KR20230117145A - 에칭된 트렌치를 측정하기 위한 계측 방법 및 연관된 계측 장치 - Google Patents

Abstract

리소그래피 제조 공정에 의해 형성된 기판 상의 에칭된 트렌치의 균질성을 기술하는 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 에칭된 트렌치의 하나 이상의 이미지를 획득하는 것 -하나 이상의 이미지의 각각은 에칭된 트렌치로부터의 산란 및/또는 회절에 이어 검출기 또는 카메라에 의해 검출된 바와 같은 산란 방사선의 하나 이상의 매개변수의 공간적 표현을 포함함-; 및 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하기 위해 하나 이상의 이미지 상의 에칭된 트렌치의 길이를 따라서 균질성을 측정하는 것을 포함한다.

Description

에칭된 트렌치를 측정하기 위한 계측 방법 및 연관된 계측 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 12월 18일에 출원되고 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함되는 EP 출원 20215422.5의 우선권을 주장한다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에 사용 가능한 방법 및 장치, 그리고 리소그래피 기술을 이용한 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 공정 제어의 일부로서 이러한 디바이스를 측정하기 위한 계측 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 상으로, 일반적으로 기판의 타겟 부분 상으로 적용시키도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 예에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스는 IC의 개별 층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 여러 다이를 포함하는) 타겟 부분 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응 재료 (레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통하여 이루어진다. 일반적으로 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 부분들의 네트워크를 포함할 것이다. 이 타겟 부분들은 일반적으로 "필드(field)"로 지칭된다.

복잡한 디바이스의 제조에서, 전형적으로 많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되며, 그에 의하여 기판 상의 연속적인 층에 기능적 피처를 형성한다. 따라서 리소그래피 장치의 성능의 중요한 측면은 적용된 패턴을 이전 층에 (동일한 장치 또는 상이한 리소그래피 장치에 의해) 놓인 피처에 관하여 올바르고 정확하게 배치하는 능력이다. 이 목적을 위하여, 기판은 하나 이상의 정렬 마크 세트를 구비한다. 각 마크는 그의 위치가 위치 센서, 전형적으로 광학 위치 센서를 사용하여 나중에 측정될 수 있는 구조체이다. 리소그래피 장치는 하나 이상의 정렬 센서를 포함하며, 이 정렬 센서에 의하여 기판 상의 마크 위치가 정확하게 측정될 수 있다. 상이한 유형의 마크 및 상이한 유형의 정렬 센서가 상이한 제조 업체 및 동일한 제조 업체의 상이한 제품들로부터 알려져 있다.

다른 적용에서, 계측 센서는 (레지스트 내의 및/또는 에칭 후의) 기판 상의 노광된 구조체를 측정하기 위하여 사용된다. 빠르고 비침습적인 형태의 특수 검사 툴은 방사선의 빔이 기판의 표면 상의 타겟 상으로 지향되고 산란 또는 반사된 빔의 특성이 측정되는 스캐터로미터이다. 공지된 스캐터로미터의 예는 US2006/033921A1 및 US2010/201963A1에 설명된 유형의 각도 분해 스캐터로미터를 포함한다. 재구성에 의한 피처 형상의 측정에 더하여, 공개된 특허 출원 US2006/066855A1에 설명된 바와 같이, 회절 기반 오버레이가 이러한 장치를 이용하여 측정될 수 있다. 회절 차수의 암시야 이미징을 이용하는 회절 기반 오버레이 계측은 더 작은 타겟 상에서의 오버레이 측정을 가능하게 한다. 암시야 이미징 계측의 예는 국제 특허 출원 WO2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾아볼 수 있으며, 이 문헌들은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다. 이 기술의 추가 개발안은 공개된 특허 공개 US2011/0027704A, US2011/0043791A, US2011/102753A1, US2012/0044470A, US2012/0123581A, US2013/0258310A, US2013/0271740A 및 WO2013/178422A1에 설명되어 있다. 이 타겟들은 조명 스폿보다 작을 수 있으며 또한 웨이퍼 상의 제품 구조체로 둘러싸일 수 있다. 다수의 격자가 복합 격자 타겟을 이용하여 하나의 이미지에서 측정될 수 있다. 이 모든 출원의 내용은 또한 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

예를 들어, 3D NAND와 같은 일부 유형의 장치의 경우, 두꺼운 스택이 형성되며, 이 스택 내로 딥 트렌치(deep trench), 예를 들어 높은 종횡비를 갖는 격리 트렌치를 에칭하는 것이 요구된다. 이 트렌치의 문제점은 에칭 공정 후 트렌치의 임의의 불균일성이 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 이러한 트렌치의 형성의 모니터링을 개선하는 것이 바람직하다.

제1 양태에서의 본 발명은 리소그래피 제조 공정에 의해 형성된 기판 상의 에칭된 트렌치의 균질성을 기술하는 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하는 방법을 제공하며, 본 방법은 에칭된 트렌치의 하나 이상의 이미지를 획득하는 것 -하나 이상의 이미지의 각각은 에칭된 트렌치로부터의 산란 및/또는 회절에 이어 검출기 또는 카메라에 의해 검출된 바와 같은 산란 방사선의 하나 이상의 매개변수의 공간적 표현을 포함함-; 및 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하기 위해 하나 이상의 이미지 상의 에칭된 트렌치의 길이를 따라서 균질성을 측정하는 것을 포함한다.

제1 양태의 방법을 수행하도록 작동 가능한 컴퓨터 프로그램, 처리 디바이스 계측 장치 및 리소그래피 장치가 또한 개시된다.

본 발명의 위의 양태 및 다른 양태는 아래에 설명된 예를 고려하는 것으로부터 이해될 것이다.

본 발명의 실시예는 이제 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 장치에서의 측정 및 노광 공정을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각도-분해 스캐터로메트리 및 암시야 이미징 검사 방법을 수행하도록 조정된 검사 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위해 사용 가능한 예시적인 계측 디바이스의 개략도이다.
도 5a는 하드마스크에 에칭된 딥 트렌치로부터의 회절 차수의 이미지를 보여주고 있으며, 도 5b는 두꺼운 스택에 에칭된 딥 트렌치로부터의 회절 차수 이미지를 보여주고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 설명하는 흐름도이다.

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 DUV 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 시스템 (일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며, 특정 매개변수에 따라 패터닝 디바이스를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판 (예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 각각 구성되고, 특정 매개변수에 따라 기판을 정확하게 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) 상으로 투영시키도록 구성된 투영 시스템 (예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다. 기준 프레임(RF)은 다양한 구성 요소들을 연결하며, 패터닝 디바이스와 기판의 위치 그리고 기판 상의 피처의 위치를 설정 및 측정하기 위한 기준의 역할을 한다.

조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한, 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식 또는 다른 유형의 광학 구성 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 요소를 포함할 수 있다.

패터닝 디바이스 지지체(MT)는 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경 내에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 유지시킨다. 패터닝 디바이스 지지체는 기계적, 진공, 정전기, 또는 기타 클램핑 기술을 이용하여 패터닝 디바이스를 유지시킬 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정될 수 있거나 이동 가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스가, 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "패터닝 디바이스"는, 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔의 횡단면에 패턴을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상 시프트 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함한다면, 기판의 타겟 부분의 원하는 패턴에 정확히 대응하지 않을 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟 부분에 생성되고 있는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 장치는 (예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 이용하는) 투과 유형이다. 대안적으로, 본 장치는 (예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 사용하는, 또는 반사형 마스크를 이용하는) 반사 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 보다 일반적인 용어 "패터닝 디바이스"와 동의어로 간주될 수 있다. 용어 "패터닝 디바이스"는 또한 이러한 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 제어하는 데 사용하기 위해 패턴 정보를 디지털 형태로 저장하는 디바이스를 지칭하는 것으로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "투영 시스템"은 이용되고 있는 노광 방사선에 대해, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 용어 "투영 렌즈"의 임의의 사용은 더 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어로 간주될 수도 있다.

본 리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예를 들어 물로 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 침지 액체는 또한 리소그래피 장치 내의 다른 공간에, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위한 기술 분야에서 잘 알려져 있다.

작동 시, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 광을 받아들인다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스와 리소그래피 장치는 별도의 개체들일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 나아간다. 다른 경우에, 예를 들어 소스가 수은 램프일 때, 소스는 리소그래피 장치의 필수 부분일 수 있다. 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는 필요하다면 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 예를 들어 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 조절기(AD), 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)를 포함할 수 있다. 일루미네이터는 횡단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하기 위해 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(MT) 상에 유지되고 있는 패터닝 디바이스(MA)에 입사하며, 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 가로지른 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. 유사하게, 제1 포지셔너(PM)와 (도 1에서는 명확하게 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서가 사용되어, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출 이후, 또는 스캔 동안에 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 정확하게 위치시킬 수 있다.

패터닝 디바이스 (예를 들어, 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 마크들이 전용 타겟 부분을 점유하고 있지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간에 위치될 수 있다 (이들은 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)에 하나보다 많은 다이가 제공된 상황에서, 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 소형 정렬 마크는 또한 디바이스 피처들 사이에서 다이 내에 포함될 수 있으며, 이 경우 마커는 가능한 한 작고 또한 인접한 피처들과 다른 임의의 이미징 또는 공정 조건을 필요로 하지 않다는 점이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템은 아래에서 더 설명된다.

도시된 장치는 다양한 모드에서 사용될 수 있다. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT)와 기판 테이블(WT)은 동시에 스캔되는 반면에, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟 부분(C) 상으로 투영된다 (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(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시 타겟 부분의 (비-스캐닝 방향으로의) 폭을 제한하는 반면에, 스캐닝 움직임의 길이는 타겟 부분의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다. 본 기술 분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 다른 유형의 리소그래피 장치 및 작동 모드가 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려져 있다. 소위 "마스크리스(maskless)" 리소그래피에서, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스는 고정되지만 변화하는 패턴으로 유지되며, 또한 기판 테이블(WT)은 이동되거나 스캔된다.

위에서 설명된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 상이한 사용 모드들이 또한 이용될 수 있다.

리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb) 및 2개의 스테이션 -노광 스테이션(EXP)과 측정 스테이션(MEA)-을 가지며 기판 테이블들이 2개의 스테이션 사이에서 교환될 수 있는 소위 이중 스테이지 유형이다. 한 기판 테이블 상의 한 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 또 다른 기판은 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있으며 다양한 준비 단계가 수행된다. 이는 장치의 처리량의 상당한 증가를 가능하게 한다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 윤곽을 맵핑(mapping)하는 것 및 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 위치 센서(IF)가 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없다면, 제2 위치 센서가 제공되어 기준 프레임(RF)에 대해 양 스테이션에서 기판 테이블의 위치가 추적되는 것을 가능하게 할 수 있다. 보여지는 이중 스테이지 배열체 대신에 다른 배열체가 알려져 있으며 또한 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 겪을 때 도킹 해제된다.

도 2는 도 1의 이중 스테이지 장치에서 기판(W) 상의 타겟 부분 (예를 들어, 다이)을 노광시키는 단계를 도시하고 있다. 측정 스테이션(MEA)에서 수행되는 단계는 좌측의 점선 박스 내에 있으며, 우측은 노광 스테이션(EXP)에서 수행되는 단계를 보여주고 있다. 때로는, 위에서 설명된 바와 같이, 기판 테이블(WTa, WTb)들 중 하나는 노광 스테이션에 있을 것인 반면에, 다른 하나는 측정 스테이션에 있다. 이 설명의 목적을 위하여, 기판(W)이 이미 노광 스테이션 내로 로딩되었다는 점이 가정된다. 단계 200에서, 새로운 기판(W')이 보이지 않는 메커니즘에 의하여 장치로 로딩된다. 리소그래피 장치의 처리량을 증가시키기 위하여 이 2개의 기판은 동시에 처리된다.

처음에 새로 로딩된 기판(W')을 참조하면, 이는 장치에서의 첫 노광을 위하여 새로운 포토 레지스트로 준비된, 이전에 처리되지 않은 기판일 수 있다. 그러나 일반적으로, 설명된 리소그래피 공정은 일련의 노광 및 처리 단계 중 단지 한 단계일 것이며, 따라서 기판(W')은 이 장치 및/또는 다른 리소그래피 장치를 이미 여러 차례 통과하였으며 거쳐야 할 후속 공정 또한 가질 수 있다. 특히 오버레이 성능을 향상하는 문제에 대하여, 과제는 패터닝 및 처리의 하나 이상의 주기를 이미 거친 기판 상의 정확한 위치에 새로운 패턴이 정확하게 적용된다는 것을 보장하는 것이다. 이 처리 단계들은 만족스러운 오버레이 성능을 달성하기 위해 측정되고 보정되어야 하는 기판의 왜곡을 점진적으로 도입한다.

이전 및/또는 후속 패터닝 단계는 방금 언급된 바와 같이 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있으며, 또한 상이한 유형의 리소그래피 장치에서도 수행될 수 있다. 예를 들어, 분해능과 오버레이와 같은 매개변수 면에서 매우 까다로운, 디바이스 제조 공정 내의 일부 층은 덜 까다로운 다른 층보다 더욱 진보된 리소그래피 툴에서 수행될 수 있다. 따라서 일부 층은 침지 유형 리소그래피 툴에서 노광될 수 있는 반면, 다른 층은 "건식(dry)" 툴에서 노광된다. 일부 층은 DUV 파장에서 가동하는 툴에서 노광될 수 있는 반면에, 다른 층은 EUV 파장 방사선을 이용하여 노광된다.

202에서, 기판 마크(P1) 등과 이미지 센서 (보이지 않음)를 이용한 정렬 측정은 기판 테이블(WTa/WTb)에 대한 기판의 정렬을 측정하고 기록하기 위해 사용된다. 또한, 기판(W')에 걸친 여러 정렬 마크는 정렬 센서(AS)를 사용하여 측정될 것이다. 이 측정은 "웨이퍼 그리드"를 설정하기 위해 일 실시예에서 사용되며, 이 웨이퍼 그리드는 공칭 직사각형 그리드에 대한 임의의 왜곡을 포함하는, 기판에 걸친 마크들의 분포를 매우 정확하게 맵핑(map)한다.

단계 204에서, X-Y 위치에 대한 웨이퍼 높이(Z)의 맵은 또한 레벨 센서(LS)를 이용하여 측정된다. 일반적으로, 높이 맵은 노광된 패턴의 정확한 집속을 달성하기 위해서만 사용된다. 이는 그 외에 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.

기판(W')이 로딩되었을 때, 레시피 데이터(206)는 수신되어, 수행될 노광, 및 웨이퍼 그리고 또한 웨이퍼 상에 이전에 만들어지고 또한 만들어질 패턴의 특성을 규정하였다. 202 및 204에서 만들어진 웨이퍼 위치, 웨이퍼 그리드 및 높이 맵의 측정치가 이 레시피 데이터에 추가되며, 따라서 레시피 데이터와 측정 데이터의 완전한 세트(208)가 노광 스테이션(EXP)에 전달될 수 있다. 정렬 데이터의 측정치는, 예를 들어 리소그래피 공정의 제품인 제품 패턴에 대해 고정된 또는 공칭적으로 고정된 관계로 형성되는 정렬 타겟의 X 및 Y 위치를 포함한다. 노광 직전에 얻어진 이 정렬 데이터는 모델을 데이터에 피팅(fit)하는 매개변수로 정렬 모델을 생성하기 위해 사용된다. 이 매개변수와 정렬 모델은 노광 작동 동안에 사용되어 현재의 리소그래피 단계에서 적용되는 패턴의 위치를 보정할 것이다. 사용 중인 모델은 측정된 위치들 간의 위치 편차를 보간한다. 일반적인 정렬 모델은, "이상적인" 그리드의 변환, 회전 및 스케일링(scaling)을 상이한 차원에서 함께 규정하는 4개, 5개, 또는 6개의 매개변수를 포함할 수 있다. 더 많은 매개변수를 사용하는 진보된 모델이 알려져 있다.

210에서, 기판(W' 및 W)들이 교체되며, 따라서 측정된 기판(W')이 노광 스테이션(EXP)으로 들어가는 기판(W)이 된다. 도 1의 예시적인 장치에서, 이 교체는 장치 내에서 지지체(WTa 및 WTb)들을 교환함으로써 수행되며, 따라서 기판(W, W')은 이 지지체들 상에 정확하게 클램핑되고 위치된 상태로 남아 있어 기판 테이블과 기판 자체 사이의 상대적인 정렬을 보존한다. 이에 따라, 테이블들이 교체되면, 투영 시스템(PS)과 기판 테이블(WTb) (이전에는 WTa) 사이의 상대적인 위치를 결정하는 것은 노광 단계의 제어시 기판(W) (이전에는 W')에 대한 측정 정보(202, 204)를 이용하기 위해 필요한 모든 것이다. 단계 212에서, 마스크 정렬 마크(M1, M2)를 사용하여 레티클 정렬이 수행된다. 단계 214, 216, 218에서, 다수의 패턴의 노광을 완료하기 위하여, 스캐닝 움직임 및 방사선 펄스가 기판(W)에 걸친 연속적인 타겟 위치들에 적용된다.

노광 단계의 수행시 측정 스테이션에서 획득된 정렬 데이터와 높이 맵을 사용함으로써, 이 패턴들은 원하는 위치에 대하여, 특히 동일 기판 상에 이전에 놓여진 피처에 대하여 정확하게 정렬된다. 이제 W"로 표기된 노광된 기판이 단계 220에서 장치로부터 언로딩되어 노광된 패턴에 따라 에칭 공정 또는 다른 공정을 거치게 된다.

숙련된 자는 위의 설명이 실제 제조 상황의 한 예에 수반된 다수의 매우 상세한 단계의 간략화된 개요라는 것을 알 것이다. 예를 들어, 단일 패스로 정렬을 측정하는 것보다는, 흔히 동일한 또는 상이한 마크를 사용하여 개략적인 측정과 세밀한 측정의 별도 단계들이 있을 것이다. 개략적인 및/또는 세밀한 정렬 측정 단계들이 높이 측정 전 또는 후에 수행될 수 있거나 인터리브(interleaved)될 수 있다.

리소그래피 모니터링 맥락에서 계측에 적합한 계측 장치의 한 예가 스캐터로미터이다. 스캐터로미터는 (회절된 더 높은 차수만이 캡처되도록 검출기 전에 0차 차수가 차단되는) 암시야 스캐터로미터 및 0차 차수도 캡처하는 명시야 스캐터로미터를 포함할 수 있다. 일부 스캐터로미터는 명시야 및 암시야 계측 모두 가능하다. 공지된 유형의 암시야 스캐터로메트리 기술은 한 쌍의 상보적인 더 높은 회절 차수들의 각각의 세기를 비교하여 (예를 들어, +1 및 -1 차수의 각각의 세기를 비교하여) 측정된 타겟의 비대칭성을 결정한다 (세기 차이의 크기는 비대칭으로 조정(scale)된다). 타겟 비대칭은 결과적으로 타겟이 형성되었을 때 오버레이 또는 초점 설정과 같은 다양한 관심 대상 매개변수를 결정하기 위하여 사용될 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 공지된 유형의 장치이다. 리소그래피 장치는 독립형 디바이스일 수 있거나, 예를 들어, 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA)에 또는 리소그래피 셀(LC)에 포함될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 여러 분기부(branches)를 갖는 광학 축이 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 소스(11) (예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 광은, (렌즈(12a, 12b, 12c)를 포함하는) 렌즈 배열체(12)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 동시에 공간-주파수 필터링을 위하여 중간 퓨필-평면(pupil-plane)의 접근을 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 역-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 조명을, 그러나 "남(south)"으로 표기된 반대 방향으로부터 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)는 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 차수 광선 (실선 0)과 2개의 1차 차수 광선 (일점 쇄선(+1) 및 이점 쇄선(-1))을 발생시키며, 이들은 이하 한 쌍의 상보적인 회절 차수로 지칭된다. 한 쌍의 상보적인 회절 차수는 임의의 더 높은 차수의 쌍; 예를 들어 +2, -2 쌍 등일 수 있으며 또한 제1 차수 상보적인 쌍에 제한되지 않는다는 점이 주목되어야 한다. 오버필된(overfilled) 작은 타겟 구조체로, 이 광선들은 계측 타겟 구조체(T)와 다른 피처를 포함하는 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선 중 하나일 뿐이라는 점이 기억되어야 한다. 플레이트(13)의 애퍼처가 (유영한 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 차수 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 차수 회절 빔을 이용하여 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 차수 빔의 세기 측정을 정규화하기 위하여 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한, 예를 들어 퓨필 평면 이미지의 비대칭을 기반으로 재구성 또는 계측을 포함하는 많은 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 -1 또는 +1차 차수 빔으로부터만 형성되도록 0차 차수 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 이는 단순한 애퍼처(21a) 또는 웨지 배열체(21b)를 포함할 수 있으며, 후자는 +1 및 -1 회절 차수의 동시 이미징을 가능하게 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. -1 및 +1 차수 중 하나만이 존재한다면, 이와 같은 격자 라인의 이미지는 형성되지 않을 것이다.

특정 유형의 계측 센서는 PCT 특허 출원 WO 2020/057900 Al에 설명되며, 이는 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 이 문헌은 최적화된 간섭성을 갖는 계측 디바이스를 설명한다. 보다 구체적으로, 계측 디바이스는 측정 조명의 다수의 공간적 비간섭성 빔을 생성하도록 구성되며, 상기 빔들의 각각 (또는 상기 빔들의 측정 쌍의 양 빔; 각 측정 쌍은 측정 방향에 대응함)은 그들의 횡단면 내에 대응하는 영역을 갖고, 이 횡단면에 대해 이 영역들에서의 빔들 간의 위상 관계는 알려져 있다; 즉 대응하는 영역에 대하여 상호 공간적 간섭성이 있다.

이러한 계측 디바이스는 허용 가능한 (최소한의) 간섭 아티팩트(스펙클)(speckle)로 작은 피치 타겟을 측정할 수 있으며, 또한 암시야 모드에서 작동 가능할 것이다. 이러한 계측 디바이스는 기판 위치를 측정 (예를 들어, 고정된 기준 위치에 대한 주기적 구조체 또는 정렬 마크의 위치를 측정)하기 위한 위치 또는 정렬 센서로서 사용될 수 있다. 그러나 계측 디바이스는 또한 오버레이의 측정 (예를 들어, 상이한 층들 또는 심지어 스티칭 마크(stitching mark)의 경우에 동일한 층 내의 주기적 구조체들의 상대 위치의 측정)을 위하여 사용 가능할 수 있다. 계측 디바이스는 또한 주기적 구조체들의 비대칭성을 측정할 수 있으며, 따라서 타겟 비대칭성 측정을 기반으로 하는 임의의 매개변수를 측정하기 위해 사용될 수 있다 (예를 들어, 회절 기반 오버레이(DBO) 기술을 이용하는 오버레이 또는 회절 기반 초점(DBF) 기술을 이용하는 초점).

도 4는 이러한 계측 디바이스의 가능한 구현 형태를 보여주고 있다. 계측 디바이스는 본질적으로 새로운 조명 모드를 갖는 표준 현미경으로서 작동한다. 계측 디바이스(300)는 디바이스의 주요 구성 요소들을 포함하는 광학 모듈(305)을 포함한다. (모듈(305) 외부에 위치될 수 있고 또한 다중 모드 섬유(315)에 의하여 모듈에 광학적으로 연결될 수 있는) 조명 소스(310)는 공간적 비간섭성 방사선 빔(320)을 광학 모듈(305)에 제공한다. 광학 구성 요소(317)는 공간적 비간섭성 방사선 빔(320)을 간섭성 축외 조명 생성기(325)로 전달한다. 간섭성 축외 조명 생성기(325)는 공간적 비간섭성 방사선 빔(320)으로부터 복수의 (예를 들어, 4개의) 축외 빔(330)을 형성한다. 조명 생성기의 0차 차수는 조명 0차 차수 차단 요소(375)에 의해 차단될 수 있다. 이 0차 차수는 이 문헌에서 설명된 간섭성 축외 조명 생성기 예 (예를 들어, 위상 격자 기반 조명 생성기)의 일부에 대해서만 제시될 것이며, 따라서 이러한 0차 차수 조명이 생성되지 않을 때 생략될 수 있다. 축외 빔(330)은 (광학 구성 요소(335) 및 스폿 미러(340)를 통해) (예를 들어, 높은 NA) 대물 렌즈(345)로 전달된다. 대물 렌즈는 축외 빔(330)을 기판(350) 상에 위치된 샘플 (예를 들어, 주기적 구조체/정렬 마크)에 집속시키며, 여기에서 빔은 산란 및 회절된다. 산란된 더 높은 회절 차수(355+, 355-)(예를 들어, 각각 +1 및 -1 차수)들은 스폿 미러(340)를 통해 다시 뒤로 전파되며 또한 광학 구성 요소(360)에 의해 센서 또는 카메라(365) 상으로 집속되고, 여기서 이들은 간섭되어 간섭 패턴을 형성한다. 적절한 소프트웨어를 실행하는 프로세서(380)는 그후 카메라(365)에 의해 캡처된 간섭 패턴의 이미지(들)를 처리할 수 있다.

0차 차수 회절 (정반사) 방사선은 검출 분기부 내의 적절한 위치에서; 예를 들어, 스폿 미러(340) 및/또는 별도의 검출 0차 블록 요소에 의해 차단된다. 축외 조명 빔들의 각각에 대해 0차 차수 반사가 있다는 점, 즉 현재 실시예에서 총 4개의 이 0차 차수 반사가 있다는 점이 주목되어야 한다. 4개의 0차 차수 반사를 차단하는 데 적합한 예시적인 애퍼처 프로파일이 도 4b 및 도 4c에서 보여지고 422로 표기되어 있다. 이와 같이, 계측 디바이스는 "암시야" 계측 디바이스로서 작동된다.

제안된 계측 디바이스의 주요 개념은 요구되는 경우에만 측정 조명에서 공간적 간섭성을 유도하는 것이다. 보다 구체적으로, 축외 빔(330)들의 각각에서 대응하는 퓨필 포인트 세트들 사이에 공간적 간섭성이 유도된다. 보다 구체적으로, 퓨필 포인트 세트는 축외 빔들의 각각에서 대응 단일 퓨필 포인트를 포함하며, 퓨필 포인트 세트는 상호 공간적 간섭성이지만 각 퓨필 포인트는 동일 빔 내의 다른 모든 퓨필 포인트에 대하여 비간섭성이다. 이 방식으로 측정 조명의 간섭성을 최적화함으로써, 작은 피치 타겟에 암시야 축외 조명을 수행하는 것이 실행 가능하게 되지만, 각 축외 빔(330)이 공간적으로 비간섭성이기 때문에 최소의 스페클 아티팩트를 갖는다.

리소그래피 패턴이 노광되면, 이는 에칭되어 (레지스트 내에서 노광된) 패턴을 웨이퍼 내로 에칭시킨다. 특정 메모리 디바이스 (예를 들어, 3D NAND)와 같이 두꺼운 스택을 포함하는 일부 디바이스에 대해, 딥 트렌치 (즉, 높은 종횡비를 갖는 트렌치)를 에칭하는 것이 필요하다.

이 트렌치에서의 문제점은 에칭되면 트렌치들이 트렌치의 길이를 따라 균일하지 않을 수 있다는 것이다. 이 트렌치 불균일성은 그의 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 (예를 들어, 균질성 메트릭에 따라) 트렌치 불균일성의 측정치를 얻기 위하여 에칭 이후에 (즉, 딥 트렌치의 에칭 검사(AEI) 후에) 이 트렌치들을 측정하는 것이 바람직하다. 현재, 이러한 측정이 이루어지지 않으며, 따라서 이렇게 하기 위한 공지된 방법은 없다.

이 문제를 해결하기 위해, 에칭 후 트렌치의 적어도 하나의 이미지를 획득하는 것 그리고 그로부터 적어도 하나의 균질성 메트릭 (또는 비균질성 메트릭)을 결정하는 것이 본 명세서에서 제안된다. 균질성 메트릭은

ㆍ 트렌치를 따른 하나 이상의 대칭적 변화 메트릭 (예를 들어, 임계 치수(CD)); 및

ㆍ 트렌치를 따른 하나 이상의 비대칭적 변화 메트릭 (예를 들어, 측벽 각도(SWA) 중 하나 또는 둘 다를 기술할 수 있거나 이와 관련될 수 있다.

이미지는 임의의 이미지 형성 계측 툴로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 이미지는 에칭된 트렌치로부터의 산란 및/또는 회절에 이은 검출기 또는 카메라에 의해 캡처된 바와 같은 방사선의 하나 이상의 매개변수의 공간적 표현 (예를 들어, 세기/진폭 및/또는 위상 표현)을 포함할 수 있다. 주사 전자 현미경(SEM)이 사용할 수 있다; 그러나 SEM 측정은 느리며, 따라서 SEM 툴의 사용은 바람직하지 않다. 임의의 이미지 기반 스캐터로미터 또는 마이크로카피 툴(microcopy tool), 예를 들어 도 3에 도시된 스캐터로미터 디바이스가 사용될 수 있다. 대안적으로, 도 4에 도시된 바와 같은 최적화된 간섭 계측 툴이 사용될 수 있다. 이러한 툴은 훨씬 더 빠르게 측정을 수행할 수 있으며, 따라서 모니터링은 균질성을 개선하기 위하여 아마도 리소그래피 장치 (스캐너)와 에칭 툴(에처(etcher)) 중 하나 또는 모두를 제어하는 제어 루프의 일부로서 대량 제조 중에 (예를 들어, 규칙적으로) 수행될 수 있다.

측정 이미지는 암시야 이미지 및/또는 명시야 이미지를 포함할 수 있다. 암시야 설정에서, 균질성 메트릭은 측정되고 있는 트렌치로부터 회절되었던 하나 이상의 회절 차수의 이미지로부터 측정될 수 있다. 단일 회절 차수의 이미지는 대칭적 균질성 (예를 들어, 트렌치의 길이를 따른 CD 균질성 또는 CD 변화)에 관한 정보만을 산출할 것이다. 따라서, 실시예에서, 에칭된 트렌치로부터의 산란으로 인한 2개의 상보적인 회절 차수가 이미지화될 수 있으며 (예를 들어, +1 및 -1 차수), 차이 "이미지"가 계산될 수 있다 (이는 실제 이미지 또는 (예를 들어, 세기 및/또는 위상) 값의 어레이)로서 표현 또는 결정될 수 있다). 이 차이 이미지는 트렌치 길이를 따른 SWA 균질성 또는 SWA 변화와 같은 비대칭적 균질성 정보를 산출한다. 이 방식으로, 적어도 2개의 개별 균질성 메트릭 (예를 들어, 대칭 및 비대칭)이 구별될 수 있으며 또한 개별적으로 결정될 수 있다. 측정이 명시야 측정인 경우, 0차 차수의 이미지 또는 0차 차수 정보를 포함하는 이미지는 균질성 메트릭(들)을 결정하는 데 사용될 수 있다.

계측 툴이 작은 측정 스폿을 갖고 있고 (또는 작은 측정 스폿을 형성할 수 있고) 따라서 스폿이 측정되고 있는 트렌치보다 작은 경우, 래스터 스캔(raster scan)이 수행되어 이러한 작은 스폿을 갖는 "이미지"를 형성할 수 있다.

실시예에서, 동질성 메트릭 측정은 제어 루프, 예를 들어 피드백 제어 루프의 일부로서 사용될 수 있다. 균질성 메트릭을 기반으로, 트렌치 형성에 영향을 미치는 임의의 하나 이상의 공정에 대한 보정이 결정될 수 있으며 또한 적절한 툴에 적용될 수 있다. 예를 들어, 보정은 에칭 단계를 보정하기 위해 에처로 피드백될 수 있으며 및/또는 노광 단계를 보정하기 위해 스캐너로 피드백될 수 있다. 에처와 스캐너에 대한 공동 최적화 보정이 결정될 수 있다. (예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이) 2개의 개별 균질성 메트릭이 있는 경우, 이들은 별도로 사용되어; 예를 들어, 각각의 균질성 메트릭에 더 관련된 공정들 중 하나 이상의 상이한 공정 또는 측면을 보정할 수 있다 (예를 들어, 하나의 에칭 매개변수 또는 스캐너 매개변수가 SWA에 더 큰 영향을 미치는 경우, SWA 또는 비대칭적 균질성 메트릭은 이 에칭/스캐너 매개변수에 대한 보정을 결정하기 위하여 사용될 수 있으며; 또한 CD 또는 대칭 균질성 메트릭과 유사하다). 대안적으로, 2개 (또는 그 이상)의 메트릭이 함께 사용되어 보정을 결정할 수 있다. 예를 들어 보정을 결정함에 있어 가중이 상이한 메트릭들에 적용될 수 있다.

이미지(들)로부터 하나 이상의 균질성 메트릭의 추출은 표준 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 한 예에서, 예를 들어, 이미지는 변환 (예를 들어, 고속 푸리에 변환(FFT) 또는 다른 적절한 변환)될 수 있으며, 변환/FFT의 중심 피크의 폭 (예를 들어, 반치전폭(FWHM))이 결정될 수 있다. 또 다른 예는 이미지를 윤곽화하는 것 (즉, 동일한 세기 "높이"의 라인들을 찾는 것) 및 이 윤곽들 중 하나 이상을 기반으로 트렌치의 폭을 길이의 함수로서 폭을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 접근법은, 예를 들어 CD-SEM 측정에 사용되는 윤곽화 기술/알고리즘과 유사하다.

도 5는 제안된 방법을 설명하는 데 도움이 되는 단일 회절 차수의 전형적인 이미지를 포함한다. 도 5a는 하드마스크(hardmask)에서 에칭된 딥 트렌치의 이미지를 포함한다. 하드마스크 에칭에서, 에칭 변화는 제한된다. 도 5b는 두꺼운 스택에서 에칭 후의 이미지를 포함한다. 도 5a의 이미지와 비교하여, 에칭 방향을 따르는 (즉, 이미지 라인을 따르는) 증가된 변화 또는 불균질성이 명확하게 보인다.

도 6은 실시예에 따른 방법을 설명하는 흐름도이다. 단계 600에서, 스택에서 에칭된 것과 같은 하나 이상의 트렌치에 대해 측정이 수행되어 (예를 들어, 하나 이상의 회절 차수로부터 또는 그 밖의 방법으로) 트렌치의 하나 이상의 이미지를 얻는다. 측정은 중첩되는 격자 없이 트렌치에 대해 수행될 수 있다. 측정이 레지스트 내의 트렌치의 것일 수 있지만 레지스트는 반드시 필요하지 않다. 단계 610에서, 회절 차수의 하나 이상의 이미지는 처리되어, 예를 들어 비대칭 이미지를 획득할 수 있다. 대칭 정보는 단일 회절 차수 또는 2개 이상의 차수의 적절한 조합 (예를 들어, 합산 또는 평균)으로부터 획득될 수 있다. 단계 620에서, 이미지(들)로부터 하나 이상의 균질성 메트릭이 결정되며, 이는 에칭된 트렌치의 품질을 정량화한다. 이 단계는 이미지(들)에 대해 FFT를 수행하는 것 및 변환의 중앙 피크의 폭 또는 FWHM과 같은 FFT의 적절한 메트릭으로부터 값을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 이 단계는 이미지(들)에서 동일한 세기의 라인 또는 윤곽을 결정하기 위해 이미지(들)를 윤곽화(countring)하는 것 및 이 윤곽으로부터 균질성 메트릭을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 단계 630에서, 트렌치 형성과 관련된 하나 이상의 제어 매개변수 (예를 들어, 스캐너 또는 에칭 매개변수)를 보정하기 위한 보정이 결정된다. 이는, 예를 들어 각 웨이퍼 또는 웨이퍼의 각 그룹 (예를 들어, 로트마다)에 대해 수행될 수 있다. 단계 640에서, 트렌치의 균질성을 개선하기 위하여, 후속 웨이퍼 또는 웨이퍼 로트를 위한 트렌치의 형성에 보정이 사용된다.

본 발명의 특정 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 점이 인식될 것이다.

본 발명에 따른 추가 실시예는 아래의 번호가 부여된 조항에 제시된다:

1. 리소그래피 제조 공정에 의해 형성된 기판 상의 에칭된 트렌치의 균질성을 기술하는 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하는 방법으로서, 본 방법은:

에칭된 트렌치의 하나 이상의 이미지를 획득하는 것 -상기 하나 이상의 이미지의 각각은 에칭된 트렌치로부터의 산란 및/또는 회절에 이어 검출기 또는 카메라에 의해 검출된 바와 같은 산란 방사선의 하나 이상의 매개변수의 공간적 표현을 포함함-; 및

상기 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하기 위해 상기 하나 이상의 이미지 상의 에칭된 트렌치의 길이를 따라서 균질성을 측정하는 것을 포함한다.

2. 조항 1에 따른 방법에서, 상기 하나 이상의 이미지는 에칭된 트렌치로부터 회절된 방사선의 적어도 하나의 회절 차수로부터의 이미지를 포함한다.

3. 조항 1 또는 2에 따른 방법에서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 산란 방사선의 0차 차수를 포함하지 않는 상기 산란 방사선에 의해 형성된 적어도 하나의 암시야 이미지를 포함한다.

4. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 산란 방사선의 0차 차수를 포함하는 상기 산란 방사선에 의해 형성된 적어도 하나의 명시야 이미지를 포함한다.

5. 조항 1 내지 4 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 하나 이상의 이미지는 적어도 하나의 스캐터로미터 또는 현미경(microscopy) 이미지를 포함한다.

6. 조항 1 내지 5 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 에칭된 트렌치를 따른 대칭적 균질성에 관한 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 적어도 하나의 이미지를 포함하며; 그리고 균질성을 측정하는 단계는 적어도 하나의 대칭적 변화 메트릭을 결정하기 위해 상기 대칭적 균질성을 측정하는 것을 포함한다.

7. 조항 6에 따른 방법에서, 상기 대칭적 균질성을 측정하는 것은 임계 치수 균질성을 측정하는 것을 포함한다.

8. 조항 6 또는 7에 따른 방법에서, 대칭적 균질성과 관련된 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 상기 적어도 하나의 이미지는 상기 산란 방사선의 단일 회절 차수의 이미지, 또는 복수의 이미지의 합산 또는 평균을 포함하며, 복수의 이미지의 각각은 상기 산란 방사선의 개개의 단일 회절 차수와 관련된다.

9. 조항 1 내지 8 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 에칭된 트렌치를 따른 비대칭적 균질성과 관련된 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 적어도 하나의 이미지를 포함하며; 그리고 균질성을 측정하는 단계는 적어도 하나의 비대칭적 변화 메트릭을 결정하기 위해 상기 비대칭적 균질성을 측정하는 것을 포함한다.

10. 조항 9에 따른 방법에서, 상기 비대칭적 균질성을 측정하는 것은 측벽 각도 균질성을 측정하는 것을 포함한다.

11. 조항 9 또는 10에 따른 방법에서, 비대칭적 균질성과 관련된 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 상기 적어도 하나의 이미지는 상기 산란 방사선의 한 쌍의 상보적인 회절 차수들의 각각의 차이 또는 비교로부터 획득된 차이 또는 비교 이미지를 포함한다.

12. 조항 1 내지 11 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 균질성을 측정하는 단계는,

하나 이상의 개개의 변환된 스펙트럼을 획득하기 위해 상기 하나 이상의 이미지의 각각을 변환시키는 것; 및

상기 변환된 스펙트럼들의 각각의 중앙 피크의 폭으로부터 상기 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하는 것을 포함한다.

13. 조항 12에 따른 방법에서, 상기 변환은 고속 푸리에 변환의 푸리에 변환을 포함한다.

14. 조항 1 내지 13 중 어느 한 조항에 따른 방법에서, 상기 균질성을 측정하는 단계는 동일한 세기의 윤곽들을 결정하기 위해 상기 하나 이상의 이미지의 각각을 윤곽화하는 것 및 이 윤곽들 중 하나 이상을 기반으로 트렌치의 폭을 길이의 함수로서 측정하는 것을 포함한다.

15. 조항 1 내지 14 중 어느 한 조항에 따른 방법은 상기 적어도 하나의 균질성 메트릭을 기반으로 상기 에칭된 트렌치의 형성과 관련된 임의의 하나 이상의 공정에 대한 적어도 하나의 보정을 결정하는 것을 포함한다.

16. 조항 15에 따른 방법은 후속 리소그래피 제조 공정을 위한 제조 공정을 보정하기 위해 상기 적어도 하나의 보정을 적용하는 것을 포함한다.

17. 조항 16에 따른 방법에서, 상기 제조 공정은 3D 집적 회로 제조 공정을 포함한다.

18. 조항 15, 16 또는 17에 따른 방법에서, 상기 적어도 하나의 보정은;

에칭 전에 트렌치를 형성하기 위한 패턴의 노광과 관련된 노광 보정; 및

에칭된 트렌치를 획득하기 위해 트렌치를 에칭하는 것과 관련된 에칭 보정 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다.

19. 조항 1 내지 18 중 어느 한 조항에 따른 방법은 상기 하나 이상의 이미지를 획득하기 위해 상기 에칭된 트렌치를 측정하는 것을 포함한다.

20. 컴퓨터 프로그램은 적절한 장치에서 실행될 때 임의의 선행 조항의 방법을 수행하도록 작동 가능한 프로그램 명령어를 포함한다.

21. 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어는 조항 20의 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

22. 처리 배열체는:

조항 21의 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어; 및

상기 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 작동 가능한 프로세서를 포함한다.

23. 계측 디바이스는 조항 22의 처리 배열체를 포함한다.

24. 리소그래피 제조 시스템은:

조항 23의 계측 디바이스; 및

리소그래피 노광 장치; 및 에칭 장치 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다.

25. 조항 24에 따른 리소그래피 제조 시스템에서, 리소그래피 노광 장치 및/또는 에칭 장치는 상기 계측 디바이스를 사용하여 결정된 바와 같은 상기 적어도 하나의 균질성 메트릭으로부터 결정된 적어도 하나의 보정에 따라 기판 상에 적어도 상기 에칭된 트렌치를 형성하도록 작동 가능하다.

광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예의 사용에 대해 위에서 특정 참조가 이루어졌을 수 있지만, 본 발명은 다른 적용, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서 사용될 수 있으며 또한 문맥이 허용하는 경우 광학 리소그래피에 제한되지 않는다는 점이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스의 토포그래피(topography)는 기판에 생성된 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트의 층으로 눌려질 수 있으며, 그 결과 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 레지스트에 패턴을 남기고 레지스트로부터 이동된다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "방사선" 및 "빔"은 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라 (예를 들어, 약 365, 355 248, 193, 157 또는 126㎚, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 1 내지 100㎚의 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함한다.

문맥이 허용하는 경우, 용어 "렌즈"는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전형 광학 구성 요소들을 포함하는 다양한 유형의 구성 요소들 중 임의의 하나 또는 이들의 조합을 지칭할 수 있다. 반사형 구성 요소는 UV 및/또는 EUV 범위에서 작동하는 장치에 사용될 가능성이 있다.

본 발명의 폭과 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되어서는 안되며, 단지 다음의 청구범위 및 그의 균등물에 따라서 규정되어야 한다.

Claims (15)

1. 리소그래피 제조 공정에 의해 형성된 기판 상의 에칭된 트렌치의 균질성을 기술하는 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하는 방법에 있어서,
   상기 에칭된 트렌치의 하나 이상의 이미지를 획득하는 것 -상기 하나 이상의 이미지의 각각은 상기 에칭된 트렌치로부터의 산란 및/또는 회절에 이어 검출기 또는 카메라에 의해 검출된 바와 같은 산란 방사선의 하나 이상의 매개변수의 공간적 표현을 포함함-; 및
   상기 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하기 위해 상기 하나 이상의 이미지 상의 상기 에칭된 트렌치의 길이를 따라서 균질성을 측정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 에칭된 트렌치로부터 회절된 방사선의 적어도 하나의 회절 차수로부터의 이미지를 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 산란 방사선의 0차 차수를 포함하지 않는 상기 산란 방사선에 의해 형성된 적어도 하나의 암시야 이미지를 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 산란 방사선의 0차 차수를 포함하는 상기 산란 방사선에 의해 형성된 적어도 하나의 명시야 이미지를 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 이미지는 적어도 하나의 스캐터로미터 또는 현미경(microscopy) 이미지를 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 에칭된 트렌치를 따른 대칭적 균질성에 관한 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 적어도 하나의 이미지를 포함하며; 그리고 균질성을 측정하는 단계는 적어도 하나의 대칭적 변화 메트릭을 결정하기 위해 상기 대칭적 균질성을 측정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 대칭적 균질성을 측정하는 것은 임계 치수 균질성을 측정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 대칭적 균질성과 관련된 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 상기 적어도 하나의 이미지는 상기 산란 방사선의 단일 회절 차수의 이미지, 또는 복수의 이미지의 합산 또는 평균을 포함하며, 복수의 이미지의 각각은 상기 산란 방사선의 개개의 단일 회절 차수와 관련된 것인 균질성 메트릭 결정 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 이미지는 상기 에칭된 트렌치를 따른 비대칭적 균질성과 관련된 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 적어도 하나의 이미지를 포함하며; 그리고 균질성을 측정하는 단계는 적어도 하나의 비대칭적 변화 메트릭을 결정하기 위해 상기 비대칭적 균질성을 측정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 비대칭적 균질성을 측정하는 것은 측벽 각도 균질성을 측정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 비대칭적 균질성과 관련된 정보를 지배적으로 포함하거나 이 정보만을 포함하는 상기 적어도 하나의 이미지는 상기 산란 방사선의 한 쌍의 상보적인 회절 차수들의 각각의 차이 또는 비교로부터 획득된 차이 또는 비교 이미지를 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 균질성을 측정하는 단계는,
    하나 이상의 개개의 변환된 스펙트럼을 획득하기 위해 상기 하나 이상의 이미지의 각각을 변환시키는 것; 및
    상기 변환된 스펙트럼들의 각각의 중앙 피크의 폭으로부터 상기 적어도 하나의 균질성 메트릭을 결정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 변환은 고속 푸리에 변환의 푸리에 변환을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 균질성을 측정하는 단계는 동일한 세기의 윤곽들을 결정하기 위해 상기 하나 이상의 이미지의 각각을 윤곽화하는 것 및 이 윤곽들 중 하나 이상을 기반으로 트렌치의 폭을 길이의 함수로서 측정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 균질성 메트릭을 기반으로 상기 에칭된 트렌치의 형성과 관련된 임의의 하나 이상의 공정에 대한 적어도 하나의 보정을 결정하는 것을 포함하는 균질성 메트릭 결정 방법.