KR20160088408A - 리소그래피 계측을 위한 방법, 장치 및 기판 - Google Patents

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KR20160088408A
KR20160088408A KR1020167016406A KR20167016406A KR20160088408A KR 20160088408 A KR20160088408 A KR 20160088408A KR 1020167016406 A KR1020167016406 A KR 1020167016406A KR 20167016406 A KR20167016406 A KR 20167016406A KR 20160088408 A KR20160088408 A KR 20160088408A
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헨드릭 얀 하이데 스마일드
뵈프 아리에 제프리 덴
오메르 아부바커 오메르 아담
마틴 야코부스 요한 야크
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

기판은 리소그래피 공정에 의해 그 위에 형성된 3개 이상의 오버레이 격자를 갖는다. 각각의 오버레이 격자는 알려진 오버레이 바이어스를 갖는다. 오버레이 바이어스의 값은 예컨대 영(0)에 중심을 둔 영역에서의 2개의 값과 P/2에 중심을 둔 영역에서의 2개의 값을 포함하며, 여기서 P는 격자의 피치이다. 오버레이는 피처 비대칭을 보정하기 위해 상이한 오버레이 바이어스 값에 대한 정보와 오버레이와 타겟 비대칭 간의 가정된 비선형적 관계를 이용하여 격자에 대한 비대칭 측정치로부터 계산된다. 0 바이어스와 P/2 바이어스의 영역에서의 주기적 관계는 반대 부호의 기울기를 갖는다. 계산은 기울기가 반대 부호뿐만 아니라 상이한 크기를 갖도록 할 수 있다. 계산은 또한 피처 비대칭 및 기타 프로세싱 이펙트에 대한 정보를 제공한다. 이 정보는 측정 공정 및/또는 리소그래피 공정의 후속 퍼포먼스를 향상시키기 위해 이용된다.

Description

리소그래피 계측을 위한 방법, 장치 및 기판{METHOD, APPARATUS AND SUBSTRATES FOR LITHOGRAPHIC METROLOGY}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 11월 26일자로 출원된 EP 출원 13194522의 이점을 청구하며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 통합되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 예컨대 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에 이용할 수 있는 계측을 위한 방법 및 장치와, 리소그래피 기술을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)의 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 리소그래피 공정에서는, 예컨대 공정 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체의 측정을 자주 행하는 것이 바람직하다. 크리티컬 디멘전(CD)을 측정하기 위해 종종 이용되는 스캐닝 전자 현미경과, 디바이스에서의 2개의 층의 정렬의 정확도인 오버레이를 측정하기 위한 특수 장치를 포함한, 이러한 측정을 행하기 위한 다양한 장치가 공지되어 있다. 최근에, 리소그래피 분야에서 사용하기 위한 다양한 형태의 산란계(scatterometer)가 개발되었다. 이들 디바이스는 방사선 빔을 타겟 상으로 지향시키고, 산란된 방사선의 하나 이상의 특성, 예컨대 파장을 함수로 하는 하나의 반사각에서의 세기, 반사된 각도를 함수로 하는 하나 이상의 파장에서의 세기, 또는 반사된 각도를 함수로 하는 편광을 측정하여, 타겟의 대상 특성(a property of interest of the target)을 결정할 수 있게 하는 "스펙트럼"을 획득한다. 대상 특성의 결정은 예컨대 RCWA(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소법(finite element methods)과 같은 반복적 접근에 의한 타겟 구조체의 재구성, 라이브러리 검색, 및 주성분 분석(principal component analysis)과 같은 다양한 기술에 의해 수행될 수도 있다.
종래의 산란계에 의해 이용되는 타겟은 예컨대 40㎛×40㎛과 같이 비교적 큰 격자이며, 측정 빔은 격자보다 작은 스폿을 생성한다(즉, 격자가 언더필됨(underfilled)). 이것은 타겟이 무한적인 것으로서 간주될 수 있는 때에는 타겟의 수학적 재구성을 간략화한다. 그러나, 타겟의 크기를 예컨대 10㎛×10㎛ 또는 그 미만으로 감소시켜서, 타겟이 스크라이브 레인이 아닌 제품 피처(product feature) 중에 위치될 수 있도록 하기 위해, 격자를 측정 스폿보다 작게 구성하는(즉, 격자가 오버필됨(overfilled)) 계측법이 제안되었다. 전형적으로, 이러한 타겟은 0차 회절(the zeroth order of diffraction)(경면 반사에 대응하는)을 차단하고 더 높은 차수만을 처리하는 다크 필드 산란 측정(dark field scatterometry)을 이용하여 측정된다. 다크 필드 계측법의 예는 국제 특허 출원 WO 2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾아볼 수 있으며, 이들 공개 특허는 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 통합된다. 이 기술의 더욱 진보된 개발예가 미국 공개 특허 US20110027704A, US20110043791A 및 US20120242970A에 개시되어 있다. 이들 공개 특허의 내용 또한 원용에 의해 본 명세서에 통합된다. 회절 차수의 다크-필드 검출을 이용하는 회절 기반 오버레이는 더 작은 타겟 상의 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이들 타겟은 조명 스폿보다 작게 될 수 있으며, 웨이퍼 상의 제품 구조체에 의해 둘러싸일 수도 있다. 복수의 타겟이 하나의 이미지에서 측정될 수 있다.
공지의 계측 기술에서는, -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 별도로 획득하기 위해 타겟을 회전시키거나 조명 모드 또는 이미징 모드를 변경하면서 특정한 조건 하에서 타겟을 2회 측정함으로써 오버레이 측정 결과를 획득한다. 주어진 격자에 대한 이들 세기를 비교함으로써 격자에서의 비대칭(asymmetry)의 측정치가 제공되며, 오버레이 격자에서의 비대칭이 오버레이 오차의 지표(indicator)로서 사용될 수 있다.
공지의 다크-필드 이미지-기반 오버레이 측정이 빠르고 계산적으로 매우 간략하지만(교정된 때에), 이러한 측정은 오버레이가 타겟 구조체에서의 비대칭의 유일한 원인이라는 추정에 의존한다. 오버레이된 격자들 중의 하나 또는 둘 모두 내에서의 피처(feature)의 비대칭과 같은 스택에서의 임의의 다른 비대칭 또한 1차 차수에서의 비대칭을 야기한다. 오버레이에 관련되지 않은 이 비대칭은 분명히 오버레이 측정에 지장을 주어 부정확한 오버레이 결과를 제공한다. 오버레이 격자의 바닥쪽 격자에서의 비대칭은 피처 비대칭의 흔한 형태이다. 예컨대 이러한 비대칭은 바닥쪽 격자가 원래대로 형성된 후에 수행된 화학-기계적 폴리싱(chemical-mechanical polishing, CMP)과 같은 웨이퍼 가공 단계에서 유래할 수도 있다.
따라서, 이때에는, 숙련자가, 오버레이 측정을 제공하지만 비대칭의 다른 원인이 존재하는 때에는 부정확하게 되는 간략하고 신속한 측정 프로세스와, 계산이 과도하고 오버레이 격자의 환경으로부터의 신호로 퓨필 이미지가 오염되는 것을 방지하기 위해 전형적으로는 커다란 언더필된 격자의 여러 개의 측정치를 요구하는 보다 전통적인 기술 간에 선택을 행하여야 하며, 이것은 이러한 과정에 대한 재현을 저해한다.
따라서, 오버레이에 의해 야기되는 타겟 구조 비대칭에의 영향(contribution)과 기타 작용에 의해 야기되는 타겟 구조 비대칭에의 영향을 보다 직접적이고 간편한 방식으로 구별하는 것이 요망된다.
처리량 및 정확도가 종래의 공개된 기술에 비하여 향상될 수 있는, 타겟 구조체를 이용하는 오버레이 계측을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 더욱이, 본 발명이 이러한 것으로 한정되지는 않지만, 다크-필드 이미지-기반 기술로 독출될 수 있는 소형 타겟 구조체에 적용될 수 있다면, 커다란 장점을 갖게 될 것이다.
제1 양태에서의 본 발명은 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법을 제공하며, 상기 방법은,
(a) 기판 상에 복수의 타겟 구조체를 제공하는 단계로서, 각각의 상기 타겟 구조체가 오버레이된 주기적 구조체를 포함하고, 각각의 상기 타겟 구조체가 알려진 오버레이 바이어스(known overlay bias)를 갖는, 타겟 구조체 제공 단계;
(b) 타겟을 조명하고 각각의 상기 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 검출하는 단계로서, 그 타겟 구조체에 대해,
(ⅰ) 상기 알려진 오버레이 바이어스,
(ⅱ) 상기 타겟 구조체를 형성하기 위해 사용된 리소그래피 공정의 오버레이 퍼포먼스, 및
(ⅲ) 상기 주기적 구조체의 하나 이상 내에서의 피처 비대칭(feature asymmetry)
으로 인한 영향(contribution)을 포함하는 전체 비대칭을 나타내는 측정치를 획득하기 위한, 조명 및 검출 단계;
(c) 3개 이상의 상기 타겟 구조체에 대한 상기 전체 비대칭 측정치를 이용하여 상기 오버레이 오차의 측정치를 계산하는 단계로서, 상기 계산은 알려진 오버레이 바이어스 값 및 오버레이 오차와 비대칭 간의 가정된 비선형적인 주기적 관계를 이용하여 수행되어, 상기 피처 비대칭으로 인한 영향을 배제하는, 계산 단계를 포함하며,
상기 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 알려진 값은 상기 주기적 관계의 제1 영역 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 상기 주기적 관계의 제2 영역 내에 들어있는 적어도 하나의 값을 포함하며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서의 주기적 관계는 반대 부호의 기울기(gradient)를 갖는다.
개시된 실시예에서, 상기 주기적 관계의 제1 영역은 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기이고, 상기 제2 영역은 P/2에 중심을 둔 절반 주기이며, 여기서 P는 상기 주기적 관계의 피치이다.
몇몇의 개시된 실시예에서, 4개 이상의 상이한 값의 상기 오버레이 바이어스가 사용되고, 상기 주기적 관계의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 각각의 영역 내에 적어도 2개의 바이어스 값을 포함한다. 그 경우에서의 계산은 상기 기울기가 상기 주기적 관계의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 크기를 갖는 것을 허용하도록 수행될 수도 있다. 이것은 타겟에서의 어떠한 타입의 공정-유도 비대칭(process-induced asymmetry)에 대해 더욱 견고한 오버레이 측정치를 제공할 수 있다.
계산은 단계 (c)의 퍼포먼스 및/또는 다른 기판 상에서의 리소그래피 공정의 퍼포먼스를 제어하기 위해 사용될 수 있는 다른 퍼포먼스 파라미터를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명은 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 검사 장치를 제공하며, 상기 검사 장치는,
- 복수의 타겟 구조체를 위에 갖고 있는 기판을 위한 지지체로서, 각각의 상기 타겟 구조체가 오버레이된 주기적 구조체를 포함하고, 각각의 상기 타겟 구조체가 알려진 오버레이 바이어스를 갖는, 지지체;
- 타겟을 조명하고 각각의 상기 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 검출하는 광학계로서, 그 타겟 구조체에 대해, (ⅰ) 상기 알려진 오버레이 바이어스, (ⅱ) 상기 리소그래피 공정의 오버레이 퍼포먼스, 및 (ⅲ) 상기 주기적 구조체의 하나 이상 내에서의 피처 비대칭으로 인한 영향을 포함하는 전체 비대칭을 나타내는 측정치를 획득하기 위한, 광학계;
- 상기 오버레이 퍼포먼스의 측정치를 계산하기 위해 3개 이상의 상이한 값의 오버레이 바이어스를 갖는 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 상기 전체 비대칭 측정치를 이용하도록 구성된 프로세서로서, 상기 계산은 상기 알려진 오버레이 바이어스 값 및 오버레이와 타겟 비대칭 간의 가정된 비선형적인 관계를 이용하여 수행되어, 상기 피처 비대칭으로 인한 영향을 배제하는, 프로세서를 포함하며,
상기 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 알려진 값은 상기 주기적 관계의 제1 영역 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 상기 주기적 관계의 제2 영역 내에 들어있는 적어도 하나의 값을 포함하며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서의 주기적 관계는 반대 부호의 기울기를 갖는다.
본 발명은 또한 전술한 본 발명에 따른 방법 및 장치에 사용하기 위한 기판을 제공하며, 상기 기판은 리소그래피 공정에 의해 위에 형성된 복수의 타겟 구조체를 가지며, 각각의 상기 타겟 구조체가 오버레이된 주기적 구조체를 포함하고, 각각의 상기 타겟 구조체가 특정한 오버레이 바이어스를 가지며, 상기 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 값은 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 P/2 바이어스에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 하나의 값을 포함하며, 여기서 P는 상기 주기적 구조체의 주기이다.
일실시예에서, 적어도 4개의 타겟 구조체가 제공되며, 상기 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 값은 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 P/2에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 값을 포함하며, 여기서 P는 상기 주기적 구조체의 주기이다.
본 발명은 또한 전술한 본 발명의 양태 중의 하나에 따른 기판을 형성하는데 사용하기 위한 패터닝 장치의 쌍을 제공하며, 상기 패터닝 장치는 적어도 3개의 오버레이 바이어스를 갖는 상기 타겟 구조체를 형성하는데 사용하기에 적합화된다.
본 발명은 또한 프로세서로 하여금 전술한 바와 같은 발명에 따른 방법의 처리 단계 (c)를 수행하도록 하기 위한 기기 판독 가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
본 발명은 또한 리소그래피 시스템을 제공하며, 상기 리소그래피 시스템은,
- 패터닝 장치로부터 일련의 패턴을 오버레이 방식으로 기판 상으로 전사하도록 구성된 리소그래피 장치; 및
- 전술한 바와 같은 발명에 따른 검사 장치
를 포함하며, 상기 리소그래피 장치는, 상기 검사 장치에 의해 계산된 하나 이상의 파라미터를 그 이후의 기판에 상기 일련의 패턴을 부여하는데 사용하도록 구성된다.
본 발명은 또한 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판에 일련의 디바이스 패턴이 부여되는 디바이스를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 상기 기판의 적어도 하나의 기판 상에 상기 디바이스 패턴의 일부분으로서 형성되거나 또는 상기 디바이스 패턴 이외에 형성된 적어도 하나의 주기적 구조체를 전술한 바와 같은 발명에 따른 방법을 이용하여 검사하는 단계와, 상기 검사 방법의 단계 (c)에서 계산된 하나 이상의 파라미터에 따라 추후의 기판에 대한 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점과 본 발명의 각종 실시예의 구조 및 동작이 첨부 도면을 참조하여 아래에 상세하게 설명되어 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시되는 구체적인 실시예로 한정되지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 이러한 실시예는 단지 예시를 위해 제공된 것이며, 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 당업자에 의해 추가의 실시예가 이루어질 수 있음은 자명할 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서만 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시하는 도면이다.
도 3의 (a)는 제1 쌍의 조명 애퍼처를 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 타겟을 측정하는데 사용하기 위한 다크 필드 산란계의 개략도, (b)는 소정 방향의 조명에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 상세도, (c)는 회절 기반 오버레이 측정을 위한 산란계를 이용함에 있어서 추가의 조명 모드를 제공하는 제2 쌍의 조명 애퍼처, (d)는 제1 및 제2 쌍의 애퍼처를 조합하는 제3 쌍의 조명 애퍼처를 도시하는 도면이다.
도 4는 공지의 형태의 복수의 격자 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽선을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 3의 산란계에서 획득된 도 4의 타겟의 이미지를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 3의 산란계를 이용하고 본 발명의 실시예를 형성하도록 적합화될 수 있는 오버레이 측정 방법의 단계를 보여주는 흐름도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 0의 영역(region of zero)에서의 상이한 오버레이 값을 갖는 오버레이 격자의 개략 단면을 도시하고, (d)는 프로세싱 이펙트(processing effects)로 인해 바닥쪽 격자에서 피처 비대칭을 갖는 오버레이 격자의 개략 단면을 도시하고, (e) 내지 (g)는 본 발명의 실시예에서 사용된 바와 같이 1/2 피치의 영역에서의 상이한 바이어스 값을 갖는 오버레이 격자의 개략 단면을 도시하는 도면이다.
도 8은 피처 비대칭에 놓이지 않은 이상적인 타겟 구조체에서의 공지의 오버레이 측정 원리를 도시하는 도면이다.
도 9는, WO 2013143814 A1에 개시된 바와 같이 피처 비대칭의 보정을 포함하는, 이상적이지 않은 타겟 구조체에서의 공지의 오버레이 측정 원리를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이어스 체계(bias scheme)를 갖는 복합 격자 타겟을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 10의 타겟을 이용한 피처 비대칭의 보정을 포함하는 오버레이 측정 원리를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이어스 체계를 갖는 복합 격자 타겟을 도시하는 도면이다.
도 13은 도 12의 타겟을 이용한 고차 고조파(higher-order harmonics)에 의해 야기된 모델 오차 및 피처 비대칭의 보정을 포함하는 오버레이 측정 원리를 도시하는 도면이다.
도 14의 (a)는 공지의 방법의 시뮬레이션된 퍼포먼스를 도시하고, (b)는 도 12의 타겟 및 도 13의 원리를 이용한 방법의 시뮬레이션된 퍼포먼스를 도시하는 도면이다.
도 15는 피처 비대칭 증가 시의 상이한 방법들의 퍼포먼스를 도시하는 도면이다.
도 16은 도 3의 장치에서의 상이한 조합의 파장과 편광을 이용한 측정에 미치는 피처 비대칭의 영향을 도시하는 도면이다.
도 17은 피처 비대칭의 측정치를 이용하여 검사 장치 및/또는 리소그래피 공정의 퍼포먼스를 제어하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 18은 제2 실시예의 바이어스 체계를 갖는 복합 격자 타겟의 3가지 다른 설계를 도시하는 도면이다.
본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 실시될 수도 있는 일례의 환경을 설명하는 것이 유익할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사선 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL)과, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)와, 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정 파라미터에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT)과, 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 다른 형태의 광학 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 장치 지지체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 모든 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 편이 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구된 패턴과 정확하게 대응하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형일 수도 있고 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 또한 기판의 적어도 일부분이 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 예컨대 물과 같은 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체에 의해 덮여질 수 있는 유형의 것으로도 될 수 있다. 액침액은 또한 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도(numerical aperture)를 증가시키기 위한 것으로 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 여기에서 사용된 바와 같은 "액침"이라는 표현은 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 단지 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예컨대, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우에, 이 방사선 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사선 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 종단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)이 방사선 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 영역(C)을 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다.
패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역을 점유하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역(C) 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 소형 정렬 마커가 다이 내에서 디바이스 피처 중에 포함될 수도 있으며, 그 경우 마커는 가능한 한 작게 되고, 인접한 피처와는 상이한 이미징 또는 프로세스 조건을 요구하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템은 아래에 추가로 설명되어 있다.
이 예에서의 리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb) 및 이 기판 테이블이 이들 간에 교환될 수 있는 2개의 스테이션, 즉 노광 스테이션과 측정 스테이션을 갖는 소위 듀얼 스테이지 타입의 것이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 또 다른 기판이 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블 상에 탑재될 수 있고, 다양한 예비 단계가 수행된다. 예비 단계는, 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 맵핑하는 것과, 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 리소그래피 장치의 처리량에 있어서의 상당한 증가를 가능하게 한다.
도시된 리소그래피 장치는 예컨대 스텝 모드 또는 스캔 모드를 포함한 다양한 모드로 사용될 수 있다. 리소그래피 장치의 구성 및 작동은 당해 기술 분야의 당업자에게 널리 알려져 있으며, 본 발명의 이해를 위해 추가로 설명할 필요는 없을 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는, 기판에 대한 노광 전 프로세스 및 노광 후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함하는, 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)로도 지칭되는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성한다. 종래에는, 이들은 레지스트층을 침적하기 위한 스핀 코터(spin coater, SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 칠 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 픽업하고, 이들 기판을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그리고나서 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay, LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로서도 지칭되는 이들 디바이스는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있으며, 이 트랙 제어 유닛은 그 자체가 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어되고, 이 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.
본 발명의 실시예에 사용하기에 적합한 다크 필드 계측 장치가 도 3의 (a)에 도시되어 있다. 타겟 격자(T) 및 회절 선(diffracted ray)이 도 3의 (b)에 더욱 상세하게 예시되어 있다. 다크 필드 계측 장치는 독립형 디바이스이어도 되고, 또는 예컨대 측정 스테이션에 있는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC) 중의 하나에 통합될 수도 있다. 장치 도처에서 여러 개의 분기(branch)를 갖는 광축은 점선 O로 표시되어 있다. 이 장치에서, 소스(11)(예컨대, 크세논 램프)에 의해 방출된 광은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학계에 의해 빔 스플리터(15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이들 렌즈는 이중 시퀀스의 4F 배열(double sequence of a 4F arrangement)로 배치된다. 기판 이미지를 검출기 상에 제공하는 동시에 공간 주파수 필터링을 위해 중간 퓨필 평면(intermediate pupil-plane)의 액세스를 허용하는 상이한 렌즈 배열이 이용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 여기에서 퓨필 평면(켤레 퓨필 평면(conjugate pupil plane))으로서 지칭되는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 표현하는 평면에서의 공간 세기 분포를 정함으로써 선택될 수 있다. 구체적으로, 이것은, 렌즈 12와 14 사이에 적합한 형태의 애퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 행해질 수 있으며, 그 평면에는 대물 렌즈 퓨필 평면의 역-투영 이미지(back-projected image)가 있게 된다. 예시된 실시예에서, 애퍼처 플레이트(13)는 상이한 조명 모드가 선택될 수 있도록 하는 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태를 갖는다. 본 예에서의 조명 시스템은 오프축 조명 모드(off-axis illumination mode)를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트 13N은, 단지 설명을 목적으로 "북쪽"으로서 지정된 방향으로부터의 오프축을 제공한다, 제2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트 13S는 유사 조명을 제공하지만 "남쪽"으로 표시된 반대 방향으로부터의 오프축을 제공하기 위해 이용된다. 상이한 애퍼처를 사용함으로써 다른 모드의 조명도 가능하다. 원하는 조명 모드 외측의 임의의 불필요한 광이 원하는 측정 신호와 간섭할 수도 있음에 따라 퓨필 평면의 나머지는 어두운 것이 바람직하다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 타겟 격자(T)는 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 수직으로 기판(W)과 함께 위치된다. 축(O)에 어긋난 각도로 격자(T) 상에 충돌하는 조명선(ray of illumination)(I)은 하나의 0차 회절 선(실선 0) 및 2개의 1차 회절 선(일점쇄선 +1과 이점쇄선 -1)을 생성한다. 오버필된 소형 타겟 격자(overfilled small target grating)를 이용하면, 이들 선은 계측 타겟 격자(T) 및 기타 피처를 포함한 기판의 영역을 커버하는 다수의 평행한 선 중의 단지 하나라는 것을 기억해야 한다. 플레이트(13)의 애퍼처가 한정된 폭(유용한 광량을 허용하는데 필요한)을 가지므로, 입사 선(I)은 실제로는 일정 범위의 각도를 점유할 것이고, 회절 선 0과 +1/-1이 다소 확산될(spread out) 것이다. 소형 타겟의 포인트 확산 기능에 따라, 각각의 차수 +1과 -1은 도시된 바와 같은 단일의 이상적인 선이 아니라 일점 범위의 각도에 걸쳐 추가로 확산될 것이다. 격자 피치 및 조명 각도는 대물 렌즈에 진입하는 1차 회절 선이 중앙의 광축과 근접하게 정렬되도록 설계되거나 조정될 수 있다는 것에 유의하기 바란다. 도 3의 (a) 및 (b)에 예시된 선은 순전히 이들이 도면에서 보다 용이하게 구별될 수 있도록 하기 위해 다소 오프축으로 도시되어 있다.
기판(W) 상의 타겟에 의해 회절된 적어도 0차와 +1차 회절 선은 대물 렌즈(16)에 의해 모아지고, 빔 스플리터(15)를 반대로 통과하도록 지향된다. 도 3의 (a)로 돌아가서, 제1 조명 모드와 제2 조명 모드 둘 모두는 북쪽(N)과 남쪽(S)으로서 표시된 직경 방향으로 반대의 애퍼처를 지정함으로써 예시되어 있다. 입사 선(I)이 광축의 북쪽측으로부터의 것인 때에는, 즉 애퍼처 플레이트 13N을 이용하여 제1 조명 모드가 적용되는 때에는, +1(N)으로 표시되는 +1 회절 선이 대물 렌즈(16)에 진입한다. 반대로, 애퍼처 플레이트 13S를 이용하여 제2 조명 모드가 적용되는 때에는, -1 회절 선(-1(S)로 표시됨)이 렌즈(16)에 진입하는 선이 된다.
제2 빔 스플리터(17)는 회절 빔을 2개의 측정 분기로 분할한다. 제1 측정 분기에서, 광학계(18)는 0차 및 1차 회절 빔을 이용하여 제1 센서(19)(예컨대, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서 상의 상이한 포인트를 때리며, 이로써 이미지 처리가 차수를 비교하고 대비(contrast)할 수 있게 된다. 센서(19)에 의해 캡쳐된 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 포커싱하거나 및/또는 1차 회절 빔의 세기 측정치를 정규화하기 위해 이용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 재구성과 같은 다수의 측정 목적을 위해서도 사용될 수 있으며, 이것은 본 발명의 개시 대상이 아니다.
제2 측정 분기에서, 광학계(20, 22)는 센서(23)(예컨대, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 형성한다. 제2 측정 분기에서, 퓨필 평면에 켤레를 이루는 평면에 애퍼처 스톱(21)이 제공된다. 애퍼처 스톱(21)은 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하도록 기능한다. 센서(19, 23)에 의해 캡쳐된 이미지는 이미지 프로세서 및 컨트롤러(PU)에 출력되며, 이미지 프로세서 및 컨트롤러의 기능은 수행되는 측정의 특정한 타입에 좌우될 것이다. "이미지"라는 표현은 본 명세서에서는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의하기 바란다. 이와 같은 격자 라인의 이미지는 -1차 빔과 +1차 빔 중의 하나만이 제공되는 경우에는 형성되지 않을 것이다.
도 3에 도시된 애퍼처 플레이트(13) 및 필드 스톱(21)의 구체적인 형태는 단지 예에 불과하다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 타겟의 온축 조명(on-axis illumination)이 사용되며, 실질적으로 단지 하나의 1차 회절 광만을 센서에 통과시키기 위하여 오프축 애퍼처를 갖는 애퍼처 스톱이 사용된다. 또 다른 실시예에서, 측정에 있어서 1차 빔 대신 또는 1차 빔에 추가하여 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔(도 3에 도시되지 않음)이 사용될 수 있다.
조명을 이들 상이한 타입의 측정에 적합화시키기 위해, 애퍼처 플레이트(13)는 원하는 패턴을 제위치에 놓이게 하기 위해 회전하는 디스크 둘레에 형성된 다수의 애퍼처 패턴을 포함할 수 있다. 한 방향(셋업에 따라서는 X 또는 Y)으로 배향된 격자를 측정하기 위해 단지 애퍼처 플레이트 13N 또는 13S만이 이용될 수 있다는 것에 유의하기 바란다. 직교 격자의 측정을 위해, 90°와 270°에 걸친 타겟의 회전이 실시될 수도 있다. 상이한 애퍼처 플레이트가 도 3의 (c) 및 (d)에 도시되어 있다. 이들의 사용법과 장치의 다수의 다른 변형예 및 응용예는 전술한 이미 공개되어 있는 특허 출원에 개시되어 있다.
도 4는 공지의 방식에 따라 기판 상에 형성된 복합 타겟을 도시한다. 복합 타겟은 모두가 계측 장치의 조명 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 있도록 함께 근접하게 위치된 4개의 격자(32∼35)를 포함한다. 그러므로, 4개의 타겟은 동시에 조명되고 센서(19, 23) 상에 동시에 이미징된다. 오버레이 측정을 전용으로 하는 예에서, 격자(32∼35) 자체는 기판(W) 상에 형성된 반도체 디바이스의 상이한 층에 패터닝되는 격자들을 오버라이함으로써 형성된 복합 격자이다. 격자(32∼35)는 복합 격자의 상이한 부분이 형성되는 층들 간의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위해 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋을 가질 수도 있다. 오버레이 바이어스의 의미는 도 7을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 격자(32∼35)는 X 방향과 Y 방향의 입사 방사선을 회절시키기 위해 도시된 바와 같이 이들의 배향이 다를 수도 있다. 일례에서, 격자 32 및 34는 각각 +d와 -d의 바이어스를 갖는 X-방향 격자이다. 격자 33 및 35는 각각 오프셋 +d와 -d를 갖는 Y-방향 격자이다. 이들 격자의 별도의 이미지가 센서(23)에 의해 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다.
도 5는 도 3의 (d)로부터의 애퍼처 플레이트(13NW 또는 13SE)를 이용하고 도 3의 장치에서 도 4의 타겟을 이용하여 센서(23) 상에 형성되고 센서(23)에 의해 검출될 수 있는 이미지의 예를 도시한다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)가 상이한 개별 격자(32∼35)를 분해(resolve)할 수 없지만, 이미지 센서(23)는 상이한 개별 격자(32∼35)를 분해할 수 있다. 어두운 직사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 표현하며, 그 안에는 기판 상의 조명 스폿(31)이 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징되어 있다. 그 안에서, 직사각 영역(42∼45)은 소형 타겟 격자(32∼35)의 이미지를 표현한다. 격자가 제품 영역에 위치되면, 제품 피처 또한 이 이미지 필드의 둘레에서 보여질 수 있을 것이다. 이미지 프로세서 및 컨트롤러(PU)는 격자(32∼35)의 별도의 이미지(42∼45)를 식별하기 위해 패턴 인식을 이용하여 이들 이미지를 처리한다. 이러한 방식으로, 이미지는 센서 프레임 내에의 특정한 지점에서 매우 정밀하게 정렬되지 않아도 되며, 이것은 대체로 측정 장치의 처리량을 크게 향상시킨다.
격자의 별도의 이미지가 식별된 때에, 이들 개별 이미지의 세기는 예컨대 식별된 영역 내에서의 선택된 화소 세기값을 평균화하거나 합산함으로써 측정될 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 기타 특성은 서로 비교될 수 있다. 리소그래피 공정의 상이한 파라미터를 측정하기 위해 이들 결과가 조합될 수 있다. 오버레이 퍼포먼스는 이러한 파라미터의 중요한 예이다.
도 6은, 예컨대 국제 공개 번호 WO 2011/012624에 개시된 방법을 이용하여, +1차 및 -1차 다크-필드 이미지에서의 격자들의 세기를 비교함으로써 드러난 바와 같이 격자들의 비대칭을 통해 성분 격자(component grating)(32∼35)를 포함하고 있는 2개의 층들 간의 오버레이 오차를 측정하는 방법을 예시하고 있다. 단계 S1에서는, 오버레이 타겟(32∼35)을 포함하는 구조체를 생성하기 위해 예컨대 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 도 2의 리소그래피 셀을 통해 1회 이상 처리한다. 단계 S2에서는, 도 3의 계측 장치를 이용하여, 1차 회절 빔들 중의 하나(즉, -1)만을 이용하여 격자(32∼35)의 이미지를 획득한다. 그리고나서, 조명 모드를 변경하거나 또는 이미징 모드를 변경하거나 또는 기판(W)을 계측 장치의 시계에서 180°만큼 회전시킴으로써, 다른 1차 회절 빔(+1)을 이용하여 격자의 제2 이미지를 획득한다(단계 S3). 그 결과, +1 회절 방사선이 제2 이미지에 캡쳐된다.
각각의 이미지에서 1차 회절 방사선의 절반만을 포함함으로써, 여기에서 지칭되는 "이미지"는 종래의 다크 필드 현미경 이미지가 아니라는 것에 유의하여야 한다. 개별 격자 라인은 분해되지 않을 것이다. 각각의 격자는 단순하게 어떠한 세기 레벨의 영역에 의해 표현될 것이다. 단계 S4에서는, 대상 영역(region of interest, ROI)이 각각의 성분 격자의 이미지 내에서 식별되며, 이로부터 세기 레벨이 측정될 것이다.
각각의 개별 격자에 대한 ROI를 식별하고 그 세기를 측정하면, 격자 구조의 비대칭 및 그에 따라 오버레이 오차가 결정될 수 있다. 이것은 각각의 격자(32∼35)에 대한 +1차 및 -1차에 대해 획득된 세기값을 비교하여 이들의 세기에서의 어떠한 차이를 식별하는 단계 S5에서 이미지 프로세서 및 컨트롤러(PU)에 의해 행해진다. "차이"라는 표현은 단지 감법(subtraction)만을 지칭하도록 의도되지 않는다. 차이는 비율 형태로 계산될 수도 있다. 단계 S6에서는, 타겟(T) 부근에서의 리소그래피 공정의 하나 이상의 퍼포먼스 파라미터를 계산하기 위해 다수의 격자에 대한 측정된 비대칭이 이들 격자의 오버레이 바이어스의 정보와 함께 사용된다. 매우 많은 관심을 두고 있는 퍼포먼스 파라미터는 오버레이이다. 추후 설명되는 바와 같이, 신규의 방법 또한 리소그래피 공정의 퍼포먼스의 다른 파라미터가 계산될 수 있도록 허용한다. 이들은 리소그래피 공정의 향상을 위해 피드백되거나 및/또는 도 6 자체의 측정 및 계산 공정을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
전술한 종래의 출원에는, 전술한 기본적인 방법을 이용하여 오버레이 측정의 품질을 향상시키기 위한 다양한 기술이 개시되어 있다. 이들 기술은 여기에서 더 상세하게 설명되지 않을 것이다. 이들은 본 출원에서 신규로 개시하는 기술과 조합하여 이용될 수도 있을 것이며, 이에 대해서는 아래에 설명될 것이다.
도 7은 상이한 바이어스를 갖는 오버레이 격자의 개략 단면도를 도시하고 있다. 이들은 도 3 및 도 4에 보여지고 있는 바와 같이 기판(W) 상의 타겟(T)으로서 사용될 수 있다. X 방향으로 주기성을 갖는 격자는 단지 예를 위해 도시된 것이다. 상이한 바이어스 및 상이한 배향을 갖는 이들 격자의 상이한 조합이 별도로 제공되거나 또는 복합 타겟의 일부분으로서 제공될 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, L1과 L2로 표시된 2개의 층에 형성된 오버레이 격자(600)가 도시되어 있다. 바닥쪽 층(L1)에는, 격자가 기판(606) 상의 라인(602) 및 공간(604)에 의해 형성되어 있다. L2 층에는, 제2 격자가 라인(608) 및 공간(610)에 의해 형성되어 있다(횡단면은 라인 602 및 608이 페이지 내로 연장하도록 그려져 있음). 격자 패턴은 둘 모두의 층에서 피치 P로 반복하고 있다. 라인(602, 608)은 단지 예를 위해 언급되며, 도트, 블록 및 관통공(via hole)과 같은 다른 타입의 피처가 사용될 수 있다. 도 7의 (a)에 도시된 상황에서는, 오버레이 오차 및 바이어스가 없으며, 이로써 각각의 마크 608이 바닥쪽 격자에서의 마크 602 위에 정확하게 놓여진다.
도 7의 (b)에는, 위쪽 격자의 마크(608)가 바닥쪽 격자의 마크에 대하여 거리 d만큼 우측으로 편이되도록 바이어스 +d를 갖는 동일한 타겟이 도시되어 있다. 바이어스 거리 d는 예컨대 10 ㎚ 또는 20 ㎚와 같이 실제로 수 나노미터일 수도 있는 한편, 피치 P는 예컨대 500 ㎚ 또는 600 ㎚와 같이 300∼1000 ㎚의 범위이다. 도 7의 (c)에는, 위쪽 격자의 마크(608)가 좌측으로 편이되도록 바이어스 -d를 갖는 또 다른 마크가 도시되어 있다. 도 7의 (a) 내지 (c)에 도시된 이 타입의 바이어스된 타겟은 당해 기술 분야에 널리 알려져 있으며, 전술한 이전의 특허 출원에서 이용되고 있다.
도 7의 (d)는 바닥쪽 격자 비대칭의 현상을 개략적으로 도시하고 있다. 도 7의 (a) 내지 (c)에서의 격자의 피처는 완벽하게 정사각의 면으로서 도시되어 있으며, 실제 피처가 면 상에 약간의 경사를 가질 때에는 어떠한 거칠기를 갖는다. 그럼에도 불구하고, 이들 피처는 윤곽이 적어도 대칭인 것으로 의도된다. 바닥쪽 격자에서의 도 7의 (d)에서의 마크(602) 및/또는 공간(604)은 더 이상 대칭 형태를 전혀 갖지 않고, 처리 단계에 의해 왜곡된다. 그러므로, 예컨대, 각각의 공간의 바닥 표면은 기울어지게 된다. 공간과 라인의 측벽각 또한 비대칭이 된다. 2개의 바이어스된 격자만을 사용하여 도 6의 방법에 의해 오버레이를 측정하는 때에, 공정 유도 비대칭(process-induced asymmetry)이 오버레이와 구별될 수 없으며, 오버레이 측정치가 그 결과 신뢰할 수 없게 된다.
전술한 WO 2013143814 A1에서, 도 6의 방법의 수정된 버전에 의해 오버레이를 측정하기 위해 3개 이상의 성분 격자를 사용하는 것이 제안되어 있다. 도 7의 (a) 내지 (c)에 도시된 타입의 3개 이상의 격자를 사용하는 것은 실제 리소그래피 공정에서 바닥쪽 격자 비대칭에 의해 야기되는 것과 같은 타겟 격자에서의 피처 비대칭에 대해 어느 정도 보정될 오버레이 측정치를 획득하기 위해 이용된다. 그러나, 신호에 잡음이 있다면, 이러한 보정을 행하는 것이 곤란하게 된다. 더욱이, 계산의 토대로서 사용되는 주기적 관계(periodic relationship)가 실제 타겟에서 존재하는 고차 고조파를 정확하게 모델링하지 못하면, 오버레이 측정 결과에서 추가의 오차가 발생할 것이다.
도 7의 (e)는 위쪽 격자에서의 각각의 라인(608)이 아래쪽 격자에서의 공간(604) 위에 정확하게 놓여지도록 피치의 절반, 즉 P/2의 프로그래밍된 바이어스를 갖는 마크를 도시하고 있다. 도 7의 (f)에는, 유사하지만 바이어스 P/2에 추가된 우측으로의 작은 바이어스(+d)를 갖는 격자가 도시되어 있다. 도 7의 (g)에는, 유사하지만 바이어스 P/2에 추가된 좌측으로의 바이어스(-d)를 갖는 마크를 도시하고 있다. P/2의 영역에서의 바이어스를 갖는 오버레이 격자는 그 자체가 알려져 있다. 이들은 간혹 "트렌치 상의 라인(line on trench)" 타겟으로서 지칭되는 한편, 0의 영역에서의 바이어스를 갖는 격자는 "라인 상의 라인(line on line)" 타겟으로서 지칭된다.
아래에 설명되는 본 발명의 실시예는, 공지의 기술보다 큰 잡음 면역성으로, 공정 유도 비대칭에 대해 오버레이 측정의 견고성(robustness)을 향상시키기 위해, 도 7의 (e), (f) 및 (g)에 도시된 것과 같이 P/2 바이어스된 격자의 하나 이상을 추가로 사용한다. 본 발명의 특정 실시예는 타겟에서의 오버레이 오차와 측정된 비대칭 간의 주기적 관계에서의 고차 고주파에 대해 더 견고하다. 도 8 및 도 9는 종래 기술을 설명하기 위해 이용될 것이며, 도 10은 본 명세서에 개시되는 기술을 보여줄 것이다.
도 8에서, 곡선 702는 오버레이 격자를 형성하는 개별 격자 내에서 제로 오프셋 및 무 피처 비대칭(no feature asymmetry)을 갖는 "이상적인" 타겟에 대한 측정된 비대칭(A)과 오버레이 오차(OV) 간의 관계를 예시한다. 이들 그래프는 단지 발명의 원리를 예시하기 위한 것이며, 각각의 그래프에서 측정된 비대칭(A)과 오버레이 오차(OV)의 단위는 임의적이다. 실제 치수의 예는 아래에 추가로 제공될 것이다.
도 7의 "이상적인" 상황에서, 곡선 702는 측정된 비대칭(A)이 오버레이와 사인파 관계를 갖는다는 것을 나타낸다. 사인파 진동(sinusoidal variation)의 주기(P)는 물론 적절한 스케일로 변환된 격자의 주기(피치)에 대응한다. 사인파 형태는 이 예에서는 깨끗하지만, 실제 환경에서는 고조파를 포함할 수 있다. 간략성을 위해, 이 예에서는 (a) 타겟으로부터의 1차 회절 방사선만이 이미지 센서(23)(또는 소정의 실시예에서는 그 등가물)에 도달하고, (b) 이들 1차 차수 내에서 위쪽 격자와 아래쪽 격자 결과물 간의 오버레이와 세기 간에 깨끗한 사인 관계가 존재하도록 실험적인 타겟 설계가 이루어지는 것으로 가정된다. 이것이 실제로 참인지의 여부는 광학계 설계, 격자의 피치(P) 및 조명 방사선의 파장, 타겟의 설계 및 스택의 함수이다. 2차, 3차 또는 그보다 높은 차수 또한 센서(23)에 의해 측정된 세기에 영향을 주는 실시예에서, 설명될 신규의 기술은 정확한 오버레이 측정치를 얻는데 도움을 줄 것이다.
위에서 언급한 바와 같이, 바이어스된 격자는 단일 측정에 의존하지 않고 오버레이를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이 바이어스는 이 바이어스가 구성되는 패터닝 장치(예컨대, 레티클)에서 정해진 알려진 값을 가지며, 이것은 측정된 신호에 대응하는 오버레이의 온-웨이퍼 교정(on-wafer calibration)으로서 작용한다. 도면에서, 교정은 그래픽으로 예시되어 있다. 단계 S1∼S5에서는, 각각 바이어스 +d와 -d를 갖는(예컨대, 도 7의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이) 성분 격자에 대해 비대칭 측정치 A(+d)와 A(-d)가 획득된다. 이들 측정치를 사인파 곡선에 끼워맞추면 도시된 바와 같이 점 704와 706이 된다. 바이어스를 알게 되면, 진정한 오버레이 오차(OV)가 계산될 수 있다. 사인파 곡선의 피치(P)는 타겟의 설계로부터 알려져 있다. 곡선 702의 수직 눈금은 시작 시에는 알려져 있지 않으며, 1차 고조파 비례 상수(1st harmonic proportionality constant) K1이라고 부를 수 있는 미지의 상수이다.
수식으로 표현하면, 오버레이와 비대칭 간의 관계는 다음과 같을 것으로 가정된다:
Figure pct00001
여기서, OV는 격자 피치(P)가 각도 2π 라디안에 대응하도록 하는 스케일로 표현된다. 상이한 알려진 바이어스를 갖는 격자의 2개의 측정치를 이용하면, 미지의 K1 및 오버레이(OV)를 계산하기 위해 2개의 수식을 풀 수 있다.
도 9(WO 2013143814 A1으로부터의)는 예컨대 도 7의 (d)에 예시된 바닥쪽 격자 비대칭과 같은 피처 비대칭을 도입하는 것의 첫 번째 작용을 보여준다. "이상적인" 사인파 곡선(702)은 더 이상 적용되지 않는다. 그러나, 적어도 대략적으로는, 바닥쪽 격자 비대칭 또는 기타 피처 비대칭은 비대칭 값 A에 오프셋을 추가하는 작용을 가지며, 이것은 모든 오버레이 값에 걸쳐 비교적 일정하다. 그 결과의 곡선이 도면에 도면부호 712로 도시되어 있으며, 여기서 부호 ABGA가 피처 비대칭으로 인한 오프셋을 나타낸다. 수식으로 표현하면, 단계 S6에서의 계산을 위해 사용된 관계는 다음과 같이 된다:
Figure pct00002
3개 또는 그 이상의 상이한 바이어스 값을 갖는 바이어싱 체계를 갖는 복수의 격자를 제공함으로써, 종래의 출원은 측정치를 오프셋 사인 곡선(712)에 끼워맞춤하고 상수를 제거함으로써 정확한 오버레이 측정치를 획득하려고 시도한다.
수정된 측정 및 계산의 상세한 예가 다양한 상이한 바이어싱 체계에 대해 종래의 출원에 제공되어 있다. 원리를 예시하기 위한 간략한 예로, 도 9는 곡선 712에 끼워맞춤된 측정치 점(714, 716, 718)을 보여준다. 점 714 및 716은 도 7에서의 점 704 및 706에 대해서와 동일하게 바이어스 +d와 -d를 갖는 격자로부터 측정된다. 0 바이어스(이 예에서)를 갖는 격자로부터의 제3 비대칭 측정치가 718에 플로트되어 있다. 곡선을 3개의 점에 끼워맞춤하는 것은 피처 비대칭으로 인한 일정 비대칭 값 ABGA가 오버레이 오차로 인한 사인파 형태의 영향 AOV와 분리될 수 있도록 하며, 이로써 오버레이 오차가 더욱 정확하게 계산될 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 수정된 단계 S6의 오버레이 계산은 어떠한 가정에 의존한다. 먼저, 피처 비대칭(예컨대, BGA)으로 인한 1차 세기 비대칭은 대상으로 하는 오버레이 범위에 대해서는 오버레이에 독립적인 것으로 가정되며, 그 결과 1차 세기 비대칭이 상수 오프셋 K0에 의해 기술될 수 있다. 또 다른 가정은 세기 비대칭이 오버레이의 사인 함수로서 행동한다는 것이며, 주기 P가 격자 피치에 대응한다. 작은 피치-파장비(pitch-wavelength ratio)만이 격자로부터의 적은 수의 전파 회절 차수를 허용하기 때문에, 고조파의 개수는 작게 되도록 설계될 수 있다. 그러나, 실제로, 세기-비대칭에 미치는 오버레이 영향은 사인파 형태의 것이 아니어도 되며, OV=0에 대해 대칭적이지 않아도 된다.
이하에서는 3개의 격자 또한 예컨대 4개의 격자를 포함할 수 있는 신규의 복합 타겟 설계가 설명될 것이다. 각각의 예는 제안된 복합 타겟 레이아웃을 보여준다. 각각의 복합 타겟 레이아웃은 복수의 성분 격자를 포함하며, 각각의 성분 격자가 본 명세서의 서두 및 청구범위에서 언급되는 타겟 구조체의 하나를 형성한다. 공지의 타겟의 바이어스 체계에 비교하면, 신규 타겟은 P/2의 영역뿐만 아니라 영의 영역에서의 격자 바이어스를 가짐으로써 구별된다. 도 7을 참조하면, 신규 타겟은 라인-온-라인 형태 (a) 내지 (c)로부터 선택된 적어도 하나와 라인-온-트렌치 형태 (e) 내지 (g)로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 적어도 3개의 격자를 포함한다.
도 10은 향상된 잡음 면역성을 갖는 오버레이 측정을 실시하기 위해 사용될 수 있는 제1 예의 타겟(800)을 도시하고 있다. 오버레이에 대해 풀기 위해서는, 3개의 미지수 K0, K1 및 오버레이 때문에 적어도 3개의 격자가 요구된다. 도 10의 타겟은 X 방향으로 주기성을 나타내는 3개의 격자와 Y 방향으로 주기성을 나타내는 3개의 격자를 가지며, 이로써 둘 모두의 방향에서의 오버레이가 측정될 수 있다. 이 예에서, 바이어스는 종래의 출원에서와 같이 모두가 0 오버레이에 중심을 두지는 않는다. 그보다는, 2개의 바이어스(+d, -d)가 영(0) 부근에 중심을 두고, 제3 바이어스가 P/2에 있게 된다. 도 7에 대해서, 성분 격자는 (b), (c) 및 (e) 형태를 갖는다. 타겟은 또한 (f) 또는 (g) 형태의 제3 격자로 형성될 수 있다.
도 11은 도 10의 새로운 바이어스 체계와, 오버레이와 비대칭 간의 주기 관계와 간의 관계를 그래픽으로 예시하고 있다. 이전과 같이, 피처 비대칭(BGA)은 (미지의) 수직 편이 항(vertical shift term) K0를 생성하여, 곡선 712를 제공한다. 아래의 수식을 다시 참조하면,
Figure pct00003
격자로부터 취해진 비대칭 측정치 A(+d), A(-d) 및 A(P/2)가 K0, K1 및 OV에 대해 풀기 위해 사용될 수 있다. 측정치는 도 11에 각각 814, 816 및 818에 플로트되어 있다. 이들 점은 곡선 712를 도 9에서의 점(714∼718)보다 더욱 견고하게 정의한다. 그 결과, 이 경우에서의 오버레이 측정의 정확도는 도 9의 바이어스 체계를 이용하는 것보다 견고하다. 그러나, 모델은 여전히 주기 관계가 대칭적이라는 가정을 기반으로 하며, 이로써 기울기의 절대값이 P/2에서는 0 부근에 있는 것과 차이가 있다. 그 결과, 실제 관계가 어떠한 고차 고조파 성분으로 인해 대칭적이지 않다면, 오버레이 결과가 부정확하게 될 것이다.
도 12는 향상된 잡음 면역성으로 그리고 고차 고조파가 실제 주기 관계에 존재하는 경우에도 오버레이 측정을 실시하기 위해 사용될 수 있는 제2 예의 타겟(900)을 도시하고 있다. 도 10의 타겟은 X 방향으로 주기성을 나타내는 4개의 격자와 Y 방향으로 주기성을 나타내는 4개의 격자를 가지며, 이로써 둘 모두의 방향에서의 오버레이가 측정될 수 있다. 이 예에서, 바이어스는 이전의 출원에서와같이 모두가 0 오버레이에 중심을 두지는 않는다. 그보다는, 절반 피치 P/2 부근에 중심을 둔 2개의 바이어스(P/2+d, P/2-d)와 0 바이어스가 있다. 도 7을 참조하면, 성분 격자는 (b), (c) 및 (f), (g) 형태를 갖는 2개의 쌍으로 되어있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 4개의 바이어스는 4개의 미지수의 수식을 푸는 가능성을 제공한다. 4개의 바이어스의 특정한 선택은 잡음뿐만 아니라 고차 고조파에 대해 견고한 오버레이 측정치를 획득하기 위해 단계 S6의 특별히 수정된 버전으로 될 수 있다.
도 13은 도 12의 새로운 바이어스 체계와, 오버레이와 비대칭 간의 주기적 관계와 간의 관계를 그래픽으로 예시하고 있다. 고차 고조파의 존재를 도식적으로 예시하기 위해, 오버레이(OV)와 관찰된 비대칭(A) 간의 주기 관계가 깨끗한 사인 곡선이 아닌 곡선 902에 의해 표시되어 있다. 더욱이, 곡선 902는 OV=0에 대해 더 이상 대칭적이지 않다. 이전과 같이, 피처 비대칭(BGA)은 (미지의) 수직 편이 항 K0를 생성하여, 곡선 912를 제공한다. 격자로부터 비대칭 측정치 A(+d), A(-d), A(P/2+d) 및 A(P/2+d)가 취해진다. 측정치는 도 13에서 각각 914, 916, 920 및 922에 플로트되어 있다.
종래의 출원에서와 같이 단일 사인파 수식을 이용하여 3개의 미지수를 풀기 위해 4개의 점을 사용하지 않고, 이 예의 방법에서의 단계 S6는 4개의 미지수를 푼다. 이것은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 제공된 예에서, 위의 수식에서의 K1의 값이 전체적으로 동일한 것으로 더 이상 가정되지 않고, 국소적으로 OV=0의 영역에서 그리고 국소적으로 OV=P/2의 영역에서 상이하게 되는 것이 허용되도록 계산이 수행된다. 이것은 2개의 수식에 의해 표현될 수 있으며:
Figure pct00004
위의 수식은 K1이 더 이상 단일 값을 취하도록 제한되지 않고, 오버레이가 거의 영인 영역에서는 K1'을 갖고, 오버레이가 거의 절반 피치 P/2인 영역에서는 K1"을 갖는 결과이다. 이전의 모델이 OV=0의 영역에서의 곡선(702)의 기울기가 OV=P/2의 영역에서의 크기와 동일하면서 반대 부호이어야 하는 것으로 가정한 곳에서, 새로운 모델은 이들 영역에서의 기울기를 동일하거나 또는 동일하지 않은 크기로 하도록 허용한다는 효과가 있다.
이 새로운 모델을 각각의 영역에서의 2개 또는 그 이상의 바이어스 값을 갖는 격자를 포함하고 있는 타겟과 조합하면, 수식을 비대칭 측정치 A(+d), A(-d)를 이용하여 K1'에 대해 풀고, A(P/2+d), A(P/2+d) 쌍을 이용하여 K1"에 대해 풀 수 있다. 모델에서의 추가의 자유도 때문에, 이 경우에서의 오버레이 측정의 정확성은 잡음에 대하여서뿐만 아니라 실제 관계가 고차 고조파 성분을 포함하는 때에도 도 9의 바이어스 체계를 이용하는 것보다 더욱 견고하다. 구조체가 커다란 고조파를 포함하고 있지 않은 곳의 경우에, 도 10/도 11의 방법의 정확성은 도 12/도 13의 방법의 정확성과 동일하게 될 것이다.
추가의 격자 바이어스의 제공은 타겟의 크기 및 이루어질 측정치의 개수를 증가시킨다. 크기의 면에서, 각각의 복합 타겟(800, 900)은 주기성의 방향을 가로지르는 기본 치수 a를 갖는 성분 격자를 가지며, 이로써 복합 타겟 전체가 도시된 바와 같이 전체 치수 3a, 2a 등을 갖는다. X-방향 격자와 Y-방향 격자 둘 모두를 조합한 복합 격자 타겟이 도시된 바와 같이 제공될 수 있거나, 또는 분리된 타겟이 X 방향과 Y 방향에 대해 제공될 수 있다. 순수하게 예시를 위한 예로서, 타겟은 a=4㎛ 또는 5㎛의 치수를 갖는다. 이러한 타겟은 위에서 언급하였고 도 4 및 도 5에 예시된 이전의 특허 출원으로부터 알려진 다크-필드 이미지-기반 기술로도 오버레이에 대해 판독될 수 있다. 이것은 스택 재구성 없이도 소형 타겟에서의 BGA-보정된 오버레이를 가능하게 한다. 수정된 단계 S6의 계산은 당업자에게는 상세하게 예시될 필요가 없다. OV=0 또는 OV=P/2에 대해 대칭을 이루는 바이어스 값을 사용하는 것이 계산에 편리하지만, 예시된 바이어스 체계는 이용 가능한 유일한 바이어스 체계는 아니다. 바이어스 d의 크기는 상황에 맞도록 선택된다. 일례의 실시예에서, 각각의 영역 내의 상이한 오버레이 바이어스 값은 상기한 주기적 구조체의 피치의 1%, 2% 또는 5%보다 큰 범위(즉, 2d/P ＞ 0.01, 0.02 또는 0.05)에 걸쳐있다(span).
계산은 임의의 바이어스 값이 알려져 있다면 임의의 바이어스 값으로 수행될 수 있다. 바이어스 값과 서브-바이어스 값 간의 구별은 편리한 표기법의 문제이다. 4개의 격자에 대한 바이어스는 이들이 값 +d, -d, P/2+d 및 P/2-d를 갖든지 몇몇 다른 값을 갖든지 간에 d1, d2, d3, d4로서 다시 씌여질 수 있다. 필요한 경우, 각각의 영역에서 2개보다 많은 측정이 이루어질 수 있다. 종래의 출원 WO 2013143814 A1은 3개의 변수에 대해 풀기 위해 4개의 격자가 어떻게 적용될 수 있는지를 보여준다.
예시된 예의 타겟에서, 각각의 바이어스 값을 갖는 X 및 Y 격자가 나란하게 되어 있지만, 이것은 필수적인 것은 아니다. 상이한 X 격자가 서로 나란하게가 아니라 대각선으로 간격을 두고, Y 격자가 서로 나란하게가 아니라 대각선으로 간격을 두도록, X 격자와 Y 격자가 교호 패턴으로 서로 개재된다. 이 배열은 상이한 바이어스된 격자의 회절 신호들 간의 크로스-토크를 감소시키는데 도움을 줄 수도 있다. 그러므로, 전체적인 배열은 우수한 퍼포먼스는 없지만 컴팩트한 타겟 설계를 가능하게 한다. 도 10 및 도 12에서의 성분 격자가 각각 정사각형이지만, X 및 Y 성분 격자를 갖는 복합 격자 타겟은 기다란 격자(elongate grating)로 이루어질 수도 있다. 그 예가 예컨대 공개 특허 출원 US20120044470에 설명되어 있다.
결과 및 응용
본 명세서에 개시된 신규의 타겟 및 계산을 이용하면, 현재의 2-바이어스 타겟 설계의 고차 고조파 견고성을 보존하면서 예컨대 웨이퍼 처리로부터와 같은 오버레이 계측 타겟에서의 원하지 않은 비대칭에 대해 현저하게 더 견고한 오버레이 측정이 이루어질 수 있다. 본 방법은 어떠한 센서 하드웨어 변경 없이 기존의 계측 장치를 이용하여 제조 장소(manufacturing site)에서 사용될 수 있다. 타겟을 생성하는 것도 간략하다. 도 4에 예시된 현재의 타겟과 비교하여, 예컨대 타겟 900은 타겟 설계의 변경 없이 이루어질 수 있고, 단지 현재의 설계로 이루어지지만 절반 피치의 추가 바이어스를 갖는 제2 타겟이 추가된다. 선택에 의해, 이 추가 타겟은 예컨대 처리-민감 층(processing-sensitive layer)에 대해서만 추가될 수 있다.
도 14는 (a) 2-바이어스 타겟 및 (b) 도 12 및 도 13에 도시된 타입의 4-바이어스 타겟에 대한 오버레이 측정의 시뮬레이션된 퍼포먼스를 비교하는 2개의 그래프를 도시하고 있다. 각각의 그래프에서, 수평축은 나노미터의 조명 방사선의 파장이다. 실제 장치는 소수의 파장을 제공하여 선택되게 할 수도 있다. 수직축은 오버레이(OV)를 보여준다. 라인 OV(act)는 시뮬레이션된 실제 오버레이를 표시한다. 곡선 930, 932 등은 방사선의 상이한 편광(polarization) 및 상이한 타입의 마크를 이용하여 단계 S6에서 계산된 때의 오버레이를 보여준다. 시뮬레이션은 프로세스-유도 피처 비대칭의 예로서 바닥쪽 격자에서의 플로어 틸트(floor tilt)를 포함한다. 이 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 대부분의 파장에서의 계산된 값은 실제 오버레이 OV(act)로부터 상당히 떨어져 있다. 더욱이, 계산된 오버레이는 파장 및 편광에 매우 크게 좌우되며, 이로써 측정 레시피의 선택이 중요하다.
이와 달리, (b)에서의 그래프는 계산된 오버레이 값 940, 942이 파장 및 편광의 범위에 걸쳐 실제 오버레이 값 OV(act)에 매우 가깝다는 것을 보여준다. 따라서, 정확한 레시피가 선택되는 때에 새로운 방법이 보다 정확할뿐만 아니라 레시피 선택이 더욱 용이하고 덜 중요하게 된다.
도 15는 피처 비대칭이 변화함에 따라 다양한 바이어스 체계의 퍼포먼스를 보여준다. 이 경우에서의 수평축은 임의의 단위의 플로어 틸트(FT)를 표시한다. 실제 오버레이는 마찬가지로 OV(act)로 표시되어 있다. 곡선 T2는 현재의 2-바이어스 체계에 의해 계산된 오버레이를 보여주는 한편, 곡선 T30은 종래의 출원 WO 2013143814 A1의 바이어스 체계에 의해 계산된 오버레이를 보여준다. 이들 공지의 체계의 둘 모두에서, 계산된 오버레이가 피처 비대칭에 의해 얼마나 많이 영향을 받는지를 알 수 있다. 곡선 T30은 비대칭에 있어서 고차 고조파에 의해 특히 영향을 받는다. 곡선 T3π는 도 10 및 도 11의 3-바이어스 체계를 이용하여 계산된 오버레이를 보여주는 한편, 곡선 T4는 도 12 및 도 13의 4-바이어스 체계를 이용하여 계산된 오버레이를 보여준다. 피처 비대칭이 낮은 때에는 둘 모두의 측정치가 정확하지만, 피치 비대칭(플로어 틸트)이 증가할 때에는 4-바이어스 방법이 정확도를 더 좋게 유지한다는 것을 알 수 있다.
도 16은 계산된 값 K0이 계측 장치에서의 오버레이를 측정하기 위한 최상의 레시피(파장과 편광의 조합)를 선택하기 위한 지표로서 어떻게 사용될 수 있는지를 보여준다. 마찬가지로, 수평축은 플로어 틸트를 표시하는 한편, 수직축은 단계 S6에서 계산된 K0의 값을 보여준다. 곡선 950은 상이한 레시피에 대해 계산된 결과를 보여준다. 곡선 952에 의해 표시된 레시피는 최저의 K0 값을 가지며, 그러므로 처리에 대해 가장 적은 민감성을 보인다. 이 레시피는 가장 정확한 오버레이 측정을 이루기 위해 선택된다. 다른 타겟 설계에 비하여, 오버레이 결과는, 바람직하지 않은 피처 비대칭의 존재 시에도, 현재의 2-바이어스 타겟에 비하여 파장마다에 대해 덜 확산된다는 것을 보여준다는 것에도 유의하기 바란다. 그러므로, 어느 레시피가 오버레이에 가장 민감한지에 대한 레시피 선택의 기반이 될 여지가 있다.
도 17은 K0가 퍼포먼스를 모니터하고 계측 및/또는 생산 공정을 제어하기 위한 토대로서 사용되는 제조 공정을 예시하는 흐름도를 도시하고 있다. 단계 S11에서, 전술한 신규의 바이어스 체계를 갖는 오버레이 격자를 포함하는 계측 타겟 및 제품 피처를 생성하기 위해 웨이퍼를 처리한다. 단계 S12에서, 도 6의 방법을 이용하여 오버레이 및/또는 피처 비대칭(K0) 값을 측정하고 계산한다. 단계 S13에서, 측정된 K0를 이용하여 계측 레시피를 업데이트한다(이용 가능한 경우에는 다른 정보와 함께). 업데이트된 계측 레시피는 오버레이의 재측정 및/또는 후속 처리된 웨이퍼 상의 오버레이의 측정을 위해 이용된다. 이러한 방식으로, 이와 같이 계산된 오버레이 측정치는 정확도가 향상된다. 업데이트 공정은 필요한 경우 자동화될 수 있다.
언급한 바와 같이, K0는 또한 오버레이 측정에 대해서뿐만 아니라 전반적으로 프로세싱 이펙트의 존재 및 중요성에 대한 지표로서도 사용될 수 있다. 따라서, 프로세싱 이펙트가 특정 웨이퍼에 대해 언제 중요하게 되는지를 나타내기 위해 생산 설비에서의 소위 "플래깅 펑션(flagging function)"으로서 사용될 수 있다. 또한, 기판을 가로질러서의 K0의 맵을 생성할 수 있으며, K0/K1의 상대값을 계산할 수 있다. 단계 S14에서, K0의 계산에 의해 얻어지는 공정 비대칭의 지식은 추가 웨이퍼의 재작업 및/또는 처리를 위한 디바이스 제조 공정에서의 리소그래피 패터닝 단계 및/또는 공정 단계를 제어하는 레시피를 업데이트하기 위해 이용된다. 마찬가지로, 이 업데이트 동작은 필요한 경우 자동화될 수 있다.
K1(및/또는 K1' 및 K1")의 계산된 값 또한 웨이퍼를 가로질러서의 스택에서의 대칭 불균일에 대한 정보를 획득하기 위해 맵핑될 수 있다. K1'과 K1" 간의 차이(절대항의 형태 또는 비례 형태 중의 어느 하나로의)는 고차 고주파수가 스택에서 얼마나 큰지에 대해 뭔가를 이야기해줄 수도 있으며, 이것은 그 자체가 디바이스 생산에서의 퍼포먼스를 모니터하기 위해 파라미터로서 사용될 수도 있다.
4-바이어스 체계는 공지의 체계보다 더 많은 측정치 및 더 많은 타겟을 요구한다는 것을 이해할 것이다. 이러한 추가의 측정치는 복합 타겟이 방사선 스폿 내에 전체적으로 들어있을 수 없다면 처리량에 영향을 줄 수도 있다. 이것이 문제가 되면, 더 큰 균일한 조명 스폿 및 적합한 타겟 레이아웃을 이용하는 계측 장치가 채용될 수 있으며, 이것은 타겟(900)에서의 방향당 모두 4개의 격자의 단일-샷 독출(single-shot readout)을 허용한다. 스폿이 도 3 및 도 4에서보다 크지 않다면, 타겟은 2개의 반부(half)로 측정될 것이며, 측정 시간은 2배까지로 증가될 것이다. 그러나, 둘 모두의 반부가 동일한 레시피 조건(파장, 편광, 노광 시간 등)을 요구하며, 이로써 파장 스위칭/애퍼처 스위칭을 위한 시간적 불이익은 없다. 측정 시간이 전체적으로 이미지 획득으로 제한된다면, 시간을 2배 소요하는 최악의 경우가 발생한다. 다른 단계들이 속도 제한 단계(rate-limiting step)이면, 처리량에 미치는 영향이 덜 할 것이다. 타겟(900)은 도 4의 2-바이어스 타겟에 비하여 더 큰 "실제 사용면적(real estate)"을 점유한다. 그러나, 그 결과는 다수의 이유로 웨이퍼 처리에 대해 더욱 견고하게 된다.
도 18은 타겟의 몇몇 다른 설계를 보여주고 있으며, 이들 모두는 도 12를 참조하여 설명한 4-바이어스 체계를 기반으로 하고 있다. 도 18의 (a)에는, 전술한 구성이 도시되어 있으며, 여기에서는 2개의 4-격자 타겟(900a, 900b)이 종래의 방식으로 나란하게 형성되어 있다. 각각의 타겟(900a, 900b)은 도 3의 산란계에 의해 하나의 샷으로(in one shot) 판독될 수 있다. 단위 치수 a는 예컨대 5 ㎛일 것이다. 도 18의 (b) 및 (c)에는, 8개의 기다란 타겟이 4개의 쌍으로 형성되고, 각각의 쌍이 정사각형 면적을 점유하고 있는 다른 설계를 도시하고 있다. 바이어스 값과 주기성의 방향은 이전과 동일한 양상으로 도면 상에 나타내어져 있다. 이들 타겟의 크기는 약간 더 큰 단위 크기 b를 기반으로 할 수 있으며, 이로써 각각의 기다란 타겟은 예컨대 4×8 ㎛(b=8 ㎛) 크기를 가질 수 있다. 산란계가 전체 정사각형(2b×2b = 16×16 ㎛)의 다크 필드 이미지를 캡쳐할 수 있다면, X 방향과 Y 방향 둘 모두의 방향에서의 바이어스는 단일 샷으로 측정될 수 있다. 격자의 상단 층에 바이어스된 위치를 갖는 기다란 격자의 쌍이 있는 곳에서, 바닥쪽 층을 구성하기 위해서는, 단순히 b×b 치수를 갖는 4개의 정사각형 격자를 형성할 수 있다는 것에 유의하기 바란다.
더욱이, 오버레이 방향당 3개, 4개 또는 그 이상의 성분 격자를 이용하여 여기에 개시된 기술은 표준 타겟으로도 지칭되는 커다란 산란계 타겟에 적용될 수 있으며, 이들 타겟은 그 후 오버레이 방향당 하나 또는 2개의 추가의 바이어스된 격자를 통합하도록 수정된다. 도 3의 장치를 이용하면, 예컨대, 이들 대형 타겟에서의 오버레이는 다크-필드 이미징 브랜치 및 센서(23)에서 이루어진 측정 대신에 또는 이러한 측정에 추가하여 퓨필 이미지 센서(19)를 이용하는 각도 분해 산란 측정(angle-resolved scatterometry)에 의해 측정될 수 있다.
구현예
전술한 타겟 구조체가 측정을 목적으로 특수하게 설계되고 형성된 계측 타겟이지만, 다른 실시예에서는, 기판 상에 형성된 디바이스의 기능부가 되는 타겟 상에서 특성이 측정될 수도 있다. 다수의 디바이스는 규칙적인 격자형(graing-like) 구조체를 갖는다. 여기에서 사용된 것과 같은 "타겟 격자" 및 "타겟 구조체"라는 표현은 수행되는 측정을 위해 이 구조체가 특별히 제공되었다는 것으로 요구하지 않는다. 더욱이, 계측 타겟의 피치(P)는 산란계의 광학계의 분해 한계치에 근접하지만, 타겟 영역(C)에서 리소그래피 공정에 의해 이루어진 전형적인 제품 피처의 치수보다 훨씬 클 수도 있다. 실제로, 오버레이 격자의 라인 및/또는 공간은 치수가 제품 피처와 유사한 더 소형의 구조를 포함하도록 이루어질 수도 있다.
기판 상에 실현되는 타겟의 물리적 격자 구조체 및 패터닝 장치와 관련하여, 실시예는, 기판 상에 타겟을 생성하고, 기판 상의 타겟을 측정하고, 및/또는 측정치를 분석하여 리소그래피 공정에 대한 정보를 획득하는 방법을 기술하는 기기 판독 가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하고 있는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이 컴퓨터 프로그램은 예컨대 도 3의 장치에서의 유닛(PU) 및/또는 도 2의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수도 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램이 안에 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광디스크) 또한 제공될 수 있다. 예컨대 도 3에 도시된 타입의 기존의 계측 장치가 이미 생산되고 있거나 및/또는 사용되고 있는 경우, 본 발명은 프로세서로 하여금 수정된 단계 S6을 실행하고 피처 비대칭에 대한 감소된 민감도로 오버레이 오차 또는 기타 파라미터를 계산하도록 하는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품의 제공에 의해 실시될 수 있다.
프로그램은 필요한 경우 적합한 복수의 타겟 구조체 상의 비대칭의 측정을 위한 단계 S2∼S5를 수행하도록 광학계, 기판 지지체 등을 제어하기 위해 구성될 수도 있다. 프로그램은 후속 기판의 측정을 위해 계측 레시피를 업데이트할 수 있다(S13). 프로그램은 후속 기판의 패터닝 및 처리를 위해 리소그래피 장치를 제어하도록(직접적으로 또는 간접적으로) 구성될 수도 있다(단계 S14).
위에서는 광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것을 구체적으로 언급하였을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 어플리케이션에도 이용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서는, 패터닝 장치에서의 토포그래피가 기판 상에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트의 층으로 프레스될 수 있으며, 그러므로 이 레지스트가 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 장치가 레지스트에서 멀어지게 이동됨에 따라 레지스트에 패턴이 잔류하게 되며, 그 후 레지스트가 경화된다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5∼20 nm 범위의 파장을 가짐)뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포괄한다.
문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 표현은 굴절성, 반사성, 자기성, 전자기성, 및 정전성 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은, 과도한 실험 없이도 본 발명의 전반적인 개념에서 벗어나지 않고서, 당해 기술 분야에서의 지식을 적용함으로써 이러한 특정 실시예와 같은 다양한 응용예를 위해 용이하게 수정되거나 및/또는 적합화될 수 있는 본 발명의 전반적인 본질을 전체적으로 보여줄 것이다. 따라서, 이러한 적합화 및 수정은, 본 명세서에서 제공된 교시 및 지침에 기초하여, 개시된 실시예의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 것이라 할 수 있다. 또한, 본 명세서의 어법 및 용어는 일례로서 기술하기 위한 것이며, 본 명세서의 용어 및 어법이 교시 및 지침에 비추어 당업자에 의해 이해되어야 하는 것으로 한정되지 않는다.
본 발명의 요지 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되지 않고, 이하의 청구범위 및 그 등가 구성에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (28)

  1. 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법으로서,
    (a) 기판 상에 복수의 타겟 구조체를 제공하는 단계로서, 각각의 상기 타겟 구조체가 오버레이된 주기적 구조체를 포함하고, 각각의 상기 타겟 구조체가 알려진 오버레이 바이어스(known overlay bias)를 갖는, 타겟 구조체 제공 단계;
    (b) 타겟을 조명하고 각각의 상기 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 검출하는 단계로서, 그 타겟 구조체에 대해, (ⅰ) 상기 알려진 오버레이 바이어스, (ⅱ) 상기 타겟 구조체를 형성하기 위해 사용된 리소그래피 공정의 오버레이 퍼포먼스, 및 (ⅲ) 상기 주기적 구조체의 하나 이상 내에서의 피처 비대칭(feature asymmetry)으로 인한 영향(contribution)을 포함하는 전체 비대칭을 나타내는 측정치를 획득하기 위한, 조명 및 검출 단계;
    (c) 3개 이상의 상기 타겟 구조체에 대한 상기 전체 비대칭 측정치를 이용하여 상기 오버레이 오차의 측정치를 계산하는 단계로서, 상기 계산은 상기 알려진 오버레이 바이어스 값 및 오버레이 오차와 비대칭 간의 가정된 비선형적인 주기적 관계를 이용하여 수행되어, 상기 피처 비대칭으로 인한 영향을 배제하는, 계산 단계를 포함하며,
    상기 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 알려진 값은 상기 주기적 관계의 제1 영역 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 상기 주기적 관계의 제2 영역 내에 들어있는 적어도 하나의 값을 포함하며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서의 주기적 관계는 반대 부호의 기울기(gradient)를 갖는,
    리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주기적 관계의 제1 영역은 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기이고, 상기 제2 영역은 P/2에 중심을 둔 절반 주기이며, 여기서 P는 상기 주기적 관계의 피치인, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    4개 이상의 상이한 값의 오버레이 바이어스가 사용되고, 상기 주기적 관계의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 각각의 영역 내에 적어도 2개의 바이어스 값을 포함하는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 4개의 상이한 값의 오버레이 바이어스가 사용되고, 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 바이어스 값과 P/2에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 바이어스 값을 포함하는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서, 상기 계산은 상기 기울기가 상기 주기적 관계의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 크기를 갖는 것을 허용하도록 수행되는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가정된 비선형적인 관계는 사인파 함수인, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 계산은 상기 피처 비대칭으로 인한 영향이 모든 값의 오버레이에 대해 일정하다는 것을 기반으로 하여 수행되는. 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법의 후속 퍼포먼스에서 상기 단계 (b)의 퍼포먼스를 제어하기 위해 상기 단계 (c)에서 획득된 상기 피처 비대칭의 측정치를 이용하는 단계 (d)를 더 포함하는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    또 다른 기판에 적용되는 리소그래피 공정을 제어하기 위해 상기 단계 (c)에서 획득된 상기 피처 비대칭의 측정치를 이용하는 단계 (e)를 더 포함하는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법의 후속 퍼포먼스에서 상기 단계 (b)의 퍼포먼스를 제어하기 위해 상기 단계 (c)에서 획득된 하나 이상의 기울기 값을 이용하는 단계 (d)를 더 포함하는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    또 다른 기판에 적용되는 리소그래피 공정을 제어하기 위해 상기 단계 (c)에서 획득된 하나 이상의 기울기 값을 이용하는 단계 (e)를 더 포함하는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하는 방법.
  12. 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 검사 장치로서,
    - 복수의 타겟 구조체를 위에 갖고 있는 기판을 위한 지지체로서, 각각의 상기 타겟 구조체가 오버레이된 주기적 구조체를 포함하고, 각각의 상기 타겟 구조체가 알려진 오버레이 바이어스를 갖는, 지지체;
    - 타겟을 조명하고 각각의 상기 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 검출하는 광학계로서, 그 타겟 구조체에 대해, (ⅰ) 상기 알려진 오버레이 바이어스, (ⅱ) 상기 리소그래피 공정의 오버레이 퍼포먼스, 및 (ⅲ) 상기 주기적 구조체의 하나 이상 내에서의 피처 비대칭으로 인한 영향을 포함하는 전체 비대칭을 나타내는 측정치를 획득하기 위한, 광학계;
    - 오버레이 퍼포먼스의 측정치를 계산하기 위해 3개 이상의 상이한 값의 오버레이 바이어스를 갖는 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 상기 전체 비대칭 측정치를 이용하도록 구성된 프로세서로서, 상기 계산은 상기 알려진 오버레이 바이어스 값 및 오버레이와 타겟 비대칭 간의 가정된 비선형적인 관계를 이용하여 수행되어, 상기 피처 비대칭으로 인한 영향을 배제하는, 프로세서를 포함하며,
    상기 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 알려진 값은 상기 주기적 관계의 제1 영역 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 상기 주기적 관계의 제2 영역 내에 들어있는 적어도 하나의 값을 포함하며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서의 주기적 관계는 반대 부호의 기울기를 갖는,
    리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    적어도 4개의 상이한 값의 상기 오버레이 바이어스가 사용되고, 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 바이어스 값과 P/2에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 바이어스 값을 포함하는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 검사 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 기울기가 상기 주기적 관계의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 크기를 갖는 것을 허용하도록 하면서 상기 계산을 수행하도록 구성되는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 검사 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 피처 비대칭으로 인한 영향이 모든 값의 오버레이에 대해 일정하다는 것을 기반으로 하여 상기 계산을 수행하도록 구성되는, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 검사 장치.
  16. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학계는 이미지 센서를 포함하고, 상이한 타겟 구조체로부터 산란된 방사선을 상기 이미지 센서의 상이한 부분 상에서 동시에 캡쳐하도록 작동가능한, 리소그래피 공정의 파라미터를 측정하기 위한 검사 장치.
  17. 청구항 1 내지 11 중 어느 하나의 청구항에 따른 방법에 사용하기 위한 기판으로서, 상기 기판은 리소그래피 공정에 의해 위에 형성된 복수의 타겟 구조체를 가지며, 각각의 상기 타겟 구조체가 오버레이된 주기적 구조체를 포함하고, 각각의 상기 타겟 구조체가 특정한 오버레이 바이어스를 가지며, 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 값은 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 P/2에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 하나의 값을 포함하며, 여기서 P는 상기 주기적 구조체의 주기인, 기판.
  18. 제17항에 있어서,
    적어도 4개의 타겟 구조체가 제공되며, 상기 3개 이상의 타겟 구조체에 대한 오버레이 바이어스의 값은 영(0) 바이어스에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 값과 P/2에 중심을 둔 절반 주기 내에 들어있는 적어도 2개의 값을 포함하며, 여기서 P는 상기 주기적 구조체의 주기인, 기판.
  19. 제18항에 있어서,
    제1 방향으로 주기성을 갖는 타겟 구조체와 제2 방향으로 주기성을 갖는 타겟 구조체는, 상기 제1 방향으로 주기성을 갖는 구조체가 상기 제2 방향으로 주기성을 갖는 구조체에 의해 분리되도록 교호 패턴(alternating pattern)으로 함께 복합 타겟 구조체로 배열되는, 기판.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 복합 타겟 구조체는 주기성의 2개의 상이한 방향의 각각의 방향에서 4개의 상이한 바이어스를 갖는 타겟 구조체를 포함하는, 기판.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    2개의 상이한 방향의 각각의 방향에서 4개의 상이한 바이어스를 갖는 8개의 타겟 구조체가 상기 복합 타겟 구조체를 형성하도록 2개의 2×2 어레이로 배열되는, 기판.
  22. 청구항 17 내지 청구항 21 중 어느 하나의 청구항에 따른 기판을 형성하는데 사용하기 위한 패터닝 장치의 쌍.
  23. 프로세서로 하여금 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 청구항에서 청구된 바와 같은 방법의 처리 단계 (c)를 수행하도록 하기 위한 기기 판독 가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  24. 제23항에 있어서,
    프로세서로 하여금 청구항 8 또는 청구항 10에서 청구된 바와 같은 방법의 단계 (d)를 수행하도록 하기 위한 명령을 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    프로세서로 하여금 청구항 9 또는 청구항 11에서 청구된 바와 같은 방법의 단계 (e)를 수행하도록 하기 위한 명령을 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  26. 리소그래피 시스템으로서,
    리소그래피 장치를 포함하며, 상기 리소그래피 장치는,
    패턴을 조명하도록 구성된 조명 광학계;
    패턴의 이미지를 기판 상으로 투영하도록 구성된 투영 광학계; 및
    청구항 12 내지 청구항 16 중 어느 하나의 청구항에 따른 검사 장치
    를 포함하며,
    상기 리소그래피 장치는 상기 검사 장치에 의해 계산된 하나 이상의 파라미터를, 추가 기판에 패턴을 부여하는데 사용하도록 구성되는,
    리소그래피 시스템.
  27. 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판에 디바이스 패턴이 부여되는 디바이스를 제조하는 방법으로서, 상기 기판 중 적어도 하나의 기판 상에 상기 디바이스 패턴의 일부분으로서 형성되거나 또는 상기 디바이스 패턴 이외에 형성된 적어도 하나의 주기적 구조체를, 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 청구항에서 청구된 바와 같은 검사 방법을 이용하여 검사하는 단계와, 상기 검사 방법의 결과에 따라 추후의 기판에 대한 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 리소그래피 공정은 청구항 9 또는 청구항 11의 방법의 단계 (e)에 따라 제어되는, 디바이스 제조 방법.
KR1020167016406A 2013-11-26 2014-11-04 리소그래피 계측을 위한 방법, 장치 및 기판 KR101890783B1 (ko)

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