KR101483325B1

KR101483325B1 - 등 밀도 바이어스 도출 방법 및 장치, 및 제조 프로세스 제어

Info

Publication number: KR101483325B1
Application number: KR1020107011378A
Authority: KR
Inventors: 조에르그 비스초프; 헤이코 웨이체르트
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2015-01-15
Also published as: WO2009060319A3; KR20100091987A; CN101855715A; WO2009060319A2

Abstract

등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 실시예들이 일반적으로 본 명세서에 설명된다. 다른 실시예들도 설명되고 주장될 수도 있다.

Description

등 밀도 바이어스 도출 방법 및 장치, 및 제조 프로세스 제어{METHOD AND APPARATUS FOR DERIVING AN ISO-DENSE BIAS AND CONTROLLING A FABRICATION PROCESS}

본 발명은 일반적으로 광학 계측(optical metrology)에 관한 것이며, 보다 자세하게는 업스트림(upstream) 프로세스 또는 프로세스들로부터 하나 이상의 출력 파라미터들을 모니터링하여, 이 업스트림 프로세스 또는 프로세스들로부터의 이 출력 파라미터들을 조정하는 피드백을 제공하는 광학 계측의 사용에 관한 것이다.

반도체 제조 분야에서 프로세스 모니터링 및 제어에 통상적으로 주기 격자(periodic grating)가 사용된다. 주기 격자는 작업편(workpiece) 상에 직렬로 제조된 하나 이상의 라인들일 수도 있다. 예컨대, 하나의 통상적인 주기 격자의 사용은 반도체 칩의 동작 구조에 가까이 주기 격자를 제조하는 것을 포함한다. 다음, 주기 격자는 광학 계측 도구에 의하여 전자기 방사로 조사된다. 주기 격자를 편향시키는 전자기 방사는 회절 신호로서 수집된다. 그 후, 회절 신호가 분석되어, 주기 격자 그리고 더 나아가서는 반도체 칩의 동작 구조가 사양에 따라 제조되었는 지의 여부를 판정한다.

하나의 종래의 시스템에서, 주기 격자의 조명으로부터 수집된 회절 신호(측정된 회절 신호)는 시뮬레이팅된 회절 신호들의 라이브러리와 비교된다. 라이브러리의 각 시뮬레이팅된 회절 신호는 가상 프로파일과 연관된다. 측정된 회절 신호와 라이브러리의 시뮬레이팅된 회절 신호들 중 하나가 정합되면, 시뮬레이팅된 회절 신호와 연관된 가상 프로파일이 주기 격자의 실제 프로파일을 나타내는 것으로 추정된다.

주기 격자의 실제 프로파일은 상당히 엄격하게 제어된 파라미터 또는 임계 치수(critical dimension)를 갖는 일련의 피쳐(feature)들을 나타낼 수도 있다. 임계 치수는 선 폭, 공간 폭, 또는 접촉 길이일 수도 있다. 일련의 피쳐들은 조밀 영역에서 빽빽히 배열될 수도 있고, 격리 영역에서 성기게 배열될 수도 있다. 적어도 하나의 조밀 영역과 적어도 하나의 격리 영역의 조합은 반복 구조이다. 격리 영역의 피쳐로부터 측정된 회절 신호는, 조밀 영역의 유사한 크기를 갖는 피쳐로부터 측정된 회절 신호와는 상당히 상이할 수도 있다.

격리 영역에서의 격리 구조로부터 측정된 회절 신호는 격리 구조 임계 치수(isolated structure critical dimension, ICD)를 결정하는 데 사용된다. 조밀 영역의 조밀 구조로부터 측정된 회절 신호는 조밀 구조 임계 치수(dense structure critical dimension, DCD)를 결정하는 데 사용된다. 격리 구조 임계 치수(ICD)와 조밀 구조 임계 치수(DCD) 간의 차는 등 밀도 바이어스(Δ_IB)로서 공지되어 있다.

Δ_IB = ICD - DCD

등 밀도 바이어스는 광학 계측 도구로 설명되어, 주위 피쳐들에 상관없이 유사한 크기를 갖는 피쳐들이 일관성있게 측정될 수도 있다. 현재, 등 밀도 바이어스는, 조밀 영역의 피쳐들의 적어도 한번의 측정과, 격리 영역의 피쳐들의 제2 측정을 행하여, 격리 구조 임계 치수(ICD)와 조밀 구조 임계 치수(DCD) 간의 차를 구함으로써 결정된다. 이것은, 격리 라인을 갖는 적어도 하나의 계측 격자 타켓과 조밀 라인들을 갖는 하나의 격자 타겟의 연속적인 측정을 요한다. 등 밀도 바이어스는 이들 측정들 간의 차로 나타낸다. 이 계측을 이용하는 등 밀도 바이어스의 계산은 광학 계측 도구에 의한 복수회이며, 시간이 소모되는 측정을 요한다.

업스트림 프로세스 또는 프로세스들로부터의 하나 이상의 출력 파라미터들을 모니터링하여, 이 업스트림 프로세스 또는 프로세스들로부터의 출력 파라미터들을 조정하기 위한 피드백을 제공하는 광학 계측을 사용하는 방법이 다양한 실시예들에 개시되어 있다. 그러나, 당업자는, 다양한 실시예들이 하나 이상의 특정한 상세없이 실행될 수도 있고, 또는 다른 대체물 및/또는 부가적인 방법, 재료 또는 구성 요소들로 실행될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 경우에서, 공지된 구조, 재료 또는 동작들은 본 발명의 다양한 실시예들의 태양들을 모호하게 하는 것을 피하기 위하여 도시되거나 상세히 설명되지 않았다. 마찬가지로, 설명을 위하여, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 특정한 수, 재료, 및 구성들이 제시되어 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 특정한 상세없이 실행될 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현이며, 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아님이 이해된다.

본 명세서 전체에 걸친 "일 실시예" 또는 "실시예"로의 참조는, 실시예들과 연관되어 설명된 특정한 피쳐, 구조, 재료 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하나, 이들이 모든 실시예에서 나타난다는 것을 의미하지는 않는다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다수 곳에서 문구 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 기재는 반드시 본 발명의 동일한 실시예에 참조하는 것이 아니다. 또한, 특정한 피쳐, 구조, 재료 또는 특징은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수도 있다. 다양한 부가적인 층들 및/또는 구조들이 포함될 수도 있고, 및/또는 설명된 피쳐들은 다른 실시예들에서 생략될 수도 있다.

본 발명을 이해하는 데 가장 도움이 되는 방식으로, 다양한 동작들이 다수의 개별적인 동작들로서 차례로 설명될 것이다. 그러나, 설명의 순서는, 이들 동작들이 반드시 순서에 의존한다는 것을 의미하도록 이해되어서는 안된다. 특히, 이들 동작들은 설명의 순으로 수행될 필요는 없다. 설명된 동작들은 설명된 실시예와는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 다양한 부가적인 동작들이 수행될 수도 있고, 및/또는 설명된 동작들은 부가적인 실시예들에서 생략될 수도 있다.

업스트림 프로세스 또는 프로세스들로부터 하나 이상의 출력 파라미터들을 모니터링하고, 이 업스트림 프로세스 또는 프로세스들의 프로세스 파라미터들 및/또는 장비 설정들을 조정하기 위한 피드백을 제공해야 하는 것이 일반적으로 필요하다. 프로세스 모니터링용으로 사용될 수도 있는 출력 파라미터의 예는 등 밀도 바이어스이다. 등 밀도 바이어스의 변화는 업스트림 프로세스 또는 일련의 업스트림 프로세스들에 의하여 생성된 출력의 변화들을 검출하는 데 사용될 수도 있다. 등 밀도 바이어스를 사용하는 제조 프로세스의 제어 방법의 일 실시예는, 제조 프로세스를 사용하여 작업편 상에 격자층을 형성하는 단계, 및 복수의 반복 프로파일들을 포함하는 상기 격자층을 갖는 상기 작업편을 계측 도구에 제공하는 단계를 포함하고, 각 반복 프로파일은 조밀 영역(dense region)과 격리 영역(isolated region)을 포함하고, 상기 조밀 영역은 비교 구조를 포함하는 복수의 피쳐들을 포함하고, 상기 격리 영역은 격리 피쳐를 포함하고, 상기 조밀 영역의 복수의 피쳐들과 상기 격리 영역의 격리 피쳐는, 격리 피쳐와 조밀 피쳐 간의 등 밀도 바이어스가 작업편에 대하여 결정된 범위 내에 있도록 하는 패턴으로 구성된다. 격자층은 전자기 에너지에 노광되어, 전자기 에너지로부터 격자층에 의하여 회절된 회절 신호가 측정되어, 등 밀도 바이어스가 결정된다. 등 밀도 바이어스는, 제조 클러스터가 작업편 상에 격자층을 생성하는 데 사용되었던 제조 클러스터에 전송되며, 이 제조 클러스터는 복수의 프로세스 파라미터들과 장비 설정들을 갖는다. 제조 클러스터의 하나 이상의 프로세스 파라미터들 또는 장비 설정들은 적어도 등 밀도 바이어스에 기초하여 조정된다.

본 발명은 예로써 설명되며, 첨부된 도면의 형태로 한정되는 것이 아니다.
도 1은 격자층으로부터 회절 스펙트럼을 측정하는 광학 계측의 사용을 도시한다.
도 2a는 프로파일 라이브러리의 인스턴스(instance)들의 회절 스펙트럼 그래프들과 비교되는 측정된 회절 스펙트럼 그래프를 도시한다.
도 2b는 프로파일 라이브러리의 인스턴스들의 프로파일들과 비교되는 측정된 주기 구조의 구조 프로파일을 도시한다.
도 3은 하이브리드 격자 프로파일의 일 실시예의 평면도를 도시한다.
도 4는 도 3의 하이브리드 격자 프로파일의 측면도를 도시한다.
도 5는 웨이퍼의 일부로서 하이브리드 격자 프로파일로서 형성된 임베딩된(embedded) 소자들의 어레이의 실시예의 평면도를 도시한다.
도 6은 도 5의 하이브리드 격자 프로파일의 측면도를 도시한다.
도 7은 하이브리드 격자 프로파일의 또다른 실시예를 도시한다.
도 8은 도 7의 하이브리드 격자 프로파일의 측면도를 도시한다.
도 9는 격리 라인-공간 프로파일과 조밀 라인-공간 프로파일의 측정 데이터의 표이다.
도 10은 하이브리드 격자 프로파일의 측정 데이터의 표이다.
도 11은 제조 클러스터에 연결된 광학 계측 시스템의 예시적인 블록도이다.
도 12는 업스트림 프로세스 또는 프로세스들로부터 하나 이상의 출력 파라미터들을 모니터링하여, 이 업스트림 프로세스 또는 프로세스들로부터의 출력 파라미터들을 조정하기 위한 피드백을 제공하는 광학 계측을 사용하는 방법의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.

도 1은 격자층으로부터 회절된 스펙트럼을 측정하는 광학 계측 시스템의 사용을 도시한다. 광학 계측 시스템(40)은, 계측 플랫폼(55) 상에 탑재된 작업편 또는 웨이퍼(47)의 하이브리드 격자 프로파일(59)에 빔(43)을 투사하는 계측 빔 소스(41)로 구성되어 있다. 빔(43)은 하이브리드 격자 프로파일(59)을 향해 입사각(θ)으로 투사된다. 회절 빔(49)은 계측 빔 수신기(51)에 의하여 측정된다. 회절 빔 데이터(57)는 계측 프로파일러 시스템(53)으로 전송된다. 계측 프로파일러 시스템(53)은, 측정된 회절 빔 데이터(57) 또는 측정된 회절 신호와, 하이브리드 격자 프로파일(59)의 프로파일 파라미터들과 해상도의 다양한 조합들을 나타내는 시뮬레이팅된 회절 신호 또는 시뮬레이팅된 회절 빔 데이터의 라이브러리를 비교한다

광학 계측 시스템(40)은, 측정된 회절 신호와 최적으로 정합하는 시뮬레이팅된 회절 신호를 제공하는 임의 수의 방법들을 사용하여 하이브리드 격자 프로파일(59)의 하나 이상의 프로파일 파라미터들을 결정하도록 구성된다. 이들 방법들은, 맥스웰 방정식을 적용하여 얻어진 시뮬레이팅된 회절 신호들을 이용하고, 또한 RCWA(rigoruos coupled wave analysis)와 기계 학습 시스템(machine learning system)과 같은, 맥스웰 방정식을 풀기 위한 수치 분석법을 사용하는 회귀 분석(regression) 기반 프로세스 또는 라이브러리 기판 프로세스를 포함할 수 있다. 논의를 위하여, 미국 특허 제6,891,626호로서, 2001년 1월 25일 출원되고, 2005년 5월 10일 특허된, 발명의 명칭이 "CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS FOR RAPID RIGOROUS COUPLED-WAVE ANALYSES"를 참조바라며, 여기서 그 전체가 참조용으로 인용되었다. 시뮬레이팅된 회절 신호는 또한, 역전파(back propagation), 방사 기저 함수(radial basis function), 지지 벡터(support vector), 커널 회귀 분석(kernel regression)과 같은 기계 학습 알고리즘을 사용하는 기계 학습 시스템(MLS)을 사용하여 생성될 수도 있다. 미국 특허 출원 제 US 2004-0267397 A1 호로서, 2003년 6월 27일 출원된, 발명의 명칭이 "OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARING SYSTEMS"를 참조바라며, 여기서 그 전체가 참조용으로 인용되었다. 또한, 미국 특허 제6,943,900호로서, 2001년 7월 16일 출원되고, 2005년 9월 13일 특허된, 발명의 명칭이 "GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNALS"를 참조바라며, 여기서 그 전체가 참조용으로 인용되었으며; 미국 특허 제6,785,638호로서, 2001년 8월 6일 출원되고, 2004년 8월 31일 특허된, 발명의 명칭이 "METHOD AND SYSTEM OF DYNAMIC LEARNING THROUGH A REGRESSION BASED LIBRARY GENERATION PROCESS"를 참조바라며, 여기서 그 전체가 참조용으로 인용되었으며; 미국 특허 제6,891,626호로서, 2001년 1월 25일 출원되고, 2005년 5월 10일 특허된, 발명의 명칭이 "CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS FOR RAPID RIGOROUS COUPLED-WAVE ANALYSES"를 참조바라며, 여기서 그 전체가 참조용으로 인용되었다.

측정된 회절 빔 데이터(57)와 최적으로 정합하는 라이브러리 인스턴스(instance)가 선택된다. 선택된 라이브러리 인스턴스의 프로파일 및 연관된 임계 치수들은, 하이브리드 격자 프로파일(59)의 피쳐들의 단면 프로파일 및 임계 치수들에 대응한다. 광학 계측 시스템(40)은 회절 빔 또는 스펙트럼을 측정하기 위하여, 반사계(reflectometer), 엘립소미터, 또는 다른 광학 계측 장치를 이용할 수도 있다.

도 2a는 프로파일 라이브러리에서의 인스턴스들의 회절 스펙트럼 그래프들과 비교되는 측정된 회절 스펙트럼 그래프를 도시한다. X축에 나노미터(nm)의 파장이 나타나 있고, Y축에 회절 스펙트럼의 엘립소메트릭(ellipsometric) 측정인 코사인 델타(Δ)가 나타나 있다. 프로파일 라이브러리는 웨이퍼에서의 구조들의 CD들과 다른 프로파일 파라미터들의 범위들로 생성된다. 프로파일 라이브러리의 인스턴스들 수는 지정된 해상도에서의 다양한 CD들과 다른 프로파일 파라미터들의 조합들의 함수이다. 예컨대, 하이브리드 격자의 조밀 라인들과 격리 라인들에 대한 정상부(top) CD의 범위는 40nm 내지 80nm에서 변할 수도 있고, 지정된 해상도는 0.5nm이다. 구조의 다른 프로파일 파라미터들과 조합하여, 프로파일 라이브러리의 하나 이상의 인스턴스들은 40nm의 정상부 CD에서 시작하여, 그 후 80nm까지 0.5nm씩 증분되어 생성된다. 예컨대, 사다리꼴 프로파일들에 대한 프로파일 라이브러리의 인스턴스들은 정상부 CD, 바닥부 CD, 및 높이를 포함하는 프로파일 파라미터들과 회절 스펙트럼을 가질 수도 있다. 도 2a에서, 주어진 해상도에서 프로파일 파라미터들의 세트르 나타내는 제1 라이브러리 스펙트럼(63)과, 동일한 해상도에서 프로파일 파라미터들의 상이한 세트를 갖는 제2 라이브러리 스펙트럼(65)이 도시되어 있다. 측정되 회절 스펙트럼(61)은 라이브러리 스펙트럼들(63, 65)에 상당히 근접하다. 본 발명의 일 태양은, 측정된 회절 스펙트럼(61)과 프로파일 라이브러리의 알려진 값들에 기초하여, 측정된 회절 스펙트럼(61)에 대응하는 광학 디지털 프로필로메트리(profilometry) 모델의 프로파일 모델을 결정하는 것이다.

도 2b는 프로파일 라이브러리의 인스턴스들의 프로파일들에 비교되는 측정된 주기 구조의 구조 프로파일을 도시한다. 사다리꼴 구조의 제1 라이브러리 프로파일(71)은 제2 라이브러리 프로파일(75)과 함께 도시되어 있다. 측정된 회절 스펙트럼은, 라이브러리 프로파일들(71, 75)에 상당히 근접한 프로파일 파라미터들을 갖는, 점선으로 도시된 바와 같은 프로파일(73)에 대응한다. 예로서, 제1 라이브러리 프로파일(71)은 제1 라이브러리 스펙트럼(63)에 대응하고, 제2 라이브러리 프로파일(75)는 제2 라이브러리 스펙트럼(65)에 대응한다고 가정한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 어떠한 라이브러리 스펙트럼들(63, 65)도 측정된 회절 스펙트럼(61)과 정확히 정합하지 않는다. 이러한 것으로서, 가장 통상적인 시스템에서, "최적 정합(best match)" 알고리즘에 기초하여, 라이브러리 스펙트럼들(63, 65) 중 하나가 가장 근접한 정합으로서 선택될 것이다. 그러나, 이는 특정량의 오류를 유발한다. 예컨대, 제2 라이브러리 스펙트럼(65)이 측정된 회절 스펙트럼(61)에 대한 정합으로서 선택된다고 가정한다. 그 경우, 제2 라이브러리 프로파일(75)이 주기 격자의 실제 프로파일을 나타내는 것으로서 선택된다.

그러나, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 라이브러리 프로파일(75)과 주기 격자의 실제 프로파일(즉, 프로파일(73)) 간에 차/오류가 존재한다. 하나의 해법은, 라이브러리의 해상도를 증가시켜, 측정된 스펙트럼과 보다 근접하게 정합하는 라이브러리 스펙트럼이 존재할 것이라는 것일 수도 있다. 그러나, 이 증가는 라이브러리의 크기를 증가시키고, 이는 라이브러리를 생성하고, 라이브러리를 저장하고, 라이브러리를 검색하는 데 더 많은 시간과 연산을 갖는다는 단점을 갖는다.

도 3은 도 1의 웨이퍼(47)의 일부로서 하이브리드 격자 프로파일(59)로서 형성된 반복 피쳐들의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 제1 기준 격자(300)는, 대 분리부(310)로 분리된 격리 라인 구조(335)에 인접하는 일련의 조밀 피쳐들로 구성된 하이브리드 격자 프로파일(59)의 일 실시예이다. 본 실시예에서, 비교 라인 구조(345)를 포함하는 복수의 조밀 피쳐들과, 적어도 하나의 격리 라인 구조(335)를 포함하는 격리 피쳐의 조합이 하이브리드 격자 프로파일(59)을 형성한다.

일 실시예에서, 조밀 구조(315)는 좁은 공간(325)에 의하여 비교 라인 구조(345)로부터 분리되어, 조밀 피쳐를 형성한다. 좁은 공간(325)은 비교 라인 구조 폭(350)의 크기의 2배이거나, 2배까지인 좁은 공간 폭(330)을 가질 수도 있으나, 본 실시예는 여기에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 비교 라인 구조 폭(350)은 대략 15nm 내지 200nm의 범위이다. 다른 실시예에서, 비교 라인 구조 폭은 대략 50nm 내지 100nm의 범위이다. 예컨대, 비교 라인 구조 폭(350)은 대략 60nm 내지 90nm의 범위일 수도 있고, 좁은 공간 폭은 대략 90nm 내지 120nm의 범위일 수도 있다.

조밀 구조 폭(320)은 비교 라인 구조 폭(350)과 대략 같거나 더 클 수도 있다. 일 실시예에서, 조밀 구조 폭(320)은 대략 15nm 내지 1000nm의 범위일 수도 있다. 다른 실시예에서, 조밀 구조 폭(320)은 대략 200nm 내지 700nm의 범위일 수도 있다. 예컨대, 조밀 구조 폭(320)은 대략 400nm 내지 500nm 범위일 수도 있다.

비교 라인 구조 폭(350)은 격리 라인 구조 폭(340)과 대략 동일하거나 이보다 좁을 수도 있다. 예컨대, 격리 라인 구조 폭(340)은 대략 50nm 내지 400nm의 범위일 수도 있다. 다른 예에서, 격리 라인 구조 폭(340)은 대략 100nm 내지 200nm의 범위일 수도 있다. 또한, 격리 라인 구조(335)와 비교 라인 구조(345) 간의 거리는, 조명 파장, 개구수, 및 코히어런스(coherence) 파라미터(σ_i)에 의하여 정의되는, 광학 스테퍼 또는 스캐너의 코히어런스 길이를 초과해야 한다.

비교 구조는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 조밀 구조들(315)에 의하여 둘러싸일 수도 있다. 그러나, 조밀 구조들(315), 비교 라인 구조(345), 및 좁은 공간들(325)의 순서와 형상은 도 3에 도시된 실시예와 상이할 수도 있다. 피쳐들의 임계 치수들은 구조들의 형태일 수도 있고, 구조들 간의 공간들의 형태일 수도 있고, 그 피쳐들의 어떤 조합일 수도 있다. 예로서, 비교 라인 구조 폭(350), 격리 라인 구조 폭(340), 좁은 공간 폭(330), 및 조밀 구조 폭(320) 각각이 임계 치수들일 수도 있다.

격리 라인 구조(335)는, 선, 직사각형, 또는 어떤 다른 기하학 형상 또는 그 어떤 변형일 수도 있으나, 본 실시에는 여기에 한정되지 않는다. 대 분리부(310)는 격리 라인 구조 폭(340) 크기의 2배 내지 4배인 분리 폭(355)를 가질 수도 있다. 조밀 구조(315), 비교 라인 구조(345), 및 격리 라인 구조(335)는 갭 폭(365)에 의하여 이웃 구조(360)로부터 분리될 수도 있으며, 상기 갭 폭(365)은 분리 폭(355)과 같거나 더 크다. 일 실시예에서, 갭 폭(365)과 동일하거나 대략 동일한 분리 폭(355)을 제공하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 광 근접 효과를 피하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 비교 라인 구조(345)의 중간점으로부터 조밀 구조(315)의 먼 쪽의 에지까지 측정된 조밀 피쳐 오프셋(370)과, 격리 라인 구조(335)의 중간점으로부터 이웃 구조(360)까지 측정된 격리 피쳐 오프셋(375) 각각은, 비교 라인 구조(345)와 조밀 구조(315)를 포함하는 복수의 구조들을 정의하는 데 사용되는 리소그래피 시스템의 코히어런스 직경보다 크다. 작업편에 대하여 결정된 범위는, 일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 비교 라인 구조(345)의 중간점으로부터 조밀 구조(315)의 먼 쪽의 에지까지 측정된 조밀 피쳐 오프셋(370)과, 격리 라인 구조(335)의 중간점으로부터 이웃 구조(360)까지 측정된 격리 피쳐 오프셋(375) 각각은, 비교 라인 구조(345)와 조밀 구조(315)를 포함하는 복수의 구조들을 정의하는 데 사용되는 리소그래피 시스템의 코히어런스 직경과 동일하거나, 그 보다 2배까지 큰 것을 의미할 수도 있다. 다른 실시예에서, 조밀 피쳐 오프셋(370)과 격리 피쳐 오프셋(375) 각각은, 비교 라인 구조(345)와 조밀 구조(315)를 포함하는 복수의 구조들을 정의하는 데 사용되는 리소그래피 시스템의 코히어런스 직경과 동일하거나, 그보다 5배까지 크다.

코히어런스 직경(d_wafer)은, 광학 리소그래피 이미징(optical lithography imaging)의 기본 원리들에 따라, 조사원의 파장(λ)을 코히어런스 파라미터(σ)와 스캐너 렌즈의 웨이퍼측 개구수(NA_wafer)로 나눈 것으로 정의되며, 다음과 같이 나타낸다.

여기서, 코히어런스 파라미터(σ)는 조사원의 개구수(NA_illu)와 스캐너 렌즈의 마스크측 개구수(NA_mask)의 비이며, 다음과 같이 나타낸다.

하이브리드 격자 프로파일(59)의 설계는, 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 논의된 바와 같이 광 근접 효과를 피하기 위하여 수행되어야 한다.

하이브리드 격자 프로파일(59)의 마스크 설계는 인쇄 조건들과 다른 처리 조건들에 의하여 결정된다. 예컨대, 포지티브 레지스트 프로세스는 포지티브 마스크를 요할 것이고, 네가티브 레지스트 프로세스는 네가티브 마스크를 요할 것이다. 도 4의 마스크 패턴을 웨이퍼 상으로 인쇄하기 위하여, 네가티브 레지스트 프로세스는 톤 반전(tone reversal)을 요할 것이다. 다른 실시예에서, 도 4의 반전, 즉 라인들이 공간들이 되고 또한 그 반대의 경우도 마찬가지인 패턴이 인쇄된다. 이 경우, 마스크는 대응되게 반전되어야 한다. 마스크의 임의의 임계 치수들을 포함하는 피쳐 크기는 웨이퍼 상의 대상이 되는 피쳐 크기들에 의하여 그리고 축률(reduction ratio)(예컨대, DUV 리소그래피에 대하여는 4:1)에 의하여 정의된다. 임계(critical) 피쳐들의 정확한 인쇄를 보증하기 위하여 하이브리드 마스크의 설계에 대하여, 위상 시프팅 마스크(phase shifting mask, PSM), 광학 근접 보정(Optical Proximity Correction, OPC) 피쳐 및 더블 패터닝 리소그래피(Double Patterning Lithography, DPL)와 같은 해상도 향상 기법이 적용될 수도 있다.

도 4는 도 3의 하이브리드 격자 프로파일(59)의 측면도를 도시한 것이다. 제1 기준 격자(300)는, 격리 라인 구조(335), 비교 라인 구조(345), 조밀 구조(315), 및 기판(470) 상의 베이스층(460)을 포함할 수도 있다. 기판(470)은, 실리콘, 변형된(strained) 실리콘, 비화 갈륨, 질화 갈륨, 실리콘 게르마늄, 탄화 규소, 탄화물, 다이아몬드, 및/또는 매립 절연층과 같은 다른 재료들을 포함할 수도 있다. 베이스층(460)은, 당업자에게 공지된 방법들을 사용하여 기판(470) 상에 형성된, 산화실리콘, 질화실리콘 또는 산질화실리콘을 포함하는 하드 마스크층, 레지스트층, 바닥 반사 방지 코팅층, 또는 도핑되거나 도핑되지 않은 에피택시얼층일 수도 있다. 베이스층(460)은 단일 재료로 구성될 수도 있고, 또는 베이스층(460)은 복수의 적층되고 패터닝되지 않거나 패터닝된 막들일 수도 있다. 당업자에게 공지된 방법들을 사용하여 하나 이상의 레지스트, 반사 방지 코팅, 질화실리콘 또는 산화실리콘층들로부터, 복수의 조밀 구조들(315), 적어도 하나의 비교 라인 구조(345), 및 적어도 하나의 격리 라인 구조들(335)이 베이스층(460) 상에 또는 대안적으로 기판(470) 상에 형성될 수도 있다.

각 구조의 폭 및 높이, 예컨대 조밀 구조(315), 격리 라인 구조(335), 비교 라인 구조(345), 대 분리부(310), 및 좁은 공간(325)을 포함하는, 격리 구조 높이(410) 각각은 임계 치수들로서 특징화될 수도 있다. 구조의 임계 치수의 위치는, 베이스층(460)에 가까운 바닥 위치(420), 베이스층(460)에 먼 정상 위치(440), 또는 바닥 위치(420)와 정상 위치(440) 사이의 어떤 중간 위치(430)에 있을 수도 있다. 각 구조의 측벽 각(450) 또한 임계 치수일 수도 있다. 격리 라인 구조(335)에 대한 결정된 임계 치수와 비교 라인 구조(345)에 대한 결정된 임계 치수 간의 차로서 등 밀도 바이어스가 도출된다. 임계 치수의 결정은, 회귀 분석, 라이브러리, 및/또는 기계 학습 시스템 및 측정된 회절 신호 또는 회절 스펙트럼을 이용하는 결정 프로세스의 결과이다. 일 실시예에서, 등 밀도 바이어스는, 2차원 투시로 보아, 정상 위치(440)에서 측정된 격리 라인 구조 폭(340)과 정상 위치(440)에서 측정된 비교 라인 구조 폭(350) 간의 차이다. 다른 실시예에서, 등 밀도 바이어스는, 3차원 방식으로 중간 위치(430)의 격리 라인 구조 폭(340)과 중간 위치(430)의 비교 라인 구조 폭(350) 간의 차이며, 본 실시예는 여기에 제한되지 않는다.

도 5는 도 1의 웨이퍼(47)의 일부로서 하이브리드 격자 프로파일(59)로서 형성된 임베딩된(embedded) 소자들의 어레이의 실시예의 평면도를 도시한다. 제2 기준 격자(500)는, 대 형상부(510)에 의하여 분리된 격리 소자(535)에 인접한 일련의 조밀 소자들로 구성된 하이브리드 격자 프로파일(59)의 다른 실시예이다. 본 실시예에서, 조밀 소자(515)는 좁은 형상부(525)에 의하여 비교 소자(545)로부터 분리되어, 조밀 피쳐를 형성한다. 좁은 형상부(525)는, 좁은 형상부(525)가 비교 소자 폭(550)보다 작을 수도 있지만, 비교 소자 폭(550)의 크기의 대략 2배인 좁은 형상부 폭(530)을 가질 수도 있다. 조밀 소자 폭(520)은 비교 소자 폭(550)과 대략 동일하거나 더 클 수도 있다. 비교 소자 폭(550)은 격리 소자 폭(540)에 대략 동일할 수도 있다. 비교 소자 폭(550) 및 격리 소자 폭(540)은 임계 치수들일 수도 있다. 다른 실시예에서, 비교 소자 폭(550)은 격리 소자 폭(540)의 20% 내이며 더 작거나 더 크다. 비교 소자 폭(550)은 또한 임계 치수일 수도 있다. 비교 구조는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 조밀 소자들(515)로 둘러싸일 수도 있다. 그러나, 조밀 소자들(515), 비교 소자들(545), 및 좁은 형상부(525)의 순서 및 형상은 도 3에 도시된 실시예와 상이할 수도 있다.

대안적인 실시예에서, 격리 소자는 원형 격리 소자(560)일 수도 있고, 비교 소자는 원형 비교 소자(565)일 수도 있다. 그러나, 격리 소자와 비교 소자의 형상은 다른 기하학적 형상 또는 그 어떤 변형물일 수도 있다.

도 6은 도 5의 하이브리드 격자 프로파일의 측면도를 도시한 것이다. 제2 기준 격자(500)는, 격리 소자(535), 비교 소자(545), 조밀 소자(515), 및 기판(470) 상의 베이스층(460)을 포함할 수도 있다. 기판(470)은, 실리콘, 변형된 실리콘, 비화 갈륨, 질화 갈륨, 실리콘 게르마늄, 탄화 규소, 탄화물, 다이아몬드, 및/또는 매립 절연층과 같은 다른 재료들을 포함할 수도 있다. 베이스층(460)은 당업자에게 공지된 방법들을 사용하여 기판(470) 상에 형성된, 산화실리콘, 질화실리콘 또는 산질화실리콘을 포함하는 하드 마스크층, 레지스트층, 바닥 반사 방지 코팅층, 또는 도핑되거나 도핑되지 않은 에피택시얼층일 수도 있다. 당업자에게 공지된 방법들을 사용하여 하나 이상의 레지스트, 반사 방지 코팅, 질화실리콘 또는 산화실리콘층들로부터, 복수의 조밀 소자들(515), 적어도 하나의 비교 소자(545), 및 적어도 하나의 격리 소자(535)가 베이스층(460) 상에 또는 대안적으로 기판(470) 상에 형성될 수도 있다.

조밀 소자(515), 격리 소자(535), 비교 소자(545), 대 형상부(510), 및 좁은 형상부(525)를 포함하는 각 소자의 폭 및 깊이 각각은 임계 치수들로서 특징화될 수도 있다. 구조의 임계 치수의 위치는 베이스층(460)에 가까운 바닥 위치(620), 베이스층(460)에서 먼 정상 위치(640), 또는 바닥 위치(620)와 정상 위치(640) 사이의 어떤 중간 위치(630)에 있을 수도 있다. 각 구조의 측벽 각 또한 임계 치수일 수도 있다. 격리 소자(535)에 대한 결정된 임계 치수와 비교 소자(545)에 대한 결정된 임계 치수 간의 차로서 등 밀도 바이어스가 계산된다. 일 실시예에서, 등 밀도 바이어스는, 2차원 방식으로, 정상 위치(640)에서 측정된 격리 소자 폭(540)과 정상 위치(640)에서 측정된 비교 소자 폭(550) 간의 차이다. 다른 실시예에서, 등 밀도 바이어스는 3차원 방식으로, 중간 위치(630)의 격리 소자 폭(540)과 중간 위치(630)의 비교 소자 폭(550) 간의 차이며, 본 실시예는 여기에 제한되지 않는다.

도 7은 도 1의 웨이퍼(47)의 일부로서 하이브리드 격자 프로파일(59)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 제3 기준 격자(700)는, 복수의 조밀 비아들(760)에 가장 가까운 복수의 격리 비아들(720)로 구성된 하이브리드 격자 프로파일(59)의 일 실시예이다. 이 실시예에서, 적어도 하나의 조밀 비아(760)와 적어도 하나의 격리 비아(720)의 조합은 하이브리드 격자 프로파일(59)을 형성한다.

이 실시예에서, 각 격리 비아(720)는 본 실시예에서 사각형이며, 대략 동일한 크기와 형상이다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 격리 바이들(720)은 크기 및/또는 형상이 고유할 수도 있다. 또한 이 실시예에서, 격리 비아 영역(730)에 형성된 각 격리 비아(720)는 베이스층(460)으로 격리 비아 영역(730)을 관통하여 연장한다. 그러나, 격리 비아(720)는, 격리 비아의 바닥부가 격리 비아 영역(730)의 깊이를 따라 위치되도록 부분적으로 형성될 수도 있다. 베이스층(460) 및/또는 격리 비아 영역(730)은, 당업자에게 공지된 방법들을 사용하여 기판(470) 상에 형성된 산화실리콘, 질화실리콘 또는 산질화실리콘을 포함하는 하드 마스크층, 레지스트층, 바닥 반사 방지 코팅층, 또는 도핑되거나 도핑되지 않은 에피택시얼층일 수도 있다.

복수의 조밀 비아들(760)은 베이스층(460) 상의 동일한 하이브리드 격자 프로파일(59)에서 근처에 형성되어 있다. 본 실시예에서, 조밀 비아들(760)은 노출된 베이스층(460)의 주변 영역에 인접한 조밀 비아 영역(750)에 형성되어 있다. 본 실시예에서, 각 조밀 비아(760)는 본 실시예에서 사각형이며, 대략 동일한 크기와 형상이다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 조밀 비아들(760)은 크기 및/또는 형상이 고유할 수도 있다. 예컨대, 각 조밀 비아(760)는 원형, 다이아몬드형, 타원형, 6각형 또는 직사각형의 형상일 수도 있으나, 본 실시예는 여기에 한정되지 않는다.

도 8은 도 1의 웨이퍼(47)의 일부로서 하이브리드 격자 프로파일(59)의 또다른 실시예를 도시한 것이다. 제4 기준 격자(800)는, 복수의 조밀 비아들(760)에 가장 가깝게 위치된 복수의 격리 비아들(720)로 구성된 하이브리드 격자 프로파일(59)의 다른 실시예이다. 본 실시예에서, 체커보드(checkerboard) 설계로 구성된 복수의 조밀 비아들(760)과 복수의 격리 비아들(720)은 하이브리드 격자 프로파일(59)을 형성한다. 그러나, 복수의 조밀 비아들(760)과 복수의 격리 비아들(720)은, 복수의 격리 비아들에 인접하여 구성된 일련의 조밀 비아들(760)을 갖는 다른 패턴들로 대안적으로 위치될 수도 있다.

도 9는 격리 라인-공간 프로파일과 조밀 라인-공간 프로파일의 리소그래피 시뮬레이션 데이터의 표이다. 도 9의 측정 데이터는, 조밀 임계 치수(DCD) 측정과는 별도로 격리 임계 치수(ICD)를 측정하여, 등 밀도 바이어스(Δ_IB)를 도출(여기서 Δ_IB = ICD - DCD 임)함으로써 만들었다. 두 측정 프로세스는 종래 기술의 방법들에 따라 수행된다. 도 9의 각 Δ_IB값은 2개의 개별 측정들인, ICD에 대한 제1 측정과 DCD에 대한 제2 측정의 결과이다. 도 9의 표에서, mJ/cm² 단위로 측정된 전자기 에너지의 양은 20 mJ/cm²내지 25 mJ/cm² 의 범위에서 1.25 mJ/cm²씩 증분하여 인가되고, 개구수 값들의 비를 나타내는 광학 파라미터인 환형 조명 스키마에 대한 코히어런스 파라미터(σ_i)는 0.6 내지 0.78로 변하고 0.045씩 증분하여, 측정 데이터와 도출된 Δ_IB의 행렬을 형성한다. 본 실시예에서, 광학 계측 시스템(40)의 초점의 깊이는 영에 설정되었고, 이것은 초점면이 도 3의 격리 라인 구조(335)와 비교 라인 구조(345)의 정상 위치(440)에 형성되었다는 것을 의미한다.

잘 설계된 마스크는, 격리 격자 패턴과 조밀 격자 패턴에서 개별적으로 측정된 실제 등 밀도 바이어스(도 9 참조)와, 하이브리드 마스크로 인쇄된 등 밀도 바이어스(도 10 참조) 간의 양호한 상관을 생성한다.

예로서, 도 9의 리소그래피 시뮬레이션 데이터에 대하여, ICD와 DCD 간의 최소 등 밀도 바이어스를 형성하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우에서, 최소 등 밀도 바이어스는 0.735의 σ_i에서 21.25 mJ/cm² 의 양에서 일 것이다.

도 10은 도 3의 제1 기준 격자(300)와 같은 라인-공간 하이브리드 격자 프로파일(59)의 리소그래피 시뮬레이션 데이터의 표이다. 이 경우에서, 도 10의 측정 데이터는 하이브리드 격자 프로파일(59)을 단일 측정하여 등 밀도 바이어스(Δ_IB)를 도출(여기서 Δ_IB = ICD - DCD 임)함으로써 만들었다. 도 10에서의 각 Δ_IB 값은 ICD에 대한 제1 측정과 DCD에 대한 제2 측정을 도출할 수 있는 단일 측정의 결과이다. 도 10의 표에서, mJ/cm² 단위로 측정된 전자기 에너지의 양은 20 mJ/cm²내지 25 mJ/cm² 의 범위에서 1.25 mJ/cm²씩 증분하여 인가되고, 코히어런스 파라미터(σ_i)는 0.6 내지 0.78에서 변하고 0.045씩 증분하여, 측정 데이터와 도출된 Δ_IB의 행렬을 형성한다. 본 실시예에서, 광학 계측 시스템(40)의 초점의 깊이는 영에 설정되었고, 이것은 초점면이 도 3의 격리 라인 구조(335)와 비교 라인 구조(345)의 정상 위치(440)에 형성되었다는 것을 의미한다.

예로서, 도 10의 시뮬레이션 데이터에 대하여, ICD와 DCD 간의 최소 등 밀도 바이어스를 형성하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우에서, 최소 등 밀도 바이어스는 0.735의 σ_i에서 21.25 mJ/cm² 의 양에서 일 것이다. 대안적으로, 예컨대 등 밀도 바이어스에 대한 예측값을 형성한 후, 광학 계측 시스템(40)에 의하여 측정된 후속하는 하이브리드 격자 프로파일들(59)에 대하여 상기 예측값으로부터의 변동(deviation)을 모니터링함으로써, 등 밀도 바이어스를 모니터링하는 것이 바람직할 수도 있다. 생성된 값과 동일하거나 그 보다 큰 예측값으로부터의 변동을 갖는 하이브리드 격자 프로파일들(59)을 갖는 후속 웨이퍼들(47)은 비합치(non-conforming)로서 플래그될 수도 있다. 그 결과, 프로세스는 격자 프로파일의 복수의 임계 치수를 고려하는 단일 측정을 사용하여 모니터링될 수도 있다.

도 11은 제조 프로세스를 제공하기 위하여 구성된 제조 클러스터(702)에 연결된 광학 계측 시스템(40)의 예시적인 블록도이다. 일 예시적인 실시예에서, 광학 계측 시스템(40)은, 복수의 시뮬레이팅된 차 회절 신호들과, 이 복수의 시뮬레이팅된 차 회절 신호들에 연관된 복수의 프로파일 파라미터들을 갖는 라이브러리(710)를 포함할 수도 있다. 메트롤로지 프로세서(708)는, 시뮬레이팅된 근사 회절 신호를 계산할 수 있고, 시뮬레이팅된 근사 회절 신호를 감산함으로써 조정된, 제조 클러스터(702)에서 제조된 구조로부터 측정된 회절 신호를, 라이브러리에서의 복수의 시뮬레이팅된 차 회절 신호들에 비교할 수 있다. 제조 클러스터(702)는 웨이퍼 상의 구조의 하나 이상의 소자들을 제조하기 위하여 제조 프로세스를 수행하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제조 프로세스는 리소그래피 노광 프로세스이다. 다른 실시예에서, 제조 프로세스는 리소그래피 현상 프로세스이다. 제조 프로세스들의 다른 예들은, 건식 에칭, 화학 기계 연마, 습식 에칭, 화학적 기상 증착, 물리적 기상 증착, 이온 주입(implantation), 원자층 증착, 및 코팅 프로세스들과 같은 반도체 장치들을 제조하기 위하여 사용된 프로세스들을 포함하나, 본 실시예는 여기에 한정되지 않는다.

정합하는 시뮬레이팅된 차 회절 신호를 찾으면, 라이브러리에서의 정합하는 시뮬레이팅된 차 회절 신호와 연관된 프로파일 파라미터들은, 광학 빔 수신기(51)에 의하여 측정된 실제 구조의 프로파일 파라미터들에 대응하는 것으로 추정된다. 무선 통신 링크(704)는, 광학 계측 시스템(40)이 제조 클러스터(702)와 통신하는 것을 허용하기 위하여 제공될 수도 있다.

무선 통신 링크(704)는, 무선 LAN에 대하여, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 국제 전기 전자 기술자 협회) 802.11(a), 802.11(b), 802.11(g), 및/또는 802.11(n) 표준을 포함하는 IEEE 표준과 같은 특정 통신 표준, 및/또는 제안된 사양에 따를 수도 있으며, 이 무선 통신 링크가 다른 기술들 및 표준들에 따라 통신을 송신 및/또는 수신하는 데 적합할 수도 있으므로, 본 발명의 범위를 이러한 관점으로 제한되지 않는다. IEEE 802.11에 관한 더 많은 정보에 대해서는, "IEEE Standards for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange Between Systems" - Local Area Networks - Specific Requirements - Part 11 "Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY), ISO/IEC 8802-11: 1999"와 관련 보정/버젼을 참조바란다.

대안적으로, 또는 무선 통신 링크와 조합하여, 유선 통신 링크(706)가 제공되어 광학 계측 시스템(40)이 제조 클러스터(702)와 통신하는 것을 허용할 수도 있다. 광학 계측 시스템(40)은 유선 통신 링크(706)를 통하여 제조 클러스터(702)에 디지털 데이터를 전송할 수 있다. 유선 통신 링크(706)는 AC 전력선, 전화선, 또는 다른 전선, 케이블, 구리선 등과 같은 물리적 매체일 수도 있다. 일 실시예에서, 유선 통신 링크(706)는 특정 통신 표준에 따를 수도 있으며, 예컨대 ATM(Asynchronous Transfer Mode), IEEE 802.3 또는 802.1을 포함하는 많은 통신 프로토콜들 중 하나, 또는 유선 이더넷의 데이터 링크층의 물리층 및 매체 액세스 제어 서브층을 정의하는 표준들의 집합을 이용하여 통신할 수 있다.

도 12는, 제조 클러스터(702)로부터, 도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하이브리드 격자 프로파일(59)을 사용하여 하나 이상의 출력 파라미터들을 모니터링하고, 제조 클러스터(702)로부터의 출력 파라미터들을 조정하기 위한 피드백을 제공하는 광학 계측 시스템(40)을 사용하는 방법의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다. 이 프로세스는, 제조 클러스터(702)를 사용하여 작업편(47) 상에 복수의 반복 프로파일들을 포함하는 격자층 또는 하이브리드 격자 프로파일(59)을 형성함으로써 개시(단계 810)될 수도 있으며, 각 반복 프로파일은 조밀 영역과 격리 영역을 포함하고, 조밀 영역은 비교 라인 구조(345)를 포함하는 복수의 피쳐들을 포함하고, 격리 영역은 격리 라인 구조(335)를 포함한다. 또한, 각 반복 프로파일은, 등 밀도 바이어스가 작업편에 대하여 결정된 범위 내에 있도록 하는 패턴으로 구성된다. 등 밀도 바이어스에 대한 범위는, 예컨대 희망값들에 따라 비교 라인 구조 폭(350) 및 격리 라인 구조 폭(340)을 설정함으로써 및/또는 양, 영역 깊이, 또는 코히어런스 파라미터와 같은 광학 계측 시스템(40)의 하나 이상의 측정 파라미터들을 변형시킴으로써, 하이브리드 격자 프로파일(59)의 설계에 의하여 부분적으로 생성될 수도 있다. 제조 클러스터(702)는 단일 프로세스 도구 또는 복수의 프로세스 도구들일 수도 있다. 예컨대, 제조 클러스터(702)는 반도체 제조의 당업자에게 공지된 바와 같은 단일 건식 에칭 시스템일 수도 있다. 대안적으로, 제조 클러스터(702)는 리소그래피 코터·디벨로퍼와 조합된 리소그래피 스캐너와 같은 복수의 프로세스 도구들일 수도 있다.

단계 820에서 격자층을 갖는 작업편(47)이 광학 계측 시스템(40)에 배치되고, 단계 830에서 작업편(47) 상의 격자층이 전자기 에너지에 노광된다. 전자기 에너지는 스캐터로메트리형 광학 계측 시스템(40)에 통상적으로 채용된 분광원(spectroscopic source)에 의하여 제공될 수도 있다. 광학 계측 시스템(40)의 일 예는 엘립소메트리계 광학 측정 및 특징화 시스템이다. 다른 실시예에서, 광학 계측 시스템(40)은 회절 빔 또는 스펙트럼을 측정하기 위한 반사계 또는 다른 광학 계측 장치이다. 일 실시예에서, 빔(43)은 대략 20 미크론 내지 200 미크론을 측정하는 스팟 크기의 하이브리드 격자 프로파일(59)에 부딪힐 수도 있다. 다른 실시예에서, 빔(43)은 대략 25 미크론 내지 45 미크론을 측정허눈 스팟 크기의 하이브리드 격자 프로파일(59)에 부딪힐 수도 있다. 스팟의 형상은 원형, 타원형, 사각형 또는 직사각형일 수도 있으나, 본 실시예는 여기에 한정되지 않는다.

단계 840에서 회절 신호가 격자층에 의하여 회절된 전자기 에너지로부터 측정되고, 등 밀도 바이어스가 결정된다. 단계 850에서, 등 밀도 바이어스와 제2 등 밀도 바이어스는 무선 통신 링크(704) 및/또는 유선 통신 링크(706)을 사용하여 제조 클러스터에 전송된다. 단계 860에서 적어도 등 밀도 바이어스에 기초하여 하나 이상의 프로세스 파라미터들 및/또는 장비 설정이 조정된다.

등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법의 복수의 실시예들이 설명되었다. 본 발명의 실시예들의 상기 설명은 예시와 설명의 목적으로 제시되었다. 이것은 완전한 것으로, 또는 본 발명을 개시된 상세 형태로 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 설명 및 다음의 청구항은, 설명을 위해서만 사용되고, 제한적으로 이해되어서는 안되는, 좌측, 우측, 정상부, 바닥부, 위에, 아래에, 상부, 하부, 제1, 제2 등과 같은 용어들을 포함한다. 예컨대, 상대적인 수직 위치를 지정하는 용어는, 작업편(47) 또는 집적 회로의 디바이스측(또는 활성면)이 작업편(47)의 "정상"면이며, 작업편(47)은 실제로 임의의 방향일 수 있어 작업편(47)의 "정상"측이 표준 지구 기준 프레임에서 "바닥"측보다 낮을 수도 있으며, 여전히 "정상" 이라는 용어의 의미에 포함된다는 경우를 참조한다. 여기서 사용되는 바와 같은(청구항 포함) 용어 "상(on)"은, 특히 언급되지 않는 한, 제2 층 "상"에 제1 층이 제2 층 바로 위에 있고, 이것과 직접 접촉하고 있다는 것을 나타내지 않고, 제1 층과 이 제1 층 상의 제2 층 사이에 제3 층 또는 다른 구조가 존재할 수도 있다. 여기서 설명된 디바이스 또는 물품의 실시예들은 다수의 배치 및 방향으로 제조되고, 사용되고, 또는 출하될 수 있다.

당업자는 상기 교시의 관점에서 많은 변형 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 당업자는 도면들에 도시된 다양한 구성 요소들에 대한 다양한 등가의 조합물 및 대체물을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상세한 설명에 의하여 제한되지 않고, 여기에 첨부된 청구항에 의하여 제한되고자 의도한다.

40 : 광학 계측 시스템 41 : 계측 빔 소스
43 : 빔 47 : 웨이퍼
51 : 계측 빔 수신기 53 : 계측 프로파일러 시스템
57 : 회절 빔 데이터 59 : 하이브리드 격자 프로파일

Claims

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등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법으로서,
격자층을 정의하는 단계로서, 상기 격자층은 복수의 조밀 피쳐들을 갖는 조밀 영역과, 하나 이상의 격리 피쳐를 갖는 격리 영역을 포함하는 것인 상기 격자층을 정의하는 단계;
제조 클러스터를 사용하여 상기 격자층을 제1 기판 상에 형성하는 단계;
상기 제1 기판 상의 상기 격자층을 계측 도구에 제공하는 단계;
상기 격자층을 전자기 에너지에 노광시키는 단계;
상기 격자층에 의하여 회절된 상기 전자기 에너지로부터의 제1 회절 신호를 측정하여, 제1 등 밀도 바이어스를 생성하는 단계;
상기 제조 클러스터를 사용하여 제2 기판 상에 상기 격자층을 형성하는 단계;
상기 제2 기판 상의 상기 격자층을 상기 계측 도구에 제공하는 단계;
상기 격자층을 전자기 에너지에 노광시키는 단계;
상기 격자층에 의하여 회절된 상기 전자기 에너지로부터 제2 회절 신호를 측정하여, 제2 등 밀도 바이어스를 생성하는 단계;
상기 제1 등 밀도 바이어스와 상기 제2 등 밀도 바이어스를 상기 제조 클러스터에 전송하는 단계로서, 상기 제조 클러스터는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 상의 상기 격자층을 생성하는 데 사용되고, 상기 제조 클러스터는 프로세스 파라미터들과 장비 설정들을 갖는 것인 상기 전송하는 단계; 및
상기 제1 등 밀도 바이어스와 상기 제2 등 밀도 바이어스 간의 차에 적어도 기초하여 상기 제조 클러스터의 하나 이상의 프로세스 파라미터들 또는 장비 설정들을 조정하는 단계
를 포함하는, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 조밀 피쳐들과 상기 격리 피쳐는 기판 상의 층에 형성되는 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 조밀 피쳐들과 상기 격리 피쳐는 기판 상의 층으로부터 형성되는 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 전자기 에너지의 스팟 크기는 55 미크론보다 작은 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 계측 도구는 반사계(reflectometer) 또는 엘립소미터(ellipsometer)인 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 전자기 에너지는 단색원(monochromatic source)으로부터 방사된 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 전자기 에너지는 분광원(spectroscopic source)으로부터 방사되는 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 계측 도구는 상기 제조 클러스터에 통합되는 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 제조 클러스터는 리소그래피 노광 도구 및 코터·디벨로퍼 시스템을 포함하는 것인, 등 밀도 바이어스를 사용하여 제조 프로세스를 제어하는 방법.