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KR102393740B1 - 편광 타겟 및 편광 조명을 사용한 회절 차수의 진폭 및 위상의 제어 - Google Patents

편광 타겟 및 편광 조명을 사용한 회절 차수의 진폭 및 위상의 제어 Download PDF

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KR102393740B1
KR102393740B1 KR1020187019468A KR20187019468A KR102393740B1 KR 102393740 B1 KR102393740 B1 KR 102393740B1 KR 1020187019468 A KR1020187019468 A KR 1020187019468A KR 20187019468 A KR20187019468 A KR 20187019468A KR 102393740 B1 KR102393740 B1 KR 102393740B1
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phase shift
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illumination
metrology
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블라디미르 레빈스키
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케이엘에이 코포레이션
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Abstract

계측 스캐터로메트리 타겟, 광학 시스템 및 대응하는 계측 툴, 및 측정 방법이 제공된다. 타겟 및/또는 광학 시스템은, 스캐터로메트리 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 180°의 위상 시프트를 생성함으로써, 스캐터로메트리 타겟으로부터의 0 차 회절 신호에 대해 1 차 회절 신호들을 향상시키도록 설계된다. 예를 들어, 타겟은 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 제1 위상 시프트를 생성함으로써 편광 조명에 응답하도록 설계될 수도 있고, 광학 시스템들은 편광 조명에 의해 타겟을 조명하고 결과적인 회절 신호를 분석하여, 조명시에 0 차 회절 신호들 사이의 제2 위상 시프트를 야기하도록 설계될 수도 있다. 0° 와 180° 사이의 위상 시프트로, 0 차 회절 신호를 상쇄하기 위해 위상 시프트는 180°까지 가산된다.

Description

편광 타겟 및 편광 조명을 사용한 회절 차수의 진폭 및 위상의 제어
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 12월 8일자로 출원된 미국 가출원 제62/264,514호의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에 그 전체가 참조로서 포함된다.
본 발명은 계측(metrology)의 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 계측 툴의 광학 시스템에서 편광 타겟 및 대응하는 편광 제어에 관한 것이다.
광학 오버레이 측정을 위한 현재의 방법은 두 가지 주요 기술, 이미징(Imaging)과 스캐터로메트리(Scatterometry)에 의존한다. 이미징에서, 주기적 타겟의 위치는 광학 시스템의 시야에서 측정되고, 오버레이(overlay, OVL)는 상이한 층들에 프린트된 타겟의 위치로부터 추론된다. 스캐터로메트리는 상이한 층들에 프린트된 주기적인 오버레이 마크(주기적 구조물을 가진 타겟)에 의해 산란된 전자기(electromagnetic, EM) 파들 사이의 간섭을 사용하여, 층들의 상대적 변위를 추론한다. 두 경우 모두, 산란된 EM 파의 회절 차수(diffraction order)의 진폭 및 위상에 대한 제어는 오버레이 측정의 정확도 및 정밀도에 결정적인 영향을 줄 수도 있다.
다음은 본 발명의 초기 이해를 제공하는 간략한 요약이다. 요약은 반드시 핵심 구성 요소를 식별하는 것도 아니고 본 발명의 범위를 제한하는 것도 아니며, 단지 다음의 설명을 소개하는 역할을 할 뿐이다.
본 발명의 일 양태는, 본 발명의 일 양태는, 스캐터로메트리 타겟을 설계하고 및/또는 스캐터로메트리 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에서 180°의 위상 시프트를 생성하도록 계측 툴의 광학 시스템을 구성함으로써, 조악한(coarse) 피치를 갖는 스캐터로메트리 타겟으로부터의 0 차 회절 신호에 대해 1 차 회절 신호를 향상하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 이러한, 부가적인, 및/또는 다른 양태들 및/또는 이점들은 다음의 상세한 설명에 제시되고; 가능하면 상세한 설명으로부터 추론할 수 있고; 및/또는 본 발명의 실시에 의해 학습 가능하다.
본 발명의 실시예를 더 잘 이해하고 그 실시예가 어떻게 수행될 수 있는지를 나타내기 위해, 순전히 예로서, 이제 첨부 도면을 참조할 것이며, 첨부 도면에서 유사한 도면 부호는 전체에 걸쳐 대응하는 엘리먼트 또는 섹션을 나타낸다.
첨부 도면에서,
도 1a는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 0 차 회절 신호를 상쇄하기 위한 편광 위상 제어를 구현하는 계측 시스템(105)의 하이 레벨 개략도이다.
도 1b, 1c, 2a 및 2c는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 스캐터로메트리 타겟의 하이 레벨 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 방법을 나타내는 하이 레벨 흐름도이다.
이하의 설명에서, 본 발명의 다양한 양태가 설명된다. 설명을 위해, 특정 구성 및 세부 사항이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 당업자에게는 본 발명이 본 명세서에 제공된 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있음이 또한 명백할 것이다. 또한, 잘 알려진 특징들은 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 생략되거나 단순화되었을 수 있다. 도면을 구체적으로 언급하면, 도시된 세부 사항은 단지 예시적이고 본 발명의 설명적인 논의를 위한 목적일 뿐이며, 발명의 원리들 및 개념적 측면들의 가장 유용하고 쉽게 이해될 수 있는 설명인 것으로 믿어지는 것을 제공하기 위해 제시된다는 점이 강조된다. 이와 관련하여, 본 발명의 근본적인 이해를 위해 필요한 것보다 본 발명의 구조적 상세 사항을 보다 상세하게 나타내려는 시도는 없으며, 도면으로 설명하는 것은 본 발명의 여러 형태가 실제로 어떻게 구현될 수 있는지를 당업자에게 명백하게 할 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예가 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어서 이하의 설명에서 제시되거나 도면에서 도시된 컴포넌트의 구성 및 배열의 상세에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 개시된 실시예들의 조합뿐만 아니라 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있는 다른 실시예들에 적용 가능하다. 또한, 여기에서 사용된 어법(phraseology) 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한적으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
다르게 특정하게 언급되지 않는 한, 다음의 설명으로부터 명백한 바와 같이, "처리(proceessing)", "컴퓨팅(computing)", "계산(calculating)", "결정(determining)", "향상(enhancing)" 등과 같은 용어를 이용하는 논의는 명세서 전반에 걸쳐 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의 전자적 양과 같이 물리적인 양으로 표현된 데이터를, 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터 또는 다른 그러한 정보 저장, 송신 또는 디스플레이 디바이스 내의 물리적 양으로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작하고/하거나 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작 및/또는 프로세스를 지칭한다는 것이 인식된다.
본 발명자들은 타겟 비대칭이 존재할 때, 타겟 비대칭 증폭의 메카니즘이 스캐터로메 트리 OVL의 경우에 제1 회절 차수들 사이의 지형(topographic) 위상에서의 차이 값에 연결된다는 것(상부 및 하부 격자들로부터의 +1 및 -1)과, 타겟 비대칭 증폭의 메카니즘이 이미징 OVL의 경우에 제1 및 제로 회절 차수 사이의 지형 위상에서의 차이의 값에 연결된다는 것(상부 및 하부 격자로부터의 ± 1 및 0)을 발견하였다. 지형 위상 제어를 위한 어떤 하드웨어(HW) 가능성은 OVL 측정의 정확도를 크게 향상시킬 수도 있다.
본 발명자들은 추가로, 다른 상대적으로 공통적인 측정 문제가 0의 진폭과 다른 회절 차수 사이에 큰 차이가 있어 매우 낮은 이미지 콘트라스트를 야기할 때 발생한다는 것을 발견하였다. 2 개의 측정된 층으로부터의 제1 회절 차수의 진폭이 크기의 차수보다 크게 차이날 때, 동일한 문제가 스케터로메트리 OVL에 나타난다. 이러한 경우, 적절한 회절 차수의 진폭을 줄이면 측정의 정밀도와 정확도가 크게 향상될 수 있다.
그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된 다음의 관련 문서는, 정확도의 상호 향상을 달성하기 위해 본 개시 내용과 통합될 수도 있으며, 이러한 조합은 본 발명의 부분으로 간주된다. (i) WIPO 특허 공보 No. PCT/US15/62523호는 레시피 파라미터(들)에 대한 계측 메트릭(들)(metrology metric)의 부분적으로 연속적인 의존성을 유도하고, 유도된 의존성을 분석하고, 분석에 따라 계측 레시피를 결정하고, 계측 측정(들)을 결정된 레시피에 따라 결정한다는 것을 개시한다. (ⅱ) 미국 특허 출원 제62/222724호는 지형 위상 제어를 위한 상이한 접근법(주로 HW 옵션)을 개시하고, 가장 적절한 레시피 설정을 선택하기 위한 실용적인 기준을 제공한다. (iii) 내부 문서는 오버레이 측정의 정밀도 및 정확도를 향상시키기 위해 제로 회절 차수의 진폭 및 위상을 제어하는 것을 개시하다. 예를 들어, 이 문서는 누설 차단기, 적응형 광학 엘리먼트의 사용 및 간섭 제어를 포함하여 제로 회절 차수 제어를 위한 HW 옵션의 구현을 개시한다. 본 개시는 편광 타겟 및 편광 제어 HW를 사용하여 회절 차수 파라미터에 대한 추가적인 제어 레벨을 제공하는데 초점을 둔다. 또한, 본 개시는 비교적 단순한 HW를 사용하고, 타겟 디자인 절차와 연관되며, 제1 회절 차수 신호에 대해 비제한적인 방식으로 예시되었지만, 임의의 회절 차수에 적용될 수 있다.
계측 스캐터로메트리 타겟, 광학 시스템 및 대응하는 계측 툴, 및 측정 방법이 제공된다. 타겟 및/또는 광학 시스템은, 스캐터로메트리 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 180°의 위상 시프트를 생성함으로써, 스캐터로메트리 타겟으로부터의 0 차 회절 신호에 대해 1 차 회절 신호들을 향상시키도록 설계된다. 예를 들어, 타겟은 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 제1 위상 시프트를 생성함으로써 편광 조명에 응답하도록 설계될 수도 있고, 광학 시스템들은 편광 조명에 의해 타겟을 조명하고 결과적인 회절 신호를 분석하여, 조명시에 0 차 회절 신호들 사이의 제2 위상 시프트를 야기하도록 설계될 수도 있다. 0°와 180°사이의 위상 시프트로, 0 차 회절 신호를 상쇄하기 위해 위상 시프트는 180°까지 가산된다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 0 차 회절 신호를 상쇄하기 위한 편광 위상 제어를 구현하는 계측 시스템(105)의 하이 레벨 개략도이다. 계측 시스템(105)은 스캐터로메트리 계측 타겟(100) 및 광학 시스템(150)을 갖는 계측 툴을 포함한다. 스캐터로메트리 계측 타겟(100)은 조악한 피치를 가지며, 그 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 제1 위상 시프트(121)를 생성하도록 구성된다. 광학 시스템(150)은 2 개의 수직 편광된 조명 성분에 의해 타겟(100)을 조명하고, 2 개의 수직 편광된 조명 성분을 보완하는 2 개의 수직 편광 방향에서 결과적인 회절 신호를 분석하여 그 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 제2 위상 시프트(122)를 생성하도록 구성된다. 제1 위상 시프트(121) 및 제2 위상 시프트(122)의 합은 0 차 회절 신호를 상쇄시키기 위해 180°이다. 도 1a는 회절 차수의 편광을 개략적으로 나타내는데, 0 차 성분은 180°위상의 추가에 의해 상쇄되는 반면에, 제1 회절 차수는 +1 차 성분에 180° 위상이 추가된 -1 차 성분의 추가에 의해 향상된다. 계측 시스템(105)은 아래에 설명된 바와 같이, 타겟 설계만으로, 광학 시스템 설계만으로, 또는 타겟 설계 및 광학 시스템 설계에 대한 조합된 조정에 의해, 0 차 회절 신호를 상쇄하도록 구성될 수도 있다.
도 1b는 본 발명의 일부 실시 예에 따른, 스캐터로메트리 타겟(100)의 하이 레벨 개략도이다. 타겟(100)은 조명에 대해 회절 신호의 편광을 변화시키도록 구성되며, 따라서 편광 타겟으로 지칭된다. 타겟(100)은 강건한 하드웨어 편광 제어를 제공하도록 구성된 광학 시스템과 관련하여 회절 신호를 제공하도록 측정될 수도 있다(예시적인 비제한적인 옵션으로서 이하의 시스템(150)을 참조). 타겟(100)은 메트롤로지 툴(예를 들어, 1000-2000nm)에 의해 잘 결정되는 조악한 피치(P1)를 갖는다. 타겟(100)은 180° 위상 시프트를 생성하기 위해 조악한 피치의 절반으로 수직 편광 엘리먼트(103)를 가짐으로써, 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성된다. 조악한 피치 영역의 부분(110), 예를 들어 그 절반은, 미세한, 미분해된 피치(P2)에 의해 한 방향(예를 들어, X 방향)으로 분할되는 반면에, 다른 부분(115), 예를 들어 조악한 피치 영역의 나머지 절반은, 제1 방향에 수직인 방향(예를 들어, Y 방향)으로 동일 미세 분할 피치(P2)로 분할된다. 그 결과, 타겟 유닛 셀(101, 102)이 피치(P1)의 절반만큼 시프트되기 때문에, X 및 Y 방향의 편광 조명으로부터의 제1 회절 차수 신호는 180°(π)의 위상차를 갖는다. 그러므로, 셀(101 및 102)로부터의 0 차 신호는 서로 상쇄되며, 셀(101 및 102)로부터의 1 차 신호는 +1 회절 차수 신호와 -1 회절 차수 신호 사이의 180°(π)의 고유 위상으로 인해 합산된다. 2λ보다 큰 피치들에 대하여, 제2 회절 차수 및 그 보다 큰 회절 차수가 포함될 수 있으며, 위상차가 그 피치들을 제거/향상시키는데 또한 사용될 수도 있다(예를 들어, 180° 위상차는 우수(even) 회절 차수를 제거하고, 기수(odd) 회절 차수를 향상시킴).
도 1c는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 스캐터로메트리 타겟(100)의 하이 레벨 개략도이다. 타겟(100)은 프로세스 호환성을 향상시키기 위해 양 방향으로 분할될 수도 있다. 수직으로 편광된 엘리먼트(103)는 미세한 피치로 분할될 수도 있다. 도 1c에서, 피치(P3)를 갖는 추가적인 분할이 도 1b에 도시된 타겟 설계에 추가된다. 2 차 편광 효과 및 타겟 서브 셀(101, 102) 사이의 대칭성의 파괴를 피하기 위해, 두 미세한 피치 분할은, X 및 Y 방향으로 동일한 피치로 수행될 수도 있다.
타겟 피치들(예를 들어, P1, P2, P3 중 임의의 것), 필드 필(fill) 팩터(듀티 사이클), 분할 타입 등을 선택함으로써, 타겟(100)이 구성될 수도 있다. 나란히 있는 이미징 타겟의 경우에, 다른 층의 주기적 구조물을 측정하기 위해 하나의 층에서 분해되지 않은 주기적 구조물을 사용하여, 타겟 설계를 최적화하는 추가 피처를 구성할 수도 있다(예를 들어, 하부 격자 측정을 위하여 상부 층에서의 미분해된 주기 구조물을 사용함 및 그 반대)
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일부 실시 예에 따른, 스캐터로메트리 타겟(100)의 하이 레벨 개략도이다. 타겟(100)은 초기 비편광 구조물(90)(분해(resovled) 피치(P1)를 가짐) 및 적어도 하나의 편광 구조물(146)(더 미세한, 분해되지 않은 피치 P2 < P1, 더미 구조물이라고도 함)를 갖는 적어도 하나의 추가 타겟 층(145)을 포함하며, 상기 추가 타겟 층(145)은, 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에서 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 추가 타겟 층(들)(145)은 초기 층(90) 위 또는 아래에 있을 수도 있다(각각 도 2a 및 2b에 도시됨). 미분해된 피치(P2)는 예를 들어, 분해된 피치(P1)의 절반일 수도 있다. 미분해된 피치(P2) 및 층(90)에 대한 층(145)의 위치 및 거리는, 180°일 수 있는 특정 제1 위상 시프트(121)를 생성하도록 선택될 수도 있지만, 0 차 회절 차수를 상쇄시키기 위하여 180°의 전체적인 위상 시프트를 생성하도록 광학 시스템(150)의 제2 위상 시프트(122)에 의해 보완되는 다른 값을 가질 수도 있다. 도시된 방식으로, 임의의 중간 또는 하부 층에서의 미분해된 주기 구조물은, 사이드-바이-사이드 및 격자-오버-격자 타겟에 대한 타겟 설계 최적화에 사용될 수도 있다.
층(145) 내의 미분해된 주기 구조물(146)은 이들이 배치되는 층의 유효 유전율을 변화시키고, 따라서 전체 스택 내에서 회절 차수의 생성 및 전파에 영향을 미친다. 이에 따라, 설계 룰 피치에 가까운 피치에서의 미분해된 더미 구조물 및 분할은, 측정된 타겟의 편광에 대한 감도를 향상시킬 수도 있다. 미분해된 더미 구조물(145)의 필드 필 팩터는 또한 조명 편광에 대한 타겟의 응답을 제어하도록 수정되거나 설계될 수도 있다. 타겟[층(90)]과 상보적인 층[더미(145)] 내의 더미 구조물 사이의 발생 가능한 누화(cross-talk)를피하기 위해, 더미 구조 엘리먼트(146)는 측정된 타겟 주기 방향에 직교하는 방향으로 분할되게 설계될 수도 있다. 편광 구조물(들)(145)은 초기 비편광 구조물(90)의 분할 방향에 수직인 방향을 따라 분할될 수도 있다. 따라서, 추가적인 층(145)은 도 2a 및 도 2b의 도시된 X 방향 분할을 따르기 보다는 Y 방향을 따라 분할될 수도 있다.
개시된 스캐터로메트리 계측 타겟(100)의 타겟 설계 파일은, 본 개시의 일부분으로 간주된다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 광학 시스템(150)의 하이 레벨 개략도이다. 광학 시스템(150)은 조명 소스(75)를 갖는 조명 암(161), 조명을 편광시키도록(예를 들어, 연속적으로) 배치된 편광기(160), 및 파장 판 파라미터(각도 및 지연)를 사용하여, 2 개의 직교하는 편광 방향들 사이의 위상 시프트(122A)를 결정하도록 배치된 제1 파장 판(165)을 포함한다. 광학 시스템(150)은, 웨이퍼(60) 상의 타겟(100) 상의 대물 렌즈(70)를 통해 조명을 지향시키고 대물 렌즈(70)를 통과하는 타겟(100)으로부터의 회절 신호를 수집(collection) 암(171)에 지향시키도록 구성된 (비편광 또는 편광) 빔 스플리터(80)를 더 포함한다. 수집 암(171)은 수집 편광 각도(122B)의 제2 파장 판 (175), 분석기(170), 및 검출기(85)를 포함한다. 조명 및 수집 편광 각도(122A, 122B)는, 타겟 및 시스템 구성의 유형에 따라 제2 위상 시프트(122)를 제공하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 도 1b 및 도 1c에 도시된 편광 타겟(100) 및 1/2 파장 판(165, 175)을 사용하여, 180°의 전체 위상 시프트가 전술한 바와 같이 타겟에 의해 제공되기 때문에, 각도(122A, 122B)가 동일(예를 들어, 45°)하다고 말하면 충분하다. 다른 실시예에서, 도 2a 및 2b에 도시된 편광 타겟(100)을 사용하여, 각도(122A, 122B)가 비편광 타겟(90)으로의 층(145)의 추가에 의해 제공되는 제1 위상 시프트 (121)에 추가될 제2 위상 시트프(122)를 제공하기에 상이할 수도 있다고 말하면 충분하다.
편광 빔-스플리터(80)는 파장 판(165, 175) 대신에 또는 그에 부가하여 사용될 수도 있고, 대안적으로 또는 상보적으로, 제어가능한 위상 시프트를 제공하기 위해 임의의 광학 엘리먼트가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 편광 빔-스프리터(80)를 사용하여, 광학 시스템(150)은 2 개의 수직 편광의 광학 경로를 분리하고, 위상 지연기 또는 임의의 다른 광학 엘리먼트를 추가함으로써 2 개의 편광 사이의 광 경로 차를 제공하고, 또한 양 편광을 함께 결합하고, 추가적인 빔-스플리터를 사용하여 회절 차수의 위상에 대한 제어가 달성될 수 있도록 구성된다.
광학 시스템(150)은 광 경로(161, 171) 중 하나에 있고 편광의 상대 진폭을 제어하도록 구성되는 ND(neutral density) 필터를 포함할 수도 있다.
임의의 실시예에서, 파장 판(165, 175) 중 하나만이, 제2 위상 시프트(122)를 제공하는데 사용될 수도 있다. 임의의 실시예에서, 편광기(160) 및 분석기(170)는 임의의 파장 판(165, 175)을 사용하지 않고, 각각 선형 편광된 조명 및 회절 신호를 제공하고 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 편광기(160) 및 분석기(170)는 도 1b 및 도 1c에 도시된 것과 같은 타겟을 측정하기 위해, 대응하여 45° 및 135°의 각도로 설정될 수도 있다. 따라서, 광학 시스템(150)은 완전한 0 차 회절 상쇄 및 제1 회절 차수 진폭 배가(doubling)를 제공하도록 구성될 수도 있다. 도 3은 종래 기술에서와 같이 퓨필(pupil) 평면에서 블로커를 사용하는 것과 관련하여 시스템을 유리하게 만드는, 유한 타겟 크기로 인한 모든 로브와 함께, 제로 회절 차수의 완전한 억제를 허용하는 매우 일반적이며 강고한 광학 방식을 도시한다. 임의의 실시예에서, 발명자는 준정상(quasi-normal) 조명과 함께 풀(full) 0 차 억제가 정확도 및 정밀도 관점 모두로부터 최상의 측정 조건을 제공한다는 것을 발견하였다.
조명 경로(161) 내의 편광기(165) 및 수집 경로(171) 내의 분석기(170)는 결합된 신호의 각각의 편광의 가중 인자를 제어하도록 구성될 수도 있다. 타겟(100)은 1 차 회절 신호를 향상시킬 뿐만 아니라 상이한 회절 차수 간의 분화를 개선하기 위해, 편광 차이에 대한 타겟 응답의 큰 감도를 제공하도록 구성될 수도 있다. 또한, 광학 시스템(150) 및 타겟(100)은 제1 회절 차수의 진폭에 중요한 영향을 미치지 않고 제로 회절 차수의 진폭을 제어하고, 및/또는 제로 회절 차수와 제1 회절 차수 사이의 위상을 제어하도록 본 명세서에서 설명된 바와 같이 구성될 수도 있다. 본 발명자들은 전자의 경우 이미징 콘트라스트 향상이 달성되는 반면에, 후자의 경우에는 이미징 정확도 향상이 달성된다는 것을 발견하였다. 스캐터로메트리[예를 들어, SCOL-스캐터로메트리 오버레이(overlay)]에서, 광학 시스템(150) 및 타겟(100)은 제1 회절 차수들 사이의 위상을 제어하여 감도 및 정확도를 향상시키도록 구성될 수도 있다. 스캐터로메트리 타겟의 경우에, 상이한 층의 타겟 셀계는 편광 방향의 변화에 대해 상이한 응답을 제공하도록 설계될 수도 있다.
임의의 실시예의 광학 시스템(150) 및 스캐터로메트리 타겟(100)을 결합하는 계측 시스템은, 본 개시의 일부분으로 간주된다. 특히, 계측 시스템이 제공되며, 이러한 계측 시스템은, 조악한 피치를 가지며, 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 제1 위상 시프트를 생성하도록 구성된 스캐터로메트리 계측 타겟(100)과, 2 개의 수직으로 편광된 조명 성분에 의해 타겟을 조명하고 2 개의 수직으로 편광된 조명 성분을 보완하는 2 개의 수직 편광 방향에서 결과적인 회절 신호를 분석하여, 타겟의 조명시에 0 차 회절 사이에 제2 위상 시프트를 생성하도록 구성된 광학 시스템(150)을 갖는 계측 툴을 포함하며, 여기서 상기 제1 및 제2 위상 시프트들의 합은 0 차 회절 신호들을 상쇄시키기 위해 180° 이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 방법(200)을 나타내는 하이 레벨 흐름도이다. 방법(200)은 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해, 예컨대 계측 모듈에서 적어도 부분적으로 구현될 수도 있다. 어떤 실시예는 컴퓨터 판독 가능한 매체와 함께 구현되고 방법(200)의 관련 단계를 수행하도록 구성된 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 어떤 실시예는 방법(200)의 실시예에 의해 설계된 각각의 타겟의 타겟 설계 파일을 포함한다.
방법(200)은, 스캐터로메트리 타겟을 설계하는 것, 및/또는 계측 툴의 광학 시스템을 구성하여 스캐터로메트리 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 180°의 위상 시프트를 생성하는 것에 의해, 조악한 피치를 갖는 스캐터로메트리 타겟으로부터의 0 차 회절 신호에 대해 1 차 회절 신호를 향상시키는 단계를 포함한다(단계 201). 예를 들어, 방법(200)은 타겟 설계에 의한 제1 위상 시프트와 광학 시스템 구성에 의한 제2 위상 시프트를 결합하는 단계를 포함할 수도 있으며, 제1 및 제2 위상 시프트는 180°까지 합산된다(단계 202).
방법(200)은 스캐터로메트리 및/또는 이미징 타겟 뿐만 아니라 설계된 타겟을 측정하기 위한 대응하는 광학 시스템을 설계하는 단계를 포함할 수도 있다. 방법(200)은 편광 조명에 대한 응답에 의해 1 차 회절 신호를 향상시키는 편광 감지 스캐터로메트리 타겟을 설계하는 단계(단계 205) 및 추가 회절 차수 파라미터를 제공하기 위하여 편광 제어 하드웨어와 편광 타겟을 결합하는 단계(단계 210)를 포함할 수도 있다. 방법(200)은 설계된 타겟(들)을 생성하는 단계(단계 230) 및/또는 스캐터로메트리 방식으로 설계된 타겟(들)을 측정하는 단계(단계 235)를 더 포함할 수도 있다. 방법(200)은 직교 분할 영역으로부터의 신호들 사이를, 조명 편광을 사용하여, 분리하도록 광학 시스템을 구성하는 단계(단계 240)와, 조명 및/또는 검출 광 경로에서 편광 위상을 제어하는 단계(단계 245)를 더 포할할 수도 있다. 방법(200)은 조명 편광을 사용하여, 직교 분할 영역들로부터의 신호들 사이를 분리하도록 계측 툴의 광학 시스템을 구성하는 단계(단계 242)를 포함할 수도 있다.
방법(200)은 대응하는 스캐터로메트리 계측 툴에 의해 분해되는 적어도 하나의 조악한 피치를 갖는 적어도 하나의 주기적 구조물의 복수의 타겟 엘리먼트를, 대응하는 계측 툴에 의해 분해되지 않는 적어도 하나의 미세 피치로 분할하는 단계(단계 220)를 포함할 수도 있으며, 여기서 미세 분할은 적어도 일부 엘리먼트 내에서 적어도 2 개의 방향에 관한 것이고 적어도 2 개의 방향에서 동일한 0 차 회절 파라미터를 유지한다. 방법(200)은 이에 따라 상이한 방향들에서 동일한 0 차 회절 파라미터들을 유지하는 단계(단계 222)를 포함할 수도 있다. 방법(200)은 180° 위상 시프트를 생성하기 위해 조악한 피치의 절반으로 수직 편광 엘림먼트를 갖도록 스캐터로메트리 타겟을 설계할 수도 있다(단계 221).
방법(200)은 적어도 하나의 여전히 미세한 피치에 수직하게 미세 세그먼트를 추가로 분할하는 단계(단계 225)를 더 포함할 수도 있다.
방법(200)은 적어도 2 개의 미세 분할 방향에 대응하는 2 이상의 편광 조명을 사용하여 측정을 수행하는 단계(단계 240)를 포함할 수도 있고, 적어도 2 개의 방향에 대해 0 차 회절 신호를 간섭적으로 억제하고, 그로부터의 1차 회절 신호를 향상시키는 단계(단계 250)를 포함한다. 방법(200)은 0 차 회절 신호를 간섭적으로 상쇄시키고, 적어도 2 개의 방향에 대해 1 차 회절 신호를 충분히 추가하는 단계(단계 255)를 더 포함할 수 있다.
방법(200)은 대응하는 파장 판을 사용하여 편광 조명 및 회절 신호를 제어 하는 단계(단계 260)와, 가능하게는 수집된 데이터를 최적화하기 위하여 편광된 신호의 가중치를 할당 및 제어하는 단계(단계 265)를 더 포함할 수도 있다.
방법(200)은 2 개의 수직 편광된 조명 성분에 의해 스캐터로메트리 타겟을 조명하도록 계측 툴의 광학 시스템을 구성하는 단계(단계 270)와, 0 차 회절 신호을 상쇄시키기 위하여 2 개의 수직으로 편광된 조명 성분을 보완하는 2 개의 수직 편광 방향에서 회절 신호를 분석하는 단계(단계 275)를 포함할 수도 있다.
방법(200)은, 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 편광 구조물을 갖는 적어도 하나의 추가 타겟 층을 가지도록, 비편광 구조물을 갖는 스캐터로메트리 타겟을 설계하는 단계(단계 280), 및 추가 타겟 층(들)을 비편광 구조물 위 및/또는 아래에 있도록 설계하는 단계를 포함할 수도 있다.
유리하게는, 편광 제어 하드웨어[광학 시스템(150)] 및 편광 타겟[타겟(100)]을 결합시키는 것은 회절 차수 파라미터의 추가 제어 레벨을 제공한다. 타겟(100)에서, 상보적인 층 또는 임의의 이용가능한 중간 층은, 측정된 타겟의 편광 특성의 제어 또는 향상을 목적으로 분할된 더미 구조물을 도입하는데 사용될 수도 있다. 편광 제어 HW와 편광 타겟을 결합하는 것은 오버레이 측정의 정확도와 정밀도를 증대시키는 것으로 알려졌다. 광학 시스템(150) 및 타겟(100)은 다양한 계측 플랫폼에서 구현될 수 있고, 디바이스와 같은 타겟들을 생성하는 능력을 향상시킬 수도 있다.
본 명세서에 개시된 설계 원리는, 임의의 회절 차수의 위상 및/또는 진폭을 제어할 수 있고, 따라서 0 차 소거를 넘어 추가적인 이점을 제공한다는 것을 강조한다.
본 발명의 양태는 본 발명의 실시예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 부분도를 참조하여 위에서 설명되었다. 흐름도 및/또는 부분도의 각 부분, 및 흐름도 및/또는 부분도의 부분들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어들에 의해 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어들은 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공되어, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령어들이 흐름도 및/또는 부분도 또는 그 일부에서 특정된 기능/동작을 구현하기 위한 수단을 생성하도록 머신을 생성할 수 있다.
또한, 이들 컴퓨터 프로그램 명령어들은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장되어, 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 명령어들이 흐름도 및/또는 부분도 또는 그 일부에서 특정된 기능/동작을 구현하는 명령어들을 포함하는 제조 물품을 생성하도록 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치 또는 다른 디바이스에게 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있다.
컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치, 또는 다른 디바이스에 로딩되어, 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 장치 또는 다른 디바이스 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되게 하여, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 장치에서 실행되는 명령어들이 흐름도 및/또는 부분도 또는 그 일부에서 특정된 기능/동작을 구현하기 위한 프로세스를 제공하도록 컴퓨터 구현된 프로세스를 생성한다.
전술한 흐름도 및 다이어그램은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능 및 동작을 도시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 부분도의 각 부분은 지정된 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능 명령어들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드 부분을 나타낼 수 있다. 또한, 일부 대체 구현 예에서, 상기 부분에서 언급된 기능들은 도면들에서 언급된 순서를 벗어나 발생할 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 부분은 사실상 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 관련된 기능에 따라 때로는 역순으로 실행될 수 있다. 부분도 및/또는 흐름도의 각 부분, 부분도 및/또는 흐름도의 일부의 조합은 지정된 기능 또는 동작을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합에 의해 구현될 수 있음을 또한 유의해야 할 것이다.
상기 설명에서, 실시예는 본 발명의 일례 또는 구현 예이다. "일 실시예(one embodiment)", "실시예(an embodiment)", "특정 실시예(certain embodiments)" 또는 "일부 실시예(some embodiments)"의 다양한 모습은 반드시 모두 동일한 실시예들을 지칭하는 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징이 단일 실시예의 콘텍스트에서 기술될 수 있지만, 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 조합으로 제공될 수 있다. 반대로, 본 발명은 명확성을 위해 개별적인 실시예의 콘텍스트에서 본 명세서에 설명될 수 있지만, 본 발명은 또한 단일 실시예로 구현될 수 있다. 본 발명의 특정 실시예들은 위에서 개시된 상이한 실시예들로부터의 특징들을 포함할 수 있고, 특정 실시예들은 위에서 개시된 다른 실시예들로부터의 요소를 포함할 수 있다. 특정 실시예의 콘텍스트에서 본 발명의 요소들의 개시는 그 특정 실시예 단독에서 그 사용을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 또한, 본 발명은 다양한 방식으로 수행되거나 실시될 수 있으며, 상기 설명에 간략히 서술된 것들 이외의 특정 실시예들에서 본 발명이 구현될 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명은 이들 도면 또는 대응하는 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 플로우는 각각의 예시된 박스 또는 상태를 통해 또는 도시되고 설명된 것과 정확히 동일한 순서로 이동할 필요는 없다. 본 명세서에 사용된 기술적 및 과학적 용어의 의미는 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해될 것이다. 본 발명은 제한된 수의 실시예와 관련하여 설명되었지만, 이들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 오히려 바람직한 실시예 중 일부의 예시로서 해석되어야 한다. 다른 가능한 변형들, 수정들 및 응용들 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 지금까지 설명된 것에 의해 한정되어서는 안 되며, 첨부된 청구 범위 및 그 균등물에 의해 제한되어야 한다.

Claims (24)

  1. 방법에 있어서,
    스캐터로메트리 타겟(scatterometry target)을 설계하는 것 및 계측 툴의 광학 시스템을 구성하는 것 중 적어도 하나에 의해, 상기 스캐터로메트리 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에서 180°의 위상 시프트를 생성하도록, 조악한(coarse) 피치를 갖는 상기 스캐터로메트리 타겟으로부터의 상기 0 차 회절 신호에 대해 1 차 회절 신호를 향상시키는 단계; 및
    2 개의 수직 편광된 조명 성분에 의해 상기 스캐터로메트리 타겟을 조명하도록 상기 계측 툴의 광학 시스템을 구성하고, 상기 2 개의 수직 편광된 조명 성분을 보완하는 2 개의 수직 편광 방향으로 상기 회절 신호를 분해(analyze)하여, 상기 0 차 회절 신호를 상쇄하는 단계
    를 포함하는 방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 180°의 위상 시프트를 생성하기 위해 상기 조악한 피치의 절반에서 편광기를 갖도록 상기 스캐터로메트리 타겟을 설계하는 단계를 더 포함하고,
    상기 편광기는 수직으로 편광되도록 구성되는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 타겟 설계에 의한 제1 위상 시프트와 광학 시스템 구성에 의한 제2 위상 시프트를 결합하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 위상 시프트와 상기 제2 위상 시프트의 합이 180°인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 편광 구조물을 갖는 적어도 하나의 추가 타겟 층을 가지도록, 비편광 구조물을 갖는 상기 스캐터로메트리 타겟을 설계하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 타겟 층은 상기 비편광 구조물 위에 있는 것인 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 타겟 층은 상기 비편광 구조물 아래에 있는 것인 방법.
  7. 조악한 피치를 가지며, 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에서 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성되는 스캐터로메트리 계측 타겟으로서,
    상기 조악한 피치를 갖는 영역의 제1 부분은 한 방향으로 분할되고, 상기 조악한 피치를 갖는 영역의 제2 부분은 제1 영역의 방향에 대해 수직 방향으로 분할되고, 상기 타겟은 초기 비편광 구조물, 및 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 편광 구조물을 갖는 적어도 하나의 추가 타겟 층을 가지는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  8. 제7항에 있어서, 상기 180°의 위상 시프트를 생성하기 위해 상기 조악한 피치의 절반에서 편광기를 갖도록 설계되고, 상기 편광기는 수직으로 편광되도록 구성되는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  9. 제8항에 있어서, 상기 편광기는 미세 피치로 분할되는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  10. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 편광 구조물은 미세한 미분해된(unresolved) 피치로 분할되는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 편광 구조물은 상기 초기 비편광 구조물의 분할 방향에 수직인 방향을 따라 분할되는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  12. 제7항에 있어서, 상기 추가 타겟 층은 상기 비편광 구조물 위에 있는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  13. 제7항에 있어서, 상기 추가 타겟 층은 상기 비편광 구조물 아래에 있는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  14. 2 개의 수직 편광된 조명 성분에 의해 비편광 스캐터로메트리 타겟을 조명하고, 2 개의 수직 편광된 조명 성분을 보완하는 2 개의 수직 편광 방향으로 결과적인 회절 신호를 분해(analyze)하여, 상기 스캐터로메트리 타겟으로부터의 동일 0 차 회절 신호들 사이에서 180°의 위상 시프트를 생성하도록 상기 조명 및 상기 분해를 구성함으로써, 0 차 회절 신호를 상쇄하도록 구성된 광학 시스템을 갖는 계측 툴.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광학 시스템은, 상기 조명 및 상기 회절 신호의 편광을 제어하기 위해, 편광기 및 분석기, 적어도 하나의 파장 판, 적어도 하나의 편광 빔 스플리터, 및 적어도 하나의 ND(neutral density) 필터, 중 적어도 하나를 포함하는 것인 계측 툴.
  16. 계측 시스템에 있어서,
    조악한 피치를 가지며, 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에서 제1 위상 시프트를 생성하도록 구성된 스캐터로메트리 계측 타겟과,
    2 개의 수직 편광된 조명 성분에 의해 상기 타겟을 조명하고, 상기 2 개의 수직 편광된 조명 성분을 보완하는 2 개의 수직 편광 방향으로 결과적인 회절 신호를 분해(analyze)하여, 상기 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 제2 위상 시프트를 생성하도록 구성된 광학 시스템을 갖는 계측 툴
    을 포함하며,
    상기 제1 위상 시프트와 상기 제2 위상 시프트의 합은, 상기 0 차 회절 신호들을 상쇄시키기 위해 180°인 것인 계측 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 조명 및 상기 회절 신호의 편광을 제어하기 위해, 편광기 및 분석기, 적어도 하나의 파장 판, 적어도 하나의 편광 빔 스플리터, 및 적어도 하나의 ND 필터, 중 적어도 하나를 포함하는 것인 계측 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 위상 시프트는 180°이고, 상기 제2 위상 시프트는 0인 것인 계측 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 스캐터로메트리 계측 타겟은 상기 타겟의 조명시에 0 차 회절 신호들 사이에 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성되는 것인 계측 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 180°의 위상 시프트를 생성하기 위해 상기 타겟의 조악한 피치의 절반에서 편광기를 가지도록 설계되며, 상기 편광기는 수직 편광되도록 구성되는 것인 계측 시스템.
  21. 제16항에 있어서, 상기 타겟은 초기 비편광 구조물, 및 상기 제1 위상 시프트를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 편광 구조물을 가지는 적어도 하나의 추가 타겟 층을 포함하는 것인 계측 시스템.
  22. 조악한 피치를 가지며, 조명시에 0 차 회절 신호 사이에서 180°의 위상 시프트를 생성하도록 구성된 스캐터로메트리 계측 타겟으로서,
    상기 조악한 피치를 갖는 영역의 제1 부분은 한 방향으로 분할되고, 상기 조악한 피치를 갖는 영역의 제2 부분은 제1 영역의 방향에 대해 수직 방향으로 분할되고, 상기 스캐터로메트리 계측 타겟은 상기 180°의 위상 시프트를 생성하기 위해 상기 조악한 피치의 절반에서 편광기를 갖도록 설계되며, 상기 편광기는 수직으로 편광되도록 구성되는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  23. 제22항에 있어서, 상기 편광기는 미세 피치로 분할되는 것인 스캐터로메트리 계측 타겟.
  24. 삭제
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