KR20240025501A - 전자 빔 및 산란계측 오버레이 측정을 위한 오버레이 설계 - Google Patents
전자 빔 및 산란계측 오버레이 측정을 위한 오버레이 설계 Download PDFInfo
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Abstract
조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟들은 격자들을 갖는 제1 및 제2 주기적 구조체들을 포함한다. 제2 주기적 구조체에서의 격자들은 제1 주기적 구조체의 격자들 아래에 위치될 수 있거나, 제1 주기적 구조체의 격자들 사이에 위치될 수 있다. 이러한 오버레이 타겟들은 반도체 제조에 사용될 수 있다.
Description
관련 출원 상호 참조
본 개시는 2021년 6월 28일에 출원된 미국 가출원 제63/215,551호를 기초로 하고 우선권을 주장하며, 이의 개시 전문이 본 명세서에 참조로 통합된다.
기술분야
본 개시는 반도체 소자에서의 오버레이 측정에 관한 것이다.
반도체 제조 산업의 진화는 수율 관리, 및 특히 계측 및 검사 시스템들에 대한 요구를 증가시키고 있다. 임계 치수(critical dimension, CD)는 계속 줄어들고 있지만, 당업계는 고수율의 고부가가치 생산을 이루기 위해 시간을 단축시킬 것을 필요로 하고 있다. 수율 문제 검출부터 이를 해결하는 데 걸리는 총 시간을 최소화하는 것이 반도체 제조사에 대한 투자수익을 결정한다.
논리 소자 및 메모리 소자와 같은 반도체 소자를 제조하는 것은 통상적으로, 반도체 소자의 다양한 피처들 및 다수의 레벨들을 형성하기 위해 많은 제조 공정들을 사용하여 반도체 웨이퍼를 처리(processing)하는 것을 포함한다. 예를 들어, 리소그래피는 레티클로부터의 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 배열된 포토레지스트로 전사하는 것을 수반하는 반도체 제조 공정이다. 반도체 제조 공정들의 추가적인 예들은 화학적 기계적 폴리싱(chemical-mechanical polishing, CMP), 에칭, 퇴적, 및 이온 주입을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 다수의 반도체 소자들은 단일의 반도체 웨이퍼 상에 배열하여 제조되어, 개별 반도체 소자들로 분리될 수 있다.
반도체 소자 내의 구조체들의 상대적인 위치를 오버레이(overlay, OVL)라고 한다. 웨이퍼 상의 연속적인 패터닝된 층들 사이의 오버레이 오차의 측정은 집적 회로 제조 시의 공정 제어 기법이다. 오버레이 정확도는 일반적으로 제1 패터닝된 층이 그 위 또는 아래에 배치된 제2 패터닝된 층에 대해 얼마나 정확하게 정렬되는지의 결정과, 제1 패턴이 동일 층 상에 배치된 제2 패턴에 대해 얼마나 정확하게 정렬되는지의 결정에 관한 것이다.
하나 이상의 반도체층 공정을 모니터링하고 제어하기 위해 반도체 제조 공정 동안 다양한 단계들에서 계측 공정들이 사용된다. 오버레이 측정은 일반적으로 제1 패터닝된 층이 그 위 또는 아래에 배치된 제2 패터닝된 층에 대해 얼마나 정확하게 정렬되는지, 또는 제1 패턴이 동일 층 상에 배치된 제2 패턴에 대해 얼마나 정확하게 정렬되는지를 특정한다. 오버레이 오차가 모니터링되고 제어되는 특성들 중 하나이다. 오버레이 오차는 통상적으로 가공물(예를 들어, 반도체 웨이퍼)의 하나 이상의 층 상에 형성된 구조체들을 갖는 오버레이 타겟을 이용하여 결정된다. 두 개의 층들 또는 패턴들이 적절히 형성된다면, 하나의 층 또는 패턴 상의 구조체는 다른 층 또는 패턴 상의 구조체에 대해 정렬되는 경향이 있다. 두 개의 층들 또는 패턴들이 적절히 형성되지 않는다면, 하나의 층 또는 패턴 상의 구조체는 다른 층 또는 패턴 상의 구조체에 대해 오프셋되거나 오정렬되는 경향이 있다. 오버레이 오차는 반도체 제조 공정들의 상이한 스테이지들에서 사용되는 임의의 패턴들 사이의 오정렬이다.
오버레이 계측 타겟들은 두 개 이상의 층들 사이의 정합을 측정하기 위해 프린팅된다. 웨이퍼 상의 구조체들은 격자들의 형태를 취할 수 있고, 이러한 격자들은 주기적일 수 있다. 두 개의 층들 또는 패턴들이 적절히 형성된다면, 하나의 층 또는 패턴 상의 구조체는 다른 층 또는 패턴 상의 구조체에 대해 정렬될 수 있다.
오버레이 측정을 위한 다양한 기술과 공정들이 성공의 정도를 달리하여 개발되고 채용되고 있다. 오버레이 계측은 리소그래피 패터닝을 가능하게 하는 데 도움이 되는 기법이 되었다. 오버레이 측정은 타겟의 비대칭으로부터 오버레이 텀(overlay term)을 추출하는 다양한 알고리즘들에 의해 이루어진다. 오버레이 계측 타겟은 반사된 신호에서 오버레이가 비대칭 시그니처를 유도할 수 있도록 설계된다.
현재 광학 오버레이 측정 방법들은 이미징 및 산란계측이라는 두 가지 주요 기술들에 의존한다. 산란계측 오버레이 측정과 이미징 기반 오버레이 측정은 상이한 측정 방법들로 인해 상이한 타겟 설계들을 사용한다. 이미징에서는, 광학 시스템의 시야 내에서 주기적 타겟들의 위치를 측정하고, 상이한 층들에 프린팅된 타겟들의 위치들로부터 오버레이를 추론한다. 산란계측은 상이한 층들에 프린팅된 주기적 오버레이 마크들(주기적 구조체들을 갖는 타겟들)에 의해 산란되는 전자기(electromagnetic, EM)파들 사이의 간섭을 이용하여, 층들의 상대적인 변위를 추론한다. 두 경우 모두, 산란된 전자기파의 회절 차수의 진폭과 위상에 대한 제어가 오버레이 측정의 정확도와 정밀도에 영향을 줄 수 있다.
오버레이 오차가 관찰될 때, 보정을 적용하고 오버레이 오차를 원하는 한계 내로 유지하기 위해 오버레이 측정이 사용될 수 있다. 예를 들어, 공정에 사용되는 리소그래피 툴을 더 잘 정렬시키기 위해 오퍼레이터에 의해 사용될 수 있는 다른 통계치들뿐만 아니라, 스캐너 보정치들을 계산하는 분석 루틴으로 오버레이 측정치들이 공급될 수 있다. 통상적인 제조 작업에서는 반도체 제조 공정을 로트(lot)라고 하는 배치(batch)로 실행한다. 로트, 또는 웨이퍼 로트는 단일 그룹으로서 함께 처리되는 양의 웨이퍼로서 정의된다. 기존 오버레이 모니터 및 제어 기법들은 일반적으로 스캐너 보정치들의 단일 세트를 취하고, 동일한 로트 내의 모든 웨이퍼들에 대해 동일한 세트를 적용한다.
그러나, 반도체 소자들이 더 복잡해짐에 따라 개선된 타겟 설계와 측정 방법이 필요하다.
본 개시의 실시예는 타겟을 제공한다. 타겟은 반도체 소자의 제1층 상에 형성된 제1 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 제1 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축을 따라 제1 폭을 가질 수 있고, 제2 축을 따라 제1 높이를 가질 수 있다. 제1 주기적 구조체는 제1 피치를 가질 수 있다. 타겟은 반도체 소자의 제2층 상에 형성된 제2 주기적 구조체를 더 포함할 수 있다. 제2 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축을 따라 제2 폭을 갖고, 제2 축을 따라 제2 높이를 가질 수 있다. 제2 폭은 제1 폭보다 더 좁을 수 있다. 제2 주기적 구조체는 제1 피치보다 더 적은 제2 피치를 가질 수 있다. 제1 주기적 구조체의 격자들은 제2 주기적 구조체의 격자들과 오버랩되도록 위치될 수 있다. 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체는 전자 빔 오버레이 측정과 산란계측 오버레이 측정을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 높이는 제2 높이보다 더 길 수 있다. 제2 주기적 구조체는 두 개의 어레이들로 구성될 수 있다. 제1 주기적 구조체의 격자들은 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체의 어레이들 각각에 걸쳐 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제2 주기적 구조체는 제1 축을 따라 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체는 제1 어레이로 있을 수 있다. 타겟은 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체의 제2 어레이를 더 포함할 수 있다. 제2 어레이에서의 제2 주기적 구조체는 제1 어레이의 제2 주기적 구조체로부터 제2 축을 따른 방향으로 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 타겟은 제1 주기적 구조체의 제3 어레이 및 제2 주기적 구조체의 제3 어레이 및 제4 어레이를 더 포함할 수 있다. 제1 높이는 제2 높이보다 더 길 수 있고, 제3 어레이에서의 제1 주기적 구조체의 격자들은 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체의 제3 어레이와 제4 어레이에 걸쳐 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치될 수 있다. 제2 주기적 구조체는 제2 축을 따라 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다. 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각은 제2 축을 따라 갭을 규정할 수 있다. 제2 주기적 구조체는 갭을 통해 노출될 수 있고, 제1 주기적 구조체는 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체를 넘어 연장된다.
본 개시의 다른 실시예는 타겟을 제공할 수 있다. 타겟은 반도체 소자의 제1층 상에 형성된 제1 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 제1 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축을 따라 제1 폭을 가질 수 있고, 제2 축을 따라 제1 높이를 가질 수 있고, 제1 주기적 구조체는 제1 피치를 갖는다. 타겟은 반도체 소자의 제2층 상에 형성된 제2 주기적 구조체를 더 포함할 수 있다. 제2 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제2 폭과 제2 높이를 가질 수 있다. 제2 폭은 제1 폭과 동일할 수 있다. 제2 주기적 구조체는 제1 피치와 동일한 제2 피치를 가질 수 있고, 제1 주기적 구조체의 격자들은 제2 주기적 구조체의 격자들 사이에 배치된다. 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체는 전자 빔 오버레이 측정과 산란계측 오버레이 측정을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제2 주기적 구조체는 어레이들 각각의 일측에서 제2 축을 따라 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있고, 제1 주기적 구조체는 어레이들 각각의 반대측에서 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각은 제2 축을 따라 갭을 규정할 수 있다. 제2 주기적 구조체는 어레이들 각각에서 제2 축을 따라 갭에서 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예는 방법을 제공한다. 본 방법은 타겟을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 타겟은 반도체 소자의 제1층 상에 형성된 제1 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 제1 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축을 따라 제1 폭을 가질 수 있고, 제2 축을 따라 제1 높이를 가질 수 있고, 제1 주기적 구조체는 제1 피치를 가질 수 있다. 타겟은 반도체 소자의 제2층 상에 형성된 제2 주기적 구조체를 또한 포함할 수 있다. 제2 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제2 폭과 제2 높이를 가질 수 있다.
본 방법은 적어도 하나의 반도체 계측 툴을 사용하여 타겟에 대해 전자 빔 오버레이 측정과 산란계측 오버레이 측정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제2 폭은 제1 폭보다 더 좁을 수 있다. 제2 주기적 구조체는 제1 피치보다 더 적은 제2 피치를 가질 수 있고, 제1 주기적 구조체의 격자들은 제2 주기적 구조체의 격자들 위에 위치된다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 높이는 제2 높이보다 더 길 수 있다. 제2 주기적 구조체는 두 개의 어레이들로 구성될 수 있고, 제1 주기적 구조체의 격자들은 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체의 어레이들 각각에 걸쳐 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체는 제1 어레이로 있을 수 있다. 타겟은 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체의 제2 어레이를 더 포함할 수 있다. 제2 어레이에서의 제2 주기적 구조체는 제1 어레이의 제2 주기적 구조체로부터 제2 축을 따른 방향으로 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제2 주기적 구조체는 제1 축 및 제2 축을 따라 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제2 주기적 구조체는 어레이들 각각의 일측에서 제2 축을 따라 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있고, 제1 주기적 구조체는 어레이들 각각의 반대측에서 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각은 제2 축을 따라 갭을 규정할 수 있고, 제1 주기적 구조체가 어레이들 각각에서 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제2 폭은 제1 폭과 동일할 수 있고, 제2 주기적 구조체는 제1 피치와 동일한 제2 피치를 가질 수 있다. 제1 주기적 구조체의 격자들은 제2 주기적 구조체의 격자들 사이에 위치될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제2 주기적 구조체는 어레이들 각각의 일측에서 제2 축을 따라 제1 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있고, 제1 주기적 구조체는 어레이들 각각의 반대측에서 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각은 제2 축을 따라 갭을 규정할 수 있고, 제2 주기적 구조체가 어레이들 각각에서 제2 축을 따라 갭에서 제2 주기적 구조체를 넘어 연장될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예는 반도체 계측 툴을 제공한다. 반도체 계측 툴은 본 개시의 타겟들 중 어느 하나에 대해 오버레이 측정을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 본질 및 목적들에 대한 보다 충분한 이해를 위해, 첨부 도면들과 관련하여 취해지는 하기의 구체적인 내용이 참조되어야 하며, 이 첨부 도면들에서:
도 1은 예시적인 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 2는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 3은 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 4는 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 5는 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 6은 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 7은 중앙에 관심 영역을 갖는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 8은 중앙에 관심 영역을 갖는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 9는 본 개시에 따른 방법의 흐름도이다; 그리고
도 10은 본 개시에 따른 시스템의 도해이다.
도 1은 예시적인 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 2는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 3은 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 4는 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 5는 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 6은 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 7은 중앙에 관심 영역을 갖는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 8은 중앙에 관심 영역을 갖는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟이다;
도 9는 본 개시에 따른 방법의 흐름도이다; 그리고
도 10은 본 개시에 따른 시스템의 도해이다.
청구되는 대상이 특정 실시예들의 관점에서 설명될 것이지만, 본 명세서에서 제시되는 이점들과 특징들 모두를 제공하는 것인 아닌 실시예들을 포함하여, 다른 실시예들도 또한 본 개시의 범위 내이다. 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 구조적, 논리적, 공정 단계, 및 전자적 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시의 범위는 단지 첨부된 청구항들을 참조하여 정의된다.
일반적으로, 두 개의 공정층들 사이의 오버레이 오차 또는 동일한 층 상의 두 개의 구조체 세트들 사이의 시프트가 오버레이 타겟들을 사용하여 결정될 수 있으며, 이를 위해 타겟 구조체들이 이들의 대칭 특성들 사이의 알려진 관계를 갖도록 설계되고, 이와 같은 대칭으로부터의 불일치가 타겟들에서의 오버레이 오차에 대응한다. 본 명세서에서 사용될 때, 층은 웨이퍼 소자 또는 테스트 구조체의 제조를 위해 생성되고 패터닝되는 반도체 또는 포토레지스트 층과 같은 임의의 적절한 재료를 지칭할 수 있다. 하기의 타겟 예들은 오버레이 측정을 위한 두 개(또는 그 이상)의 층들 상의 구조체들을 갖는 것으로 제시되지만, 각 타겟은 이와 같은 구조체 세트 사이의 시프트 오차를 결정하기 위해 동일한 층 상의 두 개(또는 그 이상)의 구조체 세트를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들은 임의의 타입의 주기적 타겟들에 적용될 수 있고, 이와 같은 타겟들은 생산 웨이퍼 상의 다이의 비활성 영역(예를 들어, 스크라이브 라인) 또는 활성 영역(예를 들어, 다이의 소자 부분의 일부)으로서 형성될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기법들은 또한, 임계 치수(CD), CD 균일도(CD uniformity, CDU), 에지 배치 오차(edge placement error, EPE), 패턴 충실도 등과 같은 다른 타입의 특성들을 결정하기 위해서도 타겟들에 적용될 수 있다.
오버레이 타겟들은 통상적으로 집적 회로 상의 고가의 위치를 점유한다. 반도체 제조사들은 일반적으로, 이러한 오버레이 타겟들의 측정 시간 및 웨이퍼 면적을 감소시키고자 한다. 웨이퍼 상의 공간이 절감될 수 있고, 측정 시간이 더 빨라질 수 있으며, 이미징 기반 및 산란계측 기반 타겟들을 조합함으로써 두 기술들의 결과들의 비교가 수행될 수 있다. 이에 따라, 집적 회로의 영역에 두 개의 타겟들을 포함시키고 동시에 두 개의 오버레이 타겟들 모두를 측정하는 것은 반도체 제조 공정에 이점들을 제공할 것이다.
본 명세서에서 개시된 실시예들은 전자 빔 오버레이(electron beam overlay, eOVL)와 산란계측 오버레이(scatterometry overlay, SCOL)를 조합한다. 현재, 주사 전자 현미경(SEM) 기술이 광학 계측 측정을 위한 룰러로서 사용된다. 본 명세서에서 개시된 실시예들은 광학 측정과의 조합을 위해 전자 빔 오버레이에 대한 새로운 타겟 설계들을 이용하는 솔루션들을 제공한다. 타겟 전형들은 또한, (도 5에 도시된 바와 같은) 광학 이미지 기반 오버레이(optical image-based overlay, IBO)와 회절 기반 오버레이(diffraction-based overlay, DBO) 타겟들을 전자 빔 오버레이 특화 타겟들과 조합할 수 있다. 조합된 타겟들을 교번하면 웨이퍼 실면적(real estate)을 동일하게 유지하면서 웨이퍼 상의 측정 샘플의 수가 증가하기 때문에, 더 조밀한 샘플링이 가능하여 모델 정확도가 증가될 수 있다. 혼합된 타겟들은 오버레이 계측에 이용가능한 실면적 100%을 사용하여, 두 기술들 모두에 대해 2x 증가된 수의 타겟들을 제공한다.
본 명세서에서 개시된 타겟 설계들은 관심 영역(region of interest, ROI)들이 작은 시야(field of view, FOV) 내에 X 정보 내용과 Y 정보 내용 둘 모두를 포함할 수 있기 때문에 측정 이동 획득 측정(MAM) 시간을 감소시키고 측정 정확도를 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 하나의 ROI에서, 하나의 격자는 X 방향으로의 정보를 위한 것일 수 있고, 다른 격자는 Y 방향으로의 정보를 위한 것일 수 있다. 하나의 타겟 내에 모든 정보가 포함되기 때문에, 상이한 두 타겟들로 이동할 필요가 없을 수 있다. 이에 따라, 개시된 타겟들은 면적당 정보 내용을 증가시킨다.
측정은 상이한 타겟 전형들의 개략적인 피치와 세밀한 피치에 적용될 수 있다. 타겟 적층 재료들은 라인과 공간 특징들 사이에 차이가 있을 수 있다. 역조합 사용 사례는 현 광학 타겟들을 전자 빔 오버레이 타겟들의 더 조밀한 샘플링과 사용할 수 있다. 4셀 산란계측 오버레이와 전자 빔 오버레이의 조합된 설계가 또한 사용될 수 있다.
본 명세서에서 개시된 실시예들은 표준 4셀 설계에서와 같이 방향별로 두 개의 셀들과, 셀별로 각 층의 양방향으로 연장된 바아(bar)들을 포함하여, 산란계측 타겟 축 분리를 가능하게 할 수 있다. 이는 상이한 정렬 방식의 층들 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 이와 같은 타겟 타입 상의 관심 영역 배치는 각 층마다 분리될 수 있다. 이는 방향별로 사용되는 다수의 관심 영역들이 유도된 오버레이를 갖는 바아 위 바아(bar over bar)와 트렌치 위 바아(bar over trench)의 아키텍처를 타겟으로 삼기 때문이다. 이는 그 시프트 커버리지에 관계없이 측정 가능한 산란계측 타겟(f0)에 사용될 수 있다(예를 들어, 도 1 내지 도 3). 축별로 연장된 바아들을 갖는 동일한 타겟 내에서도 양방향이 적용가능할 수 있다(예를 들어, 도 4 내지 도 8).
임의의 설계 이미지 기반 오버레이 또는 회절 기반 오버레이는 전자 빔 오버레이 타겟, 전자 빔 오버레이의 중심, 및 광학 타겟을 일치하도록 할 수 있다. 이는 공정 변동 효과, 배치 오차 효과를 제거할 수 있고, 모델링된 텀들을 보정할 수 있는 능력을 개선시킬 수 있다. 설계 규칙들로 인해, 전자 빔 오버레이 타겟은 광학 타겟에 가능한 가깝게 배치될 수 있다. 매우 작은 반도체 구조체들을 처리하기 위해, 리소그래피 단계 동안 (예를 들어, 환형, 구조화된 등의) 특수한 조명 조건들이 사용될 수 있다. 이러한 조명 조건들은 특정 공정 단계에 대해 최적화될 수 있고, 단지 특정 패턴 형상들(예를 들어, 대각선)에 대해 양호할 수 있다. 특정 공정 단계에 허용되는 패턴 형상은 이른바 "설계 규칙들"에 의해 정의될 수 있다. 설계 규칙들(예를 들어, 표준 타겟 설계)을 위반하는 패턴들은 처리 문제들을 겪을 수 있다. 실제 소자 패턴들에 대한 설계 규칙들을 따르는 타겟들을 설계할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
전자 빔 오버레이 타겟 배치 또는 바아들의 연장에 의해 점유되는 공간을 채우기 위해 광학 타겟에 추가적인 세그먼트들이 추가될 수 있으며, 이는 더 많은 정보 내용을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 예시적인 산란계측 오버레이 타겟이다. 오버레이 타겟은 제1 주기적 구조체(101) 및 제2 주기적 구조체(102)를 포함한다. 이들은 예시의 편의를 위해 상이한 음영으로 도시되어 있다. 제1 주기적 구조체(101)는 반도체 소자의 제1 층 상에 형성되고 축을 따라 제1 피치를 갖고, 제2 주기적 구조체(102)는 반도체 소자의 제2 층 상에 형성되고 해당 축을 따라 제1 피치와 상이한 제2 피치를 갖는다. 타겟(100)(또는 본 개시의 다른 타겟들)의 빈 영역들(예를 들어, 도 1에서 화이트 영역들)을 채우기 위해 또는 타겟 설계를 방해하지 않고 크고 작은 구조체들의 사이를 점진적으로 변화시키기 위해 더미화 구조체들이 사용될 수 있다. 도 1에서 "이전"은 제1 층을 지칭하고, "현재"는 제2 층을 지칭한다. "CD"는 제1 주기적 구조체(101)의 폭 및 제2 주기적 구조체(102)의 폭에 대응하는 임계 치수를 지칭한다. "피치"는 제1 주기적 구조체(101)와 제2 주기적 구조체(102)에서의 두 개의 인접한 구조체들 사이의 거리를 기술한다. 적절하게 조명될 때, 제1 및 제2 주기적 구조체들(101, 102)은 함께 패턴을 형성한다. 층들은 서로 인접할 수 있거나, 다른 층들에 의해 분리될 수 있다. 제1 주기적 구조체(101) 및 제2 주기적 구조체(102)는 예시의 편의를 위해 투명하게 예시되어 있다.
도 1의 도면들 각각에 대해 별개의 층들(예를 들어, 제1 층과 제2 층) 내의 제1 주기적 구조체(101)와 제2 주기적 구조체(102)의 대응하는 측단면도들이 도시되어 있다.
도 2는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟(200)이다. 타겟(200)은 일 방향으로 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟일 수 있다. 예를 들어, 산란계측은 격자들의 층들이 오버랩되는 영역들을 사용하는 한편, 전자 빔 오버레이는 격자들의 층들이 분리되어 있는 영역들을 사용한다. 타겟(200)은 반도체 소자의 제1층 상에 형성된 제1 주기적 구조체(101)를 포함한다. 제1 주기적 구조체(101)에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축(예를 들어, X)을 따라 제1 폭을 갖고, 제2 축(예를 들어, Y)을 따라 제1 높이를 갖는다. 제1 폭은 1 μm 내지 100 μm 사이일 수 있다. 제1 높이는 10 μm 내지 100 μm 사이일 수 있다. 제1 폭과 제1 높이는 특정 용도에 따라 위의 범위들보다 더 크거나 작을 수 있다. 제1 주기적 구조체(101)는 제1 피치를 갖는다. 제1 피치는 200 nm 내지 1000 nm 사이일 수 있다. 제1 피치 또한 특정 용도에 따라 위의 범위들보다 더 작거나 클 수 있다.
제2 주기적 구조체(102)는 반도체 소자의 제2 층 상에 형성된다. 제2 주기적 구조체(102)에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축(예를 들어, X)을 따라 제2 폭을 갖고, 제2 축(예를 들어, Y)을 따라 제2 높이를 갖는다. 제2 주기적 구조체(102)의 제2 폭은 제1 주기적 구조체(101)의 제1 폭보다 더 좁다. 제2 폭은 1 μm 내지 100 μm 사이일 수 있다. 제2 높이는 10 μm 내지 100 μm 사이일 수 있다. 제1 폭과 제1 높이는 특정 용도에 따라 위의 범위들보다 더 크거나 작을 수 있다. 제2 주기적 구조체(102)는 제1 주기적 구조체(101)의 제1 피치보다 적은 제2 피치를 갖는다. 제2 피치는 200 nm 내지 1000 nm 사이일 수 있다. 제2 피치 또한 특정 용도에 따라 위의 범위들보다 더 작거나 클 수 있다. 제1 주기적 구조체(101)의 격자들은 제2 주기적 구조체(102)의 격자들 위에 위치된다.
제1 및 제2 주기적 구조체들(101, 102)은 상호간에 오버레이되고, 반도체 소자의 제1 및 제2 층들 상에 상호간에 평행한 라인들의 어레이들로 형성된다. 라인들은 Y축과 같은 축을 따라 정합하여 배열된다. 세밀한 세그먼트화된 부분의 구조체 크기, 치수, 및 각도는 반도체 제조사, 기술 노드, 및 처리 단계에 따라 달라질 수 있다. 수 nm 내지 수 μm의 구조체 크기로 동작할 수 있다는 것에 주의한다. 대각선 구조체의 경우에, 15° 내지 30°가 통상적일 수 있으나, 다른 각도들도 가능하다.
타겟(200)은 10 μm 내지 100 μm 사이의 전체 측면 길이들을 가질 수 있다. 예를 들어, 전체 측면 길이들은 40 μm 이하일 수 있다. 일반적으로, 타겟(200)의 크기는 선택된 광학 파장 및 빔 크기에 따라 달라질 수 있다. 타겟이 클수록 측정이 더 용이할 수 있지만, 반도체 웨이퍼 상의 면적을 더 많이 점유할 수 있다. 타겟(100)의 크기를 감소시키면 생산 비용이 감소하고 웨이퍼 상의 가용 공간이 증가할 수 있다. 타겟 크기를 선택하기 위한 물리적 특질과 비용의 특정한 균형은 특정 층 및/또는 제품의 공정의 설계 규칙들에 따라 달라질 수 있다. 타겟(200)은 직사각형 형상일 수 있다.
도 2의 실시예에서, 제1 주기적 구조체(101)의 제1 높이는 제2 주기적 구조체(102)의 제2 높이보다 더 길다. 제2 주기적 구조체(102)는 두 개의 어레이들(201, 202)로 배열된다. 제1 주기적 구조체(101)의 격자들은 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체(102)의 어레이들(201, 202) 각각에 걸쳐 연장된다.
제1 주기적 구조체(101)는 10 μm 내지 100 μm 사이의 제1 높이를 가질 수 있다. 제1 높이와 제2 높이 베이 사이의 차이는 특정 용도의 설계 규칙들에 따라 달라진다.
타겟(200)은 두 개의 어레이들(201, 202)의 단부들 사이의 반도체 소자의 제2 층 내에 패터닝되지 않은 구역(203)을 가질 수 있다.
제2 층 내의 패터닝되지 않은 구역(203)에 걸쳐 있는 제1 주기적 구조체(101)는 제2 주기적 구조체(102)의 단부들을 용이하게 검출하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이는 또한, 타겟(200)의 대칭 중심의 검출을 가능하게 할 수 있다.
도 2 또는 본 명세서에서 설명된 다른 실시예들의 제1 층과 제2 층은 상호간에 인접할 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없고, 100 nm 내지 10 μm 초과의 높이에 의해 분리될 수 있다. 본 명세서에서 제1 주기적 구조체(101)를 갖는 제1 층으로서 도시된 상부 층은 광자를 적어도 부분적으로 투과시킨다. 본 명세서에서 개시된 실시예들은 제1 주기적 구조체(101)를 제2 주기적 구조체(102) 위에 배열된 것으로 도시하지만, 타겟들은 제2 주기적 구조체(102)가 제1 주기적 구조체(101) 위에 배열되는 것으로 형성될 수 있다는 것이 또한 이해된다. 제1 주기적 구조체(101) 및 제2 주기적 구조체의 피치는 광학계에 의해 측정가능하도록 광학 시스템의 파장 정도일 수 있다. 이렇게 하여, 피치는 특정 광학 시스템에 따라, 범위가 400 nm에서 1000 nm 이상에 이를 수 있다. 타겟의 설계는 허용가능한 거리, 피치, 높이 등을 좌우하는 웨이퍼 처리의 세부사항에 따라 또한 달라진다.
도 3은 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟(300)이다. 타겟(300)은 도 2에서 도시된 방향에 수직인 일 방향으로 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟일 수 있다. 타겟(300)에서, 제2 주기적 구조체(102)의 격자들은 제1 주기적 구조체(101)를 넘어 연장된다. 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체는 둘 모두 두 개의 어레이들(301, 302)로 배열된다.
제1 주기적 구조체(101)와 제2 주기적 구조체(102)는 다른 주기적 구조체를 넘어, 해당 축을 따라 반대 방향들로 대략 500 nm 내지 2000 nm 연장되는 연장 부분들을 포함한다. 제2 주기적 구조체의 연장 부분들은 제1 주기적 구조체(101)와 제2 주기적 구조체(102)의 단부들, 그리고 이에 따라 이에 따라 각자의 대칭 중심들을 용이하게 광학적으로 검출하는 것을 가능하게 할 수 있다. 타겟(300)의 크기와 그 구조들은 위에서 설명된 타겟(200)과 유사할 수 있다.
도 4는 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟(400)이다. 타겟(400)은 두 수직 방향들로 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟일 수 있다. 제2 주기적 구조체(102)는 네 개의 어레이들(401-404)로 있다.
타겟들(200 및 300)과 같이, 제2 주기적 구조체(102)의 격자들은 어레이들(401-404)에서 제1 주기적 구조체(101)를 넘어 연장된다. 타겟(200)과 같이, 타겟(400)은 두 개의 어레이들(201, 202)의 단부들 사이의 반도체 소자의 제2 층 내에 패터닝되지 않은 구역(203)을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 주기적 구조체(102)는 제1 축과 수직인 제2 축을 따라 제1 주기적 구조체(101)를 넘어 연장된다.
제3 어레이와 제4 어레이(403, 404) 사이의 제1 주기적 구조체(101)의 제1 높이는 제3 어레이와 제4 어레이(403, 404)에서의 제2 주기적 구조체들(102)의 제2 높이보다 더 길다. 제3 어레이(403)에서의 제1 주기적 구조체(101)의 격자들은 제2 축을 따라 제2 주기적 구조체(102)의 제3 및 제4 어레이들(403, 404)에 걸쳐 연장된다. 타겟(400)의 크기와 그 구조들은 위에서 설명된 타겟(200)과 유사할 수 있다.
타겟(400)은 (중공의 블랙 직사각형들에 의해 나타내어진) 관심 영역들(103)을 또한 포함한다. 관심 영역들(103)은 이미지 처리 알고리즘의 셋업과 사용되는 이미지 처리 알고리즘의 타입과 관련될 수 있다. 외측 바아들에서의 격자의 세그먼트들은 평행한 세그먼트화된 부분들에 대한 수차에 대한 더 높은 민감도로 인해 제거될 수 있다. 세밀한 세그먼트화된 부분 상의 관심 영역 배치는 극단의 세그먼트들을 배제하여 단일 바아 내의 수차 정확도를 개선시킬 수 있다.
도 5는 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟(500)이다. 타겟(500)은 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟일 수 있다. 제1 및 제2 주기적 구조체들(101, 102)의 네 개의 어레이들(501-504)이 있다. 두 개의 어레이들(501 및 503)은 다른 두 개의 어레이들(502, 504)에 수직으로 배향된다.
제2 주기적 구조체(102)는 제1 축과 수직인 제2 축을 따라 제1 주기적 구조체(102)를 넘어 연장된다. 이에 따라, 어레이들(501-504)의 외측 에지가 제2 주기적 구조체(102)의 격자들이다. 제1 주기적 구조체(101)는 외측 에지가 아닐 수 있는 어레이들(501-504)의 반대측 상에서 제2 주기적 구조체(102)를 넘어 연장된다.
타겟(500)은 관심 영역들(103)을 또한 포함한다. 타겟(500)의 크기와 그 구조들은 위에서 설명된 타겟(200)과 유사할 수 있다.
도 6은 다른 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟(600)이다. 타겟(600)은 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟일 수 있다. 제1 및 제2 주기적 구조체들(101, 102)의 네 개의 어레이들(601-604)이 있다. 두 개의 어레이들(601 및 603)은 다른 두 개의 어레이들(602, 604)에 수직으로 배향된다.
제1 주기적 구조체들(101)에서의 격자들 각각은 축들을 따라 갭(104)을 규정한다. 제2 주기적 구조체(102)는 갭들(104)을 통해 노출된다. 제1 주기적 구조체(101)는 축들을 따라 제2 주기적 구조체(102)를 넘어 연장된다.
타겟(600)은 관심 영역들(103)을 또한 포함한다. 타겟(600)의 크기와 그 구조들은 위에서 설명된 타겟(200)과 유사할 수 있다.
도 7은 중앙에 관심 영역을 갖는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟(700)이다. 타겟(700)은 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟일 수 있다. 타겟(700)은 반도체 소자의 제1층 상에 형성된 제1 주기적 구조체(101)를 포함한다. 제1 주기적 구조체(101)에서의 격자들 각각은 제1 축(예를 들어, X 또는 Y)을 따라 제1 폭을 갖고, 제1 축에 수직인 제2 축을 따라 제1 높이를 갖는다. 제1 주기적 구조체(101)는 제1 피치를 갖는다.
제2 주기적 구조체(102)는 반도체 소자의 제2 층 상에 형성된다. 제2 주기적 구조체(102)에서의 격자들 각각은 제2 폭과 제2 높이를 갖는다. 제2 폭은 제1 폭과 동일할 수 있다. 제2 높이는 제1 높이와 동일할 수 있다. 제2 주기적 구조체(102)는 제1 피치와 동일할 수 있는 제2 피치를 가질 수 있다.
제2 주기적 구조체(102)는 제1 주기적 구조체(101)의 하나의 격자의 폭 내에 두 개의 격자들을 포함할 수 있다. 이들 두 개의 격자들 사이에는 갭이 있을 수 있다. 격자들 사이의 갭이 포함되면 타겟의 웨이퍼 공정 파라미터들과의 호환성이 개선될 수 있다. 예를 들어, 현 처리 단계가 장치 구조체들에 갭들을 필요로 한다면, 이들 갭들을 모방하는 타겟들을 만드는 것이 유리할 수 있다.
제2 주기적 구조체(102)의 격자들은 제1 주기적 구조체(101)의 격자들 사이에 배치된다.
제1 및 제2 주기적 구조체들(101, 102)의 네 개의 어레이들(701-704)이 있다. 두 개의 어레이들(701 및 703)은 다른 두 개의 어레이들(702, 704)에 수직으로 배향된다.
제2 주기적 구조체(102)는 어레이들(701-704) 각각의 축을 따라 제1 주기적 구조체(101)를 넘어 연장된다. 제1 주기적 구조체(101)는 어레이들 각각의 반대측에서 축을 따라 제2 주기적 구조체(102)를 넘어 연장된다.
타겟(700)은 관심 영역들(103)을 또한 포함한다. 타겟(700)의 크기와 그 구조들은 위에서 설명된 타겟(200)과 유사할 수 있다.
도 8은 중앙에 관심 영역을 갖는 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟(800)이다. 타겟(800)은 조합된 전자 빔 오버레이와 산란계측 오버레이 타겟일 수 있다. 타겟(800)은 어레이들(801-804)을 갖는다. 제1 주기적 구조체(101)는 어레이들(801-804) 각각의 축을 따라 갭(104)을 규정한다. 제2 주기적 구조체(102)는 축을 따라 제1 주기적 구조체(101)를 넘어 갭(104)으로 연장된다.
타겟(800)은 관심 영역들(103)을 또한 포함한다. 타겟(800)의 크기와 그 구조들은 위에서 설명된 타겟(200)과 유사할 수 있다.
도 9는 방법(900)의 흐름도이다. 본 방법에서, 타겟이 제공된다(901). 타겟은 본 명세서에서 개시된 타겟들 중 하나일 수 있다. 오버레이 측정이 반도체 계측 툴을 사용하여 수행된다(902). 반도체 계측 툴은 기존 처리 알고리즘들을 이용하는 기존 툴일 수 있거나, 상이한 측정 기법들을 사용하는 전자 빔 툴일 수 있다. 예를 들어, 격자에 하나의 빔 스폿이 적용될 수 있다. 격자마다 단일 반사율 값을 수집한다. 각 셀은 오버레이를 계산하기 위한 유도된 오프셋을 포함할 것이다. 상이한 유도된 오프셋들을 갖는 적어도 네 개의 셀들을 사용할 수 있다. 이 방법은 "n"개의 셀이 일어날 때까지 전파될 수 있다. 빔 스폿을 스캔하여 스폿 위치 정확도를 평균화할 수 있다.
도 10은 시스템(1000)의 도해이다. 시스템(1000)은 웨이퍼(1001)를 홀드하도록 구성된 척(1002)을 포함한다. 웨이퍼(1001)는 본 명세서에서의 실시예들에서 설명한 바와 같은 하나 이상의 오버레이 타겟을 포함한다.
시스템(1000)은 척(1002) 상의 오버레이 타겟을 측정하도록 구성된 이미징 광학 시스템(1003)을 포함한다. 이미징 광학 시스템(1003)은 웨이퍼(1001)의 특정 위치 상에 방사선을 지향시키도록 배향된 조명원, 및 웨이퍼(1001)로부터 광학 신호를 검출하도록 배향된 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있다. 광학 시스템(1003) 내의 조명원은 웨이퍼(1001)에 지향된 조명 빔을 생성할 수 있다. 이미징 광학 시스템(1003)은 다양한 렌즈, 광학 구성요소들, 다른 조향 디바이스들, 또는 다른 빔 이송 디바이스들을 또한 포함할 수 있다. 조명 빔은 광학 빔 또는 전자 빔일 수 있다.
이미징 광학 시스템(1003)은 이미징 광학 시스템(1003)이 산란계측 측정의 획득 시스템의 일부가 되도록 획득에 사용될 수 있다.
시스템(1000)은 척(1002) 상의 오버레이 타겟을 측정하도록 구성된 산란계측 시스템(1004)을 포함한다. 산란계측 시스템(1004)은 이미징 광학 시스템(1003)과 동일한 오버레이 타겟을 측정하도록 구성될 수 있다.
산란계측 시스템(1004)은 웨이퍼(1001)의 특정 위치 상에 방사선을 지향시키도록 배향된 조명원, 및 웨이퍼(1001)에 의해 산란된 산란계측 신호를 검출하도록 배향된 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있다. 산란계측 시스템(1004) 내의 조명원은 웨이퍼(1001)에 지향된 조명 빔을 생성할 수 있다. 산란계측 시스템(1004)은 다양한 렌즈 또는 광학 구성요소들 또한 포함할 수 있다. 산란계측 시스템(1004)은 산란계측 시퀀스 동안 이미징 광학 시스템(1003) 또는 이미징 광학 시스템(1003)으로부터의 정보를 사용할 수 있다.
이미징 광학 시스템(1003) 및 산란계측 시스템(1004)에 의한 웨이퍼(1001)의 측정은 웨이퍼(1001)가 척(1002) 상에 유지되는 동안 수행될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(1001)는 이미징 광학 시스템(1003)의 측정과 산란계측 시스템(1004)에 의한 측정 사이에서 이동하지 않을 수 있다. 일례로, 이미징 광학 시스템(1003)에 의한 측정과 산란계측 시스템(1004)에 의한 측정 사이에서 웨이퍼(1001) 주위의 진공이 깨지지 않는다. 일례로, 이미징 광학 시스템(1003)에 의한 측정과 산란계측 시스템(1004)에 의한 측정 중 하나의 측정이 다른 하나의 측정 이후에 일어난다. 다른 예로, 이미징 광학 시스템(1003)에 의한 측정과 산란계측 시스템(1004)에 의한 측정은 적어도 부분적으로 동시에 또는 동일한 시간에 일어난다.
하나의 시스템(1000)으로서 개시되어 있지만, 이미징 광학 시스템(1003)과 산란계측 시스템(1004)은 두 개의 별개의 시스템들로 있을 수 있다. 시스템들 각각은 별개의 척을 가질 수 있다.
프로세서(1005)는 전자 데이터 저장 유닛(1006), 이미징 광학 시스템(1003), 및 산란계측 시스템(1004)과 전자적으로 통신한다. 프로세서(1005)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 다른 소자들을 포함할 수 있다. 프로세서(1005)는 이미징 광학 시스템(1003) 및 산란계측 시스템(1004)으로부터 출력을 수신할 수 있다.
시스템(1000)은 이미징 광학 시스템(1003)을 이용하여 척(1002) 상의 오버레이 타겟을 획득하도록 구성된 이미징 광학 시스템 획득 모듈(1007)을 포함할 수 있다. 광학 시스템 획득 모듈(1007)은 이미징 광학 시스템(1003) 또는 산란계측 시스템(1004)에 의해 사용될 수 있는 획득 이미지를 형성한다. 별개의 유닛들로서 도시되어 있지만, 이미징 광학 시스템 획득 모듈(1007)은 이미징 광학 시스템(1003)의 일부일 수 있다. 이미징 광학 시스템 획득 모듈(1007)은 또한 프로세서(1005)의 일부일 수도 있다.
프로세서(1005) 및 전자 데이터 저장 유닛(1006)은 시스템(1000) 또는 또 다른 디바이스의 일부일 수 있다. 예에서, 프로세서(1005) 및 전자 데이터 저장 유닛(1006)은 독립형 제어 유닛의 일부이거나 중앙 집중형 품질 제어 유닛 내에 있을 수 있다. 다수의 프로세서들(1005) 또는 전자 데이터 저장 유닛(1006)이 사용될 수 있다. 실시예에서, 프로세서(1005)은 시스템(1000) 내에 배치될 수 있다.
프로세서(1005)는 실행상 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 프로세서의 기능들은 하나의 유닛에 의해 수행될 수 있거나, 상이한 구성요소들 간에 분담될 수 있으며, 차례로 이들 구성요소들 각각은 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(1005)가 다양한 방법들 및 기능들을 구현하기 위한 프로그램 코드 또는 명령어들은 판독가능한 저장 매체들, 이를테면 전자 데이터 저장 유닛(1006) 내의 메모리, 또는 다른 메모리에 저장될 수 있다.
프로세서(1005)는 프로세서(1005)가 출력을 수신할 수 있도록 하는 임의의 적합한 방식으로(예를 들어, 유선 및/또는 무선 송신 매체들을 포함할 수 있는 하나 이상의 송신 매체를 통해) 시스템(1000)의 구성요소들에 결합될 수 있다. 프로세서(1005)는 출력을 사용하여 다수의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 프로세서(1005), 다른 시스템(들), 또는 다른 서브 시스템(들)은 개인용 컴퓨터 시스템, 이미지 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 네트워크 어플라이언스, 인터넷 어플라이언스, 또는 다른 디바이스를 포함하여, 다양한 시스템들의 일부일 수 있다. 서브 시스템(들) 또는 시스템(들)은 또한 병렬 프로세서와 같은 당업계에 공지된 임의의 적합한 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 서브 시스템(들) 또는 시스템(들)은 독립형 또는 네트워크형 도구 중 어느 하나로서, 고속 프로세싱 및 소프트웨어를 갖는 플랫폼을 포함할 수 있다.
본 시스템이 하나보다 많은 서브 시스템을 포함한다면, 상이한 서브 시스템들은 이미지들, 데이터, 정보, 명령어들 등이 서브 시스템들 사이에서 송신될 수 있도록 서로 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브 시스템은 당업계에 알려진 임의의 적합한 유선 및/또는 무선 송신 매체들을 포함할 수 있는 임의의 적합한 송신 매체들에 의해 추가적인 서브 시스템(들)에 결합될 수 있다. 이와 같은 서브 시스템들 중 둘 이상은 공유되는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(도시되지 않음)에 의해서도 또한, 효과적으로 결합될 수 있다.
프로세서(1005)는 이미징 광학 시스템(1003), 및 산란계측 시스템(1004)의 출력, 또는 다른 출력을 사용하여 다수의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1005)는 웨이퍼(1001)의 측정 결과들을 발송하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 프로세서(1005)는 타겟 내에서 전자 빔 오버레이 및/또는 산란계측 오버레이 오차를 결정할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서(1005)는 출력을 각각 전자 데이터 저장 유닛(1006), 또는 또 다른 저장 매체에 발송하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1005)는 또한, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.
프로세서(1005)는 본 명세서에서 설명된 실시예들 중 어느 하나에 따라 구성될 수 있다. 프로세서(1005)는 또한, 측정 시스템(1000)의 출력을 사용하거나 다른 소스들로부터의 이미지들 또는 데이터를 사용하여 다른 기능들 또는 추가적인 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 프로세서(1005)는 당업계에 알려진 임의의 방식으로 시스템(1000)의 다양한 구성요소들 또는 서브 시스템들 중 어느 하나에 통신가능하게 결합될 수 있다. 더욱이, 프로세서(1005)는 유선 및/또는 무선 부분들을 포함할 수 있는 송신 매체에 의해 다른 시스템들로부터 데이터 또는 정보를(예를 들어, 검사 시스템, 이를테면 검토 툴, 설계 데이터를 포함하는 원격 데이터베이스 등으로부터 검사 결과들을) 수신하고/하거나 획득하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 송신 매체는 프로세서(1005)와 본 시스템(1000) 또는 본 시스템(1000) 외부의 시스템들의 다른 서브 시스템들 사이의 데이터 링크로서의 역할을 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 명세서에서 개시된 시스템(1000) 및 방법들의 다양한 단계들, 기능들, 및/또는 동작들은 전자 회로들, 논리 게이트들, 멀티플렉서들, 프로그램가능 논리 소자들, ASIC들, 아날로그 또는 디지털 제어기들/스위치들, 마이크로 컨트롤러들, 또는 컴퓨팅 시스템들 중 하나 이상에 의해 수행된다. 본 명세서에서 설명된 것들과 같은 방법들을 구현하는 프로그램 명령어들은 운반 매체를 통해 송신되거나 운반 매체 상에 저장될 수 있다. 운반 매체는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 비휘발성 메모리, 솔리드 스테이트 메모리, 자기 테이프 등과 같은 저장 매체를 포함할 수 있다. 운반 매체는 와이어, 케이블, 또는 무선 송신 링크와 같은 송신 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 단계들은 단일 프로세서(1005)(또는 컴퓨터 시스템), 또는 대안적으로, 다수의 프로세서들(1005)(또는 다수의 컴퓨터 시스템들)에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 본 시스템(1000)의 상이한 서브 시스템들은 하나 이상의 컴퓨팅 또는 논리 시스템을 포함할 수 있다. 따라서, 상기한 설명은 본 개시에 대한 제한으로서가 아니라, 단지 예시로서 해석되어야 한다.
추가적인 실시예는 본 명세서에서 개시된 바와 같이, 웨이퍼를 검사하기 위해 프로세서 상에서 실행가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다. 특히, 프로세서, 이를테면 프로세서(1005)는 실행가능한 프로세서 명령어들을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체와, 전자 데이터 저장 매체, 이를테면 전자 데이터 저장 유닛(1006) 내의 메모리에 결합될 수 있다. 컴퓨터 구현 방법은 본 명세서에서 설명된 임의의 방법(들)의 임의의 단계(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1005)는 도 9의 단계들 중 일부 또는 전부를 수행하도록 프로그램될 수 있다. 전자 데이터 저장 유닛(1006) 내의 메모리는 자기 또는 광학 디스크, 자기 테이프, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 적합한 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체와 같은 저장 매체일 수 있다.
프로그램 명령어들은 특히, 절차 기반 기법들, 구성요소 기반 기법, 및/또는 객체 지향 기법들을 포함하여, 임의의 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어들은 요구되는 바에 따라, ActiveX 제어, C++ 객체, JavaBeans, MFC(Microsoft Foundation Class), SSE(Streaming SIMD Extension), 또는 다른 기술들 또는 방법들을 사용하여 구현될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 명세서에서 개시된 타겟들의 설계 방법이 사용될 수 있다. 본 방법은 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 프로세서를 이용하여 수행될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 타겟들의 제1 및 제2 주기적 구조체들의 격자들은 최적화될 수 있다.
본 명세서에서 예시된 실시예들에서 특정 구성들이 제시되었지만, 이들 실시예들의 특징들 중 전부 또는 일부를 포함하는 변형도 가능하다.
본 개시는 하나 이상의 특정 실시예에 대해 설명되었지만, 본 개시의 다른 실시예들이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구항들 및 이의 합리적인 해석에 의해서만 제한되는 것으로 여겨진다.
Claims (20)
- 타겟으로서,
반도체 소자의 제1 층 상에 형성된 제1 주기적 구조체 ― 상기 제1 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축을 따라 제1 폭을 갖고 제2 축을 따라 제1 높이를 가지며, 상기 제1 주기적 구조체는 제1 피치를 가짐 ―; 및
상기 반도체 소자의 제2 층 상에 형성된 제2 주기적 구조체 ― 상기 제2 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 상기 제1 축을 따라 제2 폭을 갖고 상기 제2 축을 따라 제2 높이를 가지며, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 더 좁으며, 상기 제2 주기적 구조체는 상기 제1 피치보다 더 적은 제2 피치를 갖고, 상기 제1 주기적 구조물의 격자들은 상기 제2 주기적 구조물의 격자들과 오버랩되도록 위치됨―
을 포함하며,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체는 전자 빔 오버레이 측정과 산란계측 오버레이 측정을 제공하는 것인, 타겟. - 제1항에 있어서,
상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 더 길고, 상기 제2 주기적 구조체는 두 개의 어레이들로 구성되고, 상기 제1 주기적 구조체의 격자들은 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체의 어레이들 각각에 걸쳐 연장되는 것인, 타겟. - 제1항에 있어서,
상기 제2 주기적 구조체는 상기 제1 축을 따라 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것인, 타겟. - 제3항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체는 제1 어레이로 있으며, 상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체의 제2 어레이를 더 포함하며, 상기 제2 어레이에서의 제2 주기적 구조체는 상기 제1 어레이의 제2 주기적 구조체로부터 상기 제2 축을 따른 방향으로 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것인, 타겟. - 제4항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체의 제3 어레이 및 상기 제2 주기적 구조체의 제3 어레이 및 제4 어레이를 더 포함하며, 상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 더 길고, 상기 제3 어레이에서의 상기 제1 주기적 구조체의 격자들은 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체의 상기 제3 어레이와 상기 제4 어레이에 걸쳐 연장되는 것인, 타겟. - 제1항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치되는 것인, 타겟. - 제6항에 있어서,
상기 제2 주기적 구조체는 상기 제2 축을 따라 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것인, 타겟. - 제6항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각은 상기 제2 축을 따라 갭을 규정하고, 상기 제2 주기적 구조체가 상기 갭을 통해 노출되고, 상기 제1 주기적 구조체는 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것인, 타겟. - 타겟으로서,
반도체 소자의 제1 층 상에 형성된 제1 주기적 구조체 ― 상기 제1 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축을 따라 제1 폭을 갖고 제2 축을 따라 제1 높이를 가지며, 상기 제1 주기적 구조체는 제1 피치를 가짐 ―; 및
상기 반도체 소자의 제2 층 상에 형성된 제2 주기적 구조체 ― 상기 제2 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제2 폭과 제2 높이를 갖고, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭과 동일하고, 상기 제2 주기적 구조체는 상기 제1 피치와 동일한 제2 피치를 갖고, 상기 제1 주기적 구조체의 격자들은 상기 제2 주기적 구조체의 격자들 사이에 배치됨 ―
를 포함하며,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체는 전자 빔 오버레이 측정과 산란계측 오버레이 측정을 제공하는 것인, 타겟. - 제9항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치되는 것인, 타겟. - 제10항에 있어서,
상기 제2 주기적 구조체는 상기 어레이들 각각의 일측에서 상기 제2 축을 따라 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되고, 상기 제1 주기적 구조체는 상기 어레이들 각각의 반대측에서 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것인, 타겟. - 제10항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각은 상기 제2 축을 따라 갭을 규정하고, 상기 제2 주기적 구조체가 상기 어레이들 각각에서 상기 제2 축을 따라 상기 갭에서 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것인, 타겟. - 방법으로서,
타겟을 제공하는 단계로서, 상기 타겟은:
반도체 소자의 제1 층 상에 형성된 제1 주기적 구조체 ― 상기 제1 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제1 축을 따라 제1 폭을 갖고 제2 축을 따라 제1 높이를 가지며, 상기 제1 주기적 구조체는 제1 피치를 가짐 ―; 및
상기 반도체 소자의 제2 층 상에 형성된 제2 주기적 구조체 ― 상기 제2 주기적 구조체에서의 복수의 격자들 각각은 제2 폭과 제2 높이를 가짐 ― 를 포함하는, 상기 타겟을 제공하는 단계; 및
적어도 하나의 반도체 계측 툴을 사용하여 상기 타겟에 대해 전자 빔 오버레이 측정과 산란계측 오버레이 측정을 수행하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제13항에 있어서,
상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 더 좁고, 상기 제2 주기적 구조체는 상기 제1 피치보다 더 적은 제2 피치를 갖고, 상기 제1 주기적 구조체의 격자들은 상기 제2 주기적 구조체의 격자들 위에 위치되는 것인, 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 더 길고, 상기 제2 주기적 구조체는 두 개의 어레이들로 구성되고, 상기 제1 주기적 구조체의 격자들은 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체의 어레이들 각각에 걸쳐 연장되는 것인, 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체는 제1 어레이로 있으며, 상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체의 제2 어레이를 더 포함하며, 상기 제2 어레이에서의 제2 주기적 구조체는 상기 제1 어레이의 제2 주기적 구조체로부터 상기 제2 축을 따른 방향으로 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것인, 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치되고, 다음:
상기 제2 주기적 구조체가 상기 어레이들 각각의 일측에서 상기 제2 축을 따라 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되고, 상기 제1 주기적 구조체가 상기 어레이들 각각의 반대측에서 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것; 또는
상기 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각이 상기 제2 축을 따라 갭을 규정하고, 상기 제1 주기적 구조체가 상기 어레이들 각각에서 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것 중, 하나인 것인, 방법. - 제13항에 있어서,
상기 제2 폭은 상기 제1 폭과 동일하고, 상기 제2 주기적 구조체는 상기 제1 피치와 동일한 제2 피치를 갖고, 상기 제1 주기적 구조체의 격자들은 상기 제2 주기적 구조체의 격자들 사이에 위치되는 것인, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체의 네 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 두 개의 어레이들이 상기 네 개의 어레이들 중 다른 두 개의 어레이들에 수직하여 배향되도록 배치되고, 다음:
상기 제2 주기적 구조체가 상기 어레이들 각각의 일측에서 상기 제2 축을 따라 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되고, 상기 제1 주기적 구조체가 상기 어레이들 각각의 반대측에서 상기 제2 축을 따라 상기 제2 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것; 또는
상기 제1 주기적 구조체들에서의 격자들 각각이 상기 제2 축을 따라 갭을 규정하고, 상기 제2 주기적 구조체가 상기 어레이들 각각에서 상기 제2 축을 따라 상기 갭에서 상기 제1 주기적 구조체를 넘어 연장되는 것 중, 하나인 것인, 방법. - 제13항의 방법의 상기 타겟에 대해 상기 오버레이 측정을 수행하도록 구성된 반도체 계측 툴.
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