KR20190051071A

KR20190051071A - 계측 레시피 선택

Info

Publication number: KR20190051071A
Application number: KR1020197012233A
Authority: KR
Inventors: 카우스투베 바타차리야; 뵈프 아리에 제프리 덴; 마틴 야코부스 요한 자크
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-05-14
Also published as: CN109791367B; TW201821907A; WO2018059824A1; IL265585B; CN109791367A; JP6855565B2; US11106142B2; US20180088470A1; JP2019537237A; US20200218166A1; US10527953B2; IL265585A; TWI696043B; KR102265164B1

Abstract

스택 감도 및 오버레이 감도에 대해, 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 계측 타겟을 측정하기 위해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계와, 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖고 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내에 있는 오버레이 감도의 값을 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 발명이다.

Description

계측 레시피 선택

본 출원은 2016년 9월 27일에 출원된 EP 출원 16190877.7호 및 2017 년 2 월 23 일에 출원된 EP출원 17157572.3호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 출원의 내용은 원용에 의해 전체로서 본 명세서에 포함된다.

본 발명은, 예를 들어, 리소그래피 기술에 의해 디바이스의 제조하는데 이용 가능한 검사(예를 들어, 계측)를 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 리소그래피 기술을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 요구되는 패턴을 부여하는 기기이다. 리소그래피 장치는 예를 들어, 집적 회로(IC)의 제조에 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 수개의 다이를 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선 감응성 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다.

패터닝 프로세스를 가능하게 하는 중요한 측면(즉, 패터닝을 수반하는 디바이스 또는 다른 구조체를 생성하는 프로세스(예를 들어, 리소그래피 노광 또는 임프린트)로, 이는 전형적으로 레지스트의 현상, 에칭 등과 같은 하나 이상의 관련된 프로세싱 단계를 포함할 수 있음)에는 프로세스 자체 개발, 모니터링 및 제어를 위한 설정, 그리고 그 다음 실제로 프로세스 자체를 모니터링 및 제어하는 작업이 포함된다. 패터닝 디바이스 패턴(들), 레지스트 유형(들), 리소그래피 후(post-lithography) 처리 단계들(현상, 에칭 등)과 같은 패터닝 프로세스의 기본 구성을 가정하면, 기판 상에 패턴을 전사하기 위한 패터닝 프로세스에서 장치를 설정하는 것, 프로세스를 모니터링하기 위한 하나 이상의 계측 타겟을 개발하는 것, 계측 타겟을 측정하기 위한 계측 프로세스를 설정하고 그 다음으로 측정에 기초하여 프로세스를 모니터링 및/또는 제어하는 프로세스를 구현하는 것이 바람직하다.

따라서, 패터닝 프로세스에서, 구조체의 임계 치수(CD), 기판 내 또는 기판 상에 형성되는 연속되는 층들 사이의 오버레이 오차(즉, 연속되는 층들의 바람직하지 않고 의도되지 않은 오정렬) 등과 같은 하나 이상의 관심 파라미터를 결정하는 것(예를 들어, 패터닝 프로세스의 하나 이상의 양상을 모델링하는 하나 이상의 모델을 이용한 시뮬레이션, 측정하는 것)이 바람직하다.

패터닝 프로세스에 의해 생성된 구조체에 대해 하나 이상의 관심 파라미터를 결정하고 이들을 패터닝 프로세스와 관련된 설계, 제어 및/또는 모니터링, 예를 들면, 프로세스 설계, 제어 및/또는 검증을 위해 이용하는 것이 바람직하다. 패터닝된 구조체에 대해 결정된 하나 이상의 관심 파라미터는 패터닝 프로세스 설계, 보정 및/또는 검증, 결함의 검출 또는 분류, 수율 추정 및/또는 프로세스 제어에 이용될 수 있다.

따라서, 패터닝 공정에서, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴(tool)이 공지되어 있는데, 여기에는 임계 치수(CD)를 측정하는데 종종 이용되는 주사 전자 현미경(SEM)과, 디바이스 내의 2개 층의 정렬의 정확도에 대한 척도인 오버레이를 측정하기 위한 전문화된 툴이 포함된다. 오버레이는 2 개 층 사이의 오정렬의 정도의 측면에서 기술될 수 있는데, 예를 들어 1nm의 측정된 오버레이에 대한 언급은 2 개의 층이 1nm만큼 오정렬된 상황을 기술할 수 있다.

리소그래피 분야에서 이용하기 위한 다양한 형태의 검사 장치(예를 들어, 계측 장치)가 개발되었다. 이들 디바이스는 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고, 재지향된(예를 들어, 산란된) 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사각에서의 세기; 반사각의 함수로서 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사각의 함수로서 편광-을 측정하여 "스펙트럼"을 획득하고, 타겟의 관심 속성은 이러한 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다. 관심 속성의 결정은 다양한 기술에 의해 수행될 수 있다: 예를 들어, 정밀 결합파 분석 또는 유한 요소법과 같은 반복적 접근법에 의한 타겟의 재구성; 라이브러리 탐색; 및 주성분 분석에 의해 수행될 수 있다.

추가적인 기술은 (정반사에 대응하는) 0차 회절을 차단하고, 더 높은 차수만 처리하는 것을 수반한다. 그러한 계측법의 예는 PCT 국제공개특허 WO 2009/078708호 및 WO 2009/106279호에서 찾을 수 있으며, 이들은 원용에 의해 전체로서 본 명세서에 포함된다. 이러한 기술의 추가적인 개발예들은 미국공개특허 US2011-0027704호, US 2011-0043791호 및 US 2012-0242940호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 원용에 의해 전체로서 본 명세서에 포함된다. 이러한 회절 기반 기술은 일반적으로 오버레이를 측정하는 데 이용된다. 기술들을 위한 타겟은 조명 스팟보다 작을 수 있고 기판 상의 제품 구조체에 의해 둘러싸일 수 있다. 타겟은 하나의 이미지에서 측정될 수 있는 다수의 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 이러한 계측 기술의 특정 형태로서, -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 별도로 얻기 위해 타겟을 회전시키거나 조명 모드 또는 이미징 모드를 변경하면서, 특정 조건 하에서 타겟을 2회 측정함으로써 오버레이 측정 결과를 얻게 된다. 주어진 타겟에 대한 세기 비대칭, 즉 이들의 회절 차수 세기의 비교로, 타겟 내에서의 비대칭인 타겟 비대칭의 측정을 얻게 된다. 이러한 타겟의 비대칭은 오버레이 오차를 표시하는 것으로서 이용될 수 있다.

오버레이 측정의 예에서, 이들은 오버레이 (즉, 오버레이 오차 및 의도적인 바이어스)가 타겟 내의 타겟 비대칭의 유일한 원인이라는 가정에 의존한다. 상층의주기적 구조체 내의 피처의 구조적 비대칭, 상층의주기적 구조체에 의해 덮인 하층의 주기적 구조체 내의 피처의 구조적 비대칭, 또는 두 가지 모두와 같이, 타겟에서의 임의의 다른 비대칭은 또한 제1차 (또는 다른 상위 차수) 에서 세기 비대칭을 야기한다. 타켓에서의 그러한 다른 비대칭에 기인하고 오버레이(의도적 인 바이어스를 포함)와 관련이 없는 이러한 세기 비대칭은 오버레이 측정을 교란하여, 부정확한 오버레이 측정을 제공한다. 타겟의 하부 또는 바닥 주기적 구조체에서의 비대칭은 구조적 비대칭의 일반적인 형태이다. 그것은 예를 들어, 바닥 주기적 구조체가 원래 형성된 후에 수행되는 화학적 기계적 연마(CMP)와 같은 기판 프로세싱 단계에서 비롯될 수 있다.

일 실시예에서, 스택 감도 및 오버레이 감도에 대해, 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 계측 타겟을 측정하기 위해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계; 및 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖고 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내에 있는 오버레이 감도의 값을 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 기판에 걸쳐 감도 파라미터의 통계적 변동을 나타내는 견고성 지표에 대해, 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 기판 상의 계측 타겟을 측정하기 위해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계; 및 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 견고성 지표를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 스택 차이 파라미터에 대해 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 기판상의 계측 타겟을 측정하기 위해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계로서, 스택 차이 파라미터는 계측 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이 또는 계측 타겟과 기판상의 또 다른 인접한 타겟 사이의 물리적 구성의 설계되지 않은 차이를 나타내며; 그리고 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 차이 파라미터를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하기위한 계측 장치가 제공되며, 계측 장치는 본 명세서에 기술된 방법을 수행하도록 동작 가능하다.

일 실시예에서, 프로세서로 하여금 본 명세서에서 설명된 방법을 수행하게 하는 기계 판독가능 명령을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

일 실시예에서, 기판 상의 2 개의 인접한 주기적 구조체들 또는 측정 타겟들에 방사선 빔을 제공하고 패터닝 프로세스의 파라미터를 결정하기 위해 타겟들에 의해 회절된 방사선을 검출하도록 구성된 검사 장치; 및 본 명세서에 기술된 비일시적인 컴퓨터 프로그램을 포함하는 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 이러한 시스템은 방사선 빔을 변조하기 위해 패터닝 디바이스를 유지하도록 구성된 지지 구조체 및 변조된 방사선 빔을 방사선 감응 기판 상에 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 더 포함한다.

다양한 실시예들의 구조 및 동작뿐만 아니라 추가 특징들 및 장점들에 대하여 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명할 것이다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예에 한정되지 않는다는 점을 유의해야 한다. 이러한 실시예는 오직 설명의 목적으로만 본 명세서에서 제시된다. 추가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

이하 실시예에 관하여, 첨부 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 기술할 것이다:
도 1은 리소그래피 장치의 일 실시예를 나타낸다.
도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터(cluster)의 일 실시예를 나타낸다.
도 3은 예시적인 검사 장치 및 계측 기술을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 예시적인 검사 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 검사 장치의 조명 스팟과 계측 타겟 간의 관계를 나타낸다.
도 6은 측정 데이터에 기초하여 복수의 관심 변수를 도출하는 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 7a는 제1 쌍의 조명 개구부를 이용하여 타겟을 측정하도록 구성된 검사 장치(예를 들어, 이 경우에는 암시야 스캐터로미터)의 개략도를 나타낸다.
도 7B는 주어진 조명 방향에 대하여 타겟 주기적 구조체의 회절 스펙트럼의 세부사항을 개략적으로 나타낸다.
도 7C는 회절 기반 오버레이 측정을 위해 도 7A의 검사 장치를 이용함에 있어서 추가적인 조명 모드를 제공하는 제2 쌍의 조명 개구부를 개략적으로 나타낸다.
도 7d는 제1 쌍 및 제2 쌍의 조명 개구부를 조합하는 제3 쌍의 조명 개구부를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 다수의 주기적 구조체 타겟의 일 형태 및 기판상의 측정 스팟의 윤곽을 나타낸다.
도 9는 도 7a의 검사 장치에서 얻어진 도 8의 타겟의 이미지를 나타낸다.
도 10은 도 3의 검사 장치를 이용한 오버레이 측정 방법의 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c 각각은 0의 근방에서 서로 상이한 오버레이 값을 갖는 오버레이 주기적 구조체의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 11d는 프로세싱 효과로 인해 바닥 주기적 구조체에서 구조적 비대칭을 갖는 오버레이 주기적 구조체의 개략적인 단면도이다.
도 12는 구조적 비대칭의 영향을 받지 않는, 이상적인 타겟에서의 오버레이 측정 원리를 나타낸다.
도 13은 본 명세서의 실시예들에서 개시된 바와 같은 구조적 비대칭의 보정과 함께, 비이상적인 타겟에서 오버레이 측정의 원리를 나타낸다.
도 14는 일 실시예에 따른 방법의 단계들의 흐름도이다.
도 15는 단일 편광(이 경우, 선형 X 편광)에 대한 다양한 파장에서의 측정에 대해 타겟에 대한 오버레이 감도의 그래프이다.
도 16은 단일 편광(이 경우, 선형 Y 편광)에 대한 다양한 파장에서의 측정에 대해 타겟에 대한 오버레이 감도의 그래프이다.
도 17은 피처 비대칭이 없는 오버레이 격자에 대한 A- 대 A+ 플롯이다.
도 18은 복수의 기판 측정 레시피에 대한 견고성 지표 대 스택 감도(SS)의 그래프이다.
도 19는 공동 최적화/동시 최적화의 예시적 방법론의 양상을 나타내는 흐름도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 또 다른 최적화 방법의 실시예를 나타낸다; 그리고
도 21은 계측 타겟이 성능을 모니터링하는데 이용되고, 계측, 설계 및/또는 생산 프로세스를 제어하기 위한 기초로서 이용되는 프로세스를 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 실시예에 관하여 상세하게 설명하기 전에, 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 도움이 될 것이다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타내고 있다. 리소그래피 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 광학 시스템(조명기)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치설정기(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트로 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 또한 특정의 파라미터에 따라 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함)상에 투영하도록 구성된 투영 광학 시스템(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 광학 시스템은 방사선을 지향, 성형(shaping) 또는 제어하기 위한, 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전기형 또는 그 외 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합 등의 다양한 유형의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다.

패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에 유지되고 있는지 여부 등의 기타 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 기계식, 진공식, 정전기식 또는 다른 클램핑 기술을 이용하여 패터닝 디바이스를 유지할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 이동가능한 프레임 또는 테이블이 될 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스가, 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 배치되도록 할 수 있다. 본 명세서에서 이용되고 있는 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어는 모두 "패터닝 디바이스"라고 하는 보다 일반적인 용어와 동일한 의미로서 고려될 수 있다.

본 명세서에서 이용되고 있는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 형성하는 등 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 이용될 수 있는 것이면 어떠한 디바이스도 지칭할 수 있는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여되는 패턴은, 예를 들어 그 패턴이 위상 편이 피처(phase-shifting features) 또는 소위 어시스트 피처(assist features)를 포함하는 경우에, 기판의 타겟부의 원하는 패턴과 정확히 대응하지 않을 수도 있다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟부 내에 생성되는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로서는, 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이(programmable mirror array) 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 들 수 있다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary), 교대형 위상 편이(alternating phase-shift), 및 감쇠형 위상 편이(attenuated phase-shift)와 같은 마스크 유형뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 유형을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 일례로서 소형 미러로 이루어진 매트릭스형 배치 구성을 채택하고, 소형 미러의 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지게 될 수 있다. 경사진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형 타입(예를 들어, 투과형 마스크를 채택)이다. 대안적으로, 리소그래피 장치는 반사형 타입(예를 들어, 위에서 언급한 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 채택한 것 또는 반사형 마스크를 채택한 것)일 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 의해 기판의 적어도 일부가 덮인 유형일 수 있다. 또한, 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이의 공간에, 액침액을 적용하는 것도 가능하다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 것으로서 본 기술분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 이용되는 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조체를 액체에 담그는 것이라기보다는, 노광 중에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치하는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예를 들어, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스 및 리소그래피 장치는 별개의 구성요소일 수 있다. 이러한 경우에, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 보지 않으며, 예를 들어 적절한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 구비하는 빔 전달 시스템(BD)에 의해, 방사선 빔이 방사선 소스 (SO)로부터 조명기(IL)까지 전달된다. 다른 경우로서, 예를 들어 방사선 소스가 수은 램프인 경우에는, 방사선 소스가 리소그래피 장치와 일체를 이루는 부분이 될 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.

조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 동공면 내의 세기 분포 중의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(일반적으로 각각 외측-σ 및 내측-σ라고 함)를 조정할 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 조명기를 이용하여 방사선 빔을 조절함으로써, 방사선 빔의 단면에서 원하는 균일성과 세기 분포를 얻을 수 있다.

방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지난 후, 투영 광학 시스템(PS)을 통과하여, 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔이 포커싱되고, 타겟부(C) 상에 패턴의 이미지를 투영하게 된다. 제2 위치설정기(PW)와 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 엔코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)를 이용하여, 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시켜, 예를 들어 여러 타겟부(C)를 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되어 있지 않음)를 이용하여, 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출 이후 또는 스캔 중에, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 정확하게 위치시킬 수 있다.

패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)와 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1,M2)와 기판 정렬 마크(P1,P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 타겟부들 사이의 공간에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브 레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있음). 유사하게, 둘 이상의 다이가 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 제공된 경우에, 패터닝 디바이스 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 작은 정렬 마커가 또한 다이 내에서 디바이스 피처 사이에 포함될 수 있고, 이러한 경우 마커는 가능한 작으며 인접한 피처와는 상이한 이미징 또는 프로세스 조건을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템에 관하여는 이하에서 추가로 설명할 것이다.

이 실시예의 리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa,WTb)과 그 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 2개의 스테이션 -노광 스테이션 및 측정 스테이션- 을 가지는 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 하나의 기판이 측정 스테이션에서 나머지 기판 테이블 상에 로딩될 수 있고 다양한 준비 단계가 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 매핑(mapping)하고 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이에 의해 리소그래피 장치의 수율이 실질적으로 증가될 수 있다.

도시된 리소그래피 장치는 예를 들어 스텝 모드 또는 스캔 모드를 포함하는 다양한 모드로 이용될 수 있다. 리소그래피 장치의 구성 및 동작은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로, 본 발명의 실시예를 이해하기 위한 추가적인 설명은 불필요하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(lithographic cell)(LC) 또는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)로 지칭되는 리소그래피 시스템의 일부를 형성한다. 리소그래피 셀(LC)은 또한 기판에 노광-전 및 노광-후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 통상적으로 이러한 장치는 레지스트 층을 증착하는 스핀 코터(spin coater)(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 현상기(DE), 냉각판(CH) 및 베이크 플레이트(bake plate)(BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)은 입/출력 포트(I/O1,I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 프로세스 장치 사이에 이동시켜 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay)(LB) 로 전달한다. 이들 장치는 종종 통틀어 트랙으로 불리며, 트랙 제어 유닛(TCU)에 의해 제어되는데, 트랙 제어 유닛은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 자체 제어된다. 따라서, 수율 및 처리 효율을 최대화하기 위해 다른 장치가 작동될 수 있다.

적어도 하나의 패터닝 단계(예를 들어, 광학 리소그래피 단계)를 포함하는 패터닝 프로세스(예를 들어, 디바이스 제조 프로세스)를 설계, 모니터링, 제어 등을 하기 위해, 패터닝된 기판을 검사할 수 있고 패터닝된 기판의 하나 이상의 파라미터를 측정한다. 하나 이상의 파라미터는 예를 들어, 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속되는 층들 사이의 오버레이, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성되는 피처의 임계 치수(CD)(예를 들어, 임계 선폭), 광학 리소그래피 단계의 초점 또는 초점 오차, 광학 리소그래피 단계의 선량 또는 선량 오차, 광학 리소그래피 단계의 광학 수차 등을 포함할 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 자체의 타겟 및/또는 기판 상에 제공된 전용화된 계측 타겟 상에서 수행된다. 주사 전자 현미경(SEM), 이미지 기반 측정 또는 검사 툴 및/또는 다양한 전문화된 툴의 이용을 포함하여, 패터닝 프로세스에서 형성된 구조체를 측정하기 위한 다양한 기술들이 있다. 전문화된 계측 및/또는 검사 툴의 비교적 신속하고 국소적인 형태로는 방사선 빔이 기판의 표면에 있는 타겟으로 지향되고 산란된(회절/반사된) 빔의 특성이 측정되는 도구가 있다. 기판에 의해 산란되기 전의 또는 그 후의 빔의 하나 이상의 특성을 비교함으로써, 기판의 하나 이상의 특성이 결정될 수 있다. 이는 회절 기반 계측 또는 검사라고 할 수 있다.

도 3은 예시적인 검사 장치(예를 들어, 스캐터로미터)를 도시하고 있다. 이는 기판(W) 상에 방사선을 투영하는 광대역(백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 재지향된 방사선은, 예를 들어 좌측 하부의 그래프에 도시된 바와 같이, 정반사된 방사선의 스펙트럼(10)(파장의 함수로서 세기)을 측정하는 분광계 검출기(4)로 전달된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 구조체 또는 프로파일이 재구성될 수 있으며 이는 프로세서(PU)에 의해, 예를 들어, 정밀 결합파 분석 및 비선형 회귀 분석에 의해 또는 도 3의 우측 하단에 표시된 바와 같은 시뮬레이션된 스펙트럼 라이브러리와의 비교를 통해 이루어진다. 일반적으로, 재구성을 위한 구조체의 일반적인 형태가 알려져 있으며, 일부 변수는 구조체가 만들어지는 프로세스에 대한 정보로부터 추측되고, 측정된 데이터로부터 결정되어야 하는 구조체의 몇 가지 변수만이 남게 된다. 이러한 검사 장치는 수직 입사 검사 장치 또는 경사 입사 검사 장치로 구성될 수 있다.

이용될 수 있는 또 다른 검사 장치가 도 4에 도시되어 있다. 이 장치에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(120)을 이용하여 시준되고 간섭 필터(130) 및 편광기(170)를 통해 투과되어, 부분 반사면(160)에 의해 반사되고, 바람직하게는 0.9 이상 또는 0.95 이상의 높은 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈(150)를 통해 기판(W) 상의 스팟(S)에 포커싱된다. 액침 검사 장치는 (물과 같은 비교적 높은 굴절률을 갖는 유체를 이용하여) 심지어 1 이상의 개구수를 가질 수 있다.

리소그래피 장치(LA)에서와 같이, 측정 동작 중에 기판(W)을 유지하도록 하나 이상의 기판 테이블이 제공될 수 있다. 기판 테이블은 도 1의 기판 테이블(WT)의 형태와 유사하거나 동일 할 수 있다. 검사 장치가 리소그래피 장치와 통합된 형태의 예에서, 이들은 심지어 동일한 기판 테이블일 수 있다. 측정 광학 시스템에 대해 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 위치설정기(PW)에는 개략적 위치설정기 및 미세 위치설정기가 제공될 수 있다. 다양한 센서 및 액츄에이터가, 예를 들어 관심 타겟의 위치를 획득하고, 이를 대물 렌즈(150) 아래의 위치에 배치하기 위해 제공된다. 통상적으로 기판(W)에 걸쳐 다양한 위치에서 타겟에 대해 많은 측정들이 이루어진다. 기판 지지체는 다양한 타겟을 획득하기 위해 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있고, 광학 시스템의 포커스에 대한 타겟의 원하는 위치를 얻기 위해 Z 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 실제 광학 시스템이 실질적으로 정지 상태로 유지되고(전형적으로는 X 및 Y 방향에 대한 것이지만, 아마도 Z방향에 대해서도), 오직 기판만 이동하는 경우 마치 대물렌즈가 기판에 대해 다른 위치로 이동되는 것처럼 동작을 생각하고 설명하는 것이 편리하다. 만약 기판과 광학 시스템의 상대적인 위치가 정확하다면, 실제로 이들 중 어느 것이 움직이는지는 원칙적으로 중요하지 않으며, 또는 둘 다 움직이거나, 광학 시스템의 나머지는 정지된 채 광학 시스템 중 일부만이 (예를 들어, Z방향 및/또는 비스듬한 방향으로) 이동하고 기판이 (예를 들어, X 및 Y방향으로, 그러나 선택적으로는 Z방향 및/또는 비스듬한 방향으로도) 이동하는 조합이든 중요하지 않다.

기판(W)에 의해 재지향된 방사선은 스펙트럼이 검출되도록 부분 반사면(160)을 지나 검출기(180)에 이른다. 검출기(180)는 역-투영된 초점 평면(110)에(즉, 렌즈 시스템(150)의 초점 길이에) 위치될 수 있거나, 이 평면(110)은 보조 광학기(도시되지 않음)로 검출기(180) 상에 재-이미징될 수 있다. 검출기는 2 차원 검출기일 수 있으며, 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼을 측정할 수 있다. 검출기(180)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임 당 40 밀리초의 노출 시간을 이용할 수 있다.

기준빔(reference beam)은 예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 이를 위해, 방사선 빔이 부분 반사면(160)에 입사될 때, 방사선 빔의 일부는 부분 반사면(160)을 투과하여 기준빔으로서 기준 미러(140)를 향하게된다. 그 다음, 기준 빔은 동일한 검출기(180)의 다른 부분으로 투영되거나 대안적으로 상이한 검출기(도시되지 않음)로 투영된다.

하나 이상의 간섭 필터(130)가, 일례로, 405nm 내지 790nm의 범위 또는 200nm 내지 300nm와 같은 더 낮은 범위의 관심 파장을 선택하기 위해 이용 가능할 수 있다. 간섭 필터는 다양한 필터들의 세트를 포함하기보다는 조정 가능한 것일 수 있다. 간섭 필터 대신 격자를 이용할 수 있다. 구경 조리개 또는 공간 광 변조기(도시하지 않음)가 조명 경로 내에 제공되어 타겟 상의 방사선의 입사각 범위를 제어할 수 있다.

검출기(180)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서 재지향된 방사선의 세기를 측정할 수 있으며, 복수의 파장에서 개별적으로 세기를 측정하거나 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡단 자계 편광 방사선과 횡단 전계 편광 방사선의 세기 및/또는 횡단 자계 편광 방사선과 횡단 전계 편광 방사선 간의 위상차를 개별적으로 측정할 수 있다.

기판(W) 상의 타겟(30)은 1-D 격자일 수 있으며, 이 격자는 현상 후에 바(bar)가 솔리드 레지스트 라인(line)으로 형성되도록 인쇄된다. 타겟(30)은 2-D 격자일 수 있으며, 이 격자는 현상 후에 격자가 솔리드 레지스트 필러(pillar) 또는 레지스트 내의 비아로 형성되도록 인쇄된다. 바, 필러 또는 비아들은 기판 내로 또는 기판 상에 에칭될 수 있다(예를 들어, 기판 상의 하나 이상의 층으로). (예를 들어, 바, 필러 또는 비아의) 패턴은 패터닝 공정(예를 들어, 리소그래피 투영 장치(특히 투영 시스템(PS)) 내의 광학 수차, 초점 변화, 선량 변화 등)의 프로세스 변화에 민감하고, 인쇄된 격자의 변동으로 나타날 것이다. 따라서, 인쇄된 격자의 측정된 데이터는 격자를 재구성하는데 이용된다. 라인 폭 및/또는 형상과 같은 1-D 격자의 하나 이상의 파라미터, 또는 필러 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 하나 이상의 파라미터가 인쇄 단계 및/또는 다른 검사 프로세스에 대한 정보로부터 프로세서(PU)에 의해 수행되는 재구성 프로세스에 입력될 수 있다.

재구성에 의한 파라미터 측정 이외에도, 회절 기반 계측 또는 검사는 제품 및/또는 레지스트 패턴에서의 피처의 비대칭 측정에 이용될 수 있다. 비대칭 측정의 특정 응용예는 예를 들어, 오버레이의 측정을 위한 것이지만, 다른 응용예 또한 공지되어 있다. 이 경우, 타겟(30)은 전형적으로 한 세트의 주기적 피처가 다른 세트의 주기적 피처에 중첩된 것을 포함한다. 예를 들어, 비대칭은 타겟(30)으로부터의 회절 스펙트럼의 상호 반대측 부분들을 비교함으로써 측정될 수 있다(예를 들어, 주기적 격자의 회절 스펙트럼에서 -1 차 및 +1 차를 비교). 도 3 또는 도 4에서의 기기를 이용하는 비대칭 측정의 개념은 예를 들어, 원용되어 그 내용이 전체로서 본 명세서에 포함되는 미국특허공보 US20060066855호에 기재되어 있다. 간단히 말해서, 타겟의 회절 스펙트럼에서 회절 차수의 위치는 오직 타겟의 주기성에 의해서만 결정되지만, 회절 스펙트럼에서의 비대칭은 타겟을 구성하는 개개의 피처에서의 비대칭을 나타낸다. 도 4에서의 기기는, 검출기(180)가 이미지 센서일 수 있으며, 회절 차수에서의 그러한 비대칭은 검출기(180)에 의해 기록된 퓨필 이미지에서 비대칭으로 직접 나타난다. 이러한 비대칭은 유닛(PU)에서 디지털 이미지 프로세싱에 의해 측정될 수 있고, 오버레이의 알려진 값에 대해 보정될 수 있다.

도 5는 도 4의 장치에서 전형적인 타겟(30)의 평면도 및 조명 스팟(S)의 범위를 나타낸다. 주변 구조체로부터의 간섭이 없는 회절 스펙트럼을 얻기 위해, 일 실시예에서, 타겟(30)은 조명 스팟(S)의 폭(예를 들어, 직경)보다 큰 주기적 구조체(예를 들어, 격자)이다. 스팟(S)의 폭은 타겟의 폭과 길이보다 작을 수 있다. 다른 말로 설명하자면, 타겟은 조명에 의해 '언더필 (underfilled)'되고, 회절 신호는 타겟 자체 외부의 제품 피처 및 그 밖의 것들로부터의 어떠한 신호로부터도 실질적으로 구속을 받지 않는다. 조명 배열구성(2,120,130,170)은 대물 렌즈(150) 의 후초점면을 걸쳐 균일한 세기의 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 조명 경로에 개구부를 포함함으로써, 조명은 축선 또는 축외 방향으로 제한될 수 있다.

도 6은 계측법을 이용하여 얻어진 측정 데이터에 기초하여 타겟 패턴(30')의 하나 이상의 관심 변수의 값을 결정하는 예시적인 프로세스를 개략적으로 도시하고 있다. 검출기(180)에 의해 검출된 방사선은 타겟(30')에 대해 측정된 방사선 분포(108)를 제공한다.

주어진 타겟(30')에 대해, 방사선 분포(208)는 예를 들어 수치 맥스웰 솔버(numerical Maxwell solver)(210)를 이용하여 파라미터화된 모델(206)로부터 계산/시뮬레이션될 수 있다. 파라미터화된 모델(206)은, 타겟을 구성하고 타겟과 관련된 다양한 재료의 예시적인 층을 보여준다. 파라미터화된 모델(206)은 고려되고 있는 타겟 부분의 피처 및 층에 대한 하나 이상의 변수를 포함할 수 있으며, 이는 변경되거나 유도될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 변수는 하나 이상의 층의 두께(t), 하나 이상의 피처의 폭(예를 들어, CD), 하나 이상의 피처의 높이(h), 및/또는 하나 이상의 피처의 측벽 각도(α)를 포함할 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 하나 이상의 변수는 하나 이상의 층의 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등), 하나 이상의 층의 소광 계수, 하나 이상의 층의 흡수, 현상 시 레지스트 손실, 하나 이상의 피처의 기반(footing), 및/또는 하나 이상의 피처의 라인 에지 거칠기를 더 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 변수의 초기값은 측정되는 타겟에 대해 예상되는 값일 수 있다. 그 후, 측정된 방사선 분포(108)는 212에서 계산된 방사선 분포(208)와 비교되어 양자 간의 차이를 결정한다. 차이가 있다면, 파라미터화된 모델(206)의 변수 중 하나 이상의 값이 변경될 수 있고, 새로운 계산된 방사선 분포(208)가 계산되고, 측정된 방사선 분포(108)와 비교되는데, 이는 측정된 방사선 분포(108)와 계산된 방사선 분포(208) 사이에 충분한 매칭이 존재할 때까지 이루어진다. 이 시점에서, 파라미터화된 모델(206)의 변수의 값은 실제 타겟(30 ')의 기하학적 형상의 양호한, 또는 최상의 매칭을 제공한다. 일 실시예에서, 측정된 방사선 분포(108)와 계산된 방사선 분포(208) 사이의 차이가 허용 임계치 내에 있을 때에, 충분한 매칭이 존재한다.

실시예에서 이용에 적합한 추가적인 검사 장치가 도 7a에 도시되어있다. 타겟(T)과 타겟을 조명하는데 이용되는 측정 방사선의 회절광은 도 7b에 보다 상세히 도시되어 있다. 도시된 검사 장치는 암시야 계측 장치(dark field metrology apparatus)로 알려진 유형이다. 검사 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합된 것일 수 있다. 이 장치 전체에 걸쳐 여러 가지 분기를 갖는 광축은 점선(O)으로 표시된다. 이 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 방사선은 렌즈(12,14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의해 광학 요소(15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이들 렌즈는 4F 배열의 이중 시퀀스로 배열된다. 예를 들어, 기판 이미지를 검출기 상에 제공함과 동시에 공간 주파수 필터링을 위한 중간 퓨필 평면에 대한 접근을 허용한다면, 상이한 렌즈 배열이 이용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도의 범위는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면에서 공간 세기 분포를 정함으로써 선택될 수 있고, 이러한 평면은 본 명세서에서 (공액) 퓨필 평면이라 지칭된다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 역투영된 이미지인 평면에 렌즈(12) 및 렌즈(14) 사이에 적절한 형태의 개구 플레이트(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 도시된 예에서, 개구 플레이트(13)는 (13N) 및 (13S)로 표시된 상이한 형태를 가지며, 상이한 조명 모드가 선택될 수 있게 한다. 본 실시예의 조명 시스템은 축외 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 개구 플레이트(13N)는 단지 설명을 위해 '북쪽'으로 지정된 방향으로부터 축외 방사선을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 개구 플레이트(13S)는 유사한 조명을 제공하지만 '남쪽'이라고 표시된 반대 방향으로부터 제공하는데 이용된다. 다른 개구부를 이용함으로써 다른 조명 모드도 가능하다. 필요한 조명 모드 외부에 임의의 불필요한 방사선이 필요한 측정 신호와 간섭하게 될 것이므로 퓨필 평면의 나머지 부분은 암 상태인 것이 바람직하다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 타겟(T)은 기판(W)이 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 수직인 상태로 배치된다. 기판(W)은 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 광축(O)에서 벗어난 소정의 각도로 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선의 광선은 0 차 광선(실선 0) 및 2 개의 1 차 광선(점선 +1 및 2점 쇄선 -1)을 발생시킨다. 오버필 상태의 작은 타겟과 함께, 이러한 광선은 계측 타겟(T) 및 다른 피처를 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행광선 중 하나일 뿐임을 기억해야 한다. 플레이트(13)의 개구가 (유용한 양의 방사선을 허용하기 위해 필요한) 한정된 폭을 갖기 때문에, 입사 광선(I)은 실제로 소정의 각도 범위를 차지할 것이고, 회절된 광선(0 및 +1 / -1)은 다소 확산될 것이다. 작은 타겟의 점확산함수에 따라, 각각의 +1차와 -1차는 도시된 바와 같이 단일한 이상적인 광선이 아닌 소정의 각도 범위에 걸쳐 더 확산된다. 타겟의 주기적 구조체 피치(pitch) 및 조명 각도는 대물 렌즈에 입사하는 1차 광선이 중심 광축과 가깝게 정렬되도록 설계되거나 조정될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 광선은 축에서 약간 벗어난 것으로 나타나있는데, 이는 순전히 광선을 도면에서 쉽게 구별 될 수 있도록 하기 위함이다.

적어도 기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 0 차 및 +1차는 대물 렌즈(16)에 의해 집광되고 광학 요소(15)를 통해 재지향된다. 도 7a로 돌아가면, 북쪽(N) 및 남쪽(S)으로 표시된 양쪽의 개구부를 지정함으로써 제1 및 제2 조명 모드 모두가 예시되어 있다. 측정 방사선의 입사광(I)이 광축의 북측으로부터 입사하는 경우, 즉 제1 조명 모드가 개구 플레이트(13N)를 이용하여 적용되는 경우, +1(N)이라고 표시된 +1 회절광은 대물 렌즈(16)로 입사하게 된다. 반대로, 제2 조명 모드가 개구 플레이트(13S)를 이용하여 적용되는 경우, -1 회절광(-1(S)로 표시됨)은 대물 렌즈(16)에 입사하는 것이다.

빔 스플리터(17)는 회절된 빔을 2 개의 측정 분기로 분할한다. 제1 측정 분기에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 이용하여 제1 센서(19) (예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에서 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수의 빔은 센서 상의 상이한 지점에 도달하므로 이미지 프로세싱에 의해 차수들이 비교되고 대조될 수 있다. 센서(19)에 의해 캡쳐된 퓨필 평면 이미지는 검사 장치를 포커싱하고 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하는데 이용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위해 이용될 수 있다.

제2 측정 분기에서, 광학 시스템(20,22)은 센서(23) 상에서 타겟(T)의 이미지를 형성한다(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서). 제2 측정 분기에서, 구경 조리개(21)가 퓨필 - 평면에 공액 관계인 평면에 제공된다. 구경 조리개(21)는 0차 회절빔을 차단하여, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 단지 -1 또는 +1 차 빔으로부터만 형성되도록 기능한다. 센서(19,23)에 의해 캡쳐된 이미지는 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 그 기능은 수행되는 측정의 특정 유형에 의존할 것이다. 여기서 '이미지'라는 용어는 광의의 의미로 이용된다. -1차 및1 차 중 하나만 존재하는 경우, 주기적 구조체의 이미지는 형성되지 않을 것이다.

도 7a, 도 7c 및 도 7d에 도시된 개구 플레이트(13) 및 시야 조리개(21)의 특정 형태는 순전히 예시일 뿐이다. 일 실시예에서, 실질적으로 오직 하나의 1차 회절 방사선만을 센서로 통과시키기 위해 타겟들의 축선 조명이 이용되고 축외 개구부를 갖는 구경 조리개가 이용된다. 또 다른 실시예에서, 1차 빔 대신에 또는 1차 빔에 추가하여, 2차, 3차 및 보다 높은 차수의 빔(도 7A, 7B, 7C 또는 7D에 도시되지 않음)이 측정에 이용될 수 있다.

이러한 상이한 유형의 측정에 측정 방사선을 적용 가능하도록 하기 위해, 개구 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 개구부 패턴을 포함할 수 있으며, 이러한 디스크는 필요한 패턴이 제 위치에 놓이도록 회전한다. 개구 플레이트(13N 또는 13S)는 단지 하나의 방향(설정에 따라 X 또는 Y방향)으로 배향된 주기적 구조체를 측정하는 데에만 이용될 수 있다. 직교하는 주기적 구조체의 측정을 위해, 타겟을 90° 및 270° 회전시킬 수 있다. 다양한 개구 플레이트가 도 7c 및 도 7d에 도시되어있다. 이들의 이용과 장치의 수많은 다른 변형예 및 응용예의 이용은 전술한 특허공보에 기술되어있다.

도 8은 공지된 실시예에 따라 기판 상에 형성된 (복합) 타겟을 도시하고 있다. 이 예에서의 타겟은 함께 밀접하게 위치된 4개의 주기적 구조체(예컨대, 격자들)(32 내지 35)를 포함하여, 검사 장치의 계측 방사선 조명 빔에 의해 형성된 측정 스팟(31) 내에 모두 있게 된다. 따라서, 4 개의 주기적 구조체는 모두 동시에 조명되고 동시에 센서(19 및 23) 상에 이미징된다. 오버레이의 측정에 전용화된 예로서, 주기적 구조체들(32 내지 35)은, 예를 들어 기판(W) 상에 형성된 반도체 디바이스의 다양한 층들에서 패턴화된 주기적 구조체를 겹쳐서 형성한 복합 주기적 구조체이다. 주기적 구조체들(32 내지 35)은 복합 주기적 구조체의 다양한 부분들이 형성된 층들 사이의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위해 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋들을 가질 수 있다. 오버레이 바이어스의 의미는 도 8을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 주기적 구조체들(32 내지 35)은 X 및 Y방향으로 입사하는 방사선을 회절시키기 위해, 도시된 바와 같이 배향이 다를 수도 있다. 일 예시에서, 주기적 구조체(32 및 34)는 각각 +d 및 -d의 바이어스 오프셋을 갖는 X 방향의 주기적 구조체이다. 주기적 구조체(33 및 35)는 각각 +d 및 -d의 바이어스 오프셋을 갖는 Y방향의 주기적 구조체이다. 이들 주기적 구조체의 개별 이미지는 센서(23)에 의해 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다. 이것은 단지 타겟의 한 예일 뿐이다. 타겟은 4개보다 많거나 적은 주기적 구조체를 포함할 수도 있고, 단일한 주기적 구조체만을 포함할 수도 있다.

도 9는 도 7d의 개구 플레이트(13NW 또는 13SE)를 이용하여, 도 7의 장치에서 도 8의 타겟을 이용하여, 센서(23)에 의해 형성되고 검출될 수 있는 이미지의 예를 도시하고 있다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)는 상이한 개별 주기적 구조체(32 내지 35)를 분해할 수 없지만, 이미지 센서(23)는 이러한 분해가 가능하다. 어두운 직사각형은 기판 상의 조명된 스팟(31)이 대응하는 원형 영역(41) 내로 이미징되는 센서 상의 이미지 필드를 나타낸다. 이 영역 내에서, 직사각형 영역들(42 내지 45)은 작은 타겟 주기적 구조체들(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 타겟이 제품 영역에 위치하는 경우, 이러한 이미지 필드의 주변부에 제품 피처가 보일 수도 있다. 이미지 프로세서 및 제어 시스템(PU)은 주기적 구조체(32 내지 35)의 개별 이미지(42 내지 45)를 식별하기 위해 패턴 인식을 이용하여 이들 이미지를 처리한다. 이러한 방식으로, 이미지는 센서 프레임 내의 특정 위치에서 매우 정확히 정렬되어야 하는 것은 아니므로, 전체적으로 측정 장치의 수율을 크게 향상시킨다.

일단 주기적 구조체의 개별 이미지가 식별되면, 예를 들어, 식별된 영역 내에서 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써, 개별 이미지의 세기를 측정할 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 다른 속성을 서로 비교할 수 있다. 이러한 결과를 결합하여 패터닝 프로세스의 여러 파라미터를 측정할 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 중요한 예에 해당한다.

도 10은, 예를 들어 PCT 국제공개특허WO 2011/012624호 (원용에 의해 전체로서 본 명세서에 통합됨)에서 기술된 방법을 이용하여, 컴포넌트 주기적 구조체(32 내지 35)를 포함하는 2 개의 층 사이의 오버레이 오차(즉, 바람직하지 않고 의도하지 않은 오버레이 오정렬)가 측정되는 방법을 도시하고 있다. 이러한 측정은 타겟 주기적 구조체의 +1 차 및 -1 차 이미지의 세기를 비교하여 밝혀진 것처럼, 타겟 비대칭을 확인함으로써 세기 비대칭의 측정값을 얻기 위해 수행된다(다른 상응하는 고차 이미지의 세기(예를 들어 +2 및 -2 차)와 비교할 수 있음). 단계(S1)에서, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼는 주기적 구조체(32 내지 35)를 포함하는 타겟을 생성하기 위해, 도 2의 리소그래피 셀과 같은 리소그래피 장치를 통하여 1회 이상 처리된다. 단계(S2)에서, 도 7의 검사 장치를 이용하여, 1차 회절빔들 중 오직 하나 (예를 들어, -1)만을 이용하여 주기적 구조체들(32 내지 35)의 이미지를 얻는다. 단계(S3)에서, 조명 모드를 변경하거나, 이미징 모드를 변경하거나, 검사 장치의 시야에서 기판(W)을 180° 회전시킴으로써, 나머지 1차 회절빔(+1)을 이용하여 주기적 구조체의 제2 이미지를 얻을 수 있다. 결과적으로 +1차 회절 방사선은 제2 이미지에서 캡쳐된다.

각각의 이미지에 1차 회절 방사선 중 오직 절반만을 포함시킴으로써, 본 명세서에서 언급된 '이미지'는 기존의 암시야 현미경 이미지가 아니라는 점에 주목해야 한다. 타겟 주기적 구조체의 개별 타겟 피처가 분해되지 않을 것이다. 각각의 타겟 주기적 구조체는 단순히 특정 세기 레벨의 영역으로 표현될 것이다. 단계(S4)에서, 관심 영역(ROI)은 각각의 컴포넌트 타겟 주기적 구조체의 이미지 내에서 식별되고, 그로부터 세기 레벨이 측정될 것이다.

각각의 개별 타겟 주기적 구조체에 대한 ROI를 식별하고 그 세기를 측정한 후, 타겟의 비대칭 및 이에 따라 오버레이 오차가 결정될 수 있다. 이는 단계(S5)에서 (예를 들어, 프로세서(PU)에 의해) 각각의 타겟 주기적 구조체(32 내지 35)에 대하여 +1차 및 -1차에 대해 획득된 세기 값을 비교하여 그들의 세기 비대칭, 예를 들어 세기의 차이를 식별하기 위해 수행된다. "차이"라는 용어는 뺄셈만을 의미하지는 않는다. 차이는 비율 형태로 계산될 수 있다. 단계(S6)에서, 타겟(T) 부근에서 패터닝 프로세스의 하나 이상의 성능 파라미터를 계산하기 위해, 다수의 타겟 주기적 구조체에 대해 측정된 세기 비대칭이 이러한 타겟 주기적 구조체의 알려져 있는 임의의 부과된 오버레이 바이어스에 대한 정보와 함께 이용된다.

도 11a 내지 11b는 다양한 바이어스 오프셋을 갖는 타겟 주기적 구조체(오버레이 주기적 구조체)의 개략적인 단면을 도시하고 있다. 이들은 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(W) 상의 타겟(T)으로서 이용될 수 있다. X방향의 주기성을 가진 주기적 구조체가 오직 예시를 위해서 표시되어 있다. 다양한 바이어스 및 다양한 배향을 갖는 이들 주기적 구조체의 다양한 조합이 개별적으로 또는 타겟의 일부로서 제공될 수 있다.

도 11a에서 시작하면, L1 및 L2로 표시된 적어도 2개의 층에 형성된 타겟(600)이 도시되어 있다. 하부 또는 바닥층(L1)에서, 기판(606) 상에 피처(602) 및 공간(604)에 의해 제1 주기적 구조체(하부 또는 바닥 주기적 구조체), 예를 들어 격자가 형성된다. 층(L2)에서, 제2 주기적 구조체, 예를 들어 격자는 피처(608) 및 공간(610)에 의해 형성된다. (피처(602, 608)(예를 들어, 라인)가 지면을 통과하여 연장되도록 단면이 그려져 있다.) 주기적 구조체 패턴은 양 층에서 피치(P)로 반복한다. 피처(602 및 608)는 선, 점, 블록 및 비아 홀의 형태를 취할 수 있다. 도 11a에 도시된 상황에서는, 오정렬로 인한 어떠한 오버레이 기여분도 없으며, 예를 들면 제2 구조체의 각 피처(608)가 제1 구조체의 피처(602) 위에 정확하게 위치하도록오버레이 오차가 없고 부과된 바이어스도 없다.

도 11b에서, 제1 구조체의 피처(608)가 제2 구조체의 피처에 대해 우측으로 거리(d)만큼 시프트되도록, 알려진 제1 바이어스 +d가 부과된 동일한 타겟이 도시되어 있다. 바이어스 거리(d)는 실제로는 수 나노미터, 예를 들어 10nm 내지 20nm 일 수 있으며, 피치(P)는 예를 들어 300nm 내지 1000nm의 범위이며, 예를 들면 500 내지 600nm이다. 도 11c에서, 피처(608)들이 좌측으로 시프트되도록, 알려진 제2 바이어스 -d가 부과된 다른 피처가 도시되어 있다. d의 값은 각각의 구조체와 대해 동일할 필요는 없다. 도 11a 내지 도 11c에 도시된 이러한 유형의 바이어스된 주기적 구조체는 앞서 언급된 선행 특허공보에 기술되어있다.

도 11d는 구조적 비대칭의 현상을 개략적으로 도시하고 있으며, 이 경우 제1 구조체의 구조적 비대칭(바닥 구조체 비대칭)을 나타낸다. 도 11a 내지 11c에서의 주기적 구조체의 피처는, 실제 피처가 측면에 약간의 경사가 있고 소정의 거칠기를 가지고 있음에도, 완벽하게 사각형인 것으로 도시되어있다. 그럼에도 불구하고 이들은 적어도 대칭적인 프로파일을 가지도록 의도된다. 제1 구조체의 도 11D의 피처들(602) 및/또는 공간들(604)은 더 이상 대칭의 형태를 갖지 않지만, 오히려 하나 이상의 처리단계들에 의해 왜곡되어있다. 따라서, 예를 들어 각 공간의 바닥면이 기울어져 있다(바닥 벽이 기울어짐). 그러므로, 예를 들어, 피처와 공간의 측벽 각도가 비대칭이 되어 있다. 그 결과, 타겟의 전체 타겟 비대칭은 구조적 비대칭에 독립적인 오버레이 기여분과(즉, 제1 구조체 및 제2 구조체의 오정렬로 인한 오버레이 기여분; 그 자체로 오버레이 오차 및 알려져 있는 임의의 부과된 바이어스로 구성됨) 타겟에서의 이러한 구조적 비대칭으로 인한 구조적 기여분을 포함한다.

2개의 바이어스 된 주기적 구조체만을 이용하여 도 10의 방법에 의해 오버레이가 측정될 때, 프로세스-유발 구조적 비대칭은 오정렬로 인한 오버레이 기여분과 구별 될 수 없고, 오버레이 측정(특히 원하지 않는 오버레이 오차를 측정하기 위한 것)은 결과적으로 신뢰성이 낮아진다. 타겟의 제1 구조체(바닥 주기적 구조체)의 구조적 비대칭은 구조적 비대칭의 일반적인 형태이다. 이러한 구조적 비대칭은 예를 들어, 제1 구조체가 처음 형성된 후에 수행되는 화학적 기계 연마(CMP)와 같은 기판 처리단계에서 비롯될 수 있다.

PCT 국제공개특허 WO 2013-143814호에 개시된 바와 같이, 도 10의 방법의 변형된 버전에 의해 오버레이를 측정하기 위해 3개 이상의 컴포넌트 주기적 구조체를 이용하는 것을 제안한다. 도 11a 내지 도 11c에 도시된 유형의 3 개 이상의 주기적 구조체가 이용되는데, 이는 실제 패터닝 공정에서 하부 구조적 비대칭에 의해 야기되는 것과 같은 타겟 주기적 구조체에서의 구조적 비대칭에 대해 어느 정도 보정된 오버레이 측정을 얻기 위함이다. 그러나, 이 방법은 (예를 들어, 도 8에 도시된 것과 상이한) 새로운 타겟 설계를 필요로 하므로, 새로운 패터닝 디바이스 또는 패터닝 디바이스 패턴이 요구될 것이다. 또한, 타겟 영역은 더 크고 따라서 더 많은 기판 영역을 소모한다. 또한, 구조적 비대칭에 기인한 오버레이 기여분의 위상 요소는 이 방법과 종래의 다른 방법들에서는 무시되며, 이는 위상 요소가 또한 보정된 경우 보정이 정확하지 않을 수 있음을 의미한다.

도 12에서, 곡선(702)은 타겟을 형성하는 개개의 주기적 구조체 내에, 특히 제1 구조체의 개개의 주기적 구조체 내에 제로 오프셋을 갖으며 구조적 비대칭을 갖지 않는 "이상적인" 타겟에 대한 오버레이(OV)와 세기 비대칭(A) 사이의 관계를 도시하고 있다. 결과적으로, 이러한 이상적인 타겟의 타겟 비대칭은 알려진 부과된 바이어스 및 오버레이 오차(OVE)에 기인한 제1 구조체 및 제2 구조체의 오정렬로 인한 오버레이 기여분만을 포함한다. 이 그래프 및 도 13의 그래프는 단지 개시의 이면에 있는 원리를 도시하고 있고, 각각의 그래프에서, 세기 비대칭(A) 및 오버레이(OV)의 단위는 임의적이다. 실제 치수의 예는 아래에서 제시될 것이다.

도 12의 "이상적인" 상황에서, 곡선(702)은 세기 비대칭(A)이 오버레이와 비선형 주기적 관계(예컨대, 정현파 관계)를 갖는다는 것을 나타낸다. 정현파 변화의 주기(P)는 주기적 구조체의 주기 또는 피치(P)에 대응하는데, 물론 적절한 스케일로 변환된다. 정현파 형태는 이 예에서는 순수 정현파지만 실제 상황에서는 고조파를 포함할 수 있다.

위에서 언급했듯이, 단일한 측정에 의존하기보다는 바이어스 된 주기적 구조체(알려진 부과된 오버레이 바이어스를 가짐)가 오버레이를 측정하는데 이용될 수 있다. 이러한 바이어스는 패터닝 디바이스(예를 들어, 레티클)에서 규정되는 알려진 값을 가지며, 측정된 세기 비대칭에 대응하여 오버레이의 기판상 보정(on-substrate calibration)으로서 기능한다. 도면에서, 이러한 계산은 그래프로 도시되어 있다. 단계(S1) 내지 (S5)에서, 부과된 바이어스 +d 및 -d를 각각 갖는 주기적 구조체에 대해 세기 비대칭 측정치 A_+d 및 A_-d가 얻어진다(예를 들어, 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같음). 이러한 측정치들을 정현파 곡선으로 근사(fitting)시키면 도시된 바와 같이 점들(704 및 706)로 주어진다. 바이어스를 알면 진정한 오버레이 오류(OV_E)를 계산할 수 있다. 정현파 곡선의 피치(P)는 타겟의 설계로부터 알려진다. 곡선(702)의 수직 스케일은 처음부터 알려져 있는 것은 아니며, 제1 고조파 비례상수(K)로 지칭될 수 있는 미지의 인자이다. 따라서, 오버레이 감도(K)는 오버레이에 대한 세기 비대칭 측정치의 감도의 척도이다. 일 실시예에서, 이것은 오버레이에 대해 측정된 세기에 비례한다. 따라서 오버레이의 프로세스 종속성을 알아내는데 도움이 된다.

방정식에서, 오버레이 오차(OV_E)와 세기 비대칭(A) 사이의 관계는 다음과 같이 가정된다:

(1)

여기서 오버레이 오차(OV_E)는 타겟 피치(P)가 각도 2π라디안에 대응하는 스케일로 표현된다. 다른 알려진 바이어스(예컨대, +d 및 -d)를 갖는 격자의 2 회의 측정치를 이용하여, 오버레이 오차 (OV_E)는 다음을 이용하여 계산될 수 있다:

(2)

도 13은 구조적 비대칭, 예를 들어 도 11d에 도시된 바닥 주기적 구조체 비대칭을 도입하는 첫 번째 효과를 도시하고 있다. '이상적인' 정현파 곡선(702)은 더 이상 적용되지 않는다. 그러나, 적어도 대략적으로, 바닥 주기적 구조체 비대칭 또는 다른 구조적 비대칭은 세기 시프트 항(K₀) 및 위상 시프트 항(φ)을 세기 비대칭(A_+d)에 추가하는 효과를 갖는다. 결과 곡선은 도표에서 (712)로 도시되어 있고, (K₀)는 세기 시프트 항을 나타내며, (φ)는 위상 오프셋 항을 나타낸다. 세기 시프트 항(K₀) 및 위상 시프트 항(φ)은 측정 방사선의 파장 및/또는 편광과 같은 측정 방사선의 선택된 특성과 타겟의 조합에 의존하며, 프로세스 변화에 민감하다. 방정식에서, 단계(S6)의 계산에 이용된 관계식은 다음과 같다:

(3)

　구조적 비대칭이 있는 경우, 방정식(2)에 의해 기술된 오버레이 모델은 세기 시프트 항(K₀) 및 위상 시프트 항(φ)에 의해 영향을 받는 오버레이 오차 값을 제공할 것이며, 결과로서 부정확할 것이다. 구조적 비대칭은 또한 오버레이 오차를 매핑할 때 하나 이상의 서로 다른 측정 파라미터 (예: 측정 빔의 파장, 측정 빔의 편광 등)를 이용하여 동일한 타겟의 측정에서 차이를 발생시킨다. 왜냐하면 세기 및 위상 시프트는 예를 들어 파장 및/또는 편광 의존적이기 때문이다.

수정된 단계(S6)의 오버레이 계산은 특정 가정에 의존하게 된다. 먼저, 세기 비대칭이 오버레이의 사인 함수로서 거동하고, 주기(P)가 격자 피치에 대응한다고 가정한다. 이러한 가정은 현재의 오버레이 범위에 유효하다. 작은 피치-파장 비율은 격자로부터의 적은 수의 전파 회절 차수만을 허용하기 때문에 고조파의 수는 작게 설계될 수 있다. 그러나 실제로, 오정렬로 인한 세기 비대칭에 대한 오버레이 기여분은 반드시 정확하게 사인 곡선 일 필요는 없으며, OV=0에 대해 완전히 대칭일 필요는 없다.

따라서, 구조적 비대칭 효과는 일반적으로 다음과 같이 공식화될 수 있다.

(4)

(5)

여기서 ΔI_- (A-와 또한 동의어임) 및 ΔI₊ (A₊와 또한 동의어임)는 측정된 세기 비대칭을 나타내고 ΔI_BG는 구조적 비대칭의 세기 비대칭에 기여한다. 따라서 오버레이 오차(ΔOV)는 ΔI_BG/K의 함수로 생각될 수 있다.

현재, 타겟의 구조적 비대칭에 부가하여 또는 대안적으로, 타겟의 인접한 주기적 구조체 사이의 또는 인접한 타겟 간의 스택 차이가 오버레이 측정과 같은 측정의 정확도에 악영향을 미치는 요인이 될 수 있다는 것이 추가로 발견되었다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이로 이해될 수 있다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 측정 방사선의 광학 특성(예: 세기, 편광 등)에 차이를 야기하며, 이는 오버레이 오차 이외의 것, 의도적인 바이어스 이외의 것 및 인접한 주기적 구조체 또는 타겟에 공통적인 구조적 비대칭 이외의 것에 기인한다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 두께 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟이 실질적으로 동일한 레벨로 설계된 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟보다 높거나 낮게 되도록 하는, 하나 이상의 층의 두께 차이), 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들간의 굴절률 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 하나 이상의 층에 대한 조합된 굴절률이, 실질적으로 동일한 조합된 굴절률을 갖도록 설계되었음에도 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 하나 이상의 층에 대한 조합된 굴절률과 다르게 되도록 하는, 하나 이상의 층의 굴절률 차이), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟 간의 재료의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟을 위한 재료가, 실질적으로 같은 재료를 갖도록 설계된 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과 다르게 되도록 하는, 하나 이상의 층의 재료 유형, 재료 균일성 등의 차이), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 구조체의 격자 주기의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과, 실질적으로 동일한 격자 주기를 갖도록 설계된 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟의 격자 주기의 차이), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 구조의 깊이의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과, 실질적으로 같은 깊이를 갖도록 설계된 또 다른 하나의 다른 주기적 구조체 또는 타겟의 에칭으로 인한 구조체 깊이의 차이), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 피처의 폭(CD)의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과 실질적으로 같은 피처의 폭을 갖도록 설계된 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟의 피처의 폭의 차이) 등을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다. 일부 예에서, 스택 차이는 패터닝 프로세스에서의 CMP, 층 증착, 에칭 등과 같은 처리 단계에 의해 도입된다. 일 실시예에서, 만약 주기적 구조체들 또는 타겟들이 서로 200μm 이내, 서로 150μm 이내, 서로 100μm 이내, 서로 75μm 이내, 서로 50μm 이내, 40μm 이내, 서로 30μm 이내, 서로 20μm 이내, 또는 서로 10μm 이내에 있다면, 주기적 구조체들 또는 타겟들은 서로 인접해 있는 것이 된다.

스택 차이(격자들 사이의 격자 불균형이라 칭할 수 있음)의 효과는 일반적으로 다음과 같이 공식화 될 수 있다:

(6)

(7)

ΔK는 스택 차이에 기인하는 오버레이 감도의 차이를 나타낸다. 따라서, 오버레이 오차(ΔOV)는

에 비례할 수 있다.

따라서 스택 차이를 특성화하기 위해, 하나 이상의 스택 차이 파라미터를 정의할 수 있다. 전술한 바와 같이, 스택 차이 파라미터는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 미설계된 다양한 물리적 구성의 척도이다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 단면을 평가함으로써 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 상부 격자가 적용되기 전에, 하부 인접한 격자를 평가함으로써, 복합 격자의 하부 인접 격자에 대해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 광학적 측정으로부터의, 또는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 단면으로부터의 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 재구성으로부터 도출될 수있다. 즉, 물리적 치수, 특성, 재료 특성 등이 재구성되고, 인접한 주기적 구조체 또는 타겟 간의 차이가 결정되어 스택 차이 파라미터에 도달하게 된다.

스택 차이 파라미터의 일 실시예는 주기적 구조체 세기 불균형(GI)이며, 이는 다음과 같이 규정될 수 있다:

(8)

은 +d 바이어스를 갖는 제1 주기적 구조체에 의해 회절된 +1차 회절 차수 세기 신호(

)와, +d 바이어스를 갖는 제1 주기적 구조체에 의해 회절된 -1차 회절 차수 세기 신호(

)의 평균이다. 유사하게,

은 -d 바이어스를 갖는 제2 주기적 구조체에 의해 회절된 +1차 회절 차수 세기 신호(

)와, -d 바이어스를 갖는 제2 주기적 구조체에 의해 회절된 -1차 회절 차수 세기 신호(

)의 평균이다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)는

,

등과 같이 유도된 버전일 수 있다.

이제, 구조적 비대칭, 스택 차이 및 임의의 다른 프로세스 변동성에도 불구하고, 원하는 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이)의 정확한 측정을 산출할, 그리고/또는 프로세스 변동성에 견고한 원하는 프로세스 파라미터의 측정값을 산출하는, 타겟 레이아웃, 측정 빔 파장, 측정 빔 편광 등의 조합을 도출하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 예를 들어, 보다 정확한 프로세스 파라미터 측정을 획득하도록 그리고/또는 프로세스 변동성에 견고한 원하는 프로세스 파라미터의 측정값을 산출하도록 타겟-측정 파라미터 조합의 바림직한 최적의 선택에 도달하는 것이 바람직할 수 있다.

타겟의 측정 정확도 및/또는 감도는 타겟 자체의 하나 이상의 속성들 및/또는 타겟 상에 제공된 측정 방사선의 하나 이상의 속성들, 예를 들어 방사선의 파장, 편광 및/또는 방사선의 세기 분포(즉, 각도 또는 공간 세기 분포)에 따라 다를 수 있다. 일 실시예에서, 방사선의 파장 범위는 한 범위로부터 선택된 (예를 들어, 약 400nm 내지 900nm의 범위에서 선택된) 하나 이상의 파장으로 제한된다. 또한, 방사선 빔의 다양한 편광의 선택이 제공될 수 있고, 예를 들어, 복수의 다양한 개구부를 이용하여 다양한 조명 형상이 제공될 수 있다.

따라서, 이러한 선택 및 측정을 가능하게 하기 위해, 측정 시스템을 이용하여 하나 이상의 측정 파라미터를 특정하는 기판 측정 레시피를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, "기판 측정 레시피"이라는 용어는 측정 자체의 하나 이상의 파라미터, 하나 이상의 측정된 패턴 파라미터, 또는 양자 모두를 포함한다.

이와 관련하여, 측정된 패턴("타겟" 또는 "타겟 구조체"라고도 함)은 광학적으로 측정되는 패턴, 예를 들어, 회절이 측정되는 패턴일 수 있다. 측정된 패턴은 측정 목적으로 특별히 설계되거나 선택된 패턴일 수 있다. 타겟의 여러 복사본을 기판의 여러 위치에 배치할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피가 오버레이를 측정하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 측정 레시피는 다른 프로세스 파라미터(예를 들어, 선량, 포커스, CD 등)를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 측정 레시피는 기판 상의 기존 패턴에 대하여 이미징되는 패턴 층의 정렬을 측정하는데 이용될 수 있다; 예를 들어, 기판 측정 레시피는 기판의 상대적 위치를 측정함으로써 패터닝 디바이스를 기판에 정렬시키는데 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 기판 측정 레시피가 측정 자체의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 경우, 측정 자체의 하나 이상의 파라미터는 측정 빔 및/또는 측정을 하는 데 이용되는 측정 장치에 관한 하나 이상의 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피에서 이용된 측정이 회절 기반 광학 측정인 경우, 측정 자체의 하나 이상의 파라미터는, 측정 방사선의 파장 및/또는 측정 방사선의 편광 및/또는 측정 방사선 세기 분포 및/또는 측정 방사선의 기판에 대한 조명 각도(예를 들어, 입사각, 방위각 등) 및/또는 회절된 측정 방사선의 기판 상의 패턴에 대한 상대적 배향, 및/또는 타겟의 측정된 포인트 또는 인스턴스(instance)의 수, 및/또는 기판 상에서 측정된 타겟의 인스턴스의 위치를 포함할 수 있다. 측정 자체의 하나 이상의 파라미터는 검출기 감도, 개구부의 수 등을 포함할 수 있는, 측정에 이용된 계측 장치의 하나 이상의 파라미터를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 기판 측정 레시피가 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 경우, 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터는 하나 이상의 기하학적 특성(예를 들어, 패턴의 적어도 일부분의 형상, 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 배향, 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 피치(예를 들어, 하부 주기적 구조체의 층의 위에 있는 층에서의 상부 주기적 구조체의 피치 및/또는 하부 주기적 구조체의 피치를 포함하는, 주기적 구조체의 피치) 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 크기(예를 들어, CD)(예를 들어, 상부 주기적 구조체 및/또는 하부 주기적 구조체의 피처의 CD를 포함하는, 주기적 구조체의 피처의 CD) 및/또는 패턴의 피처의 세그먼트(예를 들어,주기적 구조체의 피처를 서브구조체로 분할함), 및/또는 주기적 구조체의 길이 또는 주기적 구조체의 피처의 길이), 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 재료 특성(예를 들어, 굴절률, 소광 계수, 재료 유형 등), 및/또는 패턴의 식별(예를 들어, 패턴을 다른 패턴으로부터 구별하는 것) 등을 포함할 수 있다.

기판 측정 레시피는

과 같은 형식으로 표현될 수 있으며,

은 측정의 하나 이상의 파라미터이고,

은 하나 이상의 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터이다. 알 수 있는 바와 같이, n 및 m은 1 일 수 있다. 또한, 기판 측정 레시피는 측정의 하나 이상의 파라미터와 하나 이상의 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터 양자 모두를 구비할 필요는 없다; 이것은 단지 측정의 하나 이상의 파라미터만을 갖거나 하나 이상의 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터만 가질 수 있다.

타겟은 두 개의 기판 측정 레시피 A 및 B를 이용하여 측정할 수 있으며, A 및 B는 예를 들어, 타겟이 측정되는 단계에 대해 다를 수 있고(예를 들어, A는 잠상 구조를 포함할 때 타겟을 측정하고 B는 잠상 구조를 포함하지 않을 때 타겟을 측정함), 및/또는 이들 측정의 파라미터에 따라 다를 수 있다. 기판 측정 레시피 A 및 B는 적어도 측정된 타겟에 대해 상이할 수 있다(예를 들어, A는 제1 타겟을 측정하고, B는 제2의 상이한 타겟을 측정함). 기판 측정 레시피 A와 B는 타겟 측정 및 측정의 파라미터에 따라 다를 수 있다. 기판 측정 레시피 A와 B는 심지어 동일한 측정 기술을 기반으로 하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피 A는 회절 기반 측정에 기초할 수 있고 기판 측정 레시피 B는 주사 전자 현미경(SEM) 또는 원자력 현미경(AFM) 측정에 기초할 수 있다.

따라서, 일 실시예에서, 원하는 프로세스 파라미터의 정확한 측정(예를 들어, 오버레이)을 산출하고 및/또는 프로세스 변동성에 대해 견고한 원하는 프로세스 파라미터의 측정값을 산출하는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 결정하기 위해, 복수의 기판 측정 레시피는 하나 이상의 성능 지표에 대해 평가될 수 있고, 그러한 하나 이상의 정확하고 및/또는 견고한 기판 측정 레시피를 식별할 수 있다.

도 14를 참조하면, 원하는 프로세스 파라미터의 정확한 측정(예를 들어, 오버레이)을 산출하고 및/또는 프로세스 변동성에 견고한 원하는 프로세스 파라미터의 측정값을 산출하는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 결정하는 방법의 실시예가 개략적으로 묘사되어 있다. 이 예시적인 방법에서, 복수의 상이한 계측 타겟은 각각 측정 빔 파장의 복수의 상이한 값(즉, 타겟을 측정하는데 이용되는 검사 장치에서 이용 가능한 파장) 및 편광의 복수의 상이한 값(즉, 타겟을 측정하는데 이용되는 검사 장치에서 이용 가능한 편광); 특정 기판 측정 레시피에 대응하는 타겟, 파장 및 편광의 특정 조합들 각각에 대해 평가될 수 있다. 그러나 방법은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 이 방법을 이용하여 파장 및 편광 이외의 다른 또는 추가적인 파라미터를 평가할 수 있다. 또 다른 예로서, 이 방법은 단지 단일 타겟을 평가하는 데 이용될 수 있다(예를 들어, 복수의 상이한 파장 및 편광에 대해, 단일 편광에 대한 복수의 상이한 파장에 대해, 복수의 상이한 편광에 대한 단일 파장 등에 대해). 또 다른 예로서, 이 방법은 단일 편광에 대한 복수의 상이한 파장에 대해 복수의 타겟을 평가하는 데 이용될 수 있다. 또 다른 예로서, 이 방법은 단일 파장에 대한 복수의 상이한 편광에 대해 복수의 타겟을 평가하는 데 이용될 수 있다.

또한, 다양한 단계가 순차적으로 도시되어 있지만, 반드시 그러한 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 모든 단계가 수행될 필요는 없다. 예를 들어, 하나 이상의 단계가 수행될 수 있다. 따라서, 이러한 단계들로부터 선택된 임의의 조합이 수행될 수 있다.

단계(1400)에서, 복수의 상이한 파장에 대해 그리고 복수의 상이한 편광(이 경우, 2 개의 편광)에 대해 단일 타겟에 대한 데이터의 제1 분석이 수행된다. 데이터는 실험적으로 얻을 수 있거나 타겟을 이용하여 제품 측정으로부터 얻을 수 있다. 예를 들어, 고려 대상인 타겟의 복수의 인스턴스가, 타겟이 이용될 패터닝 프로세스를 이용하여 기판에 걸쳐 프린팅될 수 있고, 각각의 인스턴스는 복수의 상이한 세팅들(예를 들어, 상이한 파장들, 상이한 편광 등)에서 적용 가능한 검사 장치로 측정될 수 있다.

타겟을 측정하기 위해 기판 측정 레시피를 이용한 결과로서 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이, 정렬, 초점) 측정이 시뮬레이션될 수 있다. 시뮬레이션에서, 측정의 하나 이상의 파라미터는 기판 측정 레시피의 파라미터 　

및/또는

을 이용하여 결정된다(예를 들어, 파라미터로부터 제공되거나, 결정됨). 예를 들어, 기판 측정 레시피에 대응하는 방사선과 타겟 간의 상호 작용은, 예를 들어, 맥스웰 솔버(Maxwell solver) 및 정밀 결합파 해석(RCWA)을 이용함으로써 또는 다른 수학적 모델링에 의해, 기판 측정 레시피의 파라미터들로부터 결정될 수 있다. 따라서, 타겟 및 관련 기판 측정 레시피를 이용하여 예상되는 측정은 상호 작용으로부터 결정될 수 있다. 따라서, 특정 상황에서, 예를 들어 강한 신호를 생성하는 타겟을 결정하기 위해, 측정 프로세스의 시뮬레이터를 이용하여 데이터를 얻을 수 있다; 시뮬레이터는 예를 들어, 도 7의 장치의 검출기에서 측정될 세기를 계산함으로써, 검사 장치의 측정 기술(예를 들어, 회절 기반 오버레이 측정)에 따라 검사 장치를 이용하여 특정한 특성을 가진 특정한 타겟(예를 들어, 피치, 피처 폭, 재료 유형 등의 측면에서 특정된 타겟)을 측정하는 방법을 수학적으로 도출할 수 있다. 견고성 데이터를 얻기 위해, 시뮬레이터는 (기판 전체로 확장될 수 있는) 프로세스 변동을 모방하기 위해 특정 범위 내에서 섭동을 (예를 들어, 최대 10% 변화, 최대 5% 변화, 최대 2% 변화, 최대 1% 변화 또는 최대 0.5% 변화) 도입할 수 있다.

따라서, 실험적 방법 또는 시뮬레이션은 예를 들어, 위에서 기술한 공식을 이용하여, OV, K 등과 같은 특정 파라미터 또는 지표에 대한 값을 산출할 수 있다.

이러한 지표 중 하나는 스택 감도(SS) (또한 신호 콘트라스트라고도 함)이다. 스택 감도는 타겟(예를 들어, 격자) 층들 사이의 회절로 인해 오버레이가 변화함에 따라 신호 세기가 얼마나 변하는지를 나타내는 척도로서 이해될 수 있다. 즉, 오버레이의 문맥에서, 오버레이 타겟의 상부 및 하부 주기적 구조체 사이의 콘트라스트를 검출하고, 따라서 상부 및 하부 주기적 구조체 사이의 회절 효율 간의 균형을 나타낸다. 따라서 이는 측정의 감도를 측정하는 예이다. 일 실시예에서, 스택 감도는 세기 비대칭과 평균 세기 간의 비율이다. 일 실시예에서, 스택 감도는 SS=KL/I_M으로 공식화될 수 있는데, 여기서 L은 사용자 정의 상수(예를 들어, 일 실시예에서, 값 L은 20nm 및/또는 바이어스 d의 값)이고, I_M은 타겟에 의해 회절된 측정 빔의 평균 세기이다. 일 실시예에서, 기판 측정 레시피에 대한 스택 감도는 최대화되어야 한다. 그러나, 최대 스택 감도를 갖는 기판 측정 레시피의 이용이 최선이 아닐 수도 있다는 것을 알게 되었다. 예를 들어, 스택 감도가 최대인 측정 빔 파장은 낮은 오버레이 감도 및 열악한 프로세스 견고성에 대응할 수 있다.

기판 측정 레시피 데이터의 예가 도 15 및 도 16에 나타나 있다. 데이터는 하나 이상의 기판 측정 레시피 파라미터의 함수로서, 특히 측정 빔의 파장과 같은 측정 자체의 하나 이상의 파라미터의 함수로서 측정 데이터의 의존성을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 데이터는 측정 방사선 파장의 함수로서 측정된 데이터(예를 들어, (이미지 평면에서) 필드 데이터 또는 (퓨필 평면에서) 퓨필 데이터로서 얻은 세기)의 진동하는 의존성을 나타낼 수 있다. 도 15는 단일 편광(이 경우, 선형 X 편광)에 대한 다양한 파장에서 측정하기 위한 타겟에 대한 데이터의 예시적인 그래프이다. 곡선이 데이터를 통해 근사 되었고, 따라서 이러한 곡선을 스윙 곡선이라고 부를 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 단지 데이터가 처리될 수 있기 때문에 그래프를 생성할 필요는 없다. 도 16은 상이한 단일 편광(이 경우, 선형 Y 편광)에 대한 다양한 파장에서 측정하기 위한 동일한 타겟에 대한 데이터의 그래프이다. 도 15와 16 모두에서, 스택 감도와 오버레이 감도가 다양한 측정 빔 파장에 대해 그래프로 나타난다. 또한, 여기에서의 편광은 선형 X 및 Y 편광이지만, 다른 또는 추가적인 편광(예를 들어, 좌 타원 편광된 방사선, 우 타원 편광된 방사선 등)도 가능하다.

이 데이터를 이용하여, 하나 이상의 특정 기판 측정 레시피가 고려 대상에서 제외되어 추가 고려를 위한 기판 측정 레시피 세트가 선택된다. 이 경우, 이 기판 측정 레시피들은 동일한 타겟을 공유하지만 측정 방사선 파장 및 측정 방사선 편광의 측면에서는 다양하다.

이제, 처음에, 특정 파장은 특정 타겟에 대한 피치/파장 제한을 넘어서기 때문에 제거될 수 있다. 즉, 타겟 피처의 피치 및 측정 방사선 파장은 이러한 조합에서의 측정이 비효율적되는 것일 수 있다. 이들 하나 이상의 기판 측정 레시피는 영역(1500)에서 제외된다.

이러한 선택의 또 다른 양상은 임계값을 넘어서거나 충족시키는(즉, 스택 감도 값의 특정 범위 이내) 스택 감도(예를 들어, 기판에 걸쳐 타겟의 복수의 인스턴스로부터 얻어진 평균 스택 감도 (이는 복수의 기판에 대해 결정될 수 있음))를 갖는 이들의 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 것이다. 일 실시예에서, 스택 감도는 최대화되어야 한다(그러나, 전술한 바와 같이, 다른 지표 또는 파라미터를 희생시키지 않으며, 또한 프로세스 변동에 대한 견고성에 영향을 줄 수 있는, 이하에서 기술하는 스택 감도에 상한이 있을 수 있음). 예를 들어, 스택 감도의 절대값이 0.05 이상인 하나 이상의 기판 측정 레시피가 추가적인 고려를 위해 선택될 수 있다. 물론 0.05를 이용할 필요는 없다. 이 경우 숫자가 더 높으면, 측정 레시피가 더 많이 제외된다. 따라서, 이 경우 스택 감도는 상대적으로 낮다. 따라서, 선택의 이러한 양상에 의해 배제된 이들의 하나 이상의 기판 측정 레시피는 영역(1510)으로 표시된다(이 영역은 이러한 상황에서 검사 장치에 의해 이용 가능한 파장에 대략적으로 대응하며, 도 15 및 도 16의 곡선에 적용된 바와 같이 연속적인 파장 범위가 이용 가능하고 검사 장치가 그 범위 내의 임의의 파장을 정확하고 안정적으로 조율할 수 있다면 분석은 더 정확할 것임).

선택적인 추가 기준은 타겟 시그마를 고려하는 것이다. 타겟 시그마(TS)는 타겟에 걸친 복수의 측정된 픽셀에 대한 측정된 파라미터(예를 들어, 오버레이)의 통계적 변동으로서 이해될 수 있다. 이론적으로, 각 픽셀은 특정 타겟에 대해 동일한 파라미터 값을 판독하기 위해 검출기에 의해 측정되어야 한다. 그러나, 실제로는, 픽셀들 사이에 편차가 있을 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 시그마는 표준편차의 형태 또는 분산의 형태이다. 따라서 타겟 시그마의 낮은 값은 타겟에 걸친 측정된 파라미터의 바람직한 낮은 편차를 의미한다. 타겟 시그마(TS)의 높은 값은 타겟의 프린팅 문제(예를 들어, 잘못 형성된 격자 선), 오염 문제(예를 들어, 타겟 상의 상당한 입자), 측정 빔 스팟 위치지정 문제, 및/또는 타겟에 걸친 측정 빔 세기 변동의 문제를 시사할 수 있다.

따라서, 이러한 선택의 또 다른 양상은 임계값을 넘어서거나 충족시키는(즉, 타겟 시그마 값의 특정 범위 내에서) 타겟 시그마(예를 들어, 기판에 걸친 타겟의 복수의 인스턴스(이는 복수의 기판에 대해 결정될 수 있음)들로부터 얻어진 평균 타겟 시그마)를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피들을 선택하는 것이 될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 시그마는 최소화되어야 한다. 예를 들어, 10nm 이하의 타겟 시그마를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피는 추가적인 고려를 위해 선택될 수 있다. 물론, 10nm를 이용할 필요는 없다. 이 경우 숫자가 더 낮으면, 더 많은 기판 측정 레시피가 제외된다. 따라서 이 경우 타겟 시그마 수는 상대적으로 높다. 따라서, 선택의 이러한 양상에 의해 배제된 이들의 하나 이상의 기판 측정 레시피는 영역(1515) (이 영역은 이러한 상황에서 검사 장치에 의해 이용 가능한 파장에 대략적으로 대응함)으로 표시된다.

또한, 위의 방정식(4) 및 방정식(5)에 대한 기술을 참조하면, 오버레이의 측정된 오차를 감소시키기 위해, 측정 조건의 세트(예를 들어, 타겟 선택, 측정 빔 파장, 측정 빔 편광 등)는 큰 오버레이 감도(K)로 선택되어야 한다. 따라서, 이러한 선택의 또 다른 양상은 임계값을 넘어서거나 충족시키는 (즉, 오버레이 감도 값의 특정 범위 이내) 오버레이 감도(예를 들어, 기판에 걸친 타겟의 복수의 인스턴스(이는 복수의 기판에 대해 결정될 수 있음)로부터 얻어진 평균 오버레이 감도)를 갖는 이들의 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 것이다. 일 실시예에서, 오버레이 감도는 기판 측정 레시피에 대해 최대화되어야 한다. 예를 들어, 가장 높은 오버레이 감도의 절대값의 범위 내에서 오버레이 감도의 절대값을 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피가 추가적인 고려를 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 이러한 범위는 가장 높은 오버레이 감도 값의 35% 이내, 30% 이내, 25% 이내, 20% 이내, 15% 이내 또는 10% 이내 일 수 있다. 예를 들어, 오버레이 감도 값의 국소 최소값 또는 국소 최대값으로부터의 범위 내의 하나 이상의 기판 측정 레시피가 선택될 수 있다. 예를 들어, 범위는 국소 최소값 또는 국소 최대값의 35% 이내, 30% 이내, 25% 이내, 20% 이내, 15% 이내 또는 10% 이내 일 수 있다. 물론 다양한 범위를 이용할 수 있다. 범위가 높을수록, 더 많은 기판 측정 레시피가 유지된다. 따라서, 선택의 이러한 양상에 의해 배제된 이들의 하나 이상의 기판 측정 레시피는 영역(1520)(이 영역은 이러한 상황에서 검사 장치에 의해 이용 가능한 파장에 대략적으로 대응함)으로 표시된다.

결과적으로, 하나 이상의 기판 측정 레시피가 남아 있어야 한다(물론, 기판 측정 레시피가 남아 있지 않으면 하나 이상의 다른 기판 측정 레시피 파라미터, 예를 들어 타겟 자체의 하나 이상의 파라미터가 수정될 필요가 있을 수 있음). 본 실시예(검사 장치가 특정 파장을 제공함)에서, 나머지 기판 측정 레시피는 타겟이 450nm, 500nm, 520nm, 567nm, 580nm 및 600nm 파장에서 선형 X편광 방사선으로 측정되는 것이며, 타겟이 450nm, 500nm, 580nm, 600nm, 610nm, 703nm 및 728nm에서 선형 Y편광 방사선으로 측정되는 것이다. 이 시점에서, 하나 이상의 선택된 기판 측정 레시피가 출력되어 측정 동작에 이용될 수 있고 비교적 강한 측정 신호를 내야 한다.

단계(1410)에서, 단계(1400)로부터의 복수의 선택된 기판 측정 레시피는 측정 정밀도를 향상시키는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하도록 더 수정될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 추가 임계치는 하나 이상의 다양한 성능 지표를 이용하여 적용될 수 있다.

일 실시예에서, 하나 이상의 기판 측정 레시피의 서브세트는 스택 감도를 더욱 제한적인 임계치에 대해 평가함으로써 선택될 수 있다. 예를 들어, 스택 감도의 절대값이 0.13 이상이고 0.8 이하인 하나 이상의 기판 측정 레시피가 추가적인 고려를 위해 선택될 수 있다. 물론, 0.13 및 0.8은 이용될 필요가 없다. 상한값(이 예에서는 0.8)은 너무 높은 스택 감도를 갖는 기판 측정 레시피를 선택하는 것을 피하기 위해 이용되며, 이는 프로세스 변동에 견고하지 못하는 경향일 수 있다.

일 실시예에서, 하나 이상의 기판 측정 레시피의 서브세트는 더 많은 제한 임계치에 대한 타겟 시그마를 평가함으로써 선택될 수 있다. 예를 들어, 4nm 이하의 타겟 시그마를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피는 추가적인 고려를 위해 선택될 수 있다. 물론, 4nm를 이용할 필요는 없다.

일 실시예에서, 임계치에 대한 타겟 시그마 변동을 평가함으로써 하나 이상의 기판 측정 레시피의 서브 세트가 선택될 수 있다. 타겟 시그마 변동은 기판에 걸친 타겟의 복수의 인스턴스에 대한 타겟 시그마의 통계적 변동에 대응한다. 일 실시예에서, 타겟 시그마 변동은 표준편차의 형태 또는 분산 형태이다. 일 실시예에서, 타겟 시그마 변동은 표준편차의 형태이고 타겟 시그마 3σ는 임계값에 대해 평가될 수 있다. 예를 들어, 1nm 이하의 타겟 시그마 3σ를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피는 추가적인 고려를 위해 선택될 수 있다. 물론, 1nm를 이용할 필요는 없다. 일 실시예에서, 타겟 시그마 변동은 최소화되어야 한다.

　　　　　일 실시예에서, 하나 이상의 기판 측정 레시피의 서브세트는 임계값에 대해 스택 차이 파라미터를 평가함으로써 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 격자 불균형(GI)을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 하나 이상의 기판 측정 레시피의 서브세트는 임계값에 대해 격자 불균형(GI)(예를 들어, 평균 격자 불균형 또는 격자 불균형의 변동(예를 들어, 분산, 표준편차 등)이며, 이는 기판에 걸쳐 타겟의 복수의 인스턴스로부터(이는 다수의 기판에 대해 결정될 수 있음) 얻을 수 있음)을 평가함으로써 선택될 수 있다. 예를 들어, 0.05 또는 5% 이하의 격자 불균형을 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피는 추가적인 고려를 위해 선택될 수 있다. 물론 0.05 또는 5%를 이용할 필요는 없다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 최소화된다.

일 실시예에서, 기판 측정 레시피의 서브세트는 임계값에 대해 자기-참조 지표(기판에 걸친 타겟의 복수의 인스턴스(이는 복수의 기판에 대해 결정될 수 있음)로부터 얻어짐)를 평가함으로써 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 그 내용 전체가 원용되어 본 명세서에 통합된 PCT 국제공개특허 WO 2002/008956 호에 기술된 A₊대 A_- 분석을 이용하여 획득된 자기-참조 성능 파라미터(예를 들어, 오버레이)이거나, 포함한다.

본 명세서에서의 A₊ 대 A_- 분석은 양의 바이어스(A₊) 및 음의 바이어스(A_-)를 갖는 주기적 구조체를 갖는 타겟의 복수의 인스턴스에 대한 기판 측정 레시피를 평가하는 것을 의미한다. 따라서, 성능 파라미터로서의 오버레이에 대해, A₊ 및 A_-는 각각의 기판 측정 레시피 및 타겟의 각각의 인스턴스에 대해 결정되고, 결정된 A₊의 값은 결정된 A_-의 값에 대해 평가되어 그러한 데이터를 통해 근사하고 그 근사와 관련된 값은 타겟의 인스턴스에 대한 "진정한" 오버레이에 대응한다. 이는 자기-참조 성능 파라미터의 복수의 값을 산출하기 위해 타겟의 각각의 인스턴스에 대해 반복될 것이다. 일 실시예에서, 이들 복수의 값들은 평균화되어 기판 전체에 걸친 절대값의 평균(average)(예를 들어, 평균(mean)) "진정한" 오버레이를 산출한다(여기서 타겟의 각각의 인스턴스는 동일한 오버레이를 갖는 것으로 가정됨).

도 17은 피처 비대칭이 없는 오버레이 격자에 대한 A₊ 대 A_-의 플롯의 예로서, 나타난 비대칭만이 바이어스 및 오버레이로 인한 비대칭으로, 근사를 나타낸다. 이러한 경우, A₊와 A_- 사이의 관계는 원점을 지나는 직선 상에 있다(피처 비대칭이 가정되지 않기 때문에). 모든 기판 측정 레시피에 대한 해당 A₊ 대 A_- 데이터 점이 이 선 위에 있다. 이 선의 기울기(이는 근사임)는 "진정한" 오버레이와 관련이 있다. 도 17은 OV=0으로 표시된 점선(이는 제로(zero) 오버레이를 나타내는 선이며 -1의 기울기를 가짐), OV_∞로 표시된 점선(이는 기울기가 +1 인 선이며 무한대로 접근하는 오버레이를 나타냄), OV<0로 표시된 실선(이는 -1보다 작은 기울기를 갖고0보다 작은 오버레이를 나타냄) 및 OV>0로 표시된 실선(이는 -1보다 큰 기울기를 갖고, 0보다 큰 오버레이를 나타냄)을 도시하고 있다. 또한, +d와 동일한 오버레이가 y축을 따라 플롯된 선이; -d와 같은 오버레이는 x 축을 따라 플롯된 선이 된다는 것을 알 수 있으며, 여기서 d는 격자 바이어스이다.

따라서, A₊ 대 A_- 회귀는 데이터 세트를 통해 근사된 선의 기울기를 결정함으로써 "진정한" 오버레이(피처 비대칭으로 인한 기여분이 없다면 진정한 오버레이가 될 것임)를 산출할 수 있는데, 선은 반드시 원점을 지나 근사될 필요 없다. 선택적으로, 피처 비대칭은 원점으로부터 근사된 선의 오프셋(예를 들어, 절편 항)을 통해 결정될 수 있다.

또한, 오버레이의 실제 측정 값은 각각의 기판 측정 레시피 뿐만 아니라 타겟의 각각의 인스턴스에 대해 결정될 수 있다(타겟의 각각의 인스턴스가 동일한 오버레이를 갖는 것으로 가정되는 경우). 이들 값은 특정 기판 측정 레시피에 대한 오버레이의 평균 및 통계적 변동(예를 들어, 표준편차)을 산출하기 위해 통계적으로 처리될 수 있다.

그런 다음, 자기-참조 지표는 진정한 "오버레이"와 특정 기판 측정 레시피에 대한 오버레이의 측정된 값 간에 비교할 수 있다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 평균 "진정한 오버레이"와 오버레이의 평균 측정 값에 3 표준편차를 더한 것의 차이이며, 이는 임계값에 대해 평가될 수 있다(예를 들어, 이 경우 자기-참조 지표는 3nm이하이거나 3nm와 다른 값을 이용할 수 있다면, 기판 측정 레시피는 선택될 것임). 따라서, 이러한 자기-참조 지표는 실제로 기판에 걸친 잔류 지문이다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 최소화되어야 한다.

사실상, 이러한 기술은 "진정한" 프로세스 파라미터(예를 들면, 오버레이)의 자기-참조 지문을 생성하기 위해 기판에 걸친 다수의 상이한 기판 측정 레시피를 이용하여 검출된 주기적 구조체의 비대칭을 근사하는 것을 포함한다. 자기-참조 "진정한" 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이)는 하나 이상의 기판 측정 레시피의 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이)의 측정 값과 비교되어 어느 하나 이상의 기판 측정 레시피가 자기-참조 지문에 가까운 결과를 산출할 수 있는지 식별하게 되며, 이러한 하나 이상의 기판 측정 레시피를 이용하여 측정의 정확도를 보장하는데 도움이 된다.

따라서, 단계(1410)에서, 단계(1400)으로부터의 복수의 기판 측정 레시피는 도 18에 도시된 하나 이상의 기판 측정 레시피와 같은 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하도록 더 수정될 수 있는데, 여기서 타겟은 500nm, 520nm, 567nm 및 580nm 파장에서 선형 X 편광 방사선으로 측정되고 이 타겟은 580nm, 610nm, 703nm 및 728nm에서 선형 Y 편광 방사선으로 측정된다. 이 시점에서, 하나 이상의 선택된 기판 측정 레시피가 출력되어 측정 동작에 이용될 수 있으며, 비교적 정확한 측정 결과를 산출해야 한다.

단계(1420)에서, 단계(1410)로부터의 복수의 선택된 기판 측정 레시피는 프로세스 변동에 대해 향상된 견고성을 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하도록 더 수정될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 추가 임계치는 하나 이상의 다양한 성능 지표를 이용하여 적용될 수 있다.

일 실시예에서, 하나 이상의 기판 측정 레시피의 서브세트는 임계값에 대한 견고성 지표를 평가함으로써 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 견고성 지표는 기판에 걸친 타겟의 복수의 인스턴스들(이는 복수의 기판에 대해 결정될 수 있음)에 대해 기판에 걸친 감도를 나타내는 파라미터 또는 지표의 변동의 척도로서 이해될 수 있다. 일 실시예에서, 견고성 지표는 기판에 걸친 타겟의 복수의 인스턴스들(이는 복수의 기판에 대해 결정될 수 있음)에 대해 기판에 걸친 오버레이 감도의 변동의 척도로서 이해될 수 있다. 일 실시예에서, 견고성 지표는 σK/|K_M|의 형태를 취하는데, 여기서 σK는 기판에 걸친 오버레이 감도(K)의 통계적 변화(예를 들어, 표준편차, 분산)이고, |K_M|은 기판에 걸친 오버레이 감도(K)의 절대값의 평균(average)(예를 들어, 평균(mean))이다.

도 18을 참조하면, 단계(1410)에서 선택된 복수의 기판 측정 레시피에 대한 견고성 지표 대 스택 감도(SS)의 그래프가 도시되어 있다. 따라서, 실시예에서, 임계값은 견고성 지표와 스택 감도에 또한 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 몇 개의 임계값들이 되어있는데, 이들은 사실상 견고성의 몇 개의 존(zone)들을 생성한다.

실시예에서, 제1 임계값은 도 18에 도시된 바와 같이 견고성 지표에 대한 임계값(1800), 예를 들어 0.25이다. 따라서, 0.25 이하의 견고성 지표의 값을 갖는 임의의 기판 측정 레시피가 선택을 위해 고려된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 단계(1410)에서 선택된 모든 기판 측정 레시피는 예를 들어, 생산 용도에서 이용하기 위한 기판 측정 레시피로서 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 임계값은 견고성 지표에 대한 임계값(1810), 예를 들어 도 18에 도시된 0.15이다. 따라서, 0.15 이하의 견고성 지표의 값을 갖는 임의의 기판 측정 레시피가 선택을 위해 고려된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 단계(1410)에서 선택된 모든 기판 측정 레시피는 예를 들어, 생산 용도에서 이용하기 위한 기판 측정 레시피로서 선택 받을 자격이 있다.

일 실시예에서, 제3 임계값은 스택 감도에 대한 임계값(1820), 예를 들어 도 18에 도시된 0.13이다. 따라서, 0.13 이상의 스택 감도의 값을 갖는 임의의 기판 측정 레시피가 선택을 위해 고려된다. 전술한 바와 같이, 단계(1410)에서, 그러한 스택 감도의 선택적 임계값은 이미 이전에 적용되었을 수 있고, 따라서 단계(1410)에서 선택된 모든 측정 레시피는 이미 자격을 갖출 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 단계(1410)에서 선택된 모든 기판 측정 레시피는 예를 들어, 생산 용도에서 이용하기 위한 기판 측정 레시피로서 선택 받을 자격이 있다.

일 실시예에서, 제4 임계값은 도 18에 도시된 바와 같이 스택 감도에 대한 임계값(1830), 예를 들어 0.2이다. 따라서, 0.2보다 크거나 같은 스택 감도의 값을 갖는 임의의 기판 측정 레시피가 선택을 위해 고려된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 단계(1410)에서 선택된 기판 측정 레시피의 서브세트만이 이러한 제약 조건 하에서, 예를 들어 생산 용도에 이용하기 위한 기판 측정 레시피로서 선택 받을 자격이 있다.

그리고, 제1 내지 제4 임계값은 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하기 위한 영역을 규정한다. 제1 및 제3 임계값의 외부에 있는 제1 영역(1840)은 기판 측정 레시피가 그 영역에 위치하는 경우에 추가적인 고려를 허용하지 않는 영역으로 규정할 수 있다. 제2 영역(1850)은 제2 및 제4 임계값의 외부이지만 제1 및 제3 임계값의 내부로 규정될 수 있다. 기판 측정 레시피가 그 영역(1850)에 위치한다면, 추가적인 고려를 위해 여전히수용 가능할 수 있다. 그리고, 제3 영역(1860)은 제2 및 제4 임계값 내에 있는 것으로 규정될 수 있다. 기판 측정 레시피가 그 영역(1850)에 위치하는 경우, 추가 고려를 위해 수용 가능하다. 도시된 바와 같이, 도 18에서 선택된 기판 측정 레시피는 영역(1850) 내에 있으며, 특히 타겟이 520nm 및 567nm 파장에서 선형 X 편광 방사선으로 측정되고, 703nm 및 728nm 파장에서 선형 Y 편광 방사선으로 측정된다. 오버레이와 같은 파라미터의 정확한 값을 얻는 것에 대한 추가적인 개선사항으로서 예를 들어, 영역(1860)으로부터의 파장들의 조합을 이용하는 것이 있다.

선택적으로, 하나 이상의 기판 측정 레시피는 스택 감도가 0.25 이상이고 0.5 이하로 선택된다.

일 실시예에서, 견고성 지표는 σSS/|SS_M|의 형태를 취할 수 있으며, σSS는 기판에 걸친 스택 감도(SS)의 통계적 변화(예를 들어, 표준편차, 분산) (이는 복수의 기판에 대해 결정될 수 있음)이고, |SS_M|은 기판에 걸친 스택 감도(SS)의 절대값의 평균(average)(예를 들어, 평균(mean))이다.

따라서, 단계(1420)에서, 단계(1410)에서 선택된 기판 측정 레시피는 타겟이 520nm 및 567nm 파장에서 선형 X편광 방사선으로 측정되고, 타겟이 703nm 및 728nm에서 선형 Y편광 방사선으로 측정되는 기판 측정 레시피와 같은, 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하도록 더 수정될 수 있다. 이 시점에서, 하나 이상의 선택된 기판 측정 레시피가 출력되어 측정 동작에 이용될 수 있으며, 프로세스 변동에 비교적 견고한 측정 결과를 산출해야 한다.

단계(1430)에서, 단계(1420)으로부터의 복수의 기판 측정 레시피는 기판 측정 레시피를 선택하기 위해 더 수정될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 다양한 성능 지표를 이용하여 추가 임계치가 적용될 수 있다.

일 실시예에서, 단계(1420)으로부터의 기판 측정 레시피는 각각의 스윙 커브(들)(또는 그와 관련된 데이터)에 대해 재평가될 수 있다. 특히, 하나 이상의 지표(예를 들어, 오버레이 감도 및/또는 스택 감도)가 안정적인지 여부를 평가할 수 있다. 일 실시예에서, 지표의 미분 계수가 평가될 수 있다. 예를 들어, 지표의 미분 계수의 절대값이 5이하이거나, 1이하이거나, 0.5이하이거나 또는 0.1이하인 경우, 기판 측정 레시피는 안정적이라고(그리고 선택되었다고) 간주할 수 있다. 일 실시예에서, 지표의 미분 계수는 기판 측정 레시피의 파라미터(예를 들어, 파장)의 값으로부터 범위(예를 들어, 10% 이내, 5% 이내 또는 1% 이내)에서 평가될 수 있어, 미분 계수(예를 들어, 이 범위에서의 개별 값, 이 범위 내의 미분의 평균 등)가 임계값을 넘어서는지 여부를 확인할 수 있다.

따라서, 예로서, 도 15를 다시 참조하고, 520nm에서 선형 X 편광 방사선으로 측정된 타겟의 단계(1420)으로부터 선택된 기판 측정 레시피를 취하면, 그 기판 측정 레시피에 대한 스택 감도의 미분 계수가 높음을 알 수 있다(예를 들어, 1보다 큼). 또한, 기판 측정 레시피의 약 520nm에서 약 518nm 내지 525nm의 범위에 걸친 스택 감도의 미분 계수도 높은 미분 계수(예를 들어, 평균적으로, 그리고 개별적으로 1보다 큼)를 또한 갖는다. 따라서, 오버레이 감도에 대한 미분 계수가 수용 가능할지라도, 이러한 기판 측정 레시피는 배제될 수 있다.

대조적으로, 도 15를 다시 참조하고, 567nm에서 선형 X 편광 방사빔으로 측정된 타겟의 단계(1420)으로부터의 선택된 기판 측정 레시피를 취하면, 그 기판 측정 레시피에 대한 스택 감도의 미분 계수가 상대적으로 낮음을 알 수 있다. 유사하게, 오버레이 감도의 미분 계수도 비교적 낮다. 따라서 이러한 기판 측정 레시피를 선택할 수 있다.

일 실시예에서, 2 이상의 지표의 미분값은 서로 동일하거나 특정 범위(예를 들어, 5% 이내, 10% 이내, 20% 이내 또는 30% 이내) 내에 있어야 한다. 예를 들어, 하나의 지표(예를 들어, 스택 감도)에 대한 미분 계수가 1인 경우, 다른 지표는 0.95에서 1.05까지의 범위(5% 범위의 경우) 또는 0.9에서 1.1까지의 범위(10% 범위의 경우) 등등 미분 계수를 갖는다.

또한, 단계(1430)에서, 단계(1400, 1410, 1420 및/또는 1430)에서 평가된 복수의 기판 측정 레시피에 걸쳐 유지되는 기판 측정 레시피 파라미터의 상이한 세트에 대해 선택적으로 하나 이상의 단계(1400, 1410, 1420 및/또는 1430)가 반복될 수 있다. 예를 들어, 위에서 제시된 예들에서, 특정 타겟 유형은 변화하는 파장 및 편광에 대해 평가된다. 따라서, 예를 들어, 상이한 세트는 상이한 유형의 타겟일 수 있고(예를 들어, 피치, 피처 폭, 재료 등과 같이 전술한 바와 같은 하나의 파라미터 또는 타켓 파라미터들이 상이함), 이는 변화하는 파장 및 편광에 대해 단계(1400, 1410, 1420 및/또는 1430)에서 평가된다.

일 실시예에서, 단계(1400, 1410, 1420 및/또는 1430)로부터 식별된 기판 측정 레시피가 적어도 하나 존재하지 않으면 이러한 반복은 트리거(triggered)될 수 있다. 즉, 단계(1400, 1410, 1420 및/또는 1430)에서 평가된 복수의 기판 측정 레시피에 걸쳐 각각 유지되는 기판 측정 레시피 파라미터의 하나 이상의 새로운 세트가 이용자에 의해 제공되거나 계산될 수 있다(예를 들어, 이전의 세트로부터의 보간법 또는 보외법에 의함).

일 실시예에서, 반복은 단계(1400, 1410, 1420 및/또는 1430)에서 평가된 복수의 기판 측정 레시피에 걸쳐 유지되는 기판 측정 레시피 파라미터의 복수의 선택된 상이한 세트에 대해 수행될 수 있다. 단계(1400, 1410, 1420 및/또는 1430)에서 평가된 복수의 기판 측정 레시피에 걸쳐 각각 유지되는 기판 측정 레시피 파라미터의 상이한 세트의 하나 이상은 이용자에 의해 제공되거나 계산될 수 있다(예를 들어, 이전의 세트로부터의 보간법 또는 보외법에 의함). 이러한 반복의 결과로 단 단지 하나의 기판 측정 레시피를 식별할 수 있다. 또는, 그 결과로 복수의 기판 측정 레시피, 예를 들어, 하나의 세트(예를 들어, 특정 타겟 유형)와 관련된 복수의 기판 측정 레시피 또는 복수의 세트(예를 들어, 복수의 다양한 타겟 유형) 중에 둘 이상의 세트(예를 들어, 둘 이상의 타겟 유형) 각각에 대한 적어도 하나의 기판 측정 레시피를 식별할 수 있다.

따라서, (위에 논의된 바와 같은 반복이 있든 없든) 단계(1430)에서, 하나 이상의 선택된 기판 측정 레시피를 출력하여 측정 동작에 이용될 수 있으며 비교적 정확하고 견고한 측정 결과를 산출해야 한다.

복수의 기판 측정 레시피가 있는 단계(1440)에서, 기판 측정 레시피는 함께 또는 각각의 세트에 대해 순위가 매겨질 수 있다. 최상위의 기판 측정 레시피 또는 상위 5위 이내의 또는 상위 10위 이내의 기판 측정 레시피는 출력되어 측정 동작에 이용될 수 있으며 비교적 정확하고 견고한 측정 결과를 산출해야 한다.

일 실시예에서, 랭킹은 기판 측정 레시피를 이용하여 측정된 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이)가 기판 상의 기능적 디바이스 패턴에 대한 프로세스 파라미터의 값과 매치하는 정도를 식별하는 매칭 지표(matching indicator)에 기초할 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 매칭 지표는 기판 측정 레시피의 타겟을 이용하여 측정된 파라미터와 기능적 디바이스 패턴의 실제 파라미터 값 (타겟은 파라미터의 값을 결정하기 위한 것임) 사이의 연관성을 제공한다. 이는 예를 들어, 기판 측정 레시피를 이용하여 이루어진 연관성 있는 측정 및 예를 들어 SEM을 이용하여 측정된 기능적 장치 패턴의 측정값을 통해 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 랭킹은 앞에서 식별된 지표 또는 파라미터 중 임의의 하나 또는 조합에 기초할 수 있다. 예를 들어, 랭킹은 스택 감도(예를 들어, 0.35 내지 0.40의 범위 내의 스택 감도) 또는 견고성 지표(예를 들어, 0.04 미만의 σK/|K_M|)에 기초할 수 있다. 일 실시예에서, 랭킹은 조합에서 지표 또는 파라미터의 선택적인 상이한 가중치로 위에서 식별된 둘 이상의 지표 또는 파라미터의 조합에 기초 할 수 있다.

따라서, 단계(1440)에서, 하나 이상의 선택된 기판 측정 레시피가 출력되어 측정 동작에 이용될 수 있으며 비교적 정확하고 견고한 측정 결과를 산출해야 한다.

일 실시예에서, 예를 들어, 오버레이, CD, 포커스, 선량 등과 같은 타겟을 이용하여 만든 관심 파라미터의 보정된 측정치를 도출하기 위해 하나 이상의 파라미터 또는 지표(예를 들어, 스택 차이 파라미터)가 이용될 수 있다. 보정된 측정치는 당연히 패터닝 프로세스에 의해 디바이스를 생성, 자격부여, 검증하는 등에 이용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 파라미터들 또는 지표들(또는 보정된 측정과 같은 스택 차이 파라미터로부터 도출된 파라미터)은 기판 측정 레시피의 (재)설계에 이용될 수 있고(예를 들어, 설계의 레이아웃을 변경하는 것과 같은 타겟에서), 타겟을 형성하는 프로세스에서 이용될 수 있고(예를 들어, 재료의 변경, 프린팅 단계 또는 조건의 변경하는 것), 측정 조건의 형성(예를 들어, 측정 빔의 파장, 편광, 조명 모드 등의 측면에서 광학적 측정 공식의 변경) 등에 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 예를 들어, 오버레이, CD, 포커스, 선량 등과 같은 관심 파라미터의 보정된 시뮬레이션된 측정치를 도출하기 위해 하나 이상의 파라미터 또는 지표(예를 들어, 스택 차이 파라미터)가 타겟의 광학적 측정의 시뮬레이션에 이용될 수 있다. 예를 들어, 패터닝 프로세스의 적어도 일부를 시뮬레이션하는 것, 측정 프로세스의 적어도 일부를 시뮬레이션 하는 것 등에 이용되는 수학적 모델을 캘리브레이션하는데 하나 이상의 파라미터 또는 지표(예를 들어, 스택 차이 파라미터)가 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 타겟 설계 및 타겟 설계와 측정 파라미터의 바람직한 조합을 식별하는 방법이 제공된다. 일단 식별이 되면, 그 조합(들)은 계측 측정을 수행하는 데 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 타겟 설계는 다양한 방식으로 변할 수 있다. 예를 들어, 임계 치수, 측벽 각도 또는 피치와 같은 하나 이상의 파라미터에 변동이 있을 수 있다. 따라서 다수의 후보 타겟 설계가 평가될 수 있으며, 이들 각각은 이러한 파라미터의 하나 이상의 변동을 나타낸다. 또한, 측정 파라미터는 파장, 편광 등의 측면에서 변할 수 있다.

따라서, 일 실시예에서, 다양한 기판 측정 레시피의 파라미터 공간이 샘플링되어 후보 기판 측정 레시피를 식별하고, 그 기판 측정 레시피가 적합한지 여부를 식별하기 위해 여기에 설명된 하나 이상의 방법을 적용할 수 있다. 기판 측정 레시피 후보들을 선택하기 위해 (예를 들어, 본 명세서의 평가 결과에 기초하여) 기판 측정 레시피 파라미터의 보간법 및/또는 보외법이 이용될 수 있다. 따라서, 다수의 기판 측정 레시피가 평가될 수 있으며, 각각은 하나 이상의 적용 가능한 변수에서 변동을 나타낸다.

따라서, 일 실시예에서, 계측법에 대한 기판 측정 레시피의 최적 선택 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 계측법은 정확하고 견고한 기판 측정 레시피를 제공한다. 일 실시예에서, 최적화는 측정된 데이터를 이용하여 수행된다. 일 실시예에서, 최적화는 시뮬레이션된 데이터를 이용하여 수행된다. 일 실시예에서, 최적화는 시뮬레이션된 데이터 및 측정된 데이터 모두를 이용하여 수행된다.

따라서, 일 실시예에서, 기판 측정 레시피는 하나 이상의 지표 또는 파라미터(예를 들어, 스택 차이, 오버레이 감도 등)의 측면에서 최적화될 수 있다. 기판 측정 레시피의 일부 또는 모든 파라미터는 최적화 단계에서 조정될 수 있다. 예를 들어, 타겟의 하나 이상의 파라미터 및/또는 측정의 하나 이상의 파라미터가 조정될 수 있다. 최적화는 하나 이상의 지표(예를 들어, 복수의 지표)를 표현하는 메트릭(metric)을 나타내는 비용 함수를 이용할 수 있다. 적용 가능한 각 지표는 예를들어, 적용 가능한 모든 제약 사항에 따라 위에서 언급한 것처럼 최대화되거나 최소화 될 수 있다.

　프로세스 또는 장치의 최적화에서, 성능 지수는 비용 함수로서 표현될 수 있다. 최적화 프로세스의 핵심은 비용 함수를 최적화(예컨대, 최소화 또는 최대화)하는 시스템 또는 프로세스의 파라미터 세트(설계 변수)를 찾는 프로세스이다. 비용 함수는 최적화의 목표에 따라 어떠한 적절한 형식을 가질 수 있다. 예를 들어, 비용 함수는 이들 특성의 의도된 값(예를 들어, 이상적인 값)에 관하여 프로세스 및/또는 시스템의 특정 특성의 편차의 가중 평균 제곱근(root mean square, RMS)일 수 있다; 비용 함수는 이들 편차의 최대값(즉, 최악의 편차)일 수도 있다. 설계 변수는 프로세스 및/또는 시스템의 구현의 실용성으로 인해 유한 범위로 제한되고/되거나 상호 의존적일 수 있다. 측정 프로세스의 경우, 제약 조건은 하드웨어의 물리적 속성 및 특성, 측정 단계 및/또는 패터닝 단계(예를 들어, 하드웨어 및/또는 타겟 제조가능성 설계 규칙의 조정 가능한 범위)와 관련되는 경우가 많다.

예를 들어, 비용 함수는 다음과 같이 표현 될 수 있다.

(9)

여기서

는 N개의 설계 변수 또는 그 값이다.

는 설계변수

의 값의 세트에 대한 특정 기판 측정 레시피에 대응하는 하나 이상의 지표 또는 파라미터(예를 들어, 스택 차이, 오버레이 감도 등)를 나타내는 메트릭(metric)과 같은, 설계 변수

의 함수가 될 수 있다. 그래서 더 일반적으로,

는 관련된 기판 측정 레시피의 성능(예를 들어, 감도, 견고성(즉, 기판 측정 레시피를 이용하는 측정 결과가 섭동 하에서 얼마나 변화하는지) 등등)을 특징 짓는 메트릭일 수 있다.

는 단일 함수

에 대응될 수 있는데, 일 실시예에서는

는 함수

의 조합이고, 각각의

는 스택 감도, 오버레이 감도, 자기-참조 지표, 견고성 지표, 타겟 시그마 등 중에서 선택된 하나 이상을 특징 짓는다. 각 파라미터 또는 지표는 전술한 바와 같이 최적화될 수 있고(예를 들어, 스택 감도가 최대화되거나, 오버레이 감도가 최대화되는 등) 하나 이상의 제한 조건(예를 들어, 특정 층)의 영향을 받을 수 있다. Wp는

와 연관된 가중치 상수이며 물론 다른

에 대해 다른 값을 가질 수 있다. 물론,

는 방적식1의 형태로 제한되지 않는다.

는 다른 적절한 형태일 수 있다.

따라서, 일 실시예에서, 비용 함수는 하나 이상의 성능 지표 또는 정확도와 견고성 모두의 파라미터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 비용 함수는 다음과 동일하거나, 형태가 유사 할 수 있다:

비용 함수 =

(10)

여기서,

는 정확도에 대한 하나 이상의 성능 지표 또는 파라미터이고(예를 들어, 오버레이 감도),

는 견고성에 대한 하나 이상의 성능 지표 또는 파라미터이고(예를 들어, 견고성 지표), W1 및 W2는 가중 계수이다. 이 형식을 이용하면 정확도와 견고성 모두 수학적으로 공동 최적화된다. 더 나은 정확도가 요구된다면, W1은 W2보다 클 것이다.

일 실시예에서, 설계 변수(

)는 타겟의 하나 이상의 특성/파라미터를 포함한다. 예를 들어, 설계 변수는 하나 이상의 기하학적 특성(예를 들어, 타겟의 주기적 구조체의 피처의 피치, 타겟의 주기적 구조체의 피처의 CD(예를 들어, 노출된 부분 및/또는 노출되지 않은 부분의 폭), 패턴의 주기적 구조체의 개별 피처의 세그먼트, 주기적 구조체의 적어도 일부분의 형상, 주기적 구조체의 길이 또는 주기적 구조체의 피처의 길이 등), 및/또는 하나 이상의 재료 특성(예를 들어, 타겟의 레이어의 굴절률, 타겟의 레이어의 소광 계수 등)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 설계 변수는 타겟의 복수의 특성/파라미터를 포함한다. 일 실시예에서, 설계 변수는 측정 자체의 임의의 조정 가능한 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 설계 변수(

)은 기판 측정 레시피에서 특정된 파장, 편광 및/또는 퓨필 형태를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 설계 변수의 초기값("시드")의 세트의 다수가 도입되고 평가/최적화 될 수 있다. 예를 들어, 500개 이하, 200개 이하, 100개 이하 또는 50개 이하의 시드가 있을 수 있다.

다양한 시드로 시작하여 최적화를 반복할 수 있다. 초기값은 무작위(몬테카를로 방법(Monte Carlo method))이거나 이용자가 제공할 수 있다. 시드는 설계 변수에 의해 확장된 수치 공간에서 고르게 이격될 수 있다. 다양한 시드로 최적화를 시작하면 국소적 극값에 갇힐 가능성이 줄어든다.

또한, 병렬 계산의 장점을 얻기 위해, 여러 가지 다양한 시드를 도입하고 독립적으로 평가/최적화하여 최적조건을 발견할 기회를 늘릴 수 있다. 따라서, 다수의 시드를 이용하여 각각의 최적조건을 유도할 수 있으며, 그 중에서 최고의 후보를 선택할 수 있다.

설계 변수는

로 표현될 수 있는 제약 조건을 가질 수 있다. 여기서 는 설계 변수의 가능한 값들의 세트이다. 제약 조건은, 예를 들어 타겟 설계의 하나 이상의 기하학적 특성(예를 들어, 최종 타겟 설계의 특정 기하학적 피처가 적용 가능한 프로세스 설계 규칙에 의해 설정된 경계 내에 있어야 함을 지정하는 하나 이상의 설계 규칙) 및/또는 예를 들어, 측정 레시피로 타겟을 측정하는데 이용되는 측정 장치에 의해 설정된 치수 요건을 포함할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 패널티 함수가 도입되어 하나 이상의 메트릭의 원하는 범위 내에서 비용 함수를 자동으로 제한한다. 예를 들어, 설계 변수들에 대한 하나의 가능한 제약 조건은, 연관된 레시피에 따른 타겟 설계의 측정과 관련된 성능(예를 들어, 정확성, 견고성 등)이 관련 임계치를 넘어야 하거나 또는 넘지 않아야 한다는 것일 수 있다. 이러한 제약 조건이 없으면, 최적화는 너무 약한 신호를 제공하거나 너무 불안정한 기판 측정 레시피를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 패널티 함수는 타겟의 특성(예를 들어, 타겟의 기하학적 특성)에 대한 제약 조건을 포함한다. 예를 들어 스택 감도를 예를 들어 0.2와 0.8 사이로 제한할 수 있다. 이 경우에, 일 실시예에서, 스택 감도에 대한 패널티 함수는 다음의 형태일 수 있거나 포함할 수 있다: P(x)=c*((max(0,0.2-x))²+(max(0,x-0.8))²), 여기서 c는 상수이고 0.2와 0.8의 값은 다른 값일 수 있다. 그러나 제약 조건과 패널티 함수의 유용성은 필연적인 것으로 해석되어서는 안 된다.

따라서 최적화 프로세스는 선택적 제약 조건

하에서 하나 이상의 설계 변수의 값의 세트를 찾는 것이고, 예를 들어 다음을 찾기 위해 비용 함수를 최적화하는 선택적 패널티 함수의 적용을 받는다:

(11)

일 실시예에 따라, 최적화하는 일반적인 방법이 도 19에 도시되어 있다. 이러한 방법은 전술한 바와 같이 복수의 설계 변수의 다중 변수 비용 함수를 정의하는 단계(1302)를 포함한다. 예를 들어, 실시예에서, 설계 변수는 타겟 설계 및/또는 측정의 하나 이상의 특성/파라미터를 포함한다. 단계(1304)에서, 비용 함수가 컨버전스 쪽으로 이동하도록 설계 변수가 동시에 조절된다. 단계(1306)에서, 미리 정의된 종료 조건이 만족되는지가 결정된다. 미리 정의된 종료 조건은 다양한 가능성을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 이용된 수치적 기법에 의해 요구되는 바와 같이 비용 함수가 최소화되거나 최대화되는 것, 비용 함수의 값이 임계값과 같거나 임계값을 넘어서는 것, 비용 함수의 값은 미리 설정된 오차 한계 내에 도달하는 것 및/또는 미리 설정된 반복 횟수에 도달하는 것들로부터 선택된 하나 이상의 것이다. 단계(1306)에서 조건이 만족되면, 본 방법은 종료한다. 단계(1306)에서 하나 이상의 조건이 만족되지 않으면, 원하는 결과를 얻을 때까지 단계(1304) 및 (1306)가 되풀이하여 반복된다. 물리적 제한이 있을 수 있기 때문에, 최적화는 반드시 하나 이상의 설계 변수에 대한 값의 단일 세트로 이어지지는 않는다. 최적화는 하나 이상의 설계 변수에 대한 값의 다수의 세트를 제공하고 이용자가 하나 이상의 세트를 선택할 수 있도록 한다.

설계 변수는 교대로 조절되거나(교대 최적화라고 함), 동시에 조절될 수 있다(동시 최적화라고 함). 본 명세서에서 이용되는 "동시", "동시에", "공동" 및 "공동으로"라는 용어는 설계 변수가 동시에 변경될 수 있음을 의미한다. 본 명세서에서 이용되는 "교대" 및 "교대로"라는 용어는 모든 설계 변수가 동시에 변경되도록 허용하는 것이 아님을 의미한다.

도 19에서 모든 설계 변수의 최적화가 동시에 실행된다. 이러한 흐름은 동시 흐름 또는 공동 최적화 흐름이라고 할 수 있다. 대안적으로, 도 20에 도시된 바와 같이 모든 설계 변수의 최적화가 교대로 실행된다. 이러한 흐름에서, 각 단계에서는 일부 설계 변수가 고정되는 반면 다른 설계 변수는 최적화되어 비용 함수를 최적화한다; 다음 단계에서 다른 변수 세트는 고정되고 나머지는 비용 함수를 최소화하거나 최대화하도록 최적화된다. 이러한 단계들은 컨버전스 또는 특정 종료 조건이 충족될 때까지 교대로 실행된다. 도 20의 비제한적인 예시적 흐름도에 도시된 바와 같이, 단계(2004)에서, 설계 변수의 제1 그룹(예를 들어, 타겟 설계의 하나 이상의 파라미터)이 비용 함수를 최소화 또는 최대화하도록 조절되는 반면에, 설계 변수의 제2 그룹(예를 들어, 타겟의 하나 이상의 다른 파라미터 또는 측정의 하나 이상의 파라미터)은 고정된다. 그 다음, 다음 단계(2006)에서 설계 변수의 제2 그룹이 비용 함수를 최소화 또는 최대화하도록 조절되는 반면에, 설계 변수의 제1 그룹은 고정된다. 이 두 단계는 단계(2008)에서 특정 종료 조건이 충족될 때까지 교대로 실행된다. 하나 이상의 다양한 종료 조건이 이용될 수 있으며, 예로서, 비용 함수의 값이 임계값과 같아 지거나, 비용 함수의 값이 임계값을 넘어서거나, 비용 함수의 값이 미리 설정된 오차 한계 내에 도달하거나, 미리 설정된 반복 횟수에 도달하는 것을 들 수 있다. 최종적으로 최적화 결과의 출력은 단계(2010)에서 얻어지고, 프로세스는 중단된다.

본 명세서에 설명된 최적화 프로세스는 특정 패터닝 프로세스에 대해 정확하고 견고한 측정 결과를 얻기 위해 계측 타겟의 하나 이상의 재료 층, 기하학적 특성 등을 변경하는 것과 같은, 스택 튜닝을 유익하도록 가능하게 할 수 있다.

도 21은 기판 측정 레시피가 성능을 모니터링 하는데 이용되고, 계측, 설계 및/또는 생산 프로세스를 제어하기 위한 기초로서 이용되는 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 단계(D1)에서, 기판은 적용 가능한 기판 측정 레시피에 따라 본 명세서에 설명된 바와 같이 제품 피처 및 하나 이상의 계측 타겟을 생성하도록 처리된다. 단계(D2)에서, 패터닝 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이) 값은, 적용 가능하다면 기판 측정 레시피의 하나 이상의 측정 파라미터를 이용하여 측정되고, 예를 들어 도 6 또는 도 10의 방법을 이용하여 계산되고, 선택적으로 비대칭 및/또는 스택 차이 파라미터를 이용하여 수정된다. 선택적인 단계(D3)에서, 측정된 패터닝 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이) 값은 기판 측정 레시피를 업데이트 하기 위해 (이용 가능한 다른 정보와 함께) 이용될 수 있다(예를 들어, 본 명세서에 기재된 방법을 이용하여 파장을 변경함). 업데이트된 계측법은 패터닝 프로세스 파라미터의 재측정 및/또는 후속적으로 처리된 기판 상의 패터닝 프로세스 파라미터의 측정을 위해 이용된다. 이러한 방식으로, 계산된 패터닝 프로세스 파라미터의 정확도가 향상된다. 원한다면, 업데이트 프로세스를 자동화할 수 있다. 단계(D4)에서, 패터닝 프로세스 파라미터 값은 재작업 및/또는 추가 기판의 처리를 위한 디바이스 제조 프로세스에서의 다른 프로세스 단계 및/또는 리소그래피 패터닝 단계를 제어하는 레시피를 업데이트하는데 이용된다. 또, 원한다면, 이러한 업데이트를 자동화할 수 있다.

일 실시예에서, 스택 감도 및 오버레이 감도에 대해 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 계측 타겟의 측정을 위해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계; 및 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖고 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내의 오버레이 감도의 값을 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

일 실시예에서, 이 방법은 타겟 시그마에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 타겟 시그마의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 기판에 걸친 감도 파라미터의 통계적 변동을 나타내는 견고성 지표에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 견고성 지표 값을 갖는다. 일 실시예에서, 견고성 지표는 기판에 걸친 오버레이 감도의 통계적 변동을 기판에 걸친 오버레이 감도의 절대 값의 평균으로 나눈 값을 나타낸다. 일 실시예에서, 이 방법은 스택 감도에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 보다 더 제한적인 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 스택 차이 파라미터에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 이 스택 차이 파라미터는 계측 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이 또는 계측 타겟과 기판 상의 또 다른 인접한 타겟 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이를 나타내며, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 차이 파라미터의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 세기 불균형을 포함한다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형은 (i) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기 간의 차이, 및 (ii) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 평균 방사선 세기와 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 평균 방사선 세기의 합의 함수이다. 일 실시예에서, 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 +n 차 방사선에 대응하고, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 -n 차 방사선에 대응하며, 여기서 n은 1 이상의 정수이다. 일 실시예에서, 이 방법은 제2주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터에 대해 제1주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터 사이의 근사로부터 결정된 프로세스 파라미터 값을 수반하는 자기-참조 지표에 대한 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 자기-참조 지표의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 적어도 프로세스 파라미터의 측정된 값의 평균에 대한 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반한다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 프로세스 파라미터의 측정된 값의 평균과 프로세스 파라미터의 측정된 값의 표준편차의 3배의 조합에 대한 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반한다. 일 실시예에서, 평가 단계는 스택 감도 및 오버레이 감도를 특징 짓는 메트릭을 나타내는 다중 변수 비용 함수를 계산하는 단계 -메트릭은 기판 측정 레시피로부터의 복수의 파라미터의 함수임- 및 특정 종료 조건을 만족할 때까지, 하나 이상의 파라미터를 조절하고 조절된 하나 이상의 설계 파라미터로 비용 함수를 계산하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 기판 측정 레시피는 파장 측면에서 상이하다. 일 실시예에서, 평가 단계는 기판 측정 레시피 각각에 따라 검사 장치를 이용하여 계측 타겟의 측정치를 얻는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 기판에 걸친 감도 파라미터의 통계적 변동을 나타내는 견고성 지표에 대해, 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 기판 상의 계측 타겟의 측정을 위해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계; 및 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 견고성 지표를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 견고성 지표는 기판에 걸친 오버레이 감도의 통계적 변동을 기판에 걸친 오버레이 감도의 절대값의 평균으로 나눈 값을 나타낸다. 일 실시예에서, 이 방법은 스택 감도에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 오버레이 감도에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내의 오버레이 감도의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 스택 차이 파라미터에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 이 스택 차이 파라미터 계측 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이 또는 계측 타겟과 기판 상의 또 다른 인접한 타겟 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이를 나타내고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 차이 파라미터의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 세기 불균형을 포함한다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형은 (i) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기 간의 차이 및 (ii) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기의 합의 함수이다. 일 실시예에서, 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 +n차 방사선에 대응하고, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 -n 차 방사선에 대응하며, 여기서 n은 1이상의 정수이다. 일 실시예에서, 이 방법은 제2주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터에 대해 제1주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터 사이의 근사로부터 결정된 프로세스 파라미터 값을 수반하는 자기-참조 지표에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 자기-참조 지표의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 적어도 프로세스 파라미터의 측정된 값의 평균에 대한 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반한다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 프로세스 파라미터의 측정된 값들의 평균과 프로세스 파라미터의 측정된 값의 표준편차의 3 배의 조합에 대한 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반한다. 일 실시예에서, 이 방법은 타겟 시그마에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 타겟 시그마의 값을 갖는다.

일 실시예에서, 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 기판 상의 계측 타겟을 측정하기 위한 복수의 기판 측정 레시피를 스택 차이 파라미터에 대해 평가하는 단계로서, 이 스택 차이 파라미터는 계측 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이 또는 계측 타겟과 기판 상의 또 다른 인접한 타겟 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이를 나타내는 단계; 및 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 차이 파라미터를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 이 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 세기 불균형을 포함한다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형은 (i) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기 간의 차이 및 (ii) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기의 합의 함수이다. 일 실시예에서, 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 +n 차 방사선에 대응하고, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 -n 차 방사선에 대응하며, 여기서 n은 1이상의 정수이다. 일 실시예에서, 이 방법은 스택 감도에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 오버레이 감도에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내의 오버레이 감도의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 타겟 시그마에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 타겟 시그마의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 기판에 걸친 감도 파라미터의 통계적 변동을 나타내는 견고성 지표에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 견고성 지표의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 견고성 지표는 기판에 걸친 오버레이 감도의 통계적 변동을 기판에 걸친 오버레이 감도의 절대값의 평균으로 나눈 값을 나타낸다. 일 실시예에서, 이 방법은 제2주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터에 대해 제1주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터 간의 근사로부터 결정된 프로세스 파라미터 값을 수반하는 자기-참조 지표에 대해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 자기-참조 지표의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 적어도 프로세스 파라미터의 측정된 값의 평균에 대한 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반한다. 일 실시예에서, 자기-참조 지표는 프로세스 파라미터의 측정값의 평균과 프로세스 파라미터의 측정값의 표준편차의 3배의 조합에 대한 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반한다.

전술한 실시예가 회절 기반 오버레이 측정(예를 들어, 도 7a에 도시된 장치의 제2 측정 분기를 이용하여 이루어진 측정)으로 설명되었지만, 원칙적으로 동일한 모델이 퓨필 기반 오버레이 측정(예를 들어, 도 7a에 도시된 장치의 제1 측정 분기를 이용하여 이루어진 측정)을 위해 이용될 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 설명된 개념은 회절 기반 오버레이 측정 및 퓨필 기반 오버레이 측정에도 동일하게 적용 가능하다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에 기술된 계측 타겟 및 프로세스 파라미터의 실시예가 오버레이를 측정하는데 이용되는 오버레이 타겟의 관점에서 대부분 설명되었지만, 본 명세서에 기술된 계측 타겟의 실시예는 하나 이상의 추가적인 또는 대안적인 패터닝 프로세스 파라미터를 측정하는데 이용될 수있다. 예를 들어, 계량 타겟은 노광 선량 변화, 노광 포커스/디포커스, CD를 측정하는 등의 용도로 이용될 수있다. 또한, 본 명세서에서의 설명은, 적절한 변형과 함께, 정렬 마크를 이용하여 예를 들어, 리소그래피 장치의 기판 및/또는 패터닝 디바이스 정렬에 적용할 수도 있다. 유사하게, 정렬 측정을 위한 적절한 레시피가 결정될 수 있다.

따라서, 관심 성능 파라미터가 오버레이인 반면, 패터닝 프로세스의 성능의 다른 파라미터(예를 들어, 선량, 포커스, CD 등)는 본 명세서에 기술된 방법을 이용하여 결정될 수 있다. 성능 파라미터(예를 들어 오버레이, CD, 포커스, 선량 등)는 패터닝 프로세스의 개선, 타겟의 개선을 위해 피드백될 수 있고, 및/또는 본 명세서에 기술된 모델링, 측정 및 계산 프로세스를 향상시키는 데 이용될 수 있다.

전술한 타겟 구조체는 측정의 목적을 위해 특별히 설계되고 형성된 계측 타겟이지만, 다른 실시예에서는 기판 상에 형성된 디바이스의 기능상 부분인 타겟 상에서 특성이 측정될 수 있다. 많은 디바이스는 격자와 비슷한 규칙적이고 주기적인 구조를 갖는다. 본 명세서에서 이용된 타겟의 "타겟(target)", "격자(grating)"또는 "주기적 구조체(periodic structure)"라는 용어는 수행되는 측정을 위해 적용 가능한 구조체가 특별히 제공될 것을 요하지 않는다. 또한, 계측 타겟의 피치(P)는 측정 툴의 광학 시스템의 분해능 한계에 가깝지만, 타겟부(C)에서의 패터닝 프로세스에 의해 만들어진 전형적인 제품 피처의 치수보다 훨씬 클 수 있다. 실제로, 주기적 구조체의 공간 및/또는 피처는 제품 피처와 치수가 유사한, 보다 작은 구조를 포함하도록 제조될 수 있다.

기판 및 패터닝 디바이스 상에서 실현되는 바와 같은 타겟의 물리적 구조체와 관련하여, 일 실시예는 패터닝 프로세스에 관한 정보를 얻기 위해 타겟의 설계, 기판에 대한 타겟을 설계하는 방법, 기판 상에 타겟을 생성하는 방법, 기판 상의 타겟을 측정하는 방법, 및/또는 측정을 분석하는 방법을 기술하는 기계 판독가능한 명령의 하나 이상의 시퀀스 및/또는 기능적 데이터를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 도 7의 장치의 유닛(PU) 내에서, 및/또는 도 2의 제어 장치(LACU) 내에서 실행될 수 있다. 또한 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장된 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다. 예를 들어 도 7에 도시된 유형의 기존 검사 장치가 이미 생산 및/또는 이용 중인 경우, 실시예는 프로세서로 하여금 본 명세서에 기술된 방법의 하나 이상을 수행하게 하는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다. 프로그램은 적절한 복수의 타겟에 대한 패터닝 프로세스의 파라미터를 측정하는 방법을 수행하기 위해 광학 시스템, 기판 지지체 등을 제어하도록 선택적으로 배열될 수 있다. 이 프로그램은 추가 기판의 측정을 위한 리소그래피 및/또는 계측법을 업데이트 할 수 있다. 이 프로그램은 추가 기판의 처리 및 패터닝을 위해 (직접 또는 간접적으로) 리소그래피 장치를 제어하도록 배치될 수 있다.

또한, 예를 들어, 회절 차수로부터의 세기로부터 오버래핑되는 주기적 구조체의 상대적 위치를 측정하는 회절 기반 계측과 관련하여 본 명세서에서 실시예가 설명되어 있다. 그러나, 본 명세서의 실시예들은, 필요하다면 적절한 변형과 함께, 이미지 기반 계측에 적용될 수 있으며, 이미지 기반 계측은 예를 들어 타겟의 고품질 이미지를 이용하여 층1의 타겟1에서부터 층2에서 타겟2까지의 상대적 위치를 측정한다. 보통 이러한 타겟은 주기적 구조체 또는 "상자"((Box-in-Box BiB))이다.

본 명세서에서 이용된 "최적화"및 "최적화"라는 용어는 패터닝 프로세스의 장치 및/또는 프로세스를 조절하는 것을 의미하거나 지칭하는데, 이는 리소그래피 프로세스 또는 장치를 조절하거나 계측 프로세스 또는 장치(예를 들어, 타겟, 측정 툴 등)를 조절하는 것을 포함할 수 있으며, 측정, 패터닝 및/또는 디바이스 제조 결과와 같은 성능 지수가 보다 바람직한 값을 갖도록 하고, 및/또는 프로세스가 하나 이상의 바람직한 특성을 갖거나, 기판 상으로의 설계 레이아웃의 투영이 보다 정확하도록 하거나, 프로세스 윈도우가 더 커지도록 하는 등을 포함한다. 따라서, 최적화는 성능 지수에서, 설계 변수의 초기값 세트와 비교했을 때 개선(예를 들어 국소 최적값)을 제공하는 하나 이상의 설계 변수에 대한 하나 이상의 값을 식별하는 프로세스를 의미하거나 지칭한다. "최적" 및 기타 관련 용어는 그에 따라 해석되어야 한다. 일 실시예에서, 최적화 단계는 하나 이상의 성능 지수에서 추가적인 개선을 제공하기 위해 반복적으로 적용될 수 있다.

구조적 비대칭만으로 인한 세기 값을 구별하려는 측면에서, 단일 격자에 의해 형성되고 예를 들어 오버레이 값을 제공하는 데 이용되는 타겟과 같은 계측 타겟과 근접하게 배치되는 구조체는, 유익한 보정을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어 도 11의 L1에만 존재하는 격자이고, 도11의 L1에 도시된바 같은 상부 격자는 아닌, 구조적 비대칭만의 구조는 계측 타겟과 동시에 측정되는데, 양자 모두 측정 지점에 포함시키기에 적합한 치수를 가지고 있기 때문이다. 구조적 비대칭만의 구조로부터 유래하는 강도 비대칭(계측 타겟은 구조적 비대칭과 오버레이 오차 또는 비대칭을 포함하는 세기 값을 제공함)을 검출함으로써 계측 타겟으로부터 얻어진 오버레이 값을 보정할 수 있다.

구조적 비대칭 관련 산란으로부터 유래하는 세기의 기여분을 모니터링 하는 유리한 방법은 오버래핑된 격자를 포함하는 계측 타겟으로부터 산란된 세기 및 구조적 비대칭만의 타겟으로부터 산란된 세기를 동시에 검출하는 단계, 구조적 비대칭에 의해 산란된 세기에 비례하는 값을 계산하는 단계를 포함하며, 이러한 계산은 대응하는 회절 차수에 의해 산란된 세기를 더하는 것이다.

하부 격자만을 포함하는 타겟과 같은 구조적 비대칭 구조에 의해 산란된 세기에 비례하는 값은, 대응하는 회절 차수에 의해 산란된 세기의 덧셈에 의해 얻어지며, 오버레이 계측 설정의 캘리브레이션 및 보정에 있어서, 오버레이 계측의 정확성과 관련한 추정을 제공함에 있어서, 리소그래피 프로세스의 다른 관심 파라미터, 예를 들어 리소그래피 설비 내의 리소그래피 단계에서의 프로세스 변화와 관련하여 추가적인 추정을 제공하는 데에 있어서, 추가적인 이점을 제공한다.

대응하는 회절 차수의 세기의 합에 비례하는 값을 이용하는 또 다른 이점은 구조적 비대칭 만의 타겟으로부터 비롯된 세기 값을 "nm"값으로 제공하는 비례 계수의 계산이 있다. 이러한 변환은 리소그래피 프로세스 또는 계측법 설정 또는 계측 프로세스 자체를 비교, 모니터링 및 보정하는 데 유익하다.

본 발명의 일 실시예는 본 명세서에 개시된 방법을 기술하는 기계 판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 또는 그러한 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 기계 판독가능 명령은 2개 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현될 수 있다. 2이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 다양한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다.

본 명세서에 개시된 하나 이상의 양상들은 제어 시스템에서 구현될 수 있다. 여기에 기술된 임의의 제어 시스템은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 장치의 적어도 하나의 컴포넌트 내에 위치된 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 때 각각 또는 조합되어 동작할 수 있다. 제어 시스템은 신호를 수신, 처리 및 송신하기 위한 임의의 적절한 구성을 각각 또는 조합하여 가질 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 제어 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 각각의 제어 시스템은 전술한 방법들에 대한 기계 판독가능 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하기 위한 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 그러한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장 매체 및/또는 그러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 따라서, 제어 시스템(들)은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계 판독가능 명령들에 따라 동작할 수 있다.

본 발명의 실시예를 광학 리소그래피와 관련하여 이용하는 것에 대해 구체적으로 언급하였지만, 본 발명의 실시예는 예를 들어 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용예에서도 이용될 수 있고, 문맥이 허용하는 한 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 점을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판 상에 형성된 패턴을 정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 가압된 후, 이 레지스트를 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 레지스트를 벗겨냄으로써 기판에 패턴을 남긴다.

본 명세서에서 이용된 "방사선" 및 "빔"이란 용어는, 자외(UV) 방사선(예를 들어, 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126nm의 파장을 가짐) 및 극 자외(EUV) 방사선(예를 들어, 5nm 내지 20nm 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.

문맥이 허용하는 경우, "렌즈"라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전기형 광학 컴포넌트를 포함하는 다양한 유형의 광학 컴포넌트들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수 있다.

특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 일반적인 특성을 충분히 드러낼 것이며, 누구든 당업계의 지식을 적용함으로써, 과도한 실험 없이, 본 발명의 일반적인 개념으로부터 벗어나지 않은 채, 이러한 특정 실시예를 다양한 응용을 위해 용이하게 변형 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 그러므로, 그러한 적응 및 변형은 본 명세서에서 제시된 교시 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예들의 의미 및 균등범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서의 어구 또는 용어는 제한을 위한 것이 아니라 설명을 위한 것임을 이해해야 하며, 본 명세서의 용어 또는 어구는 본 발명의 교시 및 안내에 비추어 통상의 기술자에 의해 해석되기 위함이다.

전술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 본 발명의 요지와 범위는 제한되어서는 안되며, 다음의 청구항 및 그 균등범위에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims

스택 감도 및 오버레이 감도에 대해, 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 계측 타겟을 측정하기 위해 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계; 및
상기 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖고 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내에 있는 오버레이 감도의 값을 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은 타겟 시그마에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 타겟 시그마의 값을 갖는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은 상기 기판에 걸친 감도 파라미터의 통계적 변동을 나타내는 견고성 지표에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 견고성 지표의 값을 갖는, 방법.
제3항에 있어서, 상기 견고성 지표는, 상기 기판에 걸친 오버레이 감도의 통계적 변동을 상기 기판에 걸친 오버레이 감도의 절대값의 평균으로 나눈 값을 나타내는, 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 방법은 스택 감도에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 보다 더 제한적인 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖는, 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 스택 차이 파라미터에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 상기 스택 차이 파라미터는 상기 계측 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이 또는 계측 타겟과 기판 상의 또 다른 인접한 타겟 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이(un-designed difference)를 나타내며, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 차이 파라미터의 값을 갖는, 방법.
제6항에 있어서, 상기 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 세기 불균형(periodic structure intensity imbalance)을 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 주기적 구조 세기 불균형은, (i) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기 간의 차이 및 (ii) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기의 합의 함수인, 방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 +n 차 방사선에 대응하고, 상기 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 -n 차 방사선에 대응하며, n은 1 이상의 정수인, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은, 제2 주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터에 대해 제1 주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터 사이의 근사(fitting)로부터 결정된 프로세스 파라미터 값을 수반하는 자기-참조 지표(self-referential indicator)에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 자기-참조 지표의 값을 갖는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 자기-참조 지표는 적어도 상기 프로세스 파라미터의 측정된 값의 평균에 대한 상기 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 자기-참조 지표는 상기 프로세스 파라미터의 측정된 값들의 평균과 상기 프로세스 파라미터의 상기 측정된 값들의 표준편차의 3배의 조합에 대한 상기 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반하는, 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계는, 상기 스택 감도 및 상기 오버레이 감도를 특징 짓는 메트릭(metric)을 나타내는 다변수 비용 함수를 계산하는 단계 - 상기 메트릭은 상기 기판 측정 레시피로부터의 복수의 파라미터들의 함수임 -; 및 특정 종료 조건을 만족할 때까지, 하나 이상의 파라미터를 조절하고 조절된 하나 이상의 설계 파라미터로 상기 비용 함수를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 기판 측정 레시피는 파장 측면에서 상이한, 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계는 상기 기판 측정 레시피 각각에 따라 검사 장치를 이용하여 상기 계측 타겟의 측정치를 얻는 단계를 포함하는, 방법.
상기 기판에 걸친 감도 파라미터의 통계적 변동을 나타내는 견고성 지표에 대해, 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 기판상의 계측 타겟의 측정을 위한 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계; 및
복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 견고성 지표를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 견고성 지표는 상기 기판에 걸친 오버레이 감도의 통계적 변동을 상기 기판에 걸친 오버레이 감도의 절대값의 평균으로 나눈 값을 나타내는, 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 방법은 스택 감도에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖는, 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 오버레이 감도에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내의 오버레이 감도의 값을 갖는, 방법.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 스택 차이 파라미터에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 상기 스택 차이 파라미터는 상기 계측 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이 또는 계측 타겟과 기판상의 또 다른 인접한 타겟 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이를 나타내고, 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 차이 파라미터의 값을 갖는, 방법.
제20항에 있어서, 상기 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 세기 불균형을 포함하는, 방법.
제21항에 있어서, 상기 주기적 구조체 세기 불균형은, (i) 제1 인접주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기 간의 차이 및 (ii) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기의 합의 함수인, 방법.
제22항에 있어서, 상기 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 +n차 방사선에 대응하고, 상기 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 -n차 방사선에 대응하며, n은 1 이상의 정수인, 방법.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은, 제2 주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터에 대해 제1 주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터 사이의 근사(fitting)으로부터 결정된 프로세스 파라미터 값을 수반하는 자기-참조 지표(self-referential indicator)에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 자기-참조 지표의 값을 갖는, 방법.
제24항에 있어서, 상기 자기-참조 지표는 적어도 상기 프로세스 파라미터의 측정된 값의 평균에 대한 상기 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반하는, 방법.
제25항에 있어서, 상기 자기-참조 지표는 상기 프로세스 파라미터의 측정된 값들의 평균과 상기 프로세스 파라미터의 상기 측정된 값들의 표준편차의 3 배의 조합에 대한 상기 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반하는, 방법.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 타겟 시그마에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 타겟 시그마의 값을 갖는, 방법.
상기 패터닝 프로세스를 이용하여 처리된 기판 상의 계측 타겟을 측정하기 위한 복수의 기판 측정 레시피를 스택 차이 파라미터에 대해 평가하는 단계로서, 상기 스택 차이 파라미터는 상기 계측 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이 또는 계측 타겟과 기판 상의 다른 인접한 타켓 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이를 나타내는 단계; 및
상기 복수의 기판 측정 레시피들로부터, 임계값을 넘어서거나 충족시키는 상기 스택 차이 파라미터를 갖는 하나 이상의 기판 측정 레시피를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제28항에 있어서, 상기 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 세기 불균형을 포함하는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 주기적 구조체 세기 불균형은, (i) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와, 제2 인접 주기 타겟 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기 간의 차이 및 (ii) 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기와, 제2 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기의 합의 함수인, 방법.
제30항에 있어서, 상기 제1 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 +n차 방사선에 대응하고, 상기 제2 인접주기적 구조체 또는 타겟으로부터의 측정 방사선의 평균 세기는 -n차 방사선에 대응하며, n은 1 이상의 정수인, 방법.
제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 스택 감도에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 스택 감도의 값을 갖는, 방법.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 오버레이 감도에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 오버레이 감도의 최대값 또는 최소값으로부터 소정의 유한한 범위 내에 있는 오버레이 감도의 값을 갖는, 방법.
제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 타겟 시그마에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 상기 타겟 시그마의 값을 갖는, 방법.
제28항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 기판에 걸친 감도 파라미터의 통계적 변동을 나타내는 견고성 지표에 대해 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하며, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 견고성 지표 값을 갖는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 견고성 지표는 상기 기판에 걸친 오버레이 감도의 통계적 변동을 상기 기판에 걸친 오버레이 감도의 절대값의 평균으로 나눈 값을 나타내는, 방법.
제28항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은, 제2 주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터에 대해 제1 주기적 구조체에 대한 비대칭 데이터 사이의 근사로부터 결정된 프로세스 파라미터 값을 수반하는 자기-참조 지표에 대한 상기 복수의 기판 측정 레시피를 평가하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 하나 이상의 기판 측정 레시피는 임계값을 넘어서거나 충족시키는 자기-참조 지표의 값을 갖는, 방법.
제37항에 있어서, 상기 자기-참조 지표는 적어도 상기 프로세스 파라미터의 측정된 값의 평균에 대한 상기 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반하는, 방법.
제38항에 있어서, 상기 자기-참조 지표는 상기 프로세스 파라미터의 측정된 값들의 평균과 상기 프로세스 파라미터의 상기 측정된 값의 표준편차의 3 배의 조합에 대한 상기 프로세스 파라미터 값의 비교를 수반하는, 방법.
제1항 내지 제39항 중 어느 한 항의 선택된 기판 측정 레시피에 따라 기판 상의 계측 타겟을 측정하는 단계를 포함하는, 측정 방법.
리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하기 위한 계측 장치로서, 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작 가능한, 계측 장치.
프로세서로 하여금 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는 기계 판독가능 명령을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품.
시스템에 있어서,
기판 상의 2 개의 인접한 주기적 구조체들 또는 측정 타겟들 상에 방사선 빔을 제공하고, 패터닝 프로세스의 파라미터를 결정하기 위해 타겟들에 의해 회절된 방사선을 검출하도록 구성된 검사 장치; 및
제36항의 비일시적인 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는, 시스템
제43항에 있어서, 방사선 빔을 변조하기 위해 패터닝 디바이스를 유지하도록 구성된 지지 구조체 및 상기 변조된 방사선 빔을 방사선 감응 기판 상에 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 더 포함하는, 시스템.