KR102513718B1 - 공정 변동에 대한 계측 민감도를 정량화하기 위한 스케일링 메트릭 - Google Patents
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Abstract
오버레이 계측 시스템은, 오버레이 계측 툴로부터, 측정 파라미터의 일정 범위의 값을 사용한, 샘플 상의 오버레이 타겟의 다수의 세트에 관한 오버레이 측정을 수신하기 위한 제어기를 포함하며, 오버레이 타겟의 특정 세트는, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 하나를 갖는 오버레이 타겟을 포함한다. 제어기는 또한, 오버레이 타겟 중 적어도 일부에 대한 스케일링 메트릭(scaling metric) 값을 결정할 수 있으며, 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 타겟의 대응하는 세트의 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 제어기는 또한, 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 각각에 대한 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정할 수 있다. 제어기는 또한, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 오버레이 타겟 설계를 출력 오버레이 타겟 설계로서 선택할 수 있다.
Description
[관련 출원에 대한 상호-참조]
본 출원은, 35 U.S.C. § 119(e) 하에, 2019년 1월 28일에 출원되었고, 발명의 명칭이 SCALING METRIC SMETRIC FOR QUANTIFYING METROLOGY CONFIGURATION'S SENSITIVITY TO PROCESS VARIATION이고, 발명자가 Tal Marciano, Noa Armon, 및 Dana Klein인 미국 가출원 일련 번호 제62/797,557호의 이익을 청구하며, 이 미국 가출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합된다.
[기술분야]
본 개시는 일반적으로 오버레이 계측에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 공정 변동에 대한 오버레이 계측의 견고성의 평가에 관한 것이다.
오버레이 계측 시스템은 통상적으로, 관심 샘플층 상에 위치된 타겟 피처를 갖는 오버레이 타겟을 특성화함으로써 다수의 샘플층의 정렬을 측정한다. 또한, 다수의 층의 오버레이 정렬은 통상적으로, 샘플에 걸쳐 다양한 위치에 있는 다수의 오버레이 타겟의 오버레이 측정을 집성화함으로써 결정된다. 그러나, 오버레이 타겟의 오버레이 측정의 정확도 및/또는 반복가능성은, 오버레이 타겟의 제조 동안의 공정 파라미터 및/또는 제조된 오버레이 타겟을 검사하기 위해 사용되는 측정 파라미터의 변동에 민감할 수 있다. 예컨대, (예컨대, 층 퇴적, 패턴 노광, 에칭 등과 연관된) 공정 파라미터 변동은, 제조된 오버레이 타겟의 의도된 설계로부터의 편차(예컨대, 측벽 각도의 비대칭성 등)로 이어질 수 있으며, 이는 오버레이 측정에 오차를 유입시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 주어진 제조된 오버레이 타겟의 오버레이 측정의 정확도는, 오버레이 계측 툴과 연관된 측정 파라미터(예컨대, 파장, 편광 등)의 정확한 값에 기초하여 달라질 수 있다. 따라서, 오버레이 타겟 설계의 견고성을 평가하기 위한 시스템 또는 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라서 오버레이 계측 시스템이 개시된다. 한 예시적인 실시예에서, 시스템은, 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링될 제어기를 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 오버레이 계측 툴로부터, 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 샘플 상의 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트에 관한 오버레이 측정을 수신하며, 오버레이 타겟의 특정 세트는, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 하나를 갖는 오버레이 타겟을 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 내의 오버레이 타겟 중 적어도 일부에 대한 스케일링 메트릭(scaling metric) 값을 결정하며, 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 타겟의 대응하는 세트의 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 각각에 대한 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 오버레이 타겟 설계를 출력 오버레이 타겟 설계로서 선택하며, 오버레이 계측 툴을 사용한 측정을 위한 테스트 샘플 상에, 출력 오버레이 타겟 설계에 기초하여, 오버레이 타겟을 제조하기 위해, 하나 이상의 제조 툴에 출력 오버레이 타겟 설계가 제공된다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라서 오버레이 계측 시스템이 개시된다. 한 예시적인 실시예에서, 시스템은, 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링될 제어기를 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 둘 이상의 하드웨어 구성을 사용하여 구성된 오버레이 계측 툴로부터, 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 세트에 관한 오버레이 측정을 수신한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 둘 이상의 하드웨어 구성을 사용한 오버레이 측정에 기초하여 오버레이 타겟의 세트에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하며, 둘 이상의 하드웨어 구성 중 특정 하드웨어 구성을 사용하여 측정되는 오버레이 타겟의 세트 내의 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은, 특정 하드웨어 구성과 연관된 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 둘 이상의 하드웨어 구성 각각과 연관된 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 둘 이상의 하드웨어 구성 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 하드웨어 구성을 오버레이 계측 툴의 출력 하드웨어 구성으로서 선택하며, 오버레이 타겟의 하나 이상의 추가적인 인스턴스의 측정을 위해 오버레이 계측 툴에 출력 하드웨어 구성이 제공된다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라서 오버레이 계측 시스템이 개시된다. 한 예시적인 실시예에서, 시스템은, 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링될 제어기를 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 오버레이 위치의 세트에서의 오버레이 부정확도를 정정하기 위한 사이트 특유 스케일링 인수(site-specific scaling factor)의 세트를 수신한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 오버레이 위치의 세트에 분포된 기준 오버레이 타겟의 세트의 오버레이 측정에 기초하여 사이트 특유 스케일링 인수가 생성되며, 기준 오버레이 타겟의 세트는 공통 타겟 설계를 갖고, 기준 오버레이 타겟의 세트는, 알려진 제조 오차 공간 분포를 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 사이트 특유 스케일링 인수는 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 테스트 샘플 상의 오버레이 위치의 세트 내의 적어도 하나의 위치 상에 위치된, 공통 타겟 설계를 갖는 적어도 하나의 오버레이 타겟으로부터 적어도 하나의 테스트 오버레이 측정을 수신한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는, 대응하는 사이트 특유 스케일링 인수를 사용하여 적어도 하나의 테스트 오버레이 측정을 정정한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라서 방법이 개시된다. 한 예시적인 실시예에서, 방법은, 기준 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 세트 상에서, 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용하여 오버레이를 측정하는 단계를 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 오버레이 타겟의 세트는 공통 타겟 설계를 가지며, 알려진 제조 오차 공간 분포를 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 방법은, 오버레이 측정에 기초하여 복수의 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하는 단계를 포함하며, 복수의 오버레이 타겟 중 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 방법은, 스케일링 메트릭 값과 측정 파라미터 사이의 상관관계에 기초하여, 선택된 허용오차(tolerance) 내의 제조 오차에 대한 둔감도(insensitivity)를 제공하는 측정 파라미터의 값을 포함하는 계측 레시피를 식별하는 단계를 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 방법은, 식별된 계측 레시피를 사용하여, 테스트 샘플 상의, 공통 타겟 설계를 갖는 적어도 하나의 오버레이 타겟 상에서 오버레이를 측정하는 단계를 포함한다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 다는 오직 예시 및 설명을 위한 것이며, 청구되는 바와 같은 본 발명을 필연적으로 제한하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 통합되어 있고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 실시예를 예시하며, 일반적인 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
첨부 도면을 참조함으로써 당업자에 의해 본 개시의 여러 장점이 더 잘 이해될 수 있다.
도 1a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 시스템을 예시하는 개념도이다.
도 1b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 툴을 예시하는 개념도이다.
도 1c는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 툴을 예시하는 개념도이다.
도 2는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동에 의해 유발되는 비대칭 측벽 각도를 갖는 타겟에 대한 파장의 함수로서의 콘트라스트(contrast) 정밀도와 부정확도의 플롯이다.
도 3a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측벽 비대칭성의 강도가 오버레이 부정확도에 미치는 영향을 예시하는 플롯이다.
도 3b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측벽 비대칭성의 부호가 오버레이 부정확도에 미치는 영향을 예시하는 플롯이다.
도 4a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 위치의 플롯이다.
도 4b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4a에 묘사된 오버레이 타겟에 대한 파장의 함수로서의, 측정된 오버레이의 플롯이다.
도 5a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 타겟의 피처 상의 공정 변동 유발 비대칭성의 분포의 개략적 표현이다.
도 5b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 5a에 묘사된 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 시뮬레이션된 표현이며, 각 오버레이 타겟의 음영은 S-메트릭의 값을 나타낸다.
도 6은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 타겟 설계를 선택하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
도 7a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동을 갖는 샘플에 걸쳐 분포된, 제1 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟에 대한 S-메트릭의 플롯이다.
도 7b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동을 갖는 샘플에 걸쳐 분포된, 제2 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟에 대한 S-메트릭의 플롯이다.
도 8은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 계측 툴의 하드웨어 구성을 선택하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
도 9는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 사이트 특유 오버레이 부정확도를 정정하기 위해 사이트 특유 스케일링 인수를 생성하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
도 10은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동에 대해 견고한 계측 레시피를 식별하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
도 1a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 시스템을 예시하는 개념도이다.
도 1b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 툴을 예시하는 개념도이다.
도 1c는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 툴을 예시하는 개념도이다.
도 2는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동에 의해 유발되는 비대칭 측벽 각도를 갖는 타겟에 대한 파장의 함수로서의 콘트라스트(contrast) 정밀도와 부정확도의 플롯이다.
도 3a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측벽 비대칭성의 강도가 오버레이 부정확도에 미치는 영향을 예시하는 플롯이다.
도 3b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측벽 비대칭성의 부호가 오버레이 부정확도에 미치는 영향을 예시하는 플롯이다.
도 4a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 위치의 플롯이다.
도 4b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4a에 묘사된 오버레이 타겟에 대한 파장의 함수로서의, 측정된 오버레이의 플롯이다.
도 5a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 타겟의 피처 상의 공정 변동 유발 비대칭성의 분포의 개략적 표현이다.
도 5b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 5a에 묘사된 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 시뮬레이션된 표현이며, 각 오버레이 타겟의 음영은 S-메트릭의 값을 나타낸다.
도 6은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 타겟 설계를 선택하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
도 7a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동을 갖는 샘플에 걸쳐 분포된, 제1 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟에 대한 S-메트릭의 플롯이다.
도 7b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동을 갖는 샘플에 걸쳐 분포된, 제2 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟에 대한 S-메트릭의 플롯이다.
도 8은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 계측 툴의 하드웨어 구성을 선택하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
도 9는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 사이트 특유 오버레이 부정확도를 정정하기 위해 사이트 특유 스케일링 인수를 생성하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
도 10은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동에 대해 견고한 계측 레시피를 식별하기 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
이제, 개시되는 주제가 상세히 언급되며, 이는 첨부 도면에 예시되어 있다. 본 개시는 특정 실시예 및 그 구체적인 특징에 대해 상세히 도시 및 설명되었다. 본 명세서에서 진술되는 실시예는, 제한하는 것이라기보다는 예시적인 것으로서 이해되어야 한다. 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항의 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 수월하게 명백해질 것이다.
본 개시의 실시예는, 선택된 오버레이 타겟 설계에 기초하여 오버레이를 결정하기 위한 오버레이 타겟 설계 및/또는 레시피의 견고성의 평가에 관한 것이다.
반도체 디바이스는, 기판 상의 패터닝된 물질의 다수의 인쇄된 층으로서 형성될 수 있다는 것이 본 명세서에서 인지된다. 각 인쇄된 층은, 하나 이상의 물질 퇴적 단계, 하나 이상의 리소그래피 단계, 또는 하나 이상의 에칭 단계와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 일련의 공정 단계를 통해 제조될 수 있다. 또한, 최종 디바이스를 올바르게 구성하려면, 각 인쇄된 층은 통상적으로, 선택 허용오차 내에서 제조되어야 한다. 예컨대, 각 층 내의 인쇄된 요소의 상대적인 배치(예컨대, 오버레이)는, 이전에 제조된 층에 대해 잘 특성화되고 제어되어야 한다. 따라서, 층의 오버레이의 효율적인 특성화를 가능케 하기 위해, 하나 이상의 인쇄된 층 상에 계측 타겟이 제조될 수 있다. 따라서, 인쇄된 층 상의 오버레이 타겟 피처의 편차는, 해당 층 상의 인쇄된 디바이스 피처의 인쇄된 특성의 편차를 나타내야 한다. 또한, 하나의 제조 단계에서(예컨대, 하나 이상의 샘플층의 제조 후) 측정된 오버레이는, 후속적인 제조 단계에서의 추가적인 샘플층의 제조를 위해 공정 툴(예컨대, 리소그래피 툴 등)을 정밀하게 정렬시키기 위한 정정가능부를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
오버레이 계측은 통상적으로, 샘플에 걸쳐 하나 이상의 오버레이 타겟을 제조함으로써 수행되며, 각 오버레이 타겟은 관심 샘플층 내의 피처를 포함하고, 이러한 피처는, 제조되고 있는 디바이스 또는 컴포넌트와 연관된 피처와 동시에 제조된다. 이와 관련하여, 오버레이 타겟의 위치에서 측정되는 오버레이 오차는 디바이스 피처의 오버레이 오차를 나타낼 수 있다. 따라서, 오버레이 측정은, 지정된 허용오차에 따라서 디바이스의 생산을 유지하기 위하여 임의의 수의 제조 툴을 모니터링 및/또는 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 하나의 샘플 상의 이전의 층에 대한 현재의 층의 오버레이 측정은, 로트 내의 추가적인 샘플 상의 현재의 층의 제조의 편차를 모니터링 및/또는 완화시키기 위한 피드백 데이터로서 이용될 수 있다. 또 다른 예로서, 하나의 샘플 상의 이전의 층에 대한 현재의 층의 오버레이 측정은, 기존의 층 정렬을 고려하는 방식으로 동일한 샘플 상에 후속적인 층을 제조하기 위한 피드포워드 데이터로서 이용될 수 있다.
오버레이 타겟은 통상적으로, 관심 샘플층 사이의 오버레이 오차에 민감하도록 특정하게 설계된 피처를 포함한다. 그 후, 오버레이 계측 툴을 사용하여 오버레이 타겟을 특성화하고, 계측 툴의 출력에 기초하여 샘플 상의 오버레이 오차를 결정하기 위한 알고리즘을 적용함으로써, 오버레이 측정이 수행될 수 있다.
샘플층의 오버레이를 결정하기 위해 오버레이 계측 툴은 다양한 기법을 이용할 수 있다. 예컨대, 이미지 기반 오버레이 계측 툴은 오버레이 타겟(예컨대, 진보된 이미징 계측(AIM, advanced imaging metrology) 타겟, 박스-인-박스(box-in-box) 계측 타겟 등)을 조명하고, 상이한 샘플층 상에 위치된 오버레이 타겟 피처의 이미지를 포함하는 오버레이 신호를 캡처할 수 있다. 따라서, 오버레이 타겟 피처의 상대적인 위치를 측정함으로써 오버레이가 결정될 수 있다. 또 다른 예로서, 산란측정 기반 오버레이 계측 툴은 오버레이 타겟(예컨대, 그레이팅-오버-그레이팅(grating-over-grating) 계측 타겟 등)을 조명하고, 조명 빔의 회절, 산란, 및/또는 반사와 연관된, 오버레이 타겟으로부터 방출되는 방사선의 각분포(angular distribution)를 포함하는 오버레이 신호를 캡처할 수 있다. 따라서, 오버레이 타겟과 조명 빔의 상호작용의 모델에 기초하여 오버레이가 결정될 수 있다.
오버레이 측정 기법에 상관없이, 오버레이 계측 툴은 통상적으로, 오버레이 신호를 생성하기 위해 이용되는 측정 파라미터의 세트를 포함하는 레시피에 따라서 구성가능하다. 예컨대, 오버레이 계측 툴의 레시피는 조명 파장, 샘플로부터 방출되는 방사선의 검출된 파장, 샘플 상에서의 조명의 스팟 사이즈, 입사 조명의 각도, 입사 조명의 편광, 오버레이 타겟 상에서의 입사 조명의 빔의 위치, 오버레이 계측 툴의 초점 체적 내에서의 오버레이 타겟의 위치 등을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 따라서, 오버레이 레시피는, 둘 이상의 샘플층의 오버레이를 결정하기에 적합한 오버레이 신호를 생성하기 위한 측정 파라미터의 세트를 포함할 수 있다.
오버레이 측정의 정확도 및/또는 반복가능성은 오버레이 레시피에, 그리고 샘플층의 두께, 오버레이 타겟 피처의 사이즈, 오버레이 타겟 피처의 밀도 또는 피치, 또는 샘플층의 조성과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 오버레이 타겟의 특정 지오메트리와 연관된 광범위한 요인에 의존할 수 있다. 또한, 오버레이 타겟의 특정 지오메트리는, 예측가능한 방식과 예측불가능한 방식 둘 다로, 샘플에 걸쳐 달라질 수 있다. 예컨대, 제조된 층의 두께는, 알려진 분포로, 샘플에 걸쳐 달라질 수 있거나(예컨대, 가장자리를 따른 두께보다 샘플의 중앙에서 두께가 약간 더 클 것으로 예상될 수 있음), 처리 단계의 무작위 변동 또는 결함과 연관된 무작위 변동에 따라서 달라질 수 있다. 따라서, 공정 변동이 선택된 제조 허용오차 내에 있더라도, 특정 오버레이 레시피는, 샘플의 모든 오버레이 타겟에 적용될 때, 동일한 정확도 및/또는 반복가능성을 제공하지 않을 수 있다.
주어진 알고리즘을 사용한 오버레이 측정은 통상적으로, 오버레이 타겟이, 완벽하게 균일한 물질로부터 형성된 완벽하게 균일한 샘플층 상에 현상된 완벽하게 대칭인 피처를 포함한다는 가정 하에 수행된다. 그러나, 오버레이 타겟의 제조와 연관된 공정 변동은, 제조되는 오버레이 타겟의 설계된 특성으로부터의 편차(예컨대, 측벽 비대칭성 등)를 유입시킬 수 있다. 예컨대, 공정 변동은 필름층의 퇴적, 필름층 상의 패턴의 노광, 필름층 상의 노광된 패턴의 에칭 등에서의 변동을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제조되는 오버레이 타겟의 설계된 특성으로부터의 편차가 측정되는 신호에 미치는 임의의 영향은 잘못하여 오버레이 오차에 기인될 수 있으며 따라서 오버레이 측정에서의 부정확도로서 나타날 수 있다.
또한, 주어진 오버레이 타겟 및 주어진 오버레이 알고리즘에 대해, 상이한 계측 레시피(예컨대, 오버레이 계측 툴의 상이한 구성)가 공정 오차에 대해 상이한 민감도(sensitivity)를 나타낼 수 있는 경우일 수 있다. 다르게 말하면, 특정 오버레이 타겟의 제조와 연관된 공정 변동에 대해 상대적으로 견고한 특정 측정 레시피(예컨대, 오버레이 타겟을 특성화하기 위해 오버레이 계측 툴에 의해 사용되는 파장, 편광 등의 특정 값)를 식별하는 것이 가능할 수 있다. 이와 관련하여, 견고하고 정확한 오버레이 측정이 달성될 수 있다.
오버레이 계측과 연관된 부정확도는 일반적으로,
로서 기술될 수 있으며, 여기서 
은 물리적 오버레이 오차(예컨대, 또 다른 샘플층에 대한 하나의 샘플층의 정렬 오차)이다. 또한, 부정확도는 (예컨대, 측정 레시피와 연관된) 측정 파라미터의 함수로서 정의될 수 있다. 예컨대, 오버레이 부정확도는 일반적으로 파장의 함수로서 기술될 수 있다:
한 실시예에서, 공정 변동에 의해 유발되는 제조되는 오버레이 타겟의 설계 특성으로부터의 편차에 민감한 스케일링 메트릭(S-메트릭)을 사용하여 오버레이 타겟이 평가된다. 이와 관련하여, S-메트릭은, 특정 타겟에 적용되는 계측 레시피의 견고성을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, S-메트릭은, 상이한 측정 파라미터(예컨대, 상이한 계측 레시피) 하에서의 타겟의 오버레이 측정에 기초하여 생성될 수 있다.
본 명세서에서, 견고한 오버레이 계측을 용이하게 하기 위해 S-메트릭이 다양한 방식으로 사용될 수 있다고 생각된다. 한 실시예에서, 샘플에 걸쳐 공정 변동이 존재하는 경우에도 특정 오버레이 타겟에 대한 견고한 측정을 제공하기 위해 S-메트릭은 계측 레시피의 다양한 양상(예컨대, 파장, 편광 등)의 선택을 용이하게 할 수 있다. 예컨대, 견고한 측정 레시피는, 가능성 있는 공정 변동의 범위에 대해 
(수학식 1 참조)을 제공하는 측정 레시피로서 특징지어질 수 있다.
또 다른 실시예에서, S-메트릭은, 샘플에 걸친 상이한 위치에 위치된, 오버레이 타겟의 다수의 인스턴스에 대해 평가된다. 이와 관련하여, S-메트릭은 타겟 위치에 기초하여 계측 레시피의 튜닝을 용이하게 할 수 있다. 예컨대, 오버레이 측정의 견고성을 평가하기 위해 S-메트릭은, 알려진 공간적으로 변화하는 공정 변동을 갖는 샘플에 걸친, 오버레이 타겟의 다수의 인스턴스에 대해 평가될 수 있다. 또한, 임의의 메트릭을 사용하여 견고성이 평가될 수 있다. 예컨대, 공정 변동의 범위에 걸쳐 오버레이 부정확도가 작아서(예컨대, 
), 오버레이 측정에 계통 오차가 없고 오버레이 측정은 또한 이 범위 내의 공정 변동에 대해 둔감한 경우일 수 있다. 또 다른 예로서, 오버레이 부정확도가 0에 접근하지 않지만, 공정 변동의 범위에 걸쳐 상대적으로 안정적인 경우(예컨대, 
)일 수 있다. 이와 관련하여, 오버레이 측정은 상대적으로 견고할 수 있지만, 계통 오차를 겪을 수 있다. 어느 경우에서도, S-메트릭은 선택된 설계 기준 내에서의 계측 레시피의 선택을 용이하게 할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 고려되는 타겟 및/또는 알고리즘의 상대적인 견고성을 평가하기 위해 S-메트릭은, 상이한 설계 및/또는 상이한 오버레이 측정 알고리즘을 갖는 다수의 오버레이 타겟에 대해 평가될 수 있다. 이와 관련하여, S-메트릭은 견고한 오버레이 타겟 및/또는 측정 알고리즘의 선택을 용이하게 할 수 있다.
본 개시의 목적을 위해, 오버레이 계측 툴과 연관된 오버레이 신호는, (예컨대, 하나 이상의 프로세서를 사용한 분석 등을 통해) 둘 이상의 샘플층 상의 오버레이 타겟 피처의 상대적인 위치를 포함하는, 오버레이를 결정하기에 충분한 정보를 갖는 오버레이 계측 툴의 출력인 것으로 간주될 수 있다. 예컨대, 오버레이 신호는 하나 이상의 데이터세트, 하나 이상의 이미지, 하나 이상의 검출기 판독값 등을 포함할 수 있지만, 이들을 포함하도록 요구되지는 않는다.
본 개시 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, "샘플"이라는 용어는 일반적으로, 반도체 또는 비반도체 물질로 형성된 기판(예컨대, 웨이퍼 등)을 지칭한다. 예컨대, 반도체 또는 비반도체 물질은 단결정 실리콘, 갈륨 비화물, 및 인듐 인화물을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 샘플은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예컨대, 그러한 층은 레지스트, 유전체 물질, 도전 물질, 및 반도전 물질을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 여러 상이한 유형의 그러한 층이 당업계에 공지되어 있으며, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 샘플이라는 용어는, 모든 유형의 그러한 층이 형성될 수 있는 샘플을 망라하도록 의도된다. 샘플 상에 형성된 하나 이상의 층은 패터닝되거나 패터닝되지 않을 수 있다. 예컨대, 샘플은, 반복가능한 패터닝된 피처를 각각 갖는 복수의 다이를 포함할 수 있다. 그러한 물질의 층의 형성 및 처리는 최종적으로 완성된 디바이스를 초래한다. 여러 상이한 유형의 디바이스가 샘플 상에 형성될 수 있으며, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 샘플이라는 용어는, 당업계에 공지된 임의의 유형의 디바이스가 제조되는 샘플을 망라하도록 의도된다. 또한, 본 개시의 목적을 위해, 샘플과 웨이퍼라는 용어는 상호교환가능한 것으로서 해석될 수 있다. 또한, 본 개시의 목적을 위해, 패터닝 디바이스, 마스크, 및 레티클이라는 용어는 상호교환가능한 것으로서 해석되어야 한다.
도 1a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 시스템(100)을 예시하는 개념도이다.
한 실시예에서, 오버레이 계측 시스템(100)은, 임의의 수의 오버레이 레시피에 기초하여 오버레이 타겟으로부터 오버레이 신호를 취득하기 위한 오버레이 계측 툴(102)을 포함한다. 예컨대, 오버레이 계측 툴(102)은 조명을 샘플(104)에 지향시킬 수 있고, 또한 샘플(104)로부터 방출되는 방사선을 집광하여, 둘 이상의 샘플층의 오버레이의 결정에 적합한 오버레이 신호를 생성할 수 있다. 오버레이 계측 툴(102)은, 당업계에 공지된, 샘플(104) 상의 오버레이 타겟과 연관된 오버레이를 결정하기에 적합한 오버레이 신호를 생성하기에 적합한 임의의 유형의 오버레이 계측 툴일 수 있다. 오버레이 계측 툴(102)은 이미징 모드 또는 비이미징 모드에서 동작할 수 있다. 예컨대, 이미징 모드에서, 샘플 상의 조명되는 스팟 내에서 개별 오버레이 타겟 요소가 (예컨대, 명시야 이미지, 암시야 이미지, 위상-콘트라스트 이미지 등의 부분으로서) 해상될 수 있다. 또 다른 예로서, 오버레이 계측 툴(102)은, (예컨대, 샘플(104)에 의한 방사선의 산란 및/또는 회절과 연관된) 샘플(104)로부터의 방사선의 각분포를 특성화하기 위해 동공 평면에서 샘플로부터의 방사선이 분석되는 산란측정 기반 오버레이 계측 툴로서 동작할 수 있다.
또한, 오버레이 툴은, 오버레이 타겟의 오버레이를 결정하기에 적합한 오버레이 신호를 취득하기 위한 측정 파라미터를 정의하는 임의의 수의 레시피에 기초하여 오버레이 신호를 생성하도록 구성가능할 수 있다. 예컨대, 오버레이 계측 툴의 레시피는 조명 파장, 샘플로부터 방출되는 방사선의 검출된 파장, 샘플 상에서의 조명의 스팟 사이즈, 입사 조명의 각도, 입사 조명의 편광, 오버레이 타겟 상에서의 입사 조명의 빔의 위치, 오버레이 계측 툴의 초점 체적 내에서의 오버레이 타겟의 위치 등을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다.
또 다른 실시예에서, 오버레이 계측 시스템(100)은, 오버레이 계측 툴(102)에 통신가능하게 커플링되는 제어기(106)를 포함한다. 제어기(106)는, 하나 이상의 선택된 레시피에 기초하여 오버레이 신호를 생성하기 위해 오버레이 계측 툴(102)을 지향시키도록 구성될 수 있다. 제어기(106)는 또한, 오버레이 계측 툴(102)로부터의 오버레이 신호를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어기(106)는, 취득된 오버레이 신호에 기초하여 오버레이 타겟과 연관된 오버레이를 결정하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제어기(106)는 하나 이상의 프로세서(108)를 포함한다. 예컨대, 하나 이상의 프로세서(108)는, 메모리 디바이스(110) 또는 메모리 내에 유지되는 프로그램 명령어의 세트를 실행하도록 구성될 수 있다. 제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)는, 당업계에 공지된 임의의 프로세싱 요소를 포함할 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(108)는, 알고리즘 및/또는 명령어를 실행하도록 구성된 임의의 마이크로프로세서 유형의 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 메모리 디바이스(110)는, 당업계에 공지된, 연관된 하나 이상의 프로세서(108)에 의해 실행가능한 프로그램 명령어를 저장하기에 적합한 임의의 저장 매체 포함할 수 있다. 예컨대, 메모리 디바이스(110)는 비일시적 메모리를 포함할 수 있다. 추가적인 예로서, 메모리 디바이스(110)는 리드 온리 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예컨대, 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브 등을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 메모리 디바이스(110)는 하나 이상의 프로세서(108)와 함께 공통 제어기 하우징 내에 하우징될 수 있다는 것에 또한 유의해야 한다.
도 1b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 툴(102)을 예시하는 개념도이다. 한 실시예에서, 오버레이 계측 툴(102)은, 조명 빔(114)을 생성하도록 구성된 조명 소스(112)를 포함한다. 조명 빔(114)은, 자외선(UV, ultraviolet) 방사선, 가시 방사선, 또는 적외선(IR, infrared) 방사선을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 광의 하나 이상의 선택된 파장을 포함할 수 있다.
조명 소스(112)는, 조명 빔(114)을 제공하기에 적합한 임의의 유형의 조명 소스를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 조명 소스(112)는 레이저 소스이다. 예컨대, 조명 소스(112)는 하나 이상의 협대역 레이저 소스, 광대역 레이저 소스, 초연속체 레이저 소스, 백색 광 레이저 소스 등을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 이와 관련하여, 조명 소스(112)는, 높은 가간섭성(coherence)(예컨대, 높은 공간적 가간섭성 및/또는 시간적 가간섭성)을 갖는 조명 빔(114)을 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 조명 소스(112)는 레이저 지속 플라즈마(LSP, laser-sustained plasma) 소스를 포함한다. 예컨대, 조명 소스(112)는, 레이저 소스에 의해 플라즈마 상태로 여기될 때 광대역 조명을 방출할 수 있는 하나 이상의 요소를 포함하기에 적합한 LSP 램프, LSP 전구, 또는 LSP 챔버를 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 또 다른 실시예에서, 조명 소스(112)는 램프 소스를 포함한다. 예컨대, 조명 소스(112)는 아크 램프, 방전 램프, 무전극 램프 등을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 이와 관련하여, 조명 소스(112)는, 낮은 가간섭성(예컨대, 낮은 공간적 가간섭성 및/또는 시간적 가간섭성)을 갖는 조명 빔(114)을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 오버레이 계측 시스템(100)은, 샘플(104)의 조명을 위한 조명 빔(114)의 스펙트럼을 제어하기 위한 파장 선택 디바이스(116)를 포함한다. 예컨대, 파장 선택 디바이스(116)는, 선택된 스펙트럼(예컨대, 중심 파장, 대역폭, 스펙트럼 프로파일 등)을 갖는 조명 빔(114)을 제공하기에 적합한 튜닝가능 필터를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 조명 빔(114)의 스펙트럼을 직접적으로 제어하기 위해 파장 선택 디바이스(116)는, 튜닝가능 조명 소스(112)의 하나 이상의 제어 설정을 조정할 수 있다. 또한, 조명 빔(114)의 스펙트럼의 하나 이상의 양상을 조정하기 위해 제어기(106)는 조명 소스(112) 및/또는 파장 선택 디바이스(116)에 통신가능하게 커플링될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 오버레이 계측 툴(102)은 조명 경로(118)를 통해 조명 빔(114)을 샘플(104)에 지향시킨다. 조명 경로(118)는, 조명 빔(114)을 수정 및/또는 컨디셔닝하기에 적합한 그리고 조명 빔(114)을 샘플(104)에 지향시키기에 적합한 하나 이상의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예컨대, 조명 경로(118)는 하나 이상의 렌즈(120)(예컨대, 조명 빔(114)을 시준하기 위한 렌즈, 동공 평면 및/또는 필드 평면을 릴레이하기 위한 렌즈 등), 조명 빔(114)의 편광을 조정하기 위한 하나 이상의 편광기(122), 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 디퓨저, 하나 이상의 균질기, 하나 이상의 아포다이저, 하나 이상의 빔 성형기, 또는 하나 이상의 미러(예컨대, 정적 미러, 병진이동가능 미러, 스캐닝 미러 등)를 포함할 수 있지만 이들을 포함하도록 요구되지는 않는다. 또 다른 실시예에서, 오버레이 계측 툴(102)은, 조명 빔(114)을 샘플(104)(예컨대, 샘플(104)의 둘 이상의 층 상에 위치된 오버레이 타겟 요소를 갖는 오버레이 타겟) 상에 포커싱하기 위한 대물 렌즈(124)를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 샘플(104)은, 샘플(104)을 고정시키기에 적합하고 또한 조명 빔(114)에 대해 샘플(104)을 위치시키도록 구성되는 샘플 스테이지(126) 상에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 오버레이 계측 툴(102)은, 집광 경로(132)를 통해 샘플(104)(예컨대, 샘플(104) 상의 오버레이 타겟)로부터 방출되는 방사선(예컨대, 샘플 방사선(130))을 캡처하고, 샘플(104)의 둘 이상의 층의 오버레이를 나타내는 하나 이상의 오버레이 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 검출기(128)를 포함한다. 집광 경로(132)는, 하나 이상의 렌즈(134), 하나 이상의 필터, 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 빔 블록, 또는 하나 이상의 빔 스플리터를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는, 대물 렌즈(124)에 의해 집광된 조명을 지향시키고 그리고/또는 수정하기 위한 다수의 광학 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 검출기(128)는, 집광 경로(132) 내의 요소(예컨대, 대물 렌즈(124), 하나 이상의 렌즈(134) 등)에 의해 제공되는 샘플(104)의 이미지를 수광할 수 있다. 또 다른 예로서, 검출기(128)는, (예컨대, 정반사, 난반사 등을 통해) 샘플(104)로부터 반사 또는 산란되는 방사선을 수광할 수 있다. 또 다른 예로서, 검출기(128)는, 샘플에 의해 생성되는 방사선(예컨대, 조명 빔(114)의 흡수와 연관된 발광 등)을 수광할 수 있다. 또 다른 예로서, 검출기(128)는 샘플(104)로부터의 하나 이상의 회절 차수(예컨대, 0차 회절, ±1차 회절, ±2차 회절 등)의 방사선을 수광할 수 있다.
오버레이 계측 툴(102)의 조명 경로(118)와 집광 경로(132)는, 조명 빔(114)으로 샘플(104)을 조명하고 입사 조명 빔(114)에 응답하여 샘플(104)로부터 방출되는 방사선을 수광하기에 적합한 광범위한 구성으로 배향될 수 있다. 예컨대, 도 1b에 예시된 바와 같이, 오버레이 계측 툴(102)은, 대물 렌즈(124)가 동시에 조명 빔(114)을 샘플(104)에 지향시키고 샘플(104)로부터 방출되는 방사선을 집광할 수 있도록 배향된 빔 스플리터(136)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 조명 경로(118)와 집광 경로(132)는 오버랩되지 않는 광경로를 포함할 수 있다.
도 1c는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오버레이 계측 툴(102)을 예시하는 개념도이다. 한 실시예에서, 조명 경로(118)와 집광 경로(132)는 분리된 요소를 포함한다. 예컨대, 조명 경로(118)는 조명 빔(114)을 샘플(104) 상에 포커싱하기 위한 제1 포커싱 요소(138)를 이용할 수 있고 집광 경로(132)는 샘플(104)로부터의 방사선을 집광하기 위한 제2 포커싱 요소(140)를 이용할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 포커싱 요소(138)와 제2 포커싱 요소(140)의 개구수는 상이할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 샘플(104) 주위를 피보팅하는 회전가능 암(도시되지 않음)에 하나 이상의 광학 컴포넌트가 장착되어, 회전가능 암의 위치에 의해 샘플(104) 상에서의 조명 빔(114)의 입사각이 제어될 수 있도록 할 수 있다.
본 명세서에서 전술한 바와 같이, 오버레이 계측 툴(102)은, 임의의 수의 오버레이 레시피(예컨대, 측정 파라미터의 세트)를 사용하여 샘플(104) 상의 오버레이 타겟과 연관된 오버레이 신호를 생성하도록 구성가능할 수 있다. 또한, 오버레이 계측 툴(102)은, 상이한 레시피에 기초한 다수의 오버레이 신호가 신속하게 취득될 수 있도록, 측정 파라미터의 신속한 튜닝을 제공할 수 있다. 예컨대, 오버레이 계측 시스템(100)의 제어기(106)는 오버레이 계측 툴(102)의 하나 이상의 조정가능 컴포넌트와 통신가능하게 커플링되어, 조정가능 컴포넌트를 오버레이 레시피에 따라서 구성할 수 있다.
오버레이 레시피는, 측정 파라미터로서의 조명 빔(114)의 파장(예컨대, 중심 파장), 대역폭, 및 스펙트럼 프로파일과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 샘플 상에 입사되는 조명 빔(114)의 스펙트럼의 하나 이상의 양상을 포함할 수 있다. 예컨대, 오버레이 레시피에 따라서 조명 빔(114)의 스펙트럼을 조정하기 위해 제어기(106)는 조명 소스(112) 및/또는 파장 선택 디바이스(116)에 통신가능하게 커플링될 수 있다.
한 실시예에서, 파장 선택 디바이스(116)는, 하나 이상의 위치-튜닝가능 스펙트럼 필터 상에서의 조명 빔(114)의 위치를 수정함으로써 입사 조명 빔(114)의 스펙트럼 특성(예컨대, 중심 파장, 대역폭, 스펙트럼 투과율 값 등)이 신속하게 튜닝될 수 있는 하나 이상의 위치-튜닝가능 스펙트럼 필터를 포함한다. 또한, 위치-튜닝가능 스펙트럼 필터는, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터, 또는 대역 차단 필터와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 임의의 유형의 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다.
예컨대, 위치-튜닝가능 스펙트럼 필터는, 위치-튜닝가능한 차단 파장을 갖는 에지 필터로서 동작하는 하나 이상의 박막을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 필터 상에서의 조명 빔(114)의 위치를 수정함으로써 차단 파장이 튜닝될 수 있다. 예를 들어, 저역 통과 에지 필터는 (예컨대, 투과 또는 반사를 통해) 차단 파장 아래의 파장을 통과시킬 수 있는 반면, 고역 통과 에지 필터는 차단 파장 위의 파장을 통과시킬 수 있다. 또한, 고역 통과 에지 필터와 결합된 저역 통과 에지 필터로부터 대역 통과 필터가 형성될 수 있다.
이제 도 2 내지 도 10을 참조하면, 공정 변동에 대한 오버레이 계측 타겟의 민감도를 평가하기 위한 스케일링 메트릭(S-메트릭)이 더 상세하게 설명된다.
본 명세서에서 전술한 바와 같이, 오버레이 계측 타겟(및 연관된 디바이스 피처)의 제조 동안의 공정 변동은, 제조된 오버레이 타겟의 설계 특성으로부터의 편차를 초래할 수 있다. 예컨대, 필름 퇴적 단계에서의 공정 변동은, 두께, 균질성, 또는 굴절률과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 샘플층의 특성의 변동을 초래할 수 있다. 또 다른 예로서, 노광 단계에서의 변동은 요소의 노광된 패턴의 설계된 패턴으로부터의 편차를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 에칭 단계에서의 변동은, 측벽 각도 비대칭성과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 제조된 피처의 노광된 패턴으로부터의 편차를 초래할 수 있다.
공정 변동이 오버레이 타겟에 미치는 영향은 일반적으로 비대칭 변동과 대칭 변동이라는 2개의 카테고리로 나뉠 수 있다. 비대칭 변동은, 오버레이 타겟의 하나 이상의 요소 내의 또는 오버레이 타겟 전체의 비대칭성에 의해 특징지어진다. 비대칭 공정 변동의 예는 비대칭 측벽 각도, 격자 구조물의 변형, 또는 타겟 노이즈를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 대조적으로, 대칭 변동은, 제조된 오버레이 타겟의 설계 특성으로부터의 대칭적 물리적 편차 포함하고, 하나 이상의 샘플층의 광학적 특성 또는 두께의 변동을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 낮은 가측성의 영역(예컨대, 이미징 기반 오버레이에서의 낮은 콘트라스트의 영역 또는 산란측정 기반 오버레이에서의 낮은 민감도의 영역)은, 공정 변동에 의해 유발되는 부정확도를 비롯한 오버레이 부정확도의 강한 증폭을 겪을 수 있다고 생각된다. 그러나, 상이한 유형의 부정확도는 상이한 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 오버레이 타겟에서의 비대칭 변동은 부정확도 오차의 증폭으로 이어질 수 있고, 오버레이 타겟에서의 대칭 변동은 레시피 성능 및/또는 레시피의 견고성을 변화시킬 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 공정 변동에 의해 유발되는 오버레이 타겟의 편차에 대한 오버레이 측정 알고리즘의 민감도는, 오버레이 타겟의 조명의 파장 또는 편광과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 오버레이 계측 툴(예컨대, 오버레이 계측 시스템(100))의 측정 파라미터의 정밀한 값에 의존할 수 있다고 생각된다.
도 2는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동에 의해 유발되는 비대칭 측벽 각도를 갖는 타겟에 대한 파장의 함수로서의 콘트라스트 정밀도(202)와 부정확도(204)의 플롯(200)이다. 도 2에 예시된 바와 같이, 여기서는 500nm에서 피크 값을 갖는, 열악한 콘트라스트의 영역 내에, 부정확도의 동시발생 증폭이 존재한다. 대조적으로, 400nm 및 600nm에서 측벽 각도 부정확도의 영향은 낮다. 따라서, 오버레이 측정은 400nm 및 600nm에서의 공정 변동에 상대적으로 둔감하며, 따라서 이들 파장에서 견고하다.
또한, 오버레이 타겟의 또는 그 요소의 공정 변동 유발 비대칭성의 강도 및 부호는 오버레이 부정확도에 상이한 영향을 미칠 수 있다. 도 3a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측벽 비대칭성의 강도가 오버레이 부정확도에 미치는 영향을 예시하는 플롯(300)이다. 도 3a에서, 상이한 양의 비대칭성을 갖는 2개의 구조물인 Asym1(302)과 Asym2(304)가 고려되며, Asym2(304)는 더 강한 측벽 각도 비대칭성을 갖는다. 플롯(300)에 예시된 바와 같이, 측벽 각도 비대칭성의 강도의 증가는 (여기서는 500nm에 있는) 낮은 콘트라스트 정밀도의 영역에서의 오버레이 부정확도의 증가를 초래한다. 도 3b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측벽 비대칭성의 부호가 오버레이 부정확도에 미치는 영향을 예시하는 플롯(306)이다. 도 3b에서, 상이한 양의 비대칭성을 갖는 2개의 구조물인 Asym1(308)과 Asym2(310)가 고려되며, Asym1(308)과 Asym2(310)는 반대 부호의 측벽 각도 비대칭성을 갖는다. 플롯(306)에 예시된 바와 같이, 비대칭성의 부호의 반전은 (여기서는 500nm에 있는) 낮은 콘트라스트 정밀도의 영역 주위에서의 부정확도 거동의 반전을 초래하지만, 강도의 변화는 없다.
이제 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 공정 변동의 공간 분포, 및 공정 변동의 공간 분포가 샘플에 걸친 오버레이 부정확도에 미치는 연관된 영향이 더 상세하게 설명된다. 공정 변동은 일반적으로 기계적 그리고/또는 광학적 효과의 결과이므로, 상이한 공정 변동은 통상적으로, 샘플에 걸친 오버레이 타겟 상에 유발되는 비대칭성의 부호 및/또는 크기의 공간 분포와 연관된 정의된 시그니처를 갖는다. 예컨대, 에칭이 샘플(예컨대, 웨이퍼)에 미치는 효과는 일반적으로, 전자 빔으로 인한 방사상 시그니처를 포함하며, 이는 웨이퍼의 중앙에서부터 샘플의 주변부로의 (예컨대, 제조된 격자 구조물 내의) 증가되는 측벽 각도 비대칭성을 초래한다. 도 3a 및 도 3b에 기초하면, 이는 샘플의 중앙에서의 더 나은 정확도 및 샘플 주변부를 향하여 증가되는 부정확도로 이어질 수 있다. 또 다른 예로서, 필름 퇴적에서의 변동의 효과는 또한 통상적으로 박막의 방사상 두께 변동을 초래하며, 이는 샘플에 걸친 유사한 부정확도 시그니처를 유발할 수 있다.
도 4a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 위치의 플롯(400)이다. 도 4b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4a에 묘사된 오버레이 타겟에 대한 파장의 함수로서의, 측정된 오버레이의 플롯(402)이다. 도 4a 및 도 4b에서, 상대적으로 밝은 음영으로서 도시된, 샘플의 중앙 근처의 오버레이 타겟은, 720nm 주위에서 상대적으로 낮은 공명을 보이는 반면, 상대적으로 어두운 음영으로서 도시된, 샘플의 주변부 근처의 오버레이 타겟은 720nm 주위에서 상대적으로 높은 공명을 보인다. 이와 관련하여, 오버레이 알고리즘은 상대적으로 높은 
(위의 수학식 1 및 수학식 2 참조)을 갖는다. 또한, (도 4a에서의 필드 Y 값에 기초하면) 샘플의 상단과 하단 상에서의 오버레이 측정 사이에 부호 반전이 존재하며, 이는 공정 변동의 결과로서의 오버레이 타겟 내의 물리적 기하학적 비대칭성의 부호 반전을 나타낸다.
또한, 도 4a 및 도 4b는, 오버레이 알고리즘이 대략 400nm 내지 500nm의 범위 내의 파장에서 공정 변동에 상대적으로 둔감하다는 것을 예시하며, 이는 이 파장 영역에서의 오버레이 측정 시그니처의 높은 안정성에 의해 나타난다. 따라서, 이 파장 영역에서의 오버레이 측정은 일반적으로 샘플에 걸쳐 더 정확할 것이다. 대략 500nm 내지 600nm의 범위 내의 파장의 경우, 오버레이 측정은 비대칭성의 강도에 따라서 스케일링되는 경향이 있으며, 이는 공정 변동에 대한 더 높은 민감도를 나타내고 따라서 이 파장 영역에서의 측정에 대한 더 높은 부정확도를 나타낸다.
이제 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 오버레이 타겟 및/또는 알고리즘의 견고성을 평가하기 위한 스케일링 메트릭(S-메트릭)이 더 상세하게 설명된다.
본 명세서에서, 특정 오버레이 알고리즘을 사용한 특정 오버레이 타겟의 오버레이 측정의 견고성(또는 대안적으로 민감도)을 평가하는 메트릭이 개발될 수 있다고 생각된다. 한 실시예에서, 본 명세서에서 개시되는 바와 같은 S-메트릭은, 파장 또는 편광과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 측정 파라미터(예컨대, 계측 레시피의 파라미터)의 함수로서의 공정 변동이 존재할 때 특정 오버레이 알고리즘을 사용한 특정 오버레이 타겟의 오버레이 측정의 임의의 변동을 평가한다. 이와 관련하여, 공정 변동에 대한 민감도는, 도 2 내지 도 5b에 예시된 바와 같이, 측정된 오버레이의 변동성(또는 오버레이 부정확도)으로서 나타날 수 있다. 예컨대, 위의 도 2 내지 도 3b는, 오버레이 타겟의 공정 변동 유발 편차가 존재할 때의 단일 오버레이 측정은, 공정 변동이 오버레이 측정에 미치는 영향을 구별하기에 불충분하다는 것을 예시한다. 그러나, 측정 파라미터(예컨대, 도 2 내지 도 3b의 경우에는 파장)의 범위에 걸쳐 오버레이 측정(또는 오버레이 부정확도)을 평가하는 것은, 공정 변동이 오버레이 측정에 미치는 영향이 결정되도록 할 수 있다.
한 실시예에서, S-메트릭은,
이고,
이며, 여기서 N은 상이한 측정 파라미터(예컨대, 파장, 편광 등)를 사용한 측정의 수이고, i는 측정 파라미터 인덱스이고, 
는 주어진 측정 파라미터에 대한 오버레이 측정의 값이고, 
은 N개의 오버레이 측정의 가중 평균이고, w는 각 측정에 대한 가중치이다. 또한, 
는 ±1의 값을 취할 수 있고, 공명의 부호(예컨대, 비대칭성의 부호)에 대응할 수 있다. 예컨대, 
의 부호는, 공명에서의 또는 공명 근처에서의 오버레이 측정과 공명으로부터 멀리 있는 오버레이 측정 사이 차의 부호를 취함으로써 결정될 수 있다.
일반적인 의미에서, S-메트릭은 측정 파라미터의 값의 범위에 걸친 오버레이 측정의 가중 표준 편차에 기초한다. 이와 관련하여, S-메트릭은 측정 파라미터의 범위에 걸친 오버레이 측정의 변동성의 척도를 제공할 수 있다.
본 명세서에서, 수학식 3 및 수학식 4에서의 S-메트릭의 공식화는 구현에 대한 상당한 유연성을 제공한다고 생각된다. 예컨대, S-메트릭의 특정 부호(예컨대, 
의 값)가 무시될 수 있는 응용예에서 S-메트릭의 절대값은 특히 관심의 대상일 수 있다. 또 다른 예로서, 상이한 측정에 걸친 오버레이 변동성이 상이한 방법(예컨대, 가중되거나 가중되지 않은 표준 편차, 적분 등)을 사용하여 평가될 수 있다.
한 실시예에서, (예컨대, 이미지 기반 오버레이에서의) 콘트라스트, (산란측정 기반 오버레이에서의) 민감도와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 오버레이 측정과 연관된 선택된 품질 메트릭에 기초하여 가중치 w가 결정된다. 이와 관련하여, 노이즈의 영향이 완화될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 가중되지 않은 메트릭을 제공하기 위해 가중치 w는 모두 동일하게(예컨대, 1) 설정된다.
도 5a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 타겟의 피처 상의 공정 변동 유발 비대칭성의 분포의 개략적 표현이다. 도 5a에서, 샘플(504)의 중앙 근처의 오버레이 타겟(502)의 피처는 상대적으로 적은 비대칭성을 가질 수 있거나 비대칭성을 갖지 않을 수 있다. 그러나, 오버레이 타겟(502)의 피처는, (도 5a의 배향에서) 샘플의 우측 상부 위치를 향해 진행되는 위치에서 점점 강해지는 하나의 부호의 측벽 각도 비대칭성 및 샘플의 좌측 하부 위치를 향해 진행되는 위치에서 점점 강해지는 반대 부호의 측벽 각도 비대칭성을 보인다. 도 5b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 5a에 묘사된 샘플(504)에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟(502)의 시뮬레이션된 표현이며, 각 오버레이 타겟(502)의 음영은 S-메트릭의 값을 나타낸다.
도 5b에 예시된 바와 같이, 공정 변동(여기서는 측벽 각도 비대칭성)이 존재할 때 샘플(504)에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 S-메트릭은, 오버레이 랜드스케이프(overlay landscape)(측정 레시피 파라미터의 범위에 걸쳐 오버레이 타겟에 적용되는 오버레이 알고리즘)의 민감도의 평가를 가능하게 한다.
이제 도 6 내지 도 10을 참조하면, 정확하고 견고한 오버레이 계측을 용이하게 하기 위한 다수의 방식으로 S-메트릭이 적용될 수 있다.
도 6은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 타겟 설계를 선택하기 위한 방법(600)에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다. 예컨대, 견고한 오버레이 계측을 제공하기 위해 S-메트릭 계산에 기초하여 일련의 후보 타겟 설계 중에서 오버레이 타겟 설계가 선택될 수 있다. 출원인은, 본 명세서에서 오버레이 계측 시스템(100)의 맥락에서 전술된 실시예 및 가능케 하는 기술은 방법(600)으로 연장되는 것으로 해석되어야 한다는 점을 언급한다. 그러나, 방법(600)은 오버레이 계측 시스템(100)의 아키텍처로 제한되지 않는다는 점에 또한 유의해야 한다.
한 실시예에서, 방법(600)은, 오버레이 계측 툴의 측정 파라미터의 복수의 값을 사용하여, 샘플 상의 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트에 관한 오버레이 측정을 수행하는 단계(602)를 포함하며, 오버레이 타겟의 특정 세트는, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 하나를 갖는 오버레이 타겟을 포함한다. 예컨대, 상이한 타겟 설계는 피처의 상이한 사이즈, 배향, 및/또는 분포를 가질 수 있다. 또한, 타겟 설계는 이미징 기반 오버레이 측정 또는 산란측정 기반 오버레이 측정에 적합할 수 있다.
오버레이 계측 툴의 측정 파라미터는, 조명 파장, 샘플로부터 방출되는 방사선의 검출된 파장, 샘플 상의 조명의 스팟 사이즈, 입사 조명의 각도, 입사 조명의 편광, 오버레이 타겟 상에서의 입사 조명의 빔의 위치, 또는 오버레이 계측 툴의 초점 체적 내에서의 오버레이 타겟의 위치와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 계측 레시피와 연관된 임의의 파라미터를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 방법(600)은, 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 내의 오버레이 타겟 중 적어도 일부에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하는 단계(604) 포함하며, 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 타겟의 대응하는 세트의 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 한 실시예에서, 스케일링 메트릭은 수학식 3 및 수학식 4에서의 S-메트릭에 대응한다. 이와 관련하여, 스케일링 메트릭은 오버레이 측정의 가중 표준 편차에 대응할 수 있으며, 가중치는, 콘트라스트 또는 민감도와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 당업계에 공지된 임의의 품질 메트릭에 기초하여 결정된다. 또 다른 실시예에서, 스케일링 메트릭은 오버레이 측정의 가중되지 않은 표준 편차에 대응한다.
또 다른 실시예에서, 방법(600)은, 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 각각에 대한 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정하는 단계(606)를 포함한다. 이와 관련하여, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 각각과 연관된 S-메트릭 변동성이 평가될 수 있다. 변동성은, 표준 편차, 분산(variance) 등을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는, 당업계에 공지된 변동성의 임의의 통계적 척도를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 방법(600)은, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 오버레이 타겟 설계를 출력 오버레이 타겟 설계로서 선택하는 단계(608)를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 방법(600)은, 출력 오버레이 타겟 설계를 갖는 하나 이상의 오버레이 타겟을 포함하는 테스트 샘플의 오버레이를 측정하는 단계(610)를 포함한다. 이와 관련하여, 방법(600)에 의해 선택되는 출력 오버레이 타겟 설계는 하나 이상의 디바이스의 제조를 위한 생산 라인에 구현될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는, S-메트릭에 기초한 오버레이 타겟 설계의 선택을 예시한다. 도 7a는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동을 갖는 샘플에 걸쳐 분포된, 제1 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟에 대한 S-메트릭의 플롯(702)이다. 도 7b는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동을 갖는 샘플에 걸쳐 분포된, 제2 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟에 대한 S-메트릭의 플롯(704)이다. 도 7a 및 도 7b에 기초하면, 제1 오버레이 타겟 설계는, 파장의 함수로서의 더 작은 S-메트릭 변동성(예컨대, 가장 작은 3σ 등)을 갖는다. 이와 관련하여, 제1 오버레이 타겟 설계는 상대적으로 더 견고한 오버레이 측정을 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서에서, S-메트릭 변동성은 계측 레시피(예컨대, 오버레이 계측 툴의 하드웨어 구성)를 평가 및/또는 선택하기 위해 이용될 수 있다고 생각된다.
도 8은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 오버레이 계측 툴의 하드웨어 구성을 선택하기 위한 방법(800)에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다. 예컨대, 견고한 오버레이 계측을 제공하기 위해 S-메트릭 계산에 기초하여 일련의 후보 타겟 설계 중에서 오버레이 타겟 설계가 선택될 수 있다. 출원인은, 본 명세서에서 오버레이 계측 시스템(100)의 맥락에서 전술된 실시예 및 가능케 하는 기술은 방법(800)으로 연장되는 것으로 해석되어야 한다는 점을 언급한다. 그러나, 방법(800)은 오버레이 계측 시스템(100)의 아키텍처로 제한되지 않는다는 점에 또한 유의해야 한다.
한 실시예에서, 방법(800)은, 둘 이상의 하드웨어 구성을 사용하여 구성된 오버레이 계측 툴로, 오버레이 계측 툴의 복수의 측정 파라미터를 사용하여, 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 세트에 관한 오버레이 측정을 수행하는 단계(802)를 포함한다.
오버레이 계측 툴의 측정 파라미터는, 조명 파장, 샘플로부터 방출되는 방사선의 검출된 파장, 샘플 상의 조명의 스팟 사이즈, 입사 조명의 각도, 입사 조명의 편광, 오버레이 타겟 상에서의 입사 조명의 빔의 위치, 또는 오버레이 계측 툴의 초점 체적 내에서의 오버레이 타겟의 위치와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 계측 레시피와 연관된 임의의 파라미터를 포함할 수 있다. 또한, 상이한 하드웨어 구성은, 계측 레시피와 연관된 임의의 구성을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 방법(800)은 공정 변동에 대해 견고하도록 하기 위한 계측 레시피의 하나 이상의 파라미터의 선택을 용이하게 할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 방법(800)은, 둘 이상의 하드웨어 구성을 사용한 오버레이 측정에 기초하여 오버레이 타겟의 세트에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하는 단계(804)를 포함하며, 둘 이상의 하드웨어 구성 중 특정 하드웨어 구성을 사용하여 측정되는 오버레이 타겟의 세트 내의 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은, 특정 하드웨어 구성과 연관된 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 한 실시예에서, 스케일링 메트릭은 수학식 3 및 수학식 4에서의 S-메트릭에 대응한다. 이와 관련하여, 스케일링 메트릭은 오버레이 측정의 가중 표준 편차에 대응할 수 있으며, 가중치는, 콘트라스트 또는 민감도와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 당업계에 공지된 임의의 품질 메트릭에 기초하여 결정된다. 또 다른 실시예에서, 스케일링 메트릭은 오버레이 측정의 가중되지 않은 표준 편차에 대응한다.
또 다른 실시예에서, 방법(800)은, 둘 이상의 하드웨어 구성 각각과 연관된 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정하는 단계(806)를 포함한다. 이와 관련하여, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 각각과 연관된 S-메트릭 변동성이 평가될 수 있다. 변동성은, 표준 편차, 분산 등을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는, 당업계에 공지된 변동성의 임의의 통계적 척도를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 방법(800)은, 둘 이상의 하드웨어 구성 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 하드웨어 구성을 오버레이 계측 툴의 출력 하드웨어 구성으로서 선택하는 단계(808)를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 방법(800)은, 출력 하드웨어 구성을 갖는 오버레이 계측 툴을 사용하여 오버레이 타겟의 추가적인 인스턴스의 오버레이를 측정하는 단계(810)를 포함한다.
일부 실시예에서, 샘플에 걸친 오버레이 타겟에 대한 S-메트릭의 평가는, 사이트별 오버레이 부정확도를 정정하기 위한 사이트 특유 스케일링 인수를 개발하기 위해 사용될 수 있다.
도 9는, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 사이트 특유 오버레이 부정확도를 정정하기 위해 사이트 특유 스케일링 인수를 생성하기 위한 방법(900)에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다. 예컨대, 견고한 오버레이 계측을 제공하기 위해 S-메트릭 계산에 기초하여 일련의 후보 타겟 설계 중에서 오버레이 타겟 설계가 선택될 수 있다. 출원인은, 본 명세서에서 오버레이 계측 시스템(100)의 맥락에서 전술된 실시예 및 가능케 하는 기술은 방법(900)으로 연장되는 것으로 해석되어야 한다는 점을 언급한다. 그러나, 방법(900)은 오버레이 계측 시스템(100)의 아키텍처로 제한되지 않는다는 점에 또한 유의해야 한다.
한 실시예에서, 방법(900)은, 기준 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 세트 상에서, 측정 파라미터의 복수의 값을 사용하여, 오버레이를 측정하는 단계(902)를 포함하며, 오버레이 타겟의 세트는 공통 타겟 설계를 갖고, 복수의 오버레이 타겟은, 알려진 제조 오차 공간 분포를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 방법(900)은, 오버레이 측정에 기초하여 복수의 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하는 단계(904)를 포함하며, 복수의 오버레이 타겟 중 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 또 다른 실시예에서, 방법(900)은, 테스트 샘플 상의, 공통 타겟 설계를 갖는 적어도 하나의 오버레이 타겟 상에서 오버레이를 측정하는 단계(906)를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 방법(900)은, 각 대응하는 오버레이 타겟의 스케일링 메트릭 값에 기초하여 오버레이 타겟의 세트 내의 오버레이 타겟의 위치에서의 오버레이 부정확도를 정정하기 위한 사이트 특유 스케일링 인수를 생성하는 단계(908)를 포함한다.
일부 실시예에서, 스케일링 메트릭은, 공정 변동에 대해 견고한 오버레이 측정을 제공하기 위하여 계측 레시피를 최적화하기 위해 이용될 수 있다. 도 10은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 공정 변동에 대해 견고한 계측 레시피를 식별하기 위한 방법(1000)에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다. 예컨대, 견고한 오버레이 계측을 제공하기 위해 S-메트릭 계산에 기초하여 일련의 후보 타겟 설계 중에서 오버레이 타겟 설계가 선택될 수 있다. 출원인은, 본 명세서에서 오버레이 계측 시스템(100)의 맥락에서 전술된 실시예 및 가능케 하는 기술은 방법(1000)으로 연장되는 것으로 해석되어야 한다는 점을 언급한다. 그러나, 방법(1000)은 오버레이 계측 시스템(100)의 아키텍처로 제한되지 않는다는 점에 또한 유의해야 한다.
한 실시예에서, 방법(1000)은, 기준 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 세트 상에서, 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용하여, 오버레이를 측정하는 단계(1002)를 포함하며, 오버레이 타겟의 세트는 공통 타겟 설계를 갖고, 복수의 오버레이 타겟은, 알려진 제조 오차 공간 분포를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 방법(1000)은, 오버레이 측정에 기초하여 복수의 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하는 단계(1004)를 포함하며, 복수의 오버레이 타겟 중 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 측정의 표준 편차에 기초한다. 또 다른 실시예에서, 방법(1000)은, 스케일링 메트릭 값과 측정 파라미터 사이의 상관관계에 기초하여, 선택된 허용오차 내의 제조 오차에 대한 둔감도를 제공하는 측정 파라미터의 값을 포함하는 계측 레시피를 식별하는 단계(1006)를 포함한다. 예컨대, 
에 기초하여 정확한 측정 파라미터(예컨대, 정확한 레시피)가 식별될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 방법(1000)은, 식별된 계측 레시피를 사용하여, 테스트 샘플 상의, 공통 타겟 설계를 갖는 적어도 하나의 오버레이 타겟 상에서 오버레이를 측정하는 단계(1008)를 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 주제는 때로는, 다른 컴포넌트 내에 포함되거나 다른 컴포넌트와 연결되는 상이한 컴포넌트를 예시한다. 그러한 묘사되는 아키텍처는 단지 예시적일 뿐이라는 것과, 실제로, 동일한 기능을 달성하는 여러 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배열은, 원하는 기능이 달성되도록 유효하게 "연관"된다. 따라서, 특정 기능을 달성하도록 결합되는 본 명세서에서의 임의의 두 컴포넌트는, 아키텍처 또는 그 사이의 컴포넌트에 상관없이, 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"되어 있는 것으로서 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관된 임의의 두 컴포넌트는 또한, 원하는 기능을 달성하도록 서로 "연결" 또는 "커플링"되어 있는 것으로서 보일 수 있으며, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 두 컴포넌트는 또한, 원하는 기능을 달성하도록 서로 "커플링가능"한 것으로서 보일 수 있다. 커플링가능하다는 것의 구체적인 예는, 물리적으로 상호작용가능하고 그리고/또는 물리적으로 상호작용하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 상호작용가능하고 그리고/또는 무선으로 상호작용하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 상호작용가능하고 그리고/또는 논리적으로 상호작용하는 컴포넌트를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
전술한 설명에 의해 본 개시 및 그 수반되는 장점 중 다수가 이해되리라 사료되며, 개시된 주제로부터 벗어나지 않으면서 또는 그 중요한 장점 모두를 희생시키지 않으면서 컴포넌트의 형태, 구성, 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 설명을 위한 것이며, 다음 청구범위는 그러한 변경을 망라하고 포함하도록 의도된다. 또한, 본 발명은, 첨부된 청구범위에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (27)
- 오버레이 계측 시스템에 있어서,
오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기 - 상기 제어기는, 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함함 -
를 포함하며, 상기 프로그램 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
상기 오버레이 계측 툴로부터, 상기 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 샘플 상의 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트에 대한 오버레이 측정을 수신하고 - 오버레이 타겟의 특정 세트는, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 하나의 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟을 포함함 - ;
상기 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 내의 오버레이 타겟 중 적어도 일부에 대한 스케일링 메트릭(scaling metric) 값을 결정하고 - 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 타겟의 대응하는 세트의 오버레이 측정의 표준 편차에 기초함 - ;
상기 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 각각에 대한 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정하고;
상기 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 오버레이 타겟 설계를, 출력 오버레이 타겟 설계로서 선택
하게 하고,
상기 오버레이 계측 툴을 사용한 측정을 위한 테스트 샘플 상에 상기 출력 오버레이 타겟 설계에 기초하여 오버레이 타겟을 제조하기 위해 하나 이상의 제조 툴에, 상기 출력 오버레이 타겟 설계가 제공되는, 오버레이 계측 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 스케일링 메트릭은 상기 오버레이 측정의 가중 표준 편차에 기초하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 오버레이 측정의 가중 표준 편차의 가중치는, 상기 오버레이 계측 툴에 의해 생성되는 측정 신호의 콘트라스트(contrast)와 민감도(sensitivity) 중 적어도 하나에 기초하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 스케일링 메트릭()은
이고,
이며, N은 오버레이 측정의 수이고, i는 측정 파라미터 인덱스이고,
는 측정 파라미터 인덱스에 대한 오버레이 측정의 값이고,
은 N개의 오버레이 측정의 가중 평균이고, w는 N개의 오버레이 측정 각각에 대한 가중치이고,
는 +1 또는 -1이고 상기 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 내의 오버레이 타겟의 비대칭성의 부호에 대응하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 측정 파라미터는,
상기 오버레이 계측 툴에서의 조명의 파장
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 측정 파라미터는,
상기 오버레이 계측 툴에서의 조명의 편광
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 오버레이 계측 툴은,
이미지 기반 오버레이 계측 툴
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 오버레이 계측 툴은,
산란측정 기반 오버레이 계측 툴
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 오버레이 계측 시스템에 있어서,
오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기 - 상기 제어기는, 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함함 -
를 포함하며, 상기 프로그램 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
둘 이상의 하드웨어 구성을 사용하여 구성된 상기 오버레이 계측 툴로부터, 상기 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 세트에 대한 오버레이 측정을 수신하고;
상기 둘 이상의 하드웨어 구성을 사용한 오버레이 측정에 기초하여 상기 오버레이 타겟의 세트에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하고 - 상기 둘 이상의 하드웨어 구성 중 특정 하드웨어 구성을 사용하여 측정되는 상기 오버레이 타겟의 세트 내의 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은, 상기 특정 하드웨어 구성과 연관된 오버레이 측정의 표준 편차에 기초함 - ;
상기 둘 이상의 하드웨어 구성 각각과 연관된 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정하고;
상기 둘 이상의 하드웨어 구성 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 하드웨어 구성을 상기 오버레이 계측 툴의 출력 하드웨어 구성으로서 선택
하게 하고, 상기 오버레이 타겟의 하나 이상의 추가적인 인스턴스의 측정을 위해 상기 오버레이 계측 툴에 상기 출력 하드웨어 구성이 제공되는, 오버레이 계측 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 스케일링 메트릭은 상기 오버레이 측정의 가중 표준 편차에 기초하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 오버레이 측정의 가중 표준 편차의 가중치는, 상기 오버레이 계측 툴에 의해 생성되는 측정 신호의 콘트라스트와 민감도 중 적어도 하나에 기초하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 스케일링 메트릭()은
이고,
이며, N은 오버레이 측정의 수이고, i는 측정 파라미터 인덱스이고,
는 측정 파라미터 인덱스에 대한 오버레이 측정의 값이고,
은 N개의 오버레이 측정의 가중 평균이고, w는 N개의 오버레이 측정 각각에 대한 가중치이고,
는 +1 또는 -1이고 상기 오버레이 타겟의 세트 내의 오버레이 타겟의 비대칭성의 부호에 대응하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 측정 파라미터는,
상기 오버레이 계측 툴에서의 조명의 파장
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 측정 파라미터는,
상기 오버레이 계측 툴에서의 조명의 편광
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 오버레이 계측 툴은,
이미지 기반 오버레이 계측 툴
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 오버레이 계측 툴은,
산란측정 기반 오버레이 계측 툴
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 오버레이 계측 시스템에 있어서,
오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기 - 상기 제어기는, 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함함 -
를 포함하며, 상기 프로그램 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
오버레이 위치의 세트에서의 오버레이 부정확도를 정정하기 위한 사이트 특유 스케일링 인수(site-specific scaling factor)의 세트를 수신하고 - 상기 사이트 특유 스케일링 인수는, 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 상기 오버레이 위치의 세트에 분포된 기준 오버레이 타겟의 세트의 오버레이 측정에 기초하여 생성되고, 상기 기준 오버레이 타겟의 세트는 공통 타겟 설계를 갖고, 상기 기준 오버레이 타겟의 세트는, 알려진 제조 오차 공간 분포를 포함하고, 상기 사이트 특유 스케일링 인수는 상기 오버레이 측정의 표준 편차에 기초함 - ;
테스트 샘플 상의 상기 오버레이 위치의 세트 내의 적어도 하나의 위치 상에 위치된, 상기 공통 타겟 설계를 갖는 적어도 하나의 오버레이 타겟으로부터 적어도 하나의 테스트 오버레이 측정을 수신하고;
대응하는 사이트 특유 스케일링 인수를 사용하여 적어도 하나의 테스트 오버레이 측정을 정정
하게 하는, 오버레이 계측 시스템. - 제17항에 있어서, 상기 사이트 특유 스케일링 인수 중 적어도 일부는 상기 오버레이 측정의 가중 표준 편차에 기초하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제18항에 있어서, 상기 오버레이 측정의 가중 표준 편차의 가중치는, 상기 오버레이 계측 툴에 의해 생성되는 측정 신호의 콘트라스트와 민감도 중 적어도 하나에 기초하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제17항에 있어서, 스케일링 메트릭()은
이고,
이며, N은 오버레이 측정의 수이고, i는 측정 파라미터 인덱스이고,
는 측정 파라미터 인덱스에 대한 오버레이 측정의 값이고,
은 N개의 오버레이 측정의 가중 평균이고, w는 N개의 오버레이 측정 각각에 대한 가중치이고,
는 +1 또는 -1이고 상기 기준 오버레이 타겟의 세트 내의 오버레이 타겟의 비대칭성의 부호에 대응하는, 오버레이 계측 시스템.
- 제17항에 있어서, 상기 측정 파라미터는,
상기 오버레이 계측 툴에서의 조명의 파장
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제17항에 있어서, 상기 측정 파라미터는,
상기 오버레이 계측 툴에서의 조명의 편광
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제17항에 있어서, 상기 오버레이 계측 툴은,
이미지 기반 오버레이 계측 툴
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 제17항에 있어서, 상기 오버레이 계측 툴은,
산란측정 기반 오버레이 계측 툴
을 포함하는, 오버레이 계측 시스템. - 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기를 포함하는 오버레이 계측 시스템을 위한 방법에 있어서,
상기 제어기는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 방법을 수행하게 하고, 상기 방법은:
상기 오버레이 계측 툴로부터, 상기 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용하여 샘플 상의 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트에 대한 오버레이 측정을 수신하는 단계 - 오버레이 타겟의 특정 세트는, 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 하나의 오버레이 타겟 설계를 갖는 오버레이 타겟을 포함함 - ;
상기 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 내의 오버레이 타겟 중 적어도 일부에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하는 단계 - 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은 오버레이 타겟의 대응하는 세트의 오버레이 측정의 표준 편차에 기초함 - ;
상기 오버레이 타겟의 둘 이상의 세트 각각에 대한 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정하는 단계; 및
상기 둘 이상의 오버레이 타겟 설계 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 오버레이 타겟 설계를, 출력 오버레이 타겟 설계로서 선택하는 단계
를 포함하고,
상기 오버레이 계측 툴을 사용한 측정을 위한 테스트 샘플 상에 상기 출력 오버레이 타겟 설계에 기초하여 오버레이 타겟을 제조하기 위해 하나 이상의 제조 툴에 상기 출력 오버레이 타겟 설계가 제공되는, 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기를 포함하는 오버레이 계측 시스템을 위한 방법. - 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기를 포함하는 오버레이 계측 시스템을 위한 방법에 있어서,
상기 제어기는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 방법을 수행하게 하고, 상기 방법은:
둘 이상의 하드웨어 구성을 사용하여 구성된 상기 오버레이 계측 툴로부터, 상기 오버레이 계측 툴을 구성하기 위한 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 샘플에 걸쳐 분포된 오버레이 타겟의 세트에 대한 오버레이 측정을 수신하는 단계;
상기 둘 이상의 하드웨어 구성을 사용한 오버레이 측정에 기초하여 상기 오버레이 타겟의 세트에 대한 스케일링 메트릭 값을 결정하는 단계 - 상기 둘 이상의 하드웨어 구성 중 특정 하드웨어 구성을 사용하여 측정되는 상기 오버레이 타겟의 세트 내의 특정 오버레이 타겟에 대한 스케일링 메트릭은, 상기 특정 하드웨어 구성과 연관된 오버레이 측정의 표준 편차에 기초함 - ;
상기 둘 이상의 하드웨어 구성 각각과 연관된 스케일링 메트릭 값의 변동성을 결정하는 단계; 및
상기 둘 이상의 하드웨어 구성 중 가장 작은 스케일링 메트릭 변동성을 갖는 하나의 하드웨어 구성을, 상기 오버레이 계측 툴의 출력 하드웨어 구성으로서 선택하는 단계
를 포함하고,
상기 오버레이 타겟의 하나 이상의 추가적인 인스턴스의 측정을 위해 상기 오버레이 계측 툴에, 상기 출력 하드웨어 구성이 제공되는, 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기를 포함하는 오버레이 계측 시스템을 위한 방법. - 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기를 포함하는 오버레이 계측 시스템을 위한 방법에 있어서,
상기 제어기는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 방법을 수행하게 하고, 상기 방법은:
오버레이 위치의 세트에서의 오버레이 부정확도를 정정하기 위한 사이트 특유 스케일링 인수의 세트를 수신하는 단계 - 상기 사이트 특유 스케일링 인수는, 측정 파라미터의 복수의 값을 사용한, 상기 오버레이 위치의 세트에 분포된 기준 오버레이 타겟의 세트의 오버레이 측정에 기초하여 생성되고, 상기 기준 오버레이 타겟의 세트는 공통 타겟 설계를 갖고, 상기 기준 오버레이 타겟의 세트는, 알려진 제조 오차 공간 분포를 포함하고, 상기 사이트 특유 스케일링 인수는 상기 오버레이 측정의 표준 편차에 기초함 - ;
테스트 샘플 상의 상기 오버레이 위치의 세트 내의 적어도 하나의 위치 상에 위치된, 상기 공통 타겟 설계를 갖는 적어도 하나의 오버레이 타겟으로부터 적어도 하나의 테스트 오버레이 측정을 수신하는 단계; 및
대응하는 사이트 특유 스케일링 인수를 사용하여 적어도 하나의 테스트 오버레이 측정을 정정하는 단계
를 포함하는 오버레이 계측 툴과 통신가능하게 커플링되도록 구성된 제어기를 포함하는 오버레이 계측 시스템을 위한 방법.
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