KR20220065872A

KR20220065872A - 계측 방법 및 리소그래피 장치

Info

Publication number: KR20220065872A
Application number: KR1020227013788A
Authority: KR
Inventors: 필리포 알페지아니; 헨리쿠스 페트루스 마리아 펠레만스; 세바스티아누스 아드리아누스 굴덴; 사이몬 레이날드 휘스만
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-05-20
Also published as: US20220397832A1; WO2021083704A1; TW202132926A; CN114667489A

Abstract

정렬 계측과 같은 계측 방법이 개시된다. 방법은 구조체의 측정으로 인한 산란 방사선과 관련된 퓨필 평면에서 퓨필 평면 측정 데이터세트를 획득하는 단계를 포함한다. 방법은 퓨필 평면 측정 데이터세트 및 측정을 수행하는 데 사용되는 센서 광학계와 관련된 센서 항(term)을 사용하여 측정 값 또는 그에 대한 정정을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

계측 방법 및 리소그래피 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 11월 1일에 출원된 EP 출원 제19206747.8호, 2020년 1월 28일에 출원된 EP 출원 제20154007.7호, 및 2020년 4월 20일에 출원된 EP 출원 제20170482.2호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

기술분야

본 발명은, 예를 들어, 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에 이용 가능한 방법 및 장치, 그리고 리소그래피 기술을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 계측 디바이스, 보다 구체적으로는 정렬 센서와 같은 위치 측정을 위해 사용되는 계측 디바이스 및 이러한 정렬 센서를 구비한 리소그래피 장치에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 일반적으로 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용하는 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그러한 경우, 마스크 또는 레티클이라고도 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층상에 형성될 회로 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 수 개의 다이를 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 이러한 타겟 부분은 일반적으로 "필드"라고 불린다.

복잡한 디바이스의 제조에 있어서, 전형적으로 수많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되어, 기판 상의 연속된 층들에 기능 피처들을 형성하게 된다. 따라서, 리소그래피 장치의 성능의 중요한 양상은 이전 층에 (동일한 장치 또는 상이한 리소그래피 장치에 의해) 레이아웃된 피처들과 관련하여 적용된 패턴을 올바르고 정확하게 배치할 수 있는 능력이다. 이 목적을 위해, 기판에는 하나 이상의 정렬 마크 세트가 제공된다. 각각의 마크는 나중에 위치 센서, 일반적으로 광학 위치 센서를 사용하여 위치를 측정할 수 있는 구조체이다. 리소그래피 장치는 기판 상의 마크들의 위치들이 정확하게 측정될 수 있는 하나 이상의 정렬 센서들을 포함한다. 상이한 유형의 마크 및 상이한 유형의 정렬 센서가 상이한 제조업자 및 동일한 제조업자의 상이한 제품으로부터 알려져 있다.

다른 응용예로서, 계측 센서는 기판 상의 (레지스트 내 및/또는 에칭 후) 노광된 구조체를 측정하는 데 사용된다. 전문화된 검사 툴의 신속하고 비침투적인 형태로는 방사선 빔이 기판의 표면에 있는 타겟으로 지향되고 산란된 또는 반사된 빔의 특성이 측정되는 스캐터로미터가 있다. 알려진 스캐터로미터의 예로는 US2006033921A1 및 US2010201963A1에 기술된 유형의 각도 분해 스캐터로미터가 포함된다. 재구성에 의한 피처 형상의 측정에 추가하여, 공개된 특허 출원 US2006066855A1에 기술된 바와 같이, 이러한 장치를 사용하여 회절 기반 오버레이가 측정될 수 있다. 회절 차수의 암시야 이미징을 이용하는 회절 기반 오버레이 계측법은 보다 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 암시야 이미징 계측법의 예는 국제 특허 출원 WO　2009/078708 및 WO　2009/106279 에서 찾을 수 있으며, 이들 문헌은 원용에 의해 그 전체가 본원에 포함된다. 이러한 기법의 추가 개발사항은 공개된 특허 공보 US20110027704A, US20110043791A, US2011102753A1, US20120044470A, US20120123581A, US20130258310A, US20130271740A 및 WO2013178422A1에 기재되어 있다. 이러한 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있고 웨이퍼 상의 제품 구조체에 의해 둘러싸일 수 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지에서 여러 격자를 측정할 수 있다. 이러한 문헌 모두의 내용 또한 원용에 의해 본원에 포함된다.

정렬 센서를 사용하는 위치 측정과 같은 일부 계측 응용예에서는, 광이 광학 시스템의 서로 다른 광학 수차를 조사(probe)함으로 인해 서로 다른 회절 차수 간에 위상 차이가 생기게 된다. 이것이 일정한 경우(웨이퍼내 및 웨이퍼간), 정량화 및 교정될 수 있다. 그러나 이러한 유발된 위상 차이가 프로세스 의존 및/또는 스택 의존인 경우, 현재의 교정 방법이 충분하지 않고, 결과적으로 정렬 오차가 발생한다.

이러한 문제를 해결하고 이러한 센서 수차 유발 오차에 대한 정정을 개선하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 제1 양태로서 계측 방법을 제공하는데, 이러한 계측 방법은: 구조체의 측정으로 인한 산란 방사선과 관련된 퓨필 평면에서 퓨필 평면 측정 데이터세트를 획득하는 단계; 및 퓨필 평면 측정 데이터세트 및 상기 측정을 수행하는 데 사용되는 센서 광학계와 관련된 센서 항(term)을 사용하여 측정 값 또는 그에 대한 정정을 결정하는 단계를 포함한다.

또한, 제1 양태의 방법을 수행하도록 동작가능한 컴퓨터 프로그램, 계측 장치 및 리소그래피 장치가 개시된다.

이하에서 설명하는 예를 고려하면 본 발명의 상기 양태 및 다른 양태를 이해할 수 있을 것이다.

이제 본 발명의 실시예에 관해, 첨부된 도면을 참조로 하여 단지 예시의 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 도 1의 장치에서 측정 및 노광 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따라 적응가능한 제1 정렬 센서의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 적응가능한 제2 정렬 센서의 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 적응가능하고 또한 정렬을 위해 사용 가능한 대안적인 계측 디바이스의 개략도이다.
도 6은 (a) 입력 방사선의 퓨필 이미지 (b) 도 5의 계측 디바이스의 작동 원리를 예시하는 축외 조명 빔의 퓨필 이미지; 및 (c) 도 5의 계측 디바이스의 다른 작동 원리를 예시하는 축외 조명 빔의 퓨필 이미지를 포함한다.
도 7은 일 실시예에 따른 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 다양한 실시예들의 세기 메트릭을 개념적으로 예시하는, 퓨필 위치의 함수로서의 퓨필 세기 플롯을 포함한다.
도 9a는 일 실시예에서 사용될 수 있는, 계측 마크를 위한 수직 서브세그먼트화된 격자 구조체의 설계를 예시한다.
도 9b는 일 실시예에서 사용될 수 있는, 계측 마크를 위한 수평 서브세그먼트화된 격자 구조체의 설계를 예시한다.
도 9c는 일 실시예에서 사용될 수 있는, 계측 마크에 대한 서브세그먼트화된 격자 구조체의 일정한 피치 및 상이한 선 폭들을 갖는 서브세그먼트화된 격자 구조체의 예시적인 설계를 나타낸다.

본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 이러한 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치설정하도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)(웨이퍼라는 용어와 기판이라는 용어는 명세서에 걸쳐 동의어로 사용될 것임)을 유지하도록 각각 구성되고 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치설정하도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 각각 연결되는 2개의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 및 WTb); 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. 기준 프레임(RF)은 다양한 컴포넌트를 연결하고, 패터닝 디바이스 및 기판의 위치 및 패터닝 디바이스와 기판 상의 피처의 위치를 설정하고 측정하기 위한 기준으로서 작용한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위해 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형 또는 기타 다른 유형의 광학 컴포넌트 또는 이들의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다.

패터닝 디바이스 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 그리고 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 기계식, 진공식, 정전식 또는 다른 클램핑 기술을 사용하여 패터닝 디바이스를 유지할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체(MT)는 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있는, 예를 들어 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-시프팅 피처 또는 소위 어시스트 피처를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 원하는 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있다는 점에 주목해야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성되는 디바이스의 특정 기능 층에 해당할 것이다.

여기에 도시된 바와 같이, 장치는 투과형(예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 채택함)이다. 대안적으로, 장치는 반사형(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 채택하거나, 반사형 마스크를 채택함)일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 본 명세서에서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 용어 "패터닝 디바이스"는 또한 그러한 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 제어하는 데 사용하기 위한 디지털 형태 패턴 정보를 저장하는 디바이스를 지칭하는 것으로 해석될 수 있다.

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

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수도 있다. 액침액은 또한 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어, 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위해 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있다.

동작 시에 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예를 들어, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스 및 리소그래피 장치는 별개의 개체일 수 있다. 그러한 경우에, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 여겨지지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 이와 다른 경우, 예를 들어 방사선 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부분일 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 예를 들어 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 조정기(AD), 집속기(IN) 및 집광기(CO)를 포함할 수 있다. 조명기는 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예컨대, 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(WTa 또는 WTb)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 다양한 타겟부(C)를 위치설정하도록 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되지는 않음)가, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 회수 후에, 또는 스캔 중에, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치설정하는 데 사용될 수 있다.

패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있다). 유사하게, 둘 이상의 다이가 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA) 상에 제공되는 상황에서 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 디바이스 피처 사이에서 다이 내에 작은 정렬 마크가 포함될 수도 있는데, 이러한 경우 마커는 가능한 작고 인접한 피처와는 다른 이미징 또는 프로세스 조건을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템에 관해 이하에서 더 설명할 것이다.

도시된 장치는 다양한 모드로 사용될 수 있다. 스캔 모드에서는, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 패터닝 디바이스 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 배율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서 타겟부의 (비-스캐닝 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다. 당해 업계에 공지된 바와 같이, 다른 유형의 리소그래피 장치 및 동작 모드가 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려져 있다. 소위 "마스크 없는(maskless)" 리소그래피에서, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스는 정지된 상태로 유지되지만 변화하는 패턴을 가지며, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다.

상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형 또는 완전히 다른 사용 모드들이 또한 채용될 수 있다.

리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb) 및 기판 테이블이 그 사이에서 교환될 수 있는 2개의 스테이션 - 노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA) - 을 갖는 이른바 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판이 측정 스테이션에서 나머지 기판 테이블 상에 로딩될 수 있고 다양한 준비 단계가 수행될 수 있다. 이는 장치의 처리량을 실질적으로 증가시킬 수 있다. 예비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 윤곽을 매핑하고 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 있는 동안 위치 센서(IF)가 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없다면, 기판 테이블의 위치가 기준 프레임(RF)에 대하여 양 스테이션에서 추적될 수 있도록 제2 위치 센서가 제공될 수 있다. 도시된 듀얼 스테이지 장치 대신에 다른 배열이 알려져 있고 사용 가능하다. 예를 들어, 기판 테이블 및 측정 테이블이 제공되는 이와 다른 리소그래피 장치가 공지되어 있다. 이들은 예비 측정을 수행할 때 함께 도킹된 다음 기판 테이블이 노광을 거치는 동안 도킹 해제된다.

도 2는 도 1의 듀얼 스테이지 장치에서 기판(W) 상의 타겟부(예를 들어, 다이)를 노광하는 단계들을 예시한다. 좌측에 점선으로 된 박스 내에서는 측정 스테이션(MEA)에서 단계들이 수행되는 한편, 우측은 노광 스테이션(EXP)에서 수행되는 단계들을 나타낸다. 때때로, 기판 테이블(WTa, WTb) 중 하나는 노광 스테이션에 있고, 다른 하나는 상술한 바와 같이 측정 스테이션에 있다. 이러한 설명의 목적으로, 기판(W)은 이미 노광 스테이션으로 로딩되었다고 가정한다. 단계(200)에서, 새로운 기판(W')은 도시되지 않은 메커니즘에 의해 장치에 로딩된다. 이들 2개의 기판은 리소그래피 장치의 처리량을 증가시키기 위해 병행하여 처리된다.

먼저 새로 로딩된 기판(W')을 참조하면, 이는 장치에서의 최초 노광을 위해 새로운 포토 레지스트가 마련된, 이전에 처리되지 않은 기판일 수 있다. 그러나 일반적으로, 기술된 리소그래피 프로세스는 일련의 노광 및 처리 단계들에서 단지 하나의 단계일 뿐이므로, 기판(W')은 이미 여러번 이러한 장치 및/또는 다른 리소그래피 장치를 통과하였고 거쳐야 할 후속 프로세스가 있을 수도 있다. 특히, 오버레이 성능을 개선시키는 문제에 있어서, 과제는 패터닝 및 처리의 하나 이상의 사이클을 이미 거친 기판 상에서 새로운 패턴이 정확히 올바른 위치에 부가되도록 하는 것이다. 이러한 처리 단계는 만족스러운 오버레이 성능을 달성하기 위해 측정 및 정정되어야 하는 왜곡을 기판에 점진적으로 도입한다.

이전 및/또는 후속 패터닝 단계는 앞서 언급한 바와 같이 다른 리소그래피 장치에서도 수행될 수 있으며, 상이한 유형의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 분해능 및 오버레이 등의 파라미터에 있어서 매우 까다로운 디바이스 제조 프로세스에서 일부 층은, 덜 까다로운 다른 층보다 더 진보된 리소그래피 툴에서 수행될 수 있다. 따라서 일부 층은 액침형 리소그래피 툴에서 노광될 수 있고, 다른 층은 '건식' 툴에서 노광될 수 있다. 일부 층은 DUV 파장에서 동작하는 툴에서 노광될 수 있지만 다른 층은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광된다.

202에서, 기판 마크(P1 등) 및 이미지 센서(도시되지 않음)를 사용하는 정렬 측정은 기판 테이블(WTa/WTb)에 대한 기판의 정렬을 측정하고 기록하기 위해 사용된다. 또한, 기판(W')에 걸친 몇몇 정렬 마크가 정렬 센서(AS)를 사용하여 측정될 것이다. 이러한 측정은 일 실시예에서, 공칭의 직사각형 그리드에 대한 임의의 왜곡을 포함하여, 기판에 걸친 마크 분포를 매우 정확하게 맵핑하는 "웨이퍼 그리드"를 구축하는 데 사용된다.

단계 204에서, X-Y 위치에 대한 웨이퍼 높이(Z)의 맵 또한 레벨 센서(LS)를 사용하여 측정된다. 통상적으로, 높이 맵은 노광된 패턴의 정확한 포커싱을 달성하기 위해서만 사용된다. 이는 또한 다른 용도로 사용될 수도 있다.

기판(W')이 로딩되었을 때, 수행될 노광을 규정하는 레시피 데이터(206)가 수신되었고, 웨이퍼의 특성 및 웨이퍼 상에 이전에 만들어졌고 웨이퍼 상에 만들어질 패턴의 특성 또한 수신된 바 있다. 202, 204에서 이루어진 웨이퍼 위치, 웨이퍼 그리드 및 높이 맵의 측정이 이들 레시피에 추가되어 레시피 및 측정 데이터(208)의 전체 세트가 노광 스테이션(EXP)으로 전달될 수 있다. 정렬 데이터의 측정은 예를 들어, 리소그래피 프로세스의 산물인 제품 패턴에 고정되거나 명목상 고정된 관계로 형성된 정렬 타겟의 X 및 Y 위치를 포함한다. 노광 직전에 취해진 이러한 정렬 데이터는 파라미터를 갖는 정렬 모델을 생성하는 데 사용되며 이러한 파라미터는 데이터에 모델을 근사하게 된다. 이들 파라미터 및 정렬 모델은 현재 리소그래피 단계에서 적용된 패턴의 위치를 정정하기 위해 노광 동작 동안 사용될 것이다. 사용 중인 모델은 측정된 위치 사이의 위치 편차를 보간한다. 종래의 정렬 모델은 상이한 차원들에서 '이상적인' 그리드의 변환, 회전 및 스케일링을 함께 규정하는 4개, 5개 또는 6개의 파라미터를 포함할 수 있다. 더 많은 파라미터를 사용하는 진보된 모델이 알려져 있다.

단계(210)에서, 웨이퍼(W' 및 W)는 맞교환되어, 측정된 기판(W')이 노광 스테이션(EXP)에 진입하는 기판(W)이 된다. 도 1의 예시적인 장치에서, 이러한 맞교환은 장치 내에서 지지체(WTa 및 WTb)를 교환함으로써 수행되어, 기판들(W, W')은 기판 테이블들과 기판들 자체 사이의 상대적인 정렬을 보존하기 위해 그러한 지지체들 상에 정확히 클램프되고 위치된 채 유지된다. 따라서, 일단 테이블이 맞교환되면, 투영 시스템(PS)과 기판 테이블(WTb)(이전의 WTa) 사이의 상대 위치를 결정하는 것이, 노광 단계의 제어에 있어서 기판(W)(이전의 W')에 대한 측정 정보(202, 204)를 이용하기 위해 요구되는 모든 것이다. 단계(212)에서, 레티클 정렬은 마스크 정렬 마크(M1, M2)를 사용하여 수행된다. 단계(214, 216, 218)에서, 스캐닝 이동 및 방사선 펄스들이 다수의 패턴의 노광을 완료하기 위해 기판(W)에 걸친 연속적인 타겟 위치에 적용된다.

노광 단계의 수행에 있어서 측정 스테이션에서 얻은 정렬 데이터 및 높이 맵을 사용함으로써, 이들 패턴은 원하는 위치에 대하여, 특히 동일한 기판 상에 이전에 레이아웃된 피처들에 대해 정확하게 정렬된다. 단계(220)에서 노광된 기판(이제 W"로 표기됨)이 장치로부터 언로딩되어 노광된 패턴에 따라 에칭 또는 기타 다른 프로세스를 거치게 된다.

당업자는 이러한 설명이 실제 제조 상황의 일례에 수반된 다수의 매우 상세한 다수의 단계들의 단순화된 개요라는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 단일 통과로 정렬을 측정하는 대신에, 동일한 또는 다른 마크를 사용하여 개략 및 미세 측정의 별도 단계가 종종 수행될 것이다. 개략 및/또는 미세 정렬 측정 단계는 높이 측정 전후에 수행되거나 사이에 개재될 수 있다.

복잡한 디바이스의 제조에 있어서, 전형적으로 수많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되어, 기판 상의 연속된 층들에 기능 피처들을 형성하게 된다. 따라서, 리소그래피 장치의 성능의 중요한 양상은 이전 층에 (동일한 장치 또는 상이한 리소그래피 장치에 의해) 레이아웃된 피처들과 관련하여 적용된 패턴을 올바르고 정확하게 배치할 수 있는 능력이다. 이러한 목적을 위해, 기판에는 하나 이상의 마크 세트가 제공된다. 각각의 마크는 나중에 위치 센서, 일반적으로 광학 위치 센서를 사용하여 위치를 측정할 수 있는 구조체이다. 위치 센서는 "정렬 센서"로 지칭될 수 있고 마크는 "정렬 마크"로 지칭될 수 있다.

리소그래피 장치는 기판 상에 제공된 정렬 마크들의 위치들이 정확하게 측정될 수 있는 하나 이상의(예컨대, 복수의) 정렬 센서들을 포함할 수 있다. 정렬(또는 위치) 센서는 회절 및 간섭과 같은 광학적 현상을 이용하여 기판에 형성된 정렬 마크로부터 위치 정보를 얻을 수 있다. 현재 리소그래피 장치에서 널리 사용되는 정렬 센서의 일례는 미국 특허 제6,961,116 호에 기재된 자기-참조 간섭계에 기초한다. 예를 들어 US2015261097A1에 개시된 바와 같이 위치 센서의 다양한 개선 및 수정사항이 발전되어 왔다. 이들 문헌 모두의 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다.

마크 또는 정렬 마크는 기판 상에 제공된 층 상에 또는 층 내에 형성되거나 기판 내에 (직접) 형성된 일련의 바아를 포함할 수 있다. 이들 바아는, 마크가 잘 알려진 공간 주기(피치)를 갖는 회절 격자로 간주될 수 있도록, 규칙적으로 이격되어 있고 격자 라인으로서 기능할 수 있다. 이러한 격자 라인의 배향에 따라, X축을 따라 또는 Y축(X축에 실질적으로 수직 배향됨)을 따라 위치의 측정을 가능하게 할 수 있도록 마크가 설계될 수 있다. X축 및 Y축 양자 모두에 대해 +45도 및/또는 -45도로 배열되는 바아를 포함하는 마크는 US2009/195768A에 설명한 바와 같은 기술을 사용하여 조합된 X- 및 Y- 측정을 허용하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 본원에 통합된다.

정렬 센서는 방사선 스폿을 이용해 광학적으로 각 마크를 스캔할 수 있어, 정현파와 같이 주기적으로 변하는 신호를 얻게 된다. 이러한 신호의 위상을 분석하여 정렬 센서에 대해 상대적인 마크의 위치와 따라서 기판의 위치를 결정하게 되는데, 정렬 센서는 리소그래피 장치의 기준 프레임에 대해 고정된다. 정렬 센서가 주기적인 신호의 서로 상이한 사이클들 뿐만 아니라 한 사이클 내의 정확한 위치(위상)를 구별할 수 있도록, 상이한 (개략적 및 미세) 마크 치수와 관련된 소위 개략적 마크와 미세 마크가 제공될 수 있다. 서로 상이한 피치의 마크도 이러한 목적으로 사용할 수 있다.

마크의 위치를 측정하는 것은, 마크가 예컨대 웨이퍼 그리드의 형태로 제공되는 기판의 변형에 대한 정보도 제공할 수 있다. 기판의 변형은, 예를 들어 기판이 방사선에 노출될 때 기판 테이블에 대한 기판의 정전기적 클램핑 및/또는 기판의 가열에 의해 발생할 수 있다.

도 3은 공지된 정렬 센서(AS)의 실시예의 개략적인 블록도이다. 방사선 소스(RSO)는, 조명 스폿(SP)으로서, 기판(W) 상에 위치된 마크(AM)와 같은 마크 상에 방향전환 광학계에 의해 방향전환되는 하나 이상의 파장의 방사선 빔(RB)을 제공한다. 이러한 예에서 방향전환 광학계는 스폿 미러(SM)와 대물 렌즈(OL)를 포함한다. 마크(AM)가 조명되는 조명 스폿(SP)은 마크 자체의 폭보다 직경이 약간 작을 수 있다.

마크(AM)에 의해 회절된 방사선은 정보 전달 빔(IB)으로 시준된다(이러한 예에서는 대물 렌즈(OL)를 통해). "회절된"이라는 용어는 마크로부터의 0차 회절(반사라고 할 수 있음)을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 위에서 언급된 US6961116에 개시된 유형의 자기-참조 간섭계(SRI)는 빔(IB)과 자체적으로 간섭한 후에 빔이 광검출기(PD)에 의해 수광된다. 방사선 소스(RSO)에 의해 둘 이상의 파장이 생성되는 경우 별도의 빔들을 제공하기 위해 추가의 광학계(도시되지 않음)가 포함될 수 있다. 광검출기는 단일 요소일 수 있거나 필요한 경우 다수의 픽셀을 포함할 수도 있다. 광검출기는 센서 어레이를 포함할 수 있다.

이러한 예에서 스폿 미러(SM)를 포함하는 방향전환 광학계는, 정보 전달 빔(IB)이 마크(AM)로부터의 고차 회절 방사선만을 포함하도록, 마크로부터 반사된 0차 방사선을 차단하는 역할을 할 수도 있다(이는 측정에 필수적인 것은 아니고, 신호 대 잡음비를 향상시킴).

세기 신호(SI)가 처리 유닛(PU)에 공급된다. 블록(SRI) 내의 광학 처리와 유닛(PU) 내의 계산 처리의 조합에 의해 기준 프레임에 대한 기판 상의 X 및 Y-위치의 값들이 출력된다.

도시된 유형의 단일 측정은 단지 마크의 한 피치에 해당하는 특정 범위 내에서 마크의 위치를 고정한다. 정현파의 어느 주기가 마크된 위치를 포함하는 주기인지를 식별하기 위해 이와 함께 좀 더 개략적인 측정 기술이 사용된다. 마크가 제조되는 재료와 마크가 제공되는 위치의 아래 및/또는 위의 재료에 관계없이 향상된 정확도 및/또는 마크의 강건한 검출을 위해 더 개략적인 및/또는 더 미세한 수준에서의 동일한 프로세스가 서로 다른 파장에서 반복된다.

도 4는 또 다른 알려진 정렬 장치(400)의 단면도의 개략도를 도시한다. 이러한 실시예의 예에서, 정렬 장치(400)는 패터닝 디바이스(예를 들어, 패터닝 디바이스(MA))에 대해 기판(예를 들어, 기판(W))을 정렬하도록 구성될 수 있다. 정렬 장치(400)는, 기판 상의 정렬 마크의 위치를 검출하고, 정렬 마크의 검출된 위치를 사용하여 리소그래피 장치(100 또는 100')의 패터닝 디바이스 또는 다른 컴포넌트들에 대해 기판을 정렬하도록 추가로 구성될 수 있다. 기판의 이러한 정렬은 기판 상의 하나 이상의 패턴의 정확한 노광을 보장할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 정렬 장치(400)는 이러한 실시예의 예에 따라 조명 시스템(402), 빔 스플리터(414), 간섭계(426), 검출기(428) 및 신호 분석기(430)를 포함할 수 있다. 조명 시스템(402)은 하나 이상의 통과대역을 갖는 전자기 협대역 방사선 빔(404)을 제공하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 하나 이상의 통과대역은 약 400nm 내지 약 2.0μm 의 파장 스펙트럼 내에 있을 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 통과대역은 약 400nm 내지 약 2.0μm 사이의 파장 스펙트럼 내의 이산적인 좁은 통과대역일 수 있다.

빔 스플리터(414)는 방사선 빔(404)을 받아들이고 방사선 서브-빔(415)을 스테이지(422) 상에 배치된 기판(420) 상으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 일례에서, 스테이지(422)는 방향(424)을 따라 이동가능하다. 방사선 서브-빔(415)은 기판(420) 상에 위치된 정렬 마크 또는 타겟(418)을 조명하도록 구성될 수 있다. 정렬 마크 또는 타겟(418)은 이러한 실시예의 예에서 방사선 감응 필름으로 코팅될 수 있다. 다른 예에서, 정렬 마크 또는 타겟(418)은 180도(즉, 180°) 대칭을 가질 수 있다. 즉, 정렬 마크 또는 타겟(418)이 정렬 마크 또는 타겟(418)의 평면에 수직인 대칭 축을 중심으로 180° 회전될 때, 회전된 정렬 마크 또는 타겟(418)은 회전되지 않은 정렬 마크 또는 타겟(418)과 실질적으로 동일할 수 있다. 기판(420) 상의 타겟(418)은 (a) 솔리드 레지스트 라인으로 형성된 바아를 포함하는 레지스트 층 격자, 또는 (b) 제품 층 격자, 또는 (c) 제품 층 격자 상에 겹쳐져 있거나 인터리빙되어 있는 레지스트 격자를 포함하는 오버레이 타겟 구조체 내의 복합 격자 스택일 수 있다. 이러한 바는 대안적으로 기판 내로 에칭될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 빔 스플리터(414)는 회절 방사선 빔(419)을 받아들이고 회절된 방사선 서브-빔(429)을 간섭계(426)를 향해 지향시키도록 추가로 구성될 수 있다

예시적인 실시예에서, 회절된 방사선 서브-빔(429)은 정렬 마크 또는 타겟(418)으로부터 반사될 수 있는 방사선 서브-빔(415)의 적어도 일부일 수 있다. 이러한 실시예의 예에서, 간섭계(426)는 임의의 적절한 광학 요소 세트, 예를 들어 수신된 회절 방사선 서브-빔(429)에 기초하여 정렬 마크 또는 타겟(418)의 2개의 이미지를 형성하도록 구성될 수 있는 프리즘의 조합을 포함한다. 간섭계(426)는 2개의 이미지 중 하나를 2개의 이미지 중 다른 하나에 대해 180° 회전시키고 회전된 이미지와 회전되지 않은 이미지를 간섭측정으로 재결합하도록 추가로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 간섭계(426)는 자기-참조 간섭계(SRI)일 수 있고, 이는 미국 특허 제6,628,406호(Kreuzer)에 개시되어 있으며 이는 원용에 의해 전체로서 본 명세서에 포함된다.

일 실시예에서, 검출기(428)는 간섭계 신호(427)를 통해 재결합된 이미지를 수신하고 정렬 장치(400)의 정렬 축(421)이 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심(미도시)을 통과할 때 재결합된 이미지의 결과로서 간섭을 검출하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 따라, 이러한 간섭은 정렬 마크 또는 타겟(418)이 180° 대칭이고 재결합된 이미지가 보강 또는 상쇄 간섭하기 때문일 수 있다. 검출된 간섭에 기초하여, 검출기(428)는 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심의 위치를 결정하고 결과적으로 기판(420)의 위치를 검출하도록 추가로 구성될 수 있다. 일례에 따르면, 정렬 축(421)은, 기판(420)에 수직이고 이미지 회전 간섭계(426)의 중심을 통과하는 광학 빔과 정렬될 수 있다. 검출기(428)는 센서 특성을 구현하고 웨이퍼 마크 프로세스 변동과 상호작용함으로써 정렬 마크 또는 타겟(418)의 위치를 추정하도록 추가로 구성될 수 있다.

정렬 및 제품/프로세스 모니터링 계측 응용예를 모두 갖는 또 다른 특정 유형의 계측 센서가 최근에 유럽 출원 EP18195488.4 및 EP19150245.9에 기술되어 있으며, 이러한 문헌은 원용에 의해 본원에 포함된다. 이것은 최적화된 코히어런스를 갖는 계측 디바이스에 관해 설명한다. 보다 구체적으로, 계측 디바이스는 측정 조명의 복수의 공간적으로 인코히어런트 빔들을 생성하도록 구성되는데, 각각의 이들 빔(또는 상기 빔의 측정 쌍들의 두 빔 - 각각의 측정 쌍은 측정 방향에 대응함)은 대응하는 영역들에서 빔들 사이의 위상 관계가 알려져 있는 그러한 영역들을 그 단면에 갖는다; 즉, 대응하는 영역들에 대해 상호 공간적 코히어런스가 있다.

이러한 계측 디바이스는 허용가능한(최소) 간섭 아티팩트(스페클)로 작은 피치 타겟을 측정할 수 있으며 암시야 모드에서도 작동할 수 있다. 그러한 계측 디바이스는 기판 위치를 측정(예를 들어, 고정된 기준 위치에 대한 주기적 구조체 또는 정렬 마크의 위치를 측정)하기 위한 위치 또는 정렬 센서로서 사용될 수 있다. 그러나, 계측 디바이스는 오버레이 측정에도 사용가능하다(예컨대, 서로 다른 층에 있는 주기적 구조체들의 상대 위치의 측정, 또는 스티칭 마크의 경우 동일한 층에서도 측정). 계측 디바이스는 또한 주기적 구조체에서 비대칭을 측정할 수 있으므로, 타겟 비대칭 측정(예컨대, DBO(회절 기반 오버레이) 기법을 사용한 오버레이 또는 DBF(회절 기반 초점) 기법을 사용한 초점)을 기반으로 하는 임의의 파라미터를 측정하는 데 사용될 수 있다.

도 5는 그러한 계측 디바이스의 가능한 구현예를 보여준다. 계측 디바이스는 기본적으로 새로운 조명 모드를 사용하는 표준 현미경으로 작동한다. 계측 디바이스(500)는 디바이스의 주요 컴포넌트를 포함하는 광학 모듈(505)을 포함한다. 조명 소스(510)(모듈(505) 외부에 위치될 수 있고 다중모드 섬유(515)에 의해 모듈에 광학적으로 결합될 수 있음)는 광학 모듈(505)에 공간적으로 인코히어런트 방사선 빔(520)을 제공한다. 광학 컴포넌트(517)는 공간적으로 인코히어런트 방사선 빔(520)을 코히어런트 축외 조명 생성기(525)에 전달한다. 이러한 컴포넌트는 본원에서의 개념에 특히 중요하며 이후 추가로 자세히 설명할 것이다. 코히어런트 축외 조명 생성기(525)는 공간적 인코히어런트 방사선 빔(520)으로부터 복수의(예를 들어, 4개의) 축외 빔(530)을 생성한다. 이러한 축외 빔(530)의 특성은 아래에서 더 상세히 설명할 것이다. 조명 생성기의 0차 조명은 0차 조명 차단 요소(575)에 의해 차단될 수 있다. 이러한 0차는 본 문헌에서 기술된 코히어런트 축외 조명 생성기 예시들의 일부(예컨대, 위상 격자 기반 조명 생성기)에 대해서만 존재할 것이며, 따라서 이러한 0차 조명이 생성되지 않을 때에는 생략될 수 있다. 축외 빔(530)은 (광학 컴포넌트(535) 및) 스폿 미러(540)를 통해 (예를 들어, 높은 NA) 대물 렌즈(545)로 전달된다. 대물 렌즈는 기판(550) 상에 위치한 샘플(예를 들어, 주기적 구조체/정렬 마크) 상에 축외 빔(530)을 포커싱하고, 여기서 빔은 산란 및 회절된다. 산란된 고차 회절 차수(555+, 555-)(예를 들어, 각각 +1차 및 -1차)는 스폿 미러(540)를 통해 역으로 전파되고, 광학 컴포넌트(560)에 의해 센서 또는 카메라(565) 상에 포커싱되고, 여기서 간섭하여 간섭 패턴을 형성하게 된다. 이후 적절한 소프트웨어를 실행하는 프로세서(580)가 카메라(565)에 의해 캡쳐된 간섭 패턴의 이미지(들)를 처리할 수 있다.

0차 회절된(정반사) 방사선은 검출 브랜치 내의 적절한 위치에서 차단된다(예를 들면 스폿 미러(540) 및/또는 별도의 검출 0차 블록 요소에 의해). 축외 조명 빔의 각각에 대해 0차 반사가 있다는 점에 유의해야 한다(즉, 현재 실시예에서 총 4개의 이러한 0차 반사가 있음). 이와 같이, 계측 디바이스는 "암시야" 계측 디바이스로 작동한다.

일 실시예에서, 계측 디바이스는 또한 대응하는 퓨필 카메라(547)와 함께 퓨필 이미징 브랜치(542)를 포함할 수 있다. 퓨필 이미징이 바람직할 수 있는 이유는 여러 가지가 있다. 하나의 예로서, 기판 상의 조명 스폿 크기가 튜닝가능할 수 있다. 이러한 튜닝가능한 조명 스폿 크기의 한 가지 응용예는 퓨필 측정 모드를 더 잘 구현하는 것인데, 그 이유는 조명 스폿이 타겟을 언더필한다는 점에서 이러한 모드가 장점을 가질 수 있기 때문이다(중첩 퓨필 좌표에서 원치 않는 산란을 방지하기 위해).

일 실시예에서, 공간적 인코히어런스를 모방하기 위해 하나 이상의 프로세스를 거치면서, 인코히어런트 빔이 실제로는 의사-공간적 인코히어런트일 수 있도록(예를 들어, 레이저와 같은 코히어런트 조명 소스로부터 생성), 코히어런스 스크램블러가 제공될 수 있다. 이것은, 검출기의 집적 시간 동안 상이한 실현들(realizations)을 평균화하는 코히어런트 방사선 다중모드 및 앙상블을 만드는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는, 일 실시예에서, (공간적으로 코히어런트 패턴인) 스페클 패턴의 수많은(예를 들어, 무작위) 실현들이 예를 들어 레이저 및 다중모드 섬유 및/또는 회전하는 확산기 플레이트를 사용하여 생성된다. 이러한 무작위 스페클 패턴 실현들에 걸쳐 앙상블 평균이 결정되어, 간섭 효과를 평균화하여 공간적 인코히어런스를 효율적으로 모방하게 된다(간섭은 집적 시간 동안 검출기 평면에서 평균화됨).

이러한 계측 디바이스의 주요 개념은 필요한 경우에만 측정 조명에서 공간적 코히어런스를 유발하는 것이다. 보다 구체적으로, 축외 빔(530) 각각에서 대응하는 퓨필 포인트 세트들 사이에 공간적 코히어런스가 유발된다. 보다 구체적으로, 퓨필 포인트 세트는 축외 빔 각각에서 대응하는 단일 퓨필 포인트를 포함하고, 이러한 퓨필 포인트 세트는 상호 공간적으로 코히어런트하지만, 각 퓨필 포인트는 동일한 빔 내의 다른 모든 퓨필 포인트에 대해 인코히어런트하다. 이러한 방식으로 측정 조명의 코히어런스를 최적화함으로써 작은 피치 타겟 상에서 암시야 축외 조명을 행하는 것이 가능하게 되지만, 각각의 축외 빔(530)이 공간적으로 인코히런트하기 때문에 최소한의 스페클 아티팩트가 있다.

도 6은 이러한 개념을 예시하기 위해 3개의 퓨필 이미지를 보여준다. 도 6(a)는 도 5의 퓨필 평면(P1)에 관한 제1 퓨필 이미지를 나타내고, 도 6(b) 및 도 6(c)는 각각 도 5의 퓨필 평면(P2)에 관한 제2 퓨필 이미지를 나타낸다. 도 6(a)는 공간적으로 인코히어런트 방사선 빔(520)을 (단면으로) 나타내고, 도 6(b) 및 6(c)는 2개의 상이한 실시예에서 코히어런트 축외 조명 생성기(525)에 의해 생성된 축외 빔(530)을 (단면으로) 나타낸다. 각각의 경우, 외측 원(595)의 범위는 현미경 대물렌즈의 최대 검출 NA에 해당한다; 이는 순전히 예를 들어 0.95NA일 수 있다.

각각의 퓨필 내의 삼각형(600)은 서로에 대해 공간적으로 코히어런트한 퓨필 포인트 세트를 나타낸다. 마찬가지로, 십자형(605)은 서로에 대해 공간적으로 코히어런트한 다른 퓨필 포인트 세트를 나타낸다. 삼각형은, 십자형 및 빔 전파에 대응하는 모든 다른 퓨필 포인트에 대해 공간적으로 인코히어런트하다. (도 6(b)에 표시된 예에서) 일반적인 원리는, 서로 공간적으로 코히어런트한 각각의 퓨필 포인트 세트(각각의 코히어런트 포인트 세트)가 조명 퓨필(P2) 내에서 다른 모든 코히어런트 포인트 세트와 동일한 간격을 갖는다는 것이다. 따라서 이러한 실시예에서, 각각의 코히어런트 포인트 세트는 모든 다른 코히어런트 포인트 세트의 퓨필 내에서의 변환(translation)이다.

도 6(b)에서, 삼각형(600)으로 표현되는 제1 코히어런트 포인트 세트의 각 퓨필 포인트 사이의 간격은 십자형(605)으로 표현되는 코히어런트 포인트 세트의 각 퓨필 포인트 사이의 간격과 같아야 한다. 이러한 문맥에서 '간격'은 방향성이 있다(즉, 십자형의 세트(제2 포인트 세트)는 삼각형의 세트(제1 포인트 세트)에 대해 회전되는 것이 허용되지 않는다. 이와 같이, 각각의 축외 빔(530)은 그 자체로 인코히어런트 방사선을 포함하지만; 축외 빔(530)은 이와 함께, 단면 내에 알려진 위상 관계(공간적 코히어런스)를 갖는 대응하는 포인트 세트를 갖는 동일한 빔들을 포함한다. 각각의 포인트 세트의 포인트들이 균등하게 이격될 필요는 없다는 점에 유의해야 한다(예를 들어, 이러한 예에서 4개의 삼각형(605) 사이의 간격은 동일할 필요가 없음). 이와 같이, 축외 빔(530)은 퓨필 내에서 대칭적으로 배열될 필요가 없다.

도 6(c)는 단일 측정 방향에 대응하는 빔들 사이에서만 (빔(530X)은 제1 방향(X-방향)에 대응하고 빔(530Y)은 제2 방향(Y-방향)에 대응함) 상호 공간적 코히어런스를 제공하도록 이러한 기본 개념이 확장될 수 있음을 보여준다. 이러한 예에서, 정사각형 및 플러스 기호는 각각, 삼각형 및 십자형으로 표현되는 퓨필 포인트 세트에 대응하지만 반드시 공간적으로 코히어런트할 필요는 없는 퓨필 포인트 세트를 나타낸다. 그러나, 십자형은 플러스 기호와 마찬가지로 공간적으로 서로 코히어런트하며, 십자형은 플러스 기호의 퓨필에서의 기하학적 변환이다. 이와 같이 도 6(c)에서 축외 빔은 쌍으로만 코히어런트하다.

이 실시예에서, 축외 빔들은 방향, 예를 들어 X 방향(530X) 및 Y 방향(530Y)에 의해 별개로 고려된다. 캡쳐된 X 방향 회절 차수를 생성하는 빔들(530X)의 쌍이 서로 코히어런트하기만 하면 된다(포인트들(605X)의 쌍과 마찬가지로 포인트들(600X)의 쌍이 서로 코히어런트하도록). 유사하게, 캡쳐된 Y 방향 회절 차수를 생성하는 빔들(530Y)의 쌍이 서로 코히어런트하기만 하면 된다(포인트들(605Y)의 쌍과 마찬가지로 포인트들(600Y)의 쌍이 서로 코히어런트하도록). 그러나, 포인트들의 쌍들(600X와 600Y) 또는 포인트들의 쌍들(605X와 605Y) 사이에 코히어런스가 있을 필요는 없다. 이와 같이 각각의 고려된 측정 방향에 대응하는 축외 빔들의 쌍들에 포함된 코히어런트 포인트들의 쌍들이 있다. 이전과 같이, 측정 방향에 해당하는 빔들의 각 쌍에 대해, 코히어런트 포인트들의 각각의 쌍은 나머지 모든 코히어런트 포인트들의 쌍들의 퓨필 내에서의 기하학적 변환이다.

예를 들어, 도 3, 4 또는 5에 예시된 것과 같은 정렬 센서는, 격자에 의해 회절된 회절 차수의 간섭 패턴을 검출하고 관측함으로써 기판 또는 웨이퍼 상의 정렬 타겟의 위치를 측정한다. 서로 다른 회절 차수들에서 기인하는 광은 센서에서 서로 다른 광학 경로를 따르기 때문에, 광이 광학 시스템의 서로 다른 광학 수차를 조사(probe)함으로 인해 차수들 간의 위상 차이가 생긴다. 이러한 위상 차이의 효과는, 검출된 정렬 위치가 타겟의 "실제" 물리적 위치에서 벗어나는 것이다. 이러한 변동의 일정한 항(웨이퍼 내부 및 웨이퍼-대-웨이퍼 양자 모두)은 기존 교정 절차로 교정될 수 있다. 그러나 회절 각도의 함수로서 회절 광의 세기에 변동이 있을 때 문제가 발생한다. 이러한 변동의 일반적인 원인은 프로세스 유발 효과(예컨대, 스택 두께 변동)이며, 이는 격자의 각도상 반사율의 변동을 초래한다. 이러한 변동은 시스템의 대물 렌즈의 퓨필 평면 또는 푸리에 평면에서 광 세기 분포의 변동을 초래한다.

퓨필 내의 세기 변동은 정렬 위치 편차의 변동을 초래한다. 이러한 변동은 현재의 교정 절차로는 정정할 수 없는 정렬 정확도 오차의 원인을 나타낸다.

이 문제를 해결하기 위해, 이러한 프로세스 및/또는 스택 의존 정렬 위치 편차를 더 양호하게 정정할 수 있는 오차 정정을 위한 데이터 기반 접근 방식이 제안된다. 일부 선택적인 실시예에서, 정정을 결정할 때 센서의 대칭성과 코히어런스 속성을 이용하는 것이 제안된다; 두 가지 특정한 그러한 실시예에 관해 명시적으로 설명할 것인데, 첫 번째는 도 3 및 4에 도시된 바와 같은 자기-참조 간섭계 기반 정렬 센서에 관한 것이고 두 번째는 도 5 및 6에 의해 도시된 바와 같은 최적화된 코히어런스 정렬 센서에 관한 것이다.

여기에 개시된 제안은 퓨필 세기 변동에서 높은 차수로 확장될 수 있는 충분히 확장성 있는 정정 플랫폼을 개발하는 것을 포함한다. 퓨필 내의 세기의 복잡한 재분배 또는 센서의 광학 수차에 대한 정보의 임의의 가능한 부정확성으로 인한 오차는, 타겟 측정과 동일한 조건 하에서 획득한 퓨필 이미지를 기반으로 모델이 트레이닝되는, 제안된 데이터 기반 접근 방식으로 극복할 수 있다.

도 7는 일 실시예에 따른 방법의 흐름도이다. 방법은 아래에서 더 자세히 설명되지만, 간략하게 그 단계들은 다음과 같다:

● 700 - 광학 시스템에 대한 센서 항을 결정하기 위해 교정을 수행함(센서 항은 센서를 통해 전파되는 광의 각도 확산에 상응하는 각도 범위 내에서 각각의 산란 각도(즉, 퓨필 평면 내의 각 위치에 대해)에 대해 규정됨)

● 710 - 퓨필 평면 측정 데이터세트(예를 들어, 정렬 마크 또는 다른 구조체로부터 산란된(즉, 회절 및/또는 정반사된) 방사선의 측정된 세기 분포를 포함하는 퓨필 평면의 이미지)를 획득하면서 정렬 측정을 수행함

● 720 - 선택적으로 세기 분포를 처리하여 퓨필 평면 이미지로부터 처리된 세기 분포 또는 세기 항을 획득함(세기 항은, 시스템을 통해 전파되는 광의 각도 분산에 의해 결정되는, 주어진 각도 범위 내에서 각각의 산란 각도(즉, 퓨필 평면 내의 각 위치에 걸쳐 처리된 세기 분포를 포함함)에 대해 규정됨)

● 730 - 세기 항 및 센서 항을 사용하여, 선형 회귀 모델과 같은 모델을 적용하여 정렬 위치에 대한 정정을 결정함.

단계(710)는 대물계의 퓨필 평면의 이미지(각도 좌표의 함수로서 타겟으로부터 산란된 광)를 획득하는 것을 포함한다. 이러한 이미지는 외부 디바이스, 또는 센서가 장착된 경우 센서의 내부 브랜치를 사용하여 얻을 수 있다. 예를 들어, 그러한 퓨필 이미징 브랜치는 도 5에 예시되어 있다(대응하는 퓨필 카메라(547)와 함께 퓨필 이미징 브랜치(542)).

퓨필 평면의 카메라 이미지로부터 특정 세기 관련 특징을 추출하는 것이 제안된다(예를 들어, 단계 720에서). 이러한 특징을 세기 항

이라고 하며, 이는 퓨필 이미지의 세기의 함수이기 때문이다. 세기 항은 픽셀들(예컨대, 매 픽셀) 또는 퓨필 평면에서 회절된 스폿 내의 위치들에 대해(따라서 회절된 방사선의 각각의 개별 산란 각도에 대해) 개별적으로 규정된 스칼라 수의 세트이다. 인덱스 i는 이러한 위치들(또는 픽셀들)을 표기하는 것이다. 세기 항에 관한 세부 사항에 대해 이하 설명한다.

단계 730에서는, 일 실시예에서 선형 회귀 모델이 가정될 수 있으며, 이는 예를 들어 세기 항

과 센서 모델 또는 센서 항

의 내적에 의해 주어지는 정렬된 위치에 대한 정정

을 기술하는 것이다:

센서 항

은 지도형 기계학습 접근법을 사용하여 데이터의 트레이닝 세트로부터 교정될 수 있다(예를 들어, 단계 700에서). 교정 절차에 관한 세부 사항에 대해 이하 설명할 것이다.

다른 실시예에서는 비선형 모델이 단계(730)에서 가정된다.

세기 항을 규정하기 위한 많은 대안적 접근법이 있다. 세기 항

을 위한 첫 번째 예는 높은(즉, 0이 아닌) 회절 차수의 각 픽셀의 정규화된 세기를 이용하는 것을 포함한다; 예를 들어, +1 및 -1 회절 차수 스폿 또는 임의의 다른 고차 회절 스폿(들) 중 하나에서; 예를 들어, 퓨필에서 다른 고차 회절이 캡쳐되는 경우 +2, -2 차수. 대안적으로 또는 조합하여, (예를 들어, 정규화된) 0차 산란 방사선이 사용될 수 있다.

특정 예로서, 그리고 도 6(c)를 참조하면, 세기 항은 530X로 표시된 두 스폿 중 하나 또는 (대안적인 예로서) 530Y로 표시된 두 스폿 중 하나, 또는 퓨필에서 캡쳐되는 임의의 다른 회절 또는 산란된(예컨대, 정반사된) 스폿 내부에서 퓨필 포인트들의 세기 분포를 포함할 수 있다. 스폿(530X)으로부터 계산된 세기 항은 예를 들어, 퓨필 포인트(600X 및 605X)에서의 세기 및 스폿 내부의 임의의 다른 퓨필 포인트를 포함할 수 있으며, 각 세기는 스폿 내부에 집적된 총 세기로 정규화된다.

예를 들어 세기 항

은 다음과 같이 규정될 수 있다.

(2)

여기서

는 +1 회절 차수의 i 번째 픽셀(총 n개의 픽셀 중)에 대한 세기이다(다만 이는 동등하게 -1 차 또는 임의의 다른 더 높은 회절 차수, 또는 0차일 수도 있음).

그러한 실시예에서, 단일 회절 스폿이 사용될 수 있다. 대안적으로, 정정은 두 스폿(+1 및 -1 차수)에 대해 개별적으로 결정될 수 있고 이러한 정정의 결과가 평균화될 수 있다. 이와 같이, 정정

는 사실상 회절 스폿들이 별도의 이미지인 것처럼(예컨대, 각 스폿에 대해 별도로 수학식 (1)을 사용하고 그 결과를 평균화함) 각 스폿에 대해 별도로 고려함으로써 회절 스폿 각각으로부터 결정될 수 있다. 이러한 평균화는 임의의 처리 또는 정렬 마크 비대칭을 평균화하는 데 도움이 될 수 있다.

제2 실시예에서, +1 회절 스폿 내의 위치

에서의 픽셀의 세기는 -1 회절 스폿 내의 대응하는 위치

에서의 픽셀의 세기와 (임의의 종류의 평균: 예컨대, 선형, RMS 를 사용하여) 평균화된다. 이 방법은 틸트 및 격자 비대칭과 같은 효과에 대해 더욱 강건하다. 대응하는 위치는 퓨필 내의 대칭 축에 대해 퓨필 내에서 대칭적으로 반대측인 위치를 포함할 수 있다(퓨필 이미지는 공칭적으로 대칭일 것이지만, 실제로는 마크 비대칭 등으로 인해 비대칭이 관측될 수 있음).

추가 실시예에서, 센서 대칭이 세기 특징을 결정하는 데에 명시적으로 고려되고 사용될 수 있다. 이러한 맥락에서, 센서 대칭은 프린지 패턴을 생성하기 위해 어느 픽셀 쌍들이 간섭하는지를 통제하는 관계를 기술하는 것으로 이해될 수 있다. 센서 설계로부터, 이러한 코히어런트 픽셀 쌍들이 퓨필 평면에서 식별될 수 있다. 간섭하는 쌍들을 식별하기 위한 실제 수학식은 센서 유형에 따라 다르다.

도 3 또는 도 4에 예시된 바와 같은 SRI 기반 정렬 센서(또는 축외 조명 등가물)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 정렬 센서의 일 실시예에 대하여, 세기 메트릭은 기하 평균을 사용하는, 종전 실시예의 보다 특정적인 예를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 이러한 실시예의 세기 메트릭은 다음과 같은 형식을 취할 수 있다:

여기서

는 +1 회절 스폿 내에서 위치

에서의 세기이고,

는 -1 회절 스폿 내에서 위치

에서의 세기이다. 위치

는 퓨필 내의 대칭 축에 대해 퓨필에서의 위치

와 대칭적으로 반대인 위치를 포함할 수 있다. 퓨필에서 캡쳐되는 반대 회절 차수 스폿들(-2, +2)의 임의의 쌍에 대해 유사한 세기 항이 규정될 수 있다.

도 5 및 도 6에 예시된 것과 같은 센서의 경우, 상호 간섭하는 포인트들은 주 광선의 위치(

및

)에 대해 동일한 상대 위치에 있는 포인트들이다. 이는 도 6(c)를 참조하여 알 수 있다. 주 광선은 특정 센서 광학계에서 식별될 수 있다; 예를 들어 (당분간 X 방향만을 고려할 때) 주 광선(CR)은 축외 빔(530X)의 개개의 중심에 위치할 수 있다. 코히어런트 픽셀들의 각 쌍은 스폿 중심에 대해 개개의 스폿(530X) 내에서 동일한 위치에 있는 픽셀들이다; 예를 들어, 600X로 표기된 2개의 픽셀은 605X로 표기된 2개의 픽셀과 마찬가지로 하나의 그러한 코히어런트 쌍을 포함한다. Y 방향에 대해서도 동일한 분석이 수행될 수 있다.

보다 구체적으로, 그러한 실시예에 대해, 세기 항은 다음과 같이 규정될 수 있다:

여기서,

는 이러한 코히어런트 픽셀 쌍의 세기를 기술하는 것이다(즉,

은 +1 회절 차수에서 주 광선

에 대해

만큼 변위되어 있는 픽셀의 세기이고,

은 -1 회절 차수에서 주 광선

에 대해

만큼 변위되어 있는 픽셀의 세기이다).

도 8은 위의 각각의 예를 개념적으로 보여준다. 각각의 플롯은 퓨필을 가로지르는 단순화된 1D 세기 플롯이다(퓨필의 대칭 중심을 통과하는 선형 축을 가로질러 1차원에서 퓨필 좌표 NA_i 로). 각 경우에, 첫 번째 열은 -1 회절 차수에 해당하고, 두 번째 열은 +1 회절 차수에 해당하고, 세 번째 열은 결과적인 세기 항

에 해당한다. 첫 번째 행은 +1 회절 차수에만 기초하여 수학식 (1)을 사용하는 실시예를 기술하는 것이다. 3개의 특정 퓨필 좌표 NA_i 는 각 열에서 정사각형, 삼각형 및 십자형으로 표시된다. 두 번째 행은 대칭적으로 반대측인 픽셀들의 쌍마다 평균화된, 수학식 (2) 또는 (3)을 사용하는 실시예를 기술하는 것이다. 이와 같이 -1차 열에서 정사각형, 삼각형 및 십자형으로 표현된 픽셀은 두 번째 +1차 열에서 대응하는 픽셀과 평균화될 것이다. 따라서 세기 메트릭 열에서의 각 픽셀은 -1차 및 +1차 열에서의 대응하는 픽셀 각각과 실질적으로 동일한 레벨에 있다(대체로 대칭인 퓨필을 가정함). 세 번째 행은 수학식 (4)를 사용한 실시예를 기술하는 것이다. 여기서, 대응하는 픽셀들은 퓨필 내에서 더 이상 대칭이 아니라는 점에 주목해야 한다(-1차 열과 +1차 열을 나누는 대칭 축 주위에서). 그 대신 "십자형" 픽셀은 +1 및 -1 차수 모두에 대해 "삼각형" 픽셀의 오른쪽에 있고(후자는 주 광선에 대응함), 마찬가지로 "정사각형" 픽셀은 양 차수 모두에 대해 "삼각형" 픽셀의 왼쪽에 있다(그 이유를 시각화하기 위해 도 6을 다시 참조할 수 있음). 다시 말하지만, 해당 픽셀 쌍들을 평균화한 결과는 세 번째 행에 표시된 세가 메트릭이다.

위의 모든 예에서, 이러한 개념은 1차 회절보다 더 높은 회절 차수로 확장될 수 있으며, +1 및/또는 -1 회절 차수에 대한 임의의 언급은 임의의 더 높은 회절 차수(들)를 언급하는 것으로 취해질 수 있다. 또한 수학식 (2), (3) 및 (4)는 모두 정규화된 세기 메트릭을 기술하지만, 이러한 정규화가 꼭 필요한 것은 아니다.

일 실시예에서, 제1 파장에서 수행된 퓨필 측정은 제2 파장에서 수행된 정렬된 위치 측정을 정정하기 위해 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 단계(710)는, N개의 색상에 대해 N개의 측정을 수행하는 것(각각의 측정은 각 색상에 대한 이미지 평면 이미지(예를 들어, 회절 프린지 이미지) 및 퓨필 이미지를 포함함), 및 상이한 색상들에서 측정된 모든 N개의 퓨필 이미지를 사용하여 이러한 상이한 색상들에 대한 모든 N개의 측정된 위치를 정정하는 것을 포함한다. 유사한 방식으로, 퓨필 내의 Y 방향 회절 차수는 X 방향 위치를 정정하는 데 사용될 수 있으며, 그 역도 가능하고, 및/또는 제1 편광 상태에서 측정된 퓨필은 제2 편광 상태에서 측정된 위치를 정정하는 데 사용될 수 있다.

교정 단계(700)는 복수의 교정 퓨필 데이터세트(예를 들어, 복수의 교정 퓨필 이미지)에 기초하여 지도형, 반지도형 또는 비지도형 기계학습 접근법을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 퓨필 이미지는 다양해야 하며(예컨대, 퓨필 평면 세기의 차이가 있음) 이는 제품 타겟 상에서 퓨필 카메라에 의해 기록된 실제 퓨필 이미지와 상응한다.

이러한 다양한 퓨필 데이터세트 또는 퓨필 이미지를 얻기 위한 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있으며, 이러한 방법의 세부 사항은 중요하지 않다. 예를 들어, 교정 이미지를 획득하기 위한 실시예의 비포괄적인 목록은 다음을 포함할 수 있다(다음 중 하나 또는 둘 이상의 임의의 조합):

a) 프로세스 유발 변동이 있는 트레이닝 및/또는 제품 웨이퍼의 세트를 측정함. 이것은 '레시피 셋업' 단계의 일부이거나 '섀도우 모드'에 있을 수 있고, 즉 생산 실행 중에 측정하고 퓨필 계측 모델 파라미터가 개선될 수 있는지 여부를 지속적으로 체크한다.

b) 제어된 및/또는 제어되지 않은 스택 두께 변동을 갖도록 특별히 제조된 웨이퍼들의 세트를 측정함.

c) 제어된 및/또는 제어되지 않은 웨이퍼내 프로세스 변동이 있는 동일한 웨이퍼 상에서 타겟들의 세트를 측정함.

d) 회전/이동식 애퍼처를 사용하여 조명 광의 각도 세기를 필터링/수정하고 및/또는 대물 퓨필 평면에 공액인 임의의 평면에서 광 세기를 필터링/수정함.

e) 실시예 d)와 동일한 목적을 위해 공간 광 변조기 또는 유사한 디바이스를 사용함.

f) 실시예 d)와 동일한 목적을 위해 스캐닝 메커니즘과 동기화하여 광원 세기를 변조함. 이것은 예를 들어, 코히어런스 스크램블러(예컨대, 도 5에 도시된 디바이스에 포함될 수 있음)를 사용하고 스캔 미러와 동기화하여 레이저의 세기를 변조함으로써 수행될 수 있다.

g) 코히어런스 스크램블러를 사용하여 조명 세기에서 세트 스페클 패턴을 생성함. 이것은 광섬유 코어 상의 고정된 위치에 광을 포커싱하기 위해 스캔 미러를 정지 상태로 유지함으로써 수행될 수 있다. 이렇게 하면 광섬유의 다른 쪽 끝에 스페클 패턴이 생성될 것이고, 이는 퓨필 평면 상에 이미징될 것이다. 입력 광섬유 패싯의 상이한 위치는 상이한 스페클 패턴을 생성할 것이다.

h) 일정 범위의 색상을 사용하여 마크(예컨대, 피듀셜 마크)를 측정함. 광은 각 색상에 대해 퓨필의 약간 다른 부분을 통과할 것이다. 이것은, 색상의 함수로서, 따라서 퓨필에서의 위치의 함수로서 상이한 측정된 위치를 초래할 것이다. 이러한 정보는 퓨필 측정에 사용될 수 있다.

i) 다양한 각도 회절 프로파일을 유도하기 위해 제어된 설계 차이(예컨대, 다른 듀티 사이클, 서브세그먼트화)로 타겟들의 세트를 측정함.

j) 퓨필에서의 해당 스폿이 관심 영역에서 중첩되도록 하는 방식으로, 방향과 피치가 다른 격자들의 세트를 측정함. 이런 식으로, 퓨필의 이러한 영역에 있는 매 픽셀에 대해 다수의 측정이 있을 것이다. 이러한 측정 중 일부에 대해 픽셀 세기가 0이 될 것이고, 일부 다른 측정의 경우 0이 아닌 값이 될 것이다. 이것은 교정을 위한 퓨필 세기에 충분한 변동을 제공할 것이다.

k) 제어된 방식으로 격자의 각도 회절 세기를 수정할 수 있는 피듀셜 또는 웨이퍼 상의 위치에 위치하는 외부 디바이스를 사용함.

l) 웨이퍼가 웨이퍼에 걸친 프로세스 변동(예컨대, 웨이퍼의 중심에서 에지까지의 층 두께 변동 구배)을 가지고 웨이퍼들 간에 층 두께도 변화하는 경우(전체 웨이퍼에 대해 균일하게), 퓨필 계측이 제대로 교정되는지 여부를 결정하는 것이 가능해진다. 퓨필 계측이 제대로 교정되지 않은 경우, 측정된 정렬 그리드에 링(ring)이 나타나고 제대로 교정되면 이러한 링이 사라질 것이다.

m) 새로운 프로세스 층에 대한 레시피 셋업을 수행하면서, 이전의 (바람직하게는 유사한) 프로세스 층에 대해 결정된 교정 맵을 시작점/초기 추측으로 이용한 다음, 이 단락에 설명된 임의의 다른 방법을 사용하여 이를 개선함.

n) 가능하게는 새로운 센서에 대해 측정된 수차 맵을 고려하여 업데이트되는, 이전에 구축되고 교정된 센서를 기반으로 수차 맵을 추정함(예컨대, 초기 추측).

o) 트레이닝 웨이퍼들의 세트를 측정함(각각의 웨이퍼는 관심 있는 특정 교정(예를 들어, 정렬) 마크 구조체, 및 예를 들어 서로 상이한 속성을 갖는 하나 이상의 추가 교정 기준(예를 들어, 정렬) 마크를 포함함).

일부 실시예에서 지도형 접근 방식이 제안됨에 따라, 각각의 교정 이미지는 대응하는 "그라운드 트루스(ground truth)"를 가질 수 있으며, 즉 정렬된 위치에 대해 실제 또는 알려진 정정이 알려져 있어야 한다. 이러한 그라운드 트루스 정정을 얻는 방법은 이미지가 수집된 방식에 따라 크게 달라진다. 실시예 a), b), c), i), j), o)의 경우, 실제 정정은 정렬 마크를 노광하고 결과적인 오버레이를 측정하여 획득될 수 있다(예를 들어 계측 장치(예컨대, 오버레이 계측에 일반적으로 사용되는 것과 같은 산란계측 기반 계측 장치)를 사용함). 실시예 d), e), f), g), k)의 경우, 이들 예에서 동일한 타겟이 동일한 위치에서 이미징되고 있기 때문에, 그라운드 트루스가 자동으로 제공된다. 실시예 c), i) 및 j)의 경우, 웨이퍼 상의 타겟의 공칭 위치의 정확도는 그라운드 트루스를 제공하기에 충분할 수 있다. 실시예 h) 및 l)은 어떠한 그라운드 트루스도 요하지 않는다. 이것들은 비포괄적인 예시로 의도된다. 정렬된 위치 변동을 정량화할 수 있는, 사용 중이거나 개발 중이거나 개발 예정인 모든 기법을 사용하여 그라운드 트루스를 얻을 수 있다.

정렬 센서가 또한 회절된 방사선을 이미징하여 필드 이미지(즉, 산란된 방사선으로부터 웨이퍼 이미지 또는 이미지 평면 데이터)를 얻는 경우에 적용가능한 일 실시예에서, 이 이미지 평면 데이터가, 이러한 교정 단계에서, 위에 개시된 퓨필 평면 이미지 방법과 조합되어 사용되는 것이 제안된다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 예시된 것과 같은 최적화된 코히어런스 정렬 센서는 또한 이미지 평면에서 산란된 방사선을 이미징하지만, 이러한 개념은 퓨필 평면 및 이미지 평면 양자 모두에서 산란된 방사선의 이미지를 얻는 임의의 계측 디바이스 또는 정렬 센서에 동일하게 적용 가능하다. 이미지 평면 데이터가 반드시 진정한 의미의 이미지일 필요는 없다는 점에 유의해야 한다(예를 들어, 최적화된 코히어런스 정렬 센서는 암시야 센서이므로 0차 이미지는 일반적으로 이미징되지 않고 차단됨). 여기서, 이미지 평면 데이터는 이미지 평면에서 산란된 방사선의 상보적인 회절 차수(예를 들어, +1 및 -1 차수)에 의해 형성된 간섭 패턴의 필드 이미지로부터 획득될 수 있다.

이러한 결합된 정보는 퓨필 평면 내의 정보를 단독으로 사용하는 것보다 더 강건성을 제공한다. 예를 들어, 강한 제품 크로스토크의 존재는 필드 이미지에서 더 분명하고 더 쉽게 관측 가능하며, 따라서 임의의 대응하는 퓨필 이미지 변화는 층/스택 두께 변동이 아니라 이러한 제품 크로스토크와 (높은 신뢰도로) 상관될 수 있다. 따라서 예를 들어 회귀 분석에서 층 두께로 인한 퓨필 응답 변동과 크로스토크 효과로 인한 퓨필 응답 변동을 분리하는 것이 가능하고, 이는 결과적인 모델의 적합도를 개선하여 관련 퓨필 데이터에 적합하게 될 수 있다. 이러한 방법은 크로스토크 효과와 상관되는 퓨필 효과를 무시하면서 층 두께에 대해 강건하도록 모델을 교정하는 것을 포함할 수 있다.

웨이퍼 이미지 데이터의 추가는 작은 마크(조명 영역 내의 유한한 마크 효과와 제품 크로스토크가 퓨필 이미지에 강한 영향을 미칠 수 있음)에 대해 특히 중요하다. 퓨필 이미지가 프로세스 정보를 정정하기 위해 사용 중인 경우, 주변 구조체들로부터의 광이 또한 퓨필에 이를 때 이러한 정정이 곤란해질 것이다.

기술된 모든 회귀 기반 방법과 마찬가지로, 성공적인 구현예는 트레이닝 데이터에 존재하는 입력 신호의 대표적인 변동(예컨대, 크로스토크에 영향을 미칠 가능성이 있는 변동)이 있을 것을 요한다. 이와 같이, 제안된 방법은 (예를 들어, 임의의 적절한 계측 기법을 사용하거나 예상되는 피치에 대한 값을 사용하여) 주변 구조체의 피치(들)를 도출하고 정정을 위해 그라운드 트루스 데이터에 이들을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 개념은, 예를 들어 교정 웨이퍼(예컨대, 트레이닝 또는 제품 웨이퍼)의 측정을 기반으로 기술된 임의의 교정 예에 적용될 수 있다(여기서, 이들 교정 웨이퍼는 또한 크로스토크 효과에 영향을 미칠 변동(예컨대, 주변 구조체 파라미터 변동/위치/타겟까지의 거리 등)을 가짐). 그러면 회귀는, 주변 제품 변동(크로스토크 기여 변동)과 필드 이미지 및 퓨필 이미지에 미치는 영향 사이에 상관 관계를 학습할 수 있다. 특히, 회귀 분석은 필드 이미지 데이터에 기초하여 퓨필 이미지 데이터에서 크로스토크 효과를 다른 처리(예를 들어, 층/스택 두께) 효과와 구별하는 것을 목표로 할 수 있다.

이는 위의 수학식 (1)에서 기술한 모델을 확장하여 달성할 수 있다. 그러한 형태에서, 이는 퓨필 이미지 관찰가능항(observable)(예컨대, 측정된 퓨필 세기 분포)과 센서 모델(센서 항)을 곱하여 정정을 결정한다. 이 실시예에서는 웨이퍼 이미지 관찰가능항과 센서 모델의 곱을 포함하는 추가 항을 포함할 것을 제안하고, 예를 들면 다음과 같다:

여기서

는 웨이퍼 이미지 측정 데이터 또는 웨이퍼 이미지 관찰가능항이다. 그런 다음, 예를 들면 층/스택 두께 변동에 대해 상기 교정 퓨필 평면 이미지

의 측면에서 센서 항

을 최적화하도록 이를 반전시킬 수 있다.

웨이퍼 이미지 관찰가능항 또는 데이터세트는 세기일 수 있다. 그러나 예를 들면 주변 구조체에서 국소적인 프린지 진폭(및/또는 프린지 위상)을 사용하여 더 나은 성능을 달성할 수 있다.

일 실시예에서, 각각의 퓨필 이미지 중 더 많은 부분(예를 들어, 크로스토크 효과와 관련된 퓨필 이미지의 부분들)이 회귀 분석에 사용될 수도 있다. 특정한 예로서, 제품 피치로부터의 회절 차수가 부분적으로(완전히는 아님) 마크 피치와 중첩되도록 주변 구조체가 정렬 마크 피치와 약간 다른 피치를 갖는 경우, 이는 퓨필 이미지에 나타날 것이고, 정정에도 사용될 수 있다. 위의 설명은 마크의 회절 차수가 위치한 퓨필의 부분을 이용하여 대체로 기술하였다. 일반적으로, 퓨필 내의 다른 영역 또한 정렬 오차와 상관되는 정보를 포함할 수 있다. 이러한 실시예의 기본 아이디어는 이러한 추가 정보를 활용하는 것이다. 이러한 방법은, 마크의 +1 및 -1 회절 차수가 있을 것이라 예상되는 부분만이 아니라, 전체 퓨필 이미지 또는 그 중 더 큰 부분을 커버하도록 수학식 (1) 또는 (5)의 퓨필 이미지 관찰가능항(

) 및 센서 항(

)을 확장하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 방금 설명한 크로스토크 정정과 독립적으로 또는 조합하여 수행될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

선택적인 단계로서, 예를 들면 제르니케 다항식과 같은 적절한 기저에 따라 세기 항을 투영함으로써 문제의 차원(dimensionality)을 줄일 수 있다. 이러한 방식으로, 모든 벡터는 이미지 픽셀의 크기로부터, 선택한 기저의 크기로 축소된다. 예를 들어, 주성분 분석 방법 또는 임의의 다른 적절한 방법을 사용하여 차원이 가능한 많이 줄어들도록 기저가 최적화될 수 있다.

수식적으로, 달리 말하면 세기 항

은 다음이 된다:

여기서

은 픽셀 i 에서의 기저(예컨대, 제르니케 다항식)의 m번째 요소의 값이다. 이 경우 수학식 (1)은 다음이 된다:

이러한 실시예는, (예를 들어, 크로스토크 효과를 제거하기 위해) 웨이퍼 평면 데이터가 사용되는 퓨필 및 웨이퍼 평면 이미지 모두를 단순히 넘어서도록 적응될 수 있다(예를 들어, 수학식 (5)를 동등한 방식으로 처리함으로써).

식 (1), (5) 또는 (7)의 선형 문제는, 각각의 교정 이미지의 세기 항과 대응하는 "그라운드 트루스"

으로부터 센서 항

또는

을 교정하기 위해 반전될 수 있다. 가능한 실시예에서, 이러한 반전은 최소 제곱 근사를 사용하여 실현될 수 있다. 임의의 여타 선형 근사 알고리즘도 사용할 수 있다.

교정된 센서 항

또는

이 교정 데이터로부터 근사되면, 이는 수학식 (1) 또는 (6)을 사용하여 임의의 후속 이미지에 대한 정정을 계산하는 데에 사용될 수 있다.

실시예 o)는, 독립적으로 또는 다른 실시예 중 하나 이상에 대한 개선으로서 사용될 수 있는 접근 방식을 포함한다. 특히, 실시예 o)는 센서 항을 교정하기 위한 트레이닝 회귀를 위한 트레이닝 웨이퍼들의 세트를 결정하는 데 사용될 수 있다. 트레이닝 웨이퍼는, 관심 있는 특정 정렬 마크 구조체(예를 들어, 실제 제품 웨이퍼에 사용될 것과 동일한 구조체를 가짐)에 최적화된, 대용량 제조(HVM)에서 예상되는 것과 같은 대표적인 변동을 포함할 수 있다.

실시예 o)는 트레이닝 웨이퍼들의 세트를 측정하는 것을 포함할 수 있고, 각각의 웨이퍼는 관심 있는 요구되는 정렬 마크 구조체, 및 하나 이상의 추가 기준 정렬 마크를 포함한다. 기준 정렬 마크는, 알려진 마크 감도(예컨대, 이것은 적절한 경우 a)에서 m까지의 나머지 실시예 중 임의의 하나를 사용하여 이전의 교정 및/또는 모델링으로부터 결정될 수 있음) 및 (알려져 있거나 및/또는 기준 마크가 상대적으로 민감하지 않은) 층 두께와 같은 요인에 대한 소정의 감도를 가져야 한다.

이러한 실시예에서, 원하는 트레이닝 정렬 마크의 정렬된 위치는 기준 정렬 마크(들)의 위치를 참조로 할 수 있다. 이것은 관심 있는 정렬 마크 구조체의 개개의 정렬된 위치와 관심 있는 정렬 마크 구조체의 퓨필 이미지에 대응하는 기준 정렬 마크(들) 사이의 정렬된 위치 오프셋을 결정(측정)하는 것을 포함할 수 있다.

기준 정렬 마크들(둘 이상이 제공되는 경우)은 예를 들어 서브세그먼트화, 듀티 사이클, 라인 폭 및/또는 피치 중 하나 이상을 포함할 수 있는 속성에 있어서 서로 다를 수 있다. 이러한 맥락에서 서브세그먼트화는 격자의 라인의 세그먼트화를 기술할 수 있다. 라인의 서브세그먼트화는, 라인이 세그먼트화하는 격자와 실질적으로 동일한 방향일 수 있고 (예컨대, X 방향 격자의 각 라인은 X 방향으로 세그먼트화될 수 있고 Y 방향 격자의 각 라인은 Y 방향으로 세그먼트화될 수 있음) 및/또는 서브세그먼트화는 라인이 세그먼트화하는 격자와는 반대 방향일 수도 있다.

일부 실시예에서, 트레이닝 웨이퍼는 노광 프로세스 동안 사용될 레시피 데이터에 포함될 것과 동일한 층을 포함할 수 있다(예를 들어, 트레이닝 웨이퍼는 특정 생산 프로세스와 같은 관심 프로세스에서 사용될 것과 동일한 층을 포함할 수 있다). 트레이닝 웨이퍼는 또한 제조 설비에서의 노광을 위해 미리규정된 기판을 포함할 수 있다.

기준 마크(들)는 층 두께 변동에 상대적으로 민감하지 않도록 하나 이상의 속성을 포함할 수 있다고 위에서 설명된 바 있다. 이는, 층 두께 변동에 강건한(즉, 덜 민감한) 서브세그멘트화 및/또는 층 두께 변동에 강건한(즉, 덜 민감한) 피치를 기준 마크에 제공하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 정렬 마크의 서브세그먼트화는 층 두께 변동에 대한 정렬된 위치의 감도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 적절한 서브세그먼트화를 선정함으로써, 마크가 예를 들어 주어진 스택에 대한 층 두께 변동에 대해 강건하게 될 수 있다.

도 9는 마크가 복수의 마크 세그먼트(예를 들어, 수직 서브세그먼트화된 격자 또는 수평 서브세그먼트화된 격자)를 포함하는 격자 구조체를 갖고, 마크 세그먼트 중 하나 이상이 복수의 서브세그먼트를 갖는 서브세그먼트화의 몇몇 예를 나타낸다. 층 및/또는 스택 두께 변동을 줄이기 위한 서브세그먼트화는 미국 특허 출원 번호 62/914,618에 설명되어 있으며, 이는 원용에 의해 본원에 통합된다. 서브세그먼트화된 격자는 하나 이상의 서브세그먼트화 변수(예를 들어, 피치, 듀티 사이클, 라인 폭 및/또는 이들의 조합)에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 서브세그먼트는 층 두께에 대한 감도를 최소화하는 피치, 듀티 사이클, 라인 폭 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다고 제안된다. 층 두께에 대한 감도는 예를 들어, 스택 및/또는 층의 두께 변화의 함수로서 입사 방사선의 파장에 대한 반사 빔의 파장의 변화; 및 스택 및/또는 층의 두께 변화의 함수로서 반사 빔의 각도 반사율의 변화 중 하나 또는 양자 모두를 기술할 수 있으며, 여기서 반사 빔은 계측 마크로부터 반사되고 스택/층을 통과하는 빔이다.

도 9a에서, 예시적인 제1 정렬 마크(90A)(예를 들어, 정렬 마크)는 마크 세그먼트(901)를 포함한다. 이러한 제1 정렬 마크(90A)는 수직으로 서브세그먼트화된 격자라고도 한다. 도 9b는 마크 세그먼트(903)를 포함하는 예시적인 제2 정렬 마크(90B)를 도시한다. 이러한 제2 정렬 마크(90B)는 수평으로 서브세그먼트화된 격자라고도 한다. 도 9a 및 도 9b에서, 마크 세그먼트(901, 903) 각각은 서브세그먼트화되어 있다. 특히, 마크 세그먼트(901)는 수직으로 서브세그먼트화되고, 여기서 마크 세그먼트(901)는 메인 격자 방향(예를 들어, 도 9a에서 x-방향)에 수직으로 나아가는 서브세그먼트(905)로 서브세그먼트화된다. 한편, 마크 세그먼트(903)는 수평으로 서브세그먼트화되고, 여기서 마크 세그먼트(903)는 메인 격자 방향(예를 들어, 도 9b에서 x-방향)에 평행하거나 이를 따라 나아가는 서브세그먼트(907)로 서브세그먼트화된다. 평행선으로 도시된 마크 세그먼트(901, 903)는 예시이며 본 개시내용의 범위를 한정하는 것이 아니다. 당업자는 본 개시내용의 범위가 마크 세그먼트의 특정 배향 또는 기하학적 형상으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 서브세그먼트는 점선, 직사각형 라인, 삼각형 등일 수 있다. 도 9c는 정렬 마크(90C)의 다른 예를 도시한다. 정렬 마크(90C)는 서브세그먼트(902, 904, 906, 908, 910, 912)를 포함한다. 서브세그먼트(902, 904, 906, 908, 910, 912) 각각은 상이한 선폭(예를 들어, 각각 CD1, CD2, CD3, CD4, CD5, CD6)을 갖는다. 서브세그먼트(902, 904, 906, 908, 910, 912) 각각은 정렬 마크에서 일정한 피치로 반복될 수 있다.

층 두께에 덜 민감한 기준 마크를 결정하는 것은, 사전-교정 단계에서 수행될 수 있다(예를 들어, 이미 언급된 바와 같이 이전의 교정 및/또는 모델링으로부터 결정됨). 이러한 사전-교정은 다음을 포함할 수 있다:

a) 하나 이상의 서브세그먼트화 변수(예를 들어, 복수의 서브세그먼트의 피치, 듀티 사이클, 및/또는 라인 폭)를 교란시키는 것;

b) 층 스택 내의 하나 이상의 층의 두께를 교란시키는 것;

c) b) 및 c)의 교란에 기초하여 업데이트된 감도 값을 결정하는 것; 및

d) 복수의 서브세그먼트에 대한 구성을 설정하기 위해 최소화된 감도가 결정될 때까지 단계 a), b) 및 c)를 반복적으로 수행하는 것. 이러한 감도는 예를 들어, 특정 반복 횟수 후에 또는 감도가 미리정해진 낮은 임계 값을 위반할 때에 최소화되는 것으로 간주될 수 있다.

본 명세서에 개시된 개념은 도 5에 예시된 유형의 센서에 대해 특정한 응용예를 찾을 것으로 예상되는데, 이것이 퓨필 평면에서 상대적으로 큰 스폿 크기 및 대응하는 고차 세기 변동을 갖기 때문이다. 그러나 이는 특히 더 큰 세기 변동을 나타내는 곤란한 스택에 대해 임의의 적합한 (이미지 기반) 정렬 센서에 적용가능할 수 있다.

위의 설명은 회절 기반 정렬 응용예에 집중되어 있다. 그러나, 여기에 설명된 개념은, 종래에 공개된 출원 US2008043212A1(Shibazaki) 및 US2011013165A1(Kaneko)에 기술된 것과 같은 이미지 기반 정렬 시스템에도 동일하게 적용 가능하다는 점을 이해할 것이다. 이러한 종래 출원 모두의 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다. 각각의 경우에, 퓨필 이미지는 이미지 기반 시스템의 퓨필 평면으로부터 획득될 수 있고, 세기 항은 예를 들어 수학식 (2)와 유사한 세기 항을 사용하여 퓨필 이미지로부터 결정될 수 있지만, 이는 한 회절 차수의 픽셀들이 아니라 산란된 방사선을 포함하는 퓨필의 임의의 부분(또는 전체 퓨필)의 픽셀들일 것이다. 수학식 (1)은 적절하게 교정된 센서 항을 이용하여, 앞서 설명된 것과 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

위의 설명은 (예를 들어, 리소그래피 장치/스캐너, 계측 장치 또는 임의의 다른 처리 장치 내에서) 기판을 위치시키기 위한 정렬 응용예에 집중되어 있다. 이러한 응용예에서, 타겟은 일반적으로 정렬 마크라 불리고, 계측 디바이스는 정렬 센서(예컨대, 도 3에 도시된 것과 같은 센서)라 불린다. 여기에 개시된 개념은 스택/처리 의존 오차를 겪는 임의의 광학 계측 응용예에 적용할 수 있음을 이해해야 한다. 이는 오버레이 또는 초점 계측(또는 기타 관심 파라미터)을 포함할 수 있으므로 오버레이 또는 초점 타겟(전용화된 타겟이든 제품 구조체의 타겟 영역이든)을 측정한다. 사실, 도 5에 예시된 디바이스는 특히 오버레이 및 초점 계측을 포함하여 많은 응용예를 가진다. 당업자는 이러한 다른 응용예를 위해 위의 내용을 용이하게 적응시킬 수 있을 것이다. 예를 들어, 정렬 위치에 대한 임의의 언급은 오버레이/초점 값 또는 세기 비대칭에 대한 값(또는 원치 않는 스택 의존성을 나타내는 임의의 다른 파라미터)으로 대체될 수 있다.

위에서는 센서 항 또는 센서 모델은 센서 수차를 이상적으로 기술하는 것으로 설명된다. 이러한 항은, 센서 파라미터와 반드시 관련되는 것은 아닐 수도 있는 데이터 기반 파라미터임을 이해할 것이고, 이는 물리적 의미에서 명백하다.

이상에서 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대해 특별히 언급하였지만, 본 발명은 다른 응용예, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서도 이용될 수 있고, 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않음이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서는 패터닝 디바이스의 토포그래피가 기판 상에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있고, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 레지스트로부터 분리되어 레지스트에 패턴을 남겨둔다.

본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV)선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV)선(예컨대, 1-100 nm 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선 뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔 등의 입자 빔을 포괄한다.

문맥이 허용하는 경우, "렌즈" 또는 "대물계"라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전형 광학 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광학 컴포넌트 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다. 반사형 컴포넌트는 UV 및/또는 EUV 범위에서 작동하는 장치에 사용될 가능성이 높다.

본 발명의 범위 및 폭은 전술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 다음의 청구범위 및 그 균등범위에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims

계측 방법으로서:
구조체의 측정으로 인한 산란 방사선과 관련된 퓨필 평면에서 퓨필 평면 측정 데이터세트를 획득하는 단계; 및
퓨필 평면 측정 데이터세트 및 상기 측정을 수행하는 데 사용되는 센서 광학계와 관련된 센서 항(term)을 사용하여 측정 값 또는 그에 대한 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
제1항에 있어서,
계측 방법은 대상물을 정렬할 때 위치 계측의 방법을 포함하고, 상기 측정 값은 정렬 값을 포함하는, 계측 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
측정 값 또는 그에 대한 정정을 결정하는 단계는, 선형 회귀 모델을 퓨필 평면 측정 데이터세트 및 센서 항에 적용하는 것을 포함하는, 계측 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
센서 항은 퓨필 평면에서의 위치의 함수로서 센서 광학계의 수차에 관한 것인, 계측 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퓨필 평면 측정 데이터세트는 퓨필 평면에서 측정된 세기 분포를 포함하는, 계측 방법.
제5항에 있어서,
상기 세기 분포는 단일한 고차 회절 차수와 관련된 퓨필 평면 내의 세기 분포를 포함하는, 계측 방법.
제6항에 있어서,
측정 값 또는 그에 대한 정정을 결정하는 단계는, 대응하는 고차 회절 차수 쌍의 각각의 회절 차수에 대해 별도로 수행되고, 상기 계측 방법은 상기 측정 값 또는 그에 대한 정정을 획득하기 위해 개개의 회절 차수에 대응하는 결과를 평균화하는 것을 더 포함하는, 계측 방법.
제5항에 있어서,
상기 세기 분포는 대응하는 픽셀들의 쌍들의 평균 분포를 기술하는 퓨필 평면 내의 세기 분포를 포함하고, 상기 대응하는 픽셀들의 쌍들은, 고차 회절 차수들의 대응하는 쌍의 제1 회절 차수에서의 제1 픽셀 및 상기 고차 회절 차수들의 대응하는 쌍의 회절 차수에서의 대응하는 제2 픽셀을 포함하는, 계측 방법.
제8항에 있어서,
대응하는 픽셀들의 쌍들은 퓨필 평면 내에서 대칭적으로 반대 위치에 있는 픽셀들을 포함하는, 계측 방법.
제8항에 있어서,
상기 세기 분포는 센서의 대칭을 고려하는, 계측 방법.
제10항에 있어서,
대응하는 픽셀들의 쌍들은 상기 측정을 수행할 때 이미징되는 프린지 패턴을 생성하도록 간섭하게 되는 픽셀들의 쌍들을 포함하고, 상기 측정 값은 상기 프린지 패턴으로부터 유도되는, 계측 방법.
제11항에 있어서,
대응하는 픽셀들의 쌍들은 퓨필 평면 내에서 대칭적으로 반대 위치에 있는 픽셀들을 포함하는, 계측 방법.
제11항에 있어서,
대응하는 픽셀들의 쌍들은 개개의 주 광선(chief ray)에 대해 퓨필 평면 내에서 대응하는 변위를 갖는 픽셀들의 쌍들을 포함하는, 계측 방법.
제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세기 분포는 정규화된 세기 분포를 포함하는, 계측 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퓨필 평면 측정 데이터세트를, 상기 측정 값 또는 그에 대한 정정의 결정의 차원(dimensionality)을 감소시키기에 적절한 기저(basis) 상에 투영하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
제15항에 있어서,
상기 적절한 기저는 제르니케 다항식을 포함하는, 계측 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
센서 광학계에 대한 상기 센서 항을 교정하기 위한 초기 교정 단계를 포함하는, 계측 방법.
제17항에 있어서,
상기 교정 단계는:
상기 센서 광학계를 사용하여 다양한 교정 퓨필 데이터세트를 획득하는 단계; 및
각각의 교정 퓨필 데이터세트로부터 유도된 퓨필 평면 측정 데이터세트로부터 상기 센서 항을 교정하기 위해 반전을 수행하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
제18항에 있어서,
획득된 다양한 교정 퓨필 데이터세트는 개개의 알려진 측정 값 또는 그에 대한 알려진 정정을 포함하고, 상기 반전을 수행하는 단계는 상기 개개의 알려진 측정 값 또는 그에 대한 알려진 정정을 추가로 사용하는, 계측 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서,
다양한 교정 퓨필 데이터세트는 교정 기판 상에서 측정된 관심 교정 구조체의 측정에 관한 것이며, 상기 교정 기판은 또한 알려진 및/또는 낮은 감도 특성을 갖는 하나 이상의 교정 기준 구조체를 포함하고, 상기 교정 단계는:
상기 관심 교정 구조체에 대한 측정 값과 하나 이상의 교정 기준 구조체 각각에 대한 측정 값 사이의 오프셋을 기술하는 측정 값 오프셋 데이터를 결정하는 단계; 및
상기 반전을 수행하는 단계에서 상기 결정된 측정 값 오프셋 데이터를 사용하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
제20항에 있어서,
상기 교정 기준 구조체는 층 두께에 대한 감도를 최소화하도록 선택된 하나 이상의 파라미터 값을 포함하는, 계측 방법.
제21항에 있어서,
층 두께에 대한 감도를 최소화하도록 선택된 상기 하나 이상의 파라미터 값은:
구조체 또는 그 피처들의 서브세그먼트화(subsegmentation), 및
상기 구조체의 반복되는 피처들의 주기 또는 피치
중 하나 또는 양자 모두에 관한 것인, 계측 방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 상기 교정 퓨필 데이터세트 중 적어도 하나의 서브세트에 대응하는 다양한 교정 이미지 평면 데이터세트를 획득하는 단계; 및
상기 센서 항을 교정하기 위해 반전을 수행하는 단계에서 상기 교정 이미지 평면 데이터세트를 사용하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
제23항에 있어서,
상기 구조체에 인접한 주변 구조체들로부터의 크로스토크에 적어도 부분적으로 기인하는 상기 교정 이미지 평면 데이터세트에서의 영향들은, 상기 반전을 수행할 때 이러한 영향들을 구별하기 위해 교정 퓨필 데이터세트에서의 대응하는 영향들과 상관되는, 계측 방법.
제23항 또는 제24항에 있어서,
상기 교정 이미지 평면 데이터세트 각각은:
이미지 평면에서 측정된 세기 값 또는 분포; 및
이미지 평면에서 측정된, 주변 구조체들과 관련된 국소적 프린지 진폭 및/또는 프린지 위상
중 하나 또는 양자 모두의 세트를 포함하는, 계측 방법.
제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반전을 수행하는 단계는, 상기 교정 퓨필 평면 데이터세트를 정정하는 관점에서 센서 항을 최적화하기 위해, 상기 센서 항에 대하여, 상기 센서 항 및 상기 교정 퓨필 평면 데이터세트를 포함하는 제1 항 및 상기 센서 항 및 상기 교정 이미지 평면 데이터세트를 포함하는 제2 항을 포함하는 함수를 반전시키는 것을 더 포함하는, 계측 방법.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퓨필 평면 측정 데이터세트는 상기 구조체로부터의 하나 이상의 회절 차수 이외의 영역에 관한 것이고; 상기 결정 단계는 또한 이러한 추가적인 퓨필 평면 측정 데이터세트를 사용하는, 계측 방법.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정을 수행하여 퓨필 평면 측정 데이터 및 측정 값을 획득하는 것을 포함하는, 계측 방법.
제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 값 및 퓨필 평면 측정 데이터세트 각각은, 측정 방사선의 상이한 개개의 파장 및/또는 편광, 및/또는 상기 구조체의 반복 패턴의 반복 방향에 관한 것인, 계측 방법.
제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작가능한 컴퓨터 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
프로세서 및 연관된 저장 매체로서, 상기 저장 매체는 상기 프로세서가 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 동작가능하도록 하는 제30항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는, 프로세서 및 연관된 저장 매체.
제1항 내지 제29항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 동작가능하도록 제31항의 프로세서 및 연관된 저장 매체를 포함하는, 계측 디바이스.
제32항의 계측 디바이스를 포함하는 리소그래피 장치.
제33항에 있어서,
패터닝 디바이스를 지지하기 위한 패터닝 디바이스 지지체; 및
기판을 지지하는 기판 지지체를 포함하고,
상기 계측 디바이스는 패터닝 디바이스 지지체 및 기판 지지체 중 하나 또는 양자 모두에 대해 정렬된 위치를 결정하도록 동작가능한, 리소그래피 장치.