KR101765814B1 - 검사 방법 및 장치, 및 대응하는 리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

공정 변수에 따라 퓨필 이미지의 분류를 가능하게 하는 검사 방법 및 대응하는 장치가 개시된다. 상기 방법은 리소그래피 공정 동안 기판에 형성된 복수의 구조체들의 회절 퓨필 이미지를 얻는 단계를 포함한다. 상기 리소그래피 공정의 공정 변수는 상기 구조체들의 형성 사이에 변동되고, 상기 공정 변수의 변동은 상기 회절 퓨필 이미지의 변동을 유도한다. 또한 상기 방법은 상기 회절 퓨필 이미지에 대한 적어도 하나의 판별 함수를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 판별 함수는 상기 공정 변수에 대하여 퓨필 이미지를 분류할 수 있다.

Description

검사 방법 및 장치, 및 대응하는 리소그래피 장치{INSPECTION METHOD AND APPARATUS, AND CORRESPONDING LITHOGRAPHIC APPARATUS}

본 출원은 2011년 11월 30에 출원된 미국 가출원 61/565,417의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스 제조에 이용가능한 검사 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 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. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 공정을 모니터링(monitor)하기 위해, 패터닝된 기판의 파라미터들이 측정된다. 파라미터들은, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속한 층들 간의 오버레이 오차, 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 선폭(critical line width)을 포함할 수 있다. 이 측정은 제품 기판(product substrate) 및/또는 지정된 메트롤로지 타겟(dedicated metrology target) 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정 시 형성된 미세한 구조체들의 측정을 수행하기 위해, 스캐닝 전자 현미경 및 다양한 특수 툴의 사용을 포함하는 다양한 기술들이 존재한다. 고속 및 비파괴(non-invasive) 형태의 특수 검사 툴은, 기판 표면의 타겟부 상으로 방사선 빔을 지향하여, 산란되거나 반사된 빔의 특성들을 측정하는 스캐터로미터(scatterometer)이다. 상기 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란된 전후에 상기 빔의 특성들을 비교함으로써, 기판의 특성들이 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어 알려진 기판 특성들과 연계된 알려진 측정들의 라이브러리(library)에 저장된 데이터와 반사된 빔을 비교함으로써 수행될 수 있다. 스캐터로미터의 두 가지 주요 형태가 알려져 있다. 분광 스캐터로미터(Spectroscopic scatterometer)는 기판 상으로 광대역 방사선 빔을 지향하고, 특정한 좁은 각도 범위(particular narrow angular range)로 산란되는 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서 세기)을 측정한다. 각도 분해 스캐터로미터(angularly resolved scatterometer)는 단색 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 사용하고, 각도의 함수로서 산란된 방사선의 세기를 측정한다.

리소그래피 공정에 노출되는 구조체의 품질은, 특히 노광 공정 동안 사용되는 일루미네이션 빔의 도즈(세기) 및 포커스 세팅, 또는 리소그래피 툴 또는 스캐너 타입과 같은 다수의 파라미터들에 매우 의존적이다. 그러므로, 노광 시 사용되는 포커스, 도즈, 툴, 스캐너 타입 또는 다른 파라미터들에 관한 정보를 얻기 위해 흔히 구조체를 검사하는 것이 바람직하다. 현재로서, 이는 구조체의 광학적 특성들 또는 구조체 정보의 이전 지식을 필요로 한다. 또한, 사용되는 파라미터의 평가를 수행하기 위해 연산 집중적인 재구성 단계들(computationally intensive reconstruction steps) 또는 라이브러리 사용(library usage)을 필요로 한다.

앞서 언급된 요건들 중 1 이상을 제거하거나 감소시키는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 공정 동안 기판에 형성된 복수의 구조체들의 회절 퓨필 이미지를 얻는 단계 - 상기 리소그래피 공정의 공정 변수는 상기 구조체들의 형성 사이에 변동되었고, 상기 공정 변수의 변동은 상기 회절 퓨필 이미지의 변동을 유도함 -, 및 상기 회절 퓨필 이미지에 대한 적어도 하나의 판별 함수(discriminant function)를 결정하는 단계 - 상기 판별 함수는 상기 공정 변수에 대하여 퓨필 이미지를 분류할 수 있음 - 를 포함하는 검사 방법이 제공된다.

또한, 본 명세서에 개시된 방법들을 수행하도록 작동가능한 검사 툴 그리고 검사 툴과 리소그래피 장치의 조합이 제공된다.

첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에 자세히 설명된다. 본 발명은 여기에 설명된 특정 실시예들로 제한되지 않음을 유의한다. 이러한 실시예들은 본 명세서에서 단지 예시의 목적으로만 제시된다. 관련 기술(들)의 당업자라면, 본 명세서에 담긴 기술적 내용에 기초하여 추가 실시예들이 행해질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명을 예시하며, 또한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고, 관련 기술(들)의 당업자가 본 발명을 실시 및 이용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1은 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터(cluster)를 도시하는 도면;
도 3은 제 1 스캐터로미터를 도시하는 도면;
도 4는 제 2 스캐터로미터를 도시하는 도면; 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정을 도시하는 도면이다.
동일한 참조 기호들이 대응하는 요소들을 전부 식별하는 도면들에 관련하여 아래에서 설명되는 상세한 설명으로부터 본 발명의 특징들 및 장점들을 더 이해하게 될 것이다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일하고, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타나는 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.

본 명세서는 본 발명의 특징들을 구체화하는 1 이상의 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.

본 명세서에서, "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등으로 설명된 실시예(들) 및 이러한 언급들은, 설명된 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명되는 경우, 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 초래하는 것은 명확하게 설명되든지 그렇지 않든지 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.

본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이의 여하한의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 1 이상의 프로세서들에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계-판독가능한 매체에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하는 여하한의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스 등등을 포함할 수 있다. 더욱이, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어들은 본 명세서에서 소정 작업을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 작업들은 실제로 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스들에 기인한다는 것을 이해하여야 한다.

하지만, 이러한 실시예들을 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.

리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(integrator: IN) 및 콘덴서(condenser: CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PL)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder), 2-D 인코더(2-D encoder) 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 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 투영 시스템(PL)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 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 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 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 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 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 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판에 전-노광(pre-exposure) 및 후-노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층들을 증착시키는 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 상기 기판들을 상이한 공정 장치들 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이러한 디바이스들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판들이 올바르고 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 후속한 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성들을 측정하도록 노광된 기판들을 검사하는 것이 바람직하다. 오차가 검출되는 경우, 특히 검사가 동일한 뱃치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되도록 충분히 빠르게 행해질 수 있다면, 후속한 기판들의 노광에 대해 조정이 수행될 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판들은 벗기고 재가공되어 수율을 개선하거나 폐기될 수 있음에 따라, 결함이 있다고 판단된 기판들에 노광을 수행하지 않는다. 기판의 몇몇 타겟부들에만 결함이 있는 경우, 결함이 없다고 판단되는 타겟부들에만 추가 노광이 수행될 수 있다.

기판들의 특성을 결정하고, 특히 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 특성들이 층에서 층으로 어떻게 변하는지를 결정하기 위해, 검사 장치가 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC) 안으로 통합될 수 있거나, 독립형 디바이스(stand alone device)일 수 있다. 가장 신속한 측정을 가능하게 하기 위하여, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층의 특성들을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트(contrast)를 갖고, 이를테면 방사선에 노출된 레지스트 부분들과 방사선에 노출되지 않은 레지스트 부분들 사이에는 매우 작은 굴절률 차이만이 존재하며, 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행할만큼 충분한 민감도를 갖는 것은 아니다. 그러므로, 레지스트의 노광된 부분들과 노광되지 않은 부분들 사이의 콘트라스트를 증가시키며, 통상적으로 노광된 기판들에 수행되는 제 1 단계인 후-노광 베이크(PEB) 단계 이후에 측정들이 행해질 수 있다. 이 단계에서, 레지스트의 이미지는 반-잠상(semi-latent)이라고 칭해질 수 있다. 또한, 레지스트의 노광된 부분들 또는 노광되지 않은 부분들이 제거된 시점에 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 수행할 수도 있다. 후자의 가능성은 결함이 있는 기판들의 재작업 가능성을 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명에서 사용될 수 있는 스캐터로미터를 도시한다. 이는 기판(W) 상으로 방사선을 투영하는 광대역(백색 광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 정반사된 방사선(specular reflected radiation)의 스펙트럼(10)(파장의 함수로서 세기)을 측정하는 분광계 검출기(spectrometer detector: 4)로 통과된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시킨 구조 또는 프로파일은 처리 유닛(PU)에 의해, 예를 들어 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비-선형 회귀(non-linear regression)에 의해, 또는 도 3의 아래에 도시된 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해 구조체의 일반적인 형태가 알려지며, 스캐터로메트리 데이터로부터 결정될 구조체의 소수의 파라미터들만을 제외하고는, 구조체가 만들어진 공정의 정보로부터 몇몇 파라미터들이 가정된다. 이러한 스캐터로미터는 수직 입사 스캐터로미터(normal-incidence scatterometer) 또는 사선 입사 스캐터로미터(oblique-incidence scatterometer)로서 구성될 수 있다.

본 발명과 함께 사용될 수 있는 또 다른 스캐터로미터가 도 4에 도시된다. 이 디바이스에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 시준되고, 간섭 필터(interference filter: 13) 및 편광기(polarizer: 17)를 통해 전달되며, 부분 반사 표면(16)에 의해 반사되고, 바람직하게는 적어도 0.9, 더 바람직하게는 적어도 0.95의 높은 개구수(NA)를 갖는 현미경 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상으로 포커스된다. 침지 스캐터로미터는 심지어 개구수가 1보다 큰 렌즈들을 가질 수 있다. 그 후, 산란 스펙트럼이 검출되게 하기 위해, 반사된 방사선은 부분 반사 표면(16)을 통해 검출기(18) 안으로 투과된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 초점 길이에 있는 후방-투영된(back-projected) 퓨필 평면(11)에 위치될 수 있지만, 그 대신 퓨필 평면은 보조 광학기(도시되지 않음)를 이용하여 검출기 상에 재-이미징(re-image)될 수 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 반경방향 위치(radial position)가 입사각을 정의하고 각도 위치가 방사선의 방위각(azimuth angle)을 정의하는 평면이다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2-차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2-차원 검출기인 것이 바람직하다. 검출기(18)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서들의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임당 40 밀리초(millisecond)의 통합 시간(integration time)을 이용할 수 있다.

예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해, 흔히 기준 빔이 사용된다. 이를 행하기 위하여, 방사선 빔이 빔 스플리터(16)에 입사될 때, 그 일부분이 기분 빔으로서 빔 스플리터를 통해 기준 거울(14)로 투과된다. 그 후, 기준 빔은 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상으로, 또는 대안적으로 상이한 검출기(도시되지 않음) 상으로 투영된다.

가령 405 내지 790 nm의 범위, 또는 200 내지 300 nm와 같이 훨씬 낮은 범위에서 관심 파장(wavelength of interest)을 선택하기 위해, 간섭 필터들(13)의 일 세트가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터들의 일 세트를 포함하기보다는 조절가능(tunable)할 수 있다. 간섭 필터들 대신에, 격자가 사용될 수 있다.

검출기(18)는 단파장(또는 협파장 범위)에서의 산란 광의 세기, 다수 파장들에서의 별도 세기, 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡자기(transverse magnetic)-편광 및 횡전기(transverse electric)-편광의 세기, 및/또는 횡자기-편광 및 횡전기-편광 간의 위상차를 따로 측정할 수 있다.

광대역 광 소스(즉, 광범위한 광 주파수들 또는 파장들 - 및 이에 따른 컬러들을 갖는 광 소스)를 이용할 수 있으며, 이는 넓은 에텐듀(etendue)를 제공하여 다수 파장들의 혼합(mixing)을 허용한다. 광대역에서의 복수의 파장들은, 바람직하게는 각각 Δλ의 대역폭 및 적어도 2Δλ(즉, 대역폭의 두 배) 이상의 간격을 갖는다. 방사선의 수 개의 "소스들"은 섬유 다발(fiber bundle)을 이용하여 분할(split)되었던 연장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수 있다. 이러한 방식으로, 각도 분해된 산란 스펙트럼들이 다수 파장들에서 동시에(in parallel) 측정될 수 있다. 2-D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 포함하는 3-D 스펙트럼(파장 및 2 개의 상이한 각도들)이 측정될 수 있다. 이는 메트롤로지 프로세스 견고성(metrology process robustness)을 증가시키는 더 많은 정보가 측정되게 한다. 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 EP 1,628,164 A에서 더 상세히 설명된다.

기판(W)의 타겟(30)은 현상 이후에 바아(bar)들이 솔리드 레지스트 라인들(solid resist lines)로 형성되도록 프린트되는 주기적인 1-D 격자일 수 있다. 타겟(30)은 현상 이후에 격자가 레지스트 내에 솔리드 레지스트 필라(pillar)들 또는 비아(via)들로 형성되도록 프린트되는 2-D 격자일 수 있다. 대안적으로, 상기 바아들, 필라들 또는 비아들은 기판 안으로 에칭될 수 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PL)의 색수차(chromatic aberrations) 및 조명 대칭성에 민감할 수 있으며, 이러한 수차들의 존재는 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다. 따라서, 프린트된 격자의 스캐터로메트리 데이터가 상기 격자들을 재구성하는데 사용된다. 프린팅 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 공정들의 정보로부터, 라인 폭 및 형상과 같은 1-D 격자의 파라미터들, 또는 필라나 비아의 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 파라미터들이 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 프로세스에 입력될 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 타겟은 기판의 표면 상에 있다. 이 타겟은 흔히 2-D 어레이로 실질적으로 직사각형인 구조체들 또는 격자 내의 일련의 라인들의 형상을 취할 것이다. 메트롤로지에서의 엄밀한 광학 회절 이론들의 목적은, 사실상 타겟으로부터 반사되는 회절 스펙트럼의 계산이다. 다시 말하면, CD(임계 치수) 균일성 및 오버레이 메트롤로지에 대하여 타겟 형상 정보가 얻어진다. 오버레이 메트롤로지는, 기판 상의 두 층들이 정렬되는지의 여부를 결정하기 위해 두 타겟들의 오버레이가 측정되는 측정 시스템이다. CD 균일성은 단순히 리소그래피 장치의 노광 시스템이 어떻게 기능하고 있는지를 결정하는 스펙트럼에 대한 격자의 균일성의 측정이다. 구체적으로, CD 또는 임계 치수는 기판 상에 "기록되는(written)" 대상물의 폭이며, 리소그래피 장치가 기판 상에 물리적으로 기록할 수 있는 한계이다.

통상적으로, 타겟(30)과 같은 타겟 구조체의 모델링 및 그 회절 특성들과 조합하여 앞서 설명된 스캐터로미터들 중 하나를 이용하여, 구조체의 형상 및 다른 파라미터들의 측정이 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 제 1 타입의 공정에서는, 타겟 형상의 제 1 추정치(estimate)에 기초한 회절 패턴(제 1 후보 구조체)이 계산되고, 관찰된 회절 패턴과 비교된다. 그 후, 상기 모델의 파라미터들은 계통적으로(systematically) 변동되며, 회절은 일련의 반복으로 재계산되어 새로운 후보 구조체들을 생성함에 따라, 최적 피트(best fit)에 도달한다. 제 2 타입의 공정에서는, 다수의 상이한 후보 구조체들에 대한 회절 스펙트럼이 미리 계산되어 회절 스펙트럼의 '라이브러리'를 생성한다. 그 후, 측정 타겟으로부터 얻어진 회절 패턴을 계산된 스펙트럼의 라이브러리와 비교하여, 최적 피트를 찾아낸다. 두 방법이 함께 사용될 수 있다: 라이브러브로부터 대략적인 피트(coarse fit)를 얻은 다음 반복 공정이 후속되어 최적 피트를 찾아낼 수 있다. 하지만, 이러한 타입의 재구성 방법들의 가장 큰 단점은 이 방법들이 매우 연산 집중적이라는 점이다.

검사 시, 노광된 구조체 및 이에 따른 그 회절 패턴(퓨필 이미지)에 영향을 주는 다수의 중요한 파라미터들이 존재한다. 순전히 예시를 위해, 리소그래피 장치가 수행하는 노광 작업을 유도하는(effect) 이러한 2 개의 파라미터들은 포커스 및 도즈이며, 이후에 설명될 것이다. 하지만, 본 명세서에 설명된 개념들은 노광에 영향을 주는 여하한의 파라미터들과 관련하여 퓨필 이미지들의 분류화(categorisation)에 적용가능하다.

기판을 노광하기 위해 기판 상으로 투영되는 방사선의 도즈는 (리소그래피 장치의) 노광 장치의 다양한 부분들에 의해 제어된다. 이는 (주로) 기판의 정확한 부분들 상으로 방사선을 포커스하는 것을 담당하는 리소그래피 장치의 투영 시스템 및 정렬(포커스 정렬)의 조합이다. 포커싱이 기판의 위 또는 아래가 아니라 기판의 레벨에서 발생하여, 가장 선명한 이미지가 기판의 레벨에 생기게 하고, 가능한 가장 선명한 패턴이 그 위에 노광될 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이는, 예를 들어 더 작은 생산 패턴들(product patterns)이 프린트되게 할 수 있다.

방사선의 도즈 및 포커스는 기판에 노광되는 패턴들 또는 구조체들의 파라미터들에 직접적으로 영향을 준다. 스캐터로미터를 이용하여 측정될 수 있는 파라미터들은, 예를 들어 바아-형상의 격자 타입 구조체의 임계 치수(CD) 또는 측벽 각도(sidewall angle: SWA)와 같은 기판에 프린트된 구조체들의 물리적 특성들이다. 임계 치수는 사실상 바아[측정된 구조체들이 어떤 것인지에 따라, 공간, 도트(dot) 또는 홀(hole)]와 같은 구조체의 평균 폭이다. 측벽 각도는 기판의 상승(또는 하강) 부분과 기판 표면 사이의 각도이다.

포커스 및 도즈는 마스크 패턴(이는 기판에 타겟 구조체들을 유도하며, 이로부터 측정이 수행됨)의 구조체들로부터 스캐터로메트리(또는 주사 전자 현미경)에 의해 동시에 판정되었다. 타겟들은 포커스 및 도즈를 위해 임계 치수 및 측벽 각도의 높은 민감도를 갖도록 설계될 수 있다. 노광 및 처리 시, 임계 치수와 측벽 각도 측정들의 가능한 특유한 조합이 각각의 타겟에 기인하도록, 상이한 민감도를 갖는 다수의 타겟들[예를 들어, 준-고립된 구조체들(semi isolated structure) 또는 조밀한 격자]이 선택될 수 있다. 임계 치수 및 측벽 각도의 이러한 특유한 조합들이 적용가능한 경우, 비록 포커스 및 도즈에 대한 임계 치수 및 측벽 각도의 인버전(inversion)이 오직 하나의 유일한 솔루션을 갖는다고 보장할 수는 없더라도, 포커스 및 도즈 값들은 이러한 측정들로부터 특유하게 결정될 수 있다.

모델을 이용하여 포커스 및 도즈의 함수로서 임계 치수 및 측벽 각도를 설명하는 것이 알려져 있으며, 이 포커스 도즈 모델은 포커스 노광 매트릭스(focus exposure matrix: FEM)와 같은 "설정-획득(set-get)" 실험으로부터의 실험 데이터를 이용하여 캘리브레이션된다. "설정-획득" 실험은, 포커스가 오프셋들의 범위로 설정되고 측정들이 수행되어 CD 또는 SWA를 얻는 또는 "획득"하는 실험이다. FEM 웨이퍼는 스캐터로미터에 대한 캘리브레이션 웨이퍼로서 사용될 수 있다. 해당 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이, FEM 웨이퍼는 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼를 포함하며, 그 위에 포커스 및 노광 오프셋들의 다수의 조합으로 패턴이 노광된다. FEM 웨이퍼는 앞서 설명된 연산 집중적 재구성 방법들을 이용하여 SWA 및 CD를 결정하도록 메트롤로지 툴에 의해 측정되고, 포커스 도즈 모델을 캘리브레이션하기 위해 원하는 프로파일 및 라인 폭과 가장 근사하게 매칭되는 대응하는 포커스 및 노광 세팅들이 결정된다. 그 후, 캘리브레이션된 모델은 후속한 측정들에 대한 포커스 값들을 측정하고 추론하는데 사용될 수 있다.

이러한 모든 기술들은 측정된 스택의 상세한 이전 지식: 그 광학 특성(n&k 값), 공칭 두께(nominal thicknesses) 및 공정 단계를 필요로 한다. 하지만, 이는 2 개의 상반된 문제들: CD/SWA 재구성과 포커스 또는 도즈 추론(dose inference)(또는 관련이 있는 다른 변화된 파라미터들의 추론)의 솔루션을 수반한다.

도 5는 이러한 문제를 해결하는데 사용될 수 있는 스캐터로미터를 이용하여 얻어진 주기적인 구조체들의 캡처된 회절 퓨필 이미지들을 분류하는 일 실시예를 나타낸다. 상이한 파라미터 세팅들을 갖거나 상이한 리소그래피 툴을 이용하거나 노광된 구조체들에 영향을 줄 수 있는 여하한의 다른 변수를 변화시킴으로써 주기적인 구조체들이 반도체 생산 웨이퍼들에 노광되는 것이 제안된다. 예를 들어, 노광들 사이에 변화된 파라미터 세팅 이상으로 상승된 특정 문제를 해결할 수 있는 것은 포커스 및/또는 도즈일 수 있다. 그 후, 각도 분해 스캐터로메트리를 이용하여, 회절 퓨필 이미지들이 이 구조체들 상에서 얻어진다. 그 후, 기계 학습 기술들이 이용되어, 판별 함수를 결정한다. 그 후, 이 판별 함수는 후속 측정 이미지들을 분류하는데 사용될 수 있다.

판별 함수는 그 입력값으로서 피처 벡터(feature vector)[이는 이 경우 벡터화된 퓨필 이미지(vectorized pupil image)임]를 취하는 함수이며, (이진법의 경우) 1 또는 0으로 복귀한다. 판별 함수가 1로 복귀하는 경우, 측정된 피처는 부류 A로 분류되고, 그렇지 않은 경우 부류 B로 분류된다. 통상적인 판별 함수는 특히 로지스틱 회귀(logistic regression), 서포트 벡터 머신(support vector machines) 및 선형 판별 분석(linear discriminant analysis)을 포함한다. 이 판별 함수는 실험을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 다수의 퓨필 측정들은 네거티브 포커스 오프셋(negative focus offset)으로 처리된 웨이퍼로부터 얻어진다고 가정한다. 이러한 측정 세트들은 부류 A로 구분된다. 이와 유사하게, 퓨필 측정들은 포지티브 포커스 오프셋(positive focus offset)으로 처리된 웨이퍼로부터도 얻어진다. 이러한 측정 세트들은 부류 B로 구분된다. 이 데이터로부터 판별 함수를 결정하기 위해 표준 모델 식별 단계들이 이용될 수 있으며, 이는 부류 A 또는 부류 B로서 퓨필 이미지를 카테고리분류하는 함수이다. 비용 함수가 정의되며, 모델 파라미터들에 걸쳐 최소화된다. 그 후, 결과적인 모델(판별 함수)이 테스트되고 유효화된다. 정확한 모델이 식별되었으면, 이는 네거티브 포커스 오프셋["부류 A"로 구분된 퓨필들의 디포커스(defocus)] 또는 포지티브 포커스 오프셋("분류 B"로 구분된 퓨필들의 디포커스)으로부터 비롯된 새로운 측정들을 분류하기 위해 이용될 수 있다.

상기의 예시는 쌍(pair-wise)(이진) 분류를 자세히 나타낸다. 하지만, 본 명세서에 개시된 방법들은 다-부류 분류에 동일하게 적용가능하다. 이러한 경우, 2 이상의 부류를 가짐에 의해 더 큰 분해가 얻어진다. 이 분해는, 예를 들어 다수의 레벨의 품질 허용가능성(multiple levels of acceptability of quality)을 반영할 수 있다.

도 5는 회절 퓨필 이미지(100) 및 결과적인 플롯(110)을 예시하며, 이는 부류들이 피셔 공간(Fisher space)에서 어떻게 보이는지를 나타낸다. 이는 부류들이 어떻게 분리가능한지를 보여주는 신속한 방식이다. 축은 가장 중요한 2 개의 피셔 방향들이다. 측정된 이미지들은 LCL(lower control limit), UCL(upper control limit) 및 nom(공칭)으로 구분된 3 개의 그룹으로 카테고리분류되었다. UCL 및 LCL은 공정의 제어 상한 및 하한이다. 제어 한계들에 대해 그룹들을 정의함으로써, 수율이 직접 모니터링될 수 있다. 공정이 이러한 한계들 밖에 있는 것으로 나타난 경우, 수율이 저하되며, 경보음이 울릴 수 있다. 그러면, 공정 엔지니어는 상기 공정을 다시 공칭으로 맞출 수 있다. 공정 엔지니어는 이러한 특정 한계들을 정의한다. 공칭, UCL 및 LCL은 새로운 측정들을 특성화하는 중요한 부류이지만, 더 분해된(3 이상) 분류를 얻기 위해 이러한 한계들 사이에 더 많은 부류를 생성하거나 완전히 다른 부류를 정의하는 것도 물론 가능하다.

이 방법의 가장 큰 장점은, 다이-내(in-die) 포커스 외란(focus disturbances)(또는 고려되는 모든 파라미터)을 직접 관찰할 수 있다는 점이다. 스크라이브에 생성되고 배치된 마커를 측정하지 않고, 이 방법은 제품(DRAM 구조체들, SRAM 등) 상에서 직접 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 이 방법을 이용하면, 제품의 수율을 직접 측정할 수 있다. 그 후, 이 관찰은 피드백 제어기에 대한 공정 상태뿐만 아니라 오류 검출 시스템의 핵심 메트릭(key metric)으로서 이용될 수 있다.

다른 이점은 스택의 광학 특성 또는 제품 스택 정보의 이전 지식을 가질 필요가 없다는 것을 포함한다. 또한, 포커스 및/또는 도즈(또는 다른 파라미터)의 추정을 수행하기 위해 연산 집중적인 재구성 단계들 또는 라이브러리의 사용을 필요로 하지 않는다. 그러므로, 계산 시간이 요구되지 않으며, 셋업 시간은 스캐터로메트리 툴의 이동 획득 측정 시간에 의해서만 제한된다.

포커스 및 도즈 파라미터들이 특정적으로 고려되었지만, 당업자라면 본 명세서에 개시된 개념들이 팹(fab)에서 일어나는 다른 분류에도 적용가능함을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 방법들을 이용하여 팹의 다수의 것들, 예를 들어 툴 매칭, 공정 특성화를 특성화할 수 있다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 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.

이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스의 토포그래피(topography)는 기판에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.

본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.

상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구항을 해석하는데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상을 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도된(contemplated) 본 발명의 모든 예시적인 실시예를 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하지는 않는다.

이상, 본 발명은 특정화된 기능들 및 그 관계들의 구현을 예시하는 기능 구성 요소(functional building block)들의 도움으로 설명되었다. 본 명세서에서, 이 기능 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 특정화된 기능들 및 그 관계들이 적절히 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.

특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들을 위해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 적합하게 할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 기술내용 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 기술내용 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (17)

1. 검사 방법에 있어서,
   리소그래피 공정 동안 기판에 형성된 복수의 구조체들의 회절 퓨필 이미지들을 얻는 단계 - 상기 리소그래피 공정의 공정 변수는 상기 구조체들의 형성 사이에 변동되었고, 상기 공정 변수의 변동은 상기 형성된 구조체들, 및 이에 따른 상기 회절 퓨필 이미지들의 변동을 유도함 -; 및
   상기 회절 퓨필 이미지들에 대한 적어도 하나의 판별 함수(discriminant function)를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 판별 함수는 상기 공정 변수에 대하여 상기 회절 퓨필 이미지들을 분류할 수 있고,
   상기 판별 함수는 로지스틱 회귀(logistic regression) 및 서포트 벡터 머신(support vector machines) 중 하나를 포함하며,
   복수의 분류들(classifications)이 상기 공정 변수들에 대해 사전설정되고,
   상기 분류들은 상기 리소그래피 공정의 상기 공정 변수가 사전설정된 제어 한계 내에 있는지 또는 사전설정된 제어 한계 밖에 있는지를 나타내며,
   상기 공정 변수는 상기 리소그래피 공정 시 포커스 또는 도즈 세팅들(dose settings)을 포함하는 검사 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 판별 함수는 후속 측정된 회절 퓨필 이미지들을 분류하는데 사용되는 검사 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 측정된 회절 퓨필 이미지들은 다이-내(in-die) 제품 구조체들(production structures)의 직접 측정으로부터 얻어지는 검사 방법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 방법은:
   각각의 퓨필 이미지를 그 대응하는 분류로 구분하는 단계 - 상기 대응하는 분류는, 퓨필 이미지를 유도하는 구조체가 형성되었을 때 상기 공정 변수가 속한 분류임 -; 및
   상기 구분된 퓨필 이미지들을 이용하여, 사전설정된 분류들에 따라 상기 회절 퓨필 이미지들을 분류할 수 있는 것으로서 상기 판별 함수를 결정하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 구분된 회절 퓨필 이미지들을 이용하여 판별 함수를 결정하는 단계는, 비용 함수를 정의하고, 상기 공정 변수의 변동가능한 범위에 걸쳐 상기 비용 함수를 최소화하는 단계를 포함하는 검사 방법.
7. 삭제
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 분류들은 제어 상한(upper control limit), 제어 하한(lower control limit), 및 공칭(nominal)을 포함하며; 공칭은 상기 리소그래피 공정이 상기 제어 상한 및 하한 내에 있음을 나타내는 검사 방법.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 변수는 상기 리소그래피 공정을 수행하는데 사용되는 리소그래피 또는 스캐너 툴을 포함하는 검사 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절 퓨필 이미지들은 각도 분해 스캐터로메트리(angle resolved scatterometry)를 이용하여 얻어지는 검사 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조체들의 형성 사이에 리소그래피 공정의 공정 변수를 변동시키면서, 상기 리소그래피 공정을 이용하여 복수의 구조체들을 형성하는 단계를 포함하는 검사 방법.
13. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 작동가능한 검사 툴.
14. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있어, 패터닝된 방사선 빔을 형성함 -;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
    상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    검사 툴을 포함하고, 상기 검사 툴은:
    리소그래피 공정 동안 기판에 형성된 복수의 구조체들의 회절 퓨필 이미지들을 얻고 - 상기 리소그래피 공정의 공정 변수는 상기 구조체들의 형성 사이에 변동되었으며, 상기 공정 변수의 변동은 상기 형성된 구조체들, 및 이에 따른 상기 회절 퓨필 이미지들의 변동을 유도함 -;
    상기 회절 퓨필 이미지들에 대한 적어도 하나의 판별 함수(discriminant function) - 상기 판별 함수는 상기 공정 변수에 대하여 퓨필 이미지를 분류함 - 를 결정하도록 구성되며,
    상기 판별 함수는 로지스틱 회귀(logistic regression) 및 서포트 벡터 머신(support vector machines) 중 하나를 포함하며,
    복수의 분류들(classifications)이 상기 공정 변수들에 대해 사전설정되고,
    상기 분류들은 상기 리소그래피 공정의 상기 공정 변수가 사전설정된 제어 한계 내에 있는지 또는 사전설정된 제어 한계 밖에 있는지를 나타내며,
    상기 공정 변수는 상기 리소그래피 공정 시 포커스 또는 도즈 세팅들(dose settings)을 포함하는 리소그래피 장치.
15. 프로그램가능한 데이터 처리 장치가 일 방법을 실행하는 데이터 처리 장치로서 실행될 수 있도록 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장매체에 있어서,
    상기 방법은:
    리소그래피 공정 동안 기판에 형성된 복수의 구조체들의 회절 퓨필 이미지들을 얻는 단계 - 상기 리소그래피 공정의 공정 변수는 상기 구조체들의 형성 사이에 변동되었고, 상기 공정 변수의 변동은 상기 형성된 구조체들, 및 이에 따른 상기 회절 퓨필 이미지들의 변동을 유도함 -; 및
    상기 회절 퓨필 이미지에 대한 적어도 하나의 판별 함수(discriminant function)를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 판별 함수는 상기 공정 변수에 대하여 상기 퓨필 이미지들을 분류할 수 있고, 상기 판별 함수는 로지스틱 회귀(logistic regression) 및 서포트 벡터 머신(support vector machines) 중 하나를 포함하며,
    복수의 분류들(classifications)이 상기 공정 변수들에 대해 사전설정되고,
    상기 분류들은 상기 리소그래피 공정의 상기 공정 변수가 사전설정된 제어 한계 내에 있는지 또는 사전설정된 제어 한계 밖에 있는지를 나타내며,
    상기 공정 변수는 상기 리소그래피 공정 시 포커스 또는 도즈 세팅들(dose settings)을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장매체.
16. 삭제
17. 삭제

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