KR20200005682A - 레티클 최적화 알고리즘들 및 최적의 타겟 설계 - Google Patents

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Abstract

레티클 및 웨이퍼 상의 계측 타겟 설계들, 및 타겟 설계 및 프로세싱 방법들이 제공된다. 타겟 설계들은 서브-엘리먼트 CD 및/또는 높이에서 변동되는 미세 피치 서브-엘리먼트들을 갖는 콜스 피치 주기적 구조물들, 주기적으로 반복되는 바들 사이의 직교 미분해 피치를 갖는, 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물을 포함하며, 이는 잘 인쇄된 타겟들을 달성하기 위한 교정 파라미터를 제공한다. 직교 주기적 구조물들은 레티클 상에 설계되고 분해되지 않을 수 있거나, 또는 절단 층 오버레이에 대해 비교적 낮은 감도로, 프로세스 층 상에 절단 패턴으로 도포될 수 있다. 설계된 타겟들은 오버레이 계측뿐만 아니라 스캐너 수차들 및 피치 워크와 같은 프로세스 파라미터들을 측정하는데 사용될 수 있다.

Description

레티클 최적화 알고리즘들 및 최적의 타겟 설계
본 발명은 계측 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 오버레이 타겟 설계에 관한 것이다.
주기적 타겟들은 오버레이 측정들에 대해 널리 사용되지만, 오버레이 타겟들은 검출 가능한 측정 결과들 및 생산된 디바이스(이는 점점 작아지고 그들의 생산 프로세스들과 관련하여 특별히 설계됨)와의 컴플라이언스(compliance) 둘 모두를 제공해야 하는 지속적인 난제에 직면한다.
다음은 본 발명의 초기 이해를 제공하는 단순화된 요약이다. 요약은 반드시 핵심 엘리먼트들을 식별하지도 않고 본 발명의 범위를 제한하지도 않으며, 단지 다음 설명에 대한 서론으로서 역할을 한다.
본 발명의 일 양상은 주기적으로 반복되는 엘리먼트들 사이의 콜스 피치(coarse pitch)를 갖는, 측정 방향을 따른 주기적 구조물을 포함하는 계측 타겟 설계를 제공하며, 각각의 엘리먼트는 서브-엘리먼트(sub-element) CD(critical dimension, 임계 치수)에서 변동되는, 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들 사이의 미세 피치로 측정 방향을 따라 주기적이고, 콜스 피치는 미세 피치의 정수 배(integer multiple)이고, 타겟 설계는 주기적으로 반복되는 바(bar)들 사이의 직교 미분해 피치를 갖는, 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물을 더 포함하며, 직교 미분해 피치는 특정된 최소 설계 규칙 피치보다 작다.
본 발명의 이들, 부가적인 및/또는 다른 양상들 및/또는 이점들은 다음의 상세한 설명에서 기술되며; 어쩌면, 상세한 설명으로부터 추론 가능하고; 그리고/또는 본 발명의 실시에 의해 습득 가능하다.
본 발명의 실시예들을 더 잘 이해하고 그 실시예들이 어떻게 실시될 수 있는지를 보여주기 위해, 순전히 예로서, 유사한 번호들이 전반에 걸쳐 대응하는 엘리먼트들 또는 섹션들을 나타내는 첨부 도면들에 대한 참조가 이제 이루어질 것이다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 계측 타겟 설계의 고레벨 개략적 예시이다.
도 1b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리소그래피 프로세스의 세팅들에 관한 고레벨 개략 및 매우 간략화된 예시이다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술의 타겟 설계들의 고레벨 개략적 예시이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 계측 타겟 설계들의 고레벨 개략적 예시이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 다양한 폭들의 직교 바들을 갖는 타겟 설계들을 사용하는 인쇄된 계측 타겟들의 고레벨 개략적 예시이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 인쇄된 계측 타겟들의 고레벨 개략적 예시이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 타겟들을 이용한 부가적인 측정들의 고레벨 개략적 예시이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 방법을 예시하는 고레벨 흐름도이다.
다음의 설명에서, 본 발명의 다양한 양상들이 설명된다. 설명 목적들을 위해, 본 발명의 철저한 이해를 제공하도록 특정 구성들 및 세부사항들이 기술된다. 그러나, 본 발명이 본원에서 제시된 특정한 세부사항들 없이도 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 또한 명백할 것이다. 또한, 잘 알려진 특징들은 본 발명을 모호하게 하지 않도록 생략되거나 단순화될 수 있다. 도면들을 구체적으로 참조하면, 도시된 세부사항들은 단지 예로서 그리고 본 발명의 예시적인 논의 목적들을 위해서만 도시되며, 본 발명의 원리들 및 개념 양상들의 가장 유용하고 쉽게 이해되는 설명인 것으로 여겨지는 것을 제공하기 위해 제시된다는 점이 강조된다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다, 본 발명의 구조적 세부사항들을 보다 상세히 나타내려고 시도하지 않으며, 본 발명의 여러 형태들이 실제로 어떻게 구체화될 수 있는지를 당업자들에게 자명하게 하는 도면들과 함께 설명이 이루어진다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예가 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 그의 적용에 있어 아래의 설명에서 기술되거나 도면들에서 예시된 컴포넌트들의 구조 및 어레인지먼트의 세부사항들로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 발명은 개시된 실시예들의 조합들뿐만 아니라 다양한 방식들로 실시되거나 수행될 수 있는 다른 실시예들에 적용 가능하다. 또한, 본원에서 사용된 어구 및 용어는 설명 목적을 위한 것이며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다.
아래의 논의들로부터 명백한 바와 같이 달리 구체적으로 언급되지 않으면, 명세서 전반에 걸쳐, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "결정", "향상", "유도(deriving)" 등과 같은 용어들을 활용한 논의들은, 컴퓨팅 시스템의 레지스터들 및/또는 메모리들 내의 물리적 이를테면, 전자적 양들로서 표현되는 데이터를, 컴퓨팅 시스템의 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 이러한 정보 저장, 송신 또는 디스플레이 디바이스들 내의 물리적 양들로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 액션 및/또는 프로세스들을 지칭한다는 것이 인지된다.
오버레이 제어는 현재 리소그래피의 주요 난제들 중 하나이다. 일반적으로, 이것은 오버레이가 측정되는 웨이퍼 상에 특수 마크들 또는 타겟들을 인쇄함으로써 달성된다. 마스크 또는 레티클의 설계 동안, 인쇄성(printability)(프로세스 윈도우) 및 수차 안정성(aberration stability) 이슈들이 고려되어야 한다. 이는, 마스크 설계를 매우 어려운 작업으로 만들며, 이는 시뮬레이션들 및 실험 부분들 둘 모두를 포함한다. 문제를 처리하는 방식들 중 하나는 마스크 상에 인쇄 불가능한 피처들(ASRAF(Assist Sub-Resolution Features))을 사용하는 것이다. 이러한 피처들은 (이들이 분해 미만(sub-resolved)이기 때문에) 그 자체가 인쇄되지 않지만, 이들은 설계된 구조물들의 인쇄성을 개선하고 스캐너의 수차들에 대한 그의 감도를 감소시킨다. 그러나 보조 피처들의 사용은 일반 방법론의 부재와 함께, 타겟 설계 도메인을 시행 착오 접근법을 사용하도록 몰아가는 엄청난 자유도를 부가한다.
유리하게는, 개시된 타겟 설계들 및 방법들은 CD-변조 및 필드-변조 타겟들을, 측정 방향에 수직이고 미분해 피치를 갖는 직교 주기적 구조물과 결합함으로써, 오버레이 타겟들의 설계 프로세스를 보다 직관적이고 예측 가능하게 만든다.
레티클 및 웨이퍼 상의 계측 타겟 설계들, 및 타겟 설계 및 프로세싱 방법들이 제공된다. 타겟 설계들은 서브-엘리먼트 CD 및/또는 높이에서 변동되는 미세 피치 서브-엘리먼트들을 갖는 콜스 피치 주기적 구조물들, 주기적으로 반복되는 바들 사이의 직교 미분해 피치를 갖는, 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물을 포함하며, 이는 잘 인쇄된 타겟들을 달성하기 위한 교정 파라미터를 제공한다. 직교 주기적 구조물들은 레티클 상에 설계되고 분해되지 않을 수 있거나, 또는 절단 층 오버레이에 대해 비교적 낮은 감도로, 프로세스 층 상에 절단 패턴으로 도포될 수 있다. 설계된 타겟들은 오버레이 계측뿐만 아니라 스캐너 수차들 및 피치 워크(pitch walk)와 같은 프로세스 파라미터들을 측정하는데 사용될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 계측 타겟 설계(100)의 고레벨 개략적 예시이다. 아래에서 설명된 바와 같이 일부 상이한 피처들을 가질 수 있는, 웨이퍼 상에 대응하는 타겟을 생성하는데 사용되는 레티클(마스크 또는 포토마스크라고도 불리는 웨이퍼 상에 패터닝된 층들을 정의하기 위해 리소그래피에 사용되는 포토레티클) 상의 타겟 설계(100)가 예시된다. 계측 타겟 설계(100)는 주기적으로 반복되는 엘리먼트들(110) 사이의 콜스 피치(P)를 갖는, 측정 방향을 따른 주기적 구조물을 포함한다. 각각의 엘리먼트(110)는 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들(120) 사이의 미세 피치(P1)로 측정 방향을 따라 주기적이다. 서브-엘리먼트(120)는 서브-엘리먼트 CD(임계 치수, CD1, CD2, CD3 등으로 표시됨)로 변동되며, 콜스 피치(P)는 미세 피치(P1)의 정수배이다(P = n·P1, 여기서 n은 정수이고, 예시된 비-제한적인 예에서 n = 5임). 타겟 설계(100)는 CD(B)의 CD를 갖는 주기적으로 반복되는 바들(130) 사이의 직교 미분해 피치(P2)를 갖는, 측정 방향에 수직인 주기적으로 반복되는 바들(130)을 갖는 직교 주기적 구조물을 더 포함한다. 미분해 직교 피치(P2)는 특정된 최소 설계 규칙 피치보다 작고, 이에 따라 웨이퍼 그 자체 상에 인쇄되는 것이 아니라, 단지 아래에서 설명되는 바와 같이 제어 가능한 타겟들을 제공하는 데 도움이 된다. 엘리먼트(110)는 유닛 셀로서 다소 임의적으로 표시되며, 계측 타겟 설계(100)의 상이한 위치들에서 선택될 수 있다는 것에 주의한다.
도 1b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리소그래피 프로세스의 세팅들에 관한 고레벨 개략 및 매우 간략화된 예시이다. 그 위에 타겟 설계(100)를 갖는 레티클(102)(또한 마스크라고도 불림)을 통해 프로젝팅되는 웨이퍼(104) 상의 타겟(150)은 조명 원(70)으로부터의 조명을 사용하여 생성된다. 명백하게, 레티클(102)은 통상적으로 웨이퍼(104) 상에 생성된 집적 회로(들)의 하나의 또는 아마도, 그 이상의 층들에 관한 회로 설계 데이터 및 아마도, 다수의 타겟 설계들(100)을 포함한다. 타겟 설계들(100) 및 타겟들(150)의 개시된 설명은 각각, 레티클(102) 및 웨이퍼(104) 상의 이러한 컴포넌트들에만 관련되고, 통상적으로 훨씬 더 복잡한 설계들의 부분이다. 특정 실시예들은 본원에서 개시된 계측 타겟 설계들(100)을 포함하는 리소그래피 레티클(들)(102)을 포함한다. 특정 실시예들은 계측 타겟(들)(150) 그 자체 뿐만 아니라 본원에서 개시된 계측 타겟 설계(들)(100)를 사용하여 생성된 계측 타겟(들)(150)을 포함하는 웨이퍼(104)를 포함한다. 특정 실시예들은 계측 타겟(들)(150)의 타겟 설계 파일을 포함한다. 특정 실시예들은 계측 타겟들(150)의 계측 오버레이 측정 타겟 설계 파일을 포함한다.
구체적으로, 계측 타겟(들)(150)(도 1b에 개략적으로 예시된 부분)은 주기적으로 반복되는 타겟 엘리먼트들(151) 사이의 타겟 콜스 피치(P(T))를 갖는, 측정 방향을 따른 타겟 주기적 구조물(150)을 포함할 수 있고, 각각의 타겟 엘리먼트(151)는 타겟 서브-엘리먼트 CD(도 5 참조)에서 변동되는, 주기적으로 반복되는 타겟 서브-엘리먼트들(155) 사이의 타겟 미세 피치(P1(T))로 측정 방향을 따라 주기적이고, 타겟 콜스 피치(P(T))는 타겟 미세 피치(P1(T))의 정수배(P(T)=n·P1(T))(n은 정수임)이다. 계측 타겟(들)(150)에 대한 비-제한적인 예들이 도 5에 제시된다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술의 타겟 설계들(80)의 고레벨 개략적 예시이다. 도 2a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 오버레이 측정들을 위한 통상적인 타겟 설계는 피치(P)로 설정된 엘리먼트들(82)을 갖는 주기적 구조물을 포함한다. 레티클 상의 타겟 설계 및 실제 타겟 기하학적 구조는 모든 엘리먼트들(82)이 인쇄되는 동안 유사하다. 피치(P)는 가시 범위의 조명 스펙트럼을 갖는 광학 해상도를 달성하기 위해 요구되는 바와 같이 크다(최소 설계 규칙보다 훨씬 크고, 통상적으로 100 nm보다 큼)는 것에 주의한다. 그러나, 설계들(80)은 넓은 빈 공간 및 넓은 세그먼팅되지 않은 바(82)를 남기기 때문에, 이들은 일반적으로 프로세스와 호환되지 않으며 비대칭 스캐너 수차들로 인해 디바이스와 관련하여 상당한 바이어스들을 야기한다.
도 2b 및 도 2c는 각각, 레티클 및 웨이퍼 상의 종래 기술의 타겟 설계들(90, 95)을 각각 예시한다. 종래 기술 설계(90)는, 미세 피치(P1)로 반복되는 엘리먼트들(92)을 갖는 미세하게 세그먼팅된 주기적 구조물로의 넓은 바들(82)의 세그먼테이션을 포함하며, 이는 콜스 피치(P) 내에서 디바이스-유사 구조물들을 산출한다. 엘리먼트들(92)은 대략 디바이스 구조물(최소 설계 규칙 피치) 정도이거나 심지어 이와 동일한 피치(P1)를 가지며, 요구되는 광학 해상도는 미국 특허 출원 번호 제14/820917호 및 WIPO 출원 번호 PCT US 16/60626(이들은 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함됨)에 더 상세히 개시된 바와 같이, 콜스 피치에 걸쳐 변동되도록 디바이스-유사 인쇄 구조물들(97)의 파라미터들을 설정함으로써 달성된다.
그러나, 본 발명자들은 타겟 설계들(90)이 결과적인 성능에 영향을 미치는 너무 많은 자유 파라미터들을 가지며, 이들 모두를 동시에 최적화하는 것은 매우 어려운 작업일 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 타겟 설계(90)에서, 자유 파라미터들은 바들(92) 각각의 폭 값들을 포함하고 모든 바들(92)이 인쇄되고 충분히 큰 프로세스 윈도우를 갖도록 이루어진다. 이는 레지스트의 화학 물질을 교정하는데 있어서의 어려움으로 인해 거의 이용 가능하지 않은 잘-교정된 시뮬레이션들을 요구하는 상당한 난제이며, 이는 이에 따라, 통상적으로 시행 착오 접근법에 의해 처리된다. 그러나, 상이한 CD 값들의 조합들의 수가 매우 많기 때문에, 이 종래 기술 접근법은 거의 적용 불가능하다. 본 발명자들은, 분석이 불연속성들 및 구별 불가능한 구역들에 의해 방해되며, 이는 또한 타겟(95)이 잘 인쇄되기 위한 조건들을 추측하기 위한 직관적인 경험 법칙들을 형성하는 것을 방지한다는 것을 발견하였다.
이러한 어려움들에 대한 솔루션들로서, 본 발명자들은 타겟 설계들(100)에서, 타겟 설계(100)의 변동 파라미터들의 수를 상당히 감소시키고 물리적 관점에서 직관적인 방식으로 타겟 인쇄성에 영향을 미치는 파라미터들을 사용할 것을 제안한다. 주요 인쇄성 문제는 에어리얼 이미지 임계치의 올바른 값을 아는 행운과 연결되기 때문에, 본 발명자들은 직교 바들(130)을 사용하여 서브-엘리먼트들(120)의 인쇄성 및 그의 파라미터를 제어하면서, 직교 바들(130) 그 자체는 인쇄된 구조물(155)에 수직인 방향으로 인쇄되지 않고 분해되지 않은 채로 유지하는 것을 제안하였다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 계측 타겟 설계(100)의 고레벨 개략적 예시이다. 도 3 및 도 4는 단지, 각각의 타겟 설계들(100)의 작은 부분을 그들의 설계 원리를 설명할 목적으로 예시하는데, 즉 (i) 추가된 직교 패턴(130)은 (측정 방향에 대해) 수직 방향으로 주기적이고, 최소 설계 규칙 피치보다 작고 이에 따라 인쇄 툴의 광학 시스템에 의해 분해되지 않는 피치(P2)(도 1a 참조)를 갖고; (ii) 추가된 직교 패턴(130)은 계측 시스템의 동공 평면에서 (측정 ?향에서 엘리먼트들(110, 120)로부터) 회절 차수들의 포지션에 영향을 미치지 않고, 이에 상응하게, (서브-엘리먼트(120)에 대해 상이한 CD들을 갖는) CD 변조 타겟들에 의해 제공되는 준 2-빔 이미징 방식에서, 패턴(130)은 필드 평면에서 인쇄된 패턴의 포지션을 변경하지 않고(이는 디바이스들에 대해 어떠한 바이어스들도 야기하지 않음); 및 (iii) 직교 바들(130)의 폭들(CD(B))을 변동시킴으로써, 제로 및 제 1 회절 차수들의 강도가 변동될 수 있고, 정해진 파라미터에 대해, 양호한 인쇄성 조건을 제공하는 적절한 값을 쉽게 발견하기 위해 사용될 수 있다. 도 4는 직교 바들(130)이 추가되는, 변동 높이들(HI, H2, H3 등) 및 동일한 폭(CD)을 갖는 서브-엘리먼트들(120)을 갖는 타겟 설계들(100)의 변형들을 개략적으로 예시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 다양한 폭들(CD(B))의 직교 바들(130)을 갖는 타겟 설계들(100)을 사용하는 인쇄된 계측 타겟들(150)의 고레벨 개략적 예시이다. 도 5에 예시된 인쇄된 계측 타겟들(150)은 비-제한적인 예들로서, 도 1a 및 도 3에 예시된 타겟 설계들(100)을 사용하여 인쇄되었다. 도 5는, 직교 바들(130)의 폭(CD(B))을 변동시키는 것은 타겟 서브-엘리먼트들(155)의 상이한 폭들(CD)을 초래하여 최적의 CD(B)의 간단한 선택을 허용함을 입증한다. 후보 타겟들(150) 및 대응하는 설계들(100)의 결과적인 세트가 단일 파라미터(CD(B))에 의존하고, 물리적으로 보다 직관적이고, 다른 프로세스 파라미터들의 간단한 피팅, 예를 들어, 에어리얼 이미지 임계치의 임의의 값에 노출된 광량을 피팅하는 것을 허용하며 - 그 이유는 타겟 설계(100)에서 단 하나의 파라미터만을 변화시키는 것을 수반하기 때문이다.
측정 방향에 수직이고 미분해된 피치를 갖는 직교 주기적 구조물(130)을 도입하는(introducing) 개시된 접근법은 위에 도시된 바와 같은 서브-엘리먼트들의 가변 CD들의 경우들뿐만 아니라 광범위한 계측 오버레이 타겟들에서 일반적인 원리로서 사용될 수 있다는 것에 주의한다.
도 4를 다시 참조하면, 서브-엘리먼트들(120)은 최적화 프로세스에 대한 다른(또는 부가적인) 파라미터들을 제공하기 위해 변동 폭들(CD1, CD2, CD3 등)을 갖는 것 대신(또는 아마도, 이에 추가하여), 변동 높이들(H1, H2, H3 등)을 갖도록 설계될 수 있다는 것에 주의한다. 수직 방향의 변조는 미분해로 설정될 수 있고 동공 평면에서의 회절 차수들의 포지션에 영향을 미치지 않아, 디바이스들에 대해 어떠한 바이어스도 형성하지 않지만, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 제2015/0309402호(이는 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함됨)에 설명된 바와 같이, 마스크의 투과 성질에 여전히 영향을 미친다. 도 4에 개시된 것과 같은 타겟 설계들(100)은 양호한 인쇄성 조건들을 달성하기 위해 부가적인 유연성(예를 들어, 바들(130)의 폭들 및 서브-엘리먼트들(120)의 높이들)을 추가하는데 사용될 수 있다.
유리하게는, 개시된 실시예들은 최적화 프로세스의 단일 파라메트릭 완화를 사용하는 것을 가능하게 하고 아마도, 통합 파라메트릭 세트들로 서브-엘리먼트들(120) 및 인쇄된 타겟들(150)의 CD-변조를 구축할 수 있다. 또한, 개시된 실시예들은 단일 파라메트릭 패밀리 최적화를 사용하는 효과적인 에어리얼 이미지 임계치 제어, 및 서브-엘리먼트들(120)의 높이들 및/또는 폭들을 사용하는 통합된 타겟 설계 최적화 완화를 포함하는 혁신적인 마스크 설계 능력들을 제공한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 인쇄된 계측 타겟들(150)의 고레벨 개략적 예시이다. 도 6a 내지 도 6c는 각각의 계측 타겟 생산 스테이지들(150A, 150B 및 150)의 하나의 주기에 대응하는 작은 부분을, 그의 설계 원리들을 설명할 목적으로 각각 예시한다는 것에 주의한다. 도 6a 내지 도 6c는 각각 웨이퍼 상에 타겟들(150)을 생성하기 위한 프로세스 스테이지들(150A, 150B)을 개략적으로 예시한다. 계측 타겟들(150)은 주기적으로 반복되는 엘리먼트들(151) 사이의 콜스 피치(P)를 갖는, 측정 방향을 따른 주기적 구조물(151)을 포함할 수 있으며, 각각의 엘리먼트(151)는 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들(155) 사이의 미세 피치(P1)로 측정 방향을 따라 주기적이며, 모든 서브-엘리먼트들(155)은 동일한 CD를 갖는다. 서브 엘리먼트들(155)은 주기적으로 반복되는 절단부들 갖는, 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물(160)에 의해 절단될 수 있다(각각 도 6a 및 도 6b의 패턴들(150A)로부터 패턴들(150B)로 이동함). 본 발명자들은 절단부들이 인쇄된 타겟(150)의 CD 변조를 시뮬레이션하고 생산 프로세스를 단순화하도록 구성될 수 있다는 것을 발견하였다. 서브-엘리먼트들(155)은 어떠한 CD 변동도 없이(그리하여 인쇄성 문제들을 회피함) 디바이스 구조물들을 표현하도록 구성될 수 있는 반면, 절단 프로세스 계측 광학 툴에 의해 측정 가능한 효과적으로 CD-변조된 타겟(150)으로 이들 구조물들을 전달한다.
서브-엘리먼트들(155)은 (예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은) 변동 CD들을 갖거나 동일한 CD를 가질 수 있다. 동일한 CD를 갖는 서브-엘리먼트들(155)을 갖는 개시된 타겟들(150)은 CD들을 변동시키는 서브-엘리먼트들(155)보다 양호한 인쇄성을 가질 수 있고 디바이스 구조물들에 대하여 거의 제로 오프셋을 달성할 수 있다. 각각의 오버레이 타겟들(150)은 계측 오버레이 측정들에 대해 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 최소 설계 규칙을 갖는 주기적 격자의 인쇄 및 수직 방향에서 후속 라인 절단을 포함하는 표준 디바이스 인쇄 절차가 타겟들(150)을 생성하기 위해 활용된다. 이 절차는 프로세스 층의 타겟들(150)에 대해서만 적용 가능하기 때문에(그 이유는 이들이 절단부들을 수반하기 때문임), 이러한 타겟들만이 프로세스 호환성 관점에서 주요 난제를 제기한다는 것에 주의한다.
콜스 피치(P)는 예를 들어, 400nm 위에서 동작하는 계측 도구 광학기에 의해 분해되도록 구성될 수 있다. 미세 피치(P1)는 인쇄 요건들을 만족시키도록 구성될 수 있고, 절단부들(160)은 예를 들어, 인쇄성 임계치, 예를 들어 100nm 보다 큰 갭들을 남기지 않음으로써 프로세스 호환성을 유지하도록 또한 구성될 수 있다. 타겟들(150)은 특히 서브-엘리먼트들(155)이 동일한 피치를 갖는 디바이스 라인들로서 설계될 때 제로 또는 매우 작은 NZO(non-zero offsets)를 갖도록 구성될 수 있다. 타겟 포지션은 (서브-엘리먼트들(155)의) 기본 라인 포지션에 의해 완전히 결정되기 때문에, 그것은 측정 광학 툴에 대한 충분한 콘트라스트를 여전히 제공하면서, 정의상 NZO = 0을 가질 수 있다.
유리하게는, 타겟들(150)은 인쇄성 이슈들에 시달리지 않지만, 이들은 또한 측정 패턴 방향 또는 수직 방향 어디에서도 절단 패턴들(160)의 위치에 대해 엄격한 사양들을 부과하지 않으며, 이는 절단 패턴들(160)에 대해 수 nm, 심지어 최대 10nm까지의 허용 가능한 큰 오버레이 에러 범위를 초래한다.
특정 실시예들에서, 서브-엘리먼트들(155)은 절단 구조물들(160)과 서브-엘리먼트들(155)의 가능한 중첩을 방지하기 위해 최소 설계 규칙 피치의 정확히 2배(P1 = 2·DR)로 인쇄될 수 있다(이는 예를 들어, P1 = DR 및 극단적 쌍극자 조명을 사용하여 인쇄된 절단 구조물들(160)을 갖는 경우들에 발생할 수 있음). P1 = 2·DR로 타겟(150)을 구성하는 것은 아래의 수학식 1(미세 피치(P1) 및 (φ로 표시되는) 동공에서의 조명 포지션에 대응하는 비대칭 수차 위상 시프트에 대한 상태들의 관점에서 에어리얼 강도 분포를 표현함)에 도시된 바와 같이 넓은 범위의 오버레이 에러 공차 절단 패턴들(160)을 넘어서도 작은 또는 제로 NZO를 유지할 수 있다.
Figure pct00001
수학식 1
본 발명자들은 타겟 포지션에서의 대응하는 시프트는
Figure pct00002
이며, 이는 최소 설계 규칙 피치와 동일한 P1로 인쇄된 타겟(150)에 대해 동일하며, 여기서 에어리얼 강도 분포는 수학식 2에 설명된다(수학식 2에서, P2=l DR 및 Pl=2 DR임).
Figure pct00003
수학식 2
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 타겟들(150)을 이용한 부가적인 측정들(170)의 고레벨 개략적 예시이다. 특정 실시예들은 스캐너 수차 측정들(174), 피치 워크 측정(176) 등과 같은 부가적인 측정들을 위해 타겟들(150)을 활용할 수 있다. 스캐너 수차 측정(174)에 대해, 최소 설계 규칙(DR) 내지 최소 설계 규칙의 2배(2·DR)까지 범위의 세그먼테이션 피치들(미세 피치(P1))을 갖는 동시성 타겟들(150)이 인쇄되고 위에서 개시된 바와 같이 절단되고 오버레이 계측 툴(172)에 의해 측정될 수 있다. 상이한 세그먼테이션 피치들(미세 피치(P1))에 대응하는 상이한 셀들(150) 사이의 오버레이 측정들의 결과들은 미국 특허 출원 번호 제14/820917호(이는 그 전문이 본원에 인용에 의해 포함됨)에 설명된 바와 같은 스캐너 수차 진폭 계산에 대한 기초를 제공한다. 피치 워크 측정(176)에 대해, 동시성 타겟들(150)은, 각각이 이중 패터닝 절차의 상이한 단계들 상에 인쇄된 주기적 구조물을 나타내는 2개의 셀들(150A)(다수의 셀들(150A)은 다수의 패터닝 절차들에서 피치 워크를 측정하는데 사용될 수 있음)을 포함할 수 있는 반면, 타겟(150)의 다른 주기적 구조물들은 절단 절차를 사용하여 CD 변조 타겟들로 변환된다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 방법(200)을 예시하는 고레벨 흐름도이다. 방법 스테이지들은, 선택적으로 방법(200)을 구현하도록 구성될 수 있는, 위에서 설명된 타겟 설계들(100) 및/또는 타겟들(150)과 관련하여 수행될 수 있다. 방법(200)은 예를 들어, 계측 모듈에서 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 특정 실시예들은 컴퓨터 판독 가능 프로그램들이 구현되어 있고 방법(200)의 관련 스테이지들을 수행하도록 구성된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품들을 포함한다. 특정 실시예들은 방법(200)의 실시예들에 의해 설계된 각각의 타겟들의 타겟 설계 파일들을 포함한다. 방법(200)은 그들의 순서와 무관하게 다음 스테이지들을 포함할 수 있다.
방법(200)은, 측정 방향을 따른 주기적 구조물을 포함하는 계측 타겟 설계에, 측정 방향에 수직인 직교 미분해 피치를 갖는 직교 주기적 구조물을 도입하는 단계(스테이지 210), 및 단지 측정 방향을 따라 주기적 구조물을 갖는 구성가능한 계측 타겟을 생성하기 위해 리소그래피 레티클 상에서 계측 타겟 설계를 사용하는 단계(스테이지 220)를 포함할 수 있다. 방법(200)은, 주기적 구조물이 콜스 피치에서 주기적으로 반복되는 엘리먼트들을 포함하게 하도록 계측 타겟 설계를 구성하는 단계(스테이지 230)를 포함할 수 있으며, 각각의 엘리먼트는 서브-엘리먼트 CD에서 변동되는, 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들 사이의 미세 피치로 측정 방향을 따라 주기적이며, 콜스 피치는 미세 피치의 정수 배이다.
방법(200)은 타겟 인쇄성을 최적화하도록 직교 주기적 구조 엘리먼트들의 폭을 구성하는 단계(스테이지 240)를 더 포함할 수 있다. 방법(200)은 계측 타겟 설계로부터 생성된 계측 타겟들로부터 오버레이 계측 측정들을 유도하는 단계(스테이지 250)를 더 포함할 수 있다.
방법(200)은, 프로세스 층 상에 측정 방향을 따라 주기적 구조물을 생성하는 단계(스테이지 260) - 주기적 구조물은 주기적으로 반복되는 엘리먼트들 사이의 콜스 피치를 갖고, 각각의 엘리먼트는 동일한 CD를 갖는 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들 사이의 미세 피치로 측정 방향을 따라 주기적임; 및 주기적으로 반복되는 절단부(cut)들을 갖는, 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물에 의해 서브-엘리먼트들을 절단하는 단계(스테이지 270)를 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 방법(200)은 동일한 CD를 갖도록 미세 피치 서브-엘리먼트들을 생성하고, 가변 CD를 효과적으로 시뮬레이션하기 위해 절단을 사용하는 단계(스테이지 272)를 포함할 수 있다. 미세 피치는 최소 설계 규칙 피치(DR)의 1배 내지 2배 사이, 아마도 프로세스 윈도우를 넓히도록 DR의 2배가 되도록 구성될 수 있다(스테이지 275).
방법(200)은 오버레이 측정 툴에 의해 측정된, 최소 설계 규칙의 1배 내지 2배 사이의 미세 피치들을 갖는 복수의 생성된 계측 타겟들을 사용하여 스캐너 수차들을 측정하는 단계(스테이지 280)를 더 포함할 수 있다.
방법(200)은 다수의 패터닝 절차의 상이한 단계들에 관련된 주기적 셀들을, 생성된 계측 타겟들에 포함시킴으로써 피치 워크를 측정하는 단계(스테이지 290)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 양상들은, 본 발명의 실시예들에 따른 방법들, 장치(시스템들) 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 흐름도 예시들 및/또는 부분도들을 참조하여 위에서 설명된다. 흐름도 예시들 및/또는 부분도들의 각각의 부분, 및 흐름도 예시들 및/또는 부분도들의 부분들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 명령들에 의해 구현될 수 있음이 이해될 것이다. 이 컴퓨터 프로그램 명령들은, 머신을 생성하기 위한 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 다른 프로그래밍가능 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 제공될 수 있어서, 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍가능 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령들은, 흐름도 및/또는 부분도 또는 그의 부분들에서 특정되는 기능들/동작들을 구현하기 위한 수단을 생성한다.
이들 컴퓨터 프로그램 명령들은 또한, 컴퓨터, 다른 프로그래밍가능 데이터 프로세싱 장치 또는 다른 디바이스들이 특정한 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있어서, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 명령들은, 흐름도 및/또는 부분도 또는 그의 부분들에서 특정된 기능/동작을 구현하는 명령들을 포함하는 제조 물품을 생성한다.
컴퓨터 프로그램 명령들은 또한, 컴퓨터, 다른 프로그래밍가능 데이터 프로세싱 장치, 또는 다른 디바이스들 상으로 로딩되어, 컴퓨터 구현된 프로세스를 생성하도록 일련의 동작 단계들이 컴퓨터, 다른 프로그래밍가능 장치 또는 다른 디바이스들 상에서 수행되게 할 수 있어서, 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍가능 장치 상에서 실행되는 명령들은 흐름도 및/또는 부분도 또는 그의 부분들에서 특정된 기능들/동작들을 구현하기 위한 프로세스들을 제공한다.
위에서 언급된 흐름도 및 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능성 및 동작을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 부분도들의 각각의 부분은 특정된 로직 함수(들)를 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능 명령들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 부분을 나타낼 수 있다. 또한, 일부 대안적인 구현들에서, 부분에서 언급된 기능들은 도면들에서 언급된 순서를 벗어나 발생할 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 부분들은 사실상 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 부분들은 때로는, 관련된 기능성에 의존하여 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 부분도들 및/또는 흐름도 예시의 각각의 부분, 및 부분도들 및/또는 흐름도 예시의 부분들의 조합은, 특정된 기능들 또는 동작들을 수행하는 특수 목적 하드웨어-기반 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 명령들의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것이 주의될 것이다.
위의 설명에서, 실시예는 본 발명의 예 또는 구현이다. "일 실시예", "실시예", "특정 실시예들" 또는 "일부 실시예들"의 다양한 출현들은 모두가 반드시 동일한 실시예들을 지칭하는 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징들이 단일 실시예의 맥락에서 설명되지만, 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 조합으로 제공될 수 있다. 반대로, 본 발명은 명확성을 위해 별개의 실시예들의 맥락에서 본원에서 설명되지만, 본 발명은 또한 단일 실시예로 구현될 수 있다. 본 발명의 특정 실시예들은 위에서 개시된 상이한 실시예들로부터의 특징들을 포함할 수 있고, 특정 실시예들은 위에서 개시된 다른 실시예들로부터의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 특정 실시예의 맥락에서 본 발명의 엘리먼트들의 개시내용은 그의 사용을 특정 실시예 단독으로 제한하는 것으로 헤석되어서는 안 된다. 또한, 본 발명은 다양한 방식들로 수행되거나 실시될 수 있으며, 본 발명은 위의 설명에 약술된 것들 이외의 특정 실시예들에서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명은 이들 도면들 또는 대응하는 설명들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 흐름은 각각의 예시된 박스 또는 상태를 통해 또는 예시되고 설명된 것과 정확히 동일한 순서로 이동할 필요는 없다. 본원에서 사용된 기술적 및 과학적 용어들의 의미는 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해될 것이다. 본 발명은 제한된 수의 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 이들은 본 발명의 범위에 관한 제한으로 해석되어서는 안되며, 오히려 바람직한 실시예들 중 일부의 예시로서 해석되어야 한다. 다른 가능한 변동들, 수정들 및 응용들이 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 지금까지 설명된 것에 의해 제한되어서는 안되며, 첨부된 청구항들 및 그의 합법적인 등가물들에 의해 제한된다.

Claims (19)

  1. 주기적으로 반복되는 엘리먼트들 사이의 콜스 피치(coarse pitch)를 갖는, 측정 방향을 따른 주기적 구조물을 포함하는 계측 타겟 설계(metrology target design)에 있어서,
    각각의 엘리먼트는 서브-엘리먼트(sub-element) CD(critical dimension, 임계 치수)에서 변동되는, 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들 사이의 미세 피치로 상기 측정 방향을 따라 주기적이고, 상기 콜스 피치는 상기 미세 피치의 정수 배(integer multiple)이며,
    상기 타겟 설계는 주기적으로 반복되는 바(bar)들 사이의 직교 미분해 피치(orthogonal unresolved pitch)를 갖는, 상기 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물을 더 포함하고, 상기 직교 미분해 피치는 특정된 최소 설계 규칙 피치보다 작은 것인, 계측 타겟 설계.
  2. 제 1 항의 계측 타겟 설계를 포함하는 리소그래피 레티클.
  3. 제 2 항의 레티클을 사용하여 생성된 계측 타겟.
  4. 제 3 항에 있어서, 주기적으로 반복되는 타겟 엘리먼트들 사이의 타겟 콜스 피치를 갖는, 상기 측정 방향을 따른 타겟 주기적 구조물을 포함하고,
    각각의 타겟 엘리먼트는 타겟 서브-엘리먼트 CD에서 변동되는, 주기적으로 반복되는 타겟 서브-엘리먼트들 사이의 타겟 미세 피치로 상기 측정 방향을 따라 주기적이며, 상기 타겟 콜스 피치는 상기 타겟 미세 피치의 정수 배인 것인, 계측 타겟.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항의 적어도 하나의 계측 타겟을 포함하는 웨이퍼.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항의 적어도 하나의 계측 타겟의 타겟 설계 파일.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항의 복수의 계측 타겟들의 계측 오버레이 측정들.
  8. 주기적으로 반복되는 엘리먼트들 사이에 콜스 피치를 갖는, 측정 방향을 따른 주기적 구조물을 포함하는 계측 타겟에 있어서, 각각의 엘리먼트는 동일한 CD를 갖는 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들 사이의 미세 피치로 상기 측정 방향을 따라 주기적이고, 상기 서브-엘리먼트들은 주기적으로 반복되는 절단부(cut)들을 갖는, 상기 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물에 의해 절단되는 것인, 계측 타겟.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 미세 피치는 최소 설계 규칙 피치의 1배 내지 2배 사이인 것인, 계측 타겟.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 미세 피치는 상기 최소 설계 규칙 피치의 2배인 것인, 계측 타겟.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 계측 타겟을 포함하는 웨이퍼.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 계측 타겟의 타겟 설계 파일.
  13. 방법에 있어서,
    측정 방향을 따른 주기적 구조물을 포함하는 계측 타겟 설계에, 상기 측정 방향에 수직인 직교 미분해 피치를 갖는 직교 주기적 구조물을 도입하는(introducing) 단계, 및
    상기 측정 방향만을 따른 주기적 구조물을 갖는 구성가능한 계측 타겟을 생성하기 위해 리소그래피 레티클 상에서 상기 계측 타겟 설계를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 주기적 구조물이 콜스 피치에서 주기적으로 반복되는 엘리먼트들을 포함하게 하도록 상기 계측 타겟 설계를 구성하는 단계를 더 포함하고, 각각의 엘리먼트는 서브-엘리먼트 CD에서 변동되는, 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들 사이의 미세 피치로 상기 측정 방향을 따라 주기적이며, 상기 콜스 피치는 상기 미세 피치의 정수 배인 것인, 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 타겟 인쇄성(target printability)을 최적화하도록 직교 주기적 구조 엘리먼트들의 폭을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 계측 타겟 설계로부터 생성된 계측 타겟들로부터 오버레이 계측 측정들을 유도하는(deriving) 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 방법에 있어서,
    프로세스 층 상에 측정 방향을 따라 주기적 구조물을 생성하는 단계 - 상기 주기적 구조물은 주기적으로 반복되는 엘리먼트들 사이의 콜스 피치를 갖고, 각각의 엘리먼트는 동일한 CD를 갖는 주기적으로 반복되는 서브-엘리먼트들 사이의 미세 피치로 상기 측정 방향을 따라 주기적임 - , 및
    주기적으로 반복되는 절단부들을 갖는, 상기 측정 방향에 수직인 직교 주기적 구조물에 의해 상기 서브-엘리먼트들을 절단하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 오버레이 측정 툴에 의해 측정된, 최소 설계 규칙의 1배 내지 2배 사이의 미세 피치들을 갖는 복수의 생성된 계측 타겟들을 사용하여 스캐너 수차(scanner aberration)들을 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 다수의 패터닝 절차의 상이한 단계들에 관련된 주기적 셀들을, 생성된 계측 타겟들에 포함시킴으로써 피치 워크(pitch walk)를 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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