KR102119290B1 - 부정확도를 감소시키고 콘트라스트를 유지하는 충전 요소를 갖는 계측 타겟 - Google Patents

Abstract

계측 타겟을 설계하는 방법이 제공된다. 방법은 타겟 디자인 내의 연속적인 영역을 식별하는 것과, 지정된 충전 요소를 식별된 연속적인 영역 내로 도입하는 것을 포함한다. 도입된 충전 요소의 파라미터는 콘트라스트 요건과 식별하는 연속적인 영역과 제조를 거쳐 연관되는 부정확도 요건 사이의 절충에 의해 결정된다. 각각의 타겟 및 타겟 디자인 파일이 개시된다. 선택적으로, 타겟은 향상된 정확도를 갖고, 동일한 계측 장비 및 절차로 측정될 수도 있다.

Description

부정확도를 감소시키고 콘트라스트를 유지하는 충전 요소를 갖는 계측 타겟 {METROLOGY TARGETS WITH FILLING ELEMENTS THAT REDUCE INACCURACIES AND MAINTAIN CONTRAST}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 2014년 2월 12일 출원된 미국 가특허 출원 제61/939,129호의 이익을 청구한다.

기술 분야

본 발명은 계측 타겟(metrology target)의 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로 특정 유형의 부정확도(inaccuracy)를 감소시키기 위한 계측 타겟 디자인에 관한 것이다.

계측 타겟은 제조 단계의 정확도를 검증하는 데 사용되고, 광학적으로 측정 가능하도록 설계된다. 통상의 유형의 계측 타겟은 타겟 요소들과 이들의 배경 영역 사이의 광학적 콘트라스트를 제공한다.

본 발명의 일 양태는 소정의 타겟 디자인 내의 식별된 연속적인 영역 내로 도입된 지정된 충전 요소를 포함하는 계측 타겟을 제공하고, 도입된 충전 요소의 파라미터는 콘트라스트 요건과 식별하는 연속적인 영역과 제조를 거쳐 연관되는 부정확도 요건 사이의 절충에 의해 결정된다.

본 발명의 이들, 부가의 및/또는 다른 양태 및/또는 장점은 이어지는 상세한 설명에 설명되는 데, 가능하게는 상세한 설명으로부터 추론 가능하고 그리고/또는 본 발명의 실시에 의해 학습 가능하다.

본 발명의 실시예의 더 양호한 이해를 위해 그리고 어떻게 본 발명의 실시예가 효과적으로 수행되는지를 도시하기 위해, 이제 유사한 도면 부호가 전체에 걸쳐 대응 요소 또는 섹션을 나타내는 첨부 도면을 단지 예로서만 참조할 것이다.
첨부 도면에서:
도 1a 및 도 1b는 타겟 요소들 사이에 비어 있는 배경 영역을 남겨두는 종래의 실시로부터 발생하는 바와 같은, 디싱 효과(dishing effect) 및 회전항 효과(rotation term effect)를 각각 도시하고 있다.
도 2a 및 도 2d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 식별된 비어 있는 배경 영역 내로 도입된 충전 요소를 갖는 계측 타겟의 고레벨 개략도이다.
도 2b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 도 2a에 도시되어 있는 바와 같은 AIM 타겟의 이미지의 예시적인 예이다.
도 2c는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 콘트라스트와 부정확도 요건 사이의 절충에 대한 고레벨 개략예이다.
도 2e는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 상이한 타겟 요소 분할 및 충전 요소의 가변 밀도 및 주파수를 갖는 타겟의 예시적인 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 타겟 및 충전 요소의 제조 방법의 예시적인 개략도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 방법을 도시하고 있는 고레벨 개략 흐름도이다.

상세한 설명을 설명하기에 앞서, 이하에 사용될 특정 용어의 정의를 설명하는 것이 도움이 될 수도 있다.

용어 "계측 타겟" 또는 "타겟"은 본 출원에서 본 명세서에 사용될 때, 계측 목적으로 사용되는 웨이퍼 상에 설계되거나 제조된 임의의 구조체로서 정의된다. 계측 타겟을 위한 비한정적인 예는 박스-인-박스(Box-in-Box: BiB) 타겟과 같은 촬상 타겟 및 주기적 구조체(예를 들어, 격자)와 같은 산란 광학 타겟이다. 용어 "계측 타겟" 또는 "타겟"은 본 출원에서 본 명세서에 사용될 때, 예를 들어, AIM(advance image metrology: 진보 이미지 계측), 그 변형 및 그 대안, AIMid, 블러섬 타겟(Blossom target), 그 변형 및 그 대안, SCOL(scatterometry overlay: 산란 광학 오버레이) 타겟 및 그 대안, DBO(diffraction based overlay: 회절 기반 오버레이) 타겟 및 그 변형 등과 같은 임의의 다른 타겟 디자인을 칭할 수도 있다. 용어 "계측 타겟" 또는 "타겟"은 본 출원에서 본 명세서에 사용될 때, 1차원 또는 2차원 타겟 또는 1차원 또는 2차원 타겟 요소를 칭할 수도 있다. 타겟은 타겟 요소를 포함하는 것으로서 칭해지는 데, 각각의 "타겟 요소"는 그 배경으로부터 구별될 타겟의 특징이고, "배경"은 동일한 또는 상이한 층(타겟 요소 위 또는 아래의) 상의 타겟 요소에 근접한 웨이퍼 영역이다. 용어 "타겟 요소"는 본 출원에서 본 명세서에 사용될 때, 개별 타겟 영역 또는 박스, 격자 바아 등과 같은 계측 타겟 내의 특징부로서 정의된다. 타겟 요소는 분할될 수도 있는 데, 즉 다수의 더 소형의 특징부들을 포함할 수도 있다. 용어 "주기적 구조체"는 본 출원에 사용될 때, 몇몇 주기성을 나타내는 적어도 하나의 층 내의 임의의 종류의 설계된 또는 제조된 구조체를 칭한다. 주기성은 그 피치, 즉 그 공간 주파수에 의해 특징화된다. 예를 들어, 타겟 요소로서 바아가 이격된 평행 라인의 그룹으로서 제조될 수도 있어, 이에 의해 요소의 최소 특징부 크기를 감소시키고 타겟 내의 단조로운 영역을 회피한다. 용어 "타겟부"는 도면에 도시되어 있는 타겟의 부분을 칭하는 데 사용되고, 개시된 타겟 디자인 원리의 범주를 한정하지 않는다. 용어 "이전층" 및 "현재층"은 본 출원에 사용될 때, 순차적으로 제조된 계측 타겟의 임의의 2개의 층, 즉 이전층 상의 현재층을 칭한다. 예를 들어, 이전층은 산화물층이고, 현재층은 폴리-실리콘층일 수도 있고, 또는 그 반대도 마찬가지이다. 이전층은 외부 타겟 요소를 포함할 수도 있고, 현재층은 내부 타겟 요소를 포함할 수도 있고, 또는 그 반대도 마찬가지이다.

용어 "연속 영역", "비어 있는 영역" 또는 "풀 바아(full bar)"는 본 출원에서 본 명세서에 사용될 때, 후술되는 바와 같이 통상의 디바이스 특징부와 관련하여 큰 치수를 갖고 따라서 제조 부정확성을 수반하는 연속적인 타겟 요소로서 정의된다. 대부분의 설명은 타겟 디자인 내의 연속적인 영역으로서 비어 있는 영역을 칭하지만, 유사한 디자인 원리가 연속적인 영역으로서 풀 바아에 적용 가능하고, 각각의 타겟은 마찬가지로 개시된 발명의 부분이라는 것이 명시적으로 주목된다. 용어 "충전 요소" 또는 "간극 요소"는 본 출원에서 본 명세서에 사용될 때, 비어 있는 영역 및 풀 바아 각각보다 작은 요소로서 정의되고, 이하에 상세히 설명되고 도시되어 있는 바와 같이 비어 있는 영역 및 풀 바아 각각의 연속성을 파괴하는 데 사용된다. 구체적으로, 용어 "충전 요소"는 임의의 연속적인 영역 즉 비어 있는 영역을 충전하는 요소 뿐만 아니라 풀 바아 내의 간극으로서의 충전 요소의 모두를 칭하는 데 사용된다. 대부분의 설명은 비어 있는 영역 내의 충전 요소를 칭하지만, 유사한 디자인 원리가 풀 바아를 충전하는 간극 요소에 적용 가능하고, 각각의 설계된 타겟은 마찬가지로 개시된 발명의 부분이라는 것이 명시적으로 주목된다.

용어 "계측 측정" 또는 "측정"은 본 출원에서 본 명세서에 사용될 때, 계측 타겟으로부터 정보를 추출하는 데 사용된 임의의 계측 측정 절차로서 정의된다. 예를 들어, 계측 측정은 타겟의 촬상 또는 타겟의 산란 광학 측정일 수도 있다. 계측 측정을 위한 비한정적인 예는 오버레이 측정(촬상 또는 산란 광학), 임계 치수(critical dimension: CD) 측정, 포커스 및 선량(dose) 측정 등을 포함한다. 용어 "산란 광학 오버레이(SCOL)"는 본 출원에 사용될 때 격자와 같은 주기적 구조체를 포함하는 타겟으로부터 반사하는 회절 차수(예를 들어, +1 및 -1 회절 차수)의 위상으로부터 계측 정보를 유도하는 계측 방법을 칭한다.

이제, 도면을 특히 참조하여, 도시되어 있는 특정 상세는 단지 예시이고 그리고 본 발명의 바람직한 실시예의 예시적인 설명을 위한 것이고, 가장 유용하고 본 발명의 원리 및 개념적 양태의 설명을 즉시 이해하는 것으로 고려되는 것을 제공하는 목적으로 제시되어 있다는 것이 강조된다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세하게 본 발명의 구조적 원리를 나타내려는 어떠한 시도도 이루어지지 않고, 설명은 본 발명의 다수의 형태가 어떻게 실제로 실시될 수 있는지를 당 기술 분야의 숙련자에게 명백하게 한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명에 설명되고 또는 도면에 도시되어 있는 구성 요소 세트의 구성 및 배열의 상세에 그 용례가 한정되는 것은 아니라는 것이 이해된다. 본 발명은 다른 실시예에 적용 가능하거나 다양한 방식으로 실시되거나 수행된다. 또한, 본 명세서에 이용된 표현 및 용어는 설명을 위한 것이고, 한정으로서 간주되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명자들은 비어 있는 배경 영역에 의해 타겟 요소를 분리하는 공통 실시가 상이한 종류의 계측 에러를 야기한다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 이들 계측 에러가 이하에 제시되어 있는 상이한 및 유리한 타겟 디자인 및 디자인 원리에 의해 적어도 부분적으로 극복될 수도 있다는 것을 또한 발견하였다. 개시된 사상은 비어 있는 배경 영역에 의해 분리된 분할된 타겟 요소에 대해 주로 예시되지만, 이들은 마찬가지로 원래 비분할된 타겟 요소와 같은 임의의 큰 특징이 없는 영역에 구현 가능하고, 웨이퍼의 상이한 층들 내의 영역이라는 것이 주목된다. 용어 "비어 있는" 및 "분할된"은 각각의 스케일에 의존하고, 이하에 언급된 치수들은 층 및 타겟 디자인 및 제조 프로세스의 특정 특징에 따라 조정될 수도 있고, 또한 임의의 디자인 및 제조 기술에 적응된다는 것이 주목된다.

도 1a 및 도 1b는 타겟 요소들 사이에 비어 있는 배경 영역을 남겨두는 종래의 실시로부터 발생하는 바와 같이 디싱 효과 및 회전항 효과를 도시하고 있다. 도 1a는 비어 있는 배경 영역(90B)에 의해 분리된 분할된 타겟 요소(90A)를 포함하는 종래의 타겟(90)을 개략적으로 도시하고 있다. 도 1a의 좌측부의 도시는 상이한 배향의 타겟부의 것이다. 도시되어 있는 타겟부에 대한 통상의 비한정적인 치수는 마이크로미터 스케일인데, 예를 들어 타겟 요소(90A)의 폭 및 비어 있는 배경 영역(90B)의 폭은 0.5 내지 1 ㎛(이들의 더 짧은 치수에서)의 범위 내에 있을 수도 있고, 각각의 타겟 피치는 1 내지 2 ㎛의 범위 내에 있을 수도 있다. 도 1a의 우측부의 도시는 비어 있는 배경 영역(90B)으로부터 발생하는 "디싱 효과", 즉 에칭, 증착 또는 연마와 같은 프로세스 단계의 특성에 기인하여 비어 있는 배경 영역(90B) 위에 형성되는 불균일한 또는 비평면형 층 영역(85)의 것이다. 도시되어 있는 예에서, 증착된 층(83)에 대한 시뮬레이션 결과가 제시되어 있고[층 높이(h) 대 변위(y)의 대략적인 스케일이 제공됨], 디싱 깊이에 따라 상당한 정확도 문제점을 나타낸다(우상부-디싱 없음, 우중간-5 nm 디싱, 우하부-15 nm 디싱). 시뮬레이션에서 유도된 OVL 값은 0이었기 때문에, 오버레이(OVL) 값은 단지 이 OVL 부정확도만을 표현한다. 디싱이 깊을수록, 측정된 부정확도 OVL이 더 상당해진다.

도 1b에 도시되어 있는 다른 효과는 이러한 불균일층 영역(85)의 대규모 글로벌 효과를 야기한다. 예를 들어, 화학 기계적 연마/평탄화(Chemical Mechanical Polishing/Planarization: CMP) 프로세스 중에, 타겟 특징부(90A) 사이의 비어 있는 영역(90B)은 다소 오목해지고 이들 비어 있는 영역(90B)을 경계 정하는 타겟 요소(90A)의 비대칭 연마를 도입할 수도 있다. 비대칭 연마는 부정확도의 "회전항"에 의해 적어도 부분적으로 정량화되는 측정 에러를 야기하는 데, 이는 연마 패드의 회전 이동에 관하여, 비어 있는 영역(90B)을 경계 정하는 타겟 요소(90A)의 비대칭 연마의 누적 효과를 반영한다. 도 1b는 타겟(90) 내의 비어 있는 영역의 비대칭 연마로부터 발생하는 회전항을 예시하는 실험 결과를 도시하고 있다. 도시되어 있는 경우에, 타겟(90)은 디싱 효과가 발생하는 중앙 비어 있는 영역(뿐만 아니라 주변 비어 있는 영역)을 갖는 박스-인-박스 타겟(도 1b의 좌측)이다. 이미지(95)는 개별 타겟(90)에 관한 오버레이가 화살표 87에 의해 표시되어 있는 웨이퍼의 개요이다. 회전항은 웨이퍼의 중심으로부터 타겟(90)의 증가하는 거리에 따라 더 큰 오버레이(87)를 갖는 오버레이(87)의의 전체 원형 패턴에서 명백하다. 회전항은 타겟(90) 내의 비어 있는 영역(90B)의 비대칭 연마로부터 발생한다. 도 1b에 도시되어 있는 예에서, 회전항(회전 오버레이와 웨이퍼의 중심으로부터의 거리 사이의 비로서 측정됨)은 대략 0.02 ppm이다.

BiB, AIM, AIMid, SCOL 또는 DBO와 같은 통상적으로 사용되는 촬상 및 산란 광학 계측 타겟은 광학 측정을 위한 콘트라스트를 제공하는 임의의 패턴 없이 비교적 큰 영역(90B)을 가질 수 있다. 이들 비어 있는 영역은 통상적으로 4 내지 20 ㎛l길이, 300 nm 내지 2 ㎛ 폭이다. 이러한 치수는 통상적으로 상기에 예시된 디싱 효과 및 결과적인 회전항을 유발한다.

본 발명은 오버레이 타겟 및 다른 광학 타겟의 프로세스 강인성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이는 소형 특징부[충전 요소(110)]를 갖는 개방 공간[비어 있는 영역(90B)]을 초핑하고(chopping), 측정 방법 및 알고리즘을 변경하지 않고 CMP(화학 기계적 연마)에 대한 강인성을 향상시킴으로써 행해진다. 이는 콘트라스트에 대한 최소 영향을 통해 행해지고, 따라서 하드웨어 또는 알고리즘에 대한 어떠한 변화도 요구되지 않는다.

본 명세서에 개시된 타겟 디자인(100)은 분할된 타겟 요소(90A) 및 배경 영역(90B)을 포함한다. 배경 영역(90B)은 비어 있지 않고, CMP 프로세스가 분할된 타겟 요소(90A)를 비대칭적으로 연마하는 것을 방지하고 또는 비대칭 연마의 정도를 적어도 감소시키기 위해 충전 요소(110)를 포함한다. 유사한 디자인이, 예를 들어 에칭 또는 증착 단계로부터 발생하는 것들과 같은, 비교적 큰 비어 있는 공간에 의해 제조 단계에서 도입된 바이어스로부터 발생하는 다른 부정확도를 감소시키거나 제거하는 데 사용될 수도 있다. 충전 요소(110)는 적절하게 조정된 파라미터로 상이한 및/또는 다수의 층에서 비어 있는 공간 내로 도입될 수도 있다.

계측 타겟(100)은 소정의 타겟 디자인에서 식별된 비어 있는 영역(90B) 내로 도입된 지정된 충전 요소(110)를 포함하고[예를 들어, 적어도 300 nm의 폭을 갖는 영역(90B) 및 영역(90B) 내의 결여 특징부], 여기서 도입된 충전 요소(110)의 파라미터는 식별된 비어 있는 영역(90B)과 제조를 거쳐 연관되는 부정확도 요건과 콘트라스트 요건 사이의 절충에 의해 결정된다. 콘트라스트 요건과 부정확도 요건 중 하나 또는 모두는 콘트라스트 및/또는 부정확도의 상이한 양태에 관련하는, 뿐만 아니라 가능하게는 타겟 제조 및 계측 요구의 다른 양태에 관련하는 다수의 요구를 포함할 수도 있다. 절충은 임의의 각각의 파라미터를 수반할 수도 있고, 제조 및 측정 중 하나 또는 모두에 관한 소정의 사양에 따라 규정될 수도 있다. 절충은 이론적으로 또는 실험적으로 결정될 수도 있고, 훈련 또는 실험 페이즈에서 수신된 피드백을 수반할 수도 있다. 절충은 시뮬레이션의 결과 및/또는 실제 계측 측정의 결과에 따라 조정될 수도 있다.

예를 들어, 적어도 하나의 분할된 타겟 요소(90A) 및 적어도 하나의 분할된 타겟 요소(90A)의 적어도 하나의 배경 영역을 갖는 계측 타겟(100)에서, 지정된 충전 요소(110)는 적어도 하나의 배경 영역에서 식별된 비어 있는 영역(90B) 내로 도입될 수도 있고, 콘트라스트 요건은 그 배경 영역에 대한 타겟 요소 콘트라스트에 관련할 수도 있는 데, 즉 충전 요소(110)는 규칙적인 광학 측정을 사용하여 콘트라스트를 유지하도록 선택된다. 그러나, 특정 실시예에서, 광학 측정은 다양한 기술을 사용하여(예를 들어, 광 편광을 측정함) 타겟 요소(90A)로부터 충전 요소(110)를 구별하도록 적용될 수도 있다. 계측 타겟(100)은 웨이퍼 레벨에서 사용될 때, 예를 들어 0.02 ppm보다 상당히 낮은, 지정된 임계치 미만의 회전항을 생성하도록 구성될 수도 있다.

특정 실시예에서, 지정된 충전 요소(110)는 제1 지정된 파라미터를 갖는 적어도 하나의 제1 주기적 구조체를 포함할 수도 있고, 타겟 요소(90A)는 제2 지정된 파라미터를 갖는 적어도 하나의 제2 주기적 구조체를 포함할 수도 있다. 제1 지정된 파라미터는 콘트라스트 요건을 만족하고 계측 측정이 충전 요소(110)를 갖는 배경 영역(90B)으로부터 타겟 요소(90A)를 구별하는 것을 가능하게 하는 정도로 제2 지정된 파라미터와는 상이하도록 선택될 수도 있다. 각각의 주기적 구조에 대한, 제1 및 제2 지정된 파라미터 사이의 차이는 이하의 파라미터: 제1 및 제2 주기적 구조체의 피치, 그 배향, 그 패턴, 제1 및 제2 주기적 구조체 내의 세그먼트의 치수, 세그먼트의 형상비 및 제1 및 제2 주기적 구조체의 토포그래피 중 임의의 하나를 포함할 수도 있다. 이들 중 임의의 것은 지정된 임계치를 초과하는 요구된 콘트라스트를 유지하도록 선택될 수도 있다.

타겟(110)은 지정된 디자인 규칙에 호환성이 있도록 구성될 수도 있다.

도 2a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 식별된 비어 있는 배경 영역(115) 내로 도입된 충전 요소(110)를 갖는 계측 타겟(100)의 고레벨 개략도이다. 배경 영역(115)은 식별되고 충전 요소(110)를 포함하도록 재설계되는 비어 있는 배경 영역(90B)을 표현한다. 도 2a는 현재 내부층(120)(예를 들어, 산화물층) 내의 타겟 요소 및 이전의 외부층(121)(예를 들어, 폴리-실리콘층) 내의 타겟 요소(92)를 포함하는 AIM 타겟(100)을 도시하고 있다. 도면에서, 타겟 요소(90A) 뿐만 아니라 타겟 요소(92)는 이전층(121)의 배경(105)에서와 같이 분할된다.

충전 요소(110)는 종래의 타겟(90)에서 비어 있는 배경 영역(115) 내로 도입된다(예를 들어, 도 1a에 비교하여). 충전 요소(110)는 타겟 요소(90A)와 이들의 배경(115) 사이의 콘트라스트를 상당히 감소하지 않으면서 원하지 않는 연마 바이어스를 감소시키도록 구성된다. 예를 들어, 충전 요소(110)의 밀도 및 치수는 디싱 효과를 방지하지만 여전히 비어 있는 영역(90B)이 비교적 작은 부분을 충전하도록 선택될 수도 있고, 따라서 단지 소정 정도로만 콘트라스트를 감소시킨다. 충전 요소(110)는 수정되지 않은 측정 장비를 사용하는 것을 허용하기 위해, 타겟 요소(90A)와 이들의 각각의 배경 영역(115) 사이의 광학 콘트라스트를 보존하는 밀도 및/또는 패턴으로 도입될 수도 있다.

배경 영역(115)은 바람직하게는 측정 중에 배경 영역(115)으로부터 타겟 요소(110)를 구별하는 것이 예를 들어 상이한 방향에서 분할된 영역(예를 들어, 90A, 115) 사이를 구별하기 위해 편광기를 사용하여 측정 장비의 각각의 적응을 필요로 할 수도 있기 때문에, 타겟 요소 분할에 대한 유사한 밀도의 분할된 패턴으로 충전되지 않는다는 것이 주목된다. 그러나, 특정 실시예는 광학 측정 방법 및 장비의 적응을 포함할 수도 있다. 충전 요소(110)는 제조 및 측정 고려사항에 따라, 다양한 패턴 및 배향으로 도입될 수도 있다.

예를 들어, 배경 영역(115)에서 충전 요소(110)의 밀도는 타겟 요소 분할부의 밀도의 절반 내지 1/10일 수도 있다. 특정 실시예에서, 배경 영역(115)에서 충전 요소(110)와 타겟 요소(90A) 사이의 밀도비는 1:4 내지 1:100 또는 그 이상일 수도 있다. 충전 요소(110)의 낮은 밀도는 영역(115)이 영역(90B)과 같이 비어 있지 않다는 사실에 기인하여 정확도의 손실을 감소시킨다. 특정 실시예에서, 배경 영역(115)의 충전 요소(110)와 타겟 요소 분할부 사이의 밀도비는 도 2a에 비한정적인 방식으로 도시되어 있는 바와 같이 1:4 내지 1:6일 수도 있는 데, 여기서 밀도비는 공간 주파수의 견지에서 약 1:8이고 총 폭의 견지에서 약 1:4이다[충전 요소(110)는 배경 영역(115)의 면적의 약 1/4을 충전하고, 각각의 충전 요소(110)는 타겟 요소(90A)의 세그먼트의 약 2배만큼 넓음]. 본 발명자들은 충전 요소(110)를 도입하는 단계가 도 1b에 도시되어 있는 경우에 0.02 ppm(수백만분의 1의 라디안)의 회전항을 제거한다는 것을 발견하였다. 충전 요소(110)의 밀도는 타겟(100)에 대한 콘트라스트 요건에 따라 그리고 사용되고 있는 측정 장비에 따라 조정될 수도 있다.

도 2b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 2a에 도시되어 있는 바와 같은 AIM 타겟(100)의 이미지의 예시적인 예이다. 타겟 이미지(100)는 현재층(120)과 이전층(121)에 대한 2개의 콘트라스트 레벨, 즉 외부 요소 내의 타겟 요소(92)와 이들의 배경(105) 사이의 높은 콘트라스트 및 내부 요소 내의 타겟 요소(90A)와 이들의 배경(115) 사이의 중간 콘트라스트를 각각 나타낸다. 배경 영역(115) 내에 충전 요소(110)를 추가하는 것은 인접한 타겟 요소(90A)에 대한 이들의 콘트라스트를 감소시키지만, 충전 요소(110)의 밀도(그리고 일반적으로 폭, 길이, 높이, 배향, 패턴 및 다른 파라미터와 같은 이들의 크기 및 파라미터)를 제어하는 것은 콘트라스트의 손실을 허용 가능하게 유지하고 또는 심지어 콘트라스트의 임의의 손실을 회피하는 것을 허용한다.

도 2c는 콘트라스트와 부정확도 요건(도 2c에서 비한정적인 방식으로 CMP 부정확도라 칭한, 식별된 비어 있는 영역과 제조를 거쳐 연관되는 부정확도에 대해) 사이의 절충의 고레벨 개략적인 예시적인 예이다. 도 2c는 본 발명자들에 의해 식별되고 본 발명의 목적을 위해 이용되는 현상의 반-정량적 표현을 표현한다. 도 2c는 비한정적인 방식으로, 충전 요소(110)가 증가하는 퍼센트의 비어 있는 영역(90B)을 충전하도록 추가됨에 따른 콘트라스트의 감소를 도시하고 있다. 도시되어 있는 예에서, 콘트라스트는 0(콘트라스트 없음) 내지 100(최대 콘트라스트)의 범위의 그레이 단위로서 측정된다. 도 2b는 영역(121) 내의 높은 콘트라스트 레벨과 영역(120) 내의 중간 콘트라스트 레벨의 시각적 인상을 제공하고 있다. 비어 있는 영역의 낮은 충전 레벨은 콘트라스트의 온건한 감소를 야기하고, 반면에 대략 50%의 충전 퍼센트는 실제로 0으로 콘트라스트를 감소시킨다는 것이 주목된다. 도 2c는 또한 충전 요소(110)가 증가하는 퍼센트의 비어 있는 영역(90B)을 충전하도록 추가됨에 따른 부정확도의 감소(전술된 바와 같은 프로세스 양태에 기인하는)를 도시하고 있다. 부정확도는 비한정적인 방식으로 회전항으로서 표현되고, 필요하다면 관련 제조 프로세스에 대해 임의의 다른 파라미터에 의해 표현될 수도 있다. 콘트라스트가 감소하는 방식에 대조적으로, 정확도 증가의 더 큰 부분이 비어 있는 영역의 비교적 작은 부분에 충전 요소(110)를 도입함으로써 미리 성취된다. 예를 들어, 도시되어 있는 그래프에서 25%(1:4)의 충전 퍼센트에서, 부정확도는 거의 0으로 감소되고, 콘트라스트는 작은 척도로만 감소된다. 특정 충전 퍼센트의 결정, 뿐만 아니라 충전 요소(110)의 다른 특성 및 파라미터는 따라서 특정 사용 경우에 대해 시뮬레이팅되고, 계산되거나 측정되는 각각의 그래프에서 표현된 정확도-콘트라스트 절충에 따라 결정될 수도 있다.

도 2d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 식별된 비어 있는 배경 영역(115) 내로 도입된 충전 요소(110)를 갖는 계측 타겟(100)의 고레벨 개략도이다. 도 2d에서, 부가의 타겟 요소(91)는 예를 들어 최상위층(예를 들어, 접촉층)으로서 또는 임의의 다른 층으로서 타겟의 부분이다. 타겟 요소(91)는 분할되거나 분할되지 않을 수도 있고, 이들의 배경으로서 분할된 배경(105)을 가질 수도 있다. 타겟(100)은 따라서 일 방향에서 일 층에 그리고 다른 방향에서 다른 층에 정렬하는 3층 타겟이고, 다층 타겟의 더 일반적인 사용 경우의 예이다. 임의의 유형의 타겟의 임의의 층 및 임의의 부분에서의 배경 영역은 충전 요소(110)에 의해 점유될 수도 있다. 더욱이, 충전 요소(110)의 유형, 배향, 패턴 또는 밀도는 타겟(100)의 상이한 부분 또는 층들 사이에서 다양할 수도 있다.

도 2e는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 충전 요소(110)의 상이한 타겟 요소 분할 및 가변 밀도 및 주파수를 갖는 타겟(100A, 100B)의 예시적인 개략도이다. 상이한 타겟 및 상이한 타겟층의 타겟 요소(90A, 92)는 상이하게 분할될 수도 있고, 이들의 인접한 배경 영역(115, 105)(각각)에 대한 이들의 콘트라스트 요건은 타겟 상의 위치들 사이에서 그리고 층들 사이에서 상이할 수도 있다. 충전 요소(110)의 특성은 특정 상황마다 임의의 콘트라스트 요건(예를 들어, 타겟, 층, 측정 조건 등)에 순응하도록 설계될 수도 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 타겟(100)의 예시적인 개략도 및 충전 요소(110)의 제조 방법의 예시적인 개략도이다. 충전 요소(110)는 절단 마스크(130)(도 3b)에 의해 제조될 수도 있고, 절단 프로세스는 예를 들어 분할된 배경 영역(105) 또는 그 부분에 적용된다. 예를 들어, 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 타겟(100)의 비어 있는 또는 블랭크 영역은 타겟 요소(110, 92) 또는 분할된 배경 영역(105)으로 유사한 방식으로 분할될 수도 있고, 이어서 세그먼트 및 세그먼트의 부분은 지정된 크기, 패턴 및 밀도로 단지 충전 요소(100)만을 남겨두도록 제거될 수도 있다. 절단 마스크 내의 공간(135)은 지정된 충전 요소(110)를 제조하도록 설계될 수도 있다. 배경 분할부(105)는 다양한 공간 주파수, 피치 및/또는 세그먼트폭을 갖도록 설계되고 제조될 수도 있고, 충전 요소(110)는 또한 이들의 파라미터가 다양할 수도 있다.

특정 실시예에서, 비어 있는 영역(90B)은 풀 바아일 수도 있고, 충전 요소(110)는 풀 바아(90B) 내의 간극(110)일 수도 있다. 이러한 충전 간극(110)은 풀 바아(90B)의 제조의 정확도를 향상시키고 제조 프로세스 중에 도입될 수도 있는 바와 같은 부정확도를 방지할 수도 있다. 각각의 계측 타겟은 타겟 디자인 내의 풀 바아(90B)를 식별하고 식별된 풀 바아(90B) 내로 지정된 충전 간극 요소(110)를 도입함으로써, 유사한 방식으로 설계될 수도 있다. 도입된 간극 요소(110)의 파라미터는 콘트라스트 요건과 부정확도 요건 사이의 유사한 절충에 의해 결정될 수도 있는 데, 부정확도 요건은 식별하는 풀 바아(90B)와 제조를 거쳐 연관된다.

개시된 디자인은 박스-인-박스 타겟, AIM 타겟 및 AIMid 타겟과 같은 비어 있는 배경 영역을 포함하는 임의의 유형의 타겟에 적용될 수도 있다.

본 발명자들은 개시된 타겟 및 방법이 더 효율적이고 종래의 타겟 및 방법과 관련하여 증가된 정확도를 제공하는 것을 실험적으로 발견하였다.

개시된 발명의 특정 실시예는 임의의 개시된 계측 타겟을 측정하도록 구성된 계측 측정 장비 뿐만 아니라 임의의 개시된 계측 타겟을 제조하도록 구성된 제조 장비를 포함한다.

도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 방법(200)을 도시하고 있는 고레벨 개략 흐름도이다. 방법(200)은 계측 타겟을 설계하는 것과, 임의의 이하의 스테이지를 사용하여 타겟 디자인 파일 및 타겟을 설계하고 그리고/또는 제조하는 것을 포함한다(스테이지 240).

방법(200)은 타겟 디자인 내의 비어 있는 영역을 식별하는 것(스테이지 210) 및 식별된 비어 있는 영역 내로 지정된 충전 요소를 도입하는 것(스테이지 220)을 포함한다. 도입된 충전 요소의 파라미터는 식별하는 비어 있는 영역과 제조를 거쳐 연관되는 부정확도 요건과 콘트라스트 요건 사이의 절충에 의해 결정될 수도 있다(스테이지 230). 식별(210)과 도입(220) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해 수행된다.

비어 있는 영역(210)을 식별하는 것은 적어도 타겟 요소의 배경 영역에서 수행될 수도 있고(스테이지 212), 콘트라스트 요건은 지정된 임계치를 초과하여 유지될 수도 있는 그 배경 영역에 대한 타겟 요소 콘트라스트에 관련될 수도 있다(스테이지 232).

부정확도 요건은 회전항이 되도록 설정될 수도 있다(스테이지 238, 예를 들어 도 1b 참조).

주기적 구조체(들)는 지정된 충전 요소의 적어도 일부로서 사용될 수도 있다(스테이지 222). 지정된 충전 요소의 제1 주기적 구조체(들)는 제1 지정된 파라미터를 가질 수도 있고, 반면에 타겟 요소는 제2 지정된 파라미터를 갖는 적어도 하나의 제2 주기적 구조체를 포함할 수도 있다. 제1 지정된 파라미터는 콘트라스트 요건을 만족하고(스테이지 234) 지정된 임계치를 초과하여 충전 요소를 갖는 배경과 타겟 요소 사이에 콘트라스트를 유지하는 정도로 제2 지정된 파라미터와는 상이하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 방법(200)은 이들의 피치, 배향, 패턴, 세그먼트 치수, 형상비 및/또는 토포그래피 중 적어도 하나에서 상이하도록 타겟 요소 및 충전 요소의 주기적 구조체를 선택하는 것을 포함할 수 있다(스테이지 236). 제1 및 제2 주기적 구조체의 임의의 피치 및 그 배향, 그 패턴, 제1 및 제2 주기적 구조체 내의 세그먼트의 치수, 세그먼트의 형상비 및 제1 및 제2 주기적 구조체의 토포그래피는 지정된 임계치를 초과하는 요구된 콘트라스트를 유지하도록 선택될 수도 있다.

지정된 충전 요소(220)의 도입은 디자인-규칙-호환성 타겟을 제조하기 위해 지정된 디자인 규칙에 따라 수행될 수도 있다(스테이지 224). 충전 요소를 제조하는 것은 예를 들어, 분할된 영역 상에 인가된 절단 마스크를 사용하여 수행될 수도 있다(스테이지 226).

방법(200)은 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해 임의의 스테이지를 수행하는 것을 더 포함할 수 있고(스테이지 242), 방법(200)의 임의의 스테이지에 따라 설계되고 그리고/또는 제조된 타겟 디자인 파일 및 계측 타겟이 또한 개시되어 있다. 그와 함께 구체화된 컴퓨터 판독 가능 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 또한 개시되어 있고, 컴퓨터 판독 가능 프로그램은 방법(200)의 임의의 스테이지를 수행하도록 구성된다.

유리하게는, 개시된 타겟 및 방법은 가능하게는 동일한 측정 및 계산 기술(계측 광학 도구, 방법 및 측정 알고리즘)을 사용하면서, 연마 및/또는 에칭 프로세스 강인성을 나타내고, 부정확도를 감소시키고, 부정확한 회전항을 제거한다.

상기 설명에서, 실시예는 본 발명의 예 또는 구현예이다. "일 실시예", "실시예", "특정 실시예" 또는 "몇몇 실시예"의 다양한 출현은 반드시 모두 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다.

본 발명의 다양한 특징이 단일의 실시예의 환경에서 설명될 수도 있지만, 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 적합한 조합으로 제공될 수도 있다. 역으로, 본 발명이 명료화를 위해 개별 실시예의 환경에서 본 명세서에 설명될 수도 있지만, 본 발명은 또한 단일의 실시예에서 구현될 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예는 상기에 개시된 상이한 실시예로부터의 특징들을 포함할 수도 있고, 특정 실시예는 전술된 다른 실시예로부터 요소들을 구비할 수도 있다. 특정 실시예의 환경에서 본 발명의 요소의 개시는 특정 실시예만에 사용되는 것으로 이들을 한정하는 것으로서 취해져서는 앙ㄴ된다.

더욱이, 본 발명은 다양한 방식으로 수행되거나 실시될 수 있고, 본 발명은 상기 설명에 개략 설명된 것들 이외의 특정 실시예에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명은 이들 다이어그램 또는 대응 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흐름은 각각의 도시되어 있는 박스 또는 상태를 통해 또는 도시되고 설명된 바와 정확히 동일한 순서로 이동할 필요는 없다.

본 명세서에 사용된 기술적 및 과학적 용어의 의미는 달리 정의되지 않으면 본 발명이 속하는 기술의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되어야 한다.

본 발명이 제한된 수의 실시예와 관련하여 설명되었지만, 이들은 본 발명의 범주에 대한 한정으로서 해석되어서는 안되고, 오히려 바람직한 실시예의 일부의 예시로서 해석되어야 한다. 다른 가능한 변형, 수정 및 용례가 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 이에 따라, 본 발명의 범주는 지금까지 설명된 것에 의해서 한정되어서는 안되고 단지 첨부된 청구범위 및 이들의 법적 등가물에 의해서 한정된다.

Claims (24)

1. 계측 타겟을 설계하는 방법에 있어서,
   하나 이상의 프로세서를 이용하여, 타겟 디자인 내의 하나 이상의 연속적인 영역을 식별하는 단계;
   상기 하나 이상의 프로세서를 이용하여, 수정된 타겟 디자인을 형성하기 위하여 하나 이상의 지정된 충전 요소를 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내로 도입하는 단계 - 상기 하나 이상의 도입된 충전 요소의 하나 이상의 파라미터는 상기 수정된 타겟 디자인의 콘트라스트 요건 및 부정확도 요건에 기초하여 결정되고, 콘트라스트 및 부정확도는 상기 하나 이상의 연속적인 영역 내의 비어 있는 영역의 양에 의존함 - ; 및
   웨이퍼 상에 상기 수정된 타겟 디자인을 갖는 타겟을 제조하는 단계
   를 포함하는, 계측 타겟 설계 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 연속적인 영역을 식별하는 단계는, 적어도 타겟 요소의 배경 영역에서 수행되는 것인, 계측 타겟 설계 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 부정확도 요건은 회전항(rotation term)인 것인, 계측 타겟 설계 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 지정된 충전 요소는 적어도 하나의 주기적 구조체를 포함하는 것인, 계측 타겟 설계 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 지정된 충전 요소는 제1 지정된 파라미터 세트를 갖는 적어도 하나의 제1 주기적 구조체를 포함하고, 타겟 요소는 제2 지정된 파라미터 세트를 갖는 적어도 하나의 제2 주기적 구조체를 포함하고, 상기 제1 지정된 파라미터 세트는 상기 콘트라스트 요건을 만족시키는데 필요한 정도만큼 상기 제2 지정된 파라미터 세트와는 상이한 것인, 계측 타겟 설계 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 지정된 파라미터 세트 또는 상기 제2 지정된 파라미터 세트 중 적어도 하나는 피치, 배향, 패턴, 하나 이상의 세그먼트의 치수, 형상비(aspect ratio) 또는 토포그래피 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 계측 타겟 설계 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 지정된 충전 요소를 도입하는 단계는, 지정된 디자인 규칙 세트에 따라 수행되는 것인, 계측 타겟 설계 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 하나 이상의 충전 요소를 포함하는 하나 이상의 계측 타겟을 제조하는 단계
   를 더 포함하는, 계측 타겟 설계 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 충전 요소는 절단 마스크를 사용하여 형성되는 것인, 계측 타겟 설계 방법.
10. 계측 시스템에 있어서,
    하나 이상의 계측 타겟으로부터의 오버레이를 측정하도록 구성된 계측 도구
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 계측 타겟은, 상기 계측 타겟의 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내에 위치된 하나 이상의 지정된 충전 요소를 포함하고, 상기 하나 이상의 지정된 충전 요소의 하나 이상의 파라미터는 상기 계측 타겟의 콘트라스트 요건 및 부정확도 요건에 기초하고, 콘트라스트 및 부정확도는 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내의 비어 있는 영역의 양에 의존하는 것인, 계측 시스템.
11. 계측 타겟에 있어서,
    상기 계측 타겟의 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내에 위치된 하나 이상의 지정된 충전 요소
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 지정된 충전 요소의 하나 이상의 파라미터는 상기 계측 타겟의 콘트라스트 요건 및 부정확도 요건에 기초하고, 콘트라스트 및 부정확도는 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내의 비어 있는 영역의 양에 의존하는 것인, 계측 타겟.
12. 제11항에 있어서,
    적어도 하나의 분할된(segmented) 타겟 요소
    를 더 포함하고,
    상기 분할된 타겟 요소는 적어도 하나의 배경 영역을 포함하고,
    상기 하나 이상의 지정된 충전 요소는 상기 적어도 하나의 배경 영역에서 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역으로 도입되며, 상기 콘트라스트 요건은 상기 적어도 하나의 배경 영역에 대한 상기 분할된 타겟 요소의 콘트라스트 요건을 포함하는 것인, 계측 타겟.
13. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 지정된 충전 요소는 제1 지정된 파라미터 세트를 갖는 적어도 하나의 제1 주기적 구조체를 포함하고, 하나 이상의 타겟 요소는 제2 지정된 파라미터 세트를 갖는 적어도 하나의 제2 주기적 구조체를 포함하고, 상기 제1 지정된 파라미터 세트는 상기 콘트라스트 요건을 만족시키는데 필요한 정도만큼 상기 제2 지정된 파라미터 세트와는 상이한 것인, 계측 타겟.
14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 요소는 분할되고, 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내의 상기 하나 이상의 충전 요소의 밀도는 상기 하나 이상의 타겟 요소의 분할 밀도의 1/2 내지 1/10 사이인 것인, 계측 타겟.
15. 제13항에 있어서, 상기 제1 지정된 파라미터 세트 또는 상기 제2 지정된 파라미터 세트 중 적어도 하나는 피치, 배향, 패턴, 하나 이상의 세그먼트의 치수, 형상비 또는 토포그래피 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 계측 타겟.
16. 제11항에 있어서, 지정된 임계치 미만의 회전항을 생성(yield)하도록 구성된, 계측 타겟.
17. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 지정된 충전 요소는 적어도 하나의 주기적 구조체를 포함하는 것인, 계측 타겟.
18. 제11항에 있어서, 상기 계측 타겟의 하나 이상의 구조체는 지정된 디자인 규칙 세트와 호환가능한 것인, 계측 타겟.
19. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역은 적어도 300 nm의 폭을 갖는 것인, 계측 타겟.
20. 계측 시스템에 있어서,
    하나 이상의 계측 타겟으로부터의 오버레이를 측정하도록 구성된 계측 도구
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 계측 타겟은,
    하나 이상의 배경 영역을 포함하는 하나 이상의 분할된 타겟 요소, 및
    상기 하나 이상의 배경 영역 내의 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내에 위치된 하나 이상의 지정된 충전 요소
    를 포함하고, 상기 하나 이상의 지정된 충전 요소의 하나 이상의 파라미터는 상기 계측 타겟의 콘트라스트 요건 및 부정확도 요건에 기초하고, 콘트라스트 및 부정확도는 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내의 비어 있는 영역의 양에 의존하는 것인, 계측 시스템.
21. 장치에 있어서,
    복수의 컴퓨터 판독가능 명령어들을 저장하도록 구성된 메모리 요소; 및
    프로세서로서, 상기 복수의 컴퓨터 판독가능 명령어들을 실행하여,
    타겟 디자인 내의 하나 이상의 연속적인 영역을 식별하도록,
    하나 이상의 지정된 충전 요소를 상기 하나 이상의 식별된 연속적인 영역 내로 도입하여 수정된 타겟 디자인을 형성하도록 - 상기 하나 이상의 도입된 충전 요소의 하나 이상의 파라미터는 상기 수정된 타겟 디자인의 콘트라스트 요건 및 부정확도 요건에 기초하여 결정되고, 콘트라스트 및 부정확도는 상기 하나 이상의 연속적인 영역 내의 비어 있는 영역의 양에 의존함 - , 그리고
    제조 도구가 웨이퍼 상에 상기 수정된 타겟 디자인을 갖는 타겟을 제조하도록 지시하도록 구성된, 상기 프로세서
    를 포함하는, 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 복수의 컴퓨터 판독가능 명령어들을 실행하여, 절단 마스크를 사용하여 상기 하나 이상의 지정된 충전 요소를 제조하도록 구성된 것인, 장치.
23. 삭제
24. 삭제

Images