KR20180098378A - 모듈레이션 기술을 이용한 메트롤로지를 위한 대체 타겟 디자인 - Google Patents

모듈레이션 기술을 이용한 메트롤로지를 위한 대체 타겟 디자인 Download PDF

Info

Publication number
KR20180098378A
KR20180098378A KR1020187021658A KR20187021658A KR20180098378A KR 20180098378 A KR20180098378 A KR 20180098378A KR 1020187021658 A KR1020187021658 A KR 1020187021658A KR 20187021658 A KR20187021658 A KR 20187021658A KR 20180098378 A KR20180098378 A KR 20180098378A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target structure
pattern
substrate
diffraction
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR1020187021658A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102170147B1 (ko
Inventor
마우리츠 반 데르 스카르
요우핑 장
화 슈
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. filed Critical 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Publication of KR20180098378A publication Critical patent/KR20180098378A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102170147B1 publication Critical patent/KR102170147B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70681—Metrology strategies
    • G03F7/70683—Mark designs
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/706843—Metrology apparatus
    • G03F7/706845—Calibration, e.g. tool-to-tool calibration, beam alignment, spot position or focus
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073—Alignment marks and their environment
    • G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

본 명세서에서 타겟 구조가 개시되며, 상기 타겟 구조는 메트롤로지 툴로 측정되도록 구성되며, 상기 메트롤로지 툴은 회절 임계치를 갖고; 상기 타겟 구조는: 기판 상에 지지된 하나 이상의 패턴들을 포함하고, 상기 하나 이상의 패턴은 제 1 방향으로 제 1 주기로 주기적이고 제 2 방향으로 제 2 주기로 주기적이며, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행하며, 상기 제 1 주기는 상기 회절 임계치와 동일하거나 그보다 크며, 상기 제 2주기는 상기 회절 임계치보다 작다.

Description

모듈레이션 기술을 이용한 메트롤로지를 위한 대체 타겟 디자인
본 출원은 2015년 12월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제 62/387,571 호의 우선권을 주장하며 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 회절 기반 광학을 사용하여 패턴의 오버레이 및 정렬을 측정하기 위한 타겟을 디자인하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 공정들에서는, 예를 들어 공정 제어 및 검증을 위해, 흔히 생성된 구조체들의 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 측정들을 수행하는 다양한 툴들이 알려져 있으며, 임계 치수(CD)를 측정하는 데 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이, 즉 디바이스 내의 두 층들의 정렬 정확성을 측정하는 특수 툴들을 포함한다. 최근에는, 리소그래피 분야에서의 사용을 위해 다양한 형태의 스케터로미터(scatterometer)들이 개발되었다. 이 디바이스들은 타겟 상으로 방사선 빔을 지향하고, 산란된 방사선의 1 이상의 특성 - 예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사 각도에서의 세기; 반사된 각도의 함수로서 1 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서 편광(polarization) - 을 측정하여, 타겟의 관심 특성이 결정될 수 있는 "스펙트럼"을 얻는다. 관심 특성의 결정은 다양한 기술들: 예를 들어, RCWA(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법들; 라이브러리 탐색; 주성분 분석과 같은 반복 접근법들에 의한 타겟 구조체의 재구성에 의해 수행될 수 있다.
몇몇 스케터로미터들에 의해 사용되는 타겟들은 비교적 큰 격자들, 예를 들어 40㎛×40㎛이며, 측정 빔은 격자보다 작은 스폿을 발생시킨다[즉, 격자가 언더필링(underfill)됨]. 이는 무한한 것으로서 간주될 수 있는 타겟의 수학적 재구성을 간소화한다. 하지만, 예를 들어 10㎛×10㎛ 이하까지 타겟들의 크기를 감소시켜서 이들이 스크라이브 레인(scribe lane)보다는 제품 피처(product feature)들 사이에 위치될 수 있기 위해, 격자가 측정 스폿보다 작게 만들어지는 메트롤로지가 제안되었다[즉, 격자가 오버필링(overfill)됨]. 통상적으로, 이러한 타겟들은 (정반사에 대응하는) 회절의 0차가 차단되고 고차들만이 처리되는 다크 필드 스캐터로메트리(dark field scatterometry)를 이용하여 측정된다.
회절 차수들의 다크-필드 검출을 이용한 회절-기반 오버레이(DBO)는 더 작은 타겟들에 대한 오버레이 측정들을 가능하게 한다. 이 타겟들은 조명 스폿보다 작을 수 있고, 웨이퍼 상의 제품 구조체들에 의해 둘러싸일 수 있다. 하나의 이미지에서 다수 타겟들이 측정될 수 있다. 알려진 메트롤로지 기술에서, 오버레이 측정 결과들은 -1차 및 +1차 회절 세기들을 개별적으로 얻기 위해 조명 모드 또는 이미징 모드를 변화시키거나, 타겟을 회전시키면서, 소정 조건들 하에 타겟을 두 번 측정함으로써 얻어진다. 주어진 격자에 대한 이 세기들의 비교가 격자의 비대칭의 측정을 제공한다.
리소그래피 장치, 레티클 및 프로세싱의 조합으로부터 발생하는 유효 노광 도즈는 전형적으로 중요한 제품 구조의 선 폭(임계 치수, CD)을 통해 측정된다. 이러한 측정에 사용되는 검사 장치에는 CD-SEM(Scanning Electron Microscope) 및 스 캐터로미터와 같은 메트롤로지 툴이 포함된다.
그러나, CD-SEM은 비교적 느리고 높은 잡음 레벨을 갖는다. 또한, 비록 스캐터로미터가 매우 민감한 메트롤로지 툴이지만, 리소그래피 장치(즉, 노광 시스템)의 수차는 디바이스 매칭 에러를 야기할 수 있다. 스캐터로메트리에 사용되는 현재의 메트롤로지 타겟은 가능한 서브-세그멘테이션 선 및/또는 공간이 있는 큰 피치(400-800 nm)에서 규칙적인 그레이팅으로 제한된다. 수차는 메트롤로지 타겟에서 물리적 시프트, 프로파일 비대칭 또는 세그먼트 비대칭을 야기할 수 있다. 일부 메모리 어플리케이션에서 선은 수평, 측면(lateral) 또는 회전 방향을 가질 수 있는 극 쌍극 조명(extreme dipole illumination) 하에서 인쇄된다.
이미지 수차 문제의 완화를 위하여, 조명 모드와 다른 프로세스 제약들에 호환되는 메트롤로지 타겟의 설계 단계에서 더 나은 제어가 요구된다.
본 명세서에서 타겟 구조가 개시되며, 상기 타겟 구조는 메트롤로지 툴로 측정되도록 구성되며, 상기 메트롤로지 툴은 회절 임계치를 갖고; 상기 타겟 구조는: 기판 상에 지지된 하나 이상의 패턴들을 포함하고, 상기 하나 이상의 패턴은 제 1 방향으로 제 1 주기로 주기적이고 제 2 방향으로 제 2 주기로 주기적이며, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행하며, 상기 제 1 주기는 상기 회절 임계치와 동일하거나 그보다 크며, 상기 제 2 주기는 상기 회절 임계치보다 작다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생하면서 상기 제 1 방향으로 상기 타겟 구조로부터의 제 1 차 회절을 향상시키도록 구성된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 2 방향에서의 상기 타겟 구조로부터의 회절이 단지 0 차(zero-th)를 갖도록 구성된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 메트롤로지 툴이 하나 이상의 패턴으로부터 정렬 또는 오버레이를 측정할 수 있도록 구성된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 포토 레지스트로 형성된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 기판 내로 에칭된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 패턴을 둘러싸는 객체와는 상기 기판에 수직한 방향으로 상이한 높이를 갖는다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 패턴을 둘러싸는 객체와는 상이한 광학 특성을 갖는다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향에 수직이다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제 1 주기는 상기 제 1 방향 이외의 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 치수의 주기이다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제 1 방향 이외의 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 치수는 상기 제 1 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 위치의 사인 함수이다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 2 방향의 라인을 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 라인은 상기 제 1 방향으로 동일한 크기를 갖는다.
일 실시 예에 의하면, 상기 라인 각각은 상기 제 1 방향으로 균일한 크기를 갖는다.
본 명세서에서는 기판이 개시되며, 상술된 타겟 구조와 전자 디바이스의 구조를 나타내는 패턴을 포함한다.
본 명세서에서는 상술된 타겟 구조를 제조하는 방법이 개시되며, 상기 방법은, 상기 기판 상에 복수의 평행한 라인을 제조하는 단계; 상기 라인의 길이를 변경함으로써 상기 하나 이상의 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 라인을 제조하는 단계는 제 1 패터닝 디바이스로 노광하는 단계를 포함하고, 상기 패턴을 형성하는 단계는 제 2 패터닝 디바이스로 노광하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서는 전자 디바이스의 2 개의 상이한 층 상의 구조 사이의 오버레이를 측정하는 컴퓨터 구현 방법이 개시되며, 상기 2 개의 층 각각은 타겟 구조를 포함하고, 상기 2 개의 층 상의 타겟 구조 중 하나 이상은 상술된 타겟 구조이며, 상기 방법은: 상기 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하는 단계; 상기 회절 차수로부터 오버레이 오차를 결정하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서는 기판 상에 존재하는 구조에 정렬시키는 컴퓨터 구현 방법이 개시되며, 상기 기판은 상술된 타겟 구조를 포함하며, 상기 방법은: 상기 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하는 단계; 상기 회절 차수로부터 정렬 오차를 결정하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서는 전자 데이터가 저장된 컴퓨터 판독 가능 비-일시적인 매체가 개시되며, 상기 전자 데이터는 상술된 타겟 구조를 표현한다.
본 명세서에서는 기판 상의 타겟 구조를 사용하여 정렬 또는 오버레이를 측정하는 방법이 개시되며, 상기 방법은, 상기 타겟 구조로부터 제 1 방향으로의 회절 차수를 측정하는 단계 - 상기 타겟 구조는 상기 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생시키면서 상기 제 1 방향으로의 회절의 제 1 차수를 향상시키도록 구성되며, 상기 타겟 구조로부터 제 2 방향으로의 회절은 0 차 차수만을 가지며, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행함 -; 및 상기 제 1 방향의 회절 차수로부터 정렬 오차 또는 오버레이 오차를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제 1 차수보다 큰 상기 제 1 방향의 회절 차수는 상기 타겟 구조에 의해 향상되지 않는다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향에 수직이다.
일 실시 예에 의하면, 상기 타겟 구조는 하나 이상의 패턴을 포함하고, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 1 방향으로의 제 1 주기로 주기적이고 상기 제 2 방향으로의 제 2 주기로 주기적이다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제 1 주기는 상기 제 1 방향을 제외한 방향으로의 하나 이상의 패턴들의 치수의 주기이다.
일 실시 예에 의하면, 상기 타겟 구조는 포토 레지스트로 형성된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 타겟 구조는 상기 기판 내로 에칭된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 타겟 구조는 상기 제 2 방향의 라인을 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 라인은 상기 제 1 방향으로 동일한 크기를 갖는다.
일 실시 예에 의하면, 상기 라인 각각은 상기 제 1 방향으로 균일한 크기를 갖는다.
명령들을 갖는 컴퓨터 판독 가능 비-일시적인 매체로서, 상기 명령들은, 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상술된 방법을 구현한다.
본 개시의 이들 및 다른 양태 및 특징은 첨부된 도면과 함께 본 개시의 특정 실시 예에 대한 다음의 설명을 검토하면 당업자에게 명백해질 것이다:
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2 (a)는 제 1 쌍의 조명 어퍼처를 사용하는 실시 예에 따른 타겟을 측정하는데 사용하기위한 다크-필드 스캐터로미터의 개략도를 도시한다.
도 2 (b)는 주어진 조명 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 상세를 도시한다.
도 3은 공지된 형태의 다중 격자 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 아웃라인을 도시한다.
도 4는 도 2 (a)의 스캐터로미터에서 얻어진 도 3의 타겟의 이미지를 도시한다.
도 5a는 표준 격자의 단면도를 도시한다.
도 5b 내지 도 5d는 회절 기반 스캐터로메트리를 사용하여 2 개의 수직 층의 격자들 사이의 오버레이 측정의 원리를 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 곡선 격자 구조 및 기하학적 설계 파라미터를 도시한다.
도 7, 도 8, 도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 2 개의 마스크를 사용하여 생성된 격자 구조를 도시한다.
도 10은 본 개시의 실시 예에 따른 완전(fully) 변조된 격자 구조의 다른 실시 예를 도시한다.
도 11은 본 개시의 실시 예에 따른, 솔리드 곡선 격자 구조 및 대응하는 기하학적 파라미터를 도시한다.
도 12는 본 개시에 따른, 변조된 기하학적 파라미터를 사용하여 메트롤로지 타겟을 설계하는 방법의 흐름도를 도시한다.
본 명세서는 본 발명의 특징들을 구체화하는 1 이상의 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 개시된 실시예(들)에 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
본 명세서에서, "하나의 실시 예", "일 실시 예", "예시적인 실시 예" 등으로 설명된 실시 예(들) 및 이러한 언급들은, 설명된 실시 예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시 예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시 예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시 예와 관련하여 설명되는 경우, 다른 실시 예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 초래하는 것은 명확하게 설명되든지 그렇지 않든지 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
본 발명의 실시 예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 여하한의 그 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들은 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있으며, 이는 1 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계[예를 들어, 연산 디바이스(computing device)]에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메카니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스들; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(propagated signal) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 및 명령어들은 본 명세서에서 소정 동작을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 사실상 연산 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스로부터 일어난다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시 예들을 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시 예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계들이 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구 수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 또한, 디바이스 피처들 사이에서 다이들 내에 작은 정렬 마커들이 포함될 수도 있으며, 이 경우 마커들은 인접한 피처들과 상이한 여하한의 이미징 또는 공정 조건들을 필요로 하지 않고, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 정렬 마커들을 검출하는 정렬 시스템은 아래에서 더 설명된다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
비록 본 개시가 다크 필드 스캐터로메트리(dark-field scatterometry)에만 국한되지는 않지만, 본 개시의 실시 예에서 사용하기에 적합한 다크 필드 메트롤로지 장치가 도 2 (a)에 도시되어 있다. 도 2 (a)에 도시된 예에서, 도 2 (b)에는 타겟 격자(T) 및 회절된 광선(diffracted ray)들이 더 상세히 예시된다. 다크 필드 메트롤로지 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서의 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 수 개의 브랜치들을 갖는 광학 축선이 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 소스(11)(예를 들에, 제논 램프)에 의해 방출된 광이 렌즈들(12, 14) 및 대물렌즈(16)를 포함한 광학 시스템에 의하여 빔 스플리터(15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 구성의 이중 시퀀스(double sequence)로 배치된다. 상이한 렌즈 구성이 여전히 검출기 상에 기판 이미지를 제공하는 것을 전제로 사용될 수 있으며, 동시에 공간-주파수 필터링을 위해 중간 퓨필-평면의 접근을 허용한다. 그러므로, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 (켤레) 퓨필 평면이라고 칭하는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면 내의 공간 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물렌즈 퓨필 평면의 배면-투영된 이미지(back-projected image)인 평면에서 렌즈들(12 및 14) 사이에 적절한 형태의 어퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 나타낸 예시에서, 어퍼처 플레이트(13)는 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태들을 가지며, 상이한 조명 모드들이 선택되게 한다. 나타낸 예시에서의 조명 시스템은 오프-액시스(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13N이 단지 설명을 위해 '북'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스를 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13S가 유사하지만 '남'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 상이한 어퍼처들을 이용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어두운데(dark), 이는 바람직한 조명 모드 외의 여하한의 불필요한 광이 바람직한 측정 신호들과 간섭할 것이기 때문이다.
도 2 (b)에 나타낸 바와 같이, 타겟 격자(T)가 대물렌즈(16)의 광학 축선(O)에 수직인 기판(W)과 배치된다. 축선(O)을 벗어난 각도로부터 격자(T)에 입사하는 조명 광선(I)은 0차 광선[직선(0)] 및 2 개의 1차 광선들[1점 쇄선(+1) 및 2점 쇄선(-1)]을 발생시킨다. 오버필링되는 작은 타겟 격자를 이용하면, 이 광선들은 메트로롤지 타겟 격자(T) 및 다른 피처들을 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선들 중 하나에 불과하다는 것을 기억하여야 한다. 플레이트(13) 내의 어퍼처가 (유용한 양의 광을 수용하는 데 필요한) 유한 폭을 갖기 때문에, 입사 광선들(I)은 사실상 다양한 각도들을 차지할 것이고, 회절된 광선들(0 및 +1/-1)은 확산(spread out)될 것이다. 작은 타겟의 점확산 함수(point spread function)에 따르면, 각각의 차수 +1 및 -1은 나타낸 바와 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라, 다양한 각도들에 걸쳐 더 확산될 것이다. 격자 피치들 및 조명 각도들은, 대물렌즈에 들어가는 1차 광선들이 중심 광학 축선과 밀접하게 정렬되도록 설계되거나 조정될 수 있다는 것을 유의한다. 도 2 (a) 및 도 2 (b)에 예시된 광선들은 순전히 다이어그램에서 이들이 더 쉽게 구별될 수 있도록 축선을 벗어나 도시된다.
적어도 기판(W) 상의 타겟에 의해 회절된 0차 및 +1차가 대물렌즈(16)에 의해 수집되고, 빔 스플리터(15)를 통해 다시 지향된다. 도 3a로 되돌아가면, 제 1 및 제 2 조명 모드들은 북(N) 및 남(S)으로 표시된 정반대의 어퍼처들을 지정함으로써 예시된다. 입사 광선(I)이 광학 축선의 북쪽으로부터인 경우, 즉 제 1 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13N을 이용하여 적용되는 경우, +1(N)으로 표시되는 +1 회절 광선들이 대물렌즈(16)에 들어간다. 대조적으로, 제 2 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13S를 이용하여 적용되는 경우, [-1(S)로 표시된] -1 회절 광선들이 렌즈(16)에 들어가는 광선들이다.
제 2 빔 스플리터(17)가 회절된 빔들을 2 개의 측정 브랜치들로 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(18)이 0차 및 1차 회절 빔들을 이용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수가 센서 상의 상이한 지점을 타격하여, 이미지 처리가 차수들을 비교하고 대조하도록 할 수 있다. 센서(19)에 의해 포착된 퓨필 평면 이미지는 메트롤로지 장치를 포커싱하고, 및/또는 1차 빔의 세기 측정들을 정규화하는 데 사용될 수 있다. 언더필된 타겟에 대한 퓨필 평면 이미지는, 본 개시의 실시 예들에 따라, 도즈 및 포커스 메트롤로지의 입력으로서 사용될 수 있다.
제 2 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(20, 22)이 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 퓨필-평면에 대해 켤레인 평면에 어퍼처 스톱(aperture stop: 21)이 제공된다. 어퍼처 스톱(21)은, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로부터만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서들(19 및 23)에 의해 포착된 이미지들은 이미지 프로세서 및 제어기(PU)로 출력되며, 이들의 기능은 수행되는 측정들의 특정 타입에 의존할 것이다. 본 명세서에서, '이미지'라는 용어는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의한다. 이러한 것으로서 격자 라인들의 이미지는 -1차 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우에 형성되지 않을 것이다.
도 3에 나타낸 어퍼처 플레이트(13) 및 필드 스톱(field stop: 21)의 특정 형태들은 순전히 예시들이다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 타겟들의 온-액시스(on-axis) 조명이 사용되고, 오프-액시스 어퍼처를 갖는 어퍼처 스톱이 사용되어, 실질적으로 회절된 광의 단 하나의 1차를 센서로 통과시킨다. 다른 실시 예들에서, 1차 빔 대신에, 또는 이에 추가하여 2차, 3차 및 고차 빔들(도 3에 도시되지 않음)이 측정에 사용될 수 있다.
조명을 이 상이한 타입들의 측정에 적용가능하게 만들기 위해, 어퍼처 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 어퍼처 패턴들을 포함할 수 있으며, 이는 회전되어 제자리에 원하는 패턴을 야기한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 플레이트(13)들의 일 세트가 제공되고 교환(swap)되어 동일한 효과를 달성할 수 있다. 변형가능한 거울 어레이 또는 투과형 공간 광 변조기와 같은 프로그램가능한 조명 디바이스가 사용될 수도 있다. 조명 모드를 조정하는 또 다른 방식으로서 이동 거울들 또는 프리즘들이 사용될 수 있다.
단지 어퍼처 플레이트(13)에 관하여 설명된 바와 같이, 이미징을 위한 회절 차수들의 선택은 대안적으로 퓨필 스톱(21)을 변경함으로써, 또는 상이한 패턴을 갖는 퓨필 스톱으로 대신함으로써, 또는 고정된 필드 스톱을 프로그램가능한 공간 광 변조기로 대체함으로써 달성될 수 있다. 그 경우에, 측정 광학 시스템의 조명 측은 일정하게 유지될 수 있는 한편, 제 1 및 제 2 모드들을 갖는 것은 이미징 측이다. 그러므로, 본 발명에서는 효과적으로 세 가지 유형의 측정 방법들이 존재하며, 각각 그 자신의 장점들 및 단점들을 갖는다. 한 가지 방법에서, 조명 모드는 상이한 차수들을 측정하도록 변화된다. 또 다른 방법에서는, 이미징 모드가 변화된다. 세번째 방법에서는, 조명 및 이미징 모드들은 변화되지 않은 채로 유지되며, 타겟이 180 도 회전된다. 각각의 경우, 원하는 효과는 동일하며, 즉 타겟의 회절 스펙트럼에서 서로 대칭적으로 반대인 비-0차 회절 방사선의 제 1 및 제 2 부분들을 선택하는 것이다. 원칙적으로, 차수들의 원하는 선택은 조명 모드들 및 이미징 모드들을 동시에 변화시키는 것의 조합에 의해 얻어질 수 있지만, 이는 장점 없이 단점들을 야기할 가능성이 있으므로, 더 설명되지 않을 것이다.
본 예시들에서 이미징을 위해 사용되는 광학 시스템은 필드 스톱(21)에 의해 제한되는 넓은 입구 퓨필(entrance pupil)을 갖지만, 다른 실시 예들 또는 적용례들에서는 이미징 시스템 자체의 입구 퓨필 크기가 원하는 차수로 제한하도록 충분히 작을 수 있고, 이에 따라 필드 스톱의 역할도 한다.
통상적으로, 타겟 격자는 북-남 또는 동-서로 진행하는 격자 라인들로 정렬될 것이다. 다시 말해서, 격자는 기판(W)의 X 방향 또는 Y 방향으로 정렬될 것이다. 어퍼처 플레이트 13N 또는 13S는 한 방향으로(셋업에 의존하여 X 또는 Y) 방위되는 격자들을 측정하기 위해서만 사용될 수 있다는 것을 유의한다. 직교 격자의 측정을 위해서는, 90°또는 270°에 걸친 타겟의 회전이 시행될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 오프-액시스 어퍼처들은 조명 어퍼처 플레이트(13) 대신에 필드 스톱(21)에 제공될 수 있다. 그 경우, 조명은 온-액시스일 것이다.
추가의 어퍼처 플레이트가 상술한 조명 모드를 결합하는데 사용될 수 있다. 이 상이한 회절 신호들 간의 크로스토크(cross-talk)가 너무 크지 않다면, X 및 Y 격자들 모두의 측정들이 조명 모드를 변화시키지 않고 수행될 수 있다.
도 3은 공지된 방법에 따라 기판 상에 형성된 복합 타겟의 상면도를 도시한다. 복합 타겟은 메트롤로지 장치의 조명 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 모두 존재하도록 함께 밀접하게 위치된 4 개의 격자(32 내지 35)를 포함한다. 따라서, 4 개의 타겟은 모두 동시에 조명되고 센서(19 및 23) 상에 동시에 이미징된다. 격자(32 내지 35)는 X 및 Y 방향으로 입사하는 방사선을 회절시키기 위해, 도시된 바와 같이 그의 방위가 다를 수 있다. 일 예시에서, 격자 32 및 34는 X 방향 격자이다. 격자 33 및 35는 Y 방향 격자이다. 이들 회절 격자의 분리된 이미지는 센서(23)에 의해 캡처된 이미지에서 식별될 수 있다.
도 4는 도 2 (a)의 장치에서 도 3의 타겟을 사용하여 센서(23)에 형성되어 검출될 수 있는 이미지의 예를 도시한다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)가 상이한 개별 격자(32 내지 35)를 분해할 수 없는 반면, 이미지 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 어두운 직사각형은 기판 상의 조명된 스폿(31)이 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징되는 센서 상의 이미지 필드를 나타낸다. 이 내에서, 직사각형 영역(42-45)은 작은 타겟 격자(32-35)의 이미지를 나타낸다. 격자가 제품 영역에 있는 경우 이 이미지 필드의 주변부에 제품 피처가 표시될 수도 있다. 이미지 프로세서 및 제어기(PU)는 패턴 인식을 사용하여 이들 이미지를 처리하여 격자(32 내지 35)의 개별 이미지(42 내지 45)를 식별한다. 이러한 방식으로, 이미지는 센서 프레임 내의 특정 위치에 매우 정확하게 정렬될 필요가 없으며, 전체적으로 측정 장치의 처리량을 크게 향상시킨다. 그러나 이미징 프로세스가 이미지 필드에서 비균일성을 띤다면 정확한 정렬이 필요하다. 본 발명의 일 실시 예에서, 4 개의 위치(P1 내지 P4)가 식별되고 격자는 이러한 알려진 위치로 가능한 한 많이 정렬된다.
격자의 개별 이미지가 식별되면, 개별 이미지의 세기는 예를 들어 식별된 영역 내의 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써 측정될 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 다른 특성을 서로 비교할 수 있다. 이러한 결과는 포커스, 노광량 등 리소그래피 프로세스의 다른 파라미터를 측정하기 위해 결합될 수 있다. 또한, 일부 실시 예에서, 단편화된 이미지는 오버레이 및 정렬 측정으로부터의 메트롤로지 기일을 사용하여 함께 스티칭될 수 있다.
앞서 설명된 타겟 구조체들이 명확하게 측정을 위해 설계되고 형성된 메트롤로지 타겟들이지만, 다른 실시 예들에서는 특성들이 기판 상에 형성된 디바이스들의 기능적 부분들인 타겟들 상에서 측정될 수 있다. 많은 디바이스들은 규칙적인, 격자-형 구조체들을 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '타겟 격자' 및 '타겟 구조체'라는 용어들은 구조체가 수행되는 측정에 대해 명확하게 제공될 것을 요구하지 않는다.
기판들 및 패터닝 디바이스들 상에 실현된 바와 같은 타겟들의 물리적 격자 구조체들과 관련하여, 일 실시 예는 리소그래피 공정에 관한 정보를 얻기 위해 기판 상의 타겟들을 측정하고 및/또는 측정들을 분석하는 방법들을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 도 2의 장치 내의 유닛(PU) 및/또는 리소그래피 장치 내의 제어 유닛 내에서 실행될 수 있다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 타입의 기존 메트롤로지 장치가 이미 생산 중 및/또는 사용 중인 경우, 본 개시는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품들의 제공에 의해 구현될 수 있으며, 이는 프로세서가 앞서 설명된 방법들을 수행하게 하고, 이에 따라 노광 도즈를 계산하게 한다. 선택적으로, 상기 프로그램은 적절한 복수의 타겟 구조체들에 대한 측정을 위해 단계들를 수행하기 위하여, 광학 시스템, 기판 지지체 등을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 5a는 표준 단일 층 격자 패턴의 단면도를 예시한다. 도 5a에서, 단지 5주기의 격자의 제한된 단면이 도시되어 있다. 격자주기는 Pd이고, 개개의 격자 선의 수평 선 폭은 w1이며, 각 격자 선의 수직 두께는 t이다. 전체 격자에서, 패턴은 수평(x 축) 또는 측면(y 축) 방향으로 반복될 수 있다. 도 5a의 격자 패턴은 예를 들어 레티클 상의 크롬 패턴을 포함할 수 있다. 파라미터 Pd, w1 및 t는 다른 파라미터와 함께 격자의 양상을 기술하는데 사용될 수 있다.
도 3의 예가, 격자 섹션들이 동일한 디바이스 층 상에 존재할 수 있고 동일한 층 정렬 및/또는 이미지 스티칭 목적으로 사용됨을 나타내는 반면, 도 5b-5d는 격자 기반 메트롤로지 구조가 어떻게 전자 디바이스 내 상이한 2 개의 층들 사이의 오버레이 및/또는 정렬을 측정하는데 사용될 수 있는지를 보여 준다. 제 1 격자(G1)는 제 1 층에 있고 제 2 격자(G2)는 제 2 층에 있고, 여기서 2 개의 층은 제조될 실제 디바이스( "제품"이라고도 함)의 디바이스 층을 모방한다. 상기 디바이스는 제 1 층에 제 1 패턴을 갖고 제 2 층에 제 2 패턴을 가질 수 있고, 상기 2 개의 패턴들 간의 오버레이가 관심 대상이다. 도 5b는 (수평 x 축을 따라) 일 방향으로의 오버레이 에러를 도시하고, 도 5d는 (수평 x 축을 따라) 반대 방향으로의 오버레이 에러를 도시한다. x 축은 오버레이 방향이라고도 한다. 도 5c는 (수직 z 방향을 따라) 완전히 정렬됨에 따라 G1과 G2 사이에 오버레이 에러가 없는 이상적인 경우를 도시한다. 당업자는 설계자가 이미지 매칭 목적을 위해 x 방향을 따라 의도적으로 양 또는 음의 바이어스를 부가할 수 있고, 회절된 빔의 세기(I)의 변화를 측정함으로써 바이어스의 영향을 측정할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 여기서, 단순화를 위해 0 차, +1 차 및 -1 차 회절 광만이 도시되고, 고차 광선은 도시되지 않는다.
본 발명은 오버레이 및 정렬 측정을 위한 메트롤로지 타겟으로서 다양한 유형의 구조를 기술한다. 타겟은 오버레이 측정을 위한 1 차 산란 신호의 세기를 향상시키는 것이다. 변조된 기하 구조가 있는 타겟은 ASML YieldStar 또는 기타 광학 회절 기반 오버레이 측정 시스템을 사용하여 오버레이를 측정하는 타겟으로 사용할 수 있다. 기본 원리는 변조된 횡 폭을 갖는 기하학적 타겟이 임의의 고 차수를 희생시키면서 1 차 회절을 향상한다는 것이다.
일 실시 예에서, 타겟 구조(또한 "타겟"으로도 불림)은 기판 상에 지지된 하나 이상의 패턴을 포함한다. 하나 이상의 패턴은 제 1 방향 및 제 2 방향으로 주기적이다. 제 1 방향 및 제 2 방향은 모두 기판에 평행하다. 제 1 및 제 2 방향은 상이하다. 제 1 방향은 제 2 방향에 수직일 수 있다. 회절 임계치를 갖는 메트롤로지 툴은 타겟 구조를 측정할 수 있다. 제 1 방향에서의 하나 이상의 패턴들의 주기는 회절 임계치와 동일하거나 그보다 크다. 제 2 방향에서의 하나 이상의 패턴의 주기는 회절 임계치보다 작다. 메트롤로지의 회절 임계값은 거리이며, 격자가 그 거리보다 작은 주기를 갖는 경우 격자의 회절은 단지 0 차만을 갖고, 격자가 그 거리보다 큰 주기를 갖는 경우 회절 격자는 적어도 0 차 이외의 회절 차수를 갖는다. 하나 이상의 패턴은 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생하면서 제 1 방향으로 타겟 구조로부터의 회절의 제 1 차수를 향상시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 패턴은 제 2 방향에서의 타겟 구조로부터의 회절이 단지 0 차를 갖도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 패턴은 메트롤로지 툴이 하나 이상의 패턴으로부터 정렬 또는 오버레이를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 패턴은 포토 레지스트로 형성될 수 있다. 하나 이상의 패턴이 기판 내로 에칭될 수 있다. 하나 이상의 패턴은 패턴을 둘러싸는 객체보다 기판에 수직한 방향으로 상이한 높이를 가질 수 있다. 하나 이상의 패턴은 패턴을 둘러싸는 객체와 상이한 광학 특성을 가질 수 있다.
도 6은 그러한 타겟 구조의 예를 도시한다. 제 1 방향은 x 방향으로 도시되고 제 2 방향은 y 방향으로 도시된다. x 방향의 주기는 "Pitch"로 표시되고 y 방향의 주기는 "Pitch2"로 표시된다. 상기 제 1 방향의 주기는 상기 제 1 방향과 다른 방향의 상기 하나 이상의 패턴의 치수의 주기일 수 있다. 도 6의 예에서, 하나 이상의 패턴은 y 방향으로 연장되는 일련의 라인을 포함하고, 제 1 방향의 주기는 이들 라인의 길이에서의 주기이다. 라인들은 x 방향으로 동일한 폭을 가질 수 있다. 임의의 하나의 라인의 x 방향의 폭은 그 하나의 라인의 전체 길이를 따라 균일할 수 있다. 제 1 방향 이외의 다른 방향으로의 하나 이상의 패턴의 치수는 제 1 방향으로의 하나 이상의 패턴의 위치의 사인 함수일 수 있다.
이 예에서, y 방향의 라인의 길이는 최대 Lmax 및 최소 Lmin으로 변조된다. 인접한 Lmax와 Lmin의 위치들 사이의 간격은 Pitch의 절반일 수 있다. Lmax와 Lmin의 차이는 Pitch2보다 작거나 같을 수 있다. 도 10의 예와 같이 Lmax는 Pitch2만큼 클 수 있고 Lmin은 0만큼 작을 수 있다. 타겟 구조의 이러한 기하학적 파라미터들(예를 들어, Pitch, Pitch2, Lmax 및 Lmin)은 타겟 구조의 검출 가능성 및 인쇄 가능성을 향상시키도록 조정될 수 있다.
하나 이상의 패턴이 지지되는 기판은 또한 전자 디바이스의 구조를 나타내는 패턴을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 타겟 구조는 기판 상의 전자 디바이스를 제조하는데 사용되는 리소그래피 장치에서 기판을 정렬하는데 사용되는 정렬 타겟으로서 사용될 수 있다. 제 1 방향은 정렬 방향일 수 있다. 타겟 구조는 기판 상에 제조된 전자 디바이스의 단일 층에 대응하는 단일 층을 포함할 수 있다. 타겟 구조는 기판 상에 제조된 전자 디바이스의 2 개의 층에 대응하는 2 개의 층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 타겟 구조는 전자 디바이스의 구조를 나타내는 패턴의 수차 감도에 근접한 매칭을 허용한다. 수차는 빔이 투영 광학계 및 다른 빔 형성 광학 요소를 통해 이동하는 경우의 파면 형상의 변화로 인해 발생한다. 메트롤로지 툴 및 리소그래피 장치는 동일한 광학 특성을 갖지 않을 수 있다. 타겟 구조는 메트롤로지 툴과 리소그래피 장치 사이의 수차 불일치에 대한 감도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 타겟 구조는 (도 6의 경우와 같이) 하나의 마스크 또는 (도 7-9의 실시 예에 도시된 바와 같이) 2 개의 마스크를 사용하여 정의될 수 있다.
도 6에 도시된 타겟 구조는 단일 마스크를 사용하여 제조될 수 있다. 도 7 및 도 8은 2 개의 마스크를 사용하여 도 6의 타겟 구조가 만들어질 수 있음을 나타낸다. 첫 번째 마스크는 도 7과 같이 밀도가 높은 균일한 라인을 포함한다. 제 1 마스크에서의 라인 및 공간 특성은 전자 디바이스의 구조를 나타내는 패턴과 거의 일치할 수 있다. 예를 들어, 라인들이 전자 디바이스의 구조를 나타내는 패턴들에 대해 소정 각도를 이루는 경우, 회전 다이폴 조명이 더 나은 메트롤로지 측정을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
"컷 마스크(cut mask)"라고 하는 제 2 마스크가 도 8에 도시된다. 도 7의 제 1 마스크를 사용하여 만들어진 라인을 갖는 기판이 컷 마스크에 정렬되어 노광될 때, 라인의 일부가 제거된다. 라인의 나머지는 도 9a에 도시된 바와 같이 어두운 라인의 흰색 부분이다. 도 9b는 컷 마스크가 연속적인 계단식 구조(stair-case like structure)인 예를 도시한다. 계단의 가장자리는 두 개의 이웃한 라인들 사이에 위치할 수 있다.
본 명세서에 개시된 타겟 구조를 제조하는 방법은, 기판 상에 복수의 평행한 라인을 제조하는 단계; 상기 라인들의 길이를 변경함으로써 상기 하나 이상의 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 라인을 제조하는 단계는 제 1 패터닝 디바이스로 노광하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 패턴을 형성하는 단계는 제 2 패터닝 디바이스로 노광하는 단계를 포함할 수 있다.
기하학적 파라미터(예를 들어, Pitch, Pitch2, Lmax 및 Lmin)는 시뮬레이션에 의해 조정될 수 있다. 2 개의 마스크를 사용하는 예에서 기하학적 파라미터는 검출 가능성과 인쇄 가능성을 향상시키기 위해 조정될 수 있으며, 수차 매칭은 설계에 의해 달성될 수 있다. 하나의 마스크를 사용하는 예에서, 기하학적 파라미터는 양호한 검출성 및 인쇄 가능성뿐만 아니라 상대적으로 우수한 수차 매칭을 달성하도록 조정될 수 있다. 오버레이 타겟의 경우, 측정될 오버레이와 관련하여 다른 층의 타겟 파라미터와 결합하여 기하학적 파라미터 튜닝을 수행할 수 있다. 그러한 결합된 튜닝은 전형적으로 오버레이 타겟에 대한 더 우수한 수차 매칭 및 검출 가능성을 제공할 수 있다. 동일한 디바이스 층에서 정렬 타겟을 위해, 튜닝이 더 간단하다.
전술한 바와 같이, 도 6에 표시된 파라미터는 최적의 메트롤로지 성능을 달성하도록 튜닝되어 조정될 수 있다. 정현파 변조의 정도는 다를 수 있다. 도 10은 전체 변조를 사용하는 타겟의 예를 보여준다. 도 10에서 Pitch2 = Lmax이므로 중심 라인들이 연결되고 Lmin = 0이 된다. 파라미터 조정은 더 나은 메트롤로지 성능을 달성하는데 도움이 될 뿐만 아니라 기존 타겟이 달성할 수 없는 일부 설계 제약 조건을 준수하는데 도움이 된다.
도 6-10의 상기 설명 및 도해는 x 방향으로 극 다이폴 조명(extreme dipole illumination)을 위한 것이다. y 방향의 극 다이폴 조명의 경우, 타겟은 일반적으로 90도 회전할 필요가 있다. 회전된 극 다이폴 조명의 경우 변조된 구조는 일반적으로 다이폴 조명 각도와 매칭하도록 회전하고 두 개의 마스크를 사용하여 생성될 때의 제품 피처와 일치한다. 이는 제품에 대한 우수한 수차 민감도 매칭과 향상된 인쇄성을 제공한다. 메트롤로지 구조가 단지 하나의 마스크를 사용하여 생성될 때, 설계자는 인쇄 가능성이 향상되면 다이폴 조명 각도와 일치하도록 격자 라인을 회전하도록 선택할 수 있다.
도 11은 약간 수정된 실시 예를 도시한다. 도 6 내지 도 10에 도시된 실시 예들과 유사하게, 도 11의 실시 예는 또한 오버레이 및 정렬 측정을 위한 1 차 회절을 향상시키기 위해 측 방향 폭의 정현파 변조를 사용한다. 그러나, 전술한 실시 예에서와 같이 정현파 기하학적 형상을 구성하기 위해 작은 라인 세그먼트를 사용하는 대신에, 도 11의 실시 예는 주기적인 솔리드 사인 기하학적 형상을 타겟으로 직접 사용한다.
본 개시는 오버레이 및 정렬 측정을 위해 변조된 횡 방향 폭을 갖는 타겟을 사용할 수 있다. 타겟 설계 동안, 다양한 기하학적 파라미터(예를 들어, 피치 및 격자 라인의 상이한 횡 방향 폭)가 양호한 검출 가능성, 인쇄성 및 수차 매칭을 달성하도록 최적화될 수 있다. 도 12는 본 개시에 따라 변조된 기하학적 파라미터를 사용하여 메트롤로지 타겟을 설계하는 방법의 흐름도(1200)를 도시한다.
블록(1202)은 리소그래피 프로세스 흐름 파라미터(1204), 메트롤로지 툴 세팅 및 타겟 기하학적 파라미터(1206), 및 사용될 리소그래피 모델(1208) 예를 들어 포커스 노광 모델을 포함하는, 타겟 설계용 다양한 입력을 나타낸다. 곡선(curvilinear) 기하학적 구조 파라미터는 블록(1206)에서 입력될 수 있다.
블록(1210)은 공칭 조건에서 메트롤로지 툴 검출성 키 성능 지수(KPI)를 시뮬레이션한다. 블록(1214)은 공칭 조건에서 리소그래피 인쇄성 KPI를 시뮬레이션한다.
당업자는 추가의 단계들이 프로세스 흐름에 추가될 수 있고 및/또는 흐름도에 도시된 일부 단계들은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 특정 리소그래피 프로세스에 특정한 단계들로 대체될 수 있음을 이해할 것이다. 블록(1212)은 불량 검출성 및 인쇄성을 가진 타깃을 걸러 낸다. 블록(1216)은 측정 견실도의 시뮬레이션을 나타낸다. 구체적으로, 블록(1218)은 검출성 견실도 KPI를 시뮬레이션하고, 블록(1220)은 오버레이 견실도 KPI를 시뮬레이션하며, 블록(1222)은 수차 민감도 KPI를 시뮬레이션한다.
마지막으로, 블록(1224)에서, 적절한 KPI(또는 가중 KPI)를 갖는 메트롤로지 타겟이 실제 측정을 위해 선택된다.
2 개의 층 각각은 타겟 구조를 포함하고, 층들 중 적어도 하나 상의 타겟 구조는 여기에 개시된 타겟 구조이며, 이들은 전자 디바이스의 층 간의 오버레이를 측정하는데 사용될 수 있다. 오버레이를 측정하는 방법은 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하는 단계; 회절 차수들로부터 오버레이 오차를 결정하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 개시된 타겟 구조는 기판이 타겟 구조를 그 위에 포함할 때 기판 상의 기존 구조에 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 정렬 방법은 상기 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하고 상기 회절 차수들로부터 정렬 오차를 결정하는 단계를 포함한다.
타겟 구조는 컴퓨터 판독 가능 비-일시적인 매체 상에 저장된 전자 데이터에 의해 표현될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 기판 상의 타겟 구조를 사용하여 정렬 또는 오버레이를 측정하는 방법으로서, 상기 타겟 구조로부터 제 1 방향으로의 회절 차수를 측정하는 단계 - 상기 타겟 구조는 상기 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생시키면서 상기 제 1 방향으로의 회절의 제 1 차수를 향상시키도록 구성되며, 상기 타겟 구조로부터 제 2 방향으로의 회절은 0 차 차수만을 가지며, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행함 -; 및 상기 제 1 방향의 회절 차수로부터 정렬 오차 또는 오버레이 오차를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 제 1 차수보다 큰 상기 제 1 방향의 회절 차수는 상기 타겟 구조에 의해 향상되지 않는다.
본 발명은 다음의 항목을 사용하여 더 설명될 수 있다:
1. 타겟 구조로서,
상기 타겟 구조는 메트롤로지 툴로 측정되도록 구성되며, 상기 메트롤로지 툴은 회절 임계치를 갖고;
상기 타겟 구조는:
기판 상에 지지된 하나 이상의 패턴들을 포함하고,
상기 하나 이상의 패턴은 제 1 방향으로 제 1 주기로 주기적이고 제 2 방향으로 제 2 주기로 주기적이며, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행하며,
상기 제 1 주기는 상기 회절 임계치와 동일하거나 그보다 크며, 상기 제 2주기는 상기 회절 임계치보다 작으며,
상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생하면서 상기 제 1 방향으로 상기 타겟 구조로부터의 제 1 차 회절을 향상시키도록 구성되는 타겟 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 2 방향에서의 상기 타겟 구조로부터의 회절이 단지 0 차(zero-th)를 갖도록 구성되는 타겟 구조.
3. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 메트롤로지 툴이 하나 이상의 패턴으로부터 정렬 또는 오버레이를 측정할 수 있도록 구성되는 타겟 구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 포토 레지스트로 형성되는 타겟 구조.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 기판 내로 에칭되는 타겟 구조.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 패턴을 둘러싸는 객체와는 상기 기판에 수직한 방향으로 상이한 높이를 갖는 타겟 구조.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 패턴을 둘러싸는 객체와는 상이한 광학 특성을 갖는 타겟 구조.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향에 수직인 타겟 구조.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 주기는 상기 제 1 방향 이외의 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 치수의 주기인 타겟 구조.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 방향 이외의 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 치수는 상기 제 1 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 위치의 사인 함수인 타겟 구조.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 2 방향의 라인을 포함하는 타겟 구조.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 라인은 상기 제 1 방향으로 동일한 크기를 갖는 타겟 구조.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 라인 각각은 상기 제 1 방향으로 균일한 크기를 갖는 타겟 구조.
14. 기판으로서, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 타겟 구조와 전자 디바이스의 구조를 나타내는 패턴을 포함하는 기판.
15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 타겟 구조를 제조하는 방법으로서,
상기 기판 상에 복수의 평행한 라인을 제조하는 단계;
상기 라인의 길이를 변경함으로써 상기 하나 이상의 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 라인을 제조하는 단계는 제 1 패터닝 디바이스로 노광하는 단계를 포함하고, 상기 패턴을 형성하는 단계는 제 2 패터닝 디바이스로 노광하는 단계를 포함하는 방법.
17. 전자 디바이스의 2 개의 상이한 층 상의 구조 사이의 오버레이를 측정하는 컴퓨터 구현 방법으로서, 상기 2 개의 층 각각은 타겟 구조를 포함하고, 상기 2 개의 층 상의 타겟 구조 중 하나 이상은 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 타겟 구조이며, 상기 방법은:
상기 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하는 단계;
상기 회절 차수로부터 오버레이 오차를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
18. 기판 상에 존재하는 구조에 정렬시키는 컴퓨터 구현 방법으로서, 상기 기판은 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 타겟 구조를 포함하며, 상기 방법은:
상기 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하는 단계;
상기 회절 차수로부터 정렬 오차를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
19. 전자 데이터가 저장된 컴퓨터 판독 가능 비-일시적인 매체로서, 상기 전자 데이터는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 타겟 구조를 표현하는 매체.
20. 기판 상의 타겟 구조를 사용하여 정렬 또는 오버레이를 측정하는 방법으로서,
상기 타겟 구조로부터 제 1 방향으로의 회절 차수를 측정하는 단계 - 상기 타겟 구조는 상기 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생시키면서 상기 제 1 방향으로의 회절의 제 1 차수를 향상시키도록 구성되며, 상기 타겟 구조로부터 제 2 방향으로의 회절은 0 차 차수만을 가지며, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행함 -; 및
상기 제 1 방향의 회절 차수로부터 정렬 오차 또는 오버레이 오차를 결정하는 단계
를 포함하는 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 차수보다 큰 상기 제 1 방향의 회절 차수는 상기 타겟 구조에 의해 향상되지 않는 방법.
22. 제 20 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향에 수직인 방법.
23. 제 20 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟 구조는 하나 이상의 패턴을 포함하고, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 1 방향으로의 제 1 주기로 주기적이고 상기 제 2 방향으로의 제 2 주기로 주기적인 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 주기는 상기 제 1 방향을 제외한 방향으로의 하나 이상의 패턴들의 치수의 주기인 방법.
25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟 구조는 포토 레지스트로 형성되는 방법.
26. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟 구조는 상기 기판 내로 에칭되는 방법.
27. 제 20 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟 구조는 상기 제 2 방향의 라인을 포함하는 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 라인은 상기 제 1 방향으로 동일한 크기를 갖는 방법.
29. 제 27 항에 있어서, 상기 라인 각각은 상기 제 1 방향으로 균일한 크기를 갖는 방법.
30. 명령들을 갖는 컴퓨터 판독 가능 비-일시적인 매체로서, 상기 명령들은, 컴퓨터에 의해 실행될 때, 제 20 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하는 매체.
위의 설명은 설명을 위한 것이지 제한적인 것은 아니다. 따라서, 이하에 설명된 청구범위의 범주를 벗어나지 않고 기술된 실시 예에 대한 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 타겟 구조로서,
    상기 타겟 구조는 메트롤로지 툴로 측정되도록 구성되며, 상기 메트롤로지 툴은 회절 임계치를 갖고;
    상기 타겟 구조는:
    기판 상에 지지된 하나 이상의 패턴들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 패턴은 제 1 방향으로 제 1 주기로 주기적이고 제 2 방향으로 제 2 주기로 주기적이며, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행하며,
    상기 제 1 주기는 상기 회절 임계치와 동일하거나 그보다 크며, 상기 제 2주기는 상기 회절 임계치보다 작으며,
    상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생하면서 상기 제 1 방향으로 상기 타겟 구조로부터의 제 1 차 회절을 향상시키도록 구성되는 타겟 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 2 방향에서의 상기 타겟 구조로부터의 회절이 단지 0 차(zero-th)를 갖도록 구성되는 타겟 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 메트롤로지 툴이 하나 이상의 패턴으로부터 정렬 또는 오버레이를 측정할 수 있도록 구성되는 타겟 구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 포토 레지스트로 형성되며, 및/또는 상기 하나 이상의 패턴은 상기 기판 내로 에칭되는 타겟 구조.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 패턴을 둘러싸는 객체와는 상기 기판에 수직한 방향으로 상이한 높이를 갖는 타겟 구조.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 패턴을 둘러싸는 객체와는 상이한 광학 특성을 갖는 타겟 구조.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향에 수직인 타겟 구조.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기는 상기 제 1 방향 이외의 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 치수의 주기인 타겟 구조.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 방향 이외의 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 치수는 상기 제 1 방향으로 상기 하나 이상의 패턴의 위치의 사인 함수인 타겟 구조.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴은 상기 제 2 방향의 라인을 포함하는 타겟 구조.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 라인은 상기 제 1 방향으로 동일한 크기를 갖거나, 또는 상기 라인 각각은 상기 제 1 방향으로 균일한 크기를 갖는 타겟 구조.
  12. 기판으로서, 제 1 항의 타겟 구조와 전자 디바이스의 구조를 나타내는 패턴을 포함하는 기판.
  13. 전자 디바이스의 2 개의 상이한 층 상의 구조 사이의 오버레이를 측정하는 컴퓨터 구현 방법으로서, 상기 2 개의 층 각각은 타겟 구조를 포함하고, 상기 2 개의 층 상의 타겟 구조 중 하나 이상은 제 1 항의 타겟 구조이며, 상기 방법은:
    상기 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하는 단계;
    상기 회절 차수로부터 오버레이 오차를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 기판 상에 존재하는 구조에 정렬시키는 컴퓨터 구현 방법으로서, 상기 기판은 제 1 항의 타겟 구조를 포함하며, 상기 방법은:
    상기 타겟 구조로부터 회절 차수를 측정하는 단계;
    상기 회절 차수로부터 정렬 오차를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 기판 상의 타겟 구조를 사용하여 정렬 또는 오버레이를 측정하는 방법으로서,
    상기 타겟 구조로부터 제 1 방향으로의 회절 차수를 측정하는 단계 - 상기 타겟 구조는 상기 제 1 차수보다 높은 회절 차수를 희생시키면서 상기 제 1 방향으로의 회절의 제 1 차수를 향상시키도록 구성되며, 상기 타겟 구조로부터 제 2 방향으로의 회절은 0 차 차수만을 가지며, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상이하고 상기 기판에 평행함 -; 및
    상기 제 1 방향의 회절 차수로부터 정렬 오차 또는 오버레이 오차를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
KR1020187021658A 2015-12-28 2016-12-13 모듈레이션 기술을 이용한 메트롤로지를 위한 대체 타겟 디자인 Active KR102170147B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562387571P 2015-12-28 2015-12-28
US62/387,571 2015-12-28
PCT/EP2016/080742 WO2017114652A1 (en) 2015-12-28 2016-12-13 Alternative target design for metrology using modulation techniques

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180098378A true KR20180098378A (ko) 2018-09-03
KR102170147B1 KR102170147B1 (ko) 2020-10-27

Family

ID=57543043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187021658A Active KR102170147B1 (ko) 2015-12-28 2016-12-13 모듈레이션 기술을 이용한 메트롤로지를 위한 대체 타겟 디자인

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10585357B2 (ko)
KR (1) KR102170147B1 (ko)
TW (1) TWI623823B (ko)
WO (1) WO2017114652A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220132634A (ko) * 2020-03-02 2022-09-30 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 국부 균일성 메트릭을 추론하는 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018156702A1 (en) * 2017-02-23 2018-08-30 Nikon Corporation Measurement of a change in a geometrical characteristic and/or position of a workpiece
US10705435B2 (en) 2018-01-12 2020-07-07 Globalfoundries Inc. Self-referencing and self-calibrating interference pattern overlay measurement
US10677588B2 (en) * 2018-04-09 2020-06-09 Kla-Tencor Corporation Localized telecentricity and focus optimization for overlay metrology
US11055464B2 (en) 2018-08-14 2021-07-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Critical dimension uniformity
WO2020169419A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 Asml Holding N.V. Metrology system, lithographic apparatus, and method
US11256177B2 (en) 2019-09-11 2022-02-22 Kla Corporation Imaging overlay targets using Moiré elements and rotational symmetry arrangements
US11686576B2 (en) 2020-06-04 2023-06-27 Kla Corporation Metrology target for one-dimensional measurement of periodic misregistration
US11796925B2 (en) 2022-01-03 2023-10-24 Kla Corporation Scanning overlay metrology using overlay targets having multiple spatial frequencies
US12032300B2 (en) 2022-02-14 2024-07-09 Kla Corporation Imaging overlay with mutually coherent oblique illumination
US12487190B2 (en) 2022-03-30 2025-12-02 Kla Corporation System and method for isolation of specific fourier pupil frequency in overlay metrology
US12422363B2 (en) 2022-03-30 2025-09-23 Kla Corporation Scanning scatterometry overlay metrology
US12235588B2 (en) 2023-02-16 2025-02-25 Kla Corporation Scanning overlay metrology with high signal to noise ratio

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7671990B1 (en) * 2006-07-28 2010-03-02 Kla-Tencor Technologies Corporation Cross hatched metrology marks and associated method of use
JP2011009259A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Renesas Electronics Corp 半導体装置、リソグラフィ方法、及び半導体装置の製造方法
US20150293458A1 (en) * 2012-11-30 2015-10-15 Asml Netherlands B.V. Method of Determining Dose and Focus, Inspection Apparatus, Patterning Device, Substrate and Device Manufacturing Method
KR20150130501A (ko) * 2013-03-14 2015-11-23 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 패터닝 디바이스, 기판에 마커를 생성하는 방법 및 디바이스 제조 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW556296B (en) 2000-12-27 2003-10-01 Koninkl Philips Electronics Nv Method of measuring alignment of a substrate with respect to a reference alignment mark
US7626701B2 (en) 2004-12-27 2009-12-01 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus with multiple alignment arrangements and alignment measuring method
KR101585370B1 (ko) 2006-08-31 2016-01-14 가부시키가이샤 니콘 이동체 구동 방법 및 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 방법 및 장치, 노광 방법 및 장치, 그리고 디바이스 제조 방법
SG153747A1 (en) 2007-12-13 2009-07-29 Asml Netherlands Bv Alignment method, alignment system and product with alignment mark
NL1036702A1 (nl) 2008-04-15 2009-10-19 Asml Holding Nv Diffraction elements for alignment targets.
NL2002954A1 (nl) 2008-06-11 2009-12-14 Asml Netherlands Bv Sub-segmented alignment mark arrangement.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7671990B1 (en) * 2006-07-28 2010-03-02 Kla-Tencor Technologies Corporation Cross hatched metrology marks and associated method of use
JP2011009259A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Renesas Electronics Corp 半導体装置、リソグラフィ方法、及び半導体装置の製造方法
US20150293458A1 (en) * 2012-11-30 2015-10-15 Asml Netherlands B.V. Method of Determining Dose and Focus, Inspection Apparatus, Patterning Device, Substrate and Device Manufacturing Method
KR20150130501A (ko) * 2013-03-14 2015-11-23 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 패터닝 디바이스, 기판에 마커를 생성하는 방법 및 디바이스 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220132634A (ko) * 2020-03-02 2022-09-30 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 국부 균일성 메트릭을 추론하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10585357B2 (en) 2020-03-10
WO2017114652A1 (en) 2017-07-06
US20180373168A1 (en) 2018-12-27
TWI623823B (zh) 2018-05-11
KR102170147B1 (ko) 2020-10-27
TW201734657A (zh) 2017-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101710014B1 (ko) 도즈 및 포커스를 결정하는 방법, 검사 장치, 패터닝 디바이스, 기판 및 디바이스 제조 방법
KR102170147B1 (ko) 모듈레이션 기술을 이용한 메트롤로지를 위한 대체 타겟 디자인
US9939735B2 (en) Method of determining focus, inspection apparatus, patterning device, substrate and device manufacturing method
US20200348605A1 (en) Inspection Apparatus and Methods, Substrates Having Metrology Targets, Lithographic System and Device Manufacturing Method
US9811003B2 (en) Metrology method and apparatus, substrate, lithographic system and device manufacturing method
JP6377187B2 (ja) リソグラフィのためのメトロロジ
US9069264B2 (en) Metrology method and apparatus, and device manufacturing method
KR20180049220A (ko) 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법
CN111065974B (zh) 用于在小量测目标上对准的拍频图案
KR20140139080A (ko) 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법
CN108292108A (zh) 计量目标、方法和设备、计算机程序和光刻系统
US20160026096A1 (en) Method of Determining Dose, Inspection Apparatus, Patterning Device, Substrate and Device Manufacturing Method
KR20180095604A (ko) 메트롤로지 장치의 조정 또는 측정 타겟의 특성에 기초한 측정

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0105 International application

Patent event date: 20180726

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200224

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20200724

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20201020

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20201021

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231010

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241008

Start annual number: 5

End annual number: 5