KR20220019795A - 계측 방법 및 연관된 컴퓨터 제품 - Google Patents

Abstract

계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것; 및 측정된 방사선을 성분들, 예를 들어 푸리에 성분 또는 공간 성분으로 분해하는 것을 포함하는 방법이 개시된다. 또한, 단일 성분을 기반으로 하는 측정된 방사선의 재계산된 의존성을 기반으로 계측 장치의 매개변수를 선택하기 위해 알고리즘을 제공하는 레시피 선택 방법이 개시된다.

Description

계측 방법 및 연관된 컴퓨터 제품

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에 사용 가능한 계측을 위한 방법 및 컴퓨터 제품에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 상으로, 일반적으로 기판의 타겟 부분 상으로 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스는 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 (예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 여러 다이를 포함하는) 타겟 부분 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응 물질 (레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 부분들의 네트워크를 포함할 것이다.

리소그래피 공정 (즉, 레지스트의 현상, 에칭 등과 같은 하나 이상의 연관된 처리 단계를 전형적으로 포함할 수 있는 리소그래피 노광을 포함하는, 디바이스 또는 다른 구조체를 현상하는 공정)에서, 예를 들어 공정 제어 및 검증을 위하여 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하기 위한, 보통 임계 치수(CD)를 측정하기 위해 사용되는 주사 전자 현미경 및 기판의 2개의 층의 정렬의 정확도인 오버레이를 측정하기 위한 전문적인 툴을 포함하는 다양한 툴이 알려져 있다. 최근에, 리소그래피 분야에서의 사용을 위하여 다양한 형태의 스캐터로미터가 개발되고 있다. 이 디바이스는 방사선의 빔을 타겟 상으로 지향시키고 산란 방사선의 하나 이상의 특성-예를 들어, 파장의 함수로서의 단일 반사각에서의 세기; 반사각의 함수로서의 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사각의 함수로서의 편광-을 측정하여 타겟의 관심 대상 특성이 결정될 수 있는 "스펙트럼"을 획득한다. 관심 대상 특성의 결정은 다양한 기술: 예를 들어, 엄밀한 결합 파동 분석(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법; 라이브러리 탐색; 및 주성분 분석과 같은 반복 접근법에 의한 타겟 구조체의 재구성에 의해 수행될 수 있다.

계측 적용에서, 예를 들어 오버레이 계측에서, 소스로부터의 방사선은 중첩 격자를 포함하는 타겟에 충돌하며 반사된 방사선은 센서에서 검출된다. 반사된 방사선은 계측 타겟을 통하여 전파 (반사 또는 투과)됨에 따라 충돌하는 방사선의 다양한 부분들의 조합의 결과이다. 격자 비대칭, 예를 들어 격자 기하학적 비대칭의 존재 하에서, 반사된 방사선은 이 비대칭에 대한 정보 또한 포함하며, 이는 중첩 격자들 사이의 오버레이로 인해 정보를 가릴(mask) 수 있다. 더욱이, 현실적인 격자는 기울어짐(tilt)과 같은 비대칭을 가질 수 있다. 실제 계측 격자에 존재하는 비대칭에 대해 변함이 없는 방식으로 리소그래피 공정의 오버레이 또는 임의의 관심 대상 매개변수를 측정할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서, 계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것 및 측정된 방사선을 성분들로 분해하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제2 양태에서, a) 방사선으로 계측 타겟을 조정하는 것; b) 산란 방사선을 타겟으로부터 검출하는 것; c) 계측 장치의 매개변수를 변경시키는 것; d) 계측 장치의 매개변수의 다수의 값을 위하여 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것; 및 e) 방사선을 성분들로 분해하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하기 위한 방법이 제공된다.

본 발명의 제3 양태에서, a) 방사선으로 계측 타겟을 조명하는 것, b) 산란 방사선을 타겟으로부터 검출하는 것; c) 계측 장치의 매개변수를 변경시키는 것; d) 계측 장치의 매개변수의 다수의 값을 위하여 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것; 및 e) 필터를 단계 d)에서 획득된 측정에 적용하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제4 양태에서, 제1 타겟 위치에서 최하부 격자의 3D 비대칭 맵을 획득하는 것, 다수의 타겟에 대한 3D 비대칭 맵을 획득하는 것을 반복하는 것, 및 위의 측정을 기반으로 웨이퍼에 대한 타겟 비대칭의 맵을 획득하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정을 특성화하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제5 양태에서, 계측 장치의 매개변수의 제1 복수의 값에서 제1 복수의 측정값을 획득하는 것, 및 계측 장치의 매개변수의 제2 값이 계측 장치의 매개변수의 제1 값보다 작도록 최소한의 제2 측정 횟수 및 이의 연관된 계측 장치의 매개변수의 제2 값을 계산하는 것을 포함하는, 계측 장치의 매개변수를 선택하기 위한 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태는 제1 양태의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 연관된 컴퓨터 프로그램 캐리어를 포함한다.

이제 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시하고 있다.
도 3a는 특정 조명 모드를 제공하는 제1조명 애퍼처 쌍을 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 타겟을 측정하는 데 사용하기 위한 암시야 측정 장치의 개략도이다.
도 3b는 주어진 조명 방향에 대한 타겟의 회절 스펙트럼의 개략적인 상세도이다.
도 3c는 회절 기반 오버레이 측정을 위한 측정 장치를 사용할 때 추가 조명 모드를 제공하는 제2 조명 애퍼처 쌍의 개략도이다.
도 3d는 회절 기반 오버레이 측정을 위한 측정 장치를 사용할 때 추가 조명 모드를 제공하는 제1 및 제2 애퍼처 쌍을 결합하는 제3 조명 애퍼처 쌍의 개략도이다.
도 4는 다중 주기적 구조체 (예를 들어, 다중 격자) 타겟의 형태 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽을 도시하고 있다.
도 5는 도 3의 장치에서 획득된 도 4의 타겟의 이미지를 도시하고 있다.
도 6은 도 3의 장치를 사용하고 본 발명의 실시예에 맞추어질 수 있는 오버레이 측정 방법의 단계들을 보여주는 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 0 영역에서 상이한 오버레이 값들을 갖는 오버레이 주기적 구조체 (예를 들어, 격자)의 개략적인 횡단면을 보여주고 있다.
도 8은 이상적인 타겟 구조체에서의 오버레이 측정의 원리를 도시하고 있다.
도 9는 타겟에 대한 파장(λ(㎚))에 대한 오버레이 민감도(K)의 그래프이며, 또한 스윙 곡선으로도 지칭된다.
도 10은 계측 타겟의 횡단면의 개략도를 보여주고 있다.
도 11은 파장과 같은, 계측 툴의 매개변수의 함수로서 측정된, 계측으로부터 추론된 값의 그래프를 보여주고 있다.
도 12는 계측 툴의 매개변수의 함수로서 측정된, 본 발명에 따른 계측 단계로부터 추론된 값의 그래프를 보여주고 있다.

실시예를 상세히 설명하기 전에, 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제공하는 것이 유익하다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시하고 있다. 본 장치는 방사선 빔(B) (예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 시스템 (일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며, 특정 매개변수에 따라 패터닝 디바이스를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판 (예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지시키도록 구성되며, 특정 매개변수에 따라 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 연결되어 있는 기판 테이블 (예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟 부분(C) 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템 (예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고 있다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전기식 또는 다른 유형의 광학 구성 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다.

패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되고 있는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지시킨다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지시키기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동 가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있는 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 용어 "레티클" 또는 "마스크"의 임의의 사용은 더욱 일반적인 용어 "패터닝 디바이스"와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "패터닝 디바이스"는 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔의 횡단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 예를 들어 패턴이 위상-시프팅 피처 또는 소위 어시스트 피처를 포함한다면 방사선 빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟 부분에서의 원하는 패턴과 정확하게 대응하지 않을 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟 부분에 생성되는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과식 또는 반사식일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이, 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교차 위상 시프트형 또는 감쇠 위상 시프트형과 같은 마스크 유형은 물론 다양한 하이브리드 마스크 유형을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열체를 이용하며, 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키기 위하여 소형 미러들의 각각은 개별적으로 경사질 수 있다. 경사진 미러는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

여기에 도시된 바와 같이, 본 장치는 (예를 들어, 투과식 마스크를 이용하는) 투과형이다. 대안적으로, 본 장치는 (예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 사용하는 또는 반사식 마스크를 사용하는) 반사형일 수 있다.

리소그래피 장치는 또한 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예를 들어 물로 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 침지 액체는 또한 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위한 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "침지"는 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 한다는 것을 의미하지 않으며, 오히려 노광 동안 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 위치한다는 것을 의미할 뿐이다.

도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 받아들인다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스와 리소그래피 장치는 별개의 물리적 개체들일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔(B)은 예를 들어, 적절한 지향 미러 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 나아간다. 다른 경우에, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합된 부분일 수 있다. 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는 필요하다면 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내에서 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 방사상 범위 (일반적으로 "σ-외측" 및 "σ-내측"로 각각 지칭됨)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 횡단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조정하기 위해 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에서 유지되는 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 가로지른 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속한다. 제2 포지셔너(PW) 및 위치 센서(IF) (예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 부분(C)들을 위치시키기 위하여 기판 테이블(WT)은 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1 포지셔너(PM) 및 (도 1에서는 명확하게 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서가 사용되어, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출 후 또는 스캔 중에 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 방사선 빔(B)의 경로에 대해 정확하게 위치시킬 수 있다.

패터닝 디바이스 (예를 들어, 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 마크들이 전용 타겟 부분을 점유하지만, 이들은 타겟 부분들 (이들은 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다) 사이의 공간에 위치될 수 있다. 유사하게, 하나보다 많은 다이가 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA) 상에 제공되는 상황에서, 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 작은 정렬 마커 또한 다이 내에 그리고 디바이스 피처들 사이에 포함될 수 있으며, 이 경우 마커는 가능한 한 작고 인접한 피처들과는 임의의 상이한 이미징 또는 공정 조건을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출할 수 있는 정렬 시스템의 실시예가 아래에서 추가로 설명된다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나의 모드에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WTa)은 실질적으로 정지 상태로 유지되면서, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟 부분(C) 상으로 투영된다 (즉, 단일 정적 노광). 기판 테이블(WTa)은 그후 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되며 따라서 상이한 타겟 부분(C)이 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광에서 이미지화된 타겟 부분(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 부분(C) 상으로 투영되는 동안 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WTa)이 동시에 스캐닝된다 (즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WTa)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 축소/확대율 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서 타겟 부분의 (비스캐닝 방향으로의) 폭을 제한하는 반면에, 스캐닝 움직임의 길이는 타겟 부분의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 유지하는 패터닝 디바이스 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 실질적으로 정지 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 부분(C) 상으로 투영되는 동안에 기판 테이블(WTa)은 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서, 일반적으로 펄스형 방사선 소스가 이용될 수 있으며, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WTa)의 각 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이와 같은 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 활용하는 마스크리스(maskless) 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다

위에서 설명된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 상이한 사용 모드가 또한 사용될 수 있다.

리소그래피 장치(LA)는 2개의 테이블(WTa, WTb) (예를 들어, 2개의 기판 테이블) 및 2개의 스테이션-노광 스테이션 및 측정 스테이션-을 갖는 소위 이중 스테이지 유형이며, 테이블들은 2개의 스테이션 사이에 교환될 수 있다. 예를 들어, 한 테이블 상의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안 또 다른 기판은 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있으며 다양한 준비 단계가 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 제어를 매핑하는 것 및 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있으며, 양 센서는 기준 프레임(RF)에 의해 지지된다. 위치 센서(IF)가 측정 스테이션과 노출 스테이션에 있는 동안 테이블의 위치를 측정할 수 없다면, 테이블의 위치가 양 스테이션에서 추적될 수 있도록 하기 위하여 제2 위치 센서가 제공될 수 있다. 또 다른 예로서, 한 테이블 상의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안 기판이 없는 또 다른 테이블은 (선택적으로 측정 활동이 발생할 수 있는) 측정 스테이션에서 대기한다. 이 다른 테이블은 하나 이상의 측정 디바이스를 갖고 있으며 또한 선택적으로 다른 툴(예를 들어, 세정 장치)을 가질 수 있다. 기판이 노광을 완료하면, 기판이 없는 테이블은 노광 스테이션으로 이동하여 예를 들어 측정을 수행하며, 기판을 갖는 테이블은 기판이 언로딩되고 또 다른 기판이 로딩되는 위치 (예를 들어, 측정 스테이션)로 이동한다. 이 다중 테이블 배열체는 장치의 처리량의 상당한 증가를 가능하게 한다.

도 2에서 보여지는 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때로는 리소셀 또는 클러스터로도 지칭되는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성하며, 이는 또한 기판 상에서 하나 이상의 노광 전 및 노광 후 공정을 수행하기 위한 장치를 포함하고 있다. 통상적으로, 이 장치는 레지스트층을 증착하기 위한 하나 이상의 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 하나 이상의 현상기(DE), 하나 이상의 냉각 플레이트(CH), 및 하나 이상의 베이크 플레이트(BK)를 포함하고 있다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하고, 이를 상이한 공정 디바이스들 사이에서 이동시키며, 그 후 이를 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay)(LB)로 전달한다. 흔히 통칭적으로 트랙으로 지칭되는 이 디바이스들은 감독 제어 시스템(supervisory control system)(SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있으며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 따라서, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위하여 상이한 장치가 작동될 수 있다.

리소그래피 장치에 의해 노광된 기판이 정확하게 그리고 일관적으로 노광되는 것을 보장하기 위해, 노광된 기판을 검사하여 후속 층들 간의 오버레이 오차, 선 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 오차가 검출되면, 하나 이상의 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있으며, 특히 동일한 배치(batch)의 또 다른 기판이 계속해서 노광될 만큼 충분히 곧바로 그리고 신속하게 검사가 이루어질 수 있다면 더욱 그렇다. 또한, 이미 노광된 기판은 (수율을 향상시키기 위해) 벗겨지고 재작업되거나 폐기될 수 있으며, 그에 의하여 결함이 있는 것으로 알려진 기판에 대한 노광을 수행하는 것을 방지할 수 있다. 기판의 일부 타겟 부분만이 결함이 있는 경우, 양호한 타겟 부분에서만 추가 노광이 수행될 수 있다. 또 다른 가능성은 오차를 보상하기 위해 후속 공정 단계의 설정을 맞추는 것이다. 즉, 트림 에칭(trim etch) 단계의 시간이 조정되어 리소그래피 공정 단계로 인한 기판 대 기판 CD 변화를 보상할 수 있다.

검사 장치는 기판의 하나 이상의 특성, 그리고 특히 상이한 기판들 또는 동일 기판의 상이한 층들의 하나 이상의 특성이 층마다 및/또는 기판에 걸쳐 어떻게 변화하는지를 결정하기 위해 사용된다. 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 층의 하나 이상의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 그러나 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트(contrast)를 갖고 있으며-방사선에 노출된 레지스트의 부분과 노출되지 않은 레지스트의 부분 사이에 매우 작은 굴절률 차이만이 존재한다- 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 수행하기에 충분한 민감도를 갖고 있지 않다. 따라서, 측정은 통상적으로 노광된 기판 상에서 수행되는 제1 단계이면서 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 노광 후 베이크 단계(PEB) 이후에 수행될 수 있다. 이 단계에서, 레지스트 내의 이미지는 반-잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. -레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중 하나가 제거된 시점에- 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후에 현상된 레지스트의 측정을 수행하는 것 또한 가능하다. 후자의 가능성은 결함이 있는 기판의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만 여전히, 예를 들어 공정 제어의 목적을 위한 유용한 정보를 제공할 수 있다.

기존의 스캐터로미터에 의해 사용되는 타겟은 (예를 들어, 하나 이상의 격자를 포함하는) 비교적 넓은 주기적 구조체 레이아웃, 예를 들어 40㎛×40㎛를 포함한다. 그 경우에, 측정 빔은 흔히 주기적 구조체 레이아웃보다 작은 스폿 크기를 갖는다 (즉, 하나 이상의 주기적 구조체가 스폿으로 완전히 덮이지 않도록 레이아웃은 언더필된다(underfilled)). 타겟이 무한한 것으로 간주될 수 있음에 따라 이는 타겟의 수학적 재구성을 단순화시킨다. 그러나 예를 들어 타겟이 스크라이브 레인보다는 제품 피처들 사이에 위치될 수 있도록 타겟의 크기가 예를 들어 20㎛×20㎛ 이하로, 또는 10㎛×10㎛ 이하로 감소되었다. 이 상황에서, 주기적 구조체 레이아웃은 측정 스폿보다 작게 만들어질 수 있다 (즉, 주기적 구조체 레이아웃은 오버필된다(overfilled)). 전형적으로, 이러한 타겟은 (정반사에 대응하는) 0차 회절이 차단되고 더 높은 차수만 처리되는 암시야 스캐터로메트리(scatterometry)를 사용하여 측정된다. 암시야 계측의 예는 PCT 특허 출원 공개 번호 WO2009/078708 및 WO2009/106279에서 찾을 수 있으며, 이들은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다. 이 기술의 추가 개발 내용은 미국 특허 출원 공개 US2011/0027704, US2011/0043791 및 US2012/0242970에 설명되어 있으며, 이들은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다. 회절 차수의 암시야 검출을 사용하는 회절 기반 오버레이(DBO 또는 μDBO)는 더 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있으며 기판의 제품 구조체로 둘러싸여 있을 수 있다. 실시예에서, 다수의 타겟이 하나의 이미지에서 측정될 수 있다.

실시예에서, 기판 상의 타겟은 하나 이상의 1-D 주기적 격자를 포함할 수 있으며, 이 격자는 현상 후에 바(bar)가 솔리드 레지스트 라인(solid resist lines)으로 형성되도록 프린트된다. 실시예에서, 타겟은 하나 이상의 2-D 주기적 격자를 포함할 수 있으며, 이 격자는 현상 후에 하나 이상의 격자가 레지스트 내의 솔리드 레지스트 필라(pillars) 또는 비아(vias)로 형성되도록 프린트된다. 바, 필라 또는 비아는 대안적으로 기판 내로 에칭될 수 있다. 격자의 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PL)에서 색수차에 민감하며, 조명 대칭 그리고 이러한 수차의 존재는 프린트된 격자의 변화로 나타날 것이다. 따라서, 프린트된 격자의 측정 데이터는 격자를 재구성하기 위해 사용될 수 있다. 선 폭 및 모양과 같은 1-D 격자의 매개변수, 또는 필라 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 매개변수는 프린트 단계 및/또는 기타 측정 공정의 정보(knowledge)로부터, 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.

본 발명의 실시예에서의 사용에 적합한 암시야 계측 장치가 도 3a에서 보여지고 있다. (격자와 같은 주기적 구조체를 포함하는) 타겟(T)과 회절 광선(diffracted ray)이 도 3b에 더 자세히 도시되어 있다. 암시야 계측 장치는 독립형 디바이스일 수 있거나, 예를 들어 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 여러 분기부를 갖는 광학 축은 점선(O)으로 표시된다. 이 장치에서, 출력부(11) (예를 들어, 레이저 또는 크세논 램프와 같은 소스 또는 소스에 연결되어 있는 개구)에 의해 방출된 방사선은 렌즈(12, 14)와 대물렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의하여 프리즘(15)을 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 배열체의 이중 시퀀스로 배열된다. 그럼에도 기판 이미지를 검출기에 제공한다면 상이한 렌즈 배열체가 사용될 수 있다.

실시예에서, 렌즈 배열체는 공간 주파수 필터링을 위한 중간 퓨필-평면의 액세스를 허용한다. 따라서, 방사선이 기판에 입사되는 각도 범위는, 여기에서 (공액) 퓨필 평면으로 지칭되는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면에서의 공간 세기 분포를 규정함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는, 예를 들어 대물렌즈 퓨필 평면 내의 후방 투영된 이미지인 평면에서 렌즈(12, 14)들 사이에 적절한 형태의 애퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 도시된 예에서, 애퍼처 플레이트(13)는 13N 및 13S로 표기된 상이한 형태를 가지며, 이는 상이한 조명 모드가 선택되는 것을 허용한다. 본 예의 조명 시스템은 축외 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13N)는 단지 설명의 목적을 위하여 "북(north)"으로 지정된 방향으로부터 축외 조명을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13S)는 유사한, 그러나 "남(south)"으로 표기된 반대 방향으로부터 조명을 제공하기 위해 사용된다. 상이한 애퍼처들을 사용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 원하는 조명 모드 밖의 임의의 불필요한 방사선이 원하는 측정 신호를 방해할 수 있기 때문에 나머지 퓨필 평면은 바람직하게는 어둡다.

도 3b에서 보여지는 바와 같이, 타겟(T)은 대물렌즈(16)의 광학 축(O)에 실질적으로 수직인 기판(W)과 함께 배치된다. 축(O)에서 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 충돌하는 조명 광선(I)은 0차 광선(실선 0)과 2개의 1차 광선(일점 쇄선(+1) 및 이점 쇄선(-1))을 발생시킨다. 오버필된 작은 타겟(T)을 사용하면, 이 광선들은 계측 타겟(T) 및 다른 피처를 포함하는 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선 중 하나일 뿐이다. 플레이트(13) 내의 애퍼처가 (유용한 양의 방사선을 허용하는 데 필요한) 유한한 폭을 갖고 있기 때문에 입사 광선(I)은 실제로 각도 범위를 차지할 것이며 회절 광선(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산될 것이다. 작은 타겟의 포인트 확산 기능에 따라, 각 차수(+1 및 -1)는 보여진 것과 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라 각도 범위에 걸쳐 더 확산될 것이다. 주기적 구조체 피치와 조명 각도는 대물렌즈에 들어가는 1차 광선이 중심 광학 축과 밀접하게 정렬되도록 설계 또는 조정될 수 있다는 점을 주목한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 광선은 전적으로 도면에서 광선이 더 쉽게 구별되는 것을 가능하게 하기 위하여 축에서 약간 벗어나게 보여지고 있다.

기판(W) 상의 타겟에 의해 회절된 적어도 0 및 +1 차수는 대물렌즈(16)에 의해 수집되고 프리즘(15)을 통해 뒤로 지향된다. 도 3a로 돌아가서, 북(N)과 남(S)으로 표시된 정반대의 애퍼처들을 지정함으로써 제1 및 제2 조명 모드 모두가 도시되어 있다. 입사 광선(I)이 광학 축의 북측으로부터 오는 경우, 즉 제1 조명 모드가 애퍼처 플레이트(13N)를 사용하여 적용될 때, +1(N)으로 표시된 +1 회절 광선이 대물렌즈(16)로 들어간다. 그에 반하여, 제2 조명 모드가 애퍼처 플레이트(13S)를 사용하여 적용될 때, (-1(S)로 표시된) -1 회절 광선은 렌즈(16)에 들어가는 광선이다. 따라서, 실시예에서, 측정 결과는 특정 조건 하에서, 예를 들어 타겟을 회전시키거나 조명 모드를 변경한 후 또는 이미징 모드를 변경한 후에 타겟을 두 번 측정함으로써 획득되어 -1차 및 +1차 회절 차수 세기를 별도로 획득한다. 주어진 타겟에 대한 이 세기들을 비교하는 것은 타겟의 비대칭 측정을 제공하며, 타겟의 비대칭은 리소그래피 공정의 매개변수, 예를 들어 오버레이 오차의 지표로 사용될 수 있다. 위에서 설명된 상황에서, 조명 모드가 변경된다.

빔 스플리터(17)는 회절 빔을 2개의 측정 분기부(branches)로 분할한다. 제1 측정 분기부에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 사용하여 제1 센서(19) (예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상의 타겟의 회절 스펙트럼 (퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각 회절 차수는 센서 상의 상이한 포인트에 도달(hit)하며, 따라서 이미지 처리는 차수들을 비교하고 대조할 수 있다. 센서(19)에 의해 캡처된 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 집속하기 위하여 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하기 위하여 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 다양한 측정 목적을 위하여 사용될 수 있으며, 이 목적은 본 명세서에서 자세히 설명되지 않다.

제2 측정 분기부에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상의 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 형성한다. 제2 측정 분기부에서, 구경 조리개(21)는 퓨필-평면에 공액인 평면에 제공된다. 센서(23)에 형성되는 타겟의 이미지(DF)가 -1 또는 +1차 빔으로부터 형성되도록 구경 조리개(21)는 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서(19 및 23)에 의해 캡처된 이미지는 이미지 프로세서 및 컨트롤러(PU)로 출력되며, 이들의 기능은 수행되는 특정 유형의 측정에 의존할 것이다. 용어 "이미지"는 본 명세서에서 넓은 의미로 사용된다는 점을 주목한다. -1 및 +1 차수 중 하나만 존재하는 경우, 주기적 구조체 피처 (예를 들어, 격자 라인)의 이미지는 이와 같이 형성되지 않을 것이다.

도 3에서 보여지는 애퍼처 플레이트(13)와 구경 조리개(21)의 특정 형태는 전적으로 예이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟의 축상 조명이 사용되며 축외 애퍼처를 갖는 개구 조리개가 사용되어 실질적으로 단 하나의 1차 회절 방사선을 센서로 보낸다. 또 다른 실시예에서, 1차 빔 대신에 또는 1차 빔에 더하여, (도 3에서는 보여지지 않는) 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔이 측정에 사용될 수 있다.

조명을 이 상이한 유형의 측정들에 맞출 수 있게 하기 위하여, 애퍼처 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성된 다수의 애퍼처 패턴을 포함할 수 있으며, 이 디스크는 회전하여 원하는 패턴을 제 위치에 있게 한다. 애퍼처 플레이트(13N 또는 13S)는 한 방향 (설정에 따라 X 또는 Y)으로 배향되는 타겟의 주기적 구조를 측정하기 위해서 사용된다는 점을 주목한다. 직교적인 주기적 구조체의 측정을 위하여, 90° 및 270°를 통한 타겟의 회전이 구현될 수 있다. 상이한 애퍼처 플레이트들이 도 3c와 도 3d에 보여지고 있다. 도 3c는 2개의 추가 유형의 축외 조명 모드를 도시하고 있다. 도 3c의 제1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13E)는 단지 설명의 목적을 위하여, 앞서 설명된 "북"에 대해 "동(east)"으로 지정된 방향으로부터 축외 조명을 제공한다. 도 3c의 제2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13W)는 유사한, 그러나 "서(west)"로 표기된 반대 방향으로부터 조명을 제공하기 위하여 사용된다. 도 3d는 2개의 추가 유형의 축외 조명 모드를 도시하고 있다. 도 3d의 제1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13NW)는 앞서 설명된 바와 같이 "북"과 "서"로서 지정된 방향으로부터 축외 조명을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13SE)는 유사한, 그러나 "남"과 "동"으로 표기된 반대 방향으로부터 조명을 제공하기 위하여 사용된다. 이들의 사용, 장치의 수많은 다른 변형 및 적용이, 예를 들어 위에서 언급한 이전에 공개된 특허 출원 공보에 설명되어 있다.

도 4는 기판 상에 형성된 예시적인 복합 계측 타겟을 도시하고 있다. 복합 타겟은 서로 근접하게 위치된 4개의 주기적 구조체 (이 경우 격자)(32, 33, 34, 35)를 포함하고 있다. 실시예에서, 주기적 구조체들은 이들 모두가 계측 장치의 조명 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 있도록 충분히 서로 근접하게 위치되어 있다. 이 경우, 4개의 주기적 구조체는 따라서 모두 동시에 조명되며 센서(19 및 23)에서 동시에 이미지화된다. 오버레이 측정에 전용인 예에서, 주기적 구조체(32, 33, 34, 35)는 그 자체가 주기적 구조체들을 놓음으로써 형성된 복합 주기적 구조체 (예를 들어, 복합 격자)이며, 즉 주기적 구조체는 기판(W) 상에 형성된 디바이스의 상이한 층들에서 패터닝되며 따라서 한 층의 적어도 하나의 주기적 구조체는 상이한 층의 적어도 하나의 주기적 구조체를 오버레이한다. 이러한 타겟은 20㎛×20㎛ 이내 또는 16㎛×16㎛ 이내의 외부 치수를 가질 수 있다. 또한, 모든 주기적 구조체는 특정 층 쌍 간의 오버레이를 측정하기 위해 사용된다. 타겟이 한 쌍 이상의 층을 측정할 수 있게 하는 것을 용이하게 하기 위해서는, 복합 주기적 구조체의 상이한 부분들이 형성되는 상이한 층들 간의 오버레이 측정을 용이하게 하기 위하여 주기적 구조체(32, 33, 34, 35)는 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋을 가질 수 있다. 따라서, 기판 상의 타겟에 대한 모든 주기적 구조체는 한 쌍의 층을 측정하기 위해 사용될 것이고, 기판 상의 또 다른 동일 타겟에 대한 모든 주기적 구조체는 또 다른 쌍의 층을 측정하기 위해 사용될 것이며, 여기서 상이한 바이어스는 층 쌍을 구별하는 것을 용이하게 한다. 오버레이 바이어스의 의미는 특히 도 7을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

도 7a 내지 도 7c는 상이한 바이어스를 갖는, 각 타겟(T)의 오버레이 주기적 구조체들 (이 경우에 격자들)의 개략적인 단면을 보여주고 있다. 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 이들은 기판(W) 상에서 사용될 수 있다. X 방향으로의 주기성을 갖는 주기적 구조체가 단지 예시의 목적을 위하여 보여지고 있다. 상이한 바이어스를 갖는 그리고 상이한 배향을 갖는 이 주기적 구조체들의 상이한 조합이 제공될 수 있다.

도 7a부터 시작하면, L1 및 L2로 표시된 2개의 층에 형성된 복합 오버레이 타겟(600)이 도시되어 있다. 최하부 층(L1)에서, 제1 주기적 구조체 (이 경우 격자)는 기판(606) 상의 피처 (예를 들어, 라인)(602) 및 공간(604)에 의해 형성된다. 층(L2)에서, 제2 주기적 구조체 (이 경우 격자)는 피처 (예를 들어, 라인)(608) 및 공간(610)에 의해 형성된다. (횡단면은 피처(602, 608)가 도면 내로 확장되도록 그려진다.) 주기적 구조체 패턴은 양 층에서 피치(P)로 반복된다. 라인(602 및 608)은 단지 예의 목적을 위하여 언급되며, 도트, 블록 및 비아 홀과 같은 다른 유형의 피처가 사용될 수 있다. 도 7a에서 보여지는 상황에서, 오버레이 오차 및 바이어스가 없으며, 따라서 각 피처(608)는 최하부 주기적 구조체 내의 피처(602) 위에 정확하게 놓인다 (실시예에서 측정이 "라인-온-라인(line-on-line)"인 경우 오버레이 오차는 발생하지 않을 수 있으며, 각 피처(608)가 정확하게 공간(610) 위에 놓이는 경우, 측정은 "라인-온-트렌치((line-on-trench))"이다).

도 7b에서, 상부 주기적 구조체의 피처(608)가 하부 주기적 구조체의 피처(602)에 대하여 우측으로 거리 d (거리 d는 피치(P)보다 작음)만큼 시프트되도록 바이어스(+d)를 갖는 동일한 타겟이 도시되어 있다. 즉, 피처(608)와 피처(602)는, 둘 모두 그들의 공칭 위치에서 정확하게 프린트된다면 피처(608)가 거리 d만큼 피처(602)에 대해 오프셋되도록 배열되어 있다. 바이어스 거리(d)는 실제로 수 나노미터, 예를 들어 10㎚ 내지 20㎚일 수 있는 반면, 피치(P)는 예를 들어 300 내지 1,000㎚ 범위 내, 예를 들어 500㎚ 또는 600㎚이다. 도 7c에서, 피처(608)가 피처(602)에 대해 좌측으로 시프트되도록 바이어스(-d)를 갖는 동일한 타겟이 도시되어 있다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 이러한 유형의 바이어스된 타겟들 및 측정에서의 이들의 사용은, 예를 들어 위에서 언급된 특허 출원 공보에 설명되어 있다.

또한, 위에서 언급된 바와 같이, 도 7a 내지 도 7c는 0(zero)의 영역에 바이어스를 갖는 "라인 온 라인" 타겟으로 지칭되는, (+d 또는 -d의 작은 바이어스가 적용된 또는 적용되지 않은) 피처(602) 상에 놓여있는 피처(608)를 도시하고 있지만, 상부 주기적 구조체의 각 피처(608)가 하부 주기적 구조체의 공간(604) 위에 놓이도록 타겟은 P/2의, 즉 피치의 절반의 프로그램된 바이어스를 가질 수 있다. 이는 "라인 온 트렌치" 타겟으로 지칭된다. 이 경우, +d 또는 -d의 작은 바이어스 또한 적용될 수 있다. "라인 온 라인" 타겟 또는 "라인 온 트렌치(line on trench)" 타겟 사이의 선택은 적용에 좌우된다.

도 4로 돌아가서, 주기적 구조체(32, 33, 34, 35)는 또한 들어오는 방사선을 X 및 Y 방향으로 회절시키기 위하여, 보여지는 바와 같이 그들의 배향이 다를 수 있다. 일 예에서, 주기적 구조체(32 및 34)는 각각 +d, -d의 바이어스를 갖는 X-방향 주기적 구조체이다. 주기적 구조체(33 및 35)는 각각 오프셋 +d 및 -d를 갖는 Y-방향 주기적 구조체일 수 있다. 4개의 주기적 구조체가 도시되어 있지만, 또 다른 실시예는 원하는 정확도를 얻기 위해 더 큰 매트릭스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 9개의 복합 주기적 구조체의 3×3 어레이는 바이어스(-4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d)를 가질 수 있다. 이러한 주기적 구조체의 개별 이미지는 센서(23)에 의해 캡처된 이미지에서 식별될 수 있다.

도 5는 도 3d로부터의 애퍼처 플레이트(13NW 또는 13SE)를 이용하여 센서(23) 상에 형성될 수 있고 도 3의 장치 내의 도 4의 타겟을 사용하여 센서에 의해 검출될 수 있는 이미지의 예를 보여주고 있다. 센서(19)가 상이한 개별적인 주기적 구조체(32 내지 35)들을 분해(resolve)할 수 없는 반면에, 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 어두운 사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 나타내며, 그 필드 내에서 기판 상의 조명된 스폿(31)은 대응하는 원형 영역(41)으로 이미지화된다. 원형 영역 안에서, 직사각형 영역(42 내지 45)은 주기적 구조체(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 주기적 구조체가 제품 영역 내에 위치된다면, 제품 피처는 또한 이 이미지 필드의 주위에서 가시적일 수 있다. 이미지 프로세서와 컨트롤러(PU)는 패턴 인식을 사용하여 이 이미지를 처리하여 주기적 구조체(32 내지 35)의 개별 이미지(42 내지 45)를 식별한다. 이렇게 하여, 이미지는 센서 프레임 내의 특정 위치에서 매우 정확하게 정렬될 필요가 없으며, 이는 전체로서 측정 장치의 처리량을 크게 향상시킨다.

주기적 구조체의 개별 이미지가 식별되면, 예를 들어 식별된 영역 내에서의 선택된 픽셀 세기 값들을 평균화하거나 합산함으로써 이 개별 이미지들의 세기가 측정될 수 있다. 이미지의 세기들 및/또는 다른 특성들이 서로 비교될 수 있다. 이 결과들은 조합되어 리소그래피 공정의 상이한 매개변수들을 측정할 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 매개변수의 중요한 예이다

도 6은, 예를 들어 PCT 특허 출원 공개 번호 WO2011/012624에 설명된 방법을 이용하여, 구성 요소 주기적 구조체(32 내지 35)를 포함하는 2개의 층 사이의 오버레이 오차가 +1차 및 -1차 암시야 이미지에서의 그들의 세기를 비교함으로써 드러나는 바와 같이 주기적 구조체의 비대칭을 통해 어떻게 측정되는지를 도시하고 있다. 단계 M1에서, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼가 도 2의 리소그래피 셀을 통해 1회 이상 처리되어 주기적 구조체(32 내지 35)를 포함하는 타겟을 포함하는 구조를 생성한다. 단계 M2에서, 도 3의 계측 장치를 사용하여, 주기적 구조체(32 내지 35)의 이미지가 1차 회절 빔 (예를 들어, -1)들 중 하나를 사용하여 획득된다. 실시예에서, 제1 조명 모드 (예를 들어, 애퍼처 플레이트(13NW)를 사용하여 생성된 조명 모드)가 사용된다. 그후, 예를 들어 조명 모드를 변경하거나, 이미징 모드를 변경하거나, 또는 계측 장치의 관측 시야(field of view) 내에서 기판(W)을 180° 회전시킴으로써, 다른 1차 회절 빔(+1)을 사용하는 주기적 구조체의 제2 이미지가 획득될 수 있다 (단계 M3). 결과적으로 +1 회절 방사선이 제2 이미지에 캡처된다. 실시예에서, 조명 모드가 변경되며, 제2 조명 모드 (예를 들어, 애퍼처 플레이트(13SE)를 사용하여 생성된 조명 모드)가 사용된다. 실시예에서, TIS (툴 유도 시프트(Tool Induced Shift))와 같은 툴-유도된 아티팩트(tool-induced artifact)는 0° 및 180° 기판 배향에서 측정을 수행함으로써 제거될 수 있다.

각 이미지에 1차 회절 방사선의 절반만을 포함시킴으로써 본 명세서에서 언급된 "이미지"는 기존 암시야 현미경 이미지가 아니라는 점을 주목한다. 개별 주기적 구조체 피처는 분해되지 않는다. 각 주기적 구조체는 특정 세기 레벨의 영역에 의해 간단히 표현될 것이다. 단계 M4에서, 관심 대상 영역(ROI)은 각 구성 요소 주기적 구조체의 이미지 내에서 식별되며, 이로부터 세기 레벨이 측정될 것이다.

각각의 개별적인 주기적 구조체(32 내지 35)에 대한 관심 대상 영역(P1, P2, P3, P4)을 식별하고 그의 세기를 측정한 후, 주기적 구조체의 비대칭, 그리고 따라서 예를 들어 오버레이 오차가 그후 결정될 수 있다. 이는 각각의 주기적 구조체(32 내지 35)를 위한 +1 및 -1 차수에 대해 획득된 세기 값들을 비교하여 그들의 세기의 임의의 차이(difference), 즉 비대칭을 식별하는 단계 M5에서 이미지 프로세서 및 컨트롤러(PU)에 의해 이루어진다. 용어 "차이"는 감산만을 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 차이는 비율 형태로 계산될 수 있다. 단계 M6에서, 다수의 주기적 구조체에 대한 측정된 비대칭들은, 가능하다면, 이 주기적 구조체의 오버레이 바이어스의 정보와 함께 사용되어 타겟(T)의 부근에서의 리소그래피 공정의 하나 이상의 성능 매개변수를 계산한다. 관심 대상 성능 매개변수는 오버레이이다. 초점 및/또는 선량과 같은 리소그래피 공정의 다른 성능 매개변수는 계산될 수 있다. 하나 이상의 성능 매개변수는 리소그래피 공정의 개선을 위해 피드백될 수 있으며, 도 6 자체의 측정 및 계산 공정을 개선하기 위해 사용될 수 있고, 타겟(T)의 설계를 개선하기 위해 사용될 수 있다.

오버레이를 결정하기 위한 실시예에서, 도 8은 오버레이 오차(OV)와, 오버레이 타겟을 형성되는 개별 주기적 구조체 내에서 0의 오프셋을 갖고 구조적 비대칭이 없는 "이상적인" 타겟에 대한 측정된 비대칭(A) 사이의 관계를 예시하는 곡선(702)을 도시하고 있다. 이 그래프는 오버레이를 결정하는 원리만을 도시하기 위한 것이며, 각 그래프에서 측정된 비대칭(A) 및 오버레이 오차(OV)의 단위는 임의적이다.

도 7a 내지 도 7c의 "이상적인" 상황에서, 곡선 702는 측정된 비대칭(A)이 오버레이와 정현파(sinusoidal) 관계를 갖는다는 것을 나타낸다. 정현파 변화의 주기(P)는, 물론 적절한 스케일로 변환되는 주기적 구조체의 주기(피치)에 대응한다. 이 예에서의 정현파 형태는 완전하지만, 실제 상황에서는 고조파를 포함할 수 있다. 단순화의 목적을 위해, 이 예에서는 (a) 타겟으로부터의 1차 회절 방사선만이 이미지 센서(23) (또는 주어진 실시예에서 그의 균등물)에 도달한다는 점, 및 (b) 실험적인 타겟 디자인은, 이 1차 회절 방사선 내에서 상부 및 하부 주기적 구조체 결과들 간의 오버레이와 세기 사이에 완전한 사인-관계(sine-relation)가 존재하도록 한다는 점이 가정된다. 이것이 실제로 사실인지의 여부는 광학 시스템 디자인, 조명 방사선의 파장, 주기적 구조체의 피치(P), 및 타겟의 디자인과 스택의 함수이다.

위에서 언급된 바와 같이, 바이어스된 주기적 구조체는 단일 측정에 의존하기 보다는, 오버레이를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이 바이어스는 이것이 만들어지는 패터닝 디바이스 (예를 들어, 레티클)에서 규정된 공지된 값을 가지며, 이는 측정된 신호에 대응하는 오버레이의 온-기판 교정 역할을 한다. 도면에서, 계산은 그래픽적으로 도시되어 있다. 도 6의 단계 M1 내지 M5에서, 비대칭 측정(A_+d 및 A_-d)은 (예를 들어, 도 7b 및 도 7c에서 보여지는 바와 같이) 각각 바이어스 +d 및 -d를 갖는 구성 요소 주기적 구조체들에 대해 획득된다. 이 측정을 정현파 곡선에 맞추는 것은 보여지는 바와 같은 포인트(704 및 706)를 제공한다. 바이어스를 알면 진정한 오버레이 오차(OV)가 계산될 수 있다. 정현파 곡선의 피치(P)는 타겟의 디자인으로부터 알려진다. 곡선(702)의 수직 스케일은 시작 시에는 알려지지 않으나, 오버레이 비례 상수 K로 불려질 수 있는 알려지지 않은 인자이다.

방정식 측면에서, 오버레이 오차(OV_E)와 세기 비대칭(A) 사이의 관계는 다음으로 추정된다:

여기서 오버레이 오차(OV_E)는 타겟 피치(P)가 각도 2π 라디안(radian)에 대응하도록 하는 스케일로 표현된다. 용어 d는 측정되고 있는 타겟 (또는 서브-타겟)의 격자 바이어스이다. 상이한 공지된 바이어스 (예를 들어, +d 및 -d)를 갖는 타겟의 2개의 측정값을 사용하여 오버레이 오차(OV_E)가 하기 식을 통해 계산될 수 있다.

여기서 A_+d는 +d 바이어스된 타겟의 세기 비대칭 측정값이며, A_-d는 -d 바이어스된 타겟의 세기 비대칭 측정값이다.

이 측정 기술이 빠르고 상대적으로 계산이 간단하지만 (교정되면), 이는 오버레이/측방향 시프트가 비대칭의 유일한 원인이라는 가정에 의존한다. 즉, 예를 들어 타겟에 구조적 비대칭을 갖지 않는 "이상적인" 상황을 가정한다. 예를 들어 오버레이된 주기적 구조체들 중 하나 또는 둘 모두 내의 피처의 비대칭과 같은 스택 내의 임의의 구조적 비대칭은 또한 오버레이/측방향 시프트 외에 1차 차수의 비대칭을 야기한다. 오버레이와 관련이 없는 이 구조적 비대칭은 명확하게 측정을 교란시켜 부정확한 결과를 제공한다.

구조적 비대칭의 예로서, 타겟의 주기적 구조체들 중 하나 이상이 구조적으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 타겟의 주기적 구조체 피처 (예를 들어, 격자 라인)의 하나 이상의 측벽은 의도한 것처럼 수직이 아닐 수 있다. 또 다른 예로서, 타겟의 주기적 구조체 피처들 (예를 들어, 트렌치의 격자 공간들) 사이의 하나 이상의 공간은 의도된 것보다 크거나 작을 수 있다. 또한, 타겟의 주기적 구조체의 하나 이상의 피처 (예를 들어, 격자 라인)는 의도된 것보다 더 작은 또는 더 큰 폭을 가질 수 있다. 부가적으로, 의도된 것과의 차이가 타겟의 하나 이상의 주기적 구조체에 대해 균일한 경우에도, 의도된 것과의 그 차이는 타겟의 하나 이상의 다른 주기적 구조체에 대한 것과 동일하지 않을 수 있다. 복합 타겟의 하부 주기적 구조체 내의 구조적 비대칭은 구조적 비대칭의 공통적인 형태이다. 이는, 예를 들어 하부 주기적 구조체가 원래 형성된 후에 수행되는 화학적-기계적 연마(CMP)와 같은 기판 처리 단계에서 생길 수 있다.

도 7d를 참조하면, 하부 주기적 구조체의 구조적 비대칭의 예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 7a 내지 도 7c에서의 주기적 구조체의 피처들과 공간들은 실제 피처와 공간이 표면에 약간의 기울기 및 특정 거칠기를 가질 때 완벽한 정사각형으로서 보여진다. 그럼에도 불구하고, 이들은 프로파일에서 적어도 대칭이 되도록 의도되었다. 하부 주기적 구조체의 도 7d에서의 피처(602) 및/또는 공간(604)은 더 이상 전혀 대칭적 형태를 갖지 않으며, 오히려 예를 들어 하나 이상의 처리 단계에 의해 왜곡되었다. 따라서, 예를 들어 각 공간(604)의 최하부 표면은 기울어졌다. 피처와 공간의 측벽 각도 또한 비대칭이 되었다. 2개의 바이어스된 주기적 구조체만을 사용하여 도 6의 방법으로 오버레이를 측정할 때, 구조적 비대칭은 오버레이와 구별될 수 없으며, 결과적으로 오버레이 측정을 신뢰할 수 없게 된다.

타겟의 구조적 비대칭에 더하여 또는 이에 대안적으로 타겟의 인접한 주기적 구조체들 간의 또는 인접한 타겟들 간의 스택 차이는 오버레이 측정과 같은 측정의 정확도에 부정적인 영향을 미치는 요인일 수 있다는 것이 추가로 발견되었다. 스택 차이는 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 물리적 구성의 설계되지 않은 차이로서 이해될 수 있다. 스택 차이는 오버레이 오차 이외의, 의도적인 바이어스 이외의, 그리고 인접한 주기적 구조체 또는 타겟에 공통적인 구조적 비대칭 이외의 원인으로 인한 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 측정 방사선의 광학적 특성 (예를 들어, 세기, 편광 등)의 차이를 야기한다. 스택 차이는 다음이 사항이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다: 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 두께 차이 (예를 들어, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟이 실질적으로 동일한 레벨에 있도록 설계된 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟보다 더 높거나 더 낮도록 하는 하나 이상의 층의 두께 차이); 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 굴절률 차이 (예를 들어, 실질적으로 동일한 결합 굴절률을 갖도록 설계되었음에도 불구하고 한 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 하나 이상의 층에 대한 결합된 굴절률이 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 하나 이상의 층에 대한 결합된 굴절률과 다르도록 하는 하나 이상의 층의 굴절률의 차이); 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들 간의 재료 차이 (예를 들어, 동일한 재료를 갖도록 설계된 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟과의 하나의 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 재료의 차이가 없도록 하는 하나 이상의 층의 재료 유형, 재료 균일성 등의 차이); 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들의 구조체의 격자 주기의 차이 (예를 들어, 실질적으로 동일한 격자 주기를 갖도록 설계된 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟과의 하나의 주기적 구조체 또는 타겟에 대한 격자 주기의 차이); 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들의 구조체의 깊이의 차이 (예를 들어, 실질적으로 동일한 깊이를 갖도록 설계된 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟과의, 에칭으로 인한, 하나의 주기적 구조체 또는 타겟의 구조체의 깊이의 차이); 및 인접한 주기적 구조체들 또는 타겟들의 피처의 폭(CD) 차이 (예를 들어, 실질적으로 동일한 폭의 피처를 갖도록 설계된 또 다른 주기적 구조체 또는 타겟과의 하나의 주기적 구조체 또는 타겟의 피처의 폭의 차이) 등. 일부 예에서, 스택 차이는 패터닝 공정에서 CMP, 층 증착, 에칭 등과 같은 처리 단계에 의하여 도입된다. 서로 200㎛ 이내, 서로 150㎛ 이내, 서로 100㎛ 이내, 서로 75㎛ 이내, 서로 50㎛ 이내, 서로 40㎛ 이내, 서로 30㎛ 이내, 서로 20㎛ 이내, 또는 서로 10㎛ 이내에 있다면, 주기적 구조체들 또는 타겟들은 인접한 것이다. ,

세기 비대칭 측정 (A_+d, A_-d) (여기서, 아래 첨자는 ROI에 대응하는 타겟 영역의 타겟 바이어스를 나타낸다)에 대한 (격자들 사이의 격자 불균형으로 지칭될 수 있는) 스택 차이의 효과는 일반적으로 다음과 같이 공식화될 수 있다:

여기서 ΔK는 스택 차이에 기인하는 오버레이 민감도의 차이를 나타낸다. 그리고 또한, 오버레이 오차(OV_E) (작다고 가정하면)는

에 비례할 수 있다.

스택 차이는 공간적 스택 매개변수 변화, 즉 기판 (타겟 대 타겟)에 대한 스택 매개변수 변화로 간주될 수 있다. 마주칠 수 있는 또 다른 문제는 스택 매개변수 공정 드리프트(drift)이며, 여기서 타겟의 스택 매개변수 중 하나 이상이 공정 드리프트로 인하여 시간이 지남에 따라 최적에서 드리프트한다. 이는 시간적 스택 매개변수 변화인 것으로 간주될 수 있다.

이제 구조적 비대칭, 스택 차이, 스택 매개변수 공정 드리프트 및 임의의 다른 공정 변동성에 직면하여, 원하는 공정 매개변수 (예를 들어, 오버레이)의 정확한 측정을 산출할 및/또는 공정 변동성에 강건한 원하는 공정 매개변수의 측정값을 산출하는 타겟 레이아웃, 측정 빔 파장, 측정 빔 편광 등의 조합을 도출하는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어 보다 정확한 공정 매개변수 측정을 획득하기 위하여 및/또는 공정 변동성에 강건한 원하는 공정 매개변수의 측정값을 산출하기 위하여 타겟-측정 매개변수의 바람직한 최적의 선택을 사용하여 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 이는 타겟의 측정 정확도 및/또는 민감도가 타겟 자체의 하나 이상의 속성 및/또는 타겟 상으로 제공된 측정 방사선의 하나 이상의 속성; 예를 들어, 방사선의 파장, 방사선의 편광, 및/또는 방사선의 세기 분포 (즉, 각도 또는 공간 세기 분포)에 관하여 변화할 수 있기 때문이다. 실시예에서, 방사선의 파장 범위는 범위로부터 선택된 (예를 들어, 약 400㎚ 내지 900㎚의 범위로부터 선택된) 하나 이상의 파장으로 제한된다. 또한, 방사선 빔의 상이한 편광의 선택이 제공될 수 있으며, 예를 들어 복수의 상이한 애퍼처를 사용하여 다양한 조명 형상이 제공될 수 있다. 이와 같이, 특정 타겟에 대해 최적화된 측정 프로파일을 결정하는 것이 바람직하다.

측정 프로파일은 측정 자체의 하나 이상의 매개변수를 포함하며, 측정 자체의 하나 이상의 매개변수는 측정을 수행하기 위해 사용되는 측정 빔 및/또는 측정 장치에 관한 하나 이상의 매개변수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피에 사용된 측정이 회절 기반 광학 측정이면, 측정 자체의 하나 이상의 매개변수는 측정 방사선의 파장, 및/또는 측정 방사선의 편광, 및/또는 측정 방사선 세기 분포, 및/또는 측정 방사선의 기판에 대한 조명 각도 (예를 들어, 입사각, 방위각 등), 및/또는 회절된 측정 방사선의 기판 상의 패턴에 대한 상대적 배향, 및/또는 타겟의 측정된 포인트 또는 인스턴스(instance)의 수, 및/또는 기판 상에서 측정된 타겟의 인스턴스의 위치를 포함할 수 있다. 측정 자체의 하나 이상의 매개변수는 측정에 사용된 계측 장치의 하나 이상의 매개변수를 포함할 수 있으며, 이는 검출기 민감도, 개구수 등을 포함할 수 있다.

이와 관련하여, 측정된 패턴 ("타겟" 또는 "타겟 구조체"로도 지칭됨)은 광학적으로 측정되는, 예를 들어 회절이 측정되는 패턴일 수 있다. 측정된 패턴은 측정 목적을 위해 특별히 설계되거나 선택된 패턴일 수 있다. 타겟의 다수의 복제본이 기판 상의 많은 곳에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피는 오버레이를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 실시예에서, 기판 측정 레시피는 또 다른 공정 매개변수 (예를 들어, 선량, 초점, CD 등)를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 실시예에서, 측정 프로파일은 기판 상의 기존 패턴에 대해 이미지화되고 있는 패턴의 층의 정렬을 측정하기 위하여 사용될 수 있으며; 예를 들어, 측정 프로파일은 기판의 상대 위치를 측정함으로써, 패터닝 디바이스를 기판에 정렬하기 위해 사용될 수 있다.

타겟-측정 매개변수 조합을 평가하고 최적화하기 위한 많은 방법이 설명되었다. 이러한 방법은 생산에 앞서 수행된다. 따라서 최적화되면, 선택된 타겟-측정 매개변수 조합(들)은 전형적으로 생산 실행 전체에 걸쳐 사용될 것이며, 즉 사전 결정된 측정 프로파일은 사전 결정된 타겟-측정에 매개변수 조합에 따라 대응하는 타겟 설계의 타겟을 측정하기 위해 사용될 것이다. 그러나 논의된 바와 같이, 타겟에 설계되지 않은 스택 매개변수 변화가 있을 수 있으며, 타겟들 간의 스택 차이 및/또는 스택 매개변수 공정 드리프트로 이어질 수 있다. 예를 들어, 스택 내의 하나 이상의 층의 층 두께는 기판에 따라 (즉, 타겟 대 타겟) 및/또는 시간에 따라 (즉, 드리프트) 달라질 수 있다. 이 스택 매개변수 변화의 하나의 결과는 측정 프로파일이 더 이상 타겟에 대해 최적이 아니라는 것이다. 이는 타겟의 측정이 부정확한 것을 야기할 수 있다. 스택 매개변수 변화는 또한 일반적으로 공정 제어 문제 (예를 들어, 공정 드리프트)를 나타낼 수 있으며, 따라서 그 자체가 유용한 공정 모니터링 메트릭(metric)일 수 있다.

타겟-측정 매개변수 조합을 평가하고 최적화하기 위한 방법은 측정 프로파일, 특히 파장 (예를 들어, 스펙트럼 시퀀스 데이터)과 같은 측정 방사선의 하나 이상의 매개변수의 변화에 따른 타겟 응답의 변화를 설명하는 타겟 응답 시퀀스 데이터를 분석하는 방법을 포함할 수 있다. 실시예에서, 타겟 응답 시퀀스 데이터는 측정된 데이터 (예를 들어, (이미지 평면에서의) 필드 데이터 또는 (퓨필 펑면에서의) 퓨필 데이터 (퓨필 평면에서)로서 획득된 세기 메트릭)의 진동 의존성을 측정 방사선 파장의 함수로서 나타낼 수 있다. 도 9는 단일 편광 (이 경우에, 선형 X 편광)에 대한 다양한 파장(λ)에서의 세기 메트릭, 이 특정 예에서 오버레이 민감도(K)의 측정을 위한 타겟에 대한 데이터의 예시적인 그래프이다. 곡선 K(λ)는 데이터를 통해 맞추어지며(fitted) 따라서 이 표현은 스윙 곡선으로 불릴 수 있다. 이해될 바와 같이, 데이터만 처리될 수 있으므로 그래프가 생성될 필요는 없다. 상이한 단일 편광 (예를 들어, 선형 Y 편광)에 대해 다양한 파장에서의 측정을 위해 동일 타겟에 대해 유사한 데이터 그래프가 구성될 수 있다. 도 9에서, 스택 민감도와 오버레이 민감도가 다양한 측정 빔 파장에 대하여 그래프화되어 있다. 또한, 여기서 편광은 선형 X 편광이지만, 이는 (선형 Y 편광, 좌측 타원 편광 방사선, 우측 타원 편광 방사선 등과 같은) 상이한 편광일 수 있다.

세기 메트릭은 검출된 세기로부터 유도된 임의의 적절한 메트릭, 예를 들어 세기 비대칭, 오버레이 민감도(K) 또는 스택 민감도(SS) (또한 신호 콘트라스트)일 수 있다. 스택 민감도는 타겟 (예를 들어, 격자) 층들 간의 회절 때문에 오버레이가 변경됨에 따라 신호의 세기가 얼마나 변경하는지의 정도(measure)로 이해될 수 있다. 즉, 오버레이 맥락에서, 이는 오버레이 타겟의 상부와 하부 주기적 구조체 사이의 콘트라스트를 검출하며 따라서 상부와 하부 주기적 구조체 간의 회절 효율들 사이의 균형을 나타낸다. 이는 따라서 측정의 민감도의 예시적인 측정이다. 실시예에서, 스택 민감도는 세기 비대칭과 평균 세기 간의 비율이다. 실시예에서, 스택 민감도는 SS=KL/I_M으로 공식화될 수 있으며, 여기서 L은 사용자 규정 상수 (예를 들어, 실시예에서 값 L은 20㎚ 및/또는 바이어스 d의 값이다)이고, I_M은 타겟에 의해 회절된 측정 빔의 평균 세기이다.

도 9의 예는 파장(λ)의 함수로서 오버레이 민감도(K(λ))에 대한 스윙 곡선을 보여주고 있으며,

여기서

및

　는 파장의 함수로서 바이어스(+d 및 -d)에 각각 대응하는 세기 비대칭 측정값이며, df(λ)는 파장의 함수로서의 선량 인자이다. 선량 인자는 소스 세기와 측정 시간의 임의의 함수일 수 있다. 특정 실시예에서, 이는 소스 세기와 적분 시간(integration time)의 곱을 파장의 함수로서 포함할 수 있다.

도 10은 계측 공정에서 사용될 중첩 격자를 도시하고 있다. 이는 최상부 격자(101)와 최하부 격자(102)로 구성되어 있다. 이 특정 예에서, 각도(103)에 의해 규정된 바와 같이, 바닥 격자(102)의 기울어짐과 같은 기하학적 비대칭의 특정 형태가 강조된다. 최상부 격자는, 이 특정 예에서 반도체 디바이스의 일부를 형성하는 상이한 굴절률을 갖는 교호 층들(alternate layers)을 포함하는 재료(104) 상에 형성되며, 이는 특정 예이고 또한 스택을 어떤 식으로도 제한하지 않는다.

도 10에 추가로 나타나 있는 바와 같이, 최하부 격자의 경사로 인하여, 최상부 격자(101)와 최하부 격자(102) 사이의 상대 거리로 규정되는 오버레이가, ovl, 131 또는 ov2, 132 또는 추가로 ov3, 133와 같은 상이한 값을 가질 가능성이 있다. 검출기에 충돌하는 방사선 번들(bundle)을 형성하는 방사선은 예로서 광선(120, 121, 122 및 123)으로부터 형성되며, 여기서 광선 120은 최상부 격자(101)에 의해 반사된 방사선이고, 방사선 121은 최하부 격자(102)의 최상부에서 반사된 방사선이며, 방사선 122은 최상부 격자로부터 D+H의 거리를 두고 위치된 최하부 격자(102)의 일부에 의해 반사된 방사선이고, 그리고 방사선 123은 최하부 격자(102)의 최하부에 의해 반사된 방사선이다. 계측 타겟에서의 파동 전파의 이 단순한 예에서 알 수 있는 바와 같이, 모든 방사선 번들(120, 121, 122 및 123)은 검출기에 충돌하는 방사선 번들을 형성하는 방사선에 기여한다. 또한, 방사선 번들(120)은 방사선 번들(121)과 함께 ov1, 131에 대한 정보를 전달하며, 방사선 번들(120)은 방사선 번들(122)과 함께 ov2, 132에 대한 정보를 전달하고, 또한 방사선 번들(120)은 방사선 번들(123)과 함께 ov3, 133에 대한 정보를 전달한다. 따라서, 검출기에 충돌하는 방사선은 최하부 격자 또는 최상부 격자 내의, 격자 기울어짐, 바닥 기울어짐, 최상부 기울어짐과 같은 기하학적 비대칭을 포함하는 타겟에 대해 규정될 수 있는 모든 가능한 오버레이에 대한 정보를 전달한다. 따라서 격자가 예를 들어 기울어짐과 같은 기하학적 비대칭을 포함하는 경우 어떤 오버레이 값이 측정되는지 식별할 수 있는 것이 현재 계측 공정의 문제이다.

계측 타겟에서의 방사선의 전파는, 예를 들어 수학식 1에서와 같이, 세기(I), 주파수(ω) 및 위상(ψ)을 갖는 파동으로서 추가로 설명될 수 있다.

여기서, A는 오프셋이고, B는 파동의 진폭 매개변수며, 주파수(ω)는 2πn(D+H) (n은 굴절률이고, D+H는 도 11에서 보여지는 바와 같다)에 비례하며, 그리고 t는 방사선으로 사용된 광의 1/파장이다. 이 설명으로부터, 파동(121, 122, 123)과의 파동(120)의 간섭을 수학식 1에 따라 설명할 수 있다. 다시 말해서, 파장이 검출기로 다시 반사되는 위치에 따라, 파동(121, 122 및 123)의 각각 (및 수학식 1 및 스택 기하학적 매개변수의 관점에서 가능한 모든 다수의 파동)은 길이의 단위, 예를 들어 나노미터의 특정 주파수에 의해 특징지어진다.

도 11은 계측 장치의 매개변수, 예를 들어 파장(202)의 함수로서 계측 측정으로부터 추론된 매개변수(201)를 더 도시하고 있다. 이 의존성은 파장의 함수로서 매개변수(201)의 주기적인 변화의 형태를 취한다. 주기(203)는 스택의 전체 두께, 즉 최상부 격자(101)와 최하부 격자(102) 사이의 거리에 의존한다. 주기는 더 두꺼운 스택에 대해 더 작고 더 얇은 스택에 대해 더 크다.

본 발명의 제1 양태에서, 계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것 및 측정된 방사선을 성분들로 분해하는 것을 포함하는 방법이 제안된다. 실시예에서, 측정된 방사선을 분해하는 것은 측정된 방사선의 푸리에 변환(Fourier transform)으로 획득된다. 실시예에서, 측정된 방사선은 도 11에 도시된 바와 같은 방사선(201)이다. 측정 결과를 성분으로 분해한 결과가 도 12에 더 도시되어 있다. 도 12는 파장의 함수로서 요소(201)의 푸리에 변환을 도시하고 있으며, 이는 성분(302)의 진폭을 주파수 (예를 들어, ㎚ 단위)의 함수로서 포함한다. 개별 성분은 310, 311 및 312이며, 이들은 120 및 121, 122 및 123에 의해 형성된 방사선의 각각에 대응할 것이다. 개별 성분의 검출은 본 기술 분야의 일부로 간주되며, 푸리에 변환 기술은 도 11에 도시된 신호의 개별 주파수 성분의 각각의 식별을 허용한다. 주파수 성분은 또한 웨이블릿(wavelet) 변환 및 라플라스(Laplace) 변환을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 다른 기술에 의해 검출될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, a) 계측 타겟을 방사선으로 조명하는 것, b) 타겟으로부터 산란 방사선을 검출하는 것, c) 계측 장치의 매개변수를 변경하는 것, d) 계측 장치의 매개변수의 다수의 값에 대해 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것, 및 e) 방사선을 성분으로 분해하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에서, 분해는 푸리에 변환이다. 본 발명에 대한 실시예에서, 본 방법은 임계값(320)보다 낮은 성분을 선택한다. 실시예에서, 오버레이는 역분해를 사용하고 선택된 성분만을 활용하여 획득된다. 실시예에서 역분해는 역 푸리에 변환이다. 오버레이는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 출원 US2012-0242970에 따라 최신 방법을 사용하여 추가로 획득된다. 본 발명의 실시예에서, 임계값(320)은 도 11 내의 단지 하나의 성분(310)이 남고 나머지 신호가 역분해 단계에서 이용되도록 선택된다. 이 경우, 측정된 방사선에 대해 기여하는 파동은 파동 120 및 121이기 때문에 측정된 유일한 오버레이는 ovl, 131이다.

본 발명의 다른 양태에서, 도 12에 도시된 바와 같은 스펙트럼을 획득하는 것은 획득된 고조파의 각각의 위상의 측정을 허용한다. 일 실시예에서, 오버레이는 도 12의 고조파 위상의 차이로부터 계산될 수 있으며, 위상의 차이는 양의 그리고 음의 1차 회절에 대해 획득된다. 특정 깊이(D1)에 대응하는 고조파의 푸리에 위상은

에 의해 주어진다. OVL은 오버레이 값이며, Dl은 고조파가 계산되는 깊이이고, θ는 일반적인 위상이며, φ_OVL은 오버레이에 비례하는 위상이다. 위에서 언급된 바와 같이, 이제 특정 고조파의 푸리에 위상 간의 차이가 획득되면,

이며, 이는 상기 푸리에 고조파의 위상으로부터만 오버레이 값의 추출을 허용한다. 측정된 방사선 매개변수의 푸리에 고조파의 위상에 비례하는 매개변수로부터 오버레이 값을 획득하는 것을 포함하는 이러한 오버레이 계산 방법은 본 발명에 특정적이며 또한 최신 기술에서 사용되는 공지된 방법에 대한 계측 공정에서 오버레이를 측정하는 대안적인 방법을 제공한다는 점이 인식되어야 한다. 본 발명의 양태에서, 계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것, 측정된 방사선을 성분들로 분해하는 것, 각 성분을 대표하는 적어도 2개의 위상 값을 계산하는 것, 및 상기 위상들 간의 관계로부터 매개변수를 계산하는 것을 포함하는, 공정의 매개변수를 측정하는 방법이 제공된다.

본 발명의 추가 양태에서, a) 계측 타겟을 방사선으로 조명하는 것, b) 타겟으로부터 산란 방사선을 검출하는 것, c) 계측 장치의 매개변수를 변경하는 것, d) 계측 장치의 매개변수의 다수의 값에 대해 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것, e) 단계 d)에서 획득된 측정에 필터를 적용하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하는 방법이 제공된다. 실시예에서, 단계 d)에서 획득된 측정은 개별 성분으로 분해된다. 실시예에서, 필터(320)는 상한 값 및 하한 값을 포함하며, 이들은 개별 성분을 규정하였다. 실시예에서, 필터(320)는 상한 값 및 하한 값을 포함하며, 이는 성분들의 간격을 규정한다. 실시예에서, 필터(320)는 변화된다. 본 발명의 이 양태의 이점은 필터(320)에 의해 규정된 특정 깊이에서의 오버레이 값을 측정하는 것이다. 필터(320)가 D로 선택되면, 반사된 방사선의 다른 모든 성분이 제거되기 때문에 ov1, 131만이 측정된다. 필터(320)가 성분(311) 주위에 상한 값 및 하한 값을 갖는다면, 그후 ov2, 132만이 측정될 것이다. 이러한 방식으로, 스택의 상이한 깊이에서 오버레이가 측정되고 조사된다. 이러한 방식으로, 스택의 특정 깊이에서 정확한 오버레이, 즉 다른 오버레이 값의 기여에 의하여 오염되지 않는 오버레이를 측정할 수 있다. 필터(320)가 변화된다면, 스택의 개별 깊이에서 획득된 오버레이 값은 3D 오버레이를 제공할 수 있다. 또한, 측정된 값의 적절한 재-스케일링에 의하여, 본 발명의 이 양태의 방법은 측정된 스택의 3D 비대칭 정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 추가 양태에서, 제1 타겟 위치에서 최하부 격자의 3D 비대칭 맵을 획득하는 것, 다수의 타겟에 대한 3D 비대칭 맵을 획득하는 것을 반복하는 것, 및 위의 측정을 기반으로 웨이퍼에 대한 타겟 비대칭의 맵을 획득하는 것을 포함하는, 리소그래피 공정을 특성화하는 방법이 제공된다.

도 11에서, 측정된 신호(201)는 복수의 파장(202)에서 획득된다. 본 발명에 따른 분해의 정확도는 도 11의 그래프를 생성하는 샘플 포인트의 수로 개선된다. 그러나 각 측정 포인트는 파장을 변경하고 측정을 수행하는 데 필요한 연관된 측정 시간을 갖는다. 이와 관련하여, 필요한 측정이 특히 길기 때문에 너무 조밀한 샘플링은 계측 공정의 처리량 증가로 이어진다. 예를 들어, 도 11의 그래프가 1개의 성분만을 포함하고 있는 경우, 파장 수에 대한 샘플링 속도는 나이퀴스트 판정법(Nyquist criteria)에 의해 결정된다. 나이퀴스트 판정법에 의해 주어진 이론적인 샘플링 값에 더하여, 경험적 접근법은 예를 들어 레시피 설정 단계에서 실험 설계에 의해 샘플링 레이트(sampling rate)를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 계측 장치의 매개변수의 제1 복수의 값에서 제1 복수의 측정값을 획득하는 것, 및 계측 장치의 매개변수의 제2 값이 계측 장치의 매개변수의 제1 값보다 작지만 매개변수의 제1 값의 주요 정보와 여전히 유사하도록 최소한의 제2 측정 횟수 및 이의 관련된 계측 장치의 매개변수의 제2 값을 계산하는 것을 포함하는, 계측 장치의 매개변수를 선택하기 위한 방법이 제공된다.

위에서 설명된 본 방법은 계측 장치의 매개변수의 상이한 값, 예를 들어 파장, 조명 방사선의 편광 상태 또는 조명 방사선의 다수의 입사각에서 다수의 측정을 사용함으로써 오버레이의 측정을 허용한다. 처리 조건들은 명목상 동일하지만 실제는 제어될 수 없는 원하지 않는 변화의 영향을 받기 때문에, 측정이 또 다른 타겟에서, 동일한 웨이퍼에서 또는 또 다른 웨이퍼에서 수행될 때 이러한 교정이 적합하지 않을 수 있다는 것이 본 기술 분야에서 알려져 있다. 따라서 각 측정된 계측 타겟에 대해 특정한 가장 적절한 측정 조건을 얻기 위한 방법이 제공되는 것이 바람직하다. 최신 기술은 레시피 선택 방법으로도 알려진 많은 이러한 방법을 포함한다. 본 발명의 양태에서, 오버레이를 계산하기 위한 위에서 설명된 방법은 계측 장치의 가장 적합한 매개변수를 또한 제공하도록 맞추어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 양태에서, 파장, 편광 또는 입사각과 같은 상기 방사선의 매개변수의 다수의 값에서 방사선으로 타겟을 조명하는 것, 상기 매개변수의 상기 다수의 값에서 상기 방사선을 검출하는 것, 측정된 방사선을 성분으로 분해하는 것을 포함하는 방법이 제공된다. 어느 오버레이의 값이 관심 대상인지에 따라, 예를 들어 도 10의 오버레이(131)에 따라, 상기 측정된 방사선으로부터의 관련 고조파가 추출된다. 다른 고조파 또한 추출된다. 레시피 선택 방법의 추가 양태에서, 예를 들어 단순한 정현파가 상기 고조파에 의존한다고 가정한다면, 단일 고조파에 대한 측정된 방사선의 의존성은 재계산된다. 본 방법은 이러한 기능적 재구성으로 제한되지 않으며, 고조파로부터 신호를 재구성하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 레시피 선택의 방법의 다른 양태에서, 개별 고조파를 기반으로 하는 측정된 신호의 재계산된 의존성들(dependencies)이 비교된다. 실시예에서, 최적 파장은, (관심 대상 오버레이에 대응하는) 관심 대상 고조파에 대한 재계산된 의존성이 제1 임계값보다 큰 값을 가지며 (신호를 추가하고 오염시키기 때문에) 관심 대상이 아닌 고조파에 대한 재계산된 의존성의 값이 제2 임계값 미만인 파장이다.

실시예에서, 선택은 제1 임계값과 제2 임계값에 대한 입력 값을 갖는 검색 알고리즘을 기반으로 수치적으로 획득된다. 실시예에서, 선택은 숙련된 조작자에 의해 수행될 수 있다. 가장 적합한 파장을 선택하기 위한 방법의 다른 실시예에서, 임의의 파장이 선택된다. 또한, 제2 파장이 재계산된 의존성들 중 하나의 주기 내의 거리이도록 선택된다. 실시예에서, 관심 대상 값은 2개의 선택된 파장의 평균 값을 기반으로 계산된다. 일 실시예에서, 2개의 파장 사이의 거리는 재계산된 의존성 중 적어도 하나의 주기의 절반이다. 또 다른 실시예에서, 거리는 재계산된 의존성들 사이의 거리의 ⅓이다.

또 다른 실시예에서, 재계산된 신호에 대한 또는 오버레이의 측정에 대한 원치 않는 고조파의 기여도의 억제는 조명 방사선의 대역폭을 변경함으로써 수행될 수 있으며, 따라서 원치 않는 고조파로 이어지는 성분이 억제된다. 실시예에서, 대역폭은 직사각형 필터 특성으로 필터링되며, 여기서 대역폭은 관심 고조파의 주기 또는 다수의 주기와 일치한다. 실시예에서, 관심 대상 고조파는 원치 않는 기여를 유발하는 고조파이다.

본 발명의 위의 설명은 방사선의 단일 값이 계측 장치의 매개변수의 각 값에 대해 검출되는 계측에 적합하다. 예를 들어, 암시야 계측의 경우 타겟의 암시야 이미지의 세기의 평균값은 다수의 파장에서 측정된다. 도 3a에서 설명된 바와 같은 계측 장치는 또한 이미지를 획득할 때 사용되는 것에 대한 상호 보완적인 센서로부터의 계측 측정, 예를 들어 도 3a의 센서(19)를 사용하여 획득된 계측을 제공할 수 있다는 것이 인식된다. 이러한 측정은 도 3a의 센서(23)에 의해 획득된 측정의 상호 보완적이며 추가 정보, 예를 들어 각도 정보를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에서, 상호 보완적인 측정 유닛에서 이용 가능한 정보를 사용하는 것이 제안된다. 본 방법은 도 10 내지 도 12와 관련하여 설명된 방법과 유사하며, 여기서 이미지 검출에 상호 보완적인 검출에서 획득된 측정에 대해 분해가 수행된다. 분해의 요소는 이미지 측정에 대한 상호 보완적인 평면에 존재하는 것과 같은 광의 전파의 기본적인 구성 요소(building block)에 의해 결정된다. 이러한 구성 요소는 전파와 타겟 구조체와 가능한 모든 방사선 경로의 합산(을 고려하는 이론적 모델을 기반으로 계산될 수 있다. 이 점에 있어서, 본 방법은 상기 계측 장치의 이미지 평면에서 방사선이 검출되는 방법과 관련하여 추가적인 최적화 단계를 필요로 한다. 최적화 단계는 이미지 평면에 대한 상호 보완적인 평면에서 신호를 형성하는 관련 요소를 결정하는 것을 포함한다. 계측 장치의 이미지 평면에 대한 상호 보완적인 평면에서의 측정과 관련된 본 발명의 양태에서, 측정된 신호의 분해의 기반을 형성하는 요소는 타겟에 의해 산란된 방사선의 공간 모드 또는 성분이다. 이러한 방법의 중요한 이점은 타겟 구조체 내의 다양한 방사선 경로로부터의 기여도가 동시에 캡처된다는 점이며, 이 점은 계측 공정의 처리량을 크게 향상시킬 수 있다.

광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예의 사용에 대해 위에서 특정 참조가 이루어졌을 수 있지만, 본 발명은 다른 적용, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서 사용될 수 있으며, 또한 문맥이 허용하는 경우 광학 리소그래피에 제한되지 않는다는 점이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피는 기판에 생성된 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트의 층으로 가압될 수 있으며, 그 결과 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 레지스트가 경화된 후 패터닝 디바이스는 레지스트에 패턴을 남기고 레지스트 밖으로 이동된다.

본 발명의 추가 실시예가 아래의 번호가 부여된 조항에서 설명된다:

1. 본 발명의 한 실시예의 방법은,

계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것; 및

측정된 방사선을 성분들로 분해하는 것을 포함한다.

2. 조항 1에 따른 방법에서, 측정된 방사선을 분해하는 것은 측정된 방사선의 푸리에 변환으로 획득된다.

3. 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하기 위한 방법은,

a) 방사선으로 계측 타겟을 조정하는 것;

b) 산란 방사선을 타겟으로부터 검출하는 것;

c) 계측 장치의 매개변수를 변경시키는 것;

d) 계측 장치의 매개변수의 다수의 값을 위하여 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것; 및

e) 방사선을 성분들로 분해하는 것을 포함한다.

4. 조항 3에 따른 방법에서, 분해는 푸리에 변환이다.

5. 조항 3에 따른 방법에서, 본 방법은 임계값(320)보다 작은 성분을 선택하는 것을 더 포함한다.

6. 조항 3에 따른 방법에서, 오버레이는 역분해를 이용하여 그리고 선택된 성분만을 활용하여 생성된다.

7. 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하기 위한 방법은,

a) 방사선으로 계측 타겟을 조명하는 것,

b) 산란 방사선을 상기 타겟으로부터 검출하는 것;

c) 계측 장치의 매개변수를 변경시키는 것;

d) 계측 장치의 매개변수의 다수의 값을 위하여 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것; 및

e) 필터를 단계 d)에서 획득된 측정에 적용하는 것을 포함한다.

8. 조항 7에 따른 방법에서, 단계 d)에서 획득된 측정은 개별 성분으로 분해된다.

9. 조항 7에 따른 방법에서, 필터(320)는 상한 값 및 하한 값을 가지며, 개별 성분을 규정한다.

10. 조항 7에 따른 방법에서, 필터(320)는 상한 값 및 하한 값을 가지며, 성분들의 간격을 규정한다.

11. 조항 7에 따른 방법에서, 필터(320)는 변화된다.

12. 리소그래피 공정을 특성화하는 방법은 제1 타겟 위치에서 최하부 격자의 3D 비대칭 맵을 획득하는 것, 다수의 타겟에 대한 3D 비대칭 맵을 획득하는 것을 반복하는 것, 및 위의 측정을 기반으로 웨이퍼에 대한 타겟 비대칭의 맵을 획득하는 것을 포함한다.

13. 계측 장치의 매개변수를 선택하기 위한 방법은

계측 장치의 매개변수의 제1 복수의 값에서 제1 복수의 측정값을 획득하는 것, 및

계측 장치의 매개변수의 제2 값이 계측 장치의 매개변수의 제1 값보다 작도록 최소한의 제2 측정 횟수 및 이의 연관된 계측 장치의 매개변수의 제2 값을 계산하는 것을 포함한다.

14. 컴퓨터 프로그램은 적절한 장치에서 실행될 때 조항 1 내지 13 중 어느 한 조항의 방법을 수행하도록 작동 가능한 프로그램 명령을 포함한다.

15. 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어는 조항 14의 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

16. 공정의 매개변수를 측정하는 방법은,

계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것,

측정된 방사선을 성분들로 분해하는 것,

각 성분을 대표하는 적어도 2개의 위상 값을 계산하는 것, 및

상기 위상들 간의 관계로부터 매개변수를 계산하는 것을 포함한다.

17. 계측 장치를 위한 레시피 선택 방법은,

조명 소스의 다수의 매개변수에서 계측 타겟을 조명하는 것,

조명 소스의 상기 다수의 매개변수에서 계측 타겟에 의하여 산란 방사선을 검출하는 것,

측정된 방사선을 성분으로 분해하는 것,

성분들 중 적어도 하나에 대응하는 측정된 방사선의 의존성을 재계산하는 것, 및

임계값과 관련하여 결정된 의존도의 값에 대한 조명 소스의 매개변수를 선택하는 것을 포함한다.

18. 본 발명의 실시예에 따른 방법은,

계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것, 및

측정된 방사선을 공간 성분들로 분해하는 것을 포함한다.

19. 조항 18에 따른 방법에서, 측정된 방사선은 계측 장치의 이미지 평면에 상호 보완적인 평면에서 획득된다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "방사선" 및 "빔"은 이온 빔 또는 전자빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라 (예를 들어, 약 365, 355 248, 193, 157 또는 126㎚, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 약 5 내지 20㎚의 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함한다.

문맥이 허용하는 경우, 용어 "렌즈"는 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식 및 정전기식 광학 구성 요소를 포함하는 다양한 유형의 광학 구성 요소 중 임의의 하나 또는 이들의 조합을 지칭할 수 있다.

특정 실시예의 앞선 설명은, 다른 사람들이 본 기술 분야의 지식을 적용함으로써 과도한 실험 없이 본 발명의 전반적인 개념에서 벗어나지 않고 특정 실시예와 같은 다양한 적용에 대해 쉽게 수정 및/또는 조정할 수 있도록 본 발명의 실시예의 전반적인 특성을 드러내고 있다. 따라서, 이러한 조정 및 수정은 본 명세서에 제시된 교시 및 지침을 기반으로, 개시된 실시예의 등가물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서 내의 어구 또는 전문 용어는 예시에 의한 설명의 목적이고 제한의 목적이 아니며, 따라서 본 명세서의 전문 용어 또는 어구는 교시 및 지침의 관점에서 당업자에 의해 해석되어야 한다는 점이 이해되어야 한다.

본 발명의 폭과 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되어서는 안되며, 단지 다음의 청구범위 및 그 등가물에 따라서 규정되어야 한다.

Claims (11)

1. 계측 타겟에서 반사된 방사선을 측정하는 것; 및
   상기 측정된 방사선을 성분들로 분해하는 것을 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 측정된 방사선을 분해하는 것은 상기 측정된 방사선의 푸리에 변환으로 획득되는 측정 방법.
3. 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하기 위한 방법에 있어서,
   a) 방사선으로 계측 타겟을 조명하는 것;
   b) 산란 방사선을 상기 타겟으로부터 검출하는 것;
   c) 계측 장치의 매개변수를 변경시키는 것;
   d) 상기 계측 장치의 매개변수의 다수의 값을 위하여 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것; 및
   e) 상기 방사선을 성분들로 분해하는 것을 포함하는 측정 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 분해는 푸리에 변환인 측정 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 방법은 임계값보다 작은 성분을 선택하는 것을 더 포함하는 측정 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 오버레이는 역분해를 이용하여 그리고 선택된 성분만을 활용하여 생성되는 측정 방법.
7. 리소그래피 공정의 매개변수를 측정하기 위한 방법에 있어서,
   a) 방사선으로 계측 타겟을 조명하는 것,
   b) 산란 방사선을 상기 타겟으로부터 검출하는 것;
   c) 계측 장치의 매개변수를 변경시키는 것;
   d) 상기 계측 장치의 매개변수의 다수의 값을 위하여 단계 a) 내지 c)를 반복하는 것; 및
   e) 필터를 단계 d)에서 획득된 측정에 적용하는 것을 포함하는 매개변수 측정 방법.
8. 제7항에 있어서, 단계 d)에서 획득된 측정은 개별 성분으로 분해되는 매개변수 측정 방법.
9. 제7항에 있어서, 필터는 상한 값 및 하한 값을 가지며, 개별 성분을 규정하는 매개변수 측정 방법.
10. 제7항에 있어서, 필터는 상한 값 및 하한 값을 가지며, 성분들의 간격을 규정하는 매개변수 측정 방법.
11. 제7항에 있어서, 필터는 변화되는 매개변수 측정 방법.

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