KR20220163461A - 타겟 배열을 포함하는 기판, 및 연관된 적어도 하나의 패터닝 디바이스, 리소그래피 방법 및 계측 방법 - Google Patents

타겟 배열을 포함하는 기판, 및 연관된 적어도 하나의 패터닝 디바이스, 리소그래피 방법 및 계측 방법 Download PDF

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Abstract

기판 및 연관된 패터닝 디바이스가 개시된다. 기판은 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 포함하되, 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭(centrosymmetric)이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열된다. 기판을 측정하기 위한 계측 방법도 개시된다. 사용되는 계측 장치의 왜곡을 정정하면서, 이러한 타겟 배열을 측정하고 산란된 방사선으로부터 관심 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계를 포함하는 계측 방법이 또한 개시된다.

Description

타겟 배열을 포함하는 기판, 및 연관된 적어도 하나의 패터닝 디바이스, 리소그래피 방법 및 계측 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 5월 7일자로 출원된 EP 출원 제20173476.1호 및 2020년 6월 25일자로 출원된 EP 출원 제20182160.0호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 발명은 리소그래피 프로세스의 계측을 위한 타겟 배열 및 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 일반적으로 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용하는 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그러한 경우, 마스크 또는 레티클이라고도 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층상에 형성될 회로 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 수 개의 다이를 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하는 데 종종 사용되는 스캐닝 전자 현미경, 및 오버레이(디바이스 내의 2개의 층들 사이의 정렬 정확도에 대한 척도)를 측정하기 위한 전문화된 툴을 포함하여 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 오버레이는 2개의 층 사이의 오정렬의 정도로 기술될 수 있는데, 예를 들어 1nm의 측정된 오버레이에 대한 언급은 2개의 층이 1nm만큼 오정렬된 상황을 나타낼 수 있다.
최근, 리소그래피 분야에서 사용하기 위한 다양한 형태의 스캐터로미터가 개발되어 왔다. 이들 디바이스는 방사선 빔을 타겟 상으로 지향시키고, 산란된 방사선의 하나 이상의 특성 - 예를 들어, 파장의 함수로서의 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수로서 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서 편광 - 을 측정하여 "스펙트럼"을 얻고, 그로부터 타겟의 관심 특성을 결정할 수 있다. 관심 특성의 결정은 다양한 기법, 예를 들어 엄격 결합파 해석 또는 유한 요소 방법 등의 반복적인 접근법에 의한 타겟의 재구성; 라이브러리 탐색; 및 주성분 분석 등에 의해 수행될 수 있다.
기존의 스캐터로미터에 의해 사용되는 타겟은, 예컨대 40μm × 40μm 격자와 같은 비교적 큰 격자이며, 측정 빔은 격자보다 작은 스폿을 생성한다(즉, 격자가 언더필됨). 이로써 타겟의 수학적 재구성이 단순화되는데, 이는 타겟이 실질적으로 무한하다고 간주될 수 있기 때문이다. 그러나, 예를 들어, 타겟이 스크라이브 레인보다는 제품 피처들 사이에 위치될 수 있도록, 타겟의 크기를 예컨대 10 ㎛ × 10 ㎛ 이하로 줄이기 위해서, 격자가 측정 스폿보다 작게 만들어진 계측법이 제안되어 왔다(즉, 격자가 오버필됨). 통상적으로 이러한 타겟은 0차 회절 차수(정반사에 대응)가 차단되고 더 높은 차수만이 처리되는 암시야 계측법을 이용하여 측정된다. 암시야 계측법의 예는 국제 특허 출원 WO　2009/078708 및 WO　2009/106279 에서 찾을 수 있으며, 이들 문헌은 원용에 의해 그 전체가 본원에 포함된다. 이러한 기법의 추가 발전사항은 특허 공보 US20110027704A, US20110043791A 및 US20120242970A에 기재되어 있다. 처리량을 개선하기 위한 장치의 수정예는 US2010201963A1 및 US2011102753A1에 기재되어 있다. 이러한 문헌 모두의 내용 또한 원용에 의해 본원에 포함된다. 회절 차수의 암시야 검출을 이용하는 회절 기반 오버레이는 보다 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이러한 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있고 웨이퍼 상의 제품 구조체에 의해 둘러싸일 수 있다. 타겟은 하나의 이미지 내에서 측정될 수 있는 다수의 격자를 포함할 수 있다.
공지된 계측 기법에서는, -1 및 +1 회절 차수 세기를 별도로 얻기 위해 오버레이 타겟을 회전시키거나 조명 모드 또는 이미징 모드를 변경하면서, 특정 조건 하에서 오버레이 타겟을 두 번 측정함으로써 오버레이 측정 결과를 얻는다. 주어진 오버레이 타겟에 대한 세기 비대칭, 즉 이들 회절 차수 세기의 비교는 타겟에 있어서의 비대칭의 측정치를 제공한다. 오버레이 타겟에서의 이러한 비대칭은 오버레이(2개의 층의 원치 않는 오정렬)의 지표로서 사용될 수 있다.
계측 측정의 공지된 방법은 계측 장치에 의해 악영향을 받을 수도 있으며, 예를 들어 광학 칼럼의 결함으로 인해 형성된 이미지에 왜곡을 유발할 수 있고, 이러한 왜곡은 결과적인 계측에 악영향을 미칠 수 있다.
향상된 정확도로 리소그래피 프로세스의 계측을 수행할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 제1 양태로서 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 포함하는 기판을 제공하는데, 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭(centrosymmetric)이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열된다.
본 발명은 제2 양태로서 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 형성하기 위해 빔을 패터닝하도록 구성된 하나 이상의 타겟 피처를 포함하는 적어도 하나의 패터닝 디바이스를 제공하는데, 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열된다.
본 발명은 제3 양태로서 리소그래피 방법을 제공하는데, 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 형성하기 위해 빔을 패터닝하도록 구성된 하나 이상의 타겟 피처를 포함하는 적어도 하나의 패터닝 디바이스를 획득하는 단계 - 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열됨 -; 및 상기 적어도 하나의 패터닝 디바이스를 이용하여 기판 상에 적어도 하나의 타겟 배열을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 제4 양태로서 계측 방법을 제공하는데, a) 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 포함하는 기판을 획득하는 단계 - 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열됨 -; b) 측정 조명으로 타겟 배열을 조명하고 타겟 배열로부터 결과적인 산란 방사선을 캡처하는 단계; 및 c) 적어도 단계 b)를 수행하는 데 사용되는 계측 장치의 왜곡을 정정하면서 산란 방사선으로부터 관심 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 동작뿐만 아니라 본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 상세히 설명할 것이다. 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예에 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 이러한 실시예는 단지 예시의 목적으로 여기에 제시된다. 추가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시에 기초할 때 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
이제 본 발명의 실시예에 관해, 첨부된 도면을 참조로 하여 단지 예시의 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터를 나타낸다.
도 3은 (a) 제1 쌍의 조명 개구를 이용하여 타겟을 측정하는 데 사용하기 위한 암시야 스케터로미터의 개략도; (b) 주어진 조명 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 세부 사항; (c) 회절 기반 오버레이 측정을 위해 스캐터로미터를 이용함에 있어서 추가적인 조명 모드를 제공하는 제2 쌍의 조명 개구; 및 (d) 제1 쌍 및 제2 쌍의 개구를 조합한 제3 쌍의 조명 개구를 나타낸다.
도 4은 다중 격자 타겟의 공지된 형태 및 기판 상의 측정 스폿의 개요를 나타낸 것이다.
도 5는 도 3의 스캐터로미터에서 획득한 도 4의 타겟의 이미지를 나타낸다.
도 6(a)-(h)는 본 발명의 실시예에 따른 타겟 배열의 예를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 7(a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 중심대칭인 타겟 영역들이 비-중심대칭인 배열로부터 어떻게 추출될 수 있는지를 나타낸다.
도 8(a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 배열의 두 가지 측정 구성을 예시한다.
본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 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 또한 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 또한 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 포함) 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 또는 비광학 컴포넌트를 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에 유지되고 있는지 여부 등의 기타 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 기계식, 진공식, 정전식 또는 다른 클램핑 기술을 사용하여 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 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다. 본 명세서에서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-시프팅 피처 또는 소위 어시스트 피처를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 원하는 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있다는 점에 주목해야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성되는 디바이스의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며 바이너리, 교번 위상 시프트 및 감쇠 위상 시프트와 같은 마스크 타입은 물론 다양한 하이브리드 마스크 타입을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예는 입사하는 방사선 빔을 다양한 방향으로 반사시키도록 각각 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 미러의 매트릭스 배열을 채용한다. 기울어진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
도시된 바와 같이, 장치는 투과형(예를 들어, 투과형 마스크를 채택)이다. 대안적으로, 장치는 반사형(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 채택하거나, 반사형 마스크를 채택함)일 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수도 있다. 액침액은 또한 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어, 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위해 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 함을 의미하는 것이 아니라 오히려 액체가 노광 중에 투영 시스템과 기판 사이에 위치한다는 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 개체일 수 있다. 그러한 경우에, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 여겨지지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 이와 다른 경우, 예를 들어 방사선 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부분일 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 조정하기 위한 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경방향 범위(일반적으로 각각 외측-σ 및 내측-σ로 지칭됨)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(IN) 및 집광기(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명기는 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 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 인코더 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) 및 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 빔(B)의 경로에 대하여 정확하게 위치시킬 수 있다.
패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있다). 유사하게, 둘 이상의 다이가 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA) 상에 제공되는 상황에서 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 디바이스 피처 사이에서 다이 내에 작은 정렬 마커가 포함될 수도 있는데, 이러한 경우 마커는 가능한 작고 인접한 피처와는 다른 이미징 또는 프로세스 조건을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템에 관해 이하에서 더 설명할 것이다.
이러한 예에서 리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb) 및 기판 테이블이 그 사이에서 교환될 수 있는 2개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 갖는 이른바 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판이 측정 스테이션에서 나머지 기판 테이블 상에 로딩될 수 있고 다양한 준비 단계가 수행될 수 있다. 이러한 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 제어를 매핑하고 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 장치의 처리량을 실질적으로 증가시킬 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 발명을 이해하기 위해 추가적인 설명은 불필요하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC) 또는 리소셀 또는 클러스터로 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 레지스트층을 증착하는 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH), 및 베이크 플레이트(BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이를 상이한 프로세스 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(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.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하기 위해 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 따라서, 리소셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는, 리소셀 내에서 처리된 기판(W)의 일부 또는 전부를 받아들이는 계측 시스템(MET)을 더 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일한 배치(batch)의 다른 기판들이 여전히 노광될 수 있을 정도로 검사가 충분히 신속하고 빠르게 수행될 수 있다면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판이 수율 개선을 위해 스트리핑 및 재작업될 수 있고, 또는 폐기될 수 있으며, 이로써 결함 있는 것으로 알려진 기판 상에서 추가 처리를 수행하는 것을 피하게 된다. 기판의 단지 특정 타겟 부분만이 결함 있는 경우, 양호한 타겟 부분에 대해서만 추가적인 노광이 행해질 수도 있다.
계측 시스템(MET) 내에서 검사 장치는 기판의 특성을 결정하는 데 사용되며, 특히 동일한 기판의 상이한 층들 또는 상이한 기판들의 특성이 층마다 어떻게 달라지는지를 결정하는 데 사용된다. 이러한 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있거나 독립형 디바이스일 수 있다. 가장 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치가 노광 직후 노광된 레지스트 층에서 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 그러나, 레지스트 내의 잠상은 매우 낮은 콘트라스트를 가지며 - 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 방사선에 노광되지 않은 부분 간의 굴절율에 단지 아주 작은 차이가 있음 - 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행할 수 있을 정도로 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 따라서, 통상적으로 노광된 기판에 대해 수행되는 첫 번째 단계이고 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 단계인, 노광후 베이크 단계(PEB) 후에 측정이 이루어질 수 있다. 이러한 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 또한, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중의 하나를 제거한 시점에서 현상된 레지스트 이미지의 측정을 행하거나, 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에 측정을 행하는 것도 가능하다. 후자의 가능성은 결함이 있는 기판의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 유용한 정보를 여전히 제공할 수 있다.
계측 장치가 도 3(a)에 도시되어 있다. 타겟(T)과 이러한 타겟을 조명하는 데 사용되는 측정 방사선의 회절된 광선이 도 3(b)에 보다 상세히 예시되어 있다. 도시된 계측 장치는 암시야 계측 장치로서 알려진 유형이다. 여기에 도시된 계측 장치는 순전히 암시야 계측에 대한 설명을 제공하기 위한 일례이다. 이러한 계측 장치는 독립형 디바이스이어도 되고, 또는 예컨대 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA)에 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수도 있다. 장치 도처에서 여러 개의 브랜치를 갖는 광축은 점선 O로 표시되어 있다. 이러한 장치에서, 광원(11)(예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 광은 빔 스플리터(15)를 통해 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의해 기판(W) 상으로 지향된다. 이들 렌즈는 4F 배열의 이중 시퀀스로 배치된다. 기판 이미지를 여전히 검출기 상에 제공하고 동시에 공간 주파수 필터링을 위해 중간 퓨필 평면에 대한 액세스를 허용한다면, 상이한 렌즈 배열이 사용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 여기에서 (공액) 퓨필 평면으로 지칭되는, 기판 평면의 공간 스펙트럼을 제공하는 평면에서의 공간 세기 분포를 규정함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이것은 대물 렌즈 퓨필 평면의 역-투영 이미지(back-projected image)인 평면에서, 렌즈(12)와 렌즈(14) 사이에 적합한 형태의 개구 플레이트(13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 예시된 실시예에서, 개구 플레이트(13)는 상이한 조명 모드가 선택될 수 있도록 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태를 갖는다. 본 예에서의 조명 시스템은 축외 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 개구 플레이트(13N)는, 단지 설명을 목적으로 "북쪽"으로 지정된 방향으로부터 축외 조명을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 개구 플레이트(13S)는 유사한 조명을 제공하지만 "남쪽"으로 표시된 반대 방향으로부터 조명을 제공하기 위해 이용된다. 상이한 개구를 사용함으로써 다른 조명 모드도 가능하다. 요구되는 조명 모드 밖의 임의의 불필요한 광은 요구되는 측정 신호와 간섭할 것이기 때문에 퓨필 평면의 나머지는 어두운 것이 바람직하다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이, 타겟(T)은 기판(W)이 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 수직인 상태로 배치된다. 기판(W)은 지지체(미도시)에 의해 지지될 수 있다. 축(O)에서 벗어난 각도로 타겟(T) 상에 충돌하는 측정 방사선 광선(I)은 하나의 0차 광선(실선 0) 및 2개의 1차 광선(일점쇄선 +1과 이점쇄선 -1)을 발생시킨다. 오버필된 소형 타겟을 이용하는 경우, 이들 광선은 계측 타겟(T) 및 기타 피처를 포함한 기판의 영역을 커버하는 다수의 평행 광선 중의 단지 하나가 된다는 점을 기억해야 한다. 플레이트(13)의 개구가 (유용한 광량을 허용하는데 필요한) 한정된 폭을 가지므로, 입사 광선(I)은 실제로는 일정 범위의 각도를 점유할 것이고, 회절 광선 0차와 +1/-1차가 다소 확산될(spread out) 것이다. 소형 타겟의 포인트 확산 함수에 따라, 각각의 차수 +1과 -1은 도시된 바와 같이 단일의 이상적인 광선이 아니라 일정 범위의 각도에 걸쳐 추가로 확산될 것이다. 타겟의 격자 피치 및 조명 각도는 대물 렌즈에 진입하는 1차 광선이 중앙의 광축과 근접하게 정렬되도록 설계되거나 조정될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 도 3의 (a) 및 (b)에 예시된 광선은 순전히 이들이 도면에서 보다 용이하게 구별될 수 있도록 하기 위해 다소 축에서 벗어난 것으로 도시되어 있다.
기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 적어도 0차와 +1차 회절 광선은 대물 렌즈(16)에 의해 집광되고, 빔 스플리터(15)를 통해 역으로 지향된다. 도 3(a)로 돌아가서, 제1 조명 모드와 제2 조명 모드 둘 모두가 북쪽(N)과 남쪽(S)으로 표시된 정반대 측의 개구를 지정하는 것으로 예시되어 있다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광축의 북쪽 측으로부터 기인한 것인 경우, 즉 제1 조명 모드가 개구 플레이트(13N)를 이용하여 적용된 경우에는, +1차 회절 광선(+1(N)으로 표시됨)이 대물 렌즈(16)에 진입한다. 반대로, 제2 조명 모드가 개구 플레이트(13S)를 이용하여 적용된 경우에는, -1차 회절 광선(-1(S)로 표시됨)이 렌즈(16)에 진입하는 광선이 된다.
제2의 빔 스플리터(17)는 회절 빔을 2개의 측정 브랜치로 분할한다. 제1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 이용하여 제1 센서(19)(예컨대, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서 상의 상이한 포인트에 충돌하며, 이로써 이미지 처리가 차수를 비교하고 대비(contrast)할 수 있게 된다. 센서(19)에 의해 캡쳐된 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 포커싱하거나 및/또는 1차 빔의 세기 측정치를 정규화하기 위해 이용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 수많은 측정 목적을 위해 사용될 수 있다.
제2 측정 브랜치에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23)(예컨대, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 제2 측정 브랜치에서, 퓨필 평면에 공액 관계를 이루는 평면에 구경 조리개(21)가 제공된다. 구경 조리개(21)는 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하도록 기능한다. 센서(19, 23)에 의해 캡쳐된 이미지는 이러한 이미지를 처리하는 프로세서(PU)에 출력되며, 프로세서의 기능은 수행되는 측정의 특정한 타입에 좌우될 것이다. "이미지"라는 용어는 본 명세서에서는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의하기 바란다. 이와 같은 격라 라인의 이미지는 -1 및 +1 차수 중의 하나만이 제공되는 경우에는 형성되지 않을 것이다.
도 3에 도시된 개구 플레이트(13) 및 시야 조리개(21)의 구체적인 형태는 단지 예에 불과하다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 타겟의 축상 조명이 사용되고, 실질적으로 단지 하나의 1차 회절 광만을 센서에 전달하기 위하여 축외 개구를 갖는 구경 조리개가 사용된다. 다른 예로서 2-사분면 개구가 사용될 수도 있다. 이렇게 하면 위에서 언급한 US2010201963A1에 기술된 바와 같이 플러스 및 마이너스 차수를 동시에 검출할 수 있게 된다. 검출 브랜치 내에 광학 웨지(세그먼트화된 프리즘 또는 다른 적절한 요소)를 갖는 실시예는, 위에서 언급한 US2011102753A1에 기술된 바와 같이, 단일 이미지에서 공간적으로 이미징을 위해 차수를 분리하는 데에 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 측정에 있어서 1차 빔 대신 또는 1차 빔에 추가하여 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔(도 3에 도시되지 않음)이 사용될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 세그먼트화된 프리즘이 구경 조리개(21) 대신에 사용될 수 있으며, 이 경우 +1 및 -1 차수가 이미지 센서(23) 상의 공간적으로 분리된 위치에서 동시에 캡처될 수 있다.
측정 방사선을 이들 상이한 타입의 측정에 적합화시키기 위해, 개구 플레이트(13)는 원하는 패턴을 제 위치에 놓이게 하도록 회전하는 디스크 둘레에 형성된 다수의 개구 패턴을 포함할 수 있다. 개구 플레이트(13N 또는 13S)는 하나의 방향(설정에 따라 X 또는 Y)으로 배향된 격자를 측정하는 데에만 사용될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 직교 격자의 측정을 위해, 90 ° 및 270 °만큼 타겟의 회전이 구현될 수 있다. 상이한 개구 플레이트가 도 3(c) 및 (d)에 도시되어 있다. 이를 이용하는 것과 장치의 수많은 기타 변형예 및 응용예가 위에서 언급한 종래의 특허 문헌에 기술되어 있다.
도 4는 공지된 방법에 따라 기판 상에 형성된 오버레이 타겟 또는 복합 오버레이 타겟을 도시한다. 이러한 예에서의 오버레이 타겟은 조밀하게 함께 위치된 4개의 서브-타겟(예컨대, 격자)(32 내지 35)을 포함하여, 이들이 계측 장치의 계측 방사선 조명 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 모두 있게 된다. 따라서 4개의 서브-오버레이 타겟은 모두 동시에 조명되고 센서(23) 상에 동시에 이미징된다. 오버레이의 측정에 전용화된 예에서, 서브-타겟(32 내지 35)은 그 자체로, 기판(W) 상에 형성된 반도체 디바이스의 상이한 층들에 패터닝되는 중첩되는 격자들에 의해 형성된 복합 구조체이다. 서브-타겟(32 내지 35)은 복합 서브-타겟의 상이한 부분들이 형성되는 층들 사이의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위해 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋들을 가질 수도 있다. 서브-타겟(32 내지 35)은 또한, X 및 Y 방향으로 입사하는 방사선을 회절시키도록, 도시된 바와 같이 그 배향이 다를 수 있다. 일례에서, 서브-타겟(32 및 34)은 각각 +d, -d의 바이어스를 갖는 X-방향 서브-타겟이다. 서브-타겟(33 및 35)은 각각 오프셋 +d 및 -d를 갖는 Y-방향 서브-타겟이다. 이들 서브-타겟에 대한 별개의 이미지가 센서(23)에 의해 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다. 이는 오버레이 타겟의 한 가지 예시일 뿐이다. 오버레이 타겟은 4개보다 많거나 적은 서브-타겟을 포함할 수도 있다.
도 5는 도 3(d)로부터의 개구 플레이트(13NW 또는 13SE)를 이용하여, 도 3의 장치에서 도 4의 오버레이 타겟을 사용하여, 센서(23) 상에 형성되어 센서에 의해 검출될 수 있는 이미지의 예를 도시한다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)는 상이한 개별 서브-타겟들(25a 내지 25d)을 분해할 수는 없지만, 이미지 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 빗금친 영역(40)은, 기판 상의 조명된 스폿(31)이 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징되는, 센서 상의 이미지의 필드를 나타낸다. 이러한 영역 내에서, 직사각형 영역(42-45)은 작은 오버레이 서브-타겟(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 오버레이 타겟이 제품 영역에 있는 경우 이러한 이미지 필드의 주변부에 제품 피처가 보일 수도 있다. 이미지 프로세서 및 컨트롤러(PU)는 패턴 인식을 사용해 이들 이미지를 처리하여 서브-타겟(32 내지 35)의 별개 이미지(42 내지 45)를 식별한다. 이런 식으로, 이미지는 센서 프레임 내의 특정 위치에 매우 정밀하게 정렬될 필요가 없으며, 이는 전체적으로 측정 장치의 처리량을 크게 개선한다.
일단 오버레이 타겟들의 별개 이미지가 식별되면, 이러한 개별 이미지의 세기가, 예를 들어 식별된 영역 내에서 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써 측정될 수 있다. 이미지들의 세기 및/또는 다른 특성을 서로 비교할 수 있다. 리소그래피 프로세스의 상이한 파라미터를 측정하기 위해 이러한 결과는 조합될 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 중요한 예이다.
예를 들어 위에서 언급한 US20110027704A 등의 출원에 기술된 방법을 이용하면, 서브-타겟(32 내지 35) 내에서 2개의 층 사이의 오버레이 오차(즉, 원치 않는 그리고 의도하지 않은 오버레이 오정렬)가 측정된다. 이러한 방법은 마이크로 회절 기반 오버레이(μDBO)라고 할 수도 있다. 이러한 측정은, 세기 비대칭의 척도를 얻기 위해 +1차 및 -1차 암시야 이미지의 세기를 비교함으로써 드러나는 바와 같이 (다른 대응하는 더 높은 차수의 세기, 예컨대 +2 및 -2차를 비교할 수도 있음) 오버레이 타겟 비대칭을 통해 수행될 수 있다.
도 4에 예시된 것과 같은 다중 격자 타겟을 사용하는 알려진 방법에서는, 오버레이(OV)가 다음 식을 통해 결정될 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
여기서:
Figure pct00003
는 양의 바이어스 타겟으로부터의 +1 회절 차수이다(예컨대, 세기 값);
Figure pct00004
는 양의 바이어스 타겟으로부터의 -1 회절 차수이다;
Figure pct00005
는 음의 바이어스 타겟으로부터의 +1 회절 차수이다;
Figure pct00006
는 음의 바이어스 타겟으로부터의 -1 회절 차수이다;
Figure pct00007
(예컨대, 양의 바이어스 타겟으로부터의 +1차 및 -1차 세기의 비대칭);
Figure pct00008
(예컨대, 음의 바이어스 타겟으로부터의 +1차 및 -1차 세기의 비대칭).
식 1은 감도 계수 K에 관해 다시 표현될 수 있는데, 이러한 계수는 (완벽한 타겟이라 가정할 때) 오버레이와는 독립적이라는 특별한 특성을 갖는 스택 의존 파라미터이다.
Figure pct00009
여기서:
Figure pct00010
식 2는 서브-타겟을 형성하는 격자의 피치에 비해, 작은 바이어스 값과 오버레이 오차를 가정한 간단한 선형 방정식이다. 그러나, 더 넓은 범위에 걸친 오버레이 오차 및 바이어스에 대한 비대칭의 의존성은 실질적으로 정현파 형태를 가지며, 식 2의 선형 모델 대신에 정현파 모델이 이용될 수도 있다.
4개의 별개의 서브타겟을 사용하는 공지된 방법에서는, 이미지(40) 내에서 서브타겟들이 구별되도록 각 서브타겟 주변에 경계를 필요로 한다(도 4 및 도 5에는 도시되어 있지 않음). 이는, 패터닝된 영역의 특정 부분이 엣지 효과로 인해 사용될 수 없음을 의미한다. 부가적으로, 2개의 특정 오프셋만 사용하게 되면 위에서 언급한 선형성에 대한 가정이 강요되므로, 실제 관계가 비선형일 때 부정확해질 수 있다.
리소그래피 프로세스의 계측의 공지된 방법은 계측 장치에 의해 악영향을 받을 수도 있으며, 예를 들어 광학 칼럼의 결함으로 인해 형성된 이미지에 왜곡을 유발할 수 있고, 이러한 왜곡은 결과적인 계측에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 이러한 결함은 특별한 계측 장치의 특정한 특성이므로, 상이한 계측 장치 간의 차이는 다수의 계측 장치를 포함하는 환경에서 계측 프로세스에 악영향을 미칠 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 왜곡은 타겟, 센서 및 측정 프로파일의 주어진 조합에 대해 매우 일정하므로, 웨이퍼 전체에 걸쳐 측정된 지문에는 나타나지 않을 것이다; 그것은 일정한 왜곡 오프셋을 제공할 것이다. 그러나 이러한 왜곡 오프셋은 툴-의존적이므로, 수용할 수 없을 정도로 높은 매칭 문제를 즉시 유발할 것이다.
그러므로, 향상된 정확도로 리소그래피 프로세스의 계측을 수행할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
중심대칭으로 배열된 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하는 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 타겟 배열이 본 명세서에 개시된다. 중심대칭 배열은, (적어도 단일 방향으로의 측정을 위한) 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들이 중심대칭점 주위로 180도 회전될 때 계측 장치에 동일하게 보이게 되도록 하는 것일 수 있다; 즉, 각각의 쌍의 타겟 영역들(또는 적어도 단일 방향으로 측정하기 위한 그러한 타겟 영역들) 중 2개의 유사한 타겟 영역들은 실질적으로 위치를 상호교환(swap)한다. 중심대칭이란, 타겟 배열이 x 및 y(기판 평면에 평행)로 플롯된 점 그룹으로 기술되는 경우, 모든 점 x, y는 구별불가능한 대응하는 점 -x, -y를 가지며, 원점은 중심대칭점을 규정하게 됨을 의미한다.
타겟 배열 내의 타겟 또는 타겟 영역은, 오버레이, 초점, 선량 또는 리소그래피 웨이퍼 상에 존재하는 디바이스 구조체의 물리적 파라미터, 예컨대 틸트, 측벽 각도, 임계 치수 및 기타 관심 치수를 측정하기에 적합한 타겟일 수 있다. 타겟 배열 내의 타겟은 이미지 기반 계측(IBO), 회절 기반 계측(DBO) 또는 기타 다른 형태의 계측에 적합한 타겟일 수 있다. 여기에 설명된 타겟은 디지털 홀로그래피 계측에 적합할 수 있다. 이러한 타겟 배열은 (예를 들어, 인쇄된 것과 같은) 기판 상에 또는 하나 이상의 패터닝 디바이스(예를 들어, 관심 파라미터가 오버레이일 때 타겟 배열의 2개의 층을 형성하기 위한 2개의 패터닝 디바이스) 상에 나타날 수 있다.
타겟 배열은 적어도 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들 및 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함할 수 있다. 각 쌍의 타겟 영역들은 치수(길이 및 폭), 피치, 선폭, 및 그 각각의 구성성분 주기적 구조체들(둘 이상을 갖는 경우)의 라인/공간 비율의 측면에서 유사할 수 있다. 따라서, 이러한 맥락에서 유사하다는 것은 크기와 형태가 실질적으로 동일함을 의미한다(예컨대, 처리 및 기타 의도치 않은 차이/변형을 제외함). 이러한 맥락에서, "중심대칭인 타겟 영역들의 쌍" 또는 "타겟 영역들의 쌍"은 기판/웨이퍼 테이블이 중심대칭점 주위로 180도 회전될 때 측정 스폿 내에서 서로의 자리를 차지하는 2개의 대응하는 유사한 영역들을 포함할 수 있다.
(예를 들어, 오버레이 계측을 위한) 특정 예에서, 타겟 배열은 제1 유형의 유사한 타겟 영역들의 제1 쌍 및 제2 유형의 타겟 영역들의 제2 쌍을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 두 유형의 타겟 영역들은 각각 제1 피치 및 제2 피치를 갖는 2개의 구성성분 주기적 구조체(층당 하나씩)를 각각 포함할 수 있으며, 주기적 구조체의 순서는 두 유형 사이에서 상호교환된다; 즉, 제1 유형의 타겟 영역들은 그 상부 층에 제1 피치를 갖는 구조체 및 그의 하부 층에 제2 피치를 갖는 구조체를 가질 수 있고, 이들 구조체의 순서는 제2 유형의 타겟 영역들에 대해 반대가 된다.
일 실시예에서, 타겟 배열은 (예를 들어, 2개의 직교 방향으로 계측을 수행하기 위해) 측정 방향마다 타겟 영역들의 적어도 한 쌍을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 배열은 측정 방향마다 타겟 영역들의 제1 및 제2 쌍(예를 들어, 전술한 바와 같음)을 포함할 수 있다. 2 방향 타겟 배열의 중심대칭은 전체 타겟 배열에 관한 것이거나(즉, 타겟 배열의 중심에 단일한 중심대칭점이 있음) 또는 단지 단일한 방향의 타겟 영역들에 대한 것일 수 있다(즉, 단일 방향의 타겟 영역들의 중심에 각각의 중심대칭점이 있는 2개의 중심대칭점이 있음).
타겟 영역들 중 하나, 일부 또는 모두는 각각 전체 타겟(예컨대, 단일 타겟)을 포함할 수 있고, 및/또는 타겟 영역들 중 하나, 일부 또는 모두는 더 큰(단일) 타겟의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그 자체로 중심대칭이 아닌 타겟 배열은 중심대칭인 타겟 영역들의 쌍들(예를 들어, 관심 영역들)이 타겟 배열에 대해 식별될 수 있다면 여전히 이용될 수 있다. 또한 단일 타겟은 다수의 타겟 영역들로 분할될 수 있고, 즉 이는 예를 들어 중심대칭점에 중심을 둔다면 타겟 영역들의 쌍을 포함할 수 있다.
계측 장치의 결함의 존재는 이러한 장치에 의해 수행된 측정에 왜곡으로 나타난다. 이러한 왜곡은 특정 계측 장치의 특성이므로, 동일한 계측 타겟이 상이한 계측 장치 상에서 측정될 때 왜곡이 달라질 수 있다. 계측이 상이한 계측 장치 상에서 수행될 때 계측 단계들을 정확하게 하게 위해, 각각의 계측 장치의 특정 기여분으부터 리소그래피 프로세스의 계측을 디커플링(decouple)시키는 것이 바람직하다. 이러한 디커플링은, 예를 들어 측정된 파라미터에서 알려진 변화를 갖는, 타겟들의 측정에서의 변환을 생성함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 스테이지 회전 WR0에서(예를 들어, 제1 배향에서) 상기 계측 파라미터를 측정하고 WR180의 스테이지 회전에서(예를 들어, 제1 배향에 대해 180도인 제2 배향에서) 동일한 파라미터를 측정하게 되면, 예를 들어 왜곡 기반 기여분이 동일하게 유지되면서 부호를 변경함으로써 측정된 오버레이의 변화를 유발한다. 측정들 사이의 위상 변화로서 관심 파라미터가 추출될 수 있다. 다시 말해서, 양 방향 모두에서, 본질적으로 동일한 타겟 배열이 측정되고, 따라서 측정들은 툴로부터 정확히 동일한 왜곡의 영향을 받게 된다. 그러나, 획득들 사이에 웨이퍼가 회전되었기 때문에 오버레이의 부호가 변경된다. 따라서, 변경된 부호를 갖는 오버레이를 제외하고 측정들이 본질적으로 동일하므로, 오버레이는 측정들 간의 (예를 들어, 위상) 차이로 인출(retrieve)될 수 있다.
이러한 메커니즘은, 측정된 신호의 위상이 상기 계측 단계들에 의해 계측 프로세스의 관심 파라미터를 결정하는 데 이용되는 계측 타겟에 특히 적합하다.
도 6은, 사용되는 계측 장치의 특정 왜곡을 완화(예를 들어, 제거)하면서 관심 파라미터가 측정되도록 하는 다양한 타겟 배열을 나타낸다. 표기 "Ax"는 유형 A의 타겟을 기술하는 것이고, x 방향으로 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하는 데에 적합하다. 마찬가지로, "Bx"는 방향 x으로 파라미터를 측정하는 데에 적합한 유형 B의 타겟을 기술하는 것이다. "Ay" 및 "By"는 y 방향으로 파라미터를 측정하는 데에 사용되는 유형 A 및 B의 타겟을 기술하기 위해 사용되는 표기이다. 직사각형 또는 정사각형의 형태인 각각의 패드는 계측 타겟, 예를 들어 중첩되는 격자들을 포함하는 타겟이며, 여기서 상부 격자의 피치는 하부 격자의 피치와 상이하다. 도 6의 표기법에서, 유형 A 타겟은 하부 격자의 피치보다 작은 상부 격자 피치를 가지며, 유형 B 타겟은 하부 격자의 피치보다 더 큰 상부 격자 피치를 갖는다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 각각의 타겟 영역이 단일한 정사각형 또는 직사각형 타겟인 배열을 나타내며, 둘 모두의 타겟들은 공통된 중심대칭점 주위에 배열된다. 도 6(c) 및 도 6(d)의 배열에서, 중심 타겟 영역들 2개는 단일 타겟(Bx로 표시됨)으로부터 형성되며, 중심대칭점은 점선의 양쪽에서 한 쌍의 타겟 영역들을 규정하도록 이러한 타겟의 중심에 있다. 이러한 배열은 타겟 영역들의 상이한 쌍들에 대한 타겟 영역들의 크기가 다를 수 있음을 보여준다. 도 6(e)는 직사각형 타겟 배열을 보여주며, 도 6(f)는 유사한 배열을 보여주지만 타겟 영역들이 두 그룹으로 나뉜다. 도 6(g)는 측정 방향에 따라 타겟 배열들이 그룹화된 배열을 보여주며, 전체 타겟 배열이 중심대칭인 것이 아니라 개개의 중심대칭점 CSPx, CSPy 주위로 이러한 방향 그룹들만 중심대칭이다. 도 6(h)는 측정 방향에 따라 타겟 배열들이 그룹화된 두 번째 배열을 보여주며, 각 그룹에는 홀수개의 타겟(예컨대, 3개의 타겟)이 있어 중앙 타겟 영역들 2개가 각 방향에서 단일 타겟으로부터 형성된다.
도 6의 모든 배열에서, 기판 상에 규정된 타겟 배열들은 원하는 중심대칭성을 갖는다(도 6(g) 및 6(h) 예에서는 단지 방향마다 이지만). 그러나, 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 임의의 타겟 배열이 사용될 수 있으며, 적어도 2개의 타겟 영역들의 측정된 특성(예를 들어, 관심 영역)이 중심대칭이거나 또는 (180도) 회전시 대칭성을 갖도록 타겟 배열 내에 위치하는 적어도 2개의 타겟 영역들을 포함하면 된다. 타겟 배열들이 원하는 중심대칭 방식으로 배열되지 않을 가능성이 있다. 그러나, 대응하는 유사한 중심대칭인 타겟 영역들 또는 관심 영역들(ROI)이 식별될 수 있다면, 바람직하지 않은 계측 툴-특정 기여분으로부터 측정된 파라미터를 디커플링하는 것이 수행될 수 있다.
도 7는 이러한 실시예를 예시한다. 도 7(b)는 자체적으로 원하는 중심대칭 특성을 갖지 않는 타겟 배열의 일례이다. 그러나 ROI를 신중하게 선택함으로써 타겟 영역들 또는 (동일한 치수 및 유형의) ROI의 대응하는 중심대칭 쌍들이 식별될 수 있다. 예를 들어, 타겟 Ax 및 Ax'는 형상/치수가 다르지만, 관심 영역(ROI)로 선정될 수 있는 타겟 영역들의 대응하는 중심대칭 쌍들을 가진다. 이러한 방식으로, 도 7(b)의 비-중심대칭 타겟 배열은 도 7(a)/6(a)의 중심대칭 타겟 배열과 본질적으로 동일한 방식으로 측정될 수 있으며, 중심대칭인 ROI 배치를 가능하게 하는 임의의 타겟 배열(적어도 두 개의 타겟을 포함함)이 본 개시내용의 범위에 속한다.
리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하기 위한 계측 방법은, 대응하는 타겟을 방사선으로 조명하고, 타겟에 의해 산란된 방사선을 검출하며, 타겟의 측정 내의 특성 - 특성은 회전시 대칭성을 가짐 - 을 결정함으로써 계측 타겟 배열의 적어도 2개의 타겟 영역들을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 측정의 특성은 타겟 배열의 측정된 이미지 내의 관심 영역(ROI)일 수 있다. 이러한 방법은 선택된 ROI가 180도 회전시 대칭(즉, 중심대칭)이 되도록 ROI를 선택하는 알고리즘을 포함한다.
예를 들어, 그러한 알고리즘은, 실질적으로 유사한 이미지 시그니처(세기 및/또는 위상 패턴)을 갖는 타겟 배열의 이미지(퓨필/푸리에 평면 이미지 또는 이미지 평면 이미지일 수 있음) 내의 유사한 영역들을 식별하고, 이러한 유사한 영역들 내에서 타겟 영역들의 하나 이상의 쌍(적어도 방향마다)을 식별하여, 이들이 공통 치수를 갖고 중심대칭점 주위로 중심대칭이 되도록 한다. 중심대칭점은 ROI를 결정하는 동안 알고리즘에 의해 규정될 수 있거나, 미리 결정된 중심대칭점(예컨대, 도 7(b)에서 CSP로 표시됨)일 수 있다.
이러한 방법의 장점은, 리소그래피 프로세스의 파라미터를 결정하는 데 필요한 측정이 계측 장치의 까다로운 기여분 및 타겟 배열 내의 타겟들의 위치의 가능한 오배열로부터 디커플링된다는 점이다.
실시예로서, 타겟 배열 내에서 타겟을 형성하는 각각의 주기적 구조체의 피치는 광학 방사선에 의해 분해될 수 있거나 광학 방사선에 의해 분해되지 않을 수도 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같이 타겟 배열을 측정하는 다수의 방법이 있다. 각각의 경우에 각 방향의 타겟들은 개별적으로 또는 동시에 측정될 수 있다.
일 실시예로서, 도 8에 예시된 바와 같이, 획득당 타겟 영역들의 하나의 세트만이 측정되고, 타겟 영역들의 하나의 세트는 유사한 타겟 영역들의 각각의 쌍의 단지 하나의 타겟 영역만을 포함한다. 이렇게 하면 전체 타겟 배열이 측정 스폿 내에 맞춰질 필요가 없기 때문에 타겟 영역들이 더 커질 수 있다. 도 8(a)는 제1 획득을 위한 배향 Wr0의 타겟 배열을 보여주고, 도 8(b)는 제2 획득을 위한 WR180의 동일한 타겟 배열을 보여준다. 양자의 경우 모두 본질적으로 유사한 타겟 영역들의 배열이 측정 스폿(MS) 내에서 캡처된다는 점에 주목해야 한다(오버레이의 방향이 변경될 것이라는 점을 제외하고). 이를 더 잘 설명하기 위해, 유사한 타겟 영역들의 각 쌍의 각각의 타겟 영역이 별도로 식별되어(즉, x 방향 제1 유형 타겟 영역들의 쌍의 경우 Ax1, Ax2 등), 도 8(a)의 측정 스폿(MS) 내에서 "1"로 표시된 타겟 영역들과 도 8(b)의 측정 스폿(MS) 내에서 "2"로 표시된 타겟 영역들이 됨을 알 수 있다.
서로 상이한 배향에 대한 언급이 반드시 기판/타겟 배열이 물리적으로 회전된다는 것을 의미하지는 않는다는 점에 유의해야 한다. 대신에, 배향은 조명 방향을 기준으로 하고, 조명은 기판을 회전시키는 대신에, 예를 들어 정반대 방향으로부터 타겟 배열을 조명함으로써 변경될 수 있다. 이것은 예를 들어 도 3(a)(또는 도 3(d))에 도시된 정반대 방향 개구(13N, 13S)(또는 13E, 13W)를 이용하여 수행될 수 있다. 마찬가지로 회전에 대한 임의의 언급은 조명 방향/조명 프로파일의 변경을 동일하게 지칭한다. 또한, 이러한 정반대 방향의 개구 쌍들 양자 모두가 동시에 이용될 수 있다는 점이 알려져 있고(또는 이와 다른 동시 이중 방향 조명 프로파일), 이 경우 결과적인 이미지들이 광학적으로 분리되고 동시에 캡처되며, 따라서 제1 획득 및 제2 획득이라는 용어가 반드시 시간 순서를 시사하거나 암시하는 것은 아니며, 이들 획득은 동시 획득일 수 있다.
다른 실시예에서, 전체 타겟 배열이 두 배향 모두에서 측정될 수 있다. 대안적으로, 단일 배향(및 단일 획득)에서만 전체 타겟 배열을 측정하는 것이 가능할 수도 있다. 이는 예를 들어, 명확한 왜곡 구배가 없는 경우에 가능하고, 즉 측정 스폿 내에서 타겟 배열이 어디에 있든, 왜곡은 동일하다. 이러한 방법은, 단일 배향(예컨대, WR0)에서만 전체 타겟 배열을 측정하고, 제1 유형 타겟 영역들 중 하나와 제2 유형 타겟 영역들 중 하나의 오버레이(예를 들어, 도 8의 다이어그램에서 Ax1-Bx1 또는 Ay1-By1) 및 제1 유형 타겟 영역들 중 나머지 하나와 제2 유형 타겟 영역들 중 나머지 하나의 오버레이(예컨대, 도 8의 다이어그램에서 Ax2-Bx2 또는 Ay2-By2)의 차분으로부터 오버레이를 (예컨대, 방향마다) 평균화하는 것을 포함할 수 있다. 이들은 반대되는 왜곡을 받을 것이기 때문에, 상쇄될 것이다.
일 실시예에서, 3개 미만의 타겟 배열, 예를 들어 단지 단일한 타겟 배열에 대해 (예컨대, 전술한 방법 중 임의의 것을 사용하여) 왜곡 오프셋을 측정하고 웨이퍼 상의 모든 다른 타겟 배열에 이러한 오프셋을 적용하는 것이 제안된다. 이는 오프셋이 매우 안정적인 경우에 유효하다. 이것은 단지 하나의 중심대칭 타겟 배열이 인쇄될 필요가 있고(예를 들어, 레티클이 필드-대-필드로 반복되기 때문에 필드당 한 번), 다른 모든 타겟 배열은 더 작게(예를 들어, 절반 크기로) 만들어질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 개념은 더 확장될 수 있으며 WR0 및 WR180 모두에서 웨이퍼 상의 복수의 타겟 배열을 측정하고 모델(예컨대, 회귀 모델 또는 신경망과 같은 머신 러닝 모델)을 트레이닝하여 다른 모든 타겟 배열에 대해 왜곡 오프셋을 예측하는 것을 포함한다. 이것은 또한 필드당 1개의 중심대칭 타겟에 대해 트레이닝될 수 있으며, 다른 모든 타겟은 비-중심대칭인 상태로 남겨둔다. 또한 중심대칭 교정이 모델 트레이닝에 포함될 수 있어 처리량이 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 각 패드의 상부 및 하부 격자를 형성하는 라인, 예를 들어 도 8(a)의 Ax1 및 Bx1은, Ax1의 하부 격자로부터의 라인 상에 위로부터 이미징될 때 Ax1의 상부 격자의 적어도 하나의 라인이 중첩되거나 상부에 존재하도록 배열된다. 이러한 배열은 종래 기술에서 "라인-온-라인(line-on-line)"으로 알려져 있다. 각 패드의 상부 및 하부 격자의 상이한 피치로 인해, 라인-온-라인 배열은, 본 발명 전반에 걸친 실시예에서 기술된 타겟들에 대해, 단일 라인에 대한 것이거나 또는 패드들의 크기와 피치들 사이의 관계가 허용하는 경우 몇 쌍의 라인들에 대한 것이다. 또 다른 실시예에서, 인접 패드들의 라인들, 예를 들어 도 8(a)의 Ax1 및 Bx1, 또는 By2 및 Ay2, 또는 Ay1 및 By1, 또는 Bx2 및 Ax2는 이미지 센서 상에 형성된 줄무늬(fringe)의 피치의 배수를 8로 나눈 값에 의해 주어진 거리만큼 서로에 대해 시프트된다.
일 실시예에서, 도 6, 7 및 8에 제시된 타겟 레이아웃은 도 4 및 5에 기술된 타겟으로부터 형성될 수도 있다. 일 실시예에서, 도 6(a)의 패드 Ax는 바이어스 +d 만큼 서로에 대해 시프트되는 상부 및 하부 격자의 동일한 피치를 가질 수 있고, 도 6(a)의 패드 Bx는 바이어스 -d만큼 서로에 대해 시프트되는 상부 및 하부 격자 사이에 동일한 피치를 가질 수 있으며, 여기서, + 및 - 기호는 바이어스 방향을 나타낸다(예컨대, 도 4에서 이해되는 바와 같이 "양" 및 "음"의 바이어스). 타겟 배열 내의 나머지 패드에 대해 유사한 바이어싱이 이용될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 그러한 타겟은 도 4에서 기술된 타겟의 중심대칭 변형물이다. 이러한 개선된 중심대칭 타겟은 조명 왜곡, 즉 세기 불균일성의 관점에서 더 탄력적일 수 있다.
계측 툴의 조명 광학기는 "고른(even)" 왜곡을 일으킬 수 있고, 이는 계측 관심 값을 정확하게 측정하는 데에 해로울 수 있다. 중심대칭 레이아웃은 그 기하학적 형상으로 인해 이러한 영향을 제거한다. 일 실시예에서, “고른" 왜곡 억제는 도 4에서 기술된 타겟의 중심대칭 변형물의 각각의 패드 또는 2개의 이미지 획득 단계들에서 도 6, 7 또는 8에서 기술된 패드의 각 쌍을 순차적으로 재-중심설정(re-centering)함으로써 달성될 수 있다.
오버레이 실시예에서는, 앞서 기술한 바와 같이, 타겟 배열은(예를 들어, 방향마다): 제2 피치
Figure pct00011
를 갖는 격자 위에 제1 피치
Figure pct00012
를 갖는 격자를 구비한 유형 A 타겟들의 쌍 및 제2 피치
Figure pct00013
격자가 제1 피치
Figure pct00014
격자 위에 있도록 이러한 격자들이 상호교환된 유형 B 타겟들의 쌍을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 오버레이
Figure pct00015
는 위상차
Figure pct00016
로부터 추출될 수 있고,
Figure pct00017
는 다음의 식에 따라 각각 통상적인 이미지 및 상보적인 이미지(예컨대, 각각 +1 회절 차수 및 -1 회절 차수로부터의 푸리에 평면 이미지들)에서의 유형 A 타겟 이미지와 유형 B 타겟 이미지 사이의 위상 차이이고:
Figure pct00018
여기서 위상은 각 이미지에서 타겟 영역의 줄무늬들(예컨대, 세기 줄무늬들) 사이의 거리로서 측정될 수 있다.
도시된 모든 특정 배열은 순전히 예시이고 본 개시내용의 범위 내에 속하는 거의 무한한 수의 가능한 타겟 배열이 있다는 점을 이해할 수 있다. 예를 들어, 타겟 배열은 단일 방향으로만 측정하기 위한 타겟 영역들만을 포함할 수도 있다. 또한 크로스토크 및/또는 시차(parallax) 이슈에 대응하기 위해 패드들 사이에 간격설정이 추가될 수 있다. 예시된 타겟 배열은 오버레이의 측정을 위해 설계된 것이다. 그러나 본 명세서의 개념은 관심 있는 다른 파라미터의 측정을 위해 설계된 타겟 배열에도 적용가능하다. 예를 들어, 초점 의존적 비대칭 또한 측정치들에서 부호가 변화하고 그에 따라 계측 툴-의존 왜곡 오프셋으로부터 디커플링될 것이기 때문에 초점 배열(예를 들어, 초점 감응 비대칭을 갖는 영역들로 형성됨)도 이점이 있을 수 있다.
기판 및 패터닝 디바이스 상에서 실현되는 타겟의 물리적 격자 구조체와 관련하여, 일 실시예는, 리소그래피 프로세스에 관한 정보를 얻기 위해 기판 상의 타겟을 측정하고 및/또는 측정치를 분석하는 방법을 기술하는 기계 판독 가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 도 3의 장치의 유닛(PU) 및/또는 도 2의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수 있다. 또한, 그러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다. 기존의 계측 장치(예를 들어 도 3에 도시된 타입)가 이미 생산 및/또는 사용 중인 경우, 본 발명은 프로세서로 하여금 오버레이 오차를 계산하기 위해 필요한 단계들을 수행하게 하도록 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다.
프로그램은 선택적으로 광학 시스템, 기판 지지체 등을 제어하도록 배열되어 적절한 복수의 타겟 상에서 비대칭 측정을 위해 오버레이 오차를 계산하기 위해 필요한 단계들을 수행할 수도 있다.
그러므로, 타겟 배열이 회전시 대칭성을 갖도록 타겟 배열 내에 위치된 적어도 2개의 타겟을 포함하는 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 타겟 배열이 개시된다. 이러한 적어도 2개의 타겟은 적어도 2개의 타겟의 측정된 특성이 회전시 대칭성을 갖도록 타겟 배열 내에 위치될 수 있다. 또한, 타겟을 방사선으로 조명하고 타겟에 의해 산란된 방사선을 검출하며 타겟의 측정에서 특성 - 특성은 회전시 대칭성을 가짐 - 을 결정함으로써 계측 타겟 배열의 적어도 2개의 타겟을 측정하는 것을 포함하는, 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하는 방법이 개시된다.
본 발명의 추가 실시예는 아래의 번호가 매겨진 조항에서 추가로 기술된다.
1. 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 포함하는 기판으로서, 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭(centrosymmetric)이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열되는, 기판.
2. 제1조항에 있어서, 상기 타겟 배열은, 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들이, 또는 적어도 단일 방향으로 측정하기 위한 그러한 타겟 영역들이, 중심대칭점 주위로 180도 회전될 때 계측 장치에 동일하게 보이게 되도록 하는 것인, 기판.
3. 제1조항 또는 제2조항에 있어서, 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 적어도 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들 및 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하는, 기판.
4. 제3조항에 있어서, 상기 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들은 제1 유형의 타겟 영역들을 포함하고 상기 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들은 제2 유형의 타겟 영역들을 포함하는, 기판.
5. 제4조항에 있어서, 상기 제1 유형의 타겟 영역들은 제1 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제2 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하고, 상기 제2 유형의 타겟 영역들은 제2 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제1 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하는, 기판.
6. 제1조항 내지 제5조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 한 쌍의 타겟 영역들은 2개의 직교 방향으로 계측을 수행하기 위해 측정 방향마다 적어도 한 쌍의 타겟 영역들을 포함하는, 기판.
7. 제1조항 내지 제6조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 타겟 배열은 각각의 측정 방향의 타겟 영역들에 대해 공통된 중심대칭점을 갖는, 기판.
8. 제1조항 내지 제7조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 타겟 배열은 중심대칭인, 기판.
9. 제1조항 내지 제6조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 타겟 배열은 각각의 측정 방향의 타겟 영역들에 대해 별개의 중심대칭점을 갖는, 기판.
10. 제9조항에 있어서, 상기 타겟 배열은 측정 방향마다 중심대칭인, 기판.
11. 제1조항 내지 제10조항 중 어느 한 조항에 있어서, 각각의 상기 타겟 영역들은 별개의 타겟 구조체를 포함하는, 기판.
12. 제1조항 내지 제10조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 타겟 영역들의 적어도 일부는 더 큰 타겟 구조체의 일부를 포함하는, 기판.
13. 제1조항 내지 제12조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 타겟 배열은 오버레이, 포커스, 선량 및 기판 상에 존재하는 디바이스 구조체에 관련된 물리적 파라미터 중 하나 이상을 측정하기에 적합한 것인, 기판.
14. 제1조항 내지 제13조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 타겟 배열은 이미지 기반 계측 및/또는 회절 기반 계측에 적합한 것인, 기판.
15. 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 형성하기 위해 빔을 패터닝하도록 구성된 하나 이상의 타겟 피처를 포함하는 적어도 하나의 패터닝 디바이스로서, 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열되는, 패터닝 디바이스.
16. 제15조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는, 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들이, 또는 적어도 단일 방향으로 측정하기 위한 그러한 타겟 영역들이, 중심대칭점 주위로 180도 회전될 때 계측 장치에 동일하게 보이게 되도록 상기 타겟 배열이 형성되도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
17. 제15조항 또는 제16조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는, 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들이 적어도 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들 및 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
18. 제17조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는, 상기 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들이 제1 유형의 타겟 영역들을 포함하고 상기 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들이 제2 유형의 타겟 영역들을 포함하도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
19. 제18조항에 있어서,
상기 적어도 하나의 패터닝 디바이스는, 제1 층에 구조체를 형성하기 위해 빔을 패터닝하기 위한 하나 이상의 타겟 피처를 포함하는 제1 패터닝 디바이스, 및 제2 층에 구조체를 형성하기 위해 빔을 패터닝하기 위한 하나 이상의 타겟 피처를 포함하는 제2 패터닝 디바이스를 포함하고,
상기 제1 패터닝 디바이스 및 제2 패터닝 디바이스의 하나 이상의 타겟 피처는, 상기 제1 유형의 타겟 영역들이 제1 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제2 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하고, 상기 제2 유형의 타겟 영역들이 제2 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제1 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하도록 되어 있는, 패터닝 디바이스.
20. 제15조항 내지 제19조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는, 상기 적어도 한 쌍의 타겟 영역들이 2개의 직교 방향으로 계측을 수행하기 위해 측정 방향마다 적어도 한 쌍의 타겟 영역들을 포함하도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
21. 제15조항 내지 제20조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는 상기 타겟 배열이 각각의 측정 방향의 타겟 영역들에 대해 공통된 중심대칭점을 갖도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
22. 제15조항 내지 제21조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는 타겟 배열이 중심대칭이 되도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
23. 제15조항 내지 제20조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는 타겟 배열이 각각의 측정 방향의 타겟 영역들에 대해 별개의 중심대칭점을 갖도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
24. 제23조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는 상기 타겟 배열이 측정 방향마다 중심대칭이 되도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
25. 제15조항 내지 제24조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는 각각의 타겟 영역들을 별개의 타겟 구조체로서 규정하도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
26. 제15조항 내지 제25조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는, 타겟 배열이 오버레이, 포커스, 선량 및 상기 적어도 하나의 패터닝 디바이스 상에 존재하는 디바이스 구조체에 관련된 물리적 파라미터 중 하나 이상을 측정하기에 적합하게 되도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
27. 제15조항 내지 제26조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 타겟 피처는 타겟 배열이 이미지 기반 계측 및/또는 회절 기반 계측에 적합하게 되도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
28. 제15조항 내지 제27조항 중 어느 한 조항에 있어서, 복수의 상기 타겟 피처를 포함하되, 각각의 타겟 피처는 타겟 배열 또는 그 구성성분 층을 형성하기 위한 것이고, 상기 복수의 타겟 피처 중 단지 하나 또는 적절한 서브세트는 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들로 타겟 배열 또는 그 구성성분 층을 형성하도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
29. 제28조항에 있어서, 나머지 타겟 피처들은 각각, 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들 중 단지 하나의 타겟 영역으로 타겟 배열 또는 그 구성성분 층을 형성하도록 구성되는, 패터닝 디바이스.
30. 리소그래피 방법으로서,
리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 형성하기 위해 빔을 패터닝하도록 구성된 하나 이상의 타겟 피처를 포함하는 적어도 하나의 패터닝 디바이스를 획득하는 단계 - 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열됨 -; 및
상기 적어도 하나의 패터닝 디바이스를 이용하여 기판 상에 적어도 하나의 타겟 배열을 형성하는 단계를 포함하는, 리소그래피 방법.
31. 제30조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패터닝 디바이스는 제16조항 내지 제29조항 중 어느 한 조항에 따른 적어도 하나의 패터닝 디바이스를 포함하는, 리소그래피 방법.
32. 계측 방법으로서,
a) 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 포함하는 기판을 획득하는 단계 - 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열됨 -;
b) 측정 조명으로 타겟 배열을 조명하고 타겟 배열로부터 결과적인 산란 방사선을 캡처하는 단계; 및
c) 적어도 단계 b)를 수행하는 데 사용되는 계측 장치의 왜곡을 정정하면서 산란 방사선으로부터 관심 파라미터에 대한 값을 결정하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
33. 제32조항에 있어서,
기판이 제1 배향인 상태의 제1 획득에서 그리고 상기 기판이 제2 배향인 상태의 제2 획득에서 단계 b)를 수행하는 단계를 포함하되, 상기 제2 배향은 타겟 배열의 중심대칭점 주위로 조명 방향에 대해 상기 제1 배향으로부터 180도이고,
단계 c)는 상기 관심 파라미터에 대한 상기 왜곡의 영향을 제거하도록 상기 제1 획득 및 상기 제2 획득으로부터의 측정 데이터를 사용하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
34. 제33조항에 있어서, 획득당 타겟 영역들의 하나의 세트만을 측정하는 단계를 포함하되, 타겟 영역들의 하나의 세트는 각각의 쌍의 유사한 타겟 영역들 중 단지 하나의 타겟 영역만을 포함하는, 계측 방법.
35. 제33조항에 있어서, 전체 타겟 배열이 각각의 획득에서 측정되는, 계측 방법.
36. 제32조항 내지 제35조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 적어도 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들 및 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하고,
상기 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들은 제1 유형의 타겟 영역들을 포함하고 상기 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들은 제2 유형의 타겟 영역들을 포함하는, 계측 방법.
37. 제36조항에 있어서, 상기 제1 유형의 타겟 영역들은 제1 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제2 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하고, 상기 제2 유형의 타겟 영역들은 제2 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제1 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하는, 계측 방법.
38. 제36조항 또는 제37조항에 있어서, 단지 단일한 배향으로 전체 타겟 배열을 측정하는 단계를 포함하고, 단계 c)는:
상기 관심 파라미터에 대한 상기 왜곡의 영향을 제거하기 위해 제1 차분 및 제2 차분을 평균화하는 단계를 포함하되, 제1 차분은 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들 중 첫 번째 것과 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들 중 첫 번째 것으로부터 획득된 관심 파라미터에 대한 값들의 차이를 포함하고, 제2 차분은 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들 중 두 번째 것과 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들 중 두 번째 것으로부터 획득된 관심 파라미터에 대한 값들의 차이를 포함하는, 계측 방법.
39. 제32조항 내지 제38조항 중 어느 한 조항에 있어서, 캡처된 산란 방사선으로부터 획득된 상기 타겟 배열의 이미지로부터 관심 영역의 대응하는 중심대칭인 유사한 쌍들을 식별하는 단계를 포함하는, 계측 방법.
40. 제39조항에 있어서, 상기 관심 영역은 상기 타겟 영역들을 규정하는, 계측 방법.
41. 제32조항 내지 제40조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 기판은 복수의 타겟 배열들을 포함하고, 상기 기판 상의 타겟 배열들의 적절한 서브세트만이 중심대칭으로 배열되는 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하고, 방법은:
타겟 배열들의 상기 적절한 서브세트의 측정으로부터만 상기 왜곡을 기술하는 왜곡 오프셋을 결정하는 단계; 및
상기 왜곡 오프셋을 이용하여 상기 적절한 서브세트 내에 없는 상기 복수의 타겟 배열들 중 적어도 일부로부터의 측정을 정정하는 단계를 포함하는, 방법.
42. 제41조항에 있어서, 타겟 배열들의 상기 적절한 서브세트는 노광 필드당 3개 미만의 타겟 배열들을 포함하고, 나머지 타겟 배열들의 상기 적어도 일부는 해당 노광 필드에 있는 나머지 타겟 배열들을 포함하는, 계측 방법.
43. 제32조항 내지 제40조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 기판은 복수의 타겟 배열들을 포함하고, 상기 기판 상의 타겟 배열들의 적절한 서브세트만이 중심대칭으로 배열되는 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하고, 방법은:
상기 왜곡을 기술하는 왜곡 오프셋을 예측하도록 동작가능한 트레이닝된 모델을 획득하는 단계; 및
상기 왜곡 오프셋을 이용하여 상기 적절한 서브세트 내에 없는 상기 복수의 타겟 배열들 중 적어도 일부로부터의 측정을 정정하는 단계를 포함하는, 방법.
44. 제43조항에 있어서, 기판이 제1 배향인 상태의 제1 획득에서 그리고 상기 기판이 제2 배향인 상태의 제2 획득에서 상기 복수의 타겟 배열들을 측정함으로써 상기 모델을 트레이닝시키는 초기 단계를 포함하고, 상기 제2 배향은 180도 회전을 포함하는, 방법.
45. 제32조항 내지 제44조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 한 쌍의 타겟 영역들은 2개의 직교 방향으로 계측을 수행하기 위해 측정 방향마다 적어도 한 쌍의 타겟 영역들을 포함하는, 계측 방법.
46. 제32조항 내지 제45조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 관심 파라미터는 오버레이, 포커스, 선량 및 기판 상에 존재하는 디바이스 구조체에 관련된 물리적 파라미터 중 하나 이상을 포함하는, 계측 방법.
47. 적합한 장치에서 실행될 때, 계측 장치로 하여금 제32조항 내지 제45조항 중 어느 한 조항에 따른 방법을 수행하게 하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
48. 제47조항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어.
49. 처리 배열체로서:
제47조항의 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어; 및
상기 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능한 프로세서를 포함하는, 처리 배열체.
50. 제49조항에 따른 처리 배열체를 포함하는 계측 장치.
51. 리소그래피 장치로서,
패터닝 디바이스를 지지하기 위한 패터닝 디바이스 지지체; 및
기판을 지지하기 위한 기판 지지체를 포함하고,
상기 리소그래피 장치는 제30조항 또는 제31조항의 방법을 수행하도록 동작가능한, 리소그래피 장치.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대해 특별히 언급하였지만, 본 발명은 다른 응용예, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서도 이용될 수 있고, 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않음이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서는 패터닝 디바이스의 토포그래피가 기판 상에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있고, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 레지스트로부터 분리되어 레지스트에 패턴을 남겨둔다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV)선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV)선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선 뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔 등의 입자 빔을 포괄한다.
문맥이 허용하는 경우, "렌즈"라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형 및 정전형 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 컴포넌트 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 일반적인 본질을 충분히 드러낼 것이므로, 당업계 내의 지식을 적용함으로써, 과도한 실험없이, 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고도, 이러한 특정 실시예를 용이하게 수정하고 및/또는 다양한 응용을 위해 적응시킬 수 있을 것이다. 그러므로, 그러한 적응예 및 수정예는 여기에 제시된 교시 및 지침에 기초하여 개시된 실시예의 균등물의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서의 어구 또는 용어는 이러한 교시 및 지침에 비추어 당업자에 의해 해석될 수 있도록 예시적인 설명을 하기 위한 것이지 한정하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다.
본 발명의 범위 및 폭은 전술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 다음의 청구범위 및 그 균등범위에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims (14)

  1. 리소그래피 프로세스의 계측에 적합한 적어도 하나의 타겟 배열을 포함하는 기판으로서, 타겟 배열은 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하되, 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 타겟 배열이 중심대칭(centrosymmetric)이 되거나 또는 적어도 단일 방향으로 함께 측정하기 위한 타겟 영역들이 중심대칭이 되도록 배열되는, 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 배열은, 상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들이, 또는 적어도 단일 방향으로 측정하기 위한 그러한 타겟 영역들이, 중심대칭점 주위로 180도 회전될 때 계측 장치에 동일하게 보이게 되도록 하는 것인, 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 유사한 타겟 영역들은 적어도 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들 및 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들을 포함하는, 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 유사한 타겟 영역들은 제1 유형의 타겟 영역들을 포함하고 상기 제2 쌍의 유사한 타겟 영역들은 제2 유형의 타겟 영역들을 포함하는, 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 유형의 타겟 영역들은 제1 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제2 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하고, 상기 제2 유형의 타겟 영역들은 제2 피치를 갖는 제1 층의 주기적 구조체 및 제1 피치를 갖는 제2 층의 주기적 구조체를 포함하는, 기판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 타겟 영역들은 2개의 직교 방향으로 계측을 수행하기 위해 측정 방향마다 적어도 한 쌍의 타겟 영역들을 포함하는, 기판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 배열은 각각의 측정 방향의 타겟 영역들에 대해 공통된 중심대칭점을 갖는, 기판.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 배열은 중심대칭인, 기판.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 배열은 각각의 측정 방향의 타겟 영역들에 대해 별개의 중심대칭점을 갖는, 기판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 타겟 배열은 측정 방향마다 중심대칭인, 기판.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 타겟 영역들은 별개의 타겟 구조체를 포함하는, 기판.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 영역들의 적어도 일부는 더 큰 타겟 구조체의 일부를 포함하는, 기판.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 배열은 오버레이, 포커스, 선량 및 기판 상에 존재하는 디바이스 구조체에 관련된 물리적 파라미터 중 하나 이상을 측정하기에 적합한 것인, 기판.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 배열은 이미지 기반 계측 및/또는 회절 기반 계측에 적합한 것인, 기판.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4191338A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-07 ASML Netherlands B.V. Metrology calibration method
EP4224255A1 (en) 2022-02-08 2023-08-09 ASML Netherlands B.V. Metrology method
US12601979B2 (en) * 2023-09-15 2026-04-14 Kla Corporation Multi-column large field of view imaging platform
WO2025131461A1 (en) * 2023-12-20 2025-06-26 Asml Netherlands B.V. Non-centrosymmetric fringe-based metrology targets and methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070229829A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
KR20130088848A (ko) * 2010-08-03 2013-08-08 케이엘에이-텐코 코포레이션 다층 오버레이 계측 타겟 및 상보적 오버레이 계측 측정 시스템
KR20170048489A (ko) * 2014-08-29 2017-05-08 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법, 타겟 및 기판
WO2020074412A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-16 Asml Netherlands B.V. Metrology method, patterning device, apparatus and computer program

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7046361B1 (en) * 2002-04-04 2006-05-16 Nanometrics Incorporated Positioning two elements using an alignment target with a designed offset
US20060012779A1 (en) * 2004-07-13 2006-01-19 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7724370B2 (en) * 2007-03-01 2010-05-25 Asml Netherlands B.V. Method of inspection, a method of manufacturing, an inspection apparatus, a substrate, a mask, a lithography apparatus and a lithographic cell
US7605907B2 (en) 2007-03-27 2009-10-20 Asml Netherlands B.V. Method of forming a substrate for use in calibrating a metrology tool, calibration substrate and metrology tool calibration method
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036597A1 (nl) 2008-02-29 2009-09-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method.
NL1036857A1 (nl) 2008-04-21 2009-10-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
NL2004094A (en) 2009-02-11 2010-08-12 Asml Netherlands Bv Inspection apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and inspection method.
JP5545782B2 (ja) 2009-07-31 2014-07-09 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置の焦点測定方法、散乱計、リソグラフィシステム、およびリソグラフィセル
KR20120058572A (ko) 2009-08-24 2012-06-07 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀 및 메트롤로지 타겟들을 포함하는 기판
WO2012022584A1 (en) * 2010-08-18 2012-02-23 Asml Netherlands B.V. Substrate for use in metrology, metrology method and device manufacturing method
NL2007425A (en) 2010-11-12 2012-05-15 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
CN103748515A (zh) * 2011-08-23 2014-04-23 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备以及器件制造方法
NL2009508A (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
US9535338B2 (en) * 2012-05-29 2017-01-03 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, substrate, lithographic system and device manufacturing method
WO2015124397A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-27 Asml Netherlands B.V. Optimization of target arrangement and associated target
NL2017300A (en) * 2015-08-27 2017-03-01 Asml Netherlands Bv Method and apparatus for measuring a parameter of a lithographic process, substrate and patterning devices for use in the method
KR20200004381A (ko) 2017-05-08 2020-01-13 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 구조체를 측정하는 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법
EP3422103A1 (en) * 2017-06-26 2019-01-02 ASML Netherlands B.V. Method of determining a performance parameter of a process
KR102648880B1 (ko) * 2017-11-07 2024-03-15 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 관심 특성을 결정하는 계측 장치 및 방법
EP3499312A1 (en) 2017-12-15 2019-06-19 ASML Netherlands B.V. Metrology apparatus and a method of determining a characteristic of interest
JP7186531B2 (ja) * 2018-07-13 2022-12-09 キヤノン株式会社 露光装置、および物品製造方法
EP3611567A3 (en) 2019-07-23 2020-05-13 ASML Netherlands B.V. Improvements in metrology targets
EP4202552B1 (en) * 2021-12-24 2024-04-17 Imec VZW Method and structure for determining an overlay error

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070229829A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
KR20130088848A (ko) * 2010-08-03 2013-08-08 케이엘에이-텐코 코포레이션 다층 오버레이 계측 타겟 및 상보적 오버레이 계측 측정 시스템
KR20170048489A (ko) * 2014-08-29 2017-05-08 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법, 타겟 및 기판
WO2020074412A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-16 Asml Netherlands B.V. Metrology method, patterning device, apparatus and computer program

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