KR102424805B1 - 핫 스폿 및 프로세스 창 모니터링 - Google Patents

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Abstract

프로세스 결점을 모니터링하는 방법뿐만 아니라 계측 오버레이 타겟이 제공된다. 타겟들은 주기적 구조물을 포함하고, 상기 주기적 구조물 중의 적어도 하나는 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함한다. 요소들의 비대칭은 상이한 방식들로, 예를 들면, 요소들의 세분화 방향에 수직한 방향을 따르는 반복적인 비대칭 부요소로서 설계될 수 있다. 부요소들의 비대칭은 각종 유형의 핫 스폿, 선 에지 단축, 프로세스 창 파라미터 등과 같은 모니터링되는 프로세스 결점들의 유형에 따라 상이한 방식들로 설계될 수 있다. 측정의 결과를 이용하여 프로세스를 개선하고 그리고/또는 계측 측정의 정확도를 증가시킬 수 있다.

Description

핫 스폿 및 프로세스 창 모니터링
관련 출원에 대한 상호 참조
이 출원은 2016년 1월 11일자 출원된 미국 가특허 출원 제62/277,274호의 이익을 주장하며, 상기 가특허 출원은 여기에서의 인용에 의해 그 전부가 본원에 통합된다.
기술분야
본 발명은 이미징 및 산란율 측정 오버레이 계측 분야에 관한 것으로, 특히 타겟 설계 및 생산시의 각종 프로세스 결점을 모니터링하는 것에 관한 것이다.
기술 노드가 작아지고 리소그래피 파장이 193nm로 유지됨에 따라, 서브 파장 갭이 증가한다. 이러한 증가하는 갭에 의해, 인쇄 웨이퍼(printed-wafer)의 형상이 광학 근접 보정(optical proximity correction, OPC) 및 다른 해상도 강화 기법(resolution enhancement techniques, RET)으로도 설계 레이아웃 형상과의 유사성이 점차 낮아지고 있다. RET 툴은 이러한 형상 부정을 잘 이해하지만, 그려진 레이아웃을 변경하는 능력은 없다. 설계 툴이 그려진 레이아웃을 수정하는데 있어서 더 많은 여유를 갖지만, 리소그래피 효과에 대한 그들의 이해가 제한되고 "핫 스폿"을 금지하려고 하는 설계 규칙의 형태를 취한다. 핫 스폿은 아래의 도 1b에서 예시한 바와 같이 핀칭, 브리징 또는 선단 단축(line-end shortening)과 같은 일부 리소그래픽 프린팅 문제를 나타낼 수 있는 장소이고, 이것은 장치 고장 또는 프로세스 창의 수용할 수 없는 수축을 가져온다.
한편, 설계 규칙들은 점점 복잡해지고 궁극적으로 리소그래피 난제를 다루는데 있어서 유용성이 떨어지고 있다. 더욱이, 설계 규칙 복잡도는 현대의 다중 패터닝 프로세스에서 중요한 수율 제한 요인들 중의 하나가 되는 핫 스폿 문제를 발생한다.
전형적인 마스크 제조 및 핫스폿 관리 흐름은 설계 규칙 클린 레이아웃으로부터 시작하여 OPC 및 모델 기반 검증(Model Based Verification, MBV)으로 이어진다. 비록 OPC 및 MBV의 수 회 반복 후에 포스트 OPC(post-OPC) 레이아웃이 MBV를 통과할 수 있지만, 이것은 특히 패턴 복잡도가 증가한 때 모델이 완전하지 않기 때문에 웨이퍼에 결함이 없다는 것을 보장하지 못한다. 그 결과, 웨이퍼 처리 후의 웨이퍼 검사는 결함 위치를 찾기 위한 필수 단계가 되고 있다.
20nm 노드 이상(즉, 더 작은 노드로)에서, 체계적 결함에 기인하는 수율 순실 부분은 증가하고 다양화되었다. 체계적 결함은 설계 복잡도 및 복잡한 고급 OPC에 의해 야기될 수 있고, 또한 에칭, 화학적 연마(chemical polishing, CMP) 등으로부터 오는 물리적 고장에 의해서도 야기될 수 있다. 여유 구조가 프로세스 변화를 받은 때, 결과적인 패턴은 핀칭, 브리징 및 선단 단축으로 특징화되는 변형 구조로 될 수 있다.
이러한 현상은 핫스폿의 수를 증가시키고, 핫스폿을 식별하고 완화하기 위해 많은 노력을 해야 한다. 대량 생산시에 핫스폿의 발생을 감소시키고 고수율의 생산성을 얻기 위해, 예를 들면 시뮬레이션을 이용하여 취약 설계를 예측하고 제거하는데 많은 노력이 투자된다. 그러나 시뮬레이션이 설계자의 목표에 도달하도록 교정되는 경우에도, 20nm 노드 이상(더 작은 노드로)에서의 고급 프로세스는 시뮬레이션 결과와 웨이퍼에서의 실제 인쇄 패턴 간에 큰 차이를 가져온다. 이것은 시뮬레이터가 작은 프로세스 여유 때문에 실제 웨이퍼 프로세스에서 발생하는 실제 결함들을 예측하지 못한다는 것을 의미한다.
더욱이, 2D(2차원) 설계 패턴은 1D 배향 패턴보다 훨씬 더 넓은 범위의 임계 특징 조합을 제공한다. 2개의 양측 선단 간(팁 대 팁) 또는 트렌치에 수직한 선단 간(팁 대 트렌치)의 거리 측정치는 프로세스의 함수로서 획득된다.
도 1a는 종래 기술에 따른, 2D 패턴(75A)을 더 단순한 패턴(75B)으로, 및 더 나아가 별도의 마스크(78A, 78B)를 이용하여 처리되는 요소(75C)로 분할하는 것을 개략적으로 보인 도이다. 다중 패터닝 방식은 2D 영역(다각형)을 스티치(73)에 의해 2개 이상의 다각형(층 분해라고 부름)으로 분할하고, 더 나아가 구조물을 (예를 들면, LELE(litho etch litho etch)와 같은 더블 패터닝에 의한) 처리를 위해 별도의 마스크로 분할(72)한다. 이러한 방식은 OVL 오차 및 프로세스 변화에 매우 민감하고, 핫 스폿의 유효도를 크게 증가시킨다.
도 1b는 종래 기술에 따른, 프로세스 창과 함께 핫 스폿 행동을 개략적으로 보인 도이다. 참조 번호 80A와 80B는 종래 기술의 비제한적인 예로서 네킹 핫스폿(82)과 브리징 핫스폿(84)을 각각 가진 프로세스 코너와 프로세스 갭에서 2개의 비제한적인 핫스폿 예를 각각 개략적으로 보인 것이다.
본 발명의 초기 이해를 제공하는 간단한 요약이 이하에서 제시된다. 이 요약은 핵심적 요소들을 필연적으로 식별하지 않고 발명의 범위를 제한하지 않으며, 단순히 하기 설명에 대한 서문으로서 소용된다.
본 발명의 일 양태는 적어도 2개의 주기적 구조물을 포함한 오버레이 계측 타겟을 제공하고, 상기 주기적 구조물 중의 적어도 하나는 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화(segmentation) 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함한다.
본 발명의 이러한, 추가적인 및/또는 다른 양태 및/또는 장점들은 이하의 상세한 설명에서 개시되고; 아마도 상세한 설명으로부터 추론할 수 있고, 및/또는 본 발명의 실시에 의해 학습 가능할 것이다.
본 발명의 실시형태를 더 잘 이해하고 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지를 보이기 위해, 이제 동일한 참조 번호가 도면 전체에 걸쳐 대응하는 요소 또는 부분을 지시하는 첨부 도면을 순전히 예로서 참조하기로 한다.
도 1a는 종래 기술에 따른, 2D 패턴을 더 단순한 패턴으로, 및 더 나아가 별도의 마스크를 이용하여 처리되는 요소들로 분할하는 것을 개략적으로 보인 도이다.
도 1b는 종래 기술에 따른, 프로세스 창과 함께 핫 스폿 행동을 개략적으로 보인 도이다.
도 2는 종래 기술에 따른, 이미징 타겟의 주기적 구조물의 개략 표시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른, 이미징 타겟의 주기적 구조물의 요소들의 상위 레벨 개략 표시도이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일부 실시형태에 따른, 오버레이 타겟 내의 주기적 구조물 및 그 부분들 뿐만 아니라 오버레이 타겟의 주기적 구조물의 요소들에 대한 각종 예시적인 비제한적 요소 설계의 개략 표시도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 방법을 보인 상위 레벨 흐름도이다.
이하의 설명에서, 본 발명의 각종 양태들을 설명한다. 설명의 목적상, 특정 구성 및 세부들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 개시된다. 그러나 본 발명은 여기에서 제시되는 구체적인 세부 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게는 또한 명백할 것이다. 더 나아가, 잘 알려진 특징들은 본 발명을 불명료하게 하지 않도록 생략되거나 단순화될 수 있다. 도면을 구체적으로 참조함에 있어서, 도시된 세부들은 단지 예이고 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 발명의 원리 및 개념적 양태의 설명을 가장 유용하고 쉽게 이해할 수 있는 것으로 생각되는 것을 제공하는 과정에서 제시된다는 점에 주목한다. 이 점에서, 발명의 기본적인 이해에 필요한 것 이상으로 발명의 구조적 세부를 자세히 도시하지 않고, 도면과 함께하는 설명은 발명의 몇 가지 형태가 실제로 어떻게 구체화되는지 당업자에게 명백하게 할 것이다.
발명의 적어도 일 실시형태를 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 그 응용에 있어서 이하의 설명으로 개시되거나 도면에 예시된 컴포넌트들의 구성 및 배열의 세부로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 각종 방법으로 실시 또는 실행될 수 있는 다른 실시형태뿐만 아니라 개시된 실시형태들의 조합에도 적용할 수 있다. 또한, 여기에서 사용하는 어구 및 용어는 설명을 위한 것이고 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
구체적으로 다르게 설명하지 않는 한, 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 명세서 전반에 걸쳐 "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "강화" 등과 같은 용어를 이용하여 행하는 설명은 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의 전자적 양과 같은 물리적 양으로 표시되는 데이터를 조작하고 및/또는 상기 데이터를 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터 또는 다른 그러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치 내의 물리적 양으로서 유사하게 표시되는 다른 데이터로 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 동작 및/또는 처리를 말하는 것으로 이해하여야 한다.
비록 개시된 발명이 이미징 및 산란율 측정 오버레이 타겟 둘 다에 적용할 수 있지만, 여기에서 제시하는 타겟 설계 예들은 비제한적인 방식으로 이미징 기술에 관련된다. 설계 산란율 측정 타겟에도 유사한 접근법을 이용할 수 있다.
오버레이(overlay, OVL) 이미징 툴의 광학 해상도는 비교적 낮고 오버레이 타겟의 분해 가능한 요소로서 미크론 수준 특징들의 사용을 요구한다. 그러나 비 이미징 또는 비 분해 기법(예를 들면, 산란율 측정)은 타겟 설계에 유사한 암시를 부여한다. 이러한 "큰" 특징들은 현대의 프로세스 설계 규칙에 호환되지 않고, 대응하는 세분화/더미화(dummification)를 요구한다(예를 들면, 일반적으로 주기적 패턴을 형성하는 "더 큰" 미크론 규모의 타겟 요소들을 채우기 위해 더 작은 규모의 부요소들을 이용하는 것, 도 3 참조). 적절한 세분화는 오버레이 타겟 행동을 장치 행동에 더 밀접하게 한다. 그러나 직교 선 세분화(도 3의 비제한적인 예시 96 참조)는 장치에 유사한 선단 단축(Line End Shortening, LES)을 받고, 리소그래피 광학 수차 또는 이축 조명에 기인하는 비대칭 LES의 경우에, 이 LES는 오버레이 측정에 영향을 준다. 더욱이, 평행한 선 세분화(도 3의 비제한적인 예시 98 참조)는 일종의 패턴 배치 오차(Pattern Placement Error, PPE)를 받고, 이때 세분화된 바의 외측 선들의 폭은 내측 선들의 폭과 다르다.
도 2는 종래 기술에 따른 고급 이미징 타겟(90)의 주기적 구조물을 보인 개략적 표시도이다. 종래 기술에서, 이미징 타겟(90)(예를 들면, AIM(Advanced Imaging Metrology, 고급 이미징 계측) 타겟)은 3층 이상에 대하여 OVL을 측정할 수 있다. 제시된 AIM 타겟의 예는 주기적 구조물(91A, 91B, 91C)을 포함한다. AIM 타겟은 일반적으로 X 방향 및 Y 방향의 OVL 측정을 행하는 블록들을 포함한다. 도 2의 예는 각 방향에 대하여 시계방향으로 대칭인 2개의 블록을 갖는다. 이 블록들은 전형적으로 외부 층, 중간 층 및 내부 층 내에 각각 설계되고, 이 층들은 2개의 미리 생성된 층 및 레지스트 층과 같이 웨이퍼 내의 다른 층들이다. 주기적 구조물(91A, 91B, 91C)은 특정 층에 관한 DR(Design Role, 설계 임무) 필요조건에 따른 다른 주기적 구조물(91A, 91B, 91C)에서 서로 유사하거나 다른 요소(95)들로 구성된다. 도 3은 종래 기술에 따른 이미징 타겟(90)의 주기적 구조물(91A, 91B, 91C)의 요소(95)들의 상위 레벨 개략 표시도이다. 요소(95)들은 전형적으로 요소(95)들의 세분화를 형성하는 부요소(96), 및 비워져 있거나(92의 설계에서와 같이) 부요소(98)와 함께 세분화된 더미화 설계(97A)로 채워진(94의 설계에서와 같이) 공간(97)을 가진 세분화된 바들이다. 바(95)의 세분화는 직교(96)하거나 평행(98)할 수 있다. 상기 2개의 종래 기술의 경우에, 부요소(96, 98)들은 대칭 바이다.
본 발명의 실시형태는 "큰" 타겟 특징들을 변환하고 오버레이와 함께(또는 오버레이와 별도로) LES와 같은 핫 스폿을 모니터링하고 필요한 임계 치수 주사 전자 현미경(critical dimension scanning electron microscopy, CD-SEM) 측정의 수를 감소시키기 위해 특별히 설계된 타겟들을 이용하는 효율적이고 경제적인 방법을 제공하며, 이것은 LES 및 핫스폿을 연구하는 종래 기술의 방법이다.
소정의 실시형태는 핫 스폿 및/또는 프로세스 창을 모니터링하기 위해 특별히 설계된 타겟과 함께 OVL 툴 및 OVL 알고리즘을 이용하는 단계를 포함한다. 유리하게도, 매우 낮은 스루풋 및 높은 툴 소유 비용(Cost of Ownership, CoO)을 가진, 핫 스폿 인라인 검출 및 모니터링을 위해 CD-SEM형 툴을 이용하는 종래 기술과 관련하여, 개시되는 방법 및 타겟은 수율을 개선하는 효과적인 핫 스폿 모니터링을 제공한다. 또한, 핫 스폿 모니터링과 OVL 측정을 결합하면 웨이퍼 측정 스루풋 및 웨이퍼 공간(real estate)을 개선할 수 있다.
계측 이미징 타겟은 비제한적인 예로서 뿐만 아니라 프로세스 결점을 모니터링하는 방법으로서 제공된다. 타겟들은 주기적 구조물을 포함하고, 그 중의 적어도 하나는 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함한다. 요소들의 비대칭은 다른 방법으로, 예를 들면 요소들의 세분화 방향에 수직한 방향을 따라 반복적인 비대칭 부요소로서 설계될 수 있다. 부요소들의 비대칭은 각종 유형의 핫 스폿, 선 에지 단축, 프로세스 창 파라미터 등과 같은 모니터링되는 프로세스 결점의 유형에 따라 다른 방법으로 설계될 수 있다. 측정의 결과는 프로세스를 개선하고 및/또는 계측 측정의 정확도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일부 실시형태에 따른, 오버레이 타겟(100) 내의 주기적 구조물(101) 및 그 부품(109)들 뿐만 아니라 오버레이 타겟(100)의 주기적 구조물(101)의 요소(105)들에 대한 각종 예시적인 비제한적 요소 설계(105A-105E)의 개략적 표시도이다. 오버레이 타겟(100)은 각종 레이아웃으로, 예를 들면 도 2의 이미징 타겟(90)과 유사한 구성으로 또는 다른 구성으로 배열될 수 있는 복수의 예시된 부분(109)과 함께 이미징 타겟(100) 및/또는 산란율 측정 타겟(100)을 포함할 수 있다. 이미징 및 산란율 측정 타겟의 임의의 설계는 여기에서 설명한 것처럼 주기적 구조물을 이용할 수 있고, 개략적 예시는 발명의 실시형태를 제한하지 않는다. 임의의 예시된 주기적 구조물은 이미징 또는 산란율 측정 오버레이 타겟(100)의 부분일 수 있다. 주기적 구조물(101A, 101B, 101C) 중의 적어도 하나는 다른 주기적 구조물(101A, 101B, 101C)에서 서로 유사하거나 다른 요소(105)들로 구성될 수 있다. 주기적 구조물(101A, 101B, 101C)은 다른 층에서 및/또는 다른 처리 단계와 관련해서 설계될 수 있다. 예를 들면, 주기적 구조물(101A, 101B, 101C)은 (i) 오버레이 측정을 위해 사용되는 원하는 처리 층에, (ii) LES 모니터링을 위한 세분화(예를 들면, 105A-105E 또는 등가적 설계 중의 임의의 것)를 가진 앵커 동일 레지스트 층에, 및 (iii) (세분화 없는) 앵커 레지스트 층에 있을 수 있다. 임의 수의 다른 주기적 구조물(101)이 이미징 및/또는 산란율 측정 오버레이 타겟(100)에서 설계될 수 있고(2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 주기적 구조물(101)), 요소(105)들의 설계 세부는 측정의 목적, 예를 들면 LES, 다른 유형(위 참조)의 핫 스폿, 및 아마도 오버레이 측정과 관련하여 뒤에서 설명하는 추가 목적에 따라 선택될 수 있다.
타겟 세분화, 즉 요소(105)들의 세분화는 장치형 구조물의 반복 가능 패턴으로서 설계될 수 있다. 이 구조물들은 오버레이 이미징 툴의 광학 해상도 아래의 방법일 수 있고, 세분화된 바(에지 또는 질량 중심)가 LES 효과(또는 모니터링을 위한 원하는 유형의 핫 스폿)의 결과로서 이동하는 방법으로 설계될 수 있으며, 따라서 LES 및/또는 핫스폿의 존재 및 가능한 범위를 표시한다.
도 4a 내지 4d는 이러한 각종 패턴(105A-105E)을 비제한적 방식으로 도식적으로 예시한 것이다. 도시된 예들은 (도시된 방향에 따른) X 방향의 OVL 측정에 책임 있는 OVL 타겟의 부분(109)뿐만 아니라, 상기 예를 90° 회전시킴으로써 생성될 수 있는 Y 방향의 OVL 측정에 책임 있는 OVL 타겟의 부분(109)에도 적용할 수 있다. 각각의 표현(demonstration)은 각각의 요소(105A-105E)들 간에 갭(97)을 가진 예(102), 및 각각의 요소(105A-105E)들 간에 평행 세분화(98)를 가진 바를 나타내는 예(104)를 포함한다. 세분된 바(98)는 채우기 더미화로서, 앵커 바로서, 또는 측정 타겟의 임의의 다른 기능 부분으로서 사용될 수 있다. 평행 바 세분화는 이 예에서 시각화만을 위해 선택되었고, 원하는 바 기능 및 특정 층의 설계 규칙에 따라 다르게 설계될 수 있다. 바는 세분화되지 않은 바일 수도 있고 또는 비대칭적으로 세분된 바일 수도 있다.
요소(105)(바에 의해 비제한적으로 예시됨)는 구조물(101A, 101B 및/또는 101C)의 대응하는 측정 방향(도 4a 내지 4d에서 "Y"로 표시됨)을 따라 반복적이고 비대칭으로 세분될 수 있다. 반복적인 비대칭 요소(105)들은 측정(반복) 방향에 수직한 방향(도 4a 내지 4d에서 "Y"로 표시됨)을 따라 내부적으로 세분될 수 있다. 반복적인 비대칭 요소(105)들은 수직 방향(Y)을 따르는 반복적 부요소(110)를 포함할 수 있고, 상기 부요소들은 예시적인 설계(105A-105E)로 나타낸 것처럼 세분화 방향(X)으로 비대칭이다.
소정 실시형태에서, 부요소(110)들은 설계(105A, 105C, 105D)에서 갭(112)으로 나타낸 것처럼 적어도 1회 잘린 선들을 포함할 수 있다. 부요소(110)들은 부요소(110)의 일측의 PPE를 감소시키는 부요소(110)의 설계를 위한 임의의 OPC 특징을 포함할 수 있고, 한편 부요소(110)의 반대측은 단순한 선이거나 원하는 핫 스폿을 모니터링하도록 설계된 특징들을 포함할 수 있다.
소정 실시형태에서, 부요소(110)들은 설계(105B)에서 동일하지 않은 선(114, 116)으로, 설계(105D)에서 동일하지 않은 선(114, 116)으로, 및 설계(105C, 105E)에서 동일 길이의 선(110)으로 설계(105B-105E)에서 나타낸 것처럼 적어도 2개의 평행한 선 세그멘트를 포함할 수 있다.
소정 실시형태에서, 평행한 선 세그멘트들 중의 적어도 일부는 설계(105D)에서 선 세그멘트(114, 116)으로, 및 설계(105B, 105E)에서 비아 상호접속 선(118)으로 나타낸 것처럼 상호접속될 수 있다.
소정 실시형태에서, 적어도 일부 부요소(110)는 설계(105C, 105D, 105E)에 나타낸 바와 같이 수직 방향(Y)을 따르는 수직선(122)들을 포함할 수 있다.
소정 실시형태에서, 적어도 일부 선(110) 및/또는 선 세그멘트(114, 116, 119)는 설계(105C)에서 예시된 바와 같이 적어도 일부 수직선(122)에 상호접속될 수 있다.
소정 실시형태에서, 적어도 일부 부요소(110)는 예컨대 설계(105B, 105E)에 나타낸 바와 같이 수직 방향(Y)을 따라 상호접속될 수 있다.
소정 실시형태에서, 부요소(110)는 예컨대 설계(105A, 105C, 105D)에 나타낸 바와 같이 수직 방향(Y)을 따라 서로로부터 이격될 수 있다(공간(117) 참조).
소정 실시형태에서, 비대칭 요소(105)는 세분화 방향(X)에 수직하게 비대칭적으로 배치된 적어도 하나의 선(120)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 설계(105A)에서, (수직 방향(Y)을 따라 연장하는) 단일 수직선(120)이 도시되어 있고, 설계(105E)에서 선(118)이 유사하게 배치된다. 특징들의 치수(주로 CD)는 특정 층의 설계 규칙에 의존하고 프로세스에 의해 허용된 최소치(예를 들면, 현재의 가장 진보된 프로세스의 경우 7nm)와 프로세스에 의해 허용된 최대치(예를 들면, 비제한적인 예로 300nm) 사이에서 변할 수 있으며, 금지된 피치를 고려할 수 있다.
설계 특성들의 유형을 표시하기 위해 사용된 숫자들은 상호 배타적이지 않고, 소정 설계 특징들은 전술한 2개 이상의 설계 원리를 구현할 수 있다는 점에 주목한다. 더욱이, 다른 설계(105A-105E)로부터의 요소들은 추가의 설계를 산출하도록 결합될 수 있고, 전술한 원리에 따른 다른 설계들도 마찬가지로 본 발명의 일부로서 고려된다. 설계(105A-105E)로부터의 요소들은 임의의 동작 가능한 조합으로 결합될 수 있고, 소정 도면에만 있고 다른 도면에는 없는 소정 요소들의 예시는 단지 설명 목적으로 소용되고 제한하는 것이 아니다.
소정 실시형태는 개시된 임의의 설계 패턴을 가진 요소(105)와 함께 적어도 하나의 주기적 구조물을 가진 산란율 측정 오버레이 타겟을 포함한다.
소정 실시형태는 타겟(100)의 타겟 설계 파일뿐만 아니라 임의의 타겟(100)으로부터 측정된 계측 신호들을 포함한다(완전한 타겟 설계는 각종 패턴에 따른 복수의 타겟 요소(105)로 구성된다. 예로서 종래의 타겟 패턴(90)을 참조한다).
요소 설계에 대한 수정은 패턴 배치 오차(Pattern Placement Error, PPE)를 측정하기 위해 이루어질 수 있다. 다른 특징 형상, 크기, 피치 및 선 대 공간비는 다른 PPE를 갖고, PPE 측정치를 제공하도록 부요소(110)에서 설계될 수 있다.
소정 실시형태에서, 타겟(100)(및 그로부터 도출된 타겟 설계)은 임의 유형의 핫 스폿의 모니터링을 가능하게 할 뿐만 아니라, 리소그래피 단계 외에 에칭 및 CMP와 같은 임의의 처리 단계에서 프로세스 창을 모니터링하도록 설계될 수 있다.
소정 실시형태에서, 타겟(100)(및 그로부터 도출된 타겟 설계)은 비대칭 LES, PPE 또는 CMP 효과를 측정하고 오버레이 결과로부터 뺌으로써 오버레이 측정의 정확도를 개선하기 위해 사용될 수 있다.
유리하게도, 개시되는 2D 패턴은 단일 방위 패턴과 관련하여 임계 특징들의 훨씬 더 넓은 조합을 제공한다. 2개의 양측 선단 간(팁 대 팁) 또는 트렌치에 수직한 선단 간(팁 대 트렌치)의 거리 측정치는 프로세스의 함수로서 획득될 수 있다.
타겟 설계는 타겟 이미지를 오버레이 툴, 아마도 완전한 타겟 시뮬레이션 및 오버레이 툴 셋업 최적화를 제공하는 시뮬레이션 툴의 이미징 장치까지 타겟 이미지를 전파하는 임의의 리소그래피 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 최적화될 수 있다.
유리하게도, 개시된 발명은 웨이퍼 공간 및 CoO에 어떠한 중대한 영향도 없이 표준 오버레이 툴 및 알고리즘을 이용할 수 있다. 고 스루풋, 사용의 간편성 및 결과까지의 짧은 시간에 기인해서, 개시된 발명은 핫 스폿 샘플링의 상당한 증가 및 그에 따라 더 좋은 프로세스 모니터링을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 방법(200)을 보인 상위 레벨 흐름도이다. 이 방법 단계들은 전술한 타겟(100)과 관련하여 실행될 수 있고, 이것은 선택적으로 설계된 방법(200)일 수 있다. 방법(200)은 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서(도시 생략)에 의해, 예를 들면 타겟 설계 모듈(도시 생략)에서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 소정 실시형태는 방법(200)의 관련 단계들을 실행하도록 구성된 컴퓨터 판독가능 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 포함한 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 소정 실시형태는 방법(200)의 실시형태에 의해 설계된 각 타겟의 타겟 설계 파일을 포함한다. 소정 실시형태는 타겟(100)으로부터 측정된 신호 및/또는 방법(200)의 실시형태에 의해 설계된 타겟들을 포함한다. 방법(200)은 리소그래픽 시뮬레이션에 의해 타겟(100)을 설계하는 단계를 포함하고, 또한 타겟 설계를 최적화하는 단계를 포함할 수 있다.
방법(200)은 적어도 2개의 주기적 구조물을 가진 계측 이미징 타겟을 설계하는 단계(단계 210)와, 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들로부터 적어도 하나의 주기적 구조물을 구성하는 단계(단계 220)를 포함할 수 있다.
방법(200)은 세분화 방향에 수직한 방향을 따라 주기적으로 되도록 상기 반복적 비대칭 요소들을 구성하는 단계(단계 230)와, 아마도 상기 수직 방향을 따라 반복적 비대칭 부요소들로부터 반복적 비대칭 요소들을 구성하는 단계(단계 240)를 포함할 수 있다.
방법(200)은 적어도 1회 잘린 선들을 갖도록 부요소들을 구성하는 단계(단계 242)와, 적어도 2개의 평행한 선 세그멘트를 갖도록 부요소들을 구성하는 단계(단계 244)와, 상기 평행한 선 세그멘트들 중 적어도 일부를 상호접속되도록 구성하는 단계(단계 246)와, 적어도 일부 부요소에서 수직 방향을 따라 수직선들을 도입하는 단계(단계 250)와, 적어도 일부 선 또는 선 세그멘트들을 적어도 일부 수직선에 상호접속하는 단계(단계 252) 중의 임의의 단계를 포함할 수 있다.
방법(200)은 상기 수직 방향을 따라 적어도 일부 부요소를 상호접속하는 단계(단계 260) 및/또는 적어도 일부 부요소를 상기 수직 방향을 따라 서로로부터 이격시키는 단계(단계 270)를 포함할 수 있다.
방법(200)은 수직선(들)을 비대칭으로 배치- 세분화 방향에 수직한 적어도 하나의 선을 비대칭으로 배치 -하는 단계(단계 280)를 포함할 수 있다.
방법(200)은 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해 설계(210)를 수행하는 단계(단계 290) 및/또는 계측 이미징 타겟을 생성하는 단계(단계 292) 및/또는 계측 이미징 타겟으로부터 계측 신호를 도출하는 단계(단계 294)를 포함할 수 있다.
본 발명의 각종 양태를 발명의 실시형태에 따라 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 부분도와 관련하여 위에서 설명하였다. 흐름도 및/또는 부분도의 각 부분, 및 흐름도 및/또는 부분도의 각 부분들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어는 기계를 생성하도록 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있고, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령어들은 흐름도 및/또는 부분도에서 특정된 기능/작용 또는 그 일부를 구현하는 수단을 생성한다.
이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 특정 방식으로 기능하도록 컴퓨터, 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치 또는 기타 장치에게 지시할 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체에 또한 저장될 수 있고, 그래서 상기 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 명령어들은 흐름도 및/또는 부분도에서 특정된 기능/작용 또는 그 일부를 구현하는 명령어들을 포함한 제조 물품을 생성한다.
컴퓨터 프로그램 명령어들은 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 장치에서 실행되는 명령어들이 흐름도 및/또는 부분도에서 특정된 기능/작용 또는 그 일부를 구현하는 프로세스를 제공하도록 컴퓨터 구현 프로세스를 생성하기 위해 컴퓨터, 다른 프로그램 가능한 장치 또는 기타 장치에서 일련의 동작 단계들을 수행시키게끔 컴퓨터, 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치 또는 기타 장치에 또한 로드될 수 있다.
전술한 흐름도 및 부분도는 본 발명의 각종 실시형태에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현예의 구조, 기능 및 동작을 예시한다. 이 점에서, 흐름도 또는 부분도의 각 부분은 특정의 논리 기능을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령어를 포함한 모듈, 세그멘트 또는 코드의 일부를 표시할 수 있다. 일부 대안적인 구현예에서, 상기 부분에 표시된 기능들은 도면에 표시된 것과 다른 순서로 발생할 수 있다는 점에 또한 주목해야 한다. 예를 들면, 연속적으로 도시된 2개의 부분은 사실 실질적으로 동시에 실행될 수 있고, 또는 수반되는 기능에 따라 각 부분이 가끔은 역순으로 실행될 수도 있다. 부분도 및/또는 흐름도의 각 부분, 및 부분도 및/또는 흐름도의 부분들의 조합은 특정된 기능 또는 작용, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다.
상기 설명에서 실시형태는 발명의 실시예 또는 구현예이다. "일 실시형태", "실시형태", "소정 실시형태" 또는 "일부 실시형태"의 각종 표현은 모두가 반드시 동일 실시형태를 인용하는 것이 아니다. 비록 발명의 각종 특징들이 단일 실시형태와 관련하여 설명될 수 있지만, 그 특징들은 별도로 또는 임의의 적당한 조합으로 또한 제공될 수 있다. 반대로, 비록 발명이 명확성을 위해 별도의 실시형태와 관련하여 여기에서 설명될 수 있지만, 본 발명은 단일 실시형태로 또한 구현될 수 있다. 발명의 소정 실시형태는 전술한 다른 실시형태로부터의 특징들을 포함할 수 있고, 소정 실시형태는 전술한 다른 실시형태로부터의 요소들을 통합할 수 있다. 특정 실시형태와 관련한 발명의 요소들의 개시는 그들의 용도를 특정 실시형태로만 제한되는 것으로 해석하여서는 안된다. 더 나아가, 본 발명은 각종 방법으로 수행 또는 실시될 수 있고, 본 발명은 전술한 실시형태 외의 소정 실시형태로 구현될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
본 발명은 첨부 도면 또는 그 대응하는 설명으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 흐름은 각각의 예시된 상자 또는 상태를 통해서, 또는 예시 및 설명한 것과 정확히 동일한 순서로 이동할 필요가 없다. 여기에서 사용한 기술적 및 과학적 용어들의 의미는 다르게 규정되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 통상적으로 이해하는 것과 같은 의미이다. 비록 발명을 제한된 수의 실시형태와 관련하여 설명하였지만, 그 실시형태들은 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되고 양호한 실시형태들 중 일부의 예시로서 해석되어야 한다. 다른 가능한 변형예, 수정예 및 응용도 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서 발명의 범위는 지금까지 설명한 것으로 제한되어서는 안되고, 첨부된 특허 청구범위 및 그 법적 균등물에 의해서만 제한된다.

Claims (40)

  1. 계측 오버레이 타겟으로서,
    웨이퍼; 및
    상기 웨이퍼 상에 배치된 적어도 두 개의 주기적 구조물들
    을 포함하되,
    상기 주기적 구조물들 중 적어도 하나는 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함하고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직 방향을 따라 내부적으로 주기적이고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 수직 방향을 따라 반복적인 부요소(sub-element)들을 포함하며, 상기 부요소들은 상기 세분화 방향에서 비대칭이고,
    상기 부요소들은 적어도 한 번 잘린 선들을 포함하며,
    상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 부요소들에 접속되게 상기 수직 방향을 따라 수직선들을 포함하는 것인, 계측 오버레이 타겟.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부요소들은 적어도 두 개의 평행한 선 세그멘트들을 포함하는 것인, 계측 오버레이 타겟.
  3. 제2항에 있어서, 상기 평행한 선 세그멘트들 중 적어도 일부는 상호접속되는 것인, 계측 오버레이 타겟.
  4. 제1항에 있어서, 상기 선들 또는 선 세그멘트들 중 적어도 일부는 상기 수직선들 중 적어도 일부에 상호접속되는 것인, 계측 오버레이 타겟.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 수직 방향을 따라 상호접속되는 것인, 계측 오버레이 타겟.
  6. 제1항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 수직 방향을 따라 서로로부터 이격되는 것인, 계측 오버레이 타겟.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직인 적어도 하나의 비대칭적으로 배치된 선을 포함하는 것인, 계측 오버레이 타겟.
  8. 제1항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 하나는 적어도 6개의 변을 갖는 다각형인 것인, 계측 오버레이 타겟.
  9. 방법으로서,
    계측 오버레이 타겟을 적어도 두 개의 주기적 구조물들을 갖는 것으로서 설계하는 단계 - 상기 설계하는 단계는 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해 수행됨 -,
    상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들로부터 상기 주기적 구조물들 중 적어도 하나를 구성하는 단계,
    상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 세분화 방향에 수직 방향을 따라 내부적으로 주기적이게 되도록 상기 반복적인 비대칭 요소들을 구성하는 단계,
    상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 수직 방향을 따라 반복적인 부요소들을 갖도록 상기 반복적인 비대칭 요소들을 구성하는 단계 - 상기 부요소들은 상기 세분화 방향에서 비대칭임 -,
    상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 부요소들을 적어도 한 번 잘린 선들을 갖도록 구성하는 단계,
    상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 부요소들 중 적어도 일부에 상기 수직 방향을 따라 수직선들을 도입하는 단계 - 상기 수직선들은 상기 부요소들에 접속됨 -, 및
    웨이퍼 상에 상기 적어도 두 개의 주기적 구조물들을 갖는 상기 계측 오버레이 타겟을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 부요소들을 적어도 두 개의 평행한 선 세그멘트들을 갖도록 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 평행한 선 세그멘트들 중 적어도 일부를 상호접속되도록 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 선들 또는 선 세그멘트들 중 적어도 일부를 상기 수직선들 중 적어도 일부에 상호접속시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부를 상기 수직 방향을 따라 상호접속시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부를 상기 수직 방향을 따라 서로로부터 이격시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서를 사용하여, 상기 세분화 방향에 수직인 적어도 하나의 선을 비대칭적으로 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 하나를 적어도 6개의 변을 갖는 다각형으로 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 계측 산란율 측정 오버레이 타겟(metrology scatterometry overlay target)으로서,
    웨이퍼; 및
    상기 웨이퍼 상에 배치된 적어도 두 개의 주기적 구조물들
    을 포함하되,
    상기 주기적 구조물들 중 적어도 하나는 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함하고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직 방향을 따라 내부적으로 주기적이고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 수직 방향을 따라 반복적인 부요소들을 포함하며, 상기 부요소들은 상기 세분화 방향에서 비대칭이고,
    상기 부요소들은 적어도 한 번 잘린 선들을 포함하며,
    상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 부요소들에 접속되게 상기 수직 방향을 따라 수직선들을 포함하는 것인, 계측 산란율 측정 오버레이 타겟.
  18. 제17항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 하나는 적어도 6개의 변을 갖는 다각형인 것인, 계측 산란율 측정 오버레이 타겟.
  19. 계측 이미징 오버레이 타겟으로서,
    웨이퍼; 및
    상기 웨이퍼 상에 배치된 적어도 두 개의 주기적 구조물들
    을 포함하되,
    상기 주기적 구조물들 중 적어도 하나는 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함하고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직 방향을 따라 내부적으로 주기적이고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 수직 방향을 따라 반복적인 부요소들을 포함하며, 상기 부요소들은 상기 세분화 방향에서 비대칭이고,
    상기 부요소들은 적어도 한 번 잘린 선들을 포함하며,
    상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 부요소들에 접속되게 상기 수직 방향을 따라 수직선들을 포함하는 것인, 계측 이미징 오버레이 타겟.
  20. 제19항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 하나는 적어도 6개의 변을 갖는 다각형인 것인, 계측 이미징 오버레이 타겟.
  21. 방법으로서,
    계측 타겟과 함께 오버레이 툴을 사용하는 단계; 및
    상기 오버레이 툴을 사용하여 상기 계측 타겟으로부터 계측 신호들을 도출하는 단계
    를 포함하되,
    상기 계측 타겟은 웨이퍼, 및 상기 웨이퍼 상에 배치된 적어도 두 개의 주기적 구조물들을 포함하고,
    상기 주기적 구조물들 중 적어도 하나는 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함하고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직 방향을 따라 내부적으로 주기적이고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 수직 방향을 따라 반복적인 부요소들을 포함하며, 상기 부요소들은 상기 세분화 방향에서 비대칭이고,
    상기 부요소들은 적어도 한 번 잘린 선들을 포함하며,
    상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 부요소들에 접속되게 상기 수직 방향을 따라 수직선들을 포함하는 것인, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 부요소들은 적어도 두 개의 평행한 선 세그멘트들을 포함하는 것인, 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 평행한 선 세그멘트들 중 적어도 일부는 상호접속되는 것인, 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 선들 또는 선 세그멘트들 중 적어도 일부는 상기 수직선들 중 적어도 일부에 상호접속되는 것인, 방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 수직 방향을 따라 상호접속되는 것인, 방법.
  26. 제21항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 수직 방향을 따라 서로로부터 이격되는 것인, 방법.
  27. 제21항에 있어서, 상기 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직인 적어도 하나의 비대칭적으로 배치된 선을 포함하는 것인, 방법.
  28. 제21항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 하나는 적어도 6개의 변을 갖는 다각형인 것인, 방법.
  29. 제21항에 있어서, 상기 계측 신호들을 사용하여 핫 스폿들을 모니터링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  30. 제21항에 있어서, 상기 계측 신호들을 사용하여 프로세스 창을 모니터링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  31. 장치로서,
    프로세서 및 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 포함하는 오버레이 툴을 포함하되,
    상기 프로세서는 계측 타겟으로부터 계측 신호들을 도출하도록 구성되고,
    상기 계측 타겟은 웨이퍼, 및 상기 웨이퍼 상에 배치된 적어도 두 개의 주기적 구조물들을 포함하고,
    상기 주기적 구조물들 중 적어도 하나는 상기 주기적 구조물의 대응하는 세분화 방향을 따라 반복적인 비대칭 요소들을 포함하고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직 방향을 따라 내부적으로 주기적이고,
    상기 반복적인 비대칭 요소들은 상기 수직 방향을 따라 반복적인 부요소들을 포함하며, 상기 부요소들은 상기 세분화 방향에서 비대칭이고,
    상기 부요소들은 적어도 한 번 잘린 선들을 포함하며,
    상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 부요소들에 접속되게 상기 수직 방향을 따라 수직선들을 포함하는 것인, 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 부요소들은 적어도 두 개의 평행한 선 세그멘트들을 포함하는 것인, 장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 평행한 선 세그멘트들 중 적어도 일부는 상호접속되는 것인, 장치.
  34. 제31항에 있어서, 상기 선들 또는 선 세그멘트들 중 적어도 일부는 상기 수직선들 중 적어도 일부에 상호접속되는 것인, 장치.
  35. 제31항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 수직 방향을 따라 상호접속되는 것인, 장치.
  36. 제31항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 일부는 상기 수직 방향을 따라 서로로부터 이격되는 것인, 장치.
  37. 제31항에 있어서, 상기 비대칭 요소들은 상기 세분화 방향에 수직인 적어도 하나의 비대칭적으로 배치된 선을 포함하는 것인, 장치.
  38. 제31항에 있어서, 상기 부요소들 중 적어도 하나는 적어도 6개의 변을 갖는 다각형인 것인, 장치.
  39. 제31항에 있어서, 상기 오버레이 툴은 또한 핫 스폿들을 모니터링하도록 구성되는 것인, 장치.
  40. 제31항에 있어서, 상기 오버레이 툴은 또한 프로세스 창을 모니터링하도록 구성되는 것인, 장치.
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