KR20140068970A - 포커스 보정을 결정하는 방법, 리소그래피 처리 셀 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법, 및 이를 위한 관련 장치가 개시된다. 이러한 방법은: 테스트 기판 상에서 복수의 글로벌(global) 보정 마크를 각각 포함하는 복수의 글로벌 보정 필드를 노광하는 단계; 필드간(interfield) 포커스 편차 정보를 결정하기 위해 복수의 글로벌 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 단계; 및 필드간 포커스 편차 정보로부터 필드간 포커스 보정을 계산하는 단계를 포함하고, 각각의 글로벌 보정 필드는 보정 필드에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋을 가지고 노광된다.
Description
본 출원은 2011년 8월 31일에 출원된 미국 임시 출원 제61/529,586호에 대해 우선권을 주장하고, 이러한 출원의 내용은 원용에 의해 전체로서 본원에 통합된다.
본 발명은 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에 이용가능한 검사 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판, 통상적으로 기판의 타겟부 상에 요구되는 패턴을 부여하는 기기이다. 리소그래피 장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 이용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 장치가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선 감응 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스텝퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한 기판 상으로 패턴을 임프린트함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사하는 것도 가능하다.
리소그래피 공정을 모니터링하기 위해서, 패터닝된 기판의 파라미터가 측정된다. 파라미터에는, 패터닝된 기판에 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속하는 층들 사이의 오버레이 오차 및 현상된 감광 레지스트의 임계 선폭 등이 포함될 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 상에서 및/또는 전용 계측 타겟 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정에서 형성되는 현미경 구조체를 측정하기 위한 다양한 기술이 존재하고, 여기에는 주사 전자 현미경 및 다양한 전용 툴을 이용하는 것이 포함된다. 신속하고 비침투성 형태인 전용 검사 툴로는 산란계가 있고, 산란계에서는 방사선 빔이 기판 표면의 타겟 상으로 지향되어 산란되거나 반사된 빔의 특성이 측정된다. 빔이 기판에 의해 반사 또는 산란되기 전과 후의 빔의 특성을 비교함으로써, 기판의 특성이 결정될 수 있다. 이는 예를 들어, 알려진 기판 특성과 연관된 알려진 측정 라이브러리에 저장되어 있는 데이터와 반사된 빔을 비교함으로써 이루어질 수 있다. 산란계의 2가지 주요 타입이 공지되어 있다. 분광 산란계는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특히 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서의 세기)을 측정한다. 각도 분해 산란계는 단색성 방사선 빔을 이용하고, 산란된 방사선의 세기를 각도의 함수로 측정한다.
리소그래피 공정을 이용하여 디바이스를 제조하는데 있어서, 각각의 마스크 패턴은 통상적으로 포커스가 맞도록 타겟부 상으로 투영된다. 실질적으로 이는, 기판의 타겟부가 투영 시스템에 의해 투영되는 공간 이미지(aerial image)의 최적 포커스 평면에 위치함을 의미한다. 리소그래피에서 임계 치수(CD)(즉, 편차가 트랜지스터의 게이트 폭과 같은 피처의 물리적 특성의 바람직하지 않은 편차를 초래하게 되는 피처 또는 피처들의 치수)가 줄어듦에 따라, 하나의 기판에 걸쳐, 그리고 기판들 사이의 포커스의 일관성이 점점 더 중요해지고 있다.
포커스를 모니터링하기 위해 정렬 시스템을 이용하는 것이 제안되었고, 이는 다양한 상이한 포커스 설정에서, 통상적인 정렬 마커에 대해 알려진 위치에, 즉 투영 시스템에 대한 기판의 위치에, 포커스 감응 정렬 마커를 프린트하는 것을 수반한다. 통상적인 정렬 마커에 대한 이러한 포커스 감응 마커의 위치가 측정되고, 포커스 오차를 나타내는 정렬 오프셋(AO)이 결정될 수 있다.
리소그래피 툴에서 포커스 제어의 품질을 검증하는 한 가지 방법은 레벨링 검증 테스트(LVT)를 이용하는 것이다. LVT 테스트는, 상부에 접착 글래스 웨지를 갖는 특별한 레티클을 이용하여, 이중 텔리센트릭 렌즈 상에 비-텔리센트릭 조명을 국부적으로 생성한다. 이러한 비-텔리센트릭 조명을 이용하여, 글래스 웨지 아래에 위치한 XPA 정렬 마크의 공간 이미지의 디포커스(z)의 함수로서 x, y로의 측방향 시프트를 생성하게 된다. (상부에 웨지가 없이 이미징된) XPA 기준 마크에 대해 이러한 디포커스 마크의 정렬 시프트를 측정함으로써 노광 순간의 디포커스가 결정될 수 있다.
이러한 LVT 테스크의 주요 단점은, 웨이퍼의 판독(read-out)이 리소그래피 툴 자체에 제공되는 정렬 시스템에 의해 수행되어, 생산을 위해 이용가능한 시간이 줄어든다는 점이다.
원용에 의해 본원에 통합되는 US 2009/013539는, 복수의 검증 필드를 갖는 테스트 기판의 노광을 포함하여 포커스를 측정하는 또 다른 방법을 제시한다. 각각의 검증 필드는 복수의 검증 마크를 포함하고, 검증 필드는 미리결정된 포커스 오프셋(FO)을 이용하여 노광된다. 현상 이후에, 각각의 검증 마커의 정렬 오프셋이 측정되고 전치된(transposed) 포커스 곡선을 이용하여 디포커스 데이터로 변환된다. 이러한 방법에 의해, LVT보다 포커스 대 정렬 시프트 감도가 50배나 더 높아질 수 있다(통상적으로, dX,Y/dZ=20).
종래 기술의 하나 이상의 상기 문제점을 해소하는 보다 양호한 포커스 보정의 결정이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법이 제공되고, 이러한 방법은: 필드간(interfield) 포커스 편차 정보를 결정하기 위해 테스트 기판 상에서 복수의 글로벌(global) 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 단계; 및 상기 필드간 포커스 편차 정보로부터 필드간 포커스 보정을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 글로벌 보정 마크는 복수의 글로벌 보정 필드에 배열되며, 각각의 글로벌 보정 필드는 글로벌 보정 필드에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋을 가지고 노광된 것이다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀이 제공되고, 각각에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋을 가지고 노광하도록 작동가능한 리소그래피 장치; 테스트 기판 상에서 복수의 글로벌 보정 마크를 각각 포함하는 복수의 글로벌 보정 필드; 상기 복수의 글로벌 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하도록 작동가능한 검사 장치; 및 측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 필드간 포커스 편차 정보를 결정하고 상기 필드간 포커스 편차 정보로부터 필드간 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한 프로세서를 포함한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법이 제공되고, 테스트 기판 상에서 복수의 필드내(intrafield) 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 단계로서, 상기 필드내 보정 마크는 복수의 필드내 보정 필드에 배열되고, 상기 필드내 보정 마크는 가변 포커스를 이용하여 노광되는 것인, 포커스 의존 특성을 측정하는 단계; 측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 각각의 필드내 보정 마크 위치에 대해 필드내 포커스 편차 정보를 결정하는 단계; 및 상기 필드내 포커스 편차 정보로부터 상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 측정된 파라미터가 리소그래피 공정 중에 스캐닝 방향에 따라 편차를 나타내는, 스캔-업-스캔-다운(scan-up-scan-down) 효과를 감안하는 것을 포함한다.
이제 본 발명의 실시예에 대해, 단시 예시의 목적으로, 첨부된 개략도를 참조하여 기술될 것이고, 도면에서는 대응되는 도면 부호가 대응하는 부분을 나타낸다.
- 도 1은 리소그래피 장치를 나타낸다;
- 도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 나타낸다;
- 도 3은 제1 산란계를 나타낸다;
- 도 4는 제2 산란계를 나타낸다;
- 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 이용가능한 레티클을 나타낸다;
- 도 6은 경사진 필드로 노광되는 기판을 나타낸다;
- 도 7은 Ry 경사가, 필드 내에서 X 위치의 함수로서, 필드의 2개의 특정 행(row)의 마크의 Z 높이 위치를 어떻게 도입하는지를 예를 들어 보여준다;
- 도 8은 한 필드의 마크의 2개의 행에 대하여 포커스 오프셋에 대한 측정된 Mid-CD를 나타내는 그래프이다;
- 도 9는 복수의 필드에 대해, 평균 필드-전역(across-field) 핑거프린트를 결정하는 단계를 예시한다;
- 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 측벽 각(SWA) 측정에 있어서의 공정 또는 레티클 관련 영향을 보상하기 위해, 계산된 웨이퍼-전역(across-wafer) 핑거프린트 또는 필드내 핑거프린트를 이용할 수 있는 방법을 나타낸다;
- 도 11a, 11b, 11c는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
- 도 1은 리소그래피 장치를 나타낸다;
- 도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 나타낸다;
- 도 3은 제1 산란계를 나타낸다;
- 도 4는 제2 산란계를 나타낸다;
- 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 이용가능한 레티클을 나타낸다;
- 도 6은 경사진 필드로 노광되는 기판을 나타낸다;
- 도 7은 Ry 경사가, 필드 내에서 X 위치의 함수로서, 필드의 2개의 특정 행(row)의 마크의 Z 높이 위치를 어떻게 도입하는지를 예를 들어 보여준다;
- 도 8은 한 필드의 마크의 2개의 행에 대하여 포커스 오프셋에 대한 측정된 Mid-CD를 나타내는 그래프이다;
- 도 9는 복수의 필드에 대해, 평균 필드-전역(across-field) 핑거프린트를 결정하는 단계를 예시한다;
- 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 측벽 각(SWA) 측정에 있어서의 공정 또는 레티클 관련 영향을 보상하기 위해, 계산된 웨이퍼-전역(across-wafer) 핑거프린트 또는 필드내 핑거프린트를 이용할 수 있는 방법을 나타낸다;
- 도 11a, 11b, 11c는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는,
- 방사선 빔(B)(예컨대, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);
- 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정 파라미터에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을, 기판(W)의 타겟부(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 장치를 지지, 즉 패터닝 장치의 무게를 지탱한다. 지지 구조체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 포함되는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 반전 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟부 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 예컨대 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기기에서는, 추가의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 기판의 적어도 일부가 예컨대 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체로 덮여지도록 하여 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 타입의 것일 수도 있다. 액침액은 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이와 같이 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도를 증가시키기 위해 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "액침"이라는 표현은 기판과 같은 구조체가 액체 내에 침수되는 것을 의미하는 것이 아니라, 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예컨대, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)에 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우에, 이 방사선 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명 시스템의 동공면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(IN)(integrator) 및 집광기(CO)(condenser)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사선 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 종단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PL)을 통과하고, 투영 시스템(PL)은 방사선 빔을 기판(W)의 타겟부(C) 상에 포커스한다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟부(C)을 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대되는 것으로서의), 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟부에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟부 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 마스크(MA) 상에 둘 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사선 빔에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정적 노광). 그리고나서, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기가 한정된다.
2. 스캔 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 동적 노광시의 타겟부의 폭(비-스캐닝 방향으로)이 한정되는 한편, 스캐닝 이동의 길이에 의해 타겟부의 높이(스캐닝 방향으로)가 결정된다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 장치를 유지한 채로 마스크 테이블(MT)을 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스형 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사선 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이와 같은 프로그램가능 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)로도 지칭되는 리소그래픽 셀(LC)의 일부를 형성하며, 리소셀은 또한 기판에 대해 노광전 공정(pre-exposure process) 및 노광후 공정(post-exposure process)을 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 침적하는 스핀 코터(spin coater)(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 현상기(DE), 칠 플레이트(chill plate, CH), 및 베이크 플레이트(bake plate, BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay, LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system, SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해, 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하기 위해 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직할 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분하게 검사가 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판이 예컨대 수율을 향상시키기 위해 벗겨지거나 재작업될 수 있으며, 아니면 폐기함으로써 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 대한 노광을 수행하는 것을 방지한다. 기판의 일부 타겟부만이 오류가 있는 경우, 양호한 상태의 타겟부에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.
기판의 특성, 구체적으로 상이한 기판의 특성 또는 동일 기판의 상이한 층의 특성이 층에 따라 어떻게 변화하는지를 결정하기 위해 검사 장치가 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수도 있고, 또는 독립형 장치일 수도 있다. 가장 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트층에서의 특성을 측정한다. 그러나, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트를 가지며, 이로써 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 방사선에 노광되지 않은 부분 간의 굴절률 차이가 매우 작게 되며, 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행하기에 충분한 감도를 갖지는 않는다. 따라서, 통상적으로 노광된 기판에 대해 수행되는 첫 번째 단계이고, 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 단계인, 노광후 베이크 단계(post-exposure bake step, PEB) 후에 측정이 이루어질 수 있다. 이 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 또한, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중의 하나를 제거한 지점에서, 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 행하는 것도 가능하다. 후자의 가능성은 오류가 있는 기판의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 산란계를 나타낸다. 산란계는 방사선을 기판(W) 상에 투영하는 광대역(백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 분광계 검출기(spectrometer detector)(4)에 통과되며, 분광계 검출기(4)는 정반사 방사선의 스펙트럼(10)(파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼에 의해 생성되는 프로파일 또는 구조가, 예를 들어 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비선형 회귀(non-linear regression)에 의해 또는 도 3의 하단에 도시된 바와 같이 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 처리 유닛(PU)에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 이러한 재구성을 위해, 일반적인 형태의 구조가 알려져 있으며, 일부 파라미터는 이 구조를 구성하는 공정에 대한 정보로부터 가정되어, 이 구조의 소수의 파라미터만이 산란측정 데이터로부터 결정되게 된다. 이러한 산란계는 수직 입사 산란계 또는 경사 입사 산란계로서 구성될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 또 다른 산란계가 도 4에 도시되어 있다. 이 장치에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 시준되고 간섭 필터(13) 및 편광기(polarizer)(17)를 통해 투과되며, 부분 반사 표면(16)에 의해 반사되고, 바람직하게는 적어도 약 0.9, 더욱 바람직하게는 적어도 약 0.95의 높은 개구수(NA)를 갖는 현미경 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상에 포커스된다. 액침 산란계는 1이 넘는 개구수를 갖는 렌즈를 포함하는 경우도 있다. 반사된 방사선은 그 후 부분 반사 표면(16)을 통해 검출기(18)로 투과되어 산란 스펙트럼(scatter spectrum)이 검출된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 포커스 거리에 있는 배면 투영 동공면(back-projected pupil plane)(11)에 위치될 수 있지만, 동공면은 보조 광학장치(도시하지 않음)를 이용하여 검출기 상에 재이미징(re-image)될 수 있다. 동공면은, 방사선의 방사상 위치(radial position)가 입사각을 정의하고, 각도 위치가 방사선의 방위각을 정의하는 평면이다. 검출기는 바람직하게는 2차원 검출기이어서, 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있다. 검출기(18)는 예컨대 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예컨대 프레임당 40 ms의 노광 시간(integration time)을 이용할 수 있다.
예컨대 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 이용되는 경우가 있다. 이를 위해, 방사선 빔이 빔 스플리터(16)에 입사될 때, 방사선 빔의 일부가 빔 스플리터를 투과하여 기준 빔으로서 기준 미러(14)를 향하게 된다. 기준 빔은 그 후 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상에 투영되거나 대안적으로 상이한 검출기(미도시)에 투영된다.
일례를 들면 405∼790 nm 또는 이보다 훨씬 더 낮은 범위, 예컨대 200∼300 nm의 대상 파장을 선택하기 위해 간섭 필터(13)의 세트가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터의 세트를 포함하기보다는 튜닝가능할 수 있다. 간섭 필터 대신 격자(grating)가 이용될 수 있다.
검출기(18)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서의 산란 광의 세기를 측정할 수도 있고, 여러 파장에서 별도로 세기를 측정할 수도 있으며, 또는 일정 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수도 있다. 또한, 검출기는 횡자기 편광 광(transverse magnetic-polarized light) 및 횡전기 편광 광(transverse electric-polarized light)의 세기, 및/또는 횡자기 편광 광과 횡전기 편광 광 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.
광대역 광원(즉, 넓은 범위의 광 주파수 또는 파장을 갖고 또한 그에 따라 넓은 범위의 컬러를 갖는 광원)을 이용하는 것이 가능하여, 커다란 에텐듀(large etendue)를 제공함으로써 복수의 파장들의 믹싱을 가능하게 한다. 광대역에서의 복수의 파장은 바람직하게는, 각각 Δλ의 대역폭 및 적어도 2Δλ(즉, 대역폭의 2배)의 간격을 갖는다. 방사선의 여러 "소스"는 섬유 다발을 이용하여 분할된 연장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수도 있다. 이로써, 각도 분해 산란 스펙트럼이 복수의 파장에서 병렬로 측정될 수 있다. 3-D 스펙트럼(파장 및 2개의 상이한 각도)이 측정될 수 있으며, 이 3-D 스펙트럼은 2-D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 담고 있다. 이것은 더 많은 정보가 측정될 수 있도록 하여, 계측 공정 견고성(metrology process robustness)을 증가시킨다. 이것은 유럽 특허 번호 EP 1,628,164A에 더욱 상세하게 설명되어 있다.
기판(W) 상의 타겟(30)은 현상 후에 바(bar)가 솔리드 레지스트 라인으로 형성되도록 프린트되는 1-D 격자일 수 있다. 타겟(30)은, 현상 후에 격자가 솔리드 레지스트 기둥(pillar) 또는 레지스트 내의 비아로 형성되도록 프린트되는 2-D 격자일 수 있다. 바, 기둥 또는 비아는 대안적으로 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이러한 패턴은 리소그래피 투영 장치, 구체적으로 투영 시스템(PL)의 색수차(chromatic aberration)에 민감하며, 이러한 수차의 존재 및 조명 대칭성은 그 자체가 프린트된 격자에서의 편차를 나타낼 것이다. 이에 따라, 프린트된 격자의 산란측정 데이터는 격자를 재구성하는데 이용된다. 프린트 단계 및/또는 다른 산란측정 공정에 대한 정보로부터, 선폭 및 라인 형상과 같은 1-D 격자의 파라미터, 또는 기둥 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 파라미터가 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
각도 분해 산란계를 이용하여 중간 CD(Mid-CD) 및 측벽 각(SWA) 측정으로부터 리소그래피 장치에 대한 포커스 보정을 결정하기 위한 여러 방법이 개발되었다. 이러한 방법은 리소그래피 공정에서 공정 편차에 민감함을 알 수 있다. 결과적으로, Mid-CD, SWA, Resist Height, 및 Barc 두께 파라미터에 있어서 남아 있는 핑거프린트는, 이러한 파라미터 중 하나의 변화가, 이러한 파라미터 중 다른 하나의 변화에 대비할 때, 결과적인 스펙트럼에 매우 유사한 변화를 생성할 수 있도록, 고도로 상관될 수 있다. 리소그래피 공정을 모니터링 및 제어할 때, 이에 의해 겉보기 웨이퍼-전역 포커스 핑거프린트(10nm 이하)가 생길 수 있고, 결과적으로 부정확한 포커스 보정을 유발할 수 있다. 나아가, 이러한 방법은 EUV 시스템 상에서 이용될 가능성이 작다. 얇은 레지스트가 EUV 분해능을 위해 이용되기 때문에, 현재 세대의 산란계로는 SWA를 정확히 측정할 수 없다.
본원에서 개시된 방법은 보쑹-정상부(Bossung-top)의 국부적인 결정에 기초한다. 이는 알려진 포커스 오프셋을 통한 Mid-CD 곡선의 응답의 정상부이다. 통상적으로 이는 대칭적 포물선형 곡선이다. 보쑹-정상부 주변에서는 포커스 감도가 최소이다. 그러므로, 이러한 포인트는 종종 최적 포커스로 간주된다. 포커스 보정을 글로벌 웨이퍼-전역 포커스 보정과 평균 필드-전역 포커스 보정으로 분할하는 것이 제안된다.
도 5는 본원에서 개시되는 방법을 수행할 때, 테스트 웨이퍼 상에서 필드를 노광하는데 이용될 수 있는 레티클(100)의 일례를 나타낸다. 레티클은 복수의 포커스 감응 마크(Mk1 내지 Mk247; 예시를 위해 Mk1, Mk13, Mk66, Mk78, Mk235, Mk247로 표기됨)를 포함한다. 각각의 마커는 통상적으로 수평 및 수직 바를 포함한다. 이러한 구조체의 바는 소정 범위의 선폭 및 피치 크기를 가질 수 있다. 구조체의 특정 치수 때문에, 바의 선폭(및 이에 따른 Mid-CD)은 공지된 보쑹 원리에 따라 포커스 감응할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 노광되는 복수의 필드(210)(글로벌 보정 필드라 지칭됨)를 갖는 테스트 웨이퍼(200)를 나타낸다. 글로벌 웨이퍼-전역 포커스 보정을 수행하기 위해서, 이러한 글로벌 보정 필드는 필드당 미리규정된 Ry 경사(Y 축 주위로의 필드의 회전) 오프셋으로 레티클(100)을 이용하여 노광된다. 웨이퍼의 대부분 또는 모두는 이런 식으로 노광된다. 이러한 경사에 의해, 글로벌 보정 필드 내의 마크의 행들이 상이한 포커스 높이에서 노광된다. 이러한 경사는 도 6에서 각각의 필드의 음영(shading)으로 표시된다.
도 7은, X 위치의 함수로서 도시된, 하나의 특정 행(라인(300a))의 마크(Mk1-Mk13) 및 다른 특정 행(라인(300b))의 마크(Mk66-Mk78)의 Z 위치에 대한 일례이다. 각각의 플롯팅된(plotted) 포인트는 마커를 나타낸다. Ry 경사는, 이미지 평면(310)에 대하여, 이러한 필드에 대한 웨이퍼 표면의 유효 경사를 생기게 한다(라인(300a 및 300b)에 대응). 이미지 평면(310)의 위치를 규정하는 렌즈(320)의 일부가 도시되어 있다. Y 축 주위로의 웨이퍼(W)의 Ry 경사는, 상이한 X 위치에 있어서, 글로벌 보정 필드의 각각의 행에서(즉, Mk1-Mk13, Mk14-Mk26 ... Mk234-Mk247) 마크에 대한 Z 디포커스를 도입할 것이다.
도 8은 도 7의 마크의 2개의 단일 행에 대해 측정된 Mid-CD의 그래프를 나타낸다. 경사진 필드 내에서, 측정된 Mid-CD 값을 통해 평활한, 포물선형(보쑹) 곡선을 근사(fitting)하고, 노광된 행의 중심축에 대해 곡선의 정상부의 위치를 결정함으로써, 마크의 행마다 최적 포커스가 결정된다. 보쑹 정상부의 위치는 이러한 행의 최적 포커스 오프셋이다. 각각의 행에 대한 최적 포커스 오프셋 값은 모두, 평활한 웨이퍼-전역 핑거프린트를 결정하기 위해 모델링된다(예를 들어 다항식을 이용함으로써). 이러한 핑거프린트의 이와 같이 보정가능한 부분은, 리소그래피 장치의 웨이퍼-전역 포커스 동작을 제어하는데 이용될 수 있다.
물론, 도시된 Ry 경사 대신에 Rx 경사가 글로벌 보정 필드에 적용될 수도 있고, 이 경우 마크의 열이 상이한 높이에서 노광되고 보쑹 곡선으로 플롯팅된다.
도 9는 평균 필드-전역 핑거프린트가 이제 어떻게 결정될 수 있는지를 나타낸다. 복수의 필드내 보정 필드(500)(여기서는 단지 예시를 위해 13개가 도시됨)가, 이전에 글로벌 보정 필드로 노광된 것과 동일한 웨이퍼 상에서 노광되고, 각각은 상이한 포커스 오프셋(포커스 미앤더, focus meander)을 갖는다. 바람직하게는, 글로벌 보정 필드에 비해 작은 시프트(shift)를 가지고 필드내 보정 필드가 노광된다. 이러한 시프트는 각 타입의 필드의 마크가 중첩되는 것을 방지한다.
포커스 오프셋 응답 곡선(510a, 510b)에 대한 측정된 Mid-CD는, 각각의 마크 위치에 대해 결정될 수 있고, 즉 하나의 곡선이 모든 필드로부터의 각각의 마크(Mk13)에 대해 모든 측정을 플롯팅할 수 있다. 도시된 예에서, 곡선(510a)은 마크(Mk52)에 대한 곡선을 나타내고, 곡선(510b)은 마크(Mk13)에 대한 곡선을 나타낸다. 그 후 각각의 곡선은, 상기 방법에 따라 결정된 웨이퍼-전역 핑거프린트의 효과에 대해 보정된다. 이러한 보정된 곡선의 정상부의 위치는 마크의 디포커스를 반영한다. 그 다음에, 모든 결과적인 필드내 포커스 값이 리소그래피 장치의 필드내 보정가능한 것들로 모델링되어, 필요한 보정을 얻을 수 있다.
도 8의 필드간 보정과 도 9의 필드내 보정은, 위에서 기술한 것과는 반대 방식으로 동일하게 수행될 수 있다는 점이 중요하다. 이러한 경우, 필드내 핑거프린트가 먼저 결정될 수 있고, 이는 이후 경사진 필드를 이용하여 획득된 필드간 핑거프린트를 보정하는데 이용된다.
도 10은, 다른 실시예로서, 측벽 각(SWA) 측정에서 공정 또는 레티클 관련 영향을 보상하기 위해, 계산된 웨이퍼-전역 핑거프린트 또는 상기 필드간 핑거프린트가 어떻게 이용될 수 있는지를 보여준다. 도 8 또는 도 9의 그래프와 동일할 수 있는 위쪽 그래프에서는, 플롯(600a, 600b)의 보쑹-정상부가 각각의 행/열/마크 등에 대해 결정되어, 이로써 최적 포커스를 나타낸다. 아래쪽 그래프는, SWA가 노광 중에 이용되는 포커스의 함수이고, 따라서 SWA 측정이 포커스를 추정(deduce)하기 위해 이용될 수 있음을 나타낸다. 2개의 플롯은 610a, 610b로 도시되어 있고, 이는 각각 플롯(600a), 플롯(600b)에 대응한다. 그래프(610a) 상의 포인트(620a)는 플롯(600a)를 이용하여 결정된 최적 포커스에 있다. 각각의 보쑹-정상부(최적 포커스)에서 SWA는 동일해야 하고, 따라서 SWA 플롯(610b)은 포인트(620b)를 통과해야 함을 이해할 것이다. 이러한 예에서는 그렇지 않고, 그 차이가 630으로 표시되어 있다. 이러한 차이는 공정 또는 레티클 오차를 나타내며, 그래프(620b)는 이에 따라 보정될 수 있다.
웨이퍼-전역 핑거프린트가 결정되는 것과 동시에 경사진 필드로부터 SWA 측정이 이루어질 수 있다. 이는 측정 시간을 절약한다는 장점을 갖는다. 그러나, SWA 측정을 위해 경사 없이 시프트된 필드를 이용함으로써 (시간 희생의 대가로) 보다 높은 정확도를 얻을 수 있다.
이러한 실시예는 에지 필드를 포함하는 필드와 웨이퍼에 걸친 조밀한 포커스 특성화를 가능하게 한다. SWA 측정 응답 곡선은 최적 포커스 근방에 보다 정확히 고정(anchor)될 수 있다.
보쑹-정상부 결정은, 현재의 Mid-CD 및 SWA 포커스 결정 기술보다, 리소그래피 공정의 공정 편차 및 산란계 센서들 간의 미묘한 차이에 상당히 덜 민감하다는 점이 증명되었다. 결과적으로, 리소그래피 장치의 포커스 핑거프린트의 자격을 부여하는 보다 견고한 방식이 확립될 수 있다. LVT 및 FOCAL과 같은 기존의 방법과의 상관(correlation)은 나노미터 레벨이라고 할 수 있다. 상기 Mid-CD 실시예는 또한 EUV 리소그래피 공정으로의 확장가능성을 가진다.
몇몇 시스템에서는 하드웨어 이슈(그리드 플레이트로부터 기인함)가 있고, 이는 특정 포커스 오차가 각각의 사분면에 대해 유도되는 4개의 식별가능한 사분면을 생기게 한다. 이러한 오차는 그리드 플레이트 포커스 오프셋이라 지칭되고, 결과적으로 각각의 사분면에 대해 상이한 포커스 오프셋이 있게 된다. 모델링 중에는 이를 감안하지 않으므로, 근사는 이러한 포커스 오프셋이, 부분적으로는 필드간 모델에 기인하고, 부분적으로는 모델링되고 있는 보쑹 곡선에 기인하는 것으로 보려고 할 것이며, 나머지는 근사 잔차(residual)로 간주된다.
부가적으로, 현재의 필드간 모델은 스캔-업-스캔-다운 효과를 쉽게 감안할 수 없다. 이전에 기술한 바와 같이, 스캐너는 각각의 후속 필드를 반대 방향으로 스캔하여 전체 스캐닝 시간을 줄이고 처리량을 높이는 경향이 있다. 그러나, 하드웨어 및 제어 루프에 있어서의 히스테리시스 때문에, 스캔 업 되는 필드의 몇몇 파라미터가 스캔 다운 되는 필드의 파라미터와 측정가능할 정도로 상이할 수 있다는 '스캔-업-스캔-다운(SUSD)'으로 알려진 효과가 발생할 수 있다. 이러한 SUSD 효과는 필드내 효과로 여겨질 수 있다. SUSD 효과를 감안하기 위해서, 데이터는 2개의 별도 부분으로 분할될 필요가 있고, 모델링은 반으로 나뉜 데이터 세트 상에서 2회 수행되어야 한다. 이러한 전략은 스캔 효과의 정확도가 크게 감소되는 결과를 낳는다(데이터 포인트의 수와 모델에서의 자유도의 비율이 크게 감소하므로).
추가적인 실시예는 상기 문제점을 다루려고 한다. 이러한 실시예는 전체 필드 랜덤화 포커스 노광 매트릭스(FEM)를 이용한다. 이러한 실시예에서는, 필드가 필드마다 (의사-)랜덤화된(엄밀히 랜덤은 아니지만, 검색될 모든 파라미터들 사이에 가능한 최상의 디커플링을 이루려는 규칙에 따라) 포커스 및 선량 설정으로 단일 층 상에서 노광된다. 이는 경사진 필드(도 6 및 7) 또는 미앤더링(meandering) 필드(도 9 - 체계적 FEM)를 이용하는 상기 실시예와는 대조적이다. 이러한 실시예에서 경사진 필드는 이용되지 않는데, 이는 모든 필드내 포인트에 걸쳐 mid-CD를 보간할 필요가 있기 때문이다. 웨이퍼 상의 이웃하는 필드가 보쑹 상에서 이웃하는 포인트를 나타내는 체계적 FEM을 이용하는 것도 아니고, 이는 (방사형 핑거프린트와 같이) 임의의 웨이퍼-전역 CD 편차가 바로 보쑹과 상호 상관하여 '최적 포커스'에서 오차를 발생시킬 것이기 때문이다.
전체 필드 랜덤화 FEM은 다음에 의해 섭동/변형된다:
- 웨이퍼-전역 CD 편차
- 필드내 포커스 편차(일종의 웨이퍼 평균)
- 그리드 플레이트 포커스 오프셋
- 스캔 업/다운 효과(모든 필드에 걸쳐 평균된 값)
보쑹을 깨끗이 정리하고(그리고 근사 잔차를 줄이고) 고객에게 공정 품질을 알리기 위해서, 이러한 효과는 모델링되고 보고된다.
필드간 보쑹 근사는 다음과 같은 선형 모델을 가질 수 있다:
첫 번째 항은 웨이퍼-전역 CD 편차를 기술하는 필드간 성분이다(모든 보쑹 곡선에 대해 동일한 계수). 이러한 첫 번째 항에 대해 매우 단순한 다항식이 이용된다. 대안으로서, 제르니커(Zernike) 다항식(또는 다른 방사형 다항식) 또는 방사형 기저 함수가 있다. 두 번째 항은 보쑹 곡선을 기술한다(필드내 위치마다 상이한 계수). 각각의 필드내 위치에 대하여 별도의 보쑹이 모델링된다는 점에 주목해야 한다. x 및 y는 웨이퍼 좌표를 나타내고, F 및 D는 웨이퍼 상의 주어진 x 및 y 좌표에서의 포커스 및 선량을 나타낸다.
스캔-업-스캔-다운 효과 및 그리드 플레이트 포커스 오프셋을 더 잘 감안하기 위해서, 포커스 항(F)을 다음과 같이 전개하는 것이 제안된다:
여기서, 
는 필드내 위치 (i,j)에서 평균 필드내 포커스 오프셋이고, 
는 필드내 위치 (i,j)에서 스캔-업-스캔-다운 차이이며, 
는 그리드 플레이트 오프셋 모델이다.
단순한 형태로서, 그리드 플레이트 오프셋 모델은 다음과 같을 수 있다:
이러한 예에서, 사분면(따라서 x 및 y에 대한 의존도)을 필터링하기 위해 필터(H)가 이용되고, 
는 사분면 q에서 x 및 y에 의존하는 모델의 계수를 나타낸다. 이는 단지 한 가지 구현 옵션이고, 다른 모델이 더 적절할 수 있다.
상기 접근법에서(예를 들어 도 5-9와 관련하여 기술된 접근법), 방법 흐름은 도 11a에 도시된 바와 같이 비교적 단순하다. 모델은 데이터 및 반환된 결과에 적용된다. 이에 비해, 본 실시예의 방법 흐름은 2-단계의 접근법을 택한다. 이는, 비선형 솔루션이 훨씬 더 복잡하고 많은 수의 자유도를 쉽게 다룰 수 없기 때문이다.
도 11b 및 11c는 이러한 실시예의 각각의 제1 단계 및 제2 단계에 대한 흐름도이다. 제1 단계에서, 데이터의 서브세트가 취해지고, 이로부터 필드간 CD 편차, 그리드 플레이트 포커스 오프셋, 및 제한된 수의 필드내 위치 상에서 제한된 수의 보쑹(예를 들어, 16개)이 동시에 근사된다. 일단 포괄적(generic) 파라미터가 결정되면(필드간 CD, 그리드 플레이트 오프셋), 이러한 결과를 이용하여 보다 조밀한 그리드(예를 들어 13×7=91개의 필드내 포인트) 상에서 측정되는 보다 정확한 보쑹을 얻을 수 있다(통상적으로 상이한 타겟 CD/피치). 제2 단계의 문제점은 그 복잡성이 줄어들고 간단히 해결되는 한편, 스캔-업-스캔-다운 효과 또한 감안된다.
본 발명에 따른 추가적인 실시예는 아래 번호의 항목으로 제공된다:
1. 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법으로서,
필드간(interfield) 포커스 편차 정보를 결정하기 위해 테스트 기판 상에서 복수의 글로벌(global) 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 단계; 및
상기 필드간 포커스 편차 정보로부터 필드간 포커스 보정을 계산하는 단계
를 포함하고,
상기 글로벌 보정 마크는 복수의 글로벌 보정 필드에 배열되며, 각각의 글로벌 보정 필드는 글로벌 보정 필드에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋을 가지고 노광된 것인, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
2. 제1 항목에 있어서,
상기 글로벌 보정 필드는 실질적으로 전체 테스트 기판 표면에 걸쳐 노광된 것인, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
3. 제1 항목 또는 제2 항목에 있어서,
상기 경사진 포커스 오프셋은 모두 동일한 축 방향으로 놓여 있는 축들 주위로 경사져 있는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
4. 제3 항목에 있어서,
상기 경사진 포커스 오프셋은 상기 축들 주위로 상이한 방향으로 경사져 있는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
5. 제1 항목 내지 제4 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 글로벌 보정 마크는 각각의 글로벌 보정 필드에서 서브세트로 배열되고, 상기 경사진 포커스 오프셋은, 각각의 서브세트에 대해, 각각의 글로벌 보정 마크가 상이한 포커스 오프셋을 가지고 노광되도록 되어 있고, 상기 포커스 오프셋은 상기 서브세트를 따라 실질적으로 선형적으로 변화하며, 각각의 상기 서브세트에 대한 최적 포커스가 결정되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
6. 제5 항목에 있어서,
각각의 서브세트에 대한 상기 최적 포커스는, 상기 서브세트에 포함되어 있는 각각의 글로벌 보정 마크에 대한 노광 포커스 오프셋에 대해, 이러한 글로벌 보정 마크의 측정된 포커스 의존 특성 각각을 플롯팅(plotting)하고, 상기 포커스 의존 특성에 대한 포커스 감도가 최소로 되는 곳을 결정함으로써 결정되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
7. 제5 항목 또는 제6 항목에 있어서,
상기 서브세트는 글로벌 보정 마크의 행 또는 열을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
8. 제5 항목, 제6 항목, 또는 제7 항목에 있어서,
상기 결정된 최적 포커스 값은 상기 필드간 포커스 보정을 찾기 위해 함께 모델링되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
9. 제5 항목 내지 제8 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 방법은,
상기 테스트 기판으로부터 측벽 각 데이터를 측정하는 단계, 및
상기 측벽 각 측정으로부터 포커스 측정을 결정하는 단계
를 포함하고, 상기 포커스 측정은 상기 필드간 포커스 보정을 이용하여 보정되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
10. 제9 항목에 있어서,
모든 결정된 최적 포커스 값에서 상기 측벽 각 값은 모두, 상기 포커스 측정을 보정함에 있어서 실질적으로 동일하다고 가정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
11. 제1 항목 내지 제10 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
각각의 필드에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋으로 테스트 기판 상의 상기 복수의 글로벌 보정 필드를 노광하는 최초 단계를 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
12. 제1 항목 내지 제11 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
필드내 포커스 보정을 결정하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
13. 제12 항목에 있어서,
상기 필드내 포커스 보정은:
필드내 포커스 편차 정보를 결정하기 위해 상기 테스트 기판 상에서 복수의 필드내 보정 마크의 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 것; 및
상기 필드내 포커스 편차 정보로부터 상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 것
에 의해 결정되고, 상기 필드내 보정 마크는 복수의 필드내 보정 필드에 배열되며, 각각의 필드내 보정 필드는 포커스 오프셋을 이용하여 노광되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
14. 제12 항목 또는 제13 항목에 있어서,
상기 필드간 포커스 편차 정보는 상기 필드내 포커스 보정을 결정하는데 이용되며, 이에 의해 필드내 효과 및 필드간 효과 모두에 대해 보정을 얻게 되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
15. 제12 항목 또는 제13 항목에 있어서,
상기 필드내 포커스 편차 정보는 상기 필드간 포커스 보정을 결정하는데 이용되며, 이에 의해 필드간 효과 및 필드내 효과 모두에 대해 보정을 얻게 되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
16. 제13 항목 내지 제15 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
각각의 필드내 보정 필드는 상이한 포커스 오프셋으로 노광되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
17. 제13 항목 내지 제16 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 필드내 포커스 편차 정보는:
상기 필드내 보정 마크에 대한 노광 포커스 오프셋에 대해, 각각의 필드내 보정 필드의 대응하는 위치에서의 각각의 필드내 보정 마크에 대한 측정된 포커스 의존 특성 각각을 플롯팅하는 것, 및 상기 포커스 의존 특성에 대한 포커스 감도가 최소로 되는 곳을 결정하는 것
에 의해 결정되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
18. 제13 항목 내지 제17 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
각각의 필드내 보정 필드는, 상기 글로벌 보정 마크와 상기 필드내 보정 마크가 중첩되지 않도록, 상기 글로벌 보정 필드로부터 위치상 오프셋을 갖고 노광되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
19. 제13 항목 내지 제18 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 방법은:
상기 테스트 기판으로부터 측벽 각 데이터를 측정하는 단계; 및
상기 측벽 각 측정으로부터 포커스 측정을 결정하는 단계
를 포함하고, 상기 포커스 측정은 상기 필드내 포커스 보정을 이용하여 보정되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
20. 제19 항목에 있어서,
필드간 보정 마크의 복수의 서브세트 각각에 대하여 최적 포커스를 결정하는 단계; 및
각각의 최적 포커스 값에서 상기 측벽 각 값은 모두, 상기 포커스 측정을 보정함에 있어서 실질적으로 동일하다고 가정하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
21. 제13 항목 내지 제20 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 테스트 기판 상에서 상기 복수의 필드내 보정 필드를 노광하는 단계를 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
22. 제1 항목 내지 제21 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 포커스 의존 특성은 임계 치수와 관련되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
23. 제1 항목 내지 제22 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 결정된 포커스 보정을 이후의 리소그래피 공정에서 이용하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
24. 제23 항목에 있어서,
공정 보정을 결정하는 모든 단계는 리소그래피 툴과는 별개인 검사 툴 상에서 수행되어, 상기 공정 보정은 리소그래피 공정 중에 결정될 수 있는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
25. 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀로서,
각각에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋을 가지고 노광하도록 작동가능한 리소그래피 장치;
테스트 기판 상에서 복수의 글로벌 보정 마크를 각각 포함하는 복수의 글로벌 보정 필드;
상기 복수의 글로벌 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하도록 작동가능한 검사 장치; 및
측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 필드간 포커스 편차 정보를 결정하고 상기 필드간 포커스 편차 정보로부터 필드간 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한 프로세서
를 포함하는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
26. 제25 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 실질적으로 전체 테스트 기판 표면에 걸쳐 상기 글로벌 보정 필드를 노광하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
27. 제25 항목 또는 제26 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상기 경사진 포커스 오프셋이 모두 동일한 축 방향으로 놓여 있는 축들 주위로 경사져 있게 상기 글로벌 보정 필드를 노광하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
28. 제27 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상기 경사진 포커스 오프셋이 상기 축들 주위로 상이한 방향으로 경사져 있게 상기 글로벌 보정 필드를 노광하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
29. 제25 항목 내지 제28 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상기 글로벌 보정 마크가 각각의 글로벌 보정 필드에서 서브세트로 배열되게 상기 글로벌 보정 필드를 노광하도록 작동가능하고, 상기 경사진 포커스 오프셋은, 각각의 서브세트에 대해, 각각의 글로벌 보정 마크가 상이한 포커스 오프셋을 가지고 노광되도록 되어 있고, 상기 포커스 오프셋은 상기 서브세트를 따라 실질적으로 선형적으로 변화하며,
상기 프로세서는 각각의 상기 서브세트에 대한 최적 포커스를 결정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
30. 제29 항목에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 서브세트에 포함되어 있는 각각의 글로벌 보정 마크에 대한 노광 포커스 오프셋에 대해, 이러한 글로벌 보정 마크의 측정된 포커스 의존 특성 각각을 플롯팅하고, 상기 포커스 의존 특성에 대한 포커스 감도가 최소로 되는 곳을 결정함으로써, 각각의 서브세트에 대한 상기 최적 포커스를 결정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
31. 제29 항목 또는 제30 항목에 있어서,
상기 서브세트는 글로벌 보정 마크의 행 또는 열을 포함하는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
32. 제29 항목, 제30 항목, 또는 제31 항목에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 필드간 포커스 보정을 찾기 위해 상기 결정된 최적 포커스 값을 함께 모델링하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
33. 제29 항목 내지 제32 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 검사 장치는 상기 테스트 기판으로부터 측벽 각 데이터를 측정하도록 작동가능하고,
상기 프로세서는 상기 측벽 각 측정으로부터 포커스 측정을 결정하며, 상기 필드간 포커스 보정을 이용하여 상기 포커스 측정을 보정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
34. 제33 항목에 있어서,
상기 프로세서는 모든 결정된 최적 포커스 값에서 상기 측벽 각 값은 모두 실질적으로 동일하다고 가정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
35. 제25 항목 내지 제34 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
필드내 포커스 보정을 결정하도록 더 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
36. 제35 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상기 테스트 기판 상에서 복수의 필드내 보정 필드를 노광하도록 작동가능하고, 각각의 필드내 보정 필드는 복수의 필드내 보정 마크를 포함하며, 필드내 보정 필드는 포커스 오프셋을 이용하여 각각 노광되고,
상기 검사 장치는, 복수의 필드내 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하도록 작동가능하며,
상기 프로세서는, 복수의 필드내 보정 마크 각각에 대해 측정된 포커스 의존 특성으로부터 필드내 포커스 편차 정보를 결정하며, 필드내 포커스 편차 정보로부터 필드내 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
37. 제35 항목 또는 제36 항목에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 필드간 포커스 편차 정보를 이용하여 상기 필드내 포커스 보정을 결정하도록 작동가능하며, 이에 의해 필드내 효과 및 필드간 효과 모두에 대해 보정을 얻게 되는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
38. 제35 항목 또는 제36 항목에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 필드내 포커스 편차 정보를 이용하여 상기 필드간 포커스 보정을 결정하도록 작동가능하며, 이에 의해 필드간 효과 및 필드내 효과 모두에 대해 보정을 얻게 되는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
39. 제36 항목 내지 제38 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상이한 포커스 오프셋으로 각각의 필드내 보정 필드를 노광시키도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
40. 제36 항목 내지 제39 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 필드내 보정 마크에 대한 노광 포커스 오프셋에 대해, 각각의 필드내 보정 필드의 대응하는 위치에서의 각각의 필드내 보정 마크에 대한 측정된 포커스 의존 특성 각각을 플롯팅하는 것, 및 상기 포커스 의존 특성에 대한 포커스 감도가 최소로 되는 곳을 결정하는 것
에 의해 상기 필드내 포커스 편차 정보를 결정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
41. 제36 항목 내지 제40 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상기 글로벌 보정 마크와 상기 필드내 보정 마크가 중첩되지 않도록, 상기 글로벌 보정 필드로부터 위치상 오프셋을 갖고 각각의 필드내 보정 필드를 노광하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
42. 제36 항목 내지 제41 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 검사 장치는 상기 테스트 기판으로부터 측벽 각 데이터를 측정하도록 작동가능하며, 상기 프로세서는 상기 측벽 각 측정으로부터 포커스 측정을 결정하고 상기 필드내 포커스 보정을 이용하여 상기 포커스 측정을 보정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
43. 제42 항목에 있어서,
상기 프로세서는:
필드내 보정 마크의 복수의 서브세트 각각에 대하여 최적 포커스를 결정하고;
각각의 최적 포커스 값에서 상기 측벽 각 값은 모두 실질적으로 동일하다고 가정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
44. 제25 항목 내지 제43 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 포커스 의존 특성은 임계 치수와 관련되는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
45. 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법으로서,
테스트 기판 상에서 복수의 필드내 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 단계로서, 상기 필드내 보정 마크는 복수의 필드내 보정 필드에 배열되고, 상기 필드내 보정 마크는 가변 포커스를 이용하여 노광되는 것인, 포커스 의존 특성을 측정하는 단계;
측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 각각의 필드내 보정 마크 위치에 대해 필드내 포커스 편차 정보를 결정하는 단계; 및
상기 필드내 포커스 편차 정보로부터 상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계
를 포함하고,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 측정된 파라미터가 리소그래피 공정 중에 스캐닝 방향에 따라 편차를 나타내는, 스캔-업-스캔-다운(scan-up-scan-down) 효과를 감안하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
46. 제45 항목에 있어서,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 각각의 필드내 위치에서의 평균 필드내 포커스 오프셋과 각각의 필드내 위치에서의 상기 스캔-업-스캔-다운 효과로부터 발생하는 차이에 관하여 상기 필드내 포커스 편차 정보를 모델링하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
47. 제45 항목 또는 제46 항목에 있어서,
가변 포커스를 이용하는 상기 필드내 보정 마크의 노광은, 필드마다 의사-랜덤화된(pseudo-randomized) 포커스 및 선량(dose) 설정으로 단일 층 상에서 보정 마크를 노광하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
48. 제45 항목 내지 제47 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 그리드 플레이트가 상기 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것에 의해 유도되는 그리드 플레이트 포커스 오차를 별도로 감안하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
49. 제48 항목에 있어서,
상기 그리드 플레이트 포커스 오차는 웨이퍼 사분면마다 유도되며, 상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 상기 테스트 기판의 특정 사분면을 필터링하기 위한 필터를 이용하여 상이한 필드내 포커스 편차 정보를 모델링하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
50. 제45 항목 내지 제49 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는:
포괄적 필드간 컴포넌트를 획득하기 위해 단지 필드내 보정 필드의 서브세트로부터 획득된 필드내 컴포넌트와, 단지 측정된 포커스 의존 특성의 서브세트에 대한 포커스 보정의 필드간 컴포넌트를 동시에 모델링하는 단계; 및
상기 포괄적 필드간 컴포넌트 및 측정된 포커스 의존 특성의 전체 세트를 이용하여 각각의 위치에서 스캔-업-스캔-다운 효과를 결정하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
51. 제50 항목에 있어서,
상기 계산된 필드간 컴포넌트 및 측정된 포커스 의존 특성의 전체 세트는 보쑹 곡선으로 각각의 필드내 위치에서 평균 필드내 포커스 오프셋을 모델링하는데 이용되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
52. 제50 항목 또는 제51 항목에 있어서,
상기 필드간 컴포넌트는 크로스 웨이퍼 임계 치수 시그니처 및 그리드 플레이트 포커스 오차를 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
53. 제45 항목 내지 제49 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 필드내 포커스 편차 정보는 보쑹 곡선으로 모델링되고, 각각의 필드내 위치에 대해, 별도의 보쑹 곡선이 모델링되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법.
54. 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀로서,
테스트 기판 상에서 복수의 필드내 보정 마크를 노광하도록 작동가능한 리소그래피 장치로서, 상기 필드내 보정 마크는 복수의 필드내 보정 필드에 배열되고, 상기 필드내 보정 마크는 필드마다 의사-랜덤화된(pseudo-randomized) 포커스 및 선량(dose) 설정으로 노광되는 것인, 리소그래피 장치;
상기 복수의 필드내 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하도록 작동가능한 검사 장치; 및
측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 각각의 필드내 보정 마크 위치에 대한 필드내 포커스 편차 정보를 결정하고 상기 필드내 포커스 편차 정보로부터 상기 필드내 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한 프로세서
를 포함하고,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 것은, 측정된 파라미터가 리소그래피 공정 중에 스캐닝 방향에 따라 편차를 나타내는, 스캔-업-스캔-다운 효과를 감안하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
55. 제54 항목에 있어서,
상기 프로세서는, 각각의 필드내 위치에서의 평균 필드내 포커스 오프셋과 각각의 필드내 위치에서의 상기 스캔-업-스캔-다운 효과로부터 발생하는 차이에 관하여 상기 필드내 포커스 편차 정보를 모델링하도록 더 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
56. 제54 항목 또는 제55 항목에 있어서,
상기 프로세서는, 그리드 플레이트가 상기 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것에 의해 유도되는 그리드 플레이트 포커스 오차를 별도로 감안하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
57. 제56 항목에 있어서,
상기 그리드 플레이트 포커스 오차는 웨이퍼 사분면마다 유도되며, 상기 프로세서는, 상기 테스트 기판의 특정 사분면을 필터링하기 위한 필터를 이용하여 상이한 필드내 포커스 편차 정보를 모델링함으로써 상기 필드내 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
58. 제54 항목 내지 제57 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 프로세서는:
단지 측정된 포커스 의존 특성의 서브세트에 대한 포커스 보정의 필드간 컴포넌트를 계산하고;
상기 계산된 필드간 컴포넌트 및 측정된 포커스 의존 특성의 전체 세트를 이용하여 각각의 위치에서 스캔-업-스캔-다운 효과를 결정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
59. 제58 항목에 있어서,
상기 프로세서는, 보쑹 곡선으로 각각의 필드내 위치에서 평균 필드내 포커스 오프셋을 모델링하는데 상기 계산된 필드간 컴포넌트 및 측정된 포커스 의존 특성의 전체 세트를 이용하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
60. 제58 항목 또는 제59 항목에 있어서,
상기 필드간 컴포넌트는 크로스 웨이퍼 임계 치수 시그니처 및 그리드 플레이트 포커스 오차를 포함하는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
58. 제54 항목 내지 제57 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 프로세서는 상기 필드내 포커스 편차 정보를 보쑹 곡선으로 모델링하도록 작동가능하고, 각각의 필드내 위치에 대해, 별도의 보쑹 곡선이 모델링되는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀.
58. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
적절한 장치 상에서 실행되는 경우 제1 항목 내지 제24 항목 중 어느 한 항목의 방법을 수행하도록 작동가능한 프로그램 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
59. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
적절한 장치 상에서 실행되는 경우 제45 항목 내지 제53 항목 중 어느 한 항목의 방법을 수행하도록 작동가능한 프로그램 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 경우, 상기한 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
본 발명의 실시예를 광학 리소그래피의 관점에서 사용하는 것에 대해 구체적으로 언급하였지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용에도 이용될 수 있고, 문맥이 허용하는 한 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 점을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 형성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피가 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스된 후에, 이 레지스트를 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 기판에 패턴을 잔류시킨다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 EUV 방사선(예컨대, 5 nm와 20 nm 사이의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.
문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명은 전술한 바와 같은 방법을 기술하는 컴퓨터 판독 가능한 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램을 그 안에 저장하고 있는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (18)
- 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법으로서,
필드간(interfield) 포커스 편차 정보를 결정하기 위해 테스트 기판 상에서 복수의 글로벌(global) 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 단계; 및
상기 필드간 포커스 편차 정보로부터 필드간 포커스 보정을 계산하는 단계
를 포함하고,
상기 글로벌 보정 마크는 복수의 글로벌 보정 필드에 배열되며, 각각의 글로벌 보정 필드는 글로벌 보정 필드에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋을 가지고 노광된 것인, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 글로벌 보정 마크는 각각의 글로벌 보정 필드에서 서브세트로 배열되고, 상기 경사진 포커스 오프셋은, 각각의 서브세트에 대해, 각각의 글로벌 보정 마크가 상이한 포커스 오프셋을 가지고 노광되도록 되어 있고, 상기 포커스 오프셋은 상기 서브세트를 따라 실질적으로 선형적으로 변화하며, 각각의 상기 서브세트에 대한 최적 포커스가 결정되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 제2항에 있어서,
각각의 서브세트에 대한 상기 최적 포커스는, 상기 서브세트에 포함되어 있는 각각의 글로벌 보정 마크에 대한 노광 포커스 오프셋에 대해, 이러한 글로벌 보정 마크의 측정된 포커스 의존 특성 각각을 플롯팅(plotting)하고, 상기 포커스 의존 특성에 대한 포커스 감도가 최소로 되는 곳을 결정함으로써 결정되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포커스 의존 특성은 임계 치수와 관련되는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀로서,
각각에 걸쳐 경사진 포커스 오프셋을 가지고 노광하도록 작동가능한 리소그래피 장치;
테스트 기판 상에서 복수의 글로벌 보정 마크를 각각 포함하는 복수의 글로벌 보정 필드;
상기 복수의 글로벌 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하도록 작동가능한 검사 장치; 및
측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 필드간 포커스 편차 정보를 결정하고 상기 필드간 포커스 편차 정보로부터 필드간 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한 프로세서
를 포함하는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 제5항에 있어서,
상기 리소그래피 장치는, 상기 글로벌 보정 마크가 각각의 글로벌 보정 필드에서 서브세트로 배열되게 상기 글로벌 보정 필드를 노광하도록 작동가능하고, 상기 경사진 포커스 오프셋은, 각각의 서브세트에 대해, 각각의 글로벌 보정 마크가 상이한 포커스 오프셋을 가지고 노광되도록 되어 있고, 상기 포커스 오프셋은 상기 서브세트를 따라 실질적으로 선형적으로 변화하며,
상기 프로세서는 각각의 상기 서브세트에 대한 최적 포커스를 결정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 제6항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 서브세트에 포함되어 있는 각각의 글로벌 보정 마크에 대한 노광 포커스 오프셋에 대해, 이러한 글로벌 보정 마크의 측정된 포커스 의존 특성 각각을 플롯팅하고, 상기 포커스 의존 특성에 대한 포커스 감도가 최소로 되는 곳을 결정함으로써, 각각의 서브세트에 대한 상기 최적 포커스를 결정하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포커스 의존 특성은 임계 치수와 관련되는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법으로서,
테스트 기판 상에서 복수의 필드내(intrafield) 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하는 단계로서, 상기 필드내 보정 마크는 복수의 필드내 보정 필드에 배열되고, 상기 필드내 보정 마크는 가변 포커스를 이용하여 노광되는 것인, 포커스 의존 특성을 측정하는 단계;
측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 각각의 필드내 보정 마크 위치에 대해 필드내 포커스 편차 정보를 결정하는 단계; 및
상기 필드내 포커스 편차 정보로부터 상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계
를 포함하고,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 측정된 파라미터가 리소그래피 공정 중에 스캐닝 방향에 따라 편차를 나타내는, 스캔-업-스캔-다운(scan-up-scan-down) 효과를 감안하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 제9항에 있어서,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 각각의 필드내 위치에서의 평균 필드내 포커스 오프셋과 각각의 필드내 위치에서의 상기 스캔-업-스캔-다운 효과로부터 발생하는 차이에 관하여 상기 필드내 포커스 편차 정보를 모델링하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 그리드 플레이트가 상기 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것에 의해 유도되는 그리드 플레이트 포커스 오차를 별도로 감안하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 그리드 플레이트 포커스 오차는 웨이퍼 사분면마다 유도되며, 상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 단계는, 상기 테스트 기판의 특정 사분면을 필터링하기 위한 필터를 이용하여 상이한 필드내 포커스 편차 정보를 모델링하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 장치에 대한 포커스 보정을 결정하는 방법. - 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀로서,
테스트 기판 상에서 복수의 필드내 보정 마크를 노광하도록 작동가능한 리소그래피 장치로서, 상기 필드내 보정 마크는 복수의 필드내 보정 필드에 배열되고, 상기 필드내 보정 마크는 필드마다 의사-랜덤화된(pseudo-randomized) 포커스 및 선량(dose) 설정으로 노광되는 것인, 리소그래피 장치;
상기 복수의 필드내 보정 마크 각각에 대해 포커스 의존 특성을 측정하도록 작동가능한 검사 장치; 및
측정된 상기 포커스 의존 특성으로부터 각각의 필드내 보정 마크 위치에 대한 필드내 포커스 편차 정보를 결정하고 상기 필드내 포커스 편차 정보로부터 상기 필드내 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한 프로세서
를 포함하고,
상기 필드내 포커스 보정을 계산하는 것은, 측정된 파라미터가 리소그래피 공정 중에 스캐닝 방향에 따라 편차를 나타내는, 스캔-업-스캔-다운 효과를 감안하는 것을 포함하는, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 제13항에 있어서,
상기 프로세서는, 각각의 필드내 위치에서의 평균 필드내 포커스 오프셋과 각각의 필드내 위치에서의 상기 스캔-업-스캔-다운 효과로부터 발생하는 차이에 관하여 상기 필드내 포커스 편차 정보를 모델링하도록 더 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 프로세서는, 그리드 플레이트가 상기 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것에 의해 유도되는 그리드 플레이트 포커스 오차를 별도로 감안하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 제15항에 있어서,
상기 그리드 플레이트 포커스 오차는 웨이퍼 사분면마다 유도되며, 상기 프로세서는, 상기 테스트 기판의 특정 사분면을 필터링하기 위한 필터를 이용하여 상이한 필드내 포커스 편차 정보를 모델링함으로써 상기 필드내 포커스 보정을 계산하도록 작동가능한, 리소그래피 투영 공정에서 이용되도록 포커스 보정을 결정하기 위한 리소셀. - 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
적절한 장치 상에서 실행되는 경우 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 작동가능한 프로그램 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
적절한 장치 상에서 실행되는 경우 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 작동가능한 프로그램 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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