KR102397270B1 - 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법 및 연관된 계측 방법 및 장치 - Google Patents

상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법 및 연관된 계측 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 포함하는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법이 개시되고, 상보적 회절 패턴들의 쌍은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 구조 상에서 계측 프로세스의 수행으로부터 획득된다. 방법은 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키기 위해 적어도 미세 정렬 스테이지를 수행하는 단계를 포함한다. 정렬 스테이지는 검출기 영역의 적어도 일부에 걸쳐 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들을 보간하는 단계; 및 제2 상보적 회절 패턴의 변환 및 회전 중 하나 또는 둘 모두에 의해, 제2 상보적 회절 패턴 내의 측정된 값들과 제1 상보적 회절 패턴의 보간으로부터의 대응하는 보간된 값들 사이의 잔차를 최소화하는 단계를 포함한다. 또한 정렬 방법을 사용하여 구조의 관심있는 파라미터를 측정하는 방법 및 연관된 계측 장치가 개시된다.

Description

상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법 및 연관된 계측 방법 및 장치
본 출원은 2017년 9월 13일에 출원된 EP 출원 17190810.6호의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전체가 참조로 본원에 통합된다.
본 발명은, 예를 들어, 리소그래피 기술들에 의한 디바이스들의 제조에서 사용가능한 계측을 위한 방법들 및 장치, 및 리소그래피 기술들을 사용하여 디바이스들을 제조하는 방법들에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성된 머신이다. 리소그래피 장치는 예를 들어, 집적 회로(IC)들의 제조에서 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 패턴(또한 종종 "설계 레이아웃" 또는 "설계"로 지칭됨)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사-감응 재료(레지스트)의 층 상으로 투사할 수 있다.
기판 상에 패턴을 투사하기 위해, 리소그래피 장치는 전자기 방사를 사용할 수 있다. 이러한 방사의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 특징부들의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되는 통상적인 파장들은 365 nm(i-라인), 248 nm 193 nm 및 13.5 nm이다. 예를 들어, 193 nm의 파장을 갖는 방사를 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 특징부들을 형성하기 위해 범위 4-20 nm 내의 파장, 예를 들어, 6.7 nm 또는 13.5 nm를 갖는 극자외선(EUV)을 사용하는 리소그래피 장치가 사용될 수 있다.
리소그래피 장치의 전통적인 분해능 제한보다 작은 치수들을 갖는 특징부들을 프로세싱하기 위해 로우-k1 리소그래피가 사용될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 분해능 공식은 CD = k1×λ/NA로 표현될 수 있으며, 여기서 λ는 이용된 방사의 파장이고, NA는 리소그래피 장치에서 투사 광학계의 개구수이고, CD는 "임계 치수"(일반적으로 인쇄되는 최소 특징부 크기이지만, 이러한 경우 반 피치) 및 k1은 경험적 분해능 팩터이다. 일반적으로, k1이 더 작을수록, 특정한 전기 기능 및 성능을 달성하기 위해, 회로 설계자에 의해 계획된 형상 및 치수들과 유사한 기판 상의 패턴을 재현하는 것은 더 어렵게 된다. 이러한 어려움들을 극복하기 위해, 리소그래피 투사 장치 및/또는 설계 레이아웃에 정교한 미세-튜닝 단계들이 적용될 수 있다. 이들은, 예를 들어, NA의 최적화, 맞춤형 조명 방식들, 위상 시프팅 패터닝 디바이스들의 사용, 설계 레이아웃에서 광학 근접 보정(OPC, 때때로 또한 "광학 및 프로세스 보정"으로 지칭됨)과 같은 디자인 레이아웃의 다양한 최적화, 또는 일반적으로 "분해능 향상 기술들"(RET)로서 정의되는 다른 방법들을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 대안적으로, 로우 k1에서 패턴의 재현을 개선하기 위해 리소그래피 장치의 안정성을 제어하기 위한 엄격한 제어 루프들이 사용될 수 있다.
공지된 계측 기술에서, 오버레이 측정 결과들은, -1차 및 +1차 회절 차수 강도들을 별개로 획득하기 위해 타겟을 회전시키거나 또는 조명 모드 또는 촬상 모드를 변경하면서, 특정 조건들 하에서 타겟을 두번 측정함으로써 획득된다. 주어진 타겟에 대한 이러한 회절 차수 강도들의 비교인 강도 비대칭은 타겟에서 비대칭인 타겟 비대칭의 측정을 제공한다. 타겟에서의 이러한 비대칭은 오버레이(2개 층들의 원하지 않는 오정렬)의 표시자로서 사용될 수 있다.
가시적 측정 방사를 사용하여 타겟들의 어두운 필드 이미지들을 생성하는 일부 계측 디바이스들에서, 강도 비대칭은 통상적으로 관심있는 영역에 걸쳐 평균화된 강도 값들로부터 결정된다. 그러나, 이는, 특히 측정 방사가 하나 초과의 파장을 포함할 때, 낮은 개구수를 갖는 EUV 측정 방사 및 투사 광학계를 사용하는 더 최근의 계측 디바이스들에 대해서는 실용적이지 않다. 이들과 같은 계측 도구들 상의 측정된 신호를 평균화하는 것은 회절된 차수들에 포함된 정보가 평균화되고 그에 따라 손실될 것을 의미한다. 관심있는 파라미터들에 대한 감도를 증가시키기 위해 다수의 파장들이 측정되고, 이러한 감도는 모든 파장들에 걸쳐 평균화함으로써 상당히 감소된다. 그러나, 이와 같은 계측 디바이스들의 경우, 검출기에 걸쳐 상당한 강도 그래디언트가 존재하는 경향이 있다. 상당한 강도 그래디언트는, 강도 값들이 서브-픽셀 단위로 비교될 수 있도록, 측정된 회절 패턴들의 정확한 정렬(예를 들어, 서브-픽셀 정렬)이 결정적임을 의미한다.
서브-픽셀 비교를 위해 회절 패턴들을 정렬시키는 개선된 방법이 개시된다.
본 발명의 제1 양상에서, 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 포함하는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법이 제공되고, 상기 상보적 회절 패턴들의 쌍은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 구조 상에서 계측 프로세스의 수행으로부터 획득되고; 방법은 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키기 위해 적어도 미세 정렬 스테이지를 수행하는 단계를 포함하고; 미세 정렬 스테이지는, 검출기 영역의 적어도 일부에 걸쳐 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들을 보간하는 단계; 및 제2 상보적 회절 패턴의 변환 및 회전 중 하나 또는 둘 모두에 의해, 제2 상보적 회절 패턴 내의 측정된 값들과 제1 상보적 회절 패턴의 보간으로부터의 대응하는 보간된 값들 사이의 잔차(residual)를 최소화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 양상에서, 리소그래피 프로세스 내의 기판 상에 형성된 구조의 관심있는 파라미터를 측정하는 방법이 제공되고, 구조를 측정 방사로 조명하는 단계; 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 포함하는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 획득하기 위해, 구조에 의한 측정 방사의 회절을 따르는 회절 차수들의 상보적 쌍을 검출하는 단계; 제1 양상의 방법을 수행함으로써 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 단계; 및 측정된 값들의 하나 이상의 정렬된 쌍들의 비교에 의해 관심있는 파라미터에 대한 값들 결정하는 단계를 포함하고, 측정된 값들의 각각의 쌍은 상기 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나 및 상기 제2 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나를 포함한다.
본 발명의 제3 양상에서, 리소그래피 프로세스를 사용하여 상부에 구조가 형성되는 기판에 대한 지지부; 상기 구조를 측정 방사로 조명하기 위한 광학 시스템; 구조에 의해 산란된 측정 방사를 검출하기 위한 검출기; 및 제1 양상의 방법을 수행하고 그리고/또는 제2 양상의 방법을 수행하도록 계측 장치를 제어하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 계측 장치가 제공된다.
이제, 본 발명의 실시예들이 단지 예시의 방식으로, 첨부된 개략적 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 리소그래피 장치의 개략적 개관을 도시한다.
도 2는 리소그래피 셀의 개략적 개관을 도시한다.
도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 3개의 핵심 기술들 사이의 협력을 표현하는 전체적 리소그래피의 개략적 표현을 도시한다.
도 4는 EUV 방사를 사용하는 계측 방법을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 계측 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 6은 다수의 격자 타겟의 공지된 형태 및 기판 상의 측정 스팟의 아웃라인을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 프로세스에서 형성되는 구조 상에서 계측 프로세스의 수행으로부터 획득된 상보적 이미지들을 정렬시키는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7의 흐름도에 도시된 대략적 정렬 스테이지의 단계들을 개념적으로 예시한다.
도 9a 내지 도 9c는 도 7의 흐름도에 도시된 미세 정렬 스테이지의 단계들을 개념적으로 예시한다.
본 문서에서, "방사" 및 "빔"이라는 용어들은 자외선 방사(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 EUV(예를 들어, 약 5-100 nm 범위의 파장을 갖는 극자외선 방사)를 포함하는 모든 유형들의 전자기 방사를 포함하도록 사용된다.
본 명세서에 이용되는 바와 같은 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟 부분에 생성될 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 갖는 착신 방사 빔을 부여하기 위해 사용될 수 있는 일반적 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 널리 해석될 수 있고; "광 밸브"라는 용어가 또한 이러한 맥락에서 사용될 수 있다. 종래의 마스크(투과 또는 반사; 이진, 위상 시프트, 하이브리드 등) 외에도, 다른 이러한 패터닝 디바이스들의 예들은 다음을 포함한다:
- 프로그래밍가능한 미러 어레이. 이러한 미러 어레이들에 대한 추가 정보는 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제5,296,891호 및 제5,523,193호에서 주어진다.
- 프로그래밍가능한 LCD 어레이. 이러한 구성의 예는 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제5,229,872호에서 주어진다.
도 1은 리소그래피 장치 LA를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치 LA는 방사 빔 B(예를 들어, UV 방사, DUV 방사 또는 EUV 방사)를 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(또한 조명기로 지칭됨) IL, 특정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크) MA를 지지하도록 구성되고 패터닝 디바이스 MA를 정확하게 위치설정하도록 구성된 제1 위치설정기 PM에 연결되는 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블) T, 특정 파라미터들에 따라 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼) W를 유지하도록 구성되고 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성된 제2 위치설정기 PW에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블) WT, 및 패터닝 디바이스 MA에 의해 방사 빔 B에 부여된 빔을 기판 W의 타겟 부분 C(예를 들어, 하나 이상의 다이들을 포함함) 상에 투사하도록 구성되는 투사 시스템(예를 들어, 굴절 투사 렌즈 시스템) PS를 포함한다.
동작 시에, 조명기 IL은 예를 들어, 빔 전달 시스템 BD를 통해 방사 소스 SO로부터 방사 빔을 수신한다. 조명 시스템 IL은 방사를 지향, 성형 또는 제어하기 위해, 다양한 유형들의 광학 컴포넌트들, 예를 들어, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전식 또는 다른 유형들의 광학 컴포넌트들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 조명기 IL은 패터닝 디바이스 MA의 평면에서 그 단면 내에 원하는 공간 및 각도 강도 분포를 갖도록 방사 빔 B를 컨디셔닝하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템" PS라는 용어는, 사용되고 있는 노출 방사에 대해 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 팩터들에 대해 적절하게, 굴절, 반사, 반사굴절(catadioptric), 아나모픽(anamorphic), 자기, 전자기 및 정전식 광학 시스템들 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형들의 투사 시스템을 포함하는 것으로 널리 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투사 렌즈"라는 용어의 임의의 사용은 더 일반적인 용어 "투사 시스템" PS와 동의어로서 간주될 수 있다.
리소그래피 장치는, 투사 시스템과 기판 사이의 공간을 충전하기 위해 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어, 물에 의해 기판의 적어도 일부분이 커버될 수 있는 유형일 수 있고, 이는 또한 침지 리소그래피로 지칭된다. 침지 기술들에 대한 추가 정보는 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제6,952,253호 및 PCT 공보 제WO99-49504호에서 주어진다.
리소그래피 장치 LA는 또한 둘(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들 WT 및, 예를 들어, 둘 이상의 지지 구조 T(도시되지 않음)를 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 머신들에서, 추가적인 테이블들/구조들이 병렬로 사용될 수 있거나, 하나 이상의 테이블들 상에서 준비 단계들이 수행될 수 있는 한편 하나 이상의 다른 테이블들은 패터닝 디바이스 MA의 설계 레이아웃을 기판 W 상에 노출시키기 위해 사용된다.
동작 시에, 방사 빔 B는 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블 T) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 MA) 상에 입사되고 패터닝 디바이스 MA에 의해 패터닝된다. 마스크 MA를 횡단한 방사 빔 B는 투사 시스템 PS를 통과하고, 투사 시스템 PS는 빔을 기판 W의 타겟 부분 C에 포커싱한다. 제2 위치설정기 PW 및 위치 센서 IF(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블 WT는, 예를 들어, 방사 빔 B의 경로에 상이한 타겟 부분들 C를 위치설정하기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제1 위치설정기 PM 및 가능하게는 다른 위치 센서(이는 도 1에 명시적으로 도시되지 않음)는 방사 빔 B의 경로에 대해 마스크 MA를 정확하게 위치설정하기 위해 사용될 수 있다. 마스크 MA 및 기판 W는 마스크 정렬 마크들 M1, M2 및 기판 정렬 마크들 P1, P2를 사용하여 정렬될 수 있다. 예시된 바와 같은 기판 정렬 마크들은 전용 타겟 부분들을 점유하지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간들에 위치될 수 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크들로서 공지됨).
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치 LA는, 기판 W 상에서 사전 및 사후 노출 프로세스들을 수행하기 위한 장치를 또한 종종 포함하는 리소셀(lithocell) 또는 (리소)클러스터로 또한 때때로 지칭되는 리소그래피 셀 LC의 부분을 형성할 수 있다. 종래에, 이들은, 예를 들어, 기판들 W의 온도를 컨디셔닝하기 위해, 예를 들어, 레지스트 층들 내의 용매들을 컨디셔닝하기 위해, 레지스트 층들을 증착하기 위한 스핀 코터(spin coater)들 SC, 노출된 레지스트를 현상하기 위한 현상기들 DE, 냉각 플레이트들 CH 및 베이크(bake) 플레이트들 BK를 포함한다. 기판 핸들러, 또는 로봇 RO는 입력/출력 포트들 I/O1, I/O2로부터 기판들 W를 픽업하고, 이들을 상이한 프로세스 장치 사이에서 이동시키고, 기판들 W를 리소그래피 장치 LA의 로딩 베이 LB로 전달한다. 또한 집합적으로 트랙으로 종종 지칭되는 리소셀 내의 디바이스들은 통상적으로, 예를 들어, 리소그래피 제어 유닛 LACU를 통해 리소그래피 장치 LA를 또한 제어할 수 있는 감독 제어 시스템 SCS에 의해 자체적으로 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛 TCU의 제어 하에 있다.
리소그래피 장치 LA에 의해 노출된 기판들 W가 정확하고 일관되게 노출되도록 하기 위해, 후속 층들 사이의 오버레이 에러들, 라인 두께, 임계 치수들(CD) 등과 같은 패터닝된 구조들의 속성들을 측정하기 위해 기판들을 검사하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 리소셀 LC에 검사 도구들(도시되지 않음)이 포함될 수 있다. 에러들이 검출되면, 특히 동일한 배치(batch) 또는 로트(lot)의 다른 기판들 W가 여전히 노출 또는 프로세싱되기 전에 검사가 수행되면, 예를 들어, 후속 기판들의 노출들에 대해 또는 기판들 W 상에서 수행될 다른 프로세싱 단계들에 대해 조정들이 이루어질 수 있다.
계측 장치로 또한 지칭될 수 있는 검사 장치는 기판들 W의 속성들, 특히 상이한 기판들 W의 속성들이 어떻게 달라지는지 또는 동일한 기판 W의 상이한 층들과 연관된 속성들이 층마다 어떻게 달라지는지를 결정하기 위해 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판 W 상의 결함들을 식별하도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 리소셀 LC의 일부일 수 있거나 또는 리소그래피 장치 LA에 통합될 수 있거나 또는 심지어 독립형 디바이스일 수 있다. 검사 장치는 잠상(latent image)(노출 후 레지스트 층의 이미지), 또는 반-잠상 이미지(노출 후 베이크 단계 PEB 후 레지스트 층 내의 이미지), 또는 현상된 레지스트 이미지(여기서 레지스트의 노출된 또는 노출되지 않은 부분들이 제거됨) 또는 에칭된 이미지(에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후)에 대한 속성들을 측정할 수 있다.
통상적으로 리소그래피 장치 LA에서의 패터닝 프로세스는 기판 W 상에서 구조들의 치수화 및 배치의 높은 정확도를 요구하는 프로세싱에서 가장 중요한 단계들 중 하나이다. 이러한 높은 정확도를 보장하기 위해, 3개의 시스템들이 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 소위 "전체적" 제어 환경에서 조합될 수 있다. 이러한 시스템들 중 하나는 계측 도구 MT(제2 시스템) 및 컴퓨터 시스템 CL(제3 시스템)에 (가상으로) 연결된 리소그래피 장치 LA이다. 이러한 "전체적" 환경의 핵심은 이들 3개의 시스템들 사이의 협력을 최적화하여 전체 프로세스 윈도우를 향상시키고 리소그래피 장치 LA에 의해 수행된 패터닝이 프로세스 윈도우 내에 유지되는 것을 보장하기 위해 엄격한 제어 루프들을 제공하는 것이다. 프로세스 윈도우는 특정 제조 프로세스가 정의된 결과(예를 들어, 기능성 반도체 디바이스)를 생성하는 프로세스 파라미터들(예를 들어, 선량, 포커스, 오버레이)의 범위를 정의하며, 통상적으로 그 범위 내에서 리소그래피 프로세스 또는 패터닝 프로세스에서의 프로세스 파라미터들이 달라지도록 허용된다.
컴퓨터 시스템 CL은 어느 분해능 향상 기술들을 사용할지를 예측하고 계산 리소그래피 시뮬레이션들 및 계산들을 수행하여 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정들이 패터닝 프로세스의 가장 큰 전체 프로세스 윈도우를 달성하는지를 결정하기 위해 패터닝될 설계 레이아웃(그 일부)을 사용할 수 있다(제1 스케일 SC1에서 이중 화살표로 도 3에 도시됨). 통상적으로, 분해능 향상 기술들은 리소그래피 장치 LA의 패터닝 가능성들에 매칭하도록 배열된다. 컴퓨터 시스템 CL은 또한 프로세스 윈도우 내에서 리소그래피 장치 LA가 현재 동작하고 있는 곳을 (예를 들어, 계측 도구 MT로부터의 입력을 사용하여) 검출하여 예를 들어, 차선의 프로세싱으로 인해 결함들이 존재할 수 있는지 여부를 예측하기 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 제2 스케일 SC2에서 "0"을 향하는 화살표에 의해 도 3에서 도시됨).
계측 도구 MT는 정확한 시뮬레이션들 및 예측들을 가능하게 하기 위해 컴퓨터 시스템 CL에 입력을 제공할 수 있고, 예를 들어 리소그래피 장치 LA의 교정 상태에서 가능한 드리프트들을 식별하기 위해 리소그래피 장치 LA에 피드백을 제공할 수 있다(제3 스케일 SC3에서 다수의 화살표들에 의해 도 3에 도시됨).
리소그래피 프로세스들에서, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해, 생성된 구조들을 빈번하게 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하는 도구들은 통상적으로 계측 도구들 MT로 지칭된다. 스캐닝 전자 현미경들 또는 다양한 형태들의 산란계 계측 도구들 MT를 포함하여, 이러한 측정들을 수행하기 위한 상이한 유형들의 계측 도구들 MT가 공지되어 있다. 산란계들은, 퓨필(pupil) 내의 센서 또는 통상적으로 퓨필 기반 측정들로 지칭되는 측정들인, 산란계의 대물 렌즈의 퓨필과 콘주게이트 평면을 가짐으로써 또는 이미지 평면 또는 이미지 평면과 콘주게이트인 평면 내에 센서를 가짐으로써 리소그래피 프로세스의 파라미터들의 측정들을 허용하는 다기능 계기들이고, 이러한 경우 측정들은 통상적으로 이미지 또는 필드 기반 측정들로 지칭된다. 이러한 산란계들 및 연관된 측정 기술들은 특허 출원들 US20100328655, US2011102753A1, US20120044470A, US20110249244, US20110026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있고, 상기 출원들은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된다. 전술된 산란계들은 소프트 x-레이로부터 그리고 근-IR 파장 범위에 가시적인 광을 사용하여 격자들을 측정할 수 있다.
제1 실시예에서, 산란계 MT는 각도 분해 산란계이다. 이러한 산란계 재구성 방법들은 격자의 속성들을 재구성하거나 계산하기 위해 측정된 신호에 적용될 수 있다. 이러한 재구성은, 예를 들어, 산란된 방사와 타겟 구조의 수학적 모델과의 상호작용을 시뮬레이션하고 시뮬레이션 결과들을 측정의 결과들과 비교하는 것으로부터 얻어질 수 있다. 수학적 모델의 파라미터들은 시뮬레이션된 상호작용이 실제 타겟으로부터 관찰된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.
제2 실시예에서, 산란계 MT는 분광 산란계 MT이다. 이러한 분광 산란계 MT에서, 방사 소스에 의해 방출된 방사는 타겟 상으로 지향되고 타겟으로부터 반사된 또는 산란된 방사는, 정반사된 방사의 스펙트럼(즉, 파장의 함수로서 강도의 측정)을 측정하는 분광계 검출기로 지향된다. 이러한 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 타겟의 구조 또는 프로파일은, 예를 들어 엄격하게 결합된 파 분석 및 비선형 회귀에 의해 또는 시뮬레이션된 스펙트럼들의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다.
제3 실시예에서, 산란계 MT는 엘립소메트릭(ellipsometric) 산란계이다. 엘립소메트릭 산란계는 편광 상태들 각각에 대한 산란된 방사를 측정함으로써 리소그래피 프로세스의 파라미터들을 결정하는 것을 허용한다. 이러한 계측 장치는 예를 들어, 계측 장치의 조명 섹션에서 적절한 편광 필터들을 사용함으로써 편광된 광(예를 들어, 선형, 원형 또는 타원형)을 방출한다. 계측 장치에 적합한 소스는 또한 편광된 방사를 제공할 수 있다. 기존의 엘립소메트릭 산란계들의 다양한 실시예들은 미국 특허 출원들 11/451,599, 11/708,678, 12/256,780, 12/486,449, 12/920,968, 12/922,587, 13/000,229, 13/033,135, 13/533,110 및13/891,410에 설명되어 있고, 상기 출원들은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된다.
EUV 분광 반사계
도 4는 EUV 계측 방법을 예시하는 한편 도 5는 EUV 계측 장치(300)를 예시한다. 장치는 도 1의 제조 시스템에서 프로세싱되는 기판들 W의 파라미터들을 측정하기 위한 EUV 계측 장치(244)의 예로서 사용될 수 있다. EUV 계측 장치에 의해 사용되는 측정 방사는 0.1 내지 100 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 1 내지 100 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 1 내지 50 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 10 내지 20 nm의 파장 범위의 방사를 포함할 수 있다.
도 4에서, 타겟 T는 구형 기준 프레임의 원점에서 1차원 격자 구조를 포함하는 것으로 개략적으로 표현된다. 축들 X, Y 및 Z는 타겟에 대해 정의된다. (물론 원칙적으로 임의의 임의적 좌표계가 정의될 수 있고, 각각의 컴포넌트는 도시된 것에 대해 정의될 수 있는 자기 자신의 로컬 기준 프레임을 가질 수 있다). 타겟 구조의 주기성 D의 방향은 X 축과 정렬된다. 도면은 진정한 사시도가 아니라 단지 개략적 예시이다. X-Y 평면은 타겟 및 기판의 평면이고, 명확성을 위해 뷰어를 향해 기울어지게 도시되며, 원(302)의 비스듬한 뷰에 의해 표현된다. Z 방향은 기판에 수직인 방향 N을 정의한다. 도 4에서, 입사 광선들 중 하나는 304로 라벨링되고, 그레이징(grazing) 입사 각도 α를 갖는다. 이러한 예에서, 입사 광선(304)(및 방사 스팟 S를 형성하는 모든 입사 광선들)은 실질적으로 X-Z 평면에 평행한 평면, 즉 방향 D 및 N으로 정의되고 원(306)으로 표현되는 평면에 놓인다. 타겟 T의 주기적인 구조에 의해 산란되지 않은 반사된 광선(308)은 도면에서 타겟의 우측을 향해 상승 각 α로 나타난다.
분광 반사계를 수행하기 위해, 광선(308) 및 다른 반사된 광선들은 상이한 파장들의 광선들을 포함하는 스펙트럼(310)으로 분해된다. 스펙트럼은 예를 들어, 그레이징 입사 회절 격자(312)를 사용하여 생성될 수 있다. 스펙트럼은 스펙트럼 검출기(313)에 의해 검출된다. 예를 들어, 픽셀들의 어레이를 갖는 CCD 이미지 검출기일 수 있는 이러한 스펙트럼 검출기(313)는 스펙트럼을 전기 신호들로 그리고 결국 분석을 위한 디지털 데이터로 변환하기 위해 사용된다.
스펙트럼(310)에 추가로, 고차(0이 아닌) 회절 차수들(352)(예를 들어, 적어도 +1 및 -1차, 및 가능하게는 다른 고차 차수들)은 회절 차수 검출기(350)를 사용하여 검출될 수 있다. 하나의 회절 차수 검출기(350)가 여기에 도시되지만, 하나 초과의 차수 검출기, 예를 들어, +1차에 대한 제1 고차 검출기 및 =1차에 대한 제2 고차 검출기가 사용될 수 있다. 회절 순서 검출기(350)는 예를 들어 픽셀들의 어레이를 갖는 CCD 이미지 검출기일 수 있다.
실제 시스템에서, 방사의 스펙트럼(304)은 시간 변동들을 겪을 수 있고, 이는 분석을 방해할 것이다. 이들 변동들에 대해 검출된 스펙트럼(310) 및/또는 고차 회절 차수(352)를 정규화하기 위해, 기준 스펙트럼은 기준 스펙트럼 검출기(314)에 의해 캡처된다. 기준 스펙트럼을 생성하기 위해, 소스 방사(316)는 다른 회절 격자(318)에 의해 회절된다. 격자(318)의 0차 반사 광선은 입사 광선(304)을 형성하는 한편, 격자(318)의 1차 회절 광선들(320)은 기준 스펙트럼 검출기(314)에 의해 검출된 기준 스펙트럼을 형성한다. 기준 스펙트럼을 표현하는 전기 신호들 및 데이터는 분석에 사용하기 위해 획득된다.
입사각 α의 하나 이상의 값들에 대해 획득되는 측정된 스펙트럼(310) 및/또는 고차 회절 차수들(352)로부터, 타겟 구조 T의 속성의 측정이 아래에서 추가로 설명되는 방식으로 계산될 수 있다.
도 5를 참조하면, EUV 계측 장치(300)는 도 4의 방법에 의해 기판 W 상에 형성된 계측 타겟 T의 속성들을 측정하기 위해 제공된다. 다양한 하드웨어 컴포넌트들이 개략적으로 표현되어 있다. 이러한 컴포넌트들의 실제 구현은 널리 공지된 설계 원리들에 따라 기존의 컴포넌트들 및 특수하게 설계된 컴포넌트들의 혼합을 적용하는 관련 당업자들에 의해 수행될 수 있다. 설명될 다른 컴포넌트들에 대하여 원하는 위치 및 배향으로 기판을 유지하기 위한 지지부(상세히 도시되지 않음)가 제공된다. 방사 소스(330)는 조명 시스템(332)에 방사를 제공한다. 조명 시스템(332)은 광선(304)으로 표현된 EUV 측정 방사의 빔을 제공하여 타겟 T 상에 포커싱된 방사 스팟을 형성한다. 조명 시스템(332)은 또한 기준 스펙트럼 검출기(314)에 기준 스펙트럼(320)을 제공한다. 컴포넌트(312, 313) 등은 편리하게 스펙트럼 검출 시스템(333)으로서 고려될 수 있다.
이러한 예의 기판 W는 광선(304)의 입사각 α가 조정될 수 있고/있거나 기판 W의 x, y, z 위치가 조정될 수 있도록 위치설정 시스템(334)을 갖는 이동가능한 지지부 상에 장착된다. 이러한 예에서, 상기 입사각을 변경하기 위해 기판 W를 기울이는 것이 편의상 선택되는 한편, 소스(330) 및 조명 시스템(332)은 정지 상태를 유지한다. 반사된 광선(308)을 포착하기 위해, 검출 시스템(333)은 정적 조명 시스템에 대한 각도 2α를 통해 또는 기판에 대한 각도 α를 통해 이동하도록, 추가적 이동가능 지지부(336)를 구비한다. 반사계의 그레이징 입사 체계에서, 도시된 바와 같이, 기판의 평면을 참조하여 입사각 α를 정의하는 것이 편리하다. 물론, 이것은 입사 광선 I의 입사 방향과 기판에 수직인 방향 N 사이의 각도로서 동일하게 정의될 수 있다.
각각의 타겟 T를, 방사의 포커싱 스팟(S)이 위치된 위치로 가져 오기 위해 도시되지 않은 추가적인 액추에이터들이 제공된다. (다른 방법으로 보면, 타겟이 위치된 위치에 스팟을 가져 온다). 실제 애플리케이션에서, 단일 상에서 측정될 개별적인 타겟들 또는 타겟 위치들의 연속 및 기판들의 연속이 또한 존재할 수 있다. 원칙적으로, 조명 시스템 및 검출기들(313, 350)이 여전히 유지되는 동안 기판 및 타겟이 이동되고 재배향되는지 여부, 또는 조명 시스템 및 검출기들(313, 350)이 이동되는 동안 기판이 여전히 유지되는지 여부, 또는 이러한 기술들의 조합에 의해 상대적 이동의 상이한 컴포넌트들이 달성되는지 여부는 중요하지 않다. 본 개시는 모든 이러한 변형들을 포함한다.
도 4를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 타겟 T 및 기판 W에 의해 반사된 방사는 스펙트럼 검출기(313) 상에 충돌하기 전에 상이한 파장들의 광선들의 스펙트럼(310)으로 분리된다. 스펙트럼 검출기(313) 및/또는 회절 차수 검출기(350)는 예를 들어, 통상적으로 검출기 요소들의 어레이인 위치-감응 EUV 검출기를 포함한다. 각각의 경우, 어레이는 선형 어레이지만, 실제로 요소들(픽셀들)의 2차원 어레이가 제공될 수 있다. 스펙트럼 검출기(313) 및/또는 회절 차수 검출기(350)는 예를 들어, CCD(charge coupled device) 이미지 센서일 수 있다.
프로세서(340)는 검출기들(350, 313 및 314)로부터의 신호들을 수신한다. 실제로, 스펙트럼 검출기(313)로부터의 신호 ST는 타겟 스펙트럼을 표현하고, 회절 차수 검출기(350)로부터의 신호들 SF는 고차 회절 패턴을 표현하고, 검출기(314)로부터 신호 SR은 기준 스펙트럼을 표현한다. 프로세서(340)는 소스 스펙트럼에서의 변형에 대해 정규화되는 타겟의 반사 스펙트럼을 획득하기 위해 타겟 스펙트럼으로부터 기준 스펙트럼을 감산할 수 있다. 하나 이상의 입사각들에 대한 결과적 반사 스펙트럼들은 타겟의 속성, 예를 들어, CD 또는 오버레이의 측정을 계산하기 위해 프로세서에서 사용된다. 유사하게, 프로세서(340)는 소스 스펙트럼에서의 변형에 대해 정규화되는 고차 회절 패턴들을 획득하기 위해 고차 회절 패턴들을 획득하기 위해 고차 회절 차수 패턴들(스펙트럼들)(352)로부터 기준 스펙트럼을 감산할 수 있다. 이러한 고차 회절 차수 패턴들(352)은 타겟의 속성, 예를 들어, 오버레이 또는 포커싱의 측정을 계산하기 위해 강도 비대칭 측정들에서 비교될 수 있다.
실제로, 소스(330)로부터의 방사는 일련의 단기 펄스들에서 제공될 수 있고, 신호들 SR 및 ST는 각각의 펄스에 대해 함께 캡처될 수 있다. 각각의 개별적인 펄스에 대한 차이 신호들은, 이러한 입사각에서 이러한 타겟에 대한 전체 반사 스펙트럼으로 집성되기 전에 계산된다. 이러한 방식으로, 펄스들 사이의 소스 스펙트럼의 불안정성이 정정된다. 펄스 레이트는 초당 수천 또는 심지어 수만(헤르쯔)일 수 있다. 하나의 반사 스펙트럼을 측정하기 위해 집성되는 펄스들의 수는 예를 들어, 수십 또는 수백개일 수 있다. 이렇게 많은 펄스들에 의해서도, 물리적 측정은 몇 분의 1초가 소요된다.
반도체 제조 시의 계측에 이러한 EUV 분광 반사계를 적용하면, 작은 격자 계측 타겟들이 사용될 수 있다. 그레이징 입사각 α를 다양한 상이한 값들로 설정하면서 검출기들(350, 313 및 314)을 사용하여 다수의 회절 스펙트럼들이 캡처된다. 타겟 구조의 스펙트럼 검출기(313) 및 수학적 모델에 의해 검출되는 스펙트럼들을 사용하면, 관심있는 CD 및 다른 파라미터들의 측정에 도달하기 위한 재구성 계산들이 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 회절 차수 검출기(350)에 의해 검출된 상보적 고차 회절 차수들은, 타겟 구조 내의 비대칭, 및 그에 따른 관심있는 하나 이상의 관련된 파라미터들, 예를 들어, 타겟 속성들에 따른 오버레이, 포커스 또는 선량을 결정하기 위해 비교될 수 있다.
산란계 MT의 일 실시예에서, 산란계 MT는 반사된 스펙트럼 및/또는 검출 구성에서의 비대칭을 측정함으로써 2개의 오정렬된 격자들 또는 주기적 구조들의 오버레이를 측정하도록 적응되고, 비대칭은 오버레이의 정도와 관련된다. 2개의(통상적으로 중첩하는) 격자 구조들은 2개의 상이한 층들(반드시 연속적인 층들일 필요는 없음)에서 적용될 수 있고, 웨이퍼 상에서 실질적으로 동일한 위치에 형성될 수 있다. 산란계는, 임의의 비대칭이 명확하게 구별가능하도록, 예를 들어, 공동 소유된 특허 출원 EP1,628,164A에서 설명된 바와 같이 대칭적 검출 구성을 가질 수 있다. 이는 격자들에서 오정렬을 측정하기 위한 간단한 방법을 제공한다. 타겟이 주기적 구조들의 비대칭을 통해 측정될 때 주기적 구조들을 포함하는 2개의 층들 사이의 오버레이 에러를 측정하기 위한 추가적 예들은 PCT 특허 공개 공보 제 WO 2011/012624호 또는 미국 특허 공개 US 20160161863호에서 발견될 수 있고, 이들은 그 전체가 참조로 본원에 통합된다.
도 6은 오버레이를 측정하기 위해 사용될 수 있는 것과 같은 기판 W 상의 예시적인 계측 타겟 T를 도시한다. 타겟 T는 대부분 레지스트에서 뿐만 아니라 예를 들어, 에칭 프로세스 이후 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 복합 격자들 또는 서브-타겟들(32, 33, 34, 35)의 앙상블을 포함할 수 있다. 오버레이 애플리케이션들의 경우, 서브-타겟들(32, 33, 34, 35)은 상이한, 그러나 반드시 연속적은 아닌 층들의 웨이퍼 상의 동일한 위치 상에 형성된 유사한 격자들(동일한 피치, CD, SWA 등)의 쌍일 수 있다. 계측 장치는 오버레이 측정으로 공지된 이러한 2개의 중첩 격자들 사이의 오정렬을 측정할 것이다. 일 실시예에서, 타겟 T는 적합한 산란계를 사용하여 어두운 필드 측정을 위해 설계될 수 있다. 어두운 필드 타겟은 통상적으로 이용가능한 조명 스팟(31)보다 작게 만들어질 것이다(통상적 타겟은 5x5 평방 마이크론인 한편 조명 스팟은 35 마이크로미터의 직경을 갖는다). 이와 같이, 동시에 측정될 수 있는 다수의 오버레이 서브-타겟들(32, 33, 34, 35)을 사용할 충분한 공간이 있어서, 다수의 기능들의 측정들을 허용할 것이다. 서브-타겟들(32, 33, 34, 35))은 입사 방사를 X 및 Y 방향들에서 회절시키기 위해 도시된 바와 같이 그들의 배향에서 상이할 수 있다. 예시된 특정한 예에서, 서브-타겟들(32 및 34)은 각각 +d, -d의 바이어스들을 갖는 X-방향 서브-타겟들이고, 서브-타겟들(33 및 35)은 각각 +d 및 -d의 오프셋들을 갖는 Y-방향 서브-타겟들이다. 대안적으로, 오직 일 방향에서의 측정은 오직 절반의 서브-타겟들, 즉, 오직 그 방향에 대응하는 서브-타겟들만을 요구할 것이다. 4개의 서브-타겟들이 예시되어 있지만, 다른 실시예는 원하는 정확도를 획득하기 위해 더 큰 행렬을 포함할 수 있다. 예를 들어, 9개의 복합 서브-타겟들의 3 x 3 어레이는 바이어스들 -4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d를 가질 수 있다. 이들 서브-타겟들의 별개의 이미지들은 검출 시스템에 의해 캡처된 이미지에서 식별될 수 있다.
이어서, 일 실시예에서, 타겟의 비대칭 및 그에 따른, 예를 들어, 오버레이가 결정될 수 있다. 이는, 각각의 주기적 구조(32-35)에 대한 +1 및 -1차(또는 다른 상보적 고차 차수들)에 대해 획득된 강도 값들에서의 임의의 차이, 즉, 강도 비대칭을 식별하기 위해 이들을 비교함으로써 이미지 프로세서 및 제어기를 사용하여 수행될 수 있다. 용어 "차이"는 단지 감산을 지칭하도록 의도되지 않는다. 차이들은 비율 형태 또는 합산 형태로 계산될 수 있다. 타겟 T의 부근에서 리소그래피 프로세스의 하나 이상의 성능 파라미터들을 계산하기 위해, 다수의 주기적 구조들에 대한 측정된 강도 비대칭들은, 적용가능한 경우, 그러한 주기적 구조들의 오버레이 바이어스들의 지식과 함께 사용된다. 관심있는 성능 파라미터는 오버레이이다. 리소그래피 프로세스의 성능의 다른 파라미터들, 예를 들어, 포커스 및/또는 선량이 계산될 수 있다. 하나 이상의 성능 파라미터들은, 산란계 자체의 측정 및 계산 프로세스를 개선하기 위해 사용되고, 예를 들어, 타겟 T의 설계를 개선하기 위해 사용되는 리소그래피 프로세스의 개선을 위해 피드백될 수 있다.
더 구체적으로, 예를 들어 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된 PCT 특허 출원 공보 제 WO 2011/012624호 또는 미국 특허 출원 US 20160161863호에서 설명된 방법을 사용하여, 서브-타겟들(32 내지 35)을 포함하는 2개의 층들 사이의 오버레이는 하기 단계들을 포함하는 방법에 의해 측정될 수 있다. 초기 단계에서, 기판, 예를 들어, 반도체 웨이퍼가 도 2의 리소그래피 셀을 통해 1회 이상 프로세싱되어 주기적 구조들(32-35)을 포함하는 타겟을 포함하는 구조를 생성한다. 다음 단계에서, 1차 회절된 빔들(즉, 1) 중 하나를 사용하여 주기적 구조들(32 내지 35)로부터의 제1 회절 패턴이 획득된다. 일 실시예에서, 제1 조명 모드가 사용된다. 이어서, 계측 장치의 시야에서 조명 모드를 변경함으로써, 또는 촬상 모드를 변경함으로써, 또는 기판 W를 180°만큼 회전시킴으로써, 다른 1차 회절된 빔(+1)을 사용하여 주기적 구조들로부터 제2 회절 패턴이 획득된다. 결국 +1 회절된 방사가 제2 이미지에서 캡처된다. 일 실시예에서, 조명된 모드가 변경되고 제2 조명 모드가 사용된다. 일 실시예에서, TIS(Tool Induced Shift)와 같은 도구-유도된 아티팩트들은 0° 및 180° 기판 배향에서 측정을 수행함으로써 제거될 수 있다. 이어서, 제1 및 제2 회절 패턴들은 예를 들어 각각의 서브-타겟의 회절 패턴들 내의 강도 레벨들의 차이들을 계산함으로써 비교된다.
오버레이 계측에서 중요한 고려사항은, 타겟으로부터 산란된 광이 오버레이 정보 뿐만 아니라 프로세스 유도된 구조적 비대칭 정도에 대한 정보를 포함한다는 점이다. 프로세스 유도된 구조적 비대칭의 기여는 종종 오버레이와 같은 관심있는 정확한 측정에 유해한 것으로 보인다. 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된 미국 특허 출원 15/133,866, 14/906,896, 13/799,673, 13/181,932, 62/420,375호는 측정된 강도에 대한 프로세스 유도된 비대칭 기여를 구별하는 방법을 포함한다.
수식 항들에서, 오버레이 OVE와 강도 비대칭 A의 관계는, 프로세스 유도된 비대칭 기여의 부재 시에, 다음과 같이 가정된다:
Figure 112020026306395-pct00001
(1)
여기서 오버레이 OVE는 타겟 피치 P가 각도 2π 라디안에 대응하도록 하는 스케일로 표현된다. 전술된 바와 같이, 상이한 공지된 바이어스들(예를 들어, +d 및 -d)을 갖는 격자들의 2개의 측정들을 사용함으로써, 오버레이 OVE는 다음을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure 112020026306395-pct00002
(2)
프로세스 유도된 비대칭 기여, 예를 들어 바닥 격자 비대칭을 도입하는 제1 효과는 수식 (1)의 '이상적' 정현파 곡선이 더 이상 적용되지 않는다는 것이다. 그러나, 적어도 대략적으로, 바닥 격자 비대칭 또는 다른 프로세스 유도된 비대칭은 강도 비대칭 A±d에 강도 시프트 항 K0 및 위상 시프트 항 φ를 추가하는 효과를 갖는다. 이러한 강도 시프트 항 K0 및 위상 시프트 항 φ는 측정 방사의 파장 및/또는 편광 및/또는 입사각과 같은 측정 방사의 선택된 특성과 타겟의 조합에 의존하고, 프로세스 변형들에 민감하다. 수식 항들에서, 계산 오버레이에 사용되는 관계는,
Figure 112020026306395-pct00003
(3)
다른 방법들에서, 위상 시프트 항 φ를 무시하고 단지 강도 시프트 항 K0만을 정정하는 것으로 충분하다는 것을 발견할 수 있다. 어쨌든, 오버레이 OVE를 계산하는 것은 이제, 예를 들어, 상이한 바이어스들을 갖는 추가적인 서브-타겟들의 추가적인 측정들 및/또는 상이한 특성의 측정 방사를 사용하는 것을 요구할 것이어서, 이러한 추가적인 항(들)이 제거 또는 정정될 수 있다. 추가적인 서브-타겟들을 사용하는 것은 추가적인 서브-타겟들에 대해 더 많은 레티클/기판 영역을 요구하기 때문에 매력적이지 않다. 따라서, 도 6과 관련하여 이미 설명된 바와 같은 계측 장치들은 하나 초과의 특성을 갖는, 예를 들어 상이한 파장들 및/또는 편광 및/또는 입사각들을 갖는 측정 방사를 사용하여 타겟을 측정하도록 적응될 수 있다. 이러한 장치는 예를 들어, 광대역 또는 다수의 파장 측정 방사를 사용하여 상이한 특성들을 갖는 측정 방사로 동시에 다수의 측정들을 수행하여 측정 시간을 감소시킬 수 있다.
더 앞서 전술된 특허 출원들에서 설명된 것들과 같은 어두운 필드 계측 디바이스들에서, 강도 비대칭 측정들은 각각의 서브-타겟에 대한 관심있는 영역에 대한 평균화된 강도 값들을 사용하여 수행된다. 이는, 특히 단일 파장의 이러한 방사를 사용하여 측정들이 한번에 수행될 때 비-EUV(예를 들어, 가시) 파장 측정 방사에 대해 실용적이다. 그러나, EUV 측정 방사, 특히 다수의 파장들의 EUV 측정 방사를 사용할 때 관심있는 영역에 대한 강도들을 평균화하는 것은 비실용적이 된다. EUV 계측 디바이스 내의 투사 광학계는 낮은 개구수(NA)를 가질 것이고, 이는 검출된 이미지에 대한 더 큰 강도 그래디언트 및 그에 따른 큰 픽셀-대-픽셀 강도 변동을 초래하는 경향이 있다. 추가적으로, 상이한 파장들에 대한 회절된 차수들은 단지 소량만큼 분리될 것이고 따라서 중첩될 것이다(예를 들어, 중첩하는 가우시안 꼬리들을 가질 것이다).
이 때문에, 비교되는 (대응 상위 차수들로부터의) 2개의 상보적 회절 패턴들은 예를 들어 서브-픽셀 정확도 내로 매우 정확하게 정렬되어야 한다. 이상적으로, 정렬은 픽셀의 100 분의 1 정도의 크기 내에서 정확해야 한다. 이어서, 서브-픽셀 단위로 2개의 이미지들에서 대응하는 픽셀들에 대한 비교가 이루어질 수 있다. 이와 같이, 이미지들을 정렬시키는 방법이 제안된다.
상보적 이미지들 또는 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법이 개시되고, 방법은, (예를 들어, 회절 차수 검출기(350)에 의해 측정되는 바와 같은 포지티브 회절 차수의) 제1 상보적 이미지 또는 제1 상보적 회절 패턴 및 (예를 들어, 회절 차수 검출기(350)에 의해 측정되는 바와 같은 네거티브 회절 차수의) 제2 상보적 이미지 또는 제2 상보적 회절 패턴을 포함하고, 상보적 회절 패턴들의 상기 쌍은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 구조 상에서 계측 프로세스의 수행으로부터 획득된다. 방법은 (예를 들어, PCA(principal component analysis)에 의해) 상보적 회절 패턴들의 쌍의 배향 축들을 결정하고 상보적 회절 패턴들의 쌍을 픽셀의 정확도 내로 또는 그 초과로 정렬시키기 위해 대략적 정렬 스테이지를 수행하는 단계; 및 상보적 회절 패턴들의 쌍을 서브-픽셀 정확도 내로 정렬시키기 위해 미세 정렬 스테이지를 수행하는 단계를 포함한다.
미세 정렬 스테이지는 상보적 회절 패턴들 중 하나(예를 들어, 제1 상보적 회절 패턴)에 대해 검출기에 대한 강도 변형을 보간하는 단계; 2개의 상보적 회절 패턴의 샘플 포인트들 각각에서 2개의 상보적 회절 패턴들 사이의 정렬 에러를 컴퓨팅하는 단계, 및 제2 상보적 회절 패턴의 회전 및/또는 변환에 의해 이러한 에러를 최소화하기 위해 비선형 솔버(solver)를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 제안된 방법은 이제 도 7, 도 8 및 도 9와 조합하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 7은 제안된 방법의 흐름도인 한편, 도 8은 방법의 대략적 정렬 스테이지를 개념적으로 예시한다. 도 7을 먼저 참조하면, 대략적 정렬 스테이지(700)는 예를 들어, 구조를 조명하고 상보적 고차 회절 차수들을 검출하여 구조 상에서 측정을 함으로써, 2개의 상보적 회절 패턴들을 포착하는 단계(705)로 시작한다. 도 8a는 검출기 상에서 검출된 2개의 상보적 회절 패턴들(800a, 800b)로서 단계(705)의 결과를 도시한다. 이러한 예에서, 제1 상보적 회절 패턴(800a)은 -1 회절 차수 패턴의 회절 패턴에 대응하고, 제2 상보적 회절 패턴(800b)은 +1 회절 차수 패턴의 회절 패턴에 대응한다. 상보적 회절 패턴들(800a, 800b) 각각은 관심있는 영역 내의 검출기 영역(각각의 음영된 타원형으로 표현됨)에 대한 복수의 검출된 강도 값들을 포함한다.
단계(710)에서, 상보적 회절 패턴들 중 하나, 즉, 이러한 예에서는 제2 상보적 회절 패턴(800b)은 픽셀 그리드에 대해 미러링된다(이는, 상보적 회절 패턴들(800a, 800b)이 대향 차수들로부터의 것이고 그에 따라 서로 미러링하기 때문이다). 이에 후속하여, 단계(715)에서, 상보적 회절 패턴들(800a, 800b) 둘 모두의 배향 축들이 결정된다. 단계(715)는 PCA를 사용하여 수행될 수 있다. 더 구체적으로, 각각의 회절 패턴(800a, 800b)에 대해, 그 중심(centroid)이 계산될 수 있고, 공분한 행렬이 회절 패턴 모멘트들(예를 들어, 2차 중심 모멘트들)에 기초하여 구성될 수 있다. 이러한 공분산 행렬의 고유 벡터들은 회절 패턴 강도의 장축 및 단축에 대응할 것이고, 따라서 각각의 회절 패턴의 배향 축들이 결정될 수 있다. 이러한 단계의 결과는 도 8b에 예시되어 있고, 이는 미러링된 제2 상보적 회절 패턴(800b)을 도시하고, 각각의 상보적 회절 패턴(800a, 800b)의 배향 축들이 도시되어 있다.
단계들(720 및 725)은 상보적 회절 패턴들(800a, 800b) 중 하나를 서로에 대해 각각 회전 및 변환하는 단계를 포함한다. 단계들(720 및 725)의 순서는 중요하지 않다. 배향 축들이 공지되면, 단계들(720 및 725)은 대략적으로 단일 픽셀 정확도를 간단히 수행한다. 도 8c는 이러한 단계들(720, 725)을 개념적으로 예시하고, 여기서 상보적 회절 패턴(800b)은 상보적 회절 패턴(800a)과 동일한 배향으로 회전되었고, 화살표는 변환 단계(725)를 나타낸다.
이어서, 필요한 서브-픽셀 정확도를 달성하기 위해, 방법은 미세 정렬 스테이지(730)로 진행하고, 이는 도 9와 조합하여 설명될 것이다. 단계(735)에서, 상보적 회절 패턴들 중 하나, 즉, 이러한 예에서는 제1 상보적 회절 패턴(800a)의 강도 값들을 통한 보간이 수행된다. 이는 도 9a에 표현되고, 이는 제1 상보적 회절 패턴(800a)에 대한 검출기 상의 픽셀 위치에 대해 강도의 제1 플롯(-1로 라벨링됨)을 포함하고, 보간은 라인(910)으로 도시된다. 또한, 제2 상보적 회절 패턴(800b)에 대한 검출기 상의 픽셀 위치에 대해 강도의 제2 플롯(+1로 라벨링됨)이 도시된다. 물론, 여기에 예시된 몇몇보다 많은 추가적 샘플 포인트들이 있을 것이다.
단계(740)에서, 제1 상보적 회절 패턴(800a)의 보간(910)에 대해, 비-보간된 회절 패턴(2차 상보적 회절 패턴(800b))의 각각의 샘플 포인트 사이에서 정렬 에러 Er이 컴퓨팅된다. 이와 같이, 정렬 에러 Er은 동일한 포인트에서 제2 상보적 회절 패턴(800b)의 측정된 강도와 제1 상보적 회절 패턴(800a)의 보간(910)에 따른 대응하는 포인트에서 추정된 강도 사이의 잔차를 포함할 수 있다. 단계(740)는 도 9a의 플롯들을 동일한 축들 상에 도시하는 도 9b에 의해 예시되고, 정렬 에러 Er은 제2 상보적 회절 패턴(800b)의 샘플 포인트들 중 하나에 대해 도시된다. 제1 상보적 회절 패턴(800a)의 샘플 포인트들은 음영없이 도시되고, 제2 상보적 회절 패턴(800b)의 샘플 포인트들은 음영으로 도시된다.
단계(745)에서, 비-보간된 회절 패턴, 즉, 제2 상보적 회절 패턴(800b)의 변환 및/또는 회전만을 사용하여 이러한 정렬 에러를 최소화하기 위해 비선형 솔버가 사용된다. 단계(745)의 결과는 도 9c에 예시되고, 이는 동일한 보간 곡선(910) 상에 놓이는 상보적 회절 패턴들(800a, 800b) 둘 모두의 샘플 포인트들을 도시한다. 물론, 강도 비대칭 측정들에서의 측정 원리(이러한 회절 기반 오버레이)는, 오버레이(또는 관심있는 다른 파라미터)가 결정될 수 있는 상보적 회절 패턴들(800a, 800b) 사이에 측정가능한 강도 차이가 존재할 것이라는 사실에 의존한다. 이와 같이, 상보적 회절 패턴들(800a, 800b) 사이의 잔차는 항상 존재할 것이다. 그러나, 회절 패턴 정렬은 이러한 잔차(정렬 에러)가 최소일 때 최적이 될 것이다.
방법이 +1 및 -1 회절 차수들로부터 회절 패턴들을 정렬시키는 관점에서 앞서 설명되었지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 상보적 고차 회절 차수들(예를 들어, +2/-2 차수들, +3/-3 차수들 등)이 사용될 수 있다. 기본 회절 패턴 정렬 방법은 또한 (예를 들어, 도 4 및 도 5의 기준 검출기(314)를 사용하여 검출된 바와 같은) 대응하는 기준 검출된 회절 패턴을 갖는 회절 차수 검출기(350) 또는 스펙트럼 검출기(313)에 의해 측정되는 검출된 회절 패턴 또는 이미지(예를 들어, 0차 차수 또는 고차 차수)를 정렬시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 애플리케이션에서, 방법은 다수의 구현 세부사항들에서 상이할 수 있다(예를 들어, 검출된 회절 패턴들 또는 스펙트럼 중 하나를 미러링하는 것은 필요하지 않을 수 있다). 그러나, 이러한 방식으로 기준 스펙트럼 및 측정된 스펙트럼을 정렬시키는 것은 타겟 T 상의 산란으로 인해 파장 강도들에서의 더 큰 변동들이 예상되기 때문에 더 부정확할 수 있다.
도 9에 예시된 예는 1차원에서의 보간을 도시하지만, 본 명세서에 설명된 방법들은 또한 2차원 예들에 적용가능함을 인식해야 한다. 예를 들어, 예시된 바와 같이 1차원 플롯 보다는, 보간된 강도 표면이 회절 패턴들(800a, 800b) 중 하나에 대해 획득될 수 있다. 이어서, 설명된 방식으로 비선형 솔버를 사용하여 다른 회절 패턴의 회전 및/또는 변환(대부분 가능하게는 서브-픽셀 거리들을 따름)에 의해 강도 표면의 각각의 대응하는 x, y 좌표에 대해 에러가 최소화될 것이다.
상보적 회절 패턴들(800a, 800b)이 정렬되면, 이들은 관심있는 파라미터(예를 들어, 오버레이, 포커스 또는 선량)를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 다수의 파장 측정 방사가 사용되는 경우, 회절 패턴들의 단일 쌍들(예를 들어, 단일 측정들 또는 포착들)로부터 복수의 강도 비대칭 측정들이 획득될 수 있다. 이러한 실시예에서, 회절 패턴들로부터 정렬된 픽셀들(또는 서브-픽셀들)의 상이한 쌍들 각각에 대한 강도 차이가 계산되고, 정렬된 픽셀들의 각각의 쌍은 상이한 파장에 대응한다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 측정에 대한 프로세스 유도된 비대칭의 영향을 제거, 억제 및/또는 계산하면서 단일 포착으로부터 오버레이가 결정될 수 있다.
더 많은 실시예들이 후속하는 넘버링된 항목들에서 개시된다.
1. 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 포함하는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법으로서, 상기 상보적 회절 패턴들의 쌍은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 구조 상에서 계측 프로세스의 수행으로부터 획득되고;
방법은 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키기 위해 적어도 미세 정렬 스테이지를 수행하는 단계를 포함하고;
미세 정렬 스테이지는,
검출기 영역의 적어도 일부에 걸쳐 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들을 보간하는 단계; 및
제2 상보적 회절 패턴의 변환 및 회전 중 하나 또는 둘 모두에 의해, 제2 상보적 회절 패턴 내의 측정된 값들과 제1 상보적 회절 패턴의 보간으로부터의 대응하는 보간된 값들 사이의 잔차(residual)를 최소화하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 항목 1에 있어서, 미세 정렬 스테이지는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 서브-픽셀 정확도 내로 정렬시키는 단계를 포함하는, 방법.
3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 상기 잔차를 최소화하기 위해 비선형 솔버를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
4. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 잔차를 최소화하는 단계는 제2 상보적 회절 패턴 내의 측정 값들과 제1 상보적 회절 패턴의 보간으로부터의 대응하는 보간된 값들 사이의 잔차를 컴퓨팅하는 단계를 포함하는, 방법.
5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 잔차를 최소화하는 단계는 반복적으로 수행되는, 방법.
6. 항목 1 내지 항목 5 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 미세 정렬 스테이지를 수행하기 전에 대략적 정렬 스테이지를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
7. 항목 6에 있어서, 대략적 정렬 스테이지는 상보적 회절 패턴들의 쌍 각각의 배향 축들의 결정을 포함하는, 방법.
8. 항목 7에 있어서, 배향 축들의 상기 결정은 주 컴포넌트 분석을 사용하여 수행되는, 방법.
9. 항목 6, 항목 7 또는 항목 8 중 어느 한 항목에 있어서, 대략적 정렬 스테이지는 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 정렬시키는 회전 및/또는 변환 단계를 더 포함하는, 방법.
10. 항목 9에 있어서, 상기 제1 상보적 회절 패턴 또는 제2 상보적 회절 패턴이 초기에 검출된 회절 패턴의 미러링된(mirrored) 회절 패턴이도록 상기 계측 프로세스로부터 검출된 회절 패턴을 미러링하는 초기 단계를 포함하는, 방법.
11. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 측정된 값들의 하나 이상의 정렬된 쌍들의 비교에 의해 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 상기 구조의 관심있는 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계를 포함하고, 측정된 값들의 각각의 정렬된 쌍은 상기 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나 및 상기 제2 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나를 포함하는, 방법.
12. 항목 11에 있어서, 상기 관심있는 파라미터는 오버레이, 포커스 또는 선량 중 하나를 포함하는, 방법.
13. 항목 1 내지 항목 12 중 어느 한 항목에 있어서, 상보적 회절 패턴들의 쌍은, 상기 계측 프로세스 내의 상기 구조에 의한 측정 방사의 회절을 따르는 검출된 회절 패턴 및 검출된 회절 패턴의 정규화를 위한 기준 회절 패턴을 포함하는, 방법.
14. 항목 1 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 각각은 강도 값들을 포함하는, 방법.
15. 항목 1 내지 항목 14 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴 각각은 상기 계측 프로세스 내의 상기 구조에 의한 측정 방사의 회절을 따르는 상보적 상위 회절 차수들로부터 획득되는, 방법.
16. 리소그래피 프로세스 내의 기판 상에 형성된 구조의 관심있는 파라미터를 측정하는 방법으로서,
구조를 측정 방사로 조명하는 단계;
제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 포함하는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 획득하기 위해, 구조에 의한 측정 방사의 회절을 따르는 회절 차수들의 상보적 쌍을 검출하는 단계;
항목 1 내지 항목 15 중 어느 한 항목의 방법을 수행함으로써 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 단계; 및
측정된 값들의 하나 이상의 정렬된 쌍들의 비교에 의해 관심있는 파라미터에 대한 값들 결정하는 단계를 포함하고, 측정된 값들의 각각의 쌍은 상기 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나 및 상기 제2 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나를 포함하는, 방법.
17. 항목 16에 있어서, 상기 관심있는 파라미터는 오버레이, 포커스 또는 선량 중 하나를 포함하는, 방법.
18. 항목 16 또는 항목 17에 있어서, 측정 방사는 1 내지 50 nm 파장 범위의 방사를 포함하는, 방법.
19. 항목 16, 항목 17 또는 항목 18에 있어서, 측정 방사는 상이한 파장들의 방사를 포함하는, 방법.
20. 계측 장치로서,
리소그래피 프로세스를 사용하여 상부에 구조가 형성되는 기판에 대한 지지부;
상기 구조를 측정 방사로 조명하기 위한 광학 시스템;
구조에 의해 산란된 측정 방사를 검출하기 위한 검출기; 및
항목 1 내지 항목 15 중 어느 한 항목의 방법을 수행하고 그리고/또는 항목 16 내지 항목 19 중 어느 한 항목의 방법을 수행하도록 계측 장치를 제어하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 계측 장치.
21. 항목 20에 있어서, 측정 방사는 1 내지 50 nm 파장 범위의 방사를 포함하는, 계측 장치.
22. 항목 20 또는 항목 21에 있어서, 측정 방사는 상이한 파장들의 방사를 포함하는, 계측 장치.
23. 컴퓨터에 의해 실행될 때 항목 1 내지 항목 19 중 어느 한 항목의 방법을 구현하는 명령어들이 기록된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
본 명세서에서 IC들의 제조 시에 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 다른 애플리케이션들을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 가능한 다른 애플리케이션들은 통합 광학 시스템들의 제조, 자기 도메인 메모리들에 대한 안내 및 검출 패턴들, 평판 디스플레이들, 액정 디스플레이(LCD)들, 박막 자기 헤드들 등을 포함한다.
본 명세서에서 리소그래피 장치의 맥락에서 본 발명의 실시예들에 대한 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 발명의 실시예들은 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 물체를 측정 또는 프로세싱하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이들 장치는 일반적으로 리소그래피 도구들로 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 도구는 진공 조건들 또는 주변(비-진공) 조건들을 사용할 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예들의 사용에 대해 앞서 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 맥락이 허용하는 경우, 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않으며 다른 애플리케이션들, 예를 들어, 임프린트 리소그래피에서 사용될 수 있음이 인식될 것이다.
본 발명의 특정 실시예들이 앞서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것 이외에 달리 실시될 수 있음이 인식될 것이다. 상기 설명들은 제한적이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 따라서, 아래에 제시된 청구항들의 범주를 벗어나지 않으면서 설명된 바와 같이 본 발명에 대한 수정들이 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 포함하는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 방법으로서,
    상기 상보적 회절 패턴들의 쌍은 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 구조 상에서 계측 프로세스의 수행으로부터 획득되고;
    상기 방법은 상기 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키기 위해 적어도 미세 정렬 스테이지를 수행하는 단계를 포함하고;
    상기 미세 정렬 스테이지는,
    검출기 영역의 적어도 일부에 걸쳐 상기 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들을 보간하는 단계; 및
    상기 제2 상보적 회절 패턴의 변환 및 회전 중 하나 또는 둘 모두에 의해, 상기 제2 상보적 회절 패턴 내의 측정된 값들과 상기 제1 상보적 회절 패턴의 보간으로부터의 대응하는 보간된 값들 사이의 잔차(residual)를 최소화하는 단계를 포함하는,
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 정렬 스테이지는 상기 상보적 회절 패턴들의 쌍을 서브-픽셀 정확도 내로 정렬시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잔차를 최소화하기 위해 비선형 솔버(solver)를 사용하는 단계를 포함하는,
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 잔차를 최소화하는 단계는 상기 제2 상보적 회절 패턴 내의 측정 값들과 상기 제1 상보적 회절 패턴의 보간으로부터의 대응하는 보간된 값들 사이의 잔차를 컴퓨팅하는 단계를 포함하는,
    방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 잔차를 최소화하는 단계는 반복적으로 수행되는,
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미세 정렬 스테이지를 수행하기 전에 대략적 정렬 스테이지를 수행하는 단계를 포함하는,
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 대략적 정렬 스테이지는 상기 상보적 회절 패턴들의 쌍 각각의 배향 축들의 결정을 포함하는,
    방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 대략적 정렬 스테이지는 상기 제1 상보적 회절 패턴 및 상기 제2 상보적 회절 패턴을 정렬시키는 회전 또는 변환 단계를 더 포함하는,
    방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 상보적 회절 패턴 또는 제2 상보적 회절 패턴이 초기에 검출된 회절 패턴의 미러링된(mirrored) 회절 패턴이도록 상기 계측 프로세스로부터 검출된 회절 패턴을 미러링하는 초기 단계를 포함하는,
    방법.
  10. 제8항에 있어서,
    측정된 값들의 하나 이상의 정렬된 쌍들의 비교에 의해 상기 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 상기 구조의 관심있는 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계를 포함하고, 측정된 값들의 각각의 정렬된 쌍은 상기 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나 및 상기 제2 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나를 포함하는,
    방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상보적 회절 패턴들의 쌍은, 상기 계측 프로세스 내의 상기 구조에 의한 측정 방사의 회절을 따르는 검출된 회절 패턴 및 상기 검출된 회절 패턴의 정규화를 위한 기준 회절 패턴을 포함하는,
    방법.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 상보적 회절 패턴 및 상기 제2 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 각각은 강도 값들을 포함하는,
    방법.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴 각각은 상기 계측 프로세스 내의 상기 구조에 의한 측정 방사의 회절을 따르는 상보적 상위 회절 차수들로부터 획득되는,
    방법.
  14. 리소그래피 프로세스 내의 기판 상에 형성된 구조의 관심있는 파라미터를 측정하는 방법으로서,
    상기 구조를 측정 방사로 조명하는 단계;
    제1 상보적 회절 패턴 및 제2 상보적 회절 패턴을 포함하는 상보적 회절 패턴들의 쌍을 획득하기 위해, 상기 구조에 의한 상기 측정 방사의 회절을 따르는 회절 차수들의 상보적 쌍을 검출하는 단계;
    제1항의 방법을 수행함으로써 상기 상보적 회절 패턴들의 쌍을 정렬시키는 단계; 및
    측정된 값들의 하나 이상의 정렬된 쌍들의 비교에 의해 상기 관심있는 파라미터에 대한 값들 결정하는 단계를 포함하고, 측정된 값들의 각각의 쌍은 상기 제1 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나 및 상기 제2 상보적 회절 패턴의 측정된 값들 중 하나를 포함하는,
    방법.
  15. 계측 장치로서,
    리소그래피 프로세스를 사용하여 상부에 구조가 형성되는 기판에 대한 지지부;
    상기 구조를 측정 방사로 조명하기 위한 광학 시스템;
    상기 구조에 의해 산란된 상기 측정 방사를 검출하기 위한 검출기; 및
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 수행하거나 제14항의 방법을 수행하도록 상기 계측 장치를 제어하도록 구성되는 프로세서를 포함하는,
    계측 장치.
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