상의 산란 방사선의 조합을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차를 유도하도록 더 구성되는, 계측 장치.
22. 제 18 절 내지 제 21 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은 λ/20 보다 크고, λ는 상기 타겟으로부터 오는 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장인, 계측 장치.
23. 제 18 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 주기적 구조체 및 상기 제 2 주기적 구조체는 동일한 피치 및 배향을 가지는 주기적 컴포넌트를 각각 포함하는, 계측 장치.
24. 제 23 절에 있어서,
상기 주기적 성분의 피치 및 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장은, 전파되는 1차 이상의 산란 방사선이, 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선에 의한, 상기 제 1 주기적 구조체의 주기적 성분 또는 상기 제 2 주기적 구조체의 주기적 성분에 의해 전혀 생성되지 않도록 하는 것인, 계측 장치.
25. 제 17 절 내지 제 24 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역보다 높은, 계측 장치.
26. 제 17 절 내지 제 25 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 검출 시스템은,
상기 타겟으로부터 오는 상기 제 1 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선을 상기 타겟으로부터 오는 상기 제 2 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선과 독립적으로 검출하도록 구성되는, 계측 장치.
27. 제 26 절에 있어서,
상기 조명 시스템은 상기 타겟을 상기 제 1 방사선 및 제 2 방사선과 동시에 조명하도록 구성되고,
상기 검출 시스템은, 상기 제 1 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선을 상기 제 1 검출기 상에 지향시키고 상기 제 2 방사선의 산란으로부터의 산란 방사선을 상기 제 1 검출기와 다른 제 2 검출기 상에 지향시키도록 구성되는, 계측 장치.
28. 제 17 절 내지 제 27 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 계측 장치는,
상기 타겟의 조명 및 산란 방사선의 검출을 수행하도록 구성되는 광학 시스템; 및
제 1 편광자 어셈블리 및 제 2 편광자 어셈블리를 포함하고,
상기 계측 장치는,
상기 측정 방사선이 상기 타겟을 조명하기 전에 상기 광학 시스템의 제 1 퓨필 평면을 통과하고,
상기 산란 방사선이 상기 타겟으로부터 산란된 후에 상기 광학 시스템의 제 2 퓨필 평면을 통과하도록 구성되고,
제 1 편광자 어셈블리가 제 1 퓨필 평면에 제공되며,
제 2 편광자 어셈블리가 제 2 퓨필 평면에 제공되도록 구성되고,
상기 제 1 편광자 어셈블리 및 상기 제 2 편광자 어셈블리 각각은,
퓨필 평면 내의 제 1 영역을 통과하는 방사선이 편광자 어셈블리에 의해 상기 퓨필 평면 내의 제 2 영역을 통과하는 방사선에 대해 직교 방향으로 편광되도록 구성되는, 계측 장치.
29. 제 28 절에 있어서,
상기 장치는 사용 시에,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 0차 산란 방사선에 기여하는 모든 방사선이, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과하고,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 1차 이상의 산란 방사선에 기여하는 방사선의 적어도 일부가, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역을 통과하며,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역이 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역에 상대적으로 교차되고, 상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 2 영역은 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역에 상대적으로 교차되도록 구성되는, 계측 장치.
30. 계측 장치로서,
리소그래피 프로세스에 의해 형성되는 타겟 - 상기 타겟은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 층상 구조체를 포함함 -;
상기 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하기 위한 조명 시스템;
상기 타겟으로부터 0차 산란 방사선을 검출하기 위한 검출 시스템; 및
상기 타겟으로부터 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하기 위한 처리 유닛을 포함하고,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은, 상기 검출된 0차 산란 방사선이 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와는 독립적이 되게 하는 것인, 계측 장치.
31. 계측에 사용되기 위한 편광자 어셈블리로서,
실질적으로 평면 형상을 가지고 편광 구조체를 통과하는 방사선을 원형 편광 영역에서 편광하도록 구성되는 편광 구조체를 포함하고,
상기 편광 영역은, 원형 편광 영역의 정반대인 사분면의 두 쌍 중 하나를 통과하는 방사선에 제 1 편광을 인가하고, 원형 편광 영역의 정반대인 사분면의 다른 쌍에 제 1 편광과 직교하는 제 2 편광을 인가하도록 구성되는, 편광자 어셈블리.
32. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
적합한 프로세서에서 실행되면 프로세서가 제 1 절 내지 제 16 절 중 어느 한 절의 방법의 유도하는 단계(들)를 수행하게 하는 머신 판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
33. 리소그래피 시스템으로서,
리소그래피 프로세스에서 사용되기 위한 리소그래피 장치; 및
상기 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 데에 사용되기 위한, 제 17 절 내지 제 30 절 중 임의의 절에 따른 계측 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서 구문 또는 어휘는 예에 의한 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 교시 및 지도를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
Claims (15)
- 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟의 측정 방법으로서,
상기 타겟은 제 1 층에 있는 제 1 주기적 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 주기적 구조체를 가지는 층상 구조체를 포함하고,
상기 방법은,
상기 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하는 단계;
상기 타겟으로부터 0차 산란 방사선을 검출하는 단계; 및
상기 타겟으로부터 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭을 유도하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은, 상기 검출된 0차 산란 방사선이 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차와는 독립적이 되게 하는 것인, 타겟 측정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 0차 산란 방사선을 검출하는 단계는, 상기 0차 산란 방사선의 교차 편광 성분(crossed polarization component)을 검출하는 것을 포함하고,
상기 비대칭을 유도하는 단계는, 상기 0차 산란 방사선의 검출된 교차 편광 성분을 사용하는, 타겟 측정 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 타겟으로부터 1차 이상의 산란 방사선을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 0차 산란 방사선 및 검출된 1차 이상의 산란 방사선의 조합을 사용하여 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차를 유도하는 단계를 더 포함하는, 타겟 측정 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 검출된 1차 이상의 산란 방사선은, 상기 제 1 주기적 구조체와 상기 제 2 주기적 구조체 사이의 오버레이 오차로부터의 기여분 및 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭으로부터의 기여분을 포함하고,
상기 검출된 0차 산란 방사선을 사용하여 유도된 상기 제 1 주기적 구조체 내의 비대칭은, 상기 검출된 1차 이상의 산란 방사선으로부터 상기 오버레이 오차를 추출하기 위하여 사용되는, 타겟 측정 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함하고,
상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역과 다르고 상기 제 2 파장 대역과 중첩하지 않으며;
상기 검출된 0차 산란 방사선은 주로 상기 제 1 방사선에 의하여 제공되고,
상기 검출된 1차 이상의 산란 방사선은 주로 상기 제 2 방사선에 의하여 제공되는, 타겟 측정 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 간격은 λ/20 보다 크고, λ는 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장인, 타겟 측정 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 주기적 구조체 및 상기 제 2 주기적 구조체는 동일한 피치 및 배향을 가지는 주기적 성분을 각각 포함하는, 타겟 측정 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 주기적 성분의 피치 및 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선의 파장은, 전파되는 1차 이상의 산란 방사선이, 상기 검출된 0차 산란 방사선에 기여하는 측정 방사선에 의한, 상기 제 1 주기적 구조체의 주기적 성분 또는 상기 제 2 주기적 구조체의 주기적 성분에 의해 전혀 생성되지 않도록 하는 것인, 타겟 측정 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
광학 시스템이, 상기 타겟을 조명하고 산란 방사선을 검출하기 위하여 사용되고,
상기 측정 방사선은 상기 타겟을 조명하기 전에 상기 광학 시스템의 제 1 퓨필 평면을 통과하며,
상기 산란 방사선은 상기 타겟으로부터 산란된 후에 상기 광학 시스템의 제 2 퓨필 평면을 통과하고,
제 1 편광자 어셈블리가 제 1 퓨필 평면에 제공되며,
제 2 편광자 어셈블리가 제 2 퓨필 평면에 제공되고,
상기 제 1 편광자 어셈블리 및 상기 제 2 편광자 어셈블리 각각은,
퓨필 평면 내의 제 1 영역을 통과하는 방사선이 편광자 어셈블리에 의해 상기 퓨필 평면 내의 제 2 영역을 통과하는 방사선에 대해 직교 방향으로 편광되도록 구성되는, 타겟 측정 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 0차 산란 방사선에 기여하는 모든 방사선이, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과하고,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 1차 이상의 산란 방사선에 기여하는 방사선의 적어도 일부가, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역을 통과하며,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역은 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역에 상대적으로 교차되고, 상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 2 영역은 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역에 상대적으로 교차되는, 타겟 측정 방법. - 계측 장치로서,
리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 편광된 측정 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템 - 상기 편광된 측정 방사선은 제 1 파장 대역 내의 제 1 방사선 및 제 2 파장 대역 내의 제 2 방사선을 포함하고, 상기 제 1 파장 대역은 상기 제 2 파장 대역과 상이하고 상기 제 2 파장 대역과 중첩하지 않음 -; 및
검출 시스템을 포함하되, 상기 검출 시스템은:
상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 1 방사선의 산란으로부터 0차 산란 방사선을 검출하도록 구성되는 제 1 검출기; 및
상기 0차 산란 방사선의 검출과는 독립적으로, 상기 타겟 내의 주기적 구조체로부터의 상기 제 2 방사선의 산란으로부터 1차 이상의 산란 방사선을 검출하도록 구성되는 제 2 검출기를 포함하는, 계측 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 계측 장치는,
상기 타겟의 조명 및 산란 방사선의 검출을 수행하도록 구성되는 광학 시스템; 및
제 1 편광자 어셈블리 및 제 2 편광자 어셈블리를 포함하고,
상기 계측 장치는,
상기 측정 방사선이 상기 타겟을 조명하기 전에 상기 광학 시스템의 제 1 퓨필 평면을 통과하고,
상기 산란 방사선이 상기 타겟으로부터 산란된 후에 상기 광학 시스템의 제 2 퓨필 평면을 통과하도록 구성되며,
제 1 편광자 어셈블리가 제 1 퓨필 평면에 제공되고,
제 2 편광자 어셈블리가 제 2 퓨필 평면에 제공되고,
상기 제 1 편광자 어셈블리 및 상기 제 2 편광자 어셈블리 각각은,
퓨필 평면 내의 제 1 영역을 통과하는 방사선이 편광자 어셈블리에 의해 상기 퓨필 평면 내의 제 2 영역을 통과하는 방사선에 대해 직교 방향으로 편광되도록 구성되는, 계측 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 장치는 사용 시에,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 0차 산란 방사선에 기여하는 모든 방사선이, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과하고,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역을 통과한 1차 이상의 산란 방사선에 기여하는 방사선의 적어도 일부가, 후속하여 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역을 통과하며,
상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 1 영역이 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 1 영역에 상대적으로 교차되고, 상기 제 1 편광자 어셈블리의 제 2 영역은 상기 제 2 편광자 어셈블리의 제 2 영역에 상대적으로 교차되도록 구성되는, 계측 장치. - 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,
프로세서에서 실행되면 프로세서가 제 1 항 또는 제 2 항의 방법의 유도하는 단계(들)를 수행하게 하는 머신 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체. - 리소그래피 시스템으로서,
리소그래피 프로세스에서 사용되기 위한 리소그래피 장치; 및
상기 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 타겟을 측정하는 데에 사용되기 위한, 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 계측 장치를 포함하는, 리소그래피 시스템.
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