KR20230031849A - 중첩 구조물 상의 후방산란 전자를 모델링하여 오버레이를 측정하는 타겟 및 알고리즘 - Google Patents
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Abstract
오버레이 타겟은 시편 상에 배치된 하단 그레이팅 구조물 및 하단 그레이팅 구조물 상에 배치된 상단 그레이팅 구조물을 갖는 그레이팅-오버-그레이팅 구조물을 포함한다. 오버레이 타겟은 하단 그레이팅 구조물을 포함하지만 상단 그레이팅 구조물은 포함하지 않는 교정 스캔 위치 및 상단 그레이팅 구조물 및 하단 그레이팅 구조물을 포함하는 오버레이 스캔 위치를 더 포함한다.
Description
본 개시는 일반적으로 반도체 타겟 및 계측에 관한 것이다.
반도체 제조 산업의 발전으로 수율 관리, 특히 계측 및 검사 시스템에 대한 요구가 더욱 커지고 있다. 임계 치수는 계속 줄어들고 있지만, 산업은 고수율, 고부가치 생산을 달성하기 위한 시간을 단축해야 한다. 수율 문제의 검출로부터 문제를 해결하기까지의 총 시간을 최소화하면 반도체 제조업체의 투자 수익이 결정된다.
검사 프로세스는 반도체 제조 동안의 여러 단계에서 웨이퍼 상의 결함을 검출하여 제조 프로세스의 수율을 높이고 따라서 수익을 높이는데 사용된다. 검사는 항상 집적 회로(integrated circuit; IC)와 같은 반도체 디바이스를 제조하는 것의 중요한 부분이었다. 그러나, 반도체 디바이스의 치수가 감소함에 따라 더 작은 결함으로 인해 디바이스가 고장날 수 있기 때문에 허용가능한 반도체 디바이스의 성공적인 제조에 대해 검사는 더욱 중요해진다. 예를 들어, 반도체 디바이스의 치수가 감소됨에 따라 상대적으로 작은 결함이라도 반도체 디비아스에서 원하지 않는 수차를 유발할 수 있기 때문에 감소한 크기의 결함 검출이 필요하게 되었다.
전자 빔 오버레이 측정에 사용되는 표준 마크는 도 1에서 나란히 있는(side-by-side) 마크로서 그리고 도 2에서 사이에 끼인(interleaved) 마크로서 나타낸 바와 같이, 상이한 레이어들로부터 발생한 신호가 비중첩 방식으로 고립되도록 하는 분리된 패턴을 가질 수 있다. 이러한 경우, 간단한 알고리즘이 사용되어 각각의 레이어의 위치를 추출할 수 있다.
도 3 및 도 4는 상단 레이어(2) 및 매립 레이어(3)을 포함하는 다중 레이어 패턴(1)을 도시한다. 다중 레이어가 있는 경우, 2차(secondary) 전자 신호가 SE로 표시될 수 있는 상단 레이어(2)로부터의 2차 전자(4)에 대응하는지 또는 SE2로 표시될 수 있는 매립 레이어(3)으로부터의 2차 전자(5)에 대응할 수 있는지를 구별할 수 없을 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, SE2는 매립 레이어(3)으로부터 산란된 후방산란 전자로부터 생성된 2차 전자(5)에 대응할 수 있다. 마찬가지로, 도 4에 도시된 바와 같이, 후방산란 전자(backscattered electron; BSE) 신호(6 또는 7)가 상단 레이어(2) 또는 매립 레이어(3)에 대응하는지 여부를 결정할 수 없을 수 있다.
공간적으로 분리된 타겟을 측정하는데는 단점이 있을 수 있다. 이러한 단점에는 넓은 개방 영역이 포함될 수 있다. 개방 영역은 비용을 증가시키기 때문에 마이크로 전자 공학 제조와 호환되지 않는다. 또 다른 단점은 비대칭 시야에서 전자 빔을 사용한 이미징이 표면의 불균일한 충전으로 인해 빔 배치 왜곡을 생성할 수 있다는 것이다. 추가적으로, 분리된 영역은 적층된 레이어를 포함할 수 있는 디바이스를 적절하게 나타내지 못할 수 있다.
이러한 단점을 피하기 위한 이전 시도(즉, 각 레이어로부터의 신호의 공간적 분리가 불가능한 적층된 레이어를 측정하기 위해)에는 전자 빔 적층 상호작용(interaction)을 모델링하는 것이 포함되었다. 그러나, 완전한 모델링은 설계, 프로세스 단계 및 도구-재료 상호작용에 대한 알고 있음(knowledge)을 요구한다. 이러한 시도에서, 이는 광학 측정, 예를 들어 광학 임계 치수(optical critical dimension; OCD) 애플리케이션을 사용하여 수행된다. 전자 빔 오버레이 계측의 경우, 정확하고 빠른 계측 방법이 없다.
또다른 이전의 시도에는 지정된 시프트를 사용하여 전용 그레이팅-오버-그레이팅(grating-over-grating) 타겟을 구성하는 것이 포함되었다. 이러한 구성은 차동 신호를 사용하는 알고리즘을 통합할 수 있다. 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR)가 공간적으로 분리된 피쳐(feature)보다 한 자릿수 작기 때문에 필요한 측정 시간이 길어지고, 이는 이러한 타겟이 인라인(in-line) 생산 제어에 적합하지 않게 한다.
따라서, 개선된 오버레이 타겟 및 이를 측정하는 방법이 필요하다.
일 실시예에 있어서, 오버레이 타겟은 그레이팅-오버-그레이팅 구조물, 교정(calibration) 스캔 위치, 및 오버레이 스캔 위치를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 방법은 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템으로 오버레이 타겟을 획득함으로써 획득 이미지를 형성하고 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 오버레이 타겟은 그레이팅-오버-그레이팅 구조물, 교정 스캔 위치 및 오버레이 스캔 위치를 포함할 수 있다. 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 것은 획득 이미지로부터 오버레이를 솔빙(solving) 및 추출하는 것을 포함할 수 있다.
일례에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 방법의 단계들, 예를 들어 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템으로 오버레이 타겟을 획득하여 획득 이미지를 형성하고 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 단계를 실행하는 하나 이상의 프로그램을 포함할 수 있다. 단계들은 획득 이미지로부터 오버레이를 솔빙 및 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일례에서, 시스템은 스테이지, 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템, 및 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템과 전자 통신하는 프로세서를 포함할 수 있다. 스테이지는 오버레이 타겟을 갖는 시편(specimen)을 유지하도록 구성될 수 있다. 오버레이 타겟은 그레이팅-오버-그레이팅 구조물, 교정 스캔 위치 및 오버레이 스캔 위치를 포함할 수 있다. 프로세서는 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 또한, 획득 이미지로부터 오버레이를 솔빙 및 추출함으로써 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하도록 구성될 수 있다.
그레이팅-오버-그레이팅 구조물은 하단 그레이팅 구조물와 상단 그레이팅 구조물을 포함할 수 있다. 하단 그레이팅 구조물은 시편 상에 배치될 수 있다. 시편은 스테이지 상에 있을 수 있다. 상단 그레이팅 구조물은 하단 그레이팅 구조물 상에 배치될 수 있다. 상단 그레이팅 구조물 및 하단 그레이팅 구조물 모두, 반도체 웨이퍼 또는 다른 유형의 시편일 수 있는, 시편의 일부일 수 있다. 교정 스캔 위치는 하단 그레이팅 구조물을 포함할 수 있지만 상단 그레이팅 구조물은 포함하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 교정 스캔 위치는 필수적으로 하단 그레이팅 구조물로 구성될 수 있다. 오버레이 스캔 위치는 하단 그레이팅 구조물 및 상단 그레이팅 구조물을 포함할 수 있다.
그레이팅-오버-그레이팅 구조물은 개방 영역을 포함할 수 있다. 개방 영역은 하단 그레이팅 구조물도 포함하지 않고 상단 그레이팅 구조물도 포함하지 않을 수 있다.
솔빙 및 추출하는 것은 단일 레이어로부터 추출된 신호를 추출하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 추출된 신호의 신호 대 잡음비를 개선하는 것을 더 포함할 수 있다. 개선하는 것은 추출된 신호에 설계 기반 필터를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 솔빙 및 추출하는 것은 추출된 신호의 산란을 솔빙하는 것을 더 포함할 수 있다.
산란을 솔빙하는 것은 후방산란 전자 프로파일을 추출된 신호에 적용하는 것, 추출된 신호에 대한 전달 함수를 결정하는 것, 및 전달 함수를 포함하는 산란에 대한 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
모델의 파라미터는 2차 전자 신호의 대칭의 중심 또는 국부적 비대칭을 이용하여 최적화될 수 있다. 모델의 파라미터는 특정 레이어의 후방산란 전자와 2차 전자 사이의 상호작용이 발견되는 제2 교정 스캔 위치와 교정 스캔 위치를 매칭함으로써 최적화될 수 있다.
본 발명의 본질 및 목적을 더 잘 이해하기 위해 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조해야 한다.
도 1은 이전의 타겟 설계를 예시한다.
도 2는 이전의 타겟 설계를 예시한다.
도 3은 이전의 타겟 설계를 예시한다.
도 4는 이전의 타겟 설계를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟을 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟을 예시한다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 방법을 예시한다.
도 9a 내지 도 9f는 신호 오염 클리닝 단계의 그래픽 표현을 예시한다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예 시스템을 예시한다.
도 1은 이전의 타겟 설계를 예시한다.
도 2는 이전의 타겟 설계를 예시한다.
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도 4는 이전의 타겟 설계를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟을 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟을 예시한다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 방법을 예시한다.
도 9a 내지 도 9f는 신호 오염 클리닝 단계의 그래픽 표현을 예시한다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예 시스템을 예시한다.
청구된 주제가 특정 실시예의 관점에서 설명되지만, 여기에 설명된 모든 이점 및 특징을 제공하지 않는 실시예를 포함하는 다른 실시예가 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 구조적, 논리적, 프로세스 단계 및 전자적 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위를 참조하여 정의된다.
실시예는 전자 빔(e-beam) 계측 도구를 사용하여 오버레이(즉, 편심(misregistration)) 측정에 대한 개선을 포함할 수 있다. 이러한 전자 빔 계측 도구는 임계 치수 스캐닝 전자 현미경(critical dimension scanning electron microscopy; CD-SEM), 결함/결함 검토 또는 검사 도구를 포함할 수 있다. 복잡한 반도체 스택에 전용 타겟 및 알고리즘이 적용되어 다중 레이어로부터의 신호의 혼합으로 인한 정확도 오류를 극복할 수 있다.
전자 빔 계측에서, (예를 들어, 스캐닝 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM)을 사용하여) 타겟 상에 포커싱된 전자 빔을 스캐닝함으로써 이미지가 구성될 수 있다. 단일 또는 다중 검출기를 사용하여 각각의 스캔 지점으로부터 두 가지 유형의 전자가 캡쳐되어 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 두 가지 유형의 전자에는 후방산란 전자(backscattered electron; BSE) 및 2차 전자(secondary electron; SE)가 포함된다. 편심 또는 오버레이 측정에 사용되는 것과 같은 다중 레이어드 구조물로부터의 이미지를 구성할 때, 빔과 접촉하는 모든 레이어로부터 두 세트의 전자가 생성될 수 있다.
예를 들어, 실시예 타겟은 전체 측정 불확도(total measurement uncertainty; TMU) 및 타겟 대 디바이스 바이어스로 인한 부정확도 측면에서 계측 성능에 최적일 수 있다. 짧은 측정 시간과 낮은 TMU에 최적화된 타겟의 경우에도 측정된 오버레이 값은 반도체 디바이스와는 상이할 수 있다. 이 바이어스는 타겟 부정확성 또는 0이 아닌 오버레이(non-zero overlay; NZO)로 지칭될 수 있다. 이러한 바이어스를 극복하기 위해, 실시예 타겟은 디바이스와 유사한 피쳐(예를 들어, 적층된 레이어 및 작은 피치)을 가질 수 있다.
예를 들어, 디바이스와 유사한 타겟이 제기하는 문제에는 공간 분리할 필요 없이 신호 오염을 극복하는 것이 포함된다. 이러한 복잡한 상호작용은 광학적인 상호작용에 대해 수행되는 것처럼 분석적으로 모델링하는데 실용적이지 않을 수 있다. 본 발명의 청구범위에 따른 실시예는 이러한 문제를 극복할 수 있다.
일례에서, 알고리즘은 수학식 1에 설명된 바와 같이 SE 간의 상호작용을 제공할 수 있다.
수학식 1에서 x는 타겟을 따른 위치를 나타내고, x2는 제2 그레이팅(예를 들어, 오버레이)의 오프셋이며, SE는 상단(SE1 ) 및 하단(SE2) 레이어로부터 검출된 2차 전자를 나타낸다. 제2 레이어의 위치가 충분한 정확도로 측정될 수 있으면 입력으로 사용할 수 있다. 충분한 정확도는 노이즈를 극복하고 그레이팅의 위치가 측정되도록 충분히 명확한 신호가 캡쳐되는 곳일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제2 레이어의 위치는 입력일 필요가 없으며 본 발명의 실시예에 따라 계산될 수 있다. 예를 들어, 하나의 그레이팅 위치가 공지된 경우 또는 하나의 그레이팅 위치가 공지되지 않은 경우 제2 레이어의 위치가 계산될 수 있다.
본 명세서의 실시예는 매립 레이어로부터의 2차 전자(SE2) 및 후방산란 전자(BSE2) 의 알고 있음을 사용하여 2차 전자 신호를 모델링함으로써 신호 오염을 극복할 수 있다. α, γ, 및 함수 f는 전자를 이용하여 레이어 대 레이어로부터 신호를 전달하는 산란 계수이다.
수학식 2 내지 4 각각은 증가하는 상호작용의 복잡성을 나타내거나, 변수가 더 많거나, 더 민감하다. BSE2 및 SE2 프로파일 모두가 명확하게 측정될 수 있는 타겟 내의 전용 영역을 활용하는 기능에 모두 의존한다.
이 일련의 수학식을 솔빙하기 위해, 타겟은 두 레이어 중 하나가 오염되지 않은 영역을 적어도 하나의 영역을 포함하거나 그로 구성된다. 이러한 타겟 설계의 예는 도 5 내지 도 7에서 찾을 수 있다.
일례에서, 오버레이 타겟은 그레이팅-오버-그레이팅 구조물, 교정 스캔 위치 및 오버레이 스캔 위치를 포함할 수 있다.
도 5는 그러한 오버레이 타겟(10)의 예시적인 실시예이다. 오버레이 타겟(10)은 하단 그레이팅 구조물(12), 상단 그레이팅 구조물(11), 및 하단 그레이팅 구조물(12)의 위치 및 신호 프로파일 모두를 캡쳐하는데 사용되는 관심 영역(13)을 포함할 수 있다. 이는 수학식 1에서 SE2 또는 BSE2로 사용될 수 있다. 디바이스 효과 및 프로세스 단계를 캡쳐하는 타겟 설계는 40nm 미세 피치(fine pitch) 내지 200 및 400nm 대략 피치(coarse pitch)의 피치 범위를 가질 수 있다. 총 타겟 크기는 1μm 내지 수 미크론(예를 들어, 2 내지 4μm)일 수 있다.
도 6은 그러한 오버레이 타겟(20)의 예시적인 실시예이다. 오버레이 타겟(10)은 하단 그레이팅 구조물(22), 상단 그레이팅 구조물(21) 및 관심 영역(23)을 포함할 수 있다. 도 6의 실시예에 대한 피치 및 타겟 사이즈는 도 5와 유사할 수 있다. 교정 영역은 200nm 이하일 수 있다.
도 7은 그러한 오버레이 타겟(30)의 예시적인 실시예이다. 오버레이 타겟(10)은 하단 그레이팅 구조물(32), 상단 그레이팅 구조물(31) 및 관심 영역(33)을 포함할 수 있다. 도 7의 실시예에 대한 피치 및 타겟 사이즈는 도 5와 유사할 수 있다. 교정 영역은 200nm 이하일 수 있다.
일부 실시예에서, 투명 레지스트가 사용될 수 있고, BSE 채널은 방법을 위한 시드(seed)로 사용될 수 있다. 투명 레지스트를 사용하는 경우 오버레이 타겟은 개방 영역을 갖거나 개방 영역을 갖지 않을 수 있다. 투명 레지스트를 갖는 예에서, 오버레이 타겟은 관심 영역(15) 주위에 도 5의 2개의 직사각형과 같은 2개의 개방 영역을 갖는다.
그레이팅-오버-그레이팅 구조물은 하단 그레이팅 구조물 및 상단 그레이팅 구조물을 포함할 수 있다. 하단 그레이팅 구조물은 시편 상에 배치될 수 있다. 시편은 스테이지 상에 있을 수 있다. 상단 그레이팅 구조물은 하단 그레이팅 구조물 상에 배치될 수 있다. 교정 스캔 위치는 하단 그레이팅 구조물을 포함할 수 있지만 상단 그레이팅 구조물은 포함하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 교정 스캔 위치는 필수적으로 하단 그레이팅 구조물로 구성될 수 있다. 오버레이 스캔 위치는 하단 그레이팅 구조물 및 상단 그레이팅 구조물을 포함할 수 있다.
그레이팅-오버-그레이팅 구조물은 개방 영역을 포함할 수 있다. 개방 영역은 하단 그레이팅 구조물도 포함하지 않고 상단 그레이팅 구조물도 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 개방 영역은 교정에 사용될 수 있다. 일례에서, 개방 영역은 단일 그레이팅 시그니처가 캡쳐되는 위치일 수 있으며, 이는 여기에 개시된 수학식을 푸는데 도움이 된다.
일례에서, 도 8을 참조하면, 방법(100)은 101에서 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템으로 오버레이 타겟을 획득하는 것, 따라서 102에서 획득 이미지를 형성하는 것, 및 103에서 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 오버레이 타겟은 그레이팅-오버-그레이팅 구조물, 교정 스캔 위치 및 오버레이 스캔 위치를 포함할 수 있다. 획득 이미지를 사용하여 103에서 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 것은 획득 이미지로부터 오버레이를 솔빙 및 추출하는 것을 포함할 수 있다.
솔빙 및 추출하는 것은 프로파일을 모델링하는 것과 같이 단일 레이어로부터 추출된 신호를 추출하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 도 5 내지 도 7에서 프레임 영역으로 표시된 2D 관심 영역의 투영일 수 있다.
방법은 추출된 신호의 신호 대 잡음비를 개선하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일례에서, 설계 기반 필터링이 적용된다. 이것은 설계 참조의 정보를 통합하는 필터링 알고리즘이다. 신호 대 잡음비 개선은 미국 특허 제7,274,814호 및 미국 특허 제7,068,833호에 기술되어 있으며, 이들은 그 전문이 참조에 의해 포함된다.
개선은 추출된 신호에 설계 기반 필터를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 오염되지 않은 영역이 작은 경우에 이는 유용할 수 있다. 일례에서, 1D 또는 2D로 알려진 미세하고 대략적인 피치가 사용된다. 타겟 설계자는 설계 파라미터를 제공할 수 있다. 프로파일을 추출할 때 설계에 맞지 않는 것은 모두 잡음이고 제거되며, 이는 신호 대 잡음비를 향상시킨다.
솔빙 및 추출하는 것은 추출된 신호의 산란을 솔빙하는 것을 더 포함할 수 있다. 산란은 BSE 프로파일을 수학식 2 또는 수학식 3에 적용함으로써 솔빙될 수 있다.
산란을 솔빙하는 것은 후방산란 전자 프로파일을 추출된 신호에 적용하는 것, 추출된 신호에 대한 전달 함수를 결정하는 것, 및 전달 함수를 포함하는 산란에 대한 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 전달 함수는 수학식 4와 같이 예시될 수 있다.
모델의 파라미터는 2차 전자 신호의 대칭의 중심 또는 국부적 비대칭을 이용하여 최적화될 수 있다. 특정 레이어의 후방산란 전자와 2차 전자 사이의 상호작용이 발견될 수 있는 제2 교정 스캔 위치와 교정 스캔 위치를 매칭함으로써 모델의 파라미터가 최적화될 수 있다.
분산 모델의 파라미터를 최적화하기 위해 물리적 특성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 전체 SE 신호의 대칭의 중심이 사용될 수 있다. 대칭의 중심은 타겟 설계자가 따라야 한다는 가정이다. 이 가정은 산란 문제를 솔빙할 때 사용될 수 있다. 그레이팅-오버-그레이팅이 배치되면 대칭이 깨질 수 있다. 따라서, 수학식의 각각의 그레이팅이 대칭이 되도록 알고리즘이 제약될 수 있다.
로컬 비대칭(예를 들어, qMerit 함수)이 사용될 수 있다. 주기적 신호를 추출할 때 국소적 비대칭이 발생할 수 있다. 그 전체가 참조에 의해 포함되는 U.S. Pub. No. 2014/ 0060148에 개시된 바와 같이 각각의 기간은 여전히 비대칭일 수 있다. qMerit는 본 명세서에 개시된 수학식을 솔빙할 때 사용될 수 있다. 국부적 비대칭(qMerit)이 수학식에 대한 입력으로서 그레이팅마다 최소화되도록 제약이 사용될 수 있다.
수학식 4의 함수 
로 표현되는 바와 같이, 특정 레이어의 BSE와 SE 사이의 상호작용이 사용될 수 있는 개방 영역(교정 영역)을 매칭한다. 본 명세서에 개시된 수학식을 솔빙한 후에, 제약에 의해 발견된 신호는 개방 영역에 매칭될 수 있다.
신호 오염 클리닝 단계가 도 9a 내지 도 9f에 도시되고, 산란 문제를 솔빙하는 프로세스를 도시한다. 도 9a 및 도 9b는 각각 프로파일과 이미지이다. 프로파일은 이미지로부터 추출된 1D 투영이다. 그레이팅-오버-그레이팅을 이미징할 때 그들그레이팅 모두가 보여질 수 있다. 2개의 그레이팅은 프로세스 오버레이 또는 설계에 의해 정렬되지 않는다. 이 오정렬은 대칭적으로 프로세싱되었음에도 불구하고 프로파일을 비대칭되게 한다. 본 명세서에 개시된 실시예에서 설명된 절차에 따라, 각 레이어의 프로파일 및 이미지가 추출된다. 이는 도 9c 및 도 9d에서, 그리고 도 9e 및 도 9f에서 각각 상단 및 하단 그레이팅으로 도시된다. 투영 및 이미지로 도시되는 프로파일은 대칭적으로 만들어지도록 재구성된다.
도 10은 시스템(200)의 실시예의 블록도이다. 시스템(200)은 웨이퍼(204)의 이미지를 생성하도록 구성된 웨이퍼 검사 도구(전자 컬럼(201)을 포함함)를 포함한다.
웨이퍼 검사 도구는 적어도 에너지원 및 검출기를 포함하는 출력 획득 서브시스템(예를 들어, 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템)을 포함할 수 있다. 출력 획득 서브시스템은 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 웨이퍼(204)로 향하는 에너지는 전자를 포함하고, 웨이퍼(204)로부터 검출된 에너지는 전자를 포함한다. 웨이퍼(204)는 시편일 수 있음에 유의한다. 이러한 방식으로, 에너지원은 전자 빔 소스일 수 있다. 도 10에 도시된 하나의 이러한 실시예에서, 출력 획득 서브시스템은 컴퓨터 서브시스템(202)에 커플링될 수 있는 전자 컬럼(201)을 포함할 수 있다. 스테이지(210)는 웨이퍼(204)를 유지할 수 있다.
웨이퍼(204)는 오버레이 타겟을 포함할 수 있다. 오버레이 타겟은 그레이팅-오버-그레이팅 구조물, 교정 스캔 위치 및 오버레이 스캔 위치를 포함할 수 있다.
또한 도 10에 도시된 바와 같이, 전자 컬럼(201)은 하나 이상의 요소(205)에 의해 웨이퍼(204)에 포커싱되는 전자를 생성하도록 구성된 전자 빔 소스(203)를 포함할 수 있다. 전자 빔 소스(203)는 예를 들어 캐소드 소스 또는 이미터 팁을 포함할 수 있다. 하나 이상의 요소(205)는 예를 들어 건 렌즈, 애노드, 빔 제한 조리개, 게이트 밸브, 빔 전류 선택 조리개, 대물 렌즈 및 스캐닝 서브시스템을 포함할 수 있으며, 이들 모두는 당업계에 공지된 이러한 임의의 적합한 요소를 포함할 수 있다.
웨이퍼(204)로부터 반환된 전자(예를 들어, 2차 전자)는 하나 이상의 요소(206)에 의해 검출기(207)로 포커싱될 수 있다. 하나 이상의 요소(206)는 예를 들어 요소(들)(205)에 포함된 동일한 스캐닝 서브시스템일 수 있는 스캐닝 서브시스템을 포함할 수 있다.
전자 컬럼(201)은 또한 당업계에 공지된 임의의 다른 적합한 요소를 포함할 수 있다.
전자가 경사 입사각으로 웨이퍼(204)로 지향되고 또 다른 경사 각으로 웨이퍼(204)로부터 산란되도록 구성되는 것으로서 전자 칼럼(201)이 도 10에 도시되어 있지만, 전자 빔은 임의의 적절한 각도로 웨이퍼(204)로 지향되고 웨이퍼로부터 산란될 수 있다. 또한, 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템은 웨이퍼(204)의 이미지를 생성하기 위해 다중 모드를 사용하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 상이한 조명 각도, 수집 각도 등으로). 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템의 다중 모드는 출력 획득 서브시스템의 이미지 생성 파라미터가 상이할 수 있다.
컴퓨터 서브시스템(202)은 전술한 바와 같이 검출기(207)에 커플링될 수 있다. 검출기(207)는 웨이퍼(204)의 표면으로부터 복귀된 전자를 검출하여 웨이퍼(204)의 전자 빔 이미지를 형성할 수 있다. 전자 빔 이미지는 임의의 적합한 전자 빔 이미지를 포함할 수 있다. 컴퓨터 서브시스템(202)은 검출기(207)의 출력 및/또는 전자 빔 이미지를 사용하여 본 명세서에 기술된 임의의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 서브시스템(202)은 본 명세서에 기술된 임의의 추가 단계(들)를 수행하도록 구성될 수 있다. 도 10에 도시된 출력 획득 서브시스템을 포함하는 시스템(200)은 본 명세서에 기술된 바와 같이 추가로 구성될 수 있다.
도 10은 본 명세서에 기술된 실시예에서 사용될 수 있는 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템의 구성을 일반적으로 설명하기 위해 여기에 제공됨을 유의한다. 본 명세서에 기술된 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템 구성은 상업적 출력 획득 시스템을 설계할 때 일반적으로 수행되는 출력 획득 서브시스템의 성능을 최적화하도록 변경될 수 있다.
또한, 본 명세서에 기술된 시스템은 기존 시스템을 사용하여(예를 들어, 본 명세서에 기술된 기능을 기존 시스템에 추가함으로써) 구현될 수 있다. 일부 이러한 시스템의 경우, 본 명세서에 기술된 방법은 (예를 들어, 시스템의 다른 기능에 더하여) 시스템의 선택적 기능으로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 본 명세서에 기술된 시스템은 완전히 새로운 시스템으로서 설계될 수 있다.
출력 획득 서브시스템이 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템인 것으로 설명되었지만, 출력 획득 서브시스템은 이온 빔 기반 출력 획득 서브시스템일 수 있다. 이러한 출력 획득 서브시스템은, 전자 빔 소스가 당업계에 공지된 임의의 적합한 이온 빔 소스로 대체될 수 있다는 점을 제외하고는 도 10에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 또한, 출력 획득 서브시스템은 상업적으로 이용 가능한 포커싱된 이온 빔(focused ion beam; FIB) 시스템, 헬륨 이온 현미경(helium ion microscopy; HIM) 시스템 및 2차 이온 질량 분광법(secondary ion mass spectroscopy; SIMS)에 포함된 것과 같은 임의의 다른 적합한 이온 빔 기반 출력 획득 서브시스템일 수 있다.
컴퓨터 서브시스템(202)은 프로세서(208) 및 전자 데이터 저장 유닛(209)을 포함한다. 프로세서(208)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 기타 디바이스를 포함할 수 있다.
컴퓨터 서브시스템(202)은 프로세서(208)가 출력을 수신할 수 있도록 임의의 적절한 방식으로(예를 들어, 유선 및/또는 무선 송신 매체를 포함할 수 있는 하나 이상의 송신 매체를 통해) 시스템(200)의 컴포넌트에 커플링될 수 있다. 프로세서(208)는 출력을 사용하여 다수의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 웨이퍼 검사 도구는 프로세서(208)로부터 명령어들 또는 다른 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(208) 및/또는 전자 데이터 저장 유닛(209)은 선택적으로 또다른 웨이퍼 검사 도구, 웨이퍼 계측 도구 또는 웨이퍼 검토 도구(도시되지 않음)와 전자 통신하여 추가 정보를 수신하거나 명령어들을 전송할 수 있다.
프로세서(208)는 검출기(207)와 같은 웨이퍼 검사 도구와 전자 통신한다. 프로세서(208)는 검출기(207)로부터의 측정을 사용하여 생성된 이미지를 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 방법(100)의 실시예를 수행할 수 있다.
본 명세서에 기술된 컴퓨터 서브시스템(202), 다른 시스템(들) 또는 다른 서브시스템(들)은 개인용 컴퓨터 시스템, 이미지 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 네트워크 기기, 인터넷 기기 또는 기타 디바이스를 포함하는 다양한 시스템의 일부일 수 있다. 서브시스템(들) 또는 시스템(들)은 또한 병렬 프로세서와 같은 당업계에 공지된 임의의 적합한 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 서브시스템(들) 또는 시스템(들)은 독립형 또는 네트워크 도구로서 고속 프로세싱 및 소프트웨어를 갖는 플랫폼을 포함할 수 있다.
프로세서(208) 및 전자 데이터 저장 유닛(209)은 시스템(200) 또는 다른 디바이스에 또는 그 일부에 배치될 수 있다. 일례에서, 프로세서(208) 및 전자 데이터 저장 유닛(209)은 독립형 제어 유닛의 일부이거나 중앙집중식 품질 제어 유닛 내에 있을 수 있다. 다중 프로세서(208) 또는 전자 데이터 저장 유닛(215)이 사용될 수 있다.
프로세서(208)는 실제로 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 그 기능은 하나의 유닛에 의해 수행될 수 있거나, 각각이 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 차례로 구현될 수 있는 상이한 컴포넌트 사이에서 분할될 수 있다. 프로세서(208)가 다양한 방법 및 기능을 구현하기 위한 프로그램 코드 또는 명령어들은 전자 데이터 저장 유닛(209) 내의 메모리 또는 다른 메모리와 같은 판독가능한 저장 매체에 저장될 수 있다.
시스템(200)이 하나보다 많은 컴퓨터 서브시스템(202)을 포함하는 경우, 이미지, 데이터, 정보, 명령어들 등이 서브시스템 사이에서 전송될 수 있도록 상이한 서브시스템이 서로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브시스템은 당업계에 공지된 임의의 적합한 유선 및/또는 무선 전송 매체를 포함할 수 있는 임의의 적절한 전송 매체에 의해 추가 서브시스템(들)에 결합될 수 있다. 이러한 서브시스템 중 2개 이상은 또한 공유 컴퓨터 판독가능 저장 매체(도시되지 않음)에 의해 효과적으로 커플링될 수 있다.
프로세서(208)는 시스템(200)의 출력 또는 다른 출력을 사용하여 다수의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(208)는 출력을 전자 데이터 저장 유닛(209) 또는 다른 저장 매체로 전송하도록 구성될 수 있다. 프로세서(208)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 추가로 구성될 수 있다.
프로세서(208) 또는 컴퓨터 서브시스템(202)은 결함 검토 시스템, 검사 시스템, 계측 시스템 또는 일부 다른 유형의 시스템의 일부일 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 상이한 애플리케이션에 다소 적합한 상이한 능력을 갖는 시스템에 대해 다수의 방식으로 조정될 수 있는 일부 구성을 설명한다.
시스템이 하나보다 많은 서브시스템을 포함하는 경우, 이미지, 데이터, 정보, 명령어들 등이 서브시스템 사이에 전송될 수 있도록 서로 다른 서브시스템이 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브시스템은 당업계에 공지된 임의의 적합한 유선 및/또는 무선 송신 매체를 포함할 수 있는 임의의 적합한 송신 매체에 의해 추가 서브시스템(들)에 커플링될 수 있다. 이러한 서브시스템 중 2개 이상은 또한 공유 컴퓨터 판독가능 저장 매체(도시되지 않음)에 의해 효과적으로 커플링될 수 있다.
프로세서(208)는 본 명세서에 기술된 임의의 실시예에 따라 구성될 수 있다. 프로세서(208)는 또한 시스템(200)의 출력을 사용하거나 다른 소스로부터의 이미지 또는 데이터를 사용하여 다른 기능 또는 추가 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
일례에서, 프로세서(208)는 시스템(200)과 통신할 수 있다. 프로세서(208)는 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(208)는 또한, 획득 이미지로부터 오버레이를 솔빙 및 추출함으로써 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하도록 구성될 수 있다.
프로세서(208)는 당업계에 공지된 임의의 방식으로 시스템(200)의 다양한 컴포넌트 또는 서브시스템 중 어느 것에 통신가능하게 커플링될 수 있다. 또한, 프로세서(208)는 유선 및/또는 무선 부분을 포함할 수 있는 송신 매체에 의해 다른 시스템으로부터의 데이터 또는 정보(예를 들어, 검토 도구, 설계 데이터를 포함하는 원격 데이터베이스 등과 같은 검사 시스템으로부터의 검사 결과)를 수신 및/또는 획득하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 송신 매체는 프로세서(208)와 시스템(200)의 다른 서브시스템 또는 시스템(200) 외부의 시스템 사이의 데이터 링크로서 역할을 할 수 있다.
일례에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 방법, 예를 들어 방법(100)의 단계들을 실행하기 위한 하나 이상의 프로그램을 포함할 수 있고, 단계들은 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템으로 오버레이 타겟을 획득함으로써 획득 이미지를 형성하는 단계 및 획득 이미지를 사용하여 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 단계를 포함한다. 이 단계는 획득 이미지로부터 오버레이를 솔빙 및 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템(200) 및 방법의 다양한 단계, 기능 및/또는 동작은, 전자 회로, 논리 게이트, 멀티플렉서, 프로그래밍가능한 논리 디바이스, ASIC, 아날로그 또는 디지털 제어/스위치, 마이크로컨트롤러, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 의해 수행된다. 여기에 설명된 것과 같은 방법을 구현하는 프로그램 명령어들은 캐리어 매체를 통해 전송되거나 캐리어 매체에 저장될 수 있다. 캐리어 매체는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 비휘발성 메모리, 고체 상태 메모리, 자기 테이프 등과 같은 저장 매체를 포함할 수 있다. 캐리어 매체는 유선, 케이블 또는 무선 송신 링크와 같은 송신 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서 전반에 걸쳐 설명된 다양한 단계는 단일 프로세서(208)(또는 컴퓨터 서브시스템(202)) 또는 대안적으로 다중 프로세서(208)(또는 다중 컴퓨터 서브시스템(202))에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 시스템(200)의 상이한 서브시스템은 하나 이상의 컴퓨팅 또는 논리 시스템을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 설명은 본 발명에 대한 제한으로서 해석되지 않고, 단지 예시로 해석되어야 한다.
본 명세서에 개시된 다양한 실시예 및 예시에 기술된 방법의 단계는 본 발명의 방법을 수행하기에 충분하다. 따라서, 일 실시예에서, 방법은 본 명세서에 개시된 방법의 단계의 조합으로 본질적으로 구성된다. 다른 실시예에서, 방법은 이러한 단계들로 구성된다.
본 발명은 하나 이상의 특정 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
Claims (20)
- 오버레이 타겟에 있어서,
그레이팅-오버-그레이팅(grating-over-grating) 구조물로서,
시편(specimen) 상에 배치된 하단 그레이팅 구조물, 및
상기 하단 그레이팅 구조물 상에 배치된 상단 그레이팅 구조물을 포함하는, 상기 그레이팅-오버-그레이팅 구조물;
상기 하단 그레이팅 구조물은 포함하지만 상기 상단 그레이팅 구조물은 포함하지 않는 교정(calibration) 스캔 위치; 및
상기 상단 그레이팅 구조물 및 상기 하단 그레이팅 구조물을 포함하는 오버레이 스캔 위치
를 포함하는, 오버레이 타겟. - 제1항에 있어서,
상기 그레이팅-오버-그레이팅 구조물은 상기 하단 그레이팅 구조물도 포함하지 않고 상기 상단 그레이팅 구조물도 포함하지 않는 개방 영역을 더 포함하는 것인, 오버레이 타겟. - 방법에 있어서,
전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템으로 오버레이 타겟을 획득하여 획득 이미지를 형성하는 단계로서, 상기 오버레이 타겟은,
하단 그레이팅 구조물, 및 상기 하단 그레이팅 구조물 상에 배치된 상단 그레이팅 구조물을 포함하는 그레이팅-오버-그레이팅 구조물,
상기 하단 그레이팅 구조물은 포함하지만 상기 상단 그레이팅 구조물은 포함하지 않는 교정 스캔 위치, 및
상기 상단 그레이팅 구조물 및 상기 하단 그레이팅 구조물을 포함하는 오버레이 스캔 위치를 포함하는 것인, 상기 획득 이미지를 형성하는 단계; 및
상기 획득 이미지를 사용하여 상기 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하는 단계는 상기 획득 이미지로부터 상기 오버레이를 솔빙(solving) 및 추출(extracting)하는 단계를 포함하는 것인, 방법. - 제4항에 있어서,
상기 솔빙 및 추출하는 단계는 단일 레이어로부터 추출된 신호를 추출하는 단계를 포함하는 것인, 방법. - 제5항에 있어서,
상기 추출된 신호의 신호 대 잡음비를 개선하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제6항에 있어서,
상기 개선하는 단계는 상기 추출된 신호에 설계 기반 필터를 적용하는 단계를 포함하는 것인, 방법. - 제5항에 있어서,
상기 솔빙 및 추출하는 단계는 상기 추출된 신호의 산란을 솔빙하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법. - 제8항에 있어서,
상기 산란을 솔빙하는 단계는,
상기 추출된 신호에 후방산란 전자 프로파일을 적용하는 단계;
상기 추출된 신호에 대한 전달 함수를 결정하는 단계; 및
상기 전달 함수를 포함하는 상기 산란에 대한 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것인, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 모델의 파라미터는 2차 전자 신호의 대칭의 중심 또는 국부적 비대칭을 이용하거나, 또는 특정 레이어의 후방산란 전자와 2차 전자 사이의 상호작용(interaction)이 발견되는 제2 교정 스캔 위치와 상기 교정 스캔 위치를 매칭함으로써 최적화되는 것인, 방법. - 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스 상에 제3항의 방법을 실행하기 위한 하나 이상의 프로그램을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
- 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스 상에 제4항의 방법을 실행하기 위한 하나 이상의 프로그램을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
- 시스템에 있어서,
오버레이 타겟을 갖는 시편을 유지하도록 구성된 스테이지로서, 상기 오버레이 타겟은,
상기 시편 상에 배치된 하단 그레이팅 구조물, 및 상기 하단 그레이팅 구조물 상에 배치된 상단 그레이팅 구조물을 포함하는 그레이팅-오버-그레이팅 구조물,
상기 하단 그레이팅 구조물은 포함하지만 상기 상단 그레이팅 구조물은 포함하지 않는 교정 스캔 위치, 및
상기 상단 그레이팅 구조물 및 상기 하단 그레이팅 구조물을 포함하는 오버레이 스캔 위치를 포함하는 것인, 상기 스테이지;
상기 스테이지 상의 상기 오버레이 타겟을 측정하도록 구성된 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템; 및
상기 획득 이미지를 사용하여 상기 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하도록 구성된 상기 전자 빔 기반 출력 획득 서브시스템과 전자 통신하는 프로세서
를 포함하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 획득 이미지로부터 상기 오버레이를 솔빙 및 추출함으로써 상기 획득 이미지를 사용하여 상기 그레이팅-오버-그레이팅 구조물의 오버레이를 측정하도록 구성되는 것인, 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 솔빙 및 추출하는 것은 단일 레이어로부터 추출된 신호를 추출하는 것을 포함하는 것인, 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 프로세서를 사용하여 상기 추출된 신호의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 개선하는 것을 더 포함하는, 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 개선하는 것은 설계 기반 필터를 상기 추출된 신호에 적용하는 것을 포함하는, 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 솔빙 및 추출하는 것은 상기 추출된 신호의 산란을 솔빙하는 것을 더 포함하는 것인, 시스템. - 제18항에 있어서,
상기 산란을 솔빙하는 것은,
상기 추출된 신호에 후방산란 전자 프로파일을 적용하는 것;
상기 추출된 신호에 대한 전달 함수를 결정하는 것; 및
상기 전달 함수를 포함하는 상기 산란에 대한 모델을 생성하는 것을 포함하는 것인, 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 모델의 파라미터는 2차 전자 신호의 대칭의 중심 또는 국부적 비대칭을 이용하거나, 또는 특정 레이어의 후방산란 전자와 2차 전자 사이의 상호작용이 발견되는 제2 교정 스캔 위치와 상기 교정 스캔 위치를 매칭함으로써 최적화되는 것인, 시스템.
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