KR20200010476A

KR20200010476A - 엣지 러프니스 파라미터 결정

Info

Publication number: KR20200010476A
Application number: KR1020197038002A
Authority: KR
Inventors: 마틴 야코부스 요한 자크; 리챠드 퀸타닐라; 뵈프 아리에 제프리 덴; 마이클 쿠비스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2020-01-30
Also published as: US10634490B2; US20180364036A1; KR102340174B1; CN110799903B; CN110799903A; TW201905588A; TWI672558B; WO2018233947A1

Abstract

엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법은: 기판을 수용하기 위한 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하도록 방사선 시스템을 제어하는 단계(1010); 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수(예컨대, 2차)의 세기를 측정하기 위한 센서로부터 측정 신호를 수신하는 단계로서, 계측 타겟은 (약 0.5의) 라인폭/피치 비의 구성에 의해 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 센서는 측정된 세기에 기초하여 측정 신호를 제공하도록 구성되는, 단계(1020); 및 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계(1040)를 포함한다.

Description

엣지 러프니스 파라미터 결정

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 6월 20일에 출원된 EP 출원 제17176802.1호 및 2017년 10월 6일에 출원된 EP 출원 제17195151.0호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

본 개시내용은 계측 장치, 리소그래피 셀, 엣지 러프니스(edge roughness) 파라미터를 결정하는 방법, 및 예를 들어 리소그래피 기법에 의한 디바이스의 제조에 사용 가능한 관련 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성된 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)에 있는 패턴(또는 "디자인 레이아웃" 또는 "디자인"으로도 지칭됨)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층 상에 투영할 수 있다.

기판 상에 패턴을 투영하기 위해 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이러한 방사선의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 피처의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되는 전형적인 파장은 365nm(i-line), 248nm, 193nm 및 13.5nm 이다. 4-20 nm 범위, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm 범위의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예컨대 파장 193 nm의 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처를 형성하기 위해 사용될 수 있다.

리소그래피 장치의 전통적인 분해능 한계보다 작은 치수를 갖는 피처를 처리하기 위해 로우-k1 리소그래피가 사용될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 분해능 식은 CD = k1 × λ/NA로 표현될 수 있으며, 여기서 λ는 채용된 방사선의 파장이고, NA는 리소그래피 장치에서의 투영 광학계의 개구수이고, CD는 "임계 치수"(일반적으로 인쇄되는 최소 피처 크기이지만, 이 경우 1/2 피치)이고, k1은 실험상 분해능 인자이다. 일반적으로, k1이 작을수록, 특별한 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위해 회로 설계자가 계획한 형상 및 치수와 유사한 기판 상의 패턴을 재현하는 것이 더 어려워진다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 정교한 미세 조정 단계가 리소그래피 투영 장치 및/또는 디자인 레이아웃에 적용될 수 있다. 예를 들어 NA의 최적화, 커스터마이즈 조명 스킴, 위상 시프팅 패터닝 디바이스의 사용, 디자인 레이아웃에서의 광학 근접 보정(OPC, 종종 "광학 및 프로세스 보정"이라고도 함)과 같은 디자인 레이아웃의 다양한 최적화, 또는 "해상도 향상 기법"(RET)으로 일반적으로 규정되는 기타 다른 방법이 여기에 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다. 대안적으로, 리소그래피 장치의 안정성을 제어하기 위한 엄격한 제어 루프가 낮은 k1에서 패턴의 재현을 개선하기 위해 사용될 수 있다.

리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하는 데 종종 사용되는 스캐닝 전자 현미경, 및 오버레이(디바이스 내의 2개의 층들 사이의 정렬 정확도)를 측정하기 위한 전문화된 툴을 포함하여 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 최근, 리소그래피 분야에서 사용하기 위한 다양한 형태의 스캐터로미터가 개발되어 왔다. 이들 디바이스는 방사선 빔을 타겟 상으로 지향시키고, 산란된 방사선의 하나 이상의 특성 - 예를 들어, 파장의 함수로서의 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수로서 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서 편광 - 을 측정하여 회절 "스펙트럼"을 얻고, 그로부터 타겟의 관심 특성을 결정할 수 있다.

동시에, 공지된 검사 기법은 가시 또는 자외선 대역의 방사선을 채용한다. 이는 측정할 수 있는 가장 작은 피처를 제한하므로 이러한 기법은 더 이상 최신 리소그래피 공정에서 만들어진 가장 작은 피처를 직접 측정할 수 없다. 더 작은 구조체의 측정을 허용하기 위해, 예를 들어 EUV 리소그래피에 사용되는 극자외(EUV) 파장과 유사한 더 짧은 파장의 방사선을 사용하는 기법이 제안되었다. 이러한 파장은 1 내지 100 nm, 예를 들어 1 내지 125 nm의 범위일 수 있다. 이러한 파장 범위의 일부 또는 전부는 연질 x-선(SXR) 파장이라 칭할 수도 있다. 일부 저자는 더 좁은 범위의 파장, 예를 들어 1-10 nm 또는 1-20 nm 범위를 지칭하기 위해 SXR의 용어를 사용할 수도 있다. 본 개시내용의 목적을 위해, 이러한 용어 SXR 및 EUV는 어떠한 엄격한 구별도 암시하지 않고 사용될 것이다. 예를 들어 0.1-1 nm의 범위에서 더 경질의 x-선을 사용한 계측도 고려된다. 투과 및/또는 반사 산란 모드에서 이러한 파장을 사용하는 투과 및 반사 계측 기법의 예는 공개된 특허 출원 WO2015172963A1에 개시되어 있다. 투과 및/또는 반사 산란 모드에서 이들 파장을 사용하는 계측 기법 및 장치의 다른 예는 공개된 특허 출원 US2016282282A1, US2017045823A1, WO2017025392A1 및 WO2017108404에 개시되어 있으며, 후자는 국제 특허 출원 번호 PCT/EP2016/080058 에 해당하는 것이며 본 출원의 우선일 기준으로 공개되어 있지 않다. 이들 출원 모두의 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다.

SXR 방사선의 편리한 소스는 고차 고조파 발생(HHG) 소스를 포함하며, 이러한 소스에서는 레이저로부터의 적외선 펌프 방사선이 기체 매질과의 상호 작용에 의해 더 짧은 파장의 방사선으로 변환된다. HHG 소스는 예를 들어 미국 콜로라도주 볼더 소재의 KMLabs(http://www.kmlabs.com/)에서 입수할 수 있다. 리소그래피를 위한 검사 장치에 적용하기 위해 HHG 소스의 다양한 변형이 또한 고려되고 있다. 이들 변형예 중 일부는 예를 들어 2016년 11월 11일자의 유럽 특허 출원 번호 16198346.5에 개시되어 있으며, 이는 본 출원의 우선일 기준으로 공개되어 있지 않은 상태이다. 다른 변형예는 US2017184511로 공개된 미국 특허 출원 15/388,463 및 WO2017108410으로 공개된 국제 특허 출원 PCT/EP2016/080103에 개시되어 있다. 이들 두 출원은 둘다 2015년 12월 23일자의 유럽 특허 출원 제15202301.6호에 대해 우선권을 주장하는데 본 출원의 우선일 기준으로 공개되지 않은 상태이다. 본 출원의 우선일 기준으로 공개되어 있지 않은, 2016년 9월 14일자 유럽 특허 출원 제16188816.9호는 검사 장치에서 측정 스폿의 번짐(blurring)을 최소화하기 위해 HHG 방사선 소스에 있어서의 파면의 수정에 관해 기술한다. 이들 출원 모두의 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다.

광학적 기법을 사용한 CD 측정의 예로서, 미국 특허 US5361137은 회절 격자를 사용하여 미크론 이하 라인폭을 측정하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. "고정-라인폭 가변-피치 폭" 테스트 격자의 세트는 다수의 격자를 가지며, 각각의 격자는 라인폭은 동일하지만 피치 폭은 상이하다. 이들 격자는 조명되어 회절 패턴을 형성하게 된다. 각각의 격자로부터의 1차 또는 2차 회절 이미지의 피크 세기의 세트가 기록된다. 이러한 세기 값 중 하나는 극값의 주위에 곡선을 형성하는데, 이는 피치 폭이 라인폭의 절반과 같은 격자로부터의 세기를 나타낸다.

리소그래피 패터닝 성능은 이제 엣지 배치 에러(EPE)에 의해 주도되고 있다. 피처의 엣지의 위치는 피처의 측방향 위치(오버레이)와 피처의 사이즈(CD)에 의해 결정된다. 이것의 일부는 본질적으로 매우 국소적이고 확률적이다. 예를 들어 라인 엣지 러프니스(LER)는 매우 국소적인 CD 변형을 초래한다. 향후 리소그래피 노드의 경우 이러한 국소적인 CD 균일성(LCDU)이 EPE 성능에 크게 기여하는 요소가 될 것으로 예상된다. LCDU가 매우 중요해질 것이기 때문에 공정 조건을 최적화하여 LCDU를 제어하고 최소화하는 것이 중요해질 것이다. 그 첫 단계로 LCDU를 측정하고 모니터링해야 한다.

라인폭은 다양한 공지된 광학적 기법을 사용하여 측정되지만 LCDU 및 LER 파라미터는 현재 CD-SEM(CD 주사 전자 현미경) 검사 기법을 통해 획득하고 있다. 따라서 광학적 기법에 비하여, 단지 희소(sparce) 샘플링만이 이용될 수 있고, 많은 수의 LCDU 파라미터를 획득해야 하는 경우 측정 시간이 폭발적으로 증가한다.

엣지 배치 에러 특성, 특히 LCDU 및 LER 파라미터를 특히 보다 효율적인 방식으로 결정하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 보다 짧은 파장의 방사선을 사용하는 스캐터로미터에서 이러한 개선사항을 이용하기 위해 광학적 기법을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 양태에 따르면 계측 장치가 제공되는데, 계측 장치는:

- 기판을 수용하기 위한 측정 위치;

- 상기 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하기 위한 방사선 시스템;

- 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된(forbidden) 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로서, 상기 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 상기 센서는 측정된 세기에 기초하여 측정 신호를 제공하도록 구성되는, 센서; 및

- 제어기를 포함하되, 상기 제어기는:

- 측정 신호를 수신하고;

- 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 구성된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 계측 장치를 포함하는 리소그래피 셀이 제공된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 레티클과 같은 패터닝 디바이스 상에 제공되거나 웨이퍼와 같은 기판 상에 패터닝되는 계측 타겟이 개시되는데, 상기 계측 타겟은 복수의 영역을 포함하며, 서로 상이한 영역들에서, 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 상이하게 제어하기 위해 상이한 구성들을 갖는 상이한 반복 패턴들이 제공된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은:

- 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하는 단계;

- 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하는 단계로서, 상기 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성된 반복 패턴을 포함하는, 단계;

- 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.

- 기판을 수용하기 위한 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하도록 방사선 시스템을 제어하는 단계;

- 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로부터 측정 신호를 수신하는 단계로서, 상기 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 상기 센서는 측정된 세기에 기초하여 상기 측정 신호를 제공하도록 구성되는, 단계; 및

본 발명의 제6 양태에 따르면, 명령이 기록된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되는데, 명령은 계측 장치의 제어기에 의해 실행될 때, 제4 또는 제5 양태의 방법을 구현한다.

이제 본 발명의 실시예에 관해, 첨부된 도면을 참조로 하여 단지 예시의 목적으로 설명할 것이다.
- 도 1은 리소그래피 장치의 개략도이다.
- 도 2는 리소그래피 셀의 개략도이다.
- 도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 세 가지 핵심 기술 간의 협력을 나타내는 홀리스틱 리소그래피의 개략적인 도면을 나타낸다.
- 도 4는 0.1 nm 내지 100 nm의 파장 범위의 방사선이 기판 상의 구조체의 파라미터를 측정하는 데에 사용될 수 있는 계측 장치의 개략도를 도시한다.
- 도 5는 이상적인 조건 하에서 라인폭/라인 피치 비와 2차 세기 사이의 관계를 나타내는 차트이다.
- 도 6은 다양한 라인폭/라인 피치 비를 갖는 계측 타겟의 실시예를 도시한 도면이다.
- 도 7은 예를 들어 도 6의 인쇄된 계측 타겟의 측정치가 도시되고 포물선이 이러한 측정치에 근사되는 차트를 도시한다.
- 도 8은 시뮬레이션이 수행된 구조체의 단면도이다.
- 도 9는 도 8의 구조체의 시뮬레이션 결과와 함께 다수의 차트를 보여주는 도면이다.
- 도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따라 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법의 흐름도이다.

본 개시내용에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 자외선(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는 방사선) 및 EUV(예를 들어 약 5-100 nm 범위의 파장을 갖는 극 자외선)를 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 포괄하기 위해 사용된다.

본 명세서에 사용되는 용어 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는, 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하여, 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는 데 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다; "광 밸브"라는 용어 또한 이와 관련하여 사용될 수 있다. 전통적인 마스크(투과형 또는 반사형, 바이너리, 위상 시프팅, 하이브리드 등) 이외에 다른 패터닝 디바이스의 예는 다음과 같다:

- 프로그램 가능한 미러 어레이. 이러한 미러 어레이에 대한 추가 정보는 미국 특허 제5,296,891호 및 제5,523,193호에 제공되어 있으며, 이는 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

- 프로그래밍 가능한 LCD 어레이. 이러한 구성의 예는 미국 특허 제5,229,872호에 제공되며, 이는 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기로도 지칭됨)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치설정하도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(T), 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치설정하도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

동작 시에 조명기(IL)는, 예컨대 빔 전달 시스템(BD)를 통해 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위해 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전기형 또는 기타 다른 유형의 광학 컴포넌트 또는 이들의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 방사선 빔(B)의 단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 적합하거나 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한 것으로서, 굴절형, 반사형, 반사굴절형, 애너모픽, 자기형, 전자기형 및 정전형 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"(PS)이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수도 있고, 이는 또한 액침 리소그래피라 불린다. 액침 기법에 대한 추가 정보는 미국 특허 제6,952,253호 및 PCT 공개 문헌 WO99-49504 에 제공되어 있으며, 이는 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

리소그래피 장치(LA)는 또한 2개(듀얼 스테이지) 또는 그 이상의 기판 테이블(WT) 및 예컨대 둘 이상의 지지 구조체(T)(미도시)를 갖는 형태일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는 추가의 테이블/구조체를 병렬적으로 사용할 수 있으며, 또는 하나 이상의 다른 테이블을 기판(W) 상에 패터닝 디바이스(MA)의 디자인 레이아웃을 노광하기 위해 사용하면서 하나 이상의 테이블 상에서 준비 단계를 수행할 수 있다.

동작 시에 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(T)) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 거친 후에, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하게 되며, 투영 시스템(PS)은 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 포커싱한다. 제2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 다양한 타겟부(C)를 위치설정하도록 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 가능하게는 또 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되지는 않음)가 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치설정하기 위해 사용될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크가 전용화된 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있다).

도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀 또는 (리소)클러스터로도 지칭되는 리소그래픽 셀(LC)의 일부를 형성할 수 있으며, 리소그래피 셀은 종종 기판(W)에 대해 노광-전 프로세스 및 노광-후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 또한 포함한다. 통상적으로 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함하며, 이들은 예를 들어 기판(W)의 온도를 컨디셔닝하기 위한 것이며, 예컨대 레지스트 층에서 용매를 컨디셔닝하기 위한 것이다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판(W)을 픽업하여, 이를 상이한 프로세스 장치 간에 이동시키며, 리소그래피 장치(LA)의 로딩 베이(LB)에 기판(W)을 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 리소셀 내의 이들 디바이스는 통상적으로 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 예컨대 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어할 수 있다.

리소그래피 장치(LA)에 의해 노광되는 기판(W)이 정확하고 일관되게 노광되도록, 기판을 검사하여 후속하는 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등의 패터닝된 구조체의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 하나 이상의 검사 툴(MET)이 리소 셀(LC)에 포함될 수 있다. 에러가 검출되는 경우, 특히 동일한 배치(batch) 또는 로트의 다른 기판(W)이 노광되거나 처리되기 전에 검사가 수행되어야 한다면, 예를 들어 후속 기판의 노광에 대해 또는 기판(W)에 대해 수행될 다른 처리 단계에 대해 조정이 이루어질 수 있다.

검사 장치(계측 장치라고도 칭할 수도 있음)가 기판(W)의 특성을 결정하는 데 사용되며, 특히 동일한 기판(W)의 상이한 층들과 연관되는 특성 또는 상이한 기판들(W)의 특성이 층마다 어떻게 달라지는지를 결정하는 데 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판(W) 상의 결함을 식별하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 리소 셀(LC)의 일부일 수 있거나, 리소그래피 장치(LA)에 통합될 수 있거나, 심지어 독립형 디바이스일 수도 있다. 검사 장치는 잠상(노광 후 레지스트 층의 이미지) 또는 반잠상 이미지(노광후 베이크 단계(PEB) 이후 레지스트 층의 이미지), 또는 현상된 레지스트 이미지(레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분이 제거됨), 또는 심지어 에칭된 이미지(에칭 등의 패턴 전사 단계 이후)에 대해 특성을 측정할 수 있다.

일반적으로 리소그래피 장치(LA)에서의 패터닝 프로세스는 기판(W) 상의 구조체의 치수설정 및 배치의 높은 정확도를 요하는 처리에 있어서 가장 중요한 단계 중 하나이다. 이러한 높은 정확도를 보장하기 위해 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같은 3개의 시스템이 소위 "홀리스틱" 제어 환경으로 조합될 수 있다. 이들 시스템 중 하나는 계측 툴(MT)(제2 시스템) 및 컴퓨터 시스템(CL)(제3 시스템)에 (가상으로) 연결된 리소그래피 장치(LA)이다. 이러한 "홀리스틱" 환경의 핵심은 이들 3개의 시스템 사이의 협력을 최적화하여 전체적인 프로세스 윈도우를 향상시키고 리소그래피 장치(LA)에 의해 수행된 패터닝이 프로세스 윈도우 내에 유지되도록 엄격한 제어 루프를 제공하는 것이다. 프로세스 윈도우는 특정 제조 프로세스가 규정된 결과(예를 들어, 기능 반도체 디바이스)를 생성하게 되는 프로세스 파라미터(예를 들어, 선량, 포커스, 오버레이)의 범위를 규정한다 - 일반적으로 이러한 윈도우 내에서 리소그래피 프로세스 또는 패터닝 프로세스의 프로세스 파라미터가 변화하도록 허용된다.

컴퓨터 시스템(CL)은, 어떤 분해능 향상 기법을 사용할지를 예측하고 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정이 패터닝 프로세스의 가장 큰 전체 프로세스 윈도우를 달성하는지를 결정하도록 계산 리소그래피 시뮬레이션 및 계산을 수행하기 위해 패터닝될 디자인 레이아웃(의 일부)을 사용할 수 있다(도 3에서 첫 번째 스케일 SC1의 양방향 화살표로 표시됨). 전형적으로, 분해능 향상 기법은 리소그래피 장치(LA)의 패터닝 가능성과 매칭되도록 구성된다. 컴퓨터 시스템(CL)은 또한, 예컨대 차선의(sub-optimal) 처리로 인해 결함이 존재할 수 있는지를 예측하기 위해, (예를 들어, 계측 툴(MT)으로부터의 입력을 사용하여) 프로세스 윈도우 내의 어느 곳에서 리소그래피 장치(LA)가 현재 작동하는 중인지를 검출하기 위해 사용될 수도 있다(예를 들어, 도 3에서 두 번째 스케일 SC2의 "0"을 가리키는 화살표로 도시됨).

계측 툴(MT)은 정확한 시뮬레이션 및 예측을 가능하게 하도록 컴퓨터 시스템(CL)에 입력을 제공할 수 있고, 예를 들면 리소그래피 장치(LA)의 교정 상태에서, 가능한 드리프트를 식별하기 위해 리소그래피 장치(LA)에 피드백을 제공할 수 있다(도 3에서 세 번째 스케일 SC3에 도시됨).

리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하는 툴은 일반적으로 계측 툴(MT)이라고 한다. 주사 전자 현미경 또는 다양한 형태의 스케터로미터 계측 툴(MT)을 포함하여, 이러한 측정을 수행하기 위한 상이한 유형의 계측 툴(MT)이 알려져 있다. 스캐터로미터는, 이러한 스캐터로미터의 대물계의 동공면 또는 동공면과 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 일반적으로 동공 기반 측정이라 함) 또는 이미지 평면 또는 이러한 이미지 평면에 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 이미지 또는 필드 기반 측정이라 함) 리소그래피 프로세스의 파라미터의 측정을 가능하게 하는 다목적 기구이다. 이러한 스캐터로미터 및 관련 측정 기법은 특허 출원 US20100328655, US2011102753A1, US20120044470A, US2010049470A, US20110249244, US20110026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 전술한 스캐터로미터는 연질 x-선, 가시광선에서부터 근적외선 파장 범위의 광을 사용하여 격자를 측정할 수 있다.

스캐터로미터(MT)는 각도 분해 스캐터로미터일 수 있다. 이러한 스캐터로미터에서 격자의 특성을 재구성하거나 계산하기 위해 측정된 신호에 재구성 방법이 적용될 수 있다. 이러한 재구성은, 예를 들어 산란된 방사선과 타겟 구조체의 수학적 모델과의 상호 작용을 시뮬레이션하고 그 시뮬레이션 결과와 측정의 결과를 비교한 결과일 수 있다. 수학적 모델의 파라미터는 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟으로부터 관측된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.

대안적으로, 스캐터로미터(MT)는 분광 스캐터로미터(MT)일 수 있다. 이러한 분광 스캐터로미터(MT)에서, 방사선 소스에 의해 방출된 방사선은 타겟으로 지향되고 타겟으로부터 반사 또는 산란된 방사선은 분광계 검출기로 지향되어, 정반사된 방사선의 스펙트럼(즉, 파장의 함수로서의 세기 측정)을 측정하게 된다. 이러한 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 타겟의 구조 또는 프로파일이 예를 들어 엄격 결합파 분석 및 비선형 회귀에 의해 또는 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다.

대안적으로, 스캐터로미터(MT)는 타원해석 스캐터로미터일 수 있다. 타원해석 스캐터로미터는 각각의 편광 상태에 대해 산란된 방사선을 측정함으로써 리소그래피 프로세스의 파라미터를 결정할 수 있게 한다. 이러한 계측 장치는 예를 들어 계측 장치의 조명 섹션에서 적절한 편광 필터를 사용함으로써 편광된 광(예를 들어, 선형, 원형 또는 타원형 편광된 광)을 방출한다. 계측 장치에 적합한 소스는 또한 편광된 방사선을 제공할 수 있다. 기존의 타원해석 스캐터로미터의 다양한 실시예가 미국 특허 출원 11/451,599, 11/708,678, 12/256,780, 12/486,449, 12/920,968, 12/922,587, 13/000,229, 13/033,135, 13/533,110 및 13/891,410 등에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다.

계측 타겟은, 주로 레지스트에, 하지만 예컨대 에칭 프로세스 이후에도, 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 복합 격자의 앙상블일 수 있다. 전형적으로 격자 내의 구조체의 피치 및 라인폭은 계측 타겟으로부터 기인한 회절 차수를 캡처할 수 있도록 하는 측정 광학계(특히 광학계의 NA)에 크게 의존한다. 타겟은 언더필 모드 또는 오버필 모드로 측정될 수 있다. 언더필 모드에서는 측정 빔이 전체 타겟보다 작은 스폿을 생성한다. 오버필 모드에서는 측정 빔이 전체 타겟보다 큰 스폿을 생성한다. 이러한 오버필 모드에서는, 상이한 타겟을 동시에 측정하여 상이한 프로세싱 파라미터를 동시에 결정할 수도 있다.

특정 타겟을 사용하는 리소그래피 파라미터의 전체적인 측정 품질은 이러한 리소그래피 파라미터를 측정하는 데에 사용되는 측정 레시피에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. "기판 측정 레시피"라는 용어는 측정 자체의 하나 이상의 파라미터, 측정된 하나 이상의 패턴의 하나 이상의 파라미터, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피에 사용된 측정이 회절 기반 광학 측정인 경우, 측정의 하나 이상의 파라미터는 방사선의 파장, 방사선의 편광, 기판에 대한 방사선의 입사각, 기판 상의 패턴에 대한 방사선의 배향 등을 포함할 수 있다. 측정 레시피를 선택하는 기준 중 하나는 예를 들어, 프로세싱 변동에 대한 측정 파라미터 중 하나의 감도일 수 있다. 더 많은 예가 미국 특허 출원 US2016-0161863 및 미공개건인 미국 출원 15/181,126에 기술되어 있으며, 이들은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다.

가시광 또는 UV 광이 사용되는 계측 방법에 대한 대안으로서, X-선 또는 EUV 방사선, 예를 들어 0.1 nm 내지 100 nm 사이, 선택적으로 1 nm 내지 50 nm 사이, 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 사이의 방사선을 사용하는 방안도 고려되었다. 이러한 문헌에서 약어 SXR은 연질 X-선 및/또는 EUV 방사선의 파장 범위와 완전히 또는 부분적으로 중첩되는 상기 논의된 파장 범위의 광을 나타내는 데에 사용된다. SXR 범위에서 기능하는 계측 툴의 일례는 투과형의 작은 각도의 X-선 산란이다(US 2007224518A 에서와 같이 T-SAXS 이며, 이는 전체적으로 본 명세서에 원용에 의해 포함됨). T-SAXS를 사용한 프로파일(CD) 측정은 Lemaillet 등의 "FinFET 구조체의 광학 및 X-선 산란측정 사이의 비교(Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements of FinFET structures)"(Proc. SPIE, 2013, 8681)에서 논의된다. 기판 상의 필름 및 층 스택의 특성을 측정하기 위해 그레이징 입사로의 X-선(GI-XRS) 및 극자외(EUV) 방사선을 사용한 반사측정 기법이 공지되어 있다. 반사측정법의 일반적인 분야 내에서, 측각(goniometric) 및/또는 분광 기법이 적용될 수 있다. 측각에서는, 상이한 입사각들에 따라 반사된 빔의 변화가 측정된다. 반면, 분광 반사측정법은 주어진 각도에서 반사된 파장의 스펙트럼을 측정한다(광대역 방사선 사용). 예를 들어, EUV 리소그래피에 사용하기 위해 레티클(패터닝 디바이스)을 제조하기 전에 마스크 블랭크의 검사를 위해 EUV 반사 측정법이 사용되어 왔다.

그 적용 범위로 인하여 SXR 도메인에서 파장의 사용이 충분하지 않을 수 있다. 따라서 공개된 특허 출원 US20130304424A1 및 US2014019097A1(Bakeman 등/KLA)은 x-선을 사용하여 이루어진 측정과 120nm 내지 2000nm 범위 파장의 광학 측정을 조합하여 CD 등의 파라미터의 측정치를 얻는 하이브리드 계측 기법에 관해 설명한다. CD 측정은 x-선 수학적 모델과 광학적 수학적 모델을 결합하여 얻게 된다.

도 4는 0.1 nm 내지 100 nm의 파장 범위의 방사선이 기판 상의 구조체의 파라미터를 측정하는 데에 사용될 수 있는 계측 장치의 개략도를 도시한다. 도 4에 제시된 계측 장치(302)는 SXR 도메인에 적합하다.

도 4는 순전한 예시로서 그레이징 입사의 EUV/SXR 방사선을 사용하는 분광 스캐터로미터를 포함하는 계측 장치(302)의 개략적인 물리적 배열을 도시한다. 대안적인 형태의 검사 장치가 더 긴 파장에서 작동하는 종래의 스캐터로미터와 유사한 수직 또는 수직 근방 입사의 방사선을 사용하는 각도 분해 스캐터로미터의 형태로 제공될 수 있다. 검사 장치(302)는 방사선 소스(310), 조명 시스템(312), 기판 지지체(316), 검출 시스템(318) 및 계측 처리 유닛(MPU)(320)을 포함한다. 이러한 예에서 소스(310)는 고차 고조파 생성(HHG) 기법에 기초한 EUV 또는 연질 x-선 방사선의 생성기를 포함한다. 이러한 소스는 예를 들어 미국 콜로라도주 볼더 소재의 KMLabs(http://www.kmlabs.com/)에서 입수할 수 있다. 방사선 소스의 주요 컴포넌트는 구동 레이저(330) 및 HHG 가스 셀(332)이다. 가스 공급부(334)는 가스 셀에 적합한 가스를 공급하며, 여기서 선택적으로 전원(336)에 의해 이온화된다. 구동 레이저는 예를 들어 광학 증폭기를 갖는 광섬유 기반 레이저일 수 있는데, 이는 필요에 따라 수 메가 헤르츠에 이르기까지의 펄스 반복률로, 예를 들어 펄스당 1 ns(1 나노초) 미만으로 지속될 수 있는 적외선 펄스를 생성한다. 적외선의 파장은 예를 들어 1 μm(1 미크론)의 영역일 수 있다. 레이저 펄스는 제1 방사선 빔(340)으로서 HHG 가스 셀(332)로 전달되며, 가스 내에서 방사선의 일부는 제1 방사선보다 더 높은 주파수로, 원하는 파장(들)의 코히어런트 제2 방사선을 포함하는 빔(342)으로 변환된다.

제2 방사선은 다수의 파장을 포함할 수 있다. 방사선이 단색성인 경우 측정 계산(예컨대, 재구성)이 단순화될 수 있지만, HHG를 사용하면 여러 파장의 방사선을 생성하는 것이 더 용이하다. 가스 셀(332) 내의 가스의 부피는 HHG 공간을 규정하지만, 이러한 공간이 완전히 밀폐될 필요는 없고 정적인 부피 대신에 가스의 흐름이 사용될 수도 있다. 가스는 예를 들어 네온(Ne) 또는 아르곤(Ar)과 같은 희가스일 수 있다. N₂, O₂, He, Ar, Kr, Xe 가스가 모두 고려될 수 있다. 이들은 설계상 선택의 문제이며, 동일한 장치 내에서 선택 가능한 옵션일 수도 있다. 예를 들어, 상이한 파장은 상이한 재료의 구조체를 이미징할 때 상이한 레벨의 콘트라스트를 제공할 것이다. 금속 구조체 또는 실리콘 구조체의 검사를 위해, 예를 들어 (탄소계) 레지스트의 피처를 이미징하거나 그러한 상이한 물질의 오염을 검출하기 위해 사용되는 파장과는 다른 파장을 선택할 수도 있다. 하나 이상의 필터링 디바이스(344)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al)의 박막과 같은 필터는 기본적인 IR 방사선이 검사 장치 내로 추가로 통과되는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다. 가스 셀에서 생성된 것 중에서 하나 이상의 특정 고조파 파장을 선택하기 위해 격자(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 빔 경로의 일부 또는 전부가 진공 환경 내에 포함될 수 있으며, SXR 방사선은 공기 중에서 진행할 때 흡수된다는 점에 주의해야 한다. 방사선 소스(310) 및 조명 광학계(312)의 다양한 컴포넌트는 동일한 장치 내에서 상이한 계측 '레시피'를 구현하도록 조정 가능할 수 있다. 예를 들어, 상이한 파장 및/또는 편광이 선택 가능하게 될 수 있다.

검사 중인 구조체의 재료에 따라, 상이한 파장이 더 하부의 층 내로 원하는 수준의 침투를 제공할 수 있다. 최소 디바이스 피처 및 그 중에 있는 결함을 분해하기 위해, 짧은 파장이 선호될 가능성이 높다. 예를 들어, 1-20 nm 범위 또는 선택적으로 1-10 nm 범위 또는 선택적으로 10-20 nm 범위에서 하나 이상의 파장이 선택될 수 있다. 5nm 보다 짧은 파장은 반도체 제조에 있어서 일반적으로 관심 대상인 재료를 반사할 때 매우 낮은 임계각을 보인다. 따라서 5nm보다 큰 파장을 선택하면 더 큰 입사각에서 더 강한 신호를 제공할 수 있다. 다른 한편으로는, 검사 작업이 특정 재료의 존재를 검출하는 것, 예를 들어 오염을 검출하기 위한 것인 경우, 최대 50 nm의 파장이 유용할 수도 있다.

방사선 소스(310)로부터, 필터링된 빔(342)은 검사 챔버(350)로 들어가고, 여기서 관심 대상인 구조체를 포함하는 기판(W)은 기판 지지체(316)에 의해 측정 위치에 검사를 위해 유지된다. 관심 대상인 구조체는 T로 표시되어 있다. 검사 챔버(350) 내의 대기는 진공 펌프(352)에 의해 진공에 가깝게 유지되므로, EUV 방사선은 대기를 통한 과도한 감쇠 없이 통과할 수 있다. 조명 시스템(312)은 방사선을 포커싱된 빔(356)으로 포커싱하는 기능을 가지며, 위에서 언급한 국제 출원 번호 PCT/EP2016/080058에 기재된 바와 같이, 예를 들어 2차원 곡면 미러 또는 일련의 1차원 곡면 미러를 포함할 수 있다. 포커싱은 관심 대상인 구조 상에 투영될 때 직경이 10 μm 미만인 원형 또는 타원형 스폿(S)을 달성하기 위해 수행된다. 기판 지지체(316)는 예를 들어 X-Y 병진 스테이지 및 회전 스테이지를 포함하며, 이에 의해 기판(W) 중 임의의 부분이 원하는 배향으로 빔의 초점으로 이동될 수 있다. 이와 같이 방사선 스폿(S)은 관심 대상인 구조체 상에 형성된다.

반사된 방사선(360)은 검출기(318)에 의해 캡처되고 타겟 구조체(T)의 특성을 계산하는 데에 사용하기 위해 스펙트럼이 프로세서(320)에 제공된다. 조명 시스템(312) 및 검출 시스템(318)은 이와 같이 검사 장치를 형성한다. 이러한 검사 장치는 US2016282282A1에 기술된 종류의 SXR 분광 반사계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 차원으로 기판의 틸팅이 또한 제공될 수 있다.

타겟(T)이 일정한 주기성을 갖는 경우, 포커싱된 빔(356)의 방사선도 부분적으로 회절될 수 있다. 회절된 방사선(397)은 입사각에 대해 양호하게 규정된 각도로 반사 방사선(360)과는 또 다른 경로를 따른다. 도 4에서, 도시된 회절 방사선(397)은 개략적인 방식으로 도시되어 있으며, 회절 방사선(397)은 도시된 경로와는 많은 다른 경로를 따를 수 있다. 검사 장치(302)는 또한 회절 방사선(397)의 적어도 일부를 검출 및/또는 이미징하는 추가 검출 시스템(398)을 포함할 수 있다. 도 4에는 단일의 추가 검출 시스템(398)이 도시되어 있지만, 검사 장치(302)의 실시예는 또한 복수의 회절 방향에서 회절 방사선(397)을 검출 및/또는 이미징하기 위해 서로 상이한 위치에 배치되는 둘 이상의 추가 검출 시스템(398)을 포함할 수 있다. 즉, 타겟(T)에 충돌하는 포커싱된 방사선 빔의 (더 높은) 회절 차수가 하나 이상의 추가 검출 시스템(398)에 의해 검출 및/또는 이미징된다. 이러한 하나 이상의 검출 시스템(398)은 계측 프로세서(320)에 제공되는 신호(399)를 생성한다. 신호(399)는 회절된 광(397)에 대한 정보를 포함할 수 있고/있거나 회절된 광(397)으로부터 획득된 이미지를 포함할 수 있다.

원하는 제품 구조체와 스폿(S)의 정렬 및 포커싱을 돕기 위해, 검사 장치(302)는 또한 계측 프로세서(320)의 제어 하에 보조 방사선을 사용하는 보조 광학계를 제공할 수 있다. 계측 프로세서(320)는 또한 병진 스테이지 및 회전 스테이지를 동작시키는 위치 제어기(372)와 통신할 수 있다. 프로세서(320)는 센서를 통해 기판의 위치 및 배향에 대해 매우 정확한 피드백을 수신한다. 센서(374)는 예를 들어, 피코미터 영역에서 정확도를 제공할 수 있는 간섭계를 포함할 수 있다. 검사 장치(302)의 동작에 있어서, 검출 시스템(318)에 의해 캡처된 스펙트럼 데이터(382)는 계측 처리 유닛(320)으로 전달된다.

언급한 바와 같이, 대안적인 형태의 검사 장치는 예를 들어 회절 기반 비대칭 측정을 수행하기 위해 수직 입사 또는 수직 근방 입사의 SXR 방사선을 사용한다. 두 유형의 검사 장치가 하이브리드 계측 시스템으로 제공될 수 있다. 측정될 성능 파라미터는 오버레이(OVL), 임계 치수(CD), 코히어런트 회절 이미징(CDI) 및 분해능상(at-resolution) 오버레이(ARO) 계측을 포함할 수 있다. SXR 방사선은 예를 들어 100 nm 미만의 파장을 가질 수 있고, 예를 들어 5 내지 30 nm 범위, 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위의 방사선을 사용할 수 있다. 방사선은 본질적으로 협대역 또는 광대역일 수 있다.

오늘날의 생산 설비에서 사용되는 광학 스캐터로미터와 마찬가지로, 검사 장치(302)는 리소 셀 내에서 취급된 레지스트 재료 내의 구조체를 측정하고(현상 후 검사 또는 ADI) 및/또는 더 경질의 재료로 형성된 후에 구조체를 측정하는 데에 사용될 수 있다(에칭 후 검사 또는 AEI). 예를 들어, 기판은 현상 장치, 에칭 장치, 어닐링 장치 및/또는 다른 장치에 의해 처리된 후에 검사 장치(302)를 사용하여 검사될 수 있다.

본 개시내용에서는, 라인폭 변동(LCDU)을 모니터링하기 위해 라인 격자의 소위 '억제된(forbidden)' 회절 차수의 세기를 사용하는 것이 제안된다. 예를 들어, 듀티 사이클이 50:50 인(즉, 라인과 공간의 폭이 동일하여 라인폭/피치 비가 0.5 임) 규칙적인 라인 격자의 짝수 회절 차수는 일반적으로 회절 패턴에서 존재하지 않거나 매우 약한데, 이는 짝수 차수의 억제를 유발하는 많은 양의 상쇄 간섭으로 인한 것이다. '이상적인' 값으로부터 라인폭의 편차는 이러한 회절을 더 이상 억제하지 않게 되는데, 상쇄 간섭이 더 적기 때문이다. 따라서 이러한 편차는 큰 백그라운드 신호를 겪지 않고도 쉽게 검출할 수 있다.

도 5는 격자의 라인폭 대 피치 비(L/P)(x-축)의 함수로서 임의의 단위(y-축)로의 2차 회절 세기(I)의 개략도이다. 이러한 2차는 억제된 차수이다. 2차의 세기는 피치의 절반인 라인폭에 대해 최소이다. 라인폭 대 피치 비의 구성은 2차의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어한다.

실제로 웨이퍼 상의 구조체의 피치는 정확하게 제어되지만, 초점, 선량 또는 프로세싱 영향의 편차로 인하여 라인폭이 레티클 상의 라인폭과 다를 수 있다. 일 실시예에서, 다양한 라인폭/피치 비를 갖는 (예를 들어, 라인폭을 변경함으로써) 패드로 구성된 레티클 상에 계측 타겟이 놓여지고, 이들 패드로부터의 2차 회절 세기가 측정된다. 이러한 계측 타겟의 일례가 도 6에 도시되어 있다. 도 6의 계측 타겟은 라인 격자를 갖는 5개의 패드(602 내지 610)로 구성되며 각 패드는 상이한 라인폭/피치 비를 갖는다. 2차 세기가 가장 낮은 패드는 웨이퍼 상에서 라인폭/피치 비 = 0.5에 가장 가깝다. 이러한 방식으로 레티클 상에 규정된 바의 라인폭과 웨이퍼 상의 라인폭 사이의 차이(delta)가 측정될 수 있다.

계측 타겟은, 주로 레지스트에, 하지만 예컨대 에칭 프로세스 이후에도, 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 복합 격자의 앙상블일 수 있다.

이들 측정을 이용하여, 웨이퍼 상에서 원하는 값을 달성하기 위해 노광 및 프로세싱 조건이 최적화되고 제어될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 일정한 피치에 따른 라인폭의 변화에 대한 대안으로서, 피치는 일정한 라인폭을 가지고 변화될 수 있거나, 폭과 피치가 동시에 변화될 수 있다. 각각의 경우, 이러한 변화는 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어한다. 또한, 도 6에서 라인폭/피치 비는 좌측(602)에서 우측(610)으로 증가한다. 이러한 순서는 필수적인 것은 아니다. 상이한 라인폭/피치 비는 예를 들어 계측 타겟의 상이한 부분에 걸쳐 랜덤하게 분포될 수 있다.

위에서 개괄한 방법은 양호한 측정 입도를 달성하기 위해 수많은 상이한 패드를 요할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 제한된 수의 패드가 사용되며, 측정된 2차 세기는 곡선의 최소치의 위치의 정확한 추정치를 얻기 위해 적절한 함수(예를 들어 포물선)으로 근사된다. 포물선에 근사하려면 최소 3개의 패드가 요구될 것이다. 격자는 X 또는 Y 방향으로 배향될 수 있거나, 또는 양방향으로 측정될 수 있다.

격자 패드에서 라인폭의 범위는 최적치가 캡처되도록 충분히 크게 선택될 수 있지만(즉, 최적치의 양쪽에 적어도 하나의 폭이 있어야 함), 이와 동시에 충분한 정확도로 최소치의 정확한 위치를 결정하기 위해 폭의 단차(step)가 충분히 작아야 한다.

도 7은 상이한 라인폭/피치 비에 대하여 2차 회절(y-축)의 상이한 세기 측정치가 도시된 차트를 제시한다. 별 모양은 계측 타겟의 상이한 부분들(예컨대, 도 6의 계측 타겟의 상이한 패드들)의 측정치를 나타낸다. 라인은 측정된 포인트를 통과하는 근사된 포물선이다.

도 7의 맥락에서, 2차 회절 효율은 다양한 라인폭/피치 비를 갖는 5개의 패드 상에서 측정된다. 포물선이 최소치의 위치를 결정하기 위해 데이터 포인트들을 통해 근사된다. 이러한 경우 그 위치는 (레티클 상에서) 0.53의 라인폭/피치 비에서 발견되었고, 이는 웨이퍼 상의 라인이 공칭보다 약간 얇음을 나타낸다(최소치는 웨이퍼 상에서 0.5의 비에 해당함). 최소치는 0에 도달하지 않으며, 이는 존재하는 국소 임계 치수 균일성(LCDU)의 양에 대한 척도이다.

이상적인 LCDU 조건 하에서는 0의 세기에서 도 7의 근사된 포물선의 최소치를 갖는 것으로 예상된다. 도면에서 양방향 화살표로 표시된 바와 같이, 0의 세기와 근사된 포물선의 최소 포인트 사이에는 거리가 있다. 0의 세기와 근사된 포물선의 최소 포인트 사이의 이러한 거리는 라인 엣지 러프니스의 결과이며 LCDU의 양에 대한 척도이다.

실제로 인쇄된 라인 패턴은 완벽하게 규칙적인 것은 아니다. 라인 폭은 라인을 따라 변동한다. 앞서 개괄한 방법에서, 이것은 수많은 라인폭이 동시에 관측되며 관측된 세기는 모든 상이한 라인폭에 걸친 평균임을 의미한다. 결과적으로 관측된 곡선에 '번짐(blurring)'이 일어나 최소치가 덜 선명해지고 덜 깊어질 것이다. 이것은 최소치의 위치를 검출하는 데 유리하지는 않지만 새로운 기회를 생성하게 된다: 최소치의 측방향 위치뿐만 아니라 최소치의 깊이를 검출함으로써 라인폭 변동(LCDU)의 척도를 얻을 수 있다.

최소치의 깊이를 측정함으로써 LCDU를 최소화하여 EPE를 개선하도록 프로세스 조건을 최적화할 수 있다.

현재 및 미래 노드에서 가장 관심 있는 라인폭은 100nm보다 훨씬 작기 때문에, 바람직하게는 작은 피치(<200nm)가 사용된다. 타겟 내의 피치 및 라인폭이 집적 회로 내의 구조체의 피치 및 라인폭과 유사하면, 검출된 LCDU 또는 라인-엣지-러프니스 파라미터의 양은 집적 회로 내의 구조체의 LCDU 또는 라인-엣지-러프니스 파라미터를 나타낼 것이다. 따라서, 이러한 방법은 바람직하게는 2차 회절 피크가 존재하도록 1 nm 내지 100 nm, 또는 선택적으로 5 nm 내지 50 nm, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm 범위의 파장과 같은 단파장과 조합된다.

대안적으로 이러한 타겟은 통상적인 제품 피처보다 더 큰 라인폭과 피치를 이용할 수 있다. 이로 인해 타겟과 디바이스 상에서 측정되는 것 사이에 오프셋이 생길 수 있지만 기존의 광학적 산락계측법을 이용하는 것이 가능해진다.

이러한 방법이 실제 스택에서 의미있는 결과를 생성할 수 있는지 검증하기 위해 몇몇 시뮬레이션이 수행된 바 있다. "핀(fin)" 구조와 유사한 시뮬레이션된 기하구조(802)가 도 8에 도시되어 있다. 여기서 실리콘 '라인'(804)은 0이 아닌 실제 높이를 가지며 SiO₂(806)로 코팅된다.

도 9는 듀티 사이클의 함수로서 시뮬레이션된 회절 효율을 나타낸다. 이는, 3개의 입사각(각각 상단, 중간 및 하단 열에서 0, 30 및 70도), 5개의 회절 차수(-2에서 +2, 왼쪽에서 오른쪽으로) 및 3개의 상이한 파장(10, 15 및 20nm)에 대해서 수행된다. 격자 피치는 32nm 이었다. 도 5의 경우, 라인폭 대 피치 비(L/P)(x-축)의 함수로서 임의의 단위(y-축)로의 2차 회절 세기(I)가 도시되어 있다.

도 9에 나타난 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 일반적인 원리는 특정 파장에서 2차 회절에 대해 작용한다. 예를 들어, 좌측 상단의 곡선(902) 및 우측 하단의 곡선(904)은 각각 0.5의 듀티 사이클에 가까운 최소치(906 및 908)를 가진다. 그러나 그와 동시에 결과는 파장에 따라 달라지며(다른 모든 곡선 참조) 최소치의 정확한 위치는 0.5의 듀티 사이클에 대해 약간 시프트될 수 있다. 이는 아마도, 시뮬레이션에 포함되는 SiO₂ 코팅(듀티 사이클에 대한 정확한 규정이 다소 모호해짐)에 의해 유발되는 것이며, 재료 특성으로 인해 또한 파장에 의존하게 된다.

이러한 방법은 최적의 파장과 같은 최상의 측정 세팅을 찾기 위해 스캐터로미터 레시피 최적화와 조합될 수 있다.

도 4를 참조하면, 계측 장치(302)는 본 발명의 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있다. 이러한 장치는 기판(W)을 수용하기 위한 측정 위치를 가지며, 여기서 관심 대상인 구조체가 검사를 위해 유지된다. 방사선 시스템(310)은 이러한 측정 위치에 방사선 스폿(S)을 제공한다. 검출 시스템(398)은 계측 타겟이 방사선 스폿(S)에 의해 조명될 때 측정 위치에서 계측 타겟(T)에 의해 회절되는 억제된 회절 차수(397)의 세기를 측정하기 위한 센서이다. 센서(398)는 측정된 세기에 기초하여 측정 신호(399)를 제공하도록 구성된다.

계측 프로세서(320)는 측정 신호(399)를 수신하고 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 동작 가능한 제어기이다. 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성(LCDU) 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터(LER)를 포함할 수 있다.

계측 타겟(T)은 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴(예컨대, 도 6에 도시된 것과 같은 패턴)을 포함한다. 이러한 반복 패턴은 라인폭/피치 비의 구성에 의해 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성된다.

계측 타겟은 레티클과 같은 패터닝 디바이스 상에 제공될 수 있고, 또는 웨이퍼와 같은 기판 상에 패터닝될 수 있다. 계측 타겟은 복수의 영역을 포함하며, 서로 상이한 영역들에서, 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 상이하게 제어하기 위해 상이한 구성들을 갖는 상이한 반복 패턴들이 제공된다. 이러한 상이한 영역에서 상이한 라인폭/피치 비를 갖는 상이한 반복 패턴이 제공될 수 있다.

엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법이 수행된다. 이러한 방법은:

- 측정 위치에 방사선 스폿(S)을 제공하는 단계;

- 상기 측정 위치에서 계측 타겟(T)에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하는 단계로서, 상기 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성된 반복 패턴을 포함하는, 단계;

도 10에 대응하는 일 실시예에서, 계측 장치는 공칭의 웨이퍼상(on-wafer) 0.5 라인폭/피치 비를 갖는 하나의 격자를 측정할 수 있다. 이러한 예에서, 웨이퍼상의 비를 정확하게 0.5로 설정하거나 또는 최대한 0.5에 가깝게 설정하기 위해 프로세스 제어에 의존하게 된다. 계측에 있어서 미지의 CD 시프트에 대해 어떠한 보상도 없으며 곡선(도 7에 표시된 유형)의 중심이 0.5 라인폭/피치 비에 있는 것으로 가정한다. 억제된 회절 차수는 2차이고 따라서 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비로 구성된다.

도 11 및 도 12에 대응하는 일부 실시예에서, 하나 이상의 반복 패턴의 측정과 함께, 독립적인 CD 측정/예측이 미지의 CD 시프트를 보상하기 위해 사용된다. 제어기(320)는 반복 패턴의 임계 치수 값을 수신 또는 결정하도록 동작 가능하다. CD 값은 측정된 회절 패턴에 기초하여, 예를 들어 반복 패턴의 재구성을 사용하여 스캐터로미터를 사용하는 종래의 CD 측정에 의해 획득될 수 있다. 그 다음으로 제어기(320)는 임계 치수 값을 사용하여 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 동작 가능하다. 그러면 제어기는 결정된 최소 세기 값에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정한다. 단순한 구형파 프로파일을 갖는 격자의 경우, 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 갖는다. 이 경우의 억제된 회절은 짝수 차수이고, 특히 2차이다. 일반적으로, 억제된 회절 차수의 인덱스는 반복 패턴의 형상 및 재료에 의존하고, 파장 의존성이 있다.

CD에 기초하여 제어기는 어느 반복 패턴이 최소의 억제된 차수 세기를 가질 가능성이 가장 높은지를 결정하고 이를 측정할 수 있다(도 11 참조). 이러한 경우, CD는 응답 곡선의 일부 추정치와 함께 알려지며, 측정된 반복 패턴의 웨이퍼상의 비는 LCDU 변동이 충분한 세기 변화를 생성하도록 곡선의 최소치에 충분히 가깝다. 대안적으로, 제어기는 어느 둘 이상의 격자가 최소 세기를 갖는지를 결정하고 이를 측정할 수 있다. 둘 이상의 측정들이 수행되면, 다수의 측정들 중에서 가장 낮은 세기가 선택되거나, 최소 세기를 계산하기 위해 곡선 근사가 사용될 수 있다. 이러한 모든 예에서는 제어기(320)가 세기 측정을 위한 반복 패턴을 선택함으로써 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 동작 가능하고, 여기서 선택은 임계 치수 값에 기초한다.

대안적으로(도 12 참조), 제어기(320)는 CD 및 세기/비 곡선의 형상의 모델(측정/예측된 정보)을 사용하여 세기 측정을 보정할 수 있다(도 7 참조). 이는 하나, 둘 또는 그 이상의 반복 패턴으로 수행될 수 있다. CD 값과 모델을 기반으로, 어떠한 LCDU 도 없는 이상적인 경우에 대해 주어진 반복 패턴 상에서 세기를 예측할 수 있으며 측정된 세기를 예측된 값과 비교할 수 있다. 측정된 반복 패턴의 웨이퍼상의 비가 곡선의 최소치에 근접하는 것이 또한 바람직하다. 그렇지 않으면 국소적인 변동으로 인한 세기 변화가 무시될 수 있을 것이다. 이는, 최소치에서 편위(excursion)가 항상 세기의 상향 변화를 생기게 하는 반면 최소치에서 멀어지면 세기가 오르내릴 수 있기 때문에 변동이 평균화되기 때문이다. 도 4를 참조로 하는 예에서, 제어기(320)는 임계 치수 값의 함수로서 억제된 회절 차수의 세기의 모델을 사용하여 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정한다.

도 13에 대응하는 다른 실시예에서는 미지의 CD 시프트를 보상하고 최소 세기를 결정하기 위해 둘 이상의 반복 구조체의 측정을 이용한다.

도 4를 참조로 하는 예에서, 제어기(320)는 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 각각 구성된 복수의 반복 패턴으로부터 측정된 세기에 기초하여 하나 이상의 측정 신호를 수신한다. 그 다음으로 제어기(320)는 복수의 반복 패턴으로부터 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정한다. 제어기(320)는 결정된 최소 세기 값에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정한다.

제어기는 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기들 중 최소 세기를 선택함으로써 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정한다. 대안으로서 제어기는, 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기를, 극값(extremum)을 갖는 함수에 근사함으로써 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정한다. 함수는 도 7에 도시된 바와 같은 포물선 함수를 포함할 수 있다.

최소 세기 값이 결정되는 위에서 논의한 바와 같은 실시예에서, 제어기는 결정된 최소 세기 값과 0 사이의 편차에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 동작 가능하다.

따라서 일례로서, 복수의 반복 패턴 중 하나의 반복 패턴이 방사선 스폿에 의해 조명될 때, 2차 회절 차수의 세기는, 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴이 방사선 스폿에 의해 조명될 때의 또다른 하나의 반복 패턴의 2차 회절 차수의 세기보다 작고, 복수의 반복 패턴 중 하나의 반복 패턴은 제1 라인폭/피치 비를 가지며, 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 작은 제2 라인폭/피치 비를 가지고, 복수의 반복 패턴 중 추가적인 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 큰 제3 라인폭/피치 비를 가지고, 선택적으로 상기 제1 라인폭/피치 비는 약 0.5 이다.

본 명세서에서 설명한 실시예에서 방사선은 1 nm 내지 100 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 5 nm 내지 50 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm의 파장 범위 내에서 파장 또는 복수의 파장을 포함한다. 방사선은 복수의 반복 패턴에 의한 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 최적화하도록 선택된 파장 또는 복수의 파장을 포함한다.

리소그래피 셀(LC)이 본원에서 기술된 계측 장치(MET)를 포함하는 경우 도 2의 리소그래피 셀(LC)이 본 발명의 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법의 흐름도이다. 이러한 방법은 다음 단계를 가진다:

조명 단계(1010, ILL): 기판을 수용하기 위한 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하도록 방사선 시스템을 제어하는 단계.

단계(1020, MEA): 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로부터 측정 신호를 수신하는 단계 - 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 센서는 측정된 세기에 기초하여 상기 측정 신호를 제공하도록 구성된다. 이러한 반복 패턴은 라인폭/피치 비의 구성에 의해 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성된다. 억제된 회절 차수는 2차이고 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비로 구성된다.

단계(1040, LCDU): 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계. 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성을 포함할 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법의 흐름도이다. 이러한 방법은 다음 단계를 가진다:

단계(1110, ILL): 기판을 수용하기 위한 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하도록 방사선 시스템을 제어하는 단계.

단계(1120, MIN): 반복 패턴의 임계 치수(CD) 값(1112)을 수신 또는 결정하는 단계. 세기 측정을 위한 반복 패턴을 선택함으로써 임계 치수 값을 사용하여 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정한다. 이러한 선택은 임계 치수 값을 기반으로 한다.

단계(1130, MEA): 선택된 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로부터 측정 신호를 수신하는 단계 - 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 센서는 측정된 세기에 기초하여 상기 측정 신호를 제공하도록 구성된다.

단계(1140, LCDU): 결정된 최소 세기 값에 기초하고 또 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계. 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성을 포함할 수 있다.

도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법의 흐름도이다. 이러한 방법은 다음 단계를 가진다:

단계(1210, ILL): 기판을 수용하기 위한 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하도록 방사선 시스템을 제어하는 단계.

단계(1220, MEA): 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로부터 측정 신호를 수신하는 단계 - 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 센서는 측정된 세기에 기초하여 상기 측정 신호를 제공하도록 구성된다.

단계(1230, MIN): 반복 패턴의 임계 치수(CD) 값(1222)을 수신 또는 결정하는 단계. 임계 치수 값의 함수로서 억제된 회절 차수의 세기의 모델(MOD)(1224)을 사용하고 임계 치수 값을 사용하여 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정한다.

단계(1240, LCDU): 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 결정된 최소 세기 값에 기초해 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계. 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성을 포함할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법의 흐름도이다. 이러한 방법은 다음 단계를 가진다:

단계(1310, ILL): 기판을 수용하기 위한 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하도록 방사선 시스템을 제어하는 단계.

단계(1320, MEA): 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로부터 측정 신호를 수신하는 단계 - 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 센서는 측정된 세기에 기초하여 상기 측정 신호를 제공하도록 구성된다. 하나 이상의 측정 신호가 수신된다. 이는, 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 각각 구성된 복수의 반복 패턴으로부터 측정된 세기에 기초한다. 억제된 회절 차수는 2차 회절 차수일 수 있고, 복수의 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 포함한다.

단계(1330, MIN): 복수의 반복 패턴으로부터 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하는 단계. 이는 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기들 중 최소 세기를 선택함으로써 수행될 수 있다. 대안적으로 이는, 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기를 포물선 함수와 같은 극값을 갖는 함수에 근사함으로써 수행될 수 있다.

단계(1340, LCDU): 결정된 최소 세기 값에 기초하여 따라서 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계. 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성(LCDU)을 포함할 수 있다.

도 10 내지 13을 참조하여 설명한 방법들은 계측 장치의 제어기와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 명령이 기록되어 있는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 이러한 방법들을 구현할 수 있다.

도 11 내지 13을 참조로 하여 기술된 방법들에서, 반복 패턴은 라인폭/피치 비의 구성에 의해 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성될 수 있다. 억제된 회절 차수는 짝수 회절 차수일 수 있다. 예컨대, 억제된 회절 차수는 2차일 수 있고 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비로 구성된다. 엣지 러프니스 파라미터는 결정된 최소 세기 값과 0 사이의 편차에 기초하여 결정될 수 있다.

실시예는 다음을 제공할 수 있다: i) (라인/피치 = 0.5 주위에서) 상이한 라인폭들을 갖는 패드들을 구비한 계측 타겟; ii) LCDU를 유도하기 위해 측정된 2차 세기를 분석하는 방법; iii) LCDU를 측정하기 위한 광학적 방법.

그 결과 다음과 같은 장점이 있다. 본 명세서에서 설명한 실시예의 주요 이점은 이들이 간단하고 신속하며 (리소그래피 층의) 정확한 스택 정보를 요하지 않고, CD 및 LCDU 정보 모두를 제공할 수 있다는 점이다. 기존의 계측법과 비교하여: a) 재구성으로부터 LCDU 정보를 추출하는 것은 매우 어려운 반면, 실시예는 매우 간단하고 쉽게 해석 가능한 메트릭을 제공한다. B) CD-SEM은 CD 및 LCDU 정보를 추출할 수 있지만 매우 느리기 때문에 광학적 방법으로 달성할 수 있는 샘플링 및 평균화는 달성될 수 없다.

본 명세서에서는 계측 장치와 관련하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 언급할 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 리소그래피 장치, 또는 웨이퍼(또는 기타 다른 기판) 또는 마스크(또는 기타 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정 또는 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이들 장치는 일반적으로 리소그래피 툴이라 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 주변(비-진공) 조건을 이용할 수 있다.

광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 발명은 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않으며 예를 들어 임프린트 리소그래피 등의 다른 응용예에서도 이용될 수 있음을 이해할 것이다.

이상에서 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 앞선 설명은 예시적인 것으로 의도되며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 이하 제시되는 청구 범위로부터 벗어남이 없이, 기술된 본 발명에 대해 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

상기 문헌의 맥락에서 HHG 또는 HHG 소스라는 용어가 소개되어 있다. HHG는 고조파 생성(High Harmonic Generation) 또는 때때로 고차 고조파 생성을 지칭하는 것이다. HHG는 타겟, 예를 들어 가스, 플라즈마 또는 고형 샘플이 집중적인 레이저 펄스에 의해 조명되는 비선형 프로세스이다. 뒤이어 타겟은 레이저 펄스의 방사선의 주파수의 배수인 주파수를 갖는 방사선을 방출할 수 있다. 이러한 주파수, 즉 배수는 레이저 펄스의 방사선의 고조파라고 불린다. 생성된 HHG 방사선은 5차 고조파보다 높은 고조파이고 이들 고조파는 고차 고조파라고 불린다. HHG 프로세스의 기초를 형성하는 물리적 프로세스는 저차 고조파, 전형적으로 2차 내지 5차 고조파의 방사선 생성과 관련된 물리적 프로세스와 다르다. 저차 고조파의 방사선 발생은 섭동 이론과 관련이 있다. 타겟 내에서 원자의 (구속된) 전자의 궤적은 실질적으로 호스트 이온의 쿨롱 전위에 의해 결정된다. HHG에서, HHG 프로세스에 기여하는 전자의 궤도는 실질적으로 입사하는 레이저 광의 전기장에 의해 결정된다. HHG를 설명하는 소위 "3 단계 모델"에서, 전자는 그 순간에 레이저 필드에 의해 실질적으로 억제되는 쿨롱 장벽을 터널링하고(단계 1), 레이저 필드에 의해 결정된 궤적을 따르며(단계 2), 운동 에너지 + 이온화 에너지를 방사선 형태로 방출하면서 소정 확률로 재결합한다(단계 3). HHG와 저차 고조파의 생성 간의 차이를 표현하는 또 다른 방법은, 타겟 원자의 이온화 에너지를 넘어서는 광자 에너지를 가진 모든 방사선을 "고차 고조파" 방사선, 예를 들어 HHG 생성 방사선으로 규정하고 이온화 에너지 미만의 광자 에너지를 갖는 모든 방사선을 비-HHG 생성 방사선으로 규정하는 것이다. 네온을 가스 타겟으로 사용하는 경우 HHG 프로세스를 통해 62nm보다 짧은 파장(광자 에너지가 20.18 eV보다 높음)을 갖는 모든 방사선이 생성된다. 가스 타겟으로서의 아르곤의 경우, 약 15.8 eV보다 높은 광자 에너지를 갖는 모든 방사선이 HHG 프로세스에 의해 생성된다.

본 발명의 양태에 따르면 다음이 제공된다:

A. 계측 장치로서,

- 기판을 수용하기 위한 측정 위치;

- 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 2차 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로서, 상기 계측 타겟은 반복 패턴을 포함하고, 상기 센서는 측정 신호를 제공하도록 구성되는, 센서; 및

- 측정 신호를 수신하고 측정된 2차 회절 차수에 기초하여 국소 임계 치수 균일성 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터의 양을 결정하기 위한 제어기를 포함하는, 계측 장치.

B. 조항 A에 있어서, 상기 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 포함하고, 상기 제어기는 측정된 2차 회절 차수의 세기와 0 사이의 편차에 기초하여 국소 임계 치수 균일성 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터의 양을 결정하도록 구성되는, 계측 장치.

C. 전술한 조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 계측 타겟은 라인폭/피치 비를 포함하는 복수의 반복 패턴을 포함하고, 계측 장치는 복수의 반복 패턴에 대한 2차 회절 차수를 측정하도록 구성되고, 제어기는 반복 패턴의 측정 포인트들을 통해 곡선을 결정하고 국소 임계 치수 균일성 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터의 양을 결정하기 위한 값으로서 상기 곡선의 최소 세기를 사용하도록 구성되는, 계측 장치.

D. 조항 C에 있어서, 상기 복수의 반복 패턴 중 하나의 반복 패턴 상에 방사선이 조명될 때, 2차 회절 차수의 세기는, 상기 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴이 방사선에 의해 조명될 때의 상기 또다른 하나의 반복 패턴의 2차 회절 차수의 세기보다 작고, 상기 복수의 반복 패턴 중 상기 하나의 반복 패턴은 제1 라인폭/피치 비를 가지며, 상기 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 작은 제2 라인폭/피치 비를 가지고, 상기 복수의 반복 패턴 중 추가적인 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 큰 제3 라인폭/피치 비를 가지고, 선택적으로 상기 제1 라인폭/피치 비는 약 0.5 인, 계측 장치.

E. 전술한 조항 중 어느 한 조항에 있어서, 방사선은 1 nm 내지 100 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 5 nm 내지 50 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm의 파장 범위 내에서 파장 또는 복수의 파장을 포함하는, 계측 장치.

F. 전술한 조항 중 어느 한 조항에 따른 계측 장치를 포함하는 리소그래피 셀.

G. 레티클과 같은 패터닝 디바이스 상에 제공되거나 웨이퍼와 같은 기판 상에 패터닝되는 계측 타겟으로서, 상기 계측 타겟은 복수의 영역을 포함하며, 서로 상이한 영역에서 상이한 라인폭/피치 비를 갖는 상이한 반복 패턴이 제공되는, 계측 타겟.

H. 국소 임계 치수 균일성 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터의 양을 결정하는 방법으로서,

- 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하는 단계;

- 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 2차 회절 차수를 측정하는 단계로서, 계측 타겟은 반복 패턴을 포함하는, 단계;

- 측정된 2차 회절 차수에 기초하여 국소 임계 치수 균일성 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터의 양을 결정하는 단계를 포함하는 방법.

I. 조항 H에 있어서,

- 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 포함하고,

- 국소 임계 치수 균일성 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터의 양을 결정하는 것은 측정된 2차 회절 차수의 세기와 0 사이의 편차에 기초하는, 방법.

J. 조항 H 또는 조항 I에 있어서,

- 계측 타겟은 라인폭/피치 비를 포함하는 복수의 반복 패턴을 포함하고,

- 측정은 복수의 반복 패턴에 대한 2차 회절 차수를 측정하는 단계를 포함하고,

상기 방법은:

반복 패턴의 측정 포인트들을 통해 곡선을 결정하고 국소 임계 치수 균일성 또는 라인 엣지 러프니스 파라미터의 양을 결정하기 위한 값으로서 상기 곡선의 최소 세기를 이사용하는 단계를 포함하는, 방법.

K. 명령이 기록된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 명령은 계측 장치의 제어기에 의해 실행될 때, 조항 H 내지 조항 J 중 어느 한 조항의 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 제품.

추가의 실시예는 다음의 번호가 매겨진 조항으로 제공된다:

1. 계측 장치로서,

- 기판을 수용하기 위한 측정 위치;

- 제어기를 포함하되, 상기 제어기는:

- 측정 신호를 수신하고;

- 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 구성되는, 계측 장치.

2. 제1조항에 있어서, 상기 반복 패턴은 라인폭/피치 비(ratio)의 구성에 의해 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는, 계측 장치.

3. 제1조항 또는 제2조항에 있어서, 상기 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성을 포함하는, 계측 장치.

4. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 억제된 회절 차수는 2차이고 상기 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비로 구성되는, 계측 장치.

5. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제어기는:

- 상기 반복 패턴의 임계 치수 값을 수신 또는 결정하고;

- 상기 임계 치수 값을 사용하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하며;

- 결정된 최소 세기 값에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 구성되는, 계측 장치.

6. 제5조항에 있어서, 상기 제어기는:

- 세기 측정을 위한 반복 패턴을 선택함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하되, 선택은 상기 임계 치수 값에 기초하도록 동작 가능한, 계측 장치.

7. 제5조항에 있어서, 상기 제어기는:

상기 임계 치수 값의 함수로서 상기 억제된 회절 차수의 세기의 모델을 사용하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 동작 가능한, 계측 장치.

8. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제어기는:

- 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 각각 구성된 복수의 반복 패턴으로부터 측정된 세기에 기초하여 하나 이상의 측정 신호를 수신하고;

- 상기 복수의 반복 패턴으로부터 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하며;

9. 제8조항에 있어서, 상기 제어기는:

복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기들 중 최소 세기를 선택함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 동작 가능한, 계측 장치.

10. 제8조항에 있어서, 상기 제어기는:

- 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기를, 극값(extremum)을 갖는 함수에 근사함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 동작 가능한, 계측 장치.

11. 제10조항에 있어서, 상기 함수는 포물선 함수를 포함하는, 계측 장치.

12. 제5조항 내지 제11조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제어기는 결정된 최소 세기 값과 0 사이의 편차에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 동작 가능한, 계측 장치.

13. 제5조항 내지 제12조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 억제된 회절 차수는 짝수 회절 차수인, 계측 장치.

14. 제13조항에 있어서, 상기 짝수 회절 차수는 2차인, 계측 장치.

15. 제8조항 내지 제11조항, 또는 제8조항 내지 제11조항 중 어느 한 조항에 종속하는 경우의 제12조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 억제된 회절 차수는 2차 회절 차수이고 상기 복수의 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 포함하는 것인, 계측 장치.

16. 제8조항 내지 제12조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 복수의 반복 패턴 중 하나의 반복 패턴이 상기 방사선 스폿에 의해 조명될 때, 2차 회절 차수의 세기는, 상기 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴이 상기 방사선 스폿에 의해 조명될 때의 상기 또다른 하나의 반복 패턴의 2차 회절 차수의 세기보다 작고, 상기 복수의 반복 패턴 중 상기 하나의 반복 패턴은 제1 라인폭/피치 비를 가지며, 상기 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 작은 제2 라인폭/피치 비를 가지고, 상기 복수의 반복 패턴 중 추가적인 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 큰 제3 라인폭/피치 비를 가지고, 선택적으로 상기 제1 라인폭/피치 비는 약 0.5 인, 계측 장치.

17. 제1조항 내지 제16조항 중 어느 한 조항에 있어서, 방사선은 1 nm 내지 100 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 5 nm 내지 50 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 10 nm 내지 20 nm의 파장 범위 내에서 파장 또는 복수의 파장을 포함하는, 계측 장치.

18. 제1조항 내지 제17조항 중 어느 한 조항에 있어서, 방사선은 복수의 반복 패턴에 의한 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 최적화하도록 선택된 파장 또는 복수의 파장을 포함하는, 계측 장치.

19. 제1조항 내지 제18조항 중 어느 한 조항에 따른 계측 장치를 포함하는 리소그래피 셀.

20. 레티클과 같은 패터닝 디바이스 상에 제공되거나 웨이퍼와 같은 기판 상에 패터닝되는 계측 타겟으로서, 상기 계측 타겟은 복수의 영역을 포함하며, 서로 상이한 영역들에서, 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 상이하게 제어하기 위해 상이한 구성들을 갖는 상이한 반복 패턴들이 제공되는, 계측 타겟.

21. 제20조항에 있어서, 서로 상이한 영역에서, 상이한 라인폭/피치 비를 갖는 상이한 반복 패턴들이 제공되고, 선택적으로, 하나의 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 갖는, 계측 타겟.

22. 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법으로서,

- 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하는 단계;

- 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는, 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법.

23. 제22조항에 있어서, 상기 반복 패턴은 라인폭/피치 비의 구성에 의해 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는, 방법.

24. 제22조항 또는 제23조항에 있어서, 상기 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성을 포함하는, 방법.

25. 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법으로서,

26. 제25조항에 있어서, 상기 반복 패턴은 라인폭/피치 비의 구성에 의해 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는, 방법.

27. 제25조항 또는 제26조항에 있어서, 상기 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성을 포함하는, 방법.

28. 제22조항 내지 제27조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 억제된 회절 차수는 2차이고 상기 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비로 구성되는, 방법.

29. 제25조항 내지 제27조항 중 어느 한 조항에 있어서,

- 상기 반복 패턴의 임계 치수 값을 수신 또는 결정하는 단계;

- 상기 임계 치수 값을 사용하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하는 단계;

- 결정된 최소 세기 값에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

30. 제29조항에 있어서,

- 세기 측정을 위한 반복 패턴을 선택함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하는 단계를 포함하고, 선택은 상기 임계 치수 값에 기초하는, 방법.

31. 제29조항에 있어서,

상기 임계 치수 값의 함수로서 상기 억제된 회절 차수의 세기의 모델을 사용하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

32. 제25조항 내지 제27조항 중 어느 한 조항에 있어서,

- 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 각각 구성된 복수의 반복 패턴으로부터 측정된 세기에 기초하여 하나 이상의 측정 신호를 수신하는 단계;

- 상기 복수의 반복 패턴으로부터 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하는 단계; 및

33. 제32조항에 있어서,

복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기들 중 최소 세기를 선택함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

34. 제32조항에 있어서,

- 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기를, 극값(extremum)을 갖는 함수에 근사함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

35. 제34조항에 있어서, 상기 함수는 포물선 함수를 포함하는, 방법.

36. 제29조항 내지 제35조항 중 어느 한 조항에 있어서, 결정된 최소 세기 값과 0 사이의 편차에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

37. 제29조항 내지 제36조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 억제된 회절 차수는 짝수 회절 차수인, 방법.

38. 제37조항에 있어서, 상기 짝수 회절 차수는 2차인, 방법.

39. 제32조항 내지 제35조항, 또는 제32조항 내지 제35조항 중 어느 한 조항에 종속하는 경우의 제36조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 억제된 회절 차수는 2차 회절 차수이고 상기 복수의 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 포함하는 것인, 방법.

40. 명령이 기록된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 명령은 계측 장치의 제어기에 의해 실행될 때, 제25조항 내지 제39조항 중 어느 한 조항의 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 제품.

Claims

계측 장치로서,
- 기판을 수용하기 위한 측정 위치;
- 상기 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하기 위한 방사선 시스템;
- 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된(forbidden) 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로서, 상기 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 상기 센서는 측정된 세기에 기초하여 측정 신호를 제공하도록 구성되는, 센서; 및
- 제어기를 포함하되, 상기 제어기는:
- 상기 측정 신호를 수신하고;
- 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스(edge roughness) 파라미터를 결정하도록 구성되는, 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 반복 패턴은 라인폭/피치 비(ratio)의 구성에 의해 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는, 계측 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 엣지 러프니스 파라미터는 국소 임계 치수 균일성을 포함하는, 계측 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 억제된 회절 차수는 2차이고 상기 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비로 구성되는, 계측 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는:
- 상기 반복 패턴의 임계 치수 값을 수신 또는 결정하고;
- 상기 임계 치수 값을 사용하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하며;
- 결정된 최소 세기 값에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 동작 가능한, 계측 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어기는 세기 측정을 위한 반복 패턴을 선택함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하되, 선택은 상기 임계 치수 값에 기초하도록 동작 가능하거나,
또는 상기 제어기는 상기 임계 치수 값의 함수로서 상기 억제된 회절 차수의 세기의 모델을 사용하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 동작 가능한, 계측 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는:
- 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 각각 구성된 복수의 반복 패턴으로부터 측정된 세기에 기초하여 하나 이상의 측정 신호를 수신하고;
- 상기 복수의 반복 패턴으로부터 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하며;
- 결정된 최소 세기 값에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 동작 가능하고,
상기 제어기는 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기들 중 최소 세기를 선택함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 선택적으로 동작 가능한, 계측 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어기는:
- 복수의 반복 패턴에 대해 측정된 세기를, 극값(extremum)을 갖는 함수에 근사함으로써 상기 억제된 회절 차수의 최소 세기 값을 결정하도록 동작 가능하고, 선택적으로 상기 함수는 포물선 함수를 포함하는, 계측 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 결정된 최소 세기 값과 0 사이의 편차에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하도록 동작 가능한, 계측 장치.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 억제된 회절 차수는 짝수 회절 차수이고, 선택적으로 상기 짝수 회절 차수는 2차인, 계측 장치.
제7항, 제8항, 또는 제7항 또는 제8항에 종속하는 경우의 제9항에 있어서,
상기 억제된 회절 차수는 2차 회절 차수이고 상기 복수의 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 포함하는 것인, 계측 장치.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 반복 패턴 중 하나의 반복 패턴이 상기 방사선 스폿에 의해 조명될 때, 2차 회절 차수의 세기는, 상기 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴이 상기 방사선 스폿에 의해 조명될 때의 상기 또다른 하나의 반복 패턴의 2차 회절 차수의 세기보다 작고, 상기 복수의 반복 패턴 중 상기 하나의 반복 패턴은 제1 라인폭/피치 비를 가지며, 상기 복수의 반복 패턴 중 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 작은 제2 라인폭/피치 비를 가지고, 상기 복수의 반복 패턴 중 추가적인 또다른 하나의 반복 패턴은 적어도 상기 제1 라인폭/피치 비보다 큰 제3 라인폭/피치 비를 가지고, 선택적으로 상기 제1 라인폭/피치 비는 약 0.5 인, 계측 장치.
레티클과 같은 패터닝 디바이스 상에 제공되거나 웨이퍼와 같은 기판 상에 패터닝되는 계측 타겟으로서, 상기 계측 타겟은 복수의 영역을 포함하며, 서로 상이한 영역들에서, 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 상이하게 제어하기 위해 상이한 구성들을 갖는 상이한 반복 패턴들이 제공되며,
선택적으로, 서로 상이한 영역에서, 상이한 라인폭/피치 비를 갖는 상이한 반복 패턴들이 제공되고, 선택적으로 하나의 반복 패턴은 약 0.5의 라인폭/피치 비를 갖는, 계측 타겟.
엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법으로서,
- 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하는 단계;
- 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하는 단계로서, 상기 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성된 반복 패턴을 포함하는, 단계;
- 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는, 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법.
엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법으로서,
- 기판을 수용하기 위한 측정 위치에 방사선 스폿을 제공하도록 방사선 시스템을 제어하는 단계;
- 계측 타겟이 방사선 스폿에 의해 조명될 때 상기 측정 위치에서 계측 타겟에 의해 회절되는 억제된 회절 차수의 세기를 측정하기 위한 센서로부터 측정 신호를 수신하는 단계로서, 상기 계측 타겟은 상기 회절 차수의 억제를 유발하는 상쇄 간섭의 양을 제어하도록 구성되는 반복 패턴을 포함하고, 상기 센서는 측정된 세기에 기초하여 상기 측정 신호를 제공하도록 구성되는, 단계; 및
- 상기 억제된 회절 차수의 측정된 세기에 기초하여 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는, 엣지 러프니스 파라미터를 결정하는 방법.