KR20230075448A - 타겟 구조체, 연관된 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 2개의 층들로 형성된 타겟 구조체를 갖는 기판이 개시된다. 타겟 구조체는 광학 계측을 사용하여 측정 가능한 상기 층들의 각각에서 주기적으로 반복되는 피처를 포함하는 제1 영역; 및 상기 층들의 각각에서 하나 이상의 제품 피처의 반복 - 상기 반복은 적어도 하나의 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위한 확률적 분석을 위해 충분함-을 포함하는 제2 영역을 포함한다. 본 방법은 또한 이러한 타겟 구조체의 측정을 기반으로 리소그래피 공정의 제어에 대한 보정을 결정하는 방법을 포함한다.

Description

타겟 구조체, 연관된 방법 및 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 9월 28일에 출원된 EP 출원 제20198596.7호 및 2020년 11월 5일에 출원된 EP 출원 제20205996.0호의 우선권을 주장하며, 이들 각각은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에서 계측을 수행하기 위해 사용 가능한 계측 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 리소그래피 공정에서 국부적 균일성 메트릭(metric)을 모니터링하기 위한 이러한 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판, 일반적으로 기판의 타겟 부분에 적용하는 기계이다. 예를 들어, 집적 회로(IC)의 제조에 리소그래피 장치가 사용될 수 있다. 그 경우에, 마스크 또는 레티클로 대안적으로 지칭되는 패터닝 디바이스가 사용되어 IC의 개별 층에 형성될 회로 패턴을 생성할 수 있다. 이 패턴은 기판 (예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 여러 개의 다이를 포함하는) 타겟 부분 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선 민감성 재료 (레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 부분들의 네트워크를 포함할 것이다.

리소그래피 공정에서, 예를 들어 공정 제어 및 검증을 위하여 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하기 위해 흔히 사용되는 주사 전자 현미경, 그리고 디바이스 내의 2개의 층의 정렬 정확도인 오버레이를 측정하기 위한 특수 툴을 포함하는, 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 최근에 리소그래피 분야에서의 사용을 위하여 다양한 형태의 스캐터로미터가 개발되고 있다. 이 디바이스는 방사선의 빔을 타겟으로 향하게 하고 산란 방사선의 하나 이상의 속성-예를 들어, 파장의 함수로서의 단일 반사각에서의 세기; 반사각의 함수로서의 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사각의 함수로서의 편광-을 측정하여 타겟의 관심 대상 속성이 결정될 수 있는 회절 "스펙트럼"을 획득한다.

공지된 스캐터로미터의 예는 US2006/033921A1 및 US2010/201963A1에 설명된 유형의 각도-분해 스캐터로미터를 포함한다. 이러한 스캐터로미터에 의해 사용되는 타겟은, 예를 들어 40㎛×40㎛로서 상대적으로 크며, 격자 및 측정 빔은 격자보다 작은 스폿을 생성한다 (즉, 격자가 언더필된다). 암시야 이미징 계측의 예는 국제 특허 출원 US2010/0328655A1 및 US2011/069292A1에서 찾을 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 이 기술의 추가 개발은 공개된 특허 공개 US2011/0027704A, US2011/0043791A, US2011/102753A1, US2012/0044470A, US2012/0123581A, US2013/0258310A, US2013/0271740A 및 WO2013/178422A1에 설명되어 있다. 이 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있으며 웨이퍼 상의 제품 구조체로 둘러싸일 수 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지에서 다수의 격자가 측정될 수 있다. 이 모든 출원의 내용은 또한 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

오늘날의 패터닝 성능은 에지 배치 오차(EPE)에 의해 주도된다. 피처의 에지의 위치는 피처의 측방향 위치(오버레이)와 피처의 크기(CD)에 의해 결정된다. 이것의 일부는 본질적으로 매우 국지적이고 확률적이다; 예를 들어 국부 오버레이(LOVL) 및 국부 CD 균일성(LCDU)에 좌우된다. 또한 라인 에지 거칠기(Line Edge Roughness)(LER) 및 라인 폭 거칠기(Line Width Roughness)(LWR)는 매우 국부적인 CD 변화를 야기할 수 있다. 이 모든 것이 EPE 성능에 대한 중요한 기여자일 수 있다.

EPE에 대한 이 국부적인 기여자의 현재의 측정은 CD-SEM 검사를 사용하여 수행될 수 있다. 그러나 이는 많은 적용에 대하여 너무 느리다.

EPE 그리고 이에 기여하는 매개변수를 모니터링하기 위한 더 빠른 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

제1 양태의 본 발명은 2개 이상의 층들로 형성된 타겟 구조체를 포함하는 기판을 제공하며, 타겟 구조체는 광학 계측을 사용하여 측정 가능한 상기 층들의 각각에서 주기적으로 반복되는 피처를 포함하는 제1 영역; 및 상기 층들의 각각에서 하나 이상의 제품 피처의 반복 - 상기 반복은 적어도 하나의 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위한 확률적 분석을 위해 충분함-을 포함하는 제2 영역을 포함한다.

제2 양태의 본 발명은 리소그래피 공정의 제어에 대한 보정을 결정하는 방법을 제공하며, 본 방법은 제1 양태의 기판 상의 상기 타겟 구조체의 제1 영역에 관한, 비대칭 메트릭에 대한 비대칭 메트릭 값을 획득하는 것; 하나 이상의 제1 관계-하나 이상의 제품 피처 또는 제품 피처들의 하나 이상의 그룹 중 각각에 대해, 제1 관계의 각각은 제1 영역으로부터 측정된 측정 값을 제2 영역으로부터 측정된 측정 값과 관련시켜 제1 국부적 변동 메트릭을 도출함-를 이용하는 것; 및 상기 제1 국부적 변동 메트릭으로부터 고정을 결정하는 것을 포함한다.

제3 양태의 본 발명은 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 타겟을 설계하는 방법을 제공하며, 제1 영역은 적어도 2개의 층들 각각에서 주기적으로 반복되는 피처를 포함하며 광학 계측을 사용하여 측정 가능하고, 제2 영역은 상기 층들의 각각에서 하나 이상의 제품 피처의 반복을 포함하며, 상기 반복은 적어도 하나의 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위한 확률적 분석을 위해 충분하며, 본 방법은 타겟 구조체에 대해 적어도 하나의 타겟 기준이 충족되도록 타겟 구조체를 최적화하는 것을 포함한다.

제4 양태의 본 발명은 반도체 제조 공정에 대한 보정을 결정하는 방법을 포함하며, 본 방법은 복수의 제품 피처 또는 그의 그룹에 대한 성능 매개변수와 연관되고 기판 상의 영역에 걸쳐 분포된 복수의 측정 값을 획득하는 것; 복수의 피처의 각각에 대한 성능 매개변수와 연관된 허용 오차 윈도우를 획득하는 것; 복수의 피처 또는 그의 그룹 각각에 대한 복수의 측정 값에 각각의 모델을 피팅하는 것; 및 각각의 피팅된 모델들에 의해 모델링된 매개변수 값들로부터 대응하는 허용 오차 윈도우의 하나 이상의 경계부까지의 거리를 최소화하는 보정 모델을 결정하는 것을 기반으로 보정을 결정하는 것을 포함한다.

본 발명은 프로세서가 제2 또는 제3 양태의 방법을 수행하게 하기 위한 기계-판독 가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품, 및 연관된 계측 장치와 리소그래피 시스템을 더 제공한다.

본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 작동뿐만 아니라 본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명된 특정 실시예에 제한되지 않는다는 점이 주목된다. 이러한 실시예는 단지 예시의 목적으로 본 명세서에 제시된다. 부가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시를 기반으로 관련 분야(들)의 숙련된 자에게 명백할 것이다.

본 발명의 실시예가 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이며, 도면에서 대응하는 참조 부호들은 대응하는 부분들을 나타낸다.
도 1은 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 검사 장치가 사용될 수 있는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시하고 있다.
도 3은 각도-분해 스캐터로메트리 및 암시야 이미징 검사 방법을 수행하도록 맞춰진 검사 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 타겟 구조체의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 도 4에 도시된 바와 같은 다수의 타겟 및 대응하는 기능 구역을 포함하는 노광 필드 또는 다이를 개략적으로 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 명세서에서 설명된 방법을 사용하여 결정된 바와 같이 피처당 허용 오차 윈도우를 기반으로 제어 방법을 설명하는 예시적인 개략도이다.
도 9는 본 명세서에서 설명된 방법을 이용하여 결정된 바와 같이 허용 오차 윈도우 및 피처별 위치 오프셋을 기반으로 하는 제어 방법을 설명하는 예시적인 개략도이다.
도 10은 측정된 위치와 측정되지 않은 위치를 포함하는 부분에 대한 필드를 도시하고 있다.
도 11a 내지 도 11f는 각각 본 발명의 방법에 따른 모델링 방법의 이점을 도시하는 위치에 대한 값의 플롯을 포함한다.

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

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시하고 있다. 본 장치는, 방사선 빔(B) (예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 시스템 (일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며 그리고 특정 매개변수에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판 (예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지시키도록 각각 구성되며 그리고 특정 매개변수에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 각각 연결된 2개의 기판 테이블 (예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 및 WTb); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟 부분(C) 상에 투영시키도록 구성된 투영 시스템 (예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고 있다. 기준 프레임(RF)은 다양한 구성 요소를 연결하며, 또한 패터닝 디바이스와 기판의 그리고 이들 상의 피처의 위치를 설정하고 측정하기 위한 기준 역할을 한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위해 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형, 또는 다른 유형의 광학 구성 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다.

패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지시킨다. 패터닝 디바이스 지지체는 많은 형태를 취할 수 있다; 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "패터닝 디바이스"는 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위하여 방사선 빔의 횡단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 예를 들어, 패턴이 위상-시프팅 피처 또는 소위 어시스트 피처(assist features)를 포함하는 경우, 방사선 빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟 부분의 원하는 패턴에 정확하게 대응하지 않을 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟 부분에 생성되는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.

도시된 바와 같이, 본 장치는 (예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 이용하는) 투과형 유형이다. 대안적으로, 본 장치는 (예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 사용하는 또는 반사형 마스크를 이용하는) 반사형 유형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 본 명세서에서의 용어 "레티클" 또는 "마스크"의 임의의 사용은 더욱 일반적인 용어 "패터닝 디바이스"와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "패터닝 디바이스"는 또한 이러한 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 제어하는 데 사용하기 위한 디지털 형식 패턴 정보로 저장하는 디바이스를 지칭하는 것으로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "투영 시스템"은 사용되는 노광 방사선에 대해, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 대해 적절하게, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식, 자기식, 전자기식 및 정전식 광학 시스템들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 용어 "투영 렌즈"의 임의의 사용은 보다 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어로 간주될 수 있다

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위하여, 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 의해 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 침지 액체는 또한 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템들의 개구수를 증가시키는 기술 분야에서 잘 알려져 있다.

작동시 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 받아들인다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스와 리소그래피 장치는 별개의 개체들일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 미러 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터로 나아간다. 다른 경우에서, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 필수적인 부분일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께, 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 조정기(AD), 집속기(IN) 및 집광기(CO)를 포함할 수 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 횡단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록, 방사선 빔을 조정하기 위해 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(MA)에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크(MA))를 가로지른 후 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속시킨다. 제2 포지셔너(PW)와 위치 센서(IF) (예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 부분(C)들을 위치시키기 위하여 기판 테이블(WTa 또는 WTb)은 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 포지셔너(PM)와 (도 1에 명확하게 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 검색 후, 또는 스캔 동안, 패터닝 디바이스 (예를 들어, 레티클/마스크)(MA)를 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 정확히 위치시키기 위하여 사용될 수 있다.

패터닝 디바이스 (예를 들어, 레티클/마스크)(MA)와 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2)와 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크들은 전용 타겟 부분들을 차지하지만, 그들은 타겟 부분들 사이의 공간에 위치될 수 있다 (이들은 스크라이브-레인 (scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 유사하게, 하나보다 많은 다이가 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA) 상에 제공되는 상황에서, 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 작은 정렬 마크는 또한 디바이스 피처들 사이에서 다이 내에 포함될 수 있으며, 이 경우 마커는 가능한 한 작고 인접한 피처와 다른 임의의 이미징 또는 공정 조건을 필요로 하지 않는다는 점이 바람직하다. 정렬 마커를 감지하는 정렬 시스템이 아래에 더 설명되어 있다.

도시된 장치는 다양한 모드에서 사용될 수 있다. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)((MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 부분(C) 상으로 투영되는 동안 동시에 스캐닝된다 (즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소) 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서 타겟 부분의 (비-스캐닝 방향의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 움직임(motion)의 길이는 타겟 부분의 (스캐닝 방향의) 높이를 결정한다. 본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 다른 유형의 리소그래피 장치 및 작동 모드가 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려져 있다. 소위 "마스크리스(maskless)" 리소그래피에서는, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스가 정지 상태로 유지되지만 변화하는 패턴을 가지며, 기판 테이블(WT)은 이동 또는 스캔된다.

위에서 설명된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형들 또는 완전히 다른 사용 모드들이 또한 사용될 수 있다.

리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블들(WTa, WTb)과, 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 2개의 스테이션 -노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MET)-을 포함하는, 소위 듀얼 스테이지 유형이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있고 다양한 준비 단계가 수행된다. 이는 장치의 처리량의 상당한 증가를 가능하게 한다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 윤곽들을 매핑하는 것 및 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐만 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없다면, 기준 프레임(RF)에 대하여 기판 테이블의 위치가 양 스테이션에서 추적되는 것을 가능하게 하도록 제2위치 센서가 제공될 수 있다. 다른 배열체가 알려져 있으며 보여지는 듀얼-스테이지 배열체 대신에 사용 가능하다. 예를 들어, 기판 테이블과 측정 테이블이 제공되는 다른 리소그래피 장치가 알려져 있다. 이 테이블들은 준비 측정을 수행할 때 함께 도킹되며, 그후 기판 테이블이 노광을 거치는 동안에 도킹 해제(undocked)된다.

도 2에서 보여지는 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터로도 지칭되는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성하며, 리소그래피 셀은 또한 기판 상에 노광 전 및 노광 후 공정을 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이는 레지스트 층을 증착시키기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(developer)(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하고, 이를 상이한 공정 장치들 사이에서 이동시키며, 그후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay)(LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙으로 지칭되는 이 디바이스들은 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있으며, 이 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 따라서, 처리량과 처리 효율성을 최대화시키기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판들이 정확하게 그리고 일관적으로 노광되도록, 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하도록 노광된 기판들을 검사하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 리소셀(LC)이 위치되는 제조 설비는 또한 리소셀에서 처리된 기판(W)들 중 일부 또는 전부를 수용하는 계측 시스템(MET)을 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)에 간접적으로 또는 직접적으로 제공된다. 오차가 검출된다면, 후속 기판의 노광에 대해 조정이 이루어질 수 있으며, 동일한 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광될 만큼 검사가 곧바로 그리고 빠르게 이루어질 수 있다면 특히 그렇다. 또한, 이미 노광된 기판은 분해(strip) 및 재작업(rework)되어 수율을 개선할 수 있거나, 폐기될 수 있으며, 그에 의하여 결함이 있는 것으로 알려진 기판에 추가 처리를 수행하는 것을 회피한다. 기판의 단지 일부 타겟 부분에만 결함이 있는 경우에, 단지 양호한 타겟 부분 상에서 추가 노광이 수행될 수 있다.

계측 시스템(MET) 내에서, 검사 장치는 기판의 특성을 결정하기 위해, 특히, 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 특성들이 층마다 어떻게 달라지는지를 결정하기 위해 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있거나, 독립형 디바이스(stand-alone device)일 수 있다. 가장 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층에서 특성을 측정한다는 점이 바람직하다. 그러나 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트(contrast)를 가지며 -방사선에 노출된 레지스트의 부분들과 노출되지 않은 레지스트의 부분들 사이에는 매우 작은 굴절률 차이만이 있다- 또한 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 따라서 측정은 노광된 기판 상에서 수행되는 관례적으로 제1 단계이면서 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 사이의 콘트라스트를 증가시키는 노광 후 베이크 단계(PEB) 이후에 이루어질 수 있다. 이 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반-잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 현상된 레지스트 이미지-그 지점에서 레지스트의 노광된 또는 노광되지 않은 부분이 제거되었다-의 측정을 수행하거나 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에 측정을 수행하는 것 또한 가능하다. 후자의 가능성은 결함이 있는 기판의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 사용하기에 적합한 계측 장치가 도 3a에서 보여지고 있다. 이는 적합한 계측 장치의 한 예일 뿐이라는 점을 주목한다. 대안적인 적합한 계측 장치는, 예를 들어 WO2017/186483A1에 개시된 것과 같은 EUV 방사선을 이용할 수 있다. 타겟 구조체(T) 및 타겟 구조체를 조명하기 위해 사용되는 측정 방사선의 회절 광선이 도 3b에 더 상세하게 도시되어 있다. 도시되어 있는 계측 장치는 암시야 계측 장치로 알려진 유형의 장치이다. 리소그래피 장치는 독립형 디바이스(stand-alone device)일 수 있거나, 예를 들어, 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA)에 또는 리소그래피 셀(LC)에 포함될 수 있다. 장치 전체에 여러 분기부(branches)를 갖는 광학 축은 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 소스(11) (예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 광은, 렌즈(12, 14)와 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의하여 빔 스플리터(beam splitter)(15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 배열체의 이중 시퀀스로 배열되어 있다. 검출기 상으로 기판 이미지를 여전히 제공하고 공간-주파수 필터링을 위하여 중간 퓨필-평면(pupil-plane)의 접근을 동시에 허용한다면, 상이한 렌즈 배열체가 사용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 (공액(conjugate)) 퓨필 평면으로 지칭되는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면에서의 공간 세기 분포를 규정함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 후방-투영 이미지(back-projected image)인 평면에서 렌즈(12 및 14)들 사이에 적절한 형태의 애퍼처 플레이트(aperture plate)(13)를 삽입함으로써 이루어질 수 있다. 도시된 예에서, 애퍼처 플레이트(13)는 13N 및 13S로 표기된 상이한 형태들을 가져 상이한 조명 모드가 선택되는 것을 허용한다. 본 예에서의 조명 시스템은 축외(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13N)는 단지 설명의 목적을 위하여 "북(north)"으로 지정된 방향으로부터의 축외 조명을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13S)는 유사한 조명, 그러나 "남(south)"으로 표기된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하기 위해 사용된다. 상이한 애퍼처들을 사용함으로써 다른 조명 모드가 가능하다. 원하는 조명 모드 밖의 임의의 불필요한 광이 원하는 측정 신호를 간섭할 것이기 때문에 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어둡다(dark).

도 3b에서 보여지는 바와 같이, 타겟 구조체(T)가 대물 렌즈(16)의 광학 축(O)에 수직인 기판(W)과 함께 배치된다. 기판(W)은 지지체 (보이지 않음)에 의하여 지지될 수 있다. 축(O)을 벗어난 각도로부터 타겟 구조체(T)에 충돌하는 측정 방사선의 광선(I)은 0차 광선 (실선 0)과 2개의 1차 광선 (일점 쇄선(+1) 및 이점 쇄선(-1))을 발생시키며, 이들은 이하 한 쌍의 상보적인 회절 차수로 지칭된다. 상보적인 회절 차수의 쌍은 임의의 더 높은 차수의 쌍; 예를 들어 예를 들어 +2, -2 쌍 등일 수 있으며 제1 차수 상보 쌍에 제한되지 않는다는 점이 주목되어야 한다. 오버필된(overfilled) 작은 타겟 구조체로, 이 광선들은 계측 타겟 구조체(T)와 다른 피처를 포함하는 기판의 구역을 덮는 많은 평행 광선 중 하나일 뿐이라는 점이 기억되어야 한다. 플레이트(13)의 애퍼처가 (유효한 양의 광을 받아들이기 위해 필요한) 유한 폭을 갖고 있기 때문에, 입사 광선(I)은 사실상 각도 범위를 차지할 것이며, 회절 광선(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산될 것이다. 작은 타겟의 점 확산 함수(point spread function)에 따라, 각 차수(+1 및 -1)는 보여지는 바와 같이 단일의 이상적인 광선이 아니라, 각도 범위에 걸쳐 더 확산될 것이다. 타겟 구조체의 격자 피치 및 조명 각도는 대물 렌즈로 들어가는 1차 광선이 중앙 광학 축과 밀접하게 정렬되도록 설계 또는 조정될 수 있다는 점을 주목한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 광선들은 순전히 도면에서 더 쉽게 구별되는 것을 가능하게 하도록 축을 약간 벗어난 것으로 보여지고 있다

기판(W) 상의 타겟 구조체(T)에 의해 회절된 적어도 0 및 +1 차수는 대물 렌즈(16)에 의해 집광되고 빔 스플리터(15)를 통해 뒤로 지향된다. 도 3a로 돌아가서, 북(N) 및 남(S)으로 표시된 정반대의 애퍼처들을 지정함으로써 제1 및 제2 조명 모드 모두가 도시되어 있다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광학 축의 북측으로부터 온 경우, 즉 제1 조명 모드가 애퍼처 플레이트(13N)를 사용하여 적용되는 경우, +1(N)으로 표시되는 +1 회절 광선은 대물 렌즈(16)로 들어간다. 그에 반하여, 제2 조명 모드가 애퍼처 플레이트(13S)를 사용하여 적용되는 경우, (-1(S)로 표시된) -1 회절 광선은 렌즈(16)로 들어가는 광선이다.

제2 빔 스플리터(17)는 회절 빔을 2개의 측정 분기부로 나눈다. 제1 측정 분기부에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 사용하여 제1 센서(19) (예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟 구조체의 회절 스펙트럼 (퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각 회절 차수는 센서 상의 상이한 포인트에 도달(hit)하며, 따라서 이미지 처리는 차수들을 비교하고 대조할 수 있다. 센서(19)에 의해 캡처된 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 집속하기 위하여 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하기 위하여 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 많은 다른 측정 목적을 위해 사용될 수 있다.

제2 측정 분기부에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23) (예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟 구조체(T)의 이미지를 형성한다. 제2 측정 분기부에서, 퓨필-평면에 공액인 평면에 구경 조리개(aperture stop)(21)가 제공된다. 구경 조리개(21)는, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로부터만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서(19 및 23)에 의해 캡처된 이미지는 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 프로세서의 기능은 수행되고 있는 측정의 특정 유형에 좌우될 것이다. 용어 "이미지"는 본 명세서에서 넓은 의미로 사용된다는 점을 주목한다. -1차 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우에, 이와 같은 격자 라인의 이미지는 형성되지 않을 것이다.

(흔히 "오버레이(overlay)"로 지칭되는) 오버레이 오차로 인하여 위치 오차가 발생할 수 있다. 오버레이는 제2 노광 동안의 제2 피처에 대하여 제1 노광 동안의 제1피처를 배치하는데 있어서의 오차이다. 리소그래피 장치는 패터닝 전에 각 기판을 기준에 대해 정확하게 정렬시킴으로써 오버레이 오차를 최소화한다. 이는 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정함으로써 수행된다. 정렬 절차에 관한 더 많은 정보는 미국 특허 출원 공개 US2010/0214550에서 찾을 수 있으며, 이는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다. 패턴 치수화 (예를 들어, CD) 오차는, 예를 들어 기판이 리소그래피 장치의 초점 평면에 대하여 정확하게 위치되지 않을 때 발생할 수 있다. 이 초점 위치 오차는 기판 표면의 편평하지 않음과 연관될 수 있다. 리소그래피 장치는 레벨 센서를 사용하여 패터닝 전에 기판 표면 토포그래피를 측정함으로써 이 초점 위치 오차를 최소화하는 것을 목표로 한다. 후속 패터닝 중에 기판 높이 보정이 적용되어 기판 상으로의 패터닝 디바이스의 정확한 이미징(포커싱)을 보장하는 데 도움이 된다. 레벨 센서 시스템에 관한 더 많은 정보는 미국 특허 출원 공개 US2007/0095991에서 찾을 수 있으며, 이는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

리소그래피 장치(LA)와 계측 장치(MT) 외에, 하나 이상의 다른 처리 장치가 디바이스 생산 중에 사용될 수도 있다. (보이지 않는) 에칭 스테이션은 패턴을 레지스트에 노광시킨 후 기판을 처리한다. 에칭 스테이션은 패턴을 레지스트로부터 레지스트 층 아래에 있는 하나 이상의 층으로 전사한다. 전형적으로, 에칭은 플라즈마 매질의 적용을 기반으로 한다. 하나 이상의 국부 에칭 특성은, 예를 들어 기판의 온도 제어를 사용하여 또는 전압 제어 링을 사용하여 플라즈마 매질을 지향시켜 제어될 수 있다. 에칭 제어에 관한 더 많은 정보는 PCT 특허 출원 공개 WO2011/081645 및 미국 특허 출원 공개 US2006/016561에서 찾을 수 있으며, 이들은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

디바이스 제조 동안, 피처의 특성이 특정 제어 한계 내에서 유지되도록 리소그래피 장치 또는 에칭 스테이션과 같은 하나 이상의 처리 장치를 사용하여 기판을 처리하기 위한 공정 조건이 안정적으로 유지되는 것이 바람직하다. 공정의 안정성은 제품 피처로도 지칭되는, IC와 같은 전기 디바이스의 기능 부품의 피처에 있어서 특히 중요하다. 안정적인 처리를 보장하는 것을 돕기 위하여, 공정 제어 능력이 준비되어 있어야 한다. 공정 제어는 공정 데이터의 모니터링과 공정 보정 수단의 구현을 포함하며, 예를 들어 처리 데이터의 하나 이상의 특성을 기반으로 처리 장치를 제어한다. 공정 제어는, 흔히 "고급 공정 제어(Advanced Process Control)"로 지칭되는 (또한 APC로도 지칭됨) 계측 장치(MT)에 의한 주기적인 측정을 기반으로 할 수 있다. APC에 관한 더 많은 정보는 미국 특허 출원 공개 US2012/008127에서 찾을 수 있으며, 이는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다. 전형적인 APC 구현 형태는 기판 상의 계측 피처에 대한 주기적인 측정을 포함하여 하나 이상의 처리 장치와 연관된 드리프트(drift)를 모니터링하고 보정한다. 계측 피처는 제품 피처의 공정 변동에 대한 응답을 반영한다. 공정 변동에 대한 계측 피처의 감도는 제품 피처에 대한 감도와 비교하여 다를 수 있다. 이 경우, 소위 "디바이스에 대한 계측(Metrology To Device)" 오프셋 (MTD로도 지칭됨)이 결정될 수 있다.

이 MTD 오프셋에 대한 한 가지 이유는 실제 제품 구조체가 흔히 스캐터로메트리 또는 이미지 측정을 위하여 요구되는 타겟 구조체의 크기보다 훨씬 (수백 배) 작기 때문이며, 이 크기의 차이는 상이한 매개변수 거동을 초래할 수 있다 (예를 들어, 계측 타겟에 대한 패턴 배치 및 결과적인 오버레이는 실제 구조체의 패턴 배치 및 결과적인 오버레이와 다를 수 있다). 제품 피처의 거동을 모방하기 위하여, 계측 타겟 내의 피처는 더 작게 (예를 들어, 분해능상 오버레이(at-resolution overlay)(ARO)로 지칭될 수 있는, 제품 구조체와 비슷한 크기로) 만들어질 수 있으며, 세그먼트화된 피처, 어시스트 피처 또는 특정 기하학적 구조 및/또는 치수를 갖는 피처를 포함할 수 있다. 면밀하게 설계된 계측 타겟은 이상적으로 제품 피처와 마찬가지로 공정 변동에 유사한 방식으로 응답해야 한다. 계측 타겟 설계에 관한 더 많은 정보는 PCT 특허 출원 공개 제WO2015/101458호에서 찾을 수 있으며, 이는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

또 다른 접근법에서, 계측은 제품 구조체에서 직접 수행될 수 있다. 예를 들어 이는 주사 전자 현미경(SEM) 또는 e-빔 계측 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 그러나 이 디바이스는 전형적으로 상용 (대량 제조(HVM)) 환경에서의 공정 제어를 위하여 너무 느리다. 디바이스 내 계측(in-device metrology)(IDM)으로 지칭되는 또 다른 대안은 제품 구조체를 직접 측정하기 위해 스캐터로미터 기반 계측 장치를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 도 3에서 도시되는 바와 같은 최신 스캐터로메트리 툴은 이러한 작은 구조체 상의 (적어도) 비대칭 기반 메트릭 (예를 들어, 오버레이)을 측정하는 능력을 갖고 있다. 그러나 이는 제품 구조체가 효과적인 회절 격자로서의 역할을 할 수 있도록 충분한 정규화(regularization)를 갖는 (충분히 주기적인) 갖는 제품 구조체 (예를 들어, 메모리 유형)에 대해서만 가능하다. 스폿 내의 모든 피처가 퓨필에 추가되며, 따라서 신호를 받기 위하여 피처들은 전체 스폿에 걸쳐 규칙적이어야 한다. (예를 들어) 논리 구조체와 같이 덜 규칙적인 제품 구조체는 이러한 방식으로 측정될 수 없다. 이런 이유로, (예를 들어, 모든 제품 구조체가 에지 배치 오차(EPE) 면에서 그의 허용 오차 윈도우 또는 공정 윈도우에 내에서 프린트되도록) 이러한 스캐터로메트리 유도 오버레이 측정 데이터에 순전히 스캐너 제어를 기반으로 하는 것은, 특히 논리 또는 다른 비주기적 회로를 포함하는 임의의 IC에 대한 가장 높은 가능한 수율을 획득한다는 것을 고려하여 차선책일 수 있다

결과적으로, 제품 구조체, 특히 논리 회로와 같은 비주기적 제품 구조체에 대한 HVM 제어를 위해 충분히 빠른 계측을 수행할 수 있게 하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 방법이 EPE 또는 유사한 국부적 변동 메트릭을 기반으로 개선된 모니터링 및/또는 제어를 가능하게 하는 것이 또한 바람직할 것이다.

국부 임계 치수 균일성(CDU), 국부 오버레이(LOVL), 국부 배치 오차(LPE), 및 라인 폭 거칠기(LWR), 오버레이 마진 및/또는 라인 에지 거칠기(LER)와 같은 국부 확률적 메트릭 또는 국부적 변동 메트릭는 모두 에지 배치 오차(EPE) 버짓(budget)에 대한 기여자(contributor)이다. 이 효과는 스캐터로미터와 같은 상대적으로 빠른 계측 툴을 사용하여 측정하기에는 너무 작은 치수 변동으로 나타나며, 따라서 현재 SEM (예를 들어, e-빔 툴) 또는 유사한 툴을 이용하여 모니터링된다.

예를 들어, 기판 상의 타겟 또는 하나 이상의 레티클 상의 동등한 피처 및 이러한 타겟의 사용이 본 명세서에서 개시되며, 이는 IDM 타겟 판독(readout) (예를 들어, 보다 구체적으로 주기적 디바이스와 같은 구조체를 포함하고, 스캐터로메트리를 이용하여 측정 가능하며 스캐너 제어 목적에 적합한 주기적 타겟)과 국부적 변동 메트릭(제품 피처 국부 오버레이/EPE 및/또는 오버레이 마진 등) 및/또는 스캐터로메트리 측정 가능한 규칙적인 IDM 구조체에 대하여 비주기적 제품 피처의 체계적 시프트 간의 관계의 설정을 가능하게 한다.

설정된 관계는 규칙적으로 측정된 IDM 비대칭 메트릭 (예를 들어, 오버레이 값)을 상이한 제품 피처 또는 피처 유형 및/또는 제품 국부적 변동 메트릭 (예를 들어, 오버레이 또는 EPE 보정 또는 관련된 매개변수)에 대한 보정에 각각 대응하는 제2 (예를 들어, 보정된) 측정 값의 대응 세트로 변환시키기 위해 사용될 수 있으며, 또한 이후에 스캐너를 제어하기 위해 이를 이용할 수 있다.

이러한 보정은 국부적 변동 메트릭을 최적화, 예를 들어 제품 EPE를 최소화할 수 있다. 이러한 방법은 국부적 변동 메트릭 및/또는 로트별 (로트-대-로트) MTD 오프셋 (제품 대 IDM 오프셋) 그리고 가능하게는 웨이퍼 대 웨이퍼의 모니터링 및 보정을 가능하게 하기에 충분히 빠를 수 있다. 특히, 스캐터로미터 또는 간섭계 기반 툴을 사용하여 이러한 측정이 수행되는 것을 가능하게 하는 방법이 설명될 것이다. 이러한 툴은 도 2에 도시된 바와 같은 스캐터로메트리 기반 계측 디바이스(MET), 또는 특정 계측 디바이스 또는 도 3에 도시된 유사한 것일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 이러한 툴은 도 1에서 AS로 표기된 것과 같은 정렬 센서 또는 주기적인 구조체에서의 비대칭을 측정할 수 있는 임의의 다른 툴일 수 있다.

도 4는 스캐터로미터를 사용하여 측정 가능한 비대칭 메트릭과 EPE 또는 관련 메트릭과 같은 국부적 변동 메트릭 사이의 관계를 설정하기 위해 설계된 타겟 구조체의 실시예를 도시하고 있다. 타겟 구조체는 적어도 2개의 층으로 형성되고 제1 영역 또는 주기적 (예를 들어, 디바이스 내 계측(IDM)) 타겟 영역(IDM) 및 제2 영역 또는 디바이스 구조체 영역(DV)을 포함하며, 이들 모두는 e-빔 계측 툴의 관측 시야 내에 동시에 있도록 배열된다. 이와 같이, 타겟 치수는 기판 평면 치수들의 각각에서 7㎛ 내지 20㎛, 7 내지 15㎛, 8㎛ 내지 12㎛ 또는 9㎛ 내지 11㎛일 수 있다. 보여지는 특정 예에서, 타겟은 정사각형이며, 에지 치수(L1)는 10㎛이다. 치수 L2는 예를 들어 5㎛ 이하의 범위 내에 있을 수 있다. 더 전반적으로, 제1 영역은 기판 평면 치수들의 각각에서 3㎛ 내지 7㎛ 또는 4㎛ 내지 6㎛의 치수를 가질 수 있다.

제안된 타겟 구조체는 피처별 또는 피처의 그룹 (예를 들어, 클립)별 기반으로, 다이 상의 모든 또는 일부 (예를 들어, 더 임계적인) 피처에 대한 관계를 결정하는 것을 가능하게 할 수 있고, 또한 제안된 방법은 이 관계를 결정하는 것을 포함한다.

제안된 타겟 구조체는 국부 오버레이 또는 EPE에 대한 보정을 제공하는 제1 관계 (예를 들어, 오프셋 또는 MTD 오프셋)를 결정하는 것을 가능하게 할 수 있으며, 또한 본 방법은 이 제1 관계를 결정하는 것을 포함한다 (국부 오버레이 MTD 오프셋 및 EPE MTD 오프셋은 동일할 것이라는 점이 인식될 수 있다). 이는 이들 각각이 IDM 영역에 대하여 오프셋을 얻도록 피처별/피처의 그룹별 (또는 그의 서브세트, 예를 들어 임계 피처/피처의 그룹)로 수행될 수 있다.

제안된 타겟 구조체는 제1 영역으로부터의 IDM 오버레이 마진을 제2 영역 내의 피처의 오버레이 마진에 관련시키는 제2 관계 (예를 들어, 윤곽 변동성 또는 오버레이 마진 오프셋)를 결정하는 것을 가능하게 할 수 있다 (그리고 선택적으로 제안된 방법은 이 제2 관계를 결정하는 것을 포함한다). 이는 피처별/피처의 그룹별 (또는 그의 서브세트, 예를 들어 임계 피처/피처의 그룹과 같은 관심 대상 피처)별로 수행될 수 있으며 또한 보정 최적화에서 각각의 피처/그룹에 대한 가중을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

제1 주기적 영역은 본질적으로, 제품 구조체 (예를 들어, 제품 유사 구조체)와 유사한 크기 또는 분해능의 구조체들을 포함하지만 타겟의 2개의 층 간의 오버레이의 광학 측정을 허용하는 주기적 패턴을 갖는 디바이스 내 계측(IDM) 타겟을 포함할 수 있다. 이와 같이, 이 구조체들은 관련 제품 구조체와 가능한 아주 유사할 수 있지만 주기적 패턴을 갖는다. 이 영역은 전형적으로 (있을 수 있으나) 실제 제품 구조체가 아니지만, 구체적으로 스캐터로메트리 목적을 위하여 설계된다. 영역은, 예를 들어 메모리 구조체와 유사한 구조체를 포함할 수 있으며, 이와 같이 다이 상의 하나 이상의 제품 구역 (예를 들어, 다이가 하나 이상의 메모리 구역을 포함하는 경우)의 것과 본질적으로 동일한 구조체를 포함할 수 있다. 그러나 구조체가 스캐터로미터 또는 유사한 디바이스를 사용하여 수행될 비대칭 기반 (예를 들어, 회절 기반 및/또는 0차 비대칭 기반) 광학 계측을 허용하기에 충분히 주기적이라면, 이 영역에서의 구조체 유형은 궁극적으로 그렇게 중요하지 않다.

제2 영역은 적어도 레티클 상의 제품 피처를 나타내는 다수의 구조체의 인스턴스(instance)를 포함할 수 있다. 이 구조체는 주기적 및/또는 비주기적 제품 구조체의 대표적인 예를 포함할 수 있거나 대안적으로 실제 제품 구조체를 포함할 수 있다. 후자의 경우에, 타겟 구조체는 실제 디바이스 구조체로서 근처 (예를 들어, 동일한 e-빔 관측 시야 내)에 배치된 제1 주기적 영역 또는 IDM 타겟을 포함할 수 있다. 이 제2 영역은 상기 제품 피처의 확률적 (통계적) 거동을 결정하기 위한 근거일 수 있다. 이 거동은 EPE 또는 관련 메트릭일 수 있으며 또한 예를 들어 a) 상기 두 층 사이의 구조체의 윤곽의 변동 또는 b) 커트라인(cutline) 기반 메트릭의 변동 (윤곽의 제한된 부분만이 관심 대상인 경우)를 설명할 수 있다. 제2 영역 내의 이 구조체들의 인스턴스의 수는 대략 수천 또는 수만 정도의 크기일 수 있다. 이 제2 영역은 제품 구조체의 다수의 클립을 포함할 수 있으며, 여기서 클립은 다수의 피처의 기능적 개체이다.

IDM 타겟 (제1) 영역과 제품 피처 (제2) 영역이 모두 하나의 FOV 내에 있음에 따라 이들은 e-빔 장치, 또는 충분히 큰 FOV를 갖는 다른 적절한 계측 장치를 사용하여 동시에 측정할 수 있다. e-빔 측정을 기반으로, IDM 오버레이(층 대 층)와 각 개별 피처, 피처들의 그룹 또는 클립의 하나 이상의 국부적 변동 메트릭 (예를 들어, EPE) 간의 관계가 설정될 수 있다. e-빔 측정 이미지로부터 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위해 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있다.

하나의 이러한 방법은, 예를 들어, 피처별, 관심 대상 피처별 (예를 들어, 중요한 또는 임계 피처) 및/또는 피처의 그룹 별 (또는 관심 대상 피처의 그룹)로; 제1 영역으로부터 측정된 오버레이 값과 제2 영역으로부터 측정된 국부 오버레이 간의 차이를 기반으로 제1 관계 또는 국부 오버레이 관계 (예를 들어, 국부 오버레이 또는 EPE 오프셋)를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 그룹 또는 클립별 국부 오버레이 값은 평균화되어 IDM 피처에 대하여 클립 피처의 평균 변위를 설명하는 IDM 영역에 대하여 클립별 국부 오버레이 오프셋을 제공할 수 있다. 특정 클립에 대한 오프셋은 그 클립에 대응하는 특정 피처가 필드/웨이퍼 상에 위치되는 영역으로부터 측정된 IDM 측정 (예를 들어, 스캐터로미터 측정)에 대한 최적화에서 적용 (예를 들어, 추가)될 수 있다.

다른 접근법은 오버레이 마진이 EPE 요구 조건과 윤곽 변동성 (이중 층) 사이의 차이인 오버레이 마진 관계와 같은 윤곽 변동성 관계 (제2 관계)를 결정하는 것을 포함할 수 있다. EPE 요구 조건은 회로 설계의 결과이며, EPE는 EPE 요구 조건보다 작게 유지되어야 한다. 이와 같이, EPE는 오버레이와 윤곽 변동성 이중 층의 합을 포함한다.

오버레이 마진을 결정하기 위한 접근법은 윤곽 스택킹(contour stacking)이며, 이는 (본 명세서에 참조로 포함되는) PCT 공개 WO2020/094286A1에 설명되고 윤곽의 변동성을 도출하기 위해 사용될 수 있다 (예를 들어, 이는 윤곽 변동성 메트릭, 국부적인 변동 메트릭의 서브세트이다). 오버레이 마진 관계는 하나 이상의 피처 또는 관심 대상 피처의 그룹의 각각과 제1 영역에 대한 오버레이 마진 사이의 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 윤곽 변동성 메트릭을 결정하기 위한 대안적인 방법은 게이지 분석 (예를 들어, 커트라인을 가로지르는 히스토그램(histogram))을 포함할 수 있다.

오버레이 마진은 기판의 상이한 층들 및 부분들의 복수의 이미지로부터 결정될 수 있다. 본 방법은 기판의 복수의 층의 각각에서 기판의 부분의 하나 이상의 이미지를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 오버레이 마진은 피처의 윤곽과 같은, 피처의 속성에 따라 계산된다. 기판의 상이한 층에 있는 동일한 피처의 하나 이상의 대응하는 이미지에 관한 이미지 및/또는 기판의 동일한 층에 있는 복수의 피처의 이미지는 적층될 (예를 들어, 정렬될 그리고 오버레이될) 수 있다. 정렬 공정은 이미지들 간에 오버레이 오차가 없도록 이미지들의 각각에서의, 또는 각각에 겹쳐진 하나 이상의 기준 위치에 따라 이미지를 정렬하는 것을 기반으로 할 수 있다. 예를 들어, 정렬 공정은 타겟 디자인들 간에 오버레이 오차가 없도록 이미지의 피처의 타겟 디자인을 정렬하는 것을 포함할 수 있다. 정렬 공정은 의도된 설계 데이터 (예를 들어, GDS 데이터)에 따라 이미지를 정렬하는 것을 기반으로 할 수 있다. 정렬 공정을 수행하는 효과는 상이한 이미지들 간의 임의 오버레이 오차의 효과를 제거하는 것이다.

오버레이 마진은 정렬된 이미지의 스택에서의 피처의 확률적 변동의 측정치이다. 오버레이 마진은 이미지의 정렬된 버전에서의 대응하는 피처의 윤곽들 간의 차이에 따라 계산될 수 있다. 오버레이 마진은 또한 피처에 대한 타겟 윤곽에 따라 계산될 수 있다. 예를 들어, 이미지들의 각각에 대해, 오버레이 마진은 이미지의 피처와 피처의 타겟의 비교에 따라 계산될 수 있다. 이미지 내의 피처의 윤곽과 다른 이미지 내의 피처의 윤곽 사이의 차이 및 피처에 대한 타겟 윤곽은, 임계 치수 균일성(CDU), 라인 폭 거칠기(LWR), 임계 치수 진폭 및 배치 오차와 같은 복수의 공지된 특정 이미지-관련 메트릭에 의해 결정될 수 있다.

이미 언급된 바와 같이, 오버레이 마진은 EPE와 관련이 있다. EPE는 피처의 하나 이상의 이미지의 윤곽들 간의 차이 그리고 피처에 대한 타겟 윤곽의 전체적인 표현을 제공하는 이미지-메트릭이다. EPE는 피처의 이미지들 사이의 오버레이 오차 및 피처에 대한 타겟 윤곽을 포함한다. 위에서 설명된 정렬 공정에 의해 오버레이 오차가 제거되기 때문에 (예를 들어, 오버레이 마진=EPE-오버레이 오차) 오버레이 마진이 피처의 이미지들 사이의 오버레이 오차를 포함하지 않는다는 점에서 오버레이 마진은 EPE와 다르다.

나중에, 제1 영역에서 스캐터로메트리 기반 IDM 측정이 이루어지며, 이로부터 국부 오버레이 오프셋이 제1 관계가 설정된 각 피처 또는 피처 그룹에 적용될 수 있고, 이 오프셋은 EPE 보정(예를 들어, 픽셀별)을 제공한다. 또한, IDM 측정은 (예를 들어, 제1 관계 및 대응하는 오버레이 마진 값 모두를 사용하여) 관계가 설정된 제품 피처/클립과 연관된 대응하는 EPE 또는 다른 국부적 변동 메트릭을 예측하기 위해 사용될 수 있다.

타겟 구조체의 제2 영역은 제품 피처/클립의 많은 반복을 포함할 수 있으며, 또한 예를 들어 하나 또는 소수의 상이한 클립의 다수의 반복을 포함하거나 (즉, 정확한 통계에 초점을 맞춤) 또는 더 많은 수의 상이한 클립에 대한 더 적은 반복을 포함할 수 있다 (즉, 단일 교정에서 더 관련 있는 제품 클립에 대한 관계를 설정하는데 초점을 맞춤). 물론 이 예들 사이에서 더 균형 잡힌 전략이 사용될 수도 있다.

제품과 IDM 구조체 사이의 가장 근접한 평균 근접성이 유지되도록 도면에서 보여지는 바와 같이 제품 피처는 IDM 구조체 주위에 배열될 수 있다. 대안적으로, 다른 배열체가 가능하다 (예를 들어, 인접 영역).

관계 치환(permutations)의 수가 너무 커서 모든 피처 유형에 대한 관계를 설정할 수 없다. 따라서 제품 피처는 다양한 기준을 기반으로 클립으로 그룹화될 수 있으며, 이 기준은 예를 들어; 기능적 기준 (예를 들어, SRAM 셀과 관련된 모든 피처가 하나의 클립에 있도록 기능 유형에 따른 그룹화), 임계도 (공정 윈도우에 따른 그룹화; 예를 들어 유사한 공정 윈도우를 가진 피처가 동일한 클립에 있도록 공정 윈도우에 따른 비닝(binning)), 기하학적 특성 (예: 피치, CD 등), 또는 그룹화된 피처의 노광 및/또는 계측에서의 거동이 유사할 것으로 예상될 수 있는 임의의 다른 기준 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그 후 클립 또는 피처의 그룹 별로 관계가 결정될 수 있다.

도 5는 초기 또는 교정 단계에서의 비대칭 메트릭과 국부적 변동 메트릭 간의 관계를 결정하는 방법을 도시하고 있다. 단계 500에서, 제1 층이 이미지화되고 에칭되며, 그후 결과적인 타겟 배열체 (즉, 제1 층 구성 요소)가 e-빔 툴 또는 유사한 것을 이용하여 측정된다. 이 단계는, 예를 들어, 데이터베이스 또는 GDS 파일을 참조함으로써; e-빔 이미지를 각각의 예상 위치에 대하여 제1 영역 내의 모든 IDM 피처의 위치의 평균에 대해 정렬시키는 것을 포함할 수 있다. FOV가 제1 영역에 대해 정렬되면서, 평균 IDM 피처의 위치에 대한 제2 영역 내의 제품 피처의 위치에 의하여 국부 배치 오차가 결정될 수 있다. 이로부터, 피처마다 배치 오차는, 예를 들어 클립당 또는 피처 유형당 국부 배치 오차의 평균으로 결정될 수 있다. 단계 510은 제2 층에 대한 배치 오차를 결정하기 위하여, 제2 층에 대한 단계 500과 본질적으로 동일하다. 단계 520에서, IDM 영역에 대한 피처별 오버레이 MTD 오프셋 (제1 관계)는 이전 2개의 단계의 결과로부터 재구성된다. 제2 영역의 모든 피처 그리고 제1 영역 모두에 대한 오버레이는 단계 500 및 510에서 결정된 각각의 피처의 각각의 위치로부터 간단하게 결정될 수 있다. 이 단계의 결과들은 패턴 그룹화를 기반으로 또는 클립을 기반으로 (구체적인 예로서: IDM에 대하여 SRAM 셀의 평균 국부 로컬 오버레이) 또는 또 다른 방법으로 집계 (예를 들어, 평균화)될 수 있다. 단계 530에서, 오버레이 마진이 제1 영역에 대하여 그리고 제품 피처에 대하여 재구성된다. 이것은, 예를 들어 각 영역의 단위 셀 별(반복 요소) 윤곽 스태킹에 의해 수행될 수 있다. 제1 영역 대 제2 영역의 클립들의 각각의 오버레이 마진의 차이는 IDM 측정과 국부적 변동 메트릭 사이의 제2 관계가 획득될 수 있는 것으로부터 결정될 수 있다. 이 단계는 또한 초점-노광 매트릭스(focus-exposure matrix)(FEM) 또는 다른 적합한 방법을 통하여 초점 및/또는 선량을 통해 오버레이 마진/EPE의 거동을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

결정된 관계를 사용하여, 스캐터로미터를 사용하여 IDM 타겟에서 수행된 측정을 기반으로 국부 오버레이 또는 EPE와 같은 변동 메트릭에 대한 국부 보정을 결정할 수 있다. 관계는 또한 e-빔 장치 또는 유사한 것을 사용하여, 예를 들어 모든 관련 구역을 개별적으로 측정하기 보다는 하나 이상의 IDM 타겟만의 측정을 통하여 임의의 변동 메트릭 (예를 들어, 오버레이 마진 또는 EPE)의 보다 효율적인 모니터링을 가능하게 한다. 이 측정 및 관계를 기반으로, 예를 들어, 공정 매개변수의 제어 (예를 들어, 오버레이 제어 및/또는 CD 제어)가 최적화될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 측정 및 관계는 추가 계측을 최적화하기 위하여, 예를 들어 샘플링 스킴(scheme) 및 계측 전략을 최적화하기 위하여 사용될 수 있다.

도 6은 4개의 상이한 기능 구역 (예를 들어, SRAM SR, 제1 논리 구역(A), 제2 논리 구역(B) 및 제3 논리 구역(C))을 갖는 디바이스에 대한 다이 레이아웃 (또는 그의 일부) 설계를 도시하고 있다. 기능 구역은 모두 IDM 영역에 대해 유사한 관계를 가질 것으로 예상될 수 있고 및/또는 공통 다이 영역에 있는 다수의 유사한 피처를 포함할 수 있다; 그러나 이 관계는 기능 구역들 간에 다를 수 있다. 각 기능 구역은 적어도 하나의 각각의 하이브리드 타겟(HT_SR, HT_A, HT_B, HT_C)을 가지며, 이 하이브리드 타겟은 제1 주기적 또는 IDM 영역 및 그의 각각의 기능 구역 내의 피처를 나타내는 피처를 갖는 제2 영역을 포함한다.

이 하이브리드 타겟(HT_SR, HT_A, HT_B, HT_C)들의 각각은 예를 들어 도 5와 관련하여 설명된 방법을 사용하여 4개의 기능 구역(SR, A, B, C)의 각각에 대한 각각의 제1 관계 및 각각의 제2 관계를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

이 기능 구역(SR, A, B, C)들의 각각에 대해 결정된 제1 관계를 기반으로, 각각의 오버레이 오프셋이 각 기능 구역에 할당될 수 있다. 이 기능 구역(SR, A, B, C)들의 각각에 대해 결정된 제2 관계를 기반으로, 각각의 가중치가 또한 각 기능 구역에 할당될 수도 있으며; 이는 예를 들어 그 피처의 (상대적) 오버레이 마진에 좌우된다. 이 오프셋 및/또는 가중치는 오버레이 최적화 중에 사용되어 다이 레이아웃의 노광에서 오버레이를 제어할 수 있으며, 예를 들어 따라서 각각의 가중치 및 오프셋은 대응하는 피처가 발생하는 웨이퍼/필드 상의 픽셀에 적용된다.

오버레이 마진은 제조되고 있는 피처의 오버레이 오차에 대한 허용 오차의 표시를 제공하므로, 할당된 오버레이 마진을 기반으로 가중치가 할당될 수 있다 (예를 들어, 허용 오차가 큰 영역에 더 작은 중요성이 부여됨). 예를 들어, (대응하는 오버레이 마진에 따라) 어느 기능 구역이 더 많은 수의 EPE 임계 구역을 갖고 따라서 주어진 CD/OV 오차에서 적은 EPE 임계 콘텐츠의 양을 갖는 구역보다 더 높은 EPE 위반의 확률을 갖는지를 기반으로 가중치가 할당될 수 있다.

많은 임계 피처의 인스턴스/반복이 양호한 확률적 분석을 위하여; 예를 들어 충분히 정확한 오버레이 마진의 결정을 위하여 일부 논리 IC 설계에서 충분한 빈도로 발생하지 않는다는 것을 인식될 수 있다. 오버레이 마진을 측정하는 측면에서 제안된 하이브리드 타겟의 특별한 이점은 제2 영역이 하나 이상의 임계 피처 (핫스폿(hotspot) 피처를 제한하는 오버레이)의 많은 인스턴스로 채워져 충분한 수의 양호한 확률적 분석을 보장할 수 있다는 것이다.

특정 예로서, 최적화는 모든 피처에 대해 동시에 피처의 양 측의 마진들에 대한 오버레이를 최적화하는 것을 포함할 수 있다 (피처의 양측의 좌측 및 우측 마진들은 비대칭일 수 있다). 단위 셀의 윤곽 스태킹은, 단위 셀 내의 각 피처에 대해, 각 피처가 EPE 최적 타겟 위치 (예를 들어, 좌측과 우측의 동일한 오버레이 마진) 및/또는 설계 의도 (GDS 파일에 관하여 적층 윤곽)에 관하여 얼마나 많이 시프트되는지를 검출할 것이다.

이 실시예에서의 윤곽 스태킹 단계는 제2 층의 하나 이상의 이미지와 함께 제1 층 (제1층은 제2 층에 대해 임계적인 오버레이이다)의 이미지를 스태킹하는 것을 포함할 수 있다 (제1 및 제2는 전적으로 구별을 위한 것이며 여기서 반드시 노광 순서를 나타내는 것은 아니다). 적층되면, 오버레이 마진이 (예를 들어 좌측/우측 및/또는 최상부/최하부와 같은 임의의 관련 방향으로) 결정되어 제2 층에 관한 제1 층 상의 피처에 관한 마진의 임의의 비대칭성을 결정한다. 측정이 제2 층에 이용 가능하지 않다면 제2 층의 설계 의도가 사용될 수 있다. 각 피처 유형에 대해, 이는 최적에 관한 패턴 시프트를 산출할 것이다 (여기서 최적은 각 치수에서 동일한 마진; 예를 들어 동일한 좌측 및 우측 마진일 수 있다). 이 방식으로, 본 명세서에 개시된 하이브리드 타겟을 사용하여 최적에 관한 그리고 IDM 측정에 관한 피처 유형별 패턴 시프트가 획득될 수 있다.

최적화에서, 모든 피처의 무게 중심의 평균이 0이라는 점이 가정될 수 있다; 즉, 오버레이 제어는 완벽하지만 단위 셀 내에서의 피처 대 피처 패턴 시프트를 알지 못한다 (이는 단위 셀 정렬에 의하여 윤곽 스태킹에서 수행된다). 최적화는 그후 임의의 측정 지점에 대한 (예를 들어, 최상부 대 최하부 층에 적용될) 시프트를 결정할 수 있으며, 따라서 EPE 또는 오버레이 마진을 위반할 가능성이 최소화된다. 최적화된 EPE에 대한 오버레이 보정은 이러한 실패 가능성을 최소화하는 시프트를 포함할 수 있다. 시프트 지문 (필드내 및/또는 필드간)은 (기존 기술을 이용하여) 모든 측정 지점으로부터 구성될 수 있다. (오버레이 타겟으로부터만 결정되기 때문에 피처 대 피처 시프트를 알지 못하는) 임의의 다른 오버레이 보정에 더하여 이 시프트 지문이 적용될 수 있다. 예를 들어 임계 디자인들 중 하나를 포함하는 레티클 상의 각 구역에는 이러한 최적화 동안 그 피처 세트와 관련된 오프셋 및 가중치가 할당될 수 있다.

도 7은 본 명세서에 개시된 개념을 사용하는 실시예에 따른 제어 전략을 설명하는 흐름도이다. 단계 700에서, 비대칭 메트릭의 IDM 측정 또는 스캐터로미터 측정이 IDM 타겟 (본 명세서에 개시된 바와 같은 하이브리드 타겟의 제1 영역)으로부터 측정된다. 단계 710에서, IDM을 (설명된 방법을 이용하여 초기 교정에서 결정될 수 있는) 제품 변동성 EPE에 관련시키는 제1 관계를 사용하여, 다양한 제품 피처/그룹 또는 기능 구역의 각각에 대한 오버레이 오프셋 데이터가 도출된다. 단계 720에서, 오버레이 오프셋 데이터를 기반으로 오버레이 제어 보정을 결정하기 위하여 오버레이 최적화가 수행된다. 이 단계는 또한 (예를 들어, 초기 교정 단계에서 제2 관계로부터 결정되는 바와 같은) 오버레이 마진을 기반으로 각 피처/그룹/기능 구역에 대한 가중치를 사용할 수 있다. 단계 740에서, 웨이퍼의 다음 로트의 노광은 이전 단계의 오버레이 제어 보정을 기반으로 제어될 수 있으며, 본 방법은 이 로트에서 반복될 수 있다.

도 7의 방법 (및 본 명세서에 보다 전반적으로 개시된 방법)은, 예를 들어 e-빔 또는 SEM 계측 디바이스를 사용하여 오버레이 마진을 위해 모니터링하는 것을 더 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어 하루에 한 번 또는 2~3일에 한 번의 시간 척도(timescale)로 수행되어 공정이 안정적인지를 확인할 수 있다. 확률적 모니터링을 위하여 IDM 영역에서의 더 많은 반복이 있기 때문에 이 측정은 예를 들어 제1 IDM 영역에서만 수행될 수 있다. 이 오버레이 마진이 안정적이라면, 다른 피처에 관한 오버레이 마진 (따라서 제2 관계/가중치) 또한 안정적이라는 점이 가정될 수 있다. 또한, 오버레이 마진이 측정들 간에 상대적으로 안정적이라는 이 가정을 기반으로, EPE 모니터링은 (보다 규칙적인) 스캐터로미터 오버레이 측정을 (덜 규칙적인) 오버레이 마진 측정과 합산함으로써 달성될 수 있다.

e-빔 측정이 HVM 전체 에지 배치 제어에 대해 두 가지 느리다는 것은 현재 사실이지만, 오버레이 마진이 예를 들어, 로트별 (또는 매 2-3 로트) 기준으로 측정될 수 있도록 e-빔 측정 (또는 오버레이 마진을 모니터링할 수 있는 또 다른 계측 기술)이 충분히 빨라질 것이라는 점이 생각 가능하다. 이러한 방법은 제어 설정에서 제1 영역만을 측정하고 그리고 제1 및 제2 관계를 사용하여 피처/그룹/기능 구역별 오버레이 오프셋 및 오버레이 마진을 결정할 수 있다. 이 경우라면, 본 명세서에 개시된 개념은 또한 이러한 에지 배치 제어를 포함하며, 따라서 에지 배치 최적화가 e-빔 계측 또는 e-빔 계측과 스캐터로미터 계측의 조합을 기반으로 (예를 들어, 로트별) 수행된다.

이미 설명된 바와 같이, 하이브리드 타겟은 제1 영역, 실제 제품 구조체와 동일한 관측 시야 내에 위치된 주기적인 IDN 영역을 포함할 수 있으며, 따라서 제2 영역은 실제 제품 구조체를 포함한다. 이와 같이, e-빔 장치와 같은 계측 장치의 관측 시야 내에서 (예를 들어, 기판 평면 치수들의 각각에서 7㎛ 내지 20㎛, 7㎛ 내지 15㎛, 8㎛ 내지 12㎛ 또는 9㎛ 내지 11㎛에서의 영역), 적어도 하나의 특정 타겟 기준이 충족되도록 추가 실시예는 다이 상의 제품 구조체에 대해 주기적 타겟 영역 (예를 들어, IDM 타겟)의 배치를 최적화하는 것을 포함할 수 있다. 기준은, 예를 들어 FOV 내에서 하나 이상의 특정 피처의 발생을 최대화하는 것, (예를 들어, 임계값을 기반으로) 확률적 분석을 위해 충분한 수의 임계 피처가 있다는 것을 조건으로 상이한 임계 피처의 수를 최대화하는 것, 또는 상이한 임계 피처의 수와 그의 반복의 예정된 균형을 충족시키는 것을 포함할 수 있다.

리소그래피 공정의 제어를 위한 개선된 보정을 결정하기 위해 결정된 관계 (예를 들어, 결정된 제1 관계 또는 오프셋 및/또는 제2 관계)를 사용할 수 있는 개선된 모델링 방법이 이제 설명될 것이다. 본 방법은 피처별 최적화를 허용하기 위하여 최적화 단계에서 피처 유형 (또는 피처의 그룹/기능 구역)별 오프셋을 사용하는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 피처별 결정된 오버레이 마진 및 위에서 설명된 바와 같은 오버레이 마진을 결정하는 방법을 사용한다. 또한 피처 유형별 최적화는 측정된 위치와 측정되지 않은 위치에 피팅될 수 있으며 따라서 그 위치들을 설명할 수 있다. 이와 같이, 본 방법은 위에서 설명된 바와 같이 모든 측정 포인트로부터 시프트 지문 (필드내 및/또는 필드간)을 구성하기 위한 방법을 개선할 수 있다.

웨이퍼 위의 (예를 들어, 측정되지 않은 위치에 있는 피처를 포함한) 모든 피처를 최적화하기 위해, 측정된 위치 및 피처 유형별 관계로부터의 측정값을 사용하여 피처 유형별 모델을 추론하는 것이 제안된다. 이는 피처 유형별 모델 오프셋 지문으로 이어질 것이다. 그 후 (피처 유형별) 이 지문 세트가 사용되어 허용 오차 데이터 또는 피처 유형별 오버레이 마진 데이터 (예를 들어, 위에 개시된 방법을 사용하여 결정된 것과 같은 허용 오차 윈도우를 포함하는 오버레이 마진 맵(OMM))를 이용하여 (예를 들어, 스펙 맞춤 다이 최적화를 통해) 개선된 보정을 결정할 수 있다. 이러한 개선된 보정은 가장 작은 (가장 임계적인) 마진 이외의 마진을 고려할 수 있으며 및/또는 단지 측정 위치에 대응하는 마진보다는 모든 마진의 균형을 맞출 수 있다.

도 8a 내지 도 8e는 최적의 배치를 결정하기 위해 위치별로 피처 마진이 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 다수의 예를 도시하고 있다. 이 도면들이 각각은 각각의 허용 오차 윈도우 또는 피처 마진(FM1, FM2, FM3) 및 측정된 피처 위치(FP1, FP2, FP3)를 갖는 세 가지 피처 유형에 관한 것이다. 원점(O)은 임계 마진(CM)을 최대화하는 최적 배치의 위치 또는 각각의 한계; 즉, 공정의 각 치수에서 전체 공정에 대한 가장 임계적인 한계 (이 간단한 예에서는 단지 2개의 치수가 있다)에 대한 가장 임계적인 피처(들)의 위치의 최소 거리를 설명한다. 간략함을 위하여 도 8a만이 라벨이 부여된다는 점을 주목한다. 원점(O)이 좌측 또는 우측으로 시프트되면 하나의 임계 마진이 또 다른 것을 희생하고 더 커진다는 점이 주목되어야 한다.

도 8a는 완벽한 (비현실적인) 예를 보여주고 있으며, 여기서 모든 피처는 동일한 위치 (원점 O)에 있고 피처 마진들 모두 대칭이다. 임계 마진(CM)은 가장 작은 피처 마진(FM2)에 의하여 규정된다 (이는 적어도 하나의 치수에서 항상 그럴 것이다). 도 8b는 원점에 대한 피처의 위치(FP1, FP2, FP3)가 피처별로 달라지는 예를 보여주고 있다. 다시 한 번, 임계 마진(CM)은 가장 작은 피처 마진(FM2)에 의하여 규정된다. 도 8a 및 도 8b 결과는 임계 마진이 가장 작은 허용 오차 윈도우만을 갖는 피처를 기반으로 하는 본 방법과 약간 다른 제어 전략을 초래할 수 있다.

도 8c에서 제3 피처 유형의 위치(FP3)는 제2 피처 유형의 위치보다 그 (일 측의) 마진 경계에 더 가깝다. 따라서 임계 마진은 각 측면에서의 상이한 피처 유형 (제2 및 제3 피처 유형)에 의하여 규정된다. 따라서 피처 유형당 마진 경계 또는 허용 오차 윈도우를 결정함으로써, 상이한 피처 유형을 기반으로 개선된 임계 마진이 결정될 수 있다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c의 각각에서, 모든 피처 마진은 공통 지점을 중심으로 대칭이다. 이는 도 8d에서 보여지는 바와 같이 반드시 그런 것은 아니다. 도 8d는 도 8b의 피처 마진과 비대칭 등가물인 반면, 도 8e는 도 8c의 피처 마진과 비대칭 등가물이다.

도 9는 IDM 오프셋(IDM_OFF)이 추가되는 효과를 보여주고 있다. 공지된 방법에서, MTD 오프셋은 임계 피처 (즉, 가장 작은 허용 오차 윈도우를 갖는 것으로 알려진 피처)만을 기반으로, 예를 들어 임계 피처와 IDM 타겟 사이의 관계를 결정함으로써 결정될 수 있다. 이러한 방법에서, 이 단일 오프셋(IDM_OFF)은 가장 임계적인 피처(들)만을 기반으로 (원점(O)에 의해 표현되는) 배치 위치를 최적화할 때 적용된다. 설명된 바와 같은 하이브리드 타겟 및 결정된 제1 관계 (오프셋)를 사용하여 피처 유형(IDM_F1, IDM_F2, IDM_FS (회색 화살표))별 실제 위치 오프셋이 이제 이용 가능하다. 아래에 설명된 최적화 및 제어 방법은 이 피처 유형별 오프셋의 가용성을 활용하여 피처 유형별로 모델링하고 이 모델을 기반으로 보정을 결정한다.

또한 측정된 위치에 해당하는 데이터만이 보정의 결정에 대해 현재 고려된다. 선택된 측정 위치에 해당하는 측정 데이터만을 기반으로 하는 보정은 가치있는 정보를 잃어버린다; 전체 영역 (예를 들어, 노광 필드와 같은 관심 대상 영역)에 걸친 피처의 실제 거동을 고려함으로써 개선된 보정이 획득될 수 있다.

이와 같이, 반도체 제조 공정에 대한 보정을 결정하기 위한 방법이 설명되며, 본 방법은 복수의 제품 피처에 대한 성능 매개변수와 연관되고 기판 상의 영역을 가로질러 분포된 복수의 측정값을 획득하는 것; 복수의 피처의 각각에 대한 성능 매개변수와 관련된 허용오차 윈도우를 획득하는 것; 각각의 모델을 복수의 피처의 각각에 대한 복수의 측정값에 피팅하는 것; 및 각각의 피팅된 모델들에 의해 모델링된 매개변수 값들로부터 그의 대응하는 허용 오차 윈도우의 하나 이상의 경계부까지의 거리를 최소화하는 보정 모델을 결정하는 것을 기반으로 보정을 결정하는 것을 포함한다.

다수의 피처에 대한 패턴 시프트 (오버레이 오차)는 ADI, IDM 및/또는 e-빔 기반 측정(SEM, HMI)을 기반으로 결정될 수 있다. 다수의 회귀 표면은 필드 전체에 걸친 오버레이 오차 (패턴 시프트)를 설명하기 위해 결정될 수 있으며, 각 표면은 (단일 임계 피처에 대한 IDM의 고정 커플링보다는) 특정 피처 전용이다. 피처 (표면)별 오버레이 마진 또한 고려되며, 이는 필드 전체에 걸쳐 피처별로 규정된 패턴 시프트 (오버레이 오차)의 상한 및 하한을 포함할 수 있다. 피처의 앙상블(ensemble)에 대한 보정된 패턴 시프트가 가장 높은 오버레이 마진을 제공하도록 오버레이 보정 프로파일이 그후 결정될 수 있어, 최대 수율 (스펙 맞춤 다이(Dies In Spec))의 결과로 이어진다. 회귀 표면은 측정되지 않은 것을 포함하는 모든 피처 위치에 걸쳐 결정될 수 있다.

도 10은 전형적으로 제한된 수의 측정된 위치 또는 피처 위치(MFP), 예를 들어 계측 타겟 (예를 들어, ADI 타겟(T_ADI) 및/또는 IDM 타겟(T_IDM))을 포함하는 것들이 이용 가능하다는 것을 도시하고 있다. 측정되지 않은 (추론된) 위치 또는 피처 위치(IFP)는 기존 기술의 보정을 모델링 또는 결정하는 데 사용되지 않는다.

도 11은 이 방법의 회귀 기법에서 측정되지 않은 위치에 대해 추정된 값을 포함시키는 효과를 도시하고 있다. 도 11a 내지 도 11f의 각각은 위치에 대한 관심 대상 매개변수를 위한 (측정된 또는 추론된) 값의 단순화된 ID 플롯을 포함하며 2개의 피처 유형과 관련된 지문의 간략화된 설명을 포함한다.

이 도면의 모든 플롯에서, IDM 지문(IDM_FP)은 이 예를 단순하게 유지하기 위해 (각 피처 유형에 대해) V=0으로 설정된다. 도면의 각 항목은 간결함과 명확함을 위해 한 번만 표시된다. 플롯은 5개의 위치, 위치 P1 내지 P5와 관련되며, 여기서 위치 P1, P3, P5는 측정되고 위치 P2 및 P4는 측정되지 않는다. 제1 피처 유형은 측정된 위치(P1, P3, P5)에서만 제1 측정값(MP1)(회색 원)으로 나타내어지며, 지문(FP1) 또는 모델(회귀)은 이 제1 측정값(MP1), 및 제1 피처와 관련된 피처 마진(FM1)에 피팅(fitted)된다. 마찬가지로, 제2 피처 유형은 측정된 위치(P1, P3, P5)에서만 제2 측정값(MP2)(검은색 원)으로 나타내어지며, 지문(FP2) 또는 모델(회귀)은 이 제2 측정값(MP2), 및 제2 피처와 관련된 피처 마진(FM2)에 피팅된다. 각 경우에, 각 피처에 대한 측정된 위치 값(MP1, MP2)은 공통 타겟에 대한 계측으로부터 결정되어 이전에 설명된 방법을 사용하여, 하이브리드 타겟을 이용하여 결정된 오프셋 지문을 기반으로 각 피처에 대한 값으로 변환되는 공통 값을 결정한다.

도 11b에서, 보정(CO)(흑색 사각형)은, 이 측정 위치(P1, P3, P5)들의 각각에서 임계 마진(CM)을 최대화하기 위하여 측정 위치별 가장 작은 마진을 기반으로 측정 위치(P1, P3, P5)들의 각각에 대해 결정된다. 이 보정에 대한 회귀는 보정 지문 또는 모델(IDM_MOD1)을 산출한다. 보정은 제1 피처와 제2 피처 각각에 대한 보정된 위치 CP1(회색 별), CP2(흑색 별)의 결과로 이어진다. 이 보정 지문은 측정 위치에서 잔류 마진 (보정 가능성)이 없도록 측정 위치에서 최적의 성능으로 이어진다.

그러나 도 11c은 측정되지 않은 위치(P2, P4)에서의 임계 마진(CM)이 최적이 아니며; 대신 이 위치에 잔류 마진이 있다는 것을 보여주고 있다. 이는 피처별 지문에 관한 정보가 무시되기 때문이다. 여기에서, 측정되지 않은 위치에 대한 보정된 위치(CP1, CP2)가 보여진다. 가장 작은 임계 마진(SCM)은 이제 측정되지 않은 위치(P4)와 관련된다. 최적화 단계에서 피처별 지문을 사용하는 것은 측정된 위치와 측정되지 않은 위치에서 피처별 최적화를 허용할 것이다.

도 11d는 임계 마진(CM)이 또한 피처별 지문(FP1, FP2)으로부터의 추론된 위치를 기반으로 이 위치에서 최대화되도록, 최적화가 측정되지 않은 위치(P2, P4)를 고려할 때 개선된 보정(IDM_MOD2)이 결정될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 특히, 위치 P4에서의 가장 작은 임계 마진(CM)이 개선되었으며 위치 P2, P4에서 잔류 보정 가능성이 적다 (아마도 다른 위치와 균형을 이룬다).

보정(IDM_MOD1, IDM_MOD2)들은 모두 제2 차 보정이다. 본 명세서에서 설명된 방법은 더 높은 차수 피팅을 허용한다. 도 11e는 도 11d의 데이터와 동일한 데이터에 대한 제4 차 피팅을 보여주고 있으며, 예를 들어 따라서 어떤 위치에서도 잔류 보정 가능성이 없으며 또한 모든 임계 마진이 최적화된다. 적어도 이 예에서는, 최신의 방법론의 제4 차 모델에 피팅하기 위하여 불충분한 데이터가 있을 것이라는 점이 주목되어야 한다.

필드의 각 (예를 들어, 측정되지 않은) 위치에는 일부 피처만이 존재할 가능성이 있다. 이 실시예의 방법은 이것을 설명할 수 있는 반면, 최신 보정은 영향을 받지 않을 것이다; 즉, 위치(P2, P4)들에 하나의 피처만이 또는 양 피처가 존재하는지 여부에 관계없이 동일한 보정이 도 11b에서 결정될 것이다.

도 11f는 제1 피처만이 위치 P2에 존재하고 제2 피처만이 위치 P4에 존재한다는 점을 제외하고, 도 11e의 플롯과 유사한 플롯을 포함한다. 종래 기술의 방법에서, 동일한 보정 지문(IDM_MOD3)이 결정될 것이다 (4차 피팅을 가정함). 그러나, 본 명세서에 개시된 방법은 이 상황에 대해 더 최적의 (예를 들어, 개념이 다른 피팅 유형에 적용되지만 4차) 피팅(fitting)(IDM_MOD4)을 산출한다.

피처가 존재하지 않은 곳에서 마진이 무한하도록 주어진 마진 맵은 특정 이미지 위치에서의 피처의 존재를 고려한다는 점이 가정된다.

본 실시예의 모델링 방법은 스펙 맞춤 다이 최적화를 수행할 때 손실되는 정보가 없기 때문에 증가된 수율 성능의 결과로 이어질 것이다. (예를 들어, 제르니케(Zernike) 응답 또는 처리로 인한) 피처 유형별 지문 차이가 최적으로 고려될 수 있다.

요약하면, 위에서 설명된 하이브리드 타겟 및 방법은 국부 오버레이 보정 (에지 배치 오차 보정)이 광학 계측 (예를 들어, 로트별 기초로, 광학 회절 기반 계측 및/또는 스캐터로미터 비대칭 측정을 통한 광학 오버레이 재구성 계측)에 의하여 결정되는 것을 가능하게 한다. 이러한 광학 계측은 더 높은 회절 차수에 반대되는 비대칭성 및/또는 (예를 들어, 퓨필 평면에서 측정되는) 0차의 비대칭성을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 이러한 오버레이 제어는 타겟의 오버레이 마진 측정으로부터 결정된 가중치를 사용한 가중된 최적화를 기반으로 할 수 있다.

추가 실시예는 다음의 조항에서 설명될 수 있다:

1. 적어도 2개의 층으로 형성된 타겟 구조체를 포함하는 기판에 있어서, 타겟 구조체는,

광학 계측을 사용하여 측정 가능한 상기 층들의 각각에 주기적으로 반복되는 피처를 포함하는 제1 영역; 및

상기 층들의 각각에서 하나 이상의 제품 피처의 반복 - 상기 반복은 적어도 하나의 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위한 확률적 분석을 위해 충분함-을 포함하는 제2 영역을 포함한다.

2. 조항 1에 따른 기판에서, 주기적으로 반복되는 피처들은 상기 제품 피처의 유사한 크기 또는 분해능을 갖는 피처를 포함한다.

3. 조항 1 또는 2에 따른 기판에서, 0차 및/또는 대응하는 회절 차수의 세기 및/또는 위상 비대칭이 오버레이에 따라 예상 가능하게 변하도록 주기적으로 반복되는 피처들은 상기 적어도 2개의 층들에 형성된다.

4. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 타겟 구조체는 기판 평면 치수들의 각각에서 7㎛ 내지 20㎛의 치수를 갖는다.

5. 조항 1 내지 4 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 타겟 구조체는 기판 평면 치수들의 각각에서 8㎛ 내지 12㎛의 치수를 갖는다.

6. 조항 1 내지 5 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 제1 영역은 기판 평면 치수들의 각각에서 3㎛ 내지 7㎛의 치수를 갖는다.

7. 조항 1 내지 6 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 제1 영역은 기판 평면 치수들의 각각에서 4㎛ 내지 6㎛의 치수를 갖는다.

8. 조항 1 내지 7 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 상기 제1 영역은 회절 및/또는 반사 기반 계측을 사용하여 측정 가능하다.

9. 조항 1 내지 8 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 제1 영역은 광학 계측 툴의 스폿 크기에 대응하는 제1 영역을 적어도 가로질러 연장되며, 결합된 제1 영역과 제2 영역은 상기 하나 이상의 제품 피처를 측정하기에 적합한 e-빔 기반 계측 툴의 관측 시야에 대응하는 제2 구역을 적어도 부분적으로 가로질러 연장된다.

10. 조항 1 내지 9 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 상기 하나 이상의 제품 피처들의 각각의 상기 반복은 1000번보다 많이 이루어진다.

11. 조항 1 내지 10 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 하나 이상의 제품 피처의 상기 반복은 대표적인 제품 피처- 대표적인 제품 피처는 기능 디바이스의 일부를 형성하지 않지만 기능 디바이스의 일부를 형성하는 제품 구조체를 나타냄 -를 포함한다.

12. 조항 1 내지 10 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 하나 이상의 제품 피처의 반복은 기능 디바이스의 일부를 형성할 실제 제품 구조체를 포함한다.

13. 조항 1 내지 12 중 어느 한 조항에 따른 기판에서, 상기 제품 피처들은 그룹들로 그룹화되며, 상기 그룹화는 기능성, 임계도 및 기하학적 특성 중 하나 이상을 기반으로 한다.

14. 조항 13에 따른 기판에서, 상기 기판은 복수의 상기 타겟 구조체를 포함하며, 각각은 그 각각의 제2 영역에서 상기 그룹들 중 상이한 하나 이상을 포함한다.

15. 조항 1 내지 14 중 어느 한 조항에 따른 기판은 상기 제품 피처에 대응하는 하나 이상의 제품 구조체를 더 포함한다.

16. 적어도 2개의 레티클의 세트는 복수의 노광에서 상기 기판 상의, 조항 1 내지 15 중 어느 한 조항에 따른 타겟 구조체를 이미지화하도록 배열된 레티클 피처를 포함한다.

17. 리소그래피 공정의 제어에 대한 보정을 결정하는 방법은,

조항 1 내지 15 중 어느 한 조항에 따른 기판 상의 상기 타겟 구조체의 제1 영역 또는 상기 제1 영역만을 포함하는 구조체에 관한, 비대칭 메트릭에 대한 비대칭 메트릭 값을 획득하는 것;

하나 이상의 제1 관계를 이용하여 상기 비대칭 메트릭 값으로부터 하나 이상의 제품 피처 또는 제품 피처들의 하나 이상의 그룹의 각각에 대한 제2 측정 값을 포함하는 제2 측정 값 세트를 결정하는 것; 및

제2 측정값 세트로부터 보정을 결정하는 것을 포함하며;

상기 하나 이상의 제품 피처 또는 제품 피처들의 하나 이상의 그룹 중 각각에 대해, 상기 하나 이상의 제1 관계의 각각은 제1 영역으로부터 측정된 측정값을 조항 1 내지 15 중 어느 한 조항에 따른 기판 상의 상기 타겟 구조체의 제2 영역으로부터 측정된 측정값과 관련시킨다.

18. 조항 17에 따른 방법에서, 비대칭 메트릭은 0차에서의 세기 및/또는 위상 비대칭 및/또는 상기 제1 영역에 의해 회절된 및/또는 반사된 방사선의 대응하는 회절 차수 또는 그로부터 유도된 오버레이 메트릭을 포함한다.

19. 조항 17 또는 18에 따른 방법에서, 제품 피처들의 상기 하나 이상의 그룹의 각각은 다이 상의 상이한 기능 구역과 관련된다.

20. 조항 17 내지 19 중 어느 한 조항에 따른 방법은,

하나 이상의 제1 관계 및/또는 제2 측정값 세트를 사용하여 제1 국부적 변동 메트릭을 유도하는 것; 및

상기 제1 국부적 변동 메트릭으로부터 보정을 결정하는 것을 포함한다.

21. 조항 20에 따른 방법에서, 제1 국부적 변동 메트릭은 국부 오버레이를 포함하며, 보정은 국부 오버레이로부터 결정된 오버레이 오프셋을 포함한다.

22. 조항 21에 따른 방법에서, 오버레이 오프셋은 상기 제품 피처의 하나 이상의 그룹 중 각각에 대한 국부 오버레이의 평균을 보정하도록 결정된 하나 이상의 오버레이 오프셋을 포함한다.

23. 조항 20 내지 22 중 어느 한 조항에 따른 방법은,

제1 영역으로부터 오버레이 메트릭의 오버레이 메트릭 교정 값을 획득함으로써;

제2 영역으로부터 상기 제품 피처들의 각각에 대한 제1 국부적 변동 메트릭의 제1 국부적 변동 메트릭 교정 값을 획득함으로써; 그리고

상기 오버레이 메트릭 교정 값에 대한 상기 제1 국부적 변동 메트릭 교정 값 또는 그의 서브세트들의 평균의 비교로부터 상기 제1 관계를 결정함으로써 상기 제1 관계의 교정을 수행하는 것을 포함하며,

상기 오버레이 메트릭 교정 값과 제1 국부적 변동 메트릭 교정 값은 사용된 계측 디바이스의 관측 시야 내에 제1 영역 및 제2 영역이 동시에 있는 타겟 배열체의 측정에 관한 것이다.

24. 조항 17 내지 23 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 보정은 보정 최적화의 일부로서 결정된다.

25. 조항 24에 따른 방법은 하나 이상의 제2 관계를 결정하는 것을 포함하며, 제2 관계의 각각은 제1 영역으로부터 측정된 제2 국부적 변동 메트릭 값을 상기 하나 이상의 제품 피처 또는 제품 피처의 그룹의 각각에 대해 제2 영역으로부터 측정된 제2 국부적 변동 메트릭 값에 관련시킨다.

26. 조항 25에 따른 방법에서, 상기 최적화는 상기 하나 이상의 제2 관계에 따라 제품 피처의 상기 하나 이상의 그룹의 각각에 할당된 가중치를 기반으로 한다.

27. 조항 25 또는 26에 따른 방법은 상기 제2 국부적 변동 메트릭을 주기적으로 모니터링하기 위해 상기 제1 영역을 측정하는 것을 더 포함한다. ,

28. 조항 25 내지 27 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 제2 국부적 변동 메트릭은 윤곽 변동성 메트릭을 포함한다.

29. 조항 28에 따른 방법에서, 윤곽 변동성 메트릭은 오버레이 마진을 포함한다

30. 조항 28 또는 29에 따른 방법은,

제1 영역으로부터 윤곽 변동성 메트릭의 제1 윤곽 변동성 메트릭 교정 값을 획득함으로써;

제2 영역으로부터 상기 제품 피처들의 각각에 대한 윤곽 변동성 메트릭의 제2 윤곽 변동성 메트릭 교정 값을 획득함으로써; 그리고

상기 제1 윤곽 변동성 메트릭 교정 값과 상기 제2 윤곽 변동성 메트릭 교정 값의 비교로부터 상기 제2 관계를 결정함으로써

상기 제2 관계의 교정을 수행하는 것을 포함하며,

상기 제1 윤곽 변동성 메트릭 교정 값과 상기 제2 윤곽 변동성 메트릭 교정 값은, 사용된 계측 디바이스의 관측 시야 내에 제1 영역 및 제2 영역이 동시에 있는 타겟 배열체의 측정에 관한 것이다.

31. 조항 30에 따른 방법은 제1 및 제2 윤곽 변동성 메트릭 교정 값을 획득하기 위해 대응하는 피처들의 윤곽 스태킹을 수행하는 것을 포함한다.

32. 조항 25 내지 31 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 제2 관계는 2개의 층에 대해 결정되며 또한 상기 하나 이상의 제품 피처 또는 제품 피처의 하나 이상의 그룹의 각각에 대해 다른 층에 대한 상기 2개의 층 중 하나에 대한 허용 오차 윈도우를 결정하기 위해 사용된다.

33. 조항 24 내지 32 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 제2 측정값 세트는 제2 측정값의 복수의 서브세트를 포함하며, 각 서브세트는 복수의 제품 피처 또는 제품 피처의 그룹들 중 상이한 하나에 관련되고 기판 상의 영역에 걸쳐 분포된 성능 매개변수와 연관되며; 상기 방법은,

복수의 제품 피처 또는 제품 피처의 그룹의 각각에 대한 성능 매개변수와 연관된 허용 오차 윈도우를 획득하는 것;

복수의 제2 측정값의 각 서브세트에 각각의 모델을 피팅하는 것을 포함하며,

상기 최적화는, 각각의 피팅된 모델들에 의해 모델링된 매개변수 값들로부터 그의 대응하는 허용 오차 윈도우의 하나 이상의 경계부까지의 거리를 최소화하는 보정 모델을 결정하는 것을 기반으로 보정을 결정하는 것을 포함한다.

34. 조항 33에 따른 방법에서, 상기 영역은 측정되지 않은 위치에서 상기 제품 피처 또는 제품 피처의 그룹을 포함하며; 보정을 결정하는 상기 단계는 최적화에서 성능 매개변수에 대해 추론된 값을 사용한다.

35. 조항 34에 따른 방법에서, 상기 최적화는 상기 측정되지 않은 위치에 대한 대응하는 허용 오차 윈도우의 하나 이상의 경계부까지 수정된 피팅 모델의 거리의 상기 최대화를 수행하는 것을 포함한다.

36. 조항 17 내지 35 중 어느 한 조항에 따른 방법은 상기 비대칭 메트릭 값을 획득하기 위해 상기 기판에 대한 계측 작동을 수행하는 것을 포함한다.

37. 조항 17 내지 36 중 어느 한 조항에 따른 방법은 상기 보정을 이용하여 하나 이상의 후속 기판 또는 그의 로트를 노광시키는 것을 포함한다.

38. 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 타겟을 설계하는 방법에서, 제1 영역은 적어도 2개의 층들 각각에서 주기적으로 반복되는 피처를 포함하며 광학 계측을 사용하여 측정 가능하고, 제2 영역은 상기 층들의 각각에서 하나 이상의 제품 피처의 반복을 포함하며, 상기 반복은 적어도 하나의 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위한 확률적 분석을 위해 충분하며, 본 방법은 타겟 구조체에 대해 적어도 하나의 타겟 기준이 충족되도록 타겟 구조체를 최적화하는 것을 포함한다.

39. 조항 38에 따른 방법에서, 상기 최적화 단계는, 실제 제품 구조체의 서브세트가 제2 영역의 상기 제품 피처를 포함하고 실제 제품 구조체의 상기 서브세트를 포함하는 구역은 상기 제2 영역을 규정하도록, 노광 필드 내에 포함된 실제 제품 구조체들의 서브세트에 대하여 제1 영역의 배치를 최적화하는 것을 포함한다.

40. 조항 38에 따른 방법에서, 상기 최적화 단계는 제2 영역 내의 대표적인 제품 피처의 배열체를 최적화하는 것을 포함한다.

41. 조항 38 내지 40 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 적어도 하나의 타겟 기준은,

제2 영역 내에서 하나 이상의 특정 피처의 발생을 최대화하는 것;

확률적 분석을 위해 충분한 수의 임계 피처가 있다는 것을 조건으로 제2 영역 내의 상이한 임계 피처의 수를 최대화하는 것; 또는

제2 영역 내의 상이한 임계 피처의 수와 그의 반복의 예정된 균형을 충족시키는 것 중 하나를 포함한다.

42. 조항 38 내지 41 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 적어도 하나의 타겟 기준은,

제1 영역을 측정하기에 적합한 광학 계측 툴의 스폿 크기에 대응하도록 제1 영역의 치수를 최적화하는 것; 및

상기 하나 이상의 제품 피처를 측정하기에 적합한 e-빔 기반 계측 툴의 관측 시야에 대응하도록, 결합된 제1 영역과 제2 영역의 치수를 최적화하는 것 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다.

43. 반도체 제조 공정에 대한 보정을 결정하는 방법이 설명되며, 본 방법은:

복수의 제품 피처 또는 그의 그룹에 대한 성능 매개변수와 연관되고 기판 상의 영역에 걸쳐 분포된 복수의 측정 값을 획득하는 것;

복수의 피처의 각각에 대한 성능 매개변수와 연관된 허용 오차 윈도우를 획득하는 것;

복수의 피처 또는 그의 그룹 각각에 대한 복수의 측정 값에 각각의 모델을 피팅하는 것; 및

각각의 피팅된 모델들에 의해 모델링된 매개변수 값들로부터 대응하는 허용 오차 윈도우의 하나 이상의 경계부까지의 거리를 최소화하는 보정 모델을 결정하는 것을 기반으로 보정을 결정하는 것을 포함한다.

44. 조항 43에 따른 방법에서, 상기 영역은 측정이 수행되지 않는 측정되지 않은 위치에서 상기 제품 피처 또는 그의 그룹을 포함하며; 그리고

보정을 결정하는 상기 단계는 상기 피팅된 모델을 기반으로 성능 매개변수에 대해 추론된 값을 사용한다.

45. 조항 44에 따른 방법에서, 상기 최적화는 상기 측정되지 않은 위치에 대한 대응하는 허용 오차 윈도우의 하나 이상의 경계부까지의 수정된 피팅 모델의 거리의 상기 최대화를 수행하는 것을 포함한다.

46. 조항 43, 44 또는 45에 따른 방법에서, 복수의 측정 값은 하나 이상의 타겟의 타겟 측정 및 각 타겟 측정을 상기 제품 피처들 중 하나에 관련시키는 각각의 관계로부터 회득된다.

47. 컴퓨터 프로그램은 적절한 프로세서 제어 장치에서 실행될 때 프로세서 제어 장치가 조항 17 내지 46 중 어느 조항에 따른 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독 가능한 명령어를 포함한다.

48. 컴퓨터 프로그램 캐리어는 조항 47의 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

49. 처리 장치는,

프로세서; 및

조항 47의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 캐리어를 포함한다.

50. 계측 장치는 조항 49의 처리 장치를 포함한다.

51. 리소그래피 노광 장치는 조항 49의 처리 장치를 포함한다.

본 명세서에 개시된 개념은 오버레이 보정이 국부적으로 존재하는 피처를 고려하도록 설계-인식형(design-aware)일 수 있다. 다이 구역 내에서의 제품 피처의 공지된 위치 (예를 들어, GDS 파일)를 기반으로, 최소 제품 피처 EPE에 (예를 들어, 가장 임계적인 피처에 대해) 대응하는 원하는 IDM 판독이 추론될 수 있다. 그 후에 다이 구역(픽셀)별 오버레이 보정이 계산될 수 있다. 위치별로 어떤 제품 피처가 존재하는지가 알려져 있다. 하이브리드 타겟이 측정된 후, IDM 측정과 제품별 윤곽 간의 관계가 설정될 수 있다. 관련 위치에 대해, 관심 대상 위치에 존재하는 제품 피처의 최소 EPE에 대응할 원하는 IDM 판독이 결정될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "방사선" 및 "빔"은 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장 또는 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20㎚의 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 유형의 전자기 방사선을 포함한다.

문맥이 허용하는 경우, 용어 "렌즈"는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전형 광학 구성 요소를 포함하는, 다양한 유형의 광학 구성 요소 중 임의의 하나 또는 그들의 조합을 지칭할 수 있다.

용어 타겟은 계측의 특정 목적을 위해 형성된 전용 타겟만을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 용어 타겟은 계측 적용에 적합한 특성을 갖는, 제품 구조체를 포함하는 다른 구조체를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

특정 실시예의 전술한 설명은, 본 분야의 기술 내의 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념을 벗어나지 않으면서, 과도한 실험 없이, 다른 사람이 다양한 적용에 대해 이러한 특정 실시예를 쉽게 수정 및/또는 조정할 수 있는 본 발명의 전반적인 본질을 완전히 드러낼 것이다. 따라서, 이러한 조정 및 수정은, 본 명세서에서 제시되는 교시 및 지침을 기반으로 개시된 실시예의 등가물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본원에서의 자구(phraseology) 또는 전문 용어(terminology)는, 제한의 목적을 위한 것이 아니라, 예에 의한 설명의 목적을 위한 것이며, 따라서 본 명세서에서의 전문 용어 또는 자구는 교시 및 지침에 비추어 숙련된 자에 의해 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 폭 및 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의하여 제한되어서는 안되며, 다음의 청구범위 및 그의 등가물에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims (15)

1. 적어도 2개 이상의 층들로 형성된 타겟 구조체를 포함하는 기판에 있어서, 타겟 구조체는,
   광학 계측을 사용하여 측정 가능한 상기 층들의 각각에 주기적으로 반복되는 피처를 포함하는 제1 영역; 및
   상기 층들의 각각에서 하나 이상의 제품 피처의 반복 - 상기 반복은 적어도 하나의 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위한 확률적 분석(stochastic analysis)을 위해 충분함-을 포함하는 제2 영역을 포함하는 기판.
2. 제1항에 있어서, 0차 및/또는 대응하는 회절 차수의 세기 및/또는 위상 비대칭이 오버레이에 따라 예상 가능하게 변하도록 상기 주기적으로 반복되는 피처들은 상기 적어도 2개의 층들에 형성된 기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 영역은 광학 계측 툴의 스폿 크기에 대응하는 제1 영역을 적어도 가로질러 연장되며, 결합된 제1 영역과 제2 영역은 상기 하나 이상의 제품 피처를 측정하기에 적합한 e-빔 기반 계측 툴의 관측 시야에 대응하는 제2 구역을 적어도 부분적으로 가로질러 연장되는 기판.
4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제품 피처의 각각의 상기 반복은 1000번보다 많이 이루어지는 기판.
5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 제품 피처의 상기 반복은 대표적인 제품 피처- 상기 대표적인 제품 피처는 기능 디바이스의 일부를 형성하지 않지만 상기 기능 디바이스의 일부를 형성하는 제품 구조체를 나타냄 -를 포함하는 기판.
6. 제1항에 있어서, 상기 제품 피처들은 그룹들로 그룹화되며, 상기 그룹화는 기능성, 임계도 및 기하학적 특성 중 하나 이상을 기반으로 하는 기판.
7. 복수의 노광에서 제1항에 청구된 바와 같은 상기 타겟 구조체를 상기 기판 상에 이미지화하도록 배열된 레티클 피처들을 포함하는 적어도 2개의 레티클의 세트.
8. 리소그래피 공정의 제어에 대한 보정을 결정하는 방법에 있어서,
   제1항에 청구된 바와 같은 기판 상의 상기 타겟 구조체의 상기 제1 영역 또는 상기 제1 영역만을 포함하는 구조체에 관한, 비대칭 메트릭에 대한 비대칭 메트릭 값을 획득하는 것;
   하나 이상의 제1 관계를 이용하여 상기 비대칭 메트릭 값으로부터 하나 이상의 제품 피처 또는 제품 피처들의 하나 이상의 그룹의 각각에 대한 제2 측정 값을 포함하는 제2 측정 값 세트를 결정하는 것; 및
   상기 제2 측정값 세트로부터 보정을 결정하는 것을 포함하며;
   상기 하나 이상의 제품 피처 또는 제품 피처들의 하나 이상의 그룹 중 각각에 대해, 상기 하나 이상의 제1 관계의 각각은 제1 영역으로부터 측정된 측정값을 제1항에서 청구된 바와 같은 기판 상의 상기 타겟 구조체의 제2 영역으로부터 측정된 측정값과 관련시키는 것인 보정 결정 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 하나 이상의 제1 관계 및/또는 제2 측정값 세트를 사용하여 제1 국부적 변동 메트릭을 유도하는 것; 및
   상기 제1 국부적 변동 메트릭으로부터 보정을 결정하는 것을 포함하는 보정 결정 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 국부적 변동 메트릭은 국부 오버레이를 포함하며, 상기 보정은 상기 국부 오버레이로부터 결정된 오버레이 오프셋을 포함하는 보정 결정 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 영역으로부터 오버레이 메트릭의 오버레이 메트릭 교정 값을 획득함으로써;
    상기 제2 영역으로부터 상기 제품 피처들의 각각에 대한 제1 국부적 변동 메트릭의 제1 국부적 변동 메트릭 교정 값을 획득함으로써; 그리고
    상기 오버레이 메트릭 교정 값에 대한 상기 제1 국부적 변동 메트릭 교정 값 또는 그의 서브세트들의 평균의 비교로부터 상기 제1 관계를 결정함으로써
    상기 제1 관계의 교정을 수행하는 것을 포함하며,
    상기 오버레이 메트릭 교정 값과 상기 제1 국부적 변동 메트릭 교정 값은, 사용된 계측 디바이스의 관측 시야 내에 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역이 동시에 있는 상기 타겟 배열체의 측정에 관한 것인 보정 결정 방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 보정은 보정 최적화의 일부로서 결정되며,
    상기 제2 측정값 세트는 제2 측정값의 복수의 서브세트를 포함하며, 각 서브세트는 복수의 제품 피처 또는 제품 피처의 그룹들 중 상이한 하나에 관련되고 기판 상의 영역에 걸쳐 분포된 성능 매개변수와 연관되며;
    상기 방법은,
    상기 복수의 제품 피처 또는 제품 피처의 그룹의 각각에 대한 상기 성능 매개변수와 연관된 허용 오차 윈도우를 획득하는 것; 및
    상기 복수의 제2 측정값의 각 서브세트에 각각의 모델을 피팅하는 것을 포함하며,
    상기 최적화는, 각각의 피팅된 모델들에 의해 모델링된 매개변수 값들로부터 그의 대응하는 허용 오차 윈도우의 하나 이상의 경계부까지의 거리를 최소화하는 보정 모델을 결정하는 것을 기반으로 상기 보정을 결정하는 것을 포함하는 보정 결정 방법.
13. 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 타겟을 설계하는 방법으로서,
    상기 제1 영역은 적어도 2개의 층들 각각에서 주기적으로 반복되는 피처를 포함하며 광학 계측을 사용하여 측정 가능하고, 상기 제2 영역은 상기 층들의 각각에서 하나 이상의 제품 피처의 반복을 포함하며, 상기 반복은 적어도 하나의 국부적 변동 메트릭을 결정하기 위한 확률적 분석을 위해 충분하며,
    상기 타겟 구조체에 대해 적어도 하나의 타겟 기준이 충족되도록 상기 타겟 구조체를 최적화하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 최적화 단계는, 실제 제품 구조체의 서브세트가 상기 제2 영역의 상기 제품 피처를 포함하고 실제 제품 구조체의 상기 서브세트를 포함하는 구역이 상기 제2 영역을 규정하도록, 노광 필드 내에 포함된 실제 제품 구조체들의 서브세트에 대하여 상기 제1 영역의 배치를 최적화하는 것을 포함하는 방법.
15. 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    적절한 프로세서 제어 장치에서 실행될 때 프로세서 제어 장치가 제1항의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램.

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