KR20220093360A - 구조체 내에서 서로 상이한 층에 있는 금속성 피처 사이의 전기적 접촉을 광학적으로 결정하는 방법 - Google Patents
구조체 내에서 서로 상이한 층에 있는 금속성 피처 사이의 전기적 접촉을 광학적으로 결정하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
구조체 내에서 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 광학적으로 결정하는 방법이 기술된다. 금속성 피처들이 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가지는 경우, 반사된 방사선에서의 하나 이상의 공진을 검출하게 되고, 상이한 층들에 있는 금속성 피처들은, 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 금속성 피처들이 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지는 경우, 상이한 층들에 있는 금속성 피처들은 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 12월 19일자로 출원된 EP 출원 제19218265.7호 및 2020년 10월 7일자로 출원된 EP 출원 제20200638.3호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
기술 분야
본 명세서의 설명은 일반적으로 구조체 내에서 상이한(예를 들어, 제1 및 제2) 층들에 있는 (예를 들어, 제1 및 제2) 금속성 피처들 간의 전기적 접촉을 광학적으로 결정하는 것에 관한 것이다.
리소그래피 투영 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)는 IC의 개별 레이어에 대응하는 패턴("설계 레이아웃")을 포함하거나 제공할 수 있으며, 이러한 패턴은 방사선 감응 재료("레지스트")의 층으로 코팅된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함)로 전사될 수 있으며, 예를 들면 패터닝 디바이스 상의 패턴을 통해 타겟부를 조사하는 것과 같은 방법에 의해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 리소그래피 투영 장치에 의해 한번에 하나의 타겟부씩 패턴이 연속적으로 전사되는 복수의 인접한 타겟부를 포함한다. 한 가지 유형의 리소그래피 투영 장치에서, 전체 패터닝 디바이스 상의 패턴은 한 번의 동작으로 하나의 타겟부 상으로 전사된다. 이러한 장치는 일반적으로 스테퍼라고 한다. 통상 스텝-앤-스캔 장치라고 하는 대안적인 장치에서는, 투영 빔이 주어진 기준 방향("스캐닝" 방향)으로 패터닝 디바이스에 걸쳐 스캐닝하면서 기판을 이러한 기준 방향에 평행하거나 역평행한 방향으로 동기적으로 이동시킨다. 패터닝 디바이스 상의 패턴의 다른 부분들이 하나의 타겟부로 점진적으로 전사된다. 일반적으로, 리소그래피 투영 장치는 축소 비율(M)(예를 들어, 4)을 가질 것이기 때문에, 기판이 이동되는 속도(F)는 투영 빔이 패터닝 디바이스를 스캔하는 속도의 1/M 배가 될 것이다. 여기에서 설명하는 리소그래피 디바이스에 관한 더 많은 정보는 예를 들어 US 6,046,792에서 얻을 수 있으며, 이러한 문헌은 원용에 의해 본원에 통합된다.
패턴을 패터닝 디바이스로부터 기판으로 전사하기 전에, 기판은 프라이밍, 레지스트 코팅 및 소프트 베이크 등의 다양한 절차를 거칠 수 있다. 노광 후, 기판은 노광 후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 전사된 회로 패턴의 측정/검사와 같은 다른 절차("노광 후 절차")를 거칠 수 있다. 이러한 절차 어레이는 디바이스, 예를 들어 IC의 개별 층을 만들기 위한 기초로 사용된다. 그 후, 기판은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속공정, 산화, 증착, 화학-기계적 연마 등의 다양한 프로세스를 거치며, 이는 모두 디바이스의 개별 층을 마무리하기 위한 것이다. 디바이스에 여러 층이 필요한 경우, 전체적인 절차 또는 그의 변형이 각 층에 대해 반복된다. 결국, 디바이스가 기판 상의 각각의 타겟부에 존재할 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 쏘잉 등의 기술에 의해 서로 분리되며, 그에 따라 개별 디바이스가 캐리어에 장착되거나 핀에 연결되거나 할 수 있다.
따라서, 반도체 디바이스와 같은 디바이스를 제조하는 것은 전형적으로 디바이스의 다양한 피처 및 다수의 층을 형성하기 위해 다수의 제조 프로세스를 사용하여 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼)을 프로세싱하는 것을 수반한다. 이러한 층 및 피처는 전형적으로 예를 들어 증착, 리소그래피, 에칭, 증착, 화학-기계적 연마 및 이온 주입을 사용하여 제조되고 프로세싱된다. 다수의 디바이스가 기판 상의 복수의 다이 상에 제조된 후 개별 디바이스로 분리될 수 있다. 이러한 디바이스 제조 프로세스는 패터닝 프로세스로 여겨질 수 있다. 패터닝 프로세스는 패터닝 디바이스 상의 패턴을 기판으로 전사하기 위해 리소그래피 장치에서 패터닝 디바이스를 사용하는 광학 및/또는 나노 임프린트 리소그래피 등의 패터닝 단계를 수반하지만, 통상 선택적으로 하나 이상의 관련 패턴 프로세싱 단계, 예를 들면 현상 장치에 의한 레지스트 현상, 베이크 툴을 사용한 기판의 베이킹, 에칭 장치를 사용한 패턴을 이용한 에칭, 증착 등의 프로세스 등을 수반할 수 있다.
언급한 바와 같이, 리소그래피는 IC와 같은 디바이스의 제조에 있어서 중심 단계이며, 기판 상에 형성된 패턴이 마이크로프로세서, 메모리 칩 등과 같은 디바이스의 기능 요소를 규정하게 된다. 유사한 리소그래피 기법이 또한 평판 디스플레이, MEMS(마이크로 전자 기계 시스템) 및 기타 디바이스의 형성에 사용된다.
반도체 제조 프로세스가 계속 발전함에 따라, 기능 요소의 치수는 지속적으로 감소된 반면, 일반적으로 "무어의 법칙"이라고 하는 추세에 따라 디바이스당 트랜지스터와 같은 기능 요소의 수는 수십 년에 걸쳐 꾸준히 증가해 왔다. 현재 기술 상태에서 디바이스의 층은 심자외선 조명 소스로부터의 조명을 사용하여 기판 상에 설계 레이아웃을 투영하는 리소그래피 투영 장치를 사용하여 제조되어, 100nm보다 훨씬 작은 치수, 즉 조명 소스(예를 들어, 193 nm 조명 소스)로부터의 방사선의 파장의 절반 미만의 치수를 갖는 개별 기능 요소를 생성하게 된다.
리소그래피 투영 장치의 전통적인 분해능 한계보다 작은 치수를 갖는 피처가 인쇄되는 이러한 프로세스는 일반적으로 분해능 식 CD = k1 ×λ/NA에 따라 로우-k1 리소그래피로 알려져 있는데, 여기서 λ는 채용된 방사선의 파장(현재 대부분의 경우 248nm 또는 193nm), NA는 리소그래피 투영 장치 내의 투영 광학계의 개구수, CD는 "임계 치수"(일반적으로 인쇄되는 가장 작은 피처 사이즈), k1 은 경험상 분해능 계수이다. 일반적으로, k1이 작을수록, 특별한 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위해 설계자가 계획한 형상 및 치수와 유사한 기판 상의 패턴을 재현하는 것이 더 어려워진다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 정교한 미세 조정 단계가 리소그래피 투영 장치, 설계 레이아웃, 또는 패터닝 디바이스에 적용된다. 예를 들어 NA 및 광학적 코히어런스 설정의 최적화, 커스터마이즈 조명 스킴, 위상 시프팅 패터닝 디바이스의 사용, 설계 레이아웃에서의 광학 근접 보정(OPC, 종종 "광학 및 프로세스 보정"이라고도 함), 또는 "분해능 향상 기법"(RET)으로 일반적으로 규정되는 기타 다른 방법이 여기에 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 구조체 내에서 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하도록 구성된 시스템이 제공된다. 시스템은 구조체의 타겟부에 방사선을 조사하도록 구성된 방사선 소스를 포함한다. 타겟부는 구조체의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함한다. 시스템은 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함한다. 시스템은 방사선 소스 및 하나 이상의 센서에 작동적으로 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 (i) 검출된 공진의 수 또는 (ii) 검출된 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 제1 층에 있는 제1 금속성 피처와 제2 층에 있는 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하도록 구성된다.
일 실시예로서, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 하나 이상의 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 상기 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 일 실시예로서, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 상기 하나 이상의 프로세서는, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성된다.
일 실시예로서, 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함한다.
일 실시예에서, 하나 이상의 공진은 반사된 방사선에서 지배적으로 쌍극성인(그러나 사중극자 및/또는 자기 쌍극자를 포함할 수도 있음) 표면 플라즈몬 폴라리톤 공진을 포함한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 센서는 상기 반사된 방사선의 파장의 함수로서의 세기를 검출하도록 구성된 하나 이상의 분광계 검출기를 포함한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 센서는 상기 하나 이상의 센서가 상기 타겟부에 수직인 각도로 배향되는 수직 입사 검사 장치로서 구성되거나, 또는 상기 하나 이상의 센서가 타겟부에 비-수직인 각도로 배향되는 경사 입사 검사 장치로서 구성된다.
일 실시예로서, 방사선 소스는 방사선이, 렌즈 시스템과 시준되고 간섭 필터 및 편광기를 통해 투과되는 광대역 백색광을 포함하도록 구성된다.
일 실시예로서, 제1 및 제2 금속성 피처는 제1 및 제2 층을 통해 연장되는 비아(via)의 상이한 부분들을 포함한다.
일 실시예로서, 개개의 공진은 상기 반사된 방사선의 파장 스펙트럼 내의 최대치를 포함한다.
일 실시예로서, 구조체의 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 어레이로 배열된다. 어레이는 피치를 갖는다. 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 하나 이상의 센서로 상기 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 피치와 연관된 공진은 파노(Fano) 공진이다.
일 실시예에서, 피치와 관련된 공진은 공진 형상을 갖는다. 제1 및 제2 금속성 피처가 전기적으로 접촉하는지의 결정은 공진 형상을 기반으로 한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는 피치와 연관된 공진에 기초하여 어레이의 피치 조정을 용이하게 하도록 추가로 구성된다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 오버레이, 제조 프로세스 실패율, 임계 치수, 또는 상기 구조체의 타겟부와 연관된 임계 치수 변동 중 하나 이상을 결정하도록 추가로 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 구조체 내에서 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 방사선 소스를 이용하여 구조체의 타겟부에 방사선을 조사하는 단계를 포함한다. 타겟부는 구조체의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함한다. 방법은, 하나 이상의 센서를 이용하여, 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계를 포함한다. 방법은, 하나 이상의 프로세서를 이용하여, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예로서, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 적어도 2개의 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 검출된 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 일 실시예로서, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 상기 하나 이상의 프로세서는, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 반도체 디바이스의 타겟부를 방사선으로 조사하는 단계를 포함한다. 타겟부는 반도체 디바이스의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함한다. 방법은 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계를 포함한다. 방법은 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 제1 및 제2 층의 상대 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예로서, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 하나 이상의 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 상기 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 일 실시예로서, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 방법은 상이한 층들의 상대 위치 및/또는 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지의 결정에 기초하여 하나 이상의 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하기 위한 방법이 기술된다. 방법은 구조체의 타겟부를 방사선으로 조사하는 단계를 포함한다. 타겟부는 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처를 포함한다. 방법은 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계; 및 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방사선은 광을 포함한다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들 사이의 상대적인 시프트를 결정하는 것을 포함한다. 일 실시예로서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 방법은 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 서로 접촉하는지를 결정하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 갖고, 이로 인해 반사된 방사선 내에서 적어도 2개의 상이한 공진이 검출된다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 금속성 피처는 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리에 기초하여 서로 접촉하거나 접촉하지 않는 것으로 결정된다.
일 실시예로서, 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리는 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응한다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하는 것으로 결정된다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 금속성 피처와 연관된 2개 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하지 않는 것으로 결정된다.
일 실시예로서, 공진들 사이의 거리는 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응한다.
일 실시예로서, 상이한 층들은 2개의 층을 포함하고, 각각의 층은 적어도 하나의 금속성 피처를 갖는다.
일 실시예로서, 금속성 피처는 상이한 층들을 통해 연장되는 비아(via)의 상이한 부분들을 포함한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함한다.
일 실시예로서, 개개의 공진은 상기 반사된 방사선의 파장 스펙트럼 내의 최대치를 포함한다.
일 실시예로서, 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처는 어레이로 배열된다. 어레이는 피치를 가질 수 있다. 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 상기 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 피치와 연관된 공진은 파노(Fano) 공진이다.
일 실시예에서, 피치와 관련된 공진은 공진 형상을 갖는다. 상이한 층들의 상대 위치는 공진 형상에 기초하여 결정된다. 달리 말하면, 피치와 연관된 공진이 비대칭 라인 형상을 야기한다. 상이한 층들의 상대 위치는 이러한 라인 형상의 비대칭을 특성화하여 결정된다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 피치와 연관된 공진에 기초하여 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 방법은 피치와 연관된 공진에 기초하여 어레이의 피치를 조정하는 것을 더 포함한다.
일 실시예에서, 구조체는 반도체 디바이스의 적어도 일부를 포함한다.
일 실시예로서, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 수행된다.
일 실시예로서, 방법은 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 반도체 디바이스 제조 프로세스 또는 반도체 디바이스의 설계를 조정하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 반도체 디바이스의 타겟부를 방사선으로 조사하는 단계를 포함한다. 타겟부는 반도체 디바이스의 상이한 층들에 있는 금속성 피처를 포함한다. 방법은, 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계; 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 단계; 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 하나 이상의 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터를 결정하는 단계; 및 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방사선은 광을 포함한다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 오버레이를 결정하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터는 마스크 설계, 계측 타겟 설계, 반도체 디바이스 설계, 방사선의 세기, 방사선의 입사각, 방사선의 파장, 퓨필 사이즈 및/또는 형상, 또는 레지스트 재료 중 하나 이상을 포함한다.
일 실시예에서, 방법은 결정된 조정에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치를 조정하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다. 컴퓨터 프로그램 제품은, 명령이 기록된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 명령은 컴퓨터에 의해 실행될 때, 위에서 기술된 임의의 방법 및/또는 모든 방법을 구현한다.
또 다른 실시예에 따르면, 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하도록 구성된 시스템이 제공된다. 시스템은 구조체의 타겟부에 방사선을 조사하도록 구성된 방사선 소스를 포함한다. 타겟부는 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처를 포함한다. 시스템은 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서; 및 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함한다.
일 실시예에서, 방사선은 광을 포함한다.
일 실시예에서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들 사이의 상대적인 시프트를 결정하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 서로 접촉하는지를 결정하도록 더 구성된다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 갖고, 이로 인해 반사된 방사선 내에서 적어도 2개의 상이한 공진이 하나 이상의 센서에 의해 검출된다.
일 실시예로서, 상이한 층들의 금속성 피처는 하나 이상의 프로세서에 의해서 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리에 기초하여 서로 접촉하거나 접촉하지 않는 것으로 결정된다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리가 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응하도록 구성된다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 금속성 피처가 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하는 것으로 결정되도록 구성된다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 금속성 피처가 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 금속성 피처와 연관된 2개 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성된다.
일 실시예로서, 공진들 사이의 거리는 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응한다.
일 실시예로서, 상이한 층들은 2개의 층을 포함하고, 각각의 층은 적어도 하나의 금속성 피처를 갖는다.
일 실시예로서, 금속성 피처는 상이한 층들을 통해 연장되는 비아(via)의 상이한 부분들을 포함한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함한다.
일 실시예로서, 개개의 공진은 상기 반사된 방사선의 파장 스펙트럼 내의 최대치를 포함한다.
일 실시예로서, 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처는 어레이로 배열된다. 어레이는 피치를 가질 수 있다. 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 상기 하나 이상의 센서로 상기 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 피치와 연관된 공진은 파노(Fano) 공진이다.
일 실시예에서, 피치와 관련된 공진은 공진 형상을 갖는다. 상이한 층들의 상대 위치는 하나 이상의 프로세서에 의해 공진 형상에 기초하여 결정된다. 달리 말하면, 피치와 연관된 공진이 비대칭 라인 형상을 야기한다. 상이한 층들의 상대 위치는 이러한 라인 형상의 비대칭을 특성화하여 결정된다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것이 피치와 연관된 공진에 기초하여 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함하도록 구성된다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는 피치와 연관된 공진에 기초하여 어레이의 피치 조정을 용이하게 하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에서, 구조체는 반도체 디바이스의 적어도 일부를 포함한다.
일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것이 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 수행되도록 구성된다. 일 실시예로서, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 반도체 디바이스 제조 프로세스 또는 반도체 디바이스의 설계의 조정을 용이하게 하도록 더 구성된다.
상기 양태 및 이와 다른 양태 및 특징들은 첨부 도면과 함께 특정 구현예에 대한 다음의 설명을 검토할 때 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 수율 대 오버레이 곡선의 일례를 나타낸 것이다.
도 2은 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3는 일 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터의 일 실시예를 나타낸다.
도 4은 일 실시예에 따른 예시적인 검사 시스템 및 계측 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 5은 일 실시예에 따른 예시적인 검사 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 6는 일 실시예에 따른 검사 시스템의 조명 스폿과 계측 타겟 간의 관계를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따라 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하기 위한 방법을 나타낸 것이다.
도 8a는 일 실시예에 따라 서로 상이한 금속을 포함하는 상이한 층들에 있는 금속성 피처들 및 반사된 방사선에서 2개의 대응하는 검출된 공진을 나타낸 것이다.
도 8b는 일 실시예에 따라 동일한 금속 및 동일한 치수를 포함하는 상이한 층들에 있는 금속성 피처, 및 접촉하는 피처 및 접촉하지 않는 피처를 나타내는 대응하는 예시적인 검출된 공진을 나타낸 것이다.
도 9는 일 실시예에 따라 피치와 연관된 검출된 공진을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따라 측정 데이터에 기초하여 복수의 관심 변수를 도출하는 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 도 2와 유사한 리소그래피 투영 장치의 개략도이다.
도 13는 일 실시예에 따른 도 12의 장치의 보다 상세한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 도 12 및 도 13의 장치의 소스 콜렉터 모듈의 더 상세한 도면이다.
도 1은 일 실시예에 따른 수율 대 오버레이 곡선의 일례를 나타낸 것이다.
도 2은 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3는 일 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터의 일 실시예를 나타낸다.
도 4은 일 실시예에 따른 예시적인 검사 시스템 및 계측 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 5은 일 실시예에 따른 예시적인 검사 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 6는 일 실시예에 따른 검사 시스템의 조명 스폿과 계측 타겟 간의 관계를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따라 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하기 위한 방법을 나타낸 것이다.
도 8a는 일 실시예에 따라 서로 상이한 금속을 포함하는 상이한 층들에 있는 금속성 피처들 및 반사된 방사선에서 2개의 대응하는 검출된 공진을 나타낸 것이다.
도 8b는 일 실시예에 따라 동일한 금속 및 동일한 치수를 포함하는 상이한 층들에 있는 금속성 피처, 및 접촉하는 피처 및 접촉하지 않는 피처를 나타내는 대응하는 예시적인 검출된 공진을 나타낸 것이다.
도 9는 일 실시예에 따라 피치와 연관된 검출된 공진을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따라 측정 데이터에 기초하여 복수의 관심 변수를 도출하는 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 도 2와 유사한 리소그래피 투영 장치의 개략도이다.
도 13는 일 실시예에 따른 도 12의 장치의 보다 상세한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 도 12 및 도 13의 장치의 소스 콜렉터 모듈의 더 상세한 도면이다.
전압 대비(VC)는 일반적으로 사용되는 결함 검사 방법이다. 이를 계측에 적용하려면 전용화된 모니터링 마크와 검사를 위한 주사 전자 현미경의 사용이 필요할 수도 있다. 전압 대비 모니터링 마크는 프로세스내 반도체 디바이스의 2개의 (또는 그 이상의) 상이한 층들 상에 중첩되는 금속성 패턴을 형성함으로써 생성된다. 전압 대비 방법이 제대로 작동하려면 최하층이 웨이퍼 기판에 전기적 연결(예컨대, 접지에 연결)을 가져야 한다. 반도체 디바이스 제조 프로세스에 따라, 최하층 위의 최상층 또는 기타 상부층에 있는 금속성 패턴은 최하층에 전기적 연결(예컨대, 접지에 연결)을 가지거나 가지지 않을 수 있으며, 이는 주사 전자 현미경 이미징 시에 밝은 (접지에 연결됨) 또는 어두운 (접지에 연결되지 않음) 전압 대비 스폿을 보여주게 된다. 밝은 스폿과 어두운 스폿은 한 층이 다른 층과 전기적으로 연결되어 있는지에 관한 표시를 제공한다. 마크의 앙상블을 평균화하면 수율 곡선이 구성될 수 있다.
전압 대비는 주사 전자 현미경 기반 기술이며, 일반적으로 광학적 측정보다 훨씬 느리다. 다양한 메트릭이 전압 대비를 사용하여 결정될 수 있지만, 전압 대비는 전압 대비 오버레이 모니터링 마크들의 층들 사이에서 접지로의 경로의 매우 높은 저항에만 민감하기 때문에, 전압 대비 측정을 기반으로 결정된 반도체 디바이스 제조 동작 프로세스 윈도우는 종종 정확하지 않다.
결함은 광학적 검사 기법으로도 찾을 수 있다. 반도체 디바이스 제조에서의 일례로서, 광학적 오버레이 검출(예를 들어, 반도체 디바이스의 상이한 층들에 있는 피처들의 상대 위치를 결정하는 것)은 현재 다양한 광학적 방법으로 수행된다. 예를 들어, 구조체의 피치가 방사선의 파장보다 큰 구조체에 대해 반사된 방사선의 고차 회절 차수들을 비교함으로써 수행될 수 있다. 오버레이의 이러한 회절 기반 광학적 검출은 구조체의 피치가 방사선의 파장보다 작은 경우에 적용이 제한되는 경우가 있다. 고차 회절 차수를 검출하는 것은 기술적인 어려움을 유발하고, 이는 허용가능한 피치 대 파장 비율을 더욱 제한한다. 다른 예로서, 경사 조명에서, 서로 다른 조명 방향에 대한 반사된 광의 비대칭이, 잠재적으로 서브파장 피치의 경우에도, 유전체(및 가능하게는 금속성) 격자에 대한 기저의 오버레이를 추론하는 데에 사용된다.
비제한적인 예로서, 도 1은 수율(5) 대 오버레이(7) 곡선(3)의 예를 나타낸다. 수율(5)은 프로세스 수율을 나타낸 것이다. 오버레이(7)는 예를 들어 나노미터 단위를 가질 수 있다. 마크(9)는 도시된 바와 같이 오버레이 마진(11) 및/또는 오버레이 추정치(13)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 1) 로지스틱 곡선과 데이터를 근사하고, 2) 안정기(plateau)의 수율 값을 얻고, 3) 안정기 값의 99%에서 안정기의 종단점(도 1에서 수직선)에 해당하는 프로그래밍된 오버레이를 찾을 수 있으며, 여기서 4) 오버레이 추정치(13)는 이러한 프로그래밍된 2개의 오버레이 값의 합이고 오버레이 마진은 차이의 절대값이다.
유리하게도, 반도체 디바이스의 층(예를 들어, 제1 및 제2 층)에 있는 금속성 피처(예를 들어, 제1 및 제2 금속성 피처)는, (전압 대비 및 주사 전자 현미경보다 더 신속하고 사용하기 쉬운 방법인) 광학적 검사에 사용되는 일반적인 방사선 소스로부터의 방사선으로 조사될 때 공진 효과를 생성하게 되어, 통상적인 광학적 또는 전압 대비 방법에 대한 대안적 접근 방식으로 활용될 수 있다. (명확히 하자면, 광학적이란 반드시 전자기 스펙트럼의 광학적 부분을 의미하는 것은 아니다. 이는 적외선 또는 THz도 포함할 수 있다. 본 문헌에서 광학적 측정은 엄밀하지 않게 전자를 이용한 측정에 대비되는 '전자파' 측정을 지칭할 수도 있다.) 현재의 방법(예컨대, 전압 대비 및 현재의 광학적 측정 방법)은 위에서 설명한 효과를 활용하지 않는다. 본 시스템 및 방법은 회절 기반 광학적 방법이 할 수 없는 서브파장 피치에서도 구조체를 검사하는 데에 사용될 수 있다. 다시 말해서, 본 시스템 및 방법은 특별한 마크를 필요로 하지 않고도 반도체 디바이스 피처에 대해 직접적으로 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 시스템 및 방법은 반복 가능한 선형 광학 효과에 의존한다(예컨대, 전압 대비 방법과 달리). 비교를 위해, 전압 대비의 경우, 동일한 피처들에 대한 상이한 측정들이 때때로 상이한 결과를 나타내어, 측정 데이터의 해석이 복잡해진다. 서로 다른 시간에 동일한 피처에 대한 VC 측정은 불안정한 하전 조건, 표면 오염 또는 기타 미지의 이유로 인해 때때로 상이한 결과를 나타낸다. VC 측정은 잠재적인 샘플 손상을 유발할 수도 있다. 전자는 샘플을 파괴하는 경향이 있으며, 허용 가능한 측정을 제공하면서 손상을 허용 가능한 최소치로 유지하기에 충분히 낮은 선량을 유지하는 것이 중요하다. 광학적 측정 기법에는 이러한 단점과 다른 단점이 없다.
금속성 피처는 금속성 피처의 기하구조 및/또는 상대 위치에 민감한 플라즈몬 공진을 나타낸다. 이러한 공진은 반도체 디바이스의 상이한 층들에 있는 금속성 피처들 사이에 전기적 접촉이 있는지 여부를 결정하는 데 사용할 수 있다. 공진(들)은 회절 차수에 관계없이 반도체 디바이스의 층들로부터 반사된 방사선(예를 들어, 측정에 사용되는 반사 신호 또는 스펙트럼)에서 검출될 수 있다. 특정 회절 차수로 측정하는 것은, 입사 조명 방향(반사 차수의 각도를 결정함) 및 특정 회절 차수에 속하는 회절 광을 수집해야 하는 검출기 어셈블리에 대해 추가적인 하드웨어 문제를 제기한다. 특정 회절 차수와 관련이 없는 접근법을 사용하면 일반적으로 검출기 장치의 위치설정이 보다 용이해질 수 있다. 본 접근법은 주파수 스펙트럼을 관찰함으로써 계측 파라미터를 감지하기 때문에 회절 차수에 의존하지 않는다.
반사된 방사선에서의 공진(들)은, 기하구조(예컨대, 반도체 디바이스 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처들 사이의 상대적 시프트 및 접촉)에 대한 표면 플라즈몬 공진의 감도로 인해 접촉의 범위에 따라 달라진다. 예를 들어, 구조체의 상이한 층들에 있는 2개의 금속성 피처가 물리적(예컨대, 전기적) 접촉 상태인 경우, 반사된 방사선에 2개의 피처에 각각 대응하는 하나의 공진이 있을 수 있다(파장 스펙트럼에서 2개의 최대치로 표시됨). 2개의 금속성 피처의 접촉이 상실되면, 접촉이 상실된 후 기하구조의 급격한 변화로 인해 공진 파장에 다시 영향을 미치게 될 것이다. 분리되어 있는 2개의 층이 동일한 파장에서 공진을 갖는 특별한 경우, 2개의 공진(최대치) 사이의 간격, 파장 스펙트럼에서의 공진(최대치)의 위치, 공진의 상대적인 세기(예컨대, 최대치를 나타내는 피크의 높이) 및/또는 반사된 신호 내의 기타 다른 정보가 다양한 메트릭을 결정하는 데에 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 층에 있는 제1 및 제2 금속성 피처가 상이한 금속을 포함하고/하거나 상이한 치수를 갖는 경우, 반사된 방사선 내에서 적어도 2개의 상이한 공진이 검출될 수 있다. (2개의 공진이 실제로 검출되는지 여부는 검출기의 대역폭 및/또는 기타 요인에 따라 달라진다. 마찬가지로, 때때로 재료들은 지배적으로 쌍극자인 공진만이 가시적인 상태로 남아 있을 정도로 높은 흡수율을 가질 수 있다.) 상이한 층들에 있는 금속성 피처는 (예를 들어, 하나 이상의) 공진의 스펙트럼 위치, 적어도 2개의 상이한 공진 사이의 거리, 및/또는 기타 정보에 기초하여 서로 접촉하거나 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 제1 및 제2 층에 있는 제1 및 제2 금속성 피처가 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 갖는 경우, 금속성 피처가 서로 접촉한다면 금속성 피처와 연관된 단일 공진이 검출되고, 금속성 피처가 서로 접촉하지 않으면 2개의 (또는 그 이상의) 공진이 검출될 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 추가로 설명한다.
일부 실시예에서, 전술한 플라즈몬 공진과 조합하여 및/또는 그 대신에, 금속성 피처의 어레이의 피치와 연관된 공진이 본 명세서에 기술된 바와 같이 정렬을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서의 설명은 일반적으로 마스크 제조 및 패터닝 프로세스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 다음의 단락들은 시스템 및/또는 관련 시스템의 여러 컴포넌트와 구조체 내에서 층들의 상대 위치를 결정하는 방법을 설명한다. 기술된 바와 같이, 이러한 시스템 및 방법은 예를 들어 반도체 디바이스 제조 프로세스에서 또는 다른 동작 중에 오버레이 및/또는 기타 측정을 위해 사용될 수 있다.
본 문헌에서 반도체 디바이스를 위한 집적 회로(IC)의 제조에 대해 특별히 언급할 수 있지만, 본원의 설명은 많은 다른 가능한 응용예를 갖는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 이는 통합형 광학 시스템, 자기 도메인 메모리를 위한 안내 및 검출 패턴, 액정 디스플레이 패널 및 박막 자기 헤드 등의 제조에 채용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이" 등의 어떠한 용어의 사용도 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부"와 같은 좀더 일반적인 용어와 상호교환 가능한 것으로 간주되어야 한다는 점을 이해할 것이다.
본 명세서에 사용된 용어 "투영 광학계"는 예를 들어 굴절 광학계, 반사 광학계, 애퍼처 및 반사굴절 광학계를 포함하는 다양한 유형의 광학 시스템을 포괄하는 것으로서 광범위하게 해석되어야 한다. "투영 광학계"라는 용어는 또한 방사선의 투영 빔을 집합적으로 또는 개별적으로 지향, 성형 또는 제어하기 위해 이러한 설계 유형 중 임의의 것에 따라 작동하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. "투영 광학계"라는 용어는 광학적 컴포넌트가 리소그래피 투영 장치의 광학적 경로 상에 위치되는 장소에 상관없이 리소그래피 투영 장치 내의 임의의 광학적 컴포넌트를 포함할 수 있다. 투영 광학계는, 방사선이 패터닝 디바이스를 통과하기 전에 소스로부터의 방사선을 성형, 조정 및/또는 투영하기 위한 광학 컴포넌트, 및/또는 방사선이 패터닝 디바이스를 통과한 후에 방사선을 성형, 조정 및/또는 투영하기 위한 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 투영 광학계는 일반적으로 소스와 패터닝 디바이스를 제외한다.
서론으로서, 도 2은 리소그래피 장치(LA)의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다. 이러한 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 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 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 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)(예컨대, WTa, WTb 또는 양자 모두); 및 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하고 종종 필드라고 함) 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. 투영 시스템은 기준 프레임(RF) 상에 지지된다.
도시된 바와 같이, 장치는 투과형(예를 들어, 투과형 마스크를 채택)이다. 대안적으로, 장치는 반사형(예를 들어, 언급된 바와 같은 타입의 프로그램 가능한 미러 어레이를 채택하거나, 반사형 마스크를 채택)일 수 있다.
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 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 빔의 세기 분포를 변경할 수 있다. 조명기는 조명기(IL)의 퓨필 평면 내의 환형 영역 내에서 0이 아닌 세기 분포가 되도록 방사선 빔의 반경방향 범위를 제한하도록 배열될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조명기(IL)는 퓨필 평면 내의 복수의 동일하게 이격된 섹터에서 0이 아닌 세기 분포가 되도록 퓨필 평면에서의 빔의 분포를 제한하게끔 동작가능할 수 있다. 조명기(IL)의 퓨필 평면에서 방사선 빔의 세기 분포는 조명 모드라 지칭될 수 있다.
조명기(IL)는 빔의 (각도/공간) 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경방향 범위(일반적으로 각각 외측-σ 및 내측-σ로 지칭됨)가 조정될 수 있다. 조명기(IL)는 빔의 각도 분포를 변경하도록 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 조명기는 세기 분포가 0이 아닌 퓨필 평면 내의 섹터들의 수 및 각도 범위를 변경하도록 동작가능할 수 있다. 조명기의 퓨필 평면에서 빔의 세기 분포를 조정함으로써, 다양한 조명 모드가 달성될 수 있다. 예를 들어, 조명기(IL)의 퓨필 평면에서 세기 분포의 반경반향 및 각도 범위를 제한함으로써, 세기 분포는 예를 들어 쌍극자, 4중극자 또는 6중극자 분포와 같은 다중극 분포를 가질 수 있다. 원하는 조명 모드는, 예를 들어 그러한 조명 모드를 제공하는 광학기를 조명기(IL)에 삽입하거나 공간 광 변조기를 사용함으로써 얻어질 수 있다.
조명기(IL)는 빔의 편광을 변경하도록 동작가능할 수 있고, 조정기(AD)를 사용하여 편광을 조정하도록 동작가능할 수 있다. 조명기(IL)의 퓨필 평면에 걸친 방사선 빔의 편광 분포는 편광 모드라 지칭될 수 있다. 다양한 편광 모드의 사용에 의해, 기판(W) 상에 형성된 이미지에 더 큰 콘트라스트가 달성될 수 있다. 방사선 빔은 편광되지 않을 수도 있다. 대안적으로, 조명기는 방사선 빔을 선형 편광시키도록 배열될 수 있다. 방사선 빔의 편광 방향은 조명기(IL)의 퓨필 평면에 걸쳐 변화할 수 있다. 방사선의 편광 방향은 조명기(IL)의 퓨필 평면 내의 서로 상이한 영역에서 상이할 수 있다. 방사선의 편광 상태는 조명 모드에 따라 선택될 수 있다. 다중극 조명 모드의 경우, 방사선 빔의 각각의 극의 편광은 일반적으로 조명기(IL)의 퓨필 평면에서의 그러한 극의 위치 벡터에 수직일 수 있다. 예를 들어, 쌍극자 조명 모드의 경우, 방사선은 쌍극자의 서로 반대측의 두 섹터를 이등분하는 라인에 실질적으로 직교하는 방향으로 선형 편광될 수 있다. 방사선 빔은 2개의 상이한 직교 방향 중 하나의 방향으로 편광될 수 있으며, 이는 X-편광 및 Y-편광 상태로 지칭될 수 있다. 4중극 조명 모드의 경우, 각각의 극의 섹터에서의 방사선은 해당 섹터를 이등분하는 라인에 실질적으로 수직인 방향으로 선형 편광될 수 있다. 이러한 편광 모드는 XY 편광으로 지칭될 수 있다. 마찬가지로, 6중극 조명 모드의 경우, 각각의 극의 섹터에서의 방사선은 해당 섹터를 이등분하는 라인에 실질적으로 수직인 방향으로 선형 편광될 수 있다. 이러한 편광 모드는 TE 편광으로 지칭될 수 있다.
또한, 조명기(IL)는 집속기(IN) 및 집광기(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 일반적으로 포함한다. 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.
따라서, 조명기는 단면에 요구되는 균일성 및 세기 분포를 갖는 컨디셔닝된 방사선 빔(B)을 제공한다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 지지한다. 지지 구조체는 기계식, 진공식, 정전식 또는 다른 클램핑 기술을 사용하여 패터닝 디바이스를 유지할 수 있다. 지지 구조체는 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있는, 예를 들어 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다. 본 명세서에서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 일 실시예로서, 패터닝 디바이스는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스이다. 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 디바이스의 타겟부에 생성되는 디바이스의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며 바이너리, 교번 위상 시프트 및 감쇠 위상 시프트와 같은 마스크 타입은 물론 다양한 하이브리드 마스크 타입을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예는 입사하는 방사선 빔을 다양한 방향으로 반사시키도록 각각 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 미러의 매트릭스 배열을 채용한다. 기울어진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
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 정전기형 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 타입의 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.
투영 시스템(PS)은 불균일할 수도 있는 광학적 전달 함수를 가지고, 이것이 기판(W)에 이미징된 패턴에 영향을 줄 수 있다. 무편광 방사선에 대하여 이러한 효과는 두 개의 스칼라 맵에 의하여 매우 양호하게 기술될 수 있는데, 이러한 맵들은 투영 시스템(PS)으로부터 나가는 방사선의 투과(아포디제이션(apodization)) 및 상대 위상(수차)을 그것의 퓨필 평면에서 위치의 함수로서 기술한다. 투과 맵 및 상대 위상 맵이라고 지칭될 수도 있는 이러한 스칼라 맵은 기저 함수들의 완전한 세트의 선형 조합으로서 표현될 수도 있다. 편리한 세트는 제르니케 다항식(Zernike polynomials)인데, 이것은 단위 원 상에서 정의된 직교 다항식의 세트를 형성한다. 각각의 스칼라 맵을 결정하는 것은 이러한 전개식(expansion)에서 계수를 결정하는 것을 수반할 수도 있다. 제르니케 다항식들이 단위 원 상에서 직교하기 때문에, 제르니케 계수는 측정된 스칼라 맵과 각각의 제르니케 다항식의 순차적인 내적을 계산하고 이것을 해당 제르니케 다항식의 놈(norm)의 제곱으로 나눔으로써 결정될 수도 있다.
투과 맵 및 상대 위상 맵은 필드와 시스템에 의존적이다. 즉, 일반적으로, 각각의 투영 시스템(PS)은 각각의 필드 포인트에 대해(즉 이것의 이미지 평면에서의 각각의 공간적 위치에 대해) 상이한 제르니케 전개식을 가질 것이다. 투영 시스템(PS)의 자신의 퓨필 평면에서의 상대 위상은, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 대상물 평면(즉 패터닝 디바이스(MA)의 평면)에 있는 점 유사 소스로부터, 투영 시스템(PS)을 통해 방사선을 투영하고, 파면(즉 동일한 위상을 가지는 점들의 궤적)을 측정하기 위하여 시어링 간섭측정계(shearing interferometer)를 사용함으로써 결정될 수도 있다. 시어링 간섭측정계는 공통 경로 간섭측정계이고, 따라서 바람직하게는, 파면을 측정하기 위하여 이차 기준 빔이 요구되지 않는다. 시어링 간섭측정계는 투영 시스템의 이미지 평면(즉, 기판 테이블(WT))에 있는 회절 격자, 예를 들어 2차원의 그리드 및 투영 시스템(PS)의 퓨필 평면에 대해 공액관계(conjugate)인 평면에서 간섭 패턴을 측정하도록 구성되는 검출기를 포함할 수도 있다. 간섭 패턴은 시어링 방향으로의 퓨필 평면에서의 좌표에 대한 방사선의 위상의 도함수에 관한 것이다. 검출기는, 예를 들어 전하 결합 소자(charged coupled device; CCD)와 같은 감지 요소들의 어레이를 포함할 수도 있다.
리소그래피 장치의 투영 시스템(PS)은 가시적인 무늬를 생성하지 않을 수 있고, 따라서 파면 결정의 정확도는, 예를 들어 회절 격자를 이동시키는 것과 같은 위상 스테핑(phase stepping) 기법을 사용하여 향상될 수 있다. 스테핑은 회절 격자의 평면에서 그리고 측정의 스캐닝 방향에 수직인 방향에서 수행될 수도 있다. 스테핑 범위는 하나의 격자 주기일 수도 있고, 적어도 3개의 (균일하게 분산된) 위상 스텝이 사용될 수도 있다. 따라서, 예를 들어 3개의 스캐닝 측정이 y-방향에서 수행될 수도 있고, 각각의 스캐닝 측정은 x-방향에서의 다른 위치에서 수행된다. 회절 격자의 이러한 스테핑은 위상 변동을 세기 변동으로 효과적으로 변환하고, 위상 정보가 결정되게 한다. 격자는 회절 격자에 수직인 방향(z 방향)으로 스테핑되어 검출기를 교정할 수도 있다.
회절 격자는 2개의 수직하는 방향으로 순차적으로 스캐닝될 수 있으며, 이러한 방향은 투영 시스템(PS)의 좌표계의 축들(x 및 y)과 일치하거나 이들 축과 소정 각도(예컨대, 45도)를 이룰 수도 있다. 스캐닝은 정수 개의 격자 주기, 예를 들어 하나의 격자 주기에 걸쳐 수행될 수 있다. 스캐닝은 한 방향으로 위상 변동을 평균화하면서 나머지 방향으로의 위상 변동을 재구성할 수 있게 한다. 이에 의해 파면이 양 방향의 함수로서 결정될 수 있다.
투영 시스템(PS)의 자신의 퓨필 평면에서의 투과(아포디제이션)는, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 대상물 평면(즉 패터닝 디바이스(MA)의 평면)에 있는 점 유사 소스로부터, 투영 시스템(PS)을 통해 방사선을 투영하고, 검출기를 사용하여 투영 시스템(PS)의 퓨필 평면에 대해 공액관계인 평면에서 방사선의 세기를 측정함으로써 결정될 수도 있다. 수차를 결정하기 위하여, 파면을 측정하는 데에 사용되는 것과 동일한 검출기가 사용될 수도 있다.
투영 시스템(PS)은 복수 개의 광학 요소(예를 들어, 렌즈)를 포함할 수도 있고, 수차(필드 전체에 걸쳐 퓨필 평면에 걸친 위상 변동)를 정정하기 위해 광학 요소 중 하나 이상을 조정하도록 구성되는 조정 메커니즘(AM)을 더 포함할 수도 있다. 이를 위하여, 조정 메커니즘은 하나 이상의 상이한 방법으로 투영 시스템(PS) 내의 하나 이상의 광학 요소(예를 들어, 렌즈)를 조작하도록 동작가능할 수도 있다. 투영 시스템은 좌표계를 가질 수 있는데, 이것의 광축은 z 방향으로 연장된다. 조정 메커니즘은: 하나 이상의 광학 요소를 변위시키는 것; 하나 이상의 광학 요소를 틸트시키는 것; 및/또는 하나 이상의 광학 요소를 변형하는 것의 임의의 조합을 수행하도록 동작가능할 수도 있다. 광학 요소의 변위는 임의의 방향(x, y, z 또는 이들의 조합)에서 이루어질 수도 있다. 비록 회전 대칭이 아닌 비구면 광학 요소에 대해서 z 축 주위의 회전이 사용될 수도 있지만, x 및/또는 y 방향으로 소정 축 주위에서 회전함으로써 광학 요소의 틸팅은 통상적으로 광축에 수직인 평면을 벗어나게 된다. 광학 요소의 변형은 저 주파수 형상(예를 들어 비점수차(astigmatic)) 및/또는 고 주파수 형상(예를 들어 자유 형상 비구면)을 포함할 수도 있다. 광학 요소의 변형은, 예를 들어 광학 요소의 하나 이상의 면에 힘을 작용시키도록 하나 이상의 액츄에이터를 사용하여 및/또는 광학 요소의 하나 이상의 선택된 영역을 가열하도록 하나 이상의 가열 요소를 사용함으로써 수행될 수도 있다. 일반적으로, 아포디제이션(퓨필 평면에 걸친 투과 변동)을 정정하기 위하여 투영 시스템(PS)을 조정하는 것이 가능하지 않을 수도 있다. 투영 시스템(PS)의 투과 맵은 리소그래피 장치(LA)를 위해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 설계할 때에 사용될 수도 있다. 컴퓨테이션 리소그래피 기법을 사용함으로써, 패터닝 디바이스(MA)는 아포디제이션을 적어도 부분적으로 정정하도록 설계될 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 또는 그 이상의 테이블(예를 들면, 둘 이상의 기판 테이블(WTa, WTb), 둘 이상의 패터닝 디바이스 테이블 - 기판 테이블(WTa) 및 테이블(WTb)은 측정 및/또는 세정 등을 용이하게 하기 위해 전용화된 기판 없이 투영 시스템 아래에 있음 -)을 갖는 타입일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는 추가적인 테이블들을 병렬적으로 사용할 수 있으며, 또는 하나 이상의 다른 테이블을 노광용으로 사용하면서 하나 이상의 테이블 상에서 준비 단계를 수행할 수 있다. 예를 들어, 정렬 센서(AS)를 이용한 정렬 측정 및/또는 레벨 센서(LS)를 이용한 레벨(높이, 틸트 등) 측정이 이루어질 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 타입일 수도 있다. 또한, 액침액은 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어, 패터닝 디바이스와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위해 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 함을 의미하는 것이 아니라 오히려 액체가 노광 중에 투영 시스템과 기판 사이에 위치한다는 것을 의미한다.
리소그래피 장치의 작동 시에, 방사선 빔은 조명 시스템(IL)에 의해 컨디셔닝되어 제공된다. 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(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. 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(MA)를 정확히 위치설정하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은 제1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(개략적 위치설정) 및 숏-스트로크 모듈(미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있다. 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 사용하여 실현될 수 있다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다). 유사하게, 둘 이상의 다이가 패터닝 디바이스(MA) 상에 제공되는 상황에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크는 다이 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나로 사용될 수 있다: 스텝 모드에서는, 방사선 빔에 부여된 패턴이 한번에 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 실질적으로 정지 상태로 유지된다(즉, 단일 정적 노광). 그 다음, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광으로 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다. 스캔 모드에서는, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(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. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 유지하면서 실질적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동 또는 스캐닝된다. 이러한 모드에서는, 일반적으로 펄스형 방사선 소스가 채용되고, 프로그램 가능 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 중에 연속적인 방사선 펄스 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이러한 동작 모드는 상술한 바와 같은 타입의 프로그램 가능한 미러 어레이 등의 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.
상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형 또는 완전히 다른 사용 모드들이 또한 채용될 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 또는 검사 툴에서 프로세싱될 수 있다. 적용가능한 경우, 이러한 기판 처리 툴과 여타 기판 처리 툴에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 복수회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV)선 또는 심자외(DUV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV)선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선 뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔 등의 입자 빔을 포괄한다.
패터닝 디바이스 상의 또는 패터닝 디바이스에 의해 제공되는 다양한 패턴은 상이한 프로세스 윈도우, 즉 패턴이 사양 내에서 생성될 프로세싱 변수의 공간을 가질 수 있다. 잠재된 체계적 결함과 관련된 패턴 사양의 예로는, 넥킹(necking), 라인 풀백(pull back), 라인 박형화(thinning), CD, 엣지 배치, 중첩, 레지스트 상단 손실, 레지스트 언더컷 및/또는 브리징에 대한 검사가 포함된다. 패터닝 디바이스 또는 패터닝 디바이스의 소정 영역 상의 패턴들의 프로세스 윈도우는 각각의 개별 패턴의 프로세스 윈도우를 병합(예를 들어, 중첩)시킴으로써 획득될 수 있다. 패턴 그룹의 프로세스 윈도우의 경계는 개개의 패턴 중 일부의 프로세스 윈도우의 경계를 포함한다. 즉, 이러한 개별 패턴은 패턴 그룹의 프로세스 윈도우를 제한하게 된다. 이들 패턴은 "핫 스폿" 또는 "프로세스 윈도우 제한 패턴(PWLP)"으로 지칭될 수 있으며, 이러한 용어는 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용된다. 패터닝 프로세스의 일부를 제어할 때 핫 스폿에 집중하는 것이 가능하고 경제적이다. 핫 스폿에 결함이 없으면 다른 패턴에 결함이 없을 가능성이 높다.
도 3에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 종종 리소셀 또는 클러스터로도 지칭되는 리소그래픽 셀(LC)의 일부를 형성할 수 있으며, 이는 또한 기판에 대해 노광-전 프로세스 및 노광-후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 하나 이상의 레지스트층을 증착하는 하나 이상의 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 하나 이상의 현상기, 하나 이상의 냉각 플레이트(CH), 및/또는 하나 이상의 베이크 플레이트(BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 하나 이상의 기판을 픽업하여, 이를 상이한 프로세스 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 이와 같이, 스루풋 및 처리 효율을 최대화하기 위해 다양한 장치가 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일관적으로 노광되도록 하기 위해 및/또는 적어도 하나의 패턴 전사 단계(예컨대, 광학 리소그래피 단계)를 포함하는 패터닝 프로세스의 일부(예컨대, 디바이스 제조 프로세스)를 모니터링하기 위해서는, 기판 또는 기타 대상물을 검사하여 정렬, 오버레이(예를 들어 서로 중첩하는 층들에 있는 구조체들 사이 또는, 예를 들어 이중 패터닝 프로세스에 의하여 해당 층과ㅡㄴ 별개로 제공된 동일한 층 내의 구조체들 사이의 오버레이일 수 있음), 선폭, 임계 치수(CD), 초점 오프셋, 재료 특성 등과 같은 하나 이상의 특성을 측정 또는 결정하는 것이 바람직하다. 따라서, 리소셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는, 리소셀 내에서 프로세싱된 기판(W)(도 2 참조) 또는 리소셀 내의 다른 대상물의 일부 또는 전부를 측정하는 계측 시스템을 통상적으로 더 포함한다. 계측 시스템은 리소셀(LC)의 일부일 수도 있고, 예를 들어 리소그래피 장치(LA)의 일부일 수도 있다(예컨대, (도 2에서) 정렬 센서(AS)).
하나 이상의 측정된 파라미터는, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속 층들 사이의 정렬, 오버레이, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 피처의 임계 치수(CD)(예를 들어, 임계 선폭), 광학 리소그래피 단계의 초점 또는 초점 오차, 광학 리소그래피 단계의 선량 또는 선량 오차, 광학 리소그래피 단계의 광학 수차 등을 포함할 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 자체의 타겟 상에서 및/또는 기판 상에 제공된 전용화된 계측 타겟 상에서 수행된다. 이러한 측정은 레지스트의 현상 후, 그러나 에칭 전, 에칭 후, 증착 후 및/또는 다른 시간에 수행될 수 있다.
주사 전자 현미경(SEM), 이미지 기반 측정 툴 및/또는 다양한 전문화된 툴의 이용을 포함하여, 패터닝 프로세스에서 형성된 구조체를 측정하기 위한 다양한 기술들이 있다. 논의된 바와 같이, 전문화된 계측 툴의 신속하고 비침투적인 형태로는 방사선 빔이 기판의 표면에 있는 타겟으로 지향되고 산란된(회절/반사된) 빔의 특성이 측정되는 툴이 있다. 기판에 의해 산란되는 방사선의 하나 이상의 특성을 평가함으로써, 기판의 하나 이상의 특성이 결정될 수 있다. 전통적으로, 이는 회절 기반 계측이라고 할 수 있다. 이러한 회절 기반 계측의 응용예 중 하나는 타겟의 층들 사이의 오버레이의 측정이다. 다른 응용예도 알려져 있다. 예를 들어, 비대칭은 회절 스펙트럼의 상호 반대측 부분들을 비교함으로써 측정될 수 있다(예를 들어, 주기적 격자의 회절 스펙트럼에서 -1 차 및 +1 차를 비교). 이는 전술한 바와 같이, 그리고 예를 들어 미국 특허 출원 공보 US 2006-066855에 기술된 바와 같이 수행될 수 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 본 발명의 시스템 및 방법은 대안적인 오버레이 측정 기법을 기술하는 것이다.
따라서, 디바이스 제조 프로세스(예를 들어, 패터닝 프로세스 또는 리소그래피 프로세스)에 있어서, 기판 또는 기타 대상물은 이러한 프로세스 동안 또는 프로세스 이후에 다양한 유형의 측정을 거칠 수 있다. 이러한 측정은, 특정 기판에 결함이 있는지 여부를 결정할 수 있거나, 프로세스 및 프로세스에 사용된 장치에 대한 조정을 확립할 수 있거나(예를 들어, 기판 상에서 2개의 층을 정렬하거나 또는 패터닝 디바이스를 기판에 정렬), 프로세스 및 장치의 성능을 측정할 수 있거나, 또는 다른 목적을 위한 것일 수 있다. 측정의 예에는 광학 이미징(예컨대, 광학 현미경), 비-이미징 광학 측정(예컨대, ASML YieldStar 계측 툴, ASML SMASH 계측 시스템과 같은 회절 기반 측정), 기계적 측정(예컨대, 스타일러스, 원자 힘 현미경(AFM)을 이용한 프로파일링), 및/또는 비-광학 이미징(예를 들어, 주사 전자 현미경(SEM)) 등이 포함된다. 원용에 의해 전체로서 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제6,961,116호에 기술된 바와 같은 SMASH(SMart Alignment Sensor Hybrid) 시스템은 자기 참조 간섭계를 채용하는데, 이는 정렬 마커의 상대적으로 회전된 2개의 중첩 이미지를 생성하고, 이미지의 푸리에 변환이 간섭하게 되는 퓨필 평면에서의 세기를 검출하며, 간섭된 차수에서 세기 변동으로 나타나는 두 이미지의 회절 차수 간의 위상차로부터 위치 정보를 추출한다.
계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공될 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 후속 기판의 노광에 대해(특히 배치의 하나 이상의 다른 기판이 여전히 노광될 수 있도록 검사가 충분히 일찍 그리고 빠르게 행해질 수 있는 경우) 및/또는 노광된 기판의 후속 노광에 대해 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판이 스트리핑되고 (수율을 개선하기 위해) 재작업 또는 폐기될 수 있고, 이로써 결함 있는 것으로 알려진 기판 상에서 추가 처리를 수행하는 것을 피하게 된다. 기판의 단지 특정 타겟부만이 결함 있는 경우, 사양을 충족하는 타겟부에 대해서만 추가적인 노광이 행해질 수도 있다. 다른 제조 프로세스 조정들이 고려된다.
계측 시스템은 기판 구조체의 하나 이상의 특성을 결정하는 데 사용될 수 있으며, 특히 동일한 기판 구조체의 상이한 층들의 하나 이상의 특성이 층마다 어떻게 달라지는지 또는 상이한 기판 구조체들의 하나 이상의 특성이 어떻게 달라지는지를 결정하는 데 사용된다. 이러한 계측 시스템은 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있거나 독립형 디바이스일 수 있다.
계측을 가능하게 하기 위해서, 종종 하나 이상의 타겟이 기판 상에 특히 제공된다. 일 실시예에서, 타겟은 특별하게 설계되고, 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟은 디바이스 패턴의 부분, 예를 들어 디바이스 패턴의 주기적 구조체이다. 일 실시예에서, 기판 상의 타겟은 하나 이상의 1-D 주기적 구조체(예를 들어 격자)를 포함할 수 있는데, 이들은 현상 후에 주기적인 구조적 피처가 솔리드 레지스트 라인(solid resist line)으로 형성되도록 프린트된다. 일 실시예에서, 타겟은 하나 이상의 2-D 주기적 구조체(예를 들어 격자)를 포함할 수 있는데, 이들은 현상 후에 하나 이상의 주기적 구조체가 솔리드 레지스트 필러(solid resist pillar) 또는 레지스트 내의 비아(via)로 형성되도록 프린트된다. 대안적으로 바아, 필러 또는 비아들은 기판 내로 에칭될 수 있다(예를 들어, 기판 상의 하나 이상의 층으로).
그러나, 일부 실시예에서는, 이하 설명하는 바와 같이, 특정한 타겟들이 계측을 위해 요구되지 않는다. 대신에, (예를 들어, 설명된 바와 같은) 금속성 구조체 및/또는 실제 디바이스의 다른 피처에 대해 계측이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주어진 패턴 내에 별도로 설계된 추가 계측 마크(또는 마크들)를 포함하는 대신, 본 발명의 시스템 및 방법은 오버레이 및/또는 기타 계측을 위해 실제 디바이스의 금속성 피처를 활용할 수 있다. 이것은 전용 계측 마크를 설계 및 제작하는 데 소요되는 시간과 노력을 감소시키고 및/또는 제거할 수 있고/있거나 다른 이점을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 패터닝 프로세스의 관심 파라미터 중 하나는 여기서 기술된 바와 같이 오버레이이다. 전통적인 오버레이는 0차 회절 차수(정반사에 대응)가 차단되고 더 높은 차수만이 처리되는 암시야 계측법을 이용하여 측정될 수 있다. 암시야 계측법의 예는 국제 특허 공개 WO 2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾을 수 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다. 이러한 기법의 추가적인 발전사항은 미국 특허 공개 US2011-0027704, US2011-0043791 및 US2012-0242970에 기술되어 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체로서 본원에 포함된다. 회절 차수의 암시야 검출을 이용하는 회절 기반 오버레이는 보다 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이러한 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있고 기판 상의 디바이스 제품 구조체에 의해 둘러싸일 수 있다. 일 실시예로서, 하나의 방사선 캡처로 다수의 타겟이 측정될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 전통적인 오버레이 측정 기법과 대조적으로, 본 발명의 시스템 및 방법은, 반도체 디바이스의 층들에 있는 금속성 피처가 (전압 대비 및 주사 전자 현미경보다 더 신속하고 사용하기 쉬운 방법인) 광학적 오버레이 검출에 사용되는 일반적인 방사선 소스로부터의 방사선으로 조사될 때 공진 효과를 어떻게 생성하는지를 활용할 수 있고, 이러한 공진 효과는 오버레이 검출에 대한 대안적인 접근법으로 활용될 수 있다. 오버레이의 경우, 이러한 공진은 반도체 디바이스의 상이한 층들에 있는 금속성 피처들 사이에 접촉이 있는지 여부를 결정하는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 상이한 금속을 포함하고/하거나 상이한 치수를 갖는 경우, 반사된 방사선에서 적어도 2개의 상이한 공진(파장 스펙트럼에서의 최대치로 표시됨)이 검출될 수 있다. 상이한 층들의 금속성 피처는 적어도 2개의 상이한 공진들(최대치들) 사이의 거리에 기초하여 서로 접촉하거나 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 갖는 경우, 금속성 피처가 서로 접촉한다면 금속성 피처와 연관된 단일 공진(최대치)이 검출되고, 금속성 피처가 서로 접촉하지 않으면 2개의 (또는 그 이상의) 공진(최대치)이 검출될 수 있다. 2개의 공진(최대치) 사이의 간격, 파장 스펙트럼에서의 공진(최대치)의 위치, 반사 신호에서의 공진들의 상대적인 세기(예컨대, 최대치를 나타내는 피크의 높이) 및/또는 기타 정보가 오버레이의 양을 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 4는 오버레이를 검출하고/하거나 다른 계측 동작을 수행하는 데 사용될 수 있는 예시적인 검사 시스템(예를 들어, 스캐터로미터)(10)을 도시한다. 이는 기판(W) 상에 방사선을 투영하거나 조사하는 광대역(백색광) 방사선 소스 투영기(2)를 포함한다. 재지향된 방사선은, 예를 들어 도 4의 좌측 하단의 그래프에 도시된 바와 같이, 정반사된 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서 세기)을 측정하는 분광계 검출기(4) 등의 센서 및/또는 다른 센서로 전달된다. 이러한 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 구조체 또는 프로파일이 하나 이상의 프로세서(PU)에 의해 재구성될 수 있으며, 이는 예를 들어, 정밀 결합파 분석 및 비선형 회귀 분석에 의해 또는 도 4의 우측 하단에 표시된 바와 같은 시뮬레이션된 스펙트럼 라이브러리와의 비교에 의해 또는 기타 다른 동작에 의해 이루어진다. 이러한 검사 시스템은 수직 입사 검사 장치 또는 경사 입사 검사 장치로 구성되고/되거나, 다른 구성을 가질 수도 있다.
이용될 수 있는 또 다른 예시적인 검사 시스템이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 시스템은 예를 들어 도 4에 도시된 시스템(10)의 보다 상세한 도면일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 방사선 소스 투영기(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 시준되고 간섭 필터(113) 및 편광기(17)를 통해 투과되어, 부분 반사면(16)에 의해 반사되고, (예컨대, 적어도 0.9의) 높은 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상의 스폿(S)에 포커싱된다. 시스템(10)의 액침 검사 버전이 (물과 같은 비교적 높은 굴절률을 갖는 유체를 사용하여) 이용될 수 있으며, 1 이상의 개구수를 가질 수도 있다.
도 2의 리소그래피 장치(LA)에서와 같이, 측정 동작 중에 기판(W)을 유지하도록 하나 이상의 기판 테이블(도 5에는 도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 하나 이상의 기판 테이블은 도 2의 기판 테이블(WT)의 형태와 유사하거나 동일할 수 있다. 검사 시스템(10)이 리소그래피 장치와 통합된 형태의 예에서, 이들은 동일한 기판 테이블일 수도 있다. 측정 광학 시스템에 대해 기판을 정확하게 위치시키도록 개략적 위치설정기 및 미세 위치설정기가 제공되고 구성될 수 있다. 다양한 센서 및 액츄에이터가, 예를 들어 구조체의 관심 타겟부의 위치를 획득하고, 이를 대물 렌즈(15) 아래의 위치에 배치하기 위해 제공된다. 통상적으로 기판(W)에 걸친 다양한 위치에서 구조체의 타겟부에 대해 많은 측정들이 이루어진다. 기판 지지체는 다양한 타겟을 획득하기 위해 X 및 Y 방향으로 이동될 수 있고, 광학 시스템의 초점에 대한 타겟부의 원하는 위치를 얻기 위해 Z 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 실제 광학 시스템이 실질적으로 정지 상태로 유지되고 (전형적으로는 X 및 Y 방향에 대한 것이지만, 아마도 Z방향에 대해서도) 기판이 이동하는 경우, 마치 대물렌즈가 기판에 대해 다른 위치로 이동되는 것처럼 동작을 생각하고 설명하는 것이 편리하다. 만약 기판과 광학 시스템의 상대적인 위치가 정확하다면, 실제로 이들 중 어느 것이 움직이는지는 원칙적으로 중요하지 않으며, 또는 둘 다 움직이거나, 광학 시스템의 나머지는 정지된 채 광학 시스템 중 일부만이 (예를 들어, Z방향 및/또는 비스듬한 방향으로) 이동하는 것과 기판이 (예를 들어, X 및 Y방향으로, 하지만 선택적으로는 Z방향 및/또는 비스듬한 방향으로도) 이동하는 것의 조합이든 무관하다.
기판(W)에 의해 반사 및/또는 재지향된 방사선은 스펙트럼을 검출하기 위해 부분 반사 표면(16)을 통과해 검출기(18)(도 4에 도시된 검출기(4)와 유사 및/또는 동일함)와 같은 센서에 이르게 된다. 검출기(18)는 역-투영된 초점 평면(111)에 (즉, 대물 렌즈(15)의 초점 길이(F)에) 위치될 수 있거나, 이 평면(111)은 보조 광학기(도시되지 않음)로 검출기(18) 상에 재-이미징될 수 있다. 검출기(18)는 2차원 검출기일 수 있으며, 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼을 측정할 수 있다. 검출기(18)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임당 40 밀리초의 노출 시간을 이용할 수 있다.
기준 빔이 예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔이 부분 반사면(16)에 입사될 때, 방사선 빔의 일부는 부분 반사면(16)을 투과하여 기준 빔으로서 기준 미러(14)를 향하게 된다. 그 다음, 기준 빔은 동일한 검출기(18)의 다른 부분으로 투영되거나 대안적으로 상이한 검출기(도시되지 않음) 상으로 투영된다.
하나 이상의 간섭 필터(113)가 예를 들어, 400 내지 800 nm, 200 내지 400 nm, 10 내지 200 nm 의 범위 및/또는 (예를 들어, 금속 피처용으로 사용되는 금속 및/또는 다른 요인에 따라) 기타 다른 범위에서 관심 파장을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 간섭 필터(113)는 다양한 필터들의 세트를 포함하기보다는 튜닝가능한 것일 수 있다. 일부 실시예에서는, 간섭 필터 대신 격자를 이용할 수도 있다. 일부 실시예에서, 구경 조리개 또는 공간 광 변조기(도시하지 않음)가 조명 경로 내에 제공되어 타겟 상의 방사선의 입사각 범위를 제어할 수 있다.
검출기(18)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서 재지향된 방사선의 세기를 측정할 수 있으며, 다수의 파장에서 개별적으로 세기를 측정하거나 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기(18)는 횡단 자계 편광 방사선과 횡단 전계 편광 방사선의 세기 및/또는 횡단 자계 편광 방사선과 횡단 전계 편광 방사선 간의 위상차를 개별적으로 측정할 수 있다. 검출기(18)는 평가를 위한 반사된 세기의 스칼라 값 및/또는 다른 컴포넌트를 얻기 위해 공간적으로 평균화된 입사 세기를 기록하는 CCD 장치를 포함할 수 있다.
일반적인 오버레이 측정의 경우, 기판(W) 상의 타겟(부분)(30)은, 현상 후에 바아가 솔리드 레지스트 라인(예를 들어, 증착 층으로 덮일 수 있음) 및/또는 기타 다른 재료로 형성되도록 인쇄되는 1-D 격자일 수 있다. 또는 타겟(30)은 2-D 격자일 수 있으며, 이 격자는 현상 후에 격자가 솔리드 레지스트 필러(pillar) 또는 레지스트 내의 다른 피처로 형성되도록 인쇄된다. 그러나, 유리하게는 본 시스템 및 방법을 이용하면, 타겟(부분)(30)은 구조체의 상이한 층들에 금속성 피처를 포함하는 기판(W)의 구조체의 타겟부 및/또는 기타 다른 타겟부를 포함할 수 있다. 타겟부(예를 들어, 타겟(30))는 이러한 층 및 금속성 피처를 포함하는 패턴의 임의의 부분에 의해 형성될 수 있다. 즉, 타겟(30)은 특정 오버레이 타겟으로 제한될 필요가 없다. 일부 실시예로서, 타겟(부분)(30)의 상이한 층들은 2개의 층을 포함하고, 각각의 층은 적어도 하나의 금속성 피처를 갖는다. 일부 실시예로서, 금속성 피처는 상이한 층들을 통해 연장되는 비아(via)의 상이한 부분들을 포함한다. 이러한 예는 제한하기 위한 것이 아니다.
바아, 필러, 비아, 및/또는 기타 피처는 기판 내로 또는 기판 상에(예를 들어, 기판 상의 하나 이상의 층으로) 에칭될 수 있고, 기판 상에 증착되고, 증착 층에 의해 덮이고, 및/또는 다른 속성을 가질 수 있다. 타겟(부분)(30)(예를 들어, 바아, 필러 비아 등)은 패터닝 프로세스에서의 프로세싱의 변화(예를 들어, 투영 시스템에서와 같은 리소그래피 투영 장치에서의 광학 수차, 초점 변화, 선량 변화 등)에 민감하여, 프로세스 변동이 타겟(30)에서의 변동으로 나타나게 된다. 따라서, 타겟(30)으로부터 측정된 데이터는 하나 이상의 제조 프로세스에 대한 조정을 결정하기 위해 사용될 수 있고/있거나 실제 조정을 하기 위한 기초로 사용될 수 있다.
예를 들어, 타겟(30)으로부터 측정된 데이터는 반도체 디바이스의 2개 층에 대한 오버레이를 나타낼 수 있다. 타겟(30)으로부터 측정된 데이터는, 반도체 디바이스의 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 하나 이상의 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터를 결정하고, 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하기 위해 (예를 들어, 하나 이상의 프로세서에 의해) 사용될 수 있다. 일부 실시예로서, 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터는 마스크 설계, 계측 타겟 설계, 반도체 디바이스 설계, 방사선의 세기, 방사선의 입사각, 방사선의 파장, 퓨필 사이즈 및/또는 형상, 레지스트 재료, 및/또는 기타 다른 프로세스 파라미터를 포함한다.
각도 분해 산란계측이 제품 및/또는 레지스트 패턴에서의 피처의 비대칭 측정에 유용하다. 비대칭 측정의 특정한 응용예는 오버레이 측정을 위한 것이다. 도 4 또는 도 5의 시스템(10)을 이용하는 비대칭 측정의 기본 개념은 예를 들어, 원용에 의해 그 내용이 전체로서 본 명세서에 포함되는 미국특허공보 US2006-066855호에 기재되어 있다. 간단히 말해서, 이러한 오버레이 측정의 경우, 타겟의 회절 스펙트럼에서 회절 차수의 위치는 오직 타겟의 주기성에 의해서만 결정되지만, 회절 스펙트럼에서의 비대칭은 타겟을 구성하는 개개의 피처에서의 비대칭을 나타낸다. 도 5의 시스템에서는, 검출기(18)가 이미지 센서일 수 있으며, 회절 차수에서의 그러한 비대칭은 검출기(18)에 의해 기록된 퓨필 이미지에서 비대칭으로 직접 나타난다. 이러한 비대칭은 디지털 이미지 프로세싱 유닛(PU)에 의해 측정될 수 있고, 오버레이의 알려진 값에 대해 교정될 수 있다.
도 6는 도 5의 시스템에서 전형적인 타겟(30)의 평면도 및 조명 스폿(S)의 범위를 나타낸다. 통상적으로, 주변 구조체로부터의 간섭이 없는 회절 스펙트럼을 얻기 위해, 일 실시예에서, 타겟(30)은 조명 스폿(S)의 폭(예를 들어, 직경)보다 큰 주기적 구조체(예를 들어, 격자)이다. 스폿(S)의 폭은 타겟의 폭과 길이보다 작을 수 있다. 달리 말하면, 타겟은 조명에 의해 '언더필(underfilled)'되고, 회절 신호는 타겟 자체의 외부에 있는 제품 피처 및 그 밖의 것들로부터의 어떠한 신호도 실질적으로 없다. 조명 배열구성(2, 12, 113, 17)(도 5)은 대물 렌즈(15)의 후방 초점 평면에 걸쳐 균일한 세기의 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 조명 경로에 개구부를 포함함으로써, 조명은 축상 또는 축외 방향으로 제한될 수 있다. 유리하게도, 본 발명의 시스템 및 방법은 이러한 동일한 특성을 요하지 않는다. 앞서 기술한 바와 같이, 타겟(30)은 구조체의 상이한 층들에 금속성 피처를 포함하는 기판의 구조체의 타겟부 및/또는 기타 다른 타겟부를 포함할 수 있다. 타겟부(예를 들어, 타겟(30))는 이러한 층 및 금속성 피처를 포함하는 패턴의 임의의 부분에 의해 형성될 수 있다. 즉, 타겟(30)은 위에서 기술된 바와 같이 특정 오버레이 타겟으로 제한될 필요가 없다. 이것은 본 발명의 시스템 및 방법이 오버레이를 결정하기 위해 반도체 디바이스 구조체의 층들에 있는 임의의 금속성 피처의 공진을 활용하도록 구성되기 때문이다. 주기적인 격자 구조는 필요하지 않다.
도 7은 구조체 내에서 상이한(예를 들어, 제1 및 제2) 층들에 있는 (예를 들어, 제1 및 제2) 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지 여부를 결정하기 위한 방법(700)을 예시한다. 일부 실시예에서, 이것은 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 구조체 내에서 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지 여부를 결정하는 것 및/또는 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 (예를 들어, 본원에서 설명된 바와 같이) 구조체가 반도체 디바이스의 적어도 일부를 형성하는 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 수행된다. 일부 실시예에서, 방법(700)의 하나 이상의 동작은 예를 들어, 도 4 및 5에 예시된 시스템(10)에서 또는 시스템(10)에 의해, 및/또는 다른 시스템에서 또는 시스템에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(700)은 방사선으로 구조체의 타겟부를 조사하는 것(702), 구조체의 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것(704), 상이한 층들의 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지 여부를 결정하고 및/또는 구조체의 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것(706), 및/또는 다른 동작을 포함한다. 종전의 시스템은 금속성 피처의 공진을 활용하기 위해 방법(700)과 유사 및/또는 동일한 방법을 이용하지 않는다. 방법(700)은 일반적으로 금속 피처로부터 반사된 방사선에서 공진을 검출하는 것이 유용한 수많은 상이한 프로세스에 적용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 방법(700)은 광학 기반이고 전압 대비 기반 방법에 요구되는 동일한 시스템 컴포넌트를 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 동작(702)은 구조체의 타겟부를 방사선으로 조사하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방사선은 가시광 및/또는 다른 방사선을 포함한다. 일부 실시예에서, 방사선은 방사선 소스로부터 투영된 광대역 백색광을 포함한다. 방사선은 구조체의 타겟부 상으로 지향된다. 일부 실시예에서, 방사선은 렌즈 시스템을 사용하여 시준될 수 있고, 간섭 필터, 편광기, 및/또는 다른 컴포넌트를 통해 투과될 수 있다.
일부 실시예에서, 구조체는 반도체 디바이스의 적어도 일부를 포함한다. 타겟부는 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처를 포함한다. 상이한 층들은 2개(또는 그 이상)의 층을 포함할 수 있고, 각각의 층은 적어도 하나의 금속성 피처를 갖는다. 금속성 피처는 특별히 설계된 계측 마크의 일부 또는 전부를 형성할 수 있고 및/또는 실제 반도체 디바이스의 일부일 수 있다. 금속성 피처는 본 발명의 시스템 및 방법이 본 명세서에 기술된 바와 같이 기능하도록 하는 임의의 사이즈, 형상 및/또는 배열을 가질 수 있다. 비제한적인 예로서, 금속성 피처는 50nm 이하의 사이즈를 가질 수 있다. 금속성 피처는 반도체 디바이스 패턴의 일부일 수 있고/있거나 다른 방식으로 배열될 수 있다. 다른 비제한적인 예로서, 금속성 피처는 상이한 층들을 통해 연장되는 반도체 디바이스 내의 비아의 상이한 부분들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 동작(702)은 예를 들어 도 4 및 5에 도시되고 위에서 설명한 소스(2)와 유사하거나 동일한 방사선 소스, 및/또는 다른 소스에 의해 수행될 수 있다.
동작(704)은 구조체 내의 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것을 포함한다. 동작(702)으로부터의 방사선은 구조체 내의 금속성 피처에 의해 반사된다. 광은 회절 한계에 이르기까지 포커싱될 수 있기 때문에, 반사된 방사선은 입사 방사선과 연관된 전체 조명 스폿에서 금속성 피처로부터 기인한 것이다. (따라서 이러한 기술은 반도체 디바이스에서 결함이 있는 영역을 식별하는 데 도움이 될 수 있다. 본 방법과 시스템은 전압 대비 검사를 가이드하는 데에도 사용할 수 있다.) 반사된 방사선은, 예를 들어 반사된 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서 세기)을 측정하는 분광계 검출기 등의 센서 및/또는 다른 센서로 전달된다. 이러한 센서는 수직 입사 검사 장치(예를 들어, 센서가 구조체에 수직인 각도로 배향되는 경우) 또는 경사 입사 검사 장치로 구성될 수 있고/있거나 다른 구성을 가질 수도 있다. 공진(들)은 방사선의 회절 차수에 관계없이 반도체 디바이스와 같은 구조체의 층들에 있는 금속성 피처로부터 반사된 방사선(예를 들어, 광학적 측정에 사용되는 반사 신호 또는 스펙트럼)에서 검출될 수 있다.
일부 실시예로서, 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함한다. 플라스몬 공진은, 금속-유전체 계면이 있는 상태에서 발생하는, 입사 방사선과 금속 내의 자유 전자의 커플링 진동이다. 이것은 쌍극자 공진의 형태로 원거리 산란/반사 스펙트럼에 나타난다. 복잡한 기하구조의 경우, 배경 스펙트럼 위에서 미미하게만 보이는, 원거리 스펙트럼 내의 더 작은 공진 피크가 추가로 있을 수도 있다. 플라즈몬 공진의 파장은 기하구조와 재료 양자 모두에 민감하다. 따라서 2개의 입자(예컨대, 금속성 피처)가 물리적으로 접촉하거나 서로 매우 근접한 경우, 공진 파장이 주변환경에 따라 시프트하게 된다. 동일한 파장에서 개별적으로 공진을 갖는 2개의 입자(금속성 피처)가 접촉을 상실한 경우, 이들의 개별적인 공진이 커플링되어, 소위 스펙트럼 분할이 발생하여 2개의 공진이 나타나게 된다. 2개의 입자 사이의 물리적 간격은 2개의 결과적인 공진 사이의 스펙트럼 거리(및/또는 스펙트럼 위치)에 반비례한다.
개개의 공진은 반사된 방사선의 파장 스펙트럼에서 세기 최대치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 파장 스펙트럼에 걸쳐 반사된 방사선의 세기에서 최대치를 식별하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 프로세서에 의해 (예를 들어, 반사된 방사선의 상이한 파장들의 세기를 전자적으로 비교함으로써), 및/또는 다른 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예로서, 상이한 (예컨대, 제1 및 제2) 층들에 있는 (예컨대, 제1 및 제2) 금속성 피처가 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가지는 경우, 이로 인해 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진이 하나 이상의 센서에 의해 검출될 수 있고, (예를 들면, 도면에 도시된 바와 같이) 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 (제1 및 제2) 층들에 있는 (제1 및 제2) 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉한다고 또는 전기적으로 접촉하지 않는다고 결정된다. 일례로서, 반사된 방사선에서 적어도 2개의 상이한 공진이 검출될 수 있다. 상이한 층들의 금속성 피처는 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정될 수 있다.
그러나, 일부 경우에, 높은 흡수율로 인해 단지 하나의 공진만 가시적인 상태로 남아 있고 나머지 하나는 보이지 않을 수도 있다. 나아가, 흡수 손실로 인해 모든 공진이 보이지 않게 되는 경우가 있을 수도 있다. 예를 들어, 2개의 입자가 접촉할 때 가시적인 공진이 보이지 않을 수 있다. 그러나 접촉이 상실되면, 하나 이상의 공진이 재료 손실이 최소인 주파수로 이동하여 관측이 가능해진다. 이러한 상황에서도, 어떠한 공진도 없으면 피처들이 접촉하고 있음을 의미하고 공진이 있으면 피처들이 접촉하지 않음을 의미한다고 가정함으로써 여전히 예측이 이루어질 수 있다.
일부 실시예에서, 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 갖는 경우, 금속성 피처가 서로 접촉한다면 금속성 피처와 연관된 단일 공진이 검출되고, 금속성 피처가 서로 접촉하지 않으면 2개의 (또는 그 이상의) 공진이 검출될 수 있다. 이러한 상이한 경우의 비제한적인 예로서 도 8a는, 반도체 디바이스의 상이한 층들(805(예를 들어, 제1 층), 807(예를 들어, 제2 층))에 상이한 금속을 포함하는 금속성 피처(801(예컨대, 제1 금속성 피처), 803(예컨대, 제2 금속성 피처))(비아 또는 임의의 여타 기하구조의 상이한 부분들), 및 반사된 방사선에서 2개의 대응하는 검출된 공진(809, 811)을 예시한다. 이러한 예에서, 금속성 피처(801, 803)는 구리(Cu) 및 텅스텐(W)으로 형성된다. 이러한 예에서, 피처(801 및 803)는 각각 TaRu 및 TiN 라이너로 둘러싸여 있고, 층(805 및 807)은 다양한 서브층(예를 들어, SiO, Low k, SiN, Ni, Si 등에 의해 형성됨)을 포함한다.
도 8a는 반사된 방사선에 대해 파장(804) 대 세기(806)의 예시적인 뷰(813)를 나타낸 것이다. 방사선은 예를 들어 구조체 내의(예를 들어, 반도체 디바이스의 층(805, 807) 내의) 금속성 피처(801, 803)로부터 반사될 수 있다. 뷰(813)는 파장(804)에 걸친 세기(806)에서 2개의 공진(최대치)(809 및 811)의 스펙트럼 위치를 예시한다. 상이한 층(805, 807)의 금속성 피처(801, 803)는 2개의 상이한 공진(809, 811)의 스펙트럼 위치(예를 들어, 공진들 사이의 거리(815))에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다(이하 설명함).
제2의 비제한적 예로서 도 8b는, 동일한 금속 및 동일한 치수를 포함하는 상이한 층들(818(예컨대, 제1 층), 820(예컨대, 제2 층))에 있는 금속성 피처(814(예컨대, 제1 금속성 피처), 816(예컨대, 제2 금속성 피처)), 및 전기적으로 접촉하는(공진(808)의 경우) 피처(814)와 전기적으로 접촉하지 않는(공진(810 및 812)의 경우) 피처(816)를 보여주는 예시적인 검출된 공진(808, 810, 812)의 대응하는 스펙트럼 위치를 예시한다. 이러한 예에서, 금속성 피처(814, 816) 양자 모두는 구리(Cu)로 형성되고 실질적으로 동일한 치수를 가진다. 이러한 예에서, 피처(814 및 816)는 각각 TaRu 및 TiN 라이너로 둘러싸여 있고, 층(818 및 820)은 다양한 서브층(예를 들어, SiO, Low k, SiN, Ni, Si 등에 의해 형성됨)을 포함한다.
2개의 금속성 피처(814, 816)(예를 들어, 비아 또는 임의의 다른 기하구조의 상이한 부분들)가 서로 전기적으로 접촉할 때, 그들은 광학적으로 하나의 피처로서 거동하여, 방사선 소스로부터의 방사선에 대해 하나의 쌍극성 표면 플라즈몬 폴라리톤 공진을 나타낸다. 반사된 방사선에서의 공진(들)은 반도체 디바이스 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처 간의 전기적 접촉의 정도에 따라 달라진다. 예를 들어, 구조체의 상이한 층들에 있는 2개의 금속성 피처가 전기적으로 접촉하면 반사된 방사선에 하나의 쌍극자 공진이 있을 것이다. 2개의 금속성 피처가 전기적 접촉을 상실한 경우, 입사 방사선에 대해 이들은 각각 고유한 쌍극자 공진을 갖는 2개의 상이한 피처이다. 이러한 공진은 혼성화되거나 커플링되어, 반사된 방사선에서 2개의 공진을 유발하게 된다.
도 8b는 반사된 방사선에 대해 파장(804) 대 세기(806)의 두 가지 예시적인 뷰(800, 802)를 나타낸 것이다. 방사선은 예를 들어 구조체 내의(예를 들어, 반도체 디바이스의 층(818, 820) 내의) 금속성 피처(814, 816)로부터 반사될 수 있다. 뷰(800)는 하나의 공진(최대치)(808)(예를 들어, λ0 에서)을 예시하는 반면, 뷰(802)는 파장(804)에 걸친 세기(806)에서 2개의 공진(최대치)(810 및 812)을 예시한다. 이는, 뷰(800)와 연관된 반사된 방사선이, 서로 전기적으로 접촉하고 광학적으로 단일한 물체처럼 거동하는 반도체 디바이스(예를 들어)의 상이한 층들(818, 820)에 있는 금속성 피처(814, 816)로부터 기인하였음을 의미한다. 뷰(802)와 연관된 반사된 방사선은, 서로 전기적으로 접촉하지 않고 광학적으로 2개의 개별 물체처럼 거동하는 반도체 디바이스(예를 들어)의 상이한 층들(818, 820)에 있는 금속성 피처(814, 816)로부터 기인한 것이다.
도 7로 복귀하면, 일부 실시예에서 동작(704)은, 도 4 및 5에 도시되고 위에서 기술한 바와 같은, 검출기(4 및/또는 18)와 유사하거나 동일한 검출기, 및/또는 프로세서(PU)와 유사하거나 동일한 하나 이상의 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
동작(706)은 검출된 하나 이상의 공진 및/또는 다른 정보에 기초하여 상이한(예컨대, 제1 및 제2) 층들에 있는 (예컨대, 제1 및 제2) 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하는 단계를 포함한다. 상이한 층들의 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지 여부를 결정하는 것은 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치(들)에 기초할 수 있다. 예를 들어, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 상이한 금속을 포함하고/하거나 상이한 치수를 갖는 경우, 반사된 방사선에서 적어도 2개의 상이한 공진(최대치)이 검출될 수 있다. 상이한 층들의 금속성 피처는 적어도 2개의 상이한 공진들(최대치들) 사이의 거리에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 일부 실시예에서, 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 갖는 경우, 금속성 피처가 서로 접촉한다면 금속성 피처와 연관된 단일 공진(최대치)이 검출되고, 금속성 피처가 서로 접촉하지 않으면 2개의 (또는 그 이상의) 공진(최대치)이 검출될 수 있다. 일부 실시예로서, 공진들 사이의 거리는 상이한 피처들이 서로에 대해 시프트되는 (또는 전기적 접촉으로부터 벗어나는) 양에 대응한다.
예를 들면, 동작(706)은 검출된 하나 이상의 공진 및/또는 다른 정보에 기초하여 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예로서, 위에서 언급한 바와 같이, 상이한 층들에 있는 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 적어도 2개의 상이한 공진이 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 상이한 층들에 있는 금속성 피처는, 하나 이상의 프로세서에 의해, 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리에 기초하여 서로 접촉하거나 또는 접촉하지 않는 것으로 결정된다. 일부 실시예로서, 위에서 언급한 바와 같이, 상이한 층들에 있는 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하는 것으로 결정되고 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 동작(706)은 구조체의 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것을 포함한다. 상대 위치는 검출된 하나 이상의 공진 및/또는 다른 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예로서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들 사이의 상대적인 시프트를 결정하는 것을 포함한다. 이것은 층들 간의 정렬, 및/또는 상대적 시프트에 대한 다른 표시를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예로서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함한다. 오버레이는 예를 들어 (본 명세서에 기술된 바와 같이) 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 결정될 수 있다.
비제한적인 예로서, 도 8a로 복귀하면, 최대치(809 및 811)(및/또는 다른 최대치)로 표시된 공진을 사용하여 구조체의 상이한 층들의 상대 위치, 상이한 층들 사이의 상대적 시프트, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 전기적으로 접촉하고 있는지 여부, 오버레이, 및/또는 기타 정보를 결정할 수 있다. 최대치(809 및 811)로 표시된 공진을 사용하여 예를 들면, 구조체의 상이한 층들의 상대 위치, 상이한 층들 사이의 상대적 시프트, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 전기적으로 접촉하고 있는지 여부, 오버레이, 및/또는 반도체 디바이스 및/또는 반도체 제조 프로세스에 대한 기타 정보를 결정할 수 있다. 2개의 공진(예를 들어, 최대치)(809 및 811) 사이의 간격(815); 반사된 방사선에서 공진(809 및 811)의 상대적인 세기(831 및 835)(예를 들어, 최대치를 나타내는 피크의 높이); 공진(최대치)의 위치(841 및 843); 및/또는 기타 정보를 사용하여 구조체의 상이한 층들의 상대 위치, 상이한 층들 사이의 상대적 시프트, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 전기적으로 접촉하고 있는지 여부, 오버레이의 양, 및/또는 기타 정보를 결정할 수 있다. 예를 들면, 상이한 층들(805 및 807)에 있는 금속성 피처(801 및 803)는 (적어도 2개의) 상이한 공진들(809 및 811) 사이의 거리(예컨대, 815)에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 접촉하지 않는 것으로 결정될 수 있다. (적어도 2개의) 상이한 공진들 사이의 거리(예컨대, 815)는 상이한 층들(805 및 807)이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응한다.
예를 들어, 공진(최대치)(809 및 811)의 위치(예를 들어, 841 및 843) 사이의 분리 간격(815)(예를 들어, Δλ)이 방정식 Δλ = f(OVL) 에 따른 오버레이의 함수이기 때문에, 오버레이는 검출된 공진에 기초하여 결정될 수 있으며, 여기서 Δλ는 개별 공진들(예컨대, 이러한 예에서 815) 사이의 파장(λ) 스펙트럼에 걸친 거리를 나타내고 OVL은 오버레이를 나타낸다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 분리 간격(815), 상대적인 세기(831 및 835), 위치(841 및 843), 및/또는 기타 파라미터 중 하나 이상에 대해 하나 이상의 임계치가 결정될 수 있어, 이러한 임계치 중 하나 이상의 위반에 응하여 피처(801 및 803)는 접촉하지 않는 것으로 결정될 수 있다. 이러한 동일한 관계는, 구조체의 상이한 층들의 상대 위치, 상이한 층들 간의 상대적 시프트, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 접촉하고 있는지 여부 등을 보다 광범위하게 결정하는 데 적용된다(예를 들면, 구체적으로 오버레이를 결정하는 것이 아닌 유사한 결정).
금속성 피처(814, 816)가 모두 구리로 형성되고 실질적으로 동일한 치수를 갖는 도 8b에 도시된 구조체는 도 8a에 도시된 구조에 비해 특별한 경우로 여겨질 수 있다. 도 8b에서는, 최대치(808, 810 및/또는 812)로 표시된 공진을 다시 사용하여 구조체의 상이한 층들의 상대 위치, 상이한 층들 사이의 상대적 시프트, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 전기적으로 접촉하고 있는지 여부, 오버레이, 및/또는 기타 정보를 결정할 수 있다. 최대치(808, 810 및/또는 812)로 표시된 공진을 사용하여 예를 들면, 구조체의 상이한 층들의 상대 위치, 상이한 층들 사이의 상대적 시프트, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 전기적으로 접촉하고 있는지 여부, 및/또는 반도체 디바이스 및/또는 반도체 제조 프로세스에 대한 오버레이를 결정할 수 있다. 2개의 공진(예를 들어, 최대치)(810 및 812) 사이의 분리 간격(822); 반사된 방사선에서 공진(808, 810 및/또는 812)의 상대적인 세기(830, 832 및 834)(예를 들어, 최대치를 나타내는 피크의 높이); 공진(최대치)의 위치(840, 842 및/또는 844); 및/또는 기타 정보를 사용하여 구조체의 상이한 층들의 상대 위치, 상이한 층들 사이의 상대적 시프트, 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 전기적으로 접촉하고 있는지 여부, 오버레이의 양, 및/또는 기타 정보를 결정할 수 있다.
오버레이는 예를 들어, 공진(최대치)의 위치(예컨대, λ0 )가 방정식 λ0 = f (OVL)에 따른 오버레이의 함수이기 때문에; 그리고 오버레이는 이러한 특별한 경우에 방정식 OVL α 1/ Δλ에 따라 공진(예를 들어, 810 및 812) 사이의 분리 간격(822)에 반비례하기 때문에, 검출된 공진에 기초하여 결정될 수 있다(여기서 λ0 은 개별적인 공진(예컨대, 이러한 예에서 808)의 위치를 나타내고, OVL은 다시 오버레이를 나타냄).
도 8b의 뷰(800 및 802)는, 일반적으로 서브파장 플라즈몬 구조에서 발견되는 것과 같이, 전기적으로 접촉하는 동일한(예를 들어, 동일한 금속, 동일한 기하구조) 금속성 피처(814, 816)(뷰(800)) 및 전기적으로 접촉하지 않는 동일한 금속성 피처(814, 816)(뷰(802))에 대한 반사된 방사선의 예시적인 스펙트럼을 나타낸다. 다시 말해서, 단일 공진(최대치)(808)을 보여주는 뷰(800)는 (해당 타겟부에서) 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처(814, 816)가 서로 전기적으로 접촉하고 있고 층들 사이에 상대적인 시프트가 거의 없음을 나타내는 것이다. 일부 실시예에서, 공진(최대치)(808)의 세기(830), 위치(840), 형상, 및/또는 다른 속성은, 대응하는 금속성 피처(814, 816)가 (전기적으로 접촉하고) 완벽하게 정렬되어 있는지, 또는 서로에 대해 시프트되어 있지만 여전히 전기적으로 접촉하고 있는지를 나타낼 수 있다.
뷰(802)는, 전기적으로 접촉하지 않는 동일한 금속성 피처(814, 816)에 대하여, (예를 들어, 상이한 층들에 있는) 2개의 금속성 피처(814, 816)가 근접하지만 더 이상 전기적으로 접촉하지 않을 때, (서로 접촉하는 금속성 피처에 대한) 단일 공진(808)이 2개의 공진(810 및 812)으로 어떻게 분할되는지는 보여준다. 위에서 설명된 바와 같이, (본원에서 설명된 기술로부터 이익을 얻을 수 있는 광학적으로 결정된 방법의 단지 하나의 예시로서) 오버레이는 공진(810 및 812) 사이의 분리 간격(822)에 반비례한다. 따라서, 공진(810 및 812) 사이의 거리를 결정함으로써, 공진(810 및 812)을 야기하는 동일한 금속성 피처(814, 816)를 포함하는 층들 사이의 오버레이가 결정될 수 있다. 오버레이는 이러한 예에서 분리 간격(822)에 반비례하기 때문에, 공진(810 및 812)이 서로 가까울수록 대응하는 오버레이가 더 커진다. 반대로, 공진(810 및 812)이 서로 멀리 떨어져 있을수록 대응하는 오버레이가 더 작아진다(공진 최대치가 서로 다른 금속성 피처들과 연관되는 포인트까지).
비제한적인 예로서, 상부 및 하부(또는 매립된) 층 모두에서 측면 길이 40nm의 정사각형 금속 블록(금속성 피처)을 고려한다. 두 층 모두 100nm의 피치를 가질 수 있다. 맥스웰 방정식의 계산 솔루션으로부터, 상부 및 매립 층의 블록들의 엣지들 사이의 5nm 공간적인 간격(25nm 오버레이)은 100nm의 공진 분할을 유발하는 반면, 25nm의 간격(45nm 오버레이)은 반사된 스펙트럼에서 피크들 사이에 10nm 공진 분할을 유발한다. 중간 간격 값은, 오버레이와 일부 가능하게는 비선형 관계로 2개의 반사 피크의 파장에 중간 간격을 유발할 것이다. 그 다음에, 측정에서 피크들의 관측된 간격이 계산 결과와 비교되어, 상부 층과 하부 층의 블록들 사이의 기저 간극을 결정하게 된다.
일부 실시예에서, 구조체의 상이한 층들(예를 들어, 도 8a 및 8b에 도시된 805, 807, 818, 820)의 금속성 피처(예를 들어, 도 8a 및 8b에 도시된 801, 803, 814, 816)는 어레이로 배열된다. 어레이는 피처의 패턴화된 주기적 배열일 수 있다. 피처의 패턴화된 주기적 배열은 피처의 행, 열 및/또는 다른 주기적 배열을 가질 수 있다. 어레이는 피치를 가질 수 있다. 피치는 예를 들어 어레이의 행들 및/또는 열들 사이의 거리일 수 있다. 이러한 실시예에서, 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것(예컨대, 위에서 기술되고 도 7에 도시된 동작(704))은 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함한다. 피치와 연관된 이러한 공진은 예를 들어 파노(Fano) 공진 및/또는 다른 공진일 수 있다.
일부 실시예에서, 피치와 연관된 공진은 공진 형상을 갖는다. 피처들 간의 전기적 접촉, 및/또는 상이한 층들의 상대 위치는 공진 형상 및/또는 기타 다른 정보에 기초하여 결정될 수 있다(예를 들어, 위에서 설명되고 도 7에 도시된 동작(706)).
비제한적인 예로서, 도 9는 피치와 연관된 검출된 공진(900)을 예시한다. 공진(900)은 파장(902) 대 세기(904) 플롯(906)으로 도시된다. 공진은 공진 형상(908)을 갖는다. 이러한 예에서, 형상(908)은 제2 피크(912)에 비해 하나의 피크(910)가 더 짧고 더 둥근 2개의 피크 형상을 포함한다. 도 9는 또한 개별적인 금속성 피처로부터의 예시적인 공진(914)(예를 들어, 플라즈몬 공진)(예를 들어, 도 8a 또는 8b에 도시된 공진과 유사하거나 동일한 공진)을 예시한다. 어레이와 연관된 공진(예컨대, 파노(Fano) 공진(900))이 금속성 피처의 공진(예컨대, 플라즈몬 공진(914))과 중첩될 때, 공진들이 간섭하고 공진(900)의 형상(908)이 간섭을 나타내는 두드러진 시그니처를 형성한다(예컨대, 이러한 예에서 2개의 피크 형상). 이러한 두드러진 시그니처는 피처들이 전기적으로 접촉하는지 여부 및/또는 구조체 내에서 피처와 연관된 상이한 층들의 상대 위치와 관련이 있다. 피처들이 전기적으로 접촉하는지 및/또는 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 피치와 연관된 공진(예를 들어, 형상(908)에 의해 도시된 두드러진 시그니처)에 기초할 수 있다. 명확히 하기 위해, 이러한 경우 금속성 피처의 피치 또는 플라즈몬 공진은 일반적으로 명확하게 보이지 않는다(예컨대, 914를 나타내는 라인은 일반적으로 보이지 않음). 관측되는 것, 즉 도 9의 900은 파노(Fano) 공진으로 알려진 집단적(collective) 응답이다.
예를 들어, 공진(900(Fano)과 914(플라즈몬)) 사이의 간섭은, 대응하는 금속성 피처가 전기적으로 접촉하는지 여부 및/또는 공진(914)과 연관된 개별적인 금속성 물체의, 어레이의 나머지 부분과의 정렬에 따라 달라진다. (Fano 형상은, 개별적인 플라즈몬 및/또는 피치 공진과 연관된 깔끔한 Lorentzian 라인 형상과는 대조적으로 전체적으로 비대칭인 스펙트럼에 대한 명칭이라는 점에 유의해야 한다.) 공진(900)의 형상(908)은 개별적인 금속성 물체의 정렬이 변화함에 따라 변화한다. 예를 들어, (어레이의 나머지 부분과) 완벽하게 정렬된 금속성 물체는 (또 다른 금속성 물체와 전기적으로 접촉하게 될 것이고) 공진(900)의 한 형상(908)을 유발하는 반면, 정렬되지 않은(또는 전기적으로 접촉하지 않는) 금속성 물체는 다른 형상(908)을 유발할 것이다. 또한, 형상(908)은 금속성 물체가 어느 정도 정렬됨에 따라(또는 한 방향 또는 다른 방향으로는 정렬되지 않음 - 전기적으로 접촉하지 않음) 점진적으로 변화한다. 이것은 도 9에 나타난 삽입도(950)에 예시되어 있다. 피치와 연관된 공진(954)의 형상(952)은 어레이의 나머지 부분에 대한 개별적인 금속성 피처의 정렬(956)이 변화함에 따라 점진적으로 변화한다.
일부 실시예에서, 공진(900)의 형상(908)은, 형상(908) 및/또는 공진(900)과 연관된 오버레이를 결정하기 위해 피치 관련 Fano 공진 및 대응하는 오버레이 값의 다양한 형상의 데이터베이스와 비교될 수 있다. 일부 실시예에서, 공진(900)의 형상(908)의 특성은, 형상(908) 및/또는 공진(900)과 연관된 오버레이를 결정하기 위해 피치 관련 Fano 공진 및 대응하는 오버레이 값의 다양한 특성의 데이터베이스와 비교될 수 있다. 예를 들어, 피크(912 및/또는 910)의 위치, 높이, 폭, 기울기, 및/또는 기타 특징은 이러한 특징 및 대응하는 오버레이(및/또는 다른 정렬 표시) 값에 대한 데이터베이스 값과 비교될 수 있다.
일부 실시예에서, 어레이의 피치는 피치와 연관된 공진에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 금속성 피처의 주어진 재료-기하구조에 대하여, 어레이 공진이 플라즈몬 공진 중 하나와 일치하도록 피치가 선택될 수 있다. 이것은 피치와 연관된(그리고 피치 공진으로 인해 발생하는) Fano 공진이 예를 들어 정렬 및/또는 다른 동작을 나타내는 데이터베이스 형상과 실질적으로 일치하는 형상을 가질 때까지 피치를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, Fano 공진이 이러한 작업을 위해 유망한 이유는 그 스펙트럼 특성이 일반적으로 주변환경에 매우 민감한 것으로 알려진 통상적인 플라즈몬 공진보다 기하구조에 훨씬 더 민감하기 때문이다. 그렇기 때문에 측정된 스펙트럼에서 Fano 라인 형상을 얻기 위해 피치 공진을 수반하는 방식으로 마크 및/또는 기타 구조체를 설계하는 것이 유리할 수 있다. 이는 단지 광학적 검사에서의 마크 설계에 고유한 것이다. 마크가 VC 검사를 위해 설계된 경우 피치는 무관하다.
도 7로 복귀하면, 일부 실시예에서, 동작(706)은 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 접촉하거나 접촉하지 않는지 여부에 대한 표시, 층들 간의 상대적 시프트의 양, 오버레이의 표시, 제조 프로세스 실패율, 임계 치수, 임계 치수 변동, 및/또는 구조체의 타겟부(예를 들어, 반도체 디바이스의 타겟 부분)와 연관된 기타 정보를 출력하는 것을 포함할 수 있다. 이들 메트릭은 검출된 공진에 기초하여(예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이) 및/또는 다른 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 표시는 예를 들어 시스템(10)(도 4 및 5)과 연관된 디스플레이 및/또는 다른 디스플레이에 표시될 수 있다. 일부 실시예에서 이러한 표시는, 도 8a 및/또는 도 8b에 도시된 그래프 중 하나와 유사하거나 동일한 그래픽 표현, 층들 간의 상대적 시프트를 나타내는 숫자, 오버레이를 나타내는 숫자, 오버레이 및/또는 기타 동작 프로세스 성공/실패 표시(예컨대, 성공 실패 등을 나타내는 색상), 및/또는 기타 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 동작(706)은 본 명세서에 설명되고 도 4 및 5에 도시된 프로세서(들)(PU)(및/또는 후술되는 프로세서(들)(104, 105))와 유사하거나 동일한 하나 이상의 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 방법(700)은 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지 여부 및/또는 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 하나 이상의 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터를 결정하는 단계, 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치(예를 들어, 도 2에 도시된 LA)를 위한 조정을 결정하는 단계, 결정된 조정에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치를 조정하는 단계, 및/또는 다른 동작(708)을 포함한다.
예를 들어, 반도체 디바이스의 2개의 층에 있는 2개의 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하지 않는 경우(예컨대, 층들이 오정렬됨), 이러한 비접촉(예컨대, 오정렬)은, 프로세스 파라미터가 드리프트되거나 및/또는 변화되어 프로세스가 더 이상 수용 가능한 디바이스를 생성하지 않는(예컨대, 오버레이 측정이 수용 가능한 임계치를 위반할 수 있음) 그러한 하나 이상의 제조 프로세스로 인해 발생할 수 있다. 하나 이상의 새로운 또는 조정된 프로세스 파라미터는 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 결정될 수 있다(예를 들어, 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지 여부에 대한 결정). 새로운 또는 조정된 프로세스 파라미터는 제조 프로세스가 다시 수용 가능한 디바이스를 생성하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 새로운 또는 조정된 프로세스 파라미터로 인해 이전에는 수용 불가능했던 오버레이 양이 다시 수용 가능한 범위로 줄어들 수 있다. 새로운 또는 조정된 프로세스 파라미터는 주어진 프로세스에 대한 기존 파라미터와 비교될 수 있다. 차이가 있는 경우, 그 차이는 예를 들면 디바이스를 생성하는 데 사용되는 장치에 대한 조정을 결정하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 파라미터 "x"는 동작(708)의 일부로서 결정된 파라미터 "x"의 새로운 또는 조정된 버전과 일치하도록 증가/감소/변화되어야 한다). 일부 실시예에서, 동작(708)은 (예를 들어, 결정된 프로세스 파라미터에 기초하여) 장치를 전자적으로 조정하는 것을 포함할 수 있다. 장치를 전자적으로 조정하는 것은 전자 신호, 및/또는 예를 들어 장치에 변화를 유발하는 기타 다른 통신을 장치에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 전자적인 조정은 예를 들어 장치의 설정 변경 및/또는 기타 조정을 포함할 수 있다. 프로세스 파라미터는 마스크 설계, 계측 타겟 설계, 반도체 디바이스 설계, (레지스트 노광 등을 위해 사용되는) 방사선의 세기, 방사선의 입사각, 방사선의 파장, 퓨필 사이즈 및/또는 형상, 레지스트 재료, 및/또는 기타 다른 파라미터를 포함하는 것으로 광범위하게 해석될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 10은 계측법을 이용하여 얻어진 측정 데이터에 기초하여 타겟(패턴)(1030)의 하나 이상의 관심 변수의 값을 결정하는 예시적인 프로세스를 개략적으로 도시하고 있다(예컨대, 본 발명의 시스템 및 방법을 이용해 결정된 오버레이). 검출기(1018)에 의해 검출된 방사선은 타겟(1030)에 대한 측정된 방사선 분포(1008)를 제공하며, 이는 본원에서 설명된 바와 같이 오버레이 등을 결정하는 데 사용될 수 있다. 주어진 타겟(1030')에 대해, 방사선 분포(1014), 오버레이 등은 예를 들어 수치 맥스웰 솔버(numerical Maxwell solver)(1010)를 이용하여 파라미터화된 모델(1006)로부터 컴퓨팅/시뮬레이션될 수 있다. 파라미터화된 모델(1006)은, 타겟을 구성하면서 타겟과 연관된 다양한 재료의 예시적인 층을 보여준다. 파라미터화된 모델(1006)은 고려되고 있는 타겟부의 피처 및 층에 대한 하나 이상의 변수를 포함할 수 있으며, 이는 변경되거나 유도될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 변수는 하나 이상의 층의 두께(t), 하나 이상의 피처의 폭(w)(예를 들어, CD), 하나 이상의 피처의 높이(h), 및/또는 하나 이상의 피처의 측벽 각도(α)를 포함할 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 하나 이상의 변수는 하나 이상의 층의 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등), 하나 이상의 층의 소광 계수, 하나 이상의 층의 흡수, 현상 동안의 레지스트 손실, 하나 이상의 피처의 기반구조(footing), 및/또는 하나 이상의 피처의 라인 엣지 러프니스를 더 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 변수의 초기값은 측정 중인 타겟에 대해 예상되는 값일 수 있다. 그 다음에, 측정된 방사선 분포(1008), 오버레이 등은 컴퓨팅된 방사선 분포(1012), 오버레이 등과 비교되어 양자 간의 차이를 결정한다. 차이가 있다면, 파라미터화된 모델(1006)의 변수 중 하나 이상의 값이 변경될 수 있고, 새로이 컴퓨팅된 방사선 분포(1012), 오버레이 등이 계산되고, 측정된 방사선 분포(1008), 오버레이 등과 비교되는데, 이는 측정된 방사선 분포(1008), 오버레이 등과 컴퓨팅된 방사선 분포(1012), 오버레이 등 사이에 충분한 매칭이 존재할 때까지 이루어진다. 그러한 시점에서, 파라미터화된 모델(1006)의 변수의 값은 실제 타겟(1030')의 기하구조의 양호한 또는 최상의 매칭을 제공한다. 일 실시예에서, 측정된 방사선 분포(1008), 오버레이 등과 컴퓨팅된 방사선 분포(1012), 오버레이 등 사이의 차이가 허용 임계치 내에 있을 때에, 충분한 매칭이 존재한다.
도 11은 본 명세서에 개시된 방법, 흐름 또는 시스템(들)을 구현하는 데에 도움이 될 수 있는 컴퓨터 시스템(100)을 예시하는 블록도이다. 컴퓨터 시스템(100)은 정보를 통신하기 위한 버스(102) 또는 다른 통신 매커니즘과, 정보를 프로세싱하기 위하여 버스(102)와 커플링된 프로세서(104)(또는 여러 프로세서들(104 및 105)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(100)은 프로세서(104)에 의하여 실행될 정보 및 명령을 저장하기 위하여 버스(102)에 커플링되는, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 다른 동적 스토리지 디바이스와 같은 메인 메모리(106)를 더 포함한다. 메인 메모리(106)는 프로세서(104)에 의하여 실행될 명령이 실행되는 도중에 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하기 위해서도 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)은 프로세서(104)에 대한 정적 정보 및 명령을 저장하기 위하여 버스(102)에 커플링된 판독 전용 메모리(ROM)(108) 또는 다른 정적 스토리지 디바이스를 더 포함한다. 정보 및 명령을 저장하기 위하여 자기적 디스크 또는 광학적 디스크와 같은 스토리지 디바이스(110)가 제공되고 버스(102)에 커플링된다.
컴퓨터 시스템(100)은 정보를 컴퓨터 사용자에게 디스플레이하기 위하여, 버스(102)를 통해서 음극선관(CRT) 또는 평판 또는 터치 패널 디스플레이와 같은 디스플레이(112)에 커플링될 수 있다. 영숫자 키와 다른 키들을 포함하는 입력 디바이스(114)는 정보 및 커맨드 셀렉션을 프로세서(104)로 통신하기 위하여 버스(102)에 커플링된다. 다른 타입의 사용자 입력 디바이스는, 지시 정보와 커맨드 셀렉션을 프로세서(104)로 통신하고 디스플레이(112) 상에서의 커서 움직임을 제어하기 위한, 마우스, 트랙볼, 또는 커서 방향 키와 같은 커서 콘트롤(116)이다. 이러한 입력 디바이스는 통상적으로 두 개의 축인 제1 축(예를 들어, x)과 제2 축(예를 들어, y)에서 2-자유도를 가져서, 디바이스가 평면에서의 위치를 특정하게 한다. 터치 패널(스크린) 디스플레이가 입력 디바이스로서 사용될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(104)가 메인 메모리(106) 내에 함유된 하나 이상의 명령의 하나 이상의 시퀀스를 실행하는 것에 응답하여, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 방법의 부분들이 컴퓨터 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 명령들은 스토리지 디바이스(110)와 같은 다른 컴퓨터-판독가능 매체로부터 메인 메모리(106)로 독출될 수 있다. 메인 메모리(106)에 함유된 명령의 시퀀스를 실행하면, 프로세서(104)는 본 명세서에서 설명되는 프로세스 단계들을 수행하게 된다. 메인 메모리(106)에 포함된 명령의 시퀀스를 실행하기 위하여, 멀티-프로세싱 장치 내의 하나 이상의 프로세서가 채용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 소프트웨어 명령 대신에 또는 이와 조합되어 유선 회로부가 사용될 수도 있다. 따라서, 본 명세서의 설명은 하드웨어 회로와 소프트웨어의 임의의 특정한 조합으로 한정되지 않는다.
"컴퓨터-판독가능 매체"라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때 실행되도록 프로세서(104)에 명령을 제공하는 데에 관여하는 임의의 매체를 지칭한다. 이러한 매체는 비-휘발성 매체, 휘발성 매체, 및 전송 매체를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 수많은 형태를 취할 수도 있다. 비-휘발성 매체는 예를 들어, 스토리지 디바이스(110)와 같은 광학적 또는 자기적 디스크를 포함한다. 휘발성 매체는 메인 메모리(106)와 같은 동적 메모리를 포함한다. 전송 매체는 버스(102)를 포함하는 와이어를 포함하여 동축 케이블, 구리 배선, 및 광섬유(fiber optics)를 포함한다. 전송 매체는 무선 주파수(RF) 및 적외선(IR) 데이터 통신 중에 생성되는 것과 같은 음파 또는 광파의 형태를 띨 수도 있다. 컴퓨터-판독가능 매체의 공통 형태는, 예를 들어 플로피 디스크, 가요성 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 및 임의의 다른 자기적 매체, CD-ROM, DVD, 임의의 다른 광학적 매체, 펀치 카드, 종이 테이프, 홀들의 패턴을 가진 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 후술될 반송파, 또는 컴퓨터가 판독할 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다.
다양한 형태의 컴퓨터 판독가능 매체들이, 실행을 위해 하나 이상의 명령의 하나 이상의 시퀀스를 프로세서(104)에 전달하는 것에 관여할 수 있다. 예를 들어, 명령들은 처음에 원격 컴퓨터의 자기적 디스크 상에 보유될 수도 있다. 원격 컴퓨터는 명령들을 자신의 동적 메모리 내로 로딩하고 명령들을 모뎀을 사용하여 전화선을 통해 전송할 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)에 국소적인 모뎀은 전화선에서 데이터를 수신하고, 적외선 송신기를 사용하여 이러한 데이터를 적외선 신호로 변환한다. 버스(102)에 커플링된 적외선 검출기는 적외선 신호에서 전달되는 데이터를 수신하고, 이러한 데이터를 버스(102) 상에 배치할 수 있다. 버스(102)는 데이터를 메인 메모리(106)로 전달하며, 프로세서(104)는 이로부터 명령들을 취출하고 실행한다. 메인 메모리(106)에 의해 수신된 명령들은 프로세서(104)에 의한 실행 이전에 또는 그 이후에 선택적으로 스토리지 디바이스(110)에 저장될 수 있다.
컴퓨터 시스템(100)은 버스(102)에 커플링된 통신 인터페이스(118)를 더 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(118)는 로컬 네트워크(122)에 연결된 네트워크 링크(120)로 양-방향 데이터 통신 커플링을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(118)는 대응하는 타입의 전화선에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 종합 정보 통신망(ISDN) 카드 또는 모뎀일 수 있다. 다른 예로서, 통신 인터페이스(118)는 호환가능한 근거리 네트워크(LAN)에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 LAN 카드일 수 있다. 무선 링크가 구현될 수도 있다. 임의의 이러한 구현형태에서, 통신 인터페이스(118)는 다양한 타입의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림을 전달하는 전기적, 전자기적 또는 광학적 신호를 전송하고 수신한다.
네트워크 링크(120)는 통상적으로 하나 이상의 네트워크를 통해 다른 데이터 디바이스로 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(120)는 로컬 네트워크(122)를 통해 호스트 컴퓨터(124) 또는 인터넷 서비스 제공자(ISP)(126)에 의하여 운영되는 데이터 장비로 연결을 제공할 수 있다. 그 다음에 ISP(126)는, 현재 일반적으로 "인터넷(128)"이라고 불리는 월드와이드 패킷 데이터 통신 네트워크를 통해 데이터 통신 서비스를 제공한다. 로컬 네트워크(122)와 인터넷(128) 양자 모두는 디지털 데이터 스트림을 전달하는 전기적, 전자기적 또는 광학적 신호를 사용한다. 컴퓨터 시스템(100)으로의 또는 그로부터의 디지털 데이터를 전달하는, 다양한 네트워크들을 통과하는 신호와 통신 인터페이스(118)를 통하는 네트워크 링크(120) 상의 신호는 정보를 전달하는 반송파의 예시적인 형태들이다.
컴퓨터 시스템(100)은 네트워크(들), 네트워크 링크(120), 및 통신 인터페이스(118)를 통해서, 메시지를 전송하고 프로그램 코드를 포함하는 데이터를 수신할 수 있다. 인터넷의 예에서, 서버(130)는 애플리케이션 프로그램에 대한 요청된 코드를 인터넷(128), ISP(126), 로컬 네트워크(122) 및 통신 인터페이스(118)를 통해 송신할 수 있다. 하나의 이러한 다운로드된 애플리케이션이 예를 들어 본 명세서에서 기술된 방법 중 일부 또는 모두를 제공할 수 있다. 수신된 코드는 수신될 때 프로세서(104)에 의하여 실행되고, 및/또는 추후에 실행되도록 스토리지 디바이스(110), 또는 다른 비-휘발성 스토리지에 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터 시스템(100)은 애플리케이션 코드를 반송파의 형태로 획득할 수 있다.
도 12는 본 명세서에 설명된 기술과 함께 사용될 수 있는 도 2에 도시된 장치와 유사 및/또는 동일한 예시적인 리소그래피 투영 장치를 개략적으로 도시한다. 장치(1000)는 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하기 위한 조명 시스템(IL)을 포함한다. 이러한 특정한 경우에 조명 시스템은 또한, 방사선 소스(SO); 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 레티클)를 유지하기 위한 패터닝 디바이스 홀더가 제공되고 패터닝 디바이스를 정확하게 위치시키기 위해 제1 위치설정기(PM)(제1 위치 센서와 관련하여 작동됨)(PS1)에 연결된 제1 대상물 테이블(예를 들어, 패터닝 디바이스 테이블)(MT); 기판(W)(예를 들어, 레지스트-코팅된 실리콘 웨이퍼)을 유지하기 위한 기판 홀더가 제공되고 기판을 정확하게 위치시키기 위해 제2 위치설정기(PW)(제2 위치 센서(PS2)와 관련하여 작동됨)에 연결되는 제2 대상물 테이블(기판 테이블)(WT); 패터닝 디바이스(MA)의 조사된 부분을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 이미징하기 위한 투영 시스템("렌즈") (PS)(예를 들어, 굴절형, 반사형 또는 반사굴절형 광학 시스템)을 포함한다.
여기에 도시된 바와 같이, 장치는 투과형(예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 가짐)이다. 그러나, 일반적으로 장치는 예를 들어 (반사형 패터닝 디바이스를 구비한) 반사형일 수도 있다. 장치는 기존 마스크와 다른 종류의 패터닝 디바이스를 사용할 수도 있다; 그 예로서 프로그램 가능한 미러 어레이 또는 LCD 매트릭스가 포함된다.
소스(SO)(예컨대, 수은 램프 또는 엑시머 레이저, LPP(레이저 생성 플라즈마) EUV 소스)는 방사선 빔을 생성한다. 이러한 빔은, 직접적으로 또는 예를 들어 빔 확장기(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 후에 조명 시스템(조명기)(IL)에 공급된다. 조명기(IL)는 빔의 세기 분포의 외측 및/또는 내측 반경방향 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하기 위한 조정 수단을 포함할 수 있다. 또한, 조명기는 집속기 및 집광기와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 일반적으로 포함할 것이다. 이러한 방식으로 패터닝 디바이스(MA)에 충돌하는 빔(B)은 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖는다.
도 12와 관련하여, 소스(SO)는 리소그래피 투영 장치의 하우징 내에 있을 수 있지만(예를 들어, 소스(SO)가 수은 램프인 경우가 종종 그러한 것처럼), 또한 리소그래피 투영 장치로부터 떨어져 있을 수도 있다는 점에 유의해야 하며, 그것이 생성하는 방사선 빔은 (예를 들어, 적절한 지향 미러를 이용해) 장치로 인도된다; 이러한 후자의 시나리오는 종종 소스(SO)가 엑시머 레이저(예컨대, KrF, ArF 또는 F2 레이징 기반)인 경우에 그러하다.
이어서, 빔(B)은 패터닝 디바이스 테이블(MT)에 유지되는 패터닝 디바이스(MA)를 거친다. 패터닝 디바이스(MA)를 거친 후에, 빔(B)은 렌즈를 통과하게 되며, 렌즈는 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔(B)을 포커싱한다. 제2 위치설정 수단(및 간섭계 측정 수단)을 이용하여, 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시켜, 예를 들어 여러 타겟부(C)를 빔(B)의 경로 내에 위치시킬 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 패터닝 디바이스 라이브러리로부터의 기계적 인출(retrieval) 후에 또는 스캔 동안에, 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시키기 위해 제1 위치설정 수단이 이용될 수 있다. 일반적으로, 대상물 테이블(MT, WT)의 이동은 롱-스트로크 모듈(개략적 위치설정) 및 숏-스트로크 모듈(미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이들은 명시적으로 도시되어 있지는 않다. 하지만 (스텝-앤-스캔 툴과는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 테이블(MT)은 숏-스트로크 액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다.
도시된 툴(도 2에 표시된 툴과 유사하거나 동일함)는 두 가지 다른 모드로 사용될 수 있다. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 테이블(MT)은 실질적으로 정지된 상태로 유지되고 전체 패터닝 디바이스 이미지가 한 번의 동작(즉, 단일 "플래시")으로 타겟부(C)에 투영된다. 그 다음, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 빔(B)에 의해 조사될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스캔 모드에서는, 주어진 타겟부(C)가 단일 "플래시"로 노광되지 않는다는 점을 제외하고 본질적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 대신에, 패터닝 디바이스 테이블(MT)은 속도 v로 주어진 방향(소위 "스캔 방향", 예를 들어, y 방향)으로 이동가능하여, 투영 빔(B)이 패터닝 디바이스 이미지를 스캔하게 되고; 이와 동시에, 기판 테이블(WT)은 속도 V = Mv로 동일 또는 반대 방향으로 동시에 이동되며, 여기서 M은 렌즈(PL)의 배율(전형적으로, M = 1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 분해능에 대해 타협할 필요 없이 비교적 큰 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 13은 소스 콜렉터 모듈(SO), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 장치(1000)를 보다 상세히 도시한다. 소스 콜렉터 모듈(SO)은 진공 환경이 소스 콜렉터 모듈(SO)의 외함 구조(220) 내에서 유지될 수 있도록 구성되고 배열된다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)가 방출 생성 플라즈마 소스에 의해 형성될 수 있다. EUV 방사선은 가스 또는 증기, 예컨대 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기에 의해 생성될 수 있는데, 이러한 가스 또는 증기 내에서 고온의 플라즈마(210)가 생성되어 전자기 스펙트럼의 EUV 범위 내의 방사선을 방출할 수 있다. 플라즈마(210)는 예를 들어, 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 유발하는 전기 방전에 의해 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위해 Xe, Li, Sn 증기 또는 임의의 다른 적절한 가스 또는 증기의 부분압, 예를 들어 10 Pa이 요구될 수 있다. 일 실시예에서, 여기된 주석(Sn)의 플라즈마가 제공되어 EUV 방사선을 생성한다.
플라즈마(210)에 의해 방출된 방사선은 소스 챔버(211)로부터, 소스 챔버(211)의 개구 내부 또는 개구 뒤에 위치하는 선택적인 가스 배리어 또는 오염물 트랩(230)(일부 경우에는 오염물 배리어 또는 포일 트랩이라고도 함)을 통해 콜렉터 챔버(212) 내로 전달된다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조를 포함할 수 있다. 오염물 트랩(230)은 또한 가스 배리어 또는 가스 배리어와 채널 구조의 조합을 포함할 수 있다. 여기에 추가로 표시된 오염물 트랩(230)은 적어도 채널 구조를 포함한다.
소스 챔버(211)는 소위 그레이징 입사 콜렉터일 수 있는 방사선 콜렉터(CO)를 포함할 수 있다. 방사선 콜렉터(CO)는 업스트림 방사선 콜렉터 측면(251) 및 다운스트림 방사선 콜렉터 측면(252)을 갖는다. 콜렉터(CO)를 가로지르는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(240)로부터 반사되어 라인 'O'로 표시된 광축을 따라 가상 소스 포인트(IF)에 포커싱될 수 있다. 가상 소스 포인트(IF)는 일반적으로 중간 초점으로 불리며, 소스 콜렉터 모듈은 중간 초점(IF)이 외함 구조(220)의 개구(221)에 또는 그 근처에 위치하도록 배열된다. 가상 소스 포인트(IF)는 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다.
후속적으로, 방사선은 조명 시스템(IL)을 거치게 되는데, 조명 시스템(IL)은 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 세기의 요구되는 균일성 뿐만 아니라 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 빔(21)의 요구되는 각도 분포를 제공하도록 배열된 패싯 필드 미러 디바이스(22) 및 패싯 퓨필 미러 디바이스(24)를 포함할 수 있다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 빔(21)이 반사되면 패터닝된 빔(26)이 형성되고 패터닝된 빔(26)은 반사 요소(28, 330)를 통해 투영 시스템(PS)에 의해, 기판 테이블(WT)에 의해 유지된 기판(W) 상에 이미징된다.
일반적으로 조명 광학기 유닛(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 도시된 것보다 더 많은 요소가 존재할 수 있다. 격자 스펙트럼 필터(240)는 리소그래피 장치의 유형에 따라 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 도면에 도시된 것보다 더 많은 미러가 존재할 수 있으며, 예를 들어 도 12에 도시된 것보다 투영 시스템(PS) 내에 1 내지 6개의 추가적인 반사 요소가 존재할 수 있다.
도 13에 예시된 바와 같이 콜렉터 광학기(CO)는 단지 콜렉터(또는 콜렉터 미러)의 일례로서 그레이징 입사 반사기(253, 254, 255)가 있는 내포형(nested) 콜렉터로 도시되어 있다. 그레이징 입사 반사기(253, 254, 255)는 광축(O)을 중심으로 축방향 대칭으로 배치되고, 이러한 유형의 콜렉터 광학기(CO)는 종종 DPP 소스라고 하는 방전 생성 플라즈마 소스와 조합하여 사용될 수 있다.
대안적으로, 소스 콜렉터 모듈(SO)은 도 14에 도시된 바와 같이 LPP 방사선 시스템의 일부일 수 있다. 레이저(LA)는 크세논(Xe), 주석(Sn) 또는 리튬(Li)과 같은 연료에 레이저 에너지를 가하여, 수십 eV의 전자 온도를 갖는 고도로 이온화된 플라즈마(210)를 생성하도록 배열된다. 이들 이온의 탈여기 및 재결합 동안에 생성된 고에너지 방사선이 플라즈마로부터 방출되어, 수직-근방 입사 콜렉터(3)에 의해 집광되고 외함 구조(220)의 개구(220) 상에 포커싱된다.
실시예는 다음의 조항을 사용하여 추가로 기술될 수 있다:
1. 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하기 위한 방법으로서,
반도체 디바이스의 타겟부에 방사선을 조사하는 단계 - 타겟부는 반도체 디바이스의 상이한 층들에 있는 금속성 피처를 포함함 -;
금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계;
검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 단계;
상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 하나 이상의 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터를 결정하는 단계; 및
하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1조항에 있어서, 상기 방사선은 광을 포함하는 방법.
3. 제1조항 또는 제2조항에 있어서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 오버레이를 결정하는 것을 포함하는 방법.
4. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터는 마스크 설계, 계측 타겟 설계, 반도체 디바이스 설계, 방사선의 세기, 방사선의 입사각, 방사선의 파장, 퓨필 사이즈 및/또는 형상, 또는 레지스트 재료 중 하나 이상을 포함하는 방법.
5. 제1조항 내지 제4조항 중 어느 한 조항에 있어서, 결정된 조정에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하기 위한 방법으로서,:
구조체의 타겟부에 방사선을 조사하는 단계 - 타겟부는 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처를 포함함 -;
금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계; 및
검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
7. 제6조항에 있어서, 상기 방사선은 광을 포함하는 방법.
8. 제6조항 또는 제7조항에 있어서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들 사이의 상대적인 시프트를 결정하는 것을 포함하는 방법.
9. 제6조항 내지 제8조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함하는 방법.
10. 제6조항 내지 제9조항 중 어느 한 조항에 있어서, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 서로 접촉하는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. 제10조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 갖고, 이로 인해 반사된 방사선 내에서 적어도 2개의 상이한 공진이 검출되는 방법.
12. 제11조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리에 기초하여 서로 접촉하거나 접촉하지 않는 것으로 결정되는 방법.
13. 제12조항에 있어서, 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리는 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응하는 방법.
14. 제10조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하는 것으로 결정되는 방법.
15. 제10조항 또는 제14조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 금속성 피처와 연관된 2개 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하지 않는 것으로 결정되는 방법.
16. 제15조항에 있어서, 공진들 사이의 거리는 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응하는 방법.
17. 제6조항 내지 제16조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상이한 층들은 2개의 층을 포함하고, 각각의 층은 적어도 하나의 금속성 피처를 갖는 방법.
18. 제6조항 내지 제17조항 중 어느 한 조항에 있어서, 금속성 피처는 상이한 층들을 통해 연장되는 비아의 상이한 부분들을 포함하는 방법.
19. 제6조항 내지 제18조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함하는 방법.
20. 제6조항 내지 제19조항 중 어느 한 조항에 있어서, 개개의 공진은 상기 반사된 방사선의 파장 스펙트럼 내의 최대치를 포함하는 방법.
21. 제6조항에 있어서, 상기 구조체의 상이한 층들의 금속성 피처는 어레이로 배열되고, 상기 어레이는 피치를 가지며; 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 상기 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함하는 방법.
22. 제21조항에 있어서, 상기 피치와 연관된 공진은 파노(Fano) 공진인 방법.
23. 제21조항 또는 제22조항에 있어서, 상기 피치와 연관된 공진은 공진 형상을 갖고, 상이한 층들의 상대 위치는 공진 형상에 기초하여 결정되는 방법.
24. 제21조항 내지 제23조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 피치와 연관된 공진에 기초하여 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함하는 방법.
25. 제21조항 내지 제24조항 중 어느 한 조항에 있어서, 피치와 연관된 공진에 기초하여 어레이의 피치를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
26. 제6조항 내지 제25조항 중 어느 한 조항에 있어서, 구조체는 반도체 디바이스의 적어도 일부를 포함하는 방법.
27. 제6조항 내지 제26조항 중 어느 한 조항에 있어서, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 수행되는 방법.
28. 제27조항에 있어서, 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 반도체 디바이스 제조 프로세스 또는 반도체 디바이스의 설계를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
29. 명령이 기록된 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 명령은 컴퓨터에 의해 실행될 때, 제1조항 내지 제28조항 중 어느 한 조항의 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 제품.
30. 구조체 내에서 상이한 층들의 상대 위치를 결정하도록 구성된 시스템으로서,
구조체의 타겟부에 방사선을 조사하도록 구성된 방사선 소스 - 타겟부는 구조체의 상이한 층들에 있는 금속성 피처를 포함함 -;
금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서; 및
검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 시스템.
31. 제30조항에 있어서, 상기 방사선은 광을 포함하는 시스템.
32. 제30조항 또는 제31조항에 있어서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들 사이의 상대적인 시프트를 결정하는 것을 포함하는 시스템.
33. 제30조항 내지 제32조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것은 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함하는 시스템.
34. 제30조항 내지 제33조항 중 어느 한 조항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들에 있는 금속성 피처들이 서로 접촉하는지를 결정하도록 더 구성되는 시스템.
35. 제34조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 갖고, 이로 인해 반사된 방사선 내에서 적어도 2개의 상이한 공진이 하나 이상의 센서에 의해 검출되는 시스템.
36. 제35조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는, 하나 이상의 프로세서에 의하여, 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리에 기초하여 서로 접촉하거나 접촉하지 않는 것으로 결정되는 시스템.
37. 제36조항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리가 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응하도록 구성되는 시스템.
38. 제34조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 금속성 피처가 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하는 것으로 결정되도록 구성되는 시스템.
39. 제34조항 또는 제38조항에 있어서, 상이한 층들의 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 금속성 피처가 금속성 피처와 연관된 2개 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성되는 시스템.
40. 제39조항에 있어서, 공진들 사이의 거리는 상이한 층들이 서로에 대해 시프트되는 양에 대응하는 시스템.
41. 제30조항 내지 제40조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상이한 층들은 2개의 층을 포함하고, 각각의 층은 적어도 하나의 금속성 피처를 갖는 시스템.
42. 제30조항 내지 제41조항 중 어느 한 조항에 있어서, 금속성 피처는 상이한 층들을 통해 연장되는 비아의 상이한 부분들을 포함하는 시스템.
43. 제30조항 내지 제42조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함하는 시스템.
44. 제30조항 내지 제43조항 중 어느 한 조항에 있어서, 개개의 공진은 상기 반사된 방사선의 파장 스펙트럼 내의 최대치를 포함하는 시스템.
45. 제30조항에 있어서, 상기 구조체의 상이한 층들의 금속성 피처는 어레이로 배열되고, 상기 어레이는 피치를 가지며; 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 상기 하나 이상의 센서로 상기 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함하는 시스템.
46. 제45조항에 있어서, 상기 피치와 연관된 공진은 파노(Fano) 공진인 시스템.
47. 제45조항 또는 제46조항에 있어서, 상기 피치와 연관된 공진은 공진 형상을 갖고, 상이한 층들의 상대 위치는 하나 이상의 프로세서에 의해 공진 형상에 기초하여 결정되는 시스템.
48. 제45조항 내지 제47조항 중 어느 한 조항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것이 피치와 연관된 공진에 기초하여 상이한 층들과 연관된 오버레이를 결정하는 것을 포함하도록 구성되는 시스템.
49. 제45조항 내지 제48조항 중 어느 한 조항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 피치와 연관된 공진에 기초하여 어레이의 피치 조정을 용이하게 하도록 추가로 구성되는 시스템.
50. 제30조항 내지 제49조항 중 어느 한 조항에 있어서, 구조체는 반도체 디바이스의 적어도 일부를 포함하는 시스템.
51. 제30조항 내지 제50조항 중 어느 한 조항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 것이 반도체 디바이스 제조 프로세스의 일부로서 수행되도록 구성되는 시스템.
52. 제51조항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들의 상대 위치에 기초하여 반도체 디바이스 제조 프로세스 또는 반도체 디바이스의 설계의 조정을 용이하게 하도록 더 구성되는 시스템.
53. 구조체 내에서 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하도록 구성된 시스템으로서, 구조체의 타겟부에 방사선을 조사하도록 구성된 방사선 소스 - 타겟부는 구조체의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함함 -; 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서; 및 방사선 소스 및 하나 이상의 센서에 작동적으로 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 (i) 검출된 공진의 수 또는 (ii) 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 제1 층에 있는 제1 금속성 피처가 제2 층에 있는 제2 금속성 피처와 전기적으로 접촉하는지를 결정하도록 구성되는, 시스템.
54. 제53조항에 있어서, (1) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 하나 이상의 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 상기 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되거나; 또는 (2) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 상기 하나 이상의 프로세서는, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성되는, 시스템.
55. 제53조항 또는 제54조항에 있어서, 상기 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함하는 시스템.
56. 제53조항 내지 제55조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 공진은 상기 반사된 방사선에서 지배적으로 쌍극성인 표면 플라즈몬 폴라리톤 공진을 포함하는 시스템.
57. 제53조항 내지 제56조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 상기 반사된 방사선의 파장의 함수로서의 세기를 검출하도록 구성된 하나 이상의 분광계 검출기를 포함하는 시스템.
58. 제53조항 내지 제57조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 상기 하나 이상의 센서가 상기 타겟부에 수직인 각도로 배향되는 수직 입사 검사 장치로서 구성되거나, 또는 상기 하나 이상의 센서가 타겟부에 비-수직인 각도로 배향되는 경사 입사 검사 장치로서 구성되는 시스템.
59. 제53조항 내지 제58조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방사선 소스는 방사선이, 렌즈 시스템과 시준되고 간섭 필터 및 편광기를 통해 투과되는 광대역 백색광을 포함하도록 구성되는 시스템.
60. 제53조항 내지 제59조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속성 피처는 제1 및 제2 층을 통해 연장되는 비아(via)의 상이한 부분들을 포함하는 시스템.
61. 제53조항 내지 제60조항 중 어느 한 조항에 있어서, 개개의 공진은 상기 반사된 방사선의 파장 스펙트럼 내의 최대치를 포함하는 시스템.
62. 제53조항 내지 제61조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 구조체의 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 어레이로 배열되고, 상기 어레이는 피치를 가지며; 상기 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 상기 하나 이상의 센서로 상기 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함하는 시스템.
63. 제62조항에 있어서, 상기 피치와 연관된 공진은 파노(Fano) 공진인 시스템.
64. 제62조항에 있어서, 상기 피치와 연관된 공진은 공진 형상을 갖고, 상기 제1 및 제2 금속성 피처가 전기적으로 접촉하는지의 결정은 상기 공진 형상에 기초하는 시스템.
65. 제62조항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 피치와 연관된 공진에 기초하여 어레이의 피치 조정을 용이하게 하도록 추가로 구성되는 시스템.
66. 제53조항 내지 제65조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 오버레이, 제조 프로세스 실패율, 임계 치수, 또는 상기 구조체의 타겟부와 연관된 임계 치수 변동 중 하나 이상을 결정하도록 추가로 구성되는 시스템.
67. 구조체 내에서 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하기 위한 방법으로서, 방사선 소스를 이용하여 구조체의 타겟부에 방사선을 조사하는 단계 - 타겟부는 구조체의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함함 -; 하나 이상의 센서를 이용하여, 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계; 및 하나 이상의 프로세서를 이용하여, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하는 단계를 포함하고, (1) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 적어도 2개의 상이한 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 상기 적어도 2개의 상이한 공진들 사이의 거리에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되거나; 또는 (2) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 상기 하나 이상의 프로세서는, 상이한 층들에 있는 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성되는, 방법.
68. 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하기 위한 방법으로서, 반도체 디바이스의 타겟부에 방사선을 조사하는 단계 - 타겟부는 반도체 디바이스의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함함 -; 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계; 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 상이한 층들의 상대 위치를 결정하는 단계; 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하는 단계 - (1) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 하나 이상의 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 상기 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되거나; 또는 (2) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정됨 -; 상이한 층들의 상대 위치 및/또는 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지의 결정에 기초하여 하나 이상의 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터를 결정하는 단계; 및 하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
69. 명령이 기록된 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 명령은 컴퓨터에 의해 실행될 때, 제67조항 또는 제68조항의 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 제품.
본 명세서에 개시된 개념은 서브파장 피처를 이미징하기 위한 임의의 일반적인 이미징 시스템을 시뮬레이션하거나 수학적으로 모델링할 수 있으며, 점점 더 짧은 파장을 생성할 수 있는 최근의 이미징 기술에 특히 유용할 수 있다. 이미 사용 중인 최근 기술에는 EUV(극자외선), ArF 레이저를 이용하여 193nm 파장, 불소 레이저를 이용하여 심지어 157nm 파장을 생성할 수 있는 DUV 리소그래피가 있다. 더욱이, EUV 리소그래피는 싱크로트론을 이용함으로써 또는 20-5nm 범위 내의 광자를 생성하기 위해 고에너지 전자로 재료(고체 또는 플라즈마)에 충돌하게 함으로써 20-5nm 범위 내의 파장을 생성할 수 있다.
본 명세서에 개시된 개념은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상의 이미징에 사용될 수 있지만, 개시된 개념은 임의의 유형의 리소그래피 이미징 시스템, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 이외의 기판 상의 이미징에 사용되는 시스템과 함께 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 개시된 요소들의 조합 및 하위 조합은 별도의 실시예를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 5에 도시된 시스템(10)은 도 7에 도시된 방법(700)의 동작의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있고, 및/또는 시스템(10)은 방법(700) 실시예와 별도로 사용될 수 있다.
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.
Claims (15)
- 구조체 내에서 상이한 층들에 있는 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하도록 구성된 시스템으로서,
구조체의 타겟부에 방사선을 조사하도록 구성된 방사선 소스 - 타겟부는 구조체의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함함 -;
제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서; 및
방사선 소스 및 하나 이상의 센서에 작동적으로 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 (i) 검출된 공진의 수 또는 (ii) 검출된 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 제1 층에 있는 제1 금속성 피처가 제2 층에 있는 제2 금속성 피처와 전기적으로 접촉하는지를 결정하도록 구성되는, 시스템. - 제1항에 있어서,
(1) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 하나 이상의 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 상기 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되거나; 또는
(2) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 상기 하나 이상의 프로세서는, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되도록 구성되는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 공진은 플라즈몬 공진을 포함하는 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 공진은 상기 반사된 방사선에서 지배적으로 쌍극성인 표면 플라즈몬 폴라리톤 공진을 포함하는 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 센서는 상기 반사된 방사선의 파장의 함수로서의 세기를 검출하도록 구성된 하나 이상의 분광계 검출기를 포함하는 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 하나 이상의 센서는 상기 하나 이상의 센서가 상기 타겟부에 수직인 각도로 배향되는 수직 입사 검사 장치로서 구성되거나, 또는 상기 하나 이상의 센서가 타겟부에 비-수직인 각도로 배향되는 경사 입사 검사 장치로서 구성되는 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 방사선 소스는 방사선이, 렌즈 시스템과 시준되고 간섭 필터 및 편광기를 통해 투과되는 광대역 백색광을 포함하도록 구성되는 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 금속성 피처는 제1 및 제2 층을 통해 연장되는 비아(via)의 상이한 부분들을 포함하는 시스템. - 제1항에 있어서,
개개의 공진은 상기 반사된 방사선의 파장 스펙트럼 내의 최대치를 포함하는 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 구조체의 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 어레이로 배열되고, 상기 어레이는 피치를 가지며; 상기 제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 것은 상기 하나 이상의 센서로 상기 피치와 연관된 공진을 검출하는 것을 포함하는 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 피치와 연관된 공진은 파노(Fano) 공진인 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 피치와 연관된 공진은 공진 형상을 갖고, 상기 제1 및 제2 금속성 피처가 전기적으로 접촉하는지의 결정은 상기 공진 형상에 기초하는 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는, 검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 오버레이, 제조 프로세스 실패율, 임계 치수, 또는 상기 구조체의 타겟부와 연관된 임계 치수 변동 중 하나 이상을 결정하도록 추가로 구성되는 시스템. - 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하기 위한 방법으로서,
반도체 디바이스의 타겟부에 방사선을 조사하는 단계 - 타겟부는 반도체 디바이스의 제1 층에 있는 제1 금속성 피처 및 제2 층에 있는 제2 금속성 피처를 포함함 -;
제1 및 제2 금속성 피처로부터 반사된 방사선에서 하나 이상의 공진을 검출하는 단계;
검출된 하나 이상의 공진에 기초하여 제1 및 제2 층의 상대 위치를 결정하는 단계;
(i) 검출된 공진의 수 또는 (ii) 검출된 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지를 결정하는 단계 - (1) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 상이한 금속을 포함하고 및/또는 상이한 치수를 가져, 상기 반사된 방사선에서의 하나 이상의 공진이 상기 하나 이상의 센서에 의해 검출되게 하고, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해, 상기 하나 이상의 공진의 스펙트럼 위치에 기초하여 서로 전기적으로 접촉하거나 또는 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정되거나; 또는
(2) 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처는 동일한 금속으로 형성되고 동일한 치수를 가지며, 제1 및 제2 층의 제1 및 제2 금속성 피처가 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 단일 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하는 것으로 결정되고 제1 및 제2 금속성 피처와 연관된 둘 이상의 공진의 검출에 응하여 서로 전기적으로 접촉하지 않는 것으로 결정됨 -;
제1 및 제2 층의 상대 위치 및/또는 제1 및 제2 금속성 피처가 서로 전기적으로 접촉하는지의 결정에 기초하여 하나 이상의 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터를 결정하는 단계; 및
하나 이상의 결정된 반도체 디바이스 제조 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 디바이스 제조 장치에 대한 조정을 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 명령이 기록된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 명령은 컴퓨터에 의해 실행될 때, 제14항의 방법을 구현하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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