KR102383949B1 - 오버레이 추정 방법 - Google Patents

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알렉산더 스트라이저
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 오버레이를 결정하기 위한 방법을 제공한다. 이러한 방법은, 타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치 및 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 것을 포함하는데, 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함한다. 이러한 방법은 초기 오버레이 추정치를 사용하여 타겟들의 제 2 세트에 관련된 데이터를 필터링하고 필터링된 데이터를 사용하여 기판 상의 오버레이를 추정하는 것을 더 포함한다.

Description

오버레이 추정 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017 년 9 월 8 일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 EP 출원 번호 17190064.0의 우선권을 주장한다.
본 발명은 오버레이를 추정하기 위한 방법, 시스템 및 프로그램에 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. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사사전-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 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 디바이스에 있는 두 개의 층들의 정렬 정확도인 오버레이를 측정하는 전문 툴과 같이, 이러한 측정을 하기 위한 다양한 툴들이 알려져 있다. 최근, 다양한 형태의 산란계들이 리소그래피 분야에서 사용되도록 개발되어 왔다. 이러한 디바이스들은 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고 산란된 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수인 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수인 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서의 편광 -을 측정하여 스펙트럼을 획득하고, 타겟의 관심 속성은 이러한 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다.
관심 속성은 다양한 기법: 예를 들어, 엄밀한 커플링된 파 분석(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법(finite element method)과 같은 반복적 접근법에 의한 타겟 구조체의 재구성; 라이브러리 검색; 및 주된 컴포넌트 분석에 의하여 결정될 수 있다.
일부 산란계에 의하여 사용되는 타겟은, 예를 들어 40μm X 40μm인 상대적으로 큰 격자들이고, 측정 빔은 격자보다 더 작은 스폿을 생성한다(즉, 격자는 언더필된다). 이를 통하여 타겟이 무한 개인 것처럼 간주될 수 있도록 타겟을 수학적으로 용이하게 재구성할 수 있다. 그러나, 10 μm x 10 μm 이하로 타겟의 크기를 감소시켜서, 예를 들어 이들이 스크라이브 레인(scribe lane)에 있는 것이 아니라 제품 피쳐들 사이에 위치설정될 수 있게 하기 위하여, 격자가 측정 스폿보다 더 작아지는(즉, 격자가 오버필되는) 계측이 제안되었다. 통상적으로 이러한 타겟들은, 회절의 0차(정반사(specular reflection)에 대응)가 차단되고 더 높은 차수들만이 처리되는 암시야 산란측정을 사용하여 측정된다. 회절 차수의 암-시야 검출을 사용하는 회절-기초 오버레이가 더 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이러한 타겟은 조명 스폿 보다 더 작을 수 있고, 기판 상의 제품 구조체에 의하여 둘러싸일 수도 있다. 하나의 이미지에서 다수의 타겟이 측정될 수 있다.
기지의 계측 기법에서, 오버레이 측정 결과들은, -1 차와 +1 차 회절 차수 강도를 개별적으로 획득하도록 타겟을 회전시키거나 조명 또는 이미징 모드를 변경시켜서, 타겟을 특정 조건에서 두 번 측정함으로써 획득된다. 주어진 격자에 대하여 이러한 강도들을 비교하면 격자에서의 세기 비대칭의 측정이 제공되고, 오버레이 격자에서의 세기 비대칭이 오버레이 에러의 표시자로서 사용될 수 있다.
비록 공지된 암시야 이미지-기초 오버레이 측정이 빠르고 계산적으로 매우 간단하지만(캘리브레이션될 경우), 이들은 오버레이가 타겟 구조체에 있는 세기 비대칭의 유일한 원인이라는 가정에 기초한다. 스택에 있는 임의의 다른 비대칭, 예컨대 오버레이된 격자 중 하나 또는 양자 모두 내의 피쳐들의 비대칭도 역시 1차에 세기 비대칭을 야기한다. 오버레이에 관련되지 않는 이러한 피쳐 비대칭이 오버레이 측정을 명백하게 교란시키고, 부정확한 오버레이 결과가 생긴다. 오버레이 격자의 바닥 격자에 있는 피쳐 비대칭은 피쳐 비대칭의 공통 형태이다. 이것은, 예를 들어 격자의 기하학적 형상에 있어서, 또는 바닥 격자가 최초 형성된 이후에 수행되는 화학-기계적 연마(CMP)와 같은 기판 처리 단계에서 유래할 수 있다. 따라서, 피쳐 비대칭은, 불완전성이 격자 또는 좀 더 일반적으로는 기판을 처리하는 단계 중에 도입되는 프로세스 비대칭을 포함할 수 있다.
세기 비대칭으로부터 오버레이를 결정할 때에 피쳐 비대칭을 고려하기 위한 방법이 발견되었다. 그러나, 이러한 방법은 피쳐 비대칭과 같은 세기 비대칭의 다른 원인들이 존재하는 경우에 부정확성을 여전히 포함한다. 따라서, 이러한 방법에 기반하여 오버레이 추정치에 있는 부정확성을 감소시키기 위한 방법이 필요하다.
오버레이 측정이 더 견실해져서 세기 비대칭에 대한 피쳐 비대칭의 기여분을 고려하게 되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 기판 상의 오버레이를 추정하는 방법으로서, 타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 단계; 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 단계 - 상기 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -; 상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 단계; 및 상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하는 단계를 포함하는, 오버레이 추정 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태는 기판 상의 오버레이를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 시스템으로써, 상기 프로세서는, 타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하고; 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하며 - 상기 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -; 상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하고; 상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하도록 구성되는, 시스템을 제공한다.
또 다른 양태는 기판 상의 오버레이를 추정하기 위한 프로그램으로서, 상기 프로그램은, 타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 단계; 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 단계 - 상기 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -; 상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 단계; 및 상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하는 단계를 수행하기 위한 명령을 포함하는, 프로그램을 더 제공한다.
본 발명의 다른 특징과 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.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시적인 방식으로 이제 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시한다;
도 3a는 피쳐 비대칭을 가지지 않는 오버레이 격자에 대한 A+ 대 A-의 그래프이다;
도 3b는 피쳐 비대칭을 가지는 오버레이 격자에 대한 A+ 대 A-의 그래프이다;
도 4는 기판에 걸친 타겟들에 대한, 근사된 A+ 대 A- 선의 원점까지의 평균 거리를 보여준다;
도 5는 피쳐 비대칭이 있는 기판의 에지에 있는 타겟에 대해 상이한 파장에서 측정되는 데이터 포인트가 있는 A+ 대 A- 그래프를 보여준다;
도 6은 도 5에서 도시되는 바와 같이 상이한 파장에서 측정되는 타겟의 데이터 포인트에 대한 원점까지의 거리를 보여준다;
도 7a 및 도 7b는 특정 파장이 부합(obedient)하는지 여부를 결정하기 위하여, A+ 대 A- 그래프에 있는 선의 구배가 어떻게 사용될 수 있는지를 보여준다;
도 8은 원점까지의 거리가 타겟에서 특정한 파장에 대해서 결정되는, 도 5에 도시되는 A+ 대 A- 그래프를 보여준다;
도 9는 어떤 파장들이 부합하는지를 결정하기 위하여 상이한 파장에 대하여 원점까지의 거리를 보여준다;
도 10a 내지 도 10d는 상이한 파장에서의 레퍼런스 정보를 보여준다;
도 11은 도 8의 A+ 대 A-의 그래프에 표시된 기울기의 구배에 대해 표시된 최선 근사 결정으로부터의 잔차를 보여준다; 그리고
도 12는 기울기 구배의 상이한 값에 대응하는 오버레이에 대해서 표시된 최선 근사 결정으로부터의 잔차를 보여준다.
본 발명의 특징 및 장점은 도면과 함께 아래에서 진술되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이러한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 본 명세서의 피쳐를 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 본 발명을 단지 예시할 뿐이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 한정되지 않는다. 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의하여 정의된다.
설명된 실시예(들) 및 명세서에서, "일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예" 등에 대한 언급은 기술된 실시예(들)가 특정 요소, 구조, 또는 특징을 포함할 수 있지만, 각각의 실시예가 이러한 특정 요소, 구조, 또는 특징을 반드시 포함하지 않을 수도 있음을 뜻한다. 더욱이, 이러한 문구들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 나아가, 특정 요소, 구조, 또는 특징이 실시예와 관련하여 기술될 때, 명시적으로 기술되든 아니든, 다른 실시예와 관련하여 이러한 요소, 구조, 또는 특징을 구현하는 것도 당업자의 지식 범위 내에 속한다고 이해된다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이것들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 또한 머신-판독가능 매체 상에 저장되는 명령으로서 구현될 수도 있고, 이들은 하나 이상의 프로세서에 의하여 판독되고 실행될 수도 있다. 머신-판독가능 매체는 머신(예컨대, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 머신-판독가능 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기적 디스크 스토리지 미디어; 광학적 스토리지 미디어; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향학적이거나 다른 형태의 전파된 신호 및 다른 것들을 포함할 수도 있다. 더 나아가, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령은 본 명세서에서 특정 동작들을 수행하고 있는 것으로 설명될 수도 있다. 그러나, 이러한 설명들이 단지 편의를 위한 것이라는 것과 이러한 동작들이 사실상 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령 등을 실행하는 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 다른 디바이스로부터 초래된다는 것이 인정되어야 한다.
본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 묘사한다. 이러한 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(illuminator; IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지대 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼(W)를 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절성 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 컴포넌트, 예컨대 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전기식 또는 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 모든 사용은 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 시프트 피쳐(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피쳐(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과식 또는 반사식일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에 잘 알려져 있으며, 이진, 교번 위상-시프트, 감쇄 위상-시프트, 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 일 예는 소형 미러들의 매트릭스 정렬을 채용하는데, 이들 각각은 인입하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 틸팅될 수 있다. 틸팅된 미러는 미러 매트릭스에 의하여 반사된 방사선 빔 내에 패턴을 부여한다.
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. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 모든 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과식이다(예를 들어, 투과식 마스크를 채용). 또는, 장치는 반사식 타입(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 머신에서, 부가적인 테이블은 병렬적으로 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 하나 이상의 테이블 상에 준비 단계들이 수행될 수 있다.
리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 도포될 수 있다. 침지 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "침지"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사원(SO)으로부터 수광한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다. 조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)는 조절될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator; IN) 및 집광기(condenser; CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가지도록 조절하기 위하여 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어 마스크 테이블(MT))의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 정밀 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너에 반대됨), 패터닝 디바이스 지지대(마스크 테이블(MT))는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA)) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간(이들은 스크라이브 레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다. 작은 정렬 마커들도 역시 다이에, 그리고 디바이스 피쳐들 사이에 포함될 수 있는데, 이러한 경우 마커는 가능한 한 작고 인접한 피쳐에 비하여 임의의 다른 이미징 또는 프로세스 조건을 요구하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템이 상세히 후술된다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 및 기판 테이블(WT)이 실질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)이(X) 방향 및/또는(Y) 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서는, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT))에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다.
3. 다른 모드에서, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT))는 실질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 이러한 모드에서, 일반적으로 펄스화된(pulsed) 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WT)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa, WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있고, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 제어를 매핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 그러면 리소그래피 장치의 쓰루풋이 크게 증가할 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.
도 2에 도시된 것처럼, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀 또는 클러스터라고도 지칭되는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성하고, 이는 또한 기판 상에서 노광 전 그리고 노광 후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함한다. 이러한 장치는 레지스트층을 침착시키기 위한 스핀 코터(spin coater; SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(chill plate; CH), 및 베이크 플레이트(bake plate; BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay; LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system; SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
오버레이 오차가 있는 적층된 격자와 같은 타겟으로부터의 1차 회절된 광을 검출하는 것이, 예를 들어 본 명세서에 그 전체가 원용에 의해 포함되는 US8339595B2에 기술된 것처럼 알려져 있다. 본 명세서에 그 전체가 원용에 의해 포함되는 WO 2015018625에 기술된 바와 같이, 타겟은 해당 타겟에서 오버레이에 관련된 측정을 하기 위해 조사될 수 있다. WO 2015018625에 더 상세히 기술된 바와 같이, 회절된 방사선이 검출될 수 있고, 회절의 상이한 차수, 예컨대 1차 회절이 결정될 수 있다. 특정한 회절 차수에 있는 방사선의 세기의 비대칭은 타겟에서의 오버레이를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 타겟의 세기 대칭을 측정하기 위하여 임의의 적절한 정렬의 측정 장치가 사용될 수 있다. 예를 들어, WO 2015018625에 기술된 바와 같이, 미세 회절 기반 오버레이(micro diffraction based overlay; uDBO) 계측 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서, 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 세기 비대칭은 상이한 편광 및 파장에서 상이한 방식으로 측정될 수 있다.
WO 2015018635에서 식별되는 바와 같이, 타겟 자체는 불완전성이 없을 가능성이 매우 낮다. 격자 내에 있는 임의의 불완전성도 세기 비대칭에 기여한다. 다르게 말하면, 예를 들어 제조 중의 칩 처리에 의해 초래된 타겟 내에 적은 결함이 생기면, 측정되는 세기 비대칭에 영향을 줄 것이다. 그러므로, 오버레이를 추정하기 위한, 측정된 세기 비대칭에 관련된 값은 타겟 자체의 임의의 불완전성에 기인한, 측정된 세기 비대칭에 있는 변동을 더 포함한다. 따라서, 오버레이 추정치는 타겟 내의 결함, 및 타겟에서 실제로 측정된 오버레이 오차에 의해 영향을 받는다. 결함 또는 불완전성은 타겟 자체의 물리적 양태이고, 일반적으로 피쳐 비대칭이라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 피쳐 비대칭은 측벽각 비대칭 및/또는 바닥틸트(floortilt) 비대칭을 포함할 수 있다.
타겟의 세기 비대칭을 측정하는 것에 기반한 전술된 방법에 의해, 오버레이의 매우 정확한 측정이 가능해진다. 그러나, 오버레이를 결정하기 위하여 사용될 수 있는 세기 비대칭 측정은, 타겟의 의도적 오버레이 바이어스, 피쳐 비대칭 및 실제 오버레이 오차를 포함한다. 따라서, 실제 오버레이 오차가 더 정확하게 결정될 수 있도록, 피쳐 비대칭을 정확하게 알아내는 것이 유익하다.
타겟은 여러 개이지만 보통 두 개인 격자를 포함할 수 있다. 격자는 기판(W)의 상이한 층 내에 패터닝되는 오버라잉 격자에 의해 형성되는 적어도 하나의 복합 격자를 포함할 수 있다. 오버라이하는 격자(62 내지 65)는 복합 격자의 다른 부분들이 형성되는 층들 사이의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위하여 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋을 가질 수도 있다. 오버라이하는 격자(62 내지 65)는 인입하는 방사선을 X 및 Y 방향으로 회절하기 위하여 배향이 있어서 다를 수 있다. 일 예에서, 타겟은 하나는 +d의 바이어스를 가지고 다른 것은 -d의 바이어스를 가지는 두 개의 X-방향 격자를 포함할 수 있다. 격자가 d의 바이어스를 가진다는 것은, 격자들 모두가 공칭 위치에 정확하게 인쇄된다면 이러한 컴포넌트 중 하나가 다른 것에 대해서 거리 d 만큼 오프셋되도록 정렬된 오버라잉 컴포넌트들을 격자가 가진다는 것을 의미한다. +d 및 -d의 바이어스를 가지는 격자들은, 완벽하게 인쇄된다면 오프셋들이 서로에 대해 반대 방향이 되도록 정렬된 컴포넌트들을 가질 것이다. 타겟은 각각 오프셋 +d 및 -d인 두 개의 Y-방향 격자를 포함할 수 있다. 따라서, 타겟은, 제 1의 의도적인 오버레이 바이어스, 예를 들어 +d를 가지는 오버레이된 주기적 구조체를 포함하는 제 1 타겟 구조체, 예를 들어 격자, 및 제 2의 의도적인 오버레이 바이어스, 예를 들어 -d를 가지는 오버레이된 주기적 구조체를 포함하는 제 2 타겟, 예를 들어 격자, 구조체를 포함하는 것으로 기술될 수 있다. 타겟은 WO 2015018625에 기술되는 것처럼 형성되고 측정될 수 있다. 예를 들어, 타겟의 오프셋을 나타내는 격자의 바이어스(d)는 20 nm 일 수 있고, 이것은 격자 폭에 비교되면 작을 수 있다.
설명되는 바와 같이, 타겟의 적어도 하나의 격자는 플러스-바이어스 오프셋(예를 들어 +d) 및 마이너스-바이어스 오프셋(예를 들어 -d)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 세기 측정이 타겟의 플러스-바이어스 및 마이너스-바이어스 부분들에 대해서 취해질 수 있다. 그러면, 제 1 회절 차수(또는 다른 선택된 회절 차수) 내의 측정된 세기가 측정된 세기 내의 비대칭을 결정하기 위하여 사용된다. 이로부터, 상단 레지스트 격자 내에서 플러스-바이어스 오프셋을 사용하여 측정된 1차수 내의 세기 비대칭인 A+ 값이 결정되고, 마이너스-바이어스 오프셋을 사용하여 측정된 1차수 내의 세기 비대칭인 A- 값이 결정된다. 플러스-바이어스된 측정에 대한 세기 비대칭은, 감도 상수라고 불리는 상수 k로써 플러스-바이어스된 오버레이에 비례한다. 마이너스-바이어스된 측정에 대한 세기 비대칭은 상수 k로써 마이너스-바이어스된 오버레이에 비례한다. 타겟 내의 피쳐 비대칭의 영향은 후술되는 바와 같은 그래프에서 A+ 값 대 A- 값을 그림으로써 결과를 분석하여 고려될 수 있는데, 그래프에서 각각의 도트는 단일 파장을 나타낸다.
타겟은 다양한 상이한 파장 및 가능하게는 상이한 편광에서 조사될 수 있다. A+ 및 A- 그래프는 각각의 파장에서 특정한 타겟의 측정된 비대칭에 기반하여 그려질 수 있다. WO 2015018625에 설명된 정규 A+A- 방법은 도 3a 및 도 3b에서 도시되는 그래프와 유사한 그래프를 생성한다. 여러 파장에 대해 정규 A+A- 방법을 적용하는 경우, 두 개의 상이한 편광의 결과들이 평균화될 수 있다. 그러나, 프로세스 비대칭 정보만을 함유하는 데이터로부터 획득되는 별개의 양에 편광 차이를 상관시킴으로써, 많은 양의 정확도 개선이 얻어질 수 있다. 따라서, (이러한 예에서 두 개의) 상이한 편광들에 대한 값들이 별개로 사용되고 분석될 수 있다.
도 3a는 피쳐 비대칭이 존재하지 않는 타겟에 대한 A+ 대 A-의 그래프의 이상적인 케이스를 도시한다. 도 3a로부터 알 수 있는 바와 같이, 타겟은 다양한 상이한 파장에서 측정된다. 사용되는 상이한 파장은 정보를 위해서만 사용되고, 한정하는 것은 의도되지 않는다. 도시된 바와 같이, 모든 파장(및 편광)에 대한 모든 데이터 포인트는 동일한 라인에 놓여 있다. 피쳐 비대칭이 없는 경우, 직선은 그래프 원점을 지나간다. 라인의 구배와 타겟의 오버레이 사이에는 관련성이 존재한다. 오버레이가 세기 비대칭에 비례하기 때문에, 오버레이는 라인의 구배로부터 결정될 수 있다. 오버레이는 다음의 근사된 수학식을 사용하여 결정될 수 있다:
Figure 112020024269447-pct00001
여기에서 d는 측정되는 중인 타겟의 공지된 바이어스이다.
오버레이가 없는 경우, 오버레이가 양수인 경우(및 가능하게는, 0<OV< 20 nm) 및 오버레이가 음인 경우(가능하게는, -20<OV<0 nm)에 관련되는 측정의 세 개의 상이한 세트가 도 3a에 도시된다. 1로 명명된 라인은 기울기의 구배가 -1인 경우이다. 구배가 -1 이면, 오버레이는 0 nm이다. 구배가 라인 2로 표시되는 것과 같이 -1 보다 크면, 오버레이는 0보다 크다. 라인의 구배가 라인 3로 표시되는 것과 같이 -1 보다 작으면, 오버레이는 0보다 작다.
피쳐 비대칭이 있으면, 상이한 파장에서의 단일 타겟에 대한 데이터는 여전히 도 3b에서 도시되는 바와 같이 그래프에 그려질 수 있다. 도 3b의 라인 1은 참조를 위하여 제로 오버레이 및 피쳐 비대칭이 없는 것을 보여준다. 그러나, 상이한 파장에서의 잔여 데이터 포인트는 더 이상 직선으로 정렬되지 않고, 그 대신에 직선 주위에 변동하는 위치를 가진다. 결과적으로, 최선 근사의 라인이 결정된다. 그러나, 도 3a의 이상적인 그래프에서와 달리, 최선 근사의 라인은 단일 편광에 대한 모든 데이터 포인트를 통과하지 않고, 최선 근사의 라인은 그래프 원점을 통과하지 않는다. 라인의 구배는 여전히 오버레이를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
또한, 라인으로부터 그래프 원점까지의 거리가 DTO(distance-to-origin)라고 불리는 추가적인 메트릭으로서 결정될 수 있다. 데이터의 각각의 세트에 대한 원점-거리(DTO)는 그래프 원점으로부터 라인까지의 최단 거리이고, 즉 그래프 상의 포인트를 통해 그래프 원점까지 최선 근사의 라인에 90°이다. DTO는 타겟의 피쳐 비대칭의 유용한 표시자이고 실제 오버레이와 독립적이다. 피쳐 비대칭은 프로세스에 의해 유도된 비대칭을 포함한다. 그렇지 않으면, DTO는 각각의 파장에 대한 선형 모델의 오프셋 값이라고 불릴 수 있다.
전술된 바와 같이, 타겟은 상이한 편광에서 조사될 수 있다. 도 3b의 라인 2 및 3은 상이한 편광에 있어서 동일한 타겟에서의 파장들을 보여준다. 도 3b는 두 개의 편광은 상이한 구배 및 상이한 DTO 값을 가지는 두 개의 상이한 라인들로만 근사될 수 있다는 것을 보여준다. 도 3b는 제 1 편광, 예를 들어 광의 전기장 벡터가 타겟의 격자의 방향에 90°인 경우의 제 1 편광에서의 파장인 라인 2, 및, 예를 들어 광의 전기장 벡터가 타겟의 격자의 방향에 평행한 경우의 제 1 편광에서의 파장인 라인 3을 보여준다. 라인 2 및 3에 대한 DTO 값은 도 3b에서 화살표 선분에 의해 표시된다. DTO는 두 개의 편광에 대해서 상이하고, 오직 피쳐 비대칭에만 의존함으로써, 이러한 메트릭이 추후 상이한 편광들로부터의 상이한 값에 상관하기 위하여 사용될 수 있다는 것에 주의한다.
실무상, 전체 기판의 하나의 고유한 오버레이 맵은, 피쳐 비대칭의 영향을 효과적으로 상쇄시킬 수 있는 많은 파장 및 두 개의 편광에 기반하여 WO 2015018625에 기술된 A+A- 방법을 사용하여 획득될 수 있다.
기판의 에지 주위에는, 도 4에 도시되는 큰 DTO 값(더 큰 피쳐 비대칭을 나타냄)이 존재하는 경향이 있다. 도 4에서, 어떤 타겟에 대하여 언급된 DTO의 값은 기판의 영역 위에 표시된 화살표 라인의 길이에 의해 표시된다. 일부 경우에, 전술된 A+ 대 A- 그래프로부터 결정된 값은, 더 큰 DTO 값을 가진 기판의 에지에서 타겟에 적용되면, 오버레이를 잘못 결정되게 할 수 있다. 기판의 에지에서 피쳐 비대칭이 더 커지는 것은, 기판의 에지에서의 불균형 효과에 기인할 수 있다. 이것은, 예를 들어 처리의 결과로서, 기판의 에지에서 층 두께에 더 큰 차이가 있는 것에 기인할 수 있다. 따라서, 에지 타겟에서 이러한 추가적 오차를 상쇄시키고 정정하는 것이 유익하다.
공지된 방법은, 에지 주위에서와 같은 기판의 일부 부분에서 더 큰 피쳐 비대칭을 고려함으로써 개선될 수 있다. 본 발명은, 오버레이 추정치를 결정할 때 타겟의 상이한 위치의 차이를 고려하기 위하여 사용될 수 있는 기판 상의 오버레이를 추정하는 방법을 제공한다.
이러한 방법은 타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 것과 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 것을 포함한다. 어떤 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 해당 타겟의 세기 측정치를 포함한다. 이러한 방법은 초기 오버레이 추정치를 사용하여 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택한다. 후술되는 바와 같이, 초기 오버레이 추정치는 타겟들의 제 1 세트의 오버레이를 나타내고, 심지어 오버레이에 비례할 수도 있다. 다른 파라미터들도 추가적으로 사용될 수 있는데, 이들 중 일부가 다음에 기술된다. 그러면, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터가 기판 상의 오버레이를 추정하기 위하여 사용된다.
이러한 방법은 오버레이 추정치를 결정하기 위하여 타겟들의 제 1 세트를 사용할 수 있다. 그러면, 이러한 방법은 제 1 오버레이 추정치를 사용하여 타겟들의 제 2 세트에 관련된 데이터를 필터링할 수 있다. 타겟들의 제 2 세트에 관련된 필터링된 데이터는 이제 업데이트된 오버레이 추정치를 결정하기 위하여 사용된다. 그 장점은, 타겟들의 제 2 세트가 타겟들의 제 1 세트로부터의 초기 오버레이 추정치에 기반하여 필터링될 수 있다는 것이다. 일부 실례들에서, 이것은, 예를 들어 타겟들의 제 2 세트가 오버레이 추정치가 왜곡되게 할 수 있는 증가된 피쳐 비대칭을 가진다면, 특히 유용할 수 있다. 이것은, 본 발명이 높은 피쳐 비대칭 및 가능하게는 높은 격자 불균형을 가지는 기판의 에지에 있는 타겟으로부터의 오버레이 데이터가 A+A- 필드 내에서 정정될 수 있게 될 수 있다는 것을 의미한다.
일 실시예에서, 타겟의 세기 측정은 타겟에서 측정된 방사선의 세기이다. 세기 측정은 타겟에서의 비대칭 측정일 수 있다. 예를 들어, 세기 측정은 전술된 세기 비대칭 측정일 수 있다. 이것은, 플러스-바이어스 오프셋 및 마이너스-바이어스 오프셋에 기반한 세기 비대칭 측정을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 세기 비대칭 측정은 제 1 회절 차수를 사용하여 결정된다. 그러나, 다른 회절 차수들이 사용될 수도 있다. 따라서, 예를 들어 다른 차수를 사용하는 타겟에 대한 데이터는 도 3b에 도시되는 데이터 포인트의 균등물일 수 있다.
타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 것은, 전술된 바와 같은 타겟들의 제 1 세트에 대한 세기 비대칭 측정을 사용하여 오버레이를 계산함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 초기 오버레이 추정치는 타겟들의 제 1 세트에 관련된 측정 또는 데이터를 사용하여 계산될 수 있다. 따라서, 이러한 방법은 타겟들의 제 1 세트에 대한 데이터를 획득하는 것을 더 포함할 수 있다.
어떤 타겟(타겟들의 제 1 세트 및/또는 타겟들의 제 2 세트 중 어떤 타겟)에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에서의 해당 타겟의 세기 측정치를 포함할 수 있다. 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에서 타겟에서의 방사선의 세기를 포함할 수 있다. 데이터는 세기 비대칭이 결정될 수 있게 하는, 해당 타겟에서의 회절된 방사선의 표시자일 수 있다. 데이터는 플러스-바이어스 및 마이너스-바이어스 오프셋에서의 회절의 차수들 중 하나에 관련된 특정한 세기 정보일 수 있다.
이러한 실시예에서, 데이터가 얻어지면, 이러한 방법은 타겟들의 제 1 세트에 대한 데이터에 선형 모델을 근사하는 것 및 선형 모델에 의해 기술되는 구배로부터 초기 오버레이 추정치를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이것은 도 3a 및 도 3b에 관련하여 전술된 것과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 선형 모델은 단순히 데이터에 관련된 직선일 수 있다. 선형 모델은 다양한 방식으로 결정될 수 있고, 최선 근사의 라인일 수 있으며, 즉 선형 모델은 라인을 A+ 및 A- 그래프 상의 포인트에 근사하는 방식일 수 있다. 최선 근사의 라인을 결정하는 다양한 방법들이 잘 알려져 있다. 예를 들어, 최선 근사의 라인은 최소제곱법이라고 불리는 수학적 계산을 사용하여 결정될 수 있다.
데이터는 타겟을 조사하기 위하여 사용되는 방사선의 각각의 상이한 파장에 대한 세기 비대칭 측정에 관련될 수 있다. 그러므로, 데이터는, A+ 세기 및 A- 세기를 나타내는 각각의 파장에 대한 데이터 포인트로 변환될 수 있거나 이미 그러한 데이터 포인트일 수 있고, 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 A+ 대 A- 그래프에서 그려질 수 있다. 데이터 포인트 중 일부(하지만 전부는 아님)는 오직 설명을 위하여 파장을 나타내도록 명명된다. 이로부터, 최선 근사의 라인이 그래프 내의 포인트들에 대해서 결정될 수 있고, 즉 선형 모델이 타겟들의 제 1 세트에 대한 데이터에 근사될 수 있다. 데이터 포인트들을 통과하는 최선 근사의 라인의 구배를 가지는 라인 1 이 도 5에 도시된다. 이상적으로는, 데이터 포인트들은 모두 단일 라인을 따라 존재해야 한다. 이러한 예에서, 라인 1은 -3.2의 구배를 가지고, 이러한 라인으로부터의 DTO 값은 더 상세히 후술되는 것처럼 결정될 수 있다. 이러한 특정 실례에서, 이러한 데이터 포인트들에 대한 최선 근사의 라인 1은 실질적으로 원점을 통과하는 것으로 표시된다(즉 거의 0인 DTO를 가짐). 그러나, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 그러면, 초기 오버레이 추정치가 이러한 선형 모델에 의해 기술되는 구배로부터, 즉 최선 근사의 라인으로부터 결정될 수 있다.
타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 것은 다양한 다른 방식으로 수행될 수도 있다. 초기 오버레이 추정치는 미리 결정된 값일 수 있다. 이러한 미리 결정된 값은 사용자에 의해서 선택될 수 있거나 이러한 방법을 수행하기 위하여 설정될 수 있다. 미리 결정된 값은 기판에 걸친 오버레이를 결정하기 위해서 유용한 시작 포인트로서 선택되거나 설정될 수 있다. 초기 오버레이 추정치는 이전의 오버레이 추정치일 수 있다. 따라서, 초기 오버레이 추정치는 이전의 기판에 대해서, 또는 이전의 기판 상의 타겟의 세트(타겟들의 제 1 세트 또는 타겟들의 제 2 세트에 대응할 수 있음)에 대해서 결정된 오버레이 추정치에 기반할 수 있다. 초기 오버레이 추정치는 여러 이전의 기판에 기반할 수 있다. 여러 이전의 기판에 대하여, 또는 타겟의 여러 세트(각각의 세트는 타겟들의 제 1 세트 또는 타겟들의 제 2 세트 중 적어도 하나에 대응할 수 있음)에 대하여 결정된 오버레이 추정치는, 타겟들의 제 1 세트에 대한 초기 오버레이 추정치으로서 사용될 수 있는 평균 오버레이 값을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
이러한 실시예에서, 피쳐 비대칭에 관련된 추가 정보가 이러한 그래프에 대해서 획득될 수 있다. 더 상세히, 특정한 파장에 관련된 각각의 데이터 포인트에 대한 DTO를 결정하도록 해당 데이터 포인트를 통과하는, 최선 근사의 라인에 평행한 다른 라인이 결정될 수 있다. 예를 들어, 라인 2는 최선 근사의 라인에 평행하고 파장이 470 nm인 경우에 대한 데이터 포인트를 통과한다. DTO는 해당 데이터 포인트 및 그래프 원점을 통과하는 라인으로부터의 최단 거리이다. 이러한 값은 원점을 통과하는 라인과 450 nm에 대한 데이터 포인트를 통과하는 라인 사이의 화살표에 의해 표시된다. 이와 유사하게, 라인 3은 다른 데이터 포인트에 대한 것이고, 및 라인 4는 636 nm에서의 데이터 포인트에 대한 것이다. 새로운 DTO 값이 도 6에서 각각의 파장에 대해 표시되는데, DTO 값은 임의의 단위로 주어진다. 각각의 파장(또는 도 6에 도시된 바와 같이 파장의 스펙트럼)에 대한 새로운 DTO 값은 더 상세히 후술되는 바와 같이 사용될 수 있다.
위에서 표시된 바와 같이, 이러한 방법은 타겟들의 제 1 세트에 관련된 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 타겟들의 제 1 세트에 관련된 데이터는 전술된 바와 같이 그리고 WO 2015018625에서와 같이 획득될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 방법은 타겟들의 제 2 세트에 관련된 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 타겟들의 제 2 세트에 관련된 데이터는 전술된 바와 같이 그리고 WO 2015/018625에서와 같이 획득될 수 있다.
따라서, 이러한 실시예에서, 타겟들의 제 1 세트 및/또는 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟이 조사될 수 있고, 획득된 데이터는 상이한 파장에서의 상이한 세기 측정일 수 있다. 더 상세히 설명하면, 이러한 방법은 타겟들의 제 1 세트에 대한 데이터 및/또는 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 데이터를 획득하는 것은, 기판 상의 타겟들의 개별적인 세트로부터의 타겟을 조사하는 것을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 타겟은 제 1의 의도적인(deliberate) 오버레이 바이어스를 가지는 오버레이된 주기적 구조체를 포함하는 제 1 타겟 구조체 및 제 2의 의도적인 오버레이 바이어스를 가지는 오버레이된 주기적 구조체를 포함하는 제 2 타겟 구조체를 적어도 포함할 수 있다. 이러한 방법은, 각각의 타겟 구조체에 대하여 해당 타겟에 대한 데이터를 제공하는 전체 세기 비대칭을 나타내는 세기 비대칭 측정을 획득하도록, 각각의 타겟 구조체에 의해 산란되는 방사선을 검출하는 것을 더 포함할 수 있다.
이러한 방법은 타겟들의 하나의 세트이고 다른 것이 아닌 세트에 대한 데이터, 또는 양자 모두의 세트에 대한 데이터를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 데이터는 타겟들의 하나의 세트이고 다른 것이 아닌 세트에 대하여, 또는 양자 모두의 세트에 대하여 제공될 수 있다. 데이터는 타겟들의 하나의 세트이고 다른 것이 아닌 세트에 대하여, 또는 양자 모두의 세트에 대하여 측정될 수 있다.
이러한 실시예에서, 타겟들의 제 1 세트 및 타겟들의 제 2 세트는 서로로부터 다른 타겟들을 포함할 수 있다. 다르게 말하면, 타겟들의 제 1 세트 및 타겟들의 제 2 세트는 양자 모두의 그룹에 공통인 타겟을 가지지 않을 수 있다. 타겟들의 제 1 세트 및 타겟들의 제 2 세트는 기판의 상이한 영역 내에 위치될 수 있다. 따라서, 타겟들의 제 1 세트는 기판의 제 1 영역 내에 위치될 수 있고, 타겟들의 제 2 세트는 기판의 제 2 영역 내에 위치될 수 있다. 타겟들을 상이한 영역 또는 구역 내에 제공하는 것이 유익한데, 그 이유는 이것이 타겟들의 하나의 세트가 타겟들의 다른 세트를 필터링하여 더 정확한 전체 오버레이 추정치를 생성하기 위해 효과적으로 사용될 수 있다는 것을 의미하기 때문이다.
제 1 영역은 실질적으로 기판의 중앙에 위치될 수 있고, 제 2 영역은 실질적으로 기판의 에지 주위에 위치될 수 있다. 이것은, 에지 타겟이 더 많은 피쳐 비대칭을 가질 수 있기 때문에 특히 유익할 수 있다. 이것은 여러 이유들 때문일 수 있다. 예를 들어, 처리하면 기판의 에지의 두께가 더 두꺼워져서 에지 타겟이 더 큰 피쳐 비대칭을 가지게 될 수 있다. 따라서, 더 큰 피쳐 비대칭을 가지는 타겟도 전술된 프로세스를 따르지 않는 일부 데이터 포인트를 역시 가지게 될 수 있어서, 데이터 포인트의 제 1 세트에 대해서 설명된 것과 같은 데이터 포인트 모두를 사용하여 단순하게 결정된다면 이러한 데이터 포인트가 오버레이 추정치를 왜곡시키게 된다.
제 1 영역 및 제 2 영역은 서로 떨어져 있는 별개의 영역일 수 있다. 바람직하게는, 제 1 영역(그 안의 타겟들이 초기 오버레이 추정치를 결정하기 위하여 사용됨)은 기판의 중앙에 있다. 타겟들의 제 1 세트에 대해서는 실질적으로 기판의 중앙에 있는 타겟들만을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 타겟의 경우, x 방향에서의 DTO 스펙트럼(도 6에 도시된 바와 같음)이 x 방향에서의 기판 위치에 매우 잘 상관될 수 있고, y 방향에서의 DTO 스펙트럼(도 6에 도시된 바와 같음)이 y 방향에서의 기판 위치에 매우 잘 상관될 수 있기 때문이다. 이것은 프로세스 비대칭이 보통 방사상 의존성을 나타내고, 이러한 상관이 DTO 스펙트럼의 정확도를 크게 증가시키기 때문이다.
바람직하게는, 제 2 영역(그 안의 타겟이 후술되는 바와 같이 필터링되는 데이터를 가짐)은 기판의 에지에 있다. 제 1 영역 및 제 2 영역이 기판에서 차지하는 면적은 가변일 수 있다. 제 1 영역 및 제 2 영역 각각에 대한 바람직한 면적이 있을 수 있다. 바람직하게는, 제 2 영역은 제 1 영역을 둘러싸는 기판의 구역이다.
제 1 영역은 기판의 중앙으로부터 130 mm 이하의 거리 내의 영역일 수 있다. 제 2 영역은 기판의 중앙으로부터 130 mm가 넘는 거리의 영역일 수 있다. 제 2 영역은 기판의 에지까지 연장되지 않을 수도 있다. 제 2 영역은 기판의 중앙으로부터 약 130 내지 약 145 mm의 반경에 있을 수 있다. 이들은 직경이 약 300 mm인 기판에 대한 제 1 영역 및 제 2 영역의 경우의 예시적인 거리이다. 이러한 거리는 기판의 크기에 의존하여 변경/스케일링될 수 있다. 예를 들어, 450 mm 직경 기판의 경우, 제 1 영역은 기판의 중앙으로부터 약 195 mm의 거리 내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 영역은 기판의 전체 면적에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기판의 면적의 대략 중앙 75%가 제 1 영역일 수 있고, 제 2 영역은 실질적으로 주위의 구역일 수 있다.
타겟들의 제 2 세트는 기판 상에 위치될 수 있고 타겟들의 제 1 세트는 적어도 하나의 다른 기판 상에 위치된다. 이것은, 타겟들의 제 1 세트에 관련된 데이터가 다른 기판, 또는 다른 여러 기판과 다를 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 방법은 초기 오버레이 추정치를 사용하여 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 것을 포함한다. 그러면, 타겟의 제 2 그룹에 관련된 데이터가 초기 오버레이 추정치에 기반하여 필터링될 수 있다. 이것은, 모델에 근사되지 않는 데이터 포인트들이 배제되어 특정 타겟들의 영향을 감소시킨다는 것을 의미하기 때문에 유익하다.
타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 것은, 타겟들의 제 2 세트 내의 각각의 타겟에 대한 파장들의 그룹에 대해 분석을 수행하는 것, 및 각각의 파장에 대한 선형 모델이 상기 초기 오버레이 추정치에 실질적으로 대응하는 구배를 가지는지 여부를 결정하는 것을 포함한다. 이것은 전술된 선형 모델과 다른 추가적 선형 모델이다. 이것은 지금부터 추가적 선형 모델이라고 불릴 것이다.
추가적 선형 모델은, 타겟들의 제 2 세트로부터의 타겟의 파장에 대한 데이터 포인트가 부합(obedient)하는지 여부를 결정하기 위해서, 타겟들의 제 2 세트의 데이터 포인트에 적용한다. 이것은, 데이터 포인트에 대한 오프셋 값(즉 DTO)을 결정함으로써 이루어진다. A+ 대 A- 그래프에서, 그래프 원점에 중앙이 위치되고 오프셋 값과 같은 반경을 가지는 원이 그려진다. 그러면, 해당 데이터 포인트를 통과하고 이러한 원에 접선인 라인이 결정된다. 이것이 두 상이한 포인트에 대하여 도 7a 및 도 7b에 표시된다. 이러한 라인의 구배는, 해당 데이터 포인트가 전술된 바와 같이 부합하는지, 즉 이러한 라인이 초기 오버레이 추정치에 실질적으로 대응하는지를 결정하기 위하여 사용된다.
이러한 프로세스는 별개의 편광에 대해서 수행될 수 있고 분리된 x 및 y 좌표일 수 있다. 이것은, 상이한 편광이, 부합한다고 간주되는 상이한 데이터 포인트를 가질 수 있다는 것을 의미한다. 그러므로, 하나의 타겟에 대하여, 어떤 편광이 사용되고 있는지와 어떤 방향(예를 들어 x 또는 y)인지에 의존하여, 상이한 데이터 포인트가 사용될 것이다.
더 상세한 내용이 일 예로서 도면에 제공된 값을 사용하여 제공된다. 450 nm 파장 데이터 포인트의 경우, 11의 반경을 가지는 원이 A+ 대 A- 그래프에 그려진다. 오프셋 값은 도 6으로부터 결정될 수 있는 해당 데이터 포인트에 대한 DTO이다. 라인이 원에 접하는 데이터 포인트를 통해 그려지면, 해당 라인의 구배는 -3.2 이다. 766 nm 파장 데이터 포인트의 경우, 10의 반경을 가지는 원이 A+ 대 A- 그래프에 그려진다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 이러한 데이터 포인트를 통과하는 임의의 접선을 원에 그리는 것은 가능하지 않다. 이러한 예에서, 라인의 구배는 불확정(indefinite)해 질 것이다.
도 8은 그래프의 원점을 통과하는 최선 근사의 라인으로 각각의 파장으로부터의 데이터를 보여준다. 추가적 선형 방법을 사용하면, 네 개의 무작위로 선택된 DTO 값을 반경으로서 가지는 원을 사용하여 A+ 대 A- 그래프 내의 각각의 데이터 포인트에 대해서 라인이 결정될 것이고, 이러한 라인의 구배가 결정될 것이다. 도 9는 전술된 방법을 사용하여 각각의 파장 데이터 포인트에 대해 결정되는 구배의 예시적인 그래프를 도시한다. 추가적 선형 방법으로부터의, 450 nm에서의 데이터 포인트에 대한 라인은, 초기 오버레이 추정치를 나타내는 구배에 실질적으로 대응하는지를 결정하도록 평가된다. 추가적 선형 방법을 사용한, 타겟들의 제 2 세트의 타겟의 파장에 대해서 결정되는 라인의 구배는, 이론상 -3.2와 같거나 실질적으로 대응하여야 한다(이것은 앞선 제 1 오버레이 추정치를 나타내는 구배와 동일함). 그러나, 많은 파장들이 수학적으로 불안정하고 계속 사용될 수 없기 때문에, 이러한 테스트에서 탈락한다.
이러한 콘텍스트에서, 실질적으로 대응한다는 것은 추가적 선형 모델에서의 라인의 구배가 초기 오버레이 추정치를 나타내는 구배와 유사하다는 것을 의미할 수 있다. 다르게 말하면, 추가적 선형 모델에서의 라인의 구배는 초기 오버레이 추정치에 대응한다. 타겟들의 제 2 세트로부터의 타겟의 파장들에 대한 추가적 선형 모델로부터의 라인의 구배는 초기 오버레이 추정치를 나타내는 구배와 비교될 수 있다. 허용될 수 있는 구배의 범위는 초기 오버레이 추정치를 나타내는 구배에 기반하여 결정될 수 있다. 이러한 범위는 미리 결정된 값에 의하여, 예를 들어 0.01, 0.1 내에서 설정될 수 있고, 또는 적어도 두 개 또는 세 개의 파장이 이러한 필터링 프로시저의 종료 시에 여전히 이용가능하도록 임의의 값일 수도 있다. 또는, 구배의 값은 초기 오버레이 추정치를 나타내는 구배의 값의 적어도 약 10% 이내, 또는 약 1% 내지 10%일 수 있다. 퍼센티지는 오버레이를 나타내는 구배, 또는 추정된 오버레이 값 자체에 기반할 수 있다. 이러한 범위가 너무 작으면, 너무 적은 파장이 이용가능해질 것이고, 궁극적으로 타겟들의 제 2 세트로부터 너무 적은 타겟이 사용될 것이다. 그러나, 범위가 너무 크면 필터링 효과가 약화될 것이다. 따라서, 파장들의 서브 그룹이 적어도 2 개 또는 3 개의 파장을 포함하도록 범위가 설정될 수 있다. 다르게 말하면, 범위는 필터링 이후에, 적어도 2 개 또는 3 개의 파장에 관련되고 사용될 수 있는 데이터가 존재하도록 설정될 수 있다.
오직 예시적인 도 9에 도시된 바와 같이, 초기 오버레이 추정치에 대응하는 구배의 0.01 이내의 구배를 가지는 파장들이 부합하는 것으로 선택될 수 있다. 이러한 데이터 포인트는 X로 명명된 원 내에 포함된다. 도시된 바와 같이, 16 개의 데이터 포인트 중에서 부합한다고 결정될 8 개 또는 9 개의 데이터 포인트만이 존재한다. 따라서, X라고 명명된 원 내의 데이터 포인트는 이러한 특정 타겟에 대한 오버레이를 추정하기 위하여 사용되는 파장의 서브-그룹을 결정하기 위하여 사용될 것이다. 파장들의 상이한 서브 그룹이 상이한 타겟에 대해서 결정될 것이다.
그러면 어떤 타겟에 관련된 개별적인 데이터 포인트가 필터링될 수 있게 된다. 이러한 방식으로, 이러한 방법에서 협동하는 값들을 가지는 데이터 포인트, 및 따라서 선택된 파장이 오버레이를 결정하기 위하여 사용된다. 다르게 말하면, 부합하는, 즉 양호하게 거동하는 데이터 포인트들이 사용된다. 순응(conform)하지 않는, 즉 부합하지 않은 데이터 포인트들이 오버레이를 결정하기 위하여 사용되고, 버려진다.
이러한 방법은, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여 기판 상의 오버레이를 추정하는 것을 더 포함한다. 이것은, 필터링된 데이터 세트(즉 타겟들의 제 2 그룹에 대한 파장들의 서브 그룹)가 업데이트된 오버레이 추정치를 결정하기 위하여 사용된다는 것을 의미한다. 이것은, 필터링된 데이터 세트를 제 1 데이터 세트에 관련된 데이터, 및 또는 후술되는 바와 같은 저장된 데이터와 비교함으로써 이루어질 수 있다.
전술된 바와 같이, 상이한 파장에 관련된 각각의 데이터 포인트(데이터의 세트들 중 하나 내의 데이터 포인트)에 대하여, 오버레이를 나타내는 구배를 나타내는 라인을 결정하기 위하여 선형 방법이 사용되면, 이러한 방법은 원점까지의 거리(DTO)를 결정하는 것을 더 포함할 수 있다. 이것은, 관심 데이터 포인트를 통과하며 최선 근사의 라인에 평행한 라인을 찾음으로써 수행될 수 있다. 그러면, DTO는 A+ 대 A- 그래프에서 그래프 원점으로부터 관심 데이터 포인트를 통과하는 이러한 라인까지의 최단 거리이다. 따라서, 그러면 해당 파장에 대한 DTO가 제공된다. 파장의 함수인 DTO(예를 들어 도 6 도시된 바와 같음)는 달리 오프셋 값이라고 불릴 수 있다. 따라서, 오프셋 값은 타겟의 물리적 결함, 즉 타겟의 피쳐 비대칭에 기인한 오버레이에 대한 기여분을 나타낸다. 이러한 방법은 타겟들의 제 1 세트 내의 타겟에 대한 파장들의 그룹으로부터의 파장들 각각에 대한 선형 모델의 오프셋 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
타겟들의 제 1 세트 내의 여러 타겟에 대한 오프셋 값이 평가될 수 있다. 따라서, 타겟들의 제 1 세트 내의 타겟에 대한 각각의 파장에 대한 평균 오프셋 값이 결정될 수 있다. 평균은 단순히 하나의 특정한 파장에 대한 총 값들의 합을 해당 파장에 관련된 정보를 제공하는 타겟들의 개수로 나눈 것일 수 있다. 타겟들의 제 1 세트 내의 타겟들의 각각의 파장에 대한 평균 오프셋 값은 레퍼런스 정보로서 저장될 수 있고, 이것은 달리 라이브러리라고 불릴 수 있다. 기판 상의 오버레이는 타겟들의 제 2 세트에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 레퍼런스 정보와 비교함으로써 추정될 수 있다. 바람직하게는, 레퍼런스 정보는, 전술된 바와 같이 기판의 중앙, 예를 들어 기판의 중앙 내의 제 1 영역에 실질적으로 위치된 타겟의 영역으로부터의 데이터 포인트에 관련된다. 타겟들의 제 1 세트에 관련된 오프셋 값 데이터가 타겟들의 제 2 세트와 다른 기판(또는 다수의 상이한 기판)으로부터 얻어지면, 이러한 데이터는 전술된 바와 같이 실질적으로 다른 기판(들)의 중앙에 있는 타겟에 여전히 관련될 것이다.
타겟들의 제 2 그룹에 관련된 오프셋 값은 그 대신에 타겟들의 제 1 세트 중 오직 하나의 개별적인 오프셋 값과 비교될 수 있다. 다르게 말하면, 레퍼런스 정보는 단일 타겟으로부터의 값들일 수 있다. 그러나, 오프셋 값은 정확하지 않을 것이다. 따라서, 적당한 프로세스 비대칭을 가지는 영역, 예를 들어 실질적으로 중앙 영역으로부터의 전술된 바와 같은 오프셋 값을 사용하는 것이 바람직하다. 도 10a 내지 도 10d는 타겟들의 제 1 세트에 대한 파장들의 범위에 걸친 평균 오프셋 값을 도시한다. 주로 스펙트럼의 형상만이 중요할 수 있기 때문에, DTO의 값들은 기판 상의 타겟의 위치(관련된 x 및 y 방향의 위치)를 사용하고 이러한 값을 1로 정규화함으로써 정규화되었다. 도 10a 내지 도 10d에서 도시되는 도면은 상이한 편광에서의 상이한 x 및 y 값을 보여준다. 따라서, 상이한 축들(즉 x 및 y 방향) 및 상이한 편광에 대한 레퍼런스 값들이 도시된 바와 같이 분리되고 별개로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10a 및 도 10b는 0° 편광에서 측정된 타겟에 관련될 수 있고, 여기에서 10A는 x 방향으로의 DTO이고 10B는 y 방향으로의 DTO이다. 예를 들어, 도 10c 및 도 10d는 90° 편광에서 측정된 타겟에 관련될 수 있고, 여기에서 10A는 x 방향으로의 DTO이고 10B는 y 방향으로의 DTO이다.
레퍼런스 정보는 타겟들의 제 2 세트를 포함하는 것과 같거나 다른 기판일 수 있는 기판 상의 다수의 타겟으로부터의 오프셋 값에 관련될 수 있다. 레퍼런스 정보는 많은 상이한 기판의 오프셋 값을 포함할 수 있고, 상이한 기판들로부터의 평균을 사용할 수 있다. 또는, 레퍼런스 값은 비교를 위해 사용되거나 심지어 사용되는 웨이퍼 제조 프로세스에 링크된 비대칭의 특정 타입에 대해 저장되는(즉, 라이브러리에 배치됨) 미리 결정된 값일 수 있다.
타겟들의 제 2 세트에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 레퍼런스 정보와 비교하는 것은, 타겟들의 제 2 세트에 대한 파장들의 서브 그룹에 대한 오프셋 값을 레퍼런스 정보와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 비교는 파장들의 서브 그룹만을 사용하는 최적 근사 분석의 형태를 수행함으로써 이루어질 수 있다. 분석은 다음 수학식에 기반할 수 있다:
DTO actual (wavelength) = a + b* DTO ref (wavelength)
여기에서 a 및 b는 최선 근사를 결정하기 위하여 사용되는 상수이다. 이러한 수학식에서, DTOactual은 타겟들의 제 2 세트로부터의 파장들의 서브그룹의 DTO이다. DTOref 값은 해당 특정 파장, 및 관련된다면 해당 특정 편광 및 x 또는 y 방향에 대하여 저장되는 레퍼런스 값에 기반한다.
다양한 상이한 타입이의 최적 근사 분석이 유사한 종류의 데이터에 수행될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 관련된 분석을 수행할 수 있는 프로그램이 알려져 있다. 최선 근사를 결정할 때, 이러한 분석은 근사의 잔차를 역시 생성할 수 있다. 이것은 공지된 프로그램을 사용해서도 결정될 수 있다. 잔차는 구배 또는 오버레이에 대한 변하는 값들에 대해서 그려질 수 있다. 이들이 도 11 및 도 12에 표시된다. 추정된 구배/오버레이는 계산된 최소 잔차에 대응할 수 있다. 그러면, 타겟들의 제 2 그룹으로부터의 이러한 타겟에 대한 새로운 기울기 구배, 새로운 오버레이 및 새로운 평균 DTO가 저장될 수 있다.
DTOactual 값은 오버레이를 도 8에 도시된 바와 같이 변경함으로써 상이한 양의 오버레이에 대해서 결정될 수 있다. 도 8의 라인 2A-2D는 DTO가 어떻게 변하고 결과적으로 구배(오버레이를 표현함)로서의 전체 DTO-스펙트럼이 변경된다. 오버레이는, 예를 들어 -19 nm로부터 +19 nm까지 변동될 수 있다. 이러한 특정한 범위를 살펴볼 필요는 없지만, 이상적으로는 이러한 범위는 업데이트된 오버레이 추정치의 기대된 값을 포함해야 한다. 예를 들어 잔차들 중 최소를 포함하도록, 더 넓은 범위가 선택될 수 있다. 기울기의 구배는 임의의 값으로 변할 수 있고, DTO 잔차의 최소가 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다. 잔차는 근사의 신뢰도를 나타낸다. 이것은 공지된 수치 해석에 의해서 수행될 수 있다. 구배 값은 전술된 바와 같이 오버레이 값으로 간단하게 변환될 수 있다.
이러한 도면들 중 하나로부터, 평균 업데이트된 오버레이 값이 타겟들의 제 2 그룹 내의 타겟들 중 여러 개 또는 전부를 살펴봄으로써 결정될 수 있다. 각각의 타겟에 대하여, 파장들의 서브그룹에 관련된 데이터 포인트가 사용된다. 그러면, 이러한 오버레이 값이 전체 웨이퍼에 적용될 수 있다. 업데이트된 오버레이 값은 일반적으로, 제 2 타겟 데이터 포인트가 필터링되지 않는 경우보다 정확한 오버레이 추정치를 제공한다.
상이한 편광 및 x 및 y 좌표를 별개로 다루는 것이 더 정확하지만, 바람직한 경우, 데이터는 편광들 양자 모두 및/또는 좌표들 양자를 포함하도록 결합될 수 있다. 편광을 별개로 유지한다는 것은, 최종 결과가 각각의 편광에 대하여 다소 상이한 오버레이 값을 포함한다는 것을 의미할 수 있다. 이러한 스테이지에서, 업데이트된 오버레이 추정치들 중 하나의 또는 다른 것이 사용될 수 있고, 값들이 평균화될 수 있으며, 바람직하게는, 별개의(이러한 예에서는 두 개) 편광에 대한 오버레이 값이, 편광마다 최근에 저장된 새롭고, 가능하게는 평균화된, DTO 값에 상관될 수 있다.
결정되는 앞선 임의의 값이 메모리 내에 추후 사용을 위하여 저장될 수 있다. 저장된 정보가 어떻게 액세스가능한지에 의존하여, 상이한 타입의 메모리가 사용될 수 있다.
본 발명은 전술된 방법 단계들 중 임의의 것 또는 전부를 수행함으로써 기판 상의 오버레이를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 시스템을 더 포함한다. 본 발명은, 기판 상의 오버레이를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 시스템으로써, 상기 프로세서는, 타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하고; 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하며 - 상기 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -; 상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하고; 상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하도록 구성되는, 시스템을 제공한다. 이러한 시스템은 관련된 데이터 포인트, 측정, 레퍼런스 DTO 스펙트럼들, 초기 오버레이 추정치, 업데이트된 오버레이 추정치, 및/또는 다른 레퍼런스 정보 등을 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다.
본 발명은 기판 상의 오버레이를 추정하기 위한 프로그램을 더 포함하는데, 이러한 프로그램은 전술된 방법 단계 중 일부 또는 전부를 수행하기 위한 명령을 포함한다. 본 발명은, 기판 상의 오버레이를 추정하기 위한 프로그램으로서, 상기 프로그램은, 타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 단계; 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 단계 - 상기 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -; 상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 단계; 및 상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하는 단계를 수행하기 위한 명령을 포함하는, 프로그램을 제공한다.
전술된 방법, 시스템 또는 프로그램 중 임의의 것은 리소그래피 기법을 사용한 디바이스 제조 방법 중 적어도 일부로서 사용될 수 있다.
더욱이, 본 명세서에 개시된 기법은 표준 타겟이라고도 불리는 큰 산란계 타겟에 적용될 수 있고, 이러한 더 큰 타겟에서의 오버레이는 암시야 이미징 브랜치 및 센서에 의해 이루어지는 측정 대신에 또는 이에 추가하여 퓨필 이미지 센서를 사용하는 각도-분해된 산란측정에 의해 측정될 수 있다.
위에서 설명된 타겟 구조체가 측정의 목적을 위하여 특정하게 설계되고 형성된 계측 타겟들인 반면에, 다른 실시예들에서, 기판에 형성된 디바이스의 기능성 부분인 타겟들의 속성이 측정될 수도 있다. 많은 디바이스들은 정규의 격자-유사 구조를 가진다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 '타겟 격자' 및 '타겟 구조체'라는 용어는 해당 구조체가 수행되는 중인 측정에 대하여 특정하게 제공되어야 한다는 것을 요구하지 않는다.
기판 및 패터닝 디바이스에서 실현되는 바와 같은 타겟의 물리적 격자 구조와 연관하여, 일 실시예는 기판 상의 타겟을 측정하고, 및/또는 측정을 분석하여 리소그래피 프로세스에 대한 정보를 획득하는 방법을 기술하는 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수도 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 도 2의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수 있다. 그 안에 저장된 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기적 또는 광학적 디스크)가 역시 제공될 수 있다. 현존하는 계측 장비가 이미 생산되고 및/또는 사용되고 있는 경우, 본 발명은 프로세서가 전술된 단계를 수행하고, 따라서 피쳐 비대칭에 대한 감도가 감소된 채 오버레이 오차를 계산하게 하기 위한 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다. 이러한 프로그램은 선택적으로 광학 시스템, 기판 지지대 등을 제어하여, 복수 개의 적합한 타겟 구조체 상의 세기 비대칭의 측정을 위한 단계들을 수행하도록 구현될 수 있다.
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 적용함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.
본원에서 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.
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.
발명의 내용 및 요약서 섹션이 아니라 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션이 청구항을 해석하기 위하여 사용되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 발명의 내용 및 요약서는 발명자(들)에 의하여 고찰되는 바와 같은 본 발명의 하나 이상의 그러나 전부가 아닌 예시적인 실시예들을 진술할 수도 있으며, 따라서 어떠한 경우에도 본 발명 및 첨부된 청구항을 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 특정 기능부 및 이들의 관계에 대한 구현을 예시하는 기능적 구성 블록들을 이용하여 위에서 설명되었다. 이들 기능적 구성 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서 내에서 임의적으로 정해진 것이다. 특정된 기능 및 이들의 관련성이 적절하게 수행되는 한 대안적 경계들이 정의될 수 있다.
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 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 발명에 따른 추가적인 양태가 다음 절에서 더 기술된다:
16. 제 15 절에 있어서,
상기 프로그램은 제 1 절 내지 제 12 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하기 위한 명령을 포함하는, 프로그램.
본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안 되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 기판 상의 오버레이를 추정하는 방법으로서,
    타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 단계;
    타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 단계 - 상기 타겟들의 제 2 세트와 상기 타겟들의 제 1 세트는 공통된 타겟을 갖지 않고, 상기 타겟들의 제 2 세트의 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -;
    상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 단계; 및
    상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하는 단계를 포함하는, 오버레이 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 타겟들의 제 1 세트에 대한 데이터를 획득하고, 상기 타겟들의 제 1 세트에 대한 데이터에 선형 모델을 근사(fitting)하는 단계 - 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에서의 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -, 및
    상기 선형 모델에 의해 기술되는 구배(gradient)로부터 상기 초기 오버레이 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 오버레이 추정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 타겟들의 제 1 세트 내의 타겟에 대한 파장들의 그룹으로부터의 파장들 각각에 대해 상기 선형 모델의 오프셋 값을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 오프셋 값은, 상기 타겟의 물리적 결함에 기인한 오버레이에 대한 기여분을 나타내는, 오버레이 추정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 타겟들의 제 1 세트 내의 타겟에 대한 각각의 파장에 대해 평균 오프셋 값이 결정되고 레퍼런스 정보로서 저장되며,
    상기 기판 상의 오버레이는, 상기 타겟들의 제 2 세트에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 상기 레퍼런스 정보와 비교함으로써 추정되는, 오버레이 추정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    비교는, 근사(fit)의 잔차를 결정하기 위하여, 상기 레퍼런스 정보와 비교된 상기 타겟들의 제 2 세트에 대한 파장들의 서브 그룹에 대한 오프셋 값에 최적 근사 분석을 수행함으로써 이루어지고, 추정된 오버레이는 계산된 최소 잔차에 대응하는, 오버레이 추정 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟들의 제 1 세트는 상기 기판의 제 1 영역 내에 위치되고,
    상기 타겟들의 제 2 세트는 상기 기판의 제 2 영역 내에 위치되는, 오버레이 추정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 실질적으로 상기 기판의 중앙에 위치되고,
    상기 제 2 영역은 실질적으로 상기 기판의 에지 주위에 위치되는, 오버레이 추정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 기판의 중앙으로부터 130 mm 이하의 거리 내의 영역이고,
    상기 제 2 영역은 상기 기판의 중앙으로부터 130 mm가 넘는 거리의 영역인, 오버레이 추정 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟들의 제 2 세트는 상기 기판 상에 위치되고,
    상기 타겟들의 제 1 세트는 적어도 하나의 다른 기판 상에 위치되는, 오버레이 추정 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟들의 제 1 세트에 대한 데이터 및/또는 상기 타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 것은,
    기판 상의 타겟들의 개별적인 세트로부터의 타겟을 조사하는 것 - 상기 타겟은 제 1의 의도적인(deliberate) 오버레이 바이어스를 가지는 오버레이된 주기적 구조체를 포함하는 제 1 타겟 구조체 및 제 2의 의도적인 오버레이 바이어스를 가지는 오버레이된 주기적 구조체를 포함하는 제 2 타겟 구조체를 적어도 포함함 -; 및
    각각의 타겟 구조체에 대하여 해당 타겟에 대한 데이터를 제공하는 전체 세기 비대칭을 나타내는 비대칭 측정을 획득하도록, 각각의 타겟 구조체에 의해 산란되는 방사선을 검출하는 것을 포함하는, 오버레이 추정 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 것은,
    상기 타겟들의 제 2 세트 내의 각각의 타겟에 대한 파장들의 그룹에 대해 분석을 수행하는 것, 및
    각각의 파장에 대한 추가적 선형 모델이 상기 초기 오버레이 추정치에 실질적으로 대응하는 구배를 가지는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 오버레이 추정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 파장들의 서브 그룹이 적어도 2 개 또는 3 개의 파장을 포함하도록, 상기 구배의 값은 적어도 상기 초기 오버레이 추정치의 1% 내지 10%에 속하는, 오버레이 추정 방법.
  13. 기판 상의 오버레이를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 시스템으로써,
    상기 프로세서는,
    타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하고;
    타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하며 - 상기 타겟들의 제 2 세트와 상기 타겟들의 제 1 세트는 공통된 타겟을 갖지 않고, 상기 타겟들의 제 2 세트의 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -;
    상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하고;
    상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하도록 구성되는, 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 제 1 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는, 시스템.
  15. 기판 상의 오버레이를 추정하기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터-판독가능 기록 매체로서,
    상기 프로그램은,
    타겟들의 제 1 세트에 관련된 초기 오버레이 추정치를 획득하는 단계;
    타겟들의 제 2 세트에 대한 데이터를 획득하는 단계 - 상기 타겟들의 제 2 세트와 상기 타겟들의 제 1 세트는 공통된 타겟을 갖지 않고, 상기 타겟들의 제 2 세트의 타겟에 대한 데이터는 상이한 파장들의 그룹의 각각에 대한 상기 타겟의 세기 측정치를 포함함 -;
    상기 초기 오버레이 추정치를 사용하여, 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹을 선택하는 단계; 및
    상기 타겟들의 제 2 세트 내의 타겟 중 상기 적어도 하나의 타겟에 대한 파장들의 서브 그룹에 관련된 데이터를 사용하여, 상기 기판 상의 오버레이를 추정하는 단계를 수행하기 위한 명령을 포함하는, 컴퓨터-판독가능 기록 매체.
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