KR102259091B1 - 스택 차이를 이용한 설계 및 교정 - Google Patents

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Abstract

계측 타겟의 스택 차이 파라미터의 함수로서 패터닝 프로세스에 대한 계측 타겟의 오버레이에 대한 데이터의 근사(fit)를 획득하는 단계; 및 (i) 일 계측 타겟 측정 레시피를 또 다른 계측 타겟 측정 레시피와 구별하기 위해, 또는 (ii) 교정된 오버레이의 값을 계산하기 위해, 또는 (iii) 패터닝 프로세스의 양상을 구성 또는 수정하기 위하여 계측 타겟을 이용하여 얻은 오버레이 측정값이 사용되어야 하는지 또는 사용되지 않아야 하는지를 나타내기 위해, 또는 (iv) (i) 내지 (iii) 중에서 선택된 임의의 조합을 위해, 하드웨어 컴퓨터에 의하여, 피팅의 기울기를 이용하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 발명이다.

Description

스택 차이를 이용한 설계 및 교정
본 출원은 2016년 11월 10일에 출원된 미국특허출원 62/420,375 호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 출원의 내용은 원용에 의해 전체로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명은, 예를 들어, 리소그래피 기술에 의해 디바이스를 제조하는데 이용가능한 검사(예를 들어, 계측)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 리소그래피 기술을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로 기판의 타겟부 상에 요구되는 패턴을 부여하는 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 집적 회로(IC)의 제조에 이용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 수 개의 다이를 포함함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응성 재료(레지스트)의 층 상에 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다.
패터닝 프로세스(즉, 패터닝을 수반하는 디바이스 또는 다른 구조체를 생성하는 프로세스(예를 들어, 리소그래피 노광 또는 임프린트)로, 이는 전형적으로 레지스트의 현상, 에칭 등의 개발과 같은 하나 이상의 관련된 프로세싱 단계를 포함할 수 있음)에서, 구조체의 임계 치수(CD), 기판 내 또는 기판 상에 형성되는 연속되는 층들 사이의 오버레이 오차 등과 같은 하나 이상의 관심 파라미터를 결정하는 것(예를 들어, 패터닝 프로세스의 하나 이상의 양상을 모델링하는 하나 이상의 모델을 이용한 측정, 시뮬레이션하는 것)이 바람직하다.
패터닝 프로세스에 의해 생성된 구조체에 대해 하나 이상의 관심 파라미터를 결정하고 이들을 패터닝 프로세스와 관련된 설계, 제어 및/또는 모니터링, 예를 들어 프로세스 설계, 제어 및/또는 검증을 위해 이용하는 것이 바람직하다. 패터닝된 구조체에 대해 결정된 하나 이상의 관심 파라미터는 패터닝 프로세스 설계, 교정 및/또는 검증, 결함의 검출 또는 분류, 수율 추정 및/또는 프로세스 제어에 이용될 수 있다.
따라서, 패터닝 공정에서, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴(tool)이 공지되어 있는데, 여기에는 임계 치수(CD)를 측정하는데 종종 이용되는 주사 전자 현미경(SEM)과, 디바이스 내의 2개 층의 정렬의 정확도에 대한 척도인 오버레이를 측정하기 위한 전문화된 툴이 포함된다. 오버레이는 2 개 층 사이의 오정렬의 정도의 측면에서 기술될 수 있는데, 예를 들어 1nm의 측정된 오버레이에 대한 언급은 2 개의 층이 1nm만큼 오정렬된 상황을 기술할 수 있다.
리소그래피 분야에서 이용하기 위한 다양한 형태의 검사 장치(예를 들어, 계측 장치)가 개발되었다. 이들 디바이스는 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고, 재지향된(예를 들어, 산란된) 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사각에서의 세기; 반사각의 함수로서 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사각의 함수로서 편광-을 측정하여 "스펙트럼"을 획득하고, 타겟의 관심 속성은 이러한 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다. 관심 속성의 결정은 다양한 기술에 의해 수행될 수 있다: 예를 들어, 정밀 결합파 분석 또는 유한 요소법과 같은 반복적 접근법에 의한 타겟의 재구성; 라이브러리 탐색; 및 주성분 분석에 의해 수행될 수 있다.검사 장치(예를 들어, 스캐터로미터)에 의해 이용되는 타겟은 예를 들어 40μm x 40μm 와 같이 상대적으로 큰 주기적 구조체(예를 들어, 격자)이고, 측정 빔은 주기적 구조체보다 더 작은 스팟(spot)을 생성한다(즉, 주기적 구조체가 언더필(underfilled)됨). 이는 무한(infinite)으로 간주될 수 있으므로 타겟의 수학적 재구성을 단순화한다. 그러나, 타겟이 예를 들어 스크라이브 레인(scribe lane)이 아니라 제품 피쳐 사이에 위치될 수 있도록, 예를 들어 10μm x 10μm 이하로 타겟의 크기를 감소시키기 위해, 주기적 구조체가 측정 스팟보다 작게 만들어지는(즉, 주기적 구조체가 오버필됨) 계측이 수행될 수 있다. 통상적으로, 이러한 타겟은 (정반사에 대응하는) 0차 회절이 차단되고 더 높은 차수만 처리되는 암시야 스캐터로메트리(dark field scatterometry)를 이용하여 측정된다. 암시야 계측의 예들은 PCT 국제공개특허 WO 2009/078708호 및 WO 2009/106279호에서 찾을 수 있으며, 이들은 그 전체가 참조로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 이러한 기술의 추가적인 개발예들은 미국특허출원공보 US 2011-0027704호, US 2011-0043791호 및 US 2012-0242940호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 회절 차수의 암시야 검출을 이용한 회절 기반 오버레이는 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이들 타겟은 조명 스팟보다 작을 수 있고 기판 상의 제품 구조체에 의해 둘러싸일 수 있다. 타겟은 하나의 이미지에서 측정될 수 있는 다수의 주기적 구조체를 포함할 수 있다.
공지된 계측 기술에서, -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 별도로 획득하기 위해 타겟을 회전시키거나 조명 모드 또는 이미징 모드를 변경하면서, 특정 조건 하에서 타겟을 2 회 측정함으로써 오버레이 측정 결과를 획득하게 된다. 주어진 타겟에 대한 세기 비대칭, 즉 이들 회절 차수 세기의 비교로, 타겟에서의 비대칭인 타겟 비대칭의 측정을 획득하게 된다. 이러한 타겟에서의 비대칭은 오버레이 오차(두 층의 원하지 않은 오정렬)를 표시하는 것으로서 이용될 수 있다.
비록, 오버레이 측정의 예에서, (일단 교정되면) 오버레이 측정은 빠르고 계산적으로 매우 간단하지만, 이들은 오버레이 (즉, 오버레이 오차 및 의도적인 바이어스)가 타겟 내의 타겟 비대칭의 유일한 원인이라는 가정에 의존한다. 상층의 주기적 구조체 내의 피처의 구조적 비대칭, 상층의 주기적 구조체에 의해 덮인 하층의 주기적 구조체 내의 피처의 구조적 비대칭, 또는 두 가지 모두와 같이, 타겟에서의 임의의 다른 비대칭은 또한 제1차 (또는 다른 상위 차수)에서 세기 비대칭을 야기한다. 구조적 비대칭에 기인하고 오버레이와 관련이 없는 이러한 세기 비대칭은 오버레이 측정을 교란하여, 부정확한 오버레이 측정을 제공한다. 타겟의 하부 또는 바닥 주기적 구조체에서의 비대칭은 구조적 비대칭의 일반적인 형태이다. 그것은 예를 들어, 바닥 주기적 구조체가 원래 형성된 후에 수행되는 화학적 기계적 연마(CMP)와 같은 기판 프로세싱 단계에서 비롯될 수 있다.
타겟에서의 구조적 비대칭에 부가적으로 또는 대안적으로, 타겟의 인접한 주기적 구조체들 사이의 또는 인접한 타겟들 사이의 스택 차이가 오버레이 측정과 같은 측정의 정확도에 악영향을 미치는 요인이 될 수 있다는 것이 발견되었다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이로 이해될 수 있다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 두께 차이, 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 굴절률 차이, 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 재료의 차이, 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 구조체의 격자 주기의 차이 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 구조적 비대칭과 마찬가지로, 스택 차이는 패터닝 프로세스에서의 CMP, 층 증착 등과 같은 프로세싱 단계에 의해 도입될 수 있다.
따라서, 하나 이상의 원하는 계측 타겟 측정 레시피(예를 들어, 특정한 원하는 타겟 설계 및/또는 하나 이상의 특정한 측정 파라미터(예를 들어, 측정 빔 파장 및/또는 편광))를 식별하기 위하여, 결정된 스택 차이를 이용하는 것이 바람직하다. 부가적으로 또는 대안적으로, 결정된 스택 차이를 이용하여 오버레이를 결정할 수 있는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 계측 타겟의 스택 차이 파라미터의 함수로서 패터닝 프로세스에 대한 계측 타겟의 오버레이에 대한 데이터의 근사(fit)를 획득하는 단계; 및 (i) 일 계측 타겟 측정 레시피를 또 다른 계측 타겟 측정 레시피와 구별하기 위해, 또는 (ii) 교정된 오버레이의 값을 계산하기 위해, 또는 (iii) 패터닝 프로세스의 양상을 구성 또는 수정하기 위하여 계측 타겟을 이용하여 획득한 오버레이 측정값이 사용되어야 하는지 또는 사용되지 않아야 하는지를 나타내기 위해, 또는 (iv) 위 (i) 내지 (iii) 중에서 선택된 임의의 조합을 위해, 하드웨어 컴퓨터에 의하여, 근사의 기울기를 이용하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 패터닝 프로세스의 계측 타겟 중 최소의 스택 차이를 가질 것으로 예상되는 영역에 대해 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값을 획득하는 단계; 계측 타겟에 대한 평균 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값과 이 영역에 대한 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값 사이의 차이로서, 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값(non-overlay induced periodic structure intensity imbalance parameter value)을 찾는 단계; 및 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 차이를 이용하여 교정된 오버레이 값을 계산하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 계측 타겟의 스택 차이 파라미터의 함수로서 패터닝 프로세스의 계측 타겟에 대한 측정 방사선 세기 값을 획득하는 단계; 스택 차이 파라미터의 함수로서 측정 방사선 세기 값으로부터, 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형의 값에서 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값을 획득하는 단계; 및 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값에 기초하여, 하드웨어 컴퓨터에 의해, 오버레이의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
다양한 실시예들의 구조 및 동작뿐만 아니라 추가 특징들 및 장점들에 대하여 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명할 것이다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예에 한정되지 않는다는 점을 유의해야 한다. 이러한 실시예는 오직 설명의 목적으로만 본 명세서에서 제시된다. 추가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
이하, 실시예에 관하여, 첨부 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 기술할 것이다:
도 1은 리소그래피 장치의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터(cluster)의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 3a는 제1 쌍의 조명 개구부를 이용하여 타겟을 측정하도록 구성된 검사 장치(예를 들어, 이 경우에는 암시야 스캐터로미터(dark field scatterometer))의 개략도를 도시하고 있다.
도 3b는 주어진 조명 방향에 대하여 타겟 주기적 구조체의 회절 스펙트럼의 세부사항을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3c는 회절 기반 오버레이 측정을 위해 도 3a의 검사 장치를 이용함에 있어서 추가적인 조명 모드를 제공하는 제2 쌍의 조명 개구부를 개략적으로 도시하고 있다.
도 3d는 제1 쌍 및 제2 쌍의 개구부를 조합하는 제3 쌍의 조명 개구부를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 다수의 주기적 구조체 타겟의 일 형태 및 기판 상의 측정 스팟의 윤곽을 도시하고 있다.
도 5는 도 3의 검사 장치에서 획득한 도 4의 타겟의 이미지를 도시하고 있다.
도 6은 도 3의 검사 장치를 이용한 오버레이 측정 방법의 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c 각각은 0의 근방에서 서로 상이한 오버레이 값을 갖는 오버레이 주기적 구조체의 개략적인 단면을 도시하고 있다.
도 7d는 프로세싱 효과로 인해 바닥 주기적 구조체에서 구조적 비대칭을 갖는 오버레이 주기적 구조체의 개략적인 단면도이다.
도 8은 구조적 비대칭의 영향을 받지 않은, 이상적인 타겟에서의 오버레이 측정의 원리를 도시하고 있다.
도 9는 본 명세서의 실시예들에서 개시된 바와 같은 구조적 비대칭의 교정과 함께, 비이상적인 타겟에서의 오버레이 측정의 원리를 도시하고 있다.
도 10a는 바이어스 +d를 갖는 제1 타겟 주기적 구조체와 바이어스 -d를 갖는 제2 타겟 주기적 구조체 사이에 스택 차이가 존재하지 않는 상황을 개략적으로 도시하고, 제1 및 제2 타겟 주기적 구조체에 의한 회절에 따른 회절 신호를 도시하고 있다.
도 10b는 제1 타겟 주기적 구조체에 의해 회절된, 조합된 +1차 회절 차수 신호 및 조합된 -1차 회절 차수 신호의 세기 변화를 개략적으로 도시하고 있다.
도 10c는 제2 타겟 주기적 구조체에 의해 회절된, 조합된 +1차 회절 차수 신호 및 조합된 -1차 회절 차수 신호의 세기 변화를 개략적으로 도시하고 있다.
도 11a는 바이어스 +d를 갖는 제 1 타겟 주기적 구조체와 바이어스 -d를 갖는 제2 타겟 주기적 구조체 사이에 스택 차이가 존재하는 상황을 개략적으로 도시하고 있고, 제1 및 제2 타겟 주기적 구조체에 의한 회절 다음의 회절 신호를 도시하고 있다.
도 11b 및 도 11c는 각각 제1 타겟 주기적 구조체 및 제2 타겟 주기적 구조체에 의해 회절 된, 조합된 +1 차 회절 차수 신호 및 조합된 -1 차 회절 차수 신호의 세기 변화를 개략적으로 도시하고 있다.
도 11d 및 도 11e는 각각 제1 타겟 주기적 구조체 및 제2 타겟 주기적 구조체에 의해 회절 된, 조합된 +1 차 회절 차수 신호 및 조합된 -1 차 회절 차수 신호의 콘트라스트 변화(contrast variations)를 도시하고 있다.
도 11f 및 도 11g는 각각 제1 타겟 주기적 구조체 및 제2 타겟 주기적 구조체에 의해 회절 된, 조합된 +1 차 회절 차수 신호 및 조합된 -1 차 회절 차수 신호의 위상 변화를 도시하고 있다.
도 12는 예시적인 계측 타겟을 도시하고 있다.
도 13은 계측 타겟의 측정된 관심 영역(ROI)으로부터 픽셀 당 오버레이의 결정 예를 도시하고 있다.
도 14는 계측 타겟의 측정된 관심 영역(ROI)으로부터 픽셀 당 스택 차이의 결정 예를 도시하고 있다.
도 15는 스택 차이가 변함에 따른 오버레이 변동의 예를 도시하고 있다.
도 16a 및 도 16b는 스택 차이가 계산되는 위치의 예를 도시하고 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 일 방법의 단계들의 흐름도이다.
도 18은 스택 차이의 변동 및 특정 세기 차이 값의 식별의 함수로서 세기 차이의 변화의 예시적인 그래프를 도시하고 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 일 방법의 단계들의 흐름도이다.
도 20은 계측 타겟이 성능을 모니터링하는데 이용되고, 계측, 설계 및/또는 생산 프로세스를 제어하기 위한 기초로서 이용되는 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 관하여 상세하게 설명하기 전에, 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 도움이 될 것이다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타내고 있다. 리소그래피 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 광학 시스템(조명기)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치설정기(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트로 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 특정의 파라미터에 따라 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 투영하도록 구성된 투영 광학 시스템(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 광학 시스템은 방사선을 지향, 성형(shaping) 또는 제어하기 위한 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전기형 또는 그 외 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합 등의 다양한 유형의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에 유지되고 있는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 기계식, 진공식, 정전기식 또는 다른 클램핑 기술을 이용하여 패터닝 디바이스를 유지할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능한 프레임 또는 테이블이 될 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스가, 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 배치되도록 할 수 있다. 본 명세서에서 이용되고 있는 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어는 "패터닝 디바이스"라고 하는 보다 일반적인 용어와 동일한 의미로서 고려될 수 있다.
본 명세서에서 이용되고 있는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 형성하는 등 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 이용될 수 있는 것이면 어떠한 디바이스도 지칭할 수 있는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여되는 패턴은, 예를 들어 그 패턴이 위상 편이 피처(phase-shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우에, 기판의 타겟부에서의 원하는 패턴과 정확히 대응하지 않을 수도 있다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여되는 패턴은 집적 회로와 같은 타겟부에 생성되는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로서는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이(programmable mirror array) 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 들 수 있다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary), 교대형 위상 편이(alternating phase-shift) 및 감쇠형 위상 편이와 같은 마스크 유형뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 유형을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 일예로서 소형 미러로 이루어진 매트릭스형 배치 구성을 채택하고, 각각의 소형 미러는 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지게 될 수 있다. 경사진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 리소그래피 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채택하는) 투과형 타입이다. 대안적으로, 리소그래피 장치는 (예를 들어, 위에서 언급한 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 채택하거나 또는 반사형 마스크를 채택하는) 반사형 타입일 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 의해 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 또한, 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이의 공간에, 액침액을 적용하는 것도 가능하다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 것으로서 본 기술분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 이용되는 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체에 담그는 것이라기보다는, 노광 중에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치하는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예를 들어, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스 및 리소그래피 장치는 별개의 구성요소일 수 있다. 이러한 경우에, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 보지 않으며, 예를 들어 적절한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 구비하는 빔 전달 시스템(BD)에 의해, 방사선 빔이 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)까지 전달된다. 다른 경우로서, 예를 들어 방사선 소스가 수은 램프인 경우에는, 방사선 소스가 리소그래피 장치와 일체를 이루는 부분이 될 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 동공면 내의 세기 분포 중의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(일반적으로 각각 외측-σ 및 내측-σ라고 함)를 조정할 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 조명기를 이용하여 방사선 빔을 조절함으로써, 방사선 빔의 단면에서 원하는 균일성과 세기 분포를 획득할 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지난 후, 투영 광학 시스템(PS)을 통과하여, 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔이 포커싱되고, 타겟부(C) 상에 패턴의 이미지를 투영하게 된다. 제2 위치설정기(PW)와 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 엔코더, 2-D 엔코더 또는 용량성 센서)를 이용하여, 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시켜, 예를 들어 여러 타겟부(C)를 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치설정기(PM)와 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되어 있지 않음)를 이용하여, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출 이후 또는 스캔 중에, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 방사선 빔의 경로에 대하여 정확하게 위치시킬 수 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 타겟부들 사이의 공간에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브 레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있음). 유사하게, 둘 이상의 다이가 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 제공된 경우에, 패터닝 디바이스 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 작은 정렬 마커가 또한 다이 내에서 디바이스 피처 사이에 포함될 수 있고, 이러한 경우 마커는 가능한 작으며 인접한 피처와는 상이한 이미징 또는 프로세스 조건을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템에 관하여는 이하에서 추가로 설명할 것이다.
이 실시예의 리소그래피 장치(LA)는, 2 개의 기판 테이블(WTa, WTb)과 그 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 2개의 스테이션 -노광 스테이션 및 측정 스테이션- 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 하나의 기판이 측정 스테이션에서 나머지 기판 테이블 상에 로딩될 수 있고 다양한 준비 단계가 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 매핑(mapping)하고 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이에 의해 리소그래피 장치의 수율이 실질적으로 증가될 수 있다.
도시된 리소그래피 장치는 예를 들어 스텝 모드 또는 스캔 모드를 포함하는 다양한 모드로 이용될 수 있다. 리소그래피 장치의 구성 및 동작은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로, 본 발명의 실시예를 이해하기 위한 추가적인 설명은 불필요하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(lithographic cell) LC 또는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)로 지칭되는 리소그래피 시스템의 일부를 형성한다. 리소그래피 셀(LC)은 또한 기판에 노광-전 및 노광-후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 통상적으로 이러한 장치는 레지스트 층을 증착하는 스핀 코터(spin coater)(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 현상기(DE), 냉각판(CH) 및 베이크 플레이트(bake plate)(BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)은 입/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하고, 이들을 상이한 프로세스 장치 사이에서 이동시켜 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay)(LB)로 전달한다. 이들 장치는 종종 통틀어 트랙으로 불리며, 트랙 제어 유닛(TCU)에 의해 제어되는데, 트랙 제어 유닛은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 자체 제어된다. 따라서, 수율 및 처리 효율을 최대화하기 위해 다른 장치가 작동될 수 있다.
실시예에서 이용에 적합한 검사 장치가 도 3a에 도시되어 있다. 타겟(T)과 타겟을 조명하는데 이용되는 측정 방사선의 회절광은 도 3b에 보다 상세히 도시되어 있다. 도시된 검사 장치는 암시야 계측 장치(dark field metrology apparatus)로 알려진 유형이다. 검사 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서의 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합된 것일 수 있다. 이 장치 전체에 걸쳐 여러 가지 분기를 갖는 광축은 점선(O)으로 표시된다. 이 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 방사선은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의해 광학 요소(15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이들 렌즈는 4F 배열의 이중 시퀀스로 배열된다. 예를 들어, 기판 이미지를 검출기 상에 제공함과 동시에 공간 주파수 필터링을 위한 중간 퓨필 평면에 대한 접근을 허용한다면, 상이한 렌즈 배열이 이용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도의 범위는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면에서 공간 세기 분포를 정함으로써 선택될 수 있고, 이러한 평면은 본 명세서에서 (공액) 퓨필 평면이라 지칭된다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 역투영된 이미지인 평면에 렌즈(12) 및 렌즈(14) 사이에 적절한 형태의 개구 플레이트(aperture plate)(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 도시된 예에서, 개구 플레이트(13)는 (13N) 및 (13S)로 표시된 상이한 형태를 가지며, 상이한 조명 모드가 선택될 수 있게 한다. 본 실시예의 조명 시스템은 축외 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 개구 플레이트(13N)는 단지 설명을 위해 '북쪽'으로 지정된 방향으로부터 축외 방사선을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 개구 플레이트(13S)는 유사한 조명을 제공하지만 '남쪽'이라고 표시된 반대 방향으로부터 제공하는데 이용된다. 다른 개구부를 이용함으로써 다른 조명 모드도 가능하다. 원하는 조명 모드의 외부에 임의의 불필요한 방사선이 원하는 측정 신호와 간섭하게 될 것이므로 퓨필 평면의 나머지 부분은 암(dark) 상태인 것이 바람직하다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 타겟(T)은 기판(W)이 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 수직인 상태로 배치된다. 기판(W)은 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 광축(O)에서 벗어난 소정의 각도로 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선의 광선은 0차 광선(실선 0) 및 2개의 1 차 광선(점선 +1 및 2점 쇄선 -1)을 발생시킨다. 오버필(overfilled) 상태의 작은 타겟과 함께, 이러한 광선은 계측 타겟(T) 및 다른 피처를 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행광선 중 하나일 뿐임을 기억해야 한다. 플레이트(13)의 개구부가 (유용한 양의 방사선을 허용하기 위해 필요한) 한정된 폭을 갖기 때문에, 입사 광선(I)은 실제로 소정의 각도 범위를 차지할 것이고, 회절된 광선(0 및 +1 / -1)은 다소 확산될 것이다. 작은 타겟의 점확산함수에 따라, 각각의 +1차와 -1차는 도시된 바와 같이 단일한 이상적인 광선이 아닌 소정의 각도 범위에 걸쳐 더 확산된다. 타겟의 주기적 구조체 피치(pitch) 및 조명 각도는 대물 렌즈에 입사하는 1 차 광선이 중심 광축과 가깝게 정렬되도록 설계되거나 조정될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 광선은 축에서 약간 벗어난 것으로 나타나있는데, 이는 순전히 광선을 도면에서 더 쉽게 구별될 수 있도록 하기 위함이다.
적어도 기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 0차 및 +1차는 대물 렌즈(16)에 의해 집광되고 광학 요소(15)를 통해 재지향된다. 도 3a로 돌아가면, 북쪽(N)과 남쪽(S)으로 표시된 직경방향으로 양쪽의 개구부를 지정함으로써 제1 및 제2 조명 모드 모두가 예시되어 있다. 측정 방사선의 입사광(I)이 광축의 북측으로부터, 즉 제1 조명 모드가 개구 플레이트(13N)를 이용하여 적용되는 경우, +1(N)이라고 표시된 +1 회절광은 대물 렌즈(16)로 입사하게 된다. 반대로, 제2 조명 모드가 개구 플레이트(13S)를 이용하여 적용되는 경우, -1 회절광(-1(S)로 표기 됨)은 대물 렌즈(16)에 입사하는 것에 해당한다.
빔 스플리터(beam splitter)(17)는 회절된 빔을 2개의 측정 분기로 분할한다. 제1 측정 분기에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 이용하여 제1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에서 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서 상의 상이한 지점에 도달하므로, 이미지 프로세싱에 의해 차수들이 비교되고 대조될 수 있다. 센서(19)에 의해 캡쳐된 퓨필 평면 이미지는 검사 장치를 포커싱하고 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하는데 이용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위해 이용될 수 있다.
제2 측정 분기에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 제2 측정 분기에서, 구경 조리개(21)는 퓨필 평면에 공액 관계인 평면에 제공된다. 구경 조리개(21)는 0차 회절 빔을 차단하여, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1 또는 +1차 빔으로부터만 형성되도록 기능한다. 센서(19 및 23)에 의해 캡쳐된 이미지는 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 그 기능은 수행되는 측정의 특정 유형에 의존할 것이다. 여기서 '이미지'라는 용어는 광의의 의미로 이용된다. -1차 및 +1차 중 하나만 존재하는 경우 주기적 구조체 피처의 이미지는 이와 같이 형성되지 않을 것이다.
도 3a, 도 3c 및 도 3d에 도시된 개구 플레이트(13) 및 시야 조리개(21)의 특정 형태는 순전히 예시일 뿐이다. 일 실시예에서, 실질적으로 오직 하나의 1차 회절 방사선만을 센서로 통과 시키기 위해 타겟들의 축선 조명이 이용되고 축외 개구부를 갖는 구경 조리개가 이용된다. 또 다른 실시예에서, 1차 빔 대신에 또는 1차 빔에 추가하여, 2차, 3차 및 보다 높은 차수의 빔(도 3a, 3b, 3c 또는 3d에 도시되지 않음)이 측정에 이용될 수 있다.
이러한 상이한 유형의 측정에 측정 방사선을 적용 가능하도록 하기 위해, 개구 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 개구부 패턴을 포함할 수 있으며, 이러한 디스크는 원하는 패턴이 제 위치에 놓이도록 회전한다. 개구 플레이트(13N 또는 13S)는 단지 하나의 방향(설정에 따라 X 또는 Y방향)으로 배향된 주기적 구조체를 측정하는 데에만 이용될 수 있다. 직교하는 주기적 구조체의 측정을 위해, 타겟을 90° 및 270°까지 회전시킬 수 있다. 다양한 개구 플레이트가 도 3c 및 도 3d에 도시되어 있다. 이들의 이용과 장치의 수많은 다른 변형예 및 응용예의 이용은 전술한 특허공보에 기술되어 있다.
도 4는 공지된 실시예에 따라 기판 상에 형성된 (복합) 타겟을 도시하고 있다. 이 예에서의 타겟은 함께 밀접하게 위치된 4개의 주기적 구조체(예컨대, 격자들)(32 내지 35)를 포함하여, 검사 장치의 계측 방사선 조명 빔에 의해 형성된 측정 스팟(31) 내에 모두가 있게 된다. 따라서, 4개의 주기적 구조체는 모두 동시에 조명되고 동시에 센서(19 및 23) 상에 이미징된다. 오버레이의 측정에 전용화된 예로서, 주기적 구조체들(32 내지 35)은 그 자체가, 예를 들어 기판(W) 상에 형성된 반도체 디바이스의 다양한 층들에서 패턴화된 주기적 구조체가 겹쳐져 형성된 복합 주기적 구조체이다. 주기적 구조체들(32 내지 35)은 복합 주기적 구조체의 다양한 부분들이 형성된 층들 사이의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위해 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋들을 가질 수 있다. 오버레이 바이어스의 의미는 도 7을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 주기적 구조체들(32 내지 35)은 X 및 Y방향으로 입사하는 방사선을 회절시키기 위해, 도시된 바와 같이 그것들의 배향이 다를 수도 있다. 일 실시예에서, 주기적 구조체들(32 및 34)은 각각 +d, -d의 바이어스 오프셋들을 갖는 X방향의 주기적 구조체들이다. 주기적 구조체들(33 및 35)은 각각 +d, -d의 바이어스 오프셋을 갖는 Y방향의 주기적 구조체들이다. 이들 주기적 구조체의 개별 이미지는 센서(23)에 의해 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다. 이것은 단지 타겟의 일 예시일 뿐이다. 타겟은 4개보다 많거나 적은 주기적 구조체를 포함할 수도 있고, 단일 주기적 구조체만을 포함할 수도 있다.
도 5는 도 3d의 개구 플레이트(13NW 또는 13SE)를 이용하여, 도 3의 장치에서 도 4의 타겟을 이용하여, 센서(23)에 형성되고 센서(23)에 의해 검출될 수 있는 이미지의 예를 도시하고 있다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)는 상이한 개별 주기적 구조체(32 내지 35)를 분해할 수 없지만, 이 이미지 센서(23)는 이러한 분해가 가능하다. 어두운 직사각형은 기판 상의 조명된 스팟(31)이 대응하는 원형 영역(41) 내로 이미징되는 센서 상의 이미지 필드를 나타낸다. 이 영역 내에서, 직사각형 영역들(42 내지 45)은 작은 타겟 주기적 구조체들(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 타겟이 제품 영역에 위치하는 경우, 이러한 이미지 필드의 주변부에 제품 피처가 보일 수도 있다. 이미지 프로세서 및 제어 시스템(PU)은 주기적 구조체들(32 내지 35)의 개별 이미지들(42 내지 45)을 식별하기 위해 패턴 인식을 이용하여 이들 이미지들을 처리한다. 이러한 방식으로, 이미지들은 센서 프레임 내의 특정 위치에서 매우 정밀하게 정렬되어야 하는 것은 아니므로, 전체적으로 측정 장치의 수율을 크게 향상시킨다.
일단 주기적 구조체의 개별 이미지가 식별되면, 예를 들어 식별된 영역 내에서 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써, 개별 이미지의 세기를 측정할 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 다른 속성을 서로 비교할 수 있다. 이러한 결과를 결합하여 패터닝 프로세스의 여러 파라미터를 측정할 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 중요한 예에 해당한다.
도 6은, 예를 들어 PCT 국제공개특허 WO 2011/012624호에서 기술된 방법을 이용하여, 컴포넌트 주기적 구조체(32 내지 35)를 포함하는 2개의 층 사이의 오버레이 오차(즉, 바람직하지 않고 의도하지 않은 오버레이 오정렬)가 측정되는 방법을 도시하고 있다. 이러한 측정은 타겟 주기적 구조체의 +1차 및 -1차 암시야 이미지의 세기를 비교하여 밝혀진 것처럼, 타겟 비대칭을 확인함으로써 세기 비대칭의 측정값을 획득하기 위해 수행된다(다른 상응하는 고차 이미지의 세기(예를 들어, +2차 및 -2차)와 비교할 수 있음). 단계(S1)에서, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼는 주기적 구조체(32 내지 35)를 포함하는 타겟을 생성하기 위해 도 2의 리소그래피 셀과 같은 리소그래피 장치를 통하여 1회 이상 처리된다. 단계(S2)에서, 도 3의 검사 장치를 이용하여, 1차 회절 빔들 중 오직 하나(예를 들어, -1)만을 이용해 주기적 구조체들(32 내지 35)의 이미지를 획득한다. 단계(S3)에서, 조명 모드를 변경하거나, 이미지 모드를 변경하거나, 검사 장치의 시야에서 기판(W)을 180°까지 회전시킴으로써, 나머지 1차 회절 빔(+1)을 이용하여 주기적 구조체의 제2 이미지를 획득할 수 있다. 결과적으로, +1차 회절 방사선은 제2 이미지에서 캡쳐된다.
각각의 이미지에 1차 회절 방사선의 오직 절반만을 포함시킴으로써, 본 명세서에 언급된 '이미지'는 기존의 암시야 현미경 이미지가 아니라는 점에 주목해야 한다. 타겟 주기적 구조체의 개별 타겟 피처가 분해되지 않을 것이다. 각각의 타겟 주기적 구조체는 단순히 특정 세기 레벨의 영역으로 표현될 것이다. 단계(S4)에서, 관심 영역(ROI)은 각각의 컴포넌트 타겟 주기적 구조체의 이미지 내에서 식별되고, 여기서 세기 레벨이 측정될 것이다.
각각의 개별 타겟 주기적 구조체에 대한 ROI를 식별하고 그 세기를 측정한 후, 타겟의 비대칭과 오버레이 오차가 결정될 수 있다. 이는 단계(S5)에서 (예를 들어, 프로세서(PU)에 의해) 각각의 타겟 주기적 구조체(32 내지 35)에 대하여 +1차 및 -1차에 대해 획득된 세기 값을 비교하여 그것들의 세기 비대칭, 예를 들어 그것들의 세기의 차이를 식별하기 위해 수행된다. "차이"라는 용어는 뺄셈만을 의미하지는 않는다. 차이는 비율 형식으로 계산될 수 있다. 단계(S6)에서, 타겟(T) 부근에서 패터닝 프로세스의 하나 이상의 성능 파라미터를 계산하기 위해, 다수의 타겟 주기적 구조체에 대해 측정된 세기 비대칭이 이러한 타겟 주기적 구조체의 알려진 임의의 부과된 오버레이 바이어스에 대한 정보와 함께 이용된다.
매우 관심있는 성능 파라미터는 오버레이이다. 후술될 바와 같이, 패터닝 프로세스의 다른 성능 파라미터가 계산될 수 있다. 성능 파라미터(예를 들어, 오버레이, CD, 포커스, 선량 등)는 패터닝 프로세스의 개선, 타겟의 개선을 위해 피드백(또는 피드 포워드(feed forward))될 수 있으며, 및/또는 도 6의 측정 및 계산 프로세스 그 자체를 개선하기 위해 사용될 수 있다.
위에서 언급한 특허공보에는, 위에서 언급한 기본 방법을 이용하여 오버레이 측정의 품질을 개선하기 위한 다양한 기술이 개시되어 있다. 이들 기술은 여기에서 더 상세하게 설명하지 않을 것이다. 이들은 본 명세서에 새롭게 개시된 기술과 조합하여 이용될 수 있다.
또한, 측정 시스템을 이용하여 하나 이상의 측정 파라미터를 특정하는 계측 타겟 측정 레시피가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, "계측 타겟 측정 레시피"라는 용어는 측정 자체의 하나 이상의 파라미터, 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터, 또는 양자 모두를 포함한다.
이와 관련하여, 측정된 패턴("타겟" 또는 "타겟 구조체"라고도 함)은 광학적으로 측정되는 패턴, 예를 들어 회절이 측정되는 패턴일 수 있다. 측정된 패턴은 측정 목적으로 특별히 설계되거나 선택된 패턴일 수 있다. 타겟의 여러 복사본을 기판의 여러 위치에 배치할 수 있다. 예를 들어, 계측 타겟 측정 레시피가 오버레이를 측정하는 데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 계측 타겟 측정 레시피는 다른 프로세스 파라미터(예를 들어, 선량, 포커스, CD 등)를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 계측 타겟 측정 레시피는 기판 상의 기존 패턴에 대해 이미징되는 패턴 층의 정렬을 측정하는데 이용될 수 있다; 예를 들어, 계측 타겟 측정 레시피는 기판의 상대적 위치를 측정함으로써 패터닝 디바이스를 기판에 정렬시키는데 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 계측 타겟 측정 레시피가 측정 자체의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 경우, 측정 자체의 하나 이상의 파라미터는 측정 빔 및/또는 측정을 하는데 이용되는 측정 장치에 관한 하나 이상의 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 계측 타겟 측정 레시피에 이용된 측정이 회절 기반 광학 측정(diffraction-based optical measurement)인 경우, 측정 자체의 하나 이상의 파라미터는 측정 방사선의 파장, 및/또는 측정 방사선의 편광, 및/또는 측정 방사선 세기 분포, 및/또는 측정 방사선의 기판에 대한 조명 각도(예를 들어, 입사각, 방위각 등), 및/또는 회절된 측정 방사선의 기판 상의 패턴에 대한 상대적 배향, 및/또는 타겟의 측정된 포인트 또는 인스턴스(instance)의 수, 및/또는 기판 상에서 측정된 타겟의 인스턴스의 위치를 포함할 수 있다. 측정 자체의 하나 이상의 파라미터는 검출기 감도, 개구부의 수 등을 포함할 수 있는, 측정에 이용되는 계측 장치의 하나 이상의 파라미터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 계측 타겟 측정 레시피가 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 경우, 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터는 하나 이상의 기하학적 특성(예를 들어, 패턴의 적어도 일부분의 형상, 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 배향, 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 피치(예를 들어, 하부 주기적 구조체의 층의 위에 있는 층에서의 상부 주기적 구조체의 피치 및/또는 하부 주기적 구조체의 피치를 포함하는, 주기적 구조체의 피치) 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 크기(예를 들어, CD)(예를 들어, 상부 주기적 구조체 및/또는 하부 주기적 구조체의 피처의 CD를 포함하는, 주기적 구조체의 피처의 CD) 및/또는 패턴의 피처의 세그먼트(segmentation)(예를 들어, 서브구조체(sub-structure)로 주기적 구조체의 피처를 분할한 것), 및/또는 주기적 구조체의 길이 또는 주기적 구조체의 피처의 길이), 및/또는 패턴의 적어도 일부분의 재료 특성(예를 들어, 굴절률, 소광 계수, 재료 유형 등), 및/또는 패턴의 식별(예를 들어, 일 패턴을 다른 패턴으로부터 구별하는 것) 등을 포함할 수 있다.
계측 타겟 측정 레시피는
Figure 112019058806540-pct00001
과 같은 형식으로 표현될 수 있으며, 여기서
Figure 112019058806540-pct00002
는 측정의 하나 이상의 파라미터이고,
Figure 112019058806540-pct00003
는 하나 이상의 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터이다. 알 수 있는 바와 같이, n 및 m은 1 일 수 있다. 또한, 계측 타겟 측정 레시피는 측정의 하나 이상의 파라미터와 하나 이상의 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터 모두를 가질 필요는 없다; 이것은 단지 측정의 하나 이상의 파라미터만을 갖거나 하나 이상의 측정된 패턴의 하나 이상의 파라미터만 가질 수 있다.
타겟은 두 개의 계측 타겟 측정 레시피 A 및 B를 이용하여 측정할 수 있으며, A 및 B는 예를 들어 타겟이 측정되는 단계에 대해 상이하고(예를 들어, A는 잠상 구조를 포함할 때 타겟을 측정하고 B는 잠상 구조를 포함하지 않을 때 타겟을 측정함), 및/또는 이들 측정의 파라미터에 대해 상이하다. 계측 타겟 측정 레시피 A 및 B는 적어도 측정된 타겟에 대해 상이할 수 있다(예를 들어, A는 제1 타겟을 측정하고 B는 제2 의 상이한 타겟을 측정함). 계측 타겟 측정 레시피 A 및 B는 타겟의 측정의 파라미터에 대해 다를 수 있다. 계측 타겟 측정 레시피 A 및 B는 동일한 측정 기술을 기반으로 하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 계측 타겟 측정 레시피 A는 회절 기반 측정에 기초할 수 있고, 계측 타겟 측정 레시피 B는 주사 전자 현미경(SEM) 또는 원자력 현미경(AFM) 측정에 기초할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 원하는 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이)의 정확한 측정을 산출하고 및/또는 프로세스 변동성에 대해 견고한 원하는 프로세스 파라미터의 측정 값을 산출하는 하나 이상의 계측 타겟 측정 레시피를 결정하기 위해, 복수의 계측 타겟 측정 레시피는 하나 이상의 성능 지표에 대해 평가될 수 있고, 그러한 하나 이상의 정확하고 및/또는 견고한 계측 타겟 측정 레시피를 식별할 수 있다.
이제, 도 7은 다양한 바이어스 오프셋을 갖는 타겟 주기적 구조체(오버레이 주기적 구조체)의 개략적인 단면을 도시하고 있다. 이들은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(W) 상의 타겟(T)으로서 이용될 수 있다. X방향의 주기성을 갖는 주기적 구조체가 오직 예시를 위해서 표시되어 있다. 다양한 바이어스 및 다양한 배향을 갖는 이들 주기적 구조체의 다양한 조합이 개별적으로 또는 타겟의 일부로서 제공될 수 있다.
도 7a에서 시작하여, L1 및 L2로 표시된 적어도 2개의 층에 형성된 타겟(600)이 도시되어 있다. 하부 또는 바닥 층(L1)에서, 기판(606) 상에 피처(602) 및 공간(604)에 의해 제1주기적 구조체(하부 또는 바닥 주기적 구조체), 예를 들어 격자가 형성된다. 층(L2)에서, 제2 주기적 구조체, 예를 들어 격자는 피처(608) 및 공간(610)에 의해 형성된다. (피처(602, 608)(예를 들어, 라인들)가 지면을 통과하여 연장되도록 단면이 그려져 있다.) 주기적 구조체 패턴은 양 층에서 피치(P)로 반복한다. 피처(602 및 608)는 선, 점, 블록 및 비아 홀(via hole)의 형태를 취할 수 있다. 도 7a에 도시된 상황에서, 오정렬로 인한 어떠한 오버레이 기여분도 없으며, 예를 들어, 제2 구조체의 각 피처(608)가 제1 구조체의 피처(602) 위에 정확하게 위치하도록 오버레이 오차가 없고 부과된 바이어스도 없다.
도 7b에서, 제1 구조체의 피처(608)가 제 2 구조체의 피처에 대해 우측으로 거리 d만큼 시프트되도록, 알려진 제1 바이어스 +d가 부과된 동일한 타겟이 도시되어 있다. 바이어스 거리(d)는 실제로는 수 나노미터, 예를 들어 10nm 내지 20nm일 수 있으며, 피치(P)는 예를 들어 300nm 내지 1000nm 범위이며, 예를 들면 500nm 내지 600nm이다. 도 7c에서, 피처(608)들이 좌측으로 시프트되도록, 알려진 제2 바이어스 -d가 부과된 다른 피처가 도시되어 있다. d의 값은 각각의 구조체에 대해 동일할 필요는 없다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 이러한 유형의 바이어스된 주기적 구조체는 앞서 언급된 선행특허공보에 기술되어 있다.
도 7d는 구조적 비대칭의 현상을 개략적으로 도시하고 있으며, 이 경우 제1 구조체의 구조적 비대칭(바닥 구조체 비대칭)을 나타내고 있다. 도 7a 내지 도 7c에서의 주기적 구조체의 피처는, 실제 피처가 그 측면에 약간의 경사를 갖고 소정의 거칠기를 가지고 있음에도, 완벽하게 사각형인 것으로 도시되어 있다. 그럼에도 불구하고 이들은 적어도 대칭적인 프로파일을 가지도록 의도된다. 제1 구조체의 도 7d의 피처들(602) 및/또는 공간들(604)은 더 이상 대칭의 형태를 갖지 않지만, 오히려 하나 이상의 프로세싱 단계들에 의해 왜곡되어 있다. 따라서, 예를 들어 각각의 공간의 바닥면이 기울어져있다(바닥 벽이 기울어짐). 예를 들어, 공간과 피처의 측벽 각도가 비대칭이 되어 있다. 그 결과, 타겟의 전체 타겟 비대칭은 구조적 비대칭에 독립적인 오버레이 기여분(즉, 제1 구조체 및 제2 구조체의 오정렬로 인한 오버레이 기여분; 그 자체로 오버레이 오차 및 알려진 임의의 부과된 바이어스로 구성됨)과 타겟에서의 이러한 구조적 비대칭으로 인한 구조적 기여분을 포함한다.
2개의 바이어스된 주기적 구조체만을 이용하여 도 10의 방법에 의해 오버레이가 측정될 때, 프로세스-유발 구조적 비대칭(process-induced structural asymmetry)은 오정렬로 인한 오버레이 기여분과 구별될 수 없고, 오버레이 측정(특히 원하지 않는 오버레이 오차를 측정하기 위한 것)은 결과적으로 신뢰성이 낮아진다. 타겟의 제1 구조체(바닥 주기적 구조체)의 구조적 비대칭은 구조적 비대칭의 일반적인 형태이다. 이러한 구조적 비대칭은, 예를 들어 제1 구조체가 처음 형성된 후에 수행되는 화학적 기계 연마(CMP)와 같은 기판 프로세싱 단계에서 비롯될 수 있다.
참조로서 그 전체가 원용되어 본 명세서에 포함되는 PCT 국제공개특허 WO 2013-143814호에서는, 도 6의 방법의 수정된 버전에 의해 오버레이를 측정하기 위하여 3개 이상의 컴포넌트 주기적 구조체가 이용된다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 유형의 3개 이상의 주기적 구조체가 이용되는데, 이는 실제 패터닝 프로세스에서 바닥 구조적 비대칭에 의해 야기되는 것과 같은, 타겟 주기적 구조체에서의 구조적 비대칭에 대해 어느 정도 보정된 오버레이 측정을 획득하기 위함이다.
도 8에서, 곡선(702)은, 타겟을 형성하는 개별의 주기적 구조체 내에, 특히 제1 구조체의 개별의 주기적 구조체 내에 제로 오프셋(zero offset)을 가지며 구조적 비대칭을 갖지 않는 "이상적인" 타겟에 대한 오버레이(OV)와 세기 비대칭(A) 사이의 관계를 도시하고 있다. 결과적으로, 이러한 이상적인 타겟의 타겟 비대칭은 알려진 부과된 바이어스 및 오버레이 오차(OVE)에 기인한 제1 구조체 및 제2 구조체의 오정렬로 인한 오버레이 기여분만을 포함한다. 이 그래프와, 도 9의 그래프는, 단지 본 개시의 이면에 있는 원리를 도시하고 있고, 각각의 그래프에서 세기 비대칭(A) 및 오버레이(OV)의 단위는 임의적이다.
도 8의 "이상적인" 상황에서, 곡선(702)은 세기 비대칭(A)이 오버레이와 비선형 주기적 관계(예컨대, 정현파 관계)를 갖는다는 것을 나타낸다. 정현파 변화의 주기(P)는 주기적 구조체의 주기 또는 피치(P)에 대응하는데, 물론 적절한 스케일로 변환된다. 정현파 형태는, 본 예에서는 순수 정현파이지만, 실제 상황에서는 고조파를 포함할 수 있다.
위에서 언급했듯이, 단일한 측정에 의존하기보다는, (알려진 부과된 오버레이 바이어스를 갖는) 바이어스된 주기적 구조체가 오버레이를 측정하는데 이용될 수 있다. 이러한 바이어스는 패터닝 디바이스(예를 들어, 레티클)에서 규정되는 알려진 값을 가지며, 측정된 세기 비대칭에 대응하여 오버레이의 기판상 보정(on-substrate calibration)으로서 기능한다. 도면에서, 이러한 계산이 그래프로 도시되어 있다. 단계(S1) 내지 (S5)에서, 부과된 바이어스 +d 및 -d를 각각 갖는 주기적 구조체에 대해 세기 비대칭 측정치 A+d 및 A-d를 획득한다(예를 들어, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같음). 이러한 측정치들을 정현파 곡선으로 근사(fit)시키면 도시된 바와 같은 점들(704 및 706)로 주어진다. 바이어스를 알면 진정한 오버레이 오차(OVE)를 계산할 수 있다. 정현파 곡선의 피치(P)는 타겟의 설계로부터 알려진다. 곡선(702)의 수직 스케일은 처음부터 알려진 것은 아니며, 제1 고조파 비례상수(K1)로 지칭될 수 있는 미지의 인자이다. 이 비례상수(K1)는 타겟에 대한 세기 비대칭 측정의 감도의 척도이다.
방정식에서, 오버레이 오차(OVE)와 세기 비대칭(A) 사이의 관계는 다음과 같이 가정된다:
Figure 112019058806540-pct00004
(1)
여기서 오버레이 오차(OVE)는 타겟 피치(P)가 각도 2π라디안에 대응하는 스케일로 표현된다. 다른 알려진 바이어스 (예를 들어, +d 및 -d)를 갖는 격자의 2회의 측정치를 이용하여, 오버레이 오차(OVE)는 다음을 이용하여 계산될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00005
(2)
도 9는 구조적 비대칭, 예를 들어 도 7d에 도시된 바닥 주기적 구조체 비대칭을 도입하는 첫 번째 효과를 도시하고 있다. '이상적인' 정현파 곡선(702)은 더 이상 적용되지 않는다. 그러나, 적어도 대략적으로, 바닥 주기적 구조체 비대칭 또는 다른 구조적 비대칭은 세기 시프트 항(K0) 및 위상 시프트 항(Φ)을 세기 비대칭(
Figure 112019058806540-pct00006
)에 추가하는 효과를 갖는다. 결과 곡선은 도표에서 (712)로 도시되어 있고, K0는 세기 시프트 항을 나타내며, Φ는 위상 오프셋 항을 나타낸다. 세기 시프트 항(K0) 및 위상 시프트 항(Φ)은, 측정 방사선의 파장 및/또는 편광과 같은 측정 방사선의 선택된 특성과 타겟의 조합에 의존하며, 프로세스 변화에 민감하다. 방정식에서, 단계(S6)의 계산에 이용된 관계식은 다음과 같다:
Figure 112019058806540-pct00007
(3)
구조적 비대칭이 있는 경우, 방정식(2)에 의해 기술된 오버레이 모델은 세기 시프트 항(K0) 및 위상 시프트 항(Φ)에 의해 영향을 받는 오버레이 오차 값을 제공할 것이며, 결과로서 부정확할 것이다. 구조적 비대칭은 또한 오버레이 오차를 매핑할 때 하나 이상의 다양한 측정 파라미터(예를 들어, 측정 빔 파장 및/또는 편광 등)를 이용하여 동일한 타겟의 측정에서 차이를 발생시킬 것이며, 이는 세기 및 위상 시프트가 파장 및/또는 편광 의존적이기 때문이다.
수정된 단계(S6)의 오버레이 계산은 특정 가정에 의존하게 된다. 먼저, 세기 비대칭이 오버레이의 사인 함수로서 거동하고, 주기(P)가 격자 피치에 대응한다고 가정한다. 이러한 가정은 현재의 오버레이 범위에 유효하다. 작은 피치-파장 비율은 격자로부터의 작은 수의 전파 회절 차수(propagating diffraction order)만을 허용하기 때문에 고조파의 수는 작게 설계될 수 있다. 그러나 실제로, 오정렬로 인한 세기 비대칭에 대한 오버레이 기여분은 반드시 정확하게 사인 곡선 일 필요는 없으며, OV=0에 대해 완전히 대칭일 필요는 없다.
일 실시예에서, 타겟의 타겟 비대칭이 결정되고, 따라서 구조적 비대칭의 효과를 무시하지 않는 오버레이는, 도 4에 도시된 것과 같은 현재의 타겟 설계를 이용하면서, 결정될 수 있다. 이것은 도 6에서 도시된 방법에서 단계(S6)의 수정으로서 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 이 방법은 실제 기판 측정 데이터를 이용하여 정확하게 오버레이 오차를 계산할 수 있고, 타겟을 측정하기 위한 최적 또는 원하는 계측 타겟 측정 레시피를 결정할 수 있다. 시뮬레이션이나 재구성이 필요하지 않을 수 있다.
특히, 관심있는 오버레이 범위에 대해, 구조적 비대칭에 기인한 오버레이 기여분의 세기 항 및 위상 항이 모두 오정렬로 인한 오버레이 기여분과는 독립적이라는 것이 관찰되었다.
따라서, 총 오버레이(OV)(즉, 측정된 오버레이)는 구조적 비대칭에 기인한 오버레이 기여분(OVSA) 및 구조적 비대칭에 독립적인 오버레이 기여분(OVNSA)으로 표현될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00008
(4)
구조적 비대칭에 독립적인 오버레이 기여분(OVNSA)은 오버레이 오차(OVE)(임의의 의도하지 않은 층들의 오정렬) 및/또는 임의의 알려진 부과된 바이어스(d)를 포함할 수 있다. 구조적 비대칭에 기인한 오버레이 기여분(OVSA)을 구성 세기 항(constituent intensity term)(OVSAI)과 위상 항(OVSAΦ)으로 분리하면 다음과 같다:
Figure 112019058806540-pct00009
(5)
또한, 구조적 비대칭에 기인한 오버레이 기여분의 구성 세기 항(OVSAI)은 하부 격자의 구조적 비대칭(BGA)에 비례한다(여기서, γ는 비례상수임):
Figure 112019058806540-pct00010
(6)
세기 항(OVSAI)과 위상 항(OVSAΦ) 사이의 관계(G)(이는 프로세스 견고성 지수라고 지칭할 수 있음)가 있다고 가정하면:
Figure 112019058806540-pct00011
(7)
따라서 방정식(5)는 다음과 같이 다시 쓸 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00012
(8)
여기서,
Figure 112019058806540-pct00013
이다.　관계 함수 ξBGA가 기판에 걸쳐 일정하다면, 관계 함수 ξBGA를 결정함으로써, 구조적 비대칭에 독립적인 오버레이(OVNSA)를 결정하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 오버레이 측정에는 세기 항과 위상 항을 조합하는 구조적 비대칭에 기인한 오버레이 기여분(OVSA)이 포함되지 않는다. 또한 일정한 관계 함수 ξ는 프로세스 견고성 지수 G가 스택 변화에도 기판에 걸쳐 또한 일정하다는 것을 나타낸다. 따라서, 일정한 관계 함수 ξ는 계측 타겟 측정 레시피가 프로세스 변동에 견고함을 나타낸다.
관계 함수 ξBGA는 측정 파라미터의 2개의 상이한 세트를 이용하여 기판 상의 타겟을 측정함으로써 발견될 수 있다. 이러한 경우에:
Figure 112019058806540-pct00014
(9)
여기서 첨자 A 및 B는 각각 측정 파라미터의 세트 A 및 측정 파라미터의 세트 B를 이용하여 이루어진 측정에 기인한 용어를 나타내며; OVA 및 OVB는 각각 측정 파라미터 세트 A 및 측정 파라미터 세트 B를 이용해 측정된 오버레이이다. △OV는 측정 파라미터 세트 A를 이용하여 측정된 오버레이(OVA)와 측정 파라미터 세트 B를 이용하여 측정된 오버레이(OVB) 사이의 차이이다. 방정식(9)은 또한 OVNSAA = OVNSAB = OVNSA라는 가정에 기초한다. 즉, 구조적 비대칭에 독립적인 오버레이는 측정 파라미터에 독립적이라고 가정한다. 측정 파라미터에 의존하는 것은 구조적 비대칭 신호 BGA 뿐이다.
측정 파라미터 세트 A와 B는 측정 방사선의 파장 및/또는 편광에 대해 상이할 수 있다.
일 실시예에서, 관계 함수 ξBGA는, 측정 파라미터 세트 A를 이용하여 하부 격자 BGAA에서 측정된 구조적 비대칭, 측정 파라미터 세트 B를 이용하여 하부 격자 BGAB에서 측정된 구조적 비대칭, 및 측정 파라미터 세트 A 와 B 사이에서 오버레이 측정의 차이 ΔOV 간의 관계를 결정함으로써, 발견 될 수 있다. ξBGA를 이용하여, 오버레이 OVNSAA = OVNSAB = OVNSA는 방정식(9)로부터 결정될 수 있다.
타겟의 구조적 비대칭에 추가적으로 또는 대안적으로, 타겟의 인접한 주기적 구조체 들 사이의 또는 인접한 타겟들 사이의 스택 차이(stack difference)는 오버레이 측정과 같은 측정의 정확도에 악영향을 미치는 요인이 될 수 있다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 물리적 구성에 있어서의 미설계된 차이로 이해될 수 있다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 측정 방사선의 광학적 특성(예를 들어, 세기, 편광 등)에 차이를 야기하며, 이는 오버레이 오차 이외의 요인, 의도적인 바이어스 이외의 요인 및 인접한 주기적 구조체 또는 타겟에 공통적인 구조적 비대칭 이외의 요인에 기인한다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 두께 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟이 실질적으로 동일한 레벨로 설계된 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟보다 높거나 낮게 되도록 하는, 하나 이상의 층의 두께에서의 차이), 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 굴절률 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 하나 이상의 층에 대한 조합된 굴절률이, 실질적으로 동일한 조합된 굴절률을 갖도록 설계되었음에도 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 하나 이상의 층에 대한 조합된 굴절률과 다르게 되도록 하는, 하나 이상의 층의 굴절률에서의 차이), 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 재료에서의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟을 위한 재료가, 실질적으로 동일한 재료를 갖도록 설계된 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과 다르게 되도록 하는, 하나 이상의 층의 재료 유형, 재료 균일성 등에서의 차이), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 구조체의 격자 주기에서의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과, 실질적으로 동일한 격자 주기를 갖도록 설계된 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟의, 격자 주기에서의 차이), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 구조체의 깊이에서의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과, 실질적으로 동일한 깊이를 갖도록 설계된 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟의, 에칭으로 인한 구조체의 깊이에서의 차이), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 피처의 폭(CD)에서의 차이(예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟과, 실질적으로 동일한 피처의 폭을 갖도록 설계된 또 다른 하나의 주기적 구조체 또는 타겟의, 피처의 폭에서의 차이) 등을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다. 일부 예에서, 스택 차이는 패터닝 프로세스에서의 CMP, 층 증착, 에칭 등과 같은 프로세싱 단계에 의해 발생한다. 일 실시예에서, 만약 주기적 구조체들 또는 타겟들이 서로 200μm 이내, 서로 150μm 이내, 서로 100μm 이내, 서로 75μm 이내, 서로 50μm 이내, 40μm 이내, 서로 30μm 이내, 서로 20μm 이내, 또는 서로 10μm 이내에 있다면, 주기적 구조체들 또는 타겟들은 서로 인접해 있는 것이 된다.
도 10은 타겟의 인접한 주기적 구조체들(예를 들어, 복합 격자) 사이에 스택 차이가 존재하지 않는 상황을 개략적으로 도시하고 있다. 단순화를 위해, 이 예에서 구조적 비대칭은 고려되지 않는다. 또한, 도 10 및 도 11의 예에서, 오버레이는 측정 파라미터로서 고려된다. CD, 포커스, 선량 등과 같이, 타겟을 이용한 다양한 파라미터 측정에 대한 적절한 조정이 이루어질 것이다.
　도 10a는, 바이어스 +d를 갖는 복합 격자 형태의 타겟의 제1주기적 구조체(1101)및 바이어스 -d를 갖는 복합 격자 형태의 타겟의 인접한 제2주기적 구조체(1106)를 도시하고 있다. 제1 입사 측정 방사선 빔(1110)은 제1 구조체(1105)와 제2 구조체(1103) 사이에 바이어스 +d가 존재하는, 제1 주기적 구조체(1101)의 제1 구조체(1105) 및 제2 구조체(1103) 상에 조명된다. 결과적으로, -1차 회절 차수 신호들(1130 및 1120)은 각각 제1 구조체(1105) 및 제2 구조체(1103)에 의해 회절된다. 제1 주기적 구조체(1101)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00015
)는 -1차 회절 차수 신호들(1130 및 1120)의 조합으로서 이해될 수 있다. 또한, +1 회절 차수 신호들(1150 및 1140)은 각각 제1 구조체(1105) 및 제2 구조체(1103)에 의해 회절된다. 제1 주기적 구조체(1101)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00016
)는 +1차 회절 차수 신호들(1150 및 1140)의 조합으로서 이해될 수 있다. 따라서, 제1주기적 구조체(1101)에 의해 회절된 -1 차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00017
)와 제1주기적 구조체(1101)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00018
)는 다음과 같이 통틀어 표현될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00019
(10)
여기서 C는 신호의 콘트라스트(contrast)(이는 주기적 구조체 설계, 측정 파장 등의 함수임)를 나타내고,
Figure 112019058974894-pct00020
이며, T는 제1주기적 구조체의 두께이고, λ는 측정 방사선 파장이고, 위상 항
Figure 112019058974894-pct00022
이고, OV는 (층들의 의도되지 않은 오정렬로 인한) 실제 오버레이이고, P는 제1 주기적 구조체(1101)의 제1 구조체(1105) 및 제2 구조체(1103)의 피치이다. 도 10b에서, 제1 주기적 구조체(1101)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058974894-pct00023
) 및 제1주기적 구조체(1101)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058974894-pct00024
)의 세기 프로파일은 각각 방정식(10)에 따른 자취(1160 및 1170)로 도시되어 있다.
유사하게, 제2 입사 측정 방사선 빔(1115)은 제1 구조체(1109)와 제2 구조체(1106) 사이에 바이어스 -d가 존재하는, 제2 주기적 구조체(1106)의 제1 구조체(1109) 및 제2 구조체(1107) 상에 조명된다. 결과적으로, -1차 회절 차수 신호들(1135 및 1125)은 각각 제2 주기적 구조체(1106)의 제1 구조체(1109) 및 제2 구조체(1107)에 의해 회절된다. 제2 주기적 구조체(1106)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00025
)는 -1차 회절 차수 신호들(1135 및 1125)의 조합으로서 이해될 수 있다. 또한, +1차 회절 차수 신호들(1155 및 1145)은 각각 제1 구조체(1109) 및 제2 구조체(1107)에 의해 회절된다. 제2 주기적 구조체(1106)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00026
)는 +1차 회절 차수 신호들(1155 및 1145)의 조합으로서 이해될 수 있다. 따라서, 제2 주기적 구조체(1106)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00027
)와 제2 주기적 구조체(1106)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00028
)는 다음과 같이 통틀어 표현될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00029
(11)
여기서, C는 각각의 신호의 콘트라스트를 나타내고,
Figure 112019058806540-pct00030
이며, T는 제2 주기적 구조체의 두께이고, λ는 측정 방사선 파장이고, 위상 항
Figure 112019058806540-pct00031
이고, OV는 (층들의 의도되지 않은 오정렬로 인한) 실제 오버레이이고, P는 제2 주기적 구조체(1106)의 제1 구조체(1109) 및 제2 구조체(1107)의 피치이다. 도 10c에서, 제2 주기적 구조체(1106)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00032
) 및 제2 주기적 구조체(1106)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00033
)의 세기 프로파일은 각각 방정식(11)에 따른 자취(1180 및 1190)로 도시되어 있다.
이제, 도 11은 바이어스 +d를 갖는 제1 주기적 구조체(1201)와 바이어스 -d를 갖는 인접한 제2 주기적 구조체(1206) 사이에 스택 차이가 존재하는 상황을 도시하고 있다. 이러한 경우, 스택 차이는 도 11a에 도시되고 이후에 설명되는 바와 같이 두께에 있어서의 차이이다. 도 10과 유사하게, 제1 입사 측정 방사선 빔(1210)은 제1 주기적 구조체(1201)의 제1 구조체(1205) 및 제1 주기적 구조체(1201)의 제2 구조체(1203) 상에 각각 조명된다. 결과적으로, -1차 회절 차수 신호들(1230 및 1220)은 각각 제1 구조체(1205) 및 제2 구조체(1203)에 의해 회절된다. 따라서, 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00034
)는 -1차 회절 차수 신호들(1230 및1220)의 조합으로서 이해될 수 잇다. 또한, +1차 회절 차수 신호들(1250 및 1240)은 각각 제1 구조체(1205) 및 제2 구조체(1203)에 의해 회절된다. 따라서, 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00035
)는 +1차 회절 차수 신호들(1250 및 1240)의 조합으로서 이해될 수 있다.
유사하게, 제2 입사 측정 방사선 빔(1215)은 각각 제2 주기적 구조체(1206)의 제1 구조체(1209) 및 제2 구조체(1207) 상에 조명된다. 결과적으로, -1차 회절 차수 신호들(1235 및 1225)은 각각 제1 구조체(1209) 및 제2 구조체(1207)에 의해 회절된다. 따라서, 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00036
)는 -1차 회절 차수 신호들(1225 및1235)의 조합으로서 이해될 수 있다. 또한, +1차 회절 차수 신호(1255 및 1245)는 각각 제1 구조체(1209) 및 제2 구조체(1207)에 의해 회절된다. 따라서, 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00037
)는 +1차 회절 차수 신호들(1255 및 1245)의 조합으로서 이해될 수 있다.
스택 차이의 예로서, 제1 주기적 구조체(1201) 및 제2 주기적 구조체(1206)는 도 11a에 도시된 바와 같이 두께에서의 차이를 가질 수 있다. 그러나, 또 다른 예에서, 스택 차이는 제1 주기적 구조체(1201)와 제2 주기적 구조체(1206) 사이의 미설계된 물리적 구성에서의 추가적 또는 대안적인 차이를 허용하는 하나 이상의 다른 요인에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 스택 차이는 제1 주기적 구조체(1201)가 제2 주기적 구조체(1206)보다 제1 측정 방사선 빔(1210)에 대해 더 불투명할 때 생성될 수 있다. 예를 들어, 제1 주기적 구조체(1201)과 제2 주기적 구조체(1206) 사이의 재료에서의 차이(예를 들어, 상이한 굴절률을 갖는 동일한 유형의 재료, 상이한 유형의 재료, 등)가 존재할 수 있다. 또 다른 예로서, 실질적으로 동일한 피치를 갖도록 설계되더라도, 제1 주기적 구조체(1201)의 피치는 제2 주기적 구조체(1206)와 차이가 존재할 수 있다. 이러한 스택 차이의 예는 스택 차이가 있을 수 있는 유일한 방법이 아니므로, 제한적으로 간주해서는 안된다.
방정식(10) 및 방적식(11)을 다시 참조하면, 스택 차이는 각각의 방정식(10) 및 방정식(11)에 3개의 추가 항을 도입할 수 있다. 첫 번째 항인 △IN 은 각 신호의 강도에 대한 실제 변화를 나타낸다. 두 번째 항인 △CN은 각 신호의 콘트라스트에 대한 실제 변화를 나타낸다. 세 번째 항인 △β는 각 신호의 위상에 대한 실제 변화를 나타낸다. 3 개의 항은 측정 방사선 빔(1210 및 1215)의 파장 및/또는 편광에 의존한다. 따라서, 스택 차이가 존재하는 경우, 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00038
) 및 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00039
)는 다음과 같이 통틀어 표현될 수 있다.
Figure 112019058806540-pct00040
(12)
도 11b에서, 제1주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 -1 차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00041
) 및 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00042
)의 세기 프로파일은 각각 방정식(12)에 따른 자취(1260 및 1262)로 도시되어 있다.
도 11d에서, 제1주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 -1 차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00043
) 및 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00044
)의 콘트라스트 프로파일은 각각 방정식(12)에 따른 자취(1270 및 1272)로 도시되어 있다.
도 11f에서, 제1주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 -1 차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00045
) 및 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00046
)의 위상 프로파일은 각각 방정식(12)에 따른 자취(1280 및 1282)로 도시되어 있다.
또한, 스택 차이가 존재하는 경우, 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00047
) 및 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00048
)는 다음과 같이 통틀어 표현될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00049
(13)
도 11c에서, 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 -1 차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00050
) 및 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00051
)의 세기 프로파일은 각각 방정식(13)에 따른 자취(1264 및 1266)로 도시되어 있다. 따라서, 도 11b와 비교하면, 측정 오차로 이어질 수 있는 세기 불균형이 존재한다.
도 11e에서, 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 -1 차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00052
) 및 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00053
)의 콘트라스트 프로파일은 각각 방정식(13)에 따른 자취(1274 및 1276)로 도시되어 있다. 따라서, 도 11d와 비교하면, 측정 오차로 이어질 수 있는 콘트라스트 불균형이 존재한다.
도 11g에서, 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 -1 차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00054
) 및 제2 주기적 구조체(1206)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 신호(
Figure 112019058806540-pct00055
)의 위상 프로파일은 각각 방정식(13)에 따른 자취(1264 및 1266)로 도시되어 있다. 따라서, 도 11f와 비교하면, 측정 오차로 이어질 수 있는 위상 불균형이 존재한다.
제1 주기적 구조체(1201)의 측정된 세기 비대칭(△I+d)는 다음과 같이 정의된다:
Figure 112019058806540-pct00056
(14)
방정식(12)를 방정식(14)에 통합하고 +△IN과 △CN이 작다고 가정하면, △I+d 는 다음과 같이 표현할 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00057
(15A)
그리고, 평균 세기
Figure 112019058806540-pct00058
는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00059
(15B)
여기서,
Figure 112019058806540-pct00060
이다.
유사하게, 제2 주기적 구조체(1206)의 측정된 세기 비대칭(△I-d)는 다음과 같이 정의된다:
Figure 112019058806540-pct00061
(16)
방정식(13)를 방정식(16)에 통합하고 +△IN과 △CN이 작다고 가정하면, △I-d 는 다음과 같이 표현할 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00062
(17A)
그리고, 평균 세기
Figure 112019058806540-pct00063
는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00064
(17B)
측정된 오버레이 OVm은 다음과 같이 계산할 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00065
(18)
방정식(14) 내지 (17)을 방정식(18)에 통합함으로써, 오버레이 측정의 오차
Figure 112019058806540-pct00066
는 다음과 같이 얻어질 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00067
(19)
Figure 112019058806540-pct00068
(잘 설계된 타겟인 경우) 및 (바이어스 d와 비교할 때) 오버레이(OV)가 작은 경우, 방정식(19)는 다음과 같이 더 단순화될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00069
(20)
또한, 콘트라스트(C)가 1과 동일하거나 거의 동일하게 제1 주기적 구조체(1201) 및 제2 주기적 구조체(1206)가 잘 설계될 때, △CN 은 대략 0과 동일하다. 따라서, 측정 오차
Figure 112019058806540-pct00070
는 다음과 같이 더 단순화될 수 있다.
Figure 112019058806540-pct00071
(21)
방정식(19) 내지 (21)에서 알 수 있듯이, 측정된 오버레이 OVm은 스택 차이에 의해 생성된 측정 오차
Figure 112019058806540-pct00072
에 의해 실제 오버레이 OV와 상이하다. 따라서, 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 스택 차이를 교정하여 측정의 정확도(예를 들어, 타겟이 정렬에 이용되는 경우에 정렬의 측정, 타겟이 오버레이 측정에 이용되는 경우에 오버레이의 측정 등)을 크게 줄일 수 있다. 스택 차이로 인해 발생하는 측정 오차는, 예를 들어 수율(즉, 주기적 구조체 또는 타겟이 정확한지 여부를 결정하기 위한 프로세싱된 디바이스의 평가), 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 단면의 평가, 또는 복잡한 측정 및 분석적 재구성에 기초하여 주기적 구조체 또는 타겟을 생성하거나 측정하는 프로세스에 대한 변경(예를 들어, 프로세스 오프셋)으로 수정할 수 있다. 이러한 방법은 느려지거나 파괴적일 수 있다. 이들은 일정한 프로세스 오차를 교정하는데에만 효과적일 수 있다. 또한, 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 스택 차이의 변화는 횡단면 또는 수율 측정에 의해 효과적으로 해결되지 않을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 스택 차이에 대한 평가 및 교정의 견고한 솔루션에 대한 필요성이 있다.
스택 차이를 특성화하기 위해, 하나 이상의 스택 차이 파라미터가 정의될 수 있다. 스택 차이 파라미터는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 물리적 구성에서의 미설계된 차이의 척도이다. 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 또는 타겟을 이용하여 이루어진 측정을 교정하는 데 사용될 수 있다. 교정된 측정치는, 예를 들어 패터닝 프로세스에 의해 디바이스를 생성, 자격부여(qualifying), 검증하는 등에 이용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스택 차이 파라미터(또는 교정된 측정치와 같은 스택 차이 파라미터로부터 도출된 파라미터)는, 하나 이상의 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 (재)설계(예를 들어, 설계의 레이아웃을 변경하는 것), 하나 이상의 인접한 주기적 구조체 또는 타겟을 형성하는 프로세스(예를 들어, 재료의 변경, 프린팅 단계 또는 조건의 변경 등), 측정 조건의 공식화(예를 들어, 측정 빔의 파장, 편광, 조명 모드 등과 같은 광학적 측정 공식에서 변경을 하는 것) 등에 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 횡단면을 평가하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 상부 격자가 적용되기 전에, 하부 인접한 격자를 평가함으로써, 복합 격자의 하부 인접한 격자에 대해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 광학적 측정으로부터의, 또는 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 단면으로부터의 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 재구성으로부터 (전술한 바와 같이) 도출될 수 있다. 즉, 물리적 치수, 특성, 재료의 성질 등이 재구성되고, 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 사이의 차이가 스택 차이가 결정되어 파라미터에 도달하게 된다.
일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는, 예를 들어 오버레이, CD, 포커스, 선량 등과 같은 관심 파라미터의 교정된 측정치를 도출하기 위해, 인접한 주기적 구조체 또는 타겟으로부터 측정된 방사선과 관련하여 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는, 예를 들어 오버레이, CD, 포커스, 선량 등과 같은 관심 파라미터의 교정된 시뮬레이션된 측정치를 도출하기 위해, 인접한 주기적 구조체 또는 타겟의 광학적 측정의 시뮬레이션에 이용될 수 있다. 맥스웰 솔버(Maxwell solver) 및 정밀 결합파 해석(RCWA)은, 스택 차이 파라미터의 값 및/또는 관심 파라미터의 교정된 시뮬레이션된 측정치에 도달하는데 이용될 수 있다.
스택 차이 파라미터의 일 실시예는 주기적 구조체 세기 불균형(GI)이며, 이는 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00073
(22)
여기서,
Figure 112019058806540-pct00074
는 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 +1차 회절 차수 세기 신호(
Figure 112019058806540-pct00075
)와 제1 주기적 구조체(1201)에 의해 회절된 -1차 회절 차수 세기 신호(
Figure 112019058806540-pct00076
)의 평균이다. 유사하게,
Figure 112019058806540-pct00077
는 제2 주기적 구조체에 의해 회절된 +1차 회절 차수 세기 신호(
Figure 112019058806540-pct00078
)와 제2 주기적 구조체에 의해 회절된 -1차 회절 차수 세기 신호(
Figure 112019058806540-pct00079
)의 평균이다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)은
Figure 112019058806540-pct00080
,
Figure 112019058806540-pct00081
,
Figure 112019058806540-pct00082
등과 같이 유도된 버전일 수 있다.
방정식(12) 및 방정식(13)을 방정식(22)으로 통합함으로써, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)은 다음과 같이 된다:
Figure 112019058806540-pct00083
(23)
방정식(23)에서, 첫 번째 항은 스택 차이와 관련이 있고, 두 번째 항은 실제 오버레이(OV)와 관련이 있다. 두 번째 항은 첫 번째 항보다 훨씬 작다. 특히, 계측 타겟 측정 레시피가 잘 설계되고,
Figure 112019058806540-pct00084
이고, 오버레이(OV)가 작으면, 두 번째 항이 0이 되기 때문에 주기적 구조체 세기 불균형(GI)에 대한 실제 오버레이(OV)의 영향은 무시할 수 있다. 따라서, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)은 다음과 같이 스택 차이에 의해 좌우된다:
Figure 112019058806540-pct00085
(24)
방정식(21)과 비교하면, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)은 제1 주기적 구조체(1201)와 제2 주기적 구조체(1206) 사이의 스택 차이의 양호한 지표이며, 따라서 양호한 스택 차이 파라미터임을 알 수 있다. 무시할 정도가 아닌 두 번째 항을 다루기 위해, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)에 임계값을 적용하여 상당한 스택 차이가 있는지 여부를 식별할 수 있다. 즉, 예를 들어 주기적 구조체 세기 불균형(GI)가 임계값을 초과하면, 스택 차이가 발생하고 주기적 구조체 세기 불균형(GI)을 이용할 수 있다. 그렇지 않고, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)이 임계치보다 낮으면, 첫 번째 및 두 번째 항의 조합은 상당한 스택 차이를 식별하지 못한다.
따라서, 측정 오차
Figure 112019058806540-pct00086
는 일반적으로 스택 차이 파라미터(SD)의 측면에서 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00087
(25)
여기서, ξSD는 제1 주기적 구조체(1201) 및 제2 주기적 구조체(1206)에 대한 스택 차이 파라미터와 측정 오차 사이의 관계 함수이다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 주기적 구조체 세기 불균형(GI) (또는 이로부터 유도된 것)이다. 따라서, 측정 오차
Figure 112019058806540-pct00088
는
Figure 112019058806540-pct00089
와 같이 나타낼 수 있다.
또한, 일 실시예에서,
Figure 112019058806540-pct00090
는 구조적 비대칭을 통합함으로써 다음과 같이 확장될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00091
(26)
여기서, BGA는 주기적 구조체(1201, 1206)에서의 구조적 비대칭이고, ξBGA은 주기적 구조체(1201 및 1206)에 대한 구조적 비대칭과 측정 오차 사이의 관계 함수이다.
방정식(25) 및 방정식(26)에서, OVm 및 SD (여기서, 예를 들어, SD는 주기적 구조체 세기 불균형(GI) (또는 이로부터 유도된 것)임)는 각각 I±1(±d)의 측정치에 기초하여 계산될 수 있다. 또한,　OVm, SD, 및 ξSD의 값들은 모두 하나 이상의 측정 파라미터(예를 들어, 파장, 편광 등)에 의존한다.
일 실시예에서, 관계 함수 ξSD는 2개의 상이한 측정 파라미터를 이용하여 인접한 주기적 구조체 또는 타겟을 측정함으로써 발견될 수 있다. 관계 함수 ξSD는 단지 상수 값일 수 있다. 이 경우:
Figure 112019058806540-pct00092
(27)
여기서, 첨자 A 및 B는 각각 측정 파라미터 세트 A 및 측정 파라미터 세트 B를 이용하여 이루어진 측정에 기인한 항을 나타낸다. 구체적으로, OVm,A 및 OVm,B 는 각각 측정 파라미터 세트 A 및 측정 파라미터 세트 B를 이용하여 측정된 오버레이이며, ξSD,A 및 ξSD,B는 각각 측정 파라미터 세트 A 및 측정 파라미터 세트 B에 따른 제1 및 제2주기적 구조체(1201, 1206)에 대한 관계 함수이다. SDA 및 SDB 는 각각 측정 파라미터 세트 A 및 측정 파라미터 세트 B를 이용하여 I±1(±d)의 측정에 기초한 스택 차이 파라미터로 계산된다. 또한, △OV는 측정 파라미터 세트 A를 갖는 측정된 오버레이(OVm,A)와 측정 파라미터 세트 B를 갖는 측정된 오버레이(OVm,B) 간의 차이이다. 측정 파라미터 세트 A 및 B는, 예를 들어 측정 방사선의 파장 및/또는 편광에 있어서 상이할 수 있다.
따라서, 스택 차이 파라미터가 주기적 구조체 세기 불균형(GI)이거나 또는 이를 포함하는 경우, 방정식(27)은 다음과 같이 된다:
Figure 112019058806540-pct00094
(28)
여기서, GIA 및 GIB은 각각 측정 파라미터 세트 A 및 측정 파라미터 세트 B를 이용하여 I±1(±d)의 측정에 기초한 방정식(22)에 따라 계산된다.
따라서, 일 실시예에서, 관계 함수　ξSD는, 측정 파라미터 세트 A를 이용하여 계산된 스택 차이 파라미터 SDA (예를 들어, GIA)와 측정 파라미터 세트 B를 이용하여 계산된 스택 차이 파라미터 SDB (예를들어, GIB) 사이의 관계 및 측정 파라미터 세트 A와 B 사이의 오버레이 측정치의 차이(△OV)를 결정함으로써 발견될 수 있다. ξSD를 이용하여 방정식(28)로부터 오버레이(OV)가 결정될 수 있다.
이제, 전술한 바와 같이, 계측 타겟은 그 측정을 이용하여 결정될 수 있는 파라미터(예를 들어, 오버레이)에 영향을 미치는 스택 차이를 가질 수 있다. 화학적 기계적 연마(CMP), 막 증착(film deposition), 스핀-코팅(spin-coating) 등과 같은 디바이스 제조 중의 많은 프로세스는 (전술한 바와 같은 구조적 비대칭뿐만 아니라) 스택 차이를 야기할 수 있다. 스택 차이는 측벽 각도 차이, 두께 비대칭 차이, 임계 치수 차이, 오버 에칭 차이 등을 포함할 수 있다. 프로세스 유도 스택 차이 (및 구조적 비대칭)가 계측 툴에 의한 (오버레이에서의) 시프트로 잘못 판독될 수 있고 이는 오버레이 정확도를 저하시킬 수 있기 때문에, 스택 차이는 오버레이 측정의 정확도에 심각한 영향(예를 들어, 수 나노미터까지)을 줄 수 있다.
스택 차이를 가질 수 있는 회절 기반의 계측 타겟의 예가 도 12에 도시되어 있다. 이러한 경우의 계측 타겟은 오버레이 파라미터를 결정하기 위한 것이다. 도 12는 상이한 형태를 가질 수 있고, 오버레이 이외의 하나 이상의 파라미터를 결정하기 위해 측정될 수 있으며, 여기서의 논의는 도 12에 도시된 형태의 계측 타겟 또는 오버레이를 결정하는 계측 타겟에 한정되지 않는다.
도 12를 참조하면, 예시적인 계측 타겟은 복수의 주기적 구조체들(예를 들어, 격자들)(805, 810, 815, 820)을 포함한다. 공지된 바와 같이, 오버레이 측정을 위해, 또 다른 상응하는 계측 타겟이 도 12에 도시된 계측 타겟의 위 또는 아래의 층에 제공될 수 있다. 다른 계측 타겟의 주기적 구조체는 도 12에 도시된 것들과 중첩되어, 그 다른 주기적 구조체와 도 12의 주기적 구조체 사이의 오정렬이 오버레이 오차의 측정을 제공할 수 있다.
도 12에서, 대칭 주기적 구조체(805 및 810)는 y방향으로 오버레이를 측정하도록 설계되는 반면, 대칭 주기적 구조체(815 및 820)는 x방향으로 오버레이를 측정하도록 설계된다. 일 실시예에서, 2 개의 상이한 주기적 구조체 세트는 요구되지 않는다; 단지 하나의 세트(예를 들어, 805와 810 또는 815와 820)가 제공될 수 있다. 또한, 주기적 구조체의 세트는 전술한 바와 같이 의도적인 반대 바이어스를 갖는다. 이 경우, 주기적 구조체 세트(805 및 810) 의 주기적 구조체(805)는 +d 바이어스를 갖지만, 그 세트의 주기적 구조체(810)는 -d 바이어스를 갖는다. 유사하게, 주기적 구조체 세트(815 및 820)의 주기적 구조체(815)는 -d 바이어스를 갖지만, 그 세트의 주기적 구조체(820)는 +d 바이어스를 갖는다. 이 바이어스의 크기는 동일할 필요는 없다.
스택 차이는 도 12에 도시된 바와 같은 타겟에 걸쳐 생성될 수 있다. 예를 들어, 특정 방향의 오버레이를 결정하는 데 이용되는 주기적 구조체 세트의 +d와 -d 영역 사이에는 차이(예를 들어, 주기적 구조체(805)와 주기적 구조체(810) 사이 및/또는 주기적 구조체(815) 와 주기적 구조체(820) 사이의 스택 차이)가 존재할 수 있다. 따라서, 스택 차이는 이들 주기적 구조체가 측정 빔으로 조명될 때 획득되는 세기 측정으로부터 결정된 오버레이에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 견고한 계측 타겟 측정 레시피를 선택함으로써 및/또는 스택 차이 유도 오버레이 오차를 교정하여 오버레이를 계산함으로써 이러한 영향을 완화시키는 솔루션이 제공된다. 이 솔루션은 더 나은 속도, 정확도 및/또는 정밀도를 위해 오버레이 계측을 개선할 수 있다.
오버레이 결정에 있어서, 스택 차이는 주기적 구조체 세기 불균형(GI)와 같은 스택 차이 파라미터에 의해 특징지어 질 수 있다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)은 +/-d 주기적 구조체들 사이의 1 차 세기 차이일 수 있다.
도 13을 참조하면, 오버레이 결정의 예시는 주기적 구조체들의 세트를 이용하여 도시되어 있다. 이 예에서, 오버레이는 실제 측정에 의해 결정된다. 그러나, 측정 빔을 이용하여 계측 타겟이 측정되는 방식에 대해 광학 프로세스의 시뮬레이션을 이용하여, 오버레이가 추가적으로 또는 대안적으로 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 시뮬레이션 프로세스는, 예를 들어, 별도의 스택 차이 결정에 의해(예를 들면, 스택 차이를 식별하기 위한 하나 이상의 계측 타겟의 주사 전자 현미경 검사에 의해) 결정된 스택 차이에 대응하는 값을 도입함으로써, 스택 차이를 설명할 수 있다. 일 실시예에서, 시뮬레이션 프로세스는, 예를 들어 값을 교란하여 스택 차이를 효과적으로 인위적으로 생성함으로써, 스택 차이를 설명할 수 있다(섭동은 패터닝 프로세스 정보에 의해 제한되거나 안내될 수 있음). 이러한 섭동은 하나 이상의 스택 차이에 대해 견고한 계측 타겟 측정 레시피를 결정하는데 유용할 수 있다.
도 13의 예에서, (반대 바이어스 +d 및 -d를 갖는) 주기적 구조체 세트(805 및 810)는 측정 빔으로 조명된다. 이미지 평면 검출을 이용하여 세기 측정으로부터 오버레이를 유도하는, 회절-기반 측정 도구를 이용하여 주기적 구조체들(805 및 810)이 측정된다. 이미지 평면 검출은 완전한 주기적 구조체가 프로파일링 되도록 한다. 그러므로, 오버레이는 인트라-타겟 오버레이 맵(intra-target overlay map)을 형성하기 위해 관심 영역(ROI) 내의 각 픽셀에서 결정될 수 있다. 이에 대한 예가 도 13에 도시되어 있다. 주기적 구조체(805)의 -1차 방사선의 세기 측정치는 (1305)에 도시되어 있고, 주기적 구조체(805)의 +1차 방사선의 세기 측정치는 (1310)에 도시되어 있다. 또한, 주기적 구조체(810)의 -1차 방사선의 세기 측정치는 (1315)에 도시되어 있고, 주기적 구조체(810)의 +1 차 방사선의 세기 측정은 (1320)에 도시되어 있다. (1305), (1310), (1315) 및 (1320) 각각에서, ROI의 각 픽셀에서 세기 값을 나타내는 예시적 그래프가 도시되어 있고, 여기서 그레이 스케일은 세기의 레벨을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 그래프는 생성될 필요가 없다. 이는 설명 목적으로 표시되어 있다. 다음으로, (1305)의 픽셀과 (1310)의 픽셀 사이의 차이는 (1325)에 도시된 바와 같이 (1305) 및 (1310)으로부터 픽셀의 각 조합에 대한 픽셀-레벨 세기 비대칭 값 A+d를 산출하고, (1315)의 픽셀과 (1320)의 픽셀 사이의 차이는 (1330)에 도시된 바와 같이 (1315)와 (1320)으로부터 픽셀의 각 조합에 대한 픽셀-레벨 세기 비대칭 값 A-d를 산출한다. 그 후, 각 픽셀에서의 오버레이는, 예를 들어 각 픽셀에 대한
Figure 112019058806540-pct00095
, 방정식(2) 등을 이용하여, (1335)에서 결정될 수 있다.
이제, 도 13에서 오버레이가 결정되는 것과 유사한 방식으로 스택 차이 파라미터(GI)가 픽셀 레벨로 계산될 수 있다. 도 14를 참조하면, 주기적 구조체(805)의 -1 차 방사선의 세기 측정(1305), 주기적 구조체(805)의 +1차 방사선의 세기 측정(1310), 주기적 구조체(810)의 -1차 방사선의 세기 측정(1315), 및 주기적 구조체(810)의 +1차 방사선의 세기 측정(1320)을 이용하여, 스택 차이 파라미터(GI)가 (1415)에서 각 픽셀에 대해 계산될 수 있다. (1415)에서의 스택 차이 파라미터(GI) 계산에 대한 입력으로서, 주기적 구조체(805)의 -1 차 방사선의 세기 측정(1305)과 주기적 구조체(805)의 +1차 방사선의 세기 측정(1310)의 조합은 (1405)에서 계산된다. 또한, 주기적 구조체(810)의 -1 차 방사선의 세기 측정(1315)과 주기적 구조체(810)의 +1차 방사선의 세기 측정(1320)의 조합은 (1410)에서 계산된다. 일 실시예에서, (1405), (1410)에서의 조합은 각 픽셀의 전체 세기, 각 픽셀의 평균 세기 등이다. 그 다음, 각 픽셀에서 스택 차이 파라미터(GI)가 (1415)에서 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터(GI)는 각 픽셀에서 (1405), (1410)에서 계산된 값들 사이의 차이이다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터(GI)는 단계(1415)에서 결정될 수 있다. 스택 차이 파라미터(GI)는 방정식(22) 또는 본 명세서에서의 임의의 다른 스택 차이 파라미터 공식에 따라 계산된다. (1415)에서, ROI의 각 픽셀에서 스택 차이 파라미터(GI)의 값의 예시적인 그래프가 도시되어 있고, 여기서 그레이 스케일은 스택 차이 파라미터(GI)의 값 레벨을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 그래프는 생성될 필요가 없다. 이는 설명 목적으로 표시되어 있다.
ROI의 픽셀로부터 획득한 '인트라-타겟' 오버레이 및 스택 차이 파라미터(GI) 데이터를 이용하면, 오버레이에 미치는 스택 차이의 영향은, 픽셀 당 스택 차이 파라미터(GI)가 ROI에 걸쳐 변화하면서 픽셀 당 오버레이가 어떻게 변화하는지를 밝힘으로써 평가할 수 있습니다. 계측 타겟 내의 스택 차이 파라미터(GI)에 오버레이가 종속되면 오버레이 오차가 야기되어, 측정 정확도가 떨어질 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 다양한 계측 타겟 측정 레시피는 스택 차이 파라미터(GI)에 대한 오버레이의 다양한 의존성을 실현할 수 있고, 따라서 다양한 오버레이 결과를 생성할 수 있다. (1510)에서, ROI에 대한 스택 차이 파라미터(GI) 데이터의 예가 도시되어 있다(즉, (1415)에서의 데이터와 비교 가능함). 그 다음, (1515)에서, ROI에 대한 각각의 오버레이 데이터의 예가 도시되어 있다(즉, (1335)에서의 데이터와 비교 가능함). 이 데이터는 특정 측정 빔 파장과 편광(예를 들어, 600nm 및 0° 편광)에서의 특정 계측 타겟에 대응한다. 데이터(1510 및 1515)를 이용하여, 스택 차이 파라미터(GI)가 변함에 따른 OV의 변화가 계산된다. 이 예는 (1500)에 도시되어 있고, 여기서 가로축은 스택 차이 파라미터(GI)이고 세로축은 오버레이이다. 각각의 데이터 점들은 스택 차이 파라미터(GI)와, 스택 차이 파라미터(GI) 및 오버레이 데이터로부터의 픽셀들의 특정 조합에 대한 오버레이 데이터에 대응한다. 일 실시예에서, 비교된 픽셀들은 각각의 (1510), (1515)에서 이에 상응하는 픽셀들이다. 상응하는 픽셀의 예가 도 16a에 도시되어 있으며, 여기서 주기적 구조체1의 픽셀에 대한 A+d (예를 들어,
Figure 112019058806540-pct00096
)은 이에 상응하는 위치에 위치한 주기적 구조체2의 픽셀에 대한 A-d(예를 들어,
Figure 112019058806540-pct00097
)과 함께 계산된다. 즉, 예를 들어, 각각의 (1510), (1515)의 상부 좌측 코너에서의 첫 번째 행의 제 1 픽셀로부터의 데이터는 (1500)의 데이터 점에 대응하고, 그 다음 첫 번째 행의 제2 픽셀 등등에 대응한다. 이 예는 (1500)으로 표시되어 있다.
유사하게, (1520)에서, ROI에 대한 스택 차이 파라미터(GI) 데이터의 예가 도시되어 있다(즉, (1415)에서의 데이터와 비교 가능). 그 다음, (1525)에서, ROI에 대한 각각의 오버레이 데이터의 예가 도시되어 있다(즉, (1335)에서의 데이터와 비교 가능). 이 데이터는 동일한 계측 타겟 및 측정 편광에 해당하지만, (1510) 및 (1515)에 대한 것보다 상이한 측정 빔 파장(예를 들어, 550nm)에서 발생한다. 데이터(1520 및 1525)를 이용하여, 스택 차이 파라미터(GI)가 변화할 때의 OV의 변화가 계산된다. 이것의 예는 (1505)에 도시되며, 여기서 수평축은 스택 차이 파라미터(GI)이고 수직축은 오버레이이다.
데이터 포인트들 각각은 +d 타겟 데이터(예를 들어, 데이터(1325, 1405)) 및 -d 타겟 데이터(예를 들어, 데이터(1330, 1410))로부터의 픽셀들의 특정 조합에 대한 스택 차이 파라미터(GI) 및 오버레이 데이터에 대응한다. 일 실시예에서, 처리된 픽셀은 +d 및 -d 타겟 데이터의 상응하는 픽셀이다. 즉, 예를 들어, 데이터(1325, 1405, 1330, 1410)의 좌측 상부 코너에서의 제1행의 제1 픽셀은 각각의 계산을 위해 이용되고, 그 다음 제1행의 제2 픽셀 등등이 이용된다. 그러나 프로세스는, 예를 들어 +/-d 타겟 영역들에 걸친 스택 차이 파라미터 값의 그래디언트(gradient), -d 타겟 영역과 비교하여 +d 타겟 영역에서 양쪽 시프트를 갖는 스택 차이 파라미터 값의 범프(bump), +/-d 타겟 영역에서 동일한 시프트를 갖는 스택 차이 파라미터 값의 범프 등과 같은, +/-d 타겟 영역들 사이의 스택 차이에 대한 다양한 프로파일을 생성할 수 있다. 따라서, 픽셀-레벨 세기 측정 데이터를 이용하여, 다양한 가능한 유형의 스택 차이를 해결하는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어, 다양한 대칭(병진, 회전, 반사 등)으로, +d 타겟 영역으로부터의 픽셀 데이터가 -d 타겟 영역으로부터의 픽셀 데이터와 매칭되는 방식을 변경함으로써 다수의 가능한 스택 차이 파라미터(GI) 프로파일을 생성함으로써 행해질 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, (1325)와 (1330)에서의 데이터 사이의 하나 이상의 다른 또는 추가적인 조합이 이용된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터(GI) 계산을 위한 +/-d 타겟 영역 데이터 사이에 회전 대칭이 존재한다. 이것의 예가 도 16b에 도시되어 있다. 예를 들어, 주기적 구조체1의 일 픽셀에 대한 A+d(예를 들어,
Figure 112019058806540-pct00098
)는 ROI의 중심을 중심으로 180°회전한 위치에 있는 주기적 구조체2의 일 픽셀에 대한 A-d(예를 들어,
Figure 112019058806540-pct00099
)와 비교될 수 있다. 일 실시예에서, (1325)에서의 각 픽셀은 (1330)에서 각 픽셀에 대해 비교될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, +d 타겟 픽셀 데이터가 -d 타겟 픽셀 데이터와 매칭되는 방법을 변경함으로써, 다양한 가능한 스택 차이 파라미터(GI) 시나리오가 생성될 수 있고, 그러한 시나리오를 물리적으로 생성하고 측정할 필요 없이 평가할 수 있다.
(1500) 및(1505)의 데이터를 이용하여, 선형/곡선 근사(fit)가 수행된다. 데이터(1500)에서, 선형/곡선(1530)은 오버레이가 변화하는 스택 차이 파라미터(GI)에 대해 상당히 안정하다는 것을 나타낸다. 대조적으로, 데이터(1505)에서, 선형/곡선(1535)은 오버레이가 변화하는 스택 차이 파라미터(GI)와 함께 상당히 크게 변화함을 나타낸다. 이것은 데이터(1510)가 데이터(1520)과 상당히 유사하게 보이고, 데이터(1515)가 데이터(1525)와 상당히 유사하게 보일지라도 그러하다.
따라서, 픽셀 당 오버레이와 픽셀 당 스택 차이 파라미터 (GI) 사이의 근사의 기울기는 오버레이에 대한 스택 차이의 영향에 대한 지표를 제공한다. 기울기가 0에 가까울수록, 변화하는 스택 차이 파라미터(GI)에 대해 오버레이가 더 안정하다. 따라서, 0에 더 가깝거나 동일한 기울기를 갖는 계측 타겟 측정 레시피는, 스택 차이 파라미터(GI) 변화에 대해 안정함을 나타낸다(이는 후술되는 바와 같이, 더 양호한 계측 타겟 측정 레시피를 0으로부터 더 멀리 벗어난 기울기를 갖는 또 다른 계측 타겟 측정 레시피로부터 구별하는데 이용될 수 있음).
또한, 특히, -d 타겟 영역 픽셀 데이터과 매칭된 +d 타겟 영역 픽셀 데이터의 다수의 조합을 취함으로써(예를 들어, 상응하는 위치로부터의 데이터 및 회전 대칭을 갖는 위치로부터의 데이터, 일 유형의 대칭을 갖는 위치로부터의 데이터 및 또 다른 유형의 대칭을 갖는 위치로부터의 데이터, -d 타겟 영역의 각 픽셀과 +d 타겟 영역의 각 픽셀로부터의 데이터의 조합 등), 제로(zoro)의 스택 차이 파라미터(GI)에서의 오버레이는 스택 차이 프리 오버레이(stack difference free overlay)의 척도로서 평가될 수 있다. 예를 들어, 제로의 스택 차이 파라미터(GI)에서의 오버레이 값은 스택 차이 프리 오버레이를 제공하기 위해 평균화될 수 있다.
또한, 스택 차이 파라미터(GI)를 타겟이 있는 주위 구조체에 관련시킴으로써, 스택 차이 파라미터(GI)가 기판 상의 타겟의 위치에 의존할 수 있음을 알 수 있다. 타겟 주위의 레이아웃 또는 패턴 밀도는 타겟의 스택 차이 파라미터(GI)에 영향을 미친다. 그러나, 타겟의 ROI에 걸친 스택 차이 파라미터(GI)에 대한 오버레이의 기울기는 기판 상의 타겟의 위치에 거의 의존하지 않음을 보인다. 이는 계측 타겟 측정 레시피에 더 의존하며, 이 레시피는 예를 들어 기판에 걸친 스택 차이 파라미터(GI)의 평균과 비교하여 잠재적 스택 차이 및/또는 부정확성 문제를 식별하는 양호한 성능 지표가 된다.
일 실시예에서, 근사의 기울기는 다양한 목적으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 근사의 기울기는 스택 차이가 오버레이에 미치는 영향을 런타임 지표(run-time indicator)로 이용될 수 있다. 예를 들어, 기울기가 임계값을 넘어서거나 층족시키면, 측정 결과는 폐기될 수 있고, 특정 계측 타겟 측정 레시피를 이용하는 추가적인 계측이 중단될 수 있으며, 계측 타겟 측정 레시피가 재구성 등 될 수 있다.
추가적인 예로서, 근사근사의 기울기는, 스택 차이에 민감한 계측 타겟 측정 레시피를 배제하기 위해 계측 타겟 측정 레시피 설계 및 선택에 사용될 수 있고, 바람직하게는 스택 차이에 대해 민감하지 않거나 감도가 낮아 양호한 측정 정확도를 보장하는데 도움이 되는, 제품 측정에 이용하기 위한 하나 이상의 계측 타겟 측정 레시피를 선택할 수 있다. 전술한 바와 같이, +d 타겟 영역으로부터의 픽셀 데이터가 -d 타겟 영역으로부터의 픽셀 데이터와 매칭되는 방법에 대한 다양한 조합이 평가되어, 특정 계측 타겟 측정 레시피를 이용하여 결정된 오버레이가 다양한 유형의 스택 차이 프로파일에 응답하는 방법을 결정할 수 있다. 바람직하게는, 견고한 계측 타겟 측정 레시피는 +/-d 타겟 영역들 사이의 픽셀이 어떻게 변경되더라도 안정된 오버레이를 나타내야 한다.
또한, 0이 아닌 오버레이는 주기적 구조체 세기 불균형(GI)의 값을 유도할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형(overlay induced periodic structure intensity imbalance)(GIoverlay)은 오버레이 정확도에 영향을 주지 않는다. 그러나, 오버레이 유도 주기 적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)은 스택 차이 파라미터(GIstack) 의 결정을 복잡하게 할 수 있다(예를 들어, 스택 차이에 기인하고 오버레이 결정에 부정적인 영향을 미치는 주기적 구조체 세기 불균형). 따라서, 비-오버레이 유도 스택 차이 파라미터(GIstack)에 의해 야기되는 오버레이 오차를 평가하기 위해, 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)가 전체 주기적 구조체 세기 불균형(GItotal)으로부터 제거된다. 스택 변화로부터의 스택 차이 파라미터(GI) (즉, GIstack)가 오버레이 정확도에 영향을 미치는 지배적인 요인일 때, 전체 주기적 구조체 세기 불균형(GItotal)은 GIoverlay + GIstack으로 근사화될 수 있는데, 여기서 GItotal는 타겟에 걸친 평균 주기적 구조체 세기 불균형(GI)이고, GIoverlay는 타겟에 걸친 오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형(GI)이고, GIstack은 스택 변화에 의한 스택 차이 주기적 구조체 세기 불균형이며, 이들은 각각 서로에 대해 독립적인 것으로 가정한다.
주기적 구조체 세기 불균형(GIoveray)에 도달하기 위해, 계측 타겟의 특정 부분은 스택 변화에 의해 야기된 최소의 주기적 구조체 세기 불균형(GI)를 갖는 것으로 여겨질 수 있다. 일 실시예에서, 이 부분은 주기적 구조체 세기 불균형(GI)을 계산할 때 이용되는 +d 타겟 영역에 본질적으로 가장 근접한 -d 타겟 영역의 위치이거나, 또는 그 반대일 수 있다. 일 실시예에서, 본질적으로 가장 가까운 것은 -d 타겟 영역의 주기적 구조체와 +d 타겟 영역의주기적 구조체 사이의 최단 거리의 ±10% 이내 또는 ±20% 이내이다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형(GI)은 +d 타겟 영역 및 +d 타겟 영역의 본질적으로 가장 가까운 영역으로부터 측정된 세기로부터 계산된다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)을 추출하기 위해 10개 이상, 15개 이상, 20개 이상, 25개(예를 들어, 5x5 픽셀 영역), 30개 이상, 또는 40개 이상의 픽셀의 영역으로부터의 데이터가 이용된다. 일 실시예에서, 스택 변화에 의해 야기된 최소의 주기적 구조체 세기 불균형(GI)을 갖는 것으로 여겨지는 부분의 예가 도 12에서 위치(825)로 도시되어 있다. 일 실시예에서, 스택 변화에 의해 야기된 최소의 주기적 구조체 세기 불균형(GI)을 갖는 것으로 여겨지는 부분의 추가적인 예는 도 14에서 위치(825)로 도시되어 있다. 계측 타겟의 주기적 구조체의 내측 영역(예를 들어, 측면, 코너)은 스택 변화에 의해 야기되는 최소의 주기적 구조체 세기 불균형을 가져야 하는데, 이는 이 영역들이 -d/+d 회절 방사선이 서로 가장 가까워지고, 전형적인 후-리소그래피(post-lithographic) 전사 패터닝 프로세스로부터 최소의 스택 변화가 예상되는 영역이기 때문이다. 따라서 내측 영역으로부터의 주기적 구조체 세기 불균형(GI)은 대부분 오버레이로부터 이루어져야 하므로, 해당 부분에 대해 계산된 주기적 구조체 세기 불균형(GI)는 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)으로 근사화될 수 있다. 그 후, 스택 차이주기적 구조체 세기 불균형(GIstack)은 GItotal - GIoverlay가 된다. 스택 차이에 의해 야기된 오버레이 오차는 오버레이 대 스택 차이 파라미터(GI)의 기울기와 스택 차이 파라미터(GIstack)을 곱함으로써 추정될 수 있다. 즉, 추정된 GIstack 및 픽셀 당 오버레이와 스택 차이 파라미터(GI) 사이의 기울기로, 계측 타겟 위치 마다 스택 차이에 의해 야기되는 오버레이 오차가 추정될 수 있다.
연구들로부터, 기판에 걸친 스택 차이 파라미터(GIstack)의 평균 필드 지문은, 오버레이가 가장 낮고 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)의 기여분이 최소로 있는 기판의 중심에서의 필드에서 전체 주기적 구조체 세기 불균형(GI)과 유사한 경향을 나타낸다. 이것은 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)가 스택 차이 파라미터(GIstack)로부터 분리될 수 있음을 보여준다.
추가적으로 또는 대안적으로, 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)는 이후에 설명되는 다양한 오버레이 오차 교정 방법에서의 레퍼런스로서 이용될 수 있으며, 이는 제로 주기적 구조체 세기 불균형(GI)에 대한 교정이 있는 경우에 과보정(over correction)이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 일 실시예에서, 오버레이 정확도는 스택 차이 교정으로 오버레이를 계산함으로써, 즉, 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)를 레퍼런스로서 이용하여 스택 차이 유도 오버레이 오차를 교정함으로써 향상될 수 있다. 이 방법의 실시예는 도 17과 관련하여 설명된다.
(1700)에서, ROI의 전체 픽셀들에 대한 세기 데이터 A+d(예를 들어,
Figure 112019058806540-pct00100
) 및 A-d(예를 들어,
Figure 112019058806540-pct00101
)는, 예를 들어 이미지 평면 검출을 통해 획득된다. 그 다음, 스택 차이 파라미터(GI)는 각 픽셀에 대해 계산된다. 스택 차이 파라미터(GI)는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112019058806540-pct00102
(29)
스택 차이 파라미터(GI)는 다양한 방식으로 계산될 수 있다. 예를 들어, +d 타겟 영역 및 -d 타겟 영역에 대한 각각의 ROI는 비회전 대칭을 가질 수 있다. 이것의 일 예는 도 16a와 관련하여 전술하였다. 또 다른 예로서, -d 타겟 영역에 대한 ROI는 +d 타겟 영역 ROI에 대해 회전 대칭을 가질 수 있다. 이것의 일 예는 도 16b와 관련하여 전술하였다. 일 실시예에서, +/-d 타겟 데이터 사이의 회전 대칭은 스택 차이 파라미터(GI) 계산에 이용되며, 이는 회전 대칭으로, +d 타겟 영역 및 +d 타겟 영역의 본질적으로 가장 가까운 영(예를 들어, 도 12에서 위치(825)로 도시됨)으로부터 측정된 세기로부터 획득한 스택 차이 파라미터(GI)가 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)을 근사화하도록 계산될 수 있기 때문이다. 그러나, 스택 차이 파라미터(GI)를 계산하기 위해 다양한 대칭 조작(및 비대칭 조작)이 가능할 수 있다.
(1710)에서, A+d 및 A-d 는 유효 픽셀 데이터를 이용하여 스택 차이 파라미터(GI)의 함수로서 평가된다(예를 들어, 플롯됨(plotted)). 픽셀 데이터는 픽셀의 데이터가 나머지 데이터와 비교하여 이상하지 않은 경우 유효하다. 예를 들어, ROI 데이터의 평균 ±2 표준 편차, 또는 평균 ±3 표준 편차를 초과하는 픽셀 데이터는 무시할 수 있다. 스택 차이 파라미터(GI)의 함수로서 A+d 또는 A-d 의 예시적인 플롯이 도 18에 나타나있다. 스택 차이 파라미터(GI)의 함수로서 A+d에 대한 플롯을 획득하고, 스택 차이의 파라미터(GI)의 함수로서 A-d에 대한 또 다른 플롯을 획득한다. 물론, 데이터를 플로팅하지 않고도 데이터만을 평가할 수 있으므로, 실제 플롯은 필요하지 않다.
(1720)에서, A+d 및 A-d 값은 레퍼런스 스택 차이 파라미터(GIref = GIoverlay )에서 획득된다. 이것을 가능하도록 하기 위해, 근사는 스택 차이 파라미터(GI)의 함수로서 A+d 및 A-d 의 데이터에 대해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 근사는 선형 근사다. 선형 근사의 예는 도 18에서 (1800)으로 도시되어 있다. 이어서, 예를 들어, 교정된 세기 비대칭 A+d 및 A-d 값은, 예를 들어 도 18에 도시된 바와 같이 스택 차이 파라미터(GIref = GIoverlay)에서의 근사로부터 획득된다. 일 실시예에서, 교정된 세기 비대칭 A+d 및 A-d 값은, 각각 스택 차이 파라미터(GIref = GIoverlay)를 갖는 각각의 A+d 및 A-d 값의 통계적 평균이다.
스택 차이 파라미터(GI)의 함수로서 오버레이 데이터의 선형 근사를 이용하는 오버레이의 직접 보간법은 레퍼런스 스택 차이 파라미터(GIref = GIoverlay)에서의 A+d 및 A-d 값의 보간법만큼 효과적이지 않을 수 있다. 이것은 오버레이가 스택 차이 파라미터(GI)의 단순 선형 함수가 아니지만; A+d 및A-d 값과 스택 차이 파라미터(GI)는 세기의 선형 함수일 수 있기 때문이다.
(1730)에서, 스택 차이 파라미터(GIref)에서의 교정된 A+d 및 A-d 값은 오버레이 계산에 이용되어 스택 차이 교정 오버레이를 산출한다. 오버레이(OV)를 계산하기 위한 방정식의 예시적인 형태는 다음과 같다:
Figure 112019058806540-pct00103
(30)
여기서, d는 주기적 구조체의 바이어스이고, P는 주기적 구조체의 피처의 피치이다. 따라서, 스택 차이 파라미터(GIref = GIoverlay)에서의 A+d 및 A-d 값을 이용하면 스택 차이가 오버레이 정확도에 미치는 영향을 줄이거나 없앨 수 있다.
주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)를 추출하기 위해 제한된 수의 픽셀이 사용되기 때문에, 잡음이 있을 수 있고 오버레이 오차 교정을 덜 효과적으로 만들 수 있다. 스택 차이 파라미터(GIstack)는, 계측 타겟을 둘러싸는 구조체의 레이아웃/패턴 밀도에 의해 결정되는, 강한 인트라필드 지문(intrafield fingerprint) (즉, 기판 상의 필드 내의 특정 지문 값)을 종종 가질 수 있다. 이 구조체는 기판의 필드에 걸쳐 또는 특정 패터닝 프로세스의 복수의 기판의 필드 사이에서 현저하게 변하지 않는다. 따라서, 보다 효과적인 교정을 하기 위해, 기판의 더 많은 필드 또는 복수의 기판이 샘플링되어 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)를 획득할 수 있다. 평균화된 필드 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)을 이용함으로써, 기판에 걸쳐 각 타겟 위치에서 더 정확한 스택 차이 파라미터(GIstack)을 획득할 수 있으며, 이는 위의 절차에서 더 양호한 정확도를 가진 A+d 및 A-d 값을 획득하게 될 것이다.
기판 프로세싱에서의 약간의 변화는 오버레이 변동으로 이어져, 예를 들어 오버레이 제어 루프 APC(Automatic Process Control) 및 디바이스 수율에 영향을 미친다. 따라서, 일 실시예에서, 보다 정확한 오버레이 오차 측정을 획득하거나 또는 스택 차이로 인한 오버레이 기여분을 제거하여, 오버레이 오차를 교정하도록, 스택 차이를 고려하여 계측 타겟 측정 레시피의 선택을 최적화하는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 하나 이상의 바람직한 계측 타겟 측정 레시피를 식별하는 방법이 개시되어 있다. 일단 식별되면, 계측 타겟 측정 레시피가 오버레이 측정을 수행하는데 이용될 수 있다.
하나 이상의 바람직한 계측 타겟 측정 레시피는 특정 계측 타겟 설계에 대응하는 경향이 있어, 계측 타겟 설계 및 하나 이상의 측정 특성의 바람직한 조합이 식별되도록 한다는 것을 알아야 한다. 그러나, 특정 계측 타겟 설계가 모든 측정 특성에 대해 반드시 양호한 결과를 제공하는 것은 아니며, 하나 이상의 측정 특성이 모든 계측 타겟 설계에 대해 반드시 양호한 결과를 제공하는 것은 아니다. 따라서, 계측 타겟 측정 레시피를 찾는 것이 바람직하다.
계측 타겟 설계는 여러 가지 방법으로 다양할 수 있다. 임계 치수, 측벽 각도, 피치 등과 같은 하나 이상의 파라미터에 변동이 있을 수 있다. 다수의 후보 계측 타겟 설계가 평가될 수 있으며, 각각은 이들 파라미터 중 하나 이상에서의 변동을 나타낸다. 유사하게, 측정 특성은 파장 및/또는 편광과 같은 파라미터의 관점에서 변화될 수 있다. 따라서, 복수의 계측 타겟 측정 레시피가 평가될 수 있고, 각각의 레시피는 이들 파라미터 중 하나 이상에서의 변동을 나타낸다.
도 19는, 예시적인 실시예에 따른 계측 타겟 측정 레시피 선택 방법의 흐름도이다. (1900)에서, 제1 계측 타겟 측정 레시피 및 오버레이에 대한 측정 방사선 세기값 및 스택 차이 파라미터 값이 측정 방사선 세기 값으로부터 결정된다. (1910)에서, 계측 타겟 측정 레시피에 대한 스택 차이 파라미터의 함수로서 오버레이 데이터의 근사의 기울기가 결정된다. (1920)에서, 계측 타깃 측정 레시피의 근사의 기울기가 또 다른 다양한 계측 타켓 측정 레시피의 근사의 기울기와 비교된다. (1930)에서, 계측 타겟 측정 레시피 중 어느 것이 더 양호한 근사의 기울기를 갖는지가 결정된다. 예를 들어, 0에 근접하거나, 0과 같거나, 0인 기울기를 갖는 계측 타겟 측정 레시피는 더 양호한 계측 타겟 측정 레시피를 0으로부터 더 멀리 벗어난 기울기를 갖는 또 다른 계측 타겟 측정 레시피로부터 구별하기 위해 이용될 수 있는 스택 차이 변동에 대해 안정하다는 것을 나타낸다. (1940)에서, 선택적으로 하나 이상의 추가 계측 타겟 측정 레시피가 (1900) 내지 (1930)에 따라 평가된다. (1950)에서 하나 이상의 바람직한 계측 타겟 측정 레시피가 근사의 기울기 분석에 기초하여 출력된다.
도 20은 계측 타겟이 성능을 모니터링하는데 이용되고, 계측, 설계 및/또는 생산 프로세스를 제어하기 위한 기초로서 이용되는, 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 단계(2000)에서, 기판은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 제품 피처 및 하나 이상의 계측 타겟을 생성하도록 처리된다. 단계(2010)에서, 패터닝 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이) 값은, 예를 들어 도 6의 방법을 이용하여 측정되고 계산되며, 그리고 선택적으로, 본 명세서에서 기술된 방법에 따라 스택 차이를 이용하여 교정된다. 단계(2020)에서, 결정된 패터닝 프로세스 파라미터(예를 들어, 오버레이) 값은 계측 타겟 측정 레시피를 업데이트, 변경 등 하기 위해 (이용 가능한 다른 정보와 함께) 이용될 수 있다. 업데이트, 변경 등이 된 계측 타겟 측정 레시피는 패터닝 프로세스 파라미터의 후속 측정에(예를 들어, 후속적으로 프로세싱된 기판 상의 패터닝 프로세스 파라미터의 측정에) 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 계산된 패터닝 프로세스 파라미터는 정확도가 향상될 수 있다. 원하는 경우, 업데이트 프로세스를 자동화할 수 있다. 단계(2030)에서, 패터닝 프로세스 파라미터 값은, 리소그래픽 패터닝 단계/장치 및/또는, 예를 들어 재작업을 위한 및/또는 추가 기판의 프로세싱을 위한 패터닝 프로세스에서의 다른 프로세스 단계/장치를, 제어, 수정, 설계 등을 하기 위해 이용될 수 있다. 다시 원하는 경우, 이러한 업데이트를 자동화할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 이미지 평면 검출로부터의 주기적 구조체 픽셀 레벨 데이터는 스택 차이 파라미터 값을 유도하는데 이용되며, 예를 들어, 오버레이의 교정을 위해 스택 차이 파라미터 값을 이용하는데 이용된다. 일 실시예에서, +d 타겟 픽셀 데이터가 -d 타겟 픽셀 데이터와 매칭되는 방법을 변경함으로써, 다양한 가능한 스택 차이 시나리오가 생성될 수 있으며, 따라서 이들이 오버레이에 영향을 미치는 방법이 평가될 수 있다. 일 실시예에서, 계측 타겟 내의 스택 차이 파라미터의 함수로서 오버레이에 대한 데이터 근사의 기울기는, 예를 들어 계측 타겟 측정 레시피 선택에 대한 견고성 및/또는 정확도 지표로서 존재한다.
일 실시예에서, +/-d 타겟 영역이 계측 타겟 유형 및 레이아웃에 기초하여 최소의 스택 차이를 가질 것으로 예상되는 픽셀에서의 데이터를 이용하여 계산된 오버레이는, 다양한 계측 타겟 측정 레시피들 사이의 더 양호한 오버레이 일관성을 가능하게 하여, 더 양호한 오버레이 정확도를 나타낸다. 일 실시예에서, 계측 타겟의 내측 픽셀 데이터를 이용함으로써, 오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형(GIoverlay)는 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형(GIstack)으로부터 분리될 수 있다. 스택 차이 파라미터(GIstack) 및 스택 차이 파라미터(GI)의 함수로서 오버레이 데이터의 근사의 기울기와 함께, 스택 차이에 의해 야기되는 오버레이 오차가 평가될 수 있다.
　일 실시예에서, 계측 타겟의 ROI 내의 픽셀들의 정보를 이용함으로써, 스택 차이 파라미터(GI)의 함수로서 세기 비대칭 값 A+d 및 A-d 의 데이터의 근사(예를 들어, 선형 근사가 유효함)을 획득함으로써, 그리고 스택 차이 파라미터(GIref = GIoverlay)에서 세기 비대칭 값 A+d 및 A-d 을 추출함으로써, 스택 차이 교정 오버레이를 획득한다. GIref = GIoverlay에서 추출된 세기 비대칭 값 A+d 및 A-d 은 교정된 오버레이 계산에 이용된다. 일 실시예에서, 세기 비대칭 값 A+d 및 A-d 은 -d 타겟 영역으로부터의 픽셀과 회전 대칭을 갖는 +d 타겟 영역으로부터의 픽셀을 매칭시킴으로써 결정되는데, 이 -d 타겟 영역은 스택 차이를 계산하는데 이용하기 위한 +d 및 -d ROI의 평균 세기 차이를 획득하는데 이용된다.
본 명세서의 스택 차이 방법을 이용하여, 개선된 오버레이 정확도가 획득될 수 있다. 본 명세서의 스택 차이 방법을 이용하여, 필드 내 일관성이 향상될 수 있다. 본 명세서의 스택 차이에 관한 방법을 이용하여, 계측 타겟 측정 레시피의 유사성이 개선될 수 있다. 따라서, 스택 차이에 관한 방법은 계측 타겟 측정 레시피 선택에 대해 보다 양호한 설정환경을 열어 두어야 하며, 이를 통해 계측 자격부여를 더 용이하고 및/또는 빠르게 할 수 있다.
실시예에서, 본 명세서의 스택 차이 방법을 이용하여, 계측 타겟 측정 레시피를 결정하는 시간은 스택 차이 민감도 계측 타겟 측정 레시피를 필터링함으로써 단축될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 스택 차이 방법은 고려되는 계측 타겟 측정 레시피의 반복 회수를 잠재적으로 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서의 스택 차이 방법을 이용하여, 보다 견고한 계측 타겟 측정 레시피가 식별될 수 있다.
다음의 특징 중 하나 이상이 본 명세서에서 기술된 개념에 의해 가능할 수 있다: 인라인(inlinne) 측정에서 오버레이 오차 측정을 교정하기 위한 스택 차이의 이용; 오버레이 및 스택 차이 결정으로부터 보다 정확한 오버레이 측정을 획득할 수 있음; 프로세스-견고한 계측 타겟 레시피는 스택 차이를 이용하여 식별될 수 있음; 및/또는 바람직한 계측 타겟 측정 레시피는 계산된 스택 차이 파라미터로부터 결정될 수 있음.
본 명세서에 기술된 방법은 새로운 레티클 설계, 계측 설계의 변경 및/또는 계측 타겟 공간의 증가를 필요로하지 않을 수 있다. 이 방법은 또한 더 광범위한 적용이 가능하다. 예를 들어, 스택 차이를 프로세스 안정성 모니터링에 이용할 수 있다.
실시예가 +1차 및 -1차 회절 차수 방사선에 초점을 맞추었지만, 방사선의 다른 회절 차수가 고려되고 처리될 수 있다.
위에서 개시된 실시예가 회절 기반 오버레이 측정(예를 들어, 도 3a에 도시된 장치의 제2 측정 분기를 이용하여 이루어진 측정)으로 설명되었지만, 원칙적으로 동일한 모델이 퓨필 기반 오버레이 측정(예를 들어, 도 3A에 도시된 장치의 제1 측정 분기를 이용하여 이루어진 측정)을 위해 이용될 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 기술된 개념은 회절 기반 오버레이 측정 및 퓨필 기반 오버레이 측정에도 동일하게 적용 가능하다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에서 기술된 계측 타겟의 실시예가 오버레이 측정의 관점에서 대부분 설명되었지만, 본 명세서에서 기술된 계측 타겟의 실시예는 하나 이상의 추가적인 또는 대안적인 패터닝 프로세스 파라미터를 측정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 계측 타겟은 노광 선량 변화, 노광 포커스/디포커스, CD를 측정하는 등의 용도로 이용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서의 설명은, 적절한 수정과 함께, 정렬 마크를 이용하여 예를 들어, 리소그래피 장치의 기판 및/또는 패터닝 디바이스 정렬에 적용할 수 도 있다. 유사하게, 정렬 측정을 위한 적절한 레시피가 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 관심 영역 내의 모든 적합한 픽셀에 대한 세기 데이터는 파장 및 편광과 같은 측정 설정환경을 선택하는데 이용된다. 작은 오버레이 수의 경우, +1차 및 -1차 회절 차수 사이의 세기 차이 △I는
Figure 112019058806540-pct00104
이고,
여기서, OV는 오버레이이고, K는 스택 및 측정 설정환경에 의존하는 오버레이 감도이다. 위에서 기술된 바와 같이 △I 및 OV를 결정하면 K값을 계산할 수 있다. 목표는 큰 오버레이 감도에 대응하면서도 관심 영역에 걸친 감도의 변동이 작은 측정 설정환경을 찾아내는 것이다. 이 변동은 σK로 표현될 수 있는데, σK는 관심 영역에 걸쳐 모든 유효 픽셀에 걸친 K의 표준 편차이다. 인트라-타겟 σK/K 의 값은 최적의 측정 설정환경이 무엇인지를 나타낼 것이다. 인트라-타겟 σK/K 를 유도하는 것 외에도, 웨이퍼 전체에 걸친 인트라-타겟의 σK/K 의 평균 ± 3 표준 편차는 측정 설정환경의 견고성을 나타내는 추가의 지표로서 계산된다. 본 발명자들은 이러한 계산이, 관심 영역의 픽셀들 사이에 K의 변동을 고려하지 않은 웨이퍼에 걸친 σK/K 의 계산과 비교할 때, 최적의 측정 설정환경의 더 양호한 지표를 제공한다는 것을 깨달았다. 웨이퍼에 걸친 σK/K은 측정 설정환경들 사이의 모호함을 초래할 수 있으며, 결과적으로 더 낮은 측정 정밀도 및 오버레이 부정확성을 초래할 수 있다. 인트라-타겟 σK/K 은 관심 영역 내의 작은 국소적 프로세스 변동을 포착한다. 변동의 크기는 일반적으로 마이크로미터 수준이다. 최적의 측정 설정환경이 선택될 수 있고, 이는 또한 최적의 격자 불균형 감도를 제공한다. 인트라-타겟 σK/K 의 결정은 반드시 고밀도 샘플링을 필요로하지 않으며, 웨이퍼에 걸친 약 200포인트의 희박한 샘플링으로 충분할 수 있다.
위에서 기술한 타겟 구조체는 측정의 목적을 위해 특별히 설계되고 형성된 계측 타겟이지만, 다른 실시예에서는 기판 상에 형성된 디바이스의 기능적 부분인 타겟 상에서 특성들이 측정될 수 있다. 많은 디바이스는 격자와 비슷한 규칙적이고 주기적인 구조를 갖는다. 본 명세서에서 사용된 타겟의 "타겟(target)", "격자(grating)" 또는 "주기적 구조체(periodic structure)"라는 용어는, 수행되는 측정을 위해 적용 가능한 구조체가 특별히 제공될 것을 요하지 않는다. 또한, 계측 타겟의 피치(P)는 측정 툴의 광학 시스템의 분해능 한계에 가깝지만, 타겟부(C)에서의 패터닝 프로세스에 의해 만들어진 전형적인 제품 피처의 치수보다 훨씬 클 수 있다. 실제로, 주기적 구조체의 공간 및/또는 피처는, 제품 피처와 치수가 유사한, 보다 작은 구조를 포함하도록 제조될 수 있다.
기판 및 패터닝 디바이스 상에서 실현되는 타겟의 물리적 구조체와 관련하여, 일 실시예는 패터닝 프로세스에 관한 정보를 획득하기 위해, 타겟의 설계, 기판에 대한 타겟을 설계하는 방법, 기판 상에 타겟을 생성하는 방법, 기판 상의 타겟을 측정하는 방법, 및/또는 측정치를 분석하는 방법을 기술하는, 기능적 데이터 및/또는 기계 판독가능한 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 도 3의 장치의 유닛(PU) 내에서, 및/또는 도 2의 제어 장치(LACU) 내에서 실행될 수 있다. 또한, 그러한 컴퓨터 프로그램이 저장된 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 유형의 기존 검사 장치가 이미 생산 및/또는 이용 중인 경우, 일 실시예는 프로세서로 하여금 본 명세서에 기술된 방법의 하나 이상을 수행하게 하는(예를 들어, 본 명세서에 기술된대로 오버레이 오차를 계산하는 것) 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다. 이 프로그램은, 적절한 복수의 타겟 상에서 패터닝 프로세스의 파라미터를 측정하는 방법을 수행하기 위해(예를 들어, 적절한 복수의 타겟 상에서 스택 차이 및/또는 구조체 비대칭을 결정하기 위한 측정을 위해 및/또는 오버레이 오차를 결정하기 위해), 광학 시스템, 기판 지지체 등을 제어하도록 선택적으로 배열될 수 있다. 이 프로그램은, 추가 기판의 측정을 위한 패터닝 프로세스의 파라미터 및/또는 계측 레시피의 파라미터를 업데이트 할 수 있다. 이 프로그램은 추가 기판의 프로세싱 및 패터닝을 위해 리소그래피 장치를 (직접 또는 간접적으로) 제어하도록 배치될 수 있다.
또한, 예를 들어, 회절 차수로부터의 세기로부터 오버래핑되는 주기적 구조체의 상대적 위치를 측정하는 회절 기반 계측과 관련하여, 본 명세서에서 실시예가 설명되어 있다. 그러나, 본 명세서의 실시예들은, 필요하다면 적절한 수정과 함께, 이미지 기반 계측에 적용될 수 있으며, 이미지 기반 계측은 예를 들어, 타겟의 고품질 이미지를 이용하여 층1의 타겟1에서부터 층2의 타겟2까지의 상대 위치를 측정한다. 보통 이러한 타겟은 주기적 구조체 또는 "박스(box)"(Box-in-Box (BiB))이다.
일 실시예에서, 계측 타겟의 스택 차이 파라미터의 함수로서 패터닝 프로세스에 대한 계측 타겟의 오버레이에 대한 데이터의 근사를 획득하는 단계; 및 (i) 일 계측 타겟 측정 레시피를 또 다른 계측 타겟 측정 레시피와 구별하기 위해, 또는 (ii) 교정된 오버레이의 값을 계산하기 위해, 또는 (iii) 패터닝 프로세스의 양상을 구성 또는 수정하기 위하여 계측 타겟을 이용하여 획득한 오버레이 측정값이 사용되어야 하는지 또는 사용되지 않아야 하는지를 나타내기 위해, 또는 (iv) 위 (i) 내지 (iii) 중에서 선택된 임의의 조합을 위해, 하드웨어 컴퓨터에 의하여, 근사의 기울기를 이용하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 오버레이 및 스택 차이 파라미터 데이터는 계측 타겟의 이미지의 픽셀 레벨로 계산된다. 일 실시예에서, 오버레이 및 스택 차이 파라미터는 계측 타겟으로부터 측정된 회절 방사선의 세기의 이미지 평면 검출로부터 계산된다. 일 실시예에서, 이 방법은 계측 타겟의 제1 주기적 구조체의 이미지의 제1 위치에 대한 방사선 세기 데이터와 계측 타겟의 제2 주기적 구조체의 이미지의 제2 위치에 대한 방사선 세기 데이터의 조합을 이용하여, 오버레이 및/또는 스택 차이 파라미터 데이터를 유도하는 단계를 더 포함하되, 제2 위치는 제1 위치에 대해 회전 대칭 위치에 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 제1 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합에서 제2의 상이한 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합을 뺀 것을 포함한다. 일 실시예에서, 근사는 선형 근사다. 일 실시예에서, 이 방법은 교정된 오버레이의 값을 계산하기 위해 근사의 기울기를 이용하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 이 방법은 일 계측 타겟 측정 레시피를 또 다른 계측 타겟 측정 레시피와 구별하기 위해 근사의 기울기를 이용하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 이 방법은 근사의 기울기에 기초하여 상기 패터닝 프로세스의 양상을 구성 또는 수정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 패터닝 프로세스의 계측 타겟 중 최소의 스택 차이를 가질 것으로 예상되는 영역에 대해 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값을 획득하는 단계; 계측 타겟에 대한 평균 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값과 이 영역에 대한 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값 사이의 차이로서, 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값을 찾는 단계; 및 비-오버레이 유도 된주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 차이를 이용하여 교정된 오버레이 값을 계산하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 이 방법은 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 차이를 계측 타겟의 스택 차이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터의 함수로서 계측 타겟의 오버레이에 대한 데이터의 근사의 기울기와 조합하는 단계를 더 포함하며, 이는 교정된 오버레이 값을 계산하기 위함이다. 일 실시예에서, 이 영역은 계측 타겟의 제1 주기적 구조체 내의 위치이고, 이 영역으로부터 제2의 상이한 바이어스를 갖는 계측 타겟의 제2 주기적 구조체까지의 거리는 제1 주기적 구조체와 제2 주기적 구조체 사이의 최단 거리의 90% 내지 110%이다. 일 실시예에서, 이 방법은 계측 타겟의 제1 주기적 구조체의 이미지의 제1 위치에 대한 방사선 세기 데이터와 계측 타겟의 제2 주기적 구조체의 이미지의 제2 위치에 대한 방사선 세기 데이터의 조합을 이용하여, 이 영역의 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터를 유도하는 단계를 더 포함하되, 제2 위치는 제1 위치에 대해 회전 대칭 위치에 있다. 일 실시예에서, 이 영역의 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터는 제1 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합에서 제2의 상이한 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합을 뺀 것을 포함한다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 데이터는 계측 타겟의 이미지의 픽셀 레벨로 계산된다. 일 실시예에서, 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 데이터는 계측 타겟으로부터 측정된 회절 방사선의 세기의 이미지 평면 검출로부터 계산된다.
일 실시예에서, 계측 타겟의 스택 차이 파라미터의 함수로서 패터닝 프로세스의 계측 타겟에 대한 측정 방사선 세기 값을 획득하는 단계; 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형의 값에서 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값을, 스택 차이 파라미터의 함수로서 측정 방사선 세기 값으로부터 획득하는 단계; 및 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값에 기초하여, 하드웨어 컴퓨터에 의해, 오버레이의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 측정 방사선 세기 값은 양의 회절 차수에 대한 방사선 세기와 음의 회절 차수에 대한 방사선 세기 간의 차이를 포함한다. 일 실시예에서, 이 방법은 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값, 계측 타겟의 주기적 구조체의 피치, 및 계측 타겟의 주기적 구조체에 대한 바이어스 값에 기초하여 오버레이의 값을 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값은 스택 차이 파라미터의 함수로서 측정 방사선 세기 값의 데이터를 통한 근사로부터 결정된다. 일 실시예에서, 이 방법은 계측 타겟의 제1 주기적 구조체의 이미지의 제1 위치에 대한 방사선 세기 데이터와 계측 타겟의 제2 주기적 구조체의 이미지의 제2 위치에 대한 방사선 세기 데이터의 조합을 이용하여, 스택 차이 파라미터를 유도하는 단계를 더 포함하되, 제2 위치는 제1 위치에 대해 회전 대칭 위치에 있다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 제1 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합에서 제2의 상이한 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합을 뺀 것을 포함한다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터 데이터는 계측 타겟의 이미지의 픽셀 레벨로 계산된다. 일 실시예에서, 스택 차이 파라미터는 계측 타겟으로부터 측정 된 회절 방사선의 세기의 이미지 평면 검출로부터 계산된다.
일 실시예에서, 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하기 위한 계측 장치가 제공되며, 이 계측 장치는 본 명세서에서 기술된 방법을 수행하기 위한 동작이 가능하다.
일 실시예에서, 프로세서로 하여금 본 명세서에서 기술된 방법을 수행하도록 하는 기계 판독가능한 명령을 포함하는 비-일시적인 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
일 실시예에서, 기판 상의 2개의 인접한 주기적 구조체들 또는 측정 타겟들 상에 방사선 빔을 제공하고 타겟들에 의해 회절된 방사선을 검출하여 패터닝 프로세스의 파라미터를 결정하도록 구성된 검사 장치; 및 본 명세서에 기술된 비-일시적인 컴퓨터 프로그램을 포함하는, 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 이 시스템은 방사선 빔을 변조하기 위해 패터닝 디바이스를 유지하도록 구성된 지지 구조체 및 이 변조된 방사선 빔을 방사선-감응성 기판 상에 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 더 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "최적화" 및 "최적화"라는 용어는 패터닝 및/또는 디바이스 제조 결과 및/또는 (예를 들어, 리소그래피의) 프로세스가 하나 이상의 원하는 특성- 예를 들어, 기판 상의 설계 레이아웃의 더 높은 투영 정확도, 더 큰 프로세르 윈도우 등 -을 갖도록, 리소그래피 장치 또는 광학 리소그래피 프로세스 단계와 같은 장치 또는 프로세스를 조정하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예는 본 명세서에 개시된 방법을 기술하는 기계 판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 그러한 컴퓨터 프로그램이 저장된 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 기계 판독가능 명령은 2개 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현될 수 있다. 2 이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 다양한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다.
본 명세서에 개시된 하나 이상의 양상은 제어 시스템에 구현될 수 있다. 여기에 기술된 임의의 제어 시스템은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 장치의 적어도 하나의 컴포넌트 내에 위치된 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 때, 각각 또는 조합되어 동작할 수 있다. 제어 시스템은 신호를 수신, 처리 및 송신하기 위한 임의의 적절한 구성을 각각 또는 조합하여 가질 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 제어 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 각각의 제어 시스템은 전술한 방법들에 대한 기계 판독가능 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하기 위한 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 그러한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장 매체 및/또는 그러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 따라서, 제어 시스템(들)은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계 판독가능 명령들에 따라 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예를 광학 리소그래피와 관련하여 이용하는 것에 대하여 구체적으로 언급하였지만, 본 발명의 실시예는 예를 들어 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용예에서도 이용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 한, 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스의 토포그래피(topography)는 기판 상에 형성된 패턴을 정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 가압된 후, 이 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합이 가해져 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 레지스트를 벗겨냄으로써 기판에 패턴을 남긴다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는, 자외(UV) 방사선(예를 들어, 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126nm의 파장을 가짐) 및 극 자외(EUV) 방사선(예를 들어, 5nm 내지 20nm 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.
문맥이 허용하는 경우, "렌즈"라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전기형 광학 컴포넌트를 포함하는 다양한 유형의 광학 컴포넌트들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 실시예의 일반적인 특성을 드러낼 것이며, 누구든 당업계의 지식을 적용함으로써, 과도한 실험 없이, 본 발명의 일반적인 개념으로부터 벗어나지 않은 채, 이러한 특정 실시예를 다양한 응용을 위해 용이하게 수정 및/또는 적용시킬 수 있을 것이다. 그러므로, 그러한 적용 및 수정은 본 명세서에서 제시된 교시 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예들의 의미와 균등범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서의 어구 또는 용어는 본 명세어의 어구 또는 용어가 본 발명의 교시 및 안내에 비추어 통상의 기술자에 의해 해석되도록, 제한적이지 않고 설명의 목적을 위한 것임을 이해해야 한다.
전술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 본 발명의 요지와 범위는 제한되어서는 아니되며, 다음의 청구항 및 그 균등범위에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims (28)

  1. 계측 타겟의 스택 차이 파라미터의 함수로서 패터닝 프로세스에 대한 계측 타겟의 오버레이에 대한 데이터의 근사(fit)를 획득하는 단계; 및
    (i) 일 계측 타겟 측정 레시피를 또 다른 계측 타겟 측정 레시피와 구별하기 위해, 또는 (ii) 교정된 오버레이 값을 계산하기 위해, 또는 (iii) 패터닝 프로세스의 양상을 구성 또는 수정하기 위하여 계측 타겟을 이용하여 획득한 오버레이 측정값이 사용되어야 하는지 또는 사용되지 않아야 하는지를 나타내기 위해, 또는 (iv) (i) 내지 (iii) 중에서 선택된 임의의 조합을 위해, 하드웨어 컴퓨터에 의하여, 상기 근사의 기울기를 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 오버레이 및 스택 차이 파라미터 데이터는 계측 타겟의 이미지의 픽셀 레벨로 계산되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오버레이 및 스택 차이 파라미터 데이터는 계측 타겟으로부터 측정된 회절 방사선의 세기의 이미지 평면 검출로부터 계산되는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 계측 타겟의 제1 주기적 구조체의 이미지의 제1 위치에 대한 방사선 세기 데이터와 계측 타겟의 제2 주기적 구조체의 이미지의 제2 위치에 대한 방사선 세기 데이터의 조합을 이용하여, 상기 오버레이 및/또는 스택 차이 파라미터 데이터를 유도하는 단계를 더 포함하되, 상기 제2 위치는 상기 제1 위치에 대해 회전 대칭 위치에 있는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스택 차이 파라미터는, 제1 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합에서 제2의 상이한 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합을 뺀 것을 포함하는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 근사는 선형 근사인, 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 교정된 오버레이 값을 계산하기 위해 상기 근사의 기울기를 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일 계측 타겟 측정 레시피를 또 다른 계측 타겟 측정 레시피와 구별하기 위해 상기 근사의 기울기를 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 근사의 기울기에 기초하여 상기 패터닝 프로세스의 양상을 구성 또는 수정하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 패터닝 프로세스의 계측 타겟 중 최소의 스택 차이를 가질 것으로 예상되는 영역에 대해 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값을 획득하는 단계;
    계측 타겟에 대한 평균 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값과 상기 영역에 대한 상기 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값 사이의 차이로서, 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 값(non-overlay induced periodic structure intensity imbalance parameter value)을 찾는 단계; 및
    상기 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 차이를 이용하여 교정된 오버레이 값을 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 방법은, 상기 교정된 오버레이 값을 계산하기 위하여, 상기 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 차이를, 계측 타겟의 스택 차이 유발 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터의 함수로서의 계측 타겟의 오버레이에 대한 데이터의 근사의 기울기와 조합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 영역은 계측 타겟의 제1 주기적 구조체 내의 위치이고, 상기 영역으로부터 제2의 상이한 바이어스를 갖는 계측 타겟의 제2 주기적 구조체까지의 거리는 상기 제1 주기적 구조체와 상기 제2 주기적 구조체 사이의 최단 거리의 90% 내지 110%인, 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 방법은, 계측 타겟의 제1 주기적 구조체의 이미지의 제1 위치에 대한 방사선 세기 데이터와 계측 타겟의 제2 주기적 구조체의 이미지의 제2 위치에 대한 방사선 세기 데이터의 조합을 이용하여, 상기 영역의 상기 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터를 유도하는 단계를 더 포함하되, 상기 제2 위치는 상기 제1 위치에 대해 회전 대칭 위치에 있는, 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 영역의 상기 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터는, 제1 바이어스 값을 갖는 상기 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합에서 제2의 상이한 바이어스 값을 갖는 상기 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합을 뺀 것을 포함하는, 방법.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 데이터는 계측 타겟의 이미지의 픽셀 레벨로 계산되는, 방법.
  16. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 주기적 구조체 세기 불균형 파라미터 데이터는 상기 계측 타겟으로부터 측정된 회절 방사선의 세기의 이미지 평면 검출로부터 계산되는, 방법.
  17. 계측 타겟의 스택 차이 파라미터의 함수로서 패터닝 프로세스의 계측 타겟에 대한 측정 방사선 세기 값을 획득하는 단계;
    상기 스택 차이 파라미터의 함수로서의 상기 측정 방사선 세기 값으로부터, 비-오버레이 유발 주기적 구조체 세기 불균형의 값에서 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값을 획득하는 단계; 및
    상기 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값에 기초하여, 하드웨어 컴퓨터에 의해, 오버레이의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 측정 방사선 세기 값은 양의 회절 차수에 대한 방사선 세기와 음의 회절 차수에 대한 방사선 세기 간의 차이를 포함하는, 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값, 상기 계측 타겟의 주기적 구조체의 피치, 및 상기 계측 타겟의 주기적 구조체에 대한 바이어스 값에 기초하여 상기 오버레이의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 오버레이를 결정하기 위한 측정 방사선 세기의 값은 스택 차이 파라미터의 함수로서 측정 방사선 세기 값의 데이터를 통한 근사로부터 결정되는, 방법.
  21. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 방법은, 계측 타겟의 제1 주기적 구조체의 이미지의 제1 위치에 대한 방사선 세기 데이터와 계측 타겟의 제2 주기적 구조체의 이미지의 제2 위치에 대한 방사선 세기 데이터의 조합을 이용하여, 상기 스택 차이 파라미터를 유도하는 단계를 더 포함하되, 상기 제2 위치는 상기 제1 위치에 대해 회전 대칭 위치에 있는, 방법.
  22. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 스택 차이 파라미터는, 제1 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합에서 제2의 상이한 바이어스 값을 갖는 계측 타겟의 주기적 구조체들의 세기 값들의 조합을 뺀 것을 포함하는, 방법.
  23. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 스택 차이 파라미터 데이터는 계측 타겟의 이미지의 픽셀 레벨로 계산되는, 방법.
  24. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 스택 차이 파라미터는 상기 계측 타겟으로부터 측정된 회절 방사선의 세기의 이미지 평면 검출로부터 계산되는, 방법.
  25. 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하기 위한 계측 장치에 있어서, 상기 계측 장치는 제1항, 제2항, 제10항, 제11항, 제17항, 제18항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작가능한, 계측 장치.
  26. 프로세서로 하여금 제1항, 제2항, 제10항, 제11항, 제17항, 제18항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 하는 기계 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  27. 기판 상의 2개의 인접한 주기적 구조체들 또는 측정 타겟들 상에 방사선 빔을 제공하고 상기 측정 타겟들에 의해 회절된 방사선을 검출하여 패터닝 프로세스의 파라미터를 결정하는 검사 장치; 및
    제26항의 컴퓨터 판독가능한 기록 매체를 포함하는, 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 시스템은, 방사선 빔을 변조하기 위해 패터닝 디바이스를 유지하도록 구성되는 지지 구조체 및 상기 변조된 방사선 빔을 방사선-감응 기판 상에 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 더 포함하는, 시스템.
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