KR20170015984A - 선량 결정 방법, 검사 장치, 패터닝 디바이스, 기판, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하는 방법으로서, (a) 리소그래피 프로세스를 사용하여 생성된 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하는 기판을 수용하는 단계; (b) 제 1 산란계 신호(scatterometer signal)를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계; (c) 제 2 산란계 신호를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계; (d) 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 구조체는 공간 특성(spatial characteristics)이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지며, 상기 제 2 구조체는 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지고, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2014 년 6 월 30 일 출원된 EP 출원 번호 제 14174973 호의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의한 디바이스의 제조에서의 퓨필 평면 검출 또는 암시야 산란측정과 함께 사용가능한 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하는 방법 및 장치, 및 리소그래피 기법을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사사전-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 프로세스에서, 생성된 구조체를, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해서 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하기 위하여 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이(디바이스 내의 두 층들의 정렬의 정확도) 및 리소그래피 장치의 디포커스를 측정하는 전문 툴을 포함하는, 이러한 측정을 하기 위한 다양한 툴들이 알려져 있다. 최근, 다양한 형태의 산란계들이 리소그래피 분야에서 사용되도록 개발되어 왔다. 이러한 디바이스들은 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고 산란된 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수인 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수인 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서의 편광 -을 측정하여 스펙트럼을 획득하고, 타겟의 관심 속성은 이러한 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다. 관심 속성은 다양한 기법: 예를 들어, 엄밀한 커플링된 파 분석(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법(finite element method)과 같은 반복적 접근법에 의한 타겟 구조체의 복원; 라이브러리 검색; 및 주된 컴포넌트 분석에 의하여 결정될 수 있다.
종래의 산란계에 의하여 사용되는 타겟은, 예를 들어 40μm x 40μm인 상대적으로 큰 격자들이고, 측정 빔은 격자보다 더 작은 스폿을 생성한다(즉, 격자는 언더필된다). 이를 통하여 타겟이 무한 개인 것처럼 간주될 수 있도록 타겟을 수학적으로 용이하게 복원할 수 있다. 그러나, 예를 들어 10μm x 10μm 이하로 타겟의 크기를 감소시켜서, 예를 들어 이들이 스크라이브 레인(scribe lane)에 있는 것이 아니라 제품 피쳐들 사이에 위치설정될 수 있게 하기 위하여, 격자가 측정 스폿보다 더 작아지는(즉, 격자가 오버필되는) 계측이 제안되었다. 통상적으로 이러한 타겟들은, 회절의 0차(정반사(specular reflection)에 대응)가 차단되고 더 높은 차수들만이 처리되는 암시야 산란측정을 사용하여 측정된다.
회절 차수의 암-시야 검출을 사용하는 회절-기초 오버레이가 더 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이러한 타겟은 조명 스폿 보다 더 작을 수 있고, 웨이퍼 상의 제품 구조체에 의하여 둘러싸일 수도 있다. 하나의 이미지에서 다수의 타겟이 측정될 수 있다.
알려진 계측 기법에서, 오버레이 측정 결과들은, -1 번째와 +1 번째 회절 차수 세기를 개별적으로 획득하도록 타겟을 회전시키거나 조명 또는 이미징 모드를 변경시켜서, 타겟을 특정 조건에서 두 번 측정함으로써 획득된다. 주어진 격자에 대해서 이러한 세기들을 비교하면, 격자에서의 비대칭의 측정이 제공된다.
적층된 격자들의 쌍에서의 비대칭이 오버레이 에러의 표시자로서 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 초점-감응 격자에서의 비대칭이 디포커스의 표시자로서 사용될 수 있다.
그러나, 산란계 퓨필에 비대칭 변경을 초래하는 임의의 효과가 스캐너 디포커스를 초래할 것이다. 이러한 하나의 효과가 노광 선량의 효과이다. 노광 선량 변동은 측정하기 어렵고, 소형인-다이 타겟에서는 특히 어렵다.
리소그래피 장치, 레티클 및 처리의 조합으로부터 얻어지는 실효 노광 선량은 통상적으로 임계 제품 구조체의 선폭(임계 치수, CD)을 통해 측정된다. 이러한 측정을 위해서 사용되는 검사 장치는 스캐닝 전자 현미경(Scanning Electron Microscope CD-SEM) 및 산란계와 같은 계측 툴을 포함한다.
그러나, CD-SEM은 상대적으로 느리다. 산란계를 사용한 광학적인 복원은 느린 프로세스이다. 더욱이, 산란계가 매우 민감한 계측 툴이지만, 민감도는 넓은 범위의 피쳐 파라미터에 따라 달라진다. CD 변동을 타겟을 구성하는 재료들의 아래의 스택에 있는 변동으로부터 분리하려면 조심스러운 산란계 설정 레시피의 생성과 최적화가 필요하다. 더욱이, CD 측정에 대한 산란측정을 하려면, 통상적으로 큰 타겟(예를 들어 40x40ㅅm)이 필요하다.
현존하는 방법보다 더 빨리 노광 선량을 측정하는 것이 바람직하다. 더욱이, 이러한 기법이 암시야 이미지-기초 기법에 의하여 판독될 수 있는 작은 타겟 구조체에 적용될 수 있다면 매우 큰 장점이 될 것이다. 더욱이, 노광 선량 측정을 위해 사용되는 계측 피쳐를, 예를 들어 오버레이 또는 초점 측정에서 사용되는 계측 피쳐, 즉 디자인 규칙에 따르면서 동시에 그 외의 기능성을 가지는 계측 타겟 내에 임베딩될 수 있는 계측 타겟 내에 이러한 측정과 간섭을 일으키지 않으면서 통합시킨다면 바람직할 것이다.
제 1 양태에 따르면, 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하는 방법으로서, (a) 리소그래피 프로세스를 사용하여 생성된 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하는 기판을 수용하는 단계; (b) 제 1 산란계 신호(scatterometer signal)를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계; (c) 제 2 산란계 신호를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계; (d) 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 구조체는 공간 특성(spatial characteristics)이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지며, 상기 제 2 구조체는 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지고, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법이 제공된다.
일 양태에 따르면, 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 검출하는 검사 장치로서, 기판 상의 리소그래피 프로세스를 사용하여 생성된 제 1 구조체와 제 2 구조체를 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템; 제 1 산란계 신호를 획득하도록 상기 제 1 구조체의 조명으로부터 발생하는 산란된 방사선을 검출하도록 구성되고, 제 2 산란계 신호를 획득하도록 상기 제 2 구조체의 조명으로부터 발생하는 산란된 방사선을 검출하도록 구성되는 검출 시스템; 및 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여: 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 제 1 구조체 및 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 제 2 구조체에 기초하여, 상기 제 1 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하고, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 검사 장치가 제공된다.
일 양태에 따르면, 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하기 위한 패터닝 디바이스로서, 상기 패터닝 디바이스는 타겟 패턴을 포함하고, 상기 타겟 패턴은, 리소그래피 프로세스를 사용하여 제 1 구조체를 생성하도록 구성되는 제 1 서브-패턴으로서, 상기 제 1 구조체는 공간 특성이 있는 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 1 서브-패턴; 및 리소그래피 프로세스를 사용하여 제 2 구조체를 생성하도록 구성되는 제 2 서브-패턴으로서, 상기 제 2 구조체는 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 2 서브-패턴을 포함하며, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 패터닝 디바이스가 제공된다.
일 양태에 따르면, 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하기 위한 기판으로서, 상기 기판은 타겟을 포함하고, 상기 타겟은, 적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 제 1 구조체 및 적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 제 2 구조체를 포함하며, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 본질적으로 상이한 방식으로 영향을 주는, 기판이 제공된다.
일 양태에 따르면, 디바이스 제조 방법으로서, 디바이스 패턴이 리소그래피 프로세스를 사용하여 일련의 기판에 적용되고, 상기 방법은, 제 1 양태에 따른 방법을 사용하여, 기판 중 적어도 하나를 사용하는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하는 단계 및 노광 선량을 결정하는 방법의 결과에 따라 후속 기판들에 대하여 상기 리소그래피 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 피쳐 및 장점 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.
본 명세서에 통합되며 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명을 도시하며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 이론을 설명하고 당업자가 본 발명을 생산하고 사용하도록 하는데 더욱 기여한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시한다.
도 3 의 (a) 내지 (d)는, (a)가 제 1 쌍의 조명 개구부를 사용하여 본 발명의 실시예에 따라서 타겟을 측정하는 데에 사용되기 위한 암시야 산란계의 개략도를, (b)가 조명의 주어진 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 세부사항을, (c)가 회절 기초 오버레이 측정을 위하여 산란계를 사용하는 경우의 추가적인 조명 모드를 제공하는 제 2 쌍의 조명 개구부를, 그리고 (d)가 제 1 및 제 2 쌍의 개구부들을 결합하는 제 3 쌍의 조명 개구부를 예시한다.
도 4 는 기지 형태(known form)의 다수의 격자 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 개요를 도시한다.
도 5 는 도 3 의 산란계에서 획득되는 도 4 의 타겟의 이미지를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟의 예를 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟의 예 및 고차 회절의 세기를 노광 선량에 정비례하는 격자의 파라미터의 함수로서 표시하는 그래프를 나타낸다.
본 발명의 피처 및 장점은 도면과 함께 아래에서 진술되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것인데, 도면에서 유사한 참조 기호는 전체적으로 대응하는 요소들을 식별한다. 도면에서, 유사한 부재 번호는 동일하고 기능적으로 유사하며, 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 일반적으로 표시한다. 도면에서 제일 먼저 나타나는 엘리먼트는 대응하는 참조 번호에서 첫 번째 숫자(들)에 의하여 표시된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시한다.
도 3 의 (a) 내지 (d)는, (a)가 제 1 쌍의 조명 개구부를 사용하여 본 발명의 실시예에 따라서 타겟을 측정하는 데에 사용되기 위한 암시야 산란계의 개략도를, (b)가 조명의 주어진 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 세부사항을, (c)가 회절 기초 오버레이 측정을 위하여 산란계를 사용하는 경우의 추가적인 조명 모드를 제공하는 제 2 쌍의 조명 개구부를, 그리고 (d)가 제 1 및 제 2 쌍의 개구부들을 결합하는 제 3 쌍의 조명 개구부를 예시한다.
도 4 는 기지 형태(known form)의 다수의 격자 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 개요를 도시한다.
도 5 는 도 3 의 산란계에서 획득되는 도 4 의 타겟의 이미지를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟의 예를 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟의 예 및 고차 회절의 세기를 노광 선량에 정비례하는 격자의 파라미터의 함수로서 표시하는 그래프를 나타낸다.
본 발명의 피처 및 장점은 도면과 함께 아래에서 진술되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것인데, 도면에서 유사한 참조 기호는 전체적으로 대응하는 요소들을 식별한다. 도면에서, 유사한 부재 번호는 동일하고 기능적으로 유사하며, 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 일반적으로 표시한다. 도면에서 제일 먼저 나타나는 엘리먼트는 대응하는 참조 번호에서 첫 번째 숫자(들)에 의하여 표시된다.
이러한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 본 명세서의 피쳐를 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 본 발명을 단지 예시할 뿐이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 한정되지 않는다. 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의하여 정의된다.
설명된 실시예(들) 및 명세서에서, "일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예" 등에 대한 언급은 기술된 실시예(들)가 특정 요소, 구조, 또는 특징을 포함할 수 있지만, 각각의 실시예가 이러한 특정 요소, 구조, 또는 특징을 반드시 포함하지 않을 수도 있음을 뜻한다. 더욱이, 이러한 문구들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 나아가, 특정 요소, 구조, 또는 특징이 실시예와 관련하여 기술될 때, 명시적으로 기술되든 아니든, 다른 실시예와 관련하여 이러한 요소, 구조, 또는 특징을 구현하는 것도 당업자의 지식 범위 내에 속한다고 이해된다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이것들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 또한 머신-판독가능 매체 상에 저장되는 명령으로서 구현될 수도 있고, 이들은 하나 이상의 프로세서에 의하여 판독되고 실행될 수도 있다. 머신-판독가능 매체는 머신(예컨대, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 머신-판독가능 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기적 디스크 스토리지 미디어; 광학적 스토리지 미디어; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향학적이거나 다른 형태의 전파된 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호, 등), 및 다른 것들을 포함할 수도 있다. 더 나아가, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령은 본 명세서에서 특정 액션들을 수행하고 있는 것으로 설명될 수도 있다. 그러나, 이러한 설명들이 단지 편의를 위한 것이라는 것 그리고 이러한 액션들이 사실상 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 다른 디바이스 실행중인 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령, 등으로부터 초래된다는 것이 인정되어야 한다.
그러나, 이러한 실시예를 좀 더 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수도 있는 일 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1 은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 묘사한다. 이러한 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(illuminator; IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA))를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지대 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼(W))을 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블(WT)); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절성 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기, 정전기 또는 다른 유형의 광 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 천이 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 주지되며, 이진, 교번 위상-천이, 감쇄 위상-천이, 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 일 예는 소형 미러들의 매트릭스 정렬을 채용하는데, 이들 각각은 인입하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 틸팅될 수 있다. 틸팅된 미러는 미러 매트릭스에 의하여 반사된 방사선 빔 내에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어가 임의로 사용되면 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 대안적으로, 장치는 반사형 타입(예를 들어 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 머신에서, 부가적인 테이블은 평행하게 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 준비 단계들이 하나 이상의 테이블 상에 수행될 수 있다.
리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 덮힐 수 있는 유형일 수 있다. 액침액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1 을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사원(SO)으로부터 수광한다. 예를 들어, 방사원이 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사원이 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 σ-외측 및 σ-내측이라 함)는 조절될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator; IN) 및 집광기(condenser; CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1 에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA))를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어 마스크 테이블(MT))의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 정밀 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너에 반대됨), 패터닝 디바이스 지지대(마스크 테이블(MT))는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟 영역을 점유하지만, 이들은 타겟 영역 사이의 공간(이들은 스크라이브 레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다. 작은 정렬 마커들도 역시 다이에, 그리고 디바이스 피쳐들 사이에 포함될 수 있는데, 이러한 경우 마커는 가능한 한 작고 인접한 피쳐에 비하여 임의의 다른 이미징 또는 프로세스 조건을 요구하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템이 상세히 후술된다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1.
스텝 모드에서는, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 및 기판 테이블(WT)이 본질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 X 방향 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2.
스캔 모드에서는, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT))에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다.
3.
다른 모드에서, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT))는 본질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 이러한 모드에서, 일반적으로 펄스화된(pulsed) 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WT)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa, WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있고, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 제어를 매핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 그러면 리소그래피 장치의 쓰루풋이 크게 증가할 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다.
도 2 에 도시된 것처럼, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀 또는 클러스터라고도 지칭되는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성하고, 이는 또한 기판 상에서 노광 전 그리고 노광 후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 침착시키기 위한 스핀 코터(spin coater; SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 칠 플레이트(chill plate; CH), 및 베이크 플레이트(bake plate; BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay; LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system; SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
암시야 계측의 예는 국제 특허 출원 제 WO 2009/078708 호 및 제 WO 2009/106279 호에서 발견될 수 있는데, 이들은 그 전체로서 원용에 의하여 본 명세서에 통합된다. 기술의 다른 개발예들은 특허 공개 번호 US20110027704A, US20110043791A 및 US20120123581A에 설명되었다. 이러한 출원들 모두의 내용도 참조되어 본 명세서에 원용된다. 미국 특허 공개 번호 제 US20110249247A는 초점-감응 비대칭 타겟 설계로부터의 측정된 산란계 신호를 사용하여 리소그래피 장치의 디포커스를 측정하는 것을 개시한다. 이러한 출원의 내용은 본 명세서에 원용되어 통합된다. 이러한 방법에서, -1 번째 및 +1 번째 회절 순서 세기들 사이의 차분의 형태로 산란계 퓨필 내에서 이용가능한 비대칭 정보가 스캐너 디포커스를 측정된 산란계 신호로부터 추정하도록 사용된다.
본 발명의 실시예에서 사용하기에 적합한 암시야 계측 장치가 도 3 의 (a)에 도시된다. 격자 타겟(T) 및 회절된 광선은 도 3 의 (b)에 예시된다. 암시야 측정 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서, 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치에 걸쳐 수 개의 브랜치를 가지는 광축은 점선 O로 표현된다. 이러한 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 제논 램프)에 의하여 방출된 광은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학계에 의하여 빔 분할기(15)를 통해 기판(W)으로 지향된다. 이러한 렌즈들은 4F 배치구성(4F arrangement)의 이중 시퀀스로 배치된다. 다른 렌즈 장치가 기판 이미지를 검출기에 여전히 제공하고, 공간적-주파수 필터링을 위하여 중간 동공-평면의 액세스를 동시에 허용하기만 하면, 이것도 역시 사용될 수 있다. 그러므로, 방사선이 기판에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서(켤레(conjugate)) 동공 평면이라고 불리는 기판 평면의 공간적 스펙트럼을 제공하는 평면에서의 공간적 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이것은 대물 렌즈 동공 평면의 백-투영된(back-projected) 이미지인 평면에, 렌즈들(12 및 14) 사이에 적합한 형태의 개구부 플레이트(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 예시된 예에서, 개구부 플레이트(13)는, 다른 조명 모드가 선택되게 하는 13N 및 13S 라고 명명되는 다른 형태들을 가진다. 이러한 예에서 조명 시스템은 오프-축 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서, 개구부 플레이트(13N)는, 오직 설명의 편의를 위해서 '북쪽'이라고 지정되는 방향으로부터 오프-축을 제공한다. 제 2 조명 모드에서, 개구부 플레이트(13S)는 유사하지만 '남쪽'이라고 명명되는 방향으로부터 오는 조명을 제공하기 위하여 사용된다. 다른 개구부를 사용하면 조명의 다른 모드들도 가능해진다. 동공 평면의 나머지는 어두운 것이 바람직한데, 이것은 원하는 조명 모드 외부의 임의의 불필요한 광이 원하는 측정 신호와 간섭을 일으킬 것이기 때문이다.
도 3 의 (b)에 도시된 바와 같이, 격자 타겟(T)은 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 법선을 이루는 기판(W)과 함께 배치된다. 축(O)에서 벗어난 각도로부터 격자(T)에 충돌하는 조명(I)의 광선은 0차 광선(실선 0) 및 두 개의 1차 광선(일점쇄선 +1 및 이점쇄선 -1)이 발생되게 한다. 오버필된 소타겟 격자의 경우에, 이러한 광선들은 계측 타겟 격자(T) 및 다른 피쳐를 포함하는 기판의 영역을 커버하는 많은 평행 광선들 중 단지 하나일 분이라는 것을 기억해야 한다. 플레이트(13)에 있는 개구부가 유한한 폭(광의 유용한 양을 허락하기에 필요한 폭)을 가지기 때문에, 입사 광선(I)은 사실상 각도의 일정한 범위를 점유할 것이고, 회절된 광선 0 및 +1/-1 은 어느 정도 확산될 것이다. 작은 타겟의 점확산 함수에 따라서, 각각의 차수 +1 및 -1 은 도시된 바와 같은 단일한 이상적인 광선이 아니라 각도의 일정 범위에 걸쳐 더 넓게 확산될 것이다. 대물 렌즈에 진입하는 1차 광선이 중앙 광축과 가깝게 정렬되도록 격자 피치 및 조명 각도가 설계되거나 조절될 수 있다는 점에 주의한다. 도 3 의 (a) 및 (b)에 예시된 광선들은 다소 오프 축이어서 도면에서 더 쉽게 구별될 수 있게 도시된다.
기판(W) 상의 타겟에 의하여 회전된 것 중 적어도 0 및 +1 차 광선들은 대물 렌즈(16)에 의하여 수집되고 다시 빔 분할기(15)로 지향된다. 도 3 의 (a)를 참조하면, 제 1 및 제 2 조명 모드 모두가 북쪽(N) 및 남쪽(S)이라고 명명된 서로 반대인 개구부를 지정함으로써 예시된다. 입사 광선(I)이 광축의 북쪽으로부터 입사하는 경우, 즉 제 1 조명 모드가 개구부 플레이트(13N)를 사용하여 적용되면, +1(N) 이라고 명명된 +1 회절 광선이 대물 렌즈(16)에 입사한다. 이에 반해, 제 2 조명 모드가 개구부 플레이트(13S)를 사용하면 적용되는 경우, -1 회절 광선(-1(S)라고 명명됨)이 렌즈(16)에 진입한다.
제 2 빔 분할기(17)는 회절된 빔을 두 개의 측정 브랜치를 향해 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서, 광학계(18)는 0차와 1차 회절빔을 사용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(동공 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서 상의 다른 포인트에 도달하여, 이미지 처리를 통하여 차수를 비교하고 대조할 수 있다. 센서(19)에 의하여 캡쳐된 동공 평면 이미지는 계측 장치를 포커싱하는 것 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 언더필된 타겟에 대한 퓨필 평면 이미지가 선량 및 초점 계측을 위한 입력으로서 사용될 수 있다.
제 2 측정 브랜치에서, 광학계(20, 22)는 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서)에 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 개구부 스톱(aperture stop; 21)이 동공-평면에 대하여 켤레인 평면에 제공된다. 개구부 스톱(21)은 0차 회절빔을 차단하여 센서(23)에 형성된 타겟의 이미지가 -1 또는 +1 일차 빔에 의해서만 형성되게 하는 기능을 한다. 센서(19 및 23)에 의하여 캡쳐된 이미지는 이미지 프로세서 및 제어기(PU)로 출력되고, 이들의 기능은 수행되는 특정 타입의 측정에 따라서 달라질 것이다. '이미지'라는 용어는 본 명세서에서 광의로 사용된다는 것에 주의한다. 이와 같이 격자 라인의 이미지는, -1 및 +1 차수 중 오직 하나만 존재할 경우에는 형성되지 않을 것이다.
도 3 에 도시되는 개구부 플레이트(13) 및 필드 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예일 뿐이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟의 온-축 조명이 사용되며, 오프-축 개구부를 가지는 개구부 스톱이 회절된 광의 오직 하나의 1차 광만을 센서로 실질적으로 전달하도록 사용된다. 또 다른 실시예에서, 2차, 3차 및 더 고차인 빔(도 3 에는 미도시)이 1차 빔 대신에 또는 이에 추가하여 측정에 사용될 수 있다.
조명이 이러한 다른 타입의 측정에 대해 적응될 수 있게 하기 위해서, 개구부 플레이트(13)는 원하는 패턴이 나타나도록 회전하는 디스크 주위에 형성되는 다수 개의 개구부 패턴을 포함할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 플레이트들(13)의 세트가 동일한 효과를 얻도록 제공되고 스워핑될 수 있다. 변형가능 미러 어레이 또는 투과성 공간적 광 변조기와 같은 프로그래밍가능한 조명 디바이스도 역시 사용될 수 있다. 조명 모드를 조절하기 위한 다른 방법으로 미러 또는 프리즘을 이동시킬 수 있다.
개구부 플레이트(13)와 관련하여 직전에 설명된 바와 같이, 이미징에 대한 회절 차수를 선택하는 것은, 다른 방식으로는 동공-스톱(21)을 변경함으로써, 또는 다른 패턴을 가지는 동공-스톱으로 교체함으로써, 또는 고정된 필드 스톱을 프로그래밍가능한 공간적 광 변조기로 대체함으로써 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 측정 광학계의 조명측은 일정하게 유지되는 반면에 이미징 측에서 제 1 및 제 2 모드를 가질 수 있다. 그러므로, 본 명세서에서는, 유효적으로 세 가지 타입의 측정 방법들이 있으며, 이들 각각은 자신의 장점 및 단점을 가진다. 하나의 방법에서, 조명 모드는 다른 차수를 측정하도록 변경된다. 다른 방법에서는, 이미징 모드가 변경된다. 제 3 방법에서, 조명 및 이미징 모드는 바뀌지 않는 반면에 타겟이 180 도만큼 회전된다. 각각의 경우에 원하는 효과는 동일하며, 즉 타겟의 회절 스펙트럼에서 서로에 대하여 대칭적으로 반대인 비제로 차수의 회절된 방사선의 제 1 및 제 2 부분을 선택하는 것이다. 이론 상, 차수를 원하는 대로 선택하는 것은, 조명 모드와 이미징 모드를 동시에 변경하는 것의 조합에 의해서 이루어질 수 있지만, 그럴 경우 장점이 없이 단점만 생길 가능성이 있으므로, 이에 대해서는 더 설명되지 않을 것이다.
이러한 예에서 이미징을 위하여 사용되는 광학계가 필드 스톱(21)에 의하여 제한되는 넓은 입사 동공을 가지는 반면에, 다른 실시예들에서 또는 적용예에서 이미징 시스템 자체의 입사 동공 사이즈는 원하는 차수로 제한되기에 충분할 만큼 작을 수 있고, 따라서 필드 스톱으로서 역할을 할 수도 있다. 다른 개구부 플레이트들이 아래에 더 상세히 설명될 수 있는 도 3 의 (c) 및 (d)에 도시된다.
통상적으로, 타겟 격자는 북-남 방향으로 또는 동-서 방향으로 진행하는 자신의 격자 라인에 맞게 정렬될 것이다. 다시 말해서, 격자는 기판(W)의 X 방향 또는 Y 방향으로 정렬될 것이다. 개구부 플레이트(13N 또는 13S)가 하나의 방향(셋-업에 따라 X 또는 Y)으로 지향된 격자들을 측정하기 위해서만 사용될 수 있다는 점에 주의한다. 직교 격자를 측정하기 위해서, 타겟이 90ㅀ 및 270ㅀ만큼 회전되는 방식이 구현될 수 있다. 그러나, 더 편리하게는 동쪽 또는 서쪽으로부터 오는 조명이 도 3 의 (c)에 도시되는 바와 같은 개구부 플레이트(13E 또는 13W)를 사용하여 조명 광학기에 제공된다. 개구부 플레이트(13N 내지 13W)는 별개로 형성되고 교환될 수 있거나, 이들은 90, 180 또는 270 도만큼 회전될 수 있는 단일 개구부 플레이트일 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 도 3 의 (c)에 도시된 오프-축 개구부는 조명 개구부 플레이트(13) 안이 아니라 필드 스톱(21)에 제공될 수 있다. 그러한 경우에, 조명은 온 축(on axis)으로 제공될 것이다.
도 3 의 (d)는 제 1 쌍 및 제 2 쌍의 조명 모드들을 결합하기 위하여 사용될 수 있는 제 3 쌍의 개구부 플레이트를 도시한다. 개구부 플레이트(13NW)는 북쪽 및 동쪽에 제 3 쌍의 개구부 플레이트를 가지는 반면에 개구부 플레이트(13SE)는 남쪽 및 서쪽에 개구부를 가진다. 이러한 다른 회절 신호들 사이의 크로스-토크가 너무 크지 않다면, 조명 모드를 변경하지 않으면서 X 및 Y 격자 양자 모두를 측정할 수 있다.
도 4 는 알려진 실무에 따라서 기판에 형성된 복합 타겟을 도시한다. 복합 타겟은 서로 근접하게 위치되어 계측 장치의 조명 빔에 의하여 형성된 측정 스폿(31) 내에 모두 존재하게 하는 4 개의 격자(32 내지 35)를 포함한다. 따라서 4 개의 타겟은 모든 동시에 조명되고 센서(19 및 23)에 동시에 결상된다. 디포커스 측정에만 관련되는 예에서, 격자(32 내지 35)들은 곧, 기판(W)에 형성된 반도체 디바이스의 층들 내에 패터닝되는 비대칭 격자들에 의하여 형성되는 포커스-감응 격자들이다. 격자(32 내지 35)는 인입하는 방사선을 X 및 Y 방향으로 회절하기 위하여, 도시된 바와 같이 그들의 방위에 있어서 다를 수 있다. 일 예에서, 격자(32 및 34)는 X-방향 격자들이다. 격자(33 및 35)는 Y-방향 격자들이다. 이러한 격자들의 개별 이미지는 센서(23)에 의하여 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다.
도 5 는 도 3 의 장치에 있는 도 4 의 타겟을 사용하고, 도 3 의 (d)의 개구부 플레이트(13NW 또는 13SE)를 사용하여 센서(23)에 형성되고 센서에 의하여 검출될 수 있는 이미지의 일 예를 도시한다. 동공 평면 이미지 센서(19)는 개개의 다른 격자(32 내지 35)들을 분해할 수 없는 대신에, 이미지 센서(23)는 가능하다. 어두운 사각형은 센서 상의 이미지의 필드 이고, 그 안에서 기판 상의 조명된 스폿(31)이 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징된다. 이러한 경우, 직사각형 영역(42 내지 45)은 소타겟 격자(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 만일 격자들이 제품 영역에 위치된다면, 제품 피쳐도 역시 이러한 이미지 필드의 주위에서 보여질 수 있다. 이미지 프로세서 및 제어기(PU)는 패턴 인식을 사용하여 이러한 이미지를 처리하여 격자(32 내지 35)의 별개의 이미지(42 내지 45)를 식별한다. 이러한 방식으로, 이미지는 센서 프레임 내의 특정한 위치에서 매우 정밀하게 정렬될 필요가 없으며, 이것이 측정 장치 전체의 쓰루풋을 크게 개선시킨다. 그러나, 이미징 프로세스가 이미지 필드에 걸쳐 비-균일성에 노출된다면, 정확한 정렬에 대한 필요성은 여전히 존재 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 4 개의 위치(P1 내지 P4)가 식별되며 격자들은 이러한 공지된 위치에 최대한 정렬된다.
격자들의 개별 이미지가 식별되면, 예를 들어 식별된 영역 내의 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써 그러한 개별 이미지의 세기가 측정될 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 다른 속성이 서로 비교될 수 있다. 이러한 결과들은 결합되어 리소그래피 프로세스의 상이한 파라미터, 예컨대 출원 US20110027704A에서 설명되는 초점을 측정할 수 있는데, 이것은 그 전체가 본 명세서에 참조되어 원용된다.
도 3 의 산란계와 도 4 에 도시된 타겟을 도 5 에 도시된 대응하는 이미지와 함께 사용하여 측정하는 것에서 어려운 점은, 이들이 노광 선량을 측정하기 위해서는 느리다고 간주된다는 것이다. CD-SEM과 같은 다른 장비를 사용하면, 측정시간이 유사하게 연장된다.
또한, 측정 타겟에 영향을 주는 다양한 파라미터에 대한 계측 툴의 민감도를 극복하기 위해서 조심스러운 레시피 셋업이 필요하다는 것이 인식된다.
더 나아가, 현재의 노광 선량 측정 기법이 큰 계측 타겟을 사용하고 있는데, 이러한 타겟은 그렇지 않았으면 반도체 디바이스에 의해 사용되었을 기판 표면을 상기 타겟이 점유하기 때문에 불리하다는 것이 인식된다.
본 발명은 변조된 타겟을 사용하여 노광 선량을 측정하는 방법을 제공함으로써 위에서 언급된 문제를 해결한다. 상기 변조된 타겟은 하나의 방향에서 제 1 피치를 가지고 임의의 방향에서 이차 피치를 가지는 격자를 포함한다. 상기 이차 피처에 대응하는 주기 피쳐(periodic feature)는 노광 선량에 따라 달라지는 형상을 가지도록 설계된다. 상기 이차 피치에 대응하는 상기 주기 피쳐는 회절 패턴 내에 노광 선량에 정비례하는 더 높은 차수를 생성할 것이다. 노광 선량에 상이한 방식으로 응답하도록 설계되는 피쳐들을 가지는 두 개의 타겟을 고려하면, 측정된 차분 신호로부터 상기 노광 선량을 추출할 수 있고, 차분 신호는 두 개의 상기 타겟들로부터의 고차 회절된 세기들 사이의 차분에 기초한다.
본 발명은 전술된 문제점들을, 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하는 방법을 제공하여 다루는데, 이러한 방법은:
(a) 리소그래피 프로세스를 사용하여 생성된 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하는 기판을 수용하는 단계;
(b) 제 1 산란계 신호(scatterometer signal)를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계;
(c) 제 2 산란계 신호를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계;
(d) 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 구조체는 공간 특성(spatial characteristics)이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지며, 상기 제 2 구조체는 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지고, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 준다. 또한, 본 발명은 리소그래피 프로세스를 사용하여 상기 기판 상에 제 1 구조체를 생성하는 단계로서, 상기 제 1 구조체는 적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 1 구조체 생성 단계; 및 리소그래피 프로세스를 사용하여 상기 기판 상에 제 2 구조체를 생성하는 단계로서, 상기 제 2 구조체는 적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 2 구조체 생성 단계를 더 포함하고, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 준다.
변조된 타겟의 장점은, 상기 타겟이 현존하는 회절 기초 산란계에 사용되기에 적합하다는 것이고, 그 결과 고속 측정이 가능해지고 따라서 노광 선량을 추출하기에 필요한 시간이 감소된다. 변조된 타겟의 제 2 피치는, 다른 측정, 예를 들어 오버레이 또는 초점을 위해 사용되는 제 1 피치 격자를 가지는 현존하는 계측 타겟에 중첩되며, 이것이 계측을 위해 사용되는 웨이퍼 상의 영역을 줄일 수 있게 돕는다. 다른 장점은, 이러한 방법이 암시야 이미지 산란측정을 위해 적합하기 때문에, 작은 타겟을 사용할 수 있다는 것이다.
선량에 민감한 이차 피치를 가지는 타겟을 사용한 고속 노광 선량 측정을 가능하게 하는 그 외의 실시예들이 후술된다.
도 6 은 변조된 타겟의 상기 개념을 예시하는, 타겟들의 3 개의 상이한 예들을 설명한다. 도 6 의 (a)는 격자들(601) 사이에 일정한 피치를 가지는 주기적 구조를 도시한다. 도 6 의 (b)는 제 2 격자가 도입된, 다른 주기적 구조를 도시한다. 구조의 피치는 엘리먼트(620)에 의해 주어지는 양자 모두의 격자에 대해 동일 방향이다. 엘리먼트(610)는 유사한 격자이다. 다른 예가, 각각의 격자(630)의 형상이 엘리먼트(640)에 따라 변경되는 도 6 의 (c)에 제공된다. 엘리먼트(630)가 있는 주기적 구조는 엘리먼트(630)에 수직인 방향으로 주기적이다. 구조(640)는 또한, 엘리먼트(630)와 평행인 방향에서만 주기적이다. 도면의 간결화를 위해서, 이들은 도시되지 않는다. 도 6 의 (c)의 예에서, 엘리먼트(630)의 피치는 100 nm인 반면에, 피쳐(640)에 대응하는 피치는 600 nm이다. 도 6 에서 도시되는 격자는 리소그래피 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 리소그래피 프로세스는 기판 상에 제 1 구조체를 생성하기 위해서 사용되는데, 상기 제 1 구조체는 적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 제 2 주기적 특성을 가지고; 및 리소그래피 프로세스는 기판 상에 제 2 구조체를 생성하기 위해서 사용되는데, 상기 제 2 구조체는 적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 제 2 주기적 특성을 가지며, 상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 준다.
일 실시예에서, 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성은 격자를 가지는 계측 타겟의 피치이다. 도 6 에 도시되는 격자는 도 4 에서 설명된 방식의 계측 타겟을 형성할 수 있다. 도 6 에 도시되는 격자는 단일 층에서 사용될 수 있는 계측 타겟을 형성할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성은 격자를 포함하는 계측 타겟의 피치이다. 더욱이, 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체가 있는 평면과 평행한 평면에 있다. 일 예로서의 역할을 하는 일 실시예에서, 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은, 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성의 방향과 실질적으로 평행하다. 역시 일 예로서의 역할을 하는 다른 실시예에서, 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은, 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성의 방향에 실질적으로 수직이다.
다른 실시예에서, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 전술된 단계들은, 이미지-평면 검출 산란측정법을 사용하여 수행된다. 또한, 제 1 구조체와 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 전술된 단계들은, 퓨필-평면 검출 산란측정법을 사용하여 수행된다는 것이 이해된다. 도 6 의 (c)의 현존하는 주기적 구조(630)를 상이한 주기를 가지는 엘리먼트(640)로 변조함으로써, 더 높은 차수가 회절된 신호 내에 생성된다. 엘리먼트(640)가 리소그래피 노광 파라미터, 예컨대 노광 선량 또는 노출 초점에 민감하도록 설계하면, 고차 회절된 신호 세기의 측정은 비-공칭 선량 또는 초점의 효과의 표시자일 것이다. 이러한 측정은, 0 차 산란된 방사선을 더 높은 차수의 산란된 방사선으로부터 분리하는 단계 및
각각의 개별 산란계 신호를 획득하도록 상기 더 높은 차수의 산란된 방사선을 검출하는 단계를 포함하는, 산란된 방사선을 검출하는 단계들을 포함한다.
도 7 은 리소그래피 장치에서 사용되는 노광 선량의 측정 방법을 도시한다. 상기 리소그래피 장치를 사용하여, 격자 보유 엘리먼트(601)가 생성될 수 있고, 여기에서 엘리먼트(601)는 리소그래피 장치로써 레지스트 내로 전사되는 디바이스의 엘리먼트일 수 있다. 디바이스 피쳐와 유사한 엘리먼트(601)에 의하여 덮히는 영역 내에서, 도 7 의 (a)에서 (i)에 있는 임베딩된 피쳐(701)와 도 7 의 (a)의(ii)에 있는 피쳐(702)를 포함하는 두 개의 구조가 규정될 수 있다. 이러한 특정한 예에서, 엘리먼트(701 및 702)의 주기는 도 6 의 엘리먼트(640)와 유사하다. 이러한 주기는 엘리먼트(601)의 기간에 수직(perpendicular)이다. 엘리먼트(701 및 702)의 피치는 600 nm일 수 있다. 엘리먼트(701 및 702)는 노광 선량에 민감하도록 설계된다. 회절된 신호는, 엘리먼트(701)로 변조된 엘리먼트(601)를 가지는 타겟으로 제작되는 제 1 구조체 및 엘리먼트(702)로 변조된 엘리먼트(601)를 가지는 타겟으로 제작되는 제 2 구조체 상에서 측정된다. 도 7 의 (b)에서 엘리먼트(721)에 의해 표시되는, 측정된 더 높은 차수의 신호는, 도 7 의 (a)의 (i)에 표시되는 제 1 구조체에 대해 라인(711)이고 도 7 의 (a)의(ii)에 표시되는 제 2 구조체에 대해 라인(710)이다. 엘리먼트(711 및 712)는 측정된 고차 회절된 신호 세기의 노광 선량에 대해 상이한 의존성을 나타낸다. 도 7 의 (b)에서 엘리먼트(720)는 격자의 임계 치수에서의 변경이고, 노광 선량에 정비례한다. 이러한 실시예의 실제 구현형태에서, 엘리먼트(720)는 노광 선량일 것이다. 이러한 방법은 차분 신호(722)의 추출을 포함하는데, 이것은 신호들(710 및 711) 사이의 차분이다. 또한, 차분 신호(722)는 제 1 및 제 2 측정된 산란계 신호 각각에 대응하는 세기들의 합으로 정규화된다. 도 7 의 (c)에서, 각각의 측정된 엘리먼트(722)에 대하여, 엘리먼트(720) 상의 대응하는 값은 관련성(712)을 통해 발견되는데, 이것은 전술된 모든 장점을 가지고 노광 선량을 추출하게 한다. 이러한 방법은, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 단계를 사용하고, 이러한 단계는 제 1 및 제 2 의 측정된 산란계 신호들에 각각 대응하는 제 1 및 제 2 측정된 세기들 사이의 차분을 사용하는 단계를 포함한다. 더욱이, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 결정하기 위하여 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하는 단계는, 정규화 단계를 포함하고, 정규화 인자는 제 1 및 제 2 측정된 산란계 신호들 각각에 대응하는 세기들의 합산이다. 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성은 600 nm의 주기를 가진다.
위에서 설명된 타겟 구조체가 측정의 목적을 위하여 특정하게 설계되고 형성된 계측 타겟들인 반면에, 다른 실시예들에서, 기판에 형성된 디바이스의 기능성 부분인 타겟들의 속성이 측정될 수도 있다. 많은 디바이스들은 정규의 격자-유사 구조를 가진다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 '타겟 격자' 및 '타겟 구조체'라는 용어는 해당 구조체가 수행되는 중인 측정에 대하여 특정하게 제공되어야 한다는 것을 요구하지 않는다.
기판 및 패터닝 디바이스에서 실현되는 바와 같은 타겟의 물리적 격자 구조와 연관하여, 일 실시예는 기판에 타겟을 생성하고, 기판 상의 타겟을 측정하며 및/또는 측정을 분석하여 리소그래피 프로세스에 대한 정보를 획득하는 방법을 기술하는 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수도 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 도 3 의 장치에 있는 유닛(PU) 및/또는 도 2 의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수도 있다. 그 안에 저장된 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 스토리지 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기적 또는 광학적 디스크)가 역시 제공될 수 있다. 예를 들어 도 3 에 도시되는 타입의 현존하는 계측 장비가 이미 생산되고 및/또는 사용되고 있는 경우, 본 발명은 프로세서가 본 명세서에 기술된 방법을 수행하고, 따라서 노광 선량에 대한 민감도가 감소된 채 노광 선량 및 디포커스를 계산하게 하기 위한 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다. 이러한 프로그램은 선택적으로 광학계, 기판 지지대 등을 제어하여, 복수 개의 적합한 타겟 구조체의 측정을 위한 단계들을 수행하도록 구현될 수 있다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.
본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서 구문 또는 어휘는 예에 의한 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 교시 및 지도를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
발명의 내용 및 요약서 섹션이 아니라 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션이 청구항을 해석하기 위하여 사용되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 발명의 내용 및 요약서는 발명자(들)에 의하여 고찰되는 바와 같은 본 발명의 하나 이상의 그러나 전부가 아닌 예시적인 실시예들을 진술할 수도 있으며, 따라서 어떠한 경우에도 본 발명 및 첨부된 청구항을 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 특정 기능부 및 이들의 관계에 대한 구현을 예시하는 기능적 구성 블록들을 이용하여 위에서 설명되었다. 이들 기능적 구성 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서 내에서 임의적으로 정해진 것이다. 특정된 기능 및 이들의 관련성이 적절하게 수행되는 한 대안적 경계들이 정의될 수 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서 구문 또는 어휘는 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 교시 및 지도를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
Claims (30)
- 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하는 방법으로서,
(a) 리소그래피 프로세스를 사용하여 생성된 제 1 구조체와 제 2 구조체를 포함하는 기판을 수용하는 단계;
(b) 제 1 산란계 신호(scatterometer signal)를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계;
(c) 제 2 산란계 신호를 획득하도록, 방사선으로 상기 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계;
(d) 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 구조체는 공간 특성(spatial characteristics)이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지며,
상기 제 2 구조체는 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지고,
상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
리소그래피 프로세스를 사용하여 상기 기판 상에 제 1 구조체를 생성하는 단계로서, 상기 제 1 구조체는 적어도 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 1 구조체 생성 단계; 및
리소그래피 프로세스를 사용하여 기판 상에 제 2 구조체를 생성하는 단계로서, 상기 제 2 구조체는 적어도 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 2 구조체 생성 단계를 더 포함하고,
상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성은 격자를 가지는 계측 타겟의 피치인, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성은 격자를 가지는 계측 타겟의 피치인, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체가 있는 평면과 평행한 평면에 있는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성의 방향과 실질적으로 평행한, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성의 방향에 실질적으로 수직인, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계들은, 이미지-평면 검출 산란측정법을 사용하여 수행되는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 단계들은, 퓨필-평면 검출 산란측정법을 사용하여 수행되는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산란된 방사선을 검출하는 단계들은,
0 차 산란된 방사선을 더 높은 차수의 산란된 방사선으로부터 분리하는 단계 및
각각의 개별 산란계 신호를 획득하도록 상기 더 높은 차수의 산란된 방사선을 검출하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 단계는,
제 1 및 제 2 의 측정된 산란계 신호들에 각각 대응하는 제 1 및 제 2 측정된 세기들 사이의 차분을 사용하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 단계는, 정규화 단계를 포함하는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 12 항에 있어서,
정규화 인자는 제 1 및 제 2 측정된 산란계 신호들에 각각 대응하는 세기들의 합산인, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성은 600 nm의 주기를 가지는, 리소그래피 장치의 노광 선량 결정 방법. - 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 검출하는 검사 장치로서,
기판 상의 리소그래피 프로세스를 사용하여 생성된 제 1 구조체와 제 2 구조체를 방사선으로 조명하도록 구성되는 조명 시스템;
제 1 산란계 신호를 획득하도록 상기 제 1 구조체의 조명으로부터 발생하는 산란된 방사선을 검출하도록 구성되고, 제 2 산란계 신호를 획득하도록 상기 제 2 구조체의 조명으로부터 발생하는 산란된 방사선을 검출하도록 구성되는 검출 시스템; 및
프로세서로서, 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 상기 제 1 구조체 및 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 상기 제 2 구조체에 기초하여, 상기 제 1 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하도록 구성되는, 프로세서를 포함하고,
상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 검사 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성은 격자를 가지는 계측 타겟의 피치인, 검사 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성은 격자를 가지는 계측 타겟의 피치인, 검사 장치. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성의 방향과 실질적으로 평행한, 검사 장치. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 2 주기적 특성의 방향은, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 주기적 특성의 방향과 실질적으로 수직인, 검사 장치. - 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 것들은, 이미지-평면 검출 산란측정법을 사용하여 수행되는, 검사 장치. - 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 조명하면서 산란된 방사선을 검출하는 것들은, 퓨필-평면 검출 산란측정법을 사용하여 수행되는, 검사 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 프로세서는,
제 1 및 제 2 의 측정된 산란계 신호들에 각각 대응하는 제 1 및 제 2 측정 세기들 사이의 차분의 계산에 기초하여, 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위하여 사용되는 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하도록 구성되는, 검사 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체를 생성하기 위한 노광 선량 값을 상기 제 1 및 제 2 산란계 신호를 사용하여 결정하는 것은, 정규화 단계를 포함하는, 검사 장치. - 제 23 항에 있어서,
정규화 인자는 제 1 및 제 2 측정된 산란계 신호들에 각각 대응하는 세기들의 합산인, 검사 장치. - 제 15 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 시스템은, 각각의 개별 산란계 신호를 획득하도록, 0 차 산란된 방사선을 더 높은 차수의 산란된 방사선으로부터 분리하고, 상기 더 높은 차수의 산란된 방사선을 검출하여, 산란된 방사선을 검출하도록 구성되는, 검사 장치. - 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하기 위한 기판으로서,
상기 기판은 타겟을 포함하고,
상기 타겟은,
적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 제 1 구조체 및
적어도 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는 제 2 구조체를 포함하며,
상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 기판. - 제 26 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 및 제 2 주기적 특성은 격자를 가지는 계측 타겟의 피치인, 기판. - 기판 상의 리소그래피 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하기 위한 패터닝 디바이스로서,
상기 패터닝 디바이스는 타겟 패턴을 포함하고,
상기 타겟 패턴은,
리소그래피 프로세스를 사용하여 제 1 구조체를 생성하도록 구성되는 제 1 서브-패턴으로서, 상기 제 1 구조체는 공간 특성이 있는 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 1 서브-패턴; 및
리소그래피 프로세스를 사용하여 제 2 구조체를 생성하도록 구성되는 제 2 서브-패턴으로서, 상기 제 2 구조체는 공간 특성이 있는 제 1 주기적 특성 및 상기 노광 선량에 의해 영향받도록 설계된 공간 특성이 있는 적어도 다른 제 2 주기적 특성을 가지는, 제 2 서브-패턴을 포함하며,
상기 노광 선량은 상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 노광 선량-영향 공간 특성들에 상이한 방식으로 영향을 주는, 패터닝 디바이스. - 제 28 항에 있어서,
상기 제 1 구조체와 제 2 구조체의 제 1 및 제 2 주기적 특성들은 격자를 포함하는 계측 타겟을 기판 상에 형성하기 위하여 사용되기에 적합한 패터닝 디바이스 상의 피치인, 패터닝 디바이스. - 디바이스 제조 방법으로서,
디바이스 패턴이 리소그래피 프로세스를 사용하여 일련의 기판에 적용되고,
상기 방법은,
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 방법을 사용하여, 기판 중 적어도 하나를 사용하는 리소그래피 장치의 노광 선량을 결정하는 단계; 및
노광 선량을 결정하는 방법의 결과에 따라 후속 기판들에 대하여 상기 리소그래피 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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