KR102336379B1 - 측정 방법 - Google Patents

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사미 얼 레만
마틴 야코버스 요한 작
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

기판 상에 형성된 복수의 구조체들을 측정하는 방법들 및 장치가 개시된다. 일 구성에서, 방법은 제 1 측정 공정으로부터 데이터를 얻는 단계를 포함한다. 제 1 측정 공정은 구조체의 제 1 속성을 측정하기 위해 복수의 구조체들 각각을 개별적으로 측정하는 단계를 포함한다. 제 2 측정 공정이 복수의 구조체들 각각의 제 2 속성을 측정하는 데 사용된다. 제 2 측정 공정은 구조체에 대한 측정된 제 1 속성을 이용하여 그 구조체에 대해 개별적으로 선택되는 방사선 속성을 갖는 방사선으로 각각의 구조체를 조명하는 단계를 포함한다.

Description

측정 방법
본 출원은 2017년 4월 14일에 출원된 EP 출원 17166691.0 및 2018년 2월 15일에 출원된 EP 출원 18156860.1의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 기판 상에 형성된 복수의 구조체들을 측정하는 방법들 및 장치, 디바이스 제조 방법, 및 리소그래피 시스템에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 리소그래피 공정들에서는, 예를 들어 공정 제어 및 검증(verification)을 위해, 흔히 생성되는 구조체들의 측정들을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 측정들을 수행하는 다양한 툴들이 알려져 있으며, 임계 치수(CD)를 측정하는 데 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이, 즉 디바이스 내의 두 층들의 정렬 정확성의 척도를 측정하는 특수 툴들을 포함한다. 오버레이는 두 층들 간의 오정렬 정도에 관하여 설명될 수 있으며, 예를 들어 1 nm의 측정된 오버레이에 대한 언급은 두 층들이 1 nm만큼 오정렬되는 상황을 설명할 수 있다.
최근에는, 리소그래피 분야에서의 사용을 위해 다양한 형태의 스케터로미터(scatterometer)들이 개발되었다. 이 디바이스들은 타겟 상으로 방사선 빔을 지향하고, 산란된 방사선의 1 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사 각도에서의, 또는 반사 각도들의 범위에 걸친 세기; 반사된 각도의 함수로서 1 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서 편광(polarization) - 을 측정하여, 타겟의 관심 속성(property of interest)이 결정될 수 있는 "스펙트럼"을 얻는다. 관심 속성의 결정은 다양한 기술들: 예를 들어, 라이브러리 탐색; 주성분 분석; 및 RCWA(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법들을 이용하여 구현되는 반복 접근법들에 의한 타겟의 재구성에 의해 수행될 수 있다.
타겟들은 (정반사에 대응하는) 0차 회절이 차단되고, 더 높은 차수들만이 처리되는 다크 필드 스케터로메트리(dark field scatterometry)를 이용하여 측정될 수 있다. 다크 필드 메트롤로지의 예시들은 국제 특허 출원 WO 2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾아볼 수 있으며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 기술의 추가 개발들이 특허 공개공보 US20110027704A, US20110043791A 및 US20120242970A에서 설명되었다. 또한, 이 출원들은 모두 본 명세서에서 그 내용이 인용참조된다. 회절 차수들의 다크-필드 검출을 이용하는 회절-기반 오버레이가 더 작은 타겟들에 대한 오버레이 측정들을 가능하게 한다. 이 타겟들은 조명 스폿보다 작을 수 있고, 웨이퍼 상의 제품 구조체들에 의해 둘러싸일 수 있다. 타겟들은 하나의 이미지에서 측정될 수 있는 다수 격자들을 포함할 수 있다.
주어진 오버레이 타겟에 대한 상이한 회절 차수들 간의(예를 들어, -1차 회절과 +1차 회절 간의) 세기 비대칭이 타겟 비대칭; 즉 타겟에서의 비대칭의 측정을 제공한다. 이 오버레이 타겟에서의 비대칭은 오버레이(두 층들의 바람직하지 않은 오정렬)의 지표(indicator)로서 사용될 수 있다.
세기 비대칭의 강도는 상이한 타겟 구조체들 간의 처리 변동들로 인해 상이한 기판들 사이에서 변동하는 것으로 관찰되었다. 타겟 구조체들 내에서의 박막 스택들의 두께 변동들이 예를 들어 세기 비대칭의 강도에 영향을 줄 수 있다. 조명 방사선의 파장과 같은 조명 방사선의 속성들을 변화시킴으로써, 모델링 및/또는 측정 오차들이 감소될 수 있다.
동일한 기판 상의 복수의 타겟 구조체들을 측정하는 기존 방법들 및 장치를 개선하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판 상에 형성된 복수의 구조체들을 측정하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 제 1 측정 공정으로부터 데이터를 얻는 단계 -제 1 측정 공정은 구조체의 제 1 속성을 측정하기 위해 복수의 구조체들 각각을 개별적으로 측정하는 단계를 포함함- ; 및 복수의 구조체들 각각의 제 2 속성을 측정하기 위해 제 2 측정 공정을 이용하는 단계 -제 2 측정 공정은 구조체에 대한 측정된 제 1 속성을 이용하여 그 구조체에 대해 개별적으로 선택되는 방사선 속성을 갖는 방사선으로 각각의 구조체를 조명하는 단계를 포함함- 를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판 상의 복수의 구조체들을 측정하는 메트롤로지 장치가 제공되고, 메트롤로지 장치는: 제 1 측정 공정을 수행하도록 구성되는 제 1 측정 시스템 -제 1 측정 공정은 구조체의 제 1 속성을 측정하기 위해 복수의 구조체들 각각을 개별적으로 측정하는 단계를 포함함- ; 제 2 측정 공정을 수행하도록 구성되는 제 2 측정 시스템 -제 2 측정 공정은 복수의 구조체들 각각의 제 2 속성을 측정하는 단계를 포함함- ; 및 제 2 측정 공정 동안 각각의 구조체를 조명하는 데 사용되는 방사선의 방사선 속성이 구조체에 대한 측정된 제 1 속성을 이용하여 그 구조체에 대해 개별적으로 선택되도록 제 2 측정 공정을 제어하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
이제, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 리소그래피 셀(lithographic cell) 또는 클러스터(cluster)를 도시하는 도면;
도 3은 (a) 제 1 쌍의 조명 어퍼처(illumination aperture)들을 이용하여 타겟들을 측정하는 데 사용되는 다크 필드 스케터로미터의 개략적인 다이어그램; (b) 주어진 방향의 조명에 대한 타겟 격자의 상세한 회절 스펙트럼; (c) 알려진 형태의 다수 격자 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽(outline); 및 (d) 도 3a의 스케터로미터에서 얻어진 도 3c의 타겟의 이미지를 도시하는 도면;
도 4는 저부 격자 비대칭을 갖는 타겟 구조체를 도시하는 도면;
도 5는 비대칭 저부 격자를 2 개의 위상-시프트된 대칭 격자들로 분할함으로써 도 4의 타겟 구조체의 모델링을 도시하는 도면;
도 6은 제 1 측정 시스템, 제 2 측정 시스템, 및 제어기를 포함하는 메트롤로지 장치를 도시하는 도면;
도 7은 상이한 박막 스택 차이들을 갖는 타겟 구조체들의 측정 방사선 파장(λ)에 대한 오버레이 민감도(K)의 시뮬레이션된 곡선들(스윙 곡선들)을 도시하는 도면;
도 8은 포커스 센서로부터의 신호 강도(I0) 및 스윙 곡선들에서의 피크 위치들에 대응하는 파장들(λP)(최적 파장들) 간의 상관관계를 도시하는 그래프;
도 9는 모든 타겟 구조체(30)에서 오버레이를 측정하기 위해 고정된 파장을 사용하는 오버레이 측정들의 결과들(별 부호), 및 파장이 각각의 타겟 구조체(30)에 대해 개별적으로 순응되는 오버레이 측정들의 결과들(원 부호)을 비교하는 그래프;
도 10은 듀얼 파장 메트롤로지 방법을 위한 파장들의 선택을 도시하는 그래프;
도 11은 듀얼 파장 메트롤로지 방법의 제 1 파장에서 측정된 민감도와 제 2 파장에 대한 최적 값 간의 상관관계를 도시하는 그래프; 및
도 12는 중간 파장에서 측정된 민감도에 기초하여 듀얼 파장 메트롤로지 방법을 위한 제 2 파장의 선택을 도시하는 그래프이다.
본 명세서는 본 발명의 특징들을 구체화하는 1 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 개시된 실시예(들)에 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
본 명세서에서, "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등으로 설명된 실시예(들) 및 이러한 언급들은, 설명된 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명되는 경우, 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 초래하는 것은 명확하게 설명되든지 그렇지 않든지 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
하지만, 이러한 실시예들을 더 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 다양한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
이 실시예에서, 예를 들어, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 및, 예를 들어 2 이상의 마스크 테이블을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계들이 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 잠겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 단지 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓인다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울들 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상으로 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때로는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 또한 기판 상에 노광-전(pre-exposure) 및 노광-후(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층들을 증착시키는 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 이들을 상이한 공정 장치 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이 디바이스들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판들이 올바르고 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 후속한 층들 간의 오버레이, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 속성들을 측정하도록 노광된 기판들을 검사하는 것이 바람직하다. 오차가 검출되는 경우, 특히 검사가 동일한 뱃치의 다른 기판들이 여전히 노광되도록 충분히 빠르게 행해질 수 있다면, 후속한 기판들의 노광에 대해 조정이 수행될 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판들은 수율을 개선하도록 벗겨져서(strip) 재작업(rework)되거나, 가능하게는 버려져서 결점이 있다고 알려진 기판들에 노광들을 수행하는 것을 회피할 수 있다. 기판의 몇몇 타겟부들에만 결점이 있는 경우, 결점이 없는 것으로 간주되는 타겟부들 상에만 또 다른 노광들이 수행될 수 있다.
메트롤로지 장치가 기판들의 속성들을 결정하는 데 사용되며, 특히 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 속성들이 층마다 어떻게 변하는지를 결정하는 데 사용된다. 메트롤로지 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있으며, 또는 독립형 디바이스(stand-alone device)일 수 있다. 가장 신속한 측정들을 가능하게 하기 위해, 메트롤로지 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층에서 속성들을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트(contrast)를 갖고 - 방사선에 노광된 레지스트의 부분들과 노광되지 않은 레지스트의 부분들 사이에 굴절률에 있어서 매우 작은 차이만 존재하고 - 모든 메트롤로지 장치가 잠상의 유용한 측정들을 수행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 그러므로, 측정들은 통상적으로 노광된 기판들 상에서 수행되는 제 1 단계이고 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 노광-후 베이크 단계(PEB) 이후에 수행될 수 있다. 이 단계에서, 레지스트 내의 이미지는 반-잠상(semi-latent)이라고 칭해질 수 있다. 또한, 현상된 레지스트 이미지 - 이때, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중 하나는 제거되었음 - 의 측정들을 수행하는 것이 가능하고, 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후에 수행하는 것이 가능하다. 후자의 가능성은 결점이 있는 기판들의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
메트롤로지 장치가 도 3a에 도시된다. 도 3b에는 타겟(T) 및 타겟을 조명하는 데 사용된 측정 방사선의 회절된 광선들이 더 상세히 예시된다. 예시된 메트롤로지 장치는 다크 필드 메트롤로지 장치로 알려진 타입으로 구성된다. 메트롤로지 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서의 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 수 개의 브랜치들을 갖는 광학 축선이 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 제논 램프)에 의해 방출된 광이 렌즈들(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함한 광학 시스템에 의하여 빔 스플리터(15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 구성의 이중 시퀀스(double sequence)로 배치된다. 상이한 렌즈 구성이 여전히 검출기 상에 기판 이미지를 제공하는 것을 전제로 사용될 수 있으며, 동시에 공간-주파수 필터링을 위해 중간 퓨필-평면의 접근을 허용한다. 그러므로, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 (켤레) 퓨필 평면이라고 칭하는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면 내의 공간 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 배면-투영된 이미지(back-projected image)인 평면에서 렌즈들(12 및 14) 사이에 적절한 형태의 어퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 나타낸 예시에서, 어퍼처 플레이트(13)는 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태들을 가지며, 상이한 조명 모드들이 선택되게 한다. 나타낸 예시들에서의 조명 시스템은 오프-액시스(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13N이 단지 설명을 위해 '북'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스를 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13S가 유사하지만 '남'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 상이한 어퍼처들을 이용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어두운데(dark), 이는 바람직한 조명 모드 외의 여하한의 불필요한 광이 바람직한 측정 신호들과 간섭할 것이기 때문이다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 타겟(T)이 대물 렌즈(16)의 광학 축선(O)에 수직인 기판(W)과 배치된다. 기판(W)은 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 축선(O)을 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 입사하는 측정 방사선의 광선(I)은 0차 광선[실선(0)] 및 2 개의 1차 광선들[1점쇄선(+1) 및 2점쇄선(-1)]을 발생시킨다. 오버필링(overfill)되는 작은 타겟을 이용하면, 이 광선들은 메트롤로지 타겟(T) 및 다른 피처들을 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선들 중 하나에 불과하다는 것을 기억하여야 한다. 플레이트(13) 내의 어퍼처가 (유용한 양의 방사선을 수용하는 데 필요한) 유한 폭을 갖기 때문에, 입사 광선들(I)은 사실상 다양한 각도들을 차지할 것이고, 회절된 광선들(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산(spread out)될 것이다. 작은 타겟의 점확산 함수(point spread function)에 따르면, 각각의 차수 +1 및 -1은 나타낸 바와 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라, 다양한 각도들에 걸쳐 더 확산될 것이다. 타겟들의 격자 피치 및 조명 각도는, 대물 렌즈에 들어가는 1차 광선들이 중심 광학 축선과 밀접하게 정렬되도록 디자인되거나 조정될 수 있다는 것을 유의한다. 도 3a 및 도 3b에 예시된 광선들은 순전히 다이어그램에서 이들이 더 쉽게 구별될 수 있도록 어느 정도 축선을 벗어나 도시된다.
적어도 기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 0차 및 +1차가 대물 렌즈(16)에 의해 수집되고, 빔 스플리터(15)를 통해 다시 지향된다. 도 3a로 되돌아가면, 제 1 및 제 2 조명 모드들은 북(N) 및 남(S)으로 표시된 정반대의 어퍼처들을 지정함으로써 예시된다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광학 축선의 북쪽으로부터인 경우, 즉 제 1 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13N을 이용하여 적용되는 경우, +1(N)으로 표시되는 +1 회절 광선들이 대물 렌즈(16)에 들어간다. 대조적으로, 제 2 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13S를 이용하여 적용되는 경우, [-1(S)로 표시된] -1 회절 광선들이 렌즈(16)에 들어가는 광선들이다.
제 2 빔 스플리터(17)가 회절된 빔들을 2 개의 측정 브랜치들로 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(18)이 0차 및 1차 회절 빔들을 이용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수가 센서 상의 상이한 지점을 타격하여, 이미지 처리가 차수들을 비교하고 대조하도록 할 수 있다. 센서(19)에 의해 포착된 퓨필 평면 이미지는 메트롤로지 장치를 포커싱하고, 및/또는 1차 빔의 세기 측정들을 정규화하는 데 사용될 수 있다. 또한, 퓨필 평면 이미지는 재구성과 같은 많은 측정을 위해 사용될 수 있다.
제 2 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(20, 22)이 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 퓨필-평면에 대해 켤레인 평면에 어퍼처 스톱(aperture stop: 21)이 제공된다. 어퍼처 스톱(21)은, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로부터만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서들(19 및 23)에 의해 포착된 이미지들은 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 이의 기능은 수행되는 측정들의 특정 타입에 의존할 것이다. 본 명세서에서, '이미지'라는 용어는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의한다. 이러한 것으로서 격자 라인들의 이미지는 -1차 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우에 형성되지 않을 것이다.
도 3에 나타낸 어퍼처 플레이트(13) 및 필드 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예시들이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 타겟들의 온-액시스(on-axis) 조명이 사용되고, 오프-액시스 어퍼처를 갖는 어퍼처 스톱이 사용되어, 실질적으로 회절된 광의 단 하나의 1차를 센서로 통과시킨다. 다른 실시예들에서, 1차 빔들 대신에, 또는 이에 추가하여 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔들(도 3에 도시되지 않음)이 측정에 사용될 수 있다.
측정 방사선을 이 상이한 타입들의 측정에 적응가능하게 만들기 위해, 어퍼처 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 어퍼처 패턴들을 포함할 수 있으며, 이는 회전되어 제 자리에 원하는 패턴을 야기한다. 어퍼처 플레이트 13N 또는 13S는 한 방향으로(셋업에 의존하여 X 또는 Y) 방위지정되는 격자들을 측정하기 위해 사용될 수 있다는 것을 유의한다. 직교 격자의 측정을 위해서는, 90°및 270°에 걸친 타겟의 회전이 시행될 수 있다. 이들의 사용, 및 장치의 많은 다른 변형예들 및 적용예들은 앞서 언급된, 사전 공개된 출원들에서 설명된다.
도 3c는 알려진 실행에 따라 기판 상에 형성된 (복합) 타겟을 도시한다. 이 예시에서의 타겟은 메트롤로지 장치의 메트롤로지 방사선 조명 빔에 의해 형성된 측정 신(scene) 또는 측정 스폿(24) 내에 모두 있도록 함께 밀접하게 위치되는 4 개의 격자들(25a 내지 25d)을 포함한다. 따라서, 4 개의 격자들은 모두 동시에 조명되고, 동시에 센서들(19 및 23) 상에 이미징된다. 오버레이 측정에 관련된 예시에서, 격자들(25a 내지 25d)은 자체로 기판(W) 상에 형성된 반도체 디바이스의 상이한 층들에 패터닝되는 오버라잉(overlying) 격자들에 의해 형성된 복합 격자들이다. 격자들(25a 내지 25d)은 상이하게 편향(bias)된 오버레이 오프셋들(층들 간의 고의적 미스매칭)을 가져, 복합 격자들의 상이한 부분들이 형성되는 층들 간의 오버레이의 측정을 용이하게 할 수 있다. 이러한 기술들은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 더 설명되지는 않을 것이다. 또한, 격자들(25a 내지 25d)은 나타낸 바와 같이 입사 방사선을 X 및 Y 방향들로 회절시키도록 그 방위가 상이할 수 있다. 일 예시에서, 격자들(25a 및 25c)은 X-방향 격자들이며, 각각 +d, -d의 편향들을 갖는다. 격자들(25b 및 25d)은 Y-방향 격자들이며, 각각 오프셋들 +d 및 -d를 갖는다. 이 격자들의 개별 이미지들이 센서(23)에 의해 포착되는 이미지에서 식별될 수 있다. 이는 단지 타겟의 일 예시이다. 타겟은 4 개보다 많거나 적은 격자들을 포함할 수 있거나, 또는 단일 격자일 수 있다.
도 3d는 도 3a의 장치에서 도 3c의 타겟을 이용하여 센서(23) 상에 형성되고 센서(23)에 의해 검출될 수 있는 이미지의 일 예시를 나타낸다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)는 상이한 개별 격자들(25a 내지 25d)을 분해할 수 없지만, 이미지 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 어두운 직사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 나타내며, 이 안에서 기판 상의 조명된 스폿(24)은 대응하는 원형 영역(26)으로 이미징된다. 이 안에서, 직사각형 영역들(27a 내지 27d)은 작은 타겟 격자들(25a 내지 25d)의 이미지들을 나타낸다. 타겟들이 제품 영역들 내에 위치되는 경우, 제품 피처들도 이 이미지 필드의 주변에서 보일 수 있다. 이미지 프로세서 및 제어기(PU)가 격자들(25a 내지 25d)의 개별 이미지들(27a 내지 27d)을 식별하기 위해 패턴 인식을 이용하여 이 이미지들을 처리한다. 이 방식으로, 이미지들은 센서 프레임 내의 특정한 위치에서 매우 정밀하게 정렬되지 않아도 되며, 이는 전체적으로 측정 장치의 스루풋을 크게 개선한다.
일단 격자들의 개별 이미지들이 식별되면, 그 개별적인 이미지들의 세기들은 예를 들어 식별된 영역들 내의 선택된 픽셀 세기 값들을 합산하거나 평균함으로써 측정될 수 있다. 이미지들의 세기들 및/또는 다른 속성들이 서로 비교될 수 있다. 이 결과들은 리소그래피 공정의 상이한 파라미터들을 측정하도록 조합될 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 중요한 예시이다.
오버레이 측정을 위한 전형적인 타겟 구조체는 기판(W) 상의 동일한 위치에서 상이한 층들에 형성된 2 개의 격자들을 포함한다. 2 개의 격자들은 제조되고 있는 디바이스 구조체의 일부로서 증착되는 1 이상의 박막(박막 스택)에 의해 분리된다. 예를 들어, 전형적인 DRAM 제조 공정이 저부 및 최상부 격자들 사이에 일련의 산화물 및 질화물 박막들을 사용하며, 최상부 격자는 반사-방지 및 하드마스크 박막 상에 프린트된다.
각각의 타겟 구조체에서의 박막 스택의 두께는 처리 변동들로 인해 타겟 구조체의 위치에 따라 변동한다. 박막 스택의 두께는 박막 스택의 반사율 속성들에 직접적인 영향을 미친다. 화학적 기계적 평탄화 및 에칭과 같은 처리가 추가적으로 저부 격자에서의 비대칭을 야기할 수 있다. 이는 저부 격자 비대칭이라고 칭해진다. 저부 격자 비대칭은 반사율 속성들의 추가 변동을 야기한다. 저부 격자 비대칭은 검출된 세기들에 비대칭으로 기여하고 이에 따라 오버레이를 얻기 위해서와 같이 비대칭에 의존하는 측정 또는 모델링에서의 오차들에 기여하기 때문에 특히 문제가 된다.
관심 속성(예를 들어, 오버레이)으로부터의 세기 비대칭의 강도는 사용되는 측정 방사선의 속성들에 의존한다. 세기 비대칭의 강도는, 예를 들어 측정 방사선의 중심 파장, 대역폭 및/또는 편광의 함수로서 변동할 수 있다. 세기 비대칭의 강도는 민감도라고 칭해질 수 있다. 관심 속성에 대한 예측된 민감도의 곡선이 생성될 수 있다. 이러한 곡선은 스윙 곡선이라고 알려져 있다. 높은 정확성을 위해, 스윙 곡선들의 피크들에 대응하는 측정 방사선의 속성들을 선택하는 것이 바람직하다. 스윙 곡선의 피크들에서의 측정은 모델링 오차들이 감소될 수 있기 때문에 관심 속성이 얻어지는 정확성을 개선할 수 있다(예를 들어, 오버레이를 얻기 위해 사용되는 공식이 스윙 곡선들의 피크들에서 더 정확하다). 또한, 스윙 곡선의 피크들에서의 측정은 더 강한 신호를 제공하고, 이는 측정들을 잡음에 대해 더 견고하게 만든다.
본 발명자들은 측정 방사선의 최적 속성들이 기판(W)에 걸쳐 불변이 아닐 수 있음을 인식하였다. 예를 들어, 이는 타겟 구조체들의 변동, 예를 들어 최상부 및 저부 격자들 사이의 박막 스택의 두께 차이 및/또는 저부 격자 비대칭의 차이들을 초래하는 기판(W)에 걸친 공정 변동들로 인해 발생할 수 있다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 기판(W) 상에서 측정될 타겟 구조체의 위치의 함수로서 측정 방사선의 속성들을 순응적으로 변동시킴으로써 메트롤로지 측정들에서의 오차들로 하여금 현재 접근법들에 비해 더 감소되게 하는 실시예들이 개시된다. 측정 방사선은 기판별보다는 타겟 구조체별로 개별적으로 튜닝된다. 감소된 오버레이 오차들(오버레이 측정들에서의 오차들)이 관찰된다.
개념의 상세한 예시로서, 아래의 설명은 타겟별로 민감도 곡선의 피크에 있을 측정 방사선의 파장을 선택함으로써 저부 격자 비대칭의 영향이 최소화될 수 있는 방식을 증명한다. 공정 변동들로 인하여, 민감도 곡선의 피크 위치는 타겟 구조체들의 최상부 및 저부 격자들 사이의 박막 스택에서의 변동들로 인해 기판(W) 상의 타겟 구조체의 위치의 함수로서 변동한다.
도 4 및 도 5는 타겟 구조체(30)가 어떻게 모델링될 수 있는지를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 타겟 구조체(30)는 최상부 격자(31) 및 저부 격자(32)를 포함한다. 최상부 격자(31)는 박막 스택(33)에 의해 저부 격자(32)로부터 분리된다. 저부 격자(32)는 저부 격자 비대칭으로 인해 변형된다. 도 5는 타겟 구조체(30)가 비대칭 저부 격자(32)를, 서로에 대해 측방향으로 변위된 2 개의 개별 격자들(32A 및 32B)로 개념적으로 분할하여 비대칭을 근사함으로써 모델링될 수 있는 방식을 도시한다.
최상부 격자(31) 및 2 개의 저부 격자들(32A 및 32B) 각각으로부터의 회절된 신호들은 맥스웰 방정식을 사용하여 엄밀히 해결될 수 있다. 하지만, 아래에서 설명되는 바와 같이 몇몇 근사들로의 스칼라 접근법을 사용하여 직관적인 이해가 얻어질 수 있다.
총 신호는 최상부 격자(31) 및 2 개의 저부 격자들(32A, 32B) 각각으로부터의 회절파들의 합으로서 표현될 수 있다.
최상부 격자(31)에 의해 회절된 +1차 및 -1차는
Figure 112019116487708-pct00001
및
Figure 112019116487708-pct00002
로서 기록될 수 있으며, 여기서 A는 진폭이고, α는 위치 의존적 위상 항이며, 이는 OV가 오버레이 항이고 P가 격자의 피치인
Figure 112019116487708-pct00003
에 의해 설명된다.
저부 격자들(32A, 32B)로부터의 회절은 +1차로서
Figure 112019116487708-pct00004
및 -1차로서
Figure 112019116487708-pct00005
와 유사하게 표현될 수 있으며, 여기서 β는 두께 d의 박막을 통한 전파 동안 획득되는 두께 유도 위상이고, 이는
Figure 112019116487708-pct00006
에 의해 설명되며,
n은 격자들을 분리하는 박막의 굴절률이고,
λ는 측정을 위한 파장이며,
δ는 최하단 저부 격자(32B)까지의 가외(extra) 전파로 인해 획득되는 추가적인 위상이고,
η는 최하단 저부 격자(32B)의 시프트(즉, 저부 격자 비대칭)로 인한 위상이며, C는 최하단 저부 격자(32B)로부터의 회절파의 진폭이다.
이 3 개의 회절파의 조합으로 인한 +1차의 총 전기장은 다음과 같이 주어진다:
Figure 112019116487708-pct00007
세기가 검출되므로, 검출되는 +1차의 총 세기는 다음과 같고:
Figure 112019116487708-pct00008
-1차의 세기는 다음과 같다:
Figure 112019116487708-pct00009
이 표현들은 다음과 같이 기록될 수 있다:
Figure 112019116487708-pct00010
Figure 112019116487708-pct00011
|B'|=|B||C|이고, 결과적인 오버레이 신호는 다음과 같이 주어지는 세기들의 차이이다:
Figure 112019116487708-pct00012
통상적인 오버레이 수들이 사용되는 격자의 피치보다 훨씬 더 작기 때문에 α는 작고, 이는 ΔI가 다음과 같이 기록될 수 있다는 것을 의미한다:
Figure 112019116487708-pct00013
2 개의 오버레이 타겟들이 서로에 대해 편향 d만큼 편향되는 경우, 2 개의 편향들 각각에 대한 ΔI는 다음과 같이 주어지며:
Figure 112019116487708-pct00014
Figure 112019116487708-pct00015
오버레이는 다음의 공식에 의해 계산된다:
Figure 112019116487708-pct00016
Figure 112019116487708-pct00017
Figure 112019116487708-pct00018
앞선 수학식은 검색된 오버레이가 오차 항을 갖는 실제 오버레이라는 것을 나타낸다. 오차 항은
Figure 112019116487708-pct00019
인 경우, 즉 격자들이 회절 효율에서 균형 잡히는 경우에 최소화될 수 있다. 이는 타겟 디자인 최적화에 의해 달성될 수 있다.
또한, 오차 항은 분모 항을 최대화함으로써 감소될 수 있다. 분모는 앞서 설명된 ΔI 항과 유사하다. 이는, 두 차수들 간의 세기 차이가 최대화되도록 측정 파장이 선택되는 경우, 저부 격자 비대칭으로 인한 오차가 최소화될 것을 의미한다. 따라서, 기판(W) 상의 모든 위치들에 걸친 오차는 파장에 대한 민감도의 곡선(스윙 곡선)의 피크에 머무르도록 측정 방사선의 파장을 조정함으로써 최소화될 수 있다. 본 발명자들은 별도의 센서로부터 도출되는 정보를 사용함으로써 오버레이 측정에 앞서 파장이 얼마나 조정되어야 하는지를 예측할 수 있다는 것을 인식하였다. 예를 들어, 포커스 센서가 필요한 정보를 제공하기 위해 편리하게 사용될 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 이는 포커스 센서가 오버레이 오차에 영향을 미치는 동일한 박막 변동들에 민감하기 때문에 가능하다.
도 6은 앞선 원리들에 기초한 예시적인 메트롤로지 장치를 도시한다. 메트롤로지 장치는 제 1 측정 시스템(61) 및 제 2 측정 시스템(62)을 포함한다. 메트롤로지 장치는, 예를 들어 도 1 및 도 2를 참조하여 앞서 설명된 바와 같은 리소그래피 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 메트롤로지 장치는 기판(W) 상의 복수의 구조체들을 측정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 복수의 구조체들은 리소그래피 공정에 의해 기판(W) 상에 형성된다. 일 실시예에서, 복수의 구조체들은 오버레이와 같은 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 타겟 구조체들을 포함한다. 메트롤로지 장치는 리소그래피를 사용하여 복수의 구조체들을 형성하는 단계 및 메트롤로지 장치를 사용하여 복수의 구조체들을 측정하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법에서 사용될 수 있다.
제 1 측정 시스템(61)은 제 1 측정 공정을 수행한다. 제 1 측정 공정은 구조체의 제 1 속성을 측정하도록 복수의 구조체들 각각을 개별적으로 측정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 측정 시스템(61)은 제 1 방사선 소스(42)를 포함한다. 제 1 방사선 소스(42)는 광학 시스템(44)을 통해 방사선으로 각각의 구조체를 조명한다.
제 2 측정 시스템(62)은 제 2 측정 공정을 수행한다. 제 2 측정 공정은 복수의 구조체들 각각의 제 2 속성을 측정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 측정 시스템(62)은 제 2 방사선 소스(11)를 포함한다. 제 2 방사선 소스(11)도 방사선으로 각각의 구조체를 조명한다. 제 1 방사선 소스(42)는 제 2 방사선 소스(11)와 상이하며, 예를 들어 상이한 속성들을 갖는 방사선을 출력하도록 구성되고 및/또는 별도의 디바이스에 하우징된다. 제 1 방사선 소스(42)로부터의 방사선은 제 1 측정 공정을 수행하기에 적절하도록 구성된다. 제 2 방사선 소스(11)로부터의 방사선은 제 2 측정 공정을 수행하기에 적절하도록 구성된다.
제 2 측정 시스템(62)은 입사 방사선(52A)으로서 제 1 방사선 소스(11)로부터 기판(W) 상으로 방사선(51)을 지향하는 광학 시스템(40)을 포함한다. 기판(W)으로부터의 반사 방사선(52B)은 광학 시스템(40)에 의해 1 이상의 센서(19, 23) 상으로 지향된다. 일 실시예에서, 제 2 측정 시스템(62)은 도 3을 참조하여 앞서 설명된 타입의 메트롤로지 장치를 포함한다. 이 타입의 실시예들에서, 광학 시스템(40)은 도 3a에 도시된 바와 같이 렌즈들(12 및 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함할 수 있다. 광학 시스템(40)은 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(W)을 향해 방사선(51)을 지향하는 빔 스플리터(15)를 더 포함할 수 있다. 광학 시스템(40)은 제 1 측정 브랜치 및 제 2 측정 브랜치 중 하나 또는 둘 모두를 더 포함할 수 있다. 도 6의 특정 예시에서, 이 측정 브랜치들이 둘 다 제공된다. 측정 브랜치들 각각의 광학 요소들의 예시적인 디테일이 도 3a에 도시되어 있다. 제 1 측정 브랜치로부터의 출력(53)은 센서(19)로 지향된다. 제 2 측정 브랜치로부터의 출력(54)은 센서(23)로 지향된다.
일 실시예에서, 제 2 측정 공정에 의해 측정되는 각각의 구조체의 제 2 속성은 오버레이(즉, 구조체의 상이한 층들 간의 바람직하지 않은 오정렬)를 포함한다.
일 실시예에서, 제 1 측정 시스템(61)은 제 2 측정 시스템(62)에 의해 사용되는 광학 시스템(40)의 포커스를 측정하도록 구성되는 포커스 측정 시스템에 의해 사용되는 1 이상의 광학 요소를 포함한다. 포커스 측정 시스템들은 일반적으로 메트롤로지 장치에 통합되어, 타겟 구조체들로 하여금 타겟 구조체들을 사용하는 수행되고 있는 측정들에 앞서 정렬 및/또는 포커싱되게 한다. 1 이상의 광학 요소는 제 2 측정 시스템(62)에 의해 사용되지 않는다. 도 6의 예시에서, 제 1 측정 시스템(61)은 포커스 측정 시스템의 광학 시스템(44) 및 포커스 측정 시스템의 포커스 센서(46)를 사용한다. (포커스 측정 시스템이 포커스를 측정하고 있는 경우에 사용되는 동일한 방사선 소스일 수도 있고 아닐 수도 있는) 제 1 방사선 소스(42)로부터의 방사선이 광학 시스템(44) 및 광학 시스템(40)을 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 일 실시예에서, 광학 시스템(40)은 대물 렌즈(16)의 일부로서 추가 빔 스플리터를 포함하여(도 3a 참조), 제 1 방사선 소스(42)로부터의 방사선을 광학 시스템(44)으로부터 기판(W)으로, 및 다시 기판(W)으로부터 광학 시스템(44)으로 지향한다. 제 1 측정 공정은 포커스 센서(46)로부터의 출력을 사용한다. 일 실시예에서, 제 1 측정 공정에 의해 측정되는 각각의 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하고, 포커스 센서(46)로부터의 신호 강도는 반사율을 결정하는 데 사용된다. 대안적인 실시예에서, 주요 목적이 제 2 측정 공정에서 사용되는 방사선을 최적화하기 위한 정보를 제공하는 것인 지정된 제 1 측정 시스템이 제공된다. 예를 들어, 엘립소메트릭(ellipsometric) 또는 분광 측정 모드들을 포함하는 다른 감지 방식이 사용될 수 있다. 이러한 감지 방식들을 이용하면, 구조체의 제 1 속성은 추가적으로 또는 대안적으로 구조체로부터 산란되는 방사선의 편광에 대한 구조체의 효과를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(48)는 제 2 측정 공정 동안 각각의 구조체를 조명하는 데 사용되는 방사선의 방사선 속성이 구조체에 대해 측정된 제 1 속성을 사용하여 그 구조체에 대해 개별적으로 선택되도록 제 2 측정 공정을 제어한다. 일 실시예에서, 방사선의 세기의 스펙트럼 분포가 개별적으로 선택된다. 스펙트럼 분포는 방사선의 중심 파장 및 대역폭 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방사선의 편광이 개별적으로 선택된다. 일 실시예에서, 각각의 구조체에 대한 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성(예를 들어, 파장)의 개별적인 선택은 제 2 측정 공정(예를 들어, 오버레이 측정)의 성능을 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성(예를 들어, 파장)의 다른 선택들보다 더 높게 할 수 있는 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성(예를 들어, 파장)의 선택과 제 1 속성(예를 들어, 반사율) 사이의 앞서 측정된 상관관계에 기초하여 수행된다.
오버레이 측정에 사용되는 파장을 최적화하기 위해 포커스 센서(46)로부터의 신호 강도가 사용되는 특정한 경우에 이것이 어떻게 달성될 수 있는지에 대한 세부사항이 아래에서 제공된다. 도 4 및 도 5를 참조하여 앞서 논의된 수학적 분석을 참조한다.
전형적인 포커스 측정 시스템에서, 포커스 센서(46)는 큰 조명 NA로 기판(W)으로부터의 총 반사를 측정할 수 있다. 또한, 포커스 센서(46)는 정상적으로 반사된 광 세기를 검출할 수 있다. 반사된 0차 신호와 측정된 오버레이 신호(ΔI) 사이의 예상 관계는 아래에서 설명된다.
포커스 센서(46)에 의해 검출되는 0차 신호는 포커스 센서 파장에서의 모든 반사 및 회절파들의 합으로서 표현될 수 있다. 간명함을 위해, 다음 논의는 수직 입사에서의 반사만을 고려한다.
최상부 격자(31) 및 저부 격자(32A, 32B)로부터의 수직 입사에서의 반사파들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112019116487708-pct00020
여기서,
Figure 112019116487708-pct00021
이고,
Figure 112019116487708-pct00022
는 포커스 센서 파장이며,
Figure 112019116487708-pct00023
는 등가 주파수이다.
앞선 오버레이 신호 분석에서 나타낸 바와 같이, ΔI 항은 우세 파장 의존(predominant wavelength dependence) 항을 갖는다:
Figure 112019116487708-pct00024
여기서,
Figure 112019116487708-pct00025
이고,
Figure 112019116487708-pct00026
는 메트롤로지(오버레이) 측정 파장이며,
Figure 112019116487708-pct00027
는 등가 주파수이다. 다른 상수들은
Figure 112019116487708-pct00028
로서 기록된다.
포커스 센서(46)로부터의 신호 및 오버레이 신호는 둘 다 박막 두께(d)에 의존한다. 이는 박막 두께(d)의 변동이 포커스 센서(46)의 신호 강도에서 검출될 수 있고 (오버레이를 측정하는) 제 2 측정 공정에서 사용되는 파장에 대한 적절한 보정들이 이루어질 수 있다는 것을 의미한다.
Figure 112019116487708-pct00029
라고 기록하고, 이때
Figure 112019116487708-pct00030
이 주파수 간격인 경우, 신호(I0)는 다음과 같이 기록될 수 있다:
Figure 112019116487708-pct00031
Figure 112019116487708-pct00032
따라서, 포커스 센서(46)로부터의 신호 강도와 오버레이 신호의 민감도 간의 관계는 이차 관계로서 표현될 수 있다. 그러므로, 포커스 센서(46)의 신호 강도는 제 2 측정 공정에 사용되는 방사선의 파장이 얼마나 조정되어야 하는지를 추산하는 데 사용될 수 있다.
포커스 센서(46)로부터의 출력은 제 2 측정 공정의 민감도에 영향을 줄 타겟 구조체(30)의 변동들[예를 들어, 박막 스택(33)의 두께의 변동들]을 추론하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 파장에 대한 오버레이 민감도의 곡선(스윙 곡선)에서의 시프트가 결정된다. 그 후, 제 2 측정 공정에 사용되는 방사선의 파장은 동일한 양만큼 시프트되어, 제 2 측정 공정이 스윙 곡선의 피크에서 수행될 수 있도록 한다.
예시적인 포커스 센서(46)가 2 개의 상이한 파장들(670 nm 및 785 nm)에서의 방사선을 사용하여 작동한다. 포커스 센서(46)는 약 7 ㎛ 크기의 기판(W) 상의 방사선 스폿을 형성한다. 타겟 구조체(30)는 방사선 스폿이 타겟 구조체(30)를 언더필링(underfill)하도록 구성될 수 있다. 이는 포커스 센서(46)에 대한 신호가 타겟 구조체(30) 외부의 제품 구조체들에 의해 손상되지 않을 것을 의미한다. 또한, 총 반사 신호는 총 반사 세기(모든 반사 차수들)가 검출되기 때문에, 오버레이에 독립적일 것이다.
공정 변동이 존재하는 경우, 각각의 타겟 구조체(30)의 절대 반사율이 변한다. 본 발명자들은 2 개의 파장에서의 절대 반사율이 각각의 타겟 구조체(30)에서의 오버레이를 측정하는 데 사용하기 위한 최적 파장(스윙 곡선의 피크)과 직접 상관된다는 것을 발견하였다.
이 예시에서, 다음 단계들은 제 2 측정 공정의 파장을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 제 1 단계에서, 포커스 센서(46)는 이용가능한 2 개의 파장들 각각에서 타겟 구조체(30)의 절대 총 반사율들을 측정하기 위해 사용된다. 총 반사율은, 예를 들어 기판(W)을 최적 포커스로 가져옴으로써 측정될 수 있다. 최적 포커스에서, 포커스 센서(46)로부터의 신호 강도는 최대이다. 포커스 센서(46)로부터의 신호 강도는 기판(W)에 걸친 박막 스택(33)의 속성들의 변동들을 반영하는 기판(W)에 걸친 위치의 함수로서 변동하는 것으로 관찰된다. 제 2 단계에서, 절대 반사율은 스윙 곡선에서의 시프트를 결정하기 위해 최적 파장 선택과 절대 반사율 간의 앞서 측정된 상관관계와 비교된다. 제 3 단계에서, (예를 들어, 오버레이를 얻기 위해) 제 2 측정 시스템(62)을 사용한 타겟 구조체(30)의 측정에 앞서 제 2 측정 시스템(62)의 제 2 방사선 소스(11)로부터의 출력이 조정된다.
기술의 유효성을 입증하기 위해 시뮬레이션들이 수행되었다. 시뮬레이션들은 박막 스택 두께들을 무작위로 변화시키고 각각의 경우에 스윙 곡선들에 대한 영향을 계산함으로써 수행되었다. 도 7은 [기판(W) 상의 상이한 위치들에 위치된 타겟 구조체들(30)에 대응하는] 상이한 박막 스택 두께들에 대하여 방사선 파장(λ)에 대한 오버레이 민감도(K)의 시뮬레이션된 스윙 곡선들을 도시한다. 스윙 곡선들의 피크 위치들은 원형 마크로 표시되고 다양한 파장들에 퍼져 있다. 그러므로, 오버레이 측정에 사용하기 위한 이상적인 파장은 상이한 타겟 구조체들(30) 사이에서 변동한다. 도 8은 각각의 피크 위치에 대응하는 파장(λP)이 포커스 센서(46)로부터의 신호 강도(I0)와 이차적으로(거의 선형으로) 상관하는 방식을 나타낸다. 그러므로, 포커스 센서(46)로부터의 신호 강도(I0)는 스윙 곡선에서의 시프트를 결정하고 포커스 센서(46)에 의해 측정된 타겟 구조체에 대한 오버레이 측정을 위한 파장의 최적 선택을 허용하기 위해 사용될 수 있다.
도 9는 모든 타겟 구조체(30)에서 오버레이를 측정하기 위해 고정된 파장(이 예시에서는 520 nm)을 사용하는 오버레이 측정들의 결과들(별 부호), 및 포커스 센서(46)를 사용하여 파장이 각각의 타겟 구조체(30)에 대해 개별적으로 순응되는 오버레이 측정들의 결과들(원 부호)을 비교한다. 도 9는 측정에 앞서 조명 파장이 보정되는 경우에 최종 오버레이의 총 개선(~7 nm)을 나타낸다. 고정 파장 접근법은 순응적 파장 접근법에 존재하지 않는 큰 이상점(outlier)들을 갖는다. 이는 오버레이 오차(즉, 오버레이 측정의 정확성)가 타겟별로 중심 파장을 조정함으로써 개선될 수 있음을 나타낸다. 웨이퍼에 걸친 박막 두께들에 전형적으로 더 큰 변동들이 존재하는 두꺼운 스택들에 대해 개선은 훨씬 더 클 것이다.
최적 파장과 포커스 센서 신호 간의 의존성은 이차 적합(quadratic fit)으로 모델링될 수 있다. 이 적합의 파라미터들은 캘리브레이션 및 레시피 생성 단계 동안 상이한 포커스 센서 신호들에 대한 스윙 곡선들의 측정들 및 데이터베이스에 저장된 결과들에 기초하여 계산될 수 있다.
앞서 논의된 상세한 예시에서는, 단지 2 개의 파장들만이 이용가능하였다. 대안적인 실시예에서, 제 1 측정 시스템(61)은 광대역 방사선으로 각각의 구조체를 조명하는 제 1 방사선 소스(42)를 포함하고, 제어기(48)는 제 1 측정 공정으로부터의 데이터의 분광 분석에 기초하여 각각의 구조체에 대한 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택을 수행한다. 이 접근법은 최적 파장에 대한 더 많은 정보를 제공하고 성능을 더 개선할 수 있다. 이 타입의 실시예들은 지정된 제 1 측정 시스템을 제공함으로써, 또는 앞서 논의된 것과 같은 포커스 측정 시스템을 수정함으로써 구현될 수 있다. 빔 스플리터가, 예를 들어 광대역 광을 포커스 측정 시스템의 광학 시스템(44)으로 지향하기 위해 사용될 수 있다. 다모드 섬유가 다시 광학 시스템(44)을 통해 반사된 광을 적절한 분광기로 지향하기 위해 사용될 수 있다. 섬유는 앞서 논의된 특정 포커스 측정 시스템의 2 개의 파장들을 수용하는 2 개의 핀홀들 중 하나 또는 둘 모두에 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 포커스 측정 시스템은 엘립소미터로서 작동하도록 전환될 수 있다. 이는 반사된 광에서의 측정된 편광 변화들로 하여금 최적 파장의 추산에 기여하는 데 사용되게 할 것이다.
또 다른 실시예들에서, 제 1 측정 공정은 1 이상의 서브-공정을 포함한다. 따라서, 예를 들어 제 1 측정 공정이 단지 포커스 센서를 사용하여 반사율을 측정하는 대신에, 제 1 측정 공정은 (하나의 서브-공정에서) 포커스 센서를 사용하여 반사율을 측정하고 (또 다른 서브-공정에서) 포커스 센서 또는 상이한 센서를 사용하여 구조체의 또 다른 속성을 측정할 수 있다. 서브-공정들은 구조체의 제 1 속성을 측정하도록 구성되는 적어도 하나의 서브-공정 및 구조체의 제 2 속성을 측정하도록 구성되는 적어도 하나의 서브-공정을 포함할 수 있다. 복수의 서브-공정들로부터의 출력들의 조합이 제 2 측정 공정의 방사선 속성의 구조체 당 개별적인 선택으로 하여금 훨씬 더 효율적으로 수행되게 하기 위해 사용될 수 있다.
이 타입의 일부 실시예들에서, 구조체의 제 2 속성(예를 들어, 오버레이)은 2 개의 상이한 파장들에서 구조체의 개별 측정들을 통해 얻어진다. 이 접근법은 듀얼 파장 메트롤로지라고 칭해질 수 있다. 구조체의 제 2 속성이 오버레이를 포함하는 경우, 접근법은 듀얼 파장 오버레이 메트롤로지라고 칭해질 수 있다. 이러한 듀얼 파장 메트롤로지 방법들에서, 제 1 측정 공정의 서브-공정들 중 하나는 상이한 파장들에서의 2 개의 측정들 중 하나를 포함할 수 있다. 그 후, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 구조체 당 개별적인 선택은 듀얼 파장 메트롤로지에 필요한 2 개의 파장들 중 다른 파장의 선택을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법은 구조체의 제 2 속성(예를 들어, 오버레이)에 대한 서브-공정들 중 1 이상의 각각의 민감도를 계산하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예들에서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 구조체 당 개별적인 선택은 계산된 민감도들 중 1 이상을 사용하여 수행된다. 이 접근법은 제 2 측정 공정을 위한 최적 방사선 속성(예를 들어, 최적 파장)과 서브-공정들 중 1 이상의 각각에 대해 계산된 민감도 사이에 흔히 상당한 상관관계가 존재한다는 인식에 기초한다. 일 실시예에서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 제 2 측정 공정의 성능(예를 들어, 제 2 측정 공정에 의해 오버레이가 얻어질 수 있는 정확성)을 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 다른 선택들보다 더 높게(예를 들어, 더 정확하게) 할 수 있는 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 선택과 계산된 민감도들 중 1 이상의 각각 사이의 앞서 측정된 상관관계에 기초하여 각각의 구조체에 대해 수행된다.
상이한 측정들로부터의 정보는, 예를 들어 상이한 측정 결과들(예를 들어, 상이한 서브-공정들로부터 계산된 민감도들 및/또는 포커스 센서를 사용하여 서브-공정으로부터 얻어진 반사율의 측정들)을 이용하여 최적 방사선 속성(예를 들어, 듀얼 파장 메트롤로지 방법에서 최적의 제 2 파장)의 최대 가능도 값을 계산함으로써 수학적으로 조합될 수 있다.
제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 구조체 당 개별적인 선택은 세기의 스펙트럼 분포의 중심 파장(간명함을 위해, 본 명세서에서 간단히 "파장"이라고 함)을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 편광 속성(예를 들어, 선형 또는 원형 편광의 방향)을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방법은 계산된 민감도들 중 1 이상을 사용하여 제 2 측정 공정 동안 검출되는 반사 방사선의 파장 및 편광 속성(예를 들어, 선형 또는 원형 편광의 방향) 중 하나 또는 둘 모두를 개별적으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 측정 공정에서 사용되는 입사 방사선 및/또는 반사 방사선의 파장 및 편광 중 하나 또는 둘 모두는 제 1 측정 공정의 서브-공정들로부터 도출되는 정보를 사용하여 기판 상의 각각의 구조체에 대해 개별적으로 최적화될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 측정 공정의 서브-공정들은 다음: 즉, 제 1 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 2 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계; 제 2 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 1 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계; 제 1 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 1 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계; 및 제 2 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 2 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계 중 1 이상을 포함한다. 제 1 편광 속성은 제 2 편광 속성과 상이하다. 일 실시예에서, 제 1 편광 속성은 제 2 편광 속성에 직교한다(예를 들어, 직교 선형 편광들 또는 직교 원형 편광들). 따라서, 서브-공정들은 동시-편광(co-polarized) 검출 모드들 및 교차-편광(cross-polarized) 검출 모드들을 포함하여, 입사 및 검출 편광들에 대한 상이한 조합들의 편광들에 대응하는 상이한 검출 모드들을 포함할 수 있다. 서브-공정들은 입사 및 검출 편광들의 여하한의 조합에 대한 0차 이상의 반사율들의 검출을 포함할 수 있다. 상이한 검출 모드들에 대해 얻어진 민감도들의 조합들로부터 메트릭(metrics)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 민감도들 KTETM 및 KTMTE이 서로 반대 부호일 수 있는 2 개의 반대 교차-편광 검출 모드들에 대해 얻어지는 경우(아래첨자인 "TE" 및 "TM"은 서로 직교하는 편광 모드들을 칭함), 다음과 같은 메트릭(r)이 사용될 수 있다:
Figure 112019116487708-pct00033
도 10은 듀얼 파장 메트롤로지에 대한 방법의 예시적인 적용을 도시한다. 이 타입의 실시예들에서, 제 1 측정 공정의 서브-공정들 중 적어도 하나는 제 2 측정 공정과 동일한 측정 시스템[예를 들어, 제 2 측정 시스템(62)]을 사용하여 수행된다. 따라서, 주어진 구조체에 대한 서브-공정의 민감도(예를 들어, 스윙 곡선)의 파장 의존성은 동일한 구조체에 대한 제 2 측정 공정의 민감도의 파장 의존성과 실질적으로 동일할 수 있다. 듀얼 파장 메트롤로지는 파장(λ1)에서 작동하도록 제 2 측정 공정과 동일한 측정 시스템을 사용하는 서브-공정을 구성하고 파장(λ2)에서 작동하도록 제 2 측정 공정을 배치함으로써 달성된다. 그 후, 상기 방법은 적어도 파장(λ1)에서 측정된 구조체의 제 2 속성에 대한 민감도의 측정을 사용하여 λ2에 대한 최적 값을 선택한다.
일부 실시예들에서, λ1 및 λ2 중 하나가 파장에 대한 민감도의 곡선의 최대값에 또는 그 부근에 위치되고, λ1 및 λ2 중 다른 하나가 파장에 대한 민감도의 곡선의 최소값에 또는 그 부근에 위치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 구조체의 제 2 속성이 오버레이(OV)를 포함하는 경우, 상이한 회절 차수들 간의 세기 차이는 다음 관계: ΔI = K0 + K1·OV를 이용하여 OV를 얻는 데 사용될 수 있으며, 여기서 K0은 (구조체에 독립적인) 공정 유도 오프셋이고, K1은 OV에 대한 측정 공정의 민감도를 나타낸다. 이 특정 예시에서, 오차(
Figure 112019116487708-pct00034
)는 다음과 같이 기록될 수 있는 것으로 나타낼 수 있다:
Figure 112019116487708-pct00035
여기서, d는 측정에 사용되는 격자들에 적용된 오버레이 편향이다. λ1 및 λ2를 파장에 대한 민감도의 곡선의 반대편에 있도록(즉, 하나는 최소값이고 하나는 최대값으로) 선택하는 것이, ΔK1이 크고 오차가 작을 것을 보장한다.
도 10은 파장에 대한 민감도의 3 개의 예시적인 곡선들을 나타낸다. 3 개의 곡선들은, 예를 들어 기판 상의 상이한 구조체들에 대해 측정된 곡선들에 대응할 수 있다. 곡선들은 각각 유사한 형태를 가지며, 파장 방향을 따라 서로에 대해 변위된다. λ1 및 λ2에 대한 최적 값들은 각각의 곡선에 대해 상이하다. 하지만, (예를 들어, 파장에 대한 민감도의 곡선의 피크 또는 그 부근에서의) λ1에서 측정된 민감도(K)와 λ2에 대한 대응하는 최적 값 사이에 상관관계가 존재한다는 것이 발견되었다(또한 도 10에서 정성적으로 알 수 있음). 피크 높이들은 곡선들 각각에 대해 동일하지 않다. 따라서, λ1에서의 피크 높이는 어느 곡선이 측정되고 있는 구조체에 가장 밀접하게 적용되는지에 대한 정보를 제공하므로, λ2에 대한 최적 값에 대응하는 극값(예를 들어, 최소값)이 위치될 수 있는 곳에 대한 정보를 제공한다.
일 실시예에서, λ1에 대한 최적 값이 제 1 최적화 프로세스에서 결정된다. 제 1 최적화 프로세스는 예를 들어 앞서 설명된 실시예들 중 어느 하나에 따라, 포커스 센서를 사용하여 해당 구조체의 측정들을 사용하여, 예를 들어 구조체의 반사율을 얻을 수 있다. 그 후, λ2의 최적 값은 적어도 λ1의 최적화된 값에서 수행되는 측정들로부터 계산되는 민감도를 사용하여 후속 프로세스에서 얻어질 수 있다.
도 11은 λ2에 대한 대응하는 최적 값들(Opt-λ2)에 대해 플롯된 λ1에서 수행되는 측정들로부터 계산되는 예시적인 민감도들(KTETE)을 나타내는 그래프이다[각각 측정되고 있는 구조체에 대하여 파장에 대한 민감도의 곡선에서의 트로프(trough)에 대응함]. 이 특정 예시에서, 측정들은 입사 및 반사광 모두에 대해 동시-편광된 선형 편광(TE 편광)으로 수행되었다.
도 10에서 알 수 있는 바와 같이, λ1에 대응하는 피크 또는 그 부근에서의 민감도(K)의 변화는 한 곡선에서 다음 곡선으로 비교적 느리게 이동하여 변화한다. λ1에 대한 민감도(K)에 기초하여 λ2의 최적 값이 도출될 수 있는 민감도를 증가시키기 위해, 파장에 대한 민감도의 곡선에서의 최대값과 최소값 사이의 중간 위치에서의 민감도(K)가 대신 사용될 수 있다. 예시적인 접근법이 도 12에 예시된다. 중간점(λMID)에서의 민감도(K)는 한 곡선에서 다음 곡선으로 훨씬 더 빠르게 이동하여 변화하므로, 최적 λ2가 더 정확히 얻어지게 한다. 이 효과에 기초한 일 실시예가 아래에서 설명된다.
일 실시예에서, 복수의 서브-공정들은 제 1 서브-공정 및 제 2 서브-공정을 포함한다. 구조체의 제 2 속성(예를 들어, 오버레이)에 대한 제 1 서브-공정의 민감도의 파장 의존성은 구조체의 제 2 속성에 대한 제 2 서브-공정의 파장 의존성과 실질적으로 동일하며, (도 10 및 도 12에서와 같이) 극댓값 및 극솟값을 포함한다.
제 1 서브-공정은 극댓값과 극솟값 간의 파장 간격의 10 %, 선택적으로 5 %, 선택적으로 1 %의 범위 내에서, 극댓값 및 극솟값 중 하나와 정렬되는 중심 파장을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하는 단계를 포함한다. 따라서, 제 1 서브-공정은 도 12의 피크 또는 그 부근에서의 파장(λ1)으로 구조체를 조명하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 서브-공정은 극댓값과 극솟값 간의 파장 간격의 40 %, 선택적으로 20 %, 선택적으로 10 %, 선택적으로 5 %, 선택적으로 1 %의 범위 내에서, 극댓값과 극솟값 사이의 중간점과 정렬되는 중심 파장을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하는 단계를 포함한다. 따라서, 제 2 서브-공정은 도 12에서의 λ1과 λ2 사이의 추산된 중간점(λMID) 또는 그 부근에서의 파장으로 구조체를 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 그 후, λMID에서 얻어지는 제 2 속성에 대한 민감도(예를 들어, 오버레이 민감도)가 선택적으로 제 1 측정 공정의 다른 서브-공정들에 의해 제공되는 정보(예를 들어, 포커스 센서 측정들로부터의 반사율, λ1에서 측정할 때 얻어지는 민감도, 및 다른 검출 모드들에 기초하여 서브-공정들로부터 얻어지는 1 이상의 다른 민감도)와 조합하여, 제 2 파장(λ2)에 대한 최적 값을 도출하기 위해 사용된다.
본 명세서에 개시된 개념들은 모니터링을 위해 구조체들의 리소그래피-후 측정 이상의 유용성을 발견할 수 있다. 예를 들어, 이러한 검출기 구조는 패터닝 공정 동안 기판을 정렬하기 위해 리소그래피 장치들에서 사용되는 퓨필 평면 검출에 기초하는 차후 정렬 센서 개념들에서 사용될 수 있다.
앞서 설명된 타겟들은 측정을 위해 구체적으로 디자인되고 형성되는 메트롤로지 타겟들이지만, 다른 실시예들에서는 기판 상에 형성되는 디바이스들의 기능부들인 타겟들에서 속성들이 측정될 수 있다. 많은 디바이스들이 규칙적인 격자-형 구조체들을 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '타겟 격자' 및 '타겟'이라는 용어는 구조체가 구체적으로 수행되는 측정을 위해 제공되었음을 요구하지 않는다.
메트롤로지 장치는 도 2를 참조하여 앞서 설명된 리소그래피 셀(LC)과 같은 리소그래피 시스템에서 사용될 수 있다. 리소그래피 시스템은 리소그래피 공정을 수행하는 리소그래피 장치(LA)를 포함한다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 후속한 리소그래피 공정을 개선하기 위해 후속한 리소그래피 공정을 수행하는 경우에 리소그래피 공정에 의해 형성된 구조체의 메트롤로지 장치에 의한 측정의 결과를 사용하도록 구성될 수 있다.
일 실시예는 구조체들 상의 타겟들을 측정하고, 및/또는 리소그래피 공정에 관한 정보를 얻도록 측정을 분석하는 방법들을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다. 기존 리소그래피 또는 메트롤로지 장치가 이미 생산 중 및/또는 사용 중인 경우, 본 발명은 프로세서가 본 명세서에 설명된 방법들을 수행하게 하는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품의 제공에 의해 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 추가 실시예들이 아래의 번호가 매겨진 항목들에서 설명된다:
1. 기판 상에 형성된 복수의 구조체들을 측정하는 방법에 있어서,
제 1 측정 공정으로부터 데이터를 얻는 단계 -제 1 측정 공정은 구조체의 제 1 속성을 측정하기 위해 복수의 구조체들 각각을 개별적으로 측정하는 단계를 포함함- ; 및
복수의 구조체들 각각의 제 2 속성을 측정하기 위해 제 2 측정 공정을 이용하는 단계 -제 2 측정 공정은 구조체에 대한 측정된 제 1 속성을 이용하여 그 구조체에 대해 개별적으로 선택되는 방사선 속성을 갖는 방사선으로 각각의 구조체를 조명하는 단계를 포함함- 를 포함하는 방법.
2. 1 항에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 제 2 측정 공정의 성능을 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 다른 선택들보다 더 높게 할 수 있는 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 선택과 제 1 속성 사이의 앞서 측정된 상관관계에 기초하여 각각의 구조체에 대해 수행되는 방법.
3. 1 항 또는 2 항에 있어서, 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하는 방법.
4. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 구조체의 제 1 속성은 구조체로부터 산란되는 방사선의 편광에 대한 구조체의 효과를 포함하는 방법.
5. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 각각의 구조체의 제 2 속성은 구조체의 상이한 층들 간의 오버레이를 포함하는 방법.
6. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성은 스펙트럼 세기 분포를 포함하는 방법.
7. 6 항에 있어서, 스펙트럼 세기 분포는 중심 파장 및 대역폭 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 방법.
8. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성은 방사선의 편광을 포함하는 방법.
9. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서,
제 1 측정 공정은 방사선으로 각각의 구조체를 조명하기 위해 제 1 방사선 소스를 사용하고;
제 2 측정 공정은 방사선으로 각각의 구조체를 조명하기 위해 제 2 방사선 소스를 사용하며, 제 1 방사선 소스는 제 2 방사선 소스와 상이한 방법.
10. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 제 1 측정 공정은 제 2 측정 공정에 사용되는 광학 시스템의 포커스를 측정하도록 구성되는 포커스 센서로부터의 출력을 사용하는 방법.
11. 10 항에 있어서, 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하고, 포커스 센서로부터의 신호 강도는 반사율을 결정하는 데 사용되는 방법.
12. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 제 1 측정 공정은 제 2 측정 공정에 사용되는 광학 시스템의 포커스를 측정하는 경우에 사용되는 1 이상의 광학 요소를 사용하고, 1 이상의 광학 요소는 제 2 측정 공정을 수행하는 경우에 사용되지 않는 방법.
13. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 제 1 측정 공정은 광대역 방사선으로 각각의 구조체를 조명하기 위해 제 1 방사선 소스를 사용하고, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 제 1 측정 공정으로부터의 데이터의 분광 분석에 기초하여 각각의 구조체에 대해 수행되는 방법.
14. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 제 1 측정 공정을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
15. 1 항에 있어서,
제 1 측정 공정은 1 이상의 서브-공정을 포함하고;
상기 방법은 구조체의 제 2 속성에 대한 서브-공정들 중 1 이상의 각각의 민감도를 계산하는 단계를 포함하며;
제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 계산된 민감도들 중 1 이상을 사용하여 수행되는 방법.
16. 15 항에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 제 2 측정 공정의 성능을 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 다른 선택들보다 더 높게 할 수 있는 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 선택과 계산된 민감도들 중 1 이상의 각각 사이의 앞서 측정된 상관관계에 기초하여 각각의 구조체에 대해 수행되는 방법.
17. 15 항 또는 16 항에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 스펙트럼 세기 분포의 중심 파장을 선택하는 것을 포함하는 방법.
18. 15 항 내지 17 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 편광 속성을 선택하는 것을 포함하는 방법.
19. 15 항 내지 18 항 중 어느 하나에 있어서, 계산된 민감도들 중 1 이상을 사용하여 제 2 측정 공정 동안 검출되는 반사 방사선의 편광 속성을 개별적으로 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
20. 15 항 내지 19 항 중 어느 하나에 있어서, 서브-공정들은:
제 1 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 2 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계;
제 2 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 1 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계;
제 1 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 1 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계; 및
제 2 편광 속성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하고 제 2 편광 속성을 갖는 반사 방사선을 검출하는 단계 중 1 이상을 포함하고,
제 1 편광 속성은 제 2 편광 속성과 상이한 방법.
21. 20 항에 있어서, 제 1 편광 속성은 제 2 편광 속성에 직교하는 방법.
22. 15 항 내지 21 항 중 어느 하나에 있어서,
서브-공정들은 제 1 서브-공정 및 제 2 서브-공정을 포함하고;
구조체의 제 2 속성에 대한 제 1 서브-공정의 민감도의 파장 의존성은 구조체의 제 2 속성에 대한 제 2 서브-공정의 파장 의존성과 실질적으로 동일하며, 극댓값 및 극솟값을 포함하고;
제 1 서브-공정은 극댓값과 극솟값 간의 파장 간격의 10 %의 범위 내에서, 극댓값 및 극솟값 중 하나와 정렬되는 중심 파장을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하는 단계를 포함하며;
제 2 서브-공정은 극댓값과 극솟값 간의 파장 간격의 40 %의 범위 내에서, 극댓값과 극솟값 사이의 중간점과 정렬되는 중심 파장을 갖는 방사선으로 구조체를 조명하는 단계를 포함하는 방법.
23. 15 항 내지 22 항 중 어느 하나에 있어서, 서브-공정들은 구조체의 제 1 속성을 측정하도록 구성되는 적어도 하나의 서브-공정 및 구조체의 제 2 속성을 측정하도록 구성되는 적어도 하나의 서브-공정을 포함하는 방법.
24. 23 항에 있어서, 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하고, 구조체의 제 2 속성은 구조체의 상이한 층들 간의 오버레이를 포함하는 방법.
25. 23 항 또는 24 항에 있어서, 제 1 측정 공정의 서브-공정을 이용하여 얻어지는 제 2 속성 및 제 2 측정 공정을 이용하여 얻어지는 제 2 속성의 조합을 이용하여 구조체의 제 2 속성의 개선된 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
26. 앞선 항들 중 어느 하나에 있어서, 기판 상에 형성되는 복수의 구조체들은 리소그래피 공정에 의해 형성되는 방법.
27. 디바이스 제조 방법에 있어서,
리소그래피를 이용하여 기판 상에 복수의 구조체들을 형성하는 단계; 및
앞선 항들 중 어느 하나의 방법을 이용하여 복수의 구조체들을 측정하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
28. 기판 상의 복수의 구조체들을 측정하는 메트롤로지 장치에 있어서,
제 1 측정 공정을 수행하도록 구성되는 제 1 측정 시스템 -제 1 측정 공정은 구조체의 제 1 속성을 측정하기 위해 복수의 구조체들 각각을 개별적으로 측정하는 단계를 포함함- ;
제 2 측정 공정을 수행하도록 구성되는 제 2 측정 시스템 -제 2 측정 공정은 복수의 구조체들 각각의 제 2 속성을 측정하는 단계를 포함함- ; 및
제 2 측정 공정 동안 각각의 구조체를 조명하는 데 사용되는 방사선의 방사선 속성이 구조체에 대한 측정된 제 1 속성을 이용하여 그 구조체에 대해 개별적으로 선택되도록 제 2 측정 공정을 제어하도록 구성되는 제어기를 포함하는 메트롤로지 장치.
29. 28 항에 있어서, 제어기는 제 2 측정 공정의 성능을 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 다른 선택들보다 더 높게 할 수 있는 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 선택과 제 1 속성 사이의 앞서 측정된 상관관계에 기초하여 각각의 구조체에 대해 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택을 수행하도록 구성되는 메트롤로지 장치.
30. 28 항 또는 29 항에 있어서, 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하는 메트롤로지 장치.
31. 28 항 내지 30 항 중 어느 하나에 있어서, 구조체의 제 1 속성은 구조체로부터 산란되는 방사선의 편광에 대한 구조체의 효과를 포함하는 메트롤로지 장치.
32. 28 항 내지 31 항 중 어느 하나에 있어서, 각각의 구조체의 제 2 속성은 구조체의 상이한 층들 간의 오버레이를 포함하는 메트롤로지 장치.
33. 28 항 내지 32 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성은 스펙트럼 세기 분포를 포함하는 메트롤로지 장치.
34. 33 항에 있어서, 스펙트럼 세기 분포는 중심 파장 및 대역폭 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 메트롤로지 장치.
35. 28 항 내지 34 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성은 방사선의 편광을 포함하는 메트롤로지 장치.
36. 28 항 내지 35 항 중 어느 하나에 있어서,
제 1 측정 시스템은 방사선으로 각각의 구조체를 조명하도록 구성되는 제 1 방사선 소스를 포함하고;
제 2 측정 시스템은 방사선으로 각각의 구조체를 조명하도록 구성되는 제 2 방사선 소스를 포함하며, 제 1 방사선 소스는 제 2 방사선 소스와 상이한 메트롤로지 장치.
37. 28 항 내지 36 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 제 2 측정 시스템에 의해 사용되는 광학 시스템의 포커스를 측정하도록 구성되는 포커스 센서를 포함한 포커스 측정 시스템을 포함하고, 제 1 측정 공정은 포커스 센서로부터의 출력을 사용하는 메트롤로지 장치.
38. 37 항에 있어서, 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하고, 포커스 센서로부터의 신호 강도는 반사율을 결정하는 데 사용되는 메트롤로지 장치.
39. 28 항 내지 38 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 측정 시스템은 제 2 측정 시스템에 의해 사용되는 광학 시스템의 포커스를 측정하도록 구성되는 포커스 측정 시스템에 의해 사용되는 1 이상의 광학 요소를 포함하고, 1 이상의 광학 요소는 제 2 측정 시스템에 의해 사용되지 않는 메트롤로지 장치.
40. 28 항 내지 39 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 측정 시스템은 광대역 방사선으로 각각의 구조체를 조명하도록 구성되는 제 1 방사선 소스를 포함하고, 제어기는 제 1 측정 공정으로부터의 데이터의 분광 분석에 기초하여 각각의 구조체에 대해 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택을 수행하도록 구성되는 메트롤로지 장치.
41. 28 항 내지 40 항 중 어느 하나에 있어서, 기판 상에 형성되는 복수의 구조체들은 리소그래피 공정에 의해 형성되는 메트롤로지 장치.
42. 리소그래피 시스템에 있어서,
리소그래피를 이용하여 기판 상에 복수의 구조체들을 형성하도록 구성되는 리소그래피 장치; 및
리소그래피 장치에 의해 형성되는 복수의 구조체들을 측정하도록 구성되는 28 항 내지 41 항 중 어느 하나의 메트롤로지 장치를 포함하는 리소그래피 시스템.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있고, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 그 안에 패턴을 남긴다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들에 대해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 응용할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교시 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교시 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 형성된 복수의 구조체들을 측정하는 방법에 있어서,
    제 1 측정 공정으로부터 데이터를 얻는 단계 -상기 제 1 측정 공정은 상기 구조체의 제 1 속성을 측정하기 위해 상기 복수의 구조체들 각각을 개별적으로 측정하는 단계를 포함함- ; 및
    상기 복수의 구조체들 각각의 제 2 속성을 측정하기 위해 제 2 측정 공정을 이용하는 단계 -상기 제 2 측정 공정은 상기 구조체에 대한 측정된 제 1 속성을 이용하여 그 구조체에 대해 개별적으로 선택되는 방사선 속성을 갖는 방사선으로 각각의 구조체를 조명하는 단계를 포함함-
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은, 상기 제 2 측정 공정의 성능을 상기 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 다른 선택들보다 더 높게 할 수 있는 상기 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 선택과 상기 제 1 속성 사이의 앞서 측정된 상관관계에 기초하여 각각의 구조체에 대해 수행되는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구조체의 제 1 속성은 상기 구조체로부터 산란되는 방사선의 편광(polarization)에 대한 상기 구조체의 효과를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 구조체의 상기 제 2 속성은 상기 구조체의 상이한 층들 간의 오버레이를 포함하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성은 스펙트럼 세기 분포를 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 세기 분포는 중심 파장 및 대역폭 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성은 상기 방사선의 편광을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 공정은 방사선으로 각각의 구조체를 조명하기 위해 제 1 방사선 소스를 사용하고;
    상기 제 2 측정 공정은 방사선으로 각각의 구조체를 조명하기 위해 제 2 방사선 소스를 사용하며, 상기 제 1 방사선 소스는 상기 제 2 방사선 소스와 상이한 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 공정은 상기 제 2 측정 공정에 사용되는 광학 시스템의 포커스를 측정하도록 구성되는 포커스 센서로부터의 출력을 사용하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구조체의 제 1 속성은 반사율을 포함하고, 상기 포커스 센서로부터의 신호 강도는 상기 반사율을 결정하는 데 사용되는 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 공정은 상기 제 2 측정 공정에 사용되는 광학 시스템의 포커스를 측정하는 경우에 사용되는 1 이상의 광학 요소를 사용하고, 상기 1 이상의 광학 요소는 상기 제 2 측정 공정을 수행하는 경우에 사용되지 않는 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 공정은 광대역 방사선으로 각각의 구조체를 조명하기 위해 제 1 방사선 소스를 사용하고, 상기 제 2 측정 공정을 위한 방사선 속성의 개별적인 선택은 상기 제 1 측정 공정으로부터의 데이터의 분광 분석에 기초하여 각각의 구조체에 대해 수행되는 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 공정을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 복수의 구조체들은 리소그래피 공정에 의해 형성되는 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018188891A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 Asml Netherlands B.V. Method of measuring
US11054250B2 (en) * 2018-04-11 2021-07-06 International Business Machines Corporation Multi-channel overlay metrology
JP7101268B2 (ja) * 2018-07-06 2022-07-14 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 位置センサ
US11049745B2 (en) * 2018-10-19 2021-06-29 Kla Corporation Defect-location determination using correction loop for pixel alignment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005649A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Nikon Corp 重ね合わせ測定装置
JP2013153167A (ja) * 2007-04-23 2013-08-08 Kla-Tencor Corp ウエハー上で実施される測定中のプロセスに関するダイナミック・サンプリング・スキームを生成または実施するための方法ならびにシステム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6885444B2 (en) * 1998-06-10 2005-04-26 Boxer Cross Inc Evaluating a multi-layered structure for voids
US20020192577A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-19 Bernard Fay Automated overlay metrology system
NL1036123A1 (nl) * 2007-11-13 2009-05-14 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036597A1 (nl) 2008-02-29 2009-09-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method.
KR101429629B1 (ko) 2009-07-31 2014-08-12 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 계측 방법 및 장치, 리소그래피 시스템, 및 리소그래피 처리 셀
WO2011023517A1 (en) 2009-08-24 2011-03-03 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and substrate comprising metrology targets
WO2012062501A1 (en) 2010-11-12 2012-05-18 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, and device manufacturing method
NL2008197A (en) * 2011-02-11 2012-08-14 Asml Netherlands Bv Inspection apparatus and method, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
CN105278253B (zh) * 2014-07-11 2018-01-19 上海微电子装备（集团）股份有限公司 套刻误差测量装置及方法
WO2016030227A1 (en) 2014-08-29 2016-03-03 Asml Netherlands B.V. Method for controlling a distance between two objects, inspection apparatus and method
JP6510658B2 (ja) * 2015-02-04 2019-05-08 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． メトロロジの方法及び装置、コンピュータプログラム、並びにリソグラフィシステム
KR102010941B1 (ko) 2015-03-25 2019-08-14 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 계측 방법, 계측 장치 및 디바이스 제조 방법
US9903711B2 (en) 2015-04-06 2018-02-27 KLA—Tencor Corporation Feed forward of metrology data in a metrology system
EP3293574A1 (en) * 2016-09-09 2018-03-14 ASML Netherlands B.V. Metrology method, apparatus and computer program
EP3358413A1 (en) * 2017-02-02 2018-08-08 ASML Netherlands B.V. Metrology method, apparatus and computer program
WO2018188891A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 Asml Netherlands B.V. Method of measuring

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005649A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Nikon Corp 重ね合わせ測定装置
JP2013153167A (ja) * 2007-04-23 2013-08-08 Kla-Tencor Corp ウエハー上で実施される測定中のプロセスに関するダイナミック・サンプリング・スキームを生成または実施するための方法ならびにシステム

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Publication number Publication date
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WO2018188891A1 (en) 2018-10-18

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