KR20160097304A - 검사 방법, 리소그래피 장치, 마스크 및 기판 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법 및 장치가 개시된다. 본 방법은, 타겟을 조명하는 단계, 및 타겟에 의해 산란된 방사선을 검출하여, 그 타겟에 대해, 타겟의 전체적인 비대칭을 나타내는 비대칭 측정값을 얻는 단계를 포함하고, 타겟은 서로 번갈아 있는 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하며, 제 2 구조체의 형태는 초점 의존적이고, 제 1 구조체의 형태는 제 2 구조체의 초점 의존성과 동일한 초점 의존성을 갖지 않으며, 비대칭 측정값은 타겟을 형성하는 빔의 초점을 나타낸다. 이러한 타겟을 형성하기 위한 관련된 마스크 및 이러한 타겟을 갖는 기판이 또한 개시된다.

Description

검사 방법, 리소그래피 장치, 마스크 및 기판{INSPECTION METHOD, LITHOGRAPHIC APPARATUS, MASK AND SUBSTRATE}
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2013년 12월 17일에 출원된 미국 가특허출원 제 61/917,041 호 및 2014년 2월 27일에 출원된 미국 가출원 제 61/945,656 호에 관련되어 있고, 상기 가출원들은 전체적으로 본원에 참조로 관련되어 있다.
본 발명은 예컨대 리소그래피 기술에 의해 디바이스를 제조하는 데에 사용할 수 있는 검사 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)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사선 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에, 이 방향과 평행한 방향(동일 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 공정을 모니터링하기 위해서는, 패터닝된 기판의 하나 이상의 파라미터가 측정된다. 이러한 파라미터는 예컨대 패터닝된 기판 상에 또는 패터닝 기판에 형성된 연속층들 간의 오버레이 오차 및/또는 현상된 광감성 레지스트의 임계 선폭을 포함할 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 및/또는 전용의 계측 타겟에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정으로 형성된 미세 구조체의 측정을 행하기 위한 다양한 기술이 존재하며, 이들 기술은 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 및 다양한 다른 특수 기기를 사용하는 것을 포함한다. 특수 검사 기기의 신속한 비침투성 형태는, 방사선 빔을 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 하여 산란 또는 반사된 빔의 하나 이상의 특성을 측정하는 스캐터로미터(scatterometer)가 있다. 방사선 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 방사선 빔의 하나 이상의 특성을 비교함으로써, 기판의 특성을 결정할 수 있다. 이것은 예컨대 반사 빔을 이미 알고 있는 기판 특성과 관련된 이미 알고 있는 하나 이상의 측정치의 라이브러리에 저장된 데이터와 비교함으로써 행해질 수 있다. 2가지의 주요 유형의 스캐터로미터가 알려져 있다. 분광 스캐터로미터(spectroscopic scatterometer)는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특히 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(예컨대, 파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 각도 분해 스캐터로미터(angularly resolved scatterometer)는 단색성 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 이용하고, 산란된 방사선의 세기를 각도를 함수로 하여 측정한다.
EUV 리소그래피에서 초점 측정은 다른 초점 설정을 통해 기판 상의 초점 보정 마크의 변화에 근거할 수 있다. 미국 특허 출원 US 2009-0135398 에는, 마스크를 판독하는데에 사용될 수 있는 위상 격자 정렬 센서가 개시되어 있다. 그 문헌에 개시되어 있는 방법을 사용하여 판독되는 초정 보정 마크의 크기는 600 x 600 ㎛2 이다. EUV 리소그래피에서 초점을 측정하는 방법은 초점을 통한 마크 질(mark quality) 변화의 검출에 기반하며 도스(dose) 및 공정 변화에 매우 민감하다.
초점 판독을 위해 스캐터로미터를 사용하기 위해, 타겟은 타겟 면적과 같은 고객 요건을 만족하기 위해 더 작아야 하며(예컨대,40 x 40 ㎛2), 계측 기구의 빔 폭 내의 라인 공간의 수는 10 주기 보다 많아야 한다. 스캐터로미터를 사용하는 초점 측정 방법은 임계 치수(CD) 및 타겟(예컨대, 기판 상의 주기적 구조체(격자))의 측벽각(SWA)의 측정에 근거할 수 있다.
그러나, 여러 이유로, 이 회절 기반 계측 방법은 EUV 장치 제조 공정에도 잘 기능하지 않는다. 특히, EUV 레지스트 필름 두께는 193 nm 액침 리소그래피(∼100 nm)와 비교하여 상당히 낮으며(∼50 nm 이하), 그래서 EUV 기판으로부터 정확한 SWA 및/또는 CD 정보를 추출하는게 어렵게 된다.
예컨대, EUV 시스템을 사용하여 노광되는 구조체에 회절 기반 계측을 사용할 수 있게 해주는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
일 양태에 따르면, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법이 제공되는데, 이 방법은, 서로 번갈아 있는 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하는 적어도 하나의 타겟을 제공하는 단계 - 제 2 구조체의 형태는 초점 의존적이어서, 제 2 구조체의 형태는 타겟을 형성하는데에 사용되는 패턴화된 빔의 초점에 의존하며, 제 1 구조체의 형태는 제 2 구조체의 초점 의존성과 동일한 초점 의존성을 갖지 않음 - ; 상기 타겟을 조명하는 단계; 및 상기 타겟에 의해 산란된 방사선을 검출하여, 그 타겟에 대해, 타겟의 전체적인 비대칭을 나타내는 비대칭 측정값을 얻는 단계를 포함하고, 비대칭 측정값은 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점을 나타낸다.
일 양태에 따르면, 서로 번갈아 있는 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하는 타겟을 형성하기 위해 빔을 패턴화하기 위한 패턴을 포함하는 마스크로서, 상기 마스크는, 상기 제 1 구조체를 형성하기 위한 제 1 구조체 피쳐(feature); 및 상기 제 2 구조체를 형성하기 위한 제 2 구조체 피쳐를 포함하고, 상기 제 2 구조체 피쳐는, 제 2 구조체의 형태가 초점 의존적이어서 제 2 구조체의 형태가 타겟을 형성할 때의 패턴화된 빔의 초점에 의존하도록 구성되어 있으며, 또한 제 1 구조체 피쳐는 제 1 구조체의 형태가 제 2 구조체의 초점 의존성과 동일한 초점 의존성을 갖지 않도록 구성되어 있다.
일 양태에 따르면, 서로 번갈아 있는 제 1 구조체와 제 2 구조체를 갖는 타겟을 포함하는 기판이 제공되는 바, 상기 제 1 구조체 및 제 2 구조체 둘다는 저분해능 부분 구조체를 포함하고, 적어도 상기 제 2 구조체는 하나 이상의 고분해능 부분 구조체를 포함하며, 타겟에 있는 고분해능 부분 구조체의 수 및/또는 크기는 타겟을 형성하기 위해 사용되는 패턴화된 빔의 초점에 의해 결정된다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 단지 예시적으로 설명할 것이며, 도면에서 대응하는 참조 부호는 대응하는 부품을 나타낸다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 제1 스캐터로미터를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 제2 스캐터로미터를 개략적으로 도시하고 있다.
도 5는 스캐터로미터 측정으로부터 구조체를 재구성하기 위한 예시적인 공정을 나타낸다.
도 6 은 스캐터로미터 측정으로부터 구조체를 재구성하기 위한 다른 예시적인 공정을 나타낸다.
도 7a는 인터리브드(interleaved) 오버레이 타겟을 개략적으로 나타낸다.
도 7b는 회절 기반 초점(DBF) 측정 타겟을 개략적으로 나타낸다.
도 7c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟을 개략적으로 나타낸다.
도 7d는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 타겟을 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 대안적인 타겟 구성의 상세를 개략적으로 나타낸다.
도 9는 다른 초점 설정에서 노광된 다수의 타겟을 개략적으로 나타낸다.
도 10은 (a) 최선의 초점에서 노광된 그리고 (b) 어느 정도의 초점 흐림을 갖고 노광된 2개의 타겟의 상세 및 스캐터로미터가 결과적으로 검출할 근사를 개략적으로 나타낸다.
도 11은 비대칭 또는 y 축 상의 무게 중심 및 x 축상의 초점을 나타내는 그래프로, 초점 부호 정보를 어떻게 얻는가를 도시하는 역할을 한다.
도 12는 본 발명에 따른 초점 부호 정보를 추출하기 위한 2-타겟 배치를 나타낸다.
도 13a 및 13b는 성분 신호를 포함하는 도 12 에 도시되어 있는 두 타겟에 대한 초점(x 축)에 대한 비대칭 신호 진폭(y 축)의 그래프를 나타내고, 도 13c 는 도 13a 및 13b 의 그래프의 차를 결정하는 것을 보여준다.
도 14a 및 14b는 제 2 패터닝 장치 또는 제 2 패터닝 장치 패턴에 대한 필요 없이, 2개의 개별적인 노광으로 제 1 세트의 구조 및 제 2 세트의 구조체를 발생시키는 방법을 도시한다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치는 이하의 구성요소를 포함한다: 방사선 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT); 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); 및 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).
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.
지지 구조체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "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 반전 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 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 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 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 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 2개(듀얼 스테이지) 이상의 테이블(예컨대, 2개 이상의 기판 테이블 및/또는 2개 이상의 패터닝 장치 테이블 및/또는 기판 테이블 및 기판을 유지하지 않는 테이블)을 갖는 타입의 것일 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기계에서는, 추가의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 또한 기판의 적어도 일부분을 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체로 덮어 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 유형의 것으로 될 수도 있다. 액침액은 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도(numerical aperture)를 증가시키기 위한 것으로 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조체를 반드시 액체에 침지하여야 하는 것을 의미하지는 않고, 노광하는 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체를 위치시키는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스(SO)와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스(SO)는 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 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 채용되는 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하도록 되어 있는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 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 조절하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(MA)를 횡단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 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 상이한 타겟 영역(C)을 방사선 빔(B)의 경로 내에 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(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대되는 것으로서의), 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 장치(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 패터닝 장치 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 장치(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 장치 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사선 빔(B)에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 한정된다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 한정되는 한편, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역(C)의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 지지 구조체(MT)를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)로도 지칭되는 리소그래픽 셀(LC)의 일부를 형성하며, 리소그래피 셀은 또한 기판에 대해 노광전 공정(pre-exposure process) 및 노광후 공정(post-exposure process)을 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 증착하는 하나 이상의 스핀 코터(spin coater)(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 하나 이상의 현상기(DE), 하나 이상의 칠 플레이트(chill plate, CH), 및/또는 하나 이상의 베이크 플레이트(bake plate, BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이를 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay, LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system, SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해, 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하기 위해 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 에러가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 하나 이상의 다른 기판이 여전히 노광되도록 하기에 충분한 정도로 빠르고 신속하게 검사가 수행될 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판이 예컨대 수율을 향상시키기 위해 벗겨지거나 재작업될 수 있으며, 아니면 폐기함으로써 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 대해 노광을 수행하는 것을 방지한다. 기판의 일부 타겟 영역만이 오류가 있는 경우, 양호한 상태의 타겟 영역에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.
기판의 특성, 구체적으로 상이한 기판의 특성 또는 동일 기판의 상이한 층의 하나 이상의 특성이 층 간에 어떻게 변화하는지를 판정하기 위해 검사 장치가 사용된다. 검사 장치는 리소그래픽 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수도 있고, 또는 독립형 장치일 수도 있다. 가장 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트층에서의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 그러나, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 컨트래스트를 가지며, 이로써 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 방사선에 노광되지 않은 부분 간의 굴절율차가 매우 작게 되며, 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 따라서, 통상적으로 노광된 기판에 대해 수행되는 첫 번째 단계이고, 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 컨트래스트를 증가시키는 단계인, 노광후 베이크 단계(post-exposure bake step, PEB) 후에 측정이 이루어질 것이다. 이 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 또한, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중의 하나를 제거한 지점에서, 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 행하는 것도 가능하다. 후자의 가능성은 오류가 있는 기판의 재작업에 대한 가능성은 제한하지만, 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 스캐터로미터를 도시한다. 이 스캐터로미터는 방사선을 기판(W) 상에 투영하는 광대역(백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 분광계 검출기(4)에 통과되며, 분광계 검출기(4)는 정반사 방사선의 스펙트럼(10)(파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생하는 프로파일 또는 구조체가 처리 유닛(PU)에 의해, 예컨대 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비선형 회귀(non-linear regression)에 의해 또는 도 3의 하단에 도시된 바와 같이 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해, 일반적인 형태의 구조체가 알려져 있으며, 일부 파라미터는 이 구조체를 구성하는 공정에 대한 정보로부터 가정되어, 이 구조의 소수의 파라미터만이 스캐터로메트리 데이터로부터 결정되도록 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직 입사 스캐터로미터 또는 경사 입사 스캐터로미터로서 구성될 수 있다.
사용될 수 있는 다른 스캐터로미터가 도 4에 도시되어 있다. 이 장치에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 평행하게 되고 간섭 필터(13) 및 편광기(polarizer)(17)를 투과하고 부분 반사 표면(16)에 의해 반사되고, 높은 개구도(NA)(바람직하게는, 적어도 0.9 또는 적어도 0.95를 갖는 마이크로스코프 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상에 초점된다. 액침 스캐터로미터는 1이 넘는 개구도를 갖는 렌즈를 포함하는 경우도 있다. 반사된 방사선은 그 후 부분 반사 표면(16)에서 검출기(18)로 투과되어 산란 스펙트럼(scatter spectrum)이 검출된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 초점 거리에 있는 배면 투영 퓨필 평면(back-projected pupil plane)(11)에 위치될 수 있지만, 퓨필 평면은 이와 달리 보조 광학장치(도시하지 않음)를 이용하여 검출기 상에 재이미징(re-image)될 수 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 방사 위치(radial position)가 입사각을 정하고, 각도 위치(angular position)가 방사선의 방위각을 정하는, 평면이다. 검출기는 바람직하게는 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2차원 검출기이다. 검출기(18)는 예컨대 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예컨대 프레임당 40 ms의 노출 시간(integration time)을 이용할 수 있다.
예컨대 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 이용되는 경우가 있다. 이를 위해, 방사선 빔이 빔 스플리터(16)에 입사될 때, 방사선 빔의 일부가 빔 스플리터를 투과하여 기준 빔으로서 기준 미러(14)를 향하게 된다. 기준 빔은 그 후 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상에 투영되거나 또는 대안적으로 다른 검출기(미도시) 상에 투영된다.
405∼790 nm 또는 그 미만의 범위, 예컨대 200∼300 nm의 대상 파장을 선택하기 위해 간섭 필터(13)의 세트가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터의 세트를 포함하기보다는 조정 가능하게 될 수도 있다. 간섭 필터 대신 격자(grating)가 이용될 수 있다.
검출기(18)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서의 산란된 방사선의 세기를 측정할 수도 있고, 여러 파장에서의 각각의 세기를 측정할 수도 있으며, 또는 일정 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수도 있다. 또한, 검출기는 횡자기 편광된 광(transverse magnetic-polarized light) 및 횡전기 편광된 방사선(transverse electric-polarized radiation)의 세기, 및/또는 횡자기 편광된 광과 횡전기 편광된 방사선 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.
광대역 방사선 소스(즉, 넓은 범위의 방사선 주파수 또는 파장을 가지며 또는 그에 따라 넓은 범위의 컬러를 갖는 광원)를 이용하는 것이 가능하여, 커다란 에텐듀(large etendue)를 제공함으로써 복수의 파장들의 믹싱을 가능하게 한다. 광대역에서의 복수의 파장은 바람직하게는 각각 Δλ의 대역폭 및 적어도 2Δλ(즉, 대역폭의 2배)의 간격을 갖는다. 방사선의 여러 개의 "소스"는 섬유 다발을 이용하여 분할된 연장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수도 있다. 이러한 방식으로, 각도 분해 산란 스펙트럼은 복수의 파장에서 병렬로 측정될 수 있다. 3-D 스펙트럼(파장 및 2개의 상이한 각도)이 측정될 수 있으며, 이 3-D 스펙트럼은 2-D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 담고 있다. 이것은 더 많은 정보가 측정될 수 있도록 하여, 계측 공정 견고성(metrology process robustness)을 증가시킨다. 이것은 유럽 특허 유럽 특허 출원 공보 EP1628164에 더욱 상세하게 설명되어 있고, 이는 본원에 참조로 관련되어 있다.
기판(W) 상의 타겟(30)은 현상 후에 바(bar)가 실선의 레지스트 라인으로 형성되도록 인쇄되는 1-D 격자일 수도 있다. 타겟(30)은 2-D 격자일 수 있고, 이 격자는 현상 후에 고체 레지스트 필러 또는 레지스트내의 비아(via)로 형성되도록 인쇄된다. 이와 달리, 바, 필러 또는 비아는 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영 장치, 구체적으로 투영 시스템(PS), 및 조명 시스템에서의 색수차(chromatic aberration)에 감응하며, 이러한 수차의 존재 및 조명 대칭성은 인쇄된 격자에서의 변형(variation)으로 나타나게 될 것이다. 이에 따라, 인쇄된 격자의 스캐터로메트리 데이터가 격자를 재구성하는데 이용된다. 인쇄 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 공정에 대한 정보로부터, 라인 폭 및 라인 형상 또는 2-D 격자의 파라미터(예컨대, 필러 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상)과 같은 1-D 격자의 파라미터가 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
전술한 바와 같이, 타겟은 기판의 표면 상에 있다. 이 타겟은 종종 2-D 어레이로 있는 격자 또는 실질적으로 직사각형 구조체 있는 일련의 선의 형상으로 되어 있다. 계측에서 엄격한 광학 회절 이론의 목적은, 타겟에서 반사되는 회절 스펙트럼을 정확하게 계산하는 것이다. 다시 말해, CD(임계 치수) 균일성 및 오버레이 게측을 위해 타겟 형상 정보가 얻어진다. 오버레이 계측은 기판 상의 두 층이 정렬되어 있는지의 여부를 판단하기 위해 두 타겟의 오버레이를 측정하는 측정법이다. CD 균일성은 리소그래피 장치의 노광 시스템이 어떻게 기능하고 있는지를 판단하기 위해 스펙트럼에서 격자의 균일성의 측정값이다. 구체적으로, CD 또는 임계 치수는 기판 상에 "쓰여지는" 대상물의 폭인데, 이 폭은 리소그래피 장치가 물리적으로 기판 상에서 쓸 수 있는 한계이다.
타겟(30) 및 그의 회절 특성과 같은 타겟 구조의 모델과 함께 전술한 스캐터로미터를 사용하여, 구조체의 형상 및 기타 파라미터의 측정이 많은 방식으로 수행된다. 도 5 에 나타나 있는 제 1 유형의 과정에서, 타겟 형상의 제 1 추정에 근거한 회절 패턴(제 1 후보 구조체)이 계산되고, 관찰된 회절 패턴과 비교된다. 그리고 모델의 파라미터는 체계적으로 변하고 일련의 반복으로 재계산되어, 새로운 후보 구조체가 발생되고 최선의 피트(fit)에 도달하게 된다. 도 6 에 나타나 있는 제 2 유형의 과정에서, 많은 다른 후보 구조체에 대해 회절 스펙트럼이 미리 계산되어 회절 스텍트럼의 "라이브러리"를 생성한다. 그리고, 측정 타겟으로부터 관찰된 회절 패턴이 계산된 스펙트럼의 라이브러리와 비교되어 상기 최선의 피트를 찾는다. 양 방법은 함께 사용될 수 있는데, 대강의 피트가 라이브러리로부터 얻어질 수 있고, 다음에 반복적인 과정을 통해 최선의 피트를 찾게 된다.
도 5 를 더 상세히 참조하여, 타겟 형상 및/또는 재료 특성의 측정이 수행될 방법을 요약하여 설명할 것이다. 이 설명을 위해 타겟은 단지 한 방향으로만 반복적이다라고(1-D 구조체) 가정할 것이다. 실제로는, 2 또는 3 방향으로 주기적일 수 있고(2 또는 3 차원 구조체), 처리는 이에 따라 적합하게 될 것이다.
단계 502 에서, 전술한 바와 같은 스캐터로미터를 사용하여, 기판 상에 있는 실제 타겟의 회절 패턴이 측정된다. 이 측정된 회절 패턴은 컴퓨터와 같은 계산 시스템에 보내진다. 계산 시스템은 위에서 언급한 처리 유닛(PU)이거나 별도의 장치일 수 있다.
단계 503 에서, 다수의 파라미터 pi(p1, p2, p3 등) 면에서 타겟 구조체의 파라미터화된 모델을 규정하는 "모델 레시피"가 정립된다. 이들 파라미터는 예컨대 1D 주기적 구조체에서, 측벽의 각도, 피쳐의 높이 또는 깊이, 및/또는 피쳐의 폭을 나타낼 수 있다. 타겟 재료 및 하나 이상의 하부 층의 하나 이상의 특성이 또한 굴절률(스캐터로미터 방사선 빔에 존재하는 특정 파장에서의 굴절률)과 같은 파라미터로 나타난다. 특정한 예가 아래에 주어질 것이다. 중요하게는, 타겟의 구조체가 그의 형상과 재료 특성을 나타내는 수십개의 파라미터로 규정되지만, 모델 레시피는 일정한 값을 갖는 이들 중 많은 것을 규정할 것이고, 다른 것은 다음의 처리 단계를 위해 가변적인 또는 "플로팅" 파라미터이다. 고정된 파라미터와 플로팅 파라미터 사이의 선택하는 과정을 이하 설명한다. 더욱이, 파라미터가 완전히 독립적인 플로팅 파라미터인 것은 아니면서 변할 수 있는 방법을 소개할 것이다. 도 5 의 설명을 위해, 가변 파라미터만 pi로서 고려한다.
단계 504 에서, 플로팅 파라미터(즉, p1 (0), p2 (0), p3 (0) 등)를 위한 초기 값 pi (0)을 설정하여 모델 타겟 형상을 추정한다. 각 플로팅 파라미터는 레시피에 규정되어 있는 바와 같이 어떤 미리 결정된 범위 내에서 생성될 것이다.
단계 506 에서, 모델의 다른 요소의 하나 이상의 광학적 특성과 함께, 추정된 형상을 나타내는 파라미터를 사용하여, 예컨대, RCWA와 같은 엄격한 광학적 회절 방법 또는 막스웰 방정식의 다른 해법 수단을 사용하여 하나 이상의 산란 특성을 계산한다. 이리하여, 추정된 타겟 형상의 추정된 또는 모델 회절 패턴이 얻어진다.
단계 508 및 510 에서, 측정된 회절 패턴 및 모델 회절 패턴이 비교되고, 그것들의 유사도 및/또는 차이를 사용하여 모델 타겟 형상에 대한 "메릿(merit) 함수"를 계산한다.
단계 512 에서, 상기 메릿 함수는 모델이 실제 타겟 형상을 정확히 나타내기 전에 개선될 필요가 있음을 나타낸다고 가정하면, 하나 이상의 새로운 파라미터 p1 (1), p2 (1), p3 (1) 등이 추정되어 단계 506 에 반복적으로 피드백된다. 단계 506 ∼ 512가 반복된다.
조사를 보조하기 위해, 단계 506 에서의 계산에서, 파라미터 공간 내의 이 특정한 영역에서 메릿 함수의 편도함수가 더 생성될 수 잇는데, 이 편도함수는, 파라미터의 증가 또는 감소에 따라 메릿 함수가 증가 또는 감소되는 민감도를 나타낸다. 메릿 함수의 계산 및 도함수의 사용은 일반적으로 당업계에 잘 알려져 있기 때문에 여기서 상세히 설명하지 않을 것이다.
단계 514 에서, 메릿 함수가 이 반복적인 과정이 원하는 정확도의 해에 수렴한 것을 나타내면, 현재 추정된 하나 이상의 파라미터가 실제 타겟 구조체의 측정값으로서 보고된다.
이 반복적인 과정의 계산 시간은 주로, 사용되는 포워드 회절 모델, 즉 엄격한 광학적 회절 이론을 사용하는 추정된 모델 회절 패턴에 의해, 추정된 타겟 구조체로부터 결정된다. 더 많은 파라미터가 필요한 경우, 더 많은 자유도가 있다. 원리적으로 계산 시간은 자유도의 거듭제곱에 따라 증가한다. 단계 506 에서 계산된 추정된 또는 모델 회절 패턴은 다양한 형태로 표현될 수 있다. 계산된 패턴이 단계 502 에서 생성된 측정된 패턴과 동일한 형태로 표현되면 비교가 간단하게 된다. 예컨대, 모델링된 스펙트럼은 도 3 의 장치로 측정된 스펙트럼과 쉽게 비교될 수 있는데, 모델링된 퓨필(pupil) 패턴은 도 4 의 장치로 측정된 퓨필 패턴과 쉽게 비교될 수 있다.
도 5 부터 시작되는 이 설명 전체에 걸쳐, 용어 "회절 패턴"은 도 4 의 스캐터로미터가 사용된다는 가정에서 사용될 것이다. 당업자라면 교시를 다른 종류의 스캐터로미터, 또는 심지어는 다른 종류의 측정 기구에도 쉽게 적합하게 할 수 있을 것이다.
도 6 은 서로 다른 추정된 타겟 형상(후보 구조체)에 대한 복수의 모델 회절 패턴이 사전에 계산되어 실제 측정값과의 비교를 위해 저장되는 다른 예의 과정을 도시한다. 기본적인 원리와 용어는 도 5 의 과정에서와 동일하다. 도 6 의 단계들은 다음과 같다.
단계 602 에서, 라이브러리를 생성하는 과정이 시작된다. 각 종류의 타겟 구조체를 위해 개별적인 라이브러리가 생성될 수 있다. 라이브러리는 필요에 따라 측정 장치의 사용자에 의해 생성될 수 있고 또는 장치의 공급업자에 의해 사전에 생성될 수 있다.
단계 603 에서, 다수의 파라미터 pi(p1, p2, p3 등) 면에서 타겟 구조체의 파라미터화된 모델을 규정하는 "모델 레시피"가 정립된다. 고려 사항은 반복적인 과정의 단계 503 에서와 것과 유사하다.
단계 604 에서, 제 1 세트의 파라미터(p1 (0), p2 (0), p3 (0) 등)가, 예컨대 각 파라미터의 무작위한 값을 생성하여 생성되며, 각각은 값의 예상 범위 내에 있다.
단계 606 에서, 모델 회절 패턴이 계산되어 라이브러리에 저장되고, 이 패턴은 하나 이상의 파라미터으로 나타내지는 타겟 형상으로부터 기대되는 회절 패턴을 나타낸다.
단계 608 에서, 새로운 세트의 형상 파라미터(p1 (1), p2 (1), p3 (1) 등)가 생성된다. 저장되어 있는 모델링된 모든 회절 패턴을 포함하는 라이브러리가 충분히 완전히 판단될 때까지 단계 606 ∼ 608이 수십회, 수백회 또는 심지어 수천회 반복된다. 저장되어 있는 각 패턴은 다차원 파라미터 공간 내의 샘플점을 나타낸다. 라이브러리 내의 샘플은, 어떤 실제 회절 패턴이라도 충분히 가깝게 나타내질 충분한 밀도로 샘플 공간에 있어야 한다.
단계 610 에서, 라이브러리가 생성된 후에(전일 수 있지만), 실제 타겟(30)은 스캐터로미터에 배치되고 그의 회절 패턴이 측정된다.
단계 612 에서, 측정된 패턴은 라이브러리에 저장되어 있는 하나 이상의 모델링된 패턴과 비교되어, 최선의 부합 패턴이 찾아진다. 비교는 라이브러리에 있는 모든 샘플과 이루어지거나 또는 더 체계적인 조사 전략이 사용되어, 계산 부담이 감소된다.
단계 614 에서, 부합이 찾아지면, 부합하는 라이브러리 패턴을 생성시키는데에 사용되는 추정된 타겟 형상은 근사적인 대상 구조체인 것으로 결정될 수 있다. 부합 샘플에 대응하는 하나 이상의 형상 파라미터는 하나 이상의 측정된 형상 파라미터로서 출력된다. 부합 과정은 모델 회절 신호에서 직접 수행될 수 있고 또는 빠른 계산을 위해 최적화된 대체 모델에서 수행될 수 있다.
단계 616 에서, 선택적으로, 가장 가까운 부합 샘플이 출발점으로서 사용되고, 세련화 과정이 사용되어, 보고를 위한 하나 이상의 최종 파라미터가 얻어진다. 이 세련화 과정은 예컨대 도 5 에 나타나 있는 것과 유사한 반복적인 과정을 포함할 수 있다.
세련화 단계 616 를 사용할지 안 할지는 실시자에게 선택적 사항이다. 라이브러리가 매우 조밀하게 샘플링되면, 양호한 부합이 항상 찾아질 수 있기 때문에, 반복적인 세련화 과정은 필요치 않을 수 있다. 한편, 그러한 라이브러리는 실제 사용에는 너무 클 수 있다. 따라서, 실용적인 해결 방안은, 조대한 세트의 파라미터를 위한 라이브러리 검색을 사용하고 그 다음에 메릿 함수를 사용하여 하나 이상의 반복을 수행하여 원하는 정확도를 갖는 타겟 기판의 파라미터 세트를 보고하기 위해 더 정확한 세트의 파라미터를 결정하는 것이다. 추가적인 반복이 수행되는 경우, 계산된 회절 패턴 및 관련된 세련화된 패턴 세트를 라이브러리에 새로운 엔트리로서 추가하는 것은 선택적인 사항이다. 이렇게 해서, 비교적 작은 양의 계산 노력에 근거하지만 세련화 단계 616 의 계산 수고를 사용하여 더 큰 라이브러리로 되는 라이브러리가 처음에 사용될 수 있다. 어떤 구조체가 사용되든지 간에, 보고되는 가변 파라미터 중 하나 이상의 값의 추가 세련화가 복수의 후보 구조체의 양호한 부합에 근거하여 얻어질 수도 있다. 예컨대, 후보 구조체 중의 2개 또는 모두가 높은 부합 점수를 갖는다고 가정하면, 최종적으로 보고되는 파라미터 세트는 둘 이상의 후보 구조체의 파라미터 사이의 보간으로 생성될 수 있다.
이 반복적인 과정의 계산 시간은 주로 단계 506 및 606에서의 포워드 회절 모델, 즉 엄격한 광학적 회절 이론을 사용하는 추정된 모델 회절 패턴에 의해, 추정된 타겟 구조체로부터 결정된다.
리소그래피를 사용하여 만들어지는 피쳐의 치수는 더 작아지기 때문에, 리소그래피는 소형 IC 또는 다른 디바이스 및/또는 구조체가 제조될 수 있게 해주는 더 중요한 요인이 되고 있다. 패턴 인쇄의 한계에 대한 이론적인 추정치는 아래의 식 (1)으로 나타나 있는 레일라이 판단 기준으로 주어질 수 있다:
Figure pct00001
(1)
여기서, λ는 사용되는 방사선의 파장이고, NA는 패턴을 인쇄하기 위해 사용되는 투영 시스템의 개구도이고, k1은 공정 의존적인 조정 계수(레일라이 상수라고도 함)이고 CD는 인쇄된 피쳐의 피쳐 크기(또는 임계 치수)이다. 상기 식(1)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 피쳐의 최소 인쇄가능 크기의 감소가 3가지 방법으로, 즉 노광 파장 λ를 짧게 하거나, 개구도 NA를 증가시키거나 또는 k1 값을 감소시켜 이루어질 수 있다.
노광 파장을 짧게 해서 최소 인쇄가능 크기를 줄이기 위해, 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 것이 제안되어 있다. EUV 방사선은 5 ∼ 20 nm, 예컨대 13 ∼ 14 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선이다. 또한, 예컨대 6.7 nm 또는 6.8 nm 와 같은 5 ∼ 10 nm 범위 내에 있는, 10 nm 미만의 파장을 갖는 EUV 방사선을 사용할 수 있는 것이 제안되었다. 이러한 방사선은 극자외 방사선 또는 소프트 x 레이 방사선이라고 한다. 가능한 소스는 예컨대 레이저 발생 플라즈마 소스, 방전 플라즈마 소스, 또는 전자 저장 링에 의해 제공되는 신크로트론 방사선에 근거한 소스를 포함한다.
EUV 시스템에서 회절 기반 계측을 사용할 수 있는 일 가능한 방법은, 위상 변이 패터닝 장치를 사용하는 것이다. 이러한 위상 변이 페터닝 장치는, 방사선이 빔이 축선에서 벗어나 편향되도록 다시 보내지는 빔에서 위상 변이를 일으키는 트렌치(trench)(또는 다른 위상 변이 피쳐)를 포함한다. 위상 변이도(및 편향도)는 초점 흐림도에 달려 있다. 결과적인 타겟은, 트렌치를 갖지 않는 패터닝 장치 피쳐를 통해 인쇄되고 그래서 초점에 독립적인 기판 상의 위치에서 인쇄되는 제 1 구조체, 및 트렌치를 갖는 패터닝 장치 피쳐를 통해 인쇄되고 그래서 초점에 의존적인 기판 상의 위치에서 인쇄되는 제 2 구조체를 포함할 수 있다. 이렇게 해서, 제 2 구조체의 위치(제 1 구조체를 기준으로)는 초점 의존적이다. 그러나, 이러한 구성은 바람직하지 않을 수 있는데, 패터닝 장치를 제조하는 것이 복잡하고 어렵기 때문이다.
본원에서 제안되는 측정 방법은 더블 패터닝 오버레이 측정과 함께 사용되는 엇갈린 스캐터로미터 오버레이 타겟의 수정 버젼을 이용한다. 수정된 타겟은 이 엇갈린 오버레이 타겟과 전술한 초점 보정 마크를 조합한 것이다.
도 7a 는 엇갈린 스캐터로미터 오버레이 타겟(700)을 나타내는데, 이 타겟은 서로 번갈아 있는 제 1 구조체(705)와 제 2 구조체(710)를 포함한다. 제 1 구조체(705)와 제 2 구조체(710)는 의도적으로 초점 의존적인 것은 아니다. 구체적으로, 이 실시예에서, 제 1 및 2 구조체(705, 710)의 인쇄된 선 비대칭은 초점에 민감하지 않다. 물론, 피쳐의 형성시에 어느 정도의 초점 의존성은 항상 있을 것인데(예컨대, 피쳐의 프로파일은 초점에 따라 변할 것이다), 바로 이 때문에, 초점 제어가 리소그래피 공정에서 중요한 것이다.
도 7b 는 회절 기반 초점(DBF) 측정을 위해 구성되어 있는 DBF 타겟(715)을 도시한다. 이 타겟은 복수의 DBF 구조체(720)를 포함하는데, 각 구조체는 고분해능 부분 구조체(725)를 포함한다. 베이스 피치 위에 있는 고분해능 부분 구조체(725)는 각각의 DBF 구조체(720)를 위한 비대칭 레지스트 프로파일을 생성하며, 비대칭도는 초점에 의존적이다. 따라서, 계측 기구는 그러한 DBF 타겟(715)으로 비대칭도를 측정할 수 있고 이를 스캐너 초점으로 변환시킨다.
DBF 타겟(715)이 회절 기반 초점 측정을 가능하게 해주지만, 모든 경우에 사용되기에는 적합하지 않을 수 있다. EUV 레지스트 필름 두께는 액침 리소그래피에서 사용되는 것 보다 상당히 작은데, 이 때문에, 타겟의 일 부분을 형성하는 구조체의 비대칭 프로파일로부터 정확한 비대칭 정보를 추출하는 것이 어렵게 된다. 추가로, 그러한 구조체는 어떤 제품 구조에 적용가능한 엄격한 설계 요건에 부합하지 않을 수 있다. 디바이스 제작 과정 중에, 패터닝 장치의 패턴의 모든 피쳐는 인쇄되어야 하고 다음 처리 단계에 견뎌야 한다. 디바이스 제조자는, 인쇄된 피쳐가 그의 공정 요건을 보장하는데에 도움이 되도록 피쳐 설계를 제한하는 수단으로서 설계 규칙을 사용한다. 이러한 일 설계 규칙은 구조체의 허용가능한 크기에 관한 것이다. 다른 설계 규칙은 패턴 밀도인데, 이 패턴 밀도는 결과적인 레지스트 패턴의 밀도를 특정 범위 내로 제한한다.
패턴 밀도는 결함과 서로 밀접히 관련 있는데. 연마 및 확산 단계는 결함 발생을 피하기 위해 어느 정도의 균일성을 필요로 할 수 있기 때문이다. 이는 (예컨대) 얇은 층이 레지스트 피쳐 위에 형성되는 스페이서 공정에서 중요하며, 다른 공정 단계는 레지스트 가장자리가 일단 어디에 존재하든 피쳐를 작은 선으로 감소시킨다. 스페이서 공정 후에 최소 패턴 밀도 요건을 달성하는 것은, 레지스트 가장자리 만이 얇은 선으로서 기판에 전달되기 때문에 큰 피쳐를 사용하는 것이 가능하지 않을 수 있음을 의미한다. 이와 관련하여, DBF 타겟(715)의 DBF 구조체(720)는 너무 클 수 있다. 그러므로, 스페이서 공정 패턴 밀도를 증가시키기 위해, 레지스트 패턴 가장자리의 수를 증가시킬 필요가 있다.
계측 피쳐는 또한 이들 설계 규칙에 부합해야 하는데, 그렇지 않으면 결함의 원인이 되기 때문이다. 그러므로 계측 타겟은, 파장과 포착 각도의 한계가 주어져 있을 때 계측 기구가 검출할 수 있는 신호를 여전히 발생시킬 수 있는 작은 피쳐로 구성되어야 한다. DBF 타겟(715)에 대해, 스페이서 공정 후의 결과적인 패턴 밀도는 상당히 너무 작을 수 있다.
도 7c 는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수정된 타겟(730)을 도시한다. 이 타겟(730)은 제 1 구조체(740)와 제 2 구조체(750)를 포함한다. 제 1 구조체(740)는 초점 의존적이지 않고, 도 7a 의 제 1 구조체(705)와 본질적으로 유사하다. 제 2 구조체(750)는 고분해능 부분 구조체(760) 및 저분해능 부분 구조체(770)를 포함한다. 고분해능 부분 구조체(760)는 200 nm 보다 작은 폭을 가져야 하고, 그래서 스캐터로미터에 의해 개별적인 구조체로서 검출되지 않는다. 다양한 실시 형태에서, 고분해능 부분 구조체(760) 모두는 100 nm 보다 작은, 50 nm 보다 작은, 또는 25 nm 보다 작은 폭을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 고분해능 부분 구조체(760) 및 저분해능 부분 구조체(770) 모두는 유사한 CD를 가질 수 있는데, 예컨대 저분해능 부분 구조체(770)는 고분해능 부분 구조체(760) 보다 단지 10 ∼ 40 nm 더 넓을 수 있다.
부분 구조체(760)의 고분해능의 효과는, 타겟(730)을 인쇄하는데에 사용되는 방사선 빔이 최선의 초점 영역 내에 있을 때 그 부분 구조체만 기판 상에 인쇄된다는 것이다. 최선의 초점 영역 외부에서는(즉, 빔이 초점에서 벗어날 때), 부분 구조체(760)(또는 그의 일 부분)은 인쇄되지 않는다. 따라서, 인쇄된 제 2 구조체(750)의 형태는 방사선 빔의 초점에 달려 있다. 이는 전술한 위상 변이 마스크로 얻어지는 타겟과는 대조적인데, 위상 변이 마스크의 경우, 초점 의존적인 것은 제 2 구조체의 위치이지, 형태가 아니다. 이렇게 해서, 위상을 변경하기 위한 트렌치 또는 유사한 피쳐에 대한 필요 없이, 더 통상적인 패터닝 장치가 사용될 수 있다.
제 2 구조체(750)의 형태의 변화는 무게 중심(CoG)의 변위로 나타날 수 있는데, 이 변위는 스캐터로미터에 의해 퓨필 비대칭으로 검출될 수 있다. CoG 변위는 프로그램된 초점 오프셋 기판에 대해 보정될 수 있다. 기판을 알려져 있는 초점스 오프셋으로 노광시킴으로써, 설계된 타겟의 거동(스캐터로미터에 의해 검출되는)을 초점의 함수로 보정할 수 있다. 그 결과, 도 11 에 있는 곡선(1100)과 유사한 곡선이 얻어진다. 이 보정된 곡선으로, 기판은 최선의 초점에서 노광될 수 있으고, 측정된 스캐터로미터 응답이 곡선(1100)과 비교되어, 기판 상의 각 측정에 대한 초점 위치를 결정할 수 있다.
추가적으로, 제 2 구조체(750) 사이에 제 1 구조체(740)가 존재함으로써, DBF 타겟(715)과 비교하여 패턴 밀도가 증가된다.
도 7d 는 둘다 초점 의존적인 제 1 구조체(775)와 제 2 구조체(750)를 포함하는 타겟(730')을 나타내는데, 두 구조체 모두는 고분해능 부분 구조체(760)와 저분해능 부분 구조체(770)를 포함한다. 제 1 구조체(775)의 경우 고분해능 부분 구조체(760)가 저분해능 부분 구조체(770)의 일 측에 있고 제 1 구조체(750)의 경우에는 저분해능 부분 구조체(770)의 반대 측에 있기 때문에, 제 1 구조체(775)의 초점 의존성은 제 2 구조체(750)의 초점 의존성과는 다르다. 이렇게 해서, 제 1 구조체(775) 및 제 2 구조체(750)의 경우에 초점을 통한 CoG 변위는 서로 반대 방향으로 있을 것이다.
타겟(730, 730')은, 다수의 고분해능 바아(각각 유사한 선폭(15 ∼ 25 nm; 예컨대 22 nm)을 가지며 제 1 구조체(740)와 동일한 방향으로 연장되어 있음)를 포함하는 고분해능 부분 구조체(760) 및 저분해능 부분 구조체(770)를 나타낸다. 그러나, 다른 구성도 가능하다.
도 8 은 제 2 구조체(750)의 예시적인 다른 구성의 상세를 나타낸다. 각 경우, 제 1 구조체(810, 810') 및 제 2 구조체(850, 850', 850")의 단일 예가 나타나 있다. 타겟을 만들기 위해, 도 8(d)의 예에서 이들 구조체 쌍은 도 7c 또는 도 7d에 나타나 있는 것과 유사한 방식으로 여러 번 반복된다.
도 8(a) 는 제 2 구조체(750)와 유사한 제 2 구조체(850)를 나타내는데, 다른 점은, 고분해능 부분 구조체(860)의 분해능(선폭)이 저분해능 부분 구조체(870)로부터 멀어지는 방향으로 낮은 분해능에서 높은 분해능으로 변한다는 것이다. 이리하여, 작은 초점 흐림도는 최고 분해능을 갖는 고분해능 부분 구조체(들)(860)는 인쇄되지 못할 것이고 인쇄되지 못하는 고분해능 구조체(860)의 수는 초점 흐림도가 증가함에 따라 증가함을 의미하므로, 초점을 통한 제 2 구조체(850)의 형태의 변화가 증가하게 된다. 이는, 초점 흐림도에 따라, 제 2 구조체(850)가 취할 수 있는 다른 초점 의존적인 형태가 많이 있고 그래서 제 2 구조체(850)에서 있을 수 있는 무게 중심의 변위가 많이 있게 됨을 의미한다. 고분해능 부분 구조체(860) 중 가장 작은 것은 리소그래피 장치의 분해능이 허용하는 만큼 좁을 수 있다.
일 실시 형태에서, 고분해능 부분 구조체(860)의 폭은 15 nm 과 25 nm 사이에서 변한다. 고분해능 부분 구조체(860) 모두는 서로 다른 선폭을 가질 수 있고, 또는 동일한 선폭의 인접하는 부분 구조체를 포함할 수 있다. 예컨대, 고분해능 부분 구조체(860)는 앞 단락에서 설명한 바와 같이 감소하는 선폭의 순서로 배열될 수 있지만, 이러한 배열은 동일한 선폭을 갖는 고분해능 부분 구조체(860)에 인접하는 몇몇 고분해능 부분 구조체(예컨대, 2개의 가장 얇은 고분해능 부분 구조체)를 포함할 수 있다.
도 8(b) 는 저분해능 부분 구조체(870)의 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있는 수평 부분 구조체(860')를 포함하는 제 2 구조체(850')를 나타낸다. 제 2 구조체(850')는 도 7b에 있는 DBF 구조체(720)와 본질적으로 동일하다. 이들 구조체는 초점에 따라 제 2 구조체(850')의 CoG 변위가 생기도록 라인 엔드(팁-팁) 초점 응답을 나타낸다. 모든 수평 부분 구조체(860')가 패터닝 장치와 동일한 CD를 가지므로, 라인 엔드의 우측은 초점 흐림에 따라 후퇴되며, 그래서 각 부분 구조체(860')의 길이는 초점 흐림에 따라 변하게 되는데, 초점 흐림도가 커질수록 각각의 수평 부분 구조체(860')는 더 짧아질 것이다.
용도에 따라 수직 부분 구조체 또는 수평 부분 구조체를 가짐으로써 이점이 있을 수 있다. 하나 또는 다른 것은 공정 변화, 투여 변화 또는 특정의 수차(aberration)에 더 민감할 수 있다. 실제 제품에 가능한 한 가깝게 거동하는 타겟 설계(w.r.t. 초점 및 수차 민감도)를 고려하여, 도 7 또는 8 에 도시되어 있는 설계 또는 청구 범위에 속하는 다른 설계를 고려할 수 있다.
도 8(c)는 본질적으로 부분 구조체(860)와 부분 구조체(860')의 개념을 조합한 부분 구조체(860")를 포함하는 제 2 구조체(850")를 나타낸다. 제 2 구조체(850")는 2차원 어레이의 부분 구조체(860")를 포함하는데, 이는 각 부분 구조체(860")의 폭이 수평 방향으로 감소하도록 배열되어 있다. 이러한 배열로 제품형 수차 민감도가 나타나게 된다.
도 8(d)는 고분해능 부분 구조체(880)를 포함하는 제 1 구조체(810')에 인접해 있는, 도 8(a)에 도시되어 있는 것과 본질적으로 유사한 제 2 구조체(850)를 나타낸다. 고분해능 부분 구조체(880)는 고분해능 부분 구조체(860)와 유사하지만, 반대 방향으로 배치된다(두꺼운 것에서 얇은 것으로 되는 것과 비교하여 얇은 것에서 두꺼운 것으로 됨). 저분해능 부분 구조체(870)에 대한 고분해능 부분 구조체(860)와 비교하여, 고분해능 부분 구조체(880)는 저분해능 부분 구조체(890)의 반대측에 있다.
도 9 는 도 8(a)에 나타나 있는 종류의 제 2 구조체(950a)를 갖는 타겟(900)(최선의 초점 f0에서 인쇄됨), 및 다른 초점 흐림도에서 인쇄되고 제 2 구조체(950b, 950c, 950d)를 갖는 타겟(910, 910', 920, 920', 930, 930')을 나타낸다. 타겟(900)은 인쇄되는 고분해능 부분 구조체(960)를 가지며, 최고 분해능을 갖는 부분 구조체도 갖는다. 타겟(910, 910')(각각은 동일한 크기를 갖지만 최선의 초점 f0 기준으로 다른 부호를 갖는 초점 흐림도로 인쇄됨)은 인쇄되는 보다 적은 고분해능 부분 구조체(960)를 가지고 있다. 이 패턴은 타겟(920, 920') 및 타겟(930, 930')에 대해 반복되며, 각 경우, 초점 흐림도의 크기가 증가함에 따라, 인쇄되는 고분해능 부분 구조체(960)의 수는 감소한다.
도 10 은 (a) 타겟(900)의 인쇄된 제 2 구조체(950a)와 (b) 타겟(920)(또는 920')의 인쇄된 제 2 구조체(950c) 간의 무게 중심 변위를 도시한다. 각 경우, 위쪽 그림은 실제 인쇄된 타겟(900, 920)을 나타내고, 아래쪽 그림은 각각의 타겟(900, 920)을 검사하는 스캐터로미터가 실제 스캐터로미터 신호의 모델링/분석 후에 효과적으로 "보는"(즉, 검출하는) 것을 근사적으로 나타낸 것이다. 아래쪽 그림에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 구조체(950a, 950c)는 스캐터로미터에 의해 인쇄된 고분해능 부분 구조체(960)의 수에 의존하는 폭을 갖는 유효 구조체(1060, 1060c)인 것으로 보이게 된다. 도 10(a)에서, 보여지는 제 1 유효 구조체(1060)의 무게 중심(대응하는 제 1 구조체(1040)에 대한)은 x 으로 표시되어 있다. 도 10(b)에서, 보여지는 제 2 유효 구조체(1060c)의 무게 중심은 x 와 같지 않음을 알 수 있다.
무게 중심 변위는 스캐터로미터에 의해, 회절된 방사선의 양의 회절 차수와 음의 회절 차수 사이의 비대칭으로서 검출될 수 있다. 그러므로, 검출된 비대칭은 초점을 나타내는 것이고, 따라서, 스캐터로미터를 사용해 비대칭을 측정하여, 타겟을 인쇄하는데에 사용되는 초점을 결정할 수 있다. 타겟의 비대칭은 대응하는 양의 회절 차수와 음의 회절 차수에 대한 회절 패턴에 영향을 줄 것이다. 타게에 비대칭이 없다면, 양의 회절 차수와 음의 회절 차수는 동일한 스펙트럼 프로파일을 갖게 될 것이다. 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 스펙트럼 성분의 차이를 분석을 사용하여, 타겟의 비대칭을 결정할 수 있다. "양의 회절 차수와 음의 회절 차수"는, 1차 회절 차수 및 이 보다 높은 회절 차수 중의 임의의 것을 말한다. 회절 차수는 양의 회절 차수도 음의 회절 차수도 아닌 영차(거울 반사), 및 보충적인 쌍으로 존재하는 더 높은 차수(통상적으로 양의 차수 및 음의 차수라고함)를 포함한다. 영이 아닌 차수를 더 높은 차수라고 할 수 있다. 따라서, +1차 및 -1차는 양과 음의 차수의 예이고, +2차 및 -2차, +3차 및 -3차도 마찬가지다. +1차 및 -1차를 참조하여 예를 설명할 것인데, 이에 한정되지 않는다.
도 11 은 비대칭 또는 y 축 상의 무게 중심 및 x 축상의 초점을 나타내는 그래프(1100)인데, 이는 초점 부호 정보를 어떻게 얻는가를 도시하는 역할을 한다. 도 9 에서, 타겟(920, 920') 및 타겟(930, 930') 처럼, 인쇄되는 타겟(910, 910')은 구별가능하지 않음을 알 수 있다. 각 쌍의 대해, 초점 흐림도는 같지만, 부호는 다르다. 고유성 문제는 초점 부호 정보를 추출하는 방법이 바람직함을 의미한다. 상기 방법은 모든 초점 값이 그래프(1100)의 피크의 일측에 있도록 기판을 적절히 촛점에서 벗어난 상태에서 얄려져 있는 오프셋으로 노광하는 것을 포함한다. 예컨대, 알려져 있는 초점 오프셋은 모든 측정된 초점 값이 영역(1110) 내에 있음을 의미한다. 그리고, 알려져 있는 초점 오프셋은 측정된 초점 값으로부터 취해져, 정확한 부호를 갖는 실제 초점 값을 찾을 수 있다.
제안된 방법은 보정 과정 및 이어지는 모니터 및 제어 과정을 포함할 수 있다. 보정 과정은 초점 노광 매트릭스(FEM) 기판을 노광하고 초점 보정 곡선을 계산하기 위해 초점의 함수로 더 높은 차수의 비대칭을 측정하는 것을 포함한다. FEM 기판은 스캐터로미터를 위한 보정 기판으로서 사용될 수 있다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, FEM 기판은 패턴이 초점과 노광 오프셋의 복수의 조합으로 노광되는 포토레지스트로 코팅된 기판을 포함한다. 모니터 및 제어 과정은 모니터 기판을 초점에서 벗어난 상태에서 노광하고(전술한 바와 같이 부호 정보를 얻기 위해) 그리고 더 높은 차수의 비대칭을 측정하는 것을 포함한다. 이 측정된 더 높은 차수의 비대칭은, 보정 과정 중에 계산된 초점 보정 곡선을 사용하여 초점으로 변환될 수 있다.
모니터 기판으로부터 보정 곡선을 결정하기 위해, 프로그램된 초점 오프셋(예컨대, Rx 경사)으로 다수의 필드가 노광될 수 있다. 이리하여, 공정 의존성이 줄어든다.
모니터 기판을 초점에서 벗어난 상태에서 더 노광시킬 필요가 있기 때문에, 상기 방법은 오프 제품 측정에 더 쉽게 적용될 수 있다. 의도적으로 초점에서 버어나게 하면서 온(on) 제품으로 노광하는 것은 분명 바람직하지 않다. 그러나, 상기 방법은 3차원 마스크(M3D) 효과를 이용하는 패터닝 장치 포토그래피를 갖는 타겟 설계를 제공하여 온 제품 초점 제어에 적합하게 될 수 있다. 마스크 패터닝 장치는, 노광 중에 제품 구조체가 초점이 맞는 상태로 형성되고 타겟은 초점 오프셋을 갖고서 초점에서 벗어난 상태에서 형성되도록 될 수 있다. 이러한 마스크 패터닝 장치는 최선의 초점에서 노광되는 제품 피쳐에 대해 M3D 유도된 최선의 초점 오프셋을 타겟에 생성하기 위해 M3D 피쳐(예컨대, 스캐터 바아)를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, M3D 피쳐는 이전 실시 형태의 고분해능 부분 구조체를 포함할 수 있다. 초점 의존적인 M3D 피쳐를 갖는 이들 타겟은, M3D 효과로 얻어지는 최선의 초점 오프셋을 고려하여, 이미 설명한 것과 유사한 방식으로 측정되고 초점 결정될 수 있다.
도 12 및 13 은 부호 정보를 얻기 위한 다른 방법을 도시한다. 이 방법을 이해하기 위해서는, 전술한 엇갈린 타겟의 초점 응답은 실제로는 인쇄된 비대칭 라인 응답(초점의 함수로 대략 선형적임)과 엇갈린 타겟 설계(두 구조체 개체군 사이의 무게 중심(CoG)의 차)의 조합임을 알아야 한다. 이는 도 12(a) 및 13(a)에 나타나 있다. 도 12(a)는 특히 도 8(b)와 관련하여 이미 논의된 엇갈린 타겟 설계(1200)이다(이 개념은 여기서 설명하는 다른 엇갈린 타겟 중 어느 것에도 적용가능함). 타겟(1200)은 제 1 구조체(1210) 및 제 2 구조체(1220)를 포함한다. 제 1 구조체는 예컨대 여기서 개시되는 어떤 형태라도 될 수 있다. 제 2 구조체(1220)는 여기서 DBF 구조체(720)(도 7b) 또는 도 8(b)에 있는 제 2 구조체(870)와 유사한 것으로 나타나 있다. 도 13a 의 곡선(1330)은 포커스(x 축)를 통한 결과적인 신호 응답(y 축)이다. 이 곡선(1330)은 곡선(1310)의 합을 포함하는데, 이 합은 타겟(1200) 및 라인(1320)의 CoG 변위로 인한 초점에 대한 신호 응답을 나타내며, 이는 제 2 구조체(1220)의 비대칭으로 인한 포커스에 대한 신호 응답을 나타낸다.
복수의(엇갈린) 타겟의 신호를 조합하여 타겟(1200)의 부호 문제를 해결하는 것이 제안된다. 동일한 비대칭 라인에 대한 대칭 라인 세그먼트 배치를 유지하면서, 예컨대 비대칭 라인의 설계 특성을 변화시켜, 고유성 문제를 해결할 수 있다. 이러한 타겟(1230)은 도 12(b)에 도시되어 있다. 이 타겟은 제 4 구조체(1240)를 포함하는데, 이 구조체는 형태에 있어 제 2 구조체(1220)와 다르지만 동일한 기본 설계로 되어 있고, 차이는 고해상도 피쳐의 선폭 및/또는 길이의 파라미터에 관한 것이다. 타겟(1230)에서 제 3 구조체(1250)(제 1 구조체(1210)와 본질적으로 동일함)와 제 4 구조체(1240)의 상대 배치는, 타겟(1200)에서 제 1 구조체(1210)와 제 2 구조체(1220)의 상대 배치와 유사하다.
도 13b 에서 알 수 있는 바와 같이, 곡선(1310)과 곡선(1340)의 유사성으로 나타나 있는 바와 같이(여기서 곡선(1340)은 타겟(1230)의 CoG 변위로 인한 초점에 대한 신호 응답을 나타냄), 엇갈린 타겟(1200, 1230)의 보쑹(Bossung)형 거동은 유사하게 유지되며, 제 4 구조체(1240)의 형태가 제 2 구조체(1220)와 다르기 때문에 비대칭 라인 컨텐트(1350)가 변한다. 결과적인 초점 응답 곡선(1360)도 나타나 있다. 효과적으로 이는 서로 다른 엇갈린 타겟(1200, 1230)의 보쑹 탑은 서로에 대해 이동할 것임을 의미한다. 그래서 고유성 문제는,
도 13c 에 나타나 있는 바와 같이 양 비대칭 신호(1330, 1350)의 차를 찾고(결과적인 신호(1360)는 CoG 신호의 보쑹형 거동과 비대칭 라인 신호의 차 사이의 유사성에 의존할 것이다), 그리고/또는
양 타겟(1200, 1230)의 (다변량) 초점(도스) 모델을 만들어 해결될 수 있다.
원리적으로, 제 3 및 4 구조체는 제 1 및 2 구조체와 유사하지 않을 수 있다. 원리적으로, 제 3 및 4 구조체의 배치는 제 1 및 2 구조체의 배치와 유사하지 않을 수 있다.
추가적으로, 비대칭 구조 응답 및 엇갈린 라인 구조의 배치의 최적화 절차를 수행하여 최선의 초점 오프셋이 타겟 응답 안으로 미리 선택될 수 있다. 보쑹 탑 오프셋을 설계하는 이 방법은, 전술한 바와 같이 M3D 효과를 사용하는 것 보다 좋을 수 있는데, M3D 효과는 예측불가능하고 패터닝 장치 마다 다를 수 있고 또한 패터닝 장치 패턴에서도 다를 수 있기 때문이다.
부호 정보를 얻는 이 직접적인 방법(도 13c에 도시되어 있는 바와 같은)은, 구조의 비대칭이 더 두드러진 비EUV 용도(더 두꺼운 레지스트)에 더 적용가능하다. 도 11 에 도시되어 있는 바와 같은 부호 추출법을 사용하여, 최선의 초점 오프셋의 예비 선택이 EUV, 얇은 레지스트 용도에 사용될 수 있다. 그러나, 원리적으로, 최선의 초점 오프셋 방법은, 최선의 초점 설정이 최적화 파라미터인 측정(그래서 또한 비 EUV 용도)에 유효하다. 전형적인 용도는 모니터형 용도일 수 있다. 온-제품 용도의 경우, 최선의 초점 설정은 사용자의 과정에 의해 결정되며, 그래서 사용자 특정 조건에서 작용하는 초점 측정 방안이 고안되어야 한다.
위에서 언급한 바와 같이, 도 7b 에 나타나 있는 DBF 타겟(715)은 어떤 설계 규칙의 패턴 밀도 요건을 만족하지 않을 수 있다. 패턴 밀도를 증가시키기 위해, 베이스 피치를 감소시키거나 타겟 내에 더미 피쳐를 추가하여 타겟 설계를 변경할 수 있다. 베이스 피치를 감소시키는 것은 실현 가능하지 않을 것 같은데, 그렇게 하면, 계측 기구에서 사용되는 회절 차수가 현재 광학 장치의 분해능을 넘어 퍼지기 때문이다. 이를 해결하기 위해, 이미 설명한 바와 같이, DBF 구조체(720) 사이에 추가 구조체(도 8 에 있는 제 1 구조체(810))를 제공하는 것이 제안된다. 그러나, 이들 제 1 구조의 인쇄 또한 어려운데, 왜냐하면, 비대칭 레지스트 프로파일을 생성하는 고분해능 피쳐(725)가 제 1 구조체를 위한 패터닝 장치에서 이용가능한 공간을 제한하기 때문이다. 그러므로, 계측 기구에 의해 캡쳐되는 피치에서의 패턴 프로파일 비대칭 및 요구되는 패턴 밀도 모두를 포함하는 타겟을 인쇄하기 위한 다른 방법이 바람직하다.
그러므로, 제 2 패터닝 장치 또는 제 2 패터닝 장치 패턴에 대한 필요 없이, 2개의 개별적인 노광으로 제 2 구조(720)와 제 1 구조(810)를 발생시키는 것이 제안된다. 이 방법은 도 14a 및 14b 에 도시되어 있다.
도 14a 는 패터닝 장치(1400) 영역을 나타내는데, 이 영역은 주 제품 영역(1405) 및 주 제품 영역(1405)의 주변에 있는 스크라이브(scribe) 영역(1410)을 포함한다(명료성을 위해 스크라이브 영역(1410)은 실제 보다 주 제품 영역(1405)에 대해 더 크게 나타나 있음). 스크라이브 영역(1410)에서, 주 제품 영역의 일 측에 제 2 구조체(1415)가 있다. 또한 제 2 구조체(1415)의 노광 후에 기판에 실제로 인쇄되는 구조체(1420) 및 제 2 구조체(1415')의 상세가 나타나 있다. 스크라이브 영역(1410)에서, 제 2 구조체(1415)의 반대쪽에서 주 제품 영역(1405)의 다른 측에는 제 1 구조체(1425)가 있다. 마찬가지로, 제 1 구조체(1425)의 노광 후에 기판에 실제로 인쇄되는 구조체(1430) 및 제 2 구조체(1425')의 상세가 나타나 있다.
도 14b 는 완전한 구조체가 어떻게 인쇄되는가를 보여준다. 이 도는 기판 상에서의 노광을 위한 위치에 있는 패터닝 장치(1400) 영역을 나타낸다. 또한, 현재의 노광 바로 전의 노광을 위한 상대적으로 이전의 위치에 있는 패터닝 장치(1400') 영역(점선으로 나타나 있음)이 나타나 있다. 제품을 기판 상에 노광할 때, 제품의 영역의 일 측에 있는 스크라이브 레인(lane) 영역이 이전 노광의 제품 영역의 반대 측에 있는 스크라이브 레인 영역(1410)과 겹칠 것으로 예상된다. 제 2 구조체(1415) 및 제 1 구조체(1425)가 패터닝 장치에 있는 제품 영역의 양측에서 그리고 직접 서로 대향하여(y 축 주위에서만) 정확히 위치되어 있다면, 그들의 영역은 각 쌍의 노광 중에 겹치게 된다(1440)(동일한 줄에서). 물론, 제 2 구조(1415) 및 제 1 구조(1425)는, 개별적인 구조체가 겹침 영역(1440) 내에서 번갈아 있도록 위치되어야 하며, 그래서 결과적인 인쇄된 구조(1445)는 정확한 형태를 취하게 되고 제 2 구조(1415) 및 제 1 구조(1425)는 서로 엇갈린다.
이러한 방법은 도면에 도시되어 있는 바와 같은 다크필드(네거티브) 노광을 포함한다(어두운 영역이 레지스트를 나타내는 경우, 결과적인 타겟은 트렌치형 타겟임). 이는 종래의 타겟(이로부터 제 2 구조체가 형성됨)의 제 1 노광 후에 구조 사이에 기판에 레지스트가 남아 있지 않을 것이기 때문이다.
도 14a 및 14b 는 대칭 구조와 비대칭 구조, 특히 도 8(b)에 나타나 있는 형태의 구조체의 엇갈림을 나타낸다. 그러나, 이 방법은 여기서 개시되는 어떤 타겟 구조체라도 인쇄하는데에 사용될 수 있다. 추가적으로, 동일한 방법을 사용하여 다른 피쳐 및/또는 더 작은 피쳐의 어레이를 엇갈리게 할 수 있다.
대안적인 실시 형태에서, 제 1 구조체는 더미 구조체일 수 있다. 이러한 구성에서, 더미 구조체는 전술한 바와 같은 CoG 변위를 발생시키는데에 사용되지 않으며, 초점 측정은 제 2 구조체만의 비대칭으로부터 취해진다. 그러한 더미 구조체를 갖는 결과적인 인쇄된 구조체는, 측정 기구의 캡쳐 범위 내의 피치에서 필요한 패턴 밀도 및 비대칭 프로파일을 가질 것이다. 더미 구조체는 어떤 형태라도 취할 수 있다(예컨대, 각 쌍의 제 2 구조체 사이의 매우 높은 분해능 다중 라인).
패턴 밀도를 증가시키기 위한 이 방법의 사용은 DBF 계측에 한정되지 않고 패턴 밀도를 증가시키는 계측 피쳐, 및 예컨대 이완된 피치로 인쇄되는 특정 이미징 효과를 이용하는 계측 피쳐에도 적용될 수 있다.
이 절은 하나 이상의 패터닝 장치 또는 패터닝 장치 패턴을 통해 복합 구조체를 인쇄하는 방법을 가장 넓게 개시하는데, 이 방법은,
제 1 패터닝 장치 또는 제 1 패터닝 장치 패턴에 위치되어 있는 제 1 패터닝 장치 구조체로부터 제 1 인쇄 구조체를 인쇄하는 것을 포함하는 제 1 노광을 기판 상에서 수행하는 단계; 및
상기 제 1 노광에 인접하여 제 2 노광을 상기 기판 상에서 수행하는 단계를 포함하고,
상기 기판 상에는 제 1 노광과 제 2 노광의 겹침 영역이 있으며, 이 겹침 영역은 형성된 제 1 인쇄 구조체를 포함하며,
상기 제 2 노광은 상기 기판 상의 겹침 영역에서, 제 1 패터닝 장치 또는 제 1 패터닝 장치 패턴 또는 제 2 패터닝 장치 또는 제 2 패터닝 장치 패턴에 위치되어 잇는 제 2 패터닝 장치 구조체로부터 제 2 인쇄 구조체를 인쇄하여 복합 구조체를 형성하는 것을 포함한다.
상기 패터닝 장치 또는 패터닝 장치 패턴은 제품 영역 및 이 제품 영역의 주변에 있는 스크라이브(scribe) 라인 영역을 포함하고, 제 1 패터닝 장치 구조체 및 제 2 패터닝 장치 구조체는 패터닝 장치 또는 패터닝 장치 패턴의 스크라이브 레인 영역 또는 다른 패터닝 장치 또는 패터닝 장치 패턴의 스크라이브 레인 영역에 위치된다. 상기 제 1 패터닝 장치 구조체는 상기 스크라이브 레인 영역의 제 1 측에 위치되며, 제 2 패터닝 장치 구조체는 제품 영역의 제 1 측의 반대 측에 위치되며, 그래서 제 1 패터닝 장치 구조체는 (단일 축선에 대해) 제 2 패터닝 장치 구조체의 바로 반대 쪽에 위치된다.
또한, 제품 영역 및 이 제품 영역의 주변에 있는 스크라이브 라인 영역을 포함하는 패터닝 장치, 및 이 패터닝 장치의 스크라이브 레인 영역 내부에 위치되는 제 2 패터닝 장치가 개시되며, 제 1 패터닝 장치 구조체는 상기 스크라이브 레인 영역의 제 1 측에 위치되며, 제 2 패터닝 장치 구조체는 제품 영역의 제 1 측의 반대 측에 위치되며, 그래서 제 1 패터닝 장치 구조체는 (단일 축선에 대해) 제 2 패터닝 장치 구조체의 바로 반대 쪽에 위치된다.
상기 실시 형태를 EUV 리소그래피와 관련하여 설명했지만, 본원의 실시 형태는 다른(예컨대, 더 긴) 파장, 예컨대 193 nm의 방사선을 사용하는 리소그래피 공정에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(통상적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
앞에서는 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용분야에 이용될 수도 있으며, 또한 문맥이 허락하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서는, 패터닝 장치의 토폴로지가 기판에 기판 상에 생성된 패턴을 형성한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 제공된 레지스트의 층 내로 프레스될 수 있으며, 그 후에 레지스트를 전자기 방사선, 가열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 레지스트가 경화된 후에는, 패터닝 장치는 레지스트의 외측으로 이동되어 레지스트 층에 패턴을 잔류시킨다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어에는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 ㎚의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5∼20 ㎚ 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔이 포함된다.
"렌즈"라는 용어는 문맥이 허용하는 곳에서는 굴절성, 반사성, 자기성, 전자기성, 및 정전성 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
위의 설명은 예시적이지, 제한적인 것이 아니다. 따라서, 당업자에게는, 아래에 제시된 청구 범위에서 벗어남이 없이 전술한 바와 같은 발명에 대해 수정이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (64)

  1. 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법으로서,
    제 1 타겟을 조명하는 단계, 및
    상기 제 1 타겟에 의해 산란된 방사선을 검출하여, 그 제 1 타겟에 대해, 제 1 타겟의 전체적인 비대칭을 나타내는 비대칭 측정값을 얻는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 타겟은 서로 번갈아 있는 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하며, 제 2 구조체의 형태는 초점 의존적이어서, 제 2 구조체의 형태는 제 1 타겟을 형성하는데에 사용되는 패턴화된 빔의 초점에 의존하며, 제 1 구조체의 형태는 제 2 구조체의 초점 의존성과 동일한 초점 의존성을 갖지 않으며,
    상기 비대칭 측정값은 제 1 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점을 나타내는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체의 형태는 제 1 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점에 대한 의도적인 의존성을 갖지 않는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체의 형태는 제 1 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점에 의존하며, 초점 의존성은 제 2 구조체의 것과 다른, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구조체의 초점 의존성이 서로 달라, 초점 변위로 인해 제 1 구조체와 제 2 구조체의 무게 중심이 서로 반대 방향으로 변위하게 되는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    패터닝 장치를 사용하여 상기 패턴화된 빔을 생성하고, 그 패터닝 장치는 제 1 구조체를 형성하는 제 1 구조체 피쳐(feature) 및 제 2 구조체를 형성하는 제 2 구조체 피쳐를 포함하고,
    상기 제 1 구조체 피쳐 및 제 2 구조체 피쳐 둘다는 저분해능 부분 구조체를 형성하는 저분해능 부분 구조체 피쳐를 포함하며,
    상기 제 2 구조체 피쳐 및, 제 1 구조체의 형태는 초점 의존적이고, 제 1 구조체 피쳐는 고분해능 부분 구조체를 형성하는 고분해능 부분 구조체 피쳐를 포함하며, 그래서 제 1 타겟에 있는 고분해능 부분 구조체의 수 및/또는 크기는 제 1 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점에 의존하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저분해능 부분 구조체의 선폭은 상기 고분해능 부분 구조체의 선폭 보다 10 nm 내지 50 nm 더 큰, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 저분해능 부분 구조체에 수직인 방향으로 연장되어 있는 복수의 기다란 고분해능 부분 구조체를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 저분해능 부분 구조체에 평행하게 배치되어 있는 복수의 기다란 고분해능 부분 구조체를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 고분해능 부분 구조체의 2차원 어레이를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 서로 다른 선폭을 갖는 고분해능 부분 구조체를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 저분해능 부분 구조체로부터 선폭이 감소하는 순서로 배열되어 있는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  12. 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체 각각은 50 nm 미만의 선폭을 갖는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  13. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패터닝 장치는, 패터닝 장치 상에 있는 제품 피쳐를 위한 최선의 초점으로부터 벗어나 있는 최선의 초점으로 제 1 타겟이 형성되도록 3차원 마스크 효과를 일으키는 마스크 효과 피쳐를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 마스크 효과 피쳐는 상기 고분해능 부분 구조체 중의 하나 이상을 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  15. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타겟은, 상기 비대칭 측정값이 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 무게 중심 변위로 인한 제 1 비대칭 성분 및 제 2 구조체의 프로파일의 비대칭으로 인한 제 2 비대칭 성분을 포함하도록 구성되어 있고, 상기 제 1 타겟은 패터닝 장치 상에 있는 제품 피쳐를 위한 최선의 초점으로부터 벗어나 있는 최선의 초점으로 형성되며, 상기 최선의 초점 오프셋은 상기 제 2 비대칭 성분으로 인한 것인, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 2 구조체 프로파일의 변화 및 제 1 구조체와 제 2 구조체의 상대 배치를 통해 상기 최선의 초점의 오프셋을 최적화하는 단계를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제 2 타겟을 조명하는 단계를 더 포함하고, 제 2 타겟은 제 3 및 4 구조체를 포함하고, 제 4 구조체는 상기 제 2 구조체와 다른 적어도 하나의 파라미터를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 타겟에서 제 4 구조체에 대한 제 3 구조체의 배치는 상기 제 1 타겟에서 제 2 구조체에 대한 제 1 구조체의 배치와 유사한, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 타겟에 의해 산란된 방사선을 검출하여, 그 제 2 타겟에 대해 제 2 비대칭 측정값을 얻는 단계;
    상기 제 2 비대칭 측정값과 제 1 타겟에 대한 비대칭 측정값 사이의 차를 결정하는 단계; 및
    상기 차를 사용하여 초점 결정의 부호를 결정하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 타겟의 다변량 초점 모델을 구성하는 단계; 및
    상기 모델을 사용하여 초점 결정의 부호 및/또는 값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  21. 제 5 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타겟을 적어도 두 번의 노광으로 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 형성하는 단계는,
    상기 제 1 구조체 또는 제 2 구조체를 형성하는 것을 포함하는 제 1 노광을 기판 상에서 수행하고, 그리고
    상기 제 1 노광에 인접하여 제 2 노광을 상기 기판 상에서 수행하는 것을 포함하고,
    상기 기판 상에는 제 1 노광과 제 2 노광의 겹침 영역이 있으며, 이 겹침 영역은 형성된 제 1 구조체 또는 형성된 제 2 구조체를 포함하며,
    상기 제 2 노광은 상기 기판 상의 겹침 영역에서 제 1 구조체 또는 제 2 구조체 중의 다른 구조체를 형성하여 제 1 타겟을 형성하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구조체는 포토레지스트에 있는 트렌치(trench)를 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 패터닝 장치는 제품 영역 및 이 제품 영역의 주변에 있는 스크라이브(scribe) 라인 영역을 포함하고, 상기 제 1 구조체 피쳐 및 제 2 구조체 피쳐는 스크라이브 라인 영역에 위치되는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체 피쳐는 상기 스크라이브 라인 영역의 제 1 측에 위치되며, 제 2 구조체 피쳐는 제품 영역의 제 1 측의 반대 측에 위치되며, 그래서 제 1 구조체 피쳐는 단일 축선에 대해 제 2 구조체 피쳐의 바로 반대 쪽에 위치되는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비대칭 측정값을 사용하여, 타겟을 형성하는데에 사용되는 상기 패턴화된 빔의 초점을 결정하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보정 과정과 모니터 및 제어 과정을 수행하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 보정 과정 중에 상기 패턴화된 빔을 사용하여, 초점과 노광 오프셋의 복수의 조합을 사용해 보정 기판을 노광하여 제 1 타겟을 형성하는 단계를 포함하고, 조명 및 검출이 상기 보정 기판에서 수행되고, 또한 상기 방법은 초점의 함수로 복수의 비대칭 측정값을 얻는 단계, 및 복수의 비대칭 측정값 및 대응하는 초점 오프셋으로부터 초점 보정 곡선을 계산하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 모니터 및 제어 과정 중에 상기 패턴화된 빔을 사용하여, 모니터 기판을 노광하여 제 1 타겟을 형성하는 단계를 포함하고, 조명 및 검출이 상기 모니터 기판에서 수행되고, 또한 상기 방법은 상기 초점 보정 곡선을 사용하여 비대칭 측정값을 초점 측정값으로 변환시키는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 모니터 기판은, 모든 초점 측정값이 초점 보정 곡선의 피크의 일 측에 있기에 충분한 의도적인 초점 오프셋을 가지고 노광되며, 상기 방법은 초점 보정 곡선과 의도적인 초점 오프셋을 사용하여 얻어진 초점 측정값들의 차로서 실제 초점 측정값을 계산하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  30. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
    상기 초점 측정값을 다음 리소그래피 공정 중에 사용하여 초점 설정을 최적화하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비대칭 측정은 검출된 양과 음의 더 높은 회절 차수 사이의 차를 계산하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴화된 빔은 5 nm 내지 20 nm 영역 내의 파장을 갖는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴화된 빔을 사용하여 리소그래피 공정의 일 부분으로서 타겟을 형성하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 공정과 관련한 초점 정보를 얻는 방법.
  34. 서로 번갈아 있는 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하는 제 1 타겟을 형성하기 위해 빔을 패턴화하기 위한 제 1 패턴을 포함하는 패터닝 장치로서,
    상기 패터닝 장치는,
    상기 제 1 구조체를 형성하는 제 1 구조체 피쳐(feature); 및
    상기 제 2 구조체를 형성하는 제 2 구조체 피쳐를 포함하고,
    상기 제 2 구조체 피쳐는, 제 2 구조체의 형태가 초점 의존적이어서 제 2 구조체의 형태가 제 1 타겟을 형성할 때의 패턴화된 빔의 초점에 의존하도록 구성되어 있으며, 또한 상기 제 1 구조체 피쳐는 제 1 구조체의 형태가 제 2 구조체의 초점 의존성과 동일한 초점 의존성을 갖지 않도록 구성되어 있는, 패터닝 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체 피쳐는, 상기 제 1 구조체의 형태가 제 1 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점에 대한 의도적인 의존성을 갖지 않도록 구성되어 있는, 패터닝 장치.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체 피쳐는, 상기 제 1 구조체의 형태가 제 1 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점에 의존적이도록 구성되며, 초점 의존성은 제 2 구조체의 초점 의존성과 다른, 패터닝 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체 피쳐는, 초점 변위로 인해 제 1 구조체와 제 2 구조체의 무게 중심이 서로 반대 방향으로 변위되게끔 상기 제 1 및 제 2 구조체의 초점 의존성이 서로 다르도록 구성되어 있는, 패터닝 장치.
  38. 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체 피쳐 및 제 2 구조체 피쳐 둘다는 저분해능 부분 구조체를 형성하기 위한 저분해능 부분 구조체 피쳐를 포함하며,
    상기 제 2 구조체 피쳐 및, 제 1 구조체의 형태는 초점 의존적이고, 제 1 구조체 피쳐는 고분해능 부분 구조체를 형성하기 위한 고분해능 부분 구조체 피쳐를 포함하며, 그래서 제 1 타겟에 있는 고분해능 부분 구조체의 수 및/또는 크기는 제 1 타겟을 형성할 때의 상기 패턴화된 빔의 초점에 의존하는, 패터닝 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체 피쳐는 저분해능 부분 구조체 피쳐에 수직인 방향으로 연장되어 있는 복수의 기다란 고분해능 부분 구조체 피쳐를 포함하는, 패터닝 장치.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체 피쳐는 저분해능 부분 구조체 피쳐에 평행하게 배치되어 있는 복수의 기다란 고분해능 부분 구조체 피쳐를 포함하는, 패터닝 장치.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체 피쳐는 고분해능 부분 구조체 피쳐의 2차원 어레이를 포함하는, 패터닝 장치.
  42. 제 38 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 고분해능 부분 구조체 피쳐는 서로 다른 선폭을 갖는 고분해능 부분 구조체 피쳐들을 포함하는, 패터닝 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 복수의 고분해능 부분 구조체 피쳐는 저분해능 부분 구조체 피쳐로부터 선폭이 감소하는 순서로 배열되어 있는, 패터닝 장치
  44. 제 38 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체 피쳐 각각은 50 nm 미만의 선폭을 갖는, 패터닝 장치.
  45. 제 38 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제품 피쳐 및 마스크 효과 피쳐를 포함하고, 상기 마스크 효과 피쳐는 3차원 마스크 효과를 일으켜, 상기 제품 피쳐를 위한 최선의 초점으로부터 벗어나 있는 최선의 초점으로 제 1 타겟이 형성되는, 패터닝 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 마스크 효과 피쳐는 상기 고분해능 부분 구조체 중의 하나 이상을 포함하는, 패터닝 장치.
  47. 제 38 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패터닝 장치는 리소그래피 공정에 따라 제 1 타겟을 형성하기 위해 빔을 패턴화할 수 있는, 패터닝 장치.
  48. 제 38 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패터닝 장치는 제품 영역 및 이 제품 영역의 주변에 있는 스크라이브(scribe) 라인 영역을 포함하고, 상기 제 1 구조체 피쳐 및 제 2 구조체 피쳐는 스크라이브 라인 영역에 위치되며, 상기 제 1 구조체 피쳐는 상기 스크라이브 라인 영역의 제 1 측에 위치되며, 제 2 구조체 피쳐는 제품 영역의 제 1 측의 반대 측에 위치되며, 그래서 제 1 구조체 피쳐는 단일 축선에 대해 제 2 구조체 피쳐의 바로 반대 쪽에 위치되는, 패터닝 장치.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 패터닝 장치는 제 2 타겟을 형성하기 위해 빔을 패턴화하기 위한 제 2 패턴을 포함하고, 제 2 패턴은 제 3 및 제 4 구조체 피쳐를 포함하며, 제 4 구조체 피쳐는 제 2 구조체 피쳐와 다른 적어도 하나의 파라미터를 갖는, 패터닝 장치.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 제 2 패턴에서 제 4 구조체 피쳐에 대한 제 3 구조체 피쳐의 배치는 상기 제 1 패턴에서 제 2 구조체 피쳐에 대한 제 1 구조체 피쳐의 배치와 유사한, 패터닝 장치
  51. 서로 번갈아 있는 제 1 구조체와 제 2 구조체를 갖는 제 1 타겟을 포함하는 기판으로서,
    상기 제 1 구조체 및 제 2 구조체 둘다는 저분해능 부분 구조체를 포함하고,
    적어도 상기 제 2 구조체는 고분해능 부분 구조체를 포함하며, 제 1 타겟에 있는 고분해능 부분 구조체의 수 및/또는 크기는 제 1 타겟을 형성하기 위해 사용되는 패턴화된 빔의 초점에 의해 결정되는, 기판.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 저분해능 부분 구조체에 수직인 방향으로 연장되어 있는 복수의 기다란 고분해능 부분 구조체를 포함하는, 기판.
  53. 제 51 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 저분해능 부분 구조체에 평행하게 배치되어 있는 복수의 기다란 고분해능 부분 구조체를 포함하는, 기판.
  54. 제 51 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 고분해능 부분 구조체의 2차원 어레이를 포함하는, 기판.
  55. 제 51 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 서로 다른 선폭을 갖는 고분해능 부분 구조체를 포함하는, 기판.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체는 저분해능 부분 구조체로부터 선폭이 감소하는 순서로 배열되어 있는, 기판.
  57. 제 41 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분해능 부분 구조체 각각은 50 nm 미만의 선폭을 갖는, 기판
  58. 제 51 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타겟은 제 34 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 따른 패터닝 장치를 사용하여 형성되는, 기판
  59. 제 41 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,
    리소그래피 공정을 모니터링하기 위해 모니터 기판을 포함하는, 기판.
  60. 제 51 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제 2 타겟을 더 포함하고, 제 2 타겟은 제 3 및 4 구조체를 포함하며, 제 4 구조체는 상기 제 2 구조체와 다른 적어도 하나의 파라미터를 포함하는, 기판.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 제 2 타겟에서 제 4 구조체에 대한 제 3 구조체의 배치는 상기 제 1 타겟에서 제 2 구조체에 대한 제 1 구조체의 배치와 유사한, 기판.
  62. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행할 수 있는 리소그래피 장치.
  63. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 기술하는 일련의 기계 판독가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  64. 제 63 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 잇는 데이터 저장 매체.
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