KR101076028B1 - 기판 상에 증착된 필름의 특성을 측정하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 증착된 필름의 특성을 측정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 방법은 필름 상의 복수의 처리 영역을 구분하는 단계, 복수의 처리 영역의 서브셋의 특성을 측정하고 측정된 특성들을 정의하는 단계, 측정된 특성들 중 하나의 변형을 판정하는 단계, 변형의 원인을 상기 측정된 특성들 중 하나와 서브셋의 나머지 처리 영역에서 관련된 측정된 특성과 비교를 근거로 하여 연관짓는 단계를 포함한다. 상기 시스템은 상술된 방법을 수행한다.
Figure 112006049694811-pct00001
기판, 필름, 서브셋, 처리 영역

Description

기판 상에 증착된 필름의 특성을 측정하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM TO MEASURE CHARACTERISTICS OF A FILM DISPOSED ON A SUBSTRATE}
본 발명의 분야는 일반적으로 임프린트 리소그래피(imprint lithography)에 관한 것이다. 보다 자세하게, 본 발명은 임프린트 리소그래피 공정을 사용한 패터닝된 필름의 특성을 측정하는 것을 목적으로 한다.
미세가공은 매우 작은, 예를 들어 마이크로미터 단위 또는 그 이하인 특징구조(feature)를 가진, 구조체의 제조를 포함한다. 미세가공이 매우 큰 효과를 가진 한 분야는 집적회로의 공정이다. 반도체 공정 산업은 보다 큰 생산성을 얻기 위한 노력이 계속되고 있고, 기판 위에 형성된 단위 면적당 회로 수가 증가하면서, 미세가공은 점점 더 중요해 지고 있다. 미세가공은 보다 높은 공정 제어를 제공하는 한편, 형성된 구조의 소형화를 증가시킨다. 미세가공 기술이 사용되는 다른 분야들은 생명공학, 광학기술, 기계시스템 등이 있다.
예시로 든 미세가공 기술은 Willson et al., 미국 특허 번호 6,334,960, 및 Chou et al., Ultrafast and Direct Imprint of Nanostructures in Silicon, Nature, Col. 417, pp.835-837, 2002년 6월호, 에 개시되어 있고, 이것을 가리켜 LADI(laser assisted direct imprinting) 공정이라고 한다. 이 두 공정은 모두 몰드에 유동성 물질을 엠보싱함으로서 기판 상에 층을 형성한 후, 패터닝된 층을 형성하기 위하여 상기 유동성 물질을 고체화하는 단계의 이용을 포함한다.
미세가공 기술에 의하여 생산된 특징구조의 작은 크기의 결과로, 공정 진단이 공정 중 및 공정 후에 필름의 특성을 판정하기 위하여 점차 중요해지고 있다. 필름 특성의 판정을 용이하게 하기 위한 많은 종래 기술의 공정 제어 및 진단 기술들이 반도체 공정 운행에 표준으로 사용되어 왔다. 그러나, 많은 현존하는 공정 제어 및 진단 기술은 미세가공 동안에 사용되는 엠보싱 기술에 사용하기에는 적절하지 않다.
따라서, 임프린트 리소그래피와 같은 미세가공 공정에 사용하기 위한 개선된 공정 및 진단 기술을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 기판 상에 증착된 필름의 특성을 측정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 방법은 필름 상의 복수의 처리 영역을 식별하는 단계, 복수의 처리 영역의 서브셋의 특성을 측정하고 측정된 특성을 정의하는 단계, 측정된 특성들 중 하나의 변형을 판정하는 단계 및 측정된 특성 중 하나를 서브셋의 나머지 처리 영역에 연관된 측정된 특성과의 비교를 근거로 하여 변형의 원인을 연관시키는 단계를 포함한다. 상기 시스템은 상술된 방법을 수행한다. 이들 및 다른 실시예가 하기에서 보다 상세하게 서술되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리소그래픽 시스템의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 리소그래픽 시스템의 개략적인 정면도,
도 3은 도 2에 도시된 임프린팅 층을 구성하는 중합되고 가교되기 전의 물질의 개략도,
도 4는 도 3에 도시된 물질이 방사선에 노출된 후 변화된 가교된 폴리머 물질의 개략도,
도 5는, 상기 임프린팅 층의 패터닝 후, 도 1에 도시된 임프린팅 층으로부터 이격된 몰드의 개략적인 정면도,
도 6은 제 1 임프린팅 층의 패턴이 그 안에서 변형된 후, 도 5에 도시된, 기판의 탑부에 위치하는 추가적인 임프린팅 층의 개략적인 정면도
도 7은 도 1 및 도 2에 도시된 기판의 탑-다운 도면,
도 8은 본 발명에 따른 감지 시스템의 평면도,
도 9는 도 1에 도시된 임프린트 헤드의 상세한 사시도,
도 10은 도 1에 도시된 처킹 시스템에 부착된, 기판 위에 몰드를 가진 기판의 상세한 단면도,
도 11은 도 9에 도시된 임프린트 헤드의 분해사시도,
도 12는 본 발명에 따른 주파수 영역으로, 도 8에 도시된 감지 시스템에 의해 감지된, 반사된 방사선의 맵핑을 도시한 그래프, 및
도 13은 본 발명에 따라 필름의 특성을 측정하는 공정을 도시한 플로우 차트이다.
도 1은 브릿지(14)를 가진 공간적으로 떨어진 한 쌍의 브릿지 지지대(12)와 그 사이로 뻗은 스테이지 지지대(16)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래픽 시스템(10)을 도시한다. 브릿지(14)와 스테이지 지지대(16)는 공간적으로 떨어져 있다. 브릿지(14)는 브릿지(14)에서 스테이지 지지대(16)를 향하여 뻗어 있고 Z축을 따른 동작을 제공하는 임프린트 헤드(18)와 연결되어 있다. 임프린트 헤드(18)와 마주보며 스테이지 지지대(16)에 배치된 이동 스테이지는 기판 지지 스택(20)으로 불린다. 기판 지지 스택(20)은 X축 및 Y축을 따라서 스테이지 지지대(16)에 대하여 이동하도록 구성되어 진다. 임프린트 헤드(18)는 Z축 뿐만 아니라, X축 및 Y축을 따른 이동을 제공할 수도 있으며, 이동 스테이지(20)는 X축, Y축 뿐만 아니라, Z축에서의 이동을 제공할 수도 있음을 이해해야 한다. 예로 든 기판 지지 스택(20)은 2002년 7월 11일 출원된, 미국 특허 출원 번호 10/194,414, "Step and Repeat Imprint Lithography Systems"에 개시되어 있다. 방사원(22)은 활성 방사선(actinic radiation)을 기판 지지 스택(20) 상에 조사하도록 리소그래픽 시스템(10)과 연결된다. 도시된 바와 같이, 방사원(22)은 브릿지(14)와 연결되고, 방사원(22)과 연결된 전력 발생기(24)를 포함한다. 리소그래픽 시스템(10)의 동작은 전형적으로 리소그래픽 시스템과 데이터 통신을 하는 프로세서(26)에 의하여 제어된다.
삭제
도 1 및 도 2를 참조하면, 템플릿(30) 위에 몰드(32)를 가진 상기 템플릿(30)이 장착된 처크(28)가 임프린트 헤드(18)에 포함되어 진다. 임플린트 헤드(18)와 처크(28)는 2002년 12월 11일 출원된, 미국 특허 출원 번호 제 10/316,963, "A method for Modulating Shapes of Substrates", 뿐만 아니라, 2002년 11월 13일 출원된, 미국 특허 출원 번호 제 10/293,224, "A Chucking System for Modulating Shapes of Substrates"에 개시되어 있다. 몰드(32)는 복수의 공간을 두고 배치된 오목부(34)와 돌출부(36)로 형성되는 복수의 특징구조(feature)를 포함한다. 상기 복수의 특징구조는 이동 스테이지(20)에 배치된 웨이퍼(38)로 전사되어 지는 패턴의 기초을 형성하는 오리지날 패턴을 정의한다. 이를 위해, 임프린트 헤드(18) 및/또는 이동 스테이지(20)는 몰드(32)와 웨이퍼(38) 사이의 거리 "d"를 변경할 수 있다. 이러한 방법으로, 몰드(32) 상의 특징구조들이 웨이퍼(38)의 유동가능한 영역으로 임프린팅되며, 하기에 보다 자세히 서술되어 있다. 방사원(22)은 몰드(32)가 방사원(22)과 웨이퍼(38) 사이에 위치하도록 배치된다. 그 결과, 몰드(32)는 방사원(22)에 의하여 발생된 방사선을 대부분 통과시킬수 있는 물질로 제조되어 진다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 임플린팅 층(40)과 같은, 유동 가능한 영역은 대체적으로 평면의 프로파일을 나타내는 표면(42)의 일부에 증착된다. 유동 가능한 영역은 미국 특허 번호 5,772,905에 개시된 핫 엠보싱 공정, 또는 Chou et al., Ultrafast and Direct Imprint of Nanostructures in Silicon, Nature, Col. 417. pp 835-837, 2002년 6월, 에 기술된 LADI 공정과 같은, 임의의 종전 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서, 웨이퍼(38) 상에 물질(46)의 복수의 공간적으로 떨어진 개별 비드(44)들이 증착되어 임플린팅 층(40)을 형성하는 유동 가능한 영역은, 하기에 더 상세히 서술되어 있다. 비드(44)를 증착하기 위한 예시적인 시스템은 2002년 7월 9일 출원된, 미국 특허 출원 번호 10/191,749, "System and Method for Dispensing Liquids"에 개시되어 있다. 임프린팅 층(40)은 임프린팅 층에 오리지날 패턴을 기록하기 위하여 선택적으로 중화합되고 가교되어지는 물질(46)로 형성되며, 기록된 패턴을 정의한다. 물질(46)을 위한 예시적인 조성물이 2003년 6월 16일 출원된 미국 특허 출원 번호 10/463,396, "Method to Reduce Adhesion Between a Conformable Region and a Pattern of a Mold"에 개시되어 있다. 물질(46)이 포인트(48)에서 가교되어, 가교된 폴리머 물질(50)을 형성하는 것이 도 4에 도시되어 있다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 임프린팅 층(40)에 기록된 패턴은, 일부분, 몰드(32)와 기계적으로 접촉함으로써 생성된다. 이를 위해, 임프린팅 비드(44)가 몰드(32)와 기계적으로 접촉하기 위하여, 표면(42) 위의 물질(46)이 연속하여 이어지는 형태(contiguous formation)로 임플린팅 층(40)을 형성하기 위하여 비드(44)를 확산시키기 위하여 거리 "d"는 줄어든다. 일 실시예에서, 거리 "d"는 임프린팅 층(40)의 서브부(52)가 오목부(34)로 침투하고, 오목부(34)를 채울 수 있도록 줄어든다.
오목부(34)를 채우는 것을 용이하게 하기 위하여, 물질(46)은 오목부(34)를 완전하게 채울 수 있는 필수적 특성을 가진 한편, 물질(46)이 연속하여 이어지는 형태로 표면(42)를 커버한다. 본 실시예에서, 돌출부(36)과 중첩된 임프린팅 층(40)의 서브부(54)는, 대개 최소거리인, 원하는 거리 "d"에 도달한 후에 두께 "t1"를 가진 서브부(52), 및 두께 "t2"를 가진 서브부(54)를 남긴다. 두께 "t1" 및" t2"는 애플리케이션에 따라, 원하는 임의의 두께가 될 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 원하는 거리 "d"에 도달한 후, 방사원(22)은 물질(46)을 중화합하고 가교하여 가교 폴리머 물질(50)을 형성하는 활성 방사선을 발생한다. 그 결과, 임프린팅 층(40)의 조성물은 물질(46)에서 가교 폴리머 물질(50)로 변화되며, 이것은 고체이다. 특히, 가교 폴리머 물질(50)은 몰드(32)의 표면(58)의 형상과 일치하는 형상을 가진 임프린팅 층(40)의 면(56)을 제공하기 위하여 고체화되며, 도 5에 더 명확하게 도시되어 있다. 임프린팅 층(40)이 도 4에 도시된 가교 폴리머 물질(50)로 이루어지도록 변화된 후에는 도 2에 도시된 임프린트 헤드(18)는 몰드(32)와 임프린팅 층(40)이 공간적으로 분리되도록 거리 "d"가 증가되도록 이동된다.
도 5를 참조하면, 웨이퍼(38)의 패터닝을 완성하기 위하여 추가공정이 사용된다. 예를 들면, 웨이퍼(38)와 임플린팅 층(40)은 임플린트 층(40)의 패턴이 웨이퍼(38)에 전사되도록 에칭되고, 도 6에 도시된 패터닝된 표면(60)을 제공한다. 임플린팅 층(40)을 형성하는 물질은 에칭을 용이하게 하기 위하여 원하는 만큼의 웨이퍼(38)에 따른 상대적 에칭률을 정의하기 위하여 변화될 수 있다. 웨이퍼(38)에 대한 임플린팅 층(40)의 상기 상대적 에칭률은 약 1.5:1 내지 약 100:1의 범위일 것이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전체 웨이퍼(38)는 전형적으로 스탭-반복식(step-and-repeat) 공정을 사용하여 패터닝된다. 상기 스탭-반복식 공정은, 도시된 바와 같이, 몰드(32)상에 오리지날 패턴이 기록될 웨이퍼(38) 상에 복수의 영역(a-l)들을 정의하는 단계를 포함한다. 몰드(32)상의 오리지날 패턴은 몰드(32)의 전체 표면과 일치하거나, 그것의 서브부에 단순히 위치할 수도 있다. 본 발명은 웨이퍼(38)와 맞닿은 몰드(32)의 표면과 겹쳐지는 오리지날 패턴에 관하여 설명할 것이다. 스탭-반복식 공정의 적절한 실행은 각 영역(a-l)과 몰드(32)의 적절한 정렬을 포함한다. 이를 위해, 몰드(32)는 정렬 마크(도시되지 않음)들을 포함한다. 하나 이상의 영역(a-l)은 기준 마크(도시되지 않음)들을 포함한다. 정렬 마크(도시되지 않음)들이 기준 마크(도시되지 않음)들과 바람직하게 정렬되었음을 보증함으로서, 몰드(32)와 영역(a-l)의 하나가 서로 중첩되어 적절히 정렬되었음이 보증된다. 이를 위해, 하기에 더 상세히 서술되어 있는 감지 장치(62)가 사용되어 진다. 이러한 방법으로, 몰드(32)는 처리 영역(a-l)에 패턴을 기록하기 위하여 각각의 처리 영역(a-l)과 순차적으로 접촉되어 진다.
또한 감지 장치(62)는 공정 진단을 용이하게 하기 위하여 사용되어 진다. 이를 위해, 감지 장치(62)는 웨이퍼(38)에 빛을 포커싱하기 위하여 광원(64)과 광학 트레인(66)을 포함한다. 감지 장치(62)는 광센서(68)가 위치된 단일 촛점 평면(P)상에 영역(a-l)으로부터 반사된 정렬 방사선을 포커싱시키기 위하여 구성되어 진다. 그 결과, 광학 트레인(66)은 파장에 따른 초점거리를 제공하도록 구성되어야 하고, 원하는 다른 광파장이 사용되어야 한다. 빛은 알려진 종전 기술의 임의의 한 방법으로 발생되어 진다. 예를 들면, 빛(70)으로 도시된, 단일 광대역 광원은 광학 트레인(66)에 조사되는 파장을 생성할 것이다. 광학 대역통과 필터(도시되지 않음)는 상기 광대역 광원과 상기 정렬 마크들(도시되지 않음) 사이에 설치되어 진다.
대안으로서, 각각의 광원이 서로 다른 광파장을 생성하는, 복수의 광원(도시되지 않음)이 사용될 수 있다, 빛(70)은 영역(R1)과 영역(R2)로 도시된, 하나 이상의 영역에서 영역(a-l)에 조사하기 위하여 광학 트레인(66)에 의하여 포커싱되어 진다. 반사된 빛(72)으로서 도시된, 빛은 영역(R1 및 R2)으로부터 반사되어, 수광 렌즈(74)에 의하여 수집되어 진다. 수광 렌즈(74)는 평면(P)에 반사된 빛(72)의 모든 파장을 광 센서(68)가 반사된 빛(72)을 검출하도록 포커싱시킨다. 반사된 빛은 공지된 기술을 사용한 임프린팅 층(40)의 특성에 관한 정보를 가지고 있다. 예를 들면, 필름 두께, 패턴의 질, 패턴 정렬, 패턴의 임계 치수 변형과 같은 특성들을 센서(68)에 의하여 검출된 빛에 의하여 얻을 수 있다. 센서(68)에 의하여 검출된 정보들은 측정값을 양자화하는 프로세서(26)로 전송되어 진다. 그 후에, 프로세서(26)는 영역(a-l)의 임플린팅 층(40)에 이형이 존재하는지 판정하기 위하여 센서(68)에서 받은 정보와 룩-업-테이블, 예를 들면 메모리(106), 에 포함된 기존의 정보(a priori information)를 비교한다,
도 1 및 도 7을 참조하면, 처리 영역(a-l)에 생성된 패턴에 이형을 찾을 수 있고, 스탭-반복식 임프린팅 공정은 이형의 원인을 결정하기에 용이함을 알 수 있다. 예를 들면, 각 처리 영역(a-l)에서 대체적으로 유사한 이형이 발견되면, 임프린트 헤드(18)가 이형의 원인이라는 것을 유추할 수 있다. 임프린트 헤드(18)의 어느 하부시스템이 이형에 영향을 주었는지, 또는 원인인지를 결정하기 위하여 상기 이형인 상기 하부시스템이 계통적으로 교체될 수 있다.
예를 들면, 도 9 및 도 10을 참조하면, 임프린트 헤드(18)는, 처크 바디(28)를 갖춘 처킹 시스템(80)을 통해 템플릿(30)과 연결된 헤드 하우징(76)과 같은 많은 하부 시스템들을 포함하고 있다. 특히, 템플릿(30)은 대향면(84 및 86)과 그것 사이로 확장된 둘레 표면(88)을 포함한다. 표면(86)은 처킹 시스템(80)과 마주하고, 몰드(32)는 표면(84)로부터 뻗는다. 도 2에서 도시된 비드(44)로부터 유동체가 몰드(32)의 영역을 넘어 퍼지지 않음을 보증하기 위하여, 몰드(32)의 표면(58)은 마이크론 단위로, 예를 들면 15 마이크론의 거리로, 템플릿(30)의 표면(84)과 이격되어야 한다. 측정 시스템(90)은 임프린트 헤드 하우징(76)과 연결되고, 처크 바디(28)는 만곡 시스템(92)과 상기 측정 시스템(90)이 마주하도록 템플릿(30)과 연결된다. 측정 시스템(90)은 도 2에서 보여지는, 템플릿(30)과 웨이퍼(38) 사이에 적절한 방향으로의 정렬이 용이하게 하고, 그에 의해 그들 사이의 대체로 일정한 간격 거리 "d"를 달성한다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 측정 시스템(90)은 복수의 엑츄에이터(94, 96, 98)와 베이스 플레이트(100)를 포함한다. 특히, 엑츄에이터 (94, 96, 98)는 하우징 (76)과 베이스 플레이트(100) 사이에 연결된다. 만곡 시스템(92)은 만곡 스프링( 102)과 만곡 링(104)을 포함한다. 만곡 링(104)은 베이스 플레이트(100)와 만곡 스프링(102) 사이에 연결된다. 엑츄에이터(94, 96, 98)의 동작은 만곡 스프링(102)의 대략적 측정이 가능하고, 그러므로 처크 바디(28)와 템플릿(30)의 대략 적 측정이 가능하도록 만곡 링(104)을 향한다. 엑츄에이터(94, 96, 98)는 또한 Z축으로 만곡 링(104)의 이동이 용이하도록 한다. 만곡 스프링(102)은 도 2에 도시된 템플릿(30)과 웨이퍼(38) 사이에서 적절한 방향으로 정렬이 이루어지도록 X-Y 평면에서 짐벌같은(gimbal-like) 동작이 용이하도록 하는 다수의 선형 스프링들을 포함한다.
도 1, 도 10 및 도 11을 참조하면, 몰드(32)가 이형에 기여하였는지 판단하기 위하여, 템플릿(30)이 교체되어 진다. 이형이 없다면, 그것은 몰드(32)가 이형의 원인임을 유추할 수 있다. 이형이 아직 있다면, 만곡 스프링(102)과 같은 임프린트 헤드(18)의 다른 하부시스템을 교체할 수 있다. 이형이 다른 영역(a-l)의 패턴들에서 나타나지 않는다면, 그것은 만곡 스프링(102)이 그 원인임을 유추할 수 있다. 이형이 아직 있다면, 처크 바디(28), 엑츄에이터(94, 96, 98), 만곡링(104), 등과 같은 다른 하부시스템을 교체한다.
이형이 하나의 처리 영역에서만 관찰된다면, 기판 지지 스택(20)이 이형의 원인임을 유추할 수 있다. 임프린트 헤드(18)에 대해서 상술한 바와 같이, 기판 지지 스택(20)의 하부시스템들도 이형에 기여하는 하부시스템을 식별하기 위하여 개별적으로 교체될 수 있다.
그러나, 이형들과 그들의 원인이 스탭-반복식 임프린팅을 사용하지 않고, 예를 들어 전체 웨이퍼 패터닝 기술로, 결정되어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그 때문에, 기판의 뱃치들은 연속하는 후속 기판들에 이형이 존재하는지를 결정하기 위하여 공정 중에 검사되어 진다. 연속하는 후속 웨이퍼(38) 상에 같은 영역에서 대체로 유사한 이형이 발견되거나, 다른 영역에서 유사한 이형이 발견된다면, 몰드(32)나 처크(28)가 그 결함의 원인임을 유추할 수 있다. 이것은 몰드(32)를 교체함으로써 증명되어 질 수 있다. 여전히 이형이 존재하면, 처크(28)가 이형의 원인임을 유추할 수 있다. 몰드(32)의 교체 후에 이형이 반복되지 않는다면, 몰드(32)가 이형의 원인임을 유추할 수 있다. 하나 또는 제한된 수의 웨이퍼(38)에서 이형이 관찰된다면 웨이퍼(38)가 이형의 원인임을 유추해 볼 수 있다.
예를 들어, 이형이 필름 두께의 변형일 수 있다. 이를 위해, 다수의 필름 중 어느 하나에 엘립소메트리, 스케터로메트리, 브로드밴드 스펙트로메트리 등과 같은 두께 측정이 사용될 수 있다. 필름 두께 측정을 위한 예시적 기술은 브로드밴드 스펙트로미터로부터 얻어진 반사된 방사선의 고속 푸리에 변환(FFT)을 기초로 하고, 이는 미국 특허 출원 번호 09/920,341, "Methods For High-Precision Gap Orientation Sensing Between a Transparent Template and Substrate For Imprint Lithography" 에 개시되어 있다. 복수 층의 필름에 대하여, 상기 기술은 하나의 공정 영역(a-l)에서 소정된 수의 서브부(Sub-portions)에서, 예를 들어 1,000개의 서브부에서, 측정함으로써 각각의 얇은 필름의 평균 두께를 제공하고 그 필름의 두께 편차를 제공한다.
FFT 두께 측정 기술을 적용함으로, 반사된 방사선은 디지탈화/양자화되어지고, 파수(wave number)를 얻는다. 그 후에 양자화된 데이터는 FFT 알고리즘을 사용하여 그를 처리하는, 주파수 영역으로 맵핑된다. 주파수 영역에서 도 12에 p1 및 p2로 도시된 하나 이상의 피크치가 얻어지고, 그 중 하나가 처리 영역(a-l)의 하나의 서브부에서의 필름 두께에 대응한다. 확실하게 구분되는 하나의 피크치, 예를 들어 p1, 에 대하여 필름 두께(t)는 그 주파수 근방에서 피크치 p1가 중심을 이루는 주파수의 함수일 것이다. 이것은 기존의 정보로부터 유도되거나 결정될 수 있다.
예를 들어, 몇몇의 또는 모든 서브부에서 필름 두께의 측정값을 얻은 후에, 평균값이 이들 두께 측정값들로부터 유도된다. 그 후에, 각각의 필름 두께의 측정값들은 평균값과 비교된다. 만약 두께 측정값 중 어느 하나의 두께가 소정된 임계값 이상으로 평균값으로부터 변동한다면, 그것은 관련된 처리 영역(a-l)에서 상기 필름 두께의 측정값에 관하여 이형이 존재함을 판단할 수 있다. 더불어, 처리 영역의 이형의 위치를 확인할 수 있다. 상기 임계값의 실제 값은 임의의 원하는 것일 수 있고, 전형적으로 패턴의 디자인 허용 오차, 필름의 두께 등과 같은 몇몇 요소들에 의해서 결정된다. 대안으로서, 평균값의 표준 편차로부터의 차이로서 이형을 판정할 수 있다. 그 때문에, 평균값으로부터, 1차, 2차, 3차 표준편차 등, 표준편차는 소정된 임계값와 비교된다. 필름 두께에 이형이 존재하는지 뿐만 아니라, 각각의 처리 영역(a-l)에서 앞서 말한 필름 두께가 결정되어 진다.
도 1 및 도 13을 참조하면, 동작에서, 스탭(200)에서 복수의 처리 영역이 식별되어 진다. 스탭(202)에서 상기 복수의 처리 영역의 서브셋의 특성이 측정되어 진다. 상기 서브셋은 상기 처리 영역(a-l)의 모두를 포함한다. 스탭(204)에서 상술된 하나 이상의 측정 기술을 사용하여, 측정된 특성의 하나 이상의 이형이 결정되어 진다. 본 실시예에서, 일 이형이 처리 영역(b)에서 있음을 가정한다. 스탭(206)에서 처리 영역(b)에서의 상기 이형의 원인이 처리 영역(a)과 처리 영역(c-1)과 관련된 측정된 특성들과의 비교에 근거하여 판정된다. 앞서 말한 동작을 용이하게 하기 위하여, 프로세서(26)는 프로세서(26)에 의하여 동작되는 코드를 저장하는 메모리(106)와 연결되어 있다. 상기 코드는 도 8에 도시된 감지 장치(62)를 제어하는, 복수의 처리 영역(a-l)에 광선을 조사하고 그것으로부터 반사된 광선을 검출하는, 1 서브루틴을 포함한다. 원하는 및/또는 어플리케이션에 따라서 설정된, 소정된 임계값과 평균값을 비교함으로서 변형을 판정하는 제 1서브루틴과 함께 상기 복수의 처리 영역(a-l) 중 하나에서 측정된 소정된 수의 측정값을 얻기 위하여 감지 장치의 동작을 제어하고, 평균값을 얻기 위하여 소정된 수의 측정값을 양자화하는 제2 서브루틴이 포함된다.
상술된 본 발명의 실시예들은 예시이다. 본 발명이 필름 두께 이형의 측정에 관하여 서술하였으나, 다른 이형도 판정될 수 있다. 예를 들면, 임프린팅 층에 형성된 패턴의 왜곡들이 본 발명을 사용함으로서 감지되고, 원인을 판정할 수 있다. 그 결과, 상기 시스템은 패턴의 모양의 임계 치수 변형에서의 이형을 검출하기 위하여 사용될 뿐만 아니라, 필드와 필드 그리고/또는 층과 층의 배열 상의 에러를 검출하기 위해서 사용될 수 있다. 그러한 정보를 가지고 적응성 있는 제어가 상기 이형을 수정/보상하기 위해서 사용될 것이다. 이 측정들은 실시간(in-situ) 또는 후공정에서 이루어진다. 더불어, 본 발명은 임프린트 리소그라피 머신이 설치되어 있는 경우에 관하여서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 임프린트 리소그라피 공정에 의하지 않고, 다른 개별 머신에 의하여 분리되어 수행될 수도 있다.
그 결과, 상기 설명에 많은 변형과 수정이 이루어질 수 있는 한편, 이들은 본 별명의 범위내에 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 서술된 내용에 한정되지 않을 것이며, 본 발명의 전 범위에 속하는 첨부된 청구항을 참고하여 결정되어야 한다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 증착된 필름의 특성을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 필름 상의 복수의 처리 영역을 식별하는 단계;
    상기 복수의 처리 영역의 서브셋의 특성을 측정하고, 측정된 특성을 정의하는 단계;
    상기 측정된 특성 중 하나의 변형을 판정하는 단계; 및
    상기 측정된 특성 중 하나와 상기 서브셋의 나머지 처리 영역에 연관된 측정된 특성과의 비교를 근거로 하여 상기 변형의 원인을 연관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 증착된 필름의 특성을 측정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변형이 결함인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 변형이 정렬 오류인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 변형이 임계 치수 변형인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 원인이 임프린트 헤드 결함, 지지 스택 결함, 템플릿 결함 및 기판 결함으로 이루어진 원인 세트에서 선택된 것을 특징으로 하는 방 법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 단계는 상기 복수의 처리 영역 중 하나에서 소정된 수의 측정값을 얻는 단계, 상기 소정된 수의 측정값을 양자화하는 단계, 그리고 평균값을 얻는 단계를 더 포함하고, 상기 변형을 판정하는 단계는 소정된 임계값과 상기 평균값을 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 단계는 상기 복수의 처리 영역 중 하나에서의 소정된 수의 측정값을 얻는 단계, 평균값과 상기 평균값으로부터의 표준편차를 얻는 단계를 더 포함하고, 상기 변형을 판정하는 단계는 소정된 임계값과 상기 표준편차를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 연관시키는 단계는 상기 변형에 공통적인 특징구조를 가진 상기 서브셋의 나머지 처리 영역에서 추가적인 변형을 확인하는 단계 및 템플릿 결함과 임프린트 헤드 결함 중 하나를 상기 원인에 연관시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 연관시키는 단계는 상기 서브셋의 나머지 처리 영역의 상기 변형과 특성 사이에 유사성이 없음을 찾는 단계 및 지지 스택 결함과 기판 결함 중 하나를 상기 원인에 연관시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 단계는 상기 복수의 처리 영역에 광 방사선을 조사하는 단계 및 상기 특성들에 대응하는 정보를 포함한 상기 필름으로부터 반사된 광 방사선을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  11. 기판 상에 증착된 필름의 특성을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 필름 상의 복수의 처리 영역을 식별하는 단계;
    상기 복수의 처리 영역의 서브셋의 특성을 측정하고, 측정된 특성을 정의하는 단계;
    상기 측정된 특성 중 하나의 이형을 판정하는 단계; 및
    상기 측정된 특성 중 상기 이형과 상기 처리 영역의 나머지 부분의 특성과의 비교를 근거로 하여 상기 이형의 원인을 연관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 기판에 증착된 필름의 특성을 측정하는 시스템에 있어서,
    기판 지지 스택;
    상기 기판 지지 스택에 증착된 기판;
    임프린트 헤드;
    상기 임프린트 헤드 상에 증착된 템플릿;
    감지 시스템; 및
    복수의 처리 영역을, 복수의 처리 영역과 함께 연관된 특성을 가진 서브셋을, 식별하고, 상기 복수의 처리 영역 중 하나의 특성과 상기 서브셋의 나머지 처리 영역과 관련된 특성을 비교함으로써 상기 복수의 처리 영역 중 하나의 특성에서의 이형의 원인을 확인하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 원인은 임프린트 헤드 결함, 지지 스택 결함, 템플릿 결함 및 기판 결함으로 이루어진 원인 세트에서 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 식별 수단은, 프로세서와 상기 프로세서에서 동작되어지는 코드를 저장한 메모리 디바이스를 더 포함하고, 상기 코드는 상기 서브셋의 복수의 처리 영역 상에 광 방사선을 조사하고 상기 서브셋의 복수의 처리 영역에서부터 반사된 광 방사선을 검출하도록 상기 감지 장치를 제어하기 위한 제 1 서브루틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 코드는 상기 복수의 처리 영역 중 하나에서 소정된 갯수의 측정값을 얻기 위하여 상기 감지 장치의 동작을 제어하는 제 2 서브루틴과 평균값과 상기 평균값으로부터 표준편차를 얻기 위하여 상기 소정된 수의 측정값을 양자화하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 서브루틴이 상기 표준편차 값과 소정된 임계값를 비교함으로써 변형을 판정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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