KR100801272B1 - 특성화 방법, 공정 작업을 특성화하는 방법 및 디바이스제조 방법 - Google Patents

특성화 방법, 공정 작업을 특성화하는 방법 및 디바이스제조 방법 Download PDF

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

기판 웨이퍼의 변형이 기판의 처리시에 모니터링되는 시스템이 개시된다. 일 실시예에서, 기판 웨이퍼내의 왜곡은 복수의 기준 마크들의 위치를 데이터베이스 내의 값들과 비교함으로써 각각의 노광 및 처리 작업 후에 측정된다.

Description

특성화 방법, 공정 작업을 특성화하는 방법 및 디바이스 제조 방법{METHOD OF CHARACTERIZATION, METHOD OF CHARACTERIZING A PROCESS OPERATION, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
이하 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명한다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치를 도시하는 도면;
도 2는 기준 마크(reference mark)들의 전형적인 패턴을 갖는 기판 웨이퍼를 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 다양한 작업들을 나타내는 개략적인 예시도;
도 4는 예측을 위해 사이클 핑거프린트 데이터(cycle fingerprint data) 및 기판 데이터의 사용을 나타내는 도면;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션된 실험(simulated experiment)에 대한 측정 잡음의 분포도;
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험에 대한 측정 잡음의 표준 편차 플롯(standard deviation plot)도;
도 7a 및 도 7b는 도 6a 및 도 6b 그룹으로부터의 웨이퍼에 대한 잔여 플 롯(residual plot)도;
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정되고 분석된 웨이퍼들의 뱃치(batch)들에 대한 측정 잡음의 플롯도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정되고 분석된 다수의 필드에 대한 제곱 평균 오차(root mean squared error)의 플롯도;
도 10은 본 발명의 확장된(extended) 모델 실시예에 따라 측정되고 분석된 다수의 필드에 대한 제곱 평균 오차의 플롯도;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 측정되고 분석된 다수의 필드에 대한 제곱 평균 오차의 플롯도;
도 12는 도 9 내지 도 11에서 측정된 웨이퍼의 웨이퍼 맵(wafer map); 및
도 13은 도 9 내지 도 12에서 측정된 웨이퍼에 대한 측정 잡음을 예시하는 도면이다.
상기 도면에서, 대응하는 참조 부호들은 대응하는 부분들을 나타낸다.
본 발명은 리소그래피 장치를 사용하는 특성화 방법, 공정 작업을 특성화하는 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황 에서 마스크와 같은 패터닝 구조체가 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선-감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상으로 이미징(imaging) 될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는 한번에 타겟부상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 투영 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝" - 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다.
리소그래피 공정에 의해 전형적인 디바이스를 제조하는 것은, 통상적으로 다양한 단계들의 복수의 사이클(cycle)을 포함한다. 이러한 단계들은, 감광재(photosensitive material)로 기판을 코팅하는 단계(아니면, 기판의 1 이상의 표면에 감광재를 도포하는 단계), 감광재상에 이미지를 투영하는 단계, 감광재를 현상하는 단계, 및 기판을 처리하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 새로운 물질층으로 기판을 덮는 단계를 포함할 수 있다. 리소그래피 공정으로 인해 직면될 수 있는 문제점 중 하나는, 연속적인 층들이 서로의 최상부 상에 정확하게 이미징되지 않아서 소위 오버레이 오차(overlay error)가 존재하게 된다는 것이다. 구성요소의 성능에 치명적일 수 있는 오버레이 오차가 이미 존재하는 경우에 다음 단계로의 진행을 피하기 위하여, 각각의 사이클 후에 오버레이 오차가 측정될 수 있다. 오버레이 오차가 너무 큰 경우, 가장 최근 층이 제거될 수 있으며 다음 단계로의 진행 이전에 그 단계가 반복될 수 있다.
오버레이 오차를 최소화하기 위하여, 노광 작업 이전에 투영 장치 내의 기판 테이블상의 기판 위치가 매우 정확히 측정될 수 있도록, 기판들에는 복수의 기준 마크(reference mark)가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 리소그래피 장치 내의 마스크, 미리 적용된 패터닝된 층 및 기판의 상대적인 위치들이 공지되어 있기 때문에, 노광 작업의 정확성을 최대화할 수 있다.
다중-사이클(multi-cycle) 리소그래피 공정이 갖는 또 다른 문제점은, 특정 층 및/또는 특정 패턴들의 적용으로 인해 생길 수 있는 기판의 변형(deformation)이다. 변형은, 예를 들어 토포그래피 3차원 변형(topographic 3-dimensional deformation), 기준 마크들의 변형(형상 또는 깊이), 또는 웨이퍼 상에 적층(deposit)된 층의 특성 또는 두께의 변화를 포함한다. 화학적 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing: CMP)은 기판의 변형을 일으키는 것으로 알려져 있다. 300mm 이상의 직경을 갖는 기판 웨이퍼의 사용으로, 웨이퍼 변형은 훨씬 더 중요한 인자가 될 것으로 예상된다. 변형을 최소화하기 위해서, 기판의 전체 영역상에서 가능한 한 균일하게(uniform) 공정들을 유지하는 것이 바람직하다. 기판 웨이퍼의 변형은 특정 작업의 반복을 요구하게 되는 웨이퍼의 이미징 오차를 초래할 수 있다. 또한, 리소그래피에 의해 제조된 특정 구성요소들에 대한 공정의 개발 시, 상기 공정은 기판 변형의 정도(amount)를 최소화하거나 적어도 한계치내에서 유지하도록 최적화될 수 있다. 오버레이 오차 또는 기판 변형의 결과로 인한 오차 의 감소, 또는 적어도 이러한 오차들의 초기 검출은 개선된 수율을 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 수행된 공정 작업을 특성화하는 방법에 있어서, 상기 기판은 그 위에 복수의 기준 마크를 가지며 다수의 측정 필드(measurement field) 및 필드 당(per field) 다수의 측정 위치(measurement position per field)들에 대해 기판 상의 위치를 측정하는 단계; 적어도 측정 필드들의 개수, 필드 당 측정 위치들의 개수, 및 다수의 모델 파라미터(model parameter)에 기초하여 추정 분산(estimated variance)을 산출(compute)하는 단계; 및 기판의 상태(status)를 결정하기 위해 계산된 추정 분산을 임계량과 비교하는 단계를 포함하여 이루어진다.
다른 실시예들은 디바이스 제조 방법 및 이러한 방법을 설명하는 기계-실행가능한 명령어(machine-executable instruction)들의 세트들을 포함하는 데이터 저장 매체를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 수율을 개선하는 디바이스 제조 방법을 포함한다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대한 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 여타의 응용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당 업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 여타의 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126nm의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선, 및 (예를 들어, 5 내지 20nm 범위 내의 파장을 가지는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 구조체"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 투영 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 구조체를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 투영 빔에 부여된 패턴은, 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 투영 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다.
패터닝 구조체는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 수단의 예로는 마스 크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다; 이러한 방식으로 반사되는 빔이 패터닝된다. 패터닝 구조체의 각각의 예시에서, 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동될 수 있으며 패터닝 수단이, 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 구조체"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 유체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절 광학 시스템, 반사 광학 시스템, 및 카타디옵트릭(catadioptric) 광학 시스템을 포함하는 다양한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
또한, 조명 시스템은 방사선 투영 빔을 지향, 성형, 또는 제어하기 위한, 굴절, 반사, 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포괄할 수도 있으며, 이하, 이러한 구성 요소들은 또한 집합적으로 또는 개 별적으로 "렌즈"라고도 칭해질 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들(및/또는 2이상의 마스크 테이블들)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물에 기판이 침지되는 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템의 제 1 요소 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.
유럽 특허 공보 제 EP 0 794 465 A2에서, 발명자는 정렬 보정 값(alignment correction value)이 일 로트(lot)로부터의 웨이퍼들의 선택으로 행해진 오버레이 측정(overlay measurement)들로부터 도출되며, 동일한 또는 후속 로트내의 다른 웨이퍼들의 노광시에 사용되는 리소그래피 방법을 서술한다.
미국 특허 출원 공보 제 2002/012482 A1에서, 발명자는 웨이퍼 스테이지 정합 성능(wafer stage registration performance)을 결정하기 위해, 팹(fab)에서 기준 웨이퍼를 이용하고 제조하는 방법을 서술한다.
미국 특허 제 5,252,414호에서, 발명자는 패터닝된 제 1 레지스트 층의 최상 부 상에 제 2 레지스트 층이 도포된 레지스트 코팅을 평가하는 방법을 서술한다. 제 1 레지스트 층과 2 레지스트 층내의 패턴들간의 오버레이 정확성은 레지스트 코팅의 정량적 평가를 제공한다.
미국 특허 제 5,863,680호에서, 발명자는 노광 조건들 및 더 이전의 공정 층들간의 오버레이 오차에 관한 정보가 후속 층들의 정렬을 보정하는데 사용되는 디바이스 제조 방법을 서술한다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선)의 투영 빔을 제공하는 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
패터닝 구조체(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하고, 아이템(PL)에 대해 패터닝 구조체를 정확하게 위치시키는 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 제 1 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하고, 아이템(PL)에 대해 기판을 정확하게 위치시키는 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
기판(W)의 (예를 들어, 1개 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C)상으로 패터닝 구조체(MA)에 의해 투영 빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하는 투영 시스템(예를 들어, 반사 투영 렌즈)(PL)을 포함한다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 상술된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이 또는 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성될 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 플라즈마 방전 소스(plasma discharge source)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은, 일반적으로, 예를 들어 적절한 수집(collecting) 거울 및/또는 스펙트럼의 퓨리티 필터(spectral purity filter)를 포함하는 방사선 콜렉터(collector)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 방사선 시스템으로 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정 구조체를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 일루미네이터는 단면에 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖기 위해 투영 빔(PB)으로 칭해지는 방사선의 컨디셔닝된 빔을 제공한다.
상기 투영 빔(PB)은 마스크 테이블(MT) 상에 유지되어 있는 마스크(MA) 상에 입사된다. 상기 마스크(MA)에 의해 반사되면, 상기 투영 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF2)(예컨대, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 상기 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 위치 센서(IF1)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물 테이블(MT 및 WT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정 디바이스(들)(PM 및 PW)의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단지 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
서술된 장치는 다음과 같은 바람직한 모드들에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 투영 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT)은 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은, 투영 빔에 부 여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영 시스템(PL)의 이미지 반전 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 구조체를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 구조체는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같이 프로그램가능한 패터닝 구조체를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 상부면에 적용된 복수의 기준 마크들(20)을 갖는 기판(W)의 평면도를 나타낸다. 듀얼 스테이지 리소그래피 투영 장치에서 기준 마크들(20)의 개수는 기판(W) 당 약 25개일 것이다. 기판(W) 상의 기준 마크들(20)의 각각의 상대 위치들 의 정확한 측정을 위해 이러한 장치를 사용하는 경우 측정 작업에 있어 충분한 시간이 존재한다.
도 3은 상기 방법의 작업들을 예시한다. 상기 방법의 제 1 작업은 기판(W) 상의 기준 마크들(20) 중 몇몇 또는 모두의 각각의 상대 위치가 측정되는 측정 작업(S1)이다. 이 작업은, 기준 마크들(20)의 위치가 기판(W) 대 기판 테이블(WT) 정렬 및 레벨링 측정(leveling measurement)에서 기판(W)에 대해 어떠한 경우에도 측정될 수 있는 리소그래피 투영 장치 내에서 수행될 수 있거나, 별도의 기계에서 수행될 수 있다. 상기 측정 작업(S1)에서 사용되는 기계는 기판(W) 상의 2개의 연속 층(consecutive layer)들간의 정렬을 측정하는 오버레이 확인(overlay verification)을 위해 사용되는 것과 동일한 기계일 수 있다. 이 오버레이 확인 작업(S3)은 이후에 설명될 것이다.
측정 작업(S1) 시, 측정 시스템은 제어기의 제어 하에 기판(W) 상의 복수의 기준 마크들(20)의 상대 위치를 측정한다. 프로세서(processor)는 측정(S1)의 결과를 데이터베이스(database)내의 정보/값과 비교하는데 사용된다.
상기 방법의 몇몇 변형례는, 데이터베이스 내에 저장된 정보와 측정된 결과들간의 비교의 결과에 따라 가능하다. 예를 들어, 상기 비교로부터 기판(W)이 사전설정된 한계 값 이상으로 변형된 것이 나타나면, 작동 경보기(operator alerter)가 활성화될 수 있다. 이러한 경보기는, 예를 들어 광 또는 음향 표시기, 또는 컴퓨터 모니터나 제어 스테이션(control station) 상의 메시지를 포함한다. 대안적으로, 비교의 결과는 기판(W)의 후속 노광을 제어하는 제어기에 의해 사용될 수 있다. 어 느 경우에도 측정 작업의 결과 및 비교 작업의 결과는 기판 변형이 그 처리 중에 어떻게 변화하는지에 관한 히스토리(history)를 형성하는 것을 돕기 위해 데이터베이스 내에 자동으로 저장될 수 있으며 정보에 추가될 수 있다. 이는 그 특정 기판에 대한 히스토리뿐만 아니라, 상이한 기판들이 시간이 지남에 따라 어떻게 변형되었는지를 비교하는데 사용되는 히스토리로서 유용하다.
측정 작업(S1) 다음에, 웨이퍼는 리소그래피 투영 장치내에서 노광되며, 후속하여 현상된다(도 3에서 작업(S2)). 통상적으로, 오버레이 정확성이 판단(assess)되는 오버레이 확인(S3)을 포함하여, 또 다른 측정이 기준 마크들(20)을 사용하여 수행될 수 있도록, 기준 마크들(20)은 노광 및 현상 작업(S2)의 종료 시에 덮이지 않는다(또는, 위에 놓인 층(overlying layer)들을 통해 볼 수 있다면 덮인 채로 유지될 수도 있다).
다음의 작업(S4)은, 감광재로 덮이지 않은(즉, 현상 시 제거된) 기판의 영역들상의 층의 증착(deposition) 또는 (예를 들어, 이온 방사선에 의한) 도핑 또는 에칭을 수반할 수 있는 패턴 전사 작업이다. 리소그래피 투영 장치에서의 다음 노광 이전에, (그 자체가 방사선 시스템에 의해 생성되는 투영 빔을 원하는 패턴으로 패터닝하는 역할을 하는) 패터닝 구조체를 지지하는 지지 구조체에 대해 기준 마크들(20)을 사용하여 기판(W)의 위치 및 방위(orientation)가 측정될 수 있다. 투영 빔은 투영 시스템에 의해 기판(W)의 타겟부상으로 투영될 수 있다.
일 실시예에서, 피드 포워드 루프(feed forward loop: FF)는 작업(S1)에서의 비교의 결과 및 측정된 변형을 고려하여 노광 및 현상 작업(S2)의 노광 작업을 제 어하는데 사용된다.
노광 및 현상 작업(S2)의 다음에는, 연속한 사이클 동안에 기판(W)상에 증착된 2개의 후속 층들의 정렬이 측정되는 정렬 측정 작업(S3)이 수행된다. 이러한 공정은 선행 층에 대한 마지막 층의 정렬이 만족스럽지 않다면, 심지어는 층들 간의 검출된 오정렬(misalignment)로 인해 이러한 기판을 사용할 수 없게 된 경우에도, 기판(W)에 또 다른 후속 층들을 도포함에 있어 불필요한 노력을 허비하지 않도록 그 마지막 층이 제거될 수 있고, 새로운 층이 증착될 수 있다는 것을 보장한다.
도 3은 기준 마크들(20)의 위치가 서로에 대해 측정되고, 그 결과가 데이터베이스 내의 정보와 비교되는 대안적인 또는 추가적인 측정 작업(S5)을 나타낸다. 소정 타입의 장치들에서는 이미 측정된 기판을 노광하는 리소그래피 투영 장치를 해방(free up)하기 위해서, 정렬 측정 작업(S3)과 측정 작업(S5)을 동시에 수행하는 것이 편리할 수 있다(점선으로 도시됨). 대안적으로, 측정 작업(S3)은 작업(S4) 후에 수행될 수 있지만, 작업(S5)과 독립적으로 수행될 수 있다. 또한, 노광 작업(S2)의 피드 포워드 제어도 가능하다(도 3에 AFF로 라벨링되어 있음). 그 후, 투영 장치내의 마스크에 대해 기판(W)의 위치를 정렬하기 위해, 공정(S1)에서 기준 마크들(20) 중 몇 개만을 측정하는 것으로 충분할 수 있다.
측정, 노광, 현상, 정렬 측정 및 패턴 전사 작업(S1, S2, S3, S4)은 기판(W)상의 원하는 구조체에 따라, 필요하다면 여러 번 수행될 수 있는 사이클을 형성한다. 각각의 측정 작업(S1, S5)의 결과는 자동 저장기(automatic storer)에 의해 데이터베이스 내에 자동으로 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판(W)의 변형의 히 스토리는 그 처리 동안에 형성될 수 있다. 이는 프로세스 엔지니어로 하여금 복수의 노광, 현상 및 처리 작업(S2, S4) 중 어느 것이 기판(W) 변형의 허용불가능한 양이 되게 하는지를 식별(identify)하게 한다.
기판(W)이 노광되기 전의 제 1 측정 작업은 데이터베이스와의 비교 없이 수행될 수 있다. 이러한 환경에서, 기판(W)의 변형이 노광 또는 공정으로 인해 생기지 않았다면, 그 이유는 노광 또는 공정이 아직 행해지지 않았기 때문이다.
몇몇 경우, 비교 작업에서는 기판들(W)의 동일한 뱃치(batch)의 기판들(W)로부터 오는 데이터베이스 내에 저장된 값들만을 비교하는 것이 유익할 수 있다. 이는 상이한 뱃치들의 기판들이 주어진 노광, 현상 및 처리 작업에 대해 다른 방식으로 반응하는 경우일 수 있으므로, 기판들의 동일한 뱃치로부터의 값들만이 유효한 비교를 형성할 것이다. 작동 경보기의 활성화는, 오퍼레이터에게 너무 많이 변형된 기판(W) 또는 리소그래피 투영 장치의 셋팅(setting)들의 드리프트(drift)를 나타낼 수 있을 것이다.
데이터베이스 내의 값은 고려 중인(under consideration) 특정 기판(W)상에서의 이전의 측정 작업(S1, S5)의 값일 수 있다. 비교가 사이클들 사이에서 또는 전체적으로 사전설정된 값 이상의 변형을 나타낸다면, 작동 경보기가 활성화되거나 변형을 고려(account for)하기 위해 노광 작업(S2)이 제어기에 의해 제어될 수 있다.
제어기는 위치 오프셋(position offset) 또는 비-직교 변형(non-orthogonal deformation) 또는 심지어는 고차의 변형(higher order deformation: 즉, 비-선형 변형)들을 설명하기 위해 (자동으로 또는 오퍼레이터에게 수동 보정(manual correction)을 행하도록 경고함으로써) 노광 작업(S2)을 제어할 수 있다.
도 4는 주어진 로트(예를 들어, 로트(m))의 기판에 걸쳐 평균화된 기판 데이터 및 다수의 로트에 걸쳐 평균화된 특정 사이클(예를 들어, 사이클 n)에 관한 핑거프린트 데이터가 주어진 로트상의 특정 사이클의 결과를 예측하는데 사용될 수 있는 방식을 나타낸다.
불일치(discrepant) 기판들을 식별하는 통계학적 방법은 다음의 모델에 기초한 선형 회귀 분석(linear regression analysis)을 사용한다:
Figure 112006040214911-pat00001
여기서, Δ는 (x, y, z)에서의 측정된 위치와 예상된 위치간의 차이이다. 일반적으로, 모델 피트(model fit)는 완벽하지 않으며, 이는 각각의 측정에 대한 나머지를 생기게 할 것이다. 이 나머지는 2개의 성분, 소위 비-보정가능한 성분(non-correctable component) 및 무작위 성분(random component)으로 구성되어 있다고 생각될 수 있다. 비-보정가능한 성분은 적용된 모델에 의해 설명될 수 없는 정의에 의한 상수이다. 측정 잡음으로도 칭해질 수 있는 무작위 성분은 실 측정-디바이스 관련 잡음, 예를 들어 측정 타겟들의 품질(quality)의 무작위 변동(random variation)으로 이루어진다.
측정 잡음의 분산(variance: σ2)은 추정된 모델 파라미터의 신뢰성(reliability)의 측정으로서 사용될 수 있다. 더욱이, 잡음 레벨은 측정들의 품 질에 영향을 줄 수 있다. 그 결과, 발명자는 분산을 추정하고 변화 조건들에 대한 분산의 민감도(sensitivity)를 결정함으로써, 유용한 메트릭(useful metric)이 얻어질 수 있다고 판단했다.
실제로, 다수의 선형 회귀는 다수의 개체들에 적용되며, 개체는 뱃치 또는 로트 당 다수의 기판들의 다수의 정렬 측정을 포함하는 기판일 수 있다. 그러므로, 기판 데이터를 모델링하는 것은 각각의 측정 위치에 대한 나머지를 유도하게 될 것이다. 모든 기판에 걸쳐 각각의 측정에 대한 나머지들을 평균화함으로써, 그 위치의 비-보정가능한 오차에 대해 추정이 얻어진다. 공정 변화, 기판 테이블상의 입자와 같은 오차, 또는 층-대-층의 상호작용의 경우, 비-보정가능한 오차의 패턴은 변화될 것이고 검출될 수 있다.
특정 실시예에서, 측정 잡음의 분산의 추정이 얻어질 수 있다. 예를 들어, 이 양(quantity)은 각각의 측정 필드(m)내의 다수의 측정 위치(n)들의 각각으로부터의 나머지-분산들을 합산하고, 그 결과를 n-(k+1)으로 나눔으로써 추정될 수 있으며, 여기서 양 k+1은 모델에서 사용되는 다수의 파라미터이다. 필드(j)내의 위치(i)에서의 나머지를 res i , j 로 정의한다면, σ2을 추정하는 공식은 다음과 같다:
Figure 112006040214911-pat00002
추정된 표준 편차(추정 분산의 제곱근)의 신뢰성 또는 신뢰 구간(confidence interval)은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112006040214911-pat00003
여기서,
Figure 112006040214911-pat00004
는 추정된 표준 편차이고, α는 신뢰 수준(confidence level)을 나타내며(예를 들어, 95% 신뢰 수준의 경우, α=0.05), zα/2는 표준 정규 분포 테이블로부터 얻어질 수 있는 확률 P(z≤zα/2)가 1-α/2인 z값이고, c는
Figure 112006040214911-pat00005
에 의해 결정된다.
상기 표현들은 무작위 성분이 거의 정규적(normal)인 상황에 대해 유지된다. 하지만, 분포가 더 완첨(platykurtic)하게 되면(즉, 분포는 정규와 다르지만, 첨도(kurtosis)는 비교적 작으며, 여기서 첨도는 평균(mean) 및 σ로부터 도출된 파라미터이다), c가 더 작아지는 경향이 있으며, 위에서 정의된 신뢰성은 1에 가까워지는 경향이 있다.
예시의 방식으로, 44개의 측정된 필드, 필드 당 25개의 지점 및 3개의 모델 파라미터에 대해, c는 거의 0.023과 같다.
제 1 기판의 측정이 제 2 기판상의 노광 작업과 동시 발생적으로(concurrently) 수행되는 듀얼 스테이지 리소그래피 투영 장치에서 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 방법을 사용함으로써, 측정시 기판 변형이 스루풋(throughput)의 감소없이 모니터링(monitor)될 수 있으며, 이는 기준 마크들의 상대 위치를 측정하는 작업이 노광 작업보다 시간이 덜 소모되고 몇몇 경우에는 노 광 작업에 사용되는 프로토콜(protocol)에 대해 기판의 위치설정을 맞추기(gauge) 위해 어떠한 경우에도 수행될 필요가 있기 때문이다. 이러한 방법은 여타의 툴상에서 수행되는 공정 작업의 결과가 패터닝을 위해 사용되는 리소그래피 장치내에서 모니터링되는 것을 허용하기 위해 사용될 수 있다.
비교의 결과가 사전설정된 최대값보다 더 큰 경우에는, 오퍼레이터에게 경보될 수 있다. 이는 또 다른 노광, 현상 및 처리 작업들이 수행되기 이전에 소정 양(certain amount) 이상으로 변형된 기판들은 거절될 것이기 때문에, 주문자에 대한 수율을 개선할 수 있다. 또한, 리소그래피를 사용하는 디바이스의 제조를 위한 다-작업 공정의 개발 시, 허용할 수 없는 기판 변형을 유발하는 이러한 작업들이 초기 단계에서 식별될 것이다. 본 발명의 실시예들은 상기 장치의 사용자에게 상기 장치가 드리프트(drift)되어 표준 이하의(sub-standard) 기판이 제조되고 있다는 것을 경보하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들 중 다음의 예시들에서 도 5a 및 도 5b에 도시된 데이터는 시뮬레이션 및/또는 모델링되지만, 실제 측정 및 테스팅을 반영하는 것은 아님을 유의한다.
실시예 1
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추정 분산 방법은 측정량(measured quantity)내의 작은 변화들에 대해 매우 민감할 수 있다. 도 5a는 각각의 실험이 44개의 필드의 측정, 필드 당 25개의 측정 지점 및 3개의 모델 파라미터를 포함하는 10,000번 시뮬레이션된 실험의 뱃치를 예시하고 있다. 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 표준 편차(σ)는 약 1nm 이고 c는 약 0.0229이다. 도 5b 에서는, 뱃치가 각각의 실험에서 25 nm 오프셋 오차(offset error)를 포함하도록 수정되었다. 상기 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 2 뱃치는 약 1.26 nm의 σ를 가지며 c는 약 0.0269이다. 그 결과, 두 개의 뱃치들은 매우 용이하게 분별(discern)될 수 있으며, 실제로 두 개의 곡선들은 전혀 겹치지 않는다. 따라서, 이 예시는 적절한 테스트 디자인(즉, 적절한 수의 필드, 필드 당 지점 및 모델 파라미터의 선택)을 가정(presume)한다면,
Figure 112006040214911-pat00006
의 해결(resolution)이 테스트 결과를 해결하기에 적합하다는 것을 입증한다.
실시예 2
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 44개의 필드가 필드 당 25개의 지점에서 측정된 25개의 웨이퍼의 뱃치에 대한 각각 X 및 Y로의 표준 편차를 예시하고 있다. 도 6a 및 도 6b에 플롯된 각각의 지점에 대해, 3σ, 또는 99.7% 신뢰 구간에 대응하는 오차 바아(error bar)가 표시되어 있다. 웨이퍼(4, 6 및 22)는 X 플롯으로부터 완전히 기준(norm) 밖에 있는 것으로 보이며, 한편 웨이퍼(4, 6, 9 및 22)는 Y 플롯상에서 완전히 기준 밖에 있다. 이러한 발견(finding)들은 도 7a 및 도 7b에 도시된 잔여 플롯에 의해 확인된다.
도 7a는 웨이퍼(1)에 대한 잔여 플롯을 예시하고 있다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)상의 잔여 벡터(vector)들은 비교적 짧으며, 양호한 오버레이 성능을 나타낸다. 이와 대조적으로, 도 7b는 웨이퍼(22)에 대한 유사한 플롯을 예시하고 있다. 도시된 바와 같이, X=100 nm 및 Y=25 nm 근처에서, 예를 들어 웨이퍼 상의 오염 스폿(contamination spot) 또는 다른 원인의 오버레이 문제일 수 있는 불연 속(discontinuity)이 존재한다. 어느 경우에서도, 도 6a 및 도 6b에 도시된 메트릭(metric)은 불량한 웨이퍼(22)와 양호한 웨이퍼(1)를 매우 쉽게 정량적으로(quantitatively) 구별할 수 있으며 오퍼레이터 또는 컴퓨터 제어기로의 적절한 프로세스 피드백(process feedback)을 제공한다.
실시예 3
대안적인 실시예에서, 본 발명은 생산 환경에 적용될 수 있다. 이 환경에서 웨이퍼 정렬은 오버레이 필드를 측정하고 모델링하는 것과 비교될 수 있으며, 다수의 웨이퍼 정렬로 구성된 뱃치는 오버레이 웨이퍼와 비교될 수 있다. 따라서, 뱃치 당 측정 잡음이 추정될 수 있다. 이러한 분석을 용이하게 하기 위해서, 측정된 정렬 마크는 웨이퍼마다 일치(consistent)해야 한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 25개의 웨이퍼들의 11개의 뱃치들 각각에 대해, 또한 12개의 스크라이브라인 프라이머리 마크 쌍(scribeline primary mark pair: SPM pair)들을 사용하며, 3개의 파라미터 모델을 선택하고, c=0.048로 설정함으로써, (신뢰 구간 내의) 값들은 최적의 피트 라인(fit line)의 약 0.1 nm내에 있다. 이와 대조적으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 뱃치 번호(7)내의 하나의 웨이퍼의 하나의 마크에 추가된 30 nm 오프셋은 11개의 뱃치에 대한 평균값을 나타내는 라인으로부터 약 0.5 nm에 놓여 있기 때문에, 그 뱃치가 여타의 뱃치로부터 분명하고 쉽게 구별되도록 허용한다.
생산 결함의 한가지 형태는 웨이퍼 테이블의 척(chuck) 상의 입자의 존재로 인한 것일 수 있다. 이러한 입자는 웨이퍼 정렬시 계통적 변동(systematic variation)을 유발할 것이며, 따라서 본 명세서에 서술된 분산-기반 분석의 유효 성(effectiveness)이 감소될 것이다. 하지만, 계통적 변동들내에서 변화를 추적(track)함으로써, 이론적으로는 이러한 오차들의 근원(source)을 결정할 수 있으며, 변화하는 공정 조건들을 모니터링할 수 있다.
실시예 4
모델 자체의 품질(quality)은 본 발명의 일 실시예를 사용하여 모니터링될 수 있다. 특히, 주어진 파라미터(β i )에 대해, 신뢰 구간(
Figure 112006040214911-pat00007
)이 정의될 수 있으며, 여기서 추정된 파라미터의 표준 오차(
Figure 112006040214911-pat00008
)는, 필드 당 측정 지점의 개수 및 (x 및 y 내로의) 이들 지점의 위치의 함수이다.
신뢰 구간의 다른 계수(t v,α/2 )는 t-분포에 대한 테이블이나 산출표(calculator) 중 하나로부터 얻어지며, 자유도(degree of freedom: v) 및 원하는 신뢰 수준(α)에 따라 변한다. 예시의 방식으로, 95% 신뢰 수준 및 필드 당 많은 수의 지점에 대해 t v,α/2 는 2에 접근한다(즉, 신뢰 구간은 표준 오차의 약 2배이다). 신뢰성 한계(confidence limits:
Figure 112006040214911-pat00009
)를 사용하여, 추정된 파라미터가 통계적으로 0과 같은지(또는 같지 않은지)가 결정될 수 있으며, 이 정보는 예를 들어 리소그래피 디바이스내에 기계 상수(machine constant)들을 업데이트하기 위해 사용될 수 있다.
따라서, 측정 잡음의 측정 또는 정확한 추정(estimate)이 주어진다면, 파라 미터(β i )의 신뢰 구간이 얻어진다. 다양한 파라미터들의 신뢰 구간을 아는 것은, 예를 들어 신뢰성이 없다면 파라미터들 중 어떤 것이 버려지게 허용할 수 있으며, 또한 상기 서술된 바와 같이 계통적 오차들이 조사(investigate)되고 및/또는 기계 상수들이 변경(alter)되어야 한다는 결정을 유도할 수 있게 한다.
또한, 표준 편차는 필드 당 추정 결과(estimation result)들에 기초하여 각각의 파라미터에 대해 계산될 수 있다. 이 계산을 수행함에 있어서 대응하는 표준 오차로부터 상당한 편차가 생긴 것을 알게된 경우, 이 정보는 분산을 유도하는 또 다른 중요한 메카니즘(mechanism)이 존재하는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 무작위 노광 오차는 측정 잡음 때문에 표준 편차의 기대값(expected value)에 대해 상승된(elevated) 표준 편차를 생성할 것이다.
실시예 5
본 발명의 또 다른 실시예를 사용하면, 웨이퍼 맵 데이터(wafer map data)가 적합화(qualify)될 수 있다. 앞서 언급한 실시예들과 마찬가지로 이 실시예에서는 필드 당 다수의 측정이 행해진다. 측정된 필드들은 리소그래피 디바이스의 노광 필드들에 대응할 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 추가적으로, 각각의 필드내에 있는 마크의 레이아웃(layout)은 일치해야 한다. 이러한 제약들은 비-보정가능한 오차가 필드마다 실질적으로 일정하다는 것을 보장하여,
Figure 112006040214911-pat00010
가 의도된 목적을 위한 유효한 메트릭임을 보장한다.
비-보정가능한 오차의 분산의 문제에 대한 한가지 가능한 해결책은 잔여 분 석을 사용함으로써 회귀 모델을 확장(extention)하는 것이다. 도 9는 5개의 웨이퍼들이 공통(common) 척상에서 측정되는 예시를 제공한다. nm급의 제곱 평균된 오차
Figure 112006040214911-pat00011
는 도 9의 그래프의 y-축선상에 플롯된다. 플롯에서 알 수 있는 바와 같이, 필드(7, 28, 36 및 57)는 각각 큰 불규칙(irregularity)을 가지는 것처럼 보인다. 일단 그 필드들이 제거되면, 새로운 평균-잔여부들은 회귀 모델의 크로스 텀(cross term) 및 이차 방정식(quadratic)을 고려하여 계산될 수 있고, 이에 따라,
Figure 112006040214911-pat00012
에 따른 비-보정가능한 오차가 제거되는 경향이 있다. 도 10은 확장된 모델에 따른 플롯된 동일한 데이터를 나타낸다. 나타난 바와 같이, 데이터는 대체로 더 평활(smooth)하고, 높은 돌출점들은 도 9에서보다 더 양호하게 두드러지며(stand out), 평균값은 도 9에서보다 더 작다. 본 예시에서 가장 높은 돌출점, 필드(28)는 웨이퍼 식별 마크(wafer identification mark)와 관련된다. 이 마크를 회피하기 위해, 예를 들어 스캔되는 반경을, 예컨대 140 mm로 제한함으로써 스캔된 영역의 지오메트리(geometry)가 변경되는 경우, 데이터는 더욱더 균일(uniform)하게 된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 그 변화로 단일의 높은 돌출점은 필드(57)에서 나머지 중에 두드러진다. 도 12는 상기 도면의 상부 우측 코너에서 볼 수 있고, 일반적으로 250 nm의 높은 포커스 스폿(high focus spot)이 위치된 100에서 표시된 필드(57)를 포 함하는 웨이퍼 맵이다. 이전의 예시에 대해서와 같이, 본 발명의 방법은 특정 필드에서 오차가 존재하는 쉽게 분별되는 표시기를 허용한다. 이전에 언급된 바와 같이, 이 결정은 오퍼레이터 또는 제어 시스템이으로 하여금 더 조사하여, 오차에 대한 가능한 원인을 결정하도록 하거나 또는 그것을 고려하여 리소그래피 공정을 제어하도록 허용할 수 있다.
도 13은 포커스 스폿을 갖는 측정 잡음 및 포커스 스폿을 갖지 않는 측정 잡음(각각 상부 및 하부 라인)을 예시하고 있다. 발명자는 표준 편차의 차이가 일부는 스폿의 높이로 인하여, 또한 다른 일부는 대체로 더 작은 돌출점으로 인한 것이라고 결정한다.
측정된 정보는 통계학적 기준(statistical measure)뿐만 아니라, 일반적으로 기판 및/또는 주요(of concern) 특정 층에 관한 여하한 종류의 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정보는 원 위치 데이터(raw position data); 기판 마커(marker)들을 나타내는 원 센서 데이터 및/또는 배율(magnification), 병진(translation), 회전(ratation) 또는 파라미터에 의해 설명된 기준 그리드에 대한 개별 측정들의 차이와 같은 데이터로부터의 계산들을 포함할 수 있다.
데이터베이스에 저장된 정보가 이전의 측정 작업들의 결과를 포함하는 경우, 평균 측정 결과들로부터의 편차에 따라 기판을 수용 또는 거절할 수 있거나, 처리 조건들 또는 장치가 갖는 문제점 또는 처리 조건들의 변화를 강조(highlight)할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 경우에 상기 정보는 기판들의 동일한 뱃치의 기판들 상에서의 이전의 측정 작업들의 결과를 포함하므로, 기판들이 모두 동일한 처리를 거쳤음을 공지한다. 물론, 여타의 비교들이 행해질 수도 있다. 예를 들어, 비교를 위해 사용되는 데이터베이스 내의 정보는 웨이퍼들의 상이한 뱃치 내의 동일한 층으로부터의 값들일 수 있다. 뱃치 또는 로트는 동일한 작업을 거치는 웨이퍼들의 세트이다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 결과의 히스토리가 저장되도록, 상기 데이터베이스 내의 상기 측정 및/또는 비교 작업들의 결과를 상기 데이터베이스 내에 자동으로 저장하는 작업을 포함한다. 이는 수율을 최적화하려는 관점에 따라 특정 공정을 연구하는 엔지니어를 위한 진단 툴(diagnosis tool)로서 유용할 수 있다.
또한, 선행 사이클의 비교 작업의 결과에 의존하여 노광 작업을 제어하는 것도 가능하다. 따라서, 노광 작업은 측정된 기판의 변형을 고려하도록 제어될 수 있으며, 이로써 기판에 존재하는 변형을 고려하는 방식으로 노광 작업이 기판을 노광하는 것이 보장된다.
본 발명의 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 서술된 바와 같은 방법을 수행하는 리소그래피 장치를 제어하기 위해 컴퓨터 프로그램들(명령어들의 1 이상의 세트 또는 시퀀스(sequence)), 및 기계-판독가능한 형태로 이러한 1 이상의 프로그램들을 저장하는 저장 매체(예를 들어, 디스크, 반도체 메모리)를 포함할 수 있다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 위치를 측정하고 추정 분산을 계산함으로써 개선된 수율을 유도할 수 있는 공정 작업을 특성화하는 방법이 제공된다.

Claims (14)

  1. 기판을 특성화하는 방법에 있어서,
    다수의 측정 필드 및 다수의 필드 당 측정 위치에 대해 기판 상의 위치들을 측정하는 단계;
    상기 다수의 측정 필드, 상기 다수의 필드 당 측정 위치, 및 다수의 모델 파라미터들 중 1 이상에 기초하여 추정 분산을 산출(compute)하는 단계; 및
    상기 기판의 상태(status)를 결정하기 위하여, 임계량(threshold amount)과 계산된 추정 분산을 비교하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 개개의 추정 분산들을 결정하기 위하여, 복수의 기판들에 대해 상기 측정하는 단계와 상기 산출하는 단계를 수행함으로써 상기 임계량을 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 비교하는 단계는 상기 복수의 기판들의 평균 추정 분산과 상기 개개의 추정 분산 중 하나를 비교하는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    개개의 추정 분산에 대한 신뢰 구간(confidence interval)을 계산하는 단계 를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 비교하는 단계는 추정 분산 범위를 생성하기 위하여, 상기 개개의 추정 분산들 중 하나에 상기 신뢰 구간을 더하고 빼는 단계, 및 상기 임계값과 상기 추정 분산 범위를 비교하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산된 추정 분산이 임계량을 초과하는 경우, 경보 신호를 생성하는 단계, 공정 변수를 변화시키는 단계, 대응하는 기판을 더욱 검사하는 단계 및 상기 대응하는 기판을 버리는(discard) 단계로 구성되는 그룹으로부터 선택된 행위(action)를 취하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정된 위치들은 리소그래피 생산 공정 시 기판상에 프린트된 구조체들의 위치들에 대응하는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구조체들은 정렬 마크들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 구조체들은 마이크로전자 디바이스(microelectronic device)의 일부들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로전자 디바이스는 집적 회로, 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory), 액정 디스플레이 및 박막 자기 헤드(thin film magnetic head)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기판을 특성화하는 방법.
  9. 기판들의 뱃치(batch)를 특성화하는 방법에 있어서,
    다수의 측정 필드 및 다수의 필드 당 측정 위치에 대해 기판들의 복수의 뱃치들의 각각으로부터 각각의 기판 상의 위치들을 측정하는 단계;
    상기 다수의 측정 필드들, 상기 다수의 필드 당 측정 위치들, 및 다수의 모델 파라미터들 중 1 이상에 기초하여 각각의 뱃치에 대해 각각의 추정 분산을 산출하는 단계; 및
    상기 뱃치들의 상태를 결정하기 위하여, 임계량과 계산된 추정 분산을 비교하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판들의 뱃치를 특성화하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 임계량은 상기 뱃치들에 대한 상기 추정 분산의 평균값(mean value)인 것은 특징으로 하는 기판들의 뱃치를 특성화하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는 상기 임계량에 대해 신뢰 구간을 더하거나 뺀 각각의 뱃치에 대한 상기 추정 분산을 비교하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판들의 뱃치를 특성화하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    선택된 신뢰 구간 이상만큼 상기 추정 분산이 상기 임계값(threshold value)과 상이한 뱃치를 식별하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판들의 뱃치를 특성화하는 방법.
  13. 기판 상의 위치들을 측정하기 위한 모델의 품질(quality)을 모니터링하는 방법에 있어서,
    모니터링될 파라미터, 자유도(degree of freedom) 및 원하는 신뢰 수준(confidence level)를 선택하는 단계;
    다수의 측정 필드 및 다수의 필드 당 측정 위치에 대해 기판 상의 위치들을 측정하는 단계;
    상기 다수의 측정 필드들 및 상기 다수의 필드 당 측정 위치들 중 1 이상에 기초하여 추정 분산을 산출하는 단계;
    상기 추정 분산에 기초된 상기 파라미터, 상기 자유도, 상기 원하는 신뢰 수준 및 상기 추정 분산에 대해 신뢰 구간을 결정하는 단계;
    임계값과 상기 신뢰 구간을 비교하는 단계; 및
    상기 비교하는 단계에 기초하여 리소그래피 장치를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판상의 위치들을 측정하기 위한 모델의 품질을 모니터링하는 방법.
  14. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 패터닝 구조체를 사용하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 패턴은 디바이스 층의 기능적인 부분들 및 정렬 마크들을 포함하며;
    잠재 패턴(latent pattern)을 생성하기 위하여 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
    상기 잠재 패턴을 현상하는 단계;
    상기 기판을 처리하는 단계;
    다수의 측정 필드 및 다수의 필드 당 측정 위치에 대해 상기 기판 상에 상기 패턴의 일부분들의 상대 위치들을 측정하는 단계;
    상기 다수의 측정 필드, 상기 다수의 필드 당 측정 위치, 및 다수의 모델 파라미터들 중 1 이상에 기초하여 추정 분산을 산출하는 단계; 및
    상기 기판의 상태를 결정하기 위하여, 상기 계산된 추정 분산을 임계량과 비교하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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